JP3302410B2 - 磁気デイスク用基板およびその製造方法ならびに前記基板を用いた磁気デイスク、磁気デイスク装置 - Google Patents

磁気デイスク用基板およびその製造方法ならびに前記基板を用いた磁気デイスク、磁気デイスク装置

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JP3302410B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気デイスク用基板お
よびその製造方法ならびに前記基板を用いた磁気デイス
ク、磁気デイスク装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】磁気デイスクは、スパッタ、メッキ、蒸
着等のプロセスにより、基板上に磁性膜および保護膜を
形成して構成される。磁気記憶装置は、上記の磁気デイ
スクと記録再生磁気ヘッド(以下、「ヘッド」と称す
る)を主構成部としている。
【0003】磁気記憶装置において、操作開始前は、ヘ
ッドと磁気デイスクとは接触状態で静止している。そし
て、操作開始時は、磁気デイスクに所要の回転を与える
ことによりヘッドを浮上させ、ヘッドと磁気デイスク面
との間に空隙を作り、この状態で記録再生を行なう。操
作終了時は、磁気デイスクの回転が止まり、ヘッドと磁
気デイスクとは操作開始前と同様に接触状態で静止す
る。このような方式はコンタクト・スタート・ストップ
方式(通称「CSS方式」)と呼ばれている。
【0004】上記の操作開始時および操作終了時におい
て、ヘッドと磁気デイスクとの間に生じる接触摩擦力
は、ヘッド及び磁気デイスクを消耗させ、磁気特性ひい
ては記録再生特性の劣化原因となる。また、磁気デイス
ク表面に巨大突起が存在している場合は、ヘッドが巨大
突起に衝突して浮上不安定となり、ヘッド及び磁気デイ
スクが損傷して記録再生特性が劣化する。更にまた、平
滑な表面を有する磁気デイスクを用いた場合、或いは、
例えば、多湿雰囲気中に放置したことによりヘッドと磁
気デイスクとの間に水分が入り込んだ場合は、ヘッドと
磁気デイスクとが吸着現象を引き起こす。このような状
態で起動させた場合は、ヘッド及び磁気デイスクにヘッ
ドスティックと通称される大きな抵抗力が生じてヘッド
及び磁気デイスクが損傷する。
【0005】従来より、磁気デイスク用基板にはアルミ
ニウム合金基板が広く用いられているが、近時、ガラス
基板が注目され種々検討されている。何故ならば、ガラ
ス基板は、アルミニウム合金基板に比べて巨大突起がな
く表面平滑性に優れ、しかも、硬くて塑性変形し難く且
つ表面欠陥が少ない等の理由から、高記録密度化に適し
ているためである。ところが、ガラス基板は、表面平滑
性が特に優れているため、磁気デイスクとヘッドとの接
触面積が大きい。従って、ガラス基板を用いた場合は、
磁気デイスクとヘッドとの間の摩擦力の増加や吸着力の
増大を招き、上述の耐CSS特性、耐ヘッドスティック
性が劣化するという欠点がある。
【0006】上記の欠点を解決する方法として、機械的
手法によりガラス基板の表面に微細な凹凸を形成させて
ヘッドと磁気デイスク間の摩擦力および吸着力を低減さ
せる方法が提案されている。しかしながら、この場合、
ガラスの有する低い塑性流動に起因するマイクロクラッ
クの発生は避けられず、ガラス基板の強度の低下による
磁気デイスクの破壊の恐れ及びマイクロクラック中に残
存する水分または結露による水分のための磁性膜の腐食
という欠点がある。
【0007】そこで、機械的手法によりガラス基板の表
面に凹凸を形成した後、フッ酸および硫酸を含む水溶液
またはフッ化物を含む水溶液により化学エッチング処理
を施し、マイクロクラックを拡大して除去する方法が提
案されている(特開昭63−160010号公報)。し
かしながら、上記の方法は、機械的手法と化学エッチン
グ処理の2つを組合せており、しかも、化学エッチング
処理の条件によってはピットやグルーブの生成を招き易
いために最適条件の範囲が狭いという欠点がある。
