JP2000015520A - 電解研磨併用磁気ディスク基板表面加工方法及び加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ディスク基板の表面粗さＲａが１０オングスト
ローム以下で、最大表面粗さＲｍａｘが５０オングスト
ローム以下の、突起のない平面性のよい表面を安定的に
短時間で得る。 【解決手段】被加工物である金属基板の表面に研磨テー
プ・研磨パッド・研削砥石などを圧接させると共に、被
加工物を陽極とし、被加工物の加工面に近接して陰極を
配置し、被加工物と陰極との間に電解液を供給する。陰
極の被加工物側の表面に吸湿潤性の繊維または樹脂の電
解液保持部を設けて、電解液を保持させながら通電し、
電解研磨と共にポリシング加工・テクスチャー加工・研
削加工のいずれかを同時に並行して行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスク用
の基板等の表面をポリッシュ、テクスチャー、研削する
ための加工方法及び加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハードディスク、すなわち金属薄膜磁気
ディスクは、通常アルミニウム製のディスク基板の表面
に磁性層を設けた磁気記録媒体であるが、常に記録密度
の更なる向上が望まれている。そのためには磁気ヘッド
と磁気ディスクの間の距離（ヘッド浮上量）をより小さ
くし、基板表面にピットなどの欠陥を無くすことが１つ
の大きな技術課題になっている。

【０００３】この対策として、アルミディスク基板の平
面性を得るために研削し、その後ＮｉＰメッキをし、Ｎ
ｉＰメッキ面をポリシング加工およびテクスチャー加工
を施すことが一般に行われている。ポリシング加工は、
研磨布に砥粒を含んだ研磨液を供給し、ディスク基板表
面を鏡面に加工することにより行われる。また、テクス
チャー加工は、研磨砥粒を表面に固定したテープや、研
磨砥粒を含むスラリーを含浸させたバフなどを用いて、
ディスク基板の表面にほぼ同心円状の線条痕を形成する
ことにより行われる。

【０００４】これらのポリシング加工およびテクスチャ
ー加工は、ディスクの円滑な走行の確保と高い記録密度
の達成のために、その面に異常な突起がなく、かつ凹凸
が均一で緻密である必要がある。しかし、通常の研磨砥
粒による研磨、研削では、深い谷や高い突起が形成され
ることも多く、その部分ではリードライト（Ｒ／Ｗ）エ
ラーの発生や磁気ヘッドの浮上安定性を損なう問題点が
あった。

【０００５】特開平７−１５３０８６号「磁気ディスク
媒体用基板およびその製造方法」には、磁気ディスク基
板にポリシング加工とテクスチャー加工を施して、表面
粗さを２０オングストローム以下、円周方向のうねり成
分の最大高さを２００オングストローム以下にする方法
が記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ディ
スク基板の表面性状が表面粗さ（中心線平均粗さ）Ｒａ
が１０オングストローム以下で、かつ最大表面粗さ（最
大表面突起高さ）Ｒｍａｘが５０オングストローム以下
の、突起のない平面性のよい表面を安定的に短時間で得
ることである。

【０００７】一般にＲａが１０オングストローム以下
で、かつ最大表面粗さ（最大表面突起高さ）Ｒｍａｘが
５０オングストローム以下のような優れた基板をポリシ
ングまたはテクスチャリングするには、砥粒の大きさが
１ミクロン以下の細かい研磨剤を用いて加工するが、こ
の場合は加工効率が落ち、生産性が悪くなる。また、一
度大きな加工痕、いわゆるスクラッチが入ると、これを
除去することは加工効率の悪化を招き、多くの加工時間
を必要とする。

