JPH0814890B2 - 磁気ディスク基板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はコンピューターの外部記憶装置等に用いる磁
気ディスク用の合成樹脂製基板の製造方法に関する。

［従来の技術］ 従来、硬質の磁気ディスク基板は、アルミニウム合金
の円盤が用いられている。該円盤は、熱処理により歪を
矯正したアルミニウム合金の円盤の表面をダイヤモンド
切削、または砥粒によるラッピング、およびポリッシン
グ等により鏡面研磨して仕上げ、すぐれた平滑性、平面
性を得ていた。

近年、磁気ディスク装置の小型化、記憶容量の高密度
化等の要求が益々高まりつつある。それに伴い基板も、
よりすぐれた平滑性、平面性等が要求されている。更
に、軽量化に対する要求も益々高まりつつある。

特に、軽量化の要求に対応する目的で特開昭59-13513
3号公報、特開昭62-8327号公報、特開昭62-9921号公報
等に記載されているように磁気ディスク基板を合成樹脂
で形成することが検討さている。

［発明が解決しようとする問題点］ アルミニウム合金に替わり、合成樹脂を基板に用いる
場合には、アルミニウム合金に比べて軽量であり、しか
も射出成形法などにより一工程ですぐれた平滑性、平面
性の磁気ディスク基板を安定に量産できる等の利点があ
るが、その表面に磁性層を形成する際に加わる熱に対し
て耐熱性が不足し、射出成形法などにより高精度に形成
された平面性が悪化する等の欠点があった。これは加わ
る熱に対して用いる合成樹脂の耐熱性が不足し、基板が
変形したり、あるいは加わる熱により成形された基板に
残留する歪が解放され基板を変形させること等が原因と
されている。

かかる欠点を解決するため、特開昭62-8327号公報記
載の発明では無機質充填材を添加することが提案さてい
るが、無機充填材を添加すると成形品の耐熱性は改善さ
れるが、平滑性が著しく悪くなり、微小な窪み、突起等
の表面欠陥が多数発生し、その表面にスパッタリング等
により磁性層を形成した磁気ディスクの磁性層表面が粗
く、ヘッドが衝突したりする危惧があった。

また、特開昭62-9921号公報記載の発明では無機充填
材を添加した合成樹脂を射出成形する際、金型の表面の
みを高周波誘導加熱装置を用い加熱して、表層に無機充
填材が混入しない基板を成形し、平滑性と耐熱性を改善
することが提案されている。この方法では特殊な加熱手
段を用いており、射出成形のサイクルが長くなり生産性
が悪くなるばかりでなく、その表層に無機充填材が混入
しないよう安定して量産することは困難であった。

また、特開昭59-135133号公報記載の発明では比較的
耐熱性がすぐれた樹脂を用い、すぐれた平滑性と平面性
を同時に具備した磁気ディスク基板を提供することが提
案されているが、射出成形法では溶融した合成樹脂を金
型内に注入賦形し、冷却する際、または成形品を金型か
ら取り出す際、成形品に歪を僅かでも残留させないよう
成形することは著しく困難であり、何らかの歪が残留す
るものである。そのため、磁性層を形成させるため基板
に磁性材料をスパッタリングする際、または磁性塗料を
塗布し加熱硬化する際、基板に加わる熱により、この残
留した歪が解放され基板を変形せしめ、平面性を悪化さ
せる。

また、特開昭61-20719号公報記載の発明では光ディス
ク用基板の耐熱性を改善し、アルミ蒸着の際にグルーブ
の形状変化なしに平面性の変化を小さくするため、基板
材料のガラス転移温度より30〜50℃低い温度でアニーリ
ングすることが提案されている。一般に、平面性は光デ
ィスク基板では100μ前後以下の値が要求されるのに対
し、磁気ディスク基板では30μ前後以下の高精度なレベ
ルが要求される。該提案の方法では磁気ディスク基板に
要求される高精度なレベルの平面性を安定して得ること
は困難であった。また、該提案のアニーリングは、基板
が次工程で高温度の環境下におかれたときに、平面性等
が悪くなるのを抑える効果を提案しているものであり、
アニーリングそのものにより平面性等を改善する効果を
望むことはできなかった。

