WO2013146089A1 - 磁気ディスク用ガラス基板、磁気ディスク、磁気ディスクドライブ装置 - Google Patents

磁気ディスク用ガラス基板、磁気ディスク、磁気ディスクドライブ装置 Download PDF

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WO2013146089A1
WO2013146089A1 PCT/JP2013/055592 JP2013055592W WO2013146089A1 WO 2013146089 A1 WO2013146089 A1 WO 2013146089A1 JP 2013055592 W JP2013055592 W JP 2013055592W WO 2013146089 A1 WO2013146089 A1 WO 2013146089A1
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WO
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magnetic disk
glass substrate
side wall
wall surface
magnetic
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/055592
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English (en)
French (fr)
Inventor
修 輿水
大西　勝
祥治 兼子
Original Assignee
Hoya株式会社
ホーヤ ガラスディスク フィリピン インコーポレーテッド
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/62—Record carriers characterised by the selection of the material
    • G11B5/73—Base layers, i.e. all non-magnetic layers lying under a lowermost magnetic recording layer, e.g. including any non-magnetic layer in between a first magnetic recording layer and either an underlying substrate or a soft magnetic underlayer
    • G11B5/739—Magnetic recording media substrates
    • G11B5/73911—Inorganic substrates
    • G11B5/73921—Glass or ceramic substrates

Definitions

  • the present invention relates to a glass substrate for a magnetic disk, a magnetic disk, and a magnetic disk drive device.
  • a personal computer or a DVD (Digital Versatile Disc) recording device has a built-in hard disk device (HDD: Hard Disk Drive) for data recording.
  • HDD Hard Disk Drive
  • a magnetic disk in which a magnetic layer is provided on a glass substrate is used, and the magnetic head slightly floats above the surface of the magnetic disk.
  • the rotational speed of the magnetic disk at this time is, for example, about 5400 rpm.
  • a glass substrate having a higher rigidity and higher impact resistance than a metal substrate (aluminum substrate) or the like is preferably used.
  • the thickness of the magnetic disk glass substrate is typically 0.635 mm or 0.8 mm in the case of a 2.5-inch magnetic disk, for example.
  • Patent Document 1 discloses an aluminum substrate for a magnetic disk having a plate thickness of 0.635 to 1.27 mm.
  • a conventional rotational speed for example, 10000 rpm
  • 15000 rpm for example, 15000 rpm
  • An object of the present invention is to provide a glass substrate for a magnetic disk, a magnetic disk, and a magnetic disk drive device that do not cause fluttering on a magnetic disk during high-speed rotation and are less likely to generate particles during manufacture.
  • the inventors of the present application have conducted an intensive investigation on the cause of the generation of the particles.
  • the generation of particles during the manufacture of a magnetic disk drive device for a server device often causes the magnetic disk to be detached from the spindle of the magnetic disk drive device.
  • the cause is considered as follows.
  • the server apparatus is a stationary type, and demands for large capacity are high while demands for portability and space saving are low, but a large number (for example, 5 to 10) is included in one magnetic disk drive apparatus.
  • a large number for example, 5 to 10.
  • a work for example, repair or rework
  • This repair may be performed several times.
  • the number of magnetic disks mounted on one server device is large, it is necessary to frequently detach the magnetic disk from the spindle of the magnetic disk drive device.
  • the particle component is a spindle material (aluminum, stainless steel, etc.) and / or a glass material or a film material of a magnetic disk. Since glass is a very hard material, the surface of the spindle may be scraped, and since glass is a brittle material, it may be crushed due to rubbing with the spindle. In particular, when the thickness of the magnetic disk is increased in order to prevent fluttering during high-speed rotation of, for example, 15000 rpm or more, the length of the side wall surface of the inner hole of the magnetic disk increases. At the time of assembling the magnetic disk to the spindle and repairing, the spindle tends to slide and the particles are more likely to be generated.
  • particles generated on the side wall surface of the magnetic disk may be transferred to the main surface of the magnetic disk later and cause a malfunction of the magnetic disk drive device.
  • the cause of this malfunction was considered as follows. That is, since the server apparatus is basically operated at all times, in the magnetic disk drive apparatus mounted on the server apparatus, the magnetic head always performs a seek operation. Through this constant seek operation, the particles on the main surface of the magnetic disk grow mainly in the in-plane direction of the magnetic disk, with the lubricant and the shaved protective film attached gradually, and are about a few ⁇ m in diameter. It turned out that it may become a flat foreign material. Due to the presence of such large foreign matter, contamination occurs on the magnetic head, resulting in reading and / or writing failure of the magnetic disk.
  • the rotation speed of the magnetic disk increases the air flow accompanying the rotation and the acceleration of the magnetic disk, particles generated on the side wall surface of the magnetic disk move to the main surface of the magnetic disk than when the magnetic disk rotates at a low speed. It is thought that it becomes easy to do.
  • the relative speed (or collision energy) when the magnetic head comes into contact with the particles that have moved to the main surface of the magnetic disk increases, so reading and / or writing failure of the magnetic disk Is considered to be more obvious than in the case of low-speed rotation.
  • the inventors of the present invention have made further studies, and as a result, the side wall surface constituting the inner hole of the magnetic disk glass substrate by providing a recess in the side wall surface constituting the inner hole of the magnetic disk glass substrate. It has been found that the sliding area between the magnetic disk and the spindle can be suppressed while reducing the contact area between the magnetic disk and the spindle, thereby ensuring a desired plate thickness that prevents fluttering during high-speed rotation.
  • a first aspect of the present invention is a donut-shaped magnetic disk having a pair of main surfaces, two side wall surfaces constituting an inner hole and an outer shape, and a chamfered surface between the main surface and the side wall surfaces. It is a glass substrate for magnetic disks, Comprising: The side wall surface which comprises an inner hole has a dent part, It is a glass substrate for magnetic discs characterized by the above-mentioned.
  • the side wall surface constituting the inner hole may include a surface orthogonal to the main surface.
  • the plate thickness is preferably 1.0 mm or more.
  • the length in the plate thickness direction of the side wall surface constituting the inner hole including the recess is preferably 0.7 mm or more.
  • the length in the plate thickness direction excluding the recessed portion in the side wall surface constituting the inner hole is preferably 0.8 mm or less.
  • the surface of the recess is polished so as to be a mirror surface.
  • the maximum depth of the recess is 50 ⁇ m or less.
  • the dent is formed over the circumference of the side wall surface.
  • a second aspect of the present invention is a magnetic disk in which at least a magnetic layer is formed on the glass substrate for a magnetic disk.
  • a third aspect of the present invention is a magnetic disk drive device including the magnetic disk, a spindle for fixing the magnetic disk, and a magnetic head.
  • FIG. 1B is an enlarged view of a section XX in FIG. 1A.
  • Aluminosilicate glass, soda lime glass, borosilicate glass, or the like can be used as the material for the magnetic disk glass substrate in the present embodiment.
  • aluminosilicate glass can be suitably used in that it can be chemically strengthened and a glass substrate for a magnetic disk excellent in the flatness of the main surface and the strength of the substrate can be produced. More preferably, it is an amorphous aluminosilicate glass.
  • the composition of the glass substrate for a magnetic disk of this embodiment is not limited, the glass substrate of this embodiment is preferably converted to an oxide standard and expressed in mol%, SiO 2 is 50 to 75%, Al 2 to 3 is selected from MgO, CaO, SrO, BaO and ZnO in a total of 5 to 35% including at least one component selected from 1 to 15%, Li 2 O, Na 2 O and K 2 O And at least one selected from ZrO 2 , TiO 2 , La 2 O 3 , Y 2 O 3 , Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 and HfO 2. It is an amorphous aluminosilicate glass having a composition including various components and having a total content of 0 to 10%.
  • FIG. 1A and 1B show the shape of the magnetic disk glass substrate G of the present embodiment.
