JP4911882B2

JP4911882B2 - 情報記録媒体用ガラス基板、情報記録媒体、および情報記録装置

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Publication number: JP4911882B2
Application number: JP2004216564A
Authority: JP
Inventors: 秀樹河合; 克彦浅井
Original assignee: Konica Minolta Opto Inc
Current assignee: Konica Minolta Opto Inc
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2024-07-23
Also published as: JP2006040361A

Description

本発明は、情報記録媒体用ガラス基板、情報記録媒体、および情報記録装置に関する。

ノートブックパソコンやカード型記憶媒体に用いられる小型のハードディスク装置の基板としてガラス基板を用いたものが知られている。
また、装置が停止している間、ディスク外側のランプに磁気ヘッドを退避させておき、装置が起動したときに磁気ヘッドをランプから滑り出させて記録を行うようにしたランプロード方式の装置が知られている。

このようなランプロード方式のハードディスク装置においては、ランプロード方式以外の装置に組み込んだ場合には落下させたり衝撃を与えたりしても特に問題を生じないような磁気ディスクを使用しているにも関わらず、落下や衝突などの衝撃でガラス基板が破損するという問題を生じることが判明した。特に、化学強化を施していないようなガラス基板を用いている場合にこの問題が顕著であった。

従来のハードディスク装置の磁気記録媒体の典型例を図７に示す。磁気記録層２００がその表面に形成されるガラス基板１００は、その外端部が図８に示すような構成を有している。すなわち、外端部において主表面１０と側面４０との間に平坦な面取部２０が形成されている。本発明者の検討によれば、ランプはディスクからは離間しているもののディスクの主表面に垂直な方向から見たときに常に記録媒体に重なる位置にあるため、記憶媒体がわずかに撓んだときにランプに衝突し、ガラス基板１００の外端部における主表面１０と面取部２０との境界部３０に応力が集中して基板が破断することが判明した。

主表面と面取部との境界部に応力が集中するのを緩和するために、主表面と面取部との間を曲面にすることが考えられる。主表面と面取部との間に曲面を設ける技術としては次のものが知られている。
特開平１０−１５４３２１号公報特開２００２−１０００３１号公報

しかしながら、上記公報に記載される発明はガラス基板の角部と収納容器との擦れによるパーティクル発生を防止することを目的としており、ランプの衝突による基板の割れを防止するために曲面部をどの程度の長さに渡って設けるのかが上記公報には記載されていない。また、平坦な面取部の存在が前提となっており、ランプの衝突による基板の割れを防止することが困難である。このように、ランプの衝突による基板の割れを防止することを考慮された情報記録媒体用ガラス基板はまだ提案されていないのが実情である。

そこで、本発明は、ランプの衝突による基板の割れを防止することができる情報記録媒体用ガラス基板、情報記録媒体、および情報記録装置を提供することを課題とする。

本発明者は検討を進めた結果、外端部を所定の形状に制御することにより、この問題を解決できることを見出し、本発明に至った。

すなわち、本発明の情報記憶媒体用ガラス基板は、ランプロード方式の情報記録装置に搭載される情報記録媒体に用いられ、主表面と外側面との間の領域が連続した凸状曲面である情報記憶媒体用ガラス基板であって、その側面部の垂直断面が、横長の楕円形状の最端部を切り取った形状であり、前記凸状曲面の断面を横長の楕円状、前記最端部を切り取ってできる平坦面を外側面とし、主表面位置と前記凸状曲面の外端部位置との高低差Δｈ１（μｍ）がガラス基板の厚みをｔ（μｍ）としたときにΔｈ１≧ｔ／１５０の関係にあることを特徴とする。

以下、実施形態を順に説明するが、第１〜第３の実施形態は、請求項１に記載された発明に属さないものである。
＜第１の実施形態＞
図１は本発明に係る情報記録媒体用ガラス基板の第１実施形態を示す端部断面図である。ガラス基板１０１の全体構成は先に示した図７と同様の円板状のものであり、中心に孔があけてある。ガラス基板１０１の表側主表面１０ａ及び裏側主表面１０ｂは平滑な平面である。

