專利名稱:磁盤用玻璃基板以及磁盤的制作方法
技術領域:
本發明涉及作為磁盤裝置的硬盤驅動器(HDD)所使用的磁盤用玻璃基板以及磁盤。
背景技術:
近年,信息記錄技術,特別是磁記錄技術,隨著所謂的IT產業的發展而要求飛躍的技術革新。并且,在搭載在作為計算機存儲器使用的、作為磁盤裝置的硬盤驅動器(HDD)上的磁盤中,與磁帶和軟磁盤等其他的磁磁記錄介質不同,持續了急速的信息記錄密度的增大化。可以收納在個人計算機裝置內的信息容量由上述信息計量密度的增大化支持,從而飛躍地增加。
這種磁盤,以在鋁類合金基板等基板上將磁性層等成膜的方式構成。在硬盤驅動器中,磁頭在高速旋轉的磁盤上懸浮飛轉。該磁頭將信息信號作為磁化圖案記錄在磁性層上,并且進行再生。
因而,在這種硬盤驅動器所使用的磁盤中,要求磁頭的懸浮飛轉方向的磁特性良好。于是,例如提出了特開2002-30275號公報所記載的技術,即通過在磁盤用基板的主表面上進行同心圓狀的紋理加工,付與磁盤的磁特性以圓周方向的磁各向異性,提高作為磁記錄介質的磁特性,并謀求高記錄密度化。
另外,近年,對于將硬盤驅動器搭載在攜帶用機器(所謂的“筆記本型個人計算機裝置”等)上的要求提高了。隨之,作為磁盤用的基板,采用了作為高強度且高剛性材料的、耐沖擊性較高的玻璃基板。另外,由于玻璃基板可以很容易地得到平滑的表面,因此可以使一面在磁盤上懸浮飛轉一面進行記錄再生的磁頭的懸浮量狹隘化。因此,如果將玻璃基板用作磁盤用基板,就可以得到較高信息記錄密度的磁盤。即,玻璃基板可以說是在磁頭的低懸浮量對應性方面良好的基板。
作為這種磁盤用玻璃基板,例如提出了特開2002-32909號公報所記載的玻璃基板,即通過在基板的主表面上進行同心圓狀的紋理加工,提高磁盤的磁特性、記錄再生特性,并有助于信息記錄密度的增大化。
另一方面,為了使磁盤的信息記錄容量增大,必須縮小在磁盤中沒有進行信息信號的記錄的、無用的區域的面積。于是,作為硬盤驅動器的起動停止方式,代替以往所使用的CSS方式(“接觸起動停止(Contact Start Stop)方式”),推進了可以實現信息記錄容量的增大的LUL方式(“加載卸載(Load Unload)方式”,別名也稱為“斜坡加載方式”。)的導入。
在CSS方式中,必須在磁盤上設置在磁盤的非使用狀態(停止狀態)下載置磁頭的CSS區域。
相對于此,在LUL方式中,在磁盤的非使用狀態(停止狀態)下,磁頭移動到磁盤的外周側,從磁盤上退開并被支撐。因而,與CSS方式不同,磁頭和磁盤沒有接觸,另外不需要在磁盤上設置CSS區域那樣的防止吸附用的凸凹形狀。因此,用LUL方式,便可以使磁盤的主表面極為平滑化。
與CSS方式用的磁盤相比,在LUL方式用的磁盤中,具有可以使磁頭的懸浮量進一步減少,可以謀求記錄信號的S/N比(信噪比)的提高,并可以謀求高記錄密度化的優點。
由于伴隨這種LUL方式的導入的磁頭懸浮量的降低,即便在小于等于10nm的極狹窄的懸浮量中,也開始要求磁頭穩定地動作。但是,在以極狹窄的懸浮量使磁頭在磁盤上懸浮飛轉的情況下,存在頻繁發生飛轉粘貼故障的問題。
所謂的飛轉粘貼故障,是在磁盤上懸浮飛轉的磁頭在懸浮姿勢或懸浮量上造成失常的故障,并且因此伴隨不規則的再生輸出變動的發生。另外,如果發生該飛轉粘貼故障,可能出現懸浮飛轉中的磁頭與磁盤接觸的磁頭碰撞故障。
在以往的硬盤驅動器中,為了防止這種飛轉粘貼故障的發生,謀求通過磁盤的轉速的高速化實現的磁盤和磁頭之間的相對的線速度的高速化,或者通過磁頭的結構實現的懸浮性的穩定化。
專利文獻1特開2002-30275號公報專利文獻2特開2002-32909號公報如上述,在近年的磁盤中,改善磁盤和磁頭之間的空間損失、提高記錄信號的S/N比的結果,是信息記錄密度達到了每平方英寸超過40GB,進而,還要實現每平方英寸超過100GB的超高記錄密度。
可以像這樣實現較高的信息記錄密度的近年的磁盤,與以往的磁盤相比,具有即便是小的多的盤面積,也能夠收納實用上足夠的信息量的特征。另外,磁盤與其他的信息記錄介質相比,具有信息的記錄速度和再生速度(應答速度)極快,可以進行信息的隨時寫入以及讀出的特征。
著眼于這種磁盤的各種特征的結果,是近年來開始要求如所謂的手機、數碼相機、便攜信息機器(例如,PDA(personal digitalassistant)個人數字助理)、或者汽車導航系統等那樣,外殼比個人計算機裝置小的多,并且可以搭載在要求較高的應答速度的機器上的小型的硬盤驅動器。具體地說,例如要求搭載了用外徑小于等于50mm、板厚小于等于0.5mm的基板制造的磁盤的小型的硬盤驅動器。
在這種小型的硬盤驅動器所使用的外徑小于等于50mm的磁盤中,由于將外周徑以及內周徑都小徑化,因此磁盤和磁頭之間的相對的線速度降低。另外,隨著磁盤的小徑化,使該磁盤旋轉的主軸電動機也被小型化,并且也不容易進一步使磁盤的轉速高速化。因此,有可能不能充分地防止對于懸浮姿勢或懸浮量的影響,和上述飛轉粘貼故障的發生。
進而,由于隨著磁盤的小徑化,磁頭也被小型化,因此有可能該磁頭的懸浮穩定性降低。
發明內容
于是,本發明是鑒于上述的實情而研制成的,其第1目的在于提供即便在小型化到在能夠搭載在例如所謂的手機、數碼相機、攜帶型的“MP3播放器”、PDA等攜帶信息機器,或者“汽車導航系統”等車載用機器等搬運性非常高的機器上的小型的硬盤驅動器上也可以使用的情況下,也可以充分地防止飛轉粘貼故障的發生的磁盤,另外,還在于提供可以制造這種磁盤的磁盤用玻璃基板。
進而,如上述,在由于磁盤的小徑化而使得徑較小的磁盤(1英寸或0.85英寸等)中,由于特別是在ID側的磁盤和磁頭之間的相對的線速度變慢,因此磁頭便容易落在磁盤上。特別是,在減壓時容易發生上述現象。于是,作為這種懸浮性改善的評價,進行TDP(TouchDown Pressure)測定以及TOP(Take Off Pressure)測定。
加之,內置有上述磁盤裝置的攜帶用機器(手機、數碼相機、數碼攝像機、攜帶型音樂播放器、PDA等)由于其攜帶性,要求在登山或飛機內等氣壓改變的環境中也想使用。但是,在這種氣壓的變化較大的環境中,由于使用環境的氣壓變化,因此磁盤裝置內部的氣壓也受到影響,磁頭變得容易落在磁盤上。因此,希望改善TDP(TouchDown Pressure)以及TOP(Take Off Pressure)的值和其差ΔP。
于是,本發明的第2目的是鑒于上述問題,提供通過改善TOP可以提高懸浮特性的磁盤以及磁盤用玻璃基板。
本發明者,進行要達成上述第1目的的研究的結果,發現通過以下的方式可以解決上述問題。當相對于磁盤用玻璃基板的主表面,將凹凸形狀各向異性地分布的紋理(例如,筋狀的紋理。以下稱為“各向異性紋理”),形成為具有磁盤用玻璃基板的圓周方向分量的紋理相互交叉的狀態時,在主表面上,使關于磁盤用玻璃基板的圓周方向的表面粗糙度從磁盤用玻璃基板的外周側向內周側增大。該各向異性紋理,發揮付與形成在主表面上的磁性層以磁各向異性的作用,并且特別是在內周側,使磁頭的懸浮性穩定化。
另外,還發現如果相對于該磁盤用玻璃基板的主表面,使各向異性紋理彼此的交叉的角度(交叉角)從整個主表面的外周側向內周側增大,該各向異性紋理發揮付與形成在主表面上的磁性層以磁各向異性的作用,并且特別是在內周側,可以使磁頭的懸浮性穩定化,并可以解決上述問題。
進而,本發明者進行要達成上述第2目的的研究的結果,發現與達成第1目的的方式同樣地解決磁盤用玻璃基板的表面粗糙度的方式。即,由于磁盤的表面粗糙度受到形成磁記錄層等之前的磁盤用玻璃基板的表面粗糙度的影響,因此通過控制基板的表面粗糙度,控制磁盤的表面粗糙度。發現通過使磁盤表面的表面粗糙度在內周側和外周側不同,可以給TOP造成影響。