  • FIG. 1A is a plan view of a glass substrate for a magnetic disk according to the present embodiment.
  • FIG. 1B is an enlarged cross-sectional view taken along line XX in FIG. 1A.
  • the magnetic disk glass substrate G of the present embodiment has a donut shape having a circular inner hole and an annular outer shape.
  • the magnetic disk glass substrate G of the present embodiment has a pair of main surfaces 11p and 12p and two side wall surfaces constituting an inner hole and an outer shape.
  • the side wall surface constituting the inner hole is a side wall surface 10w, and has a recess 10h.
  • the recessed portion 10h is formed over one circumference of the side wall surface 10w.
  • Chamfered surfaces 11c and 12c are formed between the pair of main surfaces 11p and 12p and the side wall surface 10w, respectively.
  • An angle (chamfering angle; ⁇ ) formed between the main surface 11p and the straight portion of the chamfered surface 11c is, for example, 40 to 70 degrees.
  • the angle (chamfer angle) formed by the main surface 12p and the straight portion of the chamfered surface 12c is, for example, 40 to 70 degrees.
  • the chamfered surfaces 11c and 12c may be of a round shape convex outward.
  • the side wall surface 10w which comprises an inner hole contains the surface orthogonal to each of a pair of main surfaces 11p and 12p.
  • the side wall surface may be formed as an outwardly convex surface.
  • the spindle and the side wall surface when mounted on a magnetic disk drive device are Since it is thought that it is easy to rub, it is a suitable structure when there exists an effect of this invention.
  • t1 is an intersection of an imaginary line extending the straight portion of the chamfered surface 11c and an imaginary line extending the straight line of the side wall surface 10w, and the curved portion of the recessed portion 10h on the main surface 11p side. This is the length of a straight line connecting the extended virtual line and the intersection of the virtual line extended from the straight line of the side wall surface 10w.
  • t2 is an intersection of an imaginary line extending the straight part of the chamfered surface 12c and an imaginary line extending the straight line of the side wall surface 10w, and an imaginary line extending the curved part of the recessed part 10h to the main surface 12p side, and the side
  • This is the length of the straight line connecting the intersection of the virtual lines obtained by extending the straight line of the wall surface 10w.
  • t3 is an imaginary line obtained by extending the intersection of the imaginary line extending the curved portion of the recessed portion 10h toward the main surface 11p and the imaginary line extending the straight line of the side wall surface 10w and the curved portion of the recessed portion 10h toward the main surface 12p. This is the length of a straight line that connects the line and the intersection of virtual lines that extend the straight line of the side wall surface 10w.
  • the size of the magnetic disk glass substrate G of the present embodiment is not limited, but may be, for example, a nominal diameter of 2.5 inches.
  • the magnetic disk glass substrate G of the present embodiment is preferably used for a magnetic disk incorporated in a magnetic disk drive device for a server device.
  • a magnetic disk for a server apparatus is operated at a high speed of, for example, 15000 rpm or more. However, it is required to secure a desired thickness so that fluttering does not occur during such high speed rotation. 0 mm or more.
  • board thickness direction is 0.7 mm or more.
  • the side wall surface 10w constituting the inner hole of the magnetic disk glass substrate G is provided by providing a recessed portion 10h on the side wall surface 10w constituting the inner hole of the magnetic disk glass substrate G of the present embodiment.
  • the contact area between the magnetic disk and the spindle can be reduced, and thereby the sliding between the magnetic disk and the spindle can be suppressed while ensuring a desired thickness that prevents fluttering during high-speed rotation.
  • the length of the recess 10h (t3 in FIG. 1B) of the side wall surface 10w constituting the inner hole of the magnetic disk glass substrate G is 0. It is preferable that it is 1 mm or more.
  • board thickness direction except the recessed part 10h among the side wall surfaces 10w is 0.8 mm or less.
  • the shape of the recess 10h may be an arc as shown in FIG. 1B, but may be a U-shape or a V-shape. Moreover, there may be a plurality of indentations.
  • the concave portion 10h does not slide on the spindle and may have any shape, but an arc shape is preferable because the side wall surface 10w is less likely to be blurred. Further, it is preferable because burrs and the like are not easily generated when the recess is formed.
  • the length (t1 and t2 of FIG. 1B) of the two surfaces which contact a chamfering surface among the several surfaces which form a side wall surface is the same. That is, in FIG. 1B, t1 and t2 are preferably the same length.
  • t1 and t2 have the same length, when the magnetic disk manufactured based on the magnetic disk glass substrate G of the present embodiment is rotated at a high speed, the rotation balance of the magnetic disk becomes good, and the magnetic disk The occurrence of fluttering at the time of high-speed rotation can be suppressed.
  • the ratio of the length (t3) of the recess 10h to the above (L) is preferably 0.5 or less. If the value of t3 / L is larger than 0.5, t1 and t2 become too thin, and there is a possibility that chipping occurs.
  • the surface of the recessed portion 10h is preferably polished so as to be a mirror surface.
  • the surface of the recess 10h is preferably polished so as to be a mirror surface.
  • the surface roughness of the recess 10h is analyzed by selecting the 50 ⁇ m square region from the measured range by measuring the side wall surface 10w by setting the wavelength band from 0.25 ⁇ m to 80 ⁇ m using a laser microscope, for example. Can be obtained. Moreover, it is preferable that the side wall surface 10w including the surface of the recessed part 10h is chemically strengthened. When the thickness of the glass substrate G for magnetic disk is small and / or when the length t3 of the concave portion 10h in the thickness direction is large, the lengths t1 and t2 are shortened.
  • the side wall surface 10w including the surface By chemically strengthening the side wall surface 10w including the surface, it is possible to prevent the occurrence of chipping on the side wall surface 10w (particularly, the portion constituting t1 and t2 in FIG. 1B).
  • the chemical strengthening is particularly effective for a thin substrate having a thickness of 0.635 mm or less of the magnetic disk glass substrate G.
  • Glass base plate forming step For example, in the glass base plate forming step by the float method, first, a molten glass having the above-described composition is poured into a bath filled with a molten metal such as tin. Glass is obtained. The molten glass flows along the traveling direction in a bathtub that has been subjected to a strict temperature operation, and finally a plate-like glass adjusted to a desired thickness and width is formed. From this plate glass, a glass base plate having a predetermined shape as a base of the glass substrate for a magnetic disk is cut out. Since the surface of the molten tin in the bath is horizontal, the flatness of the surface of the glass base plate obtained by the float process is sufficiently high.
  • a press forming method described in JP 2011-207738 A may be used.
  • a glass material is cut into a glass lump of a certain size, the glass lump is dropped in the vertical direction, and the falling glass lump is sandwiched by a pair of molds that operate in the horizontal direction to form a flat plate shape.
  • This is a method for obtaining a glass base plate.
  • a glass base plate can be manufactured using not only the method mentioned above but well-known manufacturing methods, such as a downdraw method, a redraw method, and a fusion method.
  • the scribe means two concentric circles (inner concentric circle and outer concentric circle) by a scriber made of super steel alloy or diamond particles on the surface of the glass base plate in order to make the formed glass base plate into a ring shape of a predetermined size.
  • a scriber made of super steel alloy or diamond particles on the surface of the glass base plate in order to make the formed glass base plate into a ring shape of a predetermined size.
  • -Shaped cutting line linear scratch.
  • the glass base plate scribed in the shape of two concentric circles is partially heated, and due to the difference in thermal expansion of the glass base plate, the outer portion of the outer concentric circle and the inner portion of the inner concentric circle are removed. Thereby, an annular glass base plate is obtained.
  • an annular glass base plate can also be obtained by forming a circular hole using a core drill etc. with respect to a glass base plate.
  • the shape processing step includes forming chamfering processing of chamfered surfaces (on the inner hole side, chamfered surfaces 11c and 12c in FIG. 2B) with respect to the end portion of the glass base plate after the scribe step.
