JP4591431B2

JP4591431B2 - 情報記録媒体用ガラスディスクの製造方法及び当該方法に使用する製造装置

Info

Publication number: JP4591431B2
Application number: JP2006277335A
Authority: JP
Inventors: 秀樹河合
Original assignee: Konica Minolta Opto Inc
Current assignee: Konica Minolta Opto Inc
Priority date: 2006-10-11
Filing date: 2006-10-11
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2026-10-11
Also published as: JP2008097690A

Description

本発明は、多数枚の情報記録媒体用ガラスディスクが積層されたガラスディスク積層体の側周面を加工する情報記録媒体用ガラスディスクの製造方法及び当該方法に使用する製造装置に関する。

磁気ディスクの小型・高密度化に伴い、表面平滑性及び機械的強度が優れたガラスディスクを情報記録媒体用ディスクとして利用することが多くなっている。情報記録媒体用ガラスディスクは、ガラスディスクの側周面をラッピング加工したあとポリッシング加工し、さらにガラスディスクの表裏の記録面をラッピング加工したあとポリッシング加工することによって作成される。

ガラスディスクの側周面の機械的加工は、一枚一枚個別に行うことも可能であるが、作業効率が非常に悪い。そこで、ガラスディスクの側周面の機械的加工は、ガラスディスクを多数枚積層したガラスディスク積層体に対して行われることが一般的である（例えば、特許文献１を参照のこと）。

特開平１１−２１９５２１号公報

特許文献１に開示されたガラスディスク積層体のコアドリル加工方法は、ワークであるガラスディスク積層体が高速回転する一方で、コアドリルが固定されているという片持ち支持状態によってガラスディスク積層体がコアドリル加工されている。加工効率を高めるために、ガラスディスク積層体の積層枚数をできるだけ増やしたいという要望に対して、ガラスディスクの積層枚数を増やすと、片持ち支持されたガラスディスク積層体の回転軸心ブレの影響を受けやすくなってしまう。したがって、コアドリルがガラスディスク積層体に当接し始める加工初期段階において、回転軸心ブレによってガラスディスクのコア加工精度が低下するという問題がある。

また、内周刃と外周刃とが一体的に構成された一体型コアドリルにおいて、一般的に、同じ研削能力を持った内周刃及び外周刃が用いられている。しかしながら、同じ研削能力を持った内周刃及び外周刃を用いた場合には、一体型コアドリルを回転させたときに内周刃の周速よりも外周刃の周速の方が速いために、ガラスディスクの外周部分は素早く研削されるが内周部分は研削されにくく研削面がラフになって仕上がり面が悪いという問題がある。

したがって、本発明の解決すべき技術的課題は、多数枚の情報記録媒体用ガラスディスクが積層されたガラスディスク積層体の内周面及び外周面を高精度に加工することのできる情報記録媒体用ガラスディスクの製造方法及び当該方法に使用する製造装置を提供することである。

課題を解決するための手段および作用・効果

上記技術的課題を解決するために、本発明によれば、以下の情報記録媒体用ガラスディスクの製造方法及び当該方法に使用する製造装置が提供される。

すなわち、本発明に係る情報記録媒体用ガラスディスクの製造方法は、
多数枚の情報記録媒体用ガラスディスクが積層されたガラスディスク積層体が保持シャフトと保持台との間で挟持されていて、
内周刃と外周刃とが同軸に一体的に構成された一体型コアドリルが、保持シャフトを中心に回転駆動されるとともに保持シャフトに沿ってガラスディスク積層体の側にスライド移動されることによって、ガラスディスク積層体の内周面及び外周面を加工する情報記録媒体用ガラスディスクの製造方法であって、
前記内周刃の研削能力が外周刃の研削能力より高いように構成されていることを特徴とする。

