JPH05303735A - 磁気ディスクおよび磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】浮上高さが小さく、高密度記録に対応可能な磁
気ディスク、磁気記録装置を提供することを目的とす
る。 【構成】表面粗さが小さく（1ｎｍＲｍａｘ以下）、且
つ、平面度が高い（1μｍ以下）の磁気ディスク用の基
板を使用する。このような基板を得るためには、位置ず
れセンサ１３により上定盤４の位置ずれ量を監視するこ
とにより、基板３の弾性変形量を一定の範囲に留めつつ
両面研削を行なう。これにより基板３の反りを除去し平
面度を高める。また、動圧発生面を有する上下定盤４，
５の間に基板３を設置し、それぞれの定盤４，５と基板
３との間に介在する研磨剤の動圧効果により、基板３を
定盤４，５と非接触の状態で両面研磨し表面粗さを小さ
くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、より平面度が高く且つ
より表面粗さが小さい磁気ディスクおよびそれを用いた
磁気ディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスクは、ランダムアクセスが可
能であるなどの特徴を有するため、記録媒体として広く
使用されている。

【０００３】該磁気ディスクは、スパッタ、めっき等の
薄膜形成技術を用いて、基板上に磁性薄膜を形成して成
るものである。通常、該磁気ディスクは、以下において
説明するような工程により作成される（図１３参照）。

【０００４】まず、アルミニウム合金基板を作成する。
例えば、5.25インチの磁気ディスク（外径130ｍｍ、内
径40ｍｍ、板厚1.9ｍｍ）では、アルミニウム合金の板
材から上記の寸法に打ち抜き基板を形成し、これを高温
炉中で加圧成形処理する（ステップ１３１）。加圧成形
処理を行うのは、アルミニウム合金のインゴットから圧
延加工により板材に形成するときの加工歪や板材からの
打ち抜きによる変形を矯正するためである。

【０００５】つぎに、基板自体の平行度、平面度と表面
粗さを向上させるため弾性砥石を設置した両面同時研削
（たとえば、スピードファム社製の両面加工機；型式SF
DL-1000を用いる）を行う。場合によっては、さらにポ
リシングクロスと遊離砥粒の研磨剤を用いた両面同時研
磨によって表面仕上げを行う。そして、基板を洗浄した
後、その表面に厚さ約１０μｍのＮｉーＰめっきを処理
する（ステップ１３２）。

【０００６】そして、今度は該めっき面にたいして、両
面研削（ステップ１３３）、および、種々の粒度の砥粒
を用いてのポリシング加工（ステップ１３４）を行う。
そして、表面粗さ0.001〜0.003μｍＲａ、0.005〜0.020
μｍＲｍａｘの範囲にまで研磨仕上げされる。この表面
粗さについては、両面同時研磨に使用するポリシングク
ロスの材質や遊離砥粒の材質及び粒径によって決まるも
のであり、現在の研磨方法、すなわち、ポリシングクロ
スと被加工物のＮｉーＰめっき基板とが接触して研磨す
る方法では、上記の表面粗さが現状ではもっとも良い表
面精度である。

【０００７】この後、さらに、このＮｉーＰめっき基板
の研磨面には、より微細な砥粒を用いて基板の円周方向
に微細な溝を形成する、いわゆるテクスチャ加工が施さ
れる（ステップ１３５）。これは表面粗さを0.004〜0.0
08μｍＲａに粗くし、基板表面に微小な凹凸を形成する
ことによって、磁気ディスク装置としてのＣＳＳ（Cont
act-Start-Stop）におけるヘッド粘着を回避し、また、
この表面に形成する磁性媒体の磁気特性を改善するため
である。なお、該テクスチャ加工については、特開昭59
ー82626号（ＮＴＴ；田子章男）や特開昭62-203748号
（日本電気）、Ｕ．Ｓ．Patent:4,735,840に記載されて
いる。

【０００８】そして、最後に該基板に磁性膜及び保護膜
を形成し、さらに潤滑膜を形成して磁気ディスクが作ら
れる（ステップ１３６）。

【０００９】上述の研削、研磨について図１４を用いて
説明する。

【００１０】基板３を治具３１に接着する。そして、基
板３の被加工面を下向きにして、下定盤５の上に配置す
る（なお、研磨を行う場合には、下定盤５の上に配置さ
れたポリッシングクロス５の上に置くことになる。）。
そして、上側からある荷重を加えた状態で、加工液を供
給しつつ下定盤５を回転させることにより、研削、研磨
を行う。この場合、基板に加えられる荷重は、基板の反
りなどは特に考慮されていない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】磁気記録装置には、小
型化、高密度記録、高速化への要望が大きい。該磁気デ
ィスクの記録容量を増大させるためには、磁気ヘッド２
の浮上高さＨｆｌｙ（図１５参照）を非常に小さくする
必要がある。最近ではこの浮上高さＨｆｌｙを0.2μｍ
〜0.1μｍ以下とすることが要求されている。また、書
き込みおよび読み取りの速さ、すなわちアクセス時間を
短くするために、磁気ディスクの回転数はこれまでの36
00min-1から5000min-1、あるいは7000min-1以上と高速
で回転させることが要求されている。

【００１２】しかし上記従来技術による研削、研磨で
は、上述した目標を達成するにたる磁気ディスクを得る
ことができなかった。

【００１３】本発明は高密度記録に対応可能な磁気ディ
スクおよび磁気ディスク装置を提供することを目的とす
る。

【００１４】本発明は、高密度記録等に対応可能な磁気
ディスクの製造方法を提供することを目的とする。

【００１５】本発明は、高密度記録等に対応可能な磁気
ディスクの製造に適用可能な表面加工装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本願発明者らは、これら
の要求を満足させるための磁気ディスクを得るため、こ
れまでディスク表面を研磨テープやヘッドを用いて表面
加工し、微小突起の低減を図ったディスク等について試
験を行ってきた。