  • a chamfering process is a shape process which chamfers with a diamond grindstone in the outer peripheral edge part and inner peripheral edge part of the glass base plate after a scribe process.
  • the chamfering angle is, for example, 40 to 70 degrees with respect to the main surface, and typically 45 degrees.
  • a recessed part processed process is a process for forming the recessed part 10h with respect to the side wall surface 10w which comprises the inner hole of an annular
  • FIG. 2 the formation method of the recessed part of the side wall surface which comprises the inner hole of an annular
  • the grindstone 20 having the protruding portion 20j protruding corresponding to the shape of the recess 10h is inserted into the inner hole of the annular glass base plate, and the axis of the glass base plate in the thickness direction is inserted.
  • the side wall surface is processed by turning around.
  • the processing is performed by a single-wafer method (one by one), preferably while rotating the glass base plate in the direction opposite to the rotation direction of the grindstone 20.
  • the grindstone 20 is composed of, for example, an electrodeposition bond, a resin bond, or a metal bond using a grain size of diamond abrasive grains SD # 325-800. Note that the chamfered surface and the recessed portion may be formed at a time by using a general-purpose grindstone corresponding to a desired shape in the above-described shape processing step without providing the recessed portion processing step independently.
  • the double-side grinding apparatus has a pair of upper and lower surface plates (upper surface plate and lower surface plate), and a glass base plate is sandwiched between the upper surface plate and the lower surface plate. Then, the main surface of the glass base plate is ground by moving the glass base plate and each surface plate relatively by moving one or both of the upper surface plate and the lower surface plate. can do. In addition, it is good also as a grinding process by a loose abrasive grain instead of the process of (5).
  • the end face polishing step will be described. After the grinding process with the fixed abrasive, the end face polishing of the glass base plate is performed in the end face polishing process. In the end face polishing, mirror finishing is performed on the inner peripheral end face and the outer peripheral end face of the glass base plate by brush polishing. At this time, a slurry containing fine particles such as cerium oxide and zirconia as free abrasive grains is used. Further, the side wall surface, the chamfered surface, and the recessed portion can be polished simultaneously. In the end surface polishing, it is preferable to perform polishing so that the arithmetic average roughness Ra of the surface of the recess is 0.1 ⁇ m or less.
  • the side wall surface is preferably polished in the same manner.
  • the wavelength band to be measured using a laser microscope is set from 0.25 ⁇ m to 80 ⁇ m, the side wall surface is measured, and a region of 50 ⁇ m square is selected from the measured range. Can be obtained by analysis.
  • the machining allowance is, for example, about ⁇ 10 to 30 ⁇ m when viewed as the amount of change in the diameter of the glass base plate.
  • the depth of the dent of a dent part is 50 micrometers or less after an end surface grinding
  • the depth of the dent is larger than 50 ⁇ m, the strength of the substrate (the edge of the inner hole) in the inner hole is lowered, and there is a possibility that it is likely to break.
  • the radius of curvature is preferably in the range of 0.1 to 0.3 mm. If the radius of curvature is smaller than this range, the edge of the boundary portion is too sharp and is easily chipped, and the spindle is easily damaged.
  • the radius of curvature is larger than this range, it is difficult to obtain a flat surface in the thickness direction on the side wall surface, and the variation in the inner diameter may not be within the tolerance.
  • the shape of the recess can be changed by changing various conditions such as pressure for pressing the polishing brush against the end face of the glass substrate, brush specifications, and the number of rotations of the brush and the glass substrate. In brush polishing, an arc-shaped recess can be formed mainly.
  • polishing is given to the main surface of the glass base plate after an end surface grinding
  • polishing is performed using a double-side polishing apparatus equipped with a planetary gear mechanism while applying a polishing liquid.
  • free abrasive grains turbid in the slurry are used instead of fixed abrasive grains.
  • the free abrasive used for the first polishing for example, cerium oxide abrasive or zirconia abrasive made turbid in the slurry is used.
  • the double-side polishing apparatus has a pair of upper and lower surface plates (upper surface plate and lower surface plate), and a glass base plate is sandwiched between the upper surface plate and the lower surface plate.
  • an annular flat polishing pad is attached to the upper surface of the lower surface plate and the bottom surface of the upper surface plate as a whole. Then, by moving either the upper surface plate or the lower surface plate, or both, the main surface of the glass substrate is polished by relatively moving the glass substrate and each surface plate. can do.
  • the glass base plate after the first polishing step is chemically strengthened.
  • the chemical strengthening solution for example, a mixed solution of potassium nitrate (60% by weight) and sodium sulfate (40% by weight) can be used.
  • the chemical strengthening solution is heated to 300 ° C. to 400 ° C., for example, and the cleaned glass base plate is preheated, and then the glass base plate is immersed in the chemical strengthening solution for 3 hours to 4 hours, for example.
  • the immersion is preferably performed in a state of being accommodated in a holder so that the plurality of glass base plates are held by the end faces so that both main surfaces of the glass base plate are chemically strengthened.
  • polishing final grinding
  • polishing is given to the glass base plate after a chemical strengthening process.
  • the double-side polishing apparatus used in the first polishing process is used.
  • the difference from the first polishing step is that the type and particle size of the free abrasive grains are different and the hardness of the resin polisher is different.
  • the free abrasive grains used in the second polishing step for example, fine particles such as colloidal silica made turbid in the slurry are used.
  • a glass substrate for a magnetic disk By cleaning the polished glass base plate, a glass substrate for a magnetic disk can be obtained.
  • the second polishing step is carried out in that the level of surface irregularities on the main surface of the glass base plate can be further improved.
  • the roughness (Ra) of the main surface can be made 0.15 nm or less.
  • the roughness (Ra) of the main surface is the arithmetic average roughness Ra when measured with a resolution of 256 ⁇ 256 pixels in a 1 ⁇ m ⁇ 1 ⁇ m square measurement area with a scanning probe microscope (atomic force microscope; AFM). Can be used.
  • a magnetic disk is obtained as follows using a magnetic disk glass substrate.
  • the magnetic disk is, for example, on the main surface of a glass substrate for magnetic disk (hereinafter simply referred to as “substrate”), in order from the closest to the main surface, at least an adhesion layer, an underlayer, a magnetic layer (magnetic recording layer), and a protective layer.
  • a layer and a lubricating layer are laminated.
  • the substrate is introduced into a film forming apparatus that has been evacuated, and a film is sequentially formed from an adhesion layer to a magnetic layer on the main surface of the substrate in an Ar atmosphere by a DC magnetron sputtering method.
  • a CoPt alloy can be used as the adhesion layer
  • CrRu can be used as the underlayer.
  • a CoPt alloy can be used. It is also possible to form a CoPt-based alloy and FePt based alloy L 10 regular structure and magnetic layer for heat-assisted magnetic recording.
  • a magnetic recording medium can be formed by forming a protective layer using, for example, C 2 H 4 by a CVD method and subsequently performing nitriding treatment for introducing nitrogen into the surface. Thereafter, for example, PFPE (perfluoropolyether) is applied on the protective layer by a dip coating method, whereby a lubricating layer can be formed.
  • PFPE perfluoropolyether
  • the manufactured magnetic disk is preferably a magnetic disk drive device (HDD) as a magnetic recording / reproducing device, which includes a magnetic head equipped with a DFH (Dynamic Flying Height) control mechanism and a spindle for fixing the magnetic disk. (Hard Disk Drive)).
  • HDD magnetic disk drive device
  • DFH Dynamic Flying Height
  • Examples and Comparative Examples In order to confirm the effect of the method of manufacturing the glass substrate for magnetic disk of the present embodiment, a 2.5-inch magnetic disk was manufactured from the manufactured glass substrate for magnetic disk, a LUL durability test was performed, The occurrence of defects such as thermal asperity failure was investigated.