上記方法によれば、ガラスディスク積層体が保持シャフトと保持台との間で堅固に挟持されているとともに、軸心ブレの起こりにくい一体型コアドリルが高速回転する。したがって、高速回転した一体型コアドリルがガラスディスク積層体に対して当接され始める加工初期段階においても軸心ブレが起こらないために、多数枚のガラスディスクを積層したガラスディスク積層体であっても高い精度でコア加工することができる。そして、同じ研削能力を持った内周刃及び外周刃を用いた場合には外周部分は素早く研削されるが内周部分は研削されにくい。そのために、内周刃の砥石の番手を外周刃のそれよりも小さくすること等で、内周刃の研削能力を外周刃の研削能力より高くすることによって、内周研削度合いと外周研削度合いとを実質的に同じにすることができる。

内周刃の刃先が外周刃の刃先より突出していると、加工初期段階において内周刃の刃先がポイント的にガラスディスク積層体に当接してガラスディスク表面に応力集中が起こってガラスディスクの破損が起こりやすくなる。したがって、内周刃の刃先が外周刃の刃先より引っ込んでいることが好ましい。

多数枚の情報記録媒体用ガラスディスクが積層されたガラスディスク積層体が保持台に対して固着されていて、
内周刃と外周刃とが同じ回転軸上で別々に回転駆動される分離型コアドリルが、回転軸を中心に回転駆動されるとともに回転軸に沿ってガラスディスク積層体の側にスライド移動されることによって、ガラスディスク積層体の内周面及び外周面を加工することを特徴とする。

上記方法によれば、ガラスディスク積層体が保持台に堅固に固着されているとともに、軸心ブレの起こりにくい分離型コアドリルが高速回転する。したがって、高速回転した一体型コアドリルがガラスディスク積層体に対して当接され始める加工初期段階においても軸心ブレが起こらないために、多数枚のガラスディスクを積層したガラスディスク積層体であっても高い精度でコア加工することができる。そして、分離型コアドリルの内周刃及び外周刃の回転速度を別々に調節することができるので、周速が速くなる外周刃の回転数を小さくして周速が遅くなる内周刃の回転数を大きくすることによって、研削度合いを適宜変化させることができる。

同じ研削能力を持った内周刃及び外周刃を用いた場合には、外周刃及び内周刃の回転数を調節することもできるが、内周刃の砥石の番手を外周刃のそれよりも小さくすることによって、内周刃の研削能力が外周刃の研削能力より高くして、内周研削度合いと外周研削度合いとを実質的に同じにすることができる。

以下に、本発明の第一実施形態に係る情報記録媒体用ガラスディスク１２の製造方法及びそれに使用される製造装置２を、図１乃至３を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の第一実施形態に係る情報記録媒体用ガラスディスク１２の製造装置２の模式的斜視図である。図２は、図１に示した情報記録媒体用ガラスディスク１２の製造装置２の一体型コアドリル２０の底面図である。図３は、ガラスディスク積層体１０をコアドリル加工した後の模式的斜視図である。

コアドリル加工の対象であるガラスディスク１２は、様々なサイズのものが該当するが、例えば、ハードディスクドライブに内蔵される磁気記録用ガラスディスクであって、１．８インチサイズのものや２．５インチサイズのものである。

図１に示すように、情報記録媒体用ガラスディスク１２の製造装置２は、大きくは、一体型コアドリル２０と保持シャフト２９と保持台４２とから構成されている。

図１及び２に示すように、一体型コアドリル２０は、内周刃２２と外周刃２６とが一体的に構成されている。すなわち、内周刃２２及び外周刃２６は、それぞれ大略円筒形状をしており、それらの上端部分が互いに連結されて、下端部分がオープンである。内周刃２２の上面部には、保持シャフト２９が回転軸５６の上下方向にスライド移動できる貫通穴が設けられている。内周刃２２及び外周刃２６の下端部分は、刃先２３及び刃先２７をそれぞれ形成している。内周刃２２の回転軸と外周刃２６の回転軸と保持シャフト２９とは回転軸５６を中心にした同軸であり、刃先２３と刃先２７と保持シャフト２９の外周面とは、回転軸５６を中心にした同心円を描いている。

コアドリル加工の初期において小径の刃先２３がガラスディスク１２にポイント的に当接して過大な研削力がガラスディスク１２に負荷されることによってガラスディスク１２が破損する可能性がある。そこで、外周刃２６の刃先２７が先にガラスディスク１２に当接するように、内周刃２２の刃先２３が外周刃２６の刃先２７よりわずかに引っ込んでいるように構成されている。

