JP2003109212A - 磁気ディスク用アルミニウム合金製ブランク及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気ヘッドを安定して極めて低い高さで浮上
させることを可能とする磁気ディスク用アルミニウム合
金製ブランク及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 先ず、平坦度が５μｍ以下のスペーサ２
を１０乃至４０ｍｍの間隔となるように介在させながら
プレス打ち抜き後のアルミニウム合金製のブランク素板
１を積層する。次いで、ブランク素板１に対しその積層
方向に１平方センチメートル当たり６．８６乃至６８．
６Ｎの荷重を印加しながら焼鈍する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気ディスクに好適
な磁気ディスク用アルミニウム合金製ブランク及びその
製造方法に関し、特に、磁気ディスクの高面記録密度化
を可能とする磁気ディスク用アルミニウム合金製ブラン
ク及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気ディスク用基板としてアルミ
ニウム合金製基板が使われている。これは、アルミニウ
ム合金は軽量かつ非磁性であり、また、加工性が優れて
いるからである。但し、アルミニウム合金製基板そのま
までは、耐衝撃性に求められる表面硬度が低く、また、
高面記録密度化に重要な役割を果たす高平滑性が得られ
難い等の理由により、一般には、表面に無電解ＮｉＰメ
ッキ膜が形成されたものが磁気ディスク用基板として使
用されている。このような磁気ディスク用アルミニウム
合金製基板は、以下のような方法により製造される。

【０００３】先ず、所望の合金種、調質及び板厚に調整
したアルミニウム合金板を打ち抜きプレスにより所定の
ドーナツ形状に打ち抜く。その後、基板内で均一な特性
を持たせるためのＯ材化及び平坦度の向上のために、ス
ペーサ間に複数枚のアルミニウム合金製基板を積み付け
し、加圧しながら焼鈍することにより、加圧焼鈍を行
う。この加圧焼鈍の方法は、例えば特開昭６２−２４０
１１２号公報に記載されている。

【０００４】一般に、このような加圧焼鈍後のアルミニ
ウム合金製基板はブランクと称されている。その後、こ
のドーナツ形状のブランクの内縁部及び外縁部に所定の
端面加工を施す。つまり、両縁部における面取り加工を
行う。続いて、両面研削機に予めセットされたキャリア
のポケット内にブランクを取り付け、目標の板厚になる
まで研削を行う。このようにして得られた基板は、中心
線平均粗さＲａで１００Å程度と非常に平滑な表面状態
を有している。

【０００５】しかし、この状態でも磁気ディスクとして
の要求仕様を満足することはできず、その後、全面に無
電解ＮｉＰメッキ膜を形成し、更に表面を研磨すること
により、中心線平均粗さＲａが１０Å以下の磁気ディス
ク用基板が得られる。

【０００６】磁気ディスクにおいては、面記録密度の飛
躍的な向上が図られており、近い将来には、面記録密度
が１平方インチ（６．４５ｃｍ^２）当たり１００Ｇビッ
トに達する勢いである。このため、磁気ディスク用基板
にはより厳しい機械的精度が求められている。一般に、
面記録密度は、円周方向の記録密度（ＢＰＩ：Bit Per
Inch）と半径方向の記録密度（Track Per Inch）との積
として表される。これらの記録密度のうち、上述の近年
の面記録密度の飛躍的な向上は半径方向の記録密度の増
大に負うところが大きい。

【０００７】一方、更に一層高記録密度化するために
は、情報の書き込み及び読み取りに使用する磁気ヘッド
の性能向上及びこの磁気ヘッドを磁気ディスク上０．１
μｍ以下の超低空で安定して浮上させることが必要とさ
れている。また、所定の半径位置に、超短時間で磁気ヘ
ッドを位置決めするための技術開発も必要である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法により製造された磁気ディスク用ブランクから作製
した磁気ディスクでは、無電解ＮｉＰメッキ膜を形成し
その中心線平均粗さＲａを１０Å以下としても、磁気ヘ
ッドを安定して浮上させることが困難であるという問題
点がある。

