JP5994022B2 - 研削砥石、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法及び磁気ディスクの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハードディスクドライブ（以下、「ＨＤＤ」と略記する。）などの磁気記録装置に搭載される磁気ディスク用のガラス基板製造における端面研削に用いられる研削砥石、当該研削砥石を用いて基板の端面研削を行う磁気ディスク用ガラス基板の製造方法、及びこの製造方法によるガラス基板を用いる磁気ディスクの製造方法に関するものである。

今日、情報記録技術、特に磁気記録技術は、急速なＩＴ産業の発達に伴い飛躍的な技術革新が要請されている。ＨＤＤ等の磁気記録装置に搭載される記録媒体である磁気ディスクでは、高容量化の要請により、磁気ディスク１枚あたり７５０ＧＢ以上の情報記録密度を実現できる技術が求められている。

ところで、磁気ディスク等の情報記録媒体用基板としては、従来はアルミニウム系合金基板が広く用いられていたが、最近では、高記録密度化に適した磁気ディスク用基板として、ガラス基板の占める比率が高くなってきている。ガラス基板は、アルミニウム系合金基板に比べて剛性が高いので、磁気ディスク装置の高速回転化に適し、また、平滑な表面が得られるので、磁気ヘッドの浮上量を低下させることが容易となり、記録信号のS/N比を向上させることが出来るので好適である。

また、磁気ディスクの高記録密度化のためには、ガラス基板の加工精度にも高度なものが要求されており、それはガラス基板の主表面のみならず、端面形状においても同様である。
磁気ディスク用ガラス基板は、通常、円盤状に成形したガラス素板に、端面の研削・研磨、主表面の研削・研磨、化学強化等の工程を順次施して製造される。

従来のガラス基板の端面の加工方法としては、円盤状に成形したガラス素板（ガラス基板）の端面部分に研削液を供給しながら、ガラス基板の外周側端面および内周側端面に研削砥石を接触回転させて研削加工を行い、ガラス基板の外周側端面および内周側端面に所定の面取り加工を施していた（特許文献１など）。この場合に砥石は、一般には総形砥石とも呼ばれているもので、ガラス基板の端面形状を形成するための溝形状を有しており、この砥石をガラス基板の端面と接触させて加工することにより、砥石の溝形状をガラス基板の端面に形状転写している。また、この面取り加工の後に、ガラス基板の端面を鏡面に加工するために、ブラシ研磨が行われていた。

特開２０００−１８５９２７号公報 特開２００６−２９４０９９号公報

情報化社会の進展とともに、磁気ディスクの高記録密度化の要求は高まるばかりである。磁気ディスク用のガラス基板の端面形状においても、更なる表面品質（平滑化など）の向上や、加工精度（形状精度など）の向上が求められてきている。
その理由は、たとえばＨＤＤに搭載された時の磁気ヘッドの位置決め精度を得るための内外径寸法精度の高精度化、媒体主表面に対するコロージョン発生などのコンタミ要因の低減要請に基づく外径端面の高品位化の達成が要求されるからである。

従来、基板端面の研削加工は、まず面取り加工などの端面形状を形成するための粗研削加工を行い、それに続いて、端面形状や寸法精度の確保に加えて表面の粗さ品位を確保するための精密研削加工（仕上げ研削加工）を行っている。上記の粗研削加工には、硬さの硬い電着ボンド砥石などが用いられることが多い。

一方、上記の精密研削加工では、基板端面の仕上げ面品位を確保するため、粗研削加工用の研削砥石よりも硬さの柔らかいレジンボンド砥石が用いられることが多いが、実際の研削砥石は、量産加工で使用すると研削性能にバラツキがあり、そのことによる数々の問題が発生し、所望の品位が安定して得られなかった。

研削砥石の硬さについては、従来より、大越式試験機による硬さ試験や、ロックウェル硬度計による硬さ評価などの方法が知られている。しかしながら、本発明者の検討によると、これらの方法で評価した研削砥石の硬さと、この研削砥石を用いて実際に基板端面研削を行った時の研削性能（研削速度、研削面粗さ、形状寸法精度など）との間に明確な相関関係は認められず、結局のところ、研削砥石の良し悪しは実際に使ってみなければ判断できないということが分かった。

なお、上記特許文献２には、ダイヤモンド砥粒に結合剤（バインダー）としてウレタン樹脂や尿素樹脂等を用いたレジンボンド砥石を用いることで、加工面の粗さRaを１００ｎｍ以下に仕上ることが記載されているが、砥石成分の構成材料が示されているだけで、具体的な砥石の仕様、とりわけ研削性能を左右する砥石の硬さ指標についての開示はない。砥石の構成材料がたとえ同じでも硬さが異なれば、研削速度や、加工面の品質に差が生じ、量産加工において安定した品質を得ることは困難である。

上述のとおり、高記録密度化などの観点から、ガラス基板の端面の寸法形状精度や面取り加工の仕上がり面品位など、磁気ディスク用ガラス基板に対する品質要求は従来に増して高まる一方であり、砥石の性能を的確に評価できる指標が無く、実際に使ってみなければ砥石の性能を判断できないという状況では、今後さらに高まるガラス基板の品質要求に安定的に応えることが困難になってきている。

そこで、本発明は、信頼性の確保が急務となっている磁気ディスクの高記録密度化の要請に応える観点から、磁気ディスク用ガラス基板の端面を効率良く高品質に仕上げることができ、量産加工においても安定した品質が得られる研削砥石を提供することを第１の目的とする。また、この研削砥石を用いて、量産加工においても安定した品質の端面研削加工を行うことができる磁気ディスク用ガラス基板の製造方法を提供することを第２の目的とする。さらに、このような製造方法によるガラス基板を利用する磁気ディスクの製造方法を提供することを第３の目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、本発明を完成するに到ったものである。
すなわち、本発明は、前記課題を解決するため、以下の構成としている。
（構成１）
中心に円孔を有する円盤状のガラス基板の端面を精密研削するための、研削砥石であって、前記研削砥石は、砥粒と、該砥粒同士を結合するバインダーとを含み、前記研削砥石表面のバインダー部分を、バーコビッチ圧子を用いて、２５０ｍＮの押込み荷重の条件でナノインデンテーション試験法によって測定される硬度が、０．４〜１．７ＧＰａの範囲内であることを特徴とする研削砥石。

