(57)【要約】【課題】情報記録媒体として用いるディスク基板の周縁研削装置におけるワーク保持体の構造に関し、研削速度の向上とディスク基板の固定解放時間の短縮とによる生産性の向上を図る。【解決手段】負圧のみでワークを保持して周縁研削できる吸着ベース１を提供する。吸着ベース１は、ディスク基板の載置面に負圧源に連通された１本又は２本のリング状の吸着開口１２を備えている。この吸着開口は、その外側と内側とにディスク基板の面に面接触するリング状の外側支持面１０及び内側支持面１１を備えており、この両支持面１０、１１がディスク基板に密着することにより、吸着開口１２への空気の漏入を防止している。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するワーク軸(5)の先端にディスク基板を保持してその周縁を回転砥石で研削加工するディスク基板の周縁研削装置において、上記ワーク軸の先端に装着した吸着ベース(1)に設けた吸着開口(12)に付与される負圧力で上記ディスク基板を保持してその周縁の研削加工を行うことを特徴とする、ディスク基板の周縁研削装置。
【請求項２】
上記吸着ベースが、ディスク基板面に面接触するリング状の内側支持面(11)及び外側支持面(10)と、この内外の支持面の間に形成されたリング状の吸着開口(12)とを備え、この吸着開口の総面積が前記支持面の総面積と略同一面積で設けられていることを特徴とする、請求項１記載のディスク基板の周縁研削装置。
【請求項３】
上記吸着開口(12)が、外径側周溝(17a)及び内径側周溝(17b)と、これらを連結する放射方向の複数の連結溝(18)とで形成され、前記外径側周溝の外側のリング状の外側支持面(10)と、前記内径側周溝の内側のリング状の内側支持面(11)と、前記内外の周溝間でかつ隣接する前記連結溝間の扇状の複数の支持面(19)とを備えている、請求項１記載のディスク基板の周縁研削装置。
【請求項４】
前記外側支持面(10)及び内側支持面(11)の半径方向幅が１．５〜２ｍｍで、ディスク基板載置面全体に対する前記吸着開口(12)の面積割合が３０〜４０％である、請求項３記載のディスク基板の周縁研削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、情報記録媒体として用いるディスク基板の周縁研削装置におけるワーク保持体の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディスク基板の周縁研削装置は、ワーク軸の端部に設けたワーク保持体でディスク基板を保持してワーク軸を回転させ、このワーク軸に隣接配置した外周用砥石と内周用砥石を、ワーク軸と平行な方向（Ｚ方向）及びワークの半径方向（Ｘ方向）にサーボ制御して、ディスクの内外周加工を行う。
【０００３】
ディスク基板の周縁研削装置には、加工前後のディスクを貯留するワーク台と、ワークの搬送を行うローダとが設けられており、多数枚のディスクを収納したカセットの複数個をワーク台上に搭載し、ローダのハンドでディスク基板を１個ずつ保持してワーク台上のカセットと加工ステージのワーク保持体との間でディスクの搬入搬出を順次行って、ワーク台上の多数のディスク基板の加工を連続的に行っている。
【０００４】
図７は、従来のディスク基板の周縁研削装置の一例を示した図で、図中、５はワーク軸、８はワーク軸５の先端に設けたクランプ装置、６は外周用砥石、７は内周用砥石である。
【０００５】
ワーク軸５は、上端にディスク基板を載置する下クランパ２２を備え、下端に回転継手２３を内蔵したクーラントジョイント２４と、その直上の真空ジョイント２５とを備えている。真空ジョイント２５は、ワーク軸上端に搬入されたディスク基板を下クランパ上面に一時的に吸着するための負圧を供給している。ワーク軸５はパイプ状で、真空ジョイント２５から下クランパ２２の基板載置面まで空気路が連絡し、当該基板載置面にディスク基板の吸着口が開口している。クーラントジョイント２４からは、ワーク軸５の中空孔内に固定されたクーラントパイプ３０により、下クランパ上面中央まで水路が連絡している。この水路は、ディスク基板の研削時に研削液（水）を供給するためのものである。
【０００６】
ワーク軸５は、機械フレーム４に固定したブラケット２９で軸支され、プーリ２６が取り付けられている。プーリ２６は、ベルト２７を介して主軸モータ２８に回転連結されている。
【０００７】