【0008】また、フッ化カリウムーフッ酸混合水溶液
によりガラス基板の表面を化学エッチング処理する方法
も提案されている(特開昭63−225919号公報、
特開昭64−37722号公報)。しかしながら、上記
の方法は、フッ酸の濃度が高過ぎるため(例えば、実施
例では4N、6N)、ガラス基板の侵食速度が著しく速
く、その結果、ガラス基板表面に形成される凹凸が不均
一となる。そして、斯かる凹凸の不均一性に基づいて巨
大な突起が形成されるために耐CSS特性が十分に向上
しない。また、凹部が過度に形成されるため、化学エッ
チング処理を施さない平滑なガラス基板に比べ再生ノイ
ズが大きくなり、その結果S/N比が低下する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みなされたものであり、その目的は、ガラス基板より
成り、S/N比を低下させることなく耐CSS特性、耐
ヘッドスティック性を向上させた磁気ディスク用基板お
よびその製造方法ならびに前記ガラス基板を用いた磁気
ディスクを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、磁
気デイスク用基板およびその製造方法ならびに前記ガラ
ス基板を用いた磁気デイスクに関し、各発明の要旨は、
次の通りである。第1の要旨は、ガラス基板から成る磁
気デイスク用基板であって、表面に微小な突起を形成し
て成り、当該突起は、突起高さが50〜1000Å、突
起幅が0.01〜1μm、突起密度が10〜1000個
/100μm2 の範囲で形成され、かつ、表面粗さの中
心線山高さ(RP )と最大高さ(Rmax )の比RP /R
ma x が60%以上であることを特徴とする磁気デイスク
用基板に存する。第2の要旨は、フッ化カリウム濃度が
2〜6規定、フッ酸濃度が0.15〜0.9規定のフッ
化カリウム−フッ酸混合水溶液により、液温が5〜20
℃の条件下にガラス基板を化学エッチング処理すること
を特徴とする磁気デイスク用基板の製造方法に存する。
【0011】第3の要旨は、基板上に、順次、下地膜、
磁性膜および保護膜を形成して成る磁気デイスクであっ
て、上記基板は、表面に微小な突起を形成したガラス基
板から成り、当該突起は、突起高さが50〜1000
Å、突起幅が0.01〜1μm、突起密度が10〜10
00個/100μm2の範囲で形成され、かつ、表面粗
さの中心線山高さ(RP)と最大高さ(Rmax)の比RP
/Rmaxが60%以上であることを特徴とする磁気デイ
スク及びこれと記録再生磁気ヘッドとを備える磁気デイ
スク装置に存する。
【0012】以下、本発明を詳細に説明する。先ず、本
発明の磁気デイスク用基板について説明する。本発明の
磁気デイスク用基板(以下、単に「基板」と略記)は、
高度な設計により、ガラス基板表面に微小な突起を形成
して成る。本発明における突起の設計は次の知見に基づ
くものである。すなわち、従来から、耐CSS特性およ
び耐ヘッドスティック性は、基板表面の凹凸すなわちR
max と関連づけられているが、Rmax が同一であって
も、耐CSS特性および耐ヘッドスティック性の結果が
全く正反対になることがある。何故ならば、適度な高さ
と分布で基板の表面に凸部が形成されている場合は、ヘ
ッドと磁気デイスクの接触面積が低減して耐CSS特性
及び耐ヘッドスティック性が向上するのに対し、凹部が
大半を占めている場合は、接触面積が有効に減少しない
か又は逆に増加するために上述の二つの特性が向上しな
いか又は悪化するからである。また、Rmax が異なって
いる場合でも、表面の凸部の形状が同等であれば、耐C
SS特性、耐ヘッドスティック性は同等である。なお、
上記の凹部の深さは、磁気デイスクの再生ノイズの観点
から浅い方すなわちRmax が小さい方が望ましい。
【0013】本発明における突起の設計は、上記の凹凸
に対し、ヘッドと磁気デイスクの接触部分に関与する凸
部と再生ノイズに関与する凹部を分離した上でなされた
ものである。また、本発明の基板は、凹部を深くせず、
