JP2020115403A - ガラススペーサ、ハードディスクドライブ装置、及びガラススペーサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気ディスクやガラススペーサの帯電を抑制することができるガラススペーサ、このガラススペーサを用いたハードディスクドライブ装置、及びガラススペーサの製造方法を提供する。【解決手段】ハードディスクドライブ装置内において磁気ディスク５に接するように設けられるリング状のガラススペーサ１であって、ガラススペーサのガラス材料の、２２[℃]における表面抵抗率は、１０３〜１０９［Ω／ｓｑ］である。また、ガラススペーサのガラス材料表面の、２２［℃]における表面抵抗率は、ガラス材料内部の、２２［℃］における表面抵抗率よりも小さい。また、ガラススペーサは、ガラス成分として、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３及びＢｉ２Ｏ３からなる群から選択される少なくとも１つの酸化物を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、磁気記録用ハードディスクドライブ装置内の磁気ディスクに接するように設けられたリング状のガラススペーサ、このガラススペーサを用いたハードディスク装置、及びガラススペーサの製造方法に関する。

近年のクラウドコンピューティングの隆盛に伴って、クラウド向けのデータセンターでは記憶容量の大容量化のために多くのハードディスクドライブ装置（以下、ＨＤＤ装置ともいう）が用いられている。

ＨＤＤ装置には、ＨＤＤ装置内の磁気ディスク同士の間に、磁気ディスク同士を離間させて保持するためのリング状のスペーサが設けられている。このスペーサは、磁気ディスク同士が接触せず、磁気ディスク同士が精度高く所定の位置に離間して配置されるように機能する。このスペーサの材料としては、従来、製造コストの低い金属材料が用いられてきた。
ところで、磁気ディスク用の基板としてガラス基板を用いる場合、スペーサと磁気ディスクとは互いに接触しているので、ＨＤＤ装置内の温度の変化に伴って金属製スペーサとガラス製磁気ディスクとの間で熱膨張に差が出て磁気ディスクに撓みが生じ、この結果、磁気ヘッドの浮上性が悪化する。磁気ヘッドの浮上性が悪化することは、ハードディスク装置の読み取り、書き込みの点から好ましくない。このため、近年、磁気ディスク用基板としてガラス基板を用いる場合に対応させて、熱膨張の差が小さくなるように、ガラス製スペーサ（以下、ガラススペーサという）を用いることが検討されている。
しかし、ガラスは一般的に絶縁体であるので、高速回転する磁気ディスク及びガラススペーサと空気との摩擦により磁気ディスクあるいはガラススペーサ上に静電気が溜まり易い。磁気ディスクやスペーサが帯電すると異物や微粒子を吸着し易くなるほか、溜まった静電気の磁気ヘッドへの放電によって、磁気ヘッドの記録素子や再生素子が破壊されることがあるので好ましくない。

そこで、スペーサの表面をエッチング処理液でエッチング処理した後に、スペーサの表面に導電性被膜を形成させたスペーサが知られている（特許文献１）。
これにより、磁気ディスクやスペーサが帯電を抑制して、異物や微粒子の吸着を低減することができる、とされている。

特開２００３−３０８６７２号公報

しかし、スペーサの表面に導電性被膜を形成させる場合、一般的な無電解メッキ法による膜形成では付着力が不十分であり、発塵防止能力が不足するという問題がある。また、スペーサの製造工程が煩雑になったり、製造コストが増加するという問題もある。

一方、クラウド向けのデータセンターにおける記憶容量の大容量化のために、各ＨＤＤ装置にも従来に比べて記憶容量の大容量化が望まれている。
今日の磁気ディスクでは、磁気ヘッドの磁気ディスクに対する浮上距離を極小化して、多くの磁気ディスクがＨＤＤ装置に搭載されるが、上記ＨＤＤ装置の記憶容量の大容量化には十分対応できていない。このため、ＨＤＤ装置に搭載される磁気ディスクの枚数を増加することが考えられる。
磁気ディスクの枚数を増やすことにより、磁気ディスクに帯電した静電気の磁気ヘッドへの放電によって、磁気ヘッドの記録素子や再生素子が破壊される可能性が高くなる他、磁気ディスクやスペーサの帯電によって、磁気ディスクやスペーサへの異物や微粒子の吸着が増大する可能性が高くなる。

そこで、本発明は、ＨＤＤ装置内における磁気ディスクに帯電した静電気の、磁気ヘッドへの放電を抑制するために、あるいは磁気ディスクへの異物や微粒子の吸着を低減するために、磁気ディスクやガラススペーサの帯電を抑制することができるガラススペーサ、このガラススペーサを用いたハードディスクドライブ装置、及びガラススペーサの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、ハードディスクドライブ装置内において磁気ディスクに接するように設けられるリング状のガラススペーサであって、
前記ガラススペーサのガラス材料の、２２[℃]における表面抵抗率は、１０^３〜１０^９［Ω／ｓｑ］である。

本発明の他の一態様も、ハードディスクドライブ装置内において磁気ディスクに接するように設けられるリング状のガラススペーサであって、
前記ガラススペーサのガラス材料表面の、２２［℃]における表面抵抗率は、前記ガラス材料内部の、２２［℃］における表面抵抗率よりも小さい。

