CN1816420A - 对记录介质盘原板的边缘进行镜面精加工的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于在记录介质盘原板的边缘上提供镜面光洁度的方法，通过该方法，能够以简单的程序和低成本在短时间内除去记录介质盘原板边缘上的凹坑。另外，本发明还公开了一种用于对记录介质盘原板的边缘进行镜面精加工的方法，该方法包括：用含磨粒的树脂刷(2，2′)对由陶瓷板制成的记录介质盘原板的边缘进行磨削，而不使用自由磨粒。

Description

对记录介质盘原板的边缘进行镜面精加工的方法
技术领域
本发明涉及一种用于对记录介质盘原板的边缘进行镜面精加工的方法，具体地讲，涉及一种不使用自由磨粒而对记录介质盘原板的边缘进行镜面精加工的方法，该记录介质盘原板由陶瓷板冲压而成。
背景技术
常规上，盘状材料一直广泛地用作信息记录介质诸如用于个人计算机的硬盘以及声音介质(acoustic media)例如光盘和微型光盘的基板。近年来，对能够高密度地记录信息的陶瓷板的需求日益增加，并且人们一直关注其加工技术的开发。
用于信息记录介质的盘状基板通常按以下方式形成：首先用陶瓷刀具冲压出陶瓷板以形成记录介质盘原板，然后对其边缘进行倒角。通常，通过用金刚石砂轮将记录介质盘原板的边缘磨削成形为梯形的横截面来进行倒角工艺。因为金刚石砂轮比陶瓷硬很多，所以在磨削和成形工艺过程中会在磨削板面上产生许多凹坑。
结果，由磨碎的废物和磨削助剂产生的微细颗粒作为异物会进入这些凹坑中，并且在后续工艺过程中这些异物会从凹坑中弹出，从而污染基板表面。因此，需要对记录介质盘原板的边缘进行精加工以除去这些凹坑。
发明内容
本发明的目的在于解决上述常规问题，并且提供一种对记录介质盘原板的边缘进行镜面精加工的方法，通过该方法，能够以简单的程序和低成本在短时间内除去记录介质盘原板边缘上的凹坑。
本发明提供一种对记录介质盘原板的边缘进行镜面精加工的方法，该方法包括：
用含磨粒的树脂刷对由陶瓷板制成的记录介质盘原板的边缘进行磨削，而不使用自由磨粒，从而通过该方法实现上述目的。
本发明的用于对所述记录介质盘原板的边缘进行镜面精加工的方法，例如包括：
(1)将由陶瓷板制成的记录介质盘原板的边缘磨削成形；以及
(2)用含磨粒的树脂刷对记录介质盘原板的边缘进行磨削，而不使用自由磨粒。
附图说明
图1是示出用金刚石砂轮磨削成形的记录介质盘原板的边缘形状的示意性横断面图。
图2是示出对记录介质盘原板的边缘进行镜面精加工的方法的一个实施例的示意性横断面图。
图3是示出由两种树脂刷组合而成的轮形树脂刷的一个实例的透视图。
[标号]
a...梯形的上边
θ...梯形的两端的倾角
1...记录介质盘原板的叠层
2...轮形树脂刷
具体实施方式
在本发明中，记录介质盘原板是指用作信息记录介质盘的基板的盘材料，例如，硬盘陶瓷基板和硅晶片基板，可将电子信息写入到所述信息记录介质上，并且可从所述信息记录介质上读取电子信息。
在用玻璃作为记录介质盘原板的情况下，其材料可以是非晶玻璃或晶体玻璃。当将该记录介质盘原板用作硬盘时，其厚度通常是0.4至1.4mm，更通常的是0.6至0.8mm。
当将陶瓷板加工成用于信息记录介质的盘状基板时，通常用陶瓷刀具将陶瓷板冲压成环形。接下来，通常用金刚石砂轮将冲压出的盘状基板的边缘磨削成形为梯形的横截面，以便切掉边缘的棱角。
图1是示出用金刚石砂轮磨削成形的示例性实施例的记录介质盘原板(在下文，称之为“盘原板”)的边缘形状的示意性横断面图。在盘原板的厚度为0.6mm的情况下，梯形的上边“a”的长度大约为300μm，其两端的倾角“θ”大约为45°。
当使用金刚石砂轮将脆性材料例如陶瓷磨削成形时，在整个磨削表面上会形成有凹坑。盘原板的边缘被磨削成为梯形的横截面，在整个磨削表面上存在直径为20至50μm的凹坑。