具體地說,要使磁盤的ID側的表面粗糙度變粗糙,通過使磁盤用基板的ID側的表面粗糙度變粗糙的方式,使磁盤的ID側的表面粗糙度變粗糙。使磁盤用基板的表面粗糙度連續地或階段地從OD側向ID側增大。由此,在在基板上形成了磁性膜的磁盤中,表面粗糙度從OD側向ID側連續地或階段地增大。
再者,通過在磁盤用玻璃基板的主表面上沿著圓周方向形成各向異性紋理,當在該磁盤用玻璃基板上形成磁性層時,以沿著圓周方向誘導磁性層的磁各向異性(易磁化軸)的方式起作用。這種各向異性紋理例如可以通過機械研磨加工(也被稱為機械紋理加工)形成。
本發明具有以下的構成。
(構成1)本發明的磁盤用玻璃基板,它是搭載在硬盤驅動器上的磁盤用的玻璃基板,主表面上的關于所述磁盤用玻璃基板的圓周方向的表面粗糙度,從整個主表面的外周側向內周側增大。
(構成2)本發明的磁盤用玻璃基板,它是構成1的磁盤用玻璃基板,主表面上的關于磁盤用玻璃基板的圓周方向的表面粗糙度,從整個主表面的外周側向內周側連續地增大。
(構成3)本發明的磁盤用玻璃基板,它是構成1的磁盤用玻璃基板,在主表面上,在從磁盤用玻璃基板的中心到半徑6mm的部位上,關于磁盤用玻璃基板的圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)是大于等于0.25nm,在主表面上,在從磁盤用玻璃基板的中心到半徑11mm的部位上,關于磁盤用玻璃基板的圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)是小于等于0.24nm。
(構成4)本發明的磁盤用玻璃基板,它是構成1的磁盤用玻璃基板,主表面上的關于磁盤用玻璃基板的圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)的、相對于主表面上的關于磁盤用玻璃基板的徑向的表面的算術平均粗糙度(Ra-r)的比(Ra-c/Ra-r),從整個主表面的外周側向內周側增大。
(構成5)本發明的磁盤用玻璃基板,它是構成1的磁盤用玻璃基板,在主表面上,在從磁盤用玻璃基板的中心到半徑6mm的部位上,主表面上的關于磁盤用玻璃基板的圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)的、相對于主表面上的關于磁盤用玻璃基板的徑向的表面的算術平均粗糙度(Ra-r)的比(Ra-c/Ra-r)大于等于0.61,在主表面上,從磁盤用玻璃基板的中心到半徑11mm的部位上,主表面上的關于磁盤用玻璃基板的圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)的、相對于主表面上的關于磁盤用玻璃基板的徑向的表面的算術平均粗糙度(Ra-r)的比(Ra-c/Ra-r)小于等于0.60。
(構成6)本發明的磁盤用玻璃基板,它是搭載在硬盤驅動器上的磁盤用的玻璃基板,其特征在于,在主表面上,紋理被形成為具有磁盤用玻璃基板的圓周方向分量的紋理相互交叉的狀態,紋理彼此交叉的角度,從磁盤用玻璃基板的整個主表面的外周側向內周側增大。
(構成7)本發明的磁盤用玻璃基板,它是構成6的磁盤用玻璃基板,紋理彼此交叉的角度,從磁盤用玻璃基板的整個主表面的外周側向內周側連續地增大。
(構成8)本發明的磁盤用玻璃基板,它是構成6的磁盤用玻璃基板,在主表面上,在從磁盤用玻璃基板的中心到半徑6mm的部位上,紋理彼此交叉的角度是大于等于5.0°,在主表面上,在從磁盤用玻璃基板的中心到半徑11mm的部位上,紋理彼此交叉的角度是小于等于4.5°。
(構成9)本發明的磁盤用玻璃基板,它是構成1或構成6的磁盤用玻璃基板,它是通過在主表面上將磁性層成膜而被制成磁盤的磁盤用玻璃基板,在主表面上,形成有付與磁性層以磁各向異性的紋理。
(構成10)本發明的磁盤用玻璃基板,它是構成1或構成6的磁盤用玻璃基板,用于搭載在1英寸型硬盤驅動器或使用直徑小于1英寸型硬盤驅動器所使用的磁盤的直徑的磁盤的硬盤驅動器上的磁盤。
(構成11)本發明的磁盤用玻璃基板,它是構成1或構成6的磁盤用玻璃基板,它是用于搭載在以加載卸載方式進行起動停止動作的硬盤驅動器上的磁盤用玻璃基板。
(構成12)本發明的磁盤用玻璃基板,在主表面上具有第1區域和比該第1區域的表面粗糙度大的第2區域,第1區域在圓形的板狀玻璃基板上位于比第2區域靠近外周側。
(構成13)本發明的磁盤用玻璃基板,它是構成12的磁盤用玻璃基板,第1區域是磁頭導入磁盤的區域。
(構成14)本發明的磁盤用玻璃基板,具備構成1、構成6或構成12的磁盤用玻璃基板,在磁盤用玻璃基板上,至少將磁性層成膜。
(構成15)本發明的磁盤,它是構成14的磁盤,其特征在于,該磁盤的主表面上的任意一個區域的粗糙度,比使用的磁頭的表面粗糙度小。
再者,所謂的關于磁盤用玻璃基板的圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c),在用原子力顯微鏡測定主表面的5μm四方的區域時,顯示了當沿著所述磁盤用玻璃基板的圓周方向掃描測定用測頭時測定的表面的算術平均粗糙度。
另外,所謂的關于磁盤用玻璃基板的徑向的表面的算術平均粗糙度(Ra-r)表示,當用原子力顯微鏡測定主表面的5μm四方的區域時,沿著所述磁盤用玻璃基板的徑向掃描測定用測頭時測定的表面的算術平均粗糙度。
所謂的磁盤用玻璃基板的主表面的表面的算術平均粗糙度(Ra)表示,在用原子力顯微鏡測定主表面的5μm四方的區域時,沿著所述磁盤用玻璃基板的徑向掃描測定用測頭時測定的表面的算術平均粗糙度。再者,所謂的上述算術平均粗糙度,是以日本工業規格(JIS)B0601為基準算出的值。
發明的效果在本發明的磁盤用玻璃基板中,主表面上的關于磁盤用玻璃基板的圓周方向的表面粗糙度,從整個主表面的外周側向內周側增大。其結果,可以得到付與形成在主表面上的磁性層以磁各向異性的作用,并且特別是在內周側,可以使磁頭的懸浮性穩定化。
另外,在主表面上,在從磁盤用玻璃基板的中心到半徑6mm的部位上,將關于磁盤用玻璃基板的圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)設為大于等于0.25nm,在主表面上,在從磁盤用玻璃基板的中心到半徑11mm的部位上,將關于磁盤用玻璃基板的圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)設為小于等于0.24nm。其結果,特別是在主表面的內周側,可以充分地使磁頭的懸浮性穩定化。
進而,在該磁盤用玻璃基板中,主表面上的關于磁盤用玻璃基板的圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)的、相對于關于徑向的表面的算術平均粗糙度(Ra-r)的比,即(Ra-c/Ra-r)從主表面的外周側向內周側增大。其結果,可以得到付與形成在主表面上的磁性層以磁各向異性的作用,并且特別是在內周側,可以使磁頭的懸浮性穩定化。
另外,在主表面上,在從磁盤用玻璃基板的中心到半徑6mm的部位上,將主表面上的關于磁盤用玻璃基板的圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)的、相對于主表面上的關于磁盤用玻璃基板的徑向的表面的算術平均粗糙度(Ra-r)的比(Ra-c/Ra-r)設為大于等于0.61,在主表面上,在從磁盤用玻璃基板的中心到半徑11mm的部位上,將主表面上的關于磁盤用玻璃基板的圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)的、相對于主表面上的關于磁盤用玻璃基板的徑向的表面的算術平均粗糙度(Ra-r)的比(Ra-c/Ra-r)設為小于等于0.60。其結果,特別是在主表面的內周側,可以使磁頭的懸浮性穩定化。