前記ガラススペーサのガラス材料の、２２[℃]における表面抵抗率は、１０^３〜１０^９［Ω／ｓｑ］である、ことが好ましい。

前記ガラススペーサは、ガラス成分として、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、及びＢｉ_２Ｏ_３からなる群から選択される少なくとも１つの酸化物を含む、ことが好ましい。
前記ガラススペーサは、
Ｐ_２Ｏ_５を含み、
Ｌｉ_２ＯまたはＮａ_２Ｏのいずれか１つを含み、
ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３およびＢｉ_２Ｏ_３からなる群から選択される少なくとも１つの酸化物を含む、ことが好ましい。

前記ガラススペーサの前記磁気ディスクと接する主表面の表面粗さＲａは、１．０［μｍ]以下である、ことが好ましい。

前記ガラススペーサの前記磁気ディスクと接しない外周端面の表面粗さＲｚは１．５［μｍ]以上である、ことが好ましい。

前記外周端面の表面粗さＲｚは２０［μｍ]以下である、ことが好ましい。

前記ガラススペーサの前記磁気ディスクと接しない外周端面には、前記ガラススペーサの外周に沿って延びる溝が形成されている、ことが好ましい。

前記ガラススペーサの前記磁気ディスクと接しない外周端面のスキューネスは、１．２以下である、ことが好ましい。

本発明のさらに他の一態様は、前記ガラススペーサと前記磁気ディスクを含むハードディスクドライブ装置である。

前記磁気ディスクは、ガラス基板に磁性膜が形成されたディスクである、ことが好ましい。

前記磁気ディスクの主表面の表面粗さＲａは、０．３［ｎｍ]以下である、ことが好ましい。

前記磁気ディスクを８枚以上搭載する、ことが好ましい。

本発明の他の一態様は、ハードディスクドライブ装置内において磁気ディスクに接するように設けられるリング状のガラススペーサの製造方法であって、 前記ガラススペーサの素材であるガラススペーサ素材を作製するステップと、
前記ガラススペーサ素材の表面を還元することにより、前記表面における表面抵抗率を下げるステップと、を有する。

前記ガラススペーサは、ガラス成分として、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、及びＢｉ_２Ｏ_３からなる群から選択される少なくとも１つの酸化物を含む、ことが好ましい。
前記ガラススペーサは、
Ｐ_２Ｏ_５を含み、
Ｌｉ_２ＯまたはＮａ_２Ｏのいずれか１つを含み、
ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３およびＢｉ_２Ｏ_３からなる群から選択される少なくとも１つの酸化物を含む、ことが好ましい。

上述のガラススペーサ、ハードディスクドライブ装置、及びガラススペーサの製造方法によれば、磁気ディスクやガラススペーサの帯電を抑制することができる。

一実施形態のスペーサの外観斜視図である。 一実施形態のスペーサと磁気ディスクとの配置を説明する図である。 一実施形態のスペーサが組み込まれるＨＤＤ装置の構造の一例を説明する要部断面図である。 一実施形態のスペーサの表面抵抗率の測定を説明する図である。

以下、本発明のガラススペーサ、ハードディスクドライブ装置、及びガラススペーサの製造方法について詳細に説明する。
図１は、一実施形態のガラススペーサ（以下、単にスペーサという）１の外観斜視図であり、図２は、スペーサ１と磁気ディスク５との配置を説明する図である。図３は、スペーサ１が組み込まれるＨＤＤ装置の構造の一例を説明する要部断面図である。

スペーサ１は、図２に示すように、磁気ディスク５とスペーサ１が交互に重ねられてＨＤＤ装置に組み込まれる。図３に示すように、複数枚の磁気ディスク５は、モーター１２に接続して回転するスピンドル１４にスペーサ１を介して嵌挿され、さらにその上にトップクランプ１６を介してネジによって固定することにより、所定間隔をもって取付けられる。
図２に示すように、スペーサ１は、２つの磁気ディスク５の間に位置するように、スペーサ１と磁気ディスク５が交互に配置され、隣り合う磁気ディスク５間の隙間を所定の距離に保持する。なお、以下の実施形態で説明するスペーサ１は、２つの磁気ディスク５の間に磁気ディスク５に接するように設けられるスペーサを対象とするが、本発明の対象とするスペーサは、最上層あるいは最下層の磁気ディスク５のみと接するスペーサをも含む。なお、ＨＤＤ装置の仕様によっては、最上層あるいは最下層の磁気ディスク５のみと接するスペーサ１が設けられない場合もある。

スペーサ１は、図１に示すように、リング形状を成しており、外周端面２、内周端面３、及び互いに対向する主表面４を備える。
内周端面３は、スピンドル１４と接する面であり、スピンドル１４の外径よりもわずかに大きい内径の孔を囲む壁面である。