また、アニーリングにより、基板は耐熱性が改善され
るが、その改善度合を高くするためにはアニーリング温
度をできるだけ高くすることが必要である。しかるに、
アニーリング温度が高い程、内径、外径等の寸法が変化
してしまう。したがって、内径、外径等の寸法を高精度
に必要とするときは、アニーリング温度はあまり高くす
ることができず、所望の耐熱性を十分に得ることが困難
であった。

本発明は、上述の従来法では同時に解決することが困
難であったすぐれた平滑性と平面性を同時に具備し、寸
法精度が高く、微小な窪み、突起等の表面欠陥が殆ど無
く、かつ磁性層を形成する際に加熱処理してもその平面
性が殆ど変わらない合成樹脂からなる磁気ディスク基板
の製造方法を提供することを目的とするものである。

［問題を解決するための手段］ 本発明は、すぐれた平滑性と平面性を同時に具備し、
内径、外径の寸法精度が高く、微小な窪み、突起等の表
面欠陥が殆ど無く、かつ磁性層を形成する際に加熱処理
しても平面性が殆ど変わらない合成樹脂からなる磁気デ
ィスク基板を得るためにその要旨とするところは、成形
用金型を使用して、合成樹脂製ドーナツ状円盤を成形
し、次いで得られた円盤をアニーリングし、さらに、円
盤の内周および外周を切削して磁気ディスク基板を得る
ことにある。

本発明に用いる合成樹脂としては、ポリエーテルイミ
ド、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイ
ド、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポ
リカーボネート等の耐熱性にすぐれた合成樹脂を好適に
用いることができる。また、必要に応じて無機質充填
材、例えば、チタン酸カリウムウィスカ、炭素繊維、Si
-C繊維、アルミナ繊維等のセラミック繊維、ガラス繊
維、金属繊維等の繊維状物質、ガラスビーズ、セラミッ
ク粉末、カーボン、マイカ等々を適宜添加してもよい。

本発明において、金型温度は、用いる合成樹脂のガラ
ス転移温度より60℃低い温度以上で、該合成樹脂のガラ
ス転移温度より20℃低い温度以下が好ましい。さらに、
望ましくは、用いる合成樹脂のガラス転移温度より40℃
低い温度以上で、該合成樹脂のガラス転移温度より20℃
低い温度以下である。

上記金型温度が該合成樹脂のガラス転移温度より60℃
低い温度未満の温度では、射出成形法による場合は溶融
して流動状態になった合成樹脂が金型内に注入されたと
きに、金型表面に接触した合成樹脂が急激に冷却される
ため、成形された基板の表面が粗い凹凸状態となるばか
りでなく、微小な窪み、突起等の表面欠陥が多数発生す
る恐れがある。該基板の表面に磁性層を形成しても磁性
層の表面は粗い凹凸の状態となりヘッドが衝突したり、
所定の信号を書き込み、次いで読み出す場合に出力が安
定せず、さらにビットエラーが多数発生することがあ
る。

また、上記金型温度をガラス転移温度より20℃低い温
度を越えて成形すると、微小な窪み、突起等の表面欠陥
は殆ど無いが、金型から成形された円盤を取り出すとき
に、変形が大きく、平面性の悪い円盤しか得らず、該円
盤をアニーリングしても所望の平面性が得られないこと
がある。

また、本発明の合成樹脂からなる磁気ディスク基板を
得る成形方法としては、射出成形法、圧縮成形法または
それらの複合された成形法が用いられ、適宜選択され
る。

また、本発明では、射出成形法等で成形された円盤の
内径および外径は、磁気ディスク基板としての所定の内
径より小さく、また外径より同程度大きくしておくこと
が望ましい。これらの差が後述の切削代となる。