S/N比を低下させることなく凸部の均一性を改良し、
耐CSS特性、耐ヘッドスティック性を向上させたもの
である。図1は、本発明の基板の表面の断面形状を示し
た説明図である。本発明の基板は、表面に図1に示すよ
うな不連続の微小の島状突起を形成している。そして、
突起の頂部は丸みを帯びていても平坦であってもいずれ
でも良い。尚、本発明の基板の断面形状は、基板の半径
方向および周方向で同様のプロフィールを有し異方性は
認められない。
【0014】本発明の基板は、ガラス基板から成り、そ
して、ガラス基板としては、ソーダライムシリケートガ
ラス、無アルカリガラス、硼珪酸ガラス、アルミノシリ
ケートガラス、石英ガラス、風冷または液冷等による物
理強化ガラス、化学強化ガラス或いは結晶化ガラス等を
用いることが出来る。
【0015】本発明の基板における突起は、突起高さ、
突起幅、突起密度、表面粗さの中心線山高さ(RP )と
最大高さ(Rmax )の比RP /Rmax が特定の範囲に設
計されている。上記の突起高さとは、基板表面の平坦部
から突起の頂点までの距離(図1のH)を示す。突起高
さは、先端が0.2μm角の触針を有する表面粗さ計
(ランクテーラーホブソン社製「タリステップ」)によ
り、計測長250μmで測定し評価される。RP 及びR
max の評価も同様である。
【0016】上記の突起幅とは、突起の広がり(付け根
間の距離)(図1のW)を示す。突起幅は、突起密度と
共に走査型電子顕微鏡で観察し評価される。なお、突起
形状としては、円形、楕円形、角形等のいずれの形状で
あってもよく、また、これらの形状の突起が混在してい
てもよい。そして、円形以外の突起の場合には、突起の
最大広がり距離を突起幅とする。また、個々の突起幅が
異なる場合は、20個以上の平均値を突起幅とする。
【0017】本発明の基板の突起高さは、50〜100
0Å、好ましくは50〜700Å、より好ましくは10
0〜400Åである。突起高さが50Å未満の場合は、
ヘッドと磁気デイスク間の接触面積を低減する効果が少
なく、耐CSS特性および耐ヘッドスティック性は向上
しない。また、突起高さが1000Åを超える場合は、
再生ノイズが増大し、S/N比が低下する。
【0018】本発明の基板の突起幅は、0.01〜1μ
m、好ましくは0.05〜0.5μm、より好ましくは
0.1〜0.3μmである。また、突起密度は、10〜
1000個/100μm2 、好ましくは10〜500個
/100μm2 、より好ましくは20〜300個/10
0μm2 である。突起幅と突起密度が共に上記の範囲未
満の場合は、ヘッドと磁気デイスク間の接触面積が小さ
過ぎるため、ヘッドが磁気デイスクと接触する際に過度
の圧力が突起上の磁気デイスクにかかり、次第に磁気デ
イスクが摩耗することによりCSS特性が悪化する。ま
た、突起幅と突起密度が共に上記の範囲を超える場合
は、ヘッドと磁気デイスク間の接触面積が有効に低減し
ないため、耐CSS特性および耐ヘッドスティック性は
向上しない。
【0019】また、本発明の基板における表面粗さのR
P とRmax の比RP /Rmax は、60%以上であること
が必要であり、70%以上であることが好ましい。RP
/R max は、基板表面の凹凸に対する凸部の割合を示
し、この値が60%以上になると基板表面に主として凸
部が形成されたことを意味する。またRP /Rmax の値
が大きい程、凸部を除いた基板表面はより平坦であるこ
とを意味している。すなわち、再生ノイズが小さく、そ
の結果S/N比が高くなる。従来の化学エッチング処理
による場合、基板表面のRP /Rmax は、大半が50%
前後、つまり、基板表面が単にランダムに荒れている
か、または、一部が40%以下、つまり、主として凹部
が形成される。斯かる場合、ヘッドと磁気デイスク間の
接触面積の指標となる凸部が制御されておらず、CSS
特性の再現性は乏しい。また、凹部が過度に形成されて
いるため、再生ノイズが大きく、その結果S/N比が低
い。
【0020】次に、本発明の基板の製造方法について説
明する。本発明の基板の製造方法において、ガラス基板