主表面４は、磁気ディスク５と接する互いに平行な２つの面である。スペーサ１は磁気ディスク５と密着し摩擦力によって磁気ディスク５を固定する。このように、スペーサ１と磁気ディスク５とは互いに接触しているので、ＨＤＤ装置内の温度の変化に伴ってスペーサ１と磁気ディスク５との間で熱膨張に差が出て位置ずれが生じて擦れる。これにより、絶縁体であるガラスに静電気が生じ易い。また、高速回転するスペーサ１と空気との摩擦によりスペーサ１上に静電気が生じ易い。このような静電気がスペーサ１に生じ、スペーサ１が帯電すると異物や微粒子を吸着し易くなるほか、溜まった静電気の磁気ヘッドへの放電によって、磁気ヘッドの記録素子や再生素子が破壊されることがあるので好ましくない。
このため、スペーサ１は、静電気が溜まり難く、帯電も小さい表面抵抗率の小さいガラスが用いられる。スペーサ１で生じた静電気は拡散し、導電性のスピンドル１４を通じて外部（アースされた部分）に流れる。したがって、磁気ディスク５に静電気が生じても、磁気ディスク５から導電性のスピンドル１４を通じて外部（アースされた部分）に流れる他、スペーサ１及びスピンドル１４を通じて静電気が外部に流れるので、静電気が溜まり難い。したがって、スペーサ１及びスペーサ１と接する磁気ディスク５において帯電を抑制することができる。

このようなガラス材料は、ガラスの組成を定めることにより、あるいは、後述するようにスペーサ１の素となるガラススペーサ素材の表面を還元処理することにより、得ることができる。

スペーサ１の一態様によれば、スペーサ１のガラス材料の、２２［℃］における表面抵抗率は、１０^３〜１０^９［Ω／ｓｑ］である。
表面抵抗率は、四探針法（ＪＩＳ Ｋ７１９４に準拠）あるいは以下に説明する図４に示す二重リング方式で測定される。２つの測定方法のいずれも用いることができるが、四探針法は、抵抗が１０^３〜１０^６［Ω］となるようなガラスを測定対象とする場合に用いられ、二重リング方式は、抵抗が１０^６〜１０^９［Ω］となるようなガラスを測定対象とする場合に用いることが、精度の高い表面抵抗率を求める上で好ましい。四探針法では、４つの連続して並んだ端子の外側の２つの端子間に電流を流して、内側の２つの端子間の電圧を測定することにより抵抗の情報を得る測定方法である。

図４は、スペーサ１の表面抵抗率の測定（二重リング方式）を説明する図である。なお、スペーサ１の表面抵抗率を直接測定できない場合、サンプル１に代えて、スペーサ１と同じガラス組成で同じ処理を施した同じ厚さの試験片を図４に示す方法で測定してもよい。試験片で測定された表面抵抗率は、スペーサ１の表面抵抗率といえる。
表面抵抗率の測定では、図４に示すように、スペーサ１（あるいは試験片）の上面に円形状の主電極２０を設け、下面に円形状の対向電極２２を設け、さらに、主電極２０の周りを囲み、中心位置が主電極２０の中心位置と同じになるように環状電極２４を上面に設ける。主電極２０と対向電極２２の間に直流電源２６の電圧を印加し、直流電源２６と対向電極２２とを接続する配線と環状電極２４とを接続する配線を流れる電流を電流計２８で計測する。表面抵抗率は、主電極２０と対向電極２２の間の印加電圧（１００[Ｖ]）を電流計２８で計測した電流値で割り算した値を抵抗Ｒ_ｓ［Ω］として、以下の式（１）にしたがって表面抵抗率ρ_ｓ［Ω／ｓｑ］を算出する。
表面抵抗率ρ_ｓ ＝ π・（Ｄ＋ｄ）／（Ｄ−ｄ）・Ｒｓ （１）
ここで、Ｄは環状電極２４の内径［ｍｍ］であり、ｄは主電極２０の直径［ｍｍ］であり、πは円周率である。例えば、試験片を用いる場合、４５ｍｍ×５０ｍｍ×１０ｍｍのサイズを用いる場合、Ｄ＝３８．１ｍｍ、ｄ＝２５．４ｍｍとし、さらに、環状電極２４の外径を５０．８ｍｍとし、対向電極２２の直径を５０ｍｍとする。主電極２０、対向電極２２、及び環状電極２４は導電ペーストを用いる。

表面抵抗率が１０^９［Ω／ｓｑ］超の場合、スペーサ１の帯電の抑制が十分でなく、表面抵抗率が１０^３［Ω／ｓｑ］未満の場合、ガラス組成のうち、導電性成分が過度に多くなり、ガラスの表面が酸化され易くなるため、耐候性が不十分になる。また、表面抵抗率が１０^３［Ω／ｓｑ］未満の場合、スペーサ１の取り付け／取り外しの際にごく微小なアーキングが発生する恐れがある。表面抵抗率が、１０^３〜１０^９［Ω／ｓｑ］である場合、高速回転するスペーサ１と空気との摩擦によりスペーサ１上に静電気が生じても、また高速回転する磁気ディスク５と空気との摩擦により生じた静電気がスペーサ１に移動しても、スペーサ１の静電気は拡散してスピンドル１４を介して外部に流れて、スペーサ１の静電気は穏かに減衰するので、帯電しにくく、放電も生じにくい。
スペーサ１の別の一態様によれば、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、及びＢｉ_２Ｏ_３からなる群から選択される少なくとも１つの酸化物を含む。これらの酸化物は、還元され易く、これらの酸化物を含むと導電性が高まり易くなり好ましい。この酸化物に、さらにＰ_２Ｏ_５を含むことが好ましい。Ｐ_２Ｏ_５は上記４種の酸化物それぞれの還元を促進する効果がある。表面抵抗率を１０^３〜１０^９［Ω／ｓｑ］とする場合、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、及びＢｉ_２Ｏ_３の少なくとも１つの酸化物の含有量を調整することで、上記表面抵抗率の範囲を実現することができる。なお、上述の観点から、表面抵抗率はより好ましくは、１０^８［Ω／ｓｑ］以下、さらに好ましくは１０^７［Ω／ｓｑ］以下である。
スペーサ１の別の一態様によれば、Ｐ_２Ｏ_５を含み、Ｌｉ_２ＯまたはＮａ_２Ｏのいずれか１つを含み、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３およびＢｉ_２Ｏ_３からなる群から選択される少なくとも１つの酸化物を含む。
なお、導電性の金属の微粒子を分散させたガラスや結晶化ガラスは、スペーサ１向けのガラスとして好ましくない。これらのガラスは金属成分や結晶成分の微粒子などを含むため、これらが表面から欠落して大きな凹部を表面に形成する。これら凹部には塵等の微小異物やパーティクルが溜まりやすく、また洗浄もしにくいため、後々磁気ディスクの表面を汚染するおそれがある。これらの観点から、スペーサ１向けのガラスとしてはアモルファスのガラスであることが好ましい。

