JP2000207733A

JP2000207733A - 磁気ディスク、その製造方法およびそれを用いた磁気記録装置

Info

Publication number: JP2000207733A
Application number: JP410099A
Authority: JP
Inventors: Eiji Okuda; 栄次奥田; Takeo Watanabe; 武夫渡辺; Yoshihiko Fujita; 佳彦藤田
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1999-01-11
Filing date: 1999-01-11
Publication date: 2000-07-28
Anticipated expiration: 2019-01-11
Also published as: JP4293389B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高密度化およびアクセスタイムの短縮を可能
とする磁気記録装置、それに用いられる磁気ディスクお
よびその製造方法を提供する。【解決手段】ガラス基板を化学強化後さらに精研磨す
ることによって、表面の微小うねりが周期０．１〜５m
m、振幅０.１〜１nmである磁気ディスクを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、コンピューター
に用いられる磁気記録装置に関するものであって、さら
には磁気記録装置の高密度化、安定作動に寄与する磁気
ディスクおよびその製造方法の技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピューターの磁気記録装置、例えば
ハードディスクには、アルミ製またはガラス製のディス
クが基板として用いられる。この基板上には金属磁気薄
膜が形成され、金属磁気薄膜を磁気ヘッドで磁化するこ
とにより、情報が記録される。磁気記録装置の内部では
基板が一定速度で回転し、その時磁気ヘッドは基板表面
から一定の間隔をおいて宙に浮いている。この磁気ヘッ
ドの基板表面からの高さをフライングハイトという。フ
ライングハイトは、磁気記録装置の性能を大きく左右す
る重要な要素である。フライングハイトが低くなると、
磁気ヘッドの発する磁力が金属磁気薄膜の小さい面積に
対してのみ機能するようになり、磁気記録装置の高密度
化が可能となる。しかし、一方で磁気ヘッドと基板表面
との接触による磁気記録装置の誤作動および再生不可の
危険性が高まる。

【０００３】磁気記録装置の基板としては、製造コスト
および加工の容易さからアルミ基板が一般に用いられて
きたが、近年ではガラス基板が注目されてきている。こ
のガラス基板には、アモルファスガラス基板と結晶化ガ
ラス基板とがある。

【０００４】アモルファスガラス基板の製造方法は、先
ずガラス板をドーナツ形に切り出し、内外周を所定の面
幅、角度、面粗さに面取りおよび研削加工する。その
後、アルミナ、ジルコニアなどで粗研磨し、さらに酸化
セリウムなどで精研磨し、化学強化する方法である。一
方、結晶化ガラス基板の製造方法は、ドーナツ形に成形
したガラスディスクを熱処理により結晶化させ、次いで
研削、内外周加工、粗研磨、精研磨することにより製造
するものである。

【０００５】この方法で製造されたアモルファスガラス
基板または結晶化ガラス基板の表面には、精研磨後に振
幅１．２〜１．５nmの微小うねりが残る。また、アモル
ファスガラス基板は、精研磨の後に化学強化され、その
振幅がさらに大きくなることが知られている。

【０００６】ここで、上記基板表面の「微小うねり」に
ついて説明する。「微小うねり」は、基板表面形状の一
種で、周期がミリメートルオーダー、振幅がナノメート
ルオーダーの波形形状のものをいう。周期がこれより小
さいものは「粗さ」と呼ばれ、一方大きいものは「平坦
度」と呼ばれる。この「粗さ」「微小うねり」「平坦
度」はいずれも基板表面の形状を表す概念であり、これ
らを画する明確な基準があるわけではない。現実の基板
表面には、周期および振幅が共にオングストロームオー
ダーの凹凸（以下、「極小凹凸」とする）がランダムに
存在する。「極小凹凸」の出現態様をマイクロメートル
オーダーのスパンで捉えたものが「粗さ」である。「粗
さ」において、「極小凹凸」の出現態様はランダムであ
るが、比較的長いスパンで捉えると、一定の周期性が確
認される。この「極小凹凸」の出現態様の周期性が、
「微小うねり」である。したがって、「微小うねり」
は、「極小凹凸」の出現態様の傾向であるといえる。