（構成２）
前記砥粒の平均粒子径は、２〜１５μｍの範囲内であることを特徴とする構成１に記載の研削砥石。

（構成３）
前記研削砥石は、前記ガラス基板の主表面と直交する軸に対して砥石の回転軸を傾斜させた状態で当該砥石を前記ガラス基板の端面に当接させて当該ガラス基板の端面を研削処理する際に用いる回転砥石であることを特徴とする構成１又は２に記載の研削砥石。
ここで、上記「傾斜」とは、ガラス基板の側壁面と２つの面取面の全ての面が、研削砥石の表面に設けられた溝に同時に接触するように、傾斜させることである。
（構成４）
構成１乃至３のいずれかに記載の研削砥石を用いて、前記ガラス基板の端面の研削処理を行う工程を含むことを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。

（構成５）
中心に円孔を有する円盤状のガラス基板の端面を研削砥石を用いて精密研削する研削処理を含む磁気ディスク用ガラス基板の製造方法であって、前記研削砥石は、砥粒と、当該砥粒同士を結合するバインダーとを含み、前記研削砥石表面のバインダー部分を、バーコビッチ圧子を用いて、２５０ｍＮの押込み荷重の条件でナノインデンテーション試験法によって測定される硬度と、この研削砥石を用いて、ある条件でガラス基板端面を研削処理したときの研削速度との相関関係を予め求めておき、求められた相関関係に基づき、所望の研削速度となるような硬度を有する研削砥石を選択し、この選択された研削砥石を用いて前記研削処理を行うことを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。

（構成６）
前記研削砥石は、前記バインダーが樹脂材料からなり、前記ナノインデンテーション試験法によって測定される硬度が、０．４〜１．７ＧＰａの範囲内であることを特徴とする構成５に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。

（構成７）
前記選択された研削砥石を用いて、前記ガラス基板の主表面と直交する軸に対して当該研削砥石の回転軸を傾斜させた状態で当該研削砥石を前記ガラス基板の端面に当接させて当該ガラス基板の端面を研削処理することを特徴とする構成５又は６に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。

（構成８）
前記ガラス基板の端面の表面粗さRaが、０．１μｍ以下になるように研削処理することを特徴とする構成４乃至７のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
（構成９）
構成４乃至８のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法によって製造された磁気ディスク用ガラス基板の主表面上に少なくとも磁性層を形成することを特徴とする磁気ディスクの製造方法。

本発明に係る研削砥石によれば、磁気ディスク用ガラス基板の端面を効率良く高品質に仕上げることができ、量産加工においても安定した品質を得ることができる。従って、信頼性の確保が急務となっている磁気ディスクの高記録密度化の要請に応えることが可能である。
また、本発明に係る磁気ディスク用ガラス基板の製造方法によれば、この研削砥石を用いて、量産加工においても安定した品質の端面研削加工を行うことができるため、その結果、磁気ディスク用ガラス基板の端面を高品質に仕上げることができる。

さらに、この磁気ディスク用ガラス基板の製造方法によって製造された磁気ディスク用ガラス基板を用いる磁気ディスクの製造方法によれば、基板の端面を高品質に仕上げることができ、基板端面の表面状態や加工精度が起因する障害の発生を防止し、より一層の高記録密度化を実現できる信頼性の高い磁気ディスクを提供することができる。

端面研削加工方法の一実施形態を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）とは向きを変えた正面図である。 端面研削加工方法の別の実施形態を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）とは向きを変えた正面図である。 上記図２の実施形態に用いる砥石の溝形状の一例を示す断面図である。 ガラス基板の端面形状の一例を示す断面図である。 研削砥石におけるナノインデンテーション試験法によって測定される荷重と変位の相関図である。 ナノインデンテーション試験法によって測定される研削砥石の硬度と、この研削砥石を用いて、ある条件でガラス基板端面を研削処理したときの研削速度との相関関係の一例を示す図である。 端面研削加工方法のその他の実施形態を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）とは向きを変えた正面図である。

以下、本発明を実施するための形態について詳述する。
図４は、本発明が適用される磁気ディスク用ガラス基板１の外周側端部の断面図である。該ガラス基板１は、図４には示されていないが、中心部に円孔４を有する全体が円盤状に形成され（図１等を参照）、その表裏の主表面１ａ，１ａと、これら主表面１ａ，１ａ間に形成される外周側の端面と内周側の端面を有する。
上記ガラス基板１の外周側の端面は、その主表面１ａと直交する側壁面１ｂと、この側壁面１ｂと表裏の主表面１ａ，１ａとの間にそれぞれ形成されている２つの面取り面（面取りした面）１ｃ、１ｃとからなる形状に形成されている。また、上記ガラス基板１の内周側の端面については図示していないが、上記外周側端面と同様に、その主表面１ａと直交する側壁面と、この側壁面と表裏の主表面１ａ，１ａとの間にそれぞれ形成されている２つの面取り面（面取りした面）とからなる形状に形成されている。

そして磁気ディスク、例えば、２．５インチディスクの場合は、ガラス基板１の外径が６５ｍｍ、内径が２０ｍｍに仕上げられる。ここで、内径とは、ガラス基板１の中心部の円孔の内径のことである。

磁気ディスク用ガラス基板１の主表面１ａ、外周側端面および内周側端面はいずれも、最終的にはそれぞれ所定の表面粗さとなるように研磨（鏡面研磨）仕上げされる。ガラス基板１の外周側端面及び内周側端面はいずれも、上述のような端面形状に仕上げられ、なお且つ、表面粗さが例えばＲｍａｘで０．１μｍ以下、Ｒａで０．０１μｍ以下の鏡面状態に仕上げられることが通常求められる。
ここで、本発明においては、Ｒａ、Ｒｍａｘというときは、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｂ０６０１：１９８２に準拠する算術平均粗さ、最大粗さのことである。また、本発明において端面の表面粗さは、レーザー顕微鏡を用いて観察倍率を３０００倍にして５０μｍ×５０μｍの測定領域で測定した値である。