  • the manufactured glass substrate for magnetic disks is amorphous aluminosilicate glass having the following composition.
  • Glass composition Converted to oxide basis, expressed in mol%, SiO 2 is 50 to 75%, Al 2 O 3 is 1 to 15%, at least one component selected from Li 2 O, Na 2 O and K 2 O 5 to 35% in total, 0 to 20% in total of at least one component selected from MgO, CaO, SrO, BaO and ZnO, and ZrO 2 , TiO 2 , La 2 O 3 , Y 2 O 3 , Amorphous aluminosilicate glass having a composition having a total of 0 to 10% of at least one component selected from Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 and HfO 2
  • each process of the manufacturing method of the glass substrate of this embodiment was performed in order.
  • a press molding method used in the method for producing a glass substrate for a magnetic disk described in JP 2011-207738 A was used.
  • the thickness of the obtained glass base plate was as shown in Table 1.
  • the length (L in FIG. 1B) of the side wall surface constituting the inner hole after the shape processing (chambering processing) of (3) was as shown in Table 1.
  • the chamfer angle was set to 45 degrees.
  • the recess was formed by using an electrodeposited bond grindstone having a grain size of diamond abrasive grains SD # 325-800.
  • the length (t1 + t2) in the plate thickness direction excluding the recessed portion of the side wall surfaces constituting the inner hole was as shown in Table 1.
  • the recess was arc-shaped in the cross section in the plate thickness direction, and the depth from the side wall surface was 20 ⁇ m at the deepest point, and was formed over the entire circumference in the circumferential direction.
  • the diamond sheet was ground using a grinding device that was bonded to the upper surface plate and the lower surface plate.
  • a plurality of glass base plates laminated with a spacer interposed between the glass base plates is polished using cerium oxide having an average particle size (D50) of 1.0 ⁇ m as free abrasive grains. Polished with a brush.
  • D50 average particle size
  • polishing was performed for 60 minutes with a slurry of cerium oxide abrasive grains using a double-side polishing apparatus equipped with a planetary gear.
  • chemical strengthening of (8) a premixed glass base plate using a mixed liquid of potassium nitrate (60% by weight) and sodium nitrate (40% by weight) or the like as the chemical strengthening liquid and the temperature of the chemical strengthening liquid at 350 ° C.
  • a magnetic disk having a magnetic layer formed on the obtained glass substrate for magnetic disk was produced. Thereafter, the magnetic disk was attached to and detached from a spindle of a hard disk drive (HDD) having a rotation speed of 10,000 rpm 10 times, and then the magnetic disk was assembled in the HDD and evaluated by performing an LUL durability test (600,000 times).
  • the LUL endurance test is a state in which a hard disk drive (HDD) on which a magnetic disk is mounted is placed in a constant temperature and humidity layer at a temperature of 70 ° C. and a humidity of 80% without stopping the movement of the head between the lamp and the ID stopper. It is a test to investigate the occurrence of abnormalities such as dirt and wear of the head after the test by reciprocating motion (seek operation).
  • the LUL durability test can be passed by reducing the contact area between the side wall surface and the spindle by providing a recess in the side wall. It was. Prior to the LUL endurance test, a certification test (magnetic signal writing / reading test) was performed on the HDD, but no abnormalities were found in Examples 1 to 7 and Comparative Example 1. That is, no error due to fluttering occurred.
  • the thickness of the magnetic disk is set to 1.0 mm or more. It is preferable to do. Moreover, it is preferable in the thickness direction length of the side wall surface which comprises an inner hole being 0.7 mm or more.