また、本発明においては、上記の温度範囲に設定され
た金型により成形された円盤を金型温度より10℃高い温
度以上で、該合成樹脂のガラス転移温度より10℃低い温
度以下の温度でアニーリングを施すのが望ましい。

上記アニーリング温度が金型温度より10℃高い温度未
満の温度では、成形の際に円盤に残留した歪が十分に解
放されないため、金型温度が比較的低いときは耐熱性が
改善され難い。また、金型温度が比較的高いときは平面
性が改善され難い。

また、該合成樹脂のガラス転移温度より10℃低い温度
を越えてアニーリングすると、耐熱性は著しく改善され
るが、平面性は反対に悪くなることがある。

また、前記温度範囲をはずれた金型温度で成形された
円盤をアニーリングしても、粗い凹凸の表面状態や、大
きな変形による平面性の悪さは殆ど改善されないため、
所望の平滑性、平面性にすぐれた磁気ディスク基板を得
ることが必ずしも容易ではない。

本発明におけるアニーリングとは、得られた円盤を所
定の温度に設定した恒温槽内に所定時間放置させる熱処
理をいう。この恒温槽としては熱風式の恒温槽の他、熱
水、油等の溶媒を使用したものでもよい。また、放置の
際、円盤は水平または垂直状態いずれの状態でも放置さ
せることができる。

かくして、得られた円盤は、成形の際その内部に残留
した歪が、円盤の内周の極く近傍部に集中し、それ以外
の部分は殆ど無い状態まで解放され、内周の極く近傍部
の平面性は悪くなり、それ以外の部分の平面性は射出成
形等で得られた平面性に比べて著しく改善される。ま
た、耐熱性も著しく改善され、磁性槽を形成する際に加
わる熱によっても、その平面性は殆ど変わらなくなる。

特に、内周近傍の平面性の悪い基板は、磁気ディスク
となし、磁気ディスク装置の回転軸に装着し、内周近傍
を固定具でクランプして、3600rpmで高速回転させる
と、著しい面振れ現象が発生してヘッドが衝突してしま
う。

また、本発明においては比較的高い温度でアニーリン
グを施すため、円盤はアニーリングされることにより、
内径および外径が若干小さくなる。

本発明においては、アニーリングされた円盤の内周お
よび外周を切削して、内周の極く近傍の平面性の悪い部
分を除去するとともに、所定の内径および外径を高精度
にもつ磁気ディスク基板となす。即ち、該円盤を回転さ
せながら、一対のバイトを円盤の回転中心を通る線上で
互いに近づけることにより、円盤の内周面および外周面
を同時に切削する。

以下、本発明の実施態様を図に基づいて説明する。

第１図は、本発明によって得られた磁気ディスク基板
の一例を示す断面図である。

磁気ディスク基板10の面12は、射出成形等により得ら
れた高精度な平滑性を有し、磁性層が形成される面であ
り、アニーリングで集中化した歪により、平面性が悪く
なった内径の近傍部分が切削されて存在しないため、全
面にわたって高精度に平面である。

磁気ディスク基板10の外径Ｄおよび内径ｄは、面12と
直交する円筒状の垂直切削面13、14によってそれぞれ所
定の寸法に高精度で仕上げられている。

面12の外周縁と外側の垂直切削面13との間には、両者
に対して傾斜した傾斜切削面15が形成されており、面12
の内周縁と内側の垂直切削面14との間には、両者に対し
て傾斜した傾斜切削面16が形成されている。

第２図は、アニーリングされ、平面性、耐熱性等は改
善されたが、内径がdaに、外径がDaに小さくなった円盤
10aの断面図である。該円盤10aを第３図、第４図に示し
たように、回転台30に装着し、真空吸引等の手段で固定
した状態で、矢印方向に回転させる。この回転時に円盤
10aの外周面11aおよび内周面11bをそれぞれバイト21、2
2により同時に切削する。バイト21、22の切削刃21a、22
aは磁性層が形成される面12に対して直交しており、第
１図に示したように垂直切削面13、14が形成される。そ
して、この垂直切削面13、14によって、円盤10aは所定
の外径Ｄおよび内径ｄとなる。