磁気ディスク用ガラス基板１は、通常、例えばダイレクトプレス等により所定の円盤状に成形したガラス基板（ガラスディスク）１に、端面の研削・研磨（鏡面研磨）、主表面の研削・鏡面研磨、化学強化等の工程を順次施して製造される。
まず、上記ガラス基板１の端面の研削・研磨工程について説明する。
なお、本明細書においては、ダイレクトプレス等により所定の円板状に成形したガラスディスクから、このガラスディスクに加工、処理等を施して作製される最終製品のガラス基板にいたるまで、説明の便宜上、すべてガラス基板もしくは磁気ディスク用ガラス基板と呼ぶこととする。

最初に、上記端面研削加工工程について説明する。図１は、上記端面研削加工方法の一実施形態を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）とは向きを変えた正面図である。
中心部に孔明け加工を施し、円孔４を有するガラス基板１に対して、その外周側端面については砥石７を、内周側端面に対しては砥石８を用いて加工する。砥石７は、図示するように所定の大きさの円盤状に形成されており、その外周側には、ガラス基板の端面形状を形成するための溝形状を有しており、具体的には、ガラス基板の外周側端面に側壁面と面取り面の両方の面を形状転写できるような溝形状となっている。また、砥石８は、図示するように所定の大きさの円柱状に形成されており、その外周側には、ガラス基板の端面形状を形成するための溝形状を有しており、具体的には、ガラス基板の内周側端面に側壁面と面取り面の両方の面を形状転写できるような溝形状となっている。つまり、上記砥石７と砥石８は、いずれもガラス基板１の研削加工面の仕上がり目標の寸法形状を考慮して、所定の寸法形状に形成されている。

上記端面研削加工で用いる上記砥石７と砥石８としては、粗研削加工用には、例えば高剛性砥石であるダイヤモンド砥粒を電着ボンドで固めた所謂電着ボンド砥石が好適である。また、仕上げの精密研削加工用には、砥粒同士を結合するバインダーが例えばフェノール樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂等の樹脂材料であるレジンボンド砥石や、バインダーが例えば銅系合金、鋳鉄系合金、チタン系合金等の金属質結合剤であるメタルボンド砥石、バインダーがガラス質結合材であるビトリファイド砥石などが好適である。この中でも、砥石の硬度の調整が比較的容易なレジンボンド砥石が特に好適である。
また、砥粒の粒径としては、粗さを維持しながら砥石寿命全体に亘って研削性能を維持できるためには、例えば平均粒子径３０μｍ以下の砥粒が好適であるが、特に精密研削加工用には、平均粒子径２〜１５μｍの範囲内の砥粒が好適である。砥粒としては、例えばダイヤモンド砥粒が好適である。砥粒の粒径は、例えば電気抵抗試験法で測定することが可能である。
本発明における砥粒の粒径は、この電気抵抗試験法によって測定された平均値（メジアン径（Ｄ５０））である。
なお、粗研削加工後の端面の表面粗さはＲａで１μｍ以下とすることが好ましい。また、精密研削後の表面粗さはＲａで０．１μｍ以下とすることが好ましい。

ところで、本発明において、ガラス基板の端面を精密研削するための上記研削砥石は、上記構成１にあるように、砥粒と、該砥粒同士を結合するバインダーとを含み、研削砥石表面のバインダー部分を、バーコビッチ圧子を用いて、２５０ｍＮの押込み荷重の条件でナノインデンテーション試験法によって測定される硬度が、０．４〜１．７ＧＰａの範囲内であることを特徴とするものである。

本発明者は、従来の大越式試験機による硬さ試験や、ロックウェル硬度計による硬さ評価などの方法で評価した研削砥石の硬さと、この研削砥石を用いて実際に基板端面研削を行った時の研削性能（研削速度、研削面粗さ、形状寸法精度など）との間に明確な相関関係は認められなかった理由を以下のように推測した。
従来の研削砥石の硬さ試験は、圧子が測定時に砥石に沈み込む過程で周囲の砥石組織を破壊し、且つ圧縮した組織状態を評価することから密度的要素が介在するため、砥石構造体の総合的な強度を測定していることになり、砥石の研削性能を発揮させるための硬さ、言い換えれば砥石の研削性能に直接つながる砥粒同士を保持するバインダーの機械的強度を的確に評価することができなかったものと考えられる。

本発明者は、研削砥石の成分的には同一であっても、その構造体の強度、特に砥粒と、砥粒同士を結合するバインダー（結合剤）間の強度、言い換えれば砥粒の保持強度の違いによって研削性能が異なり、そのことが端面品質のバラツキの原因となっている可能性が高いと推測した。そこで、本発明者は、砥石の硬さ、とりわけ砥粒とバインダーとの結び付きの強度が砥石の性能もしくは加工特性としてきわめて重要であるとの認識に立ち、砥石製品の状態で砥粒とバインダー間の結合状態、換言すれば砥粒の保持強度を的確に評価する方法として、ナノインデンテーション試験法を検討した。そして、所定の条件でナノインデンテーション試験法によって測定される硬さと、この研削砥石を用いて実際に基板端面研削を行った時の研削性能（研削速度、研削面粗さ、形状寸法精度など）との間に明確な相関関係が認められることを見出した。具体的には、研削砥石表面のバインダー部分を、バーコビッチ圧子を用いて、２５０ｍＮの押込み荷重の条件でナノインデンテーション試験法によって測定される硬度が、０．４〜１．７ＧＰａの範囲内である研削砥石を用いることにより、特に仕上げの精密研削において良好な研削性能を発揮し、その結果、磁気ディスク用ガラス基板の端面を効率良く高品質に仕上げることができ、量産加工においても安定した品質が得られることを見出した。

次に、ナノインデンテーション試験法による研削砥石の硬度の測定方法について説明する。
測定対象となる研削砥石表面のバインダー部分を、先端が四角錐形状のバーコビッチ圧子を用いて、１ｎｍ／秒で荷重を負荷し、２５０ｍＮまで昇圧し、そのまま所定時間（例えば１０秒間）保持した後、昇圧時と同等の除荷速度にて減圧した際の荷重と変位の関係を図５に示した。なお、この昇圧条件であれば、バインダーの機械的強度を的確に評価することができる。
ここでは、例として３個の異なる研削砥石に対応する３本の特性曲線を示している。この曲線は動的硬さ特性を示しており、従来の静的硬さ特性である硬度評価よりも実使用時に近い特性を示している。