図１に示すように、ガラス基板１０１の外端部は、その断面形状が基板厚さの半分の長さを半径とする球面になっている。すなわち、この例では、球面が本願明細書の凸状曲面に相当し、その球面の頂点が凸状曲面の外端部位置に相当する。このため、基板厚みをｔ（μｍ）としたときに、基板サイズに関わらず主表面位置と凸状曲面外端部位置（ここでは球面の頂部）との高低差Δｈ１（μｍ）がΔｈ１≧ｔ／１５０の関係になる。例えば、２．５インチディスクで厚みが６３５μｍの場合は、球面の半径が３１７μｍであり、高低差Δｈ１は球面の半径ｒと等しい３１７μｍになる。

外端部の形状をこのように設計することにより、情報記録装置を落下させた場合に基板が撓んで外端部がランプに接触したとしても、図２に模式的に示すように、凸状曲面が滑るようにしてランプ３００に接触してゆき、空間的かつ時間的に接触による衝撃を緩和するものと推測される。従って、表側主表面１０ａと凸状曲面との境界部付近に応力が集中して割れを生じるということがない。

このように、主表面と側面との間に、基板厚みに比べて比較的大きくなるように連続した凸状曲面を設けることにより、ランプとの衝突の際の衝撃が緩和されると考えられるのであるが、主表面１０と凸状曲面との境界部についてもある程度なだらかになるように（すなわち、主表面と凸状曲面との間に第２の凸状曲面を設ける）しておくとより割れの防止に効果的である。この場合、第２の凸状曲面はもう一方の凸状曲面の曲率半径の１／１０〜１／１００００程度の小さい曲率半径であればよい。もちろん、主表面１０が球面の接線方向に延在するように構成し、主表面がなだらかに球面に接続するようにしても構わない。

裏側主表面１０ｂと側面５０との間も表側と同様に構成しているので、ランプ衝突時の引っ張り応力も分散させるので、基板の割れをより効果的に防止することができる。
＜第２の実施形態＞
図３に示すように、本実施形態のガラス基板１０２では、図８のガラス基板の面取部２０に相当する領域が半径ｒの球面となるように形成されているものである。すなわち、この例では、半径ｒの球面が凸状曲面に相当し、その球面と側面４０との境界が凸状曲面の外端部位置に相当する。図１のガラス基板において垂直平坦な側面を設けたものであるとも云える。
主表面１０２と側面４０との間に形成される凸状曲面は、主表面位置と前記凸状曲面の外端部位置との高低差Δｈ１（μｍ）がガラス基板の厚みをｔ（μｍ）としたときにΔｈ１≧ｔ／１５０の関係にあれば種々の値を選択できる。より好ましくはΔｈ１≧ｔ／１００、さらに好ましくはΔｈ１≧ｔ／５０とする。
＜第３の実施形態＞
図４に示すように、本実施形態のガラス基板１０３では、側面部は垂直断面が横長の楕円状になっている。すなわち、この例では、楕円状面が凸状曲面に相当し、その楕円の頂点が凸状曲面の外端部位置に相当する。このように凸状曲面の断面が横長の楕円状となるようにすることにより、主表面から曲面への接続をよりなだらかにできる。主表面からよりなだらかに曲面に接続するようにすると応力集中がより発生しにくくなる。
主表面位置と前記凸状曲面の外端部位置との高低差Δｈ１は先に説明したように設定すればよいが、主表面側からから側面にかけて曲率半径が減少するようにすることが好ましい。この場合、曲率半径ｒ（μｍ）が、ｔ／１００≧ｒ≧１０００ｔ、さらに好ましくはｔ／２０≧ｒ≧１００ｔの連続した凸状曲面とするとよい。
＜第４の実施形態＞
図５に示すように、本実施形態のガラス基板１０４では、垂直断面形状が、実施例２の最端部を切り取った形状をしている。すなわち、この例では、曲面部長さＬ2で示される面がが凸状曲面に相当し、その凸状曲面と側面４０との境界が凸状曲面の外端部位置に相当する。
第３実施形態での効果に加えて、曲面部長さＬ2を短くできるので基板サイズが小さくなる。

