JP4184384B2 - 磁気記録媒体用ガラス基板、及び磁気記録媒体 - Google Patents
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Description
また、磁気ヘッドの方も高密度記録化に伴って、薄膜ヘッドから、磁気抵抗型ヘッド(MRヘッド)、巨大磁気抵抗型ヘッド(GMRヘッド)へと推移してきている。したがって、ガラス基板を用いた磁気記録媒体を磁気抵抗型ヘッドで再生することが、これからの大きな潮流となることが予想される。
この技術は、サーマル・アスペリティ発生の原因は、ガラス基板端面から発塵するパーティクルであるとして、そのパーティクルの発生を抑えるために、ガラス基板の側面と面取部との間、及びガラス基板の主表面と面取部との間のうちの少なくとも一方に、半径0.2〜10mmの曲面を介在させるものである。
その一つとして磁気記録媒体に対する磁気ヘッドの低浮上化がある。磁気ヘッドの低浮上化のために、今までの停止状態の磁気記録媒体上に磁気ヘッドを載置しておき、磁気記録媒体が高速回転することによって、磁気ヘッドを媒体に対し一定間隔をあけて浮上させ、この状態で記録再生を行うコンタクト・スタート・ストップ(CSS)方式の記録再生方式から、磁気記録媒体装置が停止状態において、磁気ヘッドが磁気記録媒体の外側のランプと呼ばれる傾斜台に退避しており、装置起動時に磁気ヘッドがランプから滑りだし、アームによって磁気ヘッドを媒体に対し一定間隔をあけて浮上させ、この状態でデータの記録再生を行うロード・アンロード方式(ランプロード方式)へと徐々に置き換わりつつある。このようなロード・アンロード方式に使用する磁気記録媒体においては、磁気ヘッドの吸着を防止するためのテクスチャーを設ける必要がないため、高い平滑性の基板を使用することができ、より磁気ヘッドの低浮上化が実現できる。
また、磁気記録媒体においては、線記録密度及びトラック記録密度が年々向上している。線記録密度及びトラック記録密度の向上に伴って、記録再生する際の磁気ヘッドの位置決め精度が重要な要素であり、基板の形状精度(特に内径の寸法精度、真円度等)がより厳しくなっている。これはトラック幅が狭くなり、サーボ信号によるヘッドの位置決め精度が厳しくなっているからである。一般に、磁気記録媒体装置における磁気記録媒体は、磁気記録媒体の中心孔を回転用スピンドルに装着し、固定用クランプによって固定されるが、上述した特開平10−154321で得られるガラス基板を使用した磁気記録媒体の場合、ガラス基板の内周端面部分における側面と面取部との間や主表面と面取部との間に形成された曲面の半径が大きいために、回転用スピンドルに対し磁気記録媒体が斜めに装着されたり、磁気記録媒体が回転用スピンドルにきちんと(規定の精度で)固定されず、これらが原因で記録再生時のエラーや、記録再生時に磁気ヘッドがクラッシュするなどの問題があった。
ガラス基板の側面と面取部との間、及びガラス基板の主表面と面取部との間のうちの少なくとも一方に、半径0.003mm以上0.2mm未満の曲面を介在させたことを特徴とする磁気記録媒体用ガラス基板。
(作用)
以下、実施例にもとづき本発明を説明する。
図1は内周端面研磨に使用する研磨装置の一例を示す要部断面図である。図1において、1は研磨対象である磁気ディスク用ガラス基板(以下MD基板という)、2は多数のMD基板1を研磨液中に浸漬させつつ収納する基板ケース、3は基板ケース2を固定保持する回転保持台、4は多数積層されたMD基板1の中心孔に挿入された研磨ブラシ、5は研磨液を収容する研磨液収容部、6は各MD基板を離間するためのスペーサである。