この図５に示す動的硬さ特性曲線の結果から、下記式によりナノインデンテーション試験法による研削砥石の硬度を得る。
Ｈ＝Ｆ／Ａｃ
ここで、Ｈは研削砥石の硬度、Ｆは荷重、Ａｃはくぼみ面積である。
上記くぼみ面積Ａｃは、下記の関係式によって表わされる。
Ａｃ＝ｆ(hc) ∝ 24.5・hc^２
hc＝hmax−ε・Ｆ／Ｓ
ここで、hc：押込み深さ、hmax：最大荷重時の深さ、hs：除荷開始時の押込み深さ、ho：除荷後の押込み深さ、ε：圧子固有の形状係数（例：バーコビッチ圧子の場合＝0.75）、Ｓ：荷重と変位の比例係数、ｍ：傾き（dF/dh）。

本発明に係る研削砥石は、上記ナノインデンテーション試験法によって測定される硬度が、０．４〜１．７ＧＰａの範囲内であるが、より好ましくは、１．２〜１．６ＧＰａの範囲内である。

上記端面研削加工では、図１に示されるように、ガラス基板１の回転軸と砥石７あるいは砥石８の回転軸とが平行となるような配置関係で、加工が行われる。砥石７については、ガラス基板１の外周側端面に対して図中の矢印１９方向（切込み方向）に接触し、砥石８については、ガラス基板１の内周側端面に対して図中の矢印２０方向（切込み方向）に接触する。
この場合、砥石７又は砥石８、及びガラス基板１をそれぞれ所定方向に回転させながら加工を行うことが好ましく、砥石７又は砥石８、及びガラス基板１の各々の周速度、周速度比については内外周側端面の研削加工に好適なように適宜設定されればよい。図１では、ガラス基板１は矢印１０方向に、砥石７は矢印１７方向に、砥石８は矢印１８方向にそれぞれ回転させているが、回転方向はこれに限定されるわけではない。砥石７又は砥石８とガラス基板１の回転方向は、加工部において同方向（カウンタ方向）、異方向（アンチカウンタ方向）のいずれでもよい。

研削性や加工能率の観点からは、例えば砥石７の加工部における周速度は８００〜１７００ｍ／分とすることが好適である。また、砥石８の加工部における周速度は２００〜７００ｍ／分とすることが好適である。また、ガラス基板１の加工部における周速度は３〜１０ｍ／分とすることが好適である。
また、研削加工時は、背分力研削抵抗が２〜４０N/mmとすることが好適である。背分力研削抵抗は加工圧に関連するパラメータである。なお、背分力研削抵抗は、例えば、研削動力計を用いて測定することができる。
また、使用する研削液（クーラント）としては、特に制約はないが、冷却効果が高く、生産現場において安全性の高い水溶性の研削液が特に好適である。

また、図２は、上記端面研削加工方法の別の実施形態を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）とは向きを変えた正面図である。
図２に示す端面加工方法は、前記ガラス基板の主表面と直交する軸に対して砥石の回転軸を傾斜させた状態で当該砥石を前記ガラス基板の端面に当接させて当該ガラス基板の端面を研削加工する方法である。このような研削加工方法は、表面粗さなどの加工品位と形状精度を高めることができるので、たとえば総形砥石を用いて粗研削加工を行った後の精密研削加工に特に好適である。なお、粗研削加工に用いることも可能である。

たとえば総形砥石を用いた粗研削加工によって内外周側端面にそれぞれ側壁面と面取り面の両方の面が形成されたガラス基板に対して、その外周側端面については砥石２を、内周側端面に対しては砥石３を用いて加工する。砥石２は、図示するように所定の大きさの円盤状に形成されており、その外周側には、ガラス基板の端面と接触する面に溝形状を有している。この溝形状は、例えば図３に示すように、断面視では内方に凹んだ凹形状６となっている。勿論、図３に図示する形状は一例であり、これに限定する趣旨ではない。また、砥石３は、図示するように所定の大きさの円柱状に形成されており、その外周側には、ガラス基板の端面と接触する面に溝形状（例えば図３に示すような凹形状）を有している。

この加工方法の場合、ガラス基板の端面に当接する砥石の軌跡が一定とならないようにガラス基板の端面と砥石とを接触させて、加工が行われる。この加工方法では、端面全体（本件では、側壁面とその両隣の２つの面取面の３つの面）を同時に研削加工される。
例えば、図２に示されるように、基板外周側を加工する砥石２については、ガラス基板１の平面方向に対して砥石２の平面方向を角度αだけ傾けた状態で加工する。また、基板内周側を加工する砥石３については、ガラス基板１の平面方向に対して砥石３の平面方向を角度βだけ傾けた状態、換言すると、回転砥石である砥石３の回転軸をガラス基板の主表面と直交する方向に対して傾斜させた状態で加工する。砥石２については、ガラス基板１の外周側端面に対して図中の矢印１３方向（切込み方向）に接触し、砥石３については、ガラス基板１の内周側端面に対して図中の矢印１４方向（切込み方向）に接触する。この場合においても、砥石２又は砥石３、及びガラス基板１をそれぞれ所定方向に回転させながら加工を行うことが好ましく、各々の周速度、周速度比については内外周側端面の加工に好適なように適宜設定されればよい。また、図２では、ガラス基板１は矢印１０方向に、砥石２は矢印１１方向に、砥石３は矢印１２方向にそれぞれ回転させているが、回転方向はこれに限定されるわけではない。砥石２又は砥石３とガラス基板１の回転方向は、同方向（カウンタ方向）、異方向（アンチカウンタ方向）のいずれでもよい。

研削性や加工能率の観点からは、例えば砥石２の加工部における周速度は１２００〜１７００ｍ／分とすることが好適である。また、砥石３の加工部における周速度は３００〜７００ｍ／分とすることが好適である。また、ガラス基板１の加工部における周速度は３〜１０ｍ／分とすることが好適である。また、研削加工時は、背分力研削抵抗が2〜40N/mmとすることが好適である。