内周刃２２は、例えば、砥石の番手が＃８０乃至３００であり、材質がダイヤモンド、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）又はタングステンカーバイド（ＷＣ）であり、刃先２３の厚みが０．２乃至１．０ｍｍである。

外周刃２６は、例えば、砥石の番手が＃１５０乃至８００であり、材質がダイヤモンド、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、タングステンカーバイド（ＷＣ）又は焼き入れ鋼であり、刃先２７の厚みが０．３乃至３．０ｍｍである。

同じ研削能力を持った内周刃２２及び外周刃２６を用いて同じ回転数で研削加工した場合には、外周部分での周速が内周部分での周速よりも速くなるために、外周部分は素早く研削されるが内周部分は研削されにくくなる。このような問題を解決するために、内周刃２２の砥石の番手を外周刃２６のそれよりも小さくして、内周刃２２の研削能力を外周刃２６の研削能力より高くすることによって、同じ回転数で研削加工した場合での内周研削度合いと外周研削度合いとが実質的に同じであるように構成されている。

一体型コアドリル２０の上部には、一体型コアドリル２０を回転駆動する回転駆動機構（不図示）が設けられている。例えば、一体型コアドリル２０の外周刃２６の外周上面に形成されたギア部と、回転駆動機構のギア部とが係合していて、回転駆動機構のモータの回転駆動力が両ギア部を介して一体型コアドリル２０に伝達されるように構成されている。そして、高速回転する一体型コアドリル２０をガラスディスク積層体１０に向けて押し下げることによって、ガラスディスク積層体１０が研削加工される。一体型コアドリル２０の毎分の回転数は、例えば１００乃至１０００ｒｐｍである。

ガラスディスク積層体１０は、例えば、外径寸法が５０乃至１００ｍｍで、厚みが０．６乃至１．３５ｍｍの大略方形又は大略円形のホウ珪酸ガラスからなるガラスディスク１２が、薄肉の接合剤又はスペーサを介して積層されている。接合剤は、一般的な接着剤、ワックス、熱硬化樹脂、光硬化樹脂等の中から選択される。また、スペーサは、樹脂材料、繊維材料、ゴム材料、金属材料、セラミック材料等の中から選択される。ガラスディスク１２の積層枚数は１０乃至１００枚である。コアドリル加工によって、例えば、内径２０ｍｍ、外径８５ｍｍ、厚み０．６５ｍｍのドーナツ板、内径１２ｍｍ、外径４０ｍｍ、厚み０．６ｍｍのドーナツ板、内径１５ｍｍ、外径４５ｍｍ、厚み１．１ｍｍのドーナツ板、又は内径１２ｍｍ、外径６５ｍｍ、厚み１．３５ｍｍのドーナツ板のガラスディスク１２が得られる。

保持シャフト２９及び保持台４２は、ステンレス材料（例えばＳＵＳ３０４）等の剛性材料から作られている。保持シャフト２９の円筒外面及び底面、保持台４２の上面には電解研磨による平滑化処理が施されていて、一体型コアドリル２０の円筒内面及びガラスディスク１２との摩擦がそれぞれ軽減されている。もちろん、ガラスディスク積層体１０への衝撃的応力の負荷を防止するために、ガラスディスク積層体１０と保持シャフト２９、及びガラスディスク積層体１０と保持台４２の間にゴム等の弾性緩衝材をそれぞれ介在することは、好適である。

円柱形状をした保持シャフト２９は、保持台４２に対して垂直下向きに延在している。保持シャフト２９が保持台４２に向けてすなわち下向きに付勢されていて、ガラスディスク積層体１０が保持シャフト２９と保持台４２との間で挟持されている。したがって、一体型コアドリル２０は、軸心ブレの起こりにくい状態で高速回転することができる。

高速回転した一体型コアドリル２０がガラスディスク積層体１０に対して軸心ブレの起こりにくい状態で押下されるので、図３に示すように、外周面１７及び内周面１８が高い精度でコアドリル加工されたガラスディスク積層体１０が得られる。そして、一体型コアドリル２０がガラスディスク１２に当接され始める加工初期段階において、ガラスディスク１２が破損することも無い。