【０００９】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、磁気ヘッドを安定して極めて低い高さで浮
上させることを可能とする磁気ディスク用アルミニウム
合金製ブランク及びその製造方法を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る磁気ディス
ク用アルミニウム合金製ブランクは、平坦度が０．１乃
至１０μｍであり、中心線平均粗さＲａが０．１乃至
０．５μｍである磁気ディスク用アルミニウム合金製ブ
ランクであって、前記ブランクに対しプリズム参照面が
ブランク外縁を含む面に平行になるようにプリズムを配
置してこのプリズムを介してその表面にレーザ光を照射
したときに前記プリズム参照面からの反射光とブランク
表面からの反射光との光路差により発生する干渉縞の形
状が同心円状であることを特徴とする。なお、平坦度
は、上述のようにして得られる干渉縞の本数に基づいて
求めることができる。更に、本願発明における同心円状
には、数学的な厳密な同心円状に限らず、多少の歪みが
あっても実質的に同心円状とみなせるものも含まれる。

【００１１】図１は平坦度の測定方法を示す模式図であ
る。レーザ光源１１から発射されたレーザ光は、入射角
調整プリズム１２を通過してプリズム１３（光学平面）
に入射する。そして、その一部はプリズム参照面１３ａ
において反射され、他はプリズム参照面１３ａを通過し
てブランク１４の表面において反射される。なお、プリ
ズム１３は、そのプリズム参照面１３ａがブランク１４
の外縁を含む面と平行になるように配置されている。従
って、これらの反射光の光路差によりブランクの形状を
反映した干渉縞が発生する。その後、これらの反射光
は、凸レンズ１５を通過した後、反射鏡１６によって反
射され、カメラ１７内で収束し、干渉縞の形状及び本数
の観察が可能となる。なお、図１では、ブランク１４の
表面からの反射光は省略している。また、平坦度の測定
感度は、入射角調整プリズム１２によりプリズム１３へ
のレーザ光の入射角を調整することにより、連続的に変
化させることができる。

【００１２】本発明者等は、前記課題を解決すべく、磁
気ディスクの表面状態、特に平坦度と磁気ヘッドの浮上
の安定性との関係について検討した結果、磁気ディスク
の半径方向への高速な移動を含め磁気ヘッドの安定した
浮上には、磁気ディスクの平坦度の大きさ及び形状が大
きく影響することが明らかとなった。つまり、本願発明
者等は、磁気ヘッドを超低空で安定に浮上させるために
は、磁気ディスクの平坦度をできる限り小さくし、磁気
ディスクの形状を同心円状とすること、つまりプリズム
参照面からの反射光とブランク表面からの反射光との光
路差により発生する干渉縞の形状を同心円状とすること
が有効であることを見出した。なお、一般には、同心円
状の形状を傘型という。

【００１３】一般に、磁気ディスクの平坦度はブランク
の状態で決定される。本発明者等が従来のブランクの形
状を観察したところ、同心円状（傘型）のものは極めて
少なく、多くのものは２ベント又は鞍型であった。な
お、２ベントとは、ブランク内のある直径を軸として一
方向に湾曲された形状をいい、鞍型とは、乗馬で使用さ
れる鞍のような形状を意味し、ある直径を軸として一方
向に湾曲され、更に前記直径に直交する直径を軸として
逆方向に湾曲された形状をいう。このため、２ベント又
は鞍型では、上述のような干渉縞の形状は同心円状とは
ならずに大きく歪んだ形状となっている。このような２
ベント又は鞍型のブランクから磁気ディスクを作製した
場合には、その形状がそのまま磁気ディスクの形状に反
映されるため、磁気ヘッドを安定して浮上させにくく、
今後の更なる面記録密度の向上に対応することができな
い。これに対し、本発明においては、平坦度及び中心線
平均粗さＲａを適切に規定すると共に、その形状を同心
円状、つまり円周方向に沿って表面の高さが一定になっ
て歪みがないものとしているので、その形状を磁気ディ
スクに反映させて磁気ヘッドを安定して浮上させること
が可能となる。

【００１４】本発明に係る磁気ディスク用アルミニウム
合金製ブランクの製造方法は、平坦度が５μｍ以下のス
ペーサを１０乃至４０ｍｍの間隔となるように介在させ
ながらプレス打ち抜き後のアルミニウム合金製のブラン
ク素板を積層する工程と、前記ブランク素板に対しその
積層方向に１平方センチメートル当たり６．８６乃至６
８．６Ｎの荷重を印加しながら焼鈍する工程と、を有す
ることを特徴とする。