本実施形態において、ランプ衝突時の側面と曲面との境界への応力集中の影響は大きくないが、収納容器との擦れによる粉塵の発生などを防止するため、境界の角部は除去されていることが好ましい。
＜基板の製造方法＞
ガラス原料を溶融したのちダイレクトプレスするか、ダウンドロー法等で形成されたシートガラスから研削砥石を用いて切り出すことにより円盤状のガラス体を得る。そして、ダイヤモンド砥石等を用いて所望の厚みになるように研削加工する。そして、さらに上記砥石よりも粒度の細かい砥石を用いて片面ずつ所望の表面粗さになるように研削加工する。その後、円筒状の砥石を用いて中央部の穴あけを行い、さらに、内外周の研削及び面取り加工を行う。その後、研磨液を使用してブラシ研磨又は機械研磨により、ガラス基板を回転させながらガラス基板の内周及び外周端面の表面粗さが所定の範囲になるように端面研磨を行う。その後、ラッピング装置により砥粒を吹きかけてラッピングを行いさらに表面粗さを小さくする。最終的に、ポリッシャを用いてポリッシングを行う（なお、適宜各工程間で洗浄を行う）。こうして、情報記録媒体用ガラス基板が得られる。上記各実施形態に示す如くの構成を持つガラス基板は、上記の端面研磨からポリッシングまでの工程の条件を調整することにより得られる。

より具体的には、まず、各ガラス板を鼓状の砥石で端面形状を仕上げる。その後、研磨液を供給しながら回転するナイロンブラシローラを端面に接触させてたん面研磨を行う。この際、スペーサを間に挟んで複数の基板を同時に処理することで基板の上下にＲがつくようにでき、また、処理時間の短縮を図ることができる。その後、主表面の研磨を行う。
なお、化学強化を行う場合は、化学強化後に上記の形状となるように予め化学強化による変形を見込んで研磨条件を設定しておく。
＜ガラス基板の材質等＞
特に制限はなく、従来公知の各種のガラスやガラスセラミックを用いることができる。例えば、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、ソーダアルミノケイ酸ガラス、アルミノボロシリケートガラス、ボロシリケートガラス、石英ガラス、チェーンシリケートガラス、又は、結晶化ガラス等のガラスセラミックなどが挙げられる。また、脱アルカリ処理やイオン交換による化学強化処理などによって化学強化処理が施されたガラスであってもよい。化学強化処理されたガラスであれば耐衝撃性や耐振動性を向上させることができるが、本発明は化学強化を施していないガラスであってもランプとの衝突による割れを効果的に防止することができる。

アルミノシリケートガラスとしては、ＳｉＯ₂：６２〜７５重量％、Ａｌ₂Ｏ₃：５〜１５重量％、Ｌｉ₂Ｏ：４〜１０重量％、Ｎａ₂Ｏ：４〜１２重量％、ＺｒＯ₂：５．５〜１５重量％を主成分として含有するとともに、Ｎａ₂Ｏ／ＺｒＯ₂の重量比が０．５〜２．０、Ａｌ₂Ｏ₃／ＺｒＯ₂の重量比が０．４〜２．５である化学強化用ガラス等が好ましい。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％、ＺｎＯ₂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。