  • a glass substrate was prepared (Reference Example 1), and a magnetic disk having a magnetic layer formed on the glass substrate for a magnetic disk was prepared. Further, when the side wall surface of the inner hole was observed after the LUL durability test, no chipping was observed.

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Abstract

　高速回転時にフラッタリングが生ずることなく、かつ製造時にパーティクルが発生し難くなるようにした磁気ディスク用ガラス基板、磁気ディスク、磁気ディスクドライブ装置が提供される。本発明の磁気ディスク用ガラス基板は、一対の主表面と、内孔及び外形を構成する２つの側壁面と、主表面と側壁面との間の面取面とを有し、内孔を構成する側壁面が凹み部を有する。

Description

磁気ディスク用ガラス基板、磁気ディスク、磁気ディスクドライブ装置
　本発明は、磁気ディスク用ガラス基板、磁気ディスク、磁気ディスクドライブ装置に関する。
　今日、パーソナルコンピュータ、あるいはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）記録装置等には、データ記録のためにハードディスク装置(ＨＤＤ：Hard Disk Drive)が内蔵されている。特に、ノート型パーソナルコンピュータ等の可搬性を前提とした機器に用いられるハードディスク装置では、ガラス基板に磁性層が設けられた磁気ディスクが用いられ、磁気ディスクの面上を僅かに浮上させた磁気ヘッドで磁性層に磁気記録情報が記録され、あるいは読み取られる。このときの磁気ディスクの回転数は、例えば５４００ｒｐｍ程度である。この磁気ディスクの基板として、金属基板（アルミニウム基板）等に比べて剛性が高く耐衝撃性に強いガラス基板が好適に用いられる。なお、磁気ディスク用ガラス基板の板厚は、例えば２．５インチサイズの磁気ディスクの場合、一般的に０．６３５ｍｍあるいは０．８ｍｍである。
　他方、ネットワークサーバ装置等の据え置き型のサーバ装置に使用される磁気ディスクに対しては、装置の落下等を考慮する必要がないため耐衝撃性に対する要請が高くなく、それゆえに従来から、安価なアルミニウム基板が使用されてきた。例えば、特許文献１には、板厚が０．６３５～１．２７ｍｍの磁気ディスク用アルミニウム基板について開示されている。ところが近年、サーバ装置に使用される磁気ディスクドライブ装置では、アクセスタイムや転送速度のさらなる向上を目指して、磁気ディスクの回転数を従来の回転数（例えば、１００００ｒｐｍ）よりも高い回転数（例えば１５０００ｒｐｍ以上）とする高速回転化が要請されている。例えば１５０００ｒｐｍ以上の高速回転では、従来の磁気ディスク用アルミニウム基板では板厚を増加させたとしても剛性が不足し、フラッタリングが生じてしまう。そこで、アルミニウム基板に代えて剛性の高いガラス基板を採用することが検討されている。
特開２００４－１４５９２８号公報
　ところで、フラッタリングが生じないように比較的板厚の大きいガラス基板を用いて磁気ディスクを作製し、サーバ装置向けの磁気ディスクドライブ装置を製造したところ、磁気ディスクからパーティクルが発生する場合があることが確認された。そこで、本発明は、高速回転時に磁気ディスクにフラッタリングが生ずることなく、かつ製造時にパーティクルが発生し難くなるようにした磁気ディスク用ガラス基板、磁気ディスク、磁気ディスクドライブ装置を提供することを目的とする。
　本願発明者らは、上記パーティクルの発生原因について鋭意調査したところ、サーバ装置向けの磁気ディスクドライブ装置の製造時におけるパーティクルの発生は、磁気ディスクを磁気ディスクドライブ装置のスピンドルから頻繁に脱着することに原因があることがわかった。すなわち、原因は以下のとおり考えられる。
　上述したようにサーバ装置は据え置き型であり、可搬性や省スペース性に対する要請が低い一方で大容量化への要請が高いため、１つの磁気ディスクドライブ装置に多くの枚数（例えば、５～１０枚程度）の磁気ディスクが搭載されている場合がある。また、磁気ディスクドライブ装置の製造時の歩留まりを上げるために、一度磁気ディスクドライブ装置を組み立てた後に、特性が良好でない磁気ディスクを手作業または機械で交換する作業（リペアあるいはリワーク）が行われており、このリペアは数回に亘って行われることもある。上述したように１台のサーバ装置に搭載される磁気ディスクの枚数が多い場合には、磁気ディスクを磁気ディスクドライブ装置のスピンドルから頻繁に脱着する必要がある。この磁気ディスクの脱着のときに磁気ディスクの内孔の側壁面がスピンドルに擦れることによってパーティクルが発生する。パーティクルの成分は、スピンドルの材料（アルミニウム、ステンレス鋼等）及び／又は、磁気ディスクのガラス材や膜材料である。ガラスは非常に硬質な材料であるため、スピンドルの表面を削る場合があり、また、ガラスは脆性材料であるためにスピンドルとの擦れによってカケが生ずる場合もある。
　特に、例えば１５０００ｒｐｍ以上の高速回転時にフラッタリングが生じないようにするために磁気ディスクの板厚を厚くする場合には、磁気ディスクの内孔の側壁面の板厚方向の長さが長くなるため、スピンドルへの磁気ディスクの組み付け、及び上記リペア時において、スピンドルと摺れが生じやすく、パーティクルが尚更発生しやすくなる。
　磁気ディスクの側壁面で発生したパーティクルが、後に磁気ディスクの主表面に移着し、磁気ディスクドライブ装置の動作が不良となる要因となる場合がある。この動作不良の原因は以下のように考えられた。すなわち、サーバ装置は基本的に常時動作させられるため、サーバ装置に搭載された磁気ディスクドライブ装置では、磁気ヘッドが常時シーク動作を行っている。この常時のシーク動作によって、磁気ディスクの主表面上のパーティクルは、磁気ディスクの潤滑剤や削れた保護膜等が少しずつ付着して主に基板面内方向へ成長し、直径数μｍ程度の大きさの平たい異物となる場合もあることがわかった。この大きな異物の存在によって、磁気ヘッド上にコンタミネーションが発生し、磁気ディスクの読み出し、及び／又は、書き込み不良となる。
　なお、磁気ディスクの高速回転化により回転に伴う空気流と磁気ディスクの加速度が増加するため、磁気ディスクの側壁面で発生したパーティクルは磁気ディスクが低速回転する場合よりも磁気ディスクの主表面に移動しやすくなると考えられる。さらに磁気ディスクの高速回転化により、磁気ヘッドが磁気ディスクの主表面に移動したパーティクルと接触する際の相対速度（又は、衝突エネルギー）が増加するため、磁気ディスクの読み出し、及び／又は、書き込み不良は低速回転の場合よりも顕在化しやすいと考えられる。
　上述した点に鑑み、本願発明者がさらに鋭意研究した結果、磁気ディスク用ガラス基板の内孔を構成する側壁面に凹み部を設けることで、磁気ディスク用ガラス基板の内孔を構成する側壁面とスピンドルとの接触面積を低下させ、それによって、高速回転時にフラッタリングが生じないような所望の板厚を確保しつつ、磁気ディスクとスピンドルとの摺れを抑制することができることを見出した。
　すなわち、本発明の第１の観点は、一対の主表面と、内孔及び外形を構成する２つの側壁面と、主表面と側壁面との間の面取面とを有するドーナツ型の磁気ディスク用ガラス基板であって、内孔を構成する側壁面は、凹み部を有することを特徴とする、磁気ディスク用ガラス基板である。
　上記磁気ディスク用ガラス基板において、内孔を構成する側壁面は、前記主表面と直交する面を含んでもよい。
　上記磁気ディスク用ガラス基板において、板厚が１．０ｍｍ以上であることが好ましい。
　上記磁気ディスク用ガラス基板において、上記凹み部を含めた、内孔を構成する側壁面の板厚方向の長さは、０．７ｍｍ以上であることが好ましい。
　上記磁気ディスク用ガラス基板において、内孔を構成する側壁面のうち上記凹み部を除いた板厚方向の長さは、０．８ｍｍ以下であることが好ましい。
　上記磁気ディスク用ガラス基板において、上記凹み部の表面が鏡面となるように研磨されていることが好ましい。
　上記磁気ディスク用ガラス基板において、上記凹み部の凹みの最大深さが５０μｍ以下であることが好ましい。
　上記磁気ディスク用ガラス基板において、上記凹み部は、上記側壁面の一周に亘って形成されていることが好ましい。
　本発明の第２の観点は、上記磁気ディスク用ガラス基板に対して、少なくとも磁性層が成膜されている、磁気ディスクである。
　本発明の第３の観点は、上記磁気ディスクと、磁気ディスクを固定するためのスピンドルと、磁気ヘッドとを備えた、磁気ディスクドライブ装置である。
実施形態の磁気ディスク用ガラス基板の形状を説明する図。 図１ＡのＸ－Ｘ断面の拡大図。 実施形態の磁気ディスク用ガラス基板の内孔を構成する側壁面の凹み部の形成方法を説明する図。