このように外周面１７及び内周面１８がコアドリル加工されたガラスディスク積層体１０は、積層状態を維持したままで、フッ酸と硫酸とを含むエッチング液に浸漬する化学的な仕上げ加工に供される。そして、ガラスディスク積層体１０から接合剤又はスペーサを除去することによって、コアリング加工された多数枚のガラスディスク１２に分離される。その結果、各ガラスディスク１２の外周面１８及び内周面１７は潜傷の除去された平滑な面となっているとともに、各ガラスディスク１２のエッジ部が面取り加工されている。

次に、本発明の第二実施形態に係る情報記録媒体用ガラスディスク１２の製造方法及びそれに使用される製造装置２を、図４を参照しながら詳細に説明するが、上述した第一実施形態との相違点を中心に説明する。

図４に示すように、情報記録媒体用ガラスディスク１２の製造装置２は、大きくは、分離型コアドリル３０と支柱５０とアーム５２と保持台４２とから構成されている。

図４に示すように、分離型コアドリル３０は、内周刃３２と外周刃３６とが同じ回転軸５６上で別個独立に回転駆動されるように構成されている。すなわち、内周刃３２及び外周刃３６は、それぞれ大略円筒形状をしており、それらの上端部分が内シャフト３４及び外シャフト３８にそれぞれ連結されている。内周刃３２及び外周刃３６の下端部分は、刃先３３及び刃先３７をそれぞれ形成している。外シャフト３８の軸穴に挿通された内シャフト３４と外シャフト３８とが、回転軸５６に対して同軸に配置されている。内周刃３２の刃先３３と外周刃３６の刃先３７とは回転軸５６を中心にした同心円を描いている。そして、例えば、刃先３３の厚みが０．２乃至１．０ｍｍであり、刃先３７の厚みが０．３乃至３．０ｍｍである。

内周刃３２と外周刃３６とを同時に使ってコアドリル加工する場合、コアドリル加工の初期に内周刃３２の刃先３３がガラスディスク１２にポイント的に当接して過大な研削力がガラスディスク１２に負荷されることによってガラスディスク１２が破損することがないように、内周刃３２の刃先３３が外周刃３６の刃先３７よりわずかに引っ込んでいるように位置決めされている。

保持台４２や支柱５０やアーム５２は、ステンレス材料（例えばＳＵＳ３０４）等の剛性材料から作られている。保持台４２の上面には、リング状の弾性緩衝部材４６が配設されている。弾性緩衝部材４６及び保持台４２には、吸着通路４４が配設されている。吸着通路４４に連通した吸着ポンプ（不図示）で、ガラスディスク積層体１０の下面を吸着することによって、ガラスディスク積層体１０を保持台４２に対して固定する。弾性緩衝部材４６の設置によりガラスディスク積層体１０の下面は保持台４２の上面から離間しているが、保持台４２の上面の中央部には、内刃３２が保持台４２に衝突することを防止する内刃用逃がし凹部４７が設けられている。また、保持台４２の上面には、外刃３６が保持台４２に衝突することを防止する円環状の外刃用逃がし凹部４９が設けられている。

支柱５０が保持台４２の垂直上向きに延在していて、アーム５２が支柱５０の水平方向（横向き）に延在している。アーム５２の上面には駆動モータ５４が取付されている。アーム５２を上下方向に貫通した軸支部５８の中に、内シャフト３４及び外シャフト３８が回転軸５６と同軸に挿通されている。駆動モータ５４のギア部を切り替えることによって、内シャフト３４だけを駆動すること、外シャフト３８だけを駆動すること、あるいは内シャフト３４と外シャフト３８とを同時駆動することの３パターンで回転駆動することができる。そして、不図示の押下手段によって、内シャフト３４と外シャフト３８とを別個独立に回転軸５６の上下方向にスライド移動することができる。したがって、高速で回転駆動された内シャフト３４及び外シャフト３８が、別個独立に回転軸５６の上下方向にスライド移動することができ、ガラスディスク積層体１０のコアドリル加工に供することができる。