図２に示す加工方法では、ガラス基板１の端面に当接する砥石２の軌跡が一定とはならないで、砥石２の凸部（砥粒）が基板端面に対してランダムな位置に当接、作用するため、基板へのダメージが少なく、研削加工面の表面粗さやその面内ばらつきも小さくなり、研削加工面をより高平滑に仕上げることができる。
従って、このようなガラス基板に対して砥石を傾けた状態で精密研削する加工法において用いられる上記砥石２および砥石３としては、上述の本発明の研削砥石を適用することが好適である。

また、図７は、上記端面研削加工方法のその他の実施形態を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）とは向きを変えた正面図である。
ガラス基板の内周側端面の加工方法については、上述の図２に示す実施の形態と同様であるが、外周側端面については、図７に示すようなガラス基板が内包されるような大きさの円筒状に形成された砥石５を用いて加工を行う方法を適用することもできる。砥石５の内周側には、ガラス基板の端面と接触する面に溝形状を有している。この溝形状は、例えば前述の図３に示すような凹形状６となっている。
本実施の形態においても、ガラス基板１の端面に当接する砥石５の軌跡が一定とならないように、ガラス基板１の平面方向に対して砥石５の平面方向を角度αだけ傾けた状態でガラス基板１の外周側端面と砥石５の内周側とを接触させながら加工することが好適である。図７に示す加工方法では、ガラス基板１の外周端面に当接する砥石５の軌跡が一定とはならないで、砥石５の凸部（砥粒）が基板端面に対してランダムな位置に当接、作用するため、基板へのダメージが少なく、研削加工面の表面粗さやその面内ばらつきも小さくなり、研削加工面をより高平滑に仕上げることができる。従って、このような図７に示す加工方法において用いられる上記砥石５としては、上述の本発明の研削砥石を適用することが好適である。
なお、磁気ディスク用ガラス基板に用いる硝種としては特に限定を設けないが、ガラス基板の材質としては、例えば、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、ソーダアルミノシリケートガラス、アルミノボロシリケートガラス、ボロシリケートガラス、石英ガラス、チェーンシリケートガラス、又は結晶化ガラス等のガラスセラミックス等が挙げられる。なかでもアモルファスのアルミノシリケートガラスは、平滑性、耐衝撃性や耐振動性に優れるため特に好ましい。

また、本発明は、上述の実施の形態に関連する好ましい以下の実施の形態にかかる発明をも提供するものである。
すなわち、砥粒と、該砥粒同士を結合するバインダーとを含む研削砥石表面のバインダー部分を、バーコビッチ圧子を用いて、２５０ｍＮの押込み荷重の条件でナノインデンテーション試験法によって測定される硬度と、この研削砥石を用いて、ある条件でガラス基板端面を研削処理したときの研削速度との相関関係を予め求めておく。そして、この求められた相関関係に基づき、所望の研削速度となるような硬度を有する研削砥石を選択する。そして、この選択された研削砥石を用いてガラス基板の端面を精密研削する研削処理を行う。

上述したように、本発明者は、砥石の硬さ、とりわけ砥粒とバインダーとの結び付きの強度が砥石の性能もしくは加工特性としてきわめて重要であるとの認識に立ち、所定の条件でナノインデンテーション試験法によって測定される硬度と、この研削砥石を用いてある検索条件で実際に基板端面研削を行った時の研削性能（研削速度、研削面粗さ、形状寸法精度など）との間に明確な相関関係が認められることを見出した。具体的には、研削砥石表面のバインダー部分を、バーコビッチ圧子を用いて、２５０ｍＮの押込み荷重の条件でナノインデンテーション試験法によって測定される硬度と、この研削砥石を用いて、所定の条件でガラス基板端面を研削処理したときの研削速度との相関関係を予め求めておく。そして、この求められた相関関係に基づき、所望の研削速度となるような硬度を有する研削砥石を選択し、この選択された研削砥石を用いてガラス基板の端面を研削することにより、特に仕上げの精密研削において良好な研削性能を発揮し、その結果、磁気ディスク用ガラス基板の端面を効率良く高品質に仕上げることができ、量産加工においても安定した品質が得られることを見出した。

なお、ナノインデンテーション試験法による研削砥石の硬度の測定方法についてはすでに説明したとおりであるので、ここでは説明を省略する。

複数個の研削砥石について、上述のナノインデンテーション試験法によって測定される研削砥石の硬度と、この研削砥石を用いて、所定の条件でガラス基板端面を研削処理したときの研削速度との相関関係の一例を図６に示す。なお、図６は、後述の実施例での結果を示すものであり、詳しくは実施例で説明する。
この図６に示された相関関係に基づき、所望の研削速度、例えば０．５μｍ／ｓｅｃ以上となるＡの範囲を最適範囲とする。そして、このＡの最適範囲内の硬度を有する研削砥石を選択し、この選択された研削砥石を用いてガラス基板の端面を精密研削することにより、良好な研削性能を発揮させることができる。

一方、上記最適範囲内よりも砥石硬度の低いＢの領域内の研削砥石を選択した場合、砥粒の保持強度が低く、加工中に砥粒の脱落が促進されて目こぼれ状態となり、そのため所望の研削速度が得られず、形状だれが発生して端面品質も悪化してしまう。
また、上記最適範囲内よりも砥石硬度の高いＣの領域内の研削砥石を選択した場合、砥粒の保持強度が大きすぎて砥粒の脱落による自生発刃作用が進まず、研削屑が砥石表面に堆積する目詰まりや砥粒の摩滅による目つぶれが発生することで、所望の研削速度が得られず、加工面にもヤケによる品質劣化が発生する。

本発明者は、たとえばバインダーが樹脂材料からなるレジンボンド砥石の場合、上記ナノインデンテーション試験法によって測定される硬度は、０．４〜１．７ＧＰａの範囲内であることが好ましく、特に仕上げの精密研削において、所望の例えば１．０μｍ／ｓｅｃ以上の研削速度が得られ、良好な研削性能を発揮させることができ、量産加工においても安定した品質が得られることを見出した。レジンボンド砥石の場合、特に好ましくは、上記硬度が１．２〜１．６ＧＰａの範囲内である。

