JPWO2014133148A1 - 磁気ディスク用ガラス基板および磁気ディスク - Google Patents
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Abstract
Description
さらに、記憶容量の一層の増大化のために、DFH(Dynamic Flying Height)機構を搭載した磁気ヘッドを用いて磁気記録面からの浮上距離を極めて短くすることにより、磁気ヘッドの記録再生素子と磁気ディスクの磁気記録層との間の磁気的スペーシングを低減して情報の記録再生の精度をより高める(S/N比を向上させる)ことも行われている。この場合においても、磁気ヘッドによる磁気記録情報の読み書きを長期に亘って安定して行うために、磁気ディスクの基板の表面凹凸は可能な限り小さくすることが求められる。
例えば、シングルライト方式を採用するなどして500kTPI以上としたHDDにおいて、磁気ディスクの外周端面の真円度を1.5μm以下に低減しても、磁気ディスクの外周側の端部ではサーボ信号の読み取りが不安定となる現象が生じていた。この現象は、磁気ディスクの外周側端部の最外周側では気流が乱れ、フラッタリングとよばれる磁気ディスクのばたつきが起きるために、安定した読み取りに影響が及ぶことが原因で生じると考えられる。磁気ディスクの主表面上の外周側端部は、それより内周側の領域と比べ、特にフラッタリングの影響をうけやすく、安定した読み取りが困難になる。
従来、磁気ディスクの真円度を小さくするとフラッタリングは少なくなり、真円度とフラッタリングの間には相関性があると考えられていた。しかし、本発明者の研究によれば、真円度を1.5μm以下にしても、フラッタリングは少なくならず、真円度が極めて小さい場合には、真円度とフラッタリングの間には相関性が見られないことが明らかとなった。
その理由は以下のように考えられた。すなわち、従来は、ガラス基板の板厚よりも長い板状のプローブをガラス基板の主表面に対して垂直方向に立てて外周端部に当てることで外周端部の真円度を測定していた。このとき、プローブは、板厚方向において最も基板の外側へ突出した位置で接する。したがって、真円度測定の基礎となる外周端部の輪郭線には、外周端部の板厚方向の形状とは無関係に、基板の外側へ最も突出した形状が反映されることになる。そのため、従来の真円度の測定方法では、外周端部の側壁面の板厚方向での3次元形状を反映したものとはなっていなかった。そして、従来の真円度の測定方法で磁気ディスクの外周端部の真円度を十分に良好にした場合には、真円度以外の別の要因がフラッタリングに及ぼす影響が相対的に大きくなり、それによって真円度とフラッタリングの間には相関性が見られなくなったと考えられた。
さらに研究を行った結果、磁気ディスクの外周側の側壁面の中心軸と2つの面取面の中心との距離がフラッタリングの大きさに影響を与えていることを突き止めた。つまり、この距離が大きくなると、フラッタリングが大きくなる傾向があることが分かった。この距離は、磁気ディスクを、一つの軸を有する第一の円筒と、その軸方向の両側に存在する径の小さい第二、第三の円筒とを有する構造体としてみた場合に、これら3つの円筒の軸のズレの大きさに相当すると考えることができる。この軸ズレにより偏心量が変化してフラッタリングが変化すると考えられる。
中心に円孔を有し、一対の主表面と端面とを備える磁気ディスク用ガラス基板であって、
前記端面は、側壁面と、前記側壁面と前記主表面の間に介在する面取面と、を有し、
外周側の端面の真円度が1.5μm以下であり、
外周側の側壁面上の板厚方向に200μm離れた2点の位置における円周方向の輪郭線をそれぞれ取得し、これら輪郭線からそれぞれ求められる2つの最小二乗円の中心間の中点を中点Aとし、
外周側の2つの面取面上の板厚方向長さの中心の位置において円周方向の輪郭線をそれぞれ取得し、これら輪郭線から求められる最小二乗円の中心のうち、一方の面取面から求められる中心を中心B、他方の面取面から求められる中心を中心Cとしたとき、
中点Aおよび中心B間の距離と、中点Aおよび中心C間の距離との合計が1μm以下であることを特徴とする。