这些凹坑常常被异物例如磨削废物填充，并且在后续工艺过程中这些异物会从凹坑中弹出，从而污染基板表面。近年来，尤其需要更高密度的记录介质，并且应最大可能地消除对基板表面的污染。因此，应当除去存在于记录介质盘原板的边缘上的凹坑。
根据本发明公开的一个方面，通过对已磨削成梯形横截面的盘原板的边缘进行镜面精加工来除去凹坑。具体而言，用含磨粒的树脂刷磨削盘原板的边缘，而不使用自由磨粒，例如浆体中的那些颗粒。另外，不将从树脂刷中自由脱出的颗粒视为自由磨粒。还应当注意，盘原板的边缘既包括盘原板的外边缘又包括盘原板的内边缘。
含磨粒的树脂刷是指由含磨粒的树脂制成的刷，该刷的丝状部件或刚毛部件提供摩擦功能。丝状(或刚毛)部件是指可弯曲的具有小横截面的长形部件。下面讨论含磨粒的树脂刷的实例。
丝状部件的纵横比通常至少为1，较通常至少为5，更通常至少为10，最通常至少为20。
这里，纵横比定义为长度除以平均宽度的值。丝状部件可以具有需要的任意长度或宽度，并且其横截面的形状可以是例如圆形、椭圆形、正方形、三角形、长方形、多边形或复合椭圆形(例如，三焦点椭圆(triellipse)或四焦点椭圆(quadrellipse))。因此，丝状部件的横截面可具有各种不同的面积。例如，丝状部件在其横截面上可以具有弓形或波形的曲线、图型，也可以具有从底部到顶部逐渐变细的形状。
此外，丝状部件的直径通常可以在0.01至100mm的范围内，较通常在0.05至50mm的范围内，更通常在0.1至25mm的范围内，甚至更通常在0.2至10mm的范围内，最通常在0.25至5mm的范围内。丝状部件的长度即净长(trim’s length)可以在1至1000mm的范围内，通常在2至100mm的范围内，优选地在3至75mm的范围内，更优选地在4至50mm的范围内，最通常地在5至50mm的范围内。
构成丝状部件的树脂优选地具有挠性。这是因为丝状部件能够跟随记录介质盘原板的边缘的不规则性，从而均匀地进行磨削的缘故。该树脂优选地具有适当的自分解能力。这是因为这样的缘故：即，在使用过程中树脂会磨损，并且不断地产生新的磨粒与待磨削的物体接触，从而有效地促进磨削。
此外，该树脂可以是热塑性聚合物或热塑性弹性体。通过ASTMD790确定该树脂在室温下的肖氏D计示硬度通常至少为大约30，更通常为大约30至大约90。
热塑性聚合物的例子包括聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚酯、聚乙烯、聚砜、聚苯乙烯、聚丁烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚丙烯、缩醛聚合物、聚氨酯、聚酰胺及其组合。热塑性弹性体的例子包括嵌段聚酯热塑性弹性体、嵌段聚氨酯热塑性弹性体、嵌段聚酰胺热塑性弹性体、热塑性弹性体和热塑性聚合物的组合以及离聚物热塑性弹性体。
例如，作为上述树脂的优选热塑性聚合物和热塑性弹性体在日本专利公表公报No.2001-502185的第45页倒数第7行到第50页第6行中有进一步的详述，在此以引用的方式将其并入本文。
磨粒的例子包括熔融氧化铝、热处理过的熔融氧化铝、陶瓷氧化铝、热处理过的氧化铝、碳化硅、二硼化钛、氧化铝锆、金刚石、碳化硼、二氧化铈、立方氮化硼、石榴石的颗粒以及这些颗粒的组合。
磨粒的颗粒尺寸一般在大约0.1至1500μm的范围内。颗粒尺寸通常为大约1至1300μm，更通常地为50至500μm。例如，如表1所示，根据含磨粒的树脂刷的用途和期望功能，可适当调整磨粒的颗粒尺寸。
[表1]
  用途  平均颗粒尺寸(μm)   JIS颗粒度
  初级精加工  180至60   #80至#220
  中级精加工  60至12   #220至#1000
  中级精加工*  30至15   #400至#600
  高级精加工  12至0.1   #1000至#25000
  高级精加工*  1至0.3   #8000至10000
*：优选范围