スペーサ１のさらに別の一態様によれば、スペーサ１のガラス材料表面の、２２［℃]における表面抵抗率は、ガラス材料内部の、２２［℃］における表面抵抗率よりも小さい。このように表面と内部との間で表面抵抗率を異ならせ、具体的には、表面における表面抵抗率を内部に比べて小さくすることにより、スペーサ１に生じる静電気を、表面抵抗率の低いスペーサ１の表面と接するスピンドル１４に効率よく流すことができる。また、表面における表面抵抗率を低下させればよいので、後述の通り低コストで生産できるメリットがある。なお、この場合のスペーサ１の内部の表面抵抗率は、例えば２２[℃]において、１０^１０［Ω／ｓｑ］以上である。このような形態を実現するには、一例として、スペーサ１は、ガラス成分として、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、及びＢｉ_２Ｏ_３からなる群から選択される少なくとも１つの酸化物を含み、スペーサ１となる前のガラススペーサ素材の表面を、後述するように、還元することにより、表面の導電性を向上させることができる。この酸化物に、さらにＰ_２Ｏ_５を含むことが好ましい。

すなわち、スペーサ１の製造に関する一実施形態によれば、
・ＨＤＤ装置内において磁気ディスク５に接するように設けられるリング１の素となるガラススペーサ素材を作製する。ガラススペーサ素材は、ガラス原料を溶解した溶融ガラスからフロート法やオーバーフローダウンドロー法などにより板状ガラスを作製し、この板状ガラスをリング状に切り出したもの、プレス法で熔融ガラスを成型したもの、管引き法で製造したガラス管を適当な長さにスライスしたものなどいずれの方法によるものでもよい。
・作製されたガラススペーサ素材の端面（外周端面又は内周端面）や主表面に対し、研削及び／又は研磨を施す。
・次に、ガラススペーサ素材の表面を還元する。これにより、ガラススペーサ素材の表面の導電性は向上する。すなわち、ガラス材料表面の、２２［℃]における表面抵抗率は、ガラス材料内部の、２２［℃］における表面抵抗率よりも小さいスペーサ１を得ることができる。ガラススペーサ素材の表面の還元は、一実施形態によれば、還元性ガスの雰囲気にガラススペーサ素材を置くことにより行うことができる。
ここで、ガラス材料内部の表面抵抗率は、ガラス材料表面を削ることにより内部が露出してできた新たな表面を持った試料を上述した表面抵抗率の測定方法により得ることができる。なお、抵抗率に関する他のパラメータとしては体積抵抗率があるが、測定対象の物体全体について測定されるため、表面の抵抗のみを測定することができない。また、一般的に表面抵抗率と体積抵抗率とは数値が異なる。さらに、磁気ディスクに生じた静電気は、磁気ディスクとスペーサ１との接触によって伝わり、逃がすことができるので、スペーサ１における表面の表面抵抗率が重要である。したがって、スペーサ１においては表面抵抗率を用いる方が体積抵抗率を用いるよりも適切である。
一実施形態によれば、スペーサ１は、ガラス成分として、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、及びＢｉ_２Ｏ_３からなる群から選択される少なくとも１つの酸化物を含むことが好ましい。したがって、ガラススペーサ素材も、ガラス成分として、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、及びＢｉ_２Ｏ_３からなる群から選択される少なくとも１つの酸化物を含むことが好ましい。この酸化物に、さらにＰ_２Ｏ_５を含むとより好ましい。

例えばＴｉＯ_２を例に説明すると、還元処理によってＴｉ^４＋からＴｉ^３＋となることで導電性が向上する。Ｔｉ^３＋の存在は、例えばＥＳＲ（電子スピン共鳴法）で確認することができる。他の元素（タングステン、ニオブ、ビスマス）についても同様に還元処理により導電性が向上する。

還元処理の例として、所定の形状にしたガラススペーサ素材を還元性雰囲気で熱処理することが挙げられる。このような還元処理を行うことで、ガラススペーサ素材の表面が還元されるので、ガラス材料表面における表面抵抗率を低下させることができる。ガラススペーサ素材の表面を還元処理することは、ガラススペーサの内部も含むガラス全体を還元処理するよりも簡便で、低コストでできることから好ましい。また、還元処理の条件を調節することで、表面抵抗率を所望の範囲内に調節することができる。還元性雰囲気として用いる還元性ガスとしては、例えば水素ガスが挙げられる。以下に、還元性雰囲気でのガラスの熱処理工程について詳述する。

