JPH04125873A - ディスクのハブとその製造方法 - 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】 【技術分野】

本発明は、光ディスク又は磁気ディスクのハブとその製
造方法に関する。

【従来技術】

光ディスクや磁気ディスクでは記録媒体を環状に構成し
これを支持して駆動するためにその中央孔にステンレス
製等の金属製回転ハブを嵌合固定する。回転ハブは装置
側からスピンドルビンを受けるための中央孔と偏心位置
にある駆動ビンを受けるための軸はずれの孔とを有し、
駆動ビンはディスクを記録再生装置に装着すれば自動的
にハブの面を摺動して軸はずれの孔に嵌合する。このと
きハブの表面には摩耗、擦り傷、粉落ちが発生し、記録
媒体の面に付着してドロップアウトや出力低下の原因と
なる。 第１図はフロッピー磁気ディスク装置の分解構造の概要
を示し、上ケース１、下ケース２の間に、回転ハブ３を
中央孔に嵌合固定した磁気ディスク４、およびその両側
のライナーシート５．６を収納して成る０回転ハブ３は
再生装置側の中心スピンドルビン（図示せず）を受は入
れるための四角形中央孔７と偏心位置にある駆動ビン（
図示せず）を受は入れる軸はずれの四角形の孔８を有す
る。ディスク装置を記録再生装置に装着すれば自動的に
スピンドルビンおよび駆５動ビンはこれらの孔に侵入し
ようとするがこれらのビンは必ずしも孔７．８と正しく
整列していないから、駆動ビンはハブ３の面を摺動しな
がら回転して孔の位置を探して嵌合するに至る。

【発明が解決すべき問題点】

回転ハブ３は通常ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）又はそ
れにめっき（例えば硬質クロムめっき）をほどこしたも
のなどが使用されているが、金属製の駆動ビンやスビン
ドルピンと接触する部分が何度も使用している間に次第
に摩耗して粉落ちを生じ、これがディスク面に付着する
と原記録やドロップアウトや出力低下を生じ、情報の記
録読み取りにおける誤動作を生じることに成る。 ところで、こうした問題を解決するために摩擦摺動部材
（例えばテープガイド）の表面に金属窒化物の被膜をイ
オンブレーティングにより形成することが提案されてい
る（実開昭６３−８７６９１号公報）、シかし、イオン
ブレーティング膜の基体金属に対する接着性は充分でな
く、その粉落ちにより磁気テープの表面への付着に起因
してドロップアウトや出力低下の発生、バックコートの
削れ等の問題を充分に回避することが出来ない。 その原因は基体金属の表面酸化物層、油、汚れ等が充分
に取れないことも一因であるが１表面を清浄化しても必
ずしも充分に満足な耐摩耗性が得られず、又摩擦が充分
に低（出来ないなどの問題が残る。すなわち金属窒化物
自体の物性を向上させることが望まれる。 従って、本発明の目的は光ディスク又は磁気ディスク等
の媒体の回転ハブの耐摩耗性を向上することにある。 【問題点を解決するための手段］ 本発明は、光ディスク又は磁気ディスクのハブの表面に
、Ｎ／金属比が０．８〜１．２である金属窒化被覆を形
成したことを特徴とするディスク用ハブにより、前記の
問題点を解決する。好ましくは、金属窒化物被覆の膜厚
は０．５〜１．５μｍであり、又硬度が２０００〜３５
００ｋｇ／ｍｍ８である。 このような金属窒化被覆はハブを真空中に配置し、好ま
しくはその表面にプラズマガスを作用させて表面を清浄
化し、次いで、金属をアーク放電によりイオン化し、窒
素ガス雰囲気中Ｎ／金属比が０．８〜１．２となる条件
下に金属窒化被覆を付着させることよりなるイオンブレ
ーティング法により形成される。好ましくは、金属窒化
物被覆の製膜速度が０．５〜２．０μｍ　／　ｈ　ｒで