分離型コアドリル３０では、内周刃３２及び外周刃３６の回転速度を別々に調節することができる。したがって、同じ研削能力を持った内周刃３２及び外周刃３６を用いた場合には、周速が速くなる外周刃３６の回転数を小さくして周速が遅くなる内周刃３２の回転数を大きくすることによって、研削度合いを適宜変化させることができる。例えば、砥石の番手が＃１５０乃至８００であり、材質がダイヤモンド、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）又はタングステンカーバイド（ＷＣ）と砥石を共通にして、内周刃３２の毎分回転数を３００乃至２０００ｒｐｍにして、外周刃３６の毎分回転数を５０乃至５００ｒｐｍにして、回転数の変化によって研削能力を大略同じにすることができる。内周刃３２及び外周刃３６の研削能力を大略同じにして、砥石寿命を同じ程度に合わせることによって、内周刃３２及び外周刃３６の管理が非常に楽になる。

また、上述したように、外周刃３６及び内周刃３２の回転数を別個独立に調節することもできるが、第一実施形態と同様に、内周刃３２の砥石の番手を外周刃３６のそれよりも小さくすることによって、内周刃３２の研削能力が外周刃３６の研削能力より高くして、内周研削度合いと外周研削度合いとを実質的に同じにすることができる。

したがって、ガラスディスク積層体１０を高い精度でコア加工することができるとともに、内周部分及び外周部分での研削度合いの実質的同一化を実現することができる。

本発明の第一実施形態に係る情報記録媒体用ガラスディスクの製造装置の模式的斜視図である。図１に示した情報記録媒体用ガラスディスクの製造装置の一体型コアドリルの底面図である。ガラスディスク積層体をコアドリル加工した後の模式的斜視図である。本発明の第二実施形態に係る情報記録媒体用ガラスディスクの製造装置の模式的正面図である。

２：情報記録媒体用ガラスディスクの製造装置
１０：ガラスディスク積層体
１２：ガラスディスク
１４：スペーサ
１７：外周面
１８：内周面
２０：一体型コアドリル
２２：内周刃
２３：刃先
２６：外周刃
２７：刃先
２９：保持シャフト
３０：分離型コアドリル
３２：内周刃
３３：刃先
３４：内シャフト
３６：外周刃
３７：刃先
３８：外シャフト
４２：保持台
４４：吸着通路
４６：緩衝部材
４７：内刃用逃がし凹部
４９：外刃用逃がし凹部
５０：支柱
５２：アーム
５４：駆動モータ
５６：回転軸
５８：軸支部

Claims

多数枚の情報記録媒体用ガラスディスクが積層されたガラスディスク積層体が保持シャフトと保持台との間で挟持されていて、
内周刃と外周刃とが同軸に一体的に構成された一体型コアドリルが、保持シャフトを中心に回転駆動されるとともに保持シャフトに沿ってガラスディスク積層体の側にスライド移動されることによって、ガラスディスク積層体の内周面及び外周面を加工する情報記録媒体用ガラスディスクの製造方法であって、
前記内周刃の研削能力が外周刃の研削能力より高いように構成されていることを特徴とする、情報記録媒体用ガラスディスクの製造方法。
前記内周刃の刃先が外周刃の刃先より引っ込んでいることを特徴とする、請求項１記載の情報記録媒体用ガラスディスクの製造方法。
内周刃と外周刃とが同軸に一体的に構成された一体型コアドリルと、
一体型コアドリルを回転駆動する駆動部と、
多数枚の情報記録媒体用ガラスディスクが積層されたガラスディスク積層体が載置される保持台と、
ガラスディスク積層体を保持台との間で挟持するとともに、回転する一体型コアドリルをスライド可能に軸支する保持シャフトと、を備え、
前記内周刃の研削能力が外周刃の研削能力より高いように構成されていることを特徴とする、情報記録媒体用ガラスディスクの製造装置。
前記内周刃の刃先が外周刃の刃先より引っ込んでいることを特徴とする、請求項３記載の情報記録媒体用ガラスディスクの製造装置。