まず、スペーサ１となるガラススペーサ素材を真空・ガス置換炉内に配置し、減圧する。次に、炉内に還元性ガスを導入する。そして、炉内を任意の温度まで昇温し、その温度を数分〜数十時間程度保持して、ガラススペーサ素材を熱処理する。炉内の温度は、ガラス転移温度Ｔｇより４００℃低い温度（Ｔｇ−４００℃）以上、軟化点以下とすると処理時間を短くできるのでより好ましい。なお、炉内の温度を高くするほど、また、処理時間を長くするほど、還元処理の効果が高まるので、表面抵抗値を下げることができる。すなわち、炉内の温度や処理時間によって表面抵抗値を調節することができる。

上記還元性雰囲気での熱処理工程において、還元性ガスとして水素ガスを用いる場合には、炉内の雰囲気を水素ガスで置換する前に、雰囲気を窒素ガス等の酸素以外のガスで置換してもよい。一度炉内の雰囲気を窒素ガス等で置換することで、炉内の酸素を排除して、その後水素ガスを導入する際の発火等を未然に防ぎ、炉内を安全に加熱できる。

また、ガラススペーサ素材（還元処理前）の製造工程において、還元性雰囲気においてガラスを熔解し、熔融ガラスを得る工程が含まれてもよい。還元性雰囲気は、好ましくは強還元性雰囲気である。こうすることで、ガラススペーサ素材の内部でも導電性を付与できる。この場合、ガラススペーサ素材を還元処理せずにそのまま用いることも可能であるし、さらに還元処理をしてもよい。なお、還元処理を行わない場合のガラス素材の表面抵抗率は、例えば２２[℃]において、１０^１０［Ω／ｓｑ］以上である。

このようなスペーサ１におけるガラスの例として、以下のガラス組成を挙げることができる。
Ｐ_２Ｏ_５ ３７質量％以下、
Ｂ_２Ｏ_３ ５質量％以下、
Ｌｉ_２Ｏ ２質量％以下、
Ｎ_２Ｏ １０質量％以下、
Ｋ_２Ｏ １５質量％以下、
ＴｉＯ_２ ４５質量％以下、
Ｎｂ_２Ｏ_５ ６０質量％以下、
ＷＯ_３ ５０質量％以下、
Ｂｉ_２Ｏ_３ ３８質量％以下。
より好ましくは、例えば、下記のガラス組成とすることができる。
Ｐ_２Ｏ_５ ２０質量％以上３０質量％以下、
Ｂ_２Ｏ_３ １質量％以下、
Ｌｉ_２Ｏ ０．５質量％以下、
Ｎ_２Ｏ ２質量％以下、
Ｋ_２Ｏ ６質量％以下、
ＴｉＯ_２ ２０質量％以上３０質量％以下、
Ｎｂ_２Ｏ_５ ２５質量％以上４０質量％以下、
ＷＯ_３ ５質量％以上２０質量％以下、
Ｂｉ_２Ｏ_３ ５質量％以下、である。

具体的には、例えば、下記のガラス組成とすることができる。
Ｐ_２Ｏ_５ ２６．８１質量％、
Ｂ_２Ｏ_３ ０質量％、
Ｌｉ_２Ｏ ０．０８質量％、
Ｎ_２Ｏ ０質量％、
Ｋ_２Ｏ ４．０３質量％、
ＴｉＯ_２ ２６．０４質量％、
Ｎｂ_２Ｏ_５ ３１．７６質量％、
ＷＯ_３ １１．２９質量％、
Ｂｉ_２Ｏ_３ ０質量％。

このようなガラス組成のガラスは、ガラスの構成成分に対応するフッ化物、酸化物、水酸化物、炭酸塩、および硝酸塩を原材料として準備し、得られるガラスのガラス組成が、上記組成となるように原材料を秤量、調合して、原材料を十分に混合した。得られた調合原料（バッチ原料）を、１３００℃で２〜３時間加熱して溶融ガラスとした。この溶融ガラスに、水および含炭素化合物、すなわち０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％エタノール水溶液を吹きかけて付加した。その後、溶融ガラスを攪拌して均質化を図り、清澄してから、溶融ガラスを適当な温度に予熱した金型に鋳込んだ。鋳込んだガラスを、板状に成形しガラス転移温度Ｔｇ付近で１時間程度熱処理し室温まで放冷することにより、板状ガラスを得た。
得られた板状ガラスについて、誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ−ＡＥＳ）で各ガラス成分の含有量を測定し、各組成を確認した。