【００１７】例えば、テクスチャ加工後の表面粗さが、
0.004μｍＲａ〜0.002μｍＲａ以下の磁気ディスクを用
いて浮上特性やＣＳＳ特性を確認してきた。しかしなが
らその結果は、必ずしも良いものではなかった。つま
り、ディスク表面では、基板を両面研磨したときのスク
ラッチなどの研磨痕、すなわちスクラッチの溝肩部の微
小凸部により摺動欠陥が生じてしまった。また、著しい
ときにはヘッドクラッシュを生じる要因となった。さら
に、この現象は、磁気ディスクのランナウトが大きく、
またディスクの回転数が増大するにしたがって顕著にな
った。

【００１８】また、磁気ヘッドが安定して浮上するため
に必要とされるディスク表面の動的な形状精度を示すも
のとしてランナウト、加速度の仕様がある。これは、図
１６に示すように、ディスクの回転数にしたがって同一
の平面度のディスクにおいて加速度が非常に増大するこ
とがわかった。

【００１９】以上のような結果から、信頼性を維持しつ
つ、さらにヘッド浮上高さを小さくし、あるいは磁気ヘ
ッドをディスク表面に接触した状態で情報を読み書きす
るためには、ポリシ加工面の表面粗さをより小さくし磁
気ディスクの表面上に存在する微小突起Ｒｐを低減する
必要があることを本願発明者は明らかにした。

【００２０】また、上記の表面粗さの高精度化だけでは
十分ではなく、従来あまり注意が払われていなかった磁
気ディスクのランナウトに関係する磁気ディスクのＮｉ
ーＰめっき基板の平面度を高くして磁気ディスクの面ぶ
れであるランナウトを低減することが重要であることを
本願発明者は明らかにした。

【００２１】当面目標とすべき浮上高さ0.08μｍ以下を
実現するためには、表面粗さが0.001μｍＲａ（望まし
くは0.0005μｍＲａ）以下、数ｎｍＲｍａｘ（望ましく
は、5ｎｍＲｍａｘ）以下で、かつ、磁気ディスクの表面
形状である平面度が1μｍ以下である必要がある。

【００２２】なお、発明者が、実際に現状での一般的な
加工プロセスによって得られている磁気ディスク用基板
の形状精度について調べた結果、外径がφ130ｍｍ（通
常5.25インチ基板と呼ばれている）ＮｉーＰめっき基板で
は、平面度が6.8μｍ、標準偏差が2.2μｍであった。ま
た基板自体がガラス製の外径φ130mmのガラス基板で
は、平面度が5.1μｍ、標準偏差が1.3μｍあった。その
ため、これらの基板を用いた磁気ディスクでは、ヘッド
浮上高さは約0.08〜0.1μｍが限界であり、安定して0.0
8μｍ以下とすることは非常に困難であった。また、こ
のときの磁気ディスクの動的な表面精度を表わすランナ
ウト及び加速度は、ディスクの回転数が3600minー1に
て、それぞれ1〜15μｍ、1〜5ｍ／ｓ²であった。

【００２３】また、本願発明者は上記従来の加工法では
どうしてこのような条件を満たした磁気ディスクを得る
ことができていなかったのかを検討した結果、従来法に
おいては以下のような問題があったことを見出した。

【００２４】すなわち、磁気ディスク用基板のような薄
板円板の平面の研削、研磨では、両面を同時に、研削、
研磨する必要がある。これは、片面ずつ加工する場合に
は、被加工物（基板）３の治具への接着により被加工物
が変形した状態で研削、研磨を行うことになり、高い平
面度を得ることは困難だからである。

【００２５】また、両面同時研磨した場合においても、
従来の鏡面研磨に用いられているポリシングクロス３２
を用い、被加工面とポリシャとが接触して研磨する方法
では、上下定盤の加圧によるポリシングクロス３２の粘
弾性変形により被加工物の周辺部にだれを生じ、高精度
な平面度を得ることが困難であった。

【００２６】また、従来の研削及び研磨の方法は、上下
の定盤によってＮｉーＰめっき基板を加圧し、相対摺動
させて研磨する方式である。そのため、薄板であるＮｉ
ーＰめっき基板は定盤の表面にならって弾性変形した状
態で加工を受けることになる。従って、加工終了後、上
下定盤から取り出されると、加工前と同様に反りがでて
しまう。このように、従来の両面同時研削及び両面同時
研磨ではＮｉーＰめっき基板の平面度はほとんど変化せ
ず、高い平面度を得ることが非常に困難であった。

【００２７】さらに、ポリシングクロスにより保持され
た砥粒が被加工面を研磨するので、遊離砥粒に含まれる
粗大な砥粒の影響や、被加工物の研磨屑が加工界面に介
在することによって研磨面にはスクラッチなどの加工欠
陥が生じ安く、表面粗さを大幅に向上することが難しか
った。

【００２８】以上のことから、磁気ヘッドの浮上高さを
小さくし、ＣＳＳ特性などの摺動特性に優れた磁気ディ
スク用基板を得るためには、従来の加工プロセスとは異
なり、表面粗さと平面度とをともに向上させることが可
能な技術が必要である。そのため、本願発明者は以下の
ような表面加工装置および加工方法を新たに発明した。

【００２９】以下において本願発明の内容を具体的に述
べる。

【００３０】表面粗さ1ｎｍＲａ以下で且つ平面度1μｍ
以下の円環状基板と、該円環状基板上に形成された磁性
膜と、を含んで構成されることを特徴とする磁気ディス
クが提供される。

【００３１】この場合、上記円環状基板は、表面粗さが
0.5ｎｍＲａ以下であることがより好ましい。また、平
面度が0.5μｍ以下であることがより好ましい。

【００３２】本発明の他の態様としては、円板状部材の
製造方法において、円板状部材の弾性変形量を一定の範
囲内に留めつつ研削する第１の工程と、上記円板状部材
の両面を同時に非接触研磨する第２の工程とを含むこ
と、を特徴とする円板状部材の製造方法が提供される。

【００３３】なお、上記磁気ディスクの上記円環状基板
は、該円板状部材の製造方法により製造されたガラス基
板であることが好ましい。

【００３４】また、該製造方法を用いて加工されたアル
ミニウム基板と、上記アルミニウム基板上に形成された
ＮｉーＰめっき層と、を含んで構成される磁気ディスク
用基板が提供される。