【０００７】「微小うねり」は、「ＯＰＴＩＦＬＡＴ
（商品名：Phase Shift社製）」なる光学測定装置で測
定される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】磁気記録装置は、今後
さらに高密度化、アクセスタイムの短縮が要求される。
高密度化にはフライングハイトを低くすることが、また
アクセスタイムの短縮には基板の回転数を上げることが
不可欠である。磁気ディスクの回転数は、従来約４００
０r.p.m程度であるが、今後は７，０００r.p.m以上が必
要となる。この回転が速くなると、磁気記録装置の誤作
動および再生不可の危険性が必然的に高くなる。すなわ
ち、磁気記録装置の高密度化およびアクセスタイムの短
縮を実現するためには、フライングハイトを低くし、磁
気ディスクの回転数を高め、さらに誤作動および再生不
可の危険性を抑えなければならない。

【０００９】フライングハイトを低くするためには、基
板表面が完全に平坦であることが理想的である。しか
し、現在の基板の製造方法はその表面を研削研磨するも
のであるから、研磨砥粒との接触で形成される極小凹凸
を全く無くすことはできない。したがって、極小凹凸を
小さくすると伴に、より均一に形成させることが重要で
ある。

【００１０】本発明者らは、上記観点に基づき鋭意研究
した結果、「微小うねり」の振幅をより小さくできる製
造方法を見出した。これにより、「極小凹凸」をより均
一に形成させ、そこ結果フライングハイトを低くできる
磁気ディスクを得ることかできる。

【００１１】この発明は、このような従来技術に存在す
る問題に着目してなされたものである。その目的とする
ところは、高密度化およびアクセスタイムの短縮を可能
とする磁気記録装置、それに用いられる磁気ディスクお
よびその製造方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明の磁気ディスクは、その表
面の微小うねりが、周期０．１〜５mm、振幅０.１〜１n
mであるものである。

【００１３】請求項２に記載の発明の磁気ディスクの製
造方法は、ガラス基板を化学強化し、その後研磨するも
のである。

【００１４】請求項３に記載の発明の磁気ディスクの製
造方法は、請求項２に記載の発明において、化学強化後
の研磨が平均粒径０．６〜１μmの酸化セリウムを研磨
剤として用い、基板を０．５〜１０μm研磨するもので
ある。

【００１５】請求項４に記載の発明の磁気ディスクの製
造方法は、結晶化ガラス基板の研磨に、圧縮弾性率が７
０〜９０％、密度が０．４〜０．６g/cm^３、Ｃ硬度が７
０〜８０の高密度、高硬度のパッドを用いるものであ
る。

【００１６】請求項５に記載の発明の磁気記録装置は、
請求項１に記載の磁気ディスクを用いて製造されたもの
である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て詳細に説明する。磁気ディスクの微小うねりは、周期
が０．１〜５mm、振幅が０．１〜１nmである。この周期
が０．１mmより短かい場合は、周期が磁気ヘッドのスラ
イダー幅の１／４より短いため、磁気ヘッドとの関係を
考慮すれば、この場合の極小凹凸の出現態様は、微小う
ねりとしてより、粗さとして捉える方が妥当である。一
方、この周期が５mmより長い場合は、周期が磁気ヘッド
自体の幅よりも数倍長いため、微小うねりとしてより、
平坦度として捉える方が妥当である。なお、この発明で
磁気ディスクという場合は、金属磁気薄膜を備える場合
と基板だけの場合とのどちらも含む。

【００１８】微小うねりの振幅は０．１〜１nmであっ
て、測定器「ＯＰＴＩＦＬＡＴ」で簡易的に測定でき
る。この「ＯＰＴＩＦＬＡＴ」の「ＲＭＳ」という測
定項目の値が、微小うねりの振幅を示すものである。
「ＲＭＳ」の測定は、対象とする周期範囲を予め入力し
て、その範囲の微小うねりの振幅を自乗平均するもので
ある。なお、特に明記しない場合、「ＲＭＳ」の値は、
周期範囲を０．１〜５mmとしたときの振幅である。従来
の技術で製造された磁気ディスクは、この「ＲＭＳ」が
１．２nmを越えており、１nm以下の磁気ディスクを製造
することはできなかった。また、この振幅は０nmである
ことが理想的であるが、現実には０．１nm程度が限界で
ある。