【００１５】本発明においては、スペーサの平坦度及び
スペーサ同士の間隔を適切に規定し、更に加圧焼鈍時の
荷重を適切に規定しているので、上述のような平坦度、
中心線平均粗さＲａ及び形状を具備したブランクを得る
ことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係る磁気
ディスク用アルミニウム合金製ブランクの製造方法につ
いて、添付の図面を参照して具体的に説明する。図２は
本発明の実施例における加圧焼鈍の様子を示す模式図で
ある。

【００１７】先ず、アルミニウム合金の原料を溶解した
後、鋳造し、その結果得られた鋳塊に圧延及び熱処理を
施すことにより、アルミニウム合金板を作製する。アル
ミニウム合金板の組成は、原料の溶解時に適当な各種元
素を添加することにより調整することができる。また、
鋳塊の圧延条件及び熱処理条件を変更することで、板厚
及び強度等を変更することができる。

【００１８】次に、打ち抜きプレスによりアルミニウム
合金板を所望のサイズに打ち抜くことにより、ドーナツ
状のブランク素板を得る。この打ち抜きプレス後のブラ
ンク素板の平坦度は１００μｍ程度である。

【００１９】その後、図２に示すように、複数枚のブラ
ンク素板１を所定枚数毎にそれらの間にスペーサ２を介
在させながら積み付けし、所定の荷重を積み付けの方向
から印加し、この状態でブランク素板１を焼鈍する。即
ち、加圧焼鈍を行う。その後、荷重を解放して、磁気デ
ィスク用アルミニウム合金製ブランクを得る。

【００２０】本実施例においては、この加圧焼鈍時に印
加する荷重、つまり締め付け荷重、スペーサ同士の間隔
及びスペーサの平坦度を適切な範囲内に規定することに
より、平坦度が０．１乃至１０μｍ、中心線平均粗さＲ
ａが０．１乃至０．５μｍであり、干渉縞の形状が同心
円状のブランクを得ることができる。

【００２１】ブランクの中心線平均粗さＲａが０．５μ
ｍより大きい場合、その後の研削工程における研削時間
が長くなり、コストが上昇する。また、ブランクの表面
粗さは、アルミニウム合金板を得るための圧延の際に使
用する圧延ロールの表面粗さでほぼ決まる。ブランクの
中心線平均粗さＲａを０．１μｍより小さくしようとす
ると、圧延ロールの表面粗さを極めて小さくする必要が
あり、圧延ロールの表面をより精密に研磨する必要が生
じて圧延ロールのコストが上昇する。このことは、ブラ
ンクのコストの上昇に繋がる。従って、ブランクの中心
線平均粗さＲａは、０．１乃至０．５μｍとする。

【００２２】また、ブランクの平坦度が１０μｍを超え
ると、例えば磁気ヘッドを超低空で半径方向に高速移動
させることが困難となる。一方、平坦度が０．１μｍ未
満のブランクを得るためには、平坦度が極めて良好なス
ペーサを多数使用する等、種々の煩雑で高いコストを要
する制御が必要になるため、ブランクのコストが著しく
上昇する。従って、ブランクの平坦度は０．１乃至１０
μｍとする。

【００２３】次に、加圧焼鈍時の締め付け荷重、スペー
サ同士の間隔及びスペーサの平坦度の数値範囲及びその
限定理由について説明する。

【００２４】締め付け荷重：６．８６乃至６８．６（Ｎ
／ｃｍ^２）（０．７乃至７（ｋｇ重／ｃｍ^２）） 加圧焼鈍時の荷重をＹ（Ｎ）とし、各ブランク素板の片
面の面積をＸ（ｃｍ^２）とするとすると、締め付け荷重
はＹ／Ｘ（Ｎ／ｃｍ^２）で表される。この締め付け荷重
が６．８６（Ｎ／ｃｍ^２）未満であると、ブランクの平
坦度が１０μｍを超えてしまう。一方、締め付け荷重が
６８．６（Ｎ／ｃｍ^２）を超えると、加圧焼鈍時にブラ
ンク素板の外周部に局部歪みが生じ、干渉縞の形状は同
心円状にならない。更に、焼鈍後に積み付けした状態を
崩す際に、ブランク同士が互いに強力に密着し、それら
の剥離が困難となる。このような場合、剥離機等を使用
してブランク同士を引き離す必要があり、この際に、ブ
ランクに局部的な平坦度の悪化部分が生じたり、ブラン
ク表面に後の研削でも消滅させることができないような
深い傷が発生したりすることがある。従って、締め付け
荷重は、６．８６乃至６８．６（Ｎ／ｃｍ^２）とする。