【０００８】従来、基板の研削、ポリッシングには、両
面研削盤、両面ポリシュ盤と呼ばれる加工機が使われ、
テクスチャリングにはテクスチャー機が用いられてい
る。両面研削盤、両面ポリシュ盤での加工は通常５０枚
両面同時加工であるが、表面と裏面ならびに１枚ごとの
加工品質の安定化が難しく、自動化、無人化も難しい状
況にある。テクスチャー機は一般にディスクの内径端面
をクランプし、両面同時に加工するが、ディスククラン
プが不安定である。このような状況から、本発明が解決
しようとする課題は、加工効率を高め、より速く均一な
面性状を得る加工方法と自動研削・ポリシュ・テクスチ
ャー機を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するための手段として、研磨、研削と同時に電
解研磨の作用を利用することにより，砥粒による研磨、
及び加工痕の形成に際して発生する微小な突起や加工時
のバリの除去を行ない、異常な突起のない平滑な加工
板、すなわち高度にポリシングされた鏡面基板の上に優
れたテクスチャーパターンの形成を行なうことを着想
し、実験、評価検討を積み重ねた結果、本発明に到達し
たものである。

【００１０】すなわち、本発明の加工方法は金属基板の
表面にポリシング加工・テクスチャー加工・研削加工の
うちの少なくとも１つの加工を施す方法であって、給電
手段により被加工物を陽極とし、被加工物の加工面に近
接して陰極を配置し、前記陰極の被加工物側の表面に吸
湿潤性を有する繊維または樹脂の電解液保持部に保持さ
れる電解液を介し、導電性のロールまたはバーなどと被
加工物との距離を電解研磨加工時の電極間距離として通
電させることにより、被加工物の表面に電解研磨を行わ
せると共に、ポリシング加工・テクスチャー加工・研削
加工のいずれかを同時に並行して行わせることを特徴と
する電解研磨併用基板表面加工方法である。

【００１１】

【作用】このように、電解研磨と他の加工とを併用して
実施することにより、加工面の平滑性、テクスチャーの
均一性などの表面性能が顕著に改善されると共に、加工
効率も格段に向上するという効果が得られた。基板上に
ニッケル・リン層がめっきされている場合は、電解によ
りニッケルが溶出するため、加工面が高精度の鏡面に加
工され、テクスチャー加工の際にはバリのない均一な深
さの溝が形成されると考えられる。

【００１２】吸湿潤性の電解液保持部は、電解液を保持
すると共に、基板表面と陰極との間で短絡が生じたり、
放電が発生してピンホールが形成されるのを阻止する働
きをする。テープ状の電解液保持部を採用すればテープ
を駆動させれば電極上に析出するＮｉなどの拭取り効果
もある。さらに、加工時に剥離した微細な金属片を拭き
取る効果もあり、ディスク加工表面の二次的な損傷を防
止する働きも行う。吸湿潤性の保持部を作るには、繊維
や多孔性（スポンジ状）の合成樹脂発泡体を表面に接着
したものを、テープ状に連続して供給する方法や、シー
ト状にして交換可能にする方法などが選択できる。この
方法を実施するにあたり、必要に応じて電解液と共に研
磨砥粒を含有させた加工液を供給することもできる。

【００１３】ポリシング加工やテクスチャー加工に用い
る資材は、織編物、または不織布や、合成樹脂フィルム
の片面に、植毛された繊維や多孔性合成樹脂発泡体から
なる研磨砥粒を保持しうる表面が設けられたものであ
る。本発明の方法を用いることにより、工程が簡略化さ
れながら表面性状は、電解研磨とポリシング加工とをそ
れぞれ別工程で処理する場合や、電解研磨とテクスチャ
ー加工とをそれぞれ別工程で処理する場合より優れてお
り、加工効率は飛躍的に向上することが確認できた。

【００１４】測定結果では、表面粗さＲａが３オングス
トローム、最大表面粗さＲｍａｘが３０オングストロー
ムとなり、機械的なテクスチャー加工のみによって得ら
れるそれぞれの値、７オングストローム及び１００オン
グストローム程度に比べ格段に優れていることが判明し
た。しかもテクスチャー加工と電解加工とを２段階で実
施した場合と比べても、はるかに短時間で高精度の加工
ができた。また、基板を回転させ加工するとき、砥石ま
たは研磨パッドの回転数よりも早い回転数で回転させれ
ば、加工痕を同心円状にすることができる。