【００１９】微小うねりの振幅が０．１〜１nmであれ
ば、磁気ディスクの回転数が７，０００r.p.m以上、フ
ライングハイトが３０nmであっても、磁気記録装置は誤
作動を起こさない。

【００２０】磁気ディスクの基板としては、アルミニウ
ム、アモルファスガラスおよび結晶化ガラスなどを利用
できる。以下ではアモルファスガラス基板および結晶化
ガラス基板を用いた場合について説明する。なお、単に
ガラス基板という場合は、アモルファスガラス基板を指
す。

【００２１】ガラス基板の種類としては、特に限定され
るものではなく、ソーダ石灰ガラス、アルミノケイ酸塩
ガラス、ホウケイ酸塩ガラスなどが挙げられる。一方、
結晶化ガラスとしては、リチウムシリケートガラスなど
が挙げられる。

【００２２】ガラス基板の製造方法は、概略的には、（Ａ１）ガラスをディスク状に成形・加工する工程（Ａ２）粗研磨工程（Ａ３）精研磨工程（Ａ４）化学強化工程（Ａ５）仕上げ研磨工程（Ａ６）最終洗浄工程からなる。

【００２３】また、結晶化ガラス基板の製造方法は、（Ｃ１）ガラスをディスク状に成形する工程（Ｃ２）結晶化工程（Ｃ３）粗研磨工程（Ｃ４）精研磨工程（Ｃ５）最終洗浄工程からなる。

【００２４】ガラス基板の製造方法において、（Ａ１）
ディスク状に成形する工程は、予めシート状に成形され
たガラスをディスク状に切り出すものでも、また熔融ガ
ラスをディスク状の型に流し込むものでも良い。つぎ
に、この基板は、（Ａ２）粗研磨工程において、平均粒
径５〜１０μmの遊離砥粒（アルミナなど）で、その表
面を０．４mm程度研削される。なお、研削の際、基板の
両面を均等に削ることが好ましい。さらに、この基板は
（Ａ３）精研磨工程において、平均粒径１μmの遊離砥
粒（酸化セリウムなど）で精研磨される。

【００２５】つづいて、ガラス基板は、（Ａ４）化学強
化工程において、硝酸カリウム（６０％）と硝酸ナトリ
ウム（４０％）とを混合した化学強化処理液（３８０
℃）に、約３時間浸漬される。この基板の表層は、化学
強化処理液中のナトリウムイオン、カリウムイオンによ
ってイオン置換され、圧縮応力を備えるようになる。こ
の基板の表層に形成される圧縮応力層の厚さは、約５０
〜２００μmである。この化学強化により、精研磨工程
終了時よりも基板の微小うねりが幾分大きくなる。これ
は、高温下でイオン交換反応を行うためであると考えら
れる。

【００２６】そこで、従来の技術では行っていなかった
（Ａ５）仕上げ研磨工程を取り入れる。仕上げ研磨工程
は、平均粒径０．６〜１μmの酸化セリウムなどの遊離
砥粒を用いて、基板を０．５〜１０μm研磨するもので
ある。この仕上げ研磨を施すことにより、微小うねりの
振幅を０．１〜１nmに収めることができるようになる。
研磨厚さが０．５μmより薄い場合は、仕上げ研磨の効
果が現れ難い。対して、１０μmより多く研磨しても、
微小うねりの振幅にあまり変化がない。仕上げ研磨を行
わない場合、微小うねりは１．２〜１．５nmであり、仕
上げ研磨の有効性は明白である。仕上げ研磨において
は、基板の両面を均等に削ることが好ましい。

