JP2006164373A

JP2006164373A - ドーナツ状ガラス基板のコーティング方法。

Info

Publication number: JP2006164373A
Application number: JP2004353008A
Authority: JP
Inventors: Osamu Miyahara; 修宮原; Masami Kaneko; 正己金子
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2004-12-06
Filing date: 2004-12-06
Publication date: 2006-06-22
Also published as: SG122927A1; US20060117799A1

Abstract

【課題】複数枚のドーナツ状ガラス基板の内周端面に塗布液を同時にまとめてコーティングできる方法を提供する。
【解決手段】中央に円孔を有する複数枚のドーナツ状ガラス基板１を、前記円孔で円筒孔２が形成されるように揃えて積層し、この積層した状態で円筒孔内にスリット管３を挿入し前記ガラス基板を回転させながらスリット管のスリット７から塗布液８を円筒孔２の内面に供給して、前記ドーナツ状ガラス基板の内周端面に塗布液を同時にコーティングする。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気ディスク用ドーナツ状ガラス基板の内周端面をコーティングする方法に関する。

磁気ディスク記憶装置等に使用される磁気ディスク用の基板としては、従来、主としてアルミニウム合金基板が使用されてきたが、高密度記録化の要請に伴い、アルミニウム合金基板に比較して素材そのものが硬く、かつ平坦性、平滑性に優れたガラス基板が主に使用されている。しかし、脆性材料であるガラスからなる磁気ディスク用基板は、取り扱い時または使用時に破損する場合があり、問題の一つとされている。

ドーナツ状の磁気ディスク用ガラス基板の機械的強度を支配する因子の一つは、磁気ディスク使用中にその高速回転により最大引張応力が発生するガラス基板内周端面に存在する傷である。しかし、磁気ディスク用ガラス基板においては、内周端面および外周端面（以下、これらを合わせて内外周端面ともいう）の面粗さは、きわめて高い平坦度と平滑度が要求される主表面（内外周端面を除く面）と比べて、粗いのが一般的である。その理由は、例えば、ドーナツ状ガラス基板を矩形のガラス板から切り出して得る場合、内外周端面は、そもそもガラス板からドーナツ状に切り出した切断面であること、磁気記録に関与しない面であること、および曲面であり仕上げ加工コストがきわめて高くなるため仕上げ加工を十分に行いえないこと等である。

内外周端面の傷の深さを低減し機械的強度をより大きくするために、＃５００メッシュよりも細かい砥粒による内外周端面の仕上げ加工も行われているが、それでも内外周端面にかなり傷が残存している。内外周端面の仕上げをより向上させるためには、すなわち粗さをより低減するためには、段階的に粒度の細かい砥粒を用いた多段階加工が有効であるが、この多段階加工には、更に大幅に生産性およびコストを著しく悪化させる問題がある。

このような問題を解決するガラス基板として、例えば特許文献１には、内周端面、または内周端面と内周に沿った表面部に、厚さ０．２〜５０μmの酸化物の連続膜または酸化物を主成分とする連続膜が形成されている磁気ディスク用ガラス基板が開示されている。

さらに、特許文献１には、前記連続膜の形成について、溶液またはスラリー状態で塗付し、その後に乾燥、熱処理して硬化膜とする、いわゆるウエットプロセスを用いることが記載されている。そして、内周端面のような限定された箇所に被膜を形成する具体的なコーティング方法として、内周端面以外をマスキングした上でディップコートやスピンコート、またはロールコートすることが示されている。

また、特許文献２には、エッチング処理されたドーナツ状ガラス基板の内周端面または内外周端面にポリシラザンを含む被覆組成物を塗布し、硬化させて保護膜を形成したドーナツ状の磁気ディスク用ガラス基板が開示されており、その塗布方法として次のものが例示されている。
刷毛を用いて塗布する刷毛塗り法。
ローラブラシの多孔質表面に塗布液を供給し、回転させながら接触させて塗布液を転写・塗布するローラ塗り法。
ドーナツ状ガラス基板を１０〜２００ｒｐｍで回転させながら、ディスペンサにより塗布液を供給・塗布する直接塗り法。

