JPH03130921A - 磁気ディスク基板 - Google Patents

磁気ディスク基板

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Publication number
JPH03130921A
JPH03130921A JP17676690A JP17676690A JPH03130921A JP H03130921 A JPH03130921 A JP H03130921A JP 17676690 A JP17676690 A JP 17676690A JP 17676690 A JP17676690 A JP 17676690A JP H03130921 A JPH03130921 A JP H03130921A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic disk
disk substrate
sintered body
magnetic
superplastic
Prior art date
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Pending
Application number
JP17676690A
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English (en)
Inventor
Tooru Nonami
亨 野浪
Nobuo Yasui
安井 信夫
Keiji Koga
啓治 古賀
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ハードタイプの磁気ディスク用基板に関する
〈従来の技術〉 各種計算機などの外部記憶装置としてハードタイプの磁
気ディスク(以下、ハードディスク)が使われている。
ハードディスクは通常、空気ベアリング型の浮上型磁気
ヘッドと組合せて用いられ、高密度記録を行なうために
、浮上型磁気ヘッドの浮上量(フライイングハイト)は
通常0.3.m前1麦、また、浮上型薄膜磁気ヘッドで
はO,t、m以下の浮上量で使用されることもある。
このため、ハードディスクの基板表面は、極めて平滑で
ある必要がある。
また、データの高速転送を行なうために、ディスク回転
数は通常、3000 rpm前後とされる。 このため
、ハードディスクの基板は、剛性の高い材料で構成され
る必要がある。
平滑な表面を得ることができ、しかも剛性が高い基板材
料としては、各種金属、各種ガラスなどがあるが、重量
、剛性、耐破壊性のすべてを満足するものはない。
〈発明が解決しようとする課題〉 このような基板材料としては、剛性が高く、しかも破損
しにくいことから、セラミックスが注目されている。
セラミックスを磁気ディスク基板として用いる場合、通
常、まずディスク状の焼結体を作製する。
ところが、焼結時にはグレインが成長するため、鏡面研
磨された型材を用いて加圧焼結したとしても、焼結体の
表面性を型材の表面性と同等にすることは極めて難しい
。 このため、焼結と表面平滑化とを同時に行なうこと
はできず、メカノケミカル研磨法等による表面平滑化工
程を別に設ける必要がある(特開昭60−229233
号公報等)。
しかし、セラミックスの表面平滑化に研磨法を用いた場
合、磁気ディスク基板に必要とされる平滑度を得ること
が困難である。 また、研磨法は作業が煩雑である。 
さらに、研磨カスを基板表面から完全に除去することが
難しく、欠陥の原因となる。 また、研磨により表面の
脆化が生じ易い。
このため、簡便で良好な平滑化ができる方法が求められ
ている。
ところで、ハードディスク基板の表面は上記したように
ますます平滑化が進んでいるため、下記のような問題が
生じている。
コンタクト・スタート・ストップ(C3S)方式のハー
ドディスク装置では、ディスク回転中には浮上型磁気ヘ
ッドがディスク面上に浮上しているが、静止時には磁気
ヘッドとディスクとが接触しており、起動直後および停
止直前には、磁気ヘッドはディスクの磁性層上を接触走
行している。
このようなC3S方式の磁気ディスク装置では、磁気デ
ィスク表面の平滑性が高いと磁気ヘッドとディスクとの
間に吸着が発生し、磁性層や磁気ヘッドの破壊を生じる
ことがある。
このため、磁気ディスク表面に、記録再生用領域とは別