【００２７】最終的に、ガラス基板は、（Ａ６）最終洗
浄工程に送られる。この最終洗浄工程は、基板を酸また
は（および）アルカリ洗剤、純水、イソプロピルアルコ
ール（以下「ＩＰＡ」とする）で充たした各槽に順次浸
漬し、最後にＩＰＡ蒸気乾燥によって洗浄するものであ
る。なお、各洗浄槽では、超音波（周波数２８〜４０kH
z）を印加し、洗浄効果を高める。

【００２８】つぎに、結晶化ガラス基板の製造方法につ
いて説明する。（Ｃ１）ガラスをディスク状に成形する
工程は、上記ガラス基板の場合と同様である。成形され
たガラスは、（Ｃ２）結晶化工程に送られる。ガラスの
結晶化は、ガラス軟化点付近までガラスを加熱し、数時
間放置することにより行われる。

【００２９】（Ｃ３）粗研磨工程において、結晶化ガラ
ス基板は、まずダイヤペレットなどの固定砥粒でその両
面を荒削りされ、平均粒径５〜１０μmの遊離砥粒（ア
ルミナなど）で０．４mm程度両面研削される。

【００３０】その後、結晶化ガラス基板は、（Ｃ４）精
研磨工程において、平均粒径１μm程度の遊離砥粒（酸
化セリウムなど）で精研磨される。その際、圧縮弾性率
が７０〜９０％、密度が０．４〜０．６g/cm^３、Ｃ硬度
が７０〜８０の高密度、高硬度のパッドを用いることに
より、微小うねりの振幅を０．１〜１nmに確実に収める
ことができる。結晶化ガラス基板は、硬度が高いため固
定砥粒による研削を行う必要があり、その研削痕が粗研
磨後も基板表面に残る場合が多い。上記高密度、高硬度
パッドと平均粒径１μm程度の遊離砥粒とを組み合わせ
ることにより、基板表面に砥粒を均等に接触させること
ができるようになる。したがって、高密度、高硬度パッ
ドと平均粒径１μm程度の遊離砥粒を用いることが、上
記研削痕を消すために好ましい。

【００３１】また、結晶化ガラス基板の（Ｃ５）最終洗
浄工程は、上記ガラス基板の（Ａ６）最終洗浄工程と同
じ方法により行われる。

【００３２】基板上に金属磁気薄膜を形成させる方法に
は、公知の方法がそのまま利用できる。例えば、枚葉式
やインラインスパッタリング法などである。さらに、磁
気ディスクを磁気記録装置に組み込む方法も、従来の技
術がそのまま利用できる。

【００３３】上述の方法により製造された磁気ディスク
は、周期０．１〜５nmの微小うねりの振幅が極めて小さ
いものであるから、フライングハイトを低く設計した磁
気ディスクにおいて、その利点を効果的に発揮する。さ
らには、磁気ディスクが７，０００r.p.m以上で回転す
る磁気記録装置に適している。

【００３４】なお、この発明は、物品表面の平坦度を高
める技術であるから、その他の用途として光学器材、例
えばプリズムやレンズなどの加工に応用できる。

【００３５】

【実施例】以下、実施例および比較例により、この発明
を具体的に説明する。

【００３６】〔実施例１〕厚さ１．１mmのアルミノケイ
酸塩ガラスのシート材を外径６６．０mm、内径２４．０
mmの円盤状に切り出し、ドーナツ形のアモルファスガラ
ス基板とした。つづいて、基板の内周面と外周面に面取
り加工および端面研磨を施し、外径６５．００mm、内径
２５．０２mmとした。つぎに、平均粒径が５〜１０μm
の遊離砥粒（アルミナなど）を用いて基板両面を約０．
６９０mmまで粗研磨し、さらに平均粒径が約１μmの酸
化セリウムを用いて精研磨をし、厚さ約０．６３５mmで
表面粗さＲａ１nm以下の基板を得た。そして、この基板
に上記化学強化処理を施した。