另外,在主表面上形成為具有磁盤用玻璃基板的圓周方向分量的紋理相互交叉的狀態的紋理,以紋理之間相互交叉的角度(交叉角度)從磁盤用玻璃基板的整個主表面的外周側向內周側連續地增大的方式形成。結果,可以得到對形成在主表面上的磁性層付與磁各向異性的作用,并且特別是在內周側,可以使磁頭的懸浮性穩定。
再者,由于磁盤用玻璃基板的紋理彼此交叉的角度,是將用原子力顯微鏡測定主表面上的5μm四方的區域的測定結果進行傅里葉變換而確定的,因此可以容易且準確地確定。
進而,在主表面上,在從磁盤用玻璃基板的中心到半徑6mm的部位上,將紋理彼此交叉的角度設為大于等于5.0°,在主表面上,在從磁盤用玻璃基板的中心到半徑11mm的部位上,將紋理彼此交叉的角度設為小于等于4.5°。其結果,特別是在主表面的內周側,可以充分地使磁頭的懸浮性穩定化。
本發明的磁盤,在所述的磁盤用玻璃基板上,至少將磁性層成膜。其結果,例如在謀求外徑小于等于50mm這樣的小徑化的情況下,也可以提供形成在主表面上的磁性層具有磁各向異性,同時在內周側也可以使磁頭的懸浮性穩定化,并且加載卸載耐久性良好的磁盤。即,該磁盤作為搭載在通過LUL(加載卸載)方式進行起動停止動作的硬盤驅動器上的磁盤,可以很好地使用。
進而,通過在磁盤用玻璃基板上在ID側(內周側)和OD側(外周側)使表面粗糙度不同,與從ID側到OD側具有一定的表面粗糙度的磁盤相比,可以使ID側的TOP良好。因而,即便硬盤驅動器內的氣壓下降到TDP,并且磁頭向磁盤上接觸,由于TOP較低,因此立即上升,并且磁頭離開磁盤。
另外,可以提供即便在登山或飛機內這樣氣壓變化較大的狀況下,磁頭也很難落在磁盤上,并且即便落在磁盤上也很容易上升,懸浮特性良好的、適合硬盤驅動器的磁盤用基板以及磁盤。
因而,根據本發明,可以提供即便在小型化到在能夠搭載在例如所謂的手機、數碼相機、攜帶型的“MP3播放器”、PDA等攜帶信息機器,或者“汽車導航系統”等車載用機器等搬運性非常高的機器上的小型的硬盤驅動器上也可以使用的情況下,也可以充分地防止飛轉粘貼故障的發生的磁盤,另外,還可以提供能夠制造這種磁盤的磁盤用玻璃基板。
圖1是表示在本發明的磁盤用玻璃基板的制造工序中,進行紋理加工的紋理加工裝置的構成的立體圖。
圖2是表示在本發明的紋理加工中,玻璃盤和研磨帶的相對的滑動接觸移動方向的示意圖。
圖3是表示本發明的磁盤用玻璃基板以及比較例的主表面的各部位的關于圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)的曲線圖。
圖4是表示本發明的磁盤用玻璃基板以及比較例的主表面的各部位的關于圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)的、相對于關于徑向的表面的算術平均粗糙度(Ra-r)的比(Ra-c/Ra-r)的曲線圖。
圖5是表示將對本發明的磁盤用玻璃基板的主表面的各部位測定的原子力顯微鏡像進行傅里葉變換的結果的圖像。
圖6是表示本發明的磁盤用玻璃基板以及比較例的主表面的各部位的紋理的交叉角的曲線圖。
圖7是表示本發明的磁盤用玻璃基板以及磁盤的實施例、和比較例的主表面的各部位上的表面的算術平均粗糙度(Ra)的曲線圖。
圖8是TDP/TOP試驗的概念圖。
圖9是表示本發明的磁盤的實施例和比較例的主表面的各部位上的TOP的曲線圖。
具體實施例方式
以下,參照附圖詳細地說明用于實施本發明的最好的形態。
本發明的磁盤用玻璃基板,是將板狀玻璃的主表面進行磨削處理后制成玻璃母材,將該玻璃母材切斷,從而切出玻璃盤,對該玻璃盤的主表面進行研磨處理,進而經過化學強化處理以及紋理加工而制造的。
作為提供給磨削處理的板狀玻璃,可以采用各種形狀的板狀玻璃。該板狀玻璃的形狀,可以是矩形,也可以是盤狀(圓盤狀)。盤狀的板狀玻璃,可以用在以往的磁盤用玻璃基板的制造中所使用的磨削裝置進行磨削處理,可以廉價地進行信賴性較高的加工。
該板狀玻璃的尺寸,必須是比要制造的磁盤用玻璃基板大的尺寸。例如,在制造搭載在“1英寸型硬盤驅動器”或者比它小的尺寸的小型硬盤驅動器上的磁盤所用的磁盤用玻璃基板的情況下,該磁盤用玻璃基板的直徑大約是20mm至30mm左右。因而,作為盤狀的板狀玻璃的直徑,最好是大于等于30mm,更好的是大于等于48mm。特別是,如果采用直徑大于等于65mm的盤狀的板狀玻璃,從1片板狀玻璃,可以采取多個搭載在“1英寸型硬盤驅動器”上的磁盤所用的磁盤用玻璃基板,適合大量生產。關于板狀玻璃的尺寸的上限,沒必要特別地限定,但如果是盤狀的板狀玻璃,最好采用直徑小于等于100mm的板狀玻璃。
該板狀玻璃,例如可以將熔融玻璃作為材料,然后用沖壓法或者熔化法等公知的制造方法制造。其中,如果采用沖壓法,可以廉價地制造板狀玻璃。
另外,作為板狀玻璃的材料,只要是被化學強化的玻璃,沒有特別地限制,但可以優選列舉硅酸鋁玻璃。特別是含有鋰的硅酸鋁玻璃最好。這種硅酸鋁玻璃,通過進行離子交換型化學強化處理,特別是低溫離子交換型化學強化處理,可以精密地得到具有理想的壓縮應力的壓縮應力層以及具有拉伸應力的拉伸應力層,因此作為磁盤用化學強化玻璃基板的材料特別理想。
作為這種硅酸鋁玻璃的組成比,最好作為主成分含有58至75重量%的SiO2,5至23重量%的Al2O3,3至10重量%的Li2O,4至13重量%的Na2O。
進而,作為硅酸鋁玻璃的組成比,最好作為主成分含有62至75重量%的SiO2,5至15重量%的Al2O3,4至10重量%的Li2O,4至12重量%的Na2O,5.5至15重量%的ZrO2,同時Na2O和ZrO2的重量比(Na2O/ZrO2)為0.5至2.0,Al2O3和ZrO2的重量比(Al2O3/ZrO2)為0.4至2.5。
另外,為了消除因ZrO2的未溶解物而產生的玻璃盤的表面的突起,最好使用以摩爾%表示,含有57至74%的SiO2,0至2.8%的ZrO2,3至15%的Al2O3,7至16%的Li2O,4至14%的Na2O的化學強化用玻璃。
這種硅酸鋁玻璃,通過實施化學強化處理,抗折強度增加,努氏硬度也良好。
磨削處理,是以提高工件,即板狀玻璃的主表面的形狀精度(例如平坦度)和尺寸精度(例如板厚的精度)為目的的加工。該磨削處理,是通過將砂輪或者定盤按壓在板狀玻璃的主表面上,并使這些板狀玻璃以及砂輪或定盤相對移動,磨削板狀玻璃的主表面的方式進行。這種磨削處理,可以用利用了行星齒輪機構的雙面磨削裝置進行。
另外,在該磨削處理中,最好通過向板狀玻璃的主表面提供磨削液,從磨削面洗去淤渣(磨削屑),并且冷卻磨削面。進而,也可以向工件的主表面提供在該磨削液中含有游離拋光粉的料漿進行磨削。
作為在磨削處理中所用的砂輪,可以使用金剛石砂輪。另外,作為游離拋光粉,最好使用氧化鋁拋光粉或氧化鋯拋光粉,或者碳化硅拋光粉等硬質拋光粉。
通過該磨削處理,形成板狀玻璃的形狀精度提高,主表面的形狀被平坦化,同時板厚被削減到規定的值的玻璃母材。
在本發明中,玻璃母材的主表面通過磨削處理變得平坦,并且板厚也被削減。因而,可以切斷該玻璃母材,然后從該玻璃母材切出玻璃盤。即,在從玻璃母材切出玻璃盤時,可以防止發生缺損、裂紋、斷裂這樣的缺陷。