ワーク軸５の下端には、上下方向のシリンダ３１が取付枠３２で懸吊した状態で支持されており、このシリンダの上向きのロッド３３の先端に、自在継手３４を介して昇降枠３５が連結されている。昇降枠３５は、ワーク軸５を挟む両側にワーク軸と平行なガイドロッド３６を備えており、このガイドロッド３６がブラケット３７で機械フレーム４に固定されたガイドスリーブ３８で上下移動可能に案内されている。２本のガイドロッド３６の先端相互は、繋ぎ材３９で連結され、この繋ぎ材の中央に短い円筒状の上クランパ４０がワーク軸５と同一軸線回りに自由回転可能に軸支されている。
【０００８】
外周用砥石６及び内周用砥石７の砥石軸４１、４２は、それぞれ外周用砥石台４３及び内周用砥石台４４に軸支されており、外周用砥石軸４１は、外周用砥石モータ４５でベルト４７を介して回転駆動され、内周用砥石軸４２は、内周用砥石モータ４６でベルト４８を介して回転駆動されている。外周用砥石台４３及び内周用砥石台４４は、機械フレーム４に図の横方向（Ｘ方向）に案内された横移動台４９、５０にそれぞれ上下方向（Ｚ方向）移動可能に装着されている。横移動台４９、５０及び砥石台４３、４４は、周知のねじ送り機構、すなわち横送りモータ５１、５２及び上下送りモータ５３、５４で回転駆動されるボールねじに螺合して、ＮＣ制御によりＸ−Ｚ平面上で移動位置決めされる。
【０００９】
加工されるディスク基板は、図示しないローダにより、２本のガイドロッド３６の間を通して下クランパ２２上に搬入され、下クランパ２２のワーク載置面に供給されている負圧で一時的に吸着保持される。そして、ローダ１２が退避した後、シリンダ３１の動作により、昇降枠３５が下方へ引かれ、下クランパ２２上のディスク基板は、下降してきた上クランパ４０との間で挟持される。次に主軸モータ２８を回転すると、ワーク軸５の上端で上下のクランパ２２、４０で挟持されたワークが回転駆動される。この状態で外周用砥石６がワークの外周面に接近してワークの外周縁の研削を行い、内周用砥石７は、上クランパ４０の中空孔を通って下降してワークの内周縁の研削を行う。所定の研削加工が終了すると、ワーク軸５の回転が停止し、シリンダ３１により昇降枠３５及び上クランパ４０が上方に移動して加工済ディスク基板が解放され。加工済ディスクが進入してきたローダによって搬出され、次に加工する未加工ディスク基板が下クランパ２２上に載置される。
【００１０】
図８及び９は、上記従来装置の下クランパ２２に設けられている吸着開口（負圧が作用している開口部）１２と、載置されたディスク基板に面接触する支持面５５の配置を示したもので、図８は平面図、図９は拡大縦断面図である。図に示すように、従来の下クランパ２２における吸着開口１２は２本の細いリング状の溝５６ａ、５６ｂによって形成され、その外側の溝５６ａの円周３箇所に負圧の通路となっているワーク軸５の中空孔に連通する通孔１４が設けられ、かつ当該通孔を設けた部分で内外の溝５６ｂ、５６ａを連通する放射方向の連結溝５７が設けられた形状である。そして、ディスク基板の載置面Ｓ全体に対する吸着開口の総面積の割合は、約１８％であった。
【特許文献１】特開２００２‐２０８１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
各種情報機器の小型化と高機能化により、これらの記録媒体として用いられるディスクの径が小さくなってきており、使用される枚数も増加している。そのため、ディスク基板の周縁加工装置にも加工時間の短縮による生産性の向上が要求されている。
【００１２】
上述したような構造の従来の周縁加工装置でディスク基板１個当りの加工時間を短縮するには、砥石６、７の送り速度を速くして研削時間を短縮することと、ワーク軸５上へのディスク基板の固定及び解放時間を短縮することが必要である。いずれか一方のみでは、要求されている生産性を満足させることができない。
【００１３】
ディスク基板の固定解放時間を短縮する方法として、前記従来装置の下クランパ２２に供給されているワーク吸着用の負圧の真空度を高くして、ディスク基板を当該負圧のみで下クランパ２２に吸着した状態で研削加工を行うことが考えられる。そのような方法が可能であれば、ワークの固定解放時におけるクランプ及びアンクランプ動作が不要になり、これと砥石の送り速度を向上させることにより、要求される加工時間を短縮することが可能になる。
【００１４】