バイト21、22の切削刃21a、22aは、切削の際円盤10a
の回転中心Ｏを通る直線Ａ上に配置され、この直線Ａ上
を互いに近づく方向に同時に移動する。このため、切削
に伴う両バイト21、22からの力が相殺され、円盤10aを
水平移動させようとする力は、ゼロないし極めて小さい
ものとなる。したがって、回転台30は、円盤10aをバイ
ト21、22からの力に抗して強い力で吸引固定しなくて済
み、この固定力による円盤10aの変形を防止できる。

また、バイト21、22の切削刃21a、22aは、直線Ａに沿
って移動するため、最終的に外側の垂直切削面13と内側
の垂直切削面14の各中心を円盤10の回転中心Ｏと一致さ
せるとともに、互いに同心にすることができる。したが
って、円盤10aの中心が回転中心Ｏに対して若干偏心し
ていても、高い精度の同心円の磁気ディスク基板を得る
ことができる。

次いで、第５図に示したように、他のバイト23、24を
用いて、円盤10aの外周縁および内周縁を切削し、第１
図で示したような傾斜切削面15、16を形成する。バイト
23、24は、凹部23b、24bを有し、この凹部23b、24bの上
下に傾斜した切削刃23a、24aを有している。この切削刃
23a、24aは、円盤10aの回転中心Ｏを通る直線（上記バ
イト21、22の移動軌跡となる直線Ａと同一であることが
望ましいが異なっていてもよい。）上に配置され、この
直線上を互いに近づく方向に移動する。

上記垂直切削面13、14を切削加工することにより、残
留した歪が集中して平面性がわるくなった内径の極く近
傍部が除去され、全面にわたって歪の無い平面性がすぐ
れた磁気ディスク基板を得ることができる。

本発明において、切削方法は上記の説明に制約され
ず、種々の態様が可能である。例えば、傾斜切削面を形
成せず、垂直切削面のみでもよい。

［作用］ 本発明では、まずアニーリングされた円盤の内周およ
び外周を切削することにより、内周の極く近傍の平面性
の悪い部分を除去すると共に、所定の内径および外径を
高精度にすることができる。

さらに、本発明では、用いる合成樹脂のガラス転移温
度より60℃低い温度以上で、該合成樹脂のガラス転移温
度より20℃低い温度以下の温度範囲に設定した金型で所
定の形状に賦形されるため、平滑性がすぐれ、微小な窪
み、突起等の表面欠陥が殆ど無いが、平面性が若干不足
した円盤が成形される。これは、金型内では所定の平面
度を有するよう賦形されるが、成形品を金型から取り出
す際に加わる僅かな外力による変形が発生したり、取り
出し後放置して室温まで冷却させる際に円盤の表裏に僅
かな温度差が生じて反りが発生し易いためであり、その
結果として、円盤内に歪が残留し易い。

次いで該変形、反りが発生した温度を十分上回る温度
でアニーリング処理することにより、残留する歪が円盤
の内径の極く近傍部分に集中化する。

また、切削において、一対のバイトを円盤の回転中心
を通る線上で互いに近づけて円盤の内周および外周を同
時に切削することにより、両バイトによる力が相殺され
るため、円盤の支持は弱力で足り、この支持による円盤
の変形を防止できる。

［実施例］ 以下実施例により、本発明を更に詳細に説明する。

実施例１ ポリエーテルイミド樹脂（ガラス転移温度:215℃）
を、金型温度を表１に示した条件に設定した射出成形機
により成形し、厚さ1.905mm、内径25mm、外径135mmの円
盤を得た。得られた円盤を表１に示した温度条件に設定
した熱風循環式の恒温槽内に２時間放置してアニーリン
グ処理をした。次いで、内径、外径を同時に切削して垂
直切削面を形成し、さらに、内周縁、外周縁を同時に切
削して傾斜切削面を形成し磁気ディスク基板を得た。