本実施形態における磁気ディスク用ガラス基板の材料として、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、ボロシリケートガラスなどを用いることができる。特に、化学強化を施すことができ、また主表面の平坦度及び基板の強度において優れた磁気ディスク用ガラス基板を作製することができるという点で、アルミノシリケートガラスを好適に用いることができる。アモルファスのアルミノシリケートガラスとすると表面の粗さなど平滑性を高めやすくより好ましい。
磁気ディスク用ガラス基板G(以下、適宜「ガラス基板G」ともいう。)は、中心に円孔を有し、一対の主表面11p,12pと端面とを備える。端面は、側壁面11w、及び、側壁面11wと主表面11p,12pの間に介在する面取面11c,12cを有する。
側壁面11w上の2つの位置37,38は、例えば、ガラス基板Gの板厚方向の中心位置から100μmずつ主表面11p,12p側に離れた位置である。面取面11c,12cの輪郭線を取得するための測定位置34,35は、例えば、主表面11p,12pからそれぞれ板厚方向の中心位置側に等距離近づく位置(例えば、ガラス基板Gの面取面の板厚方向長さが0.15mmの場合、ガラス基板Gの主表面11p,12pから中心位置に0.075mmずつ近づく位置)である。
なお、測定に先立って、マイクロメータで予めガラス基板Gの板厚が測定される。また、輪郭形状測定機により、半径方向の断面における面取面の、形状、板厚方向および半径方向の各長さ、主表面に対する角度、さらに、側壁面の長さ、が予め測定される。面取面と側壁面との境界の位置は、いずれの外形線も直線状である場合は、側壁面の延長線と面取面の延長線との交点によって定めることができる。面取面や側壁面の外形線が円弧状である場合は、例えば、当該外形線と最もよく重なる1つの円で近似し、求めた円との交点によって定めることができる。面取面や側壁面の外形線が直線と円弧を組み合わせたような場合は、適宜上記方法を組み合わせて境界の位置を定めればよい。
測定の際には、ガラス基板Gの主表面が真円度・円筒形状測定装置の基準面と水平になるように、さらには、ガラス基板Gの中心が測定装置の回転中心と合うように、ガラス基板Gが測定装置にセットされる。そして、スタイラス3の先端の、測定時にガラス基板Gと接触する位置が、測定装置にセットされたガラス基板Gの上側の主表面の高さと合わせられる。この状態で、スタイラス3を、板厚の半分の距離を板厚方向に下げると、スタイラス3は、ガラス基板Gの板厚の中央の高さに配される。そして、スタイラス3を板厚の中央から100μm上げた点37、および、板厚の中央から100μm下げた点38において、ガラス基板Gの外周端部の輪郭線が測定される。これらの輪郭線から、側壁面11wの2つの最小二乗円37c,38cの中心37o,38oが決められ、さらに、これら2つの中心37o,38o間の中点Aが決められる。
また、スタイラス3の位置が、2つの面取面の、それぞれの板厚方向における中間の高さとなるよう設定され、それぞれの位置34,35でガラス基板Gの外周端部の輪郭線が測定される。これらの輪郭線に基づいて、面取面11c,12cの最小二乗円34c,35cの中心B,Cが決められる。次いで、中点Aおよび中心B間の距離aと、中点Aおよび中心C間の距離bとを合計することで、形状評価値が求められる。
なお、面取面の板厚方向の高さの中間の位置34,35は、前述の径の異なる3つの円筒を有する構造体を考えた場合に、面取面部分に相当する円筒の偏心の程度を最もよく表す点と考えられる。また、当該位置は、面取面近傍の空気の流れに最も多く影響を与える点であると考えられる。これらの理由から、当該位置で輪郭線を測定することが好ましい。
側壁面11wと面取面11c,12cの形状評価値は、例えば、後述する、総形砥石を用いた面取り加工、端面研削加工、およびブラシ研磨によって調節される。