作為玻璃母材的平坦度,例如,在7088mm2(直徑95mm的圓的面積)中,最好是小于等于30μm,更好的是小于等于10μm。另外,作為玻璃母材的板厚,最好是小于等于2mm,更好的是小于等于0.8mm。再者,如果玻璃母材的板厚小于0.2mm,玻璃母材自身有可能耐不住切出玻璃盤的工序的負荷,因此玻璃母材的板厚最好設為大于等于0.2mm。如果玻璃母材的板厚超過2mm,由于板厚過厚,因此有可能不能進行精密的切出,另外,在切出玻璃盤時,有可能發生缺損、裂紋、斷裂這樣的缺陷。
玻璃母材的尺寸,必須是比要制造的磁盤用玻璃基板大的尺寸。例如,在制造搭載在“1英寸型硬盤驅動器”或者比它小的尺寸的小型硬盤驅動器上的磁盤所用的磁盤用玻璃基板的情況下,磁盤用玻璃基板的直徑大約是20mm至30mm左右。因而,作為玻璃母材的直徑,最好是大于等于30mm,更好的是大于等于48mm。特別是,如果采用直徑大于等于65mm的玻璃母材,從1片玻璃母材,可以切出多個成為搭載在“1英寸型硬盤驅動器”上的磁盤所用的磁盤用玻璃基板的玻璃盤,適合大量生產。關于玻璃母材的尺寸的上限,沒必要特別地限定,但如果是盤狀的玻璃母材,最好采用直徑小于等于100mm的玻璃母材。
玻璃母材的切斷,可以用金剛石刀具或金剛鉆等含有比玻璃硬質的物質的切割刀或砂輪進行。另外,玻璃母材的切斷也可以用激光刀具進行。但是,有可能用激光刀具很難精密地切出直徑小于等于30mm的小型的玻璃盤,用切割刀或砂輪可以方便地進行切出,更合適。
在此,作為從玻璃母材切出的玻璃盤的尺寸,特別合適的尺寸是直徑小于等于30mm。
其次,用圓筒狀的砂輪,在玻璃盤的中央部分形成規定的直徑的圓孔,同時進行外周端面的磨削,然后在達到規定的直徑之后,在外周端面以及內周端面上實施規定的倒角加工。
然后,對從玻璃母材切出的玻璃盤至少實施研磨處理,將玻璃盤的主表面鏡面化。
通過實施該研磨處理,除去玻璃盤的主表面的裂紋,主表面的表面粗糙度例如以Rmax計,達到小于等于7nm,以Ra計,小于等于0.7nm。如果玻璃盤的主表面成為這樣的鏡面,在用該玻璃盤制造的磁盤中,即便在磁頭的懸浮量例如為10nm的情況下,也可以防止所謂的磁頭碰撞故障和thermal asperity故障的發生。另外,如果玻璃盤的主表面成為這樣的鏡面,在后述的化學強化處理中,在玻璃盤的細微區域中可以均勻地實施化學強化處理,另外,還可以防止由微小裂紋造成的延遲破損。
再者,所謂的Rmax,是最大高度(也稱為Ry),用到離平均線最高的峰頂的高度(最大峰高度Rp)和到離平均線最低的谷底的深度(最大谷深度Rv)的和(Rp+Rv)表示。另外,所謂的最大高度Rmax,是以日本工業規格(JILS)B0601為基準算出的值。
該研磨處理,例如通過將粘貼了砂紙(砂布)的定盤按壓在玻璃盤的主表面上,一面向玻璃盤的主表面提供研磨液,一面使這些玻璃盤以及定盤相對移動,研磨玻璃盤的主表面的方式進行。這時,最好在研磨液中預先含有研磨拋光粉。作為研磨拋光粉,可以采用氧化鈰研磨拋光粉、膠態硅研磨拋光粉、或者金剛石研磨拋光粉。
再者,在研磨玻璃盤之前,最好預先進行磨削處理。這時的磨削處理,可以通過與對于上述板狀玻璃的磨削處理相同的方法進行。通過在將玻璃盤進行磨削處理后進行研磨處理,可以用更短的時間得到被鏡面化的主表面。
另外,最好將玻璃盤的端面預先進行鏡面研磨。由于玻璃盤的端面成切斷形狀,因此通過預先將該端面研磨成鏡面,可以抑制微粒的產生,在用該磁盤用玻璃基板制造的磁盤中,可以良好地防止所謂的thermal asperity故障。
然后,在玻璃盤的研磨工序之后,實施化學強化處理。通過進行化學強化處理,可以在磁盤用玻璃基板的表面產生較高的壓縮應力,并可以提高耐沖擊性。特別是,在作為玻璃盤的材料使用硅酸鋁玻璃的情況下,可以適當進行化學強化處理。
作為化學強化處理,如果采用公知的化學強化處理方法,沒有特別地限制。玻璃盤的化學強化處理,例如通過使玻璃盤接觸加熱的化學強化鹽,用化學強化鹽的離子將玻璃盤的表層的離子進行離子交換的方式進行。
在此,作為離子交換法,已知有低溫型離子交換法、高溫型離子交換法、表面結晶化法、玻璃表面的脫堿法等,但在本發明中,最好采用在不超過玻璃的退火點的溫度范圍內進行離子交換的低溫型離子交換法。
再者,在此所說的低溫型離子交換法,指的是在玻璃的退火點以下的溫度范圍內,將玻璃中的堿離子和離子半徑比該堿離子大的堿離子進行置換,利用離子交換部的容積增加,在玻璃表層上產生壓縮應力,強化玻璃表層的方法。
再者,進行化學強化處理時的熔化鹽的加熱溫度,從可以良好地進行離子交換的觀點等來看,280℃至660℃,特別是300℃至400℃是最好的。
使玻璃盤接觸熔化鹽的時間,最好是數小時至數十小時。
再者,在使玻璃盤接觸熔化鹽之前,作為預備加熱,最好預先將玻璃盤加熱到100℃至300℃。另外,化學強化處理后的玻璃盤,在經過冷卻、清洗工序等之后,成為制品(磁盤用玻璃基板)。
另外,作為用于進行化學強化處理的處理槽的材料,只要是耐腐蝕性良好,同時是低生塵性的材料,沒有特別地限定。由于化學強化鹽或化學強化熔化鹽具有氧化性,并且處理溫度是高溫,因此必須通過選定耐腐蝕性良好的材料,抑制損傷和生塵,并且抑制thermalasperity故障和磁頭碰撞。從這一觀點來看,作為處理槽的材料,石英材料最好,但也可以采用不銹鋼材料、耐腐蝕性特別好的馬氏體類、或者奧氏體類不銹鋼材料。再者,石英材料雖然耐腐蝕性良好,但價錢昂貴,因此可以考慮合算性而適當選擇。
作為化學強化鹽的材料,最好是含有硝酸鈉以及/或硝酸鉀的化學強化鹽。因為這種化學強化鹽,在化學強化處理玻璃,特別是硅酸鋁玻璃時,可以實現作為磁盤用玻璃基板的規定的剛性以及耐沖擊性。其次,對玻璃盤的主表面實施紋理加工。
圖1是表示在本發明中,進行紋理加工的紋理加工裝置的構成的立體圖。
在該紋理加工中,首先,如圖1所示,將玻璃盤1在中央部分的圓孔2處,安裝在紋理加工裝置的卡緊軸101的前端側。該卡緊軸101是沿著軸方向將圓筒狀的前端側分割成多個部分,通過從內方側施加力,可以將該前端側擴徑。通過將該卡緊軸101的前端側插入玻璃盤1的圓孔2內并使其擴徑,由該卡緊軸101保持玻璃盤。
該卡緊軸101,如圖1中箭頭A所示,在以規定的轉速被沿著軸旋轉操作的同時,如圖1中箭頭B所示,沿著與軸正交的方向以規定的周圍以及振幅被往復移動。
并且,在該紋理加工裝置中,一對研磨帶102、103如圖1中箭頭C所示,從供給輥102a、103a向卷取輥102b、103b,以規定的速度被輸送操作并被卷取。這些研磨帶102、103,在相互重疊的狀態下,以相等的速度被輸送操作。
由卡緊軸101保持的玻璃盤1,將作為主表面的部分插入被輸送操作的一對研磨帶102、103之間。然后,這些研磨帶102、103如圖1中箭頭D以及箭頭E所示,被一對加壓輥104、105相對于玻璃盤1的兩面側的主表面分別以規定的壓力押接。即,玻璃盤1由一對研磨帶102、103夾持兩個主表面。
在該狀態下,使卡緊軸101和玻璃盤1一起沿著軸旋轉,同時使該卡緊軸101沿著與軸正交的方向以規定的周圍以及振幅往復移動。這時,卡緊軸101的往復移動的方向,是與一對研磨帶102、103的輸送操作方向正交的方向。另外,這時,向玻璃盤1和各研磨帶102、103之間提供液體狀的研磨劑。
這時,玻璃盤1和各研磨帶102、103被相對地滑動接觸移動。
圖2是表示在本發明的紋理加工中,玻璃盤和研磨帶的相對的滑動接觸移動方向的示意圖。