ある。 イオンブレーティング法は原料を蒸発イオン化し、これ
を基体上に析出させる方法であるが、それらの中には不
活性ガス中で金属蒸気をイオン化するマトツクス法、１
０−４程度の不活性ガス又は反応性ガスと高周波ＲＦ励
起により金属蒸気をイオン化する高周波励起法、不活性
ガス又は反応性ガスの存在下に複数の熱陰極からの電子
を金属蒸気に衝突させることによりイオン化する多陰極
法、陰極ガンに不活性ガスを導入してプラズマ電子ビー
ムを発生させ、このビームを金属に衝突させて蒸発イオ
ン化し又必要に応じて不活性又は反応性ガス雰囲気を使
用するＨＣＤ法（中空陰極ガン法）、反応性ガス又は不
活性ガス中で金属蒸発源と基体との間に正電圧を有する
バイアスプローブを設けたバイアスプローブ法、バイア
スプローブに代えて基体側に正電位を加えた低圧プラズ
マ法、金属蒸発源からの金属蒸気を細いノズルで絞って
クラスターイオンを形成するクラスターイオン法などが
あるが、本発明の目的に適する方法はアーク放電を利用
して金属蒸気をイオン化するアーク放電法である。アー
ク放電法の中でも特に高真空下に行なわれるイオンブレ
ーティングはイオンに強力な運動エネルギーを与え、製
膜効率が良くしかも膜質が良い金属窒化物を生成出来る
ことが分かった。 本発明で摺動部材の金属基体表面に金属窒化物の製膜に
使用出来る金属としてはＣｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ
％Ｗ％Ｓｉ％Ｂ等より選んだ金属であり、特にＴｉ、Ｓ
Ｌ、Ｂが好ましい、　金属窒化物はＮ／金属比が０．８
〜１．２となるように制御しなければならない、この範
囲よりも小さい比率にすると金属同士の摺動のために摩
擦が上昇する。この範囲よりも大きい比率では耐摩耗性
が減じ、粉落ちを生じる原因になる。 アーク放電によるイオンブレーティングは製膜速度を０
．５〜２．０μｍ　／　ｈ　ｒの範囲に制御する必要が
あることが分かった。この範囲よりも遅いと生産性が悪
くなる欠点がある。一方、製膜速度が速すぎると金属窒
化物が柱状構造となり、表面性が悪化して摩擦が増大し
、又媒体との接着性が悪くなる。 金属窒化物被覆の膜厚は好ましくは０．５〜１．５μｍ
である。膜厚がこの範囲よりも大きいと内部応力のため
に金属窒化物の基体からの剥離がおき易くなり、ドロッ
プアウトや出力低下による誤動作の原因となり、この範
囲よりも薄いと金属窒化物被覆が基体（ハブ）上に島状
となって耐摩耗性を低下し、又基体表面付着物が記録媒
体に移行して悪影響を生じる。 金属窒化物被覆の硬度は好ましくは２０００〜３５００
ｋｇ／ｍｍ”である、硬度は大体Ｎ／金属比に対応する
ので、この範囲よりも低いと金属分が増え駆動ビンとの
間が金属摩擦に近（なり、摩擦が増える。この範囲より
も大きいと駆動ビンの方が摩耗されることになり、誤動
作の原因となる。 好ましくは金属製ハブはプラズマ処理により表面を活性
化し、次工程で付着されるイオンプレティング膜の基体
に対する結合力を上げる。プラズマ処理はＡｒ、Ｈｅ、
Ｎｅ等の希ガス、Ｈ２゜Ｎｔ　、Ｃｏ、Ｃ（Ｌ　、Ｈｚ
　０１ＮＯ，、ＮＯ，、ＮＨ，のガス等を真空室に導入
し、プラズマ化しこれを基体に接触させることにより行
なわれる。 プラズマ処理の条件としては通常法のものを使用する。 ガス圧力０．０１〜１０Ｔｏｒｒにて電源は直流、交流
が使用でき、交流の周波数は５０Ｈｚから５ＧＨｚまで
使用できる。サンプルの形状及び量により処理条件は異
なるが使用電力１０Ｗ−１０ＫＷ処理時間０．５秒〜１
０分に設定することができる。 この前処理を行なうと前記の粉落ちの問題が回避出来る
。その理由は表面酸化物層がプラズマの衝撃で除去され
、更に油、汚れ等が充分に除去されることによる０表面
の清浄効果と表面の活性化により接着を向上する。また