【００２５】スペーサ同士の間隔：１０乃至４０ｍｍ スペーサ同士の間隔が１０ｍｍ未満であると、ブランク
の平坦度は大幅に改善されるものの、多数のスペーサが
必要となり、コストが極めて高くなり不適当である。ま
た、スペーサ同士の間隔が４０ｍｍを超えると、良好な
平坦度は得られず、更に、干渉縞の形状が２ベント又は
鞍型を表す形状となる。このため、磁気ヘッドの安定し
た浮上が阻害される。従って、スペーサ同士の間隔は１
０乃至４０ｍｍとする。

【００２６】スペーサの平坦度：５μｍ以下 平坦度が５μｍを超えるスペーサを使用して加圧焼鈍を
行うと、焼鈍後に得られるブランクの平坦度は１０μｍ
を超えたものとなり、磁気ディスクとした場合に、磁気
ヘッドの安定した浮上が妨げられる。従って、スペーサ
の平坦度は５μｍ以下とする。

【００２７】なお、スペーサの材質は特に限定されるも
のではなく、加圧焼鈍に耐え得るものであればよい。例
えば、リサイクルが可能で加工を施しやすく、所望の平
坦度が容易に得られるものであることが好ましい。

【００２８】また、本願発明に係るブランクから作製さ
れる磁気ディスクの大きさは特に限定されるものではな
く、例えば３．５インチ型、２．５インチ型又は１．８
インチ型であってもよい。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の実施例について、その特許請
求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明す
る。

【００３０】第１実験例 先ず、打ち抜きプレスにより打ち抜いた３．５インチ型
磁気ディスク用のドーナツ状のアルミニウム合金製基板
を供試材として作製した。なお、この供試材の板厚は
０．８０ｍｍであり、その合金種はＪＩＳ５０８６であ
る。次いで、供試材を平坦度が３μｍで厚さが２５ｍｍ
のスペーサを使用して５５０ｍｍの高さに積み付けし
た。このとき、締め付け荷重は、下記表１に示すよう
に、５．８８（Ｎ／ｃｍ^２）（０．６（ｋｇ／ｃ
ｍ^２））、１９．６（Ｎ／ｃｍ^２）（２．０（ｋｇ／ｃ
ｍ^２））又は７８．４（Ｎ／ｃｍ^２）（８．０（ｋｇ／
ｃｍ^２））とした。また、スペーサ同士の間隔は、１
７、２２、２７、３０、３３又は４２ｍｍとした。そし
て、３２０℃で３時間の焼鈍を行った。

【００３１】

【表１】

【００３２】そして、加圧焼鈍により得られた各ブラン
クについて、平坦度測定機（ZYGO社製、商品名：ZYGO M
esa）を使用して平坦度の大きさ及び形状を測定した。
この結果を下記表２に示す。

【００３３】

【表２】

【００３４】実施例Ｎｏ．１乃至５においては、締め付
け荷重及びスペーサ同士の間隔が本発明範囲内にあるの
で、ブランクの平坦度が１０μｍ以下となり、干渉縞の
形状が同心円状であった。

【００３５】一方、比較例Ｎｏ．１１乃至１６において
は、締め付け荷重が本発明範囲の下限未満であるため、
干渉縞の形状が２ベント又は鞍型を表すものとなった。
特に、比較例Ｎｏ．１６においては、スペーサ同士の間
隔が本発明範囲の上限を超えているので、ブランクの平
坦度が著しく大きくなった。

【００３６】また、比較例Ｎｏ．１７においては、スペ
ーサ同士の間隔が本発明の上限を超えているので、干渉
縞の形状が２ベントを表すものとなった。

【００３７】また、比較例Ｎｏ．１８乃至２３において
は、締め付け荷重が本発明範囲の上限を超えているの
で、ブランクの外周部に歪みが生じた。

【００３８】更に、これらのブランクの内縁部及び外縁
部に所定の端面加工を施し、その両面を研削した。続い
て、全面に無電解ＮｉＰメッキ膜を形成した後、表面を
研磨して最終的に磁気ディスクを作製した。