由于各研磨帶102、103的輸送操作的速度極慢,因此玻璃盤1和各研磨帶102、103的相對的滑動,由玻璃盤1的轉速、往復移動的周期以及振幅決定。并且,相對于玻璃盤1的各研磨帶102、103的相對的滑動,如圖2所示,是一面以該玻璃盤1的圓周方向(切線方向)的移動(F)為基礎,一面相對于該圓周方向描畫正弦曲線地搖動的移動(G)。
在以這種方式形成紋理的玻璃盤1的主表面上,關于圓周方向的表面粗糙度小于關于徑向的表面粗糙度。即,在該紋理加工中形成的紋理,基本上可以說是沿著玻璃盤1的圓周方向形成的“各向異性紋理”。
另外,在以這種方式形成紋理的玻璃盤1的主表面上,由于關于玻璃盤1的圓周方向的表面粗糙度,是從整個主表面的外周側向內周側增大的,因此如果在該玻璃盤1的主表面上形成磁性層,可以得到付與該磁性層以磁各向異性的作用,并且特別是在內周側,可以使磁頭的懸浮性穩定化。
再者,在該磁盤用玻璃基板上,在主表面上從磁盤用玻璃基板的中心到半徑6mm的部位上,最好將磁盤用玻璃基板的關于圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)設為大于等于0.25nm,在主表面上從磁盤用玻璃基板的中心到半徑11mm的部位上,最好將磁盤用玻璃基板的關于圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-r)設為小于等于0.24nm。這時,特別是在主表面的內周側,可以充分地使磁頭的懸浮性穩定化。
進而,在形成該紋理的玻璃盤1的主表面上,關于圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)的、相對于關于徑向的表面的算術平均粗糙度(Ra-r)的比,即,(Ra-c/Ra-r)是從主表面的外周側向內周側增大的。
在該磁盤用玻璃基板上,在主表面的從磁盤用玻璃基板的中心到半徑6mm的部位上,最好將主表面上的關于磁盤用玻璃基板的圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)的、相對于主表面上的關于磁盤用玻璃基板的徑向的表面的算術平均粗糙度(Ra-r)的比(Ra-c/Ra-r)設為大于等于0.61,在主表面的從磁盤用玻璃基板的中心到半徑11mm的部位上,最好將主表面上的關于磁盤用玻璃基板的圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)的、相對于主表面上的關于磁盤用玻璃基板的徑向的表面的算術平均粗糙度(Ra-r)的比(Ra-c/Ra-r)設為小于等于0.60。這時,特別是在主表面的內周側,可以充分地使磁頭的懸浮性穩定化。
另外,以這種方式形成在玻璃盤1的主表面上的紋理,被形成為在主表面上具有玻璃盤1的圓周方向分量的紋理相互交叉的狀態,紋理彼此交叉的角度(交叉角),以從玻璃盤1的主表面的外周側向內周側增大的方式形成。這是因為在玻璃盤1的主表面上,內周側的切向速度比外周側慢。
因此,如果在該玻璃盤1的主表面上形成磁性層,可以得到付與該磁性層以磁各向異性的作用,并且特別是在內周側,可以使磁頭的懸浮性穩定化。
再者,該紋理的交叉角,通過在玻璃盤的主表面上,用原子力顯微鏡測定5μm四方的區域,并將該測定結果進行傅里葉變換,可以容易且正確地確定。
在該磁盤用玻璃基板上,在主表面的從磁盤用玻璃基板的中心到半徑6mm的部位上,最好將紋理彼此交叉的角度設為大于等于5.0°,在主表面的從磁盤用玻璃基板的中心到半徑11mm的部位上,最好將紋理彼此交叉的角度設為小于等于4.5°。這時,特別是在主表面的內周側,可以充分地使磁頭的懸浮性穩定化。
在該紋理加工結束之后,通過清洗玻璃盤1,完成磁盤用玻璃基板。
以上述方式制造的本發明的磁盤用玻璃基板,作為用于搭載在“1英寸型硬盤驅動器”或者比“1英寸型”小型的硬盤驅動器上的磁盤用玻璃基板很合適。再者,用于制造搭載在“1英寸型硬盤驅動器”上的磁盤的磁盤用玻璃基板的直徑大約是27.4mm。另外,用于制造搭載在“0.85英寸型硬盤驅動器”上的磁盤的磁盤用玻璃基板的直徑大約是21.6mm。
并且,在本發明的磁盤中,作為形成在磁盤用玻璃基板上的磁性層,例如可以采用由鈷(Co)類強磁性材料構成的磁性層。特別是最好作為由可以得到較高的頑磁力的鈷-鉑(Co-Pt)類強磁性材料,或者鈷-鉻(Co-Cr)類強磁性材料構成的磁性層而形成。再者,作為磁性層的形成方法,可以使用DC磁控濺射法。
另外,在形成該磁性層之前,通過對玻璃盤實施圓周方向的紋理加工,也可以提高磁特性。另外,在玻璃基板和磁性層之間,最好適當填充基礎層。作為這些基礎層的材料,可以采用Al-Ru類合金或Cr類合金等。
另外,在磁性層上,還可以設置用于從磁頭的沖擊下防護磁盤的保護層。作為該保護層,最好可以使用硬質的氫化碳保護層。
進而,通過在該保護層上形成由PFPE(全氟聚醚)化合物構成的潤滑層,可以緩和磁頭與磁盤的干擾。該潤滑層,例如可以通過用浸泡法涂布成膜的方式形成。
(第1實施例)以下,通過列舉實施例以及比較例具體地說明。再者,本發明不限于這些實施例的構成。
以下所述的本實施例的磁盤用玻璃基板,通過如下的(1)至(8)的工序制成。
(1)粗磨削工序(2)形狀加工工序(3)精磨削工序(4)端面鏡面加工工序(5)第1研磨工序(6)第2研磨工序(7)化學強化工序(8)紋理加工首先,準備由非結晶的硅酸鋁玻璃構成的盤狀的玻璃母材。該硅酸鋁玻璃含有鋰。該硅酸鋁玻璃的組成是含有63.6重量%的SiO2,14.2重量%的Al2O3,10.4重量%的Na2O,5.4重量%的Li2O,6.0重量%的ZrO2,0.4重量%的Sb2O3。
(1)粗磨削工序將由熔融的硅酸鋁玻璃形成的厚度0.6mm的平板玻璃用作玻璃母材,然后用磨削砂輪從該平板玻璃得到直徑28.7mm、厚度0.6mm的圓盤狀的玻璃盤。
作為形成平板玻璃的方法,一般采用下拉法或懸浮法,但除此之外,也可以用直接沖壓得到圓盤狀的玻璃母材。作為當作該平板玻璃的材料的硅酸鋁玻璃,只要是含有58至75重量%的SiO2,5至23重量%的Al2O3,4至13重量%的Na2O,3至10重量%的Li2O的材料即可。
其次,為了提高尺寸精度以及形狀精度,對玻璃盤實施粗磨削工序。該粗磨削工序用雙面磨削裝置,然后用粒度#400的拋光粉進行。
具體地說,最初用粒度#400的氧化鋁拋光粉,將重量設定為100kg左右,然后通過使太陽輪和內嚙合齒輪旋轉,將收納在載體內的玻璃盤的兩面磨削到面精度為0至1μm、表面粗糙度(Rmax)為6μm左右。
(2)形狀加工工序其次,用圓筒狀的砂輪,在玻璃盤的中央部分上形成直徑6.1mm的圓孔,同時進行外周端面的磨削,然后在使直徑達到27.43mm之后,在外周端面以及內周端面上實施規定的倒角加工。這時的玻璃盤的端面的表面粗糙度以Rmax計,是4μm左右。
再者,一般在“2.5英寸型HDD(硬盤驅動器)”中,使用外徑為65mm的磁盤。
(3)精磨削工序其次,通過將拋光粉的粒度換成#1000,并磨削玻璃盤的主表面,使主表面的表面粗糙度以Rmax計達到2μm左右,以Ra計達到0.2μm左右。
通過進行該精磨削工序,可以除去在作為前工序的粗磨削工序和形狀加工工序中形成在主表面上的細微的凹凸形狀。
將結束了這種精磨削工序的玻璃盤順次浸泡在附加了超聲波的中性清洗劑以及純水的各清洗槽內,然后進行超聲波清洗。
(4)端面鏡面加工工序接著,對于玻璃盤的端面,通過一直以來使用的電刷研磨,一面使玻璃盤旋轉,一面將玻璃盤的端面(內周端面以及外周端面)的表面的粗糙度研磨到以Rmax計為1μm,以Ra計為0.3μm左右。
然后,用水清洗結束了端面鏡面加工的玻璃盤的主表面。