【００３５】また上記磁気ディスクと、上記磁気ディス
クへの信号の書き込みおよび／または読み取りを行う磁
気ヘッドと、上記磁気ディスクおよび上記磁気ヘッドを
駆動する駆動手段と、上記磁気ヘッドおよび上記駆動手
段を制御する制御手段と、を有することを特徴とする磁
気ディスク装置が提供される。この場合、動作中におけ
る、上記磁気ヘッドの上記磁気ディスクに対する浮上高
さが、0.06μｍ以下であることが好ましい。

【００３６】本発明の他の態様としては、回転自在に構
成された第１の定盤と、上記第１の定盤との間に加工対
象物を配置される、回転自在に構成された第２の定盤
と、上記第１の定盤の位置を設定値に従って変更する変
更手段と、上記第１の定盤および上記第２の定盤を回転
させる回転駆動手段と、上記第１の定盤と上記加工対象
物との接触を検知する接触検知手段と、上記変更手段に
よる上記第１の定盤の位置の変更中、上記接触検知手段
が上記第１の定盤と上記加工対象物との接触を検知した
場合には、上記第１の定盤のその時点での位置を、上記
変更手段による位置の変更の基準点とする制御手段と、
を有することを特徴とする表面加工装置が提供される。

【００３７】なお、上記制御手段は、上記変更手段によ
る上記第１の定盤の位置の変更中、上記接触を検知した
時には、上記変更手段による上記第１の定盤の位置の変
更を停止させるものであってもよい。

【００３８】本発明の他の態様としては、回転自在に構
成された第１の定盤と、上記第１の定盤との間に加工対
象物を配置される、回転自在に構成された第２の定盤
と、上記第１の定盤の位置を設定値に従って変更する変
更手段と、上記第１の定盤および上記第２の定盤を回転
させる回転駆動手段と、上記第１の定盤の実際の位置
と、上記設定値に対応する位置との間の位置ずれ量を検
出する位置ずれ検出手段と、上記変更手段による上記第
１の定盤の位置の変更中、上記位置ずれ検出手段が位置
ずれの発生を検出した場合には、上記第１の定盤のその
時点での位置を、上記変更手段による位置の変更の基準
点とする制御手段と、を有することを特徴とする表面加
工装置が提供される。

【００３９】なお、上記制御手段は、上記変更手段によ
る上記第１の定盤の位置の変更中、上記位置ずれの発生
を検知した時には、上記変更手段による上記第１の定盤
の位置の変更を停止させるものであってもよい。

【００４０】上記制御手段は、上記変更手段による上記
第１の定盤の位置の変更中、上記位置ずれの発生を検出
した時には、上記変更手段による第１の定盤の位置の変
更を一旦停止させ、その後、上記第１の定盤の位置を予
め設定された量だけ変更させ、この時上記位置ずれ検出
手段の検出した位置ずれ量が０になるまで、上記回転駆
動手段により上記第１の定盤および上記第２の定盤を回
転させて上記加工対象物を研削する処理を、上記予め設
定された位置変更の量と上記位置ずれ検出手段の検出し
た位置ずれ量とが等しくなるまで繰り返させることが好
ましい。

【００４１】上記制御手段は、上記変更手段による位置
変更量と、上記位置ずれ検出手段の検出した位置ずれ量
とを比較し、両者が等しい場合には上記加工対象物は弾
性変形していないと判断することが好ましい。

【００４２】上記第１の定盤および／または上記第２の
定盤は、加工対象物と対向する面に砥石を含んで構成さ
れるものであってもよい。あるいは、上記第１の定盤お
よび上記第２の定盤は、加工対象物と対向する面に動圧
発生面を有するものであってもよい。

【００４３】また、少なくとも、上記加工対象物と上記
第１の定盤および第２の定盤との間に、研磨液を供給す
る研磨液供給手段を有し、上記制御手段は、上記変更手
段による上記第１の定盤の位置の変更中、上記位置ずれ
の発生を検出した時には、上記変更手段による第１の定
盤の位置の変更を一旦停止させ、その後、上記第１の定
盤と上記第２の定盤との間隔が大きくなる方向に予め設
定された量だけ上記第１の定盤の位置を上記変更手段に
より変更させ、上記研磨液を供給しつつ、上記第１の定
盤および第２の定盤を回転させるものであってもよい。

【００４４】

【作用】円板状部材の弾性変形量を一定の範囲内に留め
つつ研削する第１の工程の後、上記円板状部材の両面を
同時に非接触研磨する第２の工程を行なう。

【００４５】最初に第１の工程を説明する。

【００４６】加工対象物、例えば基板を第２の定盤に載
置する。そして、変更手段により第１の定盤を降下させ
る。この時、制御手段は、上記位置ずれ検出手段の出力
を監視する。そして、位置ずれの発生を検出すると、第
１の定盤と加工対象物とが接触したと判断し、上記第１
の定盤の降下を一旦停止させる。なお、該接触の検出に
関しては該位置ずれ検出手段が接触検出手段として機能
している。

【００４７】その後、該停止位置から予め設定された量
（例えば、５μｍ）だけ、上記第１の定盤を降下させ
る。すると、加工対象物は第１の定盤から受ける力によ
り弾性変形する。一方、加工対象物から受ける反力によ
り第１の定盤の位置ずれも大きくなる。

【００４８】この状態で、第１の定盤等を回転させて加
工対象物を研削する。すると、加工対象物の第１の定
盤、第２の定盤と接している部分が研削されることによ
り、上記位置ずれの量は徐々に小さくなる。

【００４９】制御手段は、該研削中も該位置ずれの量を
監視しており、該値が０になると研削を、一旦停止す
る。

【００５０】そして、再び、上記予め設定された量（例
えば、５μｍ）だけ、上記第１の定盤を降下させる。そ
して、同様に発生した位置ずれの量と、該降下量（この
場合、５μｍ）とを比較する。その結果、両者が一致し
ていなければ、弾性変形が生じているとして、同様に研
削を行う。そして、両者が一致するまで、同様の処理を
繰り返す。すなわち、両者が一致しているか否かによ
り、加工対象物に弾性変形が生じているか否かを判断
し、弾性変形が生じなくなるまで（注：加工対象物に反
りなどの歪みがない場合には、弾性変形が生じにく
い）、すなわち、平面度が高くなるまで研削を続ける。