【００３９】そして、実際に磁気ディスドライブに組み
込んで、磁気ヘッドの浮上の状態を検証した。この結
果、実施例Ｎｏ．１乃至５のブランクから作製した磁気
ディスクでは、磁気ヘッドが安定して浮上したが、比較
例Ｎｏ．１１乃至２３から作製した磁気ディスクでは、
磁気ヘッドの浮上が不安定となり、特に、平坦度が大き
く形状が２ベント又は鞍型のものでは、磁気ヘッドのク
ラッシュも発生した。

【００４０】第２実験例 第２の実験例では、供試材としてのアルミニウム合金製
基板の厚さを１．０ｍｍとし、他の条件は第１の実験例
と同様として３．５インチ型磁気ディスク用のブランク
を作製した。そして、第１の実験例と同様の測定を行っ
た。この結果を下記表３に示す。

【００４１】

【表３】

【００４２】第２の実験例においても、第１の実験例と
同様の結果が得られた。

【００４３】また、第１の実験例と同様に、これらのブ
ランクから磁気ディスクを作製し、磁気ヘッドの浮上の
状態を検証したところ、第１の実験例と同様に、実施例
Ｎｏ．１乃至５のブランクから作製した磁気ディスクで
は、磁気ヘッドが安定して浮上したが、比較例Ｎｏ．１
１乃至２３から作製した磁気ディスクでは、磁気ヘッド
の浮上が不安定となり、特に、平坦度が大きく形状が２
ベント又は鞍型のものでは、磁気ヘッドのクラッシュも
発生した。

【００４４】また、下記表４に示すように、平坦度が５
μｍを超えるスペーサを使用して３．５インチ型磁気デ
ィスク用のブランクを作製したところ、ブランクの平坦
度が大きくなった。なお、締め付け荷重は１９．６（Ｎ
／ｃｍ^２）、スペーサの厚さは２５ｍｍ、スペーサ同士
の間隔は１７ｍｍとし、他の条件は第１の実施例のもの
と同様にした。

【００４５】

【表４】

【００４６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
平坦度及び中心線平均粗さＲａを適切に規定すると共
に、干渉縞の形状を同心円状としているので、その形状
を磁気ディスクに反映させて磁気ヘッドを安定して浮上
させることが可能となる。従って、磁気ディスクを高面
記録密度化に適したものとすることができる。

【００４７】また、本発明方法によれば、スペーサの平
坦度及びスペーサ同士の間隔を適切に規定し、更に加圧
焼鈍時の荷重を適切に規定しているので、上述のような
平坦度、中心線平均粗さＲａ及び形状を具備したブラン
クを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】平坦度の測定方法を示す模式図である。

【図２】本発明の実施例における加圧焼鈍の様子を示す
模式図である。

【符号の説明】

１；ブランク素板 ２；スペーサ １１；レーザ光源 １２；入射角調整プリズム １３；プリズム １３ａ；プリズム参照面 １４；ブランク １５；凸レンズ １６；反射鏡 １７；カメラ

フロントページの続き (72)発明者 増田 勝昭 栃木県真岡市鬼怒ヶ丘15番地 株式会社神 戸製鋼所真岡製造所内 Ｆターム(参考） 5D006 CB04 CB07 5D112 AA02 BA10 GB02 GB09 JJ03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平坦度が０．１乃至１０μｍであり、中
   心線平均粗さＲａが０．１乃至０．５μｍである磁気デ
   ィスク用アルミニウム合金製ブランクであって、前記ブ
   ランクに対しプリズム参照面がブランク外縁を含む面に
   平行になるようにプリズムを配置してこのプリズムを介
   してその表面にレーザ光を照射したときに前記プリズム
   参照面からの反射光とブランク表面からの反射光との光
   路差により発生する干渉縞の形状が同心円状であること
   を特徴とする磁気ディスク用アルミニウム合金製ブラン
   ク。
2. 【請求項２】 平坦度が５μｍ以下のスペーサを１０乃
   至４０ｍｍの間隔となるように介在させながらプレス打
   ち抜き後のアルミニウム合金製のブランク素板を積層す
   る工程と、前記ブランク素板に対しその積層方向に１平
   方センチメートル当たり６．８６乃至６８．６Ｎの荷重
   を印加しながら焼鈍する工程と、を有することを特徴と
   する磁気ディスク用アルミニウム合金製ブランクの製造
   方法。