再者,在該端面鏡面加工工序中,雖然將玻璃盤重合在一起研磨端面,但這時為了避免在玻璃盤的主表面上造成傷痕等,最好在后述的第1研磨工序之前,或者在第2研磨工序的前后進行。
通過該端面鏡面加工工序,玻璃盤的端面被加工成可以防止微粒等生塵的鏡面狀態。當在端面鏡面加工工序后測定玻璃盤的直徑時,是27.4mm。
(5)第1研磨工序其次,為了除去在所述精磨削工序中殘留的損傷和歪斜,用雙面研磨裝置進行第1研磨工序。
在雙面研磨裝置中,使由載體保持的玻璃盤緊貼在粘貼有砂紙的上下定盤之間,使該載體與太陽輪以及內嚙合齒輪相嚙合,同時由上下定盤夾緊玻璃盤。之后,通過一面向砂紙和玻璃盤的研磨面(主表面)之間提供研磨液,一面使太陽輪旋轉,玻璃盤一面在定盤上自轉,一面沿著內嚙合齒輪的周圍公轉,從而同時將兩個主表面研磨加工。
作為在以下的實施例中使用的雙面研磨裝置,采用同樣的裝置。具體地說,作為拋光機用硬質拋光機(硬質泡沫聚氨酯)實施第1研磨工序。研磨條件是用由氧化鈰(平均粒徑1.3μm)以及RO水構成的研磨液,將載荷設為100g/cm2,將研磨時間設為15分鐘。然后,將結束了該第1研磨工序的玻璃盤順次浸泡在中性清洗劑、純水(1)、純水(2)、IPA(異丙醇)、IPA(蒸氣干燥)的各清洗槽內,進行超聲波清洗,并使其干燥。
(6)第2研磨工序其次,用和在第1研磨工序中使用的雙面研磨裝置同樣的雙面研磨裝置,將拋光機換成軟質拋光機,然后作為主表面的鏡面研磨工序,實施第2研磨工序。
該第2研磨工序,是以一面維持由所述第1研磨工序得到的平坦的主表面,一面將該主表面的表面粗糙度Ra降低到例如0.5至小于等于0.3nm左右為目的的。
研磨條件是用由膠態硅(平均粒徑80nm)以及RO水構成的研磨液,將載荷設為100g/cm2,將研磨時間設為5分鐘。
然后,將結束了該第2研磨工序的玻璃盤順次浸泡在中性清洗劑、純水(1)、純水(2)、IPA(異丙醇)、IPA(蒸氣干燥)的各清洗槽內,進行超聲波清洗,并使其干燥。
(7)化學強化工序其次,對結束了清洗的玻璃盤實施化學強化處理。化學強化處理,用使硝酸鉀和硝酸鈉混合的化學強化液進行,并用ICP發光分析裝置測定從被強化處理的玻璃盤洗提的鋰含有量。
將該化學強化溶液加熱到340℃至380℃,將結束了清洗以及干燥的玻璃盤浸泡約2小時至4小時,進行化學強化處理。在該浸泡時,為了使玻璃盤的表面整體被化學強化,在以靠端面保持多個玻璃盤的方式收納在托架內的狀態下進行。
將結束了化學強化處理的玻璃盤浸泡在20℃的水槽內進行淬火,維持約10分鐘。
然后,將結束了淬火的玻璃盤浸泡在加熱到約40℃的濃硫酸內進行清洗。進而,將結束了硫酸清洗的磁盤用玻璃基板順次浸泡在純水(1)、純水(2)、IPA(異丙醇)、IPA(蒸氣干燥)的各清洗槽內,進行超聲波清洗,并使其干燥。
其次,對結束了清洗的玻璃盤的主表面以及端面進行目視檢查,進而,實施利用光的反射、散射以及透過的精密檢查。其結果,在玻璃盤的主表面以及端面上,沒有發現由附著物造成的突起或損傷等缺陷。
另外,當用原子力顯微鏡(AFM)測定經過了所述的工序的玻璃盤的主表面的表面粗糙度時,以Rmax計為2.5nm,以Ra計為0.30nm,可以確認是超平滑的表面。再者,表面粗糙度的數值,是按照日本工業規格(JIS)B0601對用AFM(原子力顯微鏡)測定的表面形狀算出的。
另外,經過了所述的工序的玻璃盤,內徑為7mm,外徑為27.4mm,板厚為0.381mm,確認是“1.0英寸型”磁盤所用的磁盤用玻璃基板的規定尺寸。
進而,該玻璃盤的圓孔的內周側端面的表面粗糙度,在倒角部以Rmax計是0.4μm,以Ra計是0.04μm,在側壁部以Rmax計是0.4μm,以Ra計是0.05μm。外周端面的表面粗糙度Ra,在倒角部是0.04μm,在側壁部是0.07μm。這樣,確認內周側端面與外周側端面同樣地精細加工成鏡面狀。
另外,在該玻璃盤的表面上沒有發現異物或成為thermal asperity的原因的微粒,在圓孔的內周側端面上也沒有發現異物或裂紋。
(8)紋理加工其次,對結束了化學強化處理的玻璃盤進行紋理加工。該紋理加工,通過用紋理加工裝置,使玻璃盤和夾持該玻璃盤的兩個主表面的研磨帶以規定的狀態相對地滑動接觸移動的方式進行。這些玻璃盤和各研磨帶的相對的滑動,作為一面以玻璃盤的圓周方向(切線方向)的移動為基礎,一面相對于該圓周方向描畫正弦曲線地搖動的移動進行。
另外,這時向玻璃盤和各研磨帶之間,提供作為研磨拋光粉含有金剛石拋光粉的液體狀的研磨劑。
該紋理加工的條件如以下的(表1)所示,在該實施例1中,作為研磨帶使用織物帶,作為研磨劑(料漿)使用多晶型金剛石料漿,將玻璃盤的轉速設為每分鐘597轉,將玻璃盤的搖動(振動)的頻率設為7.8Hz,將玻璃盤的搖動(振動)的振幅設為1mm,將由加壓輥產生的加工加重設為3.675kg(1.5磅)。
(表1)
在該紋理加工結束后,清洗玻璃盤,得到磁盤用玻璃基板。
如(表1)所示,制成在實施例1中只變更了紋理加工的條件的實施例2。
在該實施例2中,紋理加工的條件,是作為研磨帶使用織物帶,作為研磨劑(料漿)使用多晶型金剛石料漿,將玻璃盤的轉速設為每分鐘883轉,將玻璃盤的搖動(振動)的頻率設為7.8Hz,將玻璃盤的搖動(振動)的振幅設為1mm,將由加壓輥產生的加工加重設為3.675kg(1.5磅)。
(比較例1)如(表1)所示,制成在實施例1中只變更了紋理加工的條件的比較例1。
在比較例1中,紋理加工的條件,是作為研磨帶使用織物帶,作為研磨劑(料漿)使用多晶型金剛石料漿,將玻璃盤的轉速設為每分鐘1083轉,將玻璃盤的搖動(振動)的頻率設為7.8Hz,將玻璃盤的搖動(振動)的振幅設為1mm,將由加壓輥產生的加工加重設為3.675kg(1.5磅)。
(比較例2)如(表1)所示,制成在實施例1中只變更了紋理加工的條件的比較例2。
該比較例2是外徑為65mm的磁盤用玻璃基板的例子。
在比較例2中,紋理加工的條件,是作為研磨帶使用織物帶,作為研磨劑(料漿)使用多晶型金剛石料漿,將玻璃盤的轉速設為每分鐘383轉,將玻璃盤的搖動(振動)的頻率設為5Hz,將玻璃盤的搖動(振動)的振幅設為1mm,將由加壓輥產生的加工加重設為13.475kg(5.5磅)。
對以所述方式制成的磁盤用玻璃基板的實施例1、實施例2、比較例1以及比較例2,測定主表面上的關于圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)。
圖3是表示本發明的磁盤用玻璃基板以及比較例的主表面的各部位的關于圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)的曲線圖。
另外,在以下的表2中表示了對磁盤用玻璃基板的實施例1、實施例2、比較例1以及比較例2測定的、磁盤用玻璃基板的主表面的各部位(距離中心6.0mm、8.5mm以及11.0mm)的關于圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)(再者,對于比較例2,對距離中心14.5mm、22.0mm以及30.6mm的部位進行表示)。
再者,這些(比較例1)以及(比較例2)的磁盤用玻璃基板,是對于本發明的所述的(構成3)、(構成5)以及(構成8)的磁盤用玻璃基板的比較例。
(表2)
如這些圖3以及(表2)所示,了解在本發明的磁盤用玻璃基板的各實施例的主表面上,主表面上的關于圓周方向的表面粗糙度,是從主表面的外周側向內周側連續地增大的。