在丝状部件中含有一定量的磨粒，使得磨粒与树脂的重量比为0.25至1，优选地为0.4至0.8。重量比低于0.25时，磨粒量非常少，以至于精加工会花费很多时间，而重量比大于1时，磨粒量相对于树脂是非常多，以至于刷的强度变低，并且使刷的使用寿命变短。
一般而言，将磨粒分散成这样：即，形成基本上均匀分散的分布，但是，这不是必需的。此外，虽然大部分磨粒完全嵌入树脂中，但是这并不意味着排除磨粒部分地暴露于树脂表面外部的可能性。
优选地，在本发明中使用的含磨粒的树脂刷的形状具有盘状的毂部件和多个丝状(或刚毛)部件的形状，所述丝状(或刚毛)部件沿径向方向从毂部件的外围伸出。这是因为使用盘状树脂刷的外围可容易地磨削盘原板的外边缘和内边缘的缘故。另外，可将多个盘状树脂刷同轴地堆叠以形成更宽的刷子。
此外，含磨粒的树脂刷可通过整体铸型(或，一体成形)由含磨粒的塑料树脂制备而成，从而能够以较低成本获得坚韧的树脂刷。也就是说，首先，将树脂加热到熔点(在该熔点，树脂流动)以上；接下来，将磨粒散布到树脂中以提供浆体；然后，将树脂浆引入金属模具中，该模具包括预定形状的腔室；树脂浆流入金属模具的腔室中以形成树脂刷的形状；接着，通过冷却使树脂固化，从而从金属模具中取出成形的树脂刷。所得到的含磨粒的树脂刷包括一体成形的毂部件和丝状部件，在各丝状部件之间没有形状变化，并且树脂刷的刚度和耐久性都比较好。
这种含磨粒的树脂刷的商业例子包括可购自明尼苏达矿业及制造公司(Minnesota Mining and Manufacturing Company)的“3MBRISTLE DISK(商品名)”和可购自Sumitomo 3M公司的“3M RADIALBRISTLE MARGARGET DISK(商品名)”。
在磨削过程中，施加负荷给含磨粒的树脂刷的丝状部件，以使其接触并摩擦盘原板的边缘(即内边缘和/或外边缘)。另外，可根据所需的精加工等级适当调整磨削条件，对具体条件的选择属于本领域技术人员的普通技术的应用。一般而言，相对于盘原板的边缘，树脂刷的圆周速度被调整在大约1000至3000m/min的范围内。进入量(plunge)在大约0.5至2.0mm的范围内。磨削时间在大约5至60秒的范围内。
另外，可以将适当个数的所述含磨粒的树脂刷堆叠使用。在含磨粒的树脂刷是盘状的情况下，可以将多个刷同轴地堆叠，从而用作轮形的多元件刷。这种轮形刷便于对已经堆叠并固定的多个盘原板的边缘一起进行精加工。
图2是示出对记录介质盘原板的边缘进行镜面精加工的方法的一个实施例的示意性横断面图。多个盘原板同轴地堆叠以形成叠层1，并且固定在轴上。叠层1通过轴与电机3相连且被驱动旋转。盘状的含磨粒树脂刷同轴地堆叠以形成轮形刷2和2′，所述轮形刷2和2′与盘原板的叠层1相邻地固定。轮形刷2和2′也通过轴与电机4和4′相连并被驱动旋转。允许轮形刷2和2′沿导轨5移动，并且以0.5至2.0mm的进入量与盘原板的叠层1的外边缘接触。
通过使用其大小被调整为盘原板的中心孔直径的含磨粒的树脂刷，可对盘原板的内边缘进行镜面精加工。此外，通过执行所谓的无中心磨削，可对盘原板的内边缘和外边缘进行镜面精加工。
在本发明的磨削过程中，不必使用含自由磨粒的浆体。因此，该磨削过程减少了废水，从而降低涉及这种废水的处理成本。
此外，本发明不需要在磨削之后除去自由磨粒的过程。因为在树脂刷中含有磨粒，所以改变树脂刷的种类就足以改变磨粒的种类。也就是说，可通过改变树脂刷的种类(从用于初级精加工的树脂刷到用于高级精加工的树脂刷)来简单而连续地选择取决于磨削表面条件的磨粒，这样使得在磨削过程的初期用大颗粒尺寸的磨粒对粗糙的磨削表面进行磨削，而在磨削过程的后期用小颗粒尺寸的磨粒对精细的磨削表面进行磨削。因此，可以在保持磨削表面的精加工等级的同时，大大地缩短了磨削时间。
此外，在使用自由磨粒的常规磨削过程中，应当注意，磨粒附着到盘原板以在其上流动，从而改变磨粒的种类就需要对盘原板冲洗一次。因此，在磨削过程中改变磨粒的种类是不切实际的，通常是在整个磨削过程中都使用同一种磨粒。所以从磨削初期起就使用用于中级精加工或高级精加工等级的磨粒，从而导致磨削效率差，并且磨削时间比较长。