の表面に突起を形成する方法としては、例えば、次の
(1)〜(3)の各方法を採用することが出来る。 (1)化学エッチング処理を利用する方法 (2)フォトレジストを利用する方法 (3)フッ酸の蒸気にて接触処理する方法
【0021】上記の各方法において、化学エッチング処
理を利用する方法が好適であり、エッチング液として、
フッ化カリウム濃度が2〜6規定、フッ酸濃度が0.1
5〜0.9規定のフッ化カリウム−フッ酸混合水溶液を
使用し、液温が5〜20℃の条件下に実施するのが特に
好ましい。フッ化カリウム濃度が上記の範囲未満の場合
は、突起高さが1000Åより大きくなり、RP /R
max が50%前後となるが、上記の範囲を超える場合
は、突起高さが50Å未満となり、しかも、エッチング
液中に不溶物を生じる。フッ酸濃度が上記の範囲未満の
場合は、突起高さが50Å未満となり、しかも、エッチ
ング速度が極度に遅くなり、フッ酸濃度が上記の範囲を
超える場合は、基板表面における突起高さが不均一とな
るかもしくはRP /Rmax が50%ないしはそれ以下と
なる。液温が上記の範囲未満の場合は、エッチング速度
が遅くなって突起高さが50Å未満となり、しかも、エ
ッチング液中に不溶物を生じる。また、液温が上記の範
囲を超える場合は、基板表面における突起高さが不均一
となる。
【0022】次に、本発明の磁気デイスクについて説明
する。本発明の磁気デイスクは、前記のガラス基板上
に、順次、下地膜、磁性膜および保護膜を形成して成
る。そして、下地膜、磁性膜および保護膜の形成は、ス
パッタ、メッキ、蒸着等の公知のプロセスに従って行う
ことが出来る。下地膜としては、Cr,Ti,V,W等
IVa〜VIaの元素、Zn,Al,Ge,Si等IIb〜IV
bの元素、または、これらの酸化物、窒化物、炭化物、
ホウ化物を使用することが出来る。また、NiPやパー
マロイも使用することが出来る。これらは、2種以上の
ものを組合せて使用してもよい。磁性膜としては、Co
Cr,CoNiCr,CoTaCr,CoPt,CoC
rPt,CoCrB,CoCrTaB,CoCrPt
B,CoP,CoNiP,CoZnP,CoNiZn
P,CoNiO等Co系磁性膜またはフェライト、窒化
鉄等Fe系磁性膜を使用することが出来る。そして、磁
性膜は、面内磁化膜または垂直磁化膜のどちらでもよ
い。保護膜としては、C,SiO2 ,ZrO2 等を使用
することが出来る。通常、ガラス基板の厚さは0.4〜
2mm、下地膜の厚さは500〜3000Å、磁性膜の
厚さは300〜1000Å、保護膜の厚さは50〜50
0Åの範囲から選択される。
【0023】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。なお、以下の諸例にお
いて各測定は、次の方法によって行った。 (1)突起高さ及び突起高さの均一性 基板上の内周部、中央部、外周部における任意の直線上
の突起について測定し、測定値の平均値を突起高さと
し、測定値の幅を突起高さの均一性とした。
【0024】(2)CSS特性 静止摩擦力または動摩擦力のいずれか一方の値が20g
fを超えた場合を不合格とした。 (3)ヘッドスティック合否 温度25℃、湿度80%の雰囲気中にヘッドと磁気デイ
スクを静止接触状態で1時間放置し、起動時の摩擦力の
しきい値を20gfとして判定した。 (4)S/N比 磁気デイスク用の評価装置で測定した。
【0025】実施例1及び比較例1 化学強化した3.5″ソーダライムシリケートガラス基
板を中性洗剤で洗浄し、超純水で水洗した後、フッ化カ
リウム(KF)とフッ酸(HF)を含み10℃に保持さ
れた混合水溶液を用いて化学エッチング処理を施し、上
記のガラス基板表面に微小な突起を形成し、厚さ1.3
mmの磁気デイスク用基板を得た。化学エッチング処理
の条件と形成された突起の形状を表1及び2に示す。次
いで、スパッタ法により、上記のガラス基板上に、順
次、クロム下地膜(1000Å)、コバルト−クロム−
タンタル合金磁性膜(600Å)及びカーボン保護膜