　以下、本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板及びその製造方法について詳細に説明する。
［磁気ディスク用ガラス基板］
　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さらに好ましい。
　本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板の組成を限定するものではないが、本実施形態のガラス基板は好ましくは、酸化物基準に換算し、モル％表示で、ＳｉＯ２を５０～７５％、Ａｌ２Ｏ３を１～１５％、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏから選択される少なくとも１種の成分を含み合計で５～３５％、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｎＯから選択される少なくとも１種の成分を含み合計で０～２０％、ならびにＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５及びＨｆＯ２から選択される少なくとも１種の成分を含み合計で０～１０％、有する組成からなるアモルファスのアルミノシリケートガラスである。
　図１Ａ及び図１Ｂに、本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板Ｇの形状を示す。図１Ａは、本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板の平面図である。図１Ｂは、図１ＡのＸ－Ｘの拡大断面を示す図である。
　図１Ａに示すように、本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板Ｇは、円形の内孔が形成され、かつ環状の外形を備えたドーナツ型の形状を備えている。図１Ｂに示すように、本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板Ｇは、一対の主表面１１ｐ，１２ｐと、内孔及び外形を構成する２つの側壁面とを有する。図１Ｂにおいて、内孔を構成する側壁面は側壁面１０ｗであり、凹み部１０ｈを有している。凹み部１０ｈは、側壁面１０ｗの一周に亘って形成されている。一対の主表面１１ｐ，１２ｐと側壁面１０ｗとの間には、それぞれ面取面１１ｃ，１２ｃが形成されている。主表面１１ｐと面取面１１ｃの直線部とのなす角（面取り角度；θ）は、例えば４０～７０度である。主表面１２ｐと面取面１２ｃの直線部とのなす角（面取り角度）も同様に、例えば４０～７０度である。なお、面取面１１ｃ，１２ｃは外側に凸形状のラウンド型であってもよい。
　内孔を構成する側壁面１０ｗは、一対の主表面１１ｐ，１２ｐの各々と直交する面を含むことが好ましい。側壁面は外方に凸状の面から形成されてもよいが、主表面と直交する面を多く含む場合には、一般的に、磁気ディスクドライブ装置に搭載されたときにスピンドルと側壁面が擦れやすいと考えられるため、本発明の作用効果を奏する上で好適な構造である。
　図１Ｂの断面形状において、ｔ１は、面取面１１ｃの直線部を延ばした仮想線、及び側壁面１０ｗの直線を延ばした仮想線の交点と、凹み部１０ｈの曲線部を主表面１１ｐ側に延ばした仮想線、及び側壁面１０ｗの直線を延ばした仮想線の交点と、を結ぶ直線の長さである。ｔ２は、面取面１２ｃの直線部を延ばした仮想線、及び側壁面１０ｗの直線を延ばした仮想線の交点と、凹み部１０ｈの曲線部を主表面１２ｐ側に延ばした仮想線、及び側壁面１０ｗの直線を延ばした仮想線の交点と、を結ぶ直線の長さである。ｔ３は、凹み部１０ｈの曲線部を主表面１１ｐ側に延ばした仮想線、及び側壁面１０ｗの直線を延ばした仮想線の交点と、凹み部１０ｈの曲線部を主表面１２ｐ側に延ばした仮想線、及び側壁面１０ｗの直線を延ばした仮想線の交点と、を結ぶ直線の長さである。
　本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板Ｇのサイズは問わないが、例えば、公称直径２．５インチであってよい。本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板Ｇは、好ましくは、サーバ装置向けの磁気ディスクドライブ装置に組み込まれる磁気ディスク用として用いられる。サーバ装置向けの磁気ディスクは例えば１５０００ｒｐｍ以上の高速回転で動作させられるが、そのような高速回転時にフラッタリングが生じないような所望の板厚を確保することが求められ、例えば板厚は１．０ｍｍ以上である。また、凹み部１０ｈを含めた側壁面１０ｗの板厚方向の長さ（図１ＢのＬ）は、０．７ｍｍ以上である。
　図１Ｂに示すように、本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板Ｇの内孔を構成する側壁面１０ｗに凹み部１０ｈを設けることで、磁気ディスク用ガラス基板Ｇの内孔を構成する側壁面１０ｗとスピンドルとの接触面積を低下させ、それによって、高速回転時にフラッタリングが生じないような所望の板厚を確保しつつ、磁気ディスクとスピンドルとの摺れを抑制することができる。磁気ディスクとスピンドルとの摺れを効果的に抑制するためには、磁気ディスク用ガラス基板Ｇの内孔を構成する側壁面１０ｗのうち凹み部１０ｈの長さ（図１Ｂのｔ３）が、０．１ｍｍ以上であることが好ましい。また、側壁面１０ｗのうち凹み部１０ｈを除いた板厚方向の長さ（図１Ｂのｔ１＋ｔ２）が０．８ｍｍ以下であることが好ましい。
　凹み部１０ｈの形状は、図１Ｂに示すように円弧状であってもよいが、コの字形状やＶ字形状であってもよい。また、凹み部は複数あってもよい。凹み部１０ｈは、スピンドルと摺れることがないため、如何なる形状でも構わないが、円弧状とすると側壁面１０ｗがカケにくくなるので好ましい。また、凹み部の形成時にカケ等が発生しにくいので好ましい。
　なお、側壁面を形成する複数の面のうち面取面に接する２つ面のそれぞれの板厚方向の長さ（図１Ｂのｔ１とｔ２）は、同じであることが好ましい。すなわち、図１Ｂにおいて、ｔ１とｔ２は同じ長さであることが好ましい。ｔ１とｔ２が同じ長さである場合には、本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板Ｇを基に作製される磁気ディスクを高速回転させたときに、磁気ディスクの回転バランスが良好となり、磁気ディスクの高速回転時のフラッタリングの発生を抑制することができる。
　また、特に、凹み部１０ｈを含めた側壁面１０ｗの板厚方向の長さ（Ｌ）が０．３ｍｍ以下の場合は、凹み部１０ｈの長さ（ｔ３）の、上記（Ｌ）に対する割合（すなわち、ｔ３／Ｌ）を０．５以下とすることが好ましい。ｔ３／Ｌの値が０．５より大きいと、ｔ１やｔ２が薄くなりすぎてカケが発生する恐れがある。
　凹み部１０ｈの表面は鏡面となるように研磨されていることが好ましい。凹み部１０ｈの表面を鏡面とすることで、磁気ディスク用ガラス基板上に成膜して磁気ディスクを製造する工程や、磁気ディスクをＨＤＤに組み込む工程において、凹み部にパーティクルが付着し、あるいは凹み部にパーティクルが挟まって保持されることを防止し、凹み部の表意面を清浄に保つことができる。そのため、凹み部が発塵源となって各工程の歩留まりを悪化させる恐れがない。
　凹み部１０ｈの表面の算術平均粗さＲａは０．１μｍ以下であることが好ましい。凹み部１０ｈの表面粗さは、例えばレーザ顕微鏡を用いて波長帯域を０．２５μｍから８０μｍに設定して側壁面１０ｗを測定し、測定した範囲の中から５０μｍ角の領域を選択して解析して得ることができる。
　また、凹み部１０ｈの表面を含む側壁面１０ｗは化学強化されていることが好ましい。磁気ディスク用ガラス基板Ｇの板厚が小さい場合、及び／又は、凹み部１０ｈの板厚方向の長さｔ３が大きい場合にはｔ１，ｔ２の長さが短くなるが、その場合でも凹み部１０ｈの表面を含む側壁面１０ｗを化学強化することで、側壁面１０ｗ（特に、図１Ｂにおいてｔ１及びｔ２を構成する部分）においてカケが発生することを防止することができる。化学強化は特に、磁気ディスク用ガラス基板Ｇの板厚が０．６３５ｍｍ以下の薄板の基板において効果的である。
［磁気ディスク用ガラス基板の製造方法］
　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。
　（１）ガラス素板の成形工程
　例えばフロート法によるガラス素板の成形工程では先ず、錫などの溶融金属の満たされた浴槽内に、例えば上述した組成の溶融ガラスを連続的に流し入れることで板状ガラスを得る。溶融ガラスは厳密な温度操作が施された浴槽内で進行方向に沿って流れ、最終的に所望の厚さ、幅に調整された板状ガラスが形成される。この板状ガラスから、磁気ディスク用ガラス基板の元となる所定形状のガラス素板が切り出される。浴槽内の溶融錫の表面は水平であるために、フロート法により得られるガラス素板は、その表面の平坦度が十分に高いものとなる。
　また、ガラス素板の成形工程では、例えば、特開２０１１－２０７７３８号公報に記載されたプレス成形方法を用いてもよい。このプレス成形方法は、ガラス材料を一定の大きさのガラス塊に切り出し、そのガラス塊を鉛直方向に落下させ、落下中のガラス塊を、水平方向に動作する一対の型によって挟み込むことによって平板状のガラス素板を得る方法である。