得られた円盤をフィゾー型光干渉平面度計（ニデック
社製）を用いて平面性を測定した。また、微分干渉顕微
鏡で表面の状態を観察して、直径20μ以上の凹凸の個数
を調べ、その個数を表面欠陥の数とした。

その結果を表２に示した。

実施例２ ポリエーテルイミド樹脂（ガラス転移温度:215℃）を
金型温度180℃に設定した射出成形機により成形し、厚
さ1.905mm、内径40.050mm、外径130.040mmの円盤を得
た。次いで200℃の温度に設定した熱風循環式の恒温槽
で２時間アニリング処理した。

得られた円盤の平面性をフィゾー型光干渉平面度計を
用いて測定し、内径、外径の寸法精度を三次元測定機を
用いて測定し、その結果を表３に示した。

実施例３ 実施例１、２で得られた磁気ディスク基板にγ‐Fe₂O
₃を磁性材料とする磁性塗料をスピンコート法により均
一に塗布した後、200℃で２時間加熱硬化処理を施し、
磁気ディスクを作成した。得られた磁気ディスクの平面
性を測定し、表４に示した。

［効果］ 以上のように、本発明はアニーリング後内周および外
周を切削するため、基板全面にわたって平面性がすぐ
れ、さらに内径および外径の寸法精度の高い磁気ディス
ク基板を安定して量産することができる。

また、本発明において合成樹脂からなる磁気ディスク
基板を特定の金型温度とアニーリング温度を組み合わせ
て製造し、次いで内径、外径を同時に切削すれば、平滑
性、平面性、寸法精度にすぐれ、微小な窪み、突起等の
表面欠陥が殆ど無い磁気ディスク基板を得ることができ
るのみならず、磁性層を形成し磁気ディスクとなす際の
加熱処理によっても殆ど平面性が変わらない磁気ディス
ク基板を得ることができる。

また、一対のバイトで内周および外周を同時に切削す
れば、基板を変形させることなく高精度に内径、外径を
仕上げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての磁気ディスク基板の
全体を示す断面図、第２図はアニーリングされた円盤を
示す断面図、第３図は第１段階の円盤の切削加工を説明
する平面図、第４図は同断面図、第５図は第２段階の円
盤の切削加工を説明する断面図である。 10……磁気ディスク基板、10a……円盤、11……中心
孔、13、14……外側および内側の垂直切削面、15、16…
…外側および内側の傾斜切削面、21〜24……バイト

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】成形用金型を使用して合成樹脂製ドーナツ
   状円盤を成形し、次いで該円盤をアニーリングし、さら
   に内周および外周を切削することを特徴とする合成樹脂
   製磁気ディスク基板の製造方法
2. 【請求項２】成形用金型の温度が、用いる合成樹脂のガ
   ラス転移温度より60℃低い温度以上で、該合成樹脂のガ
   ラス転移温度より20℃低い温度以下の温度である特許請
   求の範囲第１項記載の合成樹脂製磁気ディスク基板の製
   造方法
3. 【請求項３】アニーリング温度が、金型温度より10℃高
   い温度以上で、用いる合成樹脂のガラス転移温度より10
   ℃低い温度以下の温度である特許請求の範囲第１項また
   は第２項記載の合成樹脂製磁気ディスク基板の製造方法
4. 【請求項４】円盤を回転させながら、一対のバイトを円
   盤の回転中心を通る線上で互いに近づけることにより、
   円盤の内周および外周を同時に切削する特許請求の範囲
   第１項、第２項、または第３項記載の合成樹脂製磁気デ
   ィスク基板の製造方法
5. 【請求項５】バイトによる切削が２段階で行われ、第１
   段階の切削では、円盤の表面と直交する垂直切削面を形
   成し、第２段階の切削では、表面と垂直切削面との間に
   両者に対して傾斜する傾斜切削面を形成する特許請求の
   範囲第４項記載の合成樹脂製磁気ディスク基板の製造方
   法