JPH0197562A - 磁気ディスク基板の表面加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 利用産業分野 この発明は、磁気ディスク基板、特にガラスコーティン
グしたＡｌ２Ｏ３系、結晶化ガラス、またはガラス系等
のセラミックスからなる磁気ディスク基板両面に、同心
円状の特定寸法の凹凸溝を形成する表面加工方法に関す
る。

背景技術 一般に、磁気ディスク用の基板には、アルミニウム合金
が使用されている。

このアルミニウム合金基板では、材料の結晶異方性、材
料欠陥及び材料中に存在する非金属介在物等のため、機
械加工や研摩加工において、非金属介在物が基板表面に
突起として残存したり、あるいは脱落して凹みを生じ、
十分な研摩を施しても精々２００人程度の表面粗度しか
得られなかった。

かかる突起や凹み、うねりのある表面状態では、高密度
記録、低浮上高さの実現が困難であり、高い信頼性を有
する高密度磁気記録用磁気ディスク用基板材としては十
分ではなかった。

すなわち、磁気ディスク基板表面形状、精度の加工の良
否が、そのまま、磁気ディスクの変位、加速度成分、媒
体の信号エラー等に影響する。

ところで、アルミニウム合金基板の場合、金属材料のた
め、ビッカース硬度も１００ｋｇ／ｍｍ２程度であり、
曲げ強度も１０００ｋｇ／ｃｍ２程度であって、高密度
磁気記録となるに従って、スクラッチ、疵、平坦度、う
ねり等の形状密度も厳しくなるため、加工は一層困難と
なっている。

また、アルミニウム合金基板の場合、砥粒加工の際に、
砥粒が表面凹みに埋め込まれやすく、欠陥となり、さら
に、表面の耐食性、耐候性を高めて汚染を防ぐ上で、旋
削工程、ポリッシング工程、保管の際、清浄度、防錆、
汚れ等には十分な配慮が必要となる。

そこで、発明者らは従来のアルミニウム合金基板の問題
点を解決するため、先に磁気ディスク基板として、ビッ
カース硬度が６００ｋｇ／ｍｍ２以上、曲げ強度が４０
００ｋｇ／ｍｍ２以上の特性を有し、５μｍ以下の微細
孔を有し、相対理論密度が９０％以上のアルミナ系セラ
ミックス材料からなる基板表面に、該基板と特定の熱膨
張係数差及び軟化点を有し、表面粗度が１８０Å以下の
無孔、無歪のガラス被膜を有する磁気ディスク基板を提
案し、また特定の表面粗度及び無歪の表面層を有する結
晶化ガラスからなる磁気ディスク基板を提案した（特開
昭６０−２２９２３４号公報、特開昭６１−４８１２３
号公報）。

従来技術の問題点 一方、磁気ディスク用基板の表面には、スパッタリング
法等により成膜する磁性薄膜表面に、潤滑剤の溜溝を設
け、また、該磁性薄膜の配向性を向上させるため、所要
寸法の凹凸溝が形成されている。

しかし、上記凹凸溝は、例えば、溝深さ１００人、溝幅
１μｍ以下の寸法にて、溝ピッチ幅０．３〜５μｍ間隔
で同心円状に多数条を配設する必要があり、溝形成の表
面加工に多大の工程を要していた。

発明の目的 この発明は、先に提案したガラス被膜をスパッター法、
またはグレージング法により被着したアルミナ基板、結
晶化ガラス、あるいはガラス等のセラミックス基板両面
に、同心円状の多数の凹凸溝を形成するための加工方法
を目的とし、所要寸法の凹凸溝を効率よく形成できる磁
気ディスク基板の表面加工方法を目的としている。

発明の構成と効果 この発明は、 固定した被加工材のセラミックス基板の両面に、基板と
同軸で回転可能な支持板に着設したクロスを対向配置し
、 各クロスに、平均粒度１μｍ〜１０μｍのダイヤモンド
粉末、ＳｉＣ粉末、Ａｌ２Ｏ３粉末、ＺｒＯ２粉末の単
独または混合砥粒を純水中に０．１ｗｔ％〜２０ｗｔ％
懸濁させた懸濁液を含浸させ、 前記基板に前記クロスを介して ０．０１ｋｇ／ｃｍ２〜０．２ｋｇ／ｃｍ２の荷重を負
荷しながらクロスを回転させ、 セラミックス基板面に所要寸法の同心円状溝を形成する
ことを特徴とする磁気ディスク基板の表面加工方法であ
る。