図4及び図5を参照して、ガラス基板Gの円筒度について説明する。図4及び図5は、本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板Gの外周側の側壁面の円筒度の測定方法を説明する図である。円筒度は、側壁面11wにおいて板厚方向に100μm間隔で離れた少なくとも3点の位置31,32,33を含む板厚方向で異なる複数の位置における側壁面11wの円周方向の輪郭線31a,32a,33aをそれぞれ取得し、それぞれの輪郭線における内接円と外接円とを取得し、最も小さい内接円C1の半径と、最も大きな外接円C2の半径との差Rをいう。なお、このような半径の差Rという評価指標がゼロに近いほど、外周端面の形状が幾何学的円筒に近いということが言えるため、この明細書では上記評価指標を「円筒度」という。図5は、ガラス基板Gの外周端面の円筒度の測定方法を説明する図である。
側壁面11w上の複数の測定位置は、本実施形態では3箇所ある。3つの測定位置31,32,33のうち、測定位置32は、例えば、ガラス基板Gの板厚方向の中心位置である。測定位置31,33は、測定位置32から板厚方向に100μm離れた位置である。なお、測定位置32から板厚方向に100μm離れた位置に測定位置31,32を設けるのは、0.635mmの板厚の磁気ディスク用ガラス基板の場合である。板厚が異なる場合には、測定位置32から測定位置31,32までの板厚方向の距離を変更してもよい。例えば、板厚がT(mm)の磁気ディスク用ガラス基板の場合には、当該距離を100(μm)×(L/0.635)としてもよい。
各測定位置31〜33でのガラス基板Gの外周端面の形状を測定するための測定装置としては、側壁面11wの測定位置31〜33において各輪郭線31a,32a,33aを区別して取得できるものが用いられる。この点から、測定装置のスタイラス3は、曲率半径が0.4mm以下の球面を有することが好ましい。測定の際には、スタイラス3は、ガラス基板Gの測定壁11wの各測定位置31〜33に対向するよう配置され、一箇所ずつ順に測定を行う。
各測定位置31〜33の輪郭線31a〜33aは、スタイラス3を各測定位置31〜33に対向して配置した状態で、ガラス基板Gを一周回転させることで取得される。そして、取得された3つの輪郭線31a〜33aのそれぞれについて、最小二乗法で求めた中心に基づいて内接円と外接円が取得され、最も外側に接する外接円C2及び最も内側に接する内接円C1が決められる。これら外接円C2及び内接円C1の半径の差Rが、側壁面11wの円筒度として求められる。
側壁面11wの円筒度は、例えば、総形砥石を用いた面取り加工、端面研削加工、およびブラシ研磨によって調節される。
外周側の側壁面11wの表面粗さは、最大高さRzで0.2μm以下であることが好ましく、0.1μm以下であるとさらに好ましい。また、算術平均粗さRaで0.02μm以下であることが好ましい。この範囲内とすることで、異物の付着や噛み込みによるサーマルアスペリティ障害の発生の防止や、ナトリウムやカリウム等のイオンの析出によるコロージョンの発生を防止することができる。また、一対の面取面11c,12cの表面粗さについても上記範囲内であると、上記と同様の理由でより好ましい。上述したRzとは、JIS B0601:2001で規定される最大高さのことである。Raとは、JIS B0601:2001で規定される算術平均粗さのことである。
先ず、一の測定点におけるガラス基板の板厚方向断面において、面取面11cの直線部を延ばした第1の仮想線L1と、側壁面11wの直線部を延ばした第2の仮想線L2との交点を第1の交点P1とする。次に、この第1の交点P1を通り、且つ、面取面11cの直線部に対して垂直に延びる第3の仮想線L3を設定する。次いで、側壁面11wと面取面11cとの間の部分と、第3の仮想線L3との交点を第2の交点P2とする。また、磁気ディスク用ガラス基板Gの断面において、第2の交点P2を中心として所定の半径(例えば50μm)を有する第1の円C1を設定する。また、側壁面11wと面取面11cとの間の部分と、第1の円C1の外周との2つの交点をそれぞれ第3の交点P3、第4の交点P4とする。さらに、第2、第3、第4の各交点P2,P3,P4のそれぞれを通る第2の円C2を設定する。そして、第2の円C2の半径Rをもとめることによって、側壁面11wと面取面11cとの間の部分の形状の前記曲率半径がもとめられる。
なお、側壁面と一方の主表面に隣接する面取面との間、及び、側壁面と他方の主表面に隣接する面取面との間の両方の部分の形状の曲率半径について、上述したようにしてもとめることができる。