(300Å)を形成し、その後、浸漬法により、フッソ
系潤滑剤を厚さ25Åに塗布して磁気デイスクを作製し
た。上記の磁気デイスクのCSS特性、ヘッドスティッ
ク性、S/N比を評価し、その結果を表3に示す。
【0026】実施例2及び比較例2 エッチング液の温度を5℃又は20℃に変更した他は、
実施例1と同様にして、磁気デイスク用基板および磁気
デイスクを作製し、諸特性を評価した。化学エッチング
処理の条件と形成された突起の形状を表1及び2に示
す。また、磁気デイスクの評価結果を表3に示す。
【0027】実施例3及び比較例3 ガラス基板の材質を未強化である通常のソーダライムシ
リケートガラス又は無アルカリガラスに変更した他は、
実施例1と同様にして、磁気デイスク用基板および磁気
記録媒体を作製し、諸特性を評価した。化学エッチング
処理の条件と形成された突起の形状を表1及び2に示
す。また、磁気デイスクの評価結果を表3に示す。表
中、実施例3(1)及び比較例3(1)が未強化ソーダ
ライムシリケートガラスの例であり、実施例3(2)及
び比較例3(2)が無アルカリガラスの例である。
【0028】
【表1】 ──────────────────────────────────── KF濃度(N) HF濃度(N) 液温(℃) 時間(分) ──────────────────────────────────── 実施例1(1) 2 0.3 10 2 実施例1(2) 2 0.9 10 2 実施例1(3) 4 0.6 10 2 実施例1(4) 6 0.3 10 2 実施例1(5) 6 0.9 10 2 実施例1(6) 3 0.15 10 4 比較例1(1) 0.5 0.6 10 2 比較例1(2) 4 6 10 2比較例1(3) 4 0.1 10 2 実施例2(1) 4 0.6 5 2 実施例2(2) 4 0.6 20 2 比較例2(1) 3 0.8 0 5 比較例2(2) 4 0.6 30 2比較例2(3) 4 6 30 1 実施例3(1) 4 0.6 10 2 実施例3(2) 5 0.8 10 2 比較例3(1) 4 2 10 2 比較例3(2) 1 0.6 10 2 ────────────────────────────────────
【0029】
【表2】 ──────────────────────────────────── 高さ 高さの均一性 幅 密度 Rp /Rmax ──────────────────────────────────── 実施例1(1) 350 300 〜400 0.1 200 80 実施例1(2) 450 400 〜500 0.05 400 70 実施例1(3) 250 210 〜290 0.2 100 90 実施例1(4) 150 120 〜180 0.5 20 90 実施例1(5) 200 150 〜250 0.3 40 80 実施例1(6) 100 80 〜120 0.02 400 80 比較例1(1) 1000 1200 〜1400 0.1 700 50 比較例1(2) 突起は認められない(Rmax :4000Å) 50 比較例1(3)< 50 < 50 0.7 20 60 実施例2(1) 150 120 〜180 0.2 150 80 実施例2(2) 350 280 〜420 0.1 200 70 比較例2(1)< 50 < 50 0.4 50 60 比較例2(2) 1500 500 〜2500 0.1 100 70 比較例2(3) 突起は認められない(Rmax :8000Å) 50 実施例3(1) 200 160 〜240 0.2 150 80 実施例3(2) 150 100 〜200 0.4 300 80 比較例3(1) 1500 1000 〜2000 0.1 200 60 比較例3(2) 1500 1000 〜2000 0.2 600 70 ──────────────────────────────────── 高さ:Å 幅 :μm 密度:個/100 μm2p /Rmax :%
【0030】