にランディング領域(6!i気ヘツドの着地する領域)
を設ける提案がなされている(特開昭55−52537
号公報、同S7−167135号公報、同58−482
27号公報、同60−40530号公報)。
ランディング領域の表面粗さは記録再生用領域の表面粗
さよりも大きく設定されており、これにより磁気ヘッド
の吸着を防止するという構成になっている。
上記各公報に記載されているランディング領域は、例え
ば下記のような方法で形成される。
■ 磁気記録再生用領域の研磨とは独立してランディン
グ領域を研磨する。
■ ポリエチレン、テフロン等の微小突起を形成した後
、熱処理することにより、なだらかなうねりを形成し、
ランディング領域とする。
■ ランディング領域のみ研磨工程を一部省略する。
■ 基板表面平滑化のためのバニッシュ工程において、
ランディング領域におけるバニッシュ回数を少なめにコ
ントロールする。
しかし、これらの方法では、工数が多かったり研磨に複
雑な制御が必要であるなど、短時間かつ低コストにてラ
ンディング領域を形成することは難しい。
また、高密度記録を行なうためには、線記録密度を向上
させるか記録トラック密度を向上させればよい。  ト
ラック密度を向上させるためには、磁気ヘッドの位置決
めが正確になされることが必要とされる。 このため、
一般に磁気ディスク装置では、ディスクの記録面にサー
ボ信号を記録し、その信号に基づいて閉ループのトラッ
キングサーボを行ない、磁気ヘッドの位置を制御する機
構が採用されている。
しかし、トラック密度が大きくなるほど位置決め精度の
向上が要求されるので、サーボ情報に使用される記録面
が増大し、記録容量が減少してしまう。 また、位置決
め精度にも限界が生じ、正確なトラッキングが難しくな
る。 さらに、隣接するトラックからのクロストークの
影響が大きくなる。
これらの理由により、トラック密度の向上には限界があ
った。
近年、これらの問題を解決するために、ディスクの記録
面に同心円状のグループを設け、隣接するトラック同士
を分離することが提案されている(特開昭59−112
434号公報、ACCESS MAR/APR1988
34−35)。
この提案では、基板表面に磁性層を形成し、これをフォ
トリソグラフィーにより加工してグループを形成してい
る。
このようなグループには情報が記録されないため、グル
ープは磁気ヘッドの位置に関係なくガートバンドとなる
。 このため、グループを設ければ、トラ、ツキングサ
ーボの精度が比較的低くて済み、サーボ信号に使用され
る記録面の面積を少なくできる。 また、隣接トラック
からのクロストークが著しく減少する。
しかし、この方法は工数が多いためコスト高となり、し
かもグループ間距離が1−程度となると、欠陥のないグ
ループを形成することが極めて困難となるので、信頼性
が不十分である。
本発明は、良好な表面平滑化が簡便な方法でなされた磁
気ディスク基板、ランディング領域の形成が簡便な方法
でなされた磁気ディスク基板およびグループ形成が簡便
な方法でなされた磁気ディスク基板を提供することを目
的とする。
く課題を解決するための手段〉 上記目的は、下記(1)〜(5)の本発明により達成さ
れる。
(1)セラミックス製の磁気ディスク基板であって、超
塑性加工により表面の少なくとも一部の平滑化がなされ
ていることを特徴とする磁気ディスク基板。
(2)超塑性加工によりグループが形成されている上記
(1)に記載の磁気ディスク基板。
(3)超塑性加工により表面粗さの相異なる複数の領域
が形成されている上記(1)または(2)に記載の磁気
ディスク基板。
(4)グレインサイズが5戸以下である上記(1)ない
しく3)のいずれかに記載の磁気ディスク基板。
(5)表面粗さRmaxが200Å以下である領域を有
する上記(1)ないしく4)のいずれかに記−戦の磁気
ディスク基板。
く作用〉 本発明の磁気ディスク基板は、超塑性を示すセラミック
ス焼結体の表面を、超塑性加工により平滑化して得られ
る。
超塑性を示すセラミックスは、Journal oft
he JSTP vol、29 no、326(198
8−3)  セラミックス24 (1989)No、 
2、鉄と鋼第75巻(1989)第3号等に記載されて
いるように、焼結温度あるいは鍛造温度よりもはるかに
低い温度、例えば500℃程度低い温度において、低応