また、ブラシ毛43としては、図7に示す蛇行形にカールさせたナイロン繊維(直径0.05〜0.3mm、長さ1〜20mm(内周端面研磨の場合)、長さ10〜30mm(外周端面研磨の場合))が使用されているが、ナイロン繊維の代わりに塩化ビニル繊維、豚毛、ピアノ線、ステンレス製繊維などを用いてもよい。硬度が低い繊維、あるいは柔軟性の高い繊維を利用すれば、ブラシ毛の弾性変形によって擦る力が過大になることを防止でき、スクラッチなどのキズの発生をより良好に防止できる。また、カールさせた繊維は、窪み等に対する接触性がよく、例えば、図8及び図9に示すMD基板の内周端面における面取り部1b、及び外周端面における面取り部1b’、をより効率よく研磨することが可能になるが、面取り部1b、1b’の研磨の効率をそれ程考慮しなければカールのない直線状の繊維を利用してもよい。なお、ブラシ毛43として、樹脂に研磨剤を混入しこれを成形してブラシ毛に研磨剤を含有したものを用いれば、研磨速度をさらに高めることができる。
また、スペーサの厚さは、使用するブラシ毛の線径によって適宜調整される。その厚さは、0.1〜0.3mm程度が好ましい。
また、スペーサの材質としては、ポリウレタン、アクリル、プラスチック、研磨工程で使用する研磨パッドと同じ材料などMD基板より軟質な材料からなることが好ましい。具体的には、研磨ブラシ又は研磨パッドからの圧力によって生じるMD基板の破壊を阻止しうる程度に軟質な材料からなることが望ましい。
研磨剤の平均粒径としては、1〜5μmが好ましい。1μm未満の場合、研磨剤がガラス基板を研削する力が弱く、研磨ブラシの先端が直接ガラス基板の内外周端面部分に接触した状態で研磨されることが多くなるので、MD基板の面取り形状を制御することが難しく、図8及び図9に示す、内周端面部分における側面1aと面取り部1bとの間の箇所、及び外周端面部分における側面1a’と面取り部1b’との間の箇所が、だれてしまうので好ましくない。また、5μmを超える場合、研磨剤の粒径が大きいので表面粗さが大きくなるので好ましくない。
以下の工程を経て磁気記録媒体用ガラス基板及び磁気記録媒体を製造した。
まず、溶融ガラスを、上型、下型、胴型を用いてダイレクト・プレスして、直径66mmφ、厚さ1.2mm(2.5インチ)、直径85mmφ、厚さ1.5mm(3.0インチ)、及び直径96mmφ、厚さ1.5mm(3.5インチ)の円板状のガラス体を成形した。
この場合、ダイレクト・プレス法の代わりに、ダウンドロー法やフロート法で形成したシートガラスから、研削砥石で切り出して円板状のガラス体を得てもよい。
なお、アルミノシリケートガラスとしては、SiO2:58〜75重量%、Al2O3:5〜23重量%、Li2O:3〜10重量%、Na2O:4〜13重量%を主成分として含有する化学強化用ガラスを使用した。
詳しくは、粒度#400のアルミナ砥粒を用い、荷重Lを100kg程度に設定して、内転ギアと外転ギアを回転させることによって、キャリア内に収納したガラス基板の両面を面精度0〜1μm、表面粗さ(Rmax)(JISB0601で測定)6μm程度にラッピングした。
次に、円筒状の砥石を用いてガラス基板の中心部に円孔(直径19mmφ(2.5インチ)、24mmφ(3.0インチ、3.5インチ))を開けるとともに、内周部を研削加工して直径を20mmφ(2.5インチ)、25mmφ(3.0インチ、3.5インチ)とし、外周部も研削して直径を65mmφ(2.5インチ)、84mmφ(3.0インチ)、95mmφ(3.5インチ)とした後、外周部及び内周部に所定の面取り加工を施した。このときのガラス基板の内外周端面の表面粗さは、Rmaxで4μm程度であった。
上述した図1に示す研磨装置を用いてガラス基板の内周端面を研磨した。
まず、研磨ブラシ4を基板ケース2の上から適当量退避させておき、基板ケース2にMD基板1とスペーサ6(材質:ポリウレタン、厚さ:0.1mm)とを交互に多数配置した後、カラー21を上下に配置して締め付けカバー22を締め込むことによりクランプする。このとき、MD基板1の内周穴部の芯ずれは、基板ケース2の内周部とMD基板1の外周部との寸法差によるクリアランスで決定される。このクリアランスについては、作業性、基板ケース内周部の真円度により調整が必要だが、JIS B 0401(1986)における、はめあいのすきまばめから中間ばめの範囲が適正である。スペーサ6の内周穴部の芯ずれは、装着時の作業方法によって決定される。