この発明の表面加工方法は、被加工材のセラミックス基
板を固定し、基板の中心軸と回転軸とを同心配置したク
ロスに、比較的粒径の大きな砥粒の懸濁液を含浸させて
、所要荷重にてクロスを回転させることにより、砥粒が
同心円状の回転軌跡を描き、所要の凹凸溝を形成するこ
とができる。

基板の両面に対向させる一対のクロスの回転方向は、相
互に反対方向に回転させるのが好ましい。

この発明による磁気ディスクは、０．３μｍ以下の浮上
高さにおける磁気ヘッドの安定な浮上と記録特性の安定
性が得られ、また、基板表面に形成される磁性薄膜の同
心円状溝に欠陥がなく、さらに、使用時の高速・回転に
十分耐える機械的強度を有し、耐食性、耐候性、及び耐
熱性にすぐれており、磁気ディスクに要求される条件を
すべて満足する。

発明の限定理由 この発明において、砥粒には、ダイヤモンド粉末、Ｓｉ
Ｃ粉末、Ａｌ２Ｏ３粉末、ＺｒＯ２粉末の単独または混
合砥粒を用いる。

懸濁液中に懸濁する砥粒の平均粒度は、ｌμｍ未満では
所要の溝が形成できないため好ましくなく、また１０μ
ｍを超えると溝深さ、幅の制限ができないため、ｌμｍ
〜１０μｍの範囲が好ましく、さらに望ましくは平均粒
度を２μｍ〜６μｍの範囲である。

また、懸濁液の該砥粒含有量が０．１ｗｔ％未満では所
要の溝が形成できなく、２０ｗｔ％を超えると所要の溝
製造に対するコストが上るため、 ０．１ｗｔ％〜２０ｗｔ％とする。

この発明において、懸濁液を含浸するクロスは植物質、
鉱物質、合成樹脂系の公知のいずれのクロスでもよく、
線径が３０μｍ〜３００μｍのものを、コーテイング膜
種類や砥粒種類に応じて適宜選定するとよい。

また、基板表面に懸濁液を含浸するクロスの加圧荷重は
、０．０１ｋｇ／ｃｍ２未満では所要の溝形成ができず
、また、０．２ｋｇ／ｃｍ２を超えると砥粒の分布が悪
くなるため、０．０１ｋｇ／ｃｍ２〜０．２ｋｇ／ｃｍ
２の相対的荷重とする。

発明の好ましい実施態様 この発明において、基板のアルミナ系セラミックス材は
、Ａｌ２Ｏ３を主成分とし、その他に金属酸化物を含有
するもので、金型成形、押出成形、射出成形、シート成
形等により成形され、焼成処理されて得られるものであ
る。

また、アルミナ系セラミックス材料微細孔大きさが５μ
ｍを超えると、材料表面にガラスコーティングした際に
、微細孔部に気泡が発生してガラス膜精度が劣化するた
め、微細孔は５μｍ以下が望ましく、好ましくは３μｍ
以下にする必要がある。

さらに、アルミナ系セラミックス材料の相対理論密度は
９０％以上が好ましく、相対理論密度が９０％未満では
、上記した微細孔の大きさが５μｍ以上となり易い。

この発明において、ガラスコーテイング膜に用いるガラ
スは、基板との熱膨張係数差が２　ｘ　１０’／ｄｅｇ
以下、軟化点が４００℃以上を満足するものを用いる。

また、基板として用いられるガラスも軟化点が４００℃
以上を満足するガラスを用いる。

例えば、 ソーダ石灰ガラス（Ｎａ２０−ＣａＯ−８ｉ０２系）、
鉛ガラス（ＰｂＯ−８ｉ０２系）、 バリウムガラス（ＢａＯ−Ａ１２０３−８ｉ０２系）、
ホウケイ酸ガラス（Ｎａ２０３−Ｂ２０３−８ｉ０２系
）、アルミナケイ酸ガラス（Ａｌ２Ｏ３−８ｉ０２系）
、リチャアルミナケイ酸ガラス（Ｌｉ２０−Ａｌ２Ｏ３
−８ｉ０２系）等のケイ酸塩系ガラス、及び鉛ホウ酸ガ
ラス（ＰｂＯ−Ｂ２０３−８ｉＯ２）、アルミナホウ酸
ガラス（ＲＯ−Ａ１２０３−８２０３）等のホウ酸塩系
ガラス、 アルミナリン酸ガラス（Ｒ２０−ＲＯ−Ａｌ２Ｏ３）、
等を用いることができる。