【００５１】両者が一致している場合には、最終的な研
削を行い、その時の位置ずれ量が０になった時に、研削
を終了する。但し、所望の量の研削が行われていなかっ
た場合には、さらに研削を続けても良いことは言うまで
もない。

【００５２】このような研削を行えば、弾性変形量が小
さい状態で、すなわち基板が反ったままの状態で研削を
行うため、反りなどの歪みを有効に取り除くことができ
る。

【００５３】第２の工程を説明する。

【００５４】上記第１の工程と同様の手法により、加工
対象物と、第１の定盤とが接触した時点で、第１の定盤
の降下を停止する。そして、予め設定された量だけ第１
の定盤を上昇させる。そして、この状態で、研磨液供給
手段により上記加工対象物と上記第１の定盤および第２
の定盤との間に研磨液を供給有しながら、上記第１の定
盤および第２の定盤を回転させる。

【００５５】すると、上記第１の定盤および上記第２の
定盤の動圧発生面により生じる動圧により加工対象物は
浮き上がった状態となる。すなわち、加工対象物と両定
盤との間には研磨液の層ができ、両定盤のいずれにも接
しない状態で研磨が行われる。

【００５６】この研磨方法によれば、第１の工程により
えられた平面度を劣化させることなく、研磨することが
でき、平面度１μｍ以下の高い形状精度を達成すること
ができる。さらに、砥粒径を０．１μｍ以下の微細な砥
石粒を使用すれば、表面粗さ１ｎｍＲａ以下、数ｎｍＲ
ｍａｘ以下の加工面を得ることができる。また、両面の
形状精度が高く、板厚のバラツキも非常に小さいため、
基板を回転して測定したランナウト、加速度も大幅に改
善することができる。

【００５７】

【実施例】本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

【００５８】本実施例は、磁気ディスク用基板である外
径φ130mm、内径φ40mm、板厚1.9mmのアルミニウム円板
に、ＮｉーＰめっきを厚さ約10μｍ施し、両面研削及び
両面研磨すること目的とした表面加工装置である。

【００５９】以下において説明する装置は、上定盤を降
下していった場合において、基板と上定盤とが接したこ
とを正確に検知すると共に、該接した位置を基準として
上定盤の位置を極めて精度良く調整できる点に特徴を有
するものである。また、該装置のもう一つの特徴は、両
面を同時に被接触研磨（フロ−トポリッシング）するこ
とができる点に特徴を有するものである。

【００６０】この装置は、図１に示すように上定盤４
と、下定盤５と、キャリア８と、回転駆動手段１１と、
位置ずれセンサ１３と、上下駆動機構１４と、加工液供
給装置９とから主に構成されている。

【００６１】上定盤４と下定盤５とは、作業内容に応じ
て、最適なものに交換可能である。そして、研削時には
その仕上げ面が平面度1μｍに仕上げられているものを
使用する。一方、研磨時には、その表面に動圧を発生さ
せるためのパタ−ンが形成されているものを使用する。
なお、該パタ−ンの詳細については後ほど説明する。

【００６２】本実施例の上定盤４は、図２に示すとお
り、その回転軸、すなわち、スピンドル１７、１８を、
スラスト軸受２０により支持されている。該スラスト軸
受２０は、コンプレッサ１９から送られる空気を潤滑剤
として使用しており、軸受剛性が比較的小さいものとな
っている。従って、上定盤４は、わずかではあるが該空
気の相の厚み分の”あそび”を有することとなってい
る。一方、下定盤５の支持機構は、上下方向の軸受剛性
が十分高いものとなっており、上下方向の”あそび”は
極めて小さい。従って、上下駆動機構１４により上定盤
４を降下させていった場合に、基板３から受ける力は、
上定盤４の上下方向の位置にのみ影響を与えうる構成と
なっている。言い替えれば、基板から力を受けない場
合、すなわち、基板と上定盤４とが接触していない状態
においては、スラストカラ−２０１とスラスト受け２０
２との間の間隔はある一定値であるが、基板から力を受
ける場合、すなわち、基板３と上定盤４とが接触し基板
の弾性変形による反力が生じている状態においては、該
スラストカラ−２０１とスラスト受け２０２との間の間
隔が変化する構成となっている。

【００６３】さらに、上定盤４のスラスト軸受け２０
は、静圧空気軸受であり、該空気は軸受の上側と下側で
別個に調整可能な構成となっている。従って、該空気圧
を調整することにより、その支持剛性を、軸受の上部と
下部とで異なるものとすることができる。本実施例にお
いては上部の軸受け剛性を10kgf/μｍとし、下部の軸受
け剛性を10kgf/μｍとしている。但し、具体的な値はこ
れに限定されるものではない。

【００６４】なお、上定盤４の回転軸であるスピンドル
１７の中心部には、加工液が通る空孔部１５を設けられ
ている。また、上定盤４に加工液通過用の孔部１６を設
けられており、これらの孔部を通じて、上定盤４と下定
盤５との間に加工液を供給する構成となっている。

【００６５】また、図３に示すとおり、下定盤５の中央
にはセンタ−ギア５４が設けられている。また下定盤５
の外周部には内側を向いてインタ−ナルギア５２が設け
られている。これらは、キャリア８を、該下定盤５上に
おいて自転および公転させるためのものである。

【００６６】上定盤４、下定盤５は、スラスト軸、ラジ
アル軸とも、空気圧Ｐ１〜Ｐ６に調整された静圧空気軸
受で支持されている。

【００６７】位置ずれセンサ１３は、図２に示すように
上定盤４のスラスト軸受２０の下部に設けられており、
上定盤４のスラストカラ−２０１と、スラスト受け２０
２との間隔の変動を検知する機能を有している。なお、
該検出結果は、後述する制御装置（図１，図２には示し
ていない）に出力される構成となっている。本実施例に
おいては、該位置ずれセンサ１３に静電容量式変位計を
用いているが、これに限定されるものではない。