【００３７】化学強化処理後の基板を「ＯＰＴＩＦＬ
ＡＴ」を用いて測定したところ、その微小うねりは下記
「表１」に示すように「ＲＭＳ」が１．２６nmであっ
た。この化学強化後の基板を、平均粒径が約０．８μm
の酸化セリウムの研磨剤を用いて約１μm研磨した。そ
して、上記の方法により、この基板を洗浄した。この洗
浄後の基板の微小うねりは、「ＯＰＴＩＦＬＡＴ」で
測定したところ、「ＲＭＳ」が０．７８nmであった。

【００３８】このように製造したアモルファスガラス基
板上に、公知の方法で下地膜、Cr化合物、CoCrPt、カーホ゛
ン保護膜等からなる金属磁気薄膜を順次形成させ、公知
の方法により磁気記録装置に組み込んだ。この磁気記録
装置は、回転数７，２００r.p.m、フライングハイト３
０nmであった。この磁気記録装置に、通常の使用状態と
同じ条件下におけるデータ読み込みおよび書き込み試験
（以下、「誤作動試験」とする）を行った。その結果、
誤作動、再生不可は起きなかった。

【００３９】〔比較例１〕実施例１における化学強化処
理後の基板を仕上げ研磨せずに最終洗浄し、比較例１の
磁気ディスクとし、「ＯＰＴＩＦＬＡＴ」で測定し
た。さらに、この磁気ディスクに誤作動試験を行った。
その結果を「表１」に示す。

【００４０】〔実施例２〕厚さ１．３mmにプレス成形さ
れたリチウムシリケートガラスを、所定の温度で熱処理
し結晶化させて、外径６６．０mmの円盤状にした。そし
て、その中心に内径２４．０mmの孔を明け、ドーナツ形
の円盤とした。続いて、ダイヤペレットで基板の両面を
荒削りし、厚さを約０．９mmとし、内外周を面取加工お
よび端面研磨して、外径６５．０mm、内径２５．０２mm
にした。その後平均粒径５〜１０μmのアルミナ研磨剤
で粗研磨した。

【００４１】そして、密度が０．５g/cm^３の高密度、高
硬度のウレタンパッドと平均粒径が約０．８μmの酸化
セリウム研磨剤とを用いて、一次精研磨を行った。さら
に、圧縮弾性率が７０％、密度が０．４５g/cm^３、Ｃ硬
度が７０以上のスエードタイプの高密度、高硬度パッド
と平均粒径が約０．８μmの研磨剤とを用いて、約６μm
精研磨を行い、厚さ０．６３５mmにした。なお、上記パ
ッドの硬度は、ＪＩＳ−Ｋ６３０１に基づいて測定した
ものである。

【００４２】この２度の精研磨後の結晶化ガラス基板を
「ＯＰＴＩＦＬＡＴ」を用いて測定したところ、その
微小うねりは「ＲＭＳ」が０．７７nmであった。この基
板を実施例１と同様にして、金属磁気薄膜を形成させ、
磁気記録装置に組み込み、誤作動試験を行った。その結
果、磁気記録装置は誤作動を起こさなかった。

【００４３】〔比較例２〕実施例２の粗研磨後の基板に
対して、密度が０．５g/cm^３の高密度、高硬度のウレタ
ンパッドと平均粒径が約０．８μmの酸化セリウムの研
磨剤とを用いて、一次精研磨を行った。さらに、圧縮弾
性率が５０％、密度が０．３g/cm^３、Ｃ硬度が５０程度
のパッドと平均粒径が約０．８μmの研磨剤とを用い
て、約６μm精研磨を行い、厚さ０．６３５mmの比較用
基板を得た。

【００４４】この基板を「ＯＰＴＩＦＬＡＴ」を用い
て測定したところ、その微小うねりは「ＲＭＳ」が１．
３５nmであった。さらに、この基板に実施例１と同様に
して金属磁気薄膜を形成させ、磁気記録装置に組み込
み、誤作動試験を行ったところ、誤作動を起こした。

【００４５】

【表１】 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 項目名ＲＭＳ(nm) 誤作動試験結果 ----------------------------------------------------- 実施例１０．７８なし比較例１１．２６発生実施例２０．７７なし比較例２１．３５発生 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 測定：ＯＰＴＩＦＬＡＴ（フィルター５mm）測定対象とした微小うねりの周期：０．１〜５mm ＲＭＳ：二乗平均値