力で、真ひずみにて1にも及ぶ巨大な延性を示す。
従来、超塑性を示すセラミックスとして知られている代
表的な材料は、Y −T Z P (Yttria−s
tabilizecj Tetragonal Zr0
2Polycrystals)、Zr0z −Aflx
 Os系であり、その塑性変形を利用して、押し出し加
工、薄板成形、型押しによる表面加工などが試みられて
いる。 また、超塑性により同材質同士を拡散接合する
試みもなされている。
しかしながら、この上へな超塑性を琳値デlスフ基板の
表面性向上に利用するという報告はなされていない。
本発明では、超塑性を示すセラミックス焼結体を鏡面加
工した型材で型押しし、超塑性変形させることにより型
材と接触する焼結体表面の平滑化を行なう。
このような超塑性変形では、グレインの成長は殆ど生じ
ず、型材表面とほぼ同等の表面粗さRmaxを有する磁
気ディスク基板が得られる。
また、本発明では、表面粗さの相異なる領域を有する型
材を用い、記録再生領域とランディング領域とを同時に
形成し得るため、極めて高い生産性が得られる。
また、本発明では、グループの母型パターンを有する型
材を用いることにより、隣接する記録トラックを分離す
るためのグループの形成を極めて簡便に行なうことがで
きる。 そして、同時に記録トラック部分の平滑化を行
なうことができる。
さらに、ランディング領域およびグループを同時に形成
することもできる。
く具体的構成〉 以下、本発明の具体的構成を詳細に説明する。
本発明の磁気ディスク基板を構成するセラミックスに特
に制限はないが、酸化物系セラミックスであることが好
ましく、各種天然鉱物類、合成セラミックスいずれであ
ってもよく。
また、それらの複合体であってもよい。
例えばジルコニア、アルミナ、コージェライト、タルク
、カオリン、ディオプサイド、アノーサイト、ムライト
等いずれであってもよく、アルミナ、シリカ、マグネシ
ア、ジルコニア、アルカリ土類金属酸化物等の1種以上
を含有するものが好ましい。
本発明の磁気ディスク基板は、上記のようなセラミック
スの焼結体である。
この焼結体には、焼結助剤等として、例えばイツトリア
、酸化ホウ素、シリカ、アルカリ金属酸化物、アルカリ
土類金属酸化物などの1種以上が、全体の30重量%程
度以下含有されていてもよい。
磁気ディスク基板を構成するセラミックス焼結体の平均
グレインサイズは、5P以下であることが好ましい。
平均グレインサイズは走査型電子顕微鏡によって測定す
ればよく、具体的には平均グレイン面積から、これを円
と仮定してその平均直径を求め、これを平均グレインサ
イズとする。
この場合、平均グレインサイズが5%を超えると、超塑
性の発現が不十分となる。
なお、平均グレインサイズは2%m以下、特にl−以下
であ5ることか好ましく、その下限は一般に0.01−
程度であることが好ましい。
このような焼結体の平均グレインサイズは、後述する超
塑性加工によってもほぼ保持されるので、加工前の焼結
体の平均グレインサイズは、加工後、すなわち磁気ディ
スク基板中のそれとほぼ同等である。
ただし、本発明の磁気ディスク基板は、後述するように
超塑性変形によって表面平滑化等の表面加工がなされる
ので、グレインの変形およびグレイン間の配向が認めら
れることもある。
この場合、グレインの長径/短径比が2.5程度以下と
なるように、グレインがひずんでいてもよい。
本発明の磁気ディスク基板は、以下のようにして製造さ
れることが好ましい。
まず、所定のグレインサイズのディスク状焼結体を作製
する。
焼結体の平均グレインサイズは、超塑性加工によって成
長してもよいが、粒成長する場合は、一般に、100%
程度以下とすることが好ましい。
焼結体の寸法は目的に応じて決定すればよく特に制限は
ないが、通常、直径50〜300mm程度、厚さ0.2
〜5mmである。
なお、焼結体は超塑性加工時に厚さ方向に圧縮されて変
形する。 このため、超塑性加工後に目的とする磁気デ
ィスク基板の厚さが得られるような厚さの焼結体を用い
ることが好ましい。
本発明では、上記したようなセラミックスの原料粉末を
用い、超塑性を示す焼結体を得る。
用いる原料粉末は、BET値で5〜300m2/g程度
の表面積を有するものであることが好ましい。
なお、前述のとおり、これらには焼結助剤等が含有され
てもよい。
次いで、この原料粉末を成形する。