【００６８】上下駆動機構１４は、スラスト軸受け２０
と共に、上定盤４を１μｍ以下のピッチで上下動させる
ことが可能な構成になっている。該上下駆動機構１４
は、図示しない制御装置により制御されている。

【００６９】キャリア８は、上定盤４と下定盤５との間
において基板３を保持するための略円板状の治具であ
り、基板を保持するための孔部８２が設けられている。
そして、該孔部８２の内側面には基板を固定するための
ストッパが設けられている。該ストッパは、後述すると
おり、研削時のみ使用するもので、両面非接触研磨を行
なう時には使用しない。また、キャリア８の外周にはギ
ア８４が設けられている。該キャリア８は、該ギア８４
が、下定盤５のインタ−ナルギア５２およびセンタ−ギ
ア５４と同時に噛み合う大きさとなっている。これによ
り、キャリア８は研削あるいは研磨中、遊星ギアのよう
に自転および公転をする構成となっている。

【００７０】但し、キャリア８の構成はこれに限定され
るものではない。例えば、下定盤５とほぼ同じ大きさの
円板面をもつものであっても良い。この場合、キャリア
８は、下定盤５と同じ軸を中心と下地点のみを行うこと
になる。

【００７１】回転駆動手段１１は、上定盤４、下定盤
５、キャリア８を回転駆動させるものである。

【００７２】加工液供給装置９は、温度制御した加工液
を供給する機能を有する。

【００７３】なお、上述したとおり上記上下駆動機構１
４、回転駆動手段１１、加工液供給装置９等の各部は
は、図には示さない制御装置により、その動作を制御さ
れている。なお、該制御の詳細については、動作説明と
併せて行なう。

【００７４】以下において該装置による研削、すなわ
ち、特許請求の範囲において言う「第１の工程」におけ
る加工方法を図４、図５を用いて説明する。

【００７５】該工程は、上定盤４および下定盤５とし
て、材質がセラミックや鋳鉄などの定盤、あるいはＰＶ
Ａ（ポリビニルアルコール）砥石のような弾性砥石をＳ
ＵＳ基盤に保持した定盤を用いて行う。なおこの例にお
いては、ポリビニールアルコールの弾性砥石C#1500を使
用した。また、加工液には水溶性研削液（例えば、フジ
ミ製フジミカット）を用いた。

【００７６】ＮｉーＰめっきした基板３をキャリア８に
セットして、下定盤５の上に配置する（ステップ４０、
図５（ａ））。この例においては基板３を５枚搭載す
る。

【００７７】そして、この状態から上定盤４を降下させ
てゆく（ステップ４１）。この場合、基板３の200μｍ
上方位置からは0.1mm／minの低速で降下する。この間、
制御装置は、位置ずれセンサ１３からの出力、すなわ
ち、スラストカラ−２０１とスラスト受け２０２との間
隔を監視することにより、上定盤４と基板３とが接触し
たか否かを監視している。

【００７８】上定盤４がいずれかの基板３と接触したこ
とを検知すると上定盤４の降下を一旦停止する（ステッ
プ４２、図５（ｂ））。そして、該停止位置を原点と
し、上定盤４をさらに予め設定された設定降下量Ａ（こ
こではＡ＝5μｍ）だけ降下させる（ステップ４３、図
５（ｃ））。なお、該設定降下量Ａは、基板３の弾性変
形量があまりに大きくならない範囲で、材質、厚さ、大
きさなどに応じて変更しうるものである（弾性変形が大
きい状態のままで、加工を行なうと、従来技術の説明に
おいても述べたとおり、基板３の反りなどを十分に除去
することができない）。

【００７９】すると、下記数１、数３に示される量だけ
基板３が弾性変形する。

【００８０】基板が傘状に反っている状態、例えば、内
側円周部が上定盤に、外側円周部が下定盤に接し、これ
ら両円周部に加重が集中しているような状態において
は、

【００８１】

【数１】

【００８２】但し、

【００８３】

【数２】

【００８４】また、円環のリング面が反ってリング面に
集中荷重が付加されている状態、例えば、円環の内側円
周部と外側円周部との両方が下定盤に接し、リング面が
上定盤に接しているような状態においては、

【００８５】

【数３】

【００８６】但し、

【００８７】

【数４】

【００８８】なお、上記数１〜数４において δ₁：上下方向の変形量 δ₂：上下方向の変形量 ａ：ディスク外周半径 ｂ：ディスク内周半径 Ｉ：断面２次モ−メント Ｌ：円環のリング部の幅 Ｐ₁：円周部への荷重 Ｐ₂：リング部への荷重 ｔ：板厚 ν：ポアソン比 Ｅ：縦弾性係数 すると、該弾性変形量に対応した大きさの反力が上定盤
４、下定盤５に作用する。

【００８９】これにより上定盤４が上方に押し上げら
れ、上定盤４は実際には該設定降下量Ａだけは降下しな
い。すなわち、上定盤４が存在するべき位置と、上定盤
４が実際に存在する位置との間に”ずれ”が生じる。そ
して、該”ずれ”に相当する分は、スラストカラ−２０
１と、スラスト受け２０２との間隔が変化することにな
る。なお、これ以降、位置ずれセンサ１３の検出した、
スラストカラ−２０１とスラスト受け２０２との間隔の
変化した量を、「変動量Ｂ」という。

【００９０】そこで、制御装置は、該設定降下量Ａと、
変動量Ｂとの大小関係を判定する（ステップ４４）。こ
の場合、Ａ＞Ｂとなっていれば、基板３に弾性変形が生
じていることになる。この場合は、ステップ４５に進
む。逆に、Ａ＞Ｂでない場合、言い替えればＡ＝Ｂの場
合（自重により上定盤４が下がることがないと仮定した
場合、Ａ＜Ｂとなることはありえない。）は、基板３に
は弾性変形が生じていないことになる。この場合にはス
テップ４７に進む。

【００９１】ステップ４５においては、加工液を供給す
るとともに、上定盤４、下定盤５及びキャリア８を回転
させて、研削を開始する。なお、この例では、上定盤４
の回転数を10 r.p.m（反時計方向）に、下定盤5の回転
数を31 r.p.m（時計方向）とした。また、キャリア８の
自転数及び公転数をそれぞれ12 r.p.m、7 r.p.mとし
た。