次に、上記MD基板1を多数セットした基板ケース2を、回転保持台3にセットする。
次いで、基板ケース2の回転中心と同一線上にある研磨ブラシ4を図1のようにMD基板1の内周部に挿入する。研磨ブラシ4の停止位置はセットされたMD基板1の最下部1’から最上部1”までの範囲が研磨ブラシ4のブラシ毛43の植毛範囲内に収まる位置とする。
続いて、研磨液収容部5に研磨液50を適当量だけ満たす。ここで、適当量とは、MD基板1の締め付けカバー22の上端面が僅かに液面下に位置するようになる量である。この量は研磨目的に応じて適宜決定される。研磨液を満たす時期は、研磨ブラシ4をMD基板1の内周穴部に挿入する前、あるいは挿入と同時期でもよい。
次に、研磨ブラシ4(ブラシ毛43を含めた直径5〜25mmφ、ブラシ毛43の毛足1〜20mm、ブラシ毛43の線径0.05〜0.3mmφ、螺旋状に植毛されたブラシ毛43の傾斜角γ=3°)のブラシ毛43がMD基板1の内周端面に当接するように、研磨ブラシ4の押し付け量を調整する。この調整は、ブラシ毛43がカールしたナイロン繊維の場合にあっては、ブラシ毛43の先端位置がMD基板1の被研磨面に1〜2mm程度押しつけられた位置とする。
次に、回転保持台3と研磨ブラシ4とを互いに逆方向に回転させた状態で、研磨を行う。この場合、好ましい研磨ブラシの回転数は空転時で1000〜20000rpmである。本実施例では、回転保持台3の回転数は60rpmとし、研磨ブラシ4の研磨液中での回転数は6000rpm(空転時は10000rpm)とし、研磨時間は約10分とした。
まず、内外周の面取り加工等が済んだMD基板1を図2に示す基板保持手段200にスペーサを介してセットする。詳しくは、1つの基板保持手段に対し500枚、本実施例では2つの基板保持手段があるので合計1000枚のMD基板をセットした。
次に、図5に示す研磨ブラシ4(ブラシ毛43を含めた直径200〜500mmφ、ブラシ毛43の毛足1〜30mm、ブラシ毛43の線径0.05〜0.3mmφ、螺旋状に植毛されたブラシ毛43の傾斜角γ=65°)を図3に示すようにMD基板1の外周端面部分に押し付ける。この際、研磨ブラシ4のブラシ毛43のMD基板1の外周端面部分への押し付け量を調整する。この調整は、ブラシ毛43がカールしたナイロン繊維の場合にあっては、ブラシ毛43の先端位置がMD基板1の被研磨面に1〜5mm程度押しつけられた位置とする。
次に、積層したMD基板1と研磨ブラシ4とを互いに逆方向に回転させた状態で、研磨を行う。具体的には、研磨ブラシ4を700〜1000rpmで回転させ、積層したMD基板1を60rpmで回転させ、基板外周端面部分に研磨液を供給して15分間研磨を行った。
上記内外周端面研磨の際、MD基板の破損はなく、特に、2.5インチ用の薄いMD基板についても破損は生じなかった。
なお、これらの端面研磨工程は、ガラス基板を重ね合わせて端面研磨する際にガラス基板の主表面にキズ等が付くことをより以上に避けるため、端面研磨工程で使用する砥粒の粒径が後述する第一ポリッシング工程又は第二ポリッシング工程で使用する砥粒の粒径よりも小さい場合は、第一ポリッシング工程の後、あるいは、第二ポリッシング工程の後に行ってもよい。なお、後工程にいくほど仕上板厚に近くなり、表面キズが問題となる。
上記端面研磨を終えたガラス基板を水洗浄した。
次に、砥粒の粒度を#1000に変え、ガラス基板表面をラッピングすることにより、平坦度3μm、主表面の表面粗さをRmaxで2μm程度、Raが0.2μm程度とした。Rmax、RaはAFM(原子間力顕微鏡)で測定した。
なお、ラッピング工程によって得られた2.5インチ用MD基板、3.0インチ用MD基板、3.5インチ用MD基板の厚さは、それぞれ0.68mm、1.03mm又は1.29mm、1.03mmであった。