【表3】 ──────────────────────────────────── CSS特性 ヘッドスティック S/N比 回数(万回) 合否 合否 (dB) ──────────────────────────────────── 実施例1(1) 2 ○ ○ 38 実施例1(2) 2 ○ ○ 36 実施例1(3) 2 ○ ○ 40 実施例1(4) 2 ○ ○ 41 実施例1(5) 2 ○ ○ 38 実施例1(6) 2 ○ ○ 40 比較例1(1) 2 ○ ○ 26 比較例1(2) 0.2 × ○ 21比較例1(3) 0.5 × × 33 実施例2(1) 2 ○ ○ 40 実施例2(2) 2 ○ ○ 36 比較例2(1) 0.2 × × 32 比較例2(2) 2 ○ ○ 28比較例2(3) 0.1 × ○ 20 実施例3(1) 2 ○ ○ 37 実施例3(2) 2 ○ ○ 39 比較例3(1) 2 ○ ○ 24 比較例3(2) 2 ○ ○ 27 ────────────────────────────────────
【0031】
【発明の効果】本発明の磁気デイスクは、その基板表面
に突起を適度に形成しているため、これを用いた磁気デ
イスク装置においては、ヘッドと磁気デイスク間の摩擦
力および吸着力が軽減され、耐CSS特性および耐ヘッ
ドスティック性が改善され、しかも、基板表面に形成さ
れた微小な凹部の深さが浅いため、S/N比に悪影響を
及ぼさない。また、本発明の磁気デイスク用基板の製造
方法においては、低フッ酸濃度で且つ低温度の化学エッ
チング処理を採用しているため、エッチング速度は適度
に緩慢化される。従って、均一性に優れた突起を再現性
よくガラス基板表面に形成することが出来、しかも、ガ
ラス基板の平坦性を著しく損ったり、強度の低下を引き
起こすことがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の磁気デイスク用基板の表面の断面形状
を示した説明図である。
【符号の説明】
H:突起高さ W:突起幅
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−187922(JP,A) 特開 平1−236421(JP,A) 特開 昭63−225919(JP,A) 特開 昭63−160013(JP,A) 特開 平5−189736(JP,A)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス基板から成る磁気デイスク用基板
    であって、表面に微小な突起を形成して成り、当該突起
    は、突起高さが50〜1000Å、突起幅が0.01〜
    1μm、突起密度が10〜1000個/100μm2
    範囲で形成され、かつ、表面粗さの中心線山高さ
    (RP)と最大高さ(Rmax)の比RP/Rmaxが60%以
    上であることを特徴とする磁気デイスク用基板。
  2. 【請求項2】 フッ化カリウム濃度が2〜6規定、フッ
    酸濃度が0.15〜0.9規定のフッ化カリウム−フッ
    酸混合水溶液により、液温が5〜20℃の条件下にガラ
    ス基板を化学エッチング処理することを特徴とする磁気
    デイスク用基板の製造方法。
  3. 【請求項3】 基板上に、順次、下地膜、磁性膜および
    保護膜を形成して成る磁気デイスクであって、上記基板
    は、表面に微小な突起を形成したガラス基板から成り、
    当該突起は、突起高さが50〜1000Å、突起幅が
    0.01〜1μm、突起密度が10〜1000個/10
    0μm2の範囲で形成され、かつ、表面粗さの中心線山
    高さ(RP)と最大高さ(Rmax)の比RP/Rmaxが60
    %以上であることを特徴とする磁気デイスク。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の磁気デイスクと記録再
    生磁気ヘッドとを備えることを特徴とする磁気デイスク
    装置。
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