【００９２】そして、この研削中、該変動量Ｂが０にな
ったか否かを監視しつづける（ステップ４６）。基板３
は、上定盤４、下定盤５に接触している部分は研削され
るため、加工が進むにつれて上定盤４を押し上げる反力
が減少する。その結果、上定盤４の位置は、研削を開始
した時点で実際に存在した位置よりも下がり、上記”ず
れ”が小さくなっていく。

【００９３】そして、最終的に、変動量Ｂが０の状態、
すなわち、基板３が弾性変形していない状態になると、
ステップ４３に戻り、再び設定降下量Ａだけ上定盤４の
位置を下げる。そして、同様の処理を繰り返す。すなわ
ち、基板３の歪みが取り除かれるまでステップ４３乃至
ステップ４６の処理を繰り返すことになる。

【００９４】一方、ステップ４４において、Ａ＝Ｂであ
った場合、すなわち、基板３の歪みが完全に取り去られ
ていた場合には、ステップ４７に進む。そして、ステッ
プ４５，４６と同様の手法で、最終的な研削を行い（ス
テップ４７，４８）、両面研磨を終了する（ステップ４
９）。

【００９５】以上の研削工程においては、加工荷重によ
る基板３の弾性変形を少ない状態に保ちつつ両面研削で
きる。従って、薄板円板のそりや、円周うねりなどの形
状精度が向上し、平面度の高い基板が得られる。実際に
は、表面粗さが0.03μｍＲa、0.2μｍＲmax、平面度0.3
μｍの基板が得られた。

【００９６】次に、該装置による研磨、すなわち、特許
請求の範囲において言う「第２の工程」について図６乃
至図８を用いて説明する。

【００９７】上定盤４、下定盤５としては、定盤には粘
弾性の小さい材料、例えばセラミックや鋳鉄、あるいは
スズを用いて、表面精度２μｍ以下製作されたものを使
用する。また、これらの表面には、定盤と基板３との相
対摺動によって動圧効果が生じるように、図８に示すよ
うに、微細な溝を表面に形成したものを使用する。但
し、該動圧発生面の形状はその一例を示したものであっ
て、これに限定されるものではない。また、加工液に
は、この例では粒径80nmのコロイダルシリカを用いた。

【００９８】上定盤４のスラスト軸受け２０において、
両面研削と同様に上部の軸受け剛性を10kgf/μｍとし、
下部の軸受け剛性を10kgf/μｍとした。

【００９９】両面研削したＮｉーＰめっき基板を上定盤
４と下定盤５との間に５枚搭載する（ステップ６０、図
７（ａ））。この場合、基板３はキャリア８の孔部８４
内に置くだけで、キャリア８には固定しない。そして、
上定盤４を降下させる（ステップ６１）。なお、基板３
の200μｍ上方位値からは、降下速度を0.1mm／minの低
速にする。

【０１００】この間、制御装置は、上記研削工程の場合
と同様の原理・方法で、上定盤４がいずれかの基板３と
接触したか否かを監視している。そして、両者が接触し
たことを検知すると、上定盤４の降下を一旦停止する
（ステップ６２、図７（ｂ））。そして、この後、今度
は逆に上定盤４を予め設定された量だけ（この例では、
5μｍ）上昇させる（ステップ６３、図７（ｃ））。こ
れにより、フロ−トポリッシングを行うために必要な、
基板３と定盤４，５とのすきまを確保する。なお、該す
きまの量は定盤の回転数や定盤表面に形成された動圧発
生面の形状、すなわち、生じる動圧の大きさや、研磨剤
６の種類等の条件に応じて変更することが必要である。

【０１０１】温度制御した研磨剤を供給し、上定盤４、
下定盤５、基板３、キャリア８が研磨剤中になるよう
に、装置のバス中に研磨剤を満たす。そして、上下定盤
４，５及びキャリア８を回転させる（ステップ６４）。
なお、この例においては、上・下定盤４，５の回転数を
それぞれ、13r.p.m（反時計方向）、40r.p.m（時計方
向）とした。また、キャリア８の自転数及び公転数をそ
れぞれ11r.p.m、13r.p.mとした。

【０１０２】すると、上下定盤４，５の回転とともに、
定盤面と基板面との間には研磨剤６の液層が形成され、
定盤４，５と基板３とは非接触の状態保たれたままで研
磨が行われる（図７（ｄ））。すなわち、基板面に、研
磨剤６中の微細なコロイダルシリカ粒子が衝突を繰り返
すことにより、該基板面の微小な凹凸が徐々に取り除か
れる。また平面度1μｍに修正した定盤面の形状が基板
面に転写される。

【０１０３】なお、研磨が進行するとともに、上定盤４
を徐々に降下させると、液層ｈが小さくなり、次式で示
されるように研磨加重Ｗが増大する。その結果、研磨効
率が増大して研磨を効率良く進めることができる。

【０１０４】

【数５】

【０１０５】 Ｗ：研磨荷重 μ：研磨剤の粘性係数 Ｕ：相対速度 Ｄ：基板直径 Ｋw：補正係数 Ｋs：補正係数 ｈ：非接触状態における、基板と、上定盤または下定盤
との間隔 このように、一定時間（ここでは、10min）両面研磨し
た後（ステップ６５）、装置の作動を停止し（ステップ
６６）、研磨を終了する。

【０１０６】以上のように本実施例の装置よる研磨にお
いては、温度制御した研磨剤中で、基板３と定盤面とを
非接触状態で両面を同時に研磨するため、粘弾性体のポ
リシャによる周辺だれや粗大砥粒によるスクラッチの発
生が大幅に改善され、オングストロームオーダでの表面
研磨が可能になる。