接触角が低下することにより濡れが良（なり接着が向上
する。なお、プラズマ前処理を行なう間に基体側にバイ
アス電位を印加することにより更に効果を上げることが
出来る。又、プラズマ処理に代わり、あるいはその前に
アルコール、アセトン、フロン等で超音波洗浄をしても
良い。 聚鳳方韮 第２図のアーク放電装置によって製膜方法を詳しく説明
する。 真空チャンバー２０内を約１０−’Ｔ　ｏ　ｒ　ｒまで
排気し、次いでＴｉ、ＳＬ等の金属蒸発源（ターゲット
）２３を、電子銃３０にて加熱溶解する。 充分溶解し、所定の金属の蒸発速度が得られたら、イオ
ン化電極に電圧を加え、蒸発金属をイオン化する。イオ
ン化電極に流れる電流を制御するために、熱電子放射を
行ない、所定の電流値を得る。その後、ガス供給通路２
１のバルブを操作し、所定流量の窒素ガスを導入する。 排気系２２を調整しながら、例えば、１０−’Ｔｏｒｒ
に調整する。 安定したら、シャッターを開放し成膜する。基板に流れ
る電流を、電子銃制御系によりフィードバックすること
により、安定した成膜が得られる。熱電子放射電極２８
とイオン化電極３１で形成される電界分布により走行す
るイオン化粒子が他の蒸発粒子と衝突して更にイオン化
粒子を殖やしていく０強力な運動エネルギーを有するイ
オン化粒子はバイアス電圧２５により加速されて基板３
２（ハブ）に大きな速度で効率よ（付着する。 その際に窒素ガスは反応しながら付着成長し膜を形成す
る。なお、各部の電位、電流、温度等の条件は実験によ
り容易に設定出来る。 更に、接着性を上げるために予め基板を加熱していても
良い。 次に本発明の詳細な説明する。 【実施例の説明］ 第２図に示した装置を使用し第１図に示したディスクハ
ブを製作した。先ずディスクハブの形の基体をステンレ
ス鋼から製作し、この基体を第２図に示し上に説明した
製膜装置に装入し、金属としてＴｉ、Ｓｉ等を使用し、
Ｎ２”ガスの圧力１０’Ｔｏｒｒ、３００ＳＣＣＭ、ア
ーク電流１００Ａの条件で基体の表面に窒化チタン膜を
形成した。 犬１１硼１ 先ずハブにプラズマ処理を、ガスＡｒ、５０ＳＣＣＭ、
圧力０．５Ｔｏｒｒ、ＲＦ周波数１３゜５６ＧＨｚ、電
力５００Ｗ、反応時間１分の条件で行なった。 次ぎに製膜条件としてターゲットにＴｉを用い、成膜圧
力を調整することにより製膜される窒化チタンのＮ／Ｔ
ｉ比（原子比）を調節し厚さ１．０μｍの窒化チタン被
覆を得た。 測定結果を表１に示す、なお各種測定は次の方法により
行なった。 定は下記の方法によった。 １）摩擦 ＳＵＳに硬質Ｃｒめっきを施した測定ビンを用いて、ハ
ブの表面を摺動させて測定ビンにかかる力をストレイン
ゲージにて測定した。 ２）耐摩耗性 Ｒ＝　５　ｍ　ｍの先端を有する測定ビンに硬質クロム
めっきを施したものを１０００回サンプル面上に摺動さ
せたときの摩耗深さを表面粗さ計によって測定し以下の
基準にて表わした。 ０・０５μｍ以下　　　　　　０ ０．０５〜Ｏ，Ｉμｍ　　　　　Ｏ ｏ、１〜１．９μｍ　　　　　× １．０以上　　　　　　　　Ｘ× ３）硬度 シリコンウェハー上にハブサンプルと同一条件で成膜し
、超微小硬度計にて測定した。 ４）出力低下 信号を入力し、耐摩耗試験後、再びデツキにかけ一周中
に出力が５０％低下しているトラックの数。 ５）チャッキングミス。 駆動ビンが正常な位置にチャッキングされるかを、１０
００回チャッキングした後のミスの回数。 ６）出力低下 １０枚のディスクに信号を入力し、耐摩耗試験後再生し
たときの出力が５０％以下に低下したトラックの数。 ７）膜厚及び製膜速度 水晶振動式膜厚モニターを用いて測定した。Ｎ／金属比
はＥＳＣＡにより測定した。 表１ この表から、Ｎ／Ｔｉ比が０．８〜１．２が好適である
ことが分かる。この範囲よりも小さい比率にすると金属