形状評価値が小さいことによりフラッタリングが抑制される理由は、次のように考えられる。ガラス基板Gの外周端部の真円度が大きい場合は、磁気ディスクの外周端面が水平方向(半径方向)に押し出す空気の量が変動するため、大きな気流の乱れが起きやすい。しかし、外周端面の真円度が極めて小さいと、そのような大きな気流の乱れは生じにくい。外周端面の真円度が極めて小さい状況では、水平方向の気流の代わりに、ガラス基板Gの外周端部とHDD内壁との隙間を、いかに空気が磁気ディスクを跨ぐように板厚方向にスムーズに流れるかが重要である。
本発明者の研究によれば、HDDの内部において、HDD内壁と磁気ディスクの外周端面との間の隙間には、定常的に板厚方向の空気の流れが存在しており、この流れを乱し不規則になる現象が生じると、フラッタリングのレベルが大きくなり磁気ヘッドの浮上が不安定となることが分かった。逆に、ガラス基板Gの外周端面の形状評価値が小さいと、HDD内壁と磁気ディスクの外周端面との間の隙間において、板厚方向の空気は定常的にスムーズに流れ、フラッタリングのレベルが大きくなり難い。
上述の通り、極めて高いトラック記録密度のHDDでは、HDDの内部の空気の流れの乱れが、磁気ヘッドのサーボ情報への追従性を改善する上で重要である。このような空気の乱れによって、フラッタリングは大きくなる。この空気の乱れには、周期的(定常的)に発生する乱れと、突発的に発生する乱れとの2種類がある。このうち、周期的に発生する乱れについては、HDDの設計を変えることで解消できる場合が多いが、突発的に発生する乱れについては、HDDの設計を変えることでは改善できないため、他の手段によって低減を図ることが求められる。本発明者は、ガラス基板Gの外周端面が、HDDの設計の変更によっては解決できない空気の流れの乱れを引き起こすことを見出して、外周端面の形状評価値が極めて小さいガラス基板Gをなすに至った。
以下、本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法について、工程毎に説明する。ただし、各工程の順番は適宜入れ替えてもよい。
例えばプレス成形によってガラス素板を成形し、適宜、内孔と外形を形成する加工を行って所定の板厚の内孔を有する円盤状のガラス基板を得る。なお、ガラス素板は、これらの方法に限らず、フロート法、ダウンドロー法、リドロー法、フュージョン法などの公知の製造方法を用いて製造することもできる。
次に、円環状のガラス基板の端面に対する研削加工が行われる。ガラス基板の端面に対する研削加工は、ガラス基板の外周側端部と内周側端部に対する面取面の形成及びガラス基板の内径、外径を調整するために行われる。ガラス基板の外周側端面に対する研削加工は、例えば、ダイヤモンド砥粒を用いた総形砥石による公知の面取り加工でよい。
本実施形態のガラス基板の外周側端面に対する研削加工は、総形砥石による研削加工に加えて、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る、追加の研削加工で行う。ガラス基板の外周側端面に対する追加の研削加工について、以下に説明する。
ガラス基板の外周側端面の加工では、研削砥石に形成された溝の溝方向に対してガラス基板Gを傾けた状態、つまり研削砥石の回転軸に対してガラス基板Gの回転軸を角度αだけ傾けた状態で、ガラス基板Gの外周側端面に研削砥石を接触させながら、ガラス基板Gと研削砥石の両方を回転させて研削加工を行う。これによって、ガラス基板Gの外周側端面に当接する研削砥石の軌跡が一定とはならないで、研削砥石の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、すなわちより高い品質要求に応えられるレベルの品位に仕上げることができる。さらには砥石寿命の向上効果も有する。
研削砥石の周速度の好ましい例は、500〜3000m/分、ガラス基板Gの周速度は、1〜30m/分程度である。また、ガラス基板Gの周速度に対する研削砥石の周速度の比(周速度比)は、50〜300の範囲内であることが好ましい。