成形に際しては、100〜3000kg/Cm2程度に
て一軸プレスした後、1000〜10000 kg/c
m”程度にて冷間静水圧プレス(CI P)すればよい
この後焼結する。
焼結は、一般に、700〜1500℃にて0.1〜30
時間程度行なう。
焼成に際しては、材料を緻密化するためホットプレスあ
るいは熱間静水圧プレス(HIP)を行うことが好まし
く、圧力は50〜5000atm程度とすることが好ま
しい。 また、雰囲気は、不活性ガス中、エア中、水素
中、真空中等いずれであってもよい。
なお、このHIP焼成は、焼結温度より50℃程度以上
低い温度で行うことが好ましい。
このようにして、好ましくは相対密度 99.5%以上をもち、上記の平均グレインサイズを有
する焼結体が得られる。
次いで、この焼結体の少なくとも磁性層が設層される側
の表面を、超塑性加工により平滑化する。 すなわち、
両面記録型の磁気ディスク用とする場合、両面を平滑化
する。
超塑性加工により表面平滑化を行なえば、表面粗さRm
axが200Å以下、特に100Å以下、通常50〜1
00人程度である磁気ディスク基板を得ることができる
また、本発明の磁気ディスク基板は、少なくとも磁性層
が設層される側の表面に、記録再生用領域と独立してラ
ンディング領域が設けられていてもよい。
表面にランディング領域を設ける場合、ランディング領
域に対応する表面粗さの大きい領域と、記録再生用領域
に対応する表面粗さの小さい領域とを、超塑性加工によ
り形成する。 この場合、ランディング領域と記録再生
用領域とを同時に形成することが好ましい。
ランディング領域の形状に特に制限はないが、通常、記
録再生用領域と同心円状に設けられ、その位置はディス
ク基板の外周部であっても内周部であってもよく、2箇
所以上に設けてもよい。
記録再生用領域は、上記した表面平滑化がなされている
ことが好ましく、その表面粗さRmaxも上記した範囲
であることが好ましい。
また、ランディング領域の表面粗さRmaxは、記録再
生用領域の表面粗さRwaxよりも大きければよく、通
常、100Å以上、特に500〜5000人とすること
が好ましい。
なお、ランディング領域は、特開昭55−52537号
公報に開示されているような円周方向の微小溝や円周方
向の微小うねりであってもよい。 超塑性加工によれば
、溝やうねりの形成を記録再生用領域の平滑化と同時に
行なうことができる。
本発明の磁気ディスク基板には、少なくとも磁性層が設
層される側の表面に、記録トラックを分離するためのグ
ループが設けられていてもよい。
グループは、通常、同心円状とするが、渦巻き状等、他
の形状であってもよく、また、グループは、基板表面に
対して凸部であっても凹部であってもよい。 なお、グ
ループが凸部である場合には、研磨等によりグループ上
の磁性層を容易に除去できるため、ガートバンドとして
の作用をもたせることができる。 また、グループが凹
部である場合は、磁気ヘッドからの距離が大きくなって
分離損による減磁が増大するので、グループ底の磁性層
を除去する必要はない。
グループの寸法に制限はなく、目的に応じて適宜設定す
ればよいが、通常、グループ幅0.5〜30−程度、グ
ループ深さ0.05〜10戸程度、グループ間隔0.5
〜30−程度である。
超塑性加工を用いれば、上記したような種々の形状や寸
法のグループを、容易かつ迅速に形成することができる
なお、グループ間に存在する記録トラック用領域は、グ
ループ形成と同時に、超塑性加工により上記したような
平滑化がなされることが好ましい。
表面平滑化やランディング領域形成、グループ形成のた
めの超塑性加工としては、平滑面や所定の母型パターン
面を有する型材あるいはパンチにより型押しする方法、
圧延法等が好ましいが、平滑度の高い表面が得易いこと
、また、パターン転写が正確に行なえることから、型押
し法を用いることが好ましい。
加工温度は、通常、600℃以上で、焼結温度より50
℃以上低い温度にて行うが、一般に600〜1400℃
とすることが好ましい。
このときの圧縮速度、加圧力、変形量は、通常、圧縮速
度0 、01〜50+nm/min程度にて、加圧力1
〜100 MPaとし、変形量は真ひずみで0.01〜
1.5程度とする。
このような条件で超塑性変形を行なうことにより、表面
平滑化等の表面加工は1〜20分程度の極めて短時間で