前述の図２や図７に示すようなガラス基板に対して砥石を傾けた状態で精密研削する加工法において用いられる上記砥石２および砥石３としては、上述のナノインデンテーション試験法によって測定される研削砥石の硬度と、この研削砥石を用いて、所定の条件でガラス基板端面を研削処理したときの研削速度との相関関係に基づき選択された研削砥石を適用することが好適である。

以上のようにして、基板の外周側及び内周側端面の研削加工を終えたガラス基板に対して、ブラシ研磨等による端面研磨を行い、端面を鏡面に加工する。これに続いて主表面の鏡面研磨工程、化学強化工程、等を施すことにより、図４に示すような磁気ディスク用ガラス基板１が得られる。

また、本発明は、上述の本発明による磁気ディスク用ガラス基板の製造方法によって製造された磁気ディスク用ガラス基板の主表面上に少なくとも磁性層を形成する磁気ディスクの製造方法についても提供する。
すなわち、例えば上述の本発明に係る実施の形態により得られる磁気ディスク用ガラス基板上に、少なくとも磁性層を形成することにより磁気ディスクが得られる。通常は、例えばガラス基板上に、付着層、軟磁性層、下地層、磁性層、保護層、潤滑層などを設けた磁気ディスクとするのが好適である。

例えば磁性層としては、垂直磁気記録媒体用としては例えばCo系のhcp結晶構造をもつ合金などが挙げられる。
また、保護層としては、例えば、炭素系保護層などが好ましく挙げられる。また、保護層上の潤滑層を形成する潤滑剤としては、PFPE（パーフロロポリエーテル）系化合物が挙げられる。
ガラス基板上に上記各層を成膜する方法については、公知のスパッタリング法などを用いることができる。炭素系保護層の成膜についてはプラズマＣＶＤ法も好ましく用いられる。また、潤滑層の成膜にはディップ法などを用いることができる。
本発明による磁気ディスク用ガラス基板の製造方法によって製造された磁気ディスク用ガラス基板を用いて磁気ディスクを製造することにより、基板の端面を高品質に仕上げることができ、基板端面の表面状態や形状精度が起因する障害の発生を防止し、より一層の高記録密度化を実現できる磁気ディスクを提供することができる。

以下に実施例を挙げて、本発明の実施の形態についてさらに具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１〜７、比較例１〜３）
まず、溶融ガラスから上型、下型、胴型を用いたダイレクトプレスにより直径６６ｍｍφの円盤状のアモルファスのアルミノシリケートガラスからなるガラス基板（ガラスディスク）を得た。

次いで、ガラス基板に寸法精度及び形状精度を向上させるためラッピング工程を行った。このラッピング工程は両面ラッピング装置を用いて行なった。

次に、円筒状の砥石を用いてガラス基板の中央部分に孔を空けると共に、前述の図１に示すような総形砥石を用いた加工法により内周側端面の粗研削加工を行い、続いて、前述の図２に示すようなガラス基板に対して砥石を傾けた状態で接触させて加工する方法により精密研削加工を行った。
上記の粗研削加工にはダイヤモンド砥粒を電着ボンドで固めた電着ボンド砥石を使用した。また、上記の精密研削加工には、平均粒子径（Ｄ５０）が５μｍのダイヤモンド砥粒を用い、当該砥粒同士を結合するバインダーがフェノール樹脂であるレジンボンド砥石を使用した。このレジンボンド砥石は、構成材料は同じであるが、硬度の異なる砥石を準備した。砥石硬度は、上述のナノインデンテーション試験法により測定した。
上記粗研削加工は、前述の図１に示すガラス基板と砥石との配置関係で行い、上記精密研削加工は、前述の図２に示すガラス基板と砥石との配置関係で行い、ガラス基板に対する砥石の傾き角度αは１０度に設定した。また、ガラス基板と砥石の各々の周速度、回転方向、加工圧は適宜設定して行った。

以上のようにして、１００枚のガラス基板の内周側端面の研削加工を行った。
得られた１００枚のガラス基板について、内周側端面の側壁面と面取り面の形状・寸法精度を確認するために、側壁面と面取り面との成す角部Ａおよび主表面と面取り面との成す角部Ｂ（図４参照）の曲率半径を、微細輪郭形状測定器を用いて測定した。曲率半径は、基板１枚あたり表裏１点ずつ合計２点を測定し、その平均値をその基板の測定値とした。これを基板１００枚について繰り返し、バラツキ（最大値と最小値の差）を算出した。その結果について以下の４段階の相対評価を行い、表１に示した。◎、○、△であれば実用上合格である。
◎：優れている（バラツキが０．０１５ｍｍ以下）
○：良好（バラツキが０．０２５ｍｍ以下）
△：一応合格（バラツキが０．０４５ｍｍ以下）
×：不合格（バラツキが０．０４５ｍｍより大）
また、面取り面の表面粗さＲａを、レーザー顕微鏡による測定値を元に算出し、その結果についても表１に示した。
また、上記精密研削時における研削速度についても表１に示した。

上記表１の結果から明らかなように、ナノインデンテーション試験法によって測定される硬度が、０．４〜１．７ＧＰａの範囲内である実施例１〜７の研削砥石を用いて基板内周側端面の精密研削を行うと、端面粗さ、端部形状・寸法精度において良好な結果が得られた。なお、研削速度についても良好であった。
これに対し、ナノインデンテーション試験法によって測定される硬度が、０．４ＧＰａ未満である比較例１の研削砥石を用いると、端面品質及び研削速度の両方について良好な結果が得られなかった。つまり、硬度の低すぎる領域では砥粒の保持強度が低く、加工中に砥粒の脱落が促進されて目こぼれ状態となり、そのため研削速度が得られず、形状だれが発生して端面品質も悪化している状態と考えられる。
また、ナノインデンテーション試験法によって測定される硬度が、１．７ＧＰａよりも大きい比較例２、３の研削砥石を用いると、砥粒の保持強度が大きすぎて砥粒の脱落による自生発刃作用が進まず、研削屑が砥石表面に堆積する目詰まりや砥粒の摩滅による目つぶれが発生することで、研削速度が得られず、加工面にはヤケによる品質劣化が発生している状態と考えられる。
また、以上の結果から、研削砥石の研削性能を評価する上で、ナノインデンテーション試験法によって測定される硬度を指標とすることが最適であることが確認できた。