【００１５】本発明は他の面において、被加工物である
金属基板の表面に研磨テープ・研磨パッド・研削砥石な
どを圧接させてポリシング加工・テクスチャー加工・研
削加工のうちの少なくともいずれかの加工を行なう基板
表面加工装置であって、被加工物に接続されて被加工物
を陽極とさせる陽極接続部と、被加工物の加工面に近接
配置されて電解研磨を行なうための陰極と、被加工物と
前記陰極との間に電解液を供給する電解液供給手段と、
電解液を介して前記陰極と被加工物とを通電させる給電
手段とを備え、前記陰極の被加工物側の表面には電解液
を保持するための吸湿潤性の電解液保持部が設けられて
おり、電解研磨と、ポリシング加工・テクスチャー加工
・研削加工のいずれかを同時に並行して行わせることを
特徴とする電解研磨併用基板表面加工装置を提供する。

【００１６】本発明の最大の特徴は、研磨、研削装置に
電極を付加し電解液を供給して、被加工物である金属と
の間で通電し、機械的研磨、研削と同時並行して電気化
学的研磨を行なう点にある。電極（陰極）は加工面に近
接してなるべく上流側に配置することが好ましい。加工
速度の向上、基板上の加工圧力を平準化、そして機械的
研磨能力と電解研磨能力のバランスのために、円周方向
に複数の機械的研磨加工部を、複数個所設けた場合は、
電解研磨加工部の陰極もそれに対応して複数個所設ける
ことができる。

【００１７】陰極の表面に設けられる吸湿潤性の電解液
保持部の厚さは、電解用の間隙として必要とされる０．
０５〜２ｍｍ程度が好適であり、例えば０．３ｍｍに設
定できる。保持部の素材としては、合成樹脂製スポン
ジ、布、各種の織編物、又は不織布が有用である。通液
性の繊維素材としては粗目組織の織物、編物、不織布、
特に内部に空間を有する組織のもの、あるいは比較的密
度の高い織物、不織布などにパンチングにより穿孔した
ものがある。繊維の種類は、機械的強度と耐薬品性に不
都合がないかぎり適宜選択でき、ポリエステル繊維は好
適に使用できる。

【００１８】また、陰極を導電性のテープで形成し、そ
の表面に吸湿性の保護膜を保有させることもできる。通
液性テープの裏面側に金属テープを重ねて併走させ、こ
のテープを電極とすることもできる。いずれの場合も、
被加工物と電極（陰極）との間は、電解液により結ばれ
ていることが必須条件である。

【００１９】導電性を有するテープ基材としては、無電
解めっき処理を施された織物、編物、又は不織布からな
るものを用い、その際の無電解めっきする金属は、使用
する電解液の組成により、銅、又はその上にニッケルめ
っきを施したもの等を選択する。また、金属繊維などの
導電性繊維を混紡、混繊、混織、混編する方法も可能で
ある。また、これに代えて、合成樹脂フィルムの表面に
金属層を形成してもよく、合成樹脂フィルムに導電性を
付与する方法としては、無電解めっき、蒸着、スパッタ
リング、その他、任意の方法を用いることが可能であ
る。

【００２０】一方、加工機については電解研磨方式を機
械的研磨方式と同時併用することにより、従来の機械的
研磨方式の約１０倍の加工能率が得られたため、１枚づ
つの片面加工方式が経済的見地からも可能となった。こ
れにより従来の５０枚同時加工のバッチ方式で見られる
１枚ごとの加工品質の不安定さを解決した。