此外，可通过更换磨削设备中的树脂刷(多个)来改变树脂刷的种类或类型。另外，在多个树脂刷同轴地堆叠以形成轮形刷的情况下，可在其中预备各种树脂刷的区域。这样，可通过将盘原板沿树脂刷轮移动来简单地改变树脂刷(多个)的种类。
图3是示出由两种树脂刷组合而成的轮形树脂刷的一个实例的透视图。其中，设有区域6和区域7，在区域6中第一树脂刷同轴地堆叠，在区域7中第二树脂刷同轴地堆叠。第一树脂刷区域的宽度l1不必等于第二树脂刷区域的宽度l2，并且可适当地改变宽度l1和宽度l2。
[实例]
通过以下实例进一步说明本发明，但本发明并不局限于此。
实例1
准备厚度为2mm、直径为63.5mm且中心孔直径为20mm的环形玻璃板作为记录介质盘原板。通过使用直径为63.5mm、孔径为20mm的JIS#500金刚石砂轮，将该盘原板的边缘磨削成形为如图1所示的梯形，该砂轮可从三菱材料K.K.公司(Mitsubishi MaterialsK.K.)以商品名“MED 500”购得。梯形的上边“a”的长度大约为400μm，两端的倾角“θ”大约为45°。在盘原板边缘的顶面和左右斜面都形成有凹坑。
首先，将五片外直径为50mm、肖氏D硬度为95的含JIS#120(平均颗粒尺寸为120μm)氧化铝磨粒的树脂刷同轴地堆叠，该树脂刷可从Sumitomo 3M公司以商品名“3M RADIAL BRISTLE MARGARETDISK”购得。接下来，将五个盘状外直径为50mm、肖氏D硬度为95的含JIS#400氧化铝磨粒的树脂刷同轴地堆叠在其上，该树脂刷可从Sumitomo 3M公司以商品名“3M RADIAL BRISTLE MARGARET DISK”购得。结果，获得如图3所示的轮形树脂刷，该轮形树脂刷由两种含磨粒的树脂刷组合而成。
首先，使得轮形树脂刷和盘原板彼此沿相反方向旋转，通过施加负荷使盘原板的外边缘与含JIS#120氧化铝磨粒的树脂刷的区域接触。磨削条件是：轮形树脂刷的圆周速度为1600m/min；盘原板的圆周速度为46RPM；进入量为1mm；以及磨削时间为20秒。
接下来，通过施加负荷使盘原板的外边缘与含JIS#400(平均颗粒尺寸为30μm)氧化铝磨粒的树脂刷的区域接触。磨削条件是：轮形树脂刷的圆周速度为1600m/min；盘原板的圆周速度为46RPM；进入量为1mm；以及磨削时间为20秒。
磨削之后，在激光显微镜下直观地观察磨削表面，并且计算凹坑去除率。这些结果示于表2中。
实例2
除了在含JIS#400氧化铝磨粒的树脂刷的范围内使用的磨削时间为40秒外，以与实例1相同的方式对盘原板的外边缘进行镜面精加工。并以与实例1相同的方式计算磨削表面的凹坑去除率。该结果示于表2中。
参照例
日本专利公开公报No.2001-246536的例子
以与实例1相同的方式将与实例1中使用的记录介质盘原板的类型相同的记录介质盘原板的边缘磨削成形为梯形。并将多片这样的原板堆叠且固定在旋转轴上。
接着，准备以下砂轮：直径为160mm、密度为1.8g/cm3、肖氏D硬度为90的JIS#600(平均颗粒尺寸为15μm)氧化铝砂轮，该砂轮可从Sumitomo 3M公司以商品名“DLO WHEEL”购得；以及直径为160mm、密度为2.0g/cm3、肖氏D硬度为95的JIS#10000氧化铈砂轮，该砂轮可从Sumitomo 3M公司以商品名“DLO WHEEL”购得。使用修整器在每个砂轮上都设置具有与盘原板的边缘形状对应的形状的凹槽。
首先，用JIS#600氧化铝砂轮磨削盘原板的边缘。磨削过程如下：JIS#600氧化铝砂轮与盘原板彼此沿相反方向旋转，通过施加负荷以使它们的边缘相互接触。磨削条件是：砂轮的圆周速度为2000m/min；盘原板的圆周速度为46RPM；负荷是2至5kg；以及磨削时间为10秒。