なお、上記研削工程を2回に分け、1回目の研削を、上述したようにガラス基板Gの回転軸を角度αだけ傾けた状態で行い、2回目の研削を、別の砥石を使用してガラス基板Gの回転軸を−αの角度だけ傾けた状態で行い、2回目の研削の取代を1回目の研削の取代より少なくなるように調整することで、Rz(t)/Rz(c)を1.2以下とすることができる。
発明者は、様々な特性のレジンボンド砥石を用いて外周側端面の研削加工を行いガラス基板の端面の加工品質を観察した結果、レジンボンド砥石におけるダイヤモンド砥粒と樹脂との結合強度が、上記研削加工後のガラス基板の内孔の形状評価値に大きく影響を与えることを見出した。すなわち、砥石硬度が高過ぎるレジンボンド砥石を用いて外周側端面の研削加工を行うと、加工レートは良好となるが表面にキズが入り易くなって外周の形状評価値は悪化し、砥石硬度が低過ぎるレジンボンド砥石を用いて外周側端面の研削加工を行うと、外周の形状評価値は良好となるが加工レートが著しく低下することがわかった。換言すると、砥石硬度を変化させることでガラス基板の外周の形状評価値を調節することができる。その結果、砥石硬度の範囲は、上記範囲が好ましいことがわかった。上記範囲内とすることで、研削加工後の外周側端面を準鏡面とすることができるので、その後の端面研磨工程では取代を少なくすることができ、高い表面品質を維持しつつ、外周の形状評価値を含む端部の形状精度を高めることができる。
H=F/Ac …式(1)
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(2),(3)によって表わされる。
Ac=f(hc) ∝ 24.5・hc2 …式(2)
hc=hmax−ε・F/S …式(3)
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)。
次に、円環状のガラス基板の端面に対する研磨加工が行われる。ガラス基板の端面に対する研磨加工は、ガラス基板の外周側及び内周側端面(側壁面及び面取面)に対する表面性状を良好にするために行われる。端面研磨工程では、ブラシ研磨によりガラス基板の外周側及び内周側端面を研磨する。ブラシ研磨によるガラス基板の取代は、例えば、側壁面11w、面取面11c,12cの表面が鏡面状態となる程度に設定される。
必要に応じて適宜主表面の研削工程を実施した後、研削されたガラス基板の主表面に第1研磨が施される。第1研磨工程では、遊星歯車機構を備えた両面研磨装置を用いてガラス基板の主表面に対する研磨を行う。両面研磨装置は、上定盤および下定盤を有している。下定盤の上面および上定盤の底面には、平板の研磨パッドが取り付けられている。上定盤および下定盤の間に、キャリアに収容した1又は複数のガラス基板が狭持され、研磨剤を含む遊離砥粒を供給しながら、遊星歯車機構により、上定盤または下定盤のいずれか一方、または、双方を移動操作することにより、ガラス基板と各定盤とを相対的に移動させることで、このガラス基板の両主表面を研磨することができる。
上記相対運動の動作中には、上定盤がガラス基板に対して(つまり、鉛直方向に)所定の荷重で押圧され、ガラス基板に対して研磨パッドが押圧されるとともに、ガラス基板と研磨パッドの間に研磨液が供給される。この研磨液に含まれる研磨剤によってガラス基板の主表面が研磨される。研磨剤は、例えば酸化セリウムや酸化ジルコニウム、二酸化ケイ素など公知の砥粒を用いることができる。なお、砥粒の種類やサイズを変えて複数の工程に分けて実施してもよい。
さらに、必要に応じて、第1研磨工程後のガラス基板は化学強化されてもよい。
化学強化液として、例えば硝酸カリウムと硫酸ナトリウムの混合塩の溶融液等を用いることができる。化学強化処理は、例えばガラス基板を化学強化液中に浸漬することによって実施される。
このように、ガラス基板を化学強化液に浸漬することによって、ガラス基板の表層のリチウムイオン及びナトリウムイオンが、化学強化液中のイオン半径が相対的に大きいナトリウムイオン及びカリウムイオンにそれぞれ置換され、ガラス基板が強化される。
次に、ガラス基板に第2研磨が施される。第2研磨では例えば、第1研磨と同様の研磨装置を用いることができる。このとき、第1研磨と異なる点は、遊離砥粒の種類及び粒子サイズが異なることと、樹脂ポリッシャの硬度が異なることである。