一実施形態によれば、スペーサ１の主表面４の表面粗さＲａは、１．０μｍ以下であることが好ましい。スペーサ１は磁気ディスク５と密着し摩擦力によって磁気ディスク５を固定するので、その表面平滑度が高いほど、接触面積が大きくなり摩擦力も大きくなる。この点から、主表面４の表面粗さＲａは、例えば１．０μｍ以下である。表面粗さＲａは、好ましくは０．５μｍ以下である。なお、スペーサ１の主表面４の表面粗さＲａが小さくなるほど磁気ディスク５との密着力が増大する。
ここで、以降表面粗さパラメータとして説明するＲａ、Ｒｚ、及びスキューネスＳｋは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に準拠する。Ｒａは算術平均粗さ、Ｒｚは最大高さである。表面粗さは、例えば、スタイラスを用いる触針式の表面粗さ計を用いて測定されたデータから算出される。なお、使用するスタイラスは、先端曲率半径が２μｍ、円錐のテーパ角度が６０°のものを用いることができる。その他の測定・算出パラメータに関して、測定長を８０μｍ、測定分解能（ピッチ）を０．１μｍ、スキャン速度を０．１ｍｍ／秒、ローパスフィルタのカットオフ値（Ｌｓ）を２．５μｍ、ハイパスフィルタのカットオフ値（Ｌｃ）を８０μｍとすることができる。
スタイラスを用いて表面粗さパラメータを測定する場合、スペーサ１の厚さ方向にスタイラスを走査して表面粗を計測する。こうすることで、スペーサ１の端面の全面に円周方向の微細な溝を多数形成した場合であっても、表面粗さを正確に評価することができる。この表面に対してスタイラスを溝が延びる円周方向に走査して測定すると、スタイラスは溝に沿って走査するため、溝の凹凸が評価できない場合がある。すなわち、測定対象の表面に、一方向に延びる溝が形成されている場合は、この溝の延在方向に垂直な方向にスタイラスを走査する。
上記の表面粗さパラメータの値としては、評価する部分の表面について、例えば５回測定し、得られた５つの値の平均値を用いることができる。

外周端面２は、磁気ディスク５及びスピンドル１４と接しない端面である。外周端面２の表面粗さＲｚ、すなわち最大高さＲｚは１．５μｍ以上であることが好ましい。表面粗さＲｚは２０μｍ以下であることが好ましい。
外周端面２の表面粗さＲｚを１．５μｍ以上とするのは、磁気ディスク５とスペーサ１とを図２に示すように積層してＨＤＤ装置１０のスピンドル１４に嵌挿して磁気ディスク５及びスペーサ１を組み付けたＨＤＤ装置１０から、特定の磁気ディスク５を取り出すとき、スペーサ１を取り出すために組み立て装置の把持治具が容易に把持して抜き取ることができるようにするためである。換言すると、把持治具がスペーサ１の外周端面２を把持してスピンドル１４から取り出す際に、滑りにくくするためである。磁気ディスク５とスペーサ１は、トップクランプ１６で押し付けられて固定されているので、スペーサ１が磁気ディスク５に密着し易く、組み立て装置の把持治具による抜き取りの失敗が、生じ易い。表面粗さＲｚを１．５μｍ未満とすると、抜き取りの失敗が急激に多くなる。
表面粗さＲｚを２０μｍ超にすると、把持治具によるスペーサの把持のとき把持治具の表面が外周端面２の表面凹凸によって削られてパーティクル等の異物が発生する可能性が高まる。この点で、表面粗さＲｚは２０μｍ以下であることが好ましい。パーティクル等の異物が発生する可能性をより低下させるためには、表面粗さＲｚは１０μｍ以下であることがより好ましい。
また、表面粗さＲｚが２．０μｍ未満において抜き取りの失敗がない場合であっても、抜き取る際の摩擦が強いためにパーティクルが発生する場合がある。したがって、Ｒｚは２．０μｍ以上であることがより好ましい。

一実施形態によれば、外周端面２には、スペーサ１の外周に沿って延びる溝（筋目）が形成されていることが好ましい。換言すれば、当該溝は、スペーサ１の外周端面２において円周方向に沿って形成された溝であることが好ましい。当該溝は、外周端面２の全面に形成されていることがより好ましい。面取り面がある場合、当該溝は面取面の表面に形成されなくてもよい。このような溝は、組み立て装置の把持治具と外周端面２との摩擦力を高めることができるので、抜き取りの失敗をより少なくすることができる。このような溝は、レーザ式の光学顕微鏡やＳＥＭ等によって確認することができる。
溝の幅は、抜き取りの失敗がないように摩擦力を確保できる点から平均値で１０μｍ以上であることが好ましい。他方、溝が大きすぎると溝と溝の間の凸形状の稜線上にバリが発生しやすくなる。詳細は後述するが、バリがあると把持する際にパーティクルが発生しやすくなる。よって、当該溝幅は平均値で３００μｍ以下であることが好ましい。溝幅の平均値は、外周端面２の厚さ方向における所定長さの範囲にある溝の本数から概略計算することができる。溝の深さは平均値で２０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることがより好ましい。
なお、スペーサの外周端面には、組み付け時の磁気ディスク５のたわみ防止などの目的で、１〜３本程度の凹構造が円周方向に沿って設けられる場合がある。この凹構造の深さは、一般的に１００μｍ以上であって上記溝（筋目）より明らかに大きいものであり、目視で容易に認識でき、上記溝（筋目）とは異なるものである。なお、上記凹構造と上記溝（筋目）は併用することも可能である。この場合、少なくとも上記凹構造以外の外周端面に上記溝（筋目）を設ければよい。