このようにドーナツ状ガラス基板の内周端面に塗布液を塗布して被膜を形成し、ガラス基板の機械的強度の向上を図る場合、塗布液の塗布方法としては各種の方法が知られている。しかし、これらの方法はいずれもガラス基板の内周端面に塗布液を一枚づつ塗布しており、しかも特許文献２に記載されているようにガラス基板の内周端面以外の部分をマスキングして行わなければならないため、コーティング作業の効率が悪く、多数生産に不向きな方法であって、コスト高を招くという問題があった。一方、複数枚のガラス基板の内周端面に、塗布液を内周端面以外の部分をマスキングせずに一度にまとめてコーティングできる方法は知られていない。

特開平２−３０１０１７号公報特開平１１−３２８６６５号公報

本発明は、上記したような問題を解決することを目的とし、ドーナツ状ガラス基板の内周端面に塗布液を塗付して被膜を形成する場合に、一度に多数のガラス基板に塗布液を効率よくコーティングできる方法を提供する。

本発明者等は、上記課題を解決するために、ドーナツ状ガラス基板の内周端面に塗布液を効率的に塗布する方法について検討した結果、複数枚のドーナツ状ガラス基板を揃えて積層した状態で、その内周端面に塗布液を塗布することにより、一度に多数のガラス基板の内周端面に塗布液をマスキング処理を行わずに塗布できることを見出し、本発明に至った。すなわち、本発明は以下のドーナツ状ガラス基板のコーティング方法を提供する。
（１）中央に円孔を有する複数枚のドーナツ状ガラス基板を、前記円孔で円筒孔が形成されるように揃えて積層し、この積層した状態で前記円筒孔の内周面に塗布液を供給して、複数枚のドーナツ状ガラス基板の内周端面に塗布液をコーティングすることを特徴とするドーナツ状ガラス基板のコーティング方法。
（２）ドーナツ状ガラス基板を回転させながら、塗布液をコーティングする上記（１）のドーナツ状ガラス基板のコーティング方法。
（３）塗布液を、ディスペンサにより塗布液を塗布する直接塗り法、刷毛塗り法またはローラ塗り法のいずれかによりコーティングする上記（１）また（２）のドーナツ状ガラス基板のコーティング方法。

本発明によれば、複数枚のドーナツ状ガラス基板を中央の円孔で円筒孔が形成されるように揃えて積層し、この状態で前記円筒孔の内面に塗布液をコーティングするので、塗布液をドーナツ状ガラス基板の内周端面だけに、内周端面以外の部分をマスキングすることなくコーティングでき、しかも積層したドーナツ状ガラス基板の内周端面を同時にコーティングできるので、一度に多数のガラス基板の内周端面に塗布液をコーティングできる。

本発明におけるドーナツ状ガラス基板は、所定径の円盤の中央、すなわち中心部に円盤の中心と実質的に同じ中心を有する円形の円孔を有するドーナツ状のガラス基板で、内周端面、外周端面および表裏の主表面を有している。以下の説明でガラス基板というときは、このドーナツ状ガラス基板を指している。

このドーナツ状ガラス基板は寸法に特に限定はないが、例えばその寸法はｍｍ表示で、（ａ）内径７．０、外径２１．４、板厚０．３８、（ｂ）内径１２．０、外径４８．０、板厚０．５５、（ｃ）内径２５．０、外径８４．０、板厚１．０、（ｄ）内径１２．０、外径４８．０、板厚０．５、または（ｅ）内径２５．０、外径９５．０、板厚０．８、等である。

本発明のドーナツ状ガラス基板に用いることができるガラスの種類としては、耐候性向上のためには以下のような特性を有するガラスが好ましい。しかし、これに限定されない。
耐水性：８０℃の水にガラスを２４時間浸漬したときの、ガラスからの成分溶出に伴うガラスの減量（溶出量）が０．０２ｍｇ／ｃｍ^２以下のもの。
耐酸性：８０℃の０．１規定塩酸水溶液にガラスを２４時間浸漬したときの、ガラスからの成分溶出に伴うガラスの減量（溶出量）が０．０６ｍｇ／ｃｍ^２以下のもの。
耐アルカリ性：８０℃の０．１規定水酸化ナトリウム水溶液にガラスを２４時間浸漬したときの、ガラスからの成分溶出に伴うガラスの減量（溶出量）が１ｍｇ／ｃｍ^２以下、より好ましくは０．１８ｍｇ／ｃｍ^２以下のもの。