【００２１】基板を水平にターンテーブルに押付け電極
を兼ねた内径チャックで固定することで、基板固定方法
が堅固なためディスクの表面全体を安定的に加工するこ
とができるようになった。

【００２２】加工機はモジュール構造になっており、そ
れぞれのモジュールにはテープ加工方式とパッド回転方
式の加工ユニットが互換性を持って設置できる構造であ
り、研磨資材を選べば、研削、ポリシュ、テクスチャー
加工が可能である。このことにより、容易に全自動の基
板加工システムが構成できるようになった。また、基板
を片面ずつ加工する周知の自動反転機構を設けて、基板
内径をクランプすると同時に陽極として給電する機構を
備えることができる。以下、添付図面の実施形態を参照
しながら本発明について詳述する。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１，図２は本発明による加工方
法を実施するための第１の例を表す概略図である。金属
製のハードディスク基板１０が金属製のターンテーブル
１２上に支持されて回転し、基板１０の表面に研磨テー
プ１４が圧接ローラ１６により圧接され、ポリシング加
工やテクスチャー加工が行われるようになっている。

【００２４】本発明に従い、電解加工部には、被加工物
である基板１０の加工面に近接して金属製ロールから成
る陰極ロール１８が配置されている。陰極ロール１８は
正逆転できる。陰極ロール１８の上流側には、基板１０
と陰極ロール１８との間に電解液を供給するための液供
給ノズル２０が配置されている。ターンテーブル１２の
中心に配置されるモータ駆動の内径固定チャック３６
は、給電ブラシなどの手段を介して電解研磨用電源供給
装置２２に接続され、陽極接続部を構成している。同様
に陰極１８も電解研磨用電源供給装置２２に接続されて
いる。陰極ロール１８の被加工物側の表面には電解液を
保持するための吸湿潤性の電解液保持テープ２６が設け
られており、この例では布テープが用いてあり、この布
の厚さが電極間距離を一定に保つ役目をしている。

【００２５】図２は機械的研磨部の構造を例示したもの
であり、研磨テープ１４は従来から周知のもので発泡ウ
レタン系のポリシングテープ、樹脂繊維の織編物、不織
布などでよい。

【００２６】図１，図２に示した本発明による加工装置
は、電解研磨用電源供給装置２２がＯＮにされることに
より、内径固定チャック３６から基板１０へと電流が流
れ、陰極１８との間で電解研磨の作用が行われる。電解
研磨と他の加工との相乗効果により、従来よりも格段に
早い速度で加工が実施され、ピンホールの発生なども無
い。

【００２７】図３は、研磨テープの代わりに研磨パッド
あるいは研削砥石４０を使用して、ポリシング加工や研
削加工を行うと同時に電解研磨を行うようにした例であ
る。陰極４２の形状は扇形のバーに形成され、その基板
側表面にはスポンジ状の合成樹脂発泡体４４が固定され
ている。電解による効果を高めるために、陰極の形状を
変化させたり、陰極と基板との間隙寸法を変化させるな
ど、種々の修正を行うことができる。

【００２８】図４は、陰極５０を丸棒で形成し、その周
囲に吸湿潤性のある電解液保持テープ５２の保護膜がテ
ープ状に連続して供給されるようにした例である。さら
にこのテープ５２自体を導電性のテープで構成し、その
表面に吸湿潤性のある電解液保持膜を設けることもでき
る。

【００２９】さらに加工能率をあげるための好適な態様
として、基板１０上にかかる加工圧力を平準化するため
に、円周方向に等間隔に複数の加工面を、複数個所設け
て、陰極もそれに対応して複数個所設けることもでき
る。

【００３０】

【発明の効果】以上詳細に説明した如く、本発明の加工
方法及び加工装置によれば、電解研磨と他の加工とを併
用して実施することにより、加工面の平滑性、テクスチ
ャーの均一性などの表面性能が顕著に改善されると共
に、加工効率も格段に向上し、加工面が高精度の鏡面に
加工され、テクスチャー加工の際には均一な深さの溝が
形成される。さらに短絡や放電に起因するピンホールの
発生も無いなど、その技術的効果には極めて顕著なもの
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による基板表面加工装置の例を表す概略
斜視図である。