同士の摺動のために摩擦が上昇する。この範囲よりも大
きい比率では耐摩耗性が減じ、粉落ちを生じる原因にな
る。硬度は好ましくは２０００〜３５００　ｋ　ｇ／ｍ
ｍ２である。硬度は大体Ｎ／金属比に対応するので、こ
の範囲よりも低いと金属分が増え駆動ビンとの間が金属
摩擦に近くなり、摩擦が増える。この範囲よりも大きい
と駆動ビンの方が摩耗されることになり、誤動作の原因
となる。 実施例２ 次ぎに、Ｎ　／　Ｔ　ｉ比を１．０に設定し、製膜速度
を調整して厚１．０ミクロンｍに製膜した。結果を表２
に示す、なお、測定は次の方法によった。 １）媒体との接着性 ハブとクツキーをハブの接着面の大きさに切り抜いた両
面テープにて張り付け、１８０度剥離を行ない、接着強
度をロードセルにかかる加重で表わした。 ２）ハブの反り 触針式の表面粗さ計で２０ｍｍ走査し、プロファイルよ
りその高さを求めた。測定値より、未処理のものの測定
値を引いた値を示す。 ３）表面粗さ 触針式の表面粗針で３ｍｍ走査し、 Ｒａで表わ した。 表２ この表から、製膜速度が０．５μｍ／ｈｒより遅いと接
着性が良く、摩擦が少ないが、時間が掛かることが分か
る。一方２．０μｍ　／　ｈ　ｒより太きいと摩擦が太
き（なり、又接着強が低下する。よって、０．５〜２．
０μｍ／ｈｒが好適である。 なお、顕微鏡観察により２．０μｍ／ｈｒを超える時柱
状構造が発達することを確認した。 実施例３ 次ぎに製膜速度１．０μ／　ｈ　ｒにおいて膜厚を変え
た。結果を表３に示す。 表３ 表３から厚さ０．５〜１．５μｍが好適であり、膜厚が
この範囲よりも大きいと内部応力のために金属窒化物の
基体からの剥離が起き易くなり、ドロップアウトや出力
低下による誤動作の原因となり、この範囲よりも薄いと
金属窒化物被覆が基体（ハブ）上に島状となって耐摩耗
性を低下し、又基体表面付着物が記録媒体に移行して悪
影響を生じることが分かる。 実施例４ この例はＴｉの代わりにＳＬを使用して実施例１と同様
にして５ｉｓＮ４を金属窒化物として製膜した。 結果を表４に示す。 表４ 表４から明らかなように、 この例では厚さ１゜ 〜２．Ｏｕｍが適当であることが分かった。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のディスクハブを備えた磁気ディスクケー
スの分解斜視図、及び第２図は本発明のイオンブレーテ
ィング薄膜の製造装置の一例を示す。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ディスク又は磁気ディスク用の金属製ハブにお
   いて、該ハブの表面にＮ／金属比が０．８〜１．２であ
   る金属窒化物被覆を有することを特徴とするディスク用
   ハブ。
2. （２）金属窒化物被覆の膜厚が０．５〜１．５μｍであ
   る前記第１項記載のディスク用ハブ。
3. （３）金属窒化物被覆の硬度が２０００〜３５００ｋｇ
   ／ｍｍ＾２である前記第１項又は第２項記載のディスク
   用ハブ。
4. （４）真空中に光ディスク又は磁気ディスク用のハブを
   配置し、窒化物を形成すべき金属をアーク放電によりイ
   オン化し、前記金属を窒素ガス雰囲気下、形成される金
   属窒化物被覆のＮ／金属比が０．８〜１．２となる条件
   下に前記イオンを前記基体上に付着させ耐摩耗性被覆を
   形成することを特徴とする、金属窒化物被覆を有するデ
   ィスク用ハブの製造方法。
5. （５）金属窒化物被覆の製膜速度が０．５〜２．０μｍ
   ／ｈｒである前記第４項記載の製造方法。
6. （６）窒化物を形成すべき金属をアーク放電によりイオ
   ン化する前に、ハブの表面にプラズマガスを作用させて
   清浄化を行なう、前記第４項又は第５項記載のディスク
   用ハブの製造方法。