【００４６】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るため、次のような効果を奏する。請求項１に記載の発
明の磁気ディスクによれば、その表面の微小うねりが周
期０．１〜５mm、振幅０.１〜１nmであるので、アクセ
スタイムの短い高密度磁気記録装置に資することができ
る。

【００４７】請求項２に記載の発明の磁気ディスクの製
造方法によれば、ガラス基板を化学強化後研磨するの
で、微小うねりの振幅を０．１〜１nmに収めることがで
きる。

【００４８】請求項３に記載の発明の磁気ディスクの製
造方法によれば、請求項２に記載の発明の効果に加え
て、化学強化後の研磨が平均粒径０．６〜１μmの酸化
セリウムを研磨剤として用い、基板を０．５〜１０μm
研磨するものであるので、微小うねりの振幅をより確実
に０．１〜１nmに収めることができる。

【００４９】請求項４に記載の発明の磁気ディスクの製
造方法によれば、結晶化ガラス基板の研磨に、圧縮弾性
率が７０〜９０％、密度が０．４〜０．６g/cm^３、Ｃ硬
度が７０〜８０の高密度、高硬度のパッドを用いるの
で、結晶化ガラス基板の微小うねりの振幅を０．１〜１
nmに収めることができる。

【００５０】請求項５に記載の発明の磁気記録装置によ
れば、請求項１に記載の磁気ディスクを用いるので、ア
クセスタイムの短縮と高密度化とを両立できる。

【手続補正書】

【提出日】平成１１年８月２３日（１９９９．８．２
３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３６】〔実施例１〕厚さ１．１mmのアルミノケイ
酸塩ガラスのシート材を外径６６．０mm、内径１９．０
mmの円盤状に切り出し、ドーナツ形のアモルファスガラ
ス基板とした。つづいて、基板の内周面と外周面に面取
り加工および端面研磨を施し、外径６５．００mm、内径
２０．０２mmとした。つぎに、平均粒径が５〜１０μm
の遊離砥粒（アルミナなど）を用いて基板両面を約０．
６９０mmまで粗研磨し、さらに平均粒径が約１μmの酸
化セリウムを用いて精研磨をし、厚さ約０．６３５mmで
表面粗さＲａ１nm以下の基板を得た。そして、この基板
に上記化学強化処理を施した。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４０】〔実施例２〕厚さ１．３mmにプレス成形さ
れたリチウムシリケートガラスを、所定の温度で熱処理
し結晶化させて、外径６６．０mmの円盤状にした。そし
て、その中心に内径１９．０mmの孔を明け、ドーナツ形
の円盤とした。続いて、ダイヤペレットで基板の両面を
荒削りし、厚さを約０．９mmとし、内外周を面取加工お
よび端面研磨して、外径６５．０mm、内径２０．０２mm
にした。その後平均粒径５〜１０μmのアルミナ研磨剤
で粗研磨した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤田佳彦大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11号日本板硝子株式会社内Ｆターム(参考） 5D006 CB04 CB07 DA03 FA09 5D112 AA02 AA24 BA03 GA02 GA09 GA14 GA26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】その表面の微小うねりが、周期０．１〜
５mm、振幅０.１〜１nmである磁気ディスク。
【請求項２】ガラス基板を化学強化し、その後研磨す
る磁気ディスクの製造方法。
【請求項３】上記化学強化後の研磨は、平均粒径０．
６〜１μmの酸化セリウムを研磨剤として用い、基板を
０．５〜１０μm研磨するものである請求項２に記載の
磁気ディスクの製造方法。
【請求項４】結晶化ガラス基板の研磨に、圧縮弾性率
が７０〜９０％、密度が０．４〜０．６g/cm^３、Ｃ硬度
が７０〜８０の高密度、高硬度のパッドを用いる磁気デ
ィスクの製造方法。
【請求項５】請求項１に記載の磁気ディスクを用いた
磁気記録装置。