　なお、ガラス素板は、上述した方法に限らず、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ができる。
　（２）スクライブ工程
　次に、スクライブ工程について説明する。プレス成形工程の後、スクライブ工程では、成形されたガラス素板に対してスクライブが行われる。
　ここでスクライブとは、成形されたガラス素板を所定のサイズのリング形状とするために、ガラス素板の表面に超鋼合金製あるいはダイヤモンド粒子からなるスクライバにより２つの同心円（内側同心円および外側同心円）状の切断線（線状のキズ）を設けることをいう。２つの同心円の形状にスクライブされたガラス素板は、部分的に加熱され、ガラス素板の熱膨張の差異により、外側同心円の外側部分および内側同心円の内側部分が除去される。これにより、円環状のガラス素板が得られる。
　なお、ガラス素板に対してコアドリル等を用いて円孔を形成することにより円環状のガラス素板を得ることもできる。
　（３）形状加工工程
　次に、形状加工工程について説明する。形状加工工程では、スクライブ工程後のガラス素板の端部に対する面取面（内孔側では、図（ｂ）の面取面１１ｃ，１２ｃ）の形成チャンファリング加工を含む。チャンファリング加工は、スクライブ工程後のガラス素板の外周端部および内周端部において、ダイヤモンド砥石により面取りを施す形状加工である。面取り角度は、主表面に対して例えば４０～７０度であり、代表的には４５度である。
　（４）凹み部加工工程
　凹み部加工工程は、円環状のガラス素板の内孔を構成する側壁面１０ｗに対して凹み部１０ｈを形成するための工程である。図２に、円環状のガラス素板の内孔を構成する側壁面の凹み部の形成方法を示す。凹み部加工工程では、凹み部１０ｈの形状に対応して突出した突出部２０ｊを備えた砥石２０を、円環状のガラス素板の内孔に挿入し、ガラス素板の板厚方向の軸の回りで回動させて側壁面を加工する。加工は枚葉方式（１枚ごと）で行われ、好ましくは、ガラス素板を砥石２０の回転方向とは逆方向に回転させながら行う。
　砥石２０は、例えば、ダイヤモンド砥粒ＳＤ＃３２５～８００の粒度を用いた電着ボンドやレジンボンド、又は金属ボンドで構成される。
　なお、凹み部加工工程を独立して設けずに、上記形状加工工程において、所望の形状に対応する総型砥石を用いることにより、面取面と凹み部を一度に形成してもよい。
　（５）固定砥粒による研削工程
　固定砥粒による研削工程では、遊星歯車機構を備えた両面研削装置を用いて、ガラス素板の主表面に対して研削加工（機械加工）を行う。固定砥粒の粒子サイズは、例えば１０μｍ程度である。両面研削装置は、上下一対の定盤（上定盤および下定盤）を有しており、上定盤および下定盤の間にガラス素板が狭持される。そして、上定盤または下定盤のいずれか一方、または、双方を移動操作させることで、ガラス素板と各定盤とを相対的に移動させることにより、このガラス素板の両主表面を研削することができる。なお、（５）の工程の変わりに、遊離砥粒による研削工程としてもよい。
　（６）端面研磨工程
　次に、端面研磨工程について説明する。固定砥粒による研削工程後、端面研磨工程では、ガラス素板の端面研磨が行われる。
　端面研磨では、ガラス素板の内周端面及び外周端面に対して、ブラシ研磨により鏡面仕上げを行う。このとき、酸化セリウムやジルコニア等の微粒子を遊離砥粒として含むスラリーが用いられる。また、側壁面と面取面と凹み部を同時に研磨することができる。端面研磨では、凹み部の表面の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以下となるように研磨することが好ましい。なお、側壁面についても同様に研磨することが好ましい。凹み部の表面粗さの測定には、例えばレーザ顕微鏡を用いて測定する波長帯域を０．２５μｍから８０μｍに設定して側壁面を測定し、測定した範囲の中から５０μｍ角の領域を選択して解析して得ることができる。取り代は、ガラス素板の直径の変化量としてみた場合に、例えばφ１０～３０μｍ程度である。端面研磨を行うことにより、ガラス素板の端面での塵等が付着した汚染、ダメージあるいはキズ等の損傷の除去を行うことにより、サーマルアスペリティの発生の防止や、ナトリウムやカリウム等のコロージョンの原因となるイオン析出の発生を防止することができる。
　なお、端面研磨工程後において、凹み部の凹みの深さは、５０μｍ以下であることが好ましい。凹みの深さが５０μｍより大きいと、内孔における基板（内孔の縁部）の強度が低下して、割れやすくなる恐れがある。
　また、面取面と側壁面との境界部分においては、その曲率半径が０．１～０．３ｍｍの範囲内となっていることが好ましい。曲率半径がこの範囲より小さいと境界部分のエッジが尖り過ぎるため欠け易くなる上、スピンドルを傷つけやすくなる。逆に、曲率半径がこの範囲より大きいと側壁面において板厚方向に平坦な面が得られにくく、内径のばらつきが公差内に収まらなくなる恐れがある。
　さらに、凹み部は、内周端面のブラシ研磨によって形成してもよい。こうすることで、鏡面研磨を実施しながらゆっくりと凹み部を形成することができるので、凹み部の形成時にカケが発生することがなく、安定して製造することが可能となる。なおこの場合、研磨ブラシをガラス基板の端面に押し付ける圧力やブラシの仕様、ブラシとガラス基板の回転数など種々の条件を変更することで凹み部の形状を変更することができる。ブラシ研磨では主に円弧状の凹み部を形成することができる。
　（７）第１研磨（主表面研磨）工程
　次に、端面研磨工程後のガラス素板の主表面に第１研磨が施される。
　第１研磨工程では、例えば、遊星歯車機構を備えた両面研磨装置を用いて、研磨液を与えながら研磨する。第１研磨工程では、固定砥粒による研削と異なり、固定砥粒の代わりにスラリーに混濁した遊離砥粒を用いる。第１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酸化セリウム砥粒、あるいはジルコニア砥粒などが用いられる。両面研磨装置は、上下一対の定盤（上定盤および下定盤）を有しており、上定盤および下定盤の間にガラス素板が狭持される。なお、下定盤の上面及び上定盤の底面には、全体として円環形状の平板の研磨パッドが取り付けられている。そして、上定盤または下定盤のいずれか一方、または、双方を移動操作させることで、ガラス素板と各定盤とを相対的に移動させることにより、このガラス素板の両主表面を研磨することができる。
　（８）化学強化工程
　次に、第１研磨工程後のガラス素板は化学強化される。
　化学強化液として、例えば硝酸カリウム（６０重量％）と硫酸ナトリウム（４０重量％）の混合液等を用いることができる。化学強化工程では、化学強化液を例えば３００℃～４００℃に加熱し、洗浄したガラス素板を予熱した後、ガラス素板を化学強化液中に、例えば３時間～４時間浸漬する。この浸漬の際には、ガラス素板の両主表面全体が化学強化されるように、複数のガラス素板が端面で保持されるように、ホルダに収納した状態で行うことが好ましい。
　ガラス素板を化学強化液に浸漬することによって、ガラス素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ることで表層部分に圧縮応力層が形成され、ガラス素板が強化される。
　（９）第２研磨（最終研磨）工程
　次に、化学強化工程後のガラス素板に第２研磨が施される。第２研磨工程では、例えば、第１研磨工程で用いた両面研磨装置を用いる。このとき、第１研磨工程と異なる点は、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研磨工程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。
　研磨されたガラス素板を洗浄することで、磁気ディスク用ガラス基板が得られる。
　第２研磨工程を実施することは必ずしも必須ではないが、ガラス素板の主表面の表面凹凸のレベルをさらに良好なものとすることができる点で実施することが好ましい。第２研磨工程を実施することで、主表面の粗さ(Ｒａ)を０．１５ｎｍ以下とすることができる。なお、主表面の粗さ（Ｒａ）は、走査型プローブ顕微鏡（原子間力顕微鏡；ＡＦＭ）で１μｍ×１μｍ角の測定エリアにおいて、２５６×２５６ピクセルの解像度で測定したときの算術平均粗さＲａを用いることができる。
　［磁気ディスク］
　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。
［実施例、比較例］
　本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法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を作製し、ＬＵＬ耐久試験を行って、ヘッドクラッシュ障害やサーマルアスペリティ障害等の不具合の発生有無を調べた。
　製造した磁気ディスク用ガラス基板は、以下の組成からなるアモルファスのアルミノシリケートガラスである。