第2研磨に用いる遊離砥粒として、例えば、スラリーに混濁させたコロイダルシリカ等の微粒子が用いられる。これにより、ガラス基板の主表面の表面粗さをさらに低減でき、端部形状を好ましい範囲に調整できる。
こうして、磁気ディスク用ガラス基板が得られる。
磁気ディスクは、磁気ディスク用ガラス基板を用いて以下のようにして得られる。
磁気ディスクは、例えば磁気ディスク用ガラス基板(以下、単に「基板」という。)の主表面上に、主表面に近いほうから順に、少なくとも付着層、下地層、磁性層(磁気記録層)、保護層、潤滑層が積層された構成になっている。
例えば基板を、真空引きを行った成膜装置内に導入し、DCマグネトロンスパッタリング法にてAr雰囲気中で、基板の主表面上に付着層から磁性層まで順次成膜する。付着層としては例えばCrTi、下地層としては例えばCrRuを用いることができる。磁性層としては、例えばCoPt系合金を用いることができる。また、L10規則構造のCoPt系合金やFePt系合金を形成して熱アシスト磁気記録用の磁性層とすることもできる。上記成膜後、例えばCVD法によりC2H4を用いて保護層を成膜し、続いて表面に窒素を導入する窒化処理を行うことにより、磁気記録媒体を形成することができる。その後、例えばPFPE(パーフルオロポリエーテル)をディップコート法により保護層上に塗布することにより、潤滑層を形成することができる。
作製された磁気ディスクは、好ましくは、DFH(Dynamic Flying Height)コントロール機構を搭載した磁気ヘッドと、磁気ディスクを固定するためのスピンドルとを備えた、磁気記録再生装置としての磁気ディスクドライブ装置(HDD(Hard Disk Drive))に組み込まれる。
本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板の効果を確認するために、製造した磁気ディスク用ガラス基板から2.5インチの磁気ディスク(外径65mm、内径20mm、板厚0.635mm、面取面の主表面に対する角度は45度)を作製した。なお、面取面の半径方向断面における形状は直線状であり、主表面に対する角度は45度であり、面取面の板厚方向長さは0.15mm、面取面の半径方向長さ0.15mmであった。作製した磁気ディスク用ガラス基板のガラスの組成は、下記の通りである。
(ガラスの組成)
SiO2を63モル%、Al2O3を10モル%、Li2Oを1モル%、Na2Oを6モル%、MgOを19モル%、CaOを0モル%、SrOを0モル%、BaOを0モル%、ZrO2を1モル%
なお、MgO、CaO、SrOおよびBaOの合計含有量に対するCaOの含有量のモル比(CaO/(MgO+CaO+SrO+BaO))は0であり、ガラス転移温度が703℃のアモルファスのアルミノシリケートガラスである。
実施例の磁気ディスク用ガラス基板については、本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法の各工程を順序通りに行うことで作製した。
ここで、ガラス基板の成形は、プレス成形方法を用い、公知の方法で内孔、外形を形成し、板厚を調整した。
端面研削工程では、ガラス基板の内周及び外周側端面に対して、ダイヤモンド砥粒を用いた総形砥石による面取り及び側壁面加工を行い、面取面と側壁面を形成した。さらに、ガラス基板の外周側端面については、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傾けて接触させる研削加工を追加することにより、面取面及び側壁面の形状精度をさらに高めつつ表面品質をもさらに向上させた。
ガラス基板の外周側端面に対する追加の研削加工では、#2500のダイヤモンド砥粒のレジンボンド砥石を用いて以下の研削条件で行った。このとき、研削砥石の溝方向に対するガラス基板の傾斜角度(前述のα)を5度とし、その他の条件については適宜調整しておこなった。このとき、傾斜角度(前述のα)及びその他のファクタ(砥石の番手、砥石やガラス基板の周速度)を前記した範囲において適宜調整していくことによって、外周端面の形状評価値が異なるガラス基板を作り分けた。なお、表1の実施例1の場合にはα=5度としたが、傾斜角度をさらに大きくすることで研削後の表面品質が向上し、この後のブラシ研磨の取代を低減することができるので、形状評価値をさらに改善することができる。