この発明におけるコーテイング膜のガラス及び基板のガ
ラスの軟化点は、４００℃以上が好ましく、４００℃未
満では熱膨張係数が大きくなりすぎて、基板のそれに合
致せず、化学的に安定性を欠き好ましくないためである
。また、耐熱性の上でも４００℃以上が好ましい。

このガラスコーテイング膜と前記基板との熱膨張係数（
２０℃〜歪点（ガラスの粘度約１０１４・５ポイズに相
当する温度））の差は、その差が大きくなると相互応力
が増し、そりや破壊等の問題が生じるため、両者の熱膨
張係数の相対差が２ｘｌＯ−６／ｄｅｇ以下であること
が必要である。

また、ガラスコーテイング膜表面に圧縮応力が掛る方が
好ましいため、コーテイング膜材料の熱膨張係数が、該
基板材料の熱膨張係数より小さい方が望ましい。さらに
、ガラスコーテイング膜と前記基板との熱膨張係数（２
０℃〜歪点）は、同一傾向を有するものが最も好ましい
。

ガラスコーテイング膜の厚みは、アルミナ基板が表面に
露出せず、均一にコーティングされていることが必要で
、かつ研摩精度を考慮すると０．３μｍ以上の膜厚みが
必要であるが、２００μｍを超えると、基板との熱膨張
係数の差によって生じる応力が、基板内に大きな歪みを
もたらす恐れがあるため、０．３μｍ〜２００μｍが好
ましい。

また、ガラスコーテイング膜あるいは結晶化ガラス基板
またはガラス基板表面粗度は、１８０人を超えるとディ
スクの特性を劣化させるため好ましくなく、さらに、表
面粗度の好ましい範囲は５０人〜１５０人である。

また、この発明における基板の結晶化ガラスは材質が実
質的に（例えば２０％以上）結晶化されたガラスで高強
度、高硬度を有し、熱的、電気的に安定なものがよい。

このような条件を満す結晶化ガラスは多数存在する。析
出結晶として、ｐ−コークリプタイト、Ｂ−スポージウ
メン、石英（ＳｉＯ２）、メタ硅酸リチウム（Ｌｉ０２
・５ｉ０２）、二硅酸リチウム（Ｌｉ０２・５ｉ０２）
、あるいはこれらの混合物を用いたものが最も一般的で
ある。

結晶化ガラスの膨張係数は、 およそ０〜１３０　ｘ　１０−７／℃のものが得られる
が、使用する磁性媒体との整合性を考慮して適宜選定す
ることができる。

結晶化ガラスの好ましい例としては、５ｉ０２−Ｌｉ０
２系、５ｉ０２−Ｌｉ０２−Ａ１２０３系のもの、Ｎａ
２Ｏ３系のものである。

図面に基づ〈発明の開示 第１図はこの発明の加工方法を実施するだめのラップ装
置の概略縦断説明図である。

被加工材であるセラミックス基板（１）は、固定金具（
７）にて外周部より水平に保持固定されている。

セラミックス基板（１）の両生面に各々に、上部クロス
（２）、下部クロス（２ａ）を対向配設しである。

一対の上部クロス（２）、下部クロス（２ａ）は、ガラ
ス板またはステンレス板からなる上部支持板（３）、下
部支持板（３ａ）の対向面に着設され、さらに、上部支
持板（３）、下部支持板（３ａ）の他面に、それぞれ上
部定盤（４）、下部定盤（４ａ）を配設し、上部定盤（
４）の上面には必要に応じて重錘（６）を載置可能に構
成しである。

また、上部回転軸（５）は、上部定盤（４）、上部支持
板（３）、上部クロス（２）、セラミックス基板（１）
、下部クロス（２ａ）、下部支持板（３ａ）の中心部を
貫通し、先端部が下部定盤（４ａ）の中心部に遊嵌配置
されている。