【０１０７】本実施例の装置を用いて加工した基板の表
面精度は、平面度0.5μｍ、表面粗さ0.3ｎｍＲａ、5ｎ
ｍＲｍａｘであった。これは、従来の基板（平面度5μ
ｍ、表面粗さ3ｎｍＲａ、40ｎｍＲｍａｘ）に較べて表面
精度が大幅に向上していることがわかる。なお、これら
のデ−タは、平面度については光干渉式平面度測定器
（ＺＹＧＯ社製、ＨｅーＮｅレーザ光：波長0.6328μ
ｍ）により、また、表面粗さについては表面粗さ測定器
（ランク・テーラ・ホブソン社製、タリステップ：スタ
イラス形状0.1μｍ×2.5μｍ）によって測定した。

【０１０８】また、別の装置を用いて分析した結果を示
す。図９は、非接触微小表面測定（ＷＹＫＯ社製，ＴＯ
ＰＯ３Ｄ）した結果である。ＲＭＳは２乗平均粗さ、Ｒ
ａは中心線平均粗さ、Ｐ−Ｖは最も高い山部と最も深い
谷部との高さの差である、また図１０は、表面粗さ形状
を超精密表面粗さ計ナノステップ（ランク・テーラ・ホ
ブソン社製）によって測定した結果である。Ｒｑは２乗
平均粗さ、Ｒｙは最大高さ、Ｒｖは最も深い谷部の深さ
（注：該深さは中心線を基準とする。）、Ｒｐは最も高
い山部の高さ（注：該高さは中心線を基準とする。）で
ある。いずれの測定においても、表面粗さ0.3ｎｍＲａ
以下、5ｎｍＲｍａｘ以下であることが示されている。

【０１０９】この基板に、Ｃｏ−Ｃｒ系磁性膜を厚さ50
ｎｍ、カーボン保護膜を厚さ40ｎｍ、潤滑膜を厚さ約5
ｎｍ形成した磁気ディスクを作成しヘッド浮上特性を調
べた。その結果を図１１に示す。ディスク回転数3600r.
p.mにて、ランナウト及び加速度がそれぞれ1μｍ以下、
1ｍ／ｓ²以下を達成している。また、浮上高さ0.06μｍ
で安定した浮上特性を得ることができた。さらに、ＣＳ
Ｓ回数30、000回以上を安定して達成することができた。
このように、両面の形状精度が高く、板厚のばらつきも
非常に小さいので、基板を回転して測定したランナウ
ト、加速度も大幅に改善することができた。

【０１１０】実施例として、基板材料にＮｉーＰめっき
処理したアルミニウム基板について述べたが、陽極酸化
処理したアルミニウム基板、ガラス基板やセラミック基
板、カーボン基板についても上記実施例の装置を使用し
て同様に加工することができる。

【０１１１】また、加工対象物として、上記説明におい
ては磁気ディスクを例にとって説明したが、これ以外の
ものの研削、研磨にも当然適用可能である。特に、反り
などの歪みが生じやすい、薄い板などの加工に適用した
場合特に有効である。

【０１１２】上記実施例の磁気ディスクを使用した磁気
ディスク装置を図１２に示した。この磁気ディスク装置
は、磁気ディスク１と、磁気ヘッド２と、この図には示
さないが磁気ディスク１を回転させまた、磁気ヘッド２
を移動させるためのモ−タなどの駆動機構と、これらを
制御する制御装置とかなる。この磁気ディスク装置にお
いては、上述したとおり、磁気ヘッド２の磁気ディスク
１に対する浮上高さを小さくすることができるため、高
密度記録が可能である。

【０１１３】

【発明の効果】以上説明したように本発明による基板を
使用すれば記録密度、浮上安定性の高い磁気ディスク、
磁気記録装置を得ることができる。また、加工対象物の
平面度および表面粗さの両者のいずれもが高い研削、研
磨を行うことができる表面加工装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である表面加工装置の全体構
成を示す側面透視図である。

【図２】上定盤４の位置ずれ検出機構の詳細を示す説明
図である。

【図３】キャリアを示す説明図である。

【図４】本実施例による研削の手順を示すフロ−チャ−
トである。

【図５】本実施例による研削の手順を示す説明図であ
る。

【図６】本実施例による研磨の手順を示すフロ−チャ−
トである。

【図７】本実施例による研磨の手順を示す説明図であ
る。

【図８】非接触研磨の状態を示す模式図である。

【図９】本実施例の加工装置により加工した基板を用い
て製作された磁気ディスク基板の表面精度を示すグラフ
である。

【図１０】本実施例の加工装置により加工した基板を用
いて製作された磁気ディスクの表面粗さを示すグラフで
ある。

【図１１】本実施例の加工装置により加工した基板を用
いて製作された磁気ディスクの特性を示す表である。

【図１２】磁気ディスク装置の概要を示す透視図であ
る。

【図１３】磁気ディスクの製造工程を示すフロ−チャ−
トである。

【図１４】従来技術によるディスク基板の研磨方法を示
す説明図である。

【図１５】磁気ディスク上において磁気ヘッドが浮上し
ている状態を示す説明図である。

【図１６】磁気ディスクの回転数と、ランナウト、加速
度との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１・・・磁気ディスク、 ２・・・磁気ヘッド、 ３・
・・基板、 ４・・・上定盤、 ５・・・下定盤、 ６
・・・研磨剤、 ８・・・キャリア、 ９・・・研磨剤
供給装置、 １１・・・回転駆動手段、 １３・・・位
置ずれセンサ、１４・・・上下駆動機構、 １５・・・
空孔部、 １６・・・孔部、 １７・・・スピンドル、
１８・・・スピンドル、 １９・・・コンプレッサ、
２０・・・スラスト軸受、 ３２・・・ポリシャ、
５２・・・インタ−ナルギア、５４・・・センタ−ギ
ア、 ８２・・・孔部、 ８４・・・ギア、 ２０１・
・・スラストカラ−、 ２０２・・・スラスト受け

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 義喜 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所小田原工場内