并且,在本發明的磁盤用玻璃基板的實施例中,在主表面的從磁盤用玻璃基板的中心到半徑6mm的部位上,磁盤用玻璃基板的關于圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)是大于等于0.25nm,在主表面的從磁盤用玻璃基板的中心到半徑11mm的部位上,磁盤用玻璃基板的關于圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)是小于等于0.24nm。
另外,對以所述方式制成的磁盤用玻璃基板的實施例1、實施例2、比較例1以及比較例2,測定關于圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)的、相對于關于徑向的表面的算術平均粗糙度(Ra-r)的比(Ra-c/Ra-r)。
圖4是表示本發明的磁盤用玻璃基板以及比較例的主表面的各部位的關于圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)的、相對于關于徑向的表面的算術平均粗糙度(Ra-r)的比(Ra-c/Ra-r)的曲線圖。
另外,在(表2)中表示了對磁盤用玻璃基板的實施例1、實施例2、比較例1以及比較例2測定的、磁盤用玻璃基板的主表面的各部位的關于圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)的、相對于關于徑向的表面的算術平均粗糙度(Ra-r)的比(Ra-c/Ra-r)。
從這些圖4以及(表2)也可以了解,在本發明的磁盤用玻璃基板的主表面上,主表面上的關于圓周方向的粗糙度,小于主表面上的關于徑向的表面粗糙度。
另外,了解關于圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)的、相對于關于徑向的表面的算術平均粗糙度(Ra-r)的比,即(Ra-c/Ra-r)從主表面的外周側向內周側連續地增大。
在本發明的磁盤用玻璃基板的實施例中,在主表面的從磁盤用玻璃基板的中心到半徑6mm的部位上,主表面上的關于磁盤用玻璃基板的圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)的、相對于主表面上的關于磁盤用玻璃基板的徑向的表面的算術平均粗糙度(Ra-r)的比(Ra-c/Ra-r)是大于等于0.61,在主表面上從磁盤用玻璃基板的中心到半徑11mm的部位上,主表面上的關于磁盤用玻璃基板的圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)的、相對于主表面上的關于磁盤用玻璃基板的徑向的表面的算術平均粗糙度(Ra-r)的比(Ra-c/Ra-r)是小于等于0.60。
另外,在以所述方式制成的磁盤用玻璃基板的主表面上,用原子力顯微鏡測定5μm四方的區域,并用二維FFT將該測定結果進行傅里葉變換。
圖5是表示將對本發明的磁盤用玻璃基板的主表面的各部位測定的原子力顯微鏡像進行傅里葉變換的結果的圖像。
并且,如圖5所示,在磁盤用玻璃基板的主表面上,確定被形成為具有圓周方向分量的紋理相互交叉的狀態的紋理彼此交叉的角度(交叉角)。
圖6是表示本發明的磁盤用玻璃基板以及比較例的主表面的各部位的紋理的交叉角的曲線圖。
另外,在(表2)中表示了對磁盤用玻璃基板的實施例1、實施例2、比較例1以及比較例2測定的、磁盤用玻璃基板的主表面的各部位的紋理的交叉角。
其結果,確認了在該磁盤用玻璃基板上,如圖6所示,交叉角從主表面的外周側向內周側增大。如果將該交叉角設為θ,了解tanθ與離磁盤用玻璃基板的中心距離r成反比例(即,與(1/r)成比例)。
在本發明的磁盤用玻璃基板的實施例中,在主表面的從磁盤用玻璃基板的中心到半徑6mm的部位上,紋理彼此交叉的角度(交叉角)是大于等于5°,在主表面的從磁盤用玻璃基板的中心到半徑11mm的部位上,紋理彼此交叉的角度(交叉角)是小于等于4.5°。
其次,經過以下的工序,制造本發明的磁盤。
在由所述工序得到的實施例1以及實施例2的磁盤用玻璃基板的兩個主表面上,用靜止對向型的DC磁控濺射裝置,順次將Al-Ru合金的種子層、Cr-W合金的基礎層、Co-Cr-Pt-Ta合金的磁性層、氫化碳保護層成膜。種子層起到使磁性層的磁性顆粒細微化的作用,基礎層起到使磁性層的易磁化軸沿著面內方向取向的作用。
該磁盤,以至少具備作為非磁性基板的磁盤用玻璃基板、形成在該磁盤用玻璃基板上的磁性層、形成在該磁性層上的保護層、和形成在該保護層上的潤滑層的方式構成。
并且,在磁盤用玻璃基板和磁性層之間,形成有由種子層以及基礎層構成的非磁性金屬層(非磁性基礎層)。在該磁盤上,除了磁性層之外,都是由非磁性體構成的層。在該實施例中,磁性層以及保護層、保護層以及潤滑層分別被形成為相接的狀態。
即,首先,作為濺射靶用Al-Ru(鋁-釕)合金(Al50at%、Ru50at%),在磁盤用玻璃基板上,通過濺射將由膜厚30nm的Al-Ru合金構成的種子層成膜。其次,作為濺射靶用Cr-W(鉻-鎢)合金(Cr80at%、W20at%),在種子層5上,通過濺射將由膜厚20nm的Cr-W合金構成的基礎層成膜。接著,作為濺射靶,用由Co-Cr-Pt-Ta(鈷-鉻-鉑-鉭)合金(Cr20at%、Pt12at%、Ta5at%、剩下的是Co)構成的濺射靶,在基礎層上,通過濺射形成由膜厚15nm的Co-Cr-Pt-Ta合金構成的磁性層。
其次,在磁性層上形成由氫化碳構成的保護層,進而,用浸泡法將由PFPE(全氟聚醚)構成的潤滑層成膜。保護層起到從磁頭的沖擊下保護磁性層的作用。這樣就得到了磁盤。
當用得到的磁盤,通過懸浮量為10nm的滑行頭進行滑行檢查時,沒有檢測到沖撞的異物等,可以維持穩定的懸浮狀態。另外,當用材磁盤,通過700kFCI進行記錄再生試驗時,可以得到足夠的信號強度比(S/N比)。另外,也沒有發現信號的錯誤。
進而,當搭載在需要每平方英寸大于等于60GB的信息記錄密度的“1英寸型硬盤驅動器”上并使其驅動時,可以基本沒有問題地進行記錄再生。即,沒有發生碰撞故障或thermal asperity故障。
另外,對于由所述的工序得到的比較例1以及比較例2的磁盤用玻璃基板,也與所述實施例3同樣地制成磁盤。
然后,對用實施例1以及實施例2的磁盤用玻璃基板制成的磁盤,和用比較例1以及比較例2的磁盤用玻璃基板制成的磁盤,關于加載卸載耐久性進行試驗。在(表2)中表示了該加載卸載耐久性試驗的結果。
對于所述實施例1的磁盤用玻璃基板,確認了作為磁盤構成之后的加載卸載耐久性是大于等于60萬次,是足夠的耐久性。
對于所述實施例2的磁盤用玻璃基板,也確認了作為磁盤構成之后的加載卸載耐久性是50萬次,是足夠的耐久性。
對于所述比較例1的磁盤用玻璃基板,確認了作為磁盤構成之后的加載卸載耐久性是大于等于30萬次,不具有足夠的耐久性。
再者,對于所述比較例2的磁盤用玻璃基板,雖然作為磁盤構成之后的加載卸載耐久性大于等于60萬次,具有足夠的耐久性,但該比較例2是外徑為65mm的磁盤的例子,表面粗糙度等測定部位是距離中心14.5mm、22.0mm以及30.6mm的部位,因此不能進行關于將外徑設為27.4時的比較。
(第2實施例)其次說明本發明的第2實施例。
在第2實施例中,采用了比第1實施例更小徑的磁盤用基板。關于磁盤用基板的制成、對于磁盤用基板的紋理加工以及磁盤的制造,實際上與第1實施例是同樣的。
表3表示了根據測定半徑測定本發明的磁盤用基板的算術平均粗糙度(Ra)以及本發明的磁盤的算術平均粗糙度(Ra)的結果,和各個測定半徑的TOP。另外,在表3中,作為比較,還表示了表面粗糙度不同的比較例3以及比較例4的TOP。再者,表3的TOP的所謂0.91atm的值,是測定地的常壓值。