【図２】図１の装置を圧接ローラの正面から見た一部を
断面とした側面図である。

【図３】本発明による基板表面加工装置の他の例を表す
概略斜視図である。

【図４】本発明による基板表面加工装置のさらに他の例
を表す概略斜視図である。

【符号の説明】

１０ 基板 １２ ターンテーブル １４ 研磨テープ １６ 圧接ローラ １８ 陰極 ２０ 電解液供給ノズル ２２ 電解用電源供給装置 ２６，４４，５２ 電解液保持部 ３６ 内径固定チャック ４０ 研磨パッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C058 AA05 AA06 AA07 CB01 CB03 DA17 3C059 AA02 AB01 GC01 5D112 AA02 AA24 BA05 GA02 GA13 GA26

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物である金属基板の表面に研磨テ
   ープ・研磨パッド・研削砥石などを圧接させてポリシン
   グ加工・テクスチャー加工・研削加工のうちの少なくと
   もいずれかの加工を行なう基板表面加工方法であって、 給電手段により被加工物を陽極とし、 被加工物の加工面に近接して陰極を配置し、 被加工物と前記陰極との間に電解液を供給し、 前記陰極の被加工物側の表面に吸湿潤性を有する繊維ま
   たは樹脂の電解液保持部を設けて、電解液を保持させな
   がら、通電させることにより被加工物の表面に電解研磨
   を行わせると共に、ポリシング加工・テクスチャー加工
   ・研削加工のいずれかを同時に並行して行わせることを
   特徴とする電解研磨併用磁気ディスク基板表面加工方
   法。
2. 【請求項２】 前記電解液と共に、研磨砥粒を含有させ
   た加工液を供給する請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 前記吸湿潤性を有する繊維または樹脂の
   電解液保持部が、テープ状または連続して供給されるよ
   うになっている請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 前記吸湿潤性を有する繊維または樹脂の
   電解液保持部が、シート状で交換できるようになってい
   る請求項１記載の方法。
5. 【請求項５】 磁気ディスク基板を回転させ加工すると
   き、砥石または研磨パッドの回転数よりも早い回転数で
   回転させ、加工痕を同心円状にする請求項１記載の方
   法。
6. 【請求項６】 被加工物である金属基板の表面に研磨テ
   ープ・研磨パッド・研削砥石などを圧接させてポリシン
   グ加工・テクスチャー加工・研削加工のうちの少なくと
   もいずれかの加工を行なう基板表面加工装置であって、 被加工物に接続されて被加工物を陽極とさせる陽極接続
   部と、 被加工物の加工面に近接配置されて電解研磨を行なうた
   めの陰極と、 被加工物と前記陰極との間に電解液を供給する電解液供
   給手段と、 電解液を介して前記陰極と被加工物とを通電させる給電
   手段とを備え、 前記陰極の被加工物側の表面には電解液を保持するため
   の吸湿潤性を有する繊維または樹脂の電解液保持部が設
   けられており、 電解研磨と、ポリシング加工・テクスチャー加工・研削
   加工のいずれかを同時に並行して行わせることを特徴と
   する電解研磨併用磁気ディスク基板表面加工装置。
7. 【請求項７】 前記陰極は導電性のロールまたはバーな
   どから受電し、吸湿潤性を有する繊維または樹脂の電解
   液保持部に保持される電解液を介し、導電性のロールま
   たはバーなどと被加工物との距離を電解研磨加工時の電
   極間距離とする請求項６記載の装置。
8. 【請求項８】 基板を片面ずつ加工する自動反転機構を
   有し、基板内径をクランプすると同時に陽極として給電
   する機構を有する請求項６記載の装置。