完了する。
なお、型押しと、圧延、引張等とを複合して行なうこと
もできる。
上記したような超塑性加工は、必要に応じ何回かくり返
すこともできる。
上記したようなRmaxの表面を有する本発明の磁気デ
ィスク基板は、連続薄膜型の磁性層を有する磁気ディス
ク用の基板として特に有用である。 連続薄膜型の磁性
層は、蒸着法、スパッタ法等の各種気相成膜により形成
され、磁性層のRmaxは基板のRmaxとほぼ同等に
なる。 このため、上記のRmaxを有する磁気ディス
ク基板を用いて作製された連続薄膜型の磁性層を有する
磁気ディスクは、低浮上量の磁気ヘッドと組み合わせる
ことができ、高密度記録が可能となる。
連続薄膜型の磁性層を構成する強磁性材料としては、y
−Fe20a、G o −Y−Fezes等の各種酸化
物、Go−Ni、Co−Ni−Cr%Co−Ni−Pt
、Co−Cr等の各種金属が挙げられる。
なお、本発明の磁気ディスク基板は、塗布型の磁性層を
有する磁気ディスク用の基板としても有用である。 塗
布型の磁性層としては、例えば、y−FezOs、Co
 −Y−Fe、Os等の各種酸化物磁性粒子を、放射線
硬化型樹脂や熱硬化型樹脂等の各種バインダ中に分散し
たものが挙げられる。
上記したような超塑性加工によれば、磁気ディスク表面
のRmaxを型材表面のRmaxとほぼ同等とすること
ができる。 従って、用いる型材のRmaxは、目的と
する磁気ディスク表面のRmaxに応じて決定すればよ
い。
また、超塑性加工によれば、型材表面のグループ母型パ
ターンやランディング領域の母型パターンをほぼ正確に
磁気ディスク表面に転写することができるので、型材表
面のこれら母型パターンは、目的とする磁気ディスク表
面パターンに応じて決定すればよい。
用いる型材は、上記した超塑性加工により変形を生じず
、また、用いる焼結体と接合しないものであればよく、
モリブデン合金等の金属で構成される各種金型、あるい
は窒化ボロン、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケ
イ素等の各種セラミックス金型等が好適である。
なお、本発明の磁気ディスク基板は、超塑性を示すセラ
ミックスと異種材料との積層体であってもよい。
本発明に用いる前記異種材料の材質に特に制限はなく、
補強など各種目的に応じて、各種セラミックス、各種金
属、各種ガラス、これらの複合体、その他各種材質等か
ら選択することができる。 なお、用いる異種材料は、
超塑性を示すものであってもよく、また、示さないもの
であってもよい。
超塑性セラミックス焼結体とこれらの異種材料とは、異
種材料の種類によっても異なるが、上記した超塑性加工
の際に接合することができる。
また、接着剤により接着してもよい。 この場合、超塑
性加工は、積層される異種材料の種類に応じて、接着前
あるいは接着後のいずれかに行なえばよい。
これらの場合、積層数は3層以上であってもよい。
さらに、本発明の磁気ディスク基板は、超塑性セラミッ
クス層を含む多層構造の焼結体を作製し、この焼結体に
上記のような超塑性加工を施すことにより製造すること
もできる。
また、Baフェライト等の酸化物ハード磁性材料、金属
ないし金属間化合物ハード磁性材料のシートを用意し、
このシートとセラミックス基板材料とを積層し、超塑性
加工により、基板とハード材料とを接合するとともに、
ハード材料の表面を平滑化することもできる。
〈実施例〉 以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明を更に詳細
に説明する。
[実施例1] BET値50 m”/gのAAtomを、50kg/a
m”  にて−軸プレスしたのち、3000kg/c−
でCIPを行なった。
次いで、これを大気中で1400℃で6時間仮焼したの
ち、Ar雰囲気中で、1300℃、2000atm、2
時間の条件でHIP焼成し、ディスク状焼結体を得た。
得られたディスク状焼結体の寸法は、直径83mm、厚
さ1.5mmであった。 また相対密度は99.9%、
平均グレインサイズは0.5μmであった。
この焼結体の両面にRmax80人の型材を圧接して成
形を行ない、磁気ディスク基板を得た。
成形時の保持温度は1200℃、焼結体の圧縮速度は0
 、 1 mm/minとした。
得られた磁気ディスク基板は、直径89mm、厚さ1.