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面粗さ1ｎｍＲａ以下で且つ平面度1μｍ
   以下の円環状基板と、 該円環状基板上に形成された磁性膜と、 を含んで構成されることを特徴とする磁気ディスク。
2. 【請求項２】上記円環状基板は、表面粗さが0.5ｎｍＲ
   ａ以下であることを特徴とする請求項１記載の磁気ディ
   スク。
3. 【請求項３】上記円環状基板は、平面度が0.5μｍ以下
   であることを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク。
4. 【請求項４】円板状部材の製造方法において、 円板状部材の弾性変形量を一定の範囲内に留めつつ研削
   する第１の工程と、上記円板状部材の両面を同時に非接
   触研磨する第２の工程とを含むこと、 を特徴とする円板状部材の製造方法。
5. 【請求項５】上記円環状基板は、請求項４記載の円板状
   部材の製造方法により製造されたガラス基板であること
   を特徴とする請求項１，２または３記載の磁気ディス
   ク。
6. 【請求項６】請求項４記載の円板状部材の製造方法を用
   いて加工されたアルミニウム基板と、 上記アルミニウム基板上に形成されたＮｉーＰめっき層
   と、 を含んで構成される磁気ディスク用基板。
7. 【請求項７】請求項１記載の磁気ディスクと、 上記磁気ディスクへの信号の書き込みおよび／または読
   み取りを行う磁気ヘッドと、 上記磁気ディスクおよび上記磁気ヘッドを駆動する駆動
   手段と、 上記磁気ヘッドおよび上記駆動手段を制御する制御手段
   と、 を有することを特徴とする磁気ディスク装置。
8. 【請求項８】動作中における、上記磁気ヘッドの上記磁
   気ディスクに対する浮上高さが、0.06μｍ以下であるこ
   とを特徴とする請求項７記載の磁気ディスク装置。
9. 【請求項９】回転自在に構成された第１の定盤と、 上記第１の定盤との間に加工対象物を配置される、回転
   自在に構成された第２の定盤と、 上記第１の定盤の位置を設定値に従って変更する変更手
   段と、 上記第１の定盤および上記第２の定盤を回転させる回転
   駆動手段と、 上記第１の定盤と上記加工対象物との接触を検知する接
   触検知手段と、 上記変更手段による上記第１の定盤の
   位置の変更中、上記接触検知手段が上記第１の定盤と上
   記加工対象物との接触を検知した場合には、上記第１の
   定盤のその時点での位置を、上記変更手段による位置の
   変更の基準点とする制御手段と、 を有することを特徴とする表面加工装置。
10. 【請求項１０】上記制御手段は、上記変更手段による上
    記第１の定盤の位置の変更中、上記接触を検知した時に
    は、上記変更手段による上記第１の定盤の位置の変更を
    停止させることを特徴とする請求項９記載の表面加工装
    置。
11. 【請求項１１】回転自在に構成された第１の定盤と、 上記第１の定盤との間に加工対象物を配置される、回転
    自在に構成された第２の定盤と、 上記第１の定盤の位置を設定値に従って変更する変更手
    段と、 上記第１の定盤および上記第２の定盤を回転させる回転
    駆動手段と、 上記第１の定盤の実際の位置と、上記設定値に対応する
    位置との間の位置ずれ量を検出する位置ずれ検出手段
    と、 上記変更手段による上記第１の定盤の位置の変更中、上
    記位置ずれ検出手段が位置ずれの発生を検出した場合に
    は、上記第１の定盤のその時点での位置を、上記変更手
    段による位置の変更の基準点とする制御手段と、 を有することを特徴とする表面加工装置。
12. 【請求項１２】上記制御手段は、上記変更手段による上
    記第１の定盤の位置の変更中、上記位置ずれの発生を検
    知した時には、上記変更手段による上記第１の定盤の位
    置の変更を停止させることを特徴とする請求項１１記載
    の表面加工装置。
13. 【請求項１３】上記制御手段は、 上記変更手段による上記第１の定盤の位置の変更中、上
    記位置ずれの発生を検出した時には、上記変更手段によ
    る第１の定盤の位置の変更を一旦停止させ、 その後、上記第１の定盤の位置を予め設定された量だけ
    変更させ、この時上記位置ずれ検出手段の検出した位置
    ずれ量が０になるまで、上記回転駆動手段により上記第
    １の定盤および上記第２の定盤を回転させて上記加工対
    象物を研削する処理を、上記予め設定された位置変更の
    量と上記位置ずれ検出手段の検出した位置ずれ量とが等
    しくなるまで繰り返させること、 を特徴とする請求項１１記載の表面加工装置。
14. 【請求項１４】上記制御手段は、上記変更手段による位
    置変更量と、上記位置ずれ検出手段の検出した位置ずれ
    量とを比較し、両者が等しい場合には上記加工対象物は
    弾性変形していないと判断すること、 を特徴とする請求項１１記載の表面加工装置。
15. 【請求項１５】上記第１の定盤および／または上記第２
    の定盤は、加工対象物と対向する面に砥石を含んで構成
    されること、 を特徴とする請求項１１記載の表面加工装置。
16. 【請求項１６】上記第１の定盤および上記第２の定盤
    は、加工対象物と対向する面に動圧発生面を有するこ
    と、 を特徴とする請求項１１記載の表面加工装置。
17. 【請求項１７】少なくとも、上記加工対象物と上記第１
    の定盤および第２の定盤との間に、研磨液を供給する研
    磨液供給手段を有し、 上記制御手段は、上記変更手段による上記第１の定盤の
    位置の変更中、上記位置ずれの発生を検出した時には、
    上記変更手段による第１の定盤の位置の変更を一旦停止
    させ、 その後、上記第１の定盤と上記第２の定盤との間隔が大
    きくなる方向に予め設定された量だけ上記第１の定盤の
    位置を上記変更手段により変更させ、上記研磨液を供給
    しつつ、上記第１の定盤および第２の定盤を回転させる
    こと、 を特徴とする請求項１６記載の表面加工装置。
18. 【請求項１８】上記第１の定盤を支持する回転軸は、空
    気軸受により支持されていること、 を特徴とする請求項１１記載の表面加工装置。
19. 【請求項１９】上記回転軸は、スラスト受けとスラスト
    カラ−とから構成されるスラスト部を有すること、 を特徴とする請求項１８記載の表面加工装置。
20. 【請求項２０】上記位置ずれ検出手段は、上記スラスト
    受けと、上記スラストカラ−とのすきまの大きさの変動
    を検出するものであること、 を特徴とする請求項１９記載の表面加工装置。