また、本発明においては化学強化法の使用は必須でないので、ガラスの組成として化学強化を可能にするという観点からのＮａやＬｉ等のアルカリ金属の含有量下限値は制約されない。本発明のドーナツ状ガラス基板に用いることができるガラスとしては、アルカリ金属酸化物含有量が１〜２０質量％のガラス、例えばソーダライムシリカガラス、アルミナシリケートガラス、無アルカリガラス、結晶化ガラス等が例示される。

本発明において、ドーナツ状ガラス基板の内周端面にコーティングする塗布液としては、ウエットプロセスでコーティングできる溶液状または分散液状等のものが使用できる。具体的には、シリコーン系樹脂、ポリイミドまたはポリシラザンを含む溶液、あるいは金属アルコキシドを含む溶液などが例示される。なかでも、シリコーン系樹脂、ポリシラザン、ポリイミドは、形成された被膜が耐候性、耐食性に優れ、かつ汚染され難いなどの点で好適である。しかし、これらに限定されないで、ガラス基板の保護膜形成材料として知られているものが広く使用できる。

本発明は、前記したように複数枚のドーナツ状ガラス基板を、中央の円孔で円筒孔が形成されるように揃えて積層し、この状態で円筒孔の内面に塗布液を供給して、ガラス基板の内周端面を塗布液でコーティングすることを特徴としている。すなわち、複数枚のドーナツ状ガラス基板を、中央の円孔を揃えて積層すると、積層されたガラス基板の中央部には各ガラス基板の内周端面によって断面が円形の貫通孔、すなわち円筒孔が形成できるので、この状態で円筒孔の内面に塗布液を供給し、積層した複数枚のガラス基板の内周端面を一度にコーティングするものである。積層されたガラス基板の表裏面は、隣接するガラス基板の表裏面と密接し隠蔽されるために、ガラス基板の内周端面のみが円筒孔の内面として露呈する。したがって、この円筒孔の内面に塗布液をコーティングすることによって、ガラス基板の内周端面のみにコーティングできる。その際、内周端面以外の部分には塗布液がコーティングされないので、内周端面以外の部分のマスキング処理は必要でなくなる。

本発明において積層するガラス基板の枚数は限定されない。本発明では積層したガラス基板の内周端面をまとめてコーティングするので、積層枚数が増加するほど、一度に多数のガラス基板の内周端面をコーティング処理できる。ガラス基板の積層枚数は、板厚にもより限定されないが、円筒孔の内面への塗布液の均一コーティング、生産性、コーティング作業のしやすさ（作業性）や作業効率等の点から、板厚が０．３５〜１ｍｍの場合、２０〜２５０枚程度が適当である。

本発明において積層したガラス基板の内周端面、すなわち上記円筒孔の内面のコーティング処理は、種々のウェットコーティング方法によって実施できる。具体的には主なものとして次の方法が例示される。
（１）刷毛を用いて塗布する刷毛塗り法。
（２）発泡プラスチック等からなるローラブラシの多孔質表面に塗布液を供給し、該ローラブラシを１０〜６０ｒｐｍで回転させながら、積層したガラス基板の内周端面に接触させて塗布液を転写塗布するローラ塗り法。
（３）積層したガラス基板を１０〜２００ｒｐｍで回転させながら、その内周端面にディスペンサにより所定量の塗布液を供給して塗布する直接塗り法。
しかし、この他、塗布液を流す方法、噴霧する方法など各種方法が適用可能である。

また、本発明において前記円筒孔の内面をコーティングするときには、積層したガラス基板を円筒孔の中心軸の周りに一定速度で回転させながら行うのが好ましい。ガラス基板を回転させることにより塗布液の重ね塗りが容易となり、均一な厚さにコーティングできる。