（実施例８〜１３）
上記の精密研削加工用に、ダイヤモンド砥粒と、ダイヤモンド砥粒同士を結合するバインダーがフェノール樹脂であるレジンボンド砥石であって、ナノインデンテーション試験法により測定した硬度が１．３GPaであり、平均粒径が１．５〜２５μｍの範囲内で異なる６種類の砥石を準備した。
以上の砥石を用いたこと以外は、実施例１と同様にしてガラス基板の内周側端面の研削加工を行い、得られたガラス基板について実施例１と同様の評価を行い、その結果を表２に示した。

上記表２の結果から明らかなように、硬度の同じ砥石でも、砥粒の平均粒径が２μｍ〜１５μｍの範囲内であると、端面粗さと、端部形状・寸法精度において特に良好な結果が得られるので有利である。なお、平均粒径が１．５μｍの場合には、表面に僅かに研削状痕が見られた。
また、実施例８〜１３と同じ仕様の砥石を用いて、外径端部の精密研削加工を行ったところ、ガラス基板を傾斜させる、させない、また、外接型加工（図１、図２参照）、内接型加工（図７参照）に関わらず、表２と同様に砥粒の平均粒径が２μｍ〜１５μｍの範囲内であると、端面粗さと、端部形状・寸法精度において特に良好な結果が得られた。

（実施例１０１〜１０３、比較例１０１、１０２）
まず、前述の実施例と同様にして、溶融ガラスから上型、下型、胴型を用いたダイレクトプレスにより直径６６ｍｍφの円盤状のアルミノシリケートガラスからなるガラス基板（ガラスディスク）を得た。次いで、ガラス基板に寸法精度及び形状精度を向上させるためラッピング工程を行った。

次に、円筒状の砥石を用いてガラス基板の中央部分に孔を空けると共に、前述の図１に示すような総形砥石を用いた加工法により端面の粗研削加工を行い、続いて、前述の図２に示すようなガラス基板に対して砥石を傾けた状態で接触させて加工する方法により精密研削加工を行う。
上記の粗研削加工にはダイヤモンド砥粒を電着ボンドで固めた電着ボンド砥石を使用した。また、上記の精密研削加工には、平均砥粒径が５μｍのダイヤモンド砥粒と、バインダーとしてフェノール樹脂とを含むレジンボンド砥石を使用した。このレジンボンド砥石は、構成材料は同じであるが、バインダー部分の硬度の異なる１０種類の砥石を準備した。砥石のバインダー部分の硬度は、上述のナノインデンテーション試験法により測定した。

そして、本加工の前に、予め本加工と同じ条件で、上記精密研削用の１０種類のレジンボンド砥石を用いて、ガラス基板の端面研削加工を行い、上述のナノインデンテーション試験法により測定した砥石硬度と、研削速度との相関関係を求め、図６に示した。図６において、研削速度が０．５μｍ／ｓｅｃ以上となるＡの範囲を最適範囲とし、このＡの最適範囲内の硬度を有する３種類の研削砥石を選択し、さらに、最適範囲内よりも砥石硬度の低いＢの領域内の研削砥石を１種類選択し、最適範囲内よりも砥石硬度の高いＣの領域内の研削砥石を１種類選択した。なお、上記最適範囲は、０．４〜１．７ＧＰａであった。

そして、このようにして選択された全部で５種類の研削砥石をそれぞれ用いて、本加工を行った。上記粗研削加工は、前述の図１に示すガラス基板と砥石との配置関係で行い、上記精密研削加工は、前述の図２に示すガラス基板と砥石との配置関係で行い、ガラス基板に対する砥石の傾き角度αは１０度に設定した。また、ガラス基板と砥石の各々の周速度、回転方向、加工圧は適宜設定して行った。

以上のようにして、ガラス基板の端面研削加工を行い、１００枚のガラス基板を作製した。
得られた１００枚のガラス基板について、前述の実施例と同様にして、端面の側壁面と面取り面の形状・寸法精度の評価を行い、その結果を表３に示した。また、面取り面の表面粗さＲａ、及び研削速度についても、その結果を表３に示した。

上記表３の結果から明らかなように、図６の相関関係に基づき、最適範囲から選択した研削砥石を用いて基板端面の精密研削を行うと（実施例１０１〜１０３）、良好な研削速度が得られた。また、端面粗さ、端部形状・寸法精度においても良好な結果が得られた。
これに対し、最適範囲よりも硬度の低い領域から選択した研削砥石を用いると（比較例１０１）、研削速度において良好な結果は得られなかった。そして、端面粗さ、端部形状・寸法精度においても良好な結果は得られなかった。つまり、硬度の低い領域では砥粒の保持強度が低く、加工中に砥粒の脱落が促進されて目こぼれ状態となり、そのため研削速度が得られず、形状だれが発生して端面品質も悪化している状態と考えられる。
また、最適範囲よりも硬度の高い領域から選択した研削砥石を用いたところ（比較例１０２）、良好な研削速度は得られなかった。そして、端面粗さ、端部形状・寸法精度においても良好な結果は得られなかった。この場合、砥粒の保持強度が大きすぎて砥粒の脱落による自生発刃作用が進まず、研削屑が砥石表面に堆積する目詰まりや砥粒の磨滅による目つぶれが発生することで、研削速度が得られず、加工面にもヤケによる品質劣化が発生している状態と考えられる。
以上の結果から、研削砥石の研削性能を評価する上で、ナノインデンテーション試験法によって測定される硬度と、この研削砥石を用いて、ある条件でガラス基板端面を研削処理したときの研削速度との相関関係を予め求めておき、求められた相関関係に基づき研削砥石を選択することが最適であることが確認できた。