上記のラッピング工程を終えたガラス基板を、中性洗剤、水の各洗浄槽に順次浸漬して、洗浄した。
次に、第一ポリッシング工程を施した。このポリッシング工程は、上述した砂掛け工程で残留したキズや歪みの除去を目的とするもので、研磨装置を用いて行った。
許しくは、ポリシャ(研磨パッド)として硬質ポリシャ(セリウムパッドMHC15:ローデルニッタ社製)を用い、以下の研磨条件で第一ポリッシング工程を実施した。
研磨液:酸化セリウム+水
荷重:300g/cm2(L=238kg)
研磨時間;15分
除去量:30μm
下定盤回転数:40rpm
上定盤回転数:35rpm
内ギア回転数:14rpm
外ギア回転教:29rpm
上記第一ポリッシング工程を終えたガラス基板を、中性洗剤、純水、純水、IPA(イソプロピルアルコール)、IPA(蒸気乾燥)の各洗浄槽に順次浸漬して、洗浄した。
次に、第一ポリッシング工程で使用した研磨装置を用い、ポリシャを硬質ポリシャから軟質ポリシャ(ポリテックス:スピードファム社製)に替えて、第二ポリッシング工程を実施した。研磨条件は、荷重を100g/cm2、研磨時間を5分、除去量を5μmとしたこと以外は、第一ポリッシング工程と同様とした。
上記第二ポリッシング工程を終えたガラス基板を、ケイフッ酸、中性洗剤、純水、純水、IPA(イソプロピルアルコール)、IPA(蒸気乾燥)の各洗浄槽に順次浸漬して、洗浄した。なお、各洗浄槽には超音波を印加した。
次に、洗浄工程を終えたガラス基板に化学強化を施した。化学強化は、化学強化処理槽に硝酸カリウム(60%)と硝酸ナトリウム(40%)を混合した化学強化溶液を用意し、この化学強化溶液を340℃に加熱し、300℃に予熱された洗浄済みのガラス基板を2時間浸漬して行った。
上記化学強化を終えたガラス基板を、20℃の水槽に浸漬して急冷し、約10分間維持した。これにより、微小クラックが入った不良品を除去することができる。
上記化学強化工程を終えたガラス基板を、濃度10重量%の硫酸、中性洗剤、純水、純水、IPAの各洗浄槽に順次浸漬して洗浄した。
上記の工程を経て得られた磁気記録媒体用ガラス基板について図11に丸囲みの数字で示す各測定部位1、2、3、4における曲面の半径(単位mm)を、コントレーサ CV−500(ミツトヨ社製)で測定した。なお、図11では曲面部分は誇張して描いてあり、実際の曲面状態を表すものではない。また、図11の丸囲みの数字及び’で示す1’、2’、3’、4’の部位は、端面研磨前の角張った部位を示す。測定結果を表1〜4に示す。
さらに、ガラス基板の主表面1dの表面粗さRaは0.3〜0.7nm(AFM(原子間力顕微鏡)で測定)であった。
上述した工程を経て得られた磁気ディスク用ガラス基板の両面に、インライン型スパッタリング装置を用いて、NiAlシード層、CrMo下地層、CoCrPtTa磁性層、水素化カーボン保護層を順次成膜し、ディップ法によってパーフルオロポリエーテル液体潤滑層を成膜してLUL(ロード・アンロード)方式用磁気ディスクを得た。
上記の方法で得られた磁気ディスク(100枚)をLUL方式のHDD(ハードディスクドライブ)に搭載したが、記録再生時のエラーや、記録再生時に磁気ヘッドがクラッシュすることはなかった。
上述の端面研磨工程において、ガラス基板の内周端面における側面1aと面取部1bとの間に、半径0.2〜10mmの曲面2、4を形成したこと以外は実施例1等と同様にして磁気記録媒体用ガラス基板及び磁気記録媒体を得た。
上記の方法で得られた磁気ディスク(100枚)をLUL方式のHDD(ハードディスクドライブ)に搭載したが、記録再生時のエラーが13枚発生し、記録再生時に磁気ヘッドがクラッシュするものが3枚あった。
アルミノシリケートガラスの代わりにソーダライムガラス(実施例2)、結晶化ガラス(実施例3)を用い、表に示すサイズ・厚さとしたこと以外は実施例1と同様にして、磁気ディスク用ガラス基板及び磁気ディスクを得た。