接下来，用JIS#10000(平均颗粒尺寸为0.3μm)氧化铈砂轮替换JIS#600氧化铝砂轮，并且执行相同的程序，以便磨削盘原板的边缘。磨削条件是：砂轮的圆周速度为2000m/min；负荷是2至5kg；盘原板的圆周速度为46RPM；以及磨削时间为20秒。
以与实例1相同的方式计算磨削面的凹坑去除率。这些结果示于表2中。
比较例
以与实例1相同的方式将与实例1中使用的记录介质盘原板的类型相同的记录介质盘原板的边缘磨削成形为梯形。并将多片这样的原板堆叠且固定在旋转轴上。
用磨削刷对盘原板的边缘进行磨削。磨削过程如下：磨削刷和盘原板彼此沿相反方向旋转，在以10升/分钟的速率供给含10至20％的氧化铈的水浆作为磨削助剂的同时，使盘原板的边缘和磨削刷相互接触。磨削条件是：磨削刷的圆周速度为1000m/min；进入量为5mm；盘原板的圆周速度为46RPM；以及磨削时间为1800秒。
以与实例1相同的方式计算磨削面的凹坑去除率。这些结果示于表2中。
[表2]
  实例1   实例2   参照例   比较例
树脂刷   第一   第二   第一   第二   第一   第二
  硬度(肖氏D)   95   95   95   95   -   -   -
  M/Ra   0.4   0.7   0.4   0.7   2.5   2.5   0.4
  磨粒   Al2O3   Al2O3   Al2O3   Al2O3   Al2O3   CeO2   CeO2
  颗粒度   #120(120μm)   #400(30μm)   #120(120μm)   #400(30μm)   #600(15μm)   #10000(0.3μm)   #6000(2μm)
磨削条件   圆周速度(m/min) 1600 1600 1600 1600 2000 2000 1000
  进入量(mm) 1 1 1 1 2至5Kg的负荷
  时间(秒) 20 20 20 40 10 20 1800
  磨削结果   大去除率(％)b   95或更大   95或更大   95或更大   95或更大   95或更大   95或更大   95或更大
  小去除率(％)c   10或更大   80或更大   10或更大   95或更大   10或更大   95或更大   95或更大
a：磨粒与树脂的重量比
b：直径为10μm或更大的大凹坑的去除率
c：直径为10μm或更小的小凹坑的去除率
根据本发明的对记录介质盘原板的边缘进行镜面精加工的方法，能够以简单的程序和低成本在短时间内除去记录介质盘原板边缘上的凹坑。

Claims (6)

1.一种用于对记录介质盘原板的边缘进行镜面精加工的方法，包括：
用含磨粒的树脂刷对由陶瓷板制成的记录介质盘原板的边缘进行磨削，而不使用自由磨粒。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述含磨粒的树脂刷包括盘状的毂部件和多个丝状部件，所述丝状部件沿径向从所述毂部件的外围伸出，并且所述丝状部件由含磨粒的塑料树脂制成。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述含磨粒的树脂刷是通过一体成形由含磨粒的塑料树脂制备而成的。
4.根据权利要求1至3中任意一项权利要求所述的方法，其中，所述磨粒与所述树脂的重量比为0.25至1。
5.根据权利要求1至4中任意一项权利要求所述的方法，其中，用含磨粒的树脂刷对所述记录介质盘原板的边缘进行磨削的步骤还包括：
用初级精加工用的含磨粒的树脂刷进行磨削；以及
用中级精加工或高级精加工用的含磨粒的树脂刷进行磨削。
6.根据权利要求1至5中任意一项权利要求所述的方法，还包括：在用含磨粒的树脂刷对所述记录介质盘原板的边缘进行磨削之前，将所述记录介质盘原板的边缘磨削成形。
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