磁気ディスク用ガラス基板の側壁面の真円度は、上述の方法によって測定した。形状評価値は、図2に示したようにして算出した。つまり、側壁面の板厚方向の中心位置から上下に100μm離れた側壁面上の位置と、上下の主表面から75μm板厚の中心方向に離れた面取面上の位置において輪郭線を取得し、側壁面上の2箇所の位置に基づいて測定した輪郭線の各最小二乗円の中心を決め、これら2つの中心から求めた中点(A)と、面取り面の輪郭線の最小二乗円の中心(B、Cの2つ)とを、板厚方向から平面視し、AとBの距離と、AとCの距離とを求め、それらを足した値を外周端部の形状評価値とした。いずれの測定も真円度・円筒形状測定機を用いて行った。
磁気ディスク用ガラス基板に対して上述したように成膜して、比較例及び実施例の磁気ディスクを作製した。この比較例及び実施例の磁気ディスクのサンプルについて、レーザドップラー振動計を用いてフラッタリング特性値を測定することにより、フラッタリングを評価した。フラッタリング特性値の測定では、磁気ディスクを2.5インチ型HDDのスピンドルに装着して磁気ディスクを回転させ、回転中の磁気ディスクの主表面に対してレーザドップラー振動計からレーザ光を照射する。なお、HDDのカバーにはレーザ照射用の穴を開けてある。次に、磁気ディスクで反射したレーザ光をレーザドップラー振動計が受光することにより、磁気ディスクの板厚方向の振れ量をフラッタリング特性値として測定する。このとき、以下の条件でフラッタリング特性値を測定した。
・HDD及び測定システムの環境:恒温恒湿チャンバー内で温度を25℃に維持
・磁気ディスクの回転数:7200rpm
・レーザ光の照射位置:磁気ディスクの中心から半径方向に31mm(外周端から1.5mm)の位置
・HDDの筐体のディスク装着部の内壁直径の最小値:65.880mm
[評価基準]
測定されたフラッタリング特性値に対する評価結果を、下記のとおり良好な順に(つまり、フラッタリング特性値が小さい順に)4つのレベル1〜4に分けた。レベル1、2であれば500kTPIのHDD向けとして実用上合格である。
レベル1:20nm以下
レベル2:20nmより大きく、30nm以下
レベル3:30nmより大きく、40nm以下
レベル4:40nmより大きい
表2から、Rz(t)/Rz(c)が1.2以下となることで、形状評価値のばらつきが小さくなることがわかる。また、Rz(t)/Rz(c)が1.1以下となると、形状評価値のばらつきがさらに小さくなることがわかる。
また、実施例1、7、8について、外周端部における側壁面と面取面の間の部分の曲率半径をもとめた。なお、端面研磨の取代が小さいほど研削工程で整えた形状が維持されるため、形状精度が高めることができる。すなわち、外周端部の周方向において隣接する測定位置での曲率半径の差を小さくすることができる。
ガラス基板1枚についての曲率半径は、以下の通りもとめた。すなわち、外周端部における表面側12点及び裏面側の12点の合計24点測定した。そして、表面側12点における隣接する測定点間の曲率半径の差(12個のデータ)と、裏面側12点における隣接する測定点間の曲率半径の差(12個のデータ)とを求め、合計24個のデータのうち最大の値を、そのガラス基板の曲率半径の最大値とした。測定データの例を、表3に示す。表3において、測定対象となるガラス基板の表面、裏面をそれぞれ、A面、B面として表記している。また、表3において、例えば「0〜30度」のときの曲率半径の差とは、0度の測定点における曲率半径と、30度の測定点における曲率半径の差の絶対値を意味する。また、例えば、A面の30度の位置の裏側をB面の30度の位置となるようにした。
実施例1、7、8の各10枚のサンプルについて曲率半径の差の最大値をもとめたところ、実施例1の10枚のサンプルについてはいずれも0.010mm以下であり、実施例7の10枚のサンプルについてはいずれも0.005mm以下であり、実施例8の10枚のサンプルについてはいずれも0.012mm以下であった。表3に示す測定データの例は、各実施例について曲率半径の差の最大値が最も大きかった1枚のサンプルのデータである。