一実施形態によれば、外周端面２の表面凹凸の形状を定めるパラメータであるスキューネスＳｋは、１．２以下であることが好ましい。スキューネスＳｋが１．２超の場合、鋭い突起形状が比較的まばらに存在するような表面形状となるため、スペーサ１を把持した際に鋭い突起形状部分が壊れたり、把持治具の表面が削られてパーティクル等の異物が発生する可能性が高まる。なお、スキューネスＳｋの下限値は特に制限されないが、例えば−２である。すなわちスキューネスＳｋは−２〜＋１．２の範囲内であることがより好ましい。スキューネスＳｋは、鋭い突起形状が少なくなるという点から、０．５以下であることがより好ましく、０以下であることがさらに好ましい。
外周端面２に上述した溝（筋目）を形成する場合、溝と溝との間の凸形状に大きなバリがあると、スキューネスＳｋが１．２超になり易い。この点でも、スキューネスＳｋは、１．２以下であることが好ましい。

スキューネスＳｋは、表面粗さの計測データの三乗平均を、表面粗さの計測データの二乗平均平方根高さの三乗で割って無次元化したパラメータである。スキューネスＳｋは、表面粗さの突起形状と谷形状の対象性を評価するものであり、正負の値を有し、スキューネスＳｋの正の値が大きくなる程、急峻な突起部形状が多くなり、谷形状が緩やかになる表面凹凸を示し、スキューネスＳｋの負の絶対値が大きくなる程、谷形状が急峻になり、穏かな突起形状が多くなる表面凹凸を示す。
このように所定範囲のスキューネス及び表面粗さＲｚを持つ表面凹凸によって、組み立て装置の把持治具と外周端面２との摩擦力を高めて、スペーサ１の抜き取りの失敗を抑制し、かつパーティクル等の異物の発生を抑制することができる。

スペーサ１と接する磁気ディスク５は、ガラス基板に磁性膜が形成されたものであることが好ましい。スペーサ１もガラス材料で構成され、磁気ディスク５もガラス材料で構成されるので、スペーサ１と磁気ディスク５の熱膨張も概略同じにすることができ、熱膨張差による位置ずれに起因したパーティクルの発生を抑制することができる。

また、一実施形態によれば、スペーサ１と磁気ディスク５は密着し摩擦力によって磁気ディスク５を固定するので、接触面積が大きくなり摩擦力が大きくなる点から、スペーサ１と接する磁気ディスク５の主表面の表面粗さＲａは、０．３［ｎｍ］以下であることが好ましい。

このようなスペーサ１は、磁気ディスク５を８枚以上搭載するＨＤＤ装置において好適である。磁気ディスク５がＨＤＤ装置に通常の６枚より多く８枚以上搭載されると、トップクランプ１６により磁気ディスク５とスペーサ１をよりしっかりと押し付ける（クランプする）ことが必要になり、トップクランプ１６による押圧圧力を大きくする必要がある。これにより、ＨＤＤ装置に組み付けたスペーサ１と磁気ディスク５との密着力は増える。しかし、スペーサ１と磁気ディスク５の熱膨張の差によって位置ずれが生じる場合、上記押圧力は大きいので、パーティクルが発生し易くなる。同様の理由から、実施形態のスペーサ１は、磁気ディスク５を９枚以上搭載するＨＤＤ装置に用いるとより好適であり、磁気ディスク５を１０枚以上搭載するＨＤＤ装置に用いるとより一層好適である。

〔実施例１〕
スペーサ１の効果を確認するために、スペーサ１を作製して以下の実験を行った。
作製したスペーサ１の内径は２５ｍｍ、外径は３２ｍｍ、厚さは２ｍｍであり、面取面の角度は４５度であり、面取面の半径方向の幅は１５０μｍである。
スペーサ１は、上述の酸化物を含むガラス材料で作製した板状ガラスをリング状に切り出した後、端面及び主表面のＲａ、Ｒｚ等の表面粗さが所定の範囲内となるように、研削、研磨をした。その後、水素雰囲気下による熱処理をして全表面を還元処理した。すなわち、スペーサ１は、還元処理したものを用いた。
また、作製したスペーサ１の表面抵抗率ρｓの情報を得るために、スペーサ１と同じ上述の酸化物を含む同じガラス組成で、バルクの板材ガラスを作製した。板状ガラスを所定形状に切り出して、主表面についてスペーサ１と同じ研削や研磨を行い、スペーサ１と同じ厚さであり、かつ主表面の表面粗さがスペーサ１の主表面の表面粗さと同等の板状ガラスとした後、水素雰囲気下による熱処理をして全表面を還元処理して試験片とした。
試験片の表面抵抗率ρｓについては、図４に示す測定方法により抵抗Ｒｓを測定して表面抵抗率ρｓを求めた。印加電圧＝１００[Ｖ]、Ｄ＝３８．１ｍｍ、ｄ＝２５．４ｍｍ、環状電極２４の外径＝５０．８ｍｍ、対向電極２２の直径＝５０ｍｍとし、主電極２０、対向電極２２、及び環状電極２４は導電ペーストを用いた。測定により得られた表面抵抗率ρｓは、２２［℃］において４．２×１０^７［Ω／ｓｑ］であった。このとき、厚さ方向中心部の表面抵抗率ρｓは、２．７×１０^１０［Ω／ｓｑ］であった。
作製した７個のスペーサ１それぞれを８枚のガラス製磁気ディスク（磁性膜等の成膜済み）間に挿入してＨＤＤ装置に組み込み、恒温恒湿槽の中で、磁気ヘッドをシーク動作させながら１週間連続稼働させたところ、特にトラブルは発生しなかった。具体的には、静電気の帯電によって異物等が磁気ディスク上へ付着し、それがヘッドと磁気ディスクとの間に挟まってＨＤＤ装置がクラッシュすることはなく、磁気ヘッドと磁気ディスクとの間に微小な放電が発生することによって磁気ヘッドが静電破壊することもなかった。すなわち、スペーサ１をＨＤＤ装置に用いたところ、磁気ディスク５及びスペーサ１の静電気による帯電を抑制できることが確認できた。