本発明では、耐衝撃性や耐振動性等の向上を目的として、ガラス基板の表面に低温イオン交換法による化学強化処理を施すことができる。ここで、化学強化方法としては、従来より公知の化学強化法であれば特に制限されないが、例えば、ガラス転移点の観点から転移温度を超えない領域でイオン交換を行う低温型化学強化などが好ましい。化学強化に用いるアルカリ溶融塩としては、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、あるいは、それらを混合した硝酸塩などが挙げられる。
＜基板サイズ・厚み＞
基板サイズに特に限定はなく、０．８５インチ、１インチ、２．５インチ、３インチ、３．５インチなど各種のサイズのものを使用できる。基板厚みにも特に限定はなく、基板サイズに応じたものを適宜選択すればよい。
＜磁気ディスクの製造方法＞
上記のようにして得られたガラス基板上に、下地層、磁性層、保護層、潤滑層を順次成膜することにより情報記録媒体としての磁気ディスクを製造する。
磁気記録媒体は、通常、所定の平坦度、表面粗さを有し、必要に応じ表面の化学強化処理を施した磁気ディスク用ガラス基板上に、下地層、磁性層、保護層、潤滑層を順次積層して製造する。

下地層は、磁性層に応じて選択される。下地層としては、例えば、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｖ、Ｂ、Ａｌなどの非磁性金属から選ばれる少なくとも一種以上の材料からなる下地層等が挙げられる。Ｃｏを主成分とする磁性層の場合には、磁気特性向上等の観点からＣｒ単体やＣｒ合金であることが好ましい。また、下地層は単層とは限らず、同一又は異種の層を積層した複数層構造とすることもできる。例えば、Ｃｒ／Ｃｒ、Ｃｒ／ＣｒＭｏ、Ｃｒ／ＣｒＶ、ＣｒＶ／ＣｒＶ、Ａｌ／Ｃｒ／ＣｒＭｏ、Ａｌ／Ｃｒ／Ｃｒ、Ａｌ／Ｃｒ／ＣｒＶ、Ａｌ／ＣｒＶ／ＣｒＶ等の多層下地層等が挙げられる。

磁気記録媒体における磁性層の材料は特に制限されない。磁性層としては、例えば、Ｃｏを主成分とするＣｏＰｔ、ＣｏＣｒ、ＣｏＮｉ、ＣｏＮｉＣｒ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＰｔＣｒ、ＣｏＮｉＰｔや、ＣｏＮｉＣｒＰｔ、ＣｏＮｉＣｒＴａ、ＣｏＣｒＴａＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＳｉＯなどの磁性薄膜が挙げられる。磁性層は、磁性膜を非磁性膜（例えば、Ｃｒ、ＣｒＭｏ、ＣｒＶなど）で分割してノイズの低減を図った多層構成（例えば、ＣｏＰｔＣｒ／ＣｒＭｏ／ＣｏＰｔＣｒ、ＣｏＣｒＴａＰｔ／ＣｒＭｏ／ＣｏＣｒＴａＰｔなど）としてもよい。

磁気抵抗型ヘッド（ＭＲヘッド）又は大型磁気抵抗型ヘッド（ＧＭＲヘッド）対応の磁性層としては、Ｃｏ系合金に、Ｙ、Ｓｉ、希土類元素、Ｈｆ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｚｎから選択される不純物元素、又はこれらの不純物元素の酸化物を含有させたものなども含まれる。
また、磁性層としては、上記の他、フェライト系、鉄−希土類系や、ＳｉＯ₂、ＢＮなどからなる非磁性膜中にＦｅ、Ｃｏ、ＦｅＣｏ、ＣｏＮｉＰｔ等の磁性粒子が分散された構造のグラニュラーなどであってもよい。また、磁性層は、内面型、垂直型のいずれの記録形式であってもよい。

磁気記録媒体における保護層も特に制限はない。保護層としては、例えば、Ｃｒ膜、Ｃｒ合金膜、カーボン膜、ジルコニア膜、シリカ膜等が挙げられる。これらの保護膜は、下地層、磁性層等とともにインライン型スパッタ装置で連続して形成できる。また、これらの保護膜は、単層としてもよく、あるいは、同一又は異種の膜からなる多層構成としてもよい。