また、下部定盤（４ａ）の中心部には下部回転軸（５ａ
）が固定される。

この発明において、上部・クロス（２）、下部クロス（
２ａ）中に含浸させる懸濁液は、平均粒度１μｍ〜１０
μｍのダイヤモンド粉末、Ａｌ２Ｏ３粉末、ＳｉＣ粉末
、ＺｒＯ２粉末の単独または混合粉を砥粒として、純水
中に０．１ｗｔ％〜２０ｗｔ％懸濁したものであり、予
め前記クロス（２Ｘ２ａ）中に含浸させてもよいし、ま
た、前記上部回転軸（５）より前記クロス（２Ｘ２ａ）
中に連続的に供給してもよく、クロス（２Ｘ２ａ）含浸
可能でればいずれの方法でもよい。

前記の特定の懸濁液を含浸する下部クロス（２ａ）を固
着する下部支持板（３ａ）を介して下部定盤（４ａ）に
固着する下部回転軸（５ａ）を、駆動装置により図中の
矢印方向に回転させる また、別途に配設されたタイミングヘッド、プーリー、
回転軸等の連動機構を介して駆動装置により、上部固定
盤（４）に固着した上部支持板（３）を介して上部クロ
ス（２）を、下部クロス（２ａ）と反対方向に回転負荷
する。

各クロス（２Ｘ２ａ）に含浸した砥粒は、前記の回転に
より同心円状の回転軌跡を描き、固定した被加工セラミ
ック基板両面に特定方向の同心円状凹凸溝を多数形成す
ることができる。

また、この発明において、基板に特定溝を形成する荷重
は、溝寸法、加工装置の形状、重量等により、適宜選定
でき、必要に応じて重錘を用いてもよい。

実施例 被加工セラミックス基板として、寸法外径１３０ｍｍＸ
内径４０ｍｍＸ厚み１．９ｍｍの理論密度９６％のＡｌ
２Ｏ３系基板を用い、該基板上に軟化点６００℃のＰｂ
Ｏ−Ｂ２Ｏ３系ガラス膜を膜厚３０μｍにグレージング
法にて被着して、ガラス膜面の表面粗度を５０人に、且
つ無孔無歪層に精密加工した。

その後、第１図の如き加工装置を用いて、商品名５ｏｂ
ａｌＶ、（株）ロベールニツタ社製からなる上部クロス
及び下部クロスに、平均粒度４〜８μｍのダイヤモンド
粉末の砥粒を純粋中に０．１５％懸濁させた懸濁液を含
浸させ、前記クロスを介して前記基板に０．０４ｋｇ／
ｃｍ２を負荷して、前記クロスを相互に反対方向に回転
させてラッピングを行なった。

その結果、前記セラミックス基板表面のガラスグレージ
ング膜面に、溝深さ２００人、溝幅０．１〜０．５μｍ
、溝ピツチ幅０．２〜０．７μｍの同心円状の凹凸溝を
多数形成することができた。

得られた表面に凹凸溝を有するガラスグレージング基板
上に、磁性膜としてＣｏ−Ｎｉ−Ｃｒをスパッター法に
て被着したところ、磁性膜表面には溝深さ２００人、溝
幅０．１〜０．５μｍ、溝ピツチ幅０．２〜０．７μｍ
の同心円状の多数の凹凸溝が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の加工方法を実施するためのラップ装
置の概略縦断説明図である。 １・・・セラミックス基板、２，２ａ・・・クロス、３
，３ａ・・・支持板、４，４ａ・・・定盤、５，５ａ・
・・回転軸、６・・・重錘、７・・・固定金具。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固定した被加工材のセラミックス基板の両面に、基板と
   同軸で回転可能な支持板に着設したクロスを対向配置し
   、 各クロスに、平均粒度１μｍ〜１０μｍのダイヤモンド
   粉末、ＳｉＣ粉末、Ａｌ＿２Ｏ＿３粉末、ＺｒＯ＿２粉
   末の単独または混合砥粒を純水中に０．１ｗｔ％〜２０
   ｗｔ％懸濁させた懸濁液を含浸させ、 前記基板に前記クロスを介して０．０１ｋｇ／ｃｍ＾２
   〜０．２ｋｇ／ｃｍ＾２の荷重を負荷しながらクロスを
   回転させ、 セラミックス基板面に所要寸法の同心円状溝を形成する
   ことを特徴とする磁気ディスク基板の表面加工方法