(表3)
圖7是將表3的粗糙度畫成曲線的圖,表示了實施例3、比較例3、比較例4的磁盤用基板上的粗糙度和磁盤的粗糙度。這里的表面粗糙度是如上述那樣用原子力顯微鏡測定的。明白磁盤的粗糙度是反映磁盤用基板的粗糙度的。即,如果使磁盤用基板的粗糙度變粗糙,則磁盤的粗糙度也變粗糙。另外,在實施例3中,明白某個測定半徑(第1區域)上的粗糙度,從該測定半徑開始比內周側的測定半徑(第2區域)的粗糙度小。再者,上述第1區域,也可以是當磁盤開始旋轉時或者開始記錄·再生時磁頭有可能接觸的區域,即在LUL方式中將磁頭導入磁盤的區域。由此,與該區域相比,內周側上的表面粗糙度變得粗糙。另外,也可以使表面粗糙度從該區域向內周側階段地或連續地增大。
在此,對TDP(Touch Down Pressure)以及TOP(Take OffPressure)進行說明。近年,由于伴隨磁盤的記錄密度增加的磁頭懸浮量的降低,一直擔心磁頭和磁盤的接觸頻率增加。于是作為懸浮特性的評價進行TDP測定、TOP測定。
圖8是TDP/TOP試驗的概念圖。所謂的TDP(Touch DownPressure),說的是當逐漸降低硬盤驅動器內的氣壓時,磁頭從懸浮狀態向滑動狀態過渡時的氣壓的值。所謂的Top(Take OffPressure),說的是當與TDP相反地逐漸升高硬盤驅動器內的氣壓時,磁頭從滑動狀態向懸浮狀態過渡時的氣壓的值。從懸浮狀態向滑動狀態過渡,即磁盤和磁頭的接觸狀態,通過查看AE(聲發射)傳感器的輸出的方式確認。實驗用可以進行氣壓控制的容器進行。
通過TDP測定,可以看到磁頭向磁盤接觸的困難程度,通過TOP測定,可以看到接觸磁盤并變為滑動狀態的磁頭離開磁盤的容易程度。因而,希望在TDP、TOP上都求得較小的值,并且作為TDP和TOP的差的ΔP較小。當該ΔP較小時,可以說磁頭懸浮特性良好。
圖9是將表3的TOP畫成曲線的圖,是按照測定半徑將實施例3、比較例3、比較例4的TOP畫成曲線的圖。將粗糙度比實施例3小的比較例3和實施例3進行對比,明白由于粗糙度較小,因此TOP大致是常壓。在比較例4中,由于在主表面的半徑向上是大致相同的粗糙度,因此TOP與實施例3相比呈現較大的TOP值。特別是由于ID側的粗糙度較小,因此TOP值大致是常壓。
無論在哪一個例子中,都是在ID側TOP呈現較高的值,這可以考慮是因為特別是在小徑的磁盤中,越靠近內周側,磁盤和磁頭的相對線速度變得越慢,因此磁頭得不到足夠的升力,而變得不穩定。于是,可以考慮通過進一步使磁盤和磁頭的粗糙度變粗糙的方式,使TOP變得良好。例如,可以考慮使磁頭的粗糙度變粗糙。這時,最好磁頭的表面粗糙度比磁盤的任意一個區域都粗糙。
另外,在具有將磁盤向記錄方向驅動的驅動部、具備再生部和記錄部的磁頭、和使該磁頭相對于所述磁盤相對運動的裝置的磁記錄裝置中,最好將磁頭設為NPAB滑觸頭。由此,進一步使磁頭很難在磁盤上接觸·滑動,另外即便接觸·滑動也很容易懸浮。進而,通過將這些組合在一起,磁頭的懸浮特性變得更好。
再者,在本發明中,關于磁盤用玻璃基板的直徑(尺寸),沒有特別地限定。但是,本發明特別是在制造小徑的磁盤用玻璃基板時發揮良好的有用性。這里所說的小徑,例如是直徑小于等于30mm的磁盤用玻璃基板。
產業上的可利用性本發明可以應用于能夠搭載在手機、數碼相機、PDA、汽車導航系統等攜帶用、車載用機器上的小型硬盤驅動器。
權利要求
1.一種磁盤用玻璃基板,用于搭載在硬盤驅動器上的磁盤,其特征在于主表面上的關于所述磁盤用玻璃基板的圓周方向的表面粗糙度,從整個主表面的外周側向內周側增大。
2.如權利要求1所述的磁盤用玻璃基板,其特征在于,所述主表面上的關于所述磁盤用玻璃基板的圓周方向的表面粗糙度,從整個主表面的外周側向內周側連續地增大。
3.如權利要求1所述的磁盤用玻璃基板,其特征在于在所述主表面上,在從所述磁盤用玻璃基板的中心到半徑6mm的部位上,關于所述磁盤用玻璃基板的圓周方向的表面的算術平均粗糙度是大于等于0.25nm;在所述主表面上,在從所述磁盤用玻璃基板的中心到半徑11mm的部位上,關于所述磁盤用玻璃基板的圓周方向的表面的算術平均粗糙度是小于等于0.24nm。
4.如權利要求1所述的磁盤用玻璃基板,其特征在于,所述主表面上的關于所述磁盤用玻璃基板的圓周方向的表面粗糙度的、相對于所述主表面上的關于所述磁盤用玻璃基板的徑向的表面粗糙度的比,從整個主表面的外周側向內周側增大。
5.如權利要求1所述的磁盤用玻璃基板,其特征在于在所述主表面上,在從所述磁盤用玻璃基板的中心到半徑6mm的部位上,所述主表面上的關于所述磁盤用玻璃基板的圓周方向的表面的算術平均粗糙度的、相對于所述主表面上的關于所述磁盤用玻璃基板的徑向的表面的算術平均粗糙度的比大于等于0.61;在所述主表面上,從所述磁盤用玻璃基板的中心到半徑11mm的部位上,所述主表面上的關于所述磁盤用玻璃基板的圓周方向的表面的算術平均粗糙度的、相對于所述主表面上的關于所述磁盤用玻璃基板的徑向的表面的算術平均粗糙度的比小于等于0.60。
6.一種磁盤用玻璃基板,用于搭載在硬盤驅動器上的磁盤,其特征在于在主表面上,紋理被形成為具有所述磁盤用玻璃基板的圓周方向分量的紋理相互交叉的狀態;所述紋理彼此交叉的角度,從所述磁盤用玻璃基板的整個主表面的外周側向內周側增大。
7.如權利要求6所述的磁盤用玻璃基板,其特征在于,所述紋理彼此交叉的角度,從所述磁盤用玻璃基板的整個主表面的外周側向內周側連續地增大。
8.如權利要求6所述的磁盤用玻璃基板,其特征在于在所述主表面上,在從所述磁盤用玻璃基板的中心到半徑6mm的部位上,所述紋理彼此交叉的角度是大于等于5.0°;在所述主表面上,在從所述磁盤用玻璃基板的中心到半徑11mm的部位上,所述紋理彼此交叉的角度是小于等于4.5°。
9.如權利要求1或6所述的磁盤用玻璃基板,其特征在于通過在所述主表面上將磁性層成膜而被制成磁盤;在所述主表面上,形成有付與所述磁性層以磁各向異性的紋理。
10.如權利要求1或6所述的磁盤用玻璃基板,其特征在于,用于搭載在1英寸型硬盤驅動器或使用直徑小于1英寸型硬盤驅動器所使用的磁盤的直徑的磁盤的硬盤驅動器上的磁盤。
11.如權利要求1或6所述的磁盤用玻璃基板,其特征在于,它是用于搭載在以加載卸載方式進行起動停止動作的硬盤驅動器上的磁盤用玻璃基板。
12.一種磁盤用玻璃基板,其特征在于,在主表面上具有第1區域和比該第1區域的表面粗糙度大的第2區域;所述第1區域,在圓形的板狀玻璃基板上位于比所述第2區域靠近外周側。
13.如權利要求12所述的磁盤用玻璃基板,其特征在于,所述第1區域是磁頭導入磁盤的區域。
14.一種磁盤,其特征在于具備權利要求1、6或12所述的磁盤用玻璃基板;在所述磁盤用玻璃基板上,至少成膜有磁性層。
15.如權利要求14所述的磁盤,其特征在于,該磁盤的主表面上的某一個區域的粗糙度,比使用的磁頭的表面粗糙度小。
全文摘要
通過在主表面上大致沿著圓周方向形成各向異性紋理,使關于圓周方向的表面粗糙度從主表面的外周側向內周側增大,另外,使關于圓周方向的表面的算術平均粗糙度(Ra-c)的、相對于關于徑向的表面的算術平均粗糙度(Ra-r)的比,從主表面的外周側向內周側增大。
文檔編號G11B5/73GK1947177SQ20058001024
公開日2007年4月11日 申請日期2005年3月29日 優先權日2004年3月31日
發明者田中宏尚, 小澤強, 高野正夫 申請人:Hoya株式會社