　［ガラスの組成］
　酸化物基準に換算し、モル％表示で、ＳｉＯ２を５０～７５％、Ａｌ２Ｏ３を１～１５％、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏから選択される少なくとも１種の成分を合計で５～３５％、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｎＯから選択される少なくとも１種の成分を合計で０～２０％、ならびにＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５及びＨｆＯ２から選択される少なくとも１種の成分を合計で０～１０％、有する組成からなるアモルファスのアルミノシリケートガラス
　本実施形態のガラス基板の製造方法の各工程を順序通りに行った。
　ここで、
　（１）のガラス素板の成形は、特開２０１１－２０７７３８号公報に記載される磁気ディスク用ガラス基板の製造方法で用いられるプレス成形方法を用いた。得られたガラス素板の板厚は表１に示すとおりであった。また、（３）の形状加工（チャンファリング加工）後の内孔を構成する側壁面の板厚方向の長さ（図１ＢのＬ）は、表１に示すとおりであった。
　（３）の形状加工では、面取り角度を４５度とした。
　（４）凹み部加工では、ダイヤモンド砥粒ＳＤ＃３２５～８００の粒度を用いた電着ボンド砥石を用いて凹み部を形成した。実施例において、内孔を構成する側壁面のうち凹み部を除いた板厚方向の長さ（ｔ１＋ｔ２）は、表１に示したとおりであった。凹み部は板厚方向の断面において円弧状であり、側壁面からの深さは最も深いところで２０μｍであり、円周方向の全周にわたって形成した。
　（５）の固定砥粒による研削では、ダイヤモンドシートを上定盤、下定盤に貼り付けた研削装置を用いて研削した。
　（６）の端面研磨では、スペーサをガラス素板間に挟んで積層した複数のガラス素板を、粒径の平均値(D50)が１．０μｍの酸化セリウムを遊離砥粒として用いて、研磨ブラシ
により研磨した。
　（７）の第１研磨では、遊星歯車を備えた両面研磨装置を用いて酸化セリウム砥粒のスラリーにより６０分間研磨した。
　（８）の化学強化では、化学強化液として硝酸カリウム（６０重量％）と硝酸ナトリウム（４０重量％）の混合液等を用い、化学強化液の温度を３５０℃とし、予め予熱されたガラス素板を化学強化液内に４時間浸漬させた。
　（９）の第２研磨では、第１研磨と同様の研磨装置を用いてコロイダルシリカの微粒子を混濁させたスラリーにより３０分間研磨した。第２研磨後のガラス素板は、中性洗浄液及びアルカリ性洗浄液を用いて洗浄された。これにより、磁気ディスク用ガラス基板を得た。上記工程により、凹み部にも化学強化による圧縮応力層が形成された。また、凹み部の粗さを測定したところいずれもＲａで０．１μｍ以下であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　得られた磁気ディスク用ガラス基板に磁性層を形成した磁気ディスクを作製した。その後、磁気ディスクを回転数が１００００ｒｐｍのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）のスピンドルに１０回脱着させた後に、その磁気ディスクをＨＤＤに組み込みＬＵＬ耐久試験（６０万回）を行って評価した。ＬＵＬ耐久試験とは、磁気ディスクを搭載するハードディスクドライブ（ＨＤＤ）を温度７０℃、湿度８０％の恒温恒湿層に入れた状態で、ヘッドを、ランプとＩＤストッパーの間で動きを止めずに往復運動（シーク動作）させ、試験後のヘッドの汚れや磨耗等の異常発生を調査する試験のことである。８万回／日×７．５日＝６０万回のＬＵＬ試験の結果、ヘッドＡＢＳ面を顕微鏡で拡大して目視し、コンタミネーションの付着や磨耗、カケが見られる場合は不合格として評価した。
　上記実施例及び比較例におけるＬＵＬ耐久試験では、実施例１～７は合格であったが、比較例１は磁気ヘッドにコンタミネーションの付着が見られたため不合格であった。このコンタミネーションの組成分析を行ったところ、スピンドルか磁気ディスクの膜の材料と思われる金属成分が検出された。すなわち、磁気ディスクをスピンドルに脱着させたときの磁気ディスクとスピンドルとの摺れによって発生した異物が磁気ディスクの主表面に移着したことが、上記耐久試験の不合格の原因であることがわかった。これより、磁気ディスクの側壁面とスピンドルとの接触面積を低下させて両者を摺れ難くすることが、ヘッドクラッシュ障害やサーマルアスペリティ障害等の不具合を起こし難くすることがわかる。実施例１～３のように比較的厚みのある磁気ディスクにおいても、側壁部に凹み部を設けることによって側壁面とスピンドルとの接触面積を少なくして上記ＬＵＬ耐久試験を合格とすることができた。
　なお、ＬＵＬ耐久試験に先立ってＨＤＤにてサーティファイテスト（磁気信号の書き込み／読み出し試験）を実施したが、実施例１～７及び比較例１に特に異常は認められなかった。すなわち、フラッタリングによるエラーは発生しなかった。
　磁気ディスクの回転数を１００００ｒｐｍからさらに高速にした場合、例えば、磁気ディスクが１５０００ｒｐｍ以上の高速回転を前提とするサーバ装置に用いられた場合には、比較的薄い板厚の磁気ディスクについては剛性が不足しやすいためにサーティファイテストにおいてフラッタリングによるエラーが生じる恐れがある。
　よって、高速回転時のフラッタリングの抑制と、側壁部に凹み部を設けることによる側壁面のスピンドルとの接触面積の抑制とを両立させるためには、磁気ディスクの板厚を１．０ｍｍ以上とすることが好ましい。また、内孔を構成する側壁面の板厚方向の長さが０．７ｍｍ以上であると好ましい。
　次に、表１に示した各実施例と同様にして、板厚＝０．５ｍｍ、Ｌ＝０．３ｍｍ、凹み部：あり、ｔ１＋ｔ２＝０．１５ｍｍ、ｔ３＝０．１５ｍｍとなる磁気ディスク用ガラス基板を作製し（参考例１）、さらにこの磁気ディスク用ガラス基板に磁性層を形成した磁気ディスクを作製し、同様にＬＵＬ耐久試験を行ったところ、合格であった。また、ＬＵＬ耐久試験後において内孔の側壁面を観察したところカケは認められなかった。
　一方、ｔ１＋ｔ２＝０．１０ｍｍ、ｔ３＝０．２０ｍｍとした以外は参考例１と同様にして磁気ディスク用ガラス基板を作製し（参考例２）、同様にＬＵＬ耐久試験を行ったところ、合格であったものの、試験後において内孔の側壁面を観察したところ１箇所カケが認められた。
　すなわち、薄板の磁気ディスクである場合、例えばＬが０．３ｍｍ以下の場合であっても、側壁面の板厚方向の長さにおいてスピンドルと接触する部位の長さが一定比率以上を占めるようにする（具体的には、ｔ３／Ｌの値が０．５以下とする）ことで、カケが生じ難くなることが確認された。
　なお、ＬＵＬ耐久試験に先立ってＨＤＤにてサーティファイテストを実施したが、作製した磁気ディスクに特に異常は認められなかった。すなわち、フラッタリングによるエラーは発生しなかった。
　以上、本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのは勿論である。

Claims (10)

  1. 　一対の主表面と、内孔及び外形を構成する２つの側壁面と、主表面と側壁面との間の面取面とを有するドーナツ型の磁気ディスク用ガラス基板であって、
    　内孔を構成する側壁面は、凹み部を有することを特徴とする、
    　磁気ディスク用ガラス基板。
  2. 　内孔を構成する側壁面は、前記主表面と直交する面を含むことを特徴とする、
    　請求項１に記載された磁気ディスク用ガラス基板。
  3. 　板厚が１．０ｍｍ以上であることを特徴とする、
    　請求項１又は２に記載された磁気ディスク用ガラス基板。
  4. 　前記凹み部を含めた、内孔を構成する側壁面の板厚方向の長さは、０．７ｍｍ以上であることを特徴とする、
    　請求項１～３のいずれかに記載された磁気ディスク用ガラス基板。
  5. 　内孔を構成する側壁面のうち前記凹み部を除いた板厚方向の長さは、０．８ｍｍ以下であることを特徴とする、
    　請求項１～４のいずれかに記載された磁気ディスク用ガラス基板。
  6. 　前記凹み部の表面が鏡面となるように研磨されていることを特徴とする、
    　請求項１～５のいずれかに記載された磁気ディスク用ガラス基板。
  7. 　前記凹み部の凹みの最大深さが５０μｍ以下であることを特徴とする、
    　請求項１～６のいずれかに記載された磁気ディスク用ガラス基板。
  8. 　前記凹み部は、前記側壁面の一周に亘って形成されていることを特徴とする、
    　請求項１～７のいずれかに記載された磁気ディスク用ガラス基板。
  9. 　請求項１～８に記載された磁気ディスク用ガラス基板に対して、少なくとも磁性層が成膜されている、磁気ディスク。
  10. 　請求項９に記載された磁気ディスクと、前記磁気ディスクを固定するためのスピンドルと、磁気ヘッドとを備えた、磁気ディスクドライブ装置。
     
     
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