本発明において、塗布液をコーティングするガラス基板の内周端面は、あらかじめ＃２００〜１０００メッシュの砥粒により研削しておくのが好ましい。この研削面を更にエッチング処理すると一層好ましい。内周端面をこのように研削または更にエッチングすることにより、均一厚さの被膜の形成が促進され、特に研削面をエッチングしておくと、該研削面に存在する傷が除去できるので、ガラス基板の強度を一層増大できる。また、必要に応じてドーナツ状ガラス基板の内周端面に面取り加工を施してもよい。

次に、本発明の好ましい実施態様を図１に従って説明するが、本発明はこれに限定されない。図１は、本発明のコーティング方法を模式的に示す断面図である。図示のように中央に円孔を有する複数枚のドーナツ状ガラス基板１を積層して前記円孔で円筒孔２を形成し、該円筒孔内にスリット管３を挿入し、該スリット管３のスリット７から塗布液８を円筒孔２の内面に供給し、積層されたガラス基板の内周端面をコーティングする。

上記ガラス基板１の内周端面および外周端面は、それぞれ所定の内径および外径の同心円に研削仕上され、所望の表面粗さ（Ｒａ）を有している。かつ表面と裏面も所望の平坦度および平滑度に加工されている。このようにして用意されたガラス基板１を、例えば外周端面を基準に揃えて一度にコーティング処理する枚数積層し、この状態で横方向にずれないように両側から押え板５で挟持し固定具６で固定する。各ガラス基板１の外径と内径がそれぞれ同一寸法になっているため、積層された各ガラス基板１の円孔はその中心を一致させて連続的に整列し、図１に示すように円筒孔２を形成する。図１のＡは該円筒孔２の中心軸である。このように保持したガラス基板１は、例えば図示しない回転台に搭載することにより、中心軸Ａを中心に回転させることができる。一方、前記押え板５および固定具６には、スリット管３を挿通するための透き孔がそれぞれ設けられており、前記円筒孔２に連通している。

スリット管３は、積層したガラス基板１の前記円筒孔２の長さと同じか、それより長い寸法の管状体からなり、該管状体の上下端に設けた軸棒１０によって、前記円筒孔２内に保持される。該スリット管３の下部は閉塞されており、側部には塗布液８を円筒孔２の内面に塗布するためのスリット７が中心軸Ａの方向に設けられている。塗布液供給装置（図示せず）から送給されてくる塗布液８は、塗布液供給部９からスリット管３内に導入されたあと、このスリット７からガラス基板１の前記円筒孔２の内面に供給されコーティングされる。この場合、上部の軸棒１０に塗布液の供給路を兼ねさせて、塗布液を該軸棒１０を通してスリット管３内に供給することができる。また、余剰塗布液は、下部の押え板５および固定板６と、スリット管３との間に設けられている開口部４から取り出すことができる。

なお、積層された各ガラス基板１の内周端面に塗布液を同時にかつ均一にコーティングするために、スリット７は中心軸Ａの方向に円筒孔２の高さより長く形成されているのが好ましい。しかし、スリット７の形体やその設け方はこれに限定されない。また、該スリット部に刷毛を設けると、刷毛塗りができる。

積層したガラス基板１の円筒孔２にスリット管３を挿入してガラス基板の内周端面に塗布液８をコーティングする場合、該ガラス基板１を図１に示すように中心軸Aの周りに回転させながら行うのが好ましい。本例では作業性の面からスリット管３に対しガラス基板を回転させているが、スリット管３の方を回転させてもよいし、必要に応じてガラス基板１とスリット管３とを上下方向にも相対移動させてもよい。また、積層したガラス基板１の内周端面に塗布液をコーティングする際、前記中心軸Ａを垂直方向に対し所定の角度傾斜させることもできる。

円筒孔２の内面に塗布液がコーティングされたならば、スリット管３を円筒孔２から取り出し、ついで積層したままの状態で該塗布液を乾燥し、さらに加熱し硬化させて円筒孔２の内面に被膜を形成したあと、押え板５および固定具６を外しガラス基板１を積層状態から取り出す。これにより、内周端面が被膜で被覆された複数枚のガラス基板を同時に得ることができる。