表4に、実施例1、7、8について、曲率半径の差の最大値(表3に示す値と同じ;10枚のうち最も大きい値)と、形状評価値のばらつきとを示す。
表4から、曲率半径の差の最大値を0.01mm以下とすることで、形状評価値のばらつきを大きく低下させることができることがわかる。
実施例9〜11の磁気ディスク用ガラス基板を元に、磁性層他を形成して磁気ディスクを作製した。その磁気ディスクをディスク回転数が7200rpmの2.5インチ型HDDにDFHヘッドと共に組み込み、500kTPIのトラック密度で磁気信号を記録した後、半径位置30.4〜31.4mmの領域においてサーボ信号の読み取り試験を行った。
[評価基準]
HDDのサーボ信号の読み取りエラー回数を評価した。結果を、表5に示す。エラー回数が30以下であれば実用上合格である。
11p,12p 主表面
11w 側壁面
31,33 側壁面上の測定位置
32 ガラス基板の板厚方向の中心位置
32o 側壁面の最小二乗円の中心
34,35 面取面上の測定位置
34o,35o 面取面の最小二乗円の中心
C1 輪郭線の内接円
C2 輪郭線の外接円
G 磁気ディスク用ガラス基板
R 円筒度
実施例9〜11の磁気ディスク用ガラス基板を元に、磁性層他を形成して磁気ディスクを作製した。その磁気ディスクをディスク回転数が7200rpmの2.5インチ型HDDにDFHヘッドと共に組み込み、500kTPIのトラック密度で磁気信号を記録した後、半径位置30.4〜31.4mmの領域においてサーボ信号の読み取り試験を行った。
[評価基準]
HDDのサーボ信号の読み取りエラー回数を評価した。結果を、表5に示す。エラー回数が30以下であれば実用上合格である。
Claims (7)
- 中心に円孔を有し、一対の主表面と端面とを備える磁気ディスク用ガラス基板であって、
前記端面は、側壁面と、前記側壁面と前記主表面との間に介在する面取面と、を有し、
外周側の端面の真円度が1.5μm以下であり、
外周側の側壁面上の板厚方向に200μm離れた2点の位置における円周方向の輪郭線をそれぞれ取得し、これら輪郭線からそれぞれ求められる2つの最小二乗円の中心間の中点を中点Aとし、
外周側の2つの面取面上の板厚方向長さの中心の位置において円周方向の輪郭線をそれぞれ取得し、これら輪郭線から求められる最小二乗円の中心のうち、一方の面取面から求められる中心を中心B、他方の面取面から求められる中心を中心Cとしたとき、
中点Aおよび中心B間の距離と、中点Aおよび中心C間の距離との合計が1μm以下であることを特徴とする、
磁気ディスク用ガラス基板。 - 前記合計が0.5μm以下であることを特徴とする、
請求項1に記載の磁気ディスク用ガラス基板。 - 前記外周側の側壁面の表面粗さに関し、板厚方向における最大高さをRz(t)とし、円周方向における最大高さをRz(c)とした場合に、Rz(t)/Rz(c)が1.2以下であることを特徴とする、
請求項1または2に記載された磁気ディスク用ガラス基板。 - 前記ガラス基板の中心を基準として周方向に30度ごとに測定点を設け、前記外周側の側壁面と面取面との間の部分の形状の前記測定点における曲率半径をもとめたときに、隣接する測定点間の前記曲率半径の差が0.01mm以下であることを特徴とする、
請求項1から3のいずれかに記載された磁気ディスク用ガラス基板。 - 前記外周側の側壁面において板厚方向に100μm間隔で離れた少なくとも3点の位置を含む板厚方向で異なる複数の位置における前記側壁面の円周方向の輪郭線をそれぞれ取得し、それぞれの輪郭線における内接円と外接円とを取得し、最も小さい内接円の半径と、最も大きな外接円の半径との差が5μm以下であることを特徴とする、
請求項1から4のいずれかに記載された磁気ディスク用ガラス基板。 - 板厚が0.5mm以下であることを特徴とする、
請求項1から5のいずれかに記載された磁気ディスク用ガラス基板。 - 請求項1から6のいずれかに記載された磁気ディスク用ガラス基板の主表面上に磁性層を形成したことを特徴とする、
磁気ディスク。
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