3mmであり、Rmax80人であった。
なお、成形後の平均グレインサイズは、0.5−であっ
た。
[実施例2] 実施例1で作製したディスク状焼結体の両面に型材を圧
接して成形を行ない、ランディング領域と記録再生用領
域とを有する磁気ディスク基板を得た。
用いた型材は、ディスク状焼結体と接する表面に表面粗
さの相異なる領域が同心円状に設けられたものであり、
外周領域の表面粗さRmaxは80人、内周領域の表面
粗さRmaxは1000人であった。
成形時の条件は、実施例1と同様とした。
なお、成形後の平均グレインサイズは、0.5μであっ
た。
得られた磁気ディスク基板は、直径89mm、厚さ1.
31であり、中心から半径23mmより外側はRmax
85入、その内側はRmax1300人であり、型材の
表面粗さが転写され、ランディング領域と記録再生用領
域とが同時に形成されていることが確認された。
[実施例3] 実施例1で作製したディスク状焼結体の両面に型材を圧
接して成形を行ない、グループを有する磁気ディスク基
板を得た。
型材としては、ディスク状焼結体と接する表面に幅5−
1高さ1−の凸部が10−間隔で同心円状に設けられ、
隣り合う凸部の間がRmax80入の平滑面であるもの
を用いた。
成形時の条件は、実施例1と同様とした。
なお、成形後の平均グレインサイズは、0.5−であっ
た。
得られた磁気ディスク基板は、直径89 mm。
厚さ1.3mmであり、幅5.5−1深さ1−のグルー
プが9.5−間隔で同心円状に形成されており、隣り合
うグループの間の記録トラック用領域は、Rmax97
Aの平滑面であった。
[実施例4] 実施例2で用いた型材と同様に表面粗さの相異なる2つ
の領域が同心円状に設けられ、さらに、そのうち表面粗
さの小さい領域に実施例3で用いた型材と同様に同心円
状の凸部が設けられている型材を用い、実施例1と同様
の条件にてディスク状焼結体を成形し、磁気ディスク基
”板を得た。
成形後の平均グレインサイズは、0.5−であった。
得られた磁気ディスク基板は、実施例2で得られた磁気
ディスク基板と同様にランディング領域および記録再生
用領域が形成され、記録再生用領域に実施例3と同様に
グループが形成されており、これにより、ランディング
領域およびグループが同時に形成できることが確認され
た。
〈発明の効果〉 本発明によれば、表面粗さRmaxの小さい磁気ディス
ク基板、ランディング領域および記録再生用領域を有す
る磁気ディスク基板およびグループを有する磁気ディス
ク基板が、簡単な操作で短時間に得られる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)セラミックス製の磁気ディスク基板であって、超
    塑性加工により表面の少なくとも一部の平滑化がなされ
    ていることを特徴とする磁気ディスク基板。 (2)超塑性加工によりグループが形成されている請求
    項1に記載の磁気ディスク基板。(3)超塑性加工によ
    り表面粗さの相異なる複数の領域が形成されている請求
    項1または2に記載の磁気ディスク基板。 (4)グレインサイズが5μm以下である請求項1ない
    し3のいずれかに記載の磁気ディスク基板。 (5)表面粗さRmaxが200Å以下である領域を有
    する請求項1ないし4のいずれかに記載の磁気ディスク
    基板。
JP17676690A 1989-07-18 1990-07-04 磁気ディスク基板 Pending JPH03130921A (ja)

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Cited By (1)

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