上記保護層上に、あるいは上記保護層に替えて、他の保護層を形成してもよい。例えば、上記保護層に替えて、Ｃｒ膜の上にテトラアルコキシランをアルコール系の溶媒で希釈した中に、コロイダルシリカ微粒子を分散して塗布し、さらに焼成して酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）膜を形成してもよい。

磁気記録媒体における潤滑層は特も制限されない。潤滑層は、例えば、液体潤滑剤であるパーフロロポリエーテル（ＰＦＰＥ）をフレオン系などの溶媒で希釈し、媒体表面にディッピング法、スピンコート法、スプレイ法によって塗布し、必要に応じ加熱処理を行って形成する。
＜ハードディスク用ガラス基板以外の態様＞
光磁気ディスク用のガラス基板や、光ディスクなどの電子光学用ディスク基板としても利用できる。
＜情報記録装置の構成＞
図６は、磁気ディスクが装着された、ロード・アンロード方式のハードディスク装置を示す斜視図である。本ハードディスク装置５００は、磁気ディスク４０１、記録再生ヘッド５０２、記録再生ヘッド５０２を支持するサスペンション５０４、サスペンション５０４を固定するアーム５０６を含むヘッドアクチュエータ５０９を備えている。

ヘッドアクチュエータ５０９は、アーム５０６がピボット５０７を軸に筐体５０１に対して回転可能に取り付けられる。また、ヘッドアクチュエータ５０９は、ピボット５０７を挟んでサスペンション５０４と反対側に設けられるボイスコイルモータ５０８によって回転駆動される。さらにヘッドアクチュエータ５０９への電力の供給と記録再生ヘッド５０２との信号のやり取りは、アーム５０６に固定されたフレキシブルプリント基板５０５を介して行われる。

本ハードディスク装置５００では、サスペンション５０４の先端にリフトタブ５０３が設けられ、ディスク４０１の端部と重なるように筐体５０１に取り付けられた位置規制ランプ３００にリフトタブ５０３が誘導されることで、記録再生ヘッド５０２を磁気ディスク４０１の面上から外側へと退避させるアンロード、ヘッド５０２をディスク４０１の外側から面上へランディングさせるロードが行われる。

リフトタブ５０３は、サスペンション５０４の先端に設けられる突起で、ヘッド５０２より先端側に位置する。位置規制ランプ３００は、リフトタブ５０３が接触する斜面を有し、リフトタブ５０３がランプ３００の斜面に接触している間は、２枚のサスペンション５０４の間隔が規制され、ヘッド５０２同士の接触およびヘッド５０２とディスク４０１の接触が防止される。

ヘッド５０２は、回転スピンドルに装着されたディスク４０１の回転によって発生する空気流でディスク４０１の面上より浮上する。このため、ヘッド５０２をディスク４０１の面上へロードさせるときは、ヘッド５０２がディスク４０１の面上に到達するまで、位置規制ランプ３００でリフトタブ５０３を支持する。また、ヘッド５０２をディスク４０１の外側へアンロードさせるときは、ヘッド５０２がディスク４０１の外側に出る前に、位置規制ランプ３００でリフトタブ５０３を支持する。
＜実施例＞
定められた量の原料粉末を白金るつぼに秤量して入れ、混合したのち、電気炉中で１５５０℃で溶解した。原料が充分に溶解したのち、撹拌羽をガラス融液に挿入し、約１時間撹拌した。その後、撹拌羽を取り出し、３０分間静置したのち、治具に融液を流しこむことによってガラスブロックを得た。その後各ガラスのガラス転移点付近までガラスブロックを再加熱し、徐冷して歪取りを行った。得られたガラスブロックを約１.５ｍｍの厚さ、２．５インチの円盤形状にスライスし、内周，外周を同心円としてカッターを用いて切り出した。そして、両面を粗研磨及び研磨、洗浄を行ってガラス基板を作製した。研磨条件を変更することにより種々の外端部形状を持つガラス基板１〜１１を得た。