次の酸化物換算の質量％で表示した組成が、ＳｉＯ₂：５６％、Ｂ₂Ｏ₃：６％、Ａｌ₂Ｏ₃：１１％、Ｆｅ₂Ｏ₃：０．０５％、Ｎａ₂Ｏ：０．１％、ＭｇＯ：２％、ＣａＯ：３％、ＢａＯ：１５％、ＳｒＯ：６．５％であるガラスからなる、内径２５ｍｍ、外径８４ｍｍ、板厚１ｍｍのドーナツ状ガラス基板を１５０枚作製した。

前記ドーナツ状ガラス基板の内外周端面をそれぞれ＃５００メッシュアンダーのダイヤモンド砥粒を用いて仕上げ研磨を行い、内外周の同心度（内周円と外周円の中心間の距離）が２５μｍ以下、真円度がそれぞれ２５μｍ以下となるようにした。次いで、平均粒径９μｍのアルミナ砥粒を用いて表裏面をラップ研磨を行い、厚さが約０．９ｍｍになるまで研削した。

これらガラス基板１５０枚を中央の円孔で円筒孔が形成されるように積層して図１のようにセットし、前記円筒孔にスリット管を挿入してガラス基板を中心軸Ａの周りに回転させながら、スリット管に塗布液としてシリコーンレジンのキシレン溶液を供給し、スリットから円筒孔の内面にコーティングした。

コーティング処理後、各ガラス基板の内周端面に塗布された塗布液を乾燥し、更に加熱（１５０℃）して硬化させて、ガラス基板の内周端面に被膜を形成した。ついで、コーティング装置から積層したガラス基板を外し、内周端面に形成された被膜の厚さ（単位：μｍ）を測定した。厚さの測定は、積層したガラス基板の上端から３枚目（No.１ガラス）、下端から３枚目（No.２ガラス）および中央部（No.３ガラス）の３枚のガラス基板について、ミツトヨ社製の内径測定装置を用いて、３枚の各ガラス基板のコーティング処理前の内径（ａ）とコーティング処理後の内径（ｂ）とを測定し、（ａ−ｂ）／２により算定した。内径（ａ）については、あらかじめコーティング処理する前に測定しておいた。各ガラス基板の被膜の測定箇所は、内周端面の任意の箇所を基準点とし、該内周端面の周方向における基準点（０度）、２０度、４０度および６０度の４点とした。その測定結果を表１に示す。

表１から明らかのように、各ガラス基板間の膜厚差が小さく、また各ガラス基板の内周端面の周方向における膜厚差も許容される範囲に入るものであり、積層したガラス基板の内周端面に被膜を略均一に形成できることが確認できた。

本発明は、ドーナツ状ガラス基板の内周端面に一度にまとめて塗布液を均一にコーティングし被膜を形成できるので、コストの軽減を図ることができ、磁気ディスク用ガラス基板の製造に有効活用できる。

本発明のエッチング方法の好ましい実施態様を模式的に示す断面図。

符号の説明

１：ガラス基板２：円筒孔
３：スリット管４：パッキン
５：押え板６：固定具
７：スリット８：塗布液
９：塗布液供給部９１０：軸棒

Claims

中央に円孔を有する複数枚のドーナツ状ガラス基板を、前記円孔で円筒孔が形成されるように揃えて積層し、この積層した状態で前記円筒孔の内周面に塗布液を供給して、複数枚のドーナツ状ガラス基板の内周端面に塗布液をコーティングすることを特徴とするドーナツ状ガラス基板のコーティング方法。
ドーナツ状ガラス基板を回転させながら、塗布液をコーティングする請求項１に記載のドーナツ状ガラス基板のコーティング方法。
塗布液を、ディスペンサにより塗布液をコーティングする直接塗り法、刷毛塗り法またはローラ塗り法のいずれかによりコーティングする請求項１または２に記載のドーナツ状ガラス基板のコーティング方法。