〔実施例２〜６〕
実施例１で作製したスペーサ１及び試験片と同じガラス組成のスペーサ１及び試験片を作製し、このときに行う還元処理の条件（炉内の温度及び処理時間）を種々変更して、試験片の表面及び内部における表面抵抗率ρｓの変化を調べた（実施例２〜６）。内部における表面抵抗率ρｓについては、試験片の表面を研削及び研磨して、厚さ方向の中心部分を露出させて計測した。計測結果は実施例１を含め、以下の表１に示す通りであった。

表１に示す実施例２〜６それぞれについても、７個のスペーサ１それぞれを８枚のガラス製磁気ディスク（磁性膜等の成膜済み）間に挿入してＨＤＤ装置に組み込み、恒温恒湿槽の中で、磁気ヘッドをシーク動作させながら１週間連続稼働させたが、特にトラブルは発生しなかった。具体的には、静電気の帯電によって異物等が磁気ディスク上へ付着し、それがヘッドと磁気ディスクとの間に挟まってＨＤＤ装置がクラッシュすることはなく、磁気ヘッドと磁気ディスクとの間に微小な放電が発生することによって磁気ヘッドが静電破壊することもなかった。すなわち、還元処理の条件を変更して表面における表面抵抗率を１０^３〜１０^９［Ω／ｓｑ］とし、表面における表面抵抗率が、内部に比べて小さいスペーサ１は、磁気ディスク５及びスペーサ１の静電気による帯電を抑制できることが確認できた。

以上、本発明のガラススペーサ、ハードディスクドライブ装置、及びガラススペーサの製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例等に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

１ スペーサ
２ 外周端面
３ 内周端面
４ 主表面
５ 磁気ディスク
１０ ハードディスクドライブ装置
１２ モーター
１４ スピンドル
１６ トップクランプ
２０ 主電極
２２ 対向電極
２４ 環状電極
２６ 直流電源
２８ 電流計

Claims (15)

1. ハードディスクドライブ装置内において磁気ディスクに接するように設けられるリング状のガラススペーサであって、
   前記ガラススペーサのガラス材料の、２２[℃]における表面抵抗率は、１０^３〜１０^９［Ω／ｓｑ］である、ことを特徴とするガラススペーサ。
2. ハードディスクドライブ装置内において磁気ディスクに接するように設けられるリング状のガラススペーサであって、
   前記ガラススペーサのガラス材料表面の、２２［℃]、における表面抵抗率は、前記ガラス材料内部の、２２［℃］における表面抵抗率よりも小さい、ことを特徴とするガラススペーサ。
3. 前記ガラススペーサのガラス材料の、２２[℃]における表面抵抗率は、１０^３〜１０^９［Ω／ｓｑ］である、請求項２に記載のガラススペーサ。
4. 
   前記ガラススペーサは、
   ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、及びＢｉ_２Ｏ_３からなる群から選択される少なくとも１つの酸化物をガラス成分として含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラススペーサ。
5. 前記ガラススペーサの前記磁気ディスクと接する主表面の表面粗さＲａは、１．０［μｍ]以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラススペーサ。
6. 前記ガラススペーサの前記磁気ディスクと接しない外周端面の表面粗さＲｚは１．５［μｍ]以上である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラススペーサ。
7. 前記外周端面の表面粗さＲｚは２０［μｍ]以下である、請求項６に記載のガラススペーサ。
8. 前記ガラススペーサの前記磁気ディスクと接しない外周端面には、前記ガラススペーサの外周に沿って延びる溝が形成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のガラススペーサ。
9. 前記ガラススペーサの前記磁気ディスクと接しない外周端面のスキューネスは、１．２以下である、請求項１〜８のいずれか１項に記載のガラススペーサ。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のガラススペーサと前記磁気ディスクを含むハードディスクドライブ装置。
11. 前記磁気ディスクは、ガラス基板に磁性膜が形成されたディスクである、請求項１０に記載のハードディスクドライブ装置。
12. 前記磁気ディスクの主表面の表面粗さＲａは、０．３［ｎｍ]以下である、請求項１１に記載のハードディスクドライブ装置。
13. 前記磁気ディスクを８枚以上搭載する、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のハードディスクドライブ装置。
14. ハードディスクドライブ装置内において磁気ディスクに接するように設けられるリング状のガラススペーサの製造方法であって、
    前記ガラススペーサの素材であるガラススペーサ素材を作製するステップと、
    前記ガラススペーサ素材の表面を還元することにより、前記表面における表面抵抗率を下げるステップと、を有することを特徴とするガラススペーサの製造方法。
15. 前記ガラススペーサは、ガラス成分として、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、及びＢｉ_２Ｏ_３からなる群から選択される少なくとも１つの酸化物を含む、請求項１４に記載のガラススペーサの製造方法。

Images