具体的には、端面研磨を行う際に、スラリーを使用してブラシ研磨又は機械研磨により、ガラス基板を回転させながらガラス基板の内周及び外周端面の表面粗さが所定の範囲になるように研磨した。サンプル１〜８に関しては、端面研磨の際に用いる鼓状砥石の形状を変えるとともに、ブラシの回転数、研磨時間、研磨剤等を変化させることで、曲面の半径が異なるように条件出しを行った。また、サンプル８については、主表面と側面との間に平坦な面取部のみが形成されるような研磨条件とした。サンプル９については、サンプル８と同様にして作製したガラス基板に対して、主表面と平坦な面取部の間、平坦な面取部と側面との間のみに曲面が形成されるような研磨条件とした。サンプル１０に関しては、主表面と側面との間に面取部も曲面も設けない研磨条件とした。

なお、ガラス組成としては、モル％表示で、ＳｉＯ₂を６６．８％、Ａｌ₂Ｏ₃を１１．３％、Ｂ₂Ｏ₃を３．４％、Ｌｉ₂Ｏを２．５％、Ｎａ₂Ｏを７．０％、Ｋ₂Ｏを２．５％、ＣａＯを３．０％、ＴｉＯ₂を１．９％、ＺｒＯ2を０．６％、Ｌａ2Ｏ3を０．７％、Ｓｂ2Ｏ3を０．３％とした。

得られたガラス基板に磁性体層を形成し情報記録媒体１〜１１を得た。この情報記録媒体をランプロード方式のハードディスク装置装置にセットした上で、容器との擦れによる削れが発生していないかを検査した。また、落下試験を行いガラス基板の割れの発生の有無を調べた。結果を表１に示す。

本発明の第１実施形態であるガラス基板の端部断面図である。ガラス基板端部がランプに衝突する際の模式図である。本発明の第２実施形態であるのガラス基板の端部断面図である。本発明の第３実施形態のガラス基板の端部断面図である。本発明の第４実施形態のガラス基板の端部断面図である。情報記録装置の分解断面図である。情報記録媒体の斜視図である。従来のガラス基板の端部断面図である。

符号の説明

１０ａ：表側主表面
１０ｂ：裏側主表面
４０、５０：側面
１０１、１０２、１０３、１０４：ガラス基板
４０１：磁気ディスク
５００：ハードディスク装置

Claims

ランプロード方式の情報記録装置に搭載される情報記録媒体に用いられ、主表面と外側面との間の領域が連続した凸状曲面である情報記憶媒体用ガラス基板であって、
その側面部の垂直断面が、横長の楕円形状の最端部を切り取った形状であり、
前記凸状曲面の断面を横長の楕円状、前記最端部を切り取ってできる平坦面を外側面とし、
主表面位置と前記凸状曲面の外端部位置との高低差Δｈ１（μｍ）がガラス基板の厚みをｔ（μｍ）としたときにΔｈ１≧ｔ／１５０の関係にある
ことを特徴とする情報記録媒体用ガラス基板。
ガラス基板は強化処理を行うことなく記録媒体用基板として使用可能な強度を有するものである請求項１に記載の情報記録媒体用ガラス基板。
請求項１または請求項２に記載の情報記録媒体用ガラス基板の主表面上に記録層を設けたことを特徴とする情報記録媒体。
請求項３に記載の情報記録媒体と、情報記録媒体の駆動機構と、情報記録媒体の読み書きを行うためのヘッドと、先端が情報記録媒体端部に重なるように配置されたランプと、
ランプに退避しているヘッドの情報記録媒体へのロード及びヘッドのランプへのアンロードを行うためのヘッド駆動機構とを備えていることを特徴とする情報記録装置。