（実施例２０１〜２１２、比較例２０１〜２０８）
前述の実施例と同様にして、溶融ガラスから上型、下型、胴型を用いたダイレクトプレスにより直径６６ｍｍφの円盤状のアルミノシリケートガラスからなるガラス基板（ガラスディスク）を得た。次いで、ガラス基板に寸法精度及び形状精度を向上させるためラッピング工程を行った。
次に、円筒状の砥石を用いてガラス基板の中央部分に孔を空けると共に、前述の図１に示すような総形砥石を用いた加工法により外周端面の粗研削加工を行い、続いて、以下に説明する方法により精密研削加工を行った。
上記の粗研削加工にはダイヤモンド砥粒を電着ボンドで固めた電着ボンド砥石を使用した。また、上記の精密研削加工には、平均砥粒径が５μｍのダイヤモンド砥粒と、バインダーとしてフェノール樹脂とを含むレジンボンド砥石を使用した。このレジンボンド砥石は、構成材料は同じであるが、バインダー部分の硬度の異なる５種類の砥石を準備した。砥石のバインダー部分の硬度は、上述のナノインデンテーション試験法により測定した。

そして、この５種類の研削砥石をそれぞれ用いて、基板の外周端面の精密研削加工を行った。精密研削加工の方法は次の４通りとした。
第１の方法は、前述の図１に示すガラス基板と砥石との配置関係で行った（表４中には「外接（図１）」と表記した。）
第２の方法は、前述の図７に示すガラス基板と砥石との配置関係で行い、ガラス基板に対する砥石の傾き角度は０度（つまり傾斜なし）とした（表４中には「内接」と表記した。）。
第３の方法は、前述の図２に示すガラス基板と砥石との配置関係で行い、ガラス基板に対する砥石の傾き角度αは１０度に設定した（表４中には「外接・傾斜（図２）」と表記した。）。
第４の方法は、前述の図７に示すガラス基板と砥石との配置関係で行い、ガラス基板に対する砥石の傾き角度αは１０度に設定した（表４中には「内接・傾斜（図７）」と表記した。）。
なお、ガラス基板と砥石の各々の周速度、回転方向、加工圧は適宜設定して行った。

以上のようにして、上記５種類の研削砥石と、上記４通りの加工方法とを組み合わせて、基板の外周端面の精密研削加工を行い、各々１００枚のガラス基板を作製した。
得られた１００枚のガラス基板について、前述の実施例と同様にして、外周端面の側壁面と面取り面の形状・寸法精度の評価を行い、その結果を表４に示した。また、面取り面の表面粗さＲａ、及び研削速度についても、その結果を表４に示した。

上記表４の結果から明らかなように、ナノインデンテーション試験法によって測定される硬度が、０．４〜１．７ＧＰａの範囲内である研削砥石を用いて基板外周端面の精密研削を行うと、いずれの加工方法においても端面粗さ、端部形状・寸法精度において良好な結果が得られた。なお、研削速度についても良好であった。
特に端面粗さについていえば、前述の図１に示すガラス基板と砥石との配置関係（外接）よりも、前述の図７に示すようなガラス基板と砥石との配置関係（内接、但し傾斜なし）により加工を行うほうがより好ましい結果が得られた。また、前述の図２や図７のように、ガラス基板に対して砥石を傾斜させて加工を行うほうがより好ましい結果が得られた。
これに対し、ナノインデンテーション試験法によって測定される硬度が、０．４ＧＰａ未満あるいは１．７ＧＰａよりも大きい研削砥石を用いると、いずれの加工方法を適用しても、端面品質及び研削速度の両方について良好な結果が得られなかった。

１ 磁気ディスク用ガラス基板
２，７ 外周側端面研削砥石
３，８ 内周側端面研削砥石
６ 溝
１ａ ガラス基板の主表面
１ｂ 側壁面
１ｃ 面取り面

Claims (9)

1. 中心に円孔を有する円盤状のガラス基板の端面を研削するための研削砥石であって、
   前記研削砥石は、砥粒と、当該砥粒同士を結合するバインダーとを含み、
   前記研削砥石表面のバインダー部分を、バーコビッチ圧子を用いて、２５０ｍＮの押込み荷重の条件でナノインデンテーション試験法によって測定される硬度が、０．４〜１．７ＧＰａの範囲内であることを特徴とする研削砥石。
2. 前記砥粒の平均粒子径は、２〜１５μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の研削砥石。
3. 前記研削砥石は、前記ガラス基板の主表面と直交する軸に対して砥石の回転軸を傾斜させた状態で当該砥石を前記ガラス基板の端面に当接させて当該ガラス基板の端面を研削処理する際に用いる回転砥石であることを特徴とする請求項１又は２に記載の研削砥石。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の研削砥石を用いて、前記ガラス基板の端面の研削処理を行う工程を含むことを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
5. 中心に円孔を有する円盤状のガラス基板の端面を研削砥石を用いて研削する研削処理を含む磁気ディスク用ガラス基板の製造方法であって、
   前記研削砥石は、砥粒と、当該砥粒同士を結合するバインダーとを含み、
   前記研削砥石表面のバインダー部分を、バーコビッチ圧子を用いて、２５０ｍＮの押込み荷重の条件でナノインデンテーション試験法によって測定される硬度と、当該研削砥石を用いてガラス基板端面を研削処理したときの研削速度との相関関係を予め求めておき、
   求められた相関関係に基づき、所望の研削速度となるような硬度を有する研削砥石を選択し、この選択された研削砥石を用いて前記研削処理を行うことを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
6. 前記研削砥石は、前記バインダーが樹脂材料からなり、前記ナノインデンテーション試験法によって測定される硬度が、０．４〜１．７ＧＰａの範囲内であることを特徴とする請求項５に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
7. 前記選択された研削砥石を用いて、前記ガラス基板の主表面と直交する軸に対して当該研削砥石の回転軸を傾斜させた状態で当該研削砥石を前記ガラス基板の端面に当接させて当該ガラス基板の端面を研削処理することを特徴とする請求項５又は６に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
8. 前記ガラス基板の端面の表面粗さRaが、０．１μｍ以下になるように研削処理することを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
9. 請求項４乃至８のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法によって製造された磁気ディスク用ガラス基板の主表面上に少なくとも磁性層を形成することを特徴とする磁気ディスクの製造方法。
   
   

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