実施例1と同様にして曲面の半径を測定した結果を表5〜6に示す。
実施例2〜3で得られた磁気ディスク(100枚)をLUL方式のHDD(ハードディスクドライブ)に搭載したが、記録再生時のエラーや、記録再生時に磁気ヘッドがクラッシュすることはなかった。
また、ZrO2の未溶解物が原因で生じるガラス基板表面の突起をなくすためには、モル%表示で、SiO2を57〜74%、ZrO2を0〜2.8%、Al2O3を3〜15%、LiO2を7〜16%、Na2Oを4〜14%含有する化学強化用ガラス等を使用することが好ましい。
このような組成のアルミノシリケートガラス等は、化学強化することによって、抗折強度が増加し、圧縮応力層の深さも深く、ヌープ硬度にも優れる。
以上説明したように本発明によれば、記録再生時のエラーや、記録再生時に磁気ヘッドがクラッシュすることのない装着信頼性の高い気記録媒体用ガラス基板及び磁気記録媒体が得られる。
本発明の磁気記録媒体用ガラス基板及び磁気記録媒体は、特に、磁気ヘッドが低浮上走行し高密度記録再生が行われるロード・アンロード方式対応の磁気記録媒体に有用である。
1a,1a’ 側面
1b,1b’ 面取部
2 基板ケース
3 回転保持台
4 研磨ブラシ
5 研磨液収容部
6 スペーサ
10 積層ガラス基板
31 回転軸部
43 ブラシ毛
50 研磨液
200 基板保持手段
300 回転保持台
500、500’ 研磨液供給手段
600 研磨室
331 回転軸
551 研磨液供給ノズル
Claims (6)
- 主表面と側面との間に面取りによる面取部が形成されているとともに、前記主表面と前記面取部との間及び前記側面と前記面取部との間のうち少なくとも一方に半径0.003mm以上0.2mm未満の曲面が形成された磁気記録媒体用ガラス基板の製造方法であって、
ガラス基板の主表面と側面との間に面取り加工を行なって前記主表面と前記側面との間に面取部を形成する形状加工工程と、
前記形状加工工程の後、前記ガラス基板の前記側面及び前記面取部をブラシで研磨する端面研磨工程と、
前記端面研磨工程の後、前記ガラス基板の前記主表面を研磨する主表面研磨工程とをそなえ、
前記端面研磨工程では、前記ガラス基板の少なくとも内周端面における前記主表面と前記面取部との間及び前記側面と前記面取部との間の両方に半径0.003mm以上0.2mm未満の曲面が形成されるように前記ガラス基板の少なくとも内周端面における前記側面及び前記面取部をブラシで研磨することを特徴とする、磁気記録媒体用ガラス基板の製造方法。 - 前記ガラス基板の外周端面における前記主表面と前記面取部との間及び前記側面と前記面取部との間の両方に半径0.003mm以上0.2mm未満の曲面が形成されるように前記ガラス基板の外周端面における前記側面及び前記面取部をブラシで研磨することを特徴とする、請求項1記載の磁気記録媒体用ガラス基板の製造方法。
- 前記端面研磨工程では、前記ガラス基板とスペーサとを交互に複数配置した状態で前記ガラス基板の前記側面及び前記面取部を研磨するとともに、前記スペーサの端部が前記ガラス基板の前記面取部の終端よりも内側になるように前記スペーサを配置することを特徴とする、請求項1又は2記載の磁気記録媒体用ガラス基板の製造方法。
- 前記スペーサの厚さが、0.1〜0.3mmであることを特徴とする、請求項3記載の磁気記録媒体用ガラス基板の製造方法。
- 前記スペーサは、前記ガラス基板よりも軟質な材料から形成されていることを特徴とする、請求項3又は4記載の磁気記録媒体用ガラス基板の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法により製造された磁気記録媒体用ガラス基板の主表面上に、磁性層を形成することを特徴とする、磁気記録媒体の製造方法。
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