ところが、本願発明者らが上記方法を試みたところ、ディスク基板を上クランパと下クランパとで挟持した状態であれば、砥石の送り速度を速くして研削時間を短縮することができるが、従来構造の下クランパでディスク基板を負圧により吸着しただけでは、真空圧を高くして吸着力を増加させても砥石の送り速度を速くしたときに、加工中のワークにクラックが発生してしまい、上記方法でディスク基板の加工時間を短縮することは不可能であった。
【００１５】
この発明は、上記問題点を解決して、ディスク基板を回転するワーク軸の先端に負圧力のみによって吸着固定した状態で周縁の研削加工を行うことができる技術手段を得ることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明は、上記従来装置の下クランパに替えて、ワーク軸５の先端に装着される吸着ベースを提供することにより、上記課題を解決している。吸着ベース１は、ディスク基板の載置面に負圧源に連通されたリング状の吸着開口１２を備えている。この吸着開口は、その外側と内側とにディスク基板の面に面接触するリング状の外側支持面１０及び内側支持面１１を備えており、この両支持面１０、１１がディスク基板に密着することにより、吸着開口１２への空気の漏入を防止している。
【００１７】
吸着ベースに設けた吸着開口１２の負圧のみで加工中にクラックを生じさせることなくディスク基板を保持するためには、吸着ベースに設ける支持面と吸着開口との面積割合及び吸着開口１２への大気圧の漏入を遮断することが重要であることが、本願発明者らの試験によって確認された。
【００１８】
常識的には、ディスクの保持力は摩擦係数×吸着力で計算されるので、吸着開口１２の面積割合を大きくすれば保持力が増大すると考えられる。しかし本願発明者らが行った試験の結果、加工中のクラックの防止には、ディスク面に密着する支持面と負圧を作用させる吸着開口１２との面積割合にある適正な範囲が有り、吸着開口１２の面積割合がその範囲より大きくても小さくても加工中にクラックが発生しやすくなることが判明した。
【００１９】
また、吸着開口１２の負圧を維持するためには、吸着開口１２の外径側と内径側とに形成されるリング状の支持面１０、１１の半径方向幅とディスク面への密着が重要であることも判明した。薄いディスクは、吸着開口１２の負圧で撓み、これがディスクと支持面との密着状態を低下させる。これを避けるには、半径方向３箇所でディスクを支持するのが良く、外側支持面１０と内側支持面１１との間に存在する扇状の支持面１９がディスクの撓みを防止する。また外側支持面１０と内側支持面１１の半径方向幅を狭くすると、吸着開口１２への空気の漏入が生じてくる。
【００２０】
ディスクの内外周縁を加工する装置では、ディスクを保持する吸着ベースからディスクが外径側及び内径側にはみ出していなければならない。従って、吸着ベースの内外径がディスクの内外径によって規定され、小径ディスク用の吸着ベースは、支持面に半径幅及び吸着開口１２の面積に制限を受ける。この発明は、このような制限の中で、クラックを生ずることなく、負圧のみでディスク基板を保持し、送り速度の速い加工を可能にしたものである。
【００２１】
本願の請求項１の発明に係るディスク基板の周縁研削装置は、回転するワーク軸５の先端にディスク基板を保持してその周縁を１個又は複数個の回転砥石６及び／又は７で研削加工するディスク基板の周縁研削装置において、上記ワーク軸の先端に装着した吸着ベース１に設けた吸着開口１２に付与される負圧力のみで上記ディスク基板を保持してその周縁の研削加工を行うことを特徴とするものである。吸着開口１２の外側と内側とにディスク基板の面に面接触して吸着開口１２への空気の漏入を防止するリング状の外側支持面１０及び内側支持面１１を備えている。
【００２２】
本願請求項２の発明は、上記手段を備えたディスク基板の周縁研削装置における上記吸着ベースが、ディスク基板面に面接触するリング状の内側支持面１１及び外側支持面１０と、この内外の支持面の間に形成されたリング状の吸着開口１２とを備え、この吸着開口の総面積が前記支持面の総面積と略同一面積で設けられていることを特徴とするものである。
【００２３】
本願の請求項３の発明は、上記請求項１の手段を備えたディスク基板の周縁研削装置における上記吸着開口１２が、外径側周溝７１ａ及び内径側周溝１７ｂと、これらを連結する当該周溝より幅広い放射方向の複数の連結溝１８とで形成され、前記外径側周溝の外側のリング状の外側支持面１０と、前記内径側周溝の内側のリング状の内側支持面１１と、前記内外の周溝間でかつ隣接する前記連結溝間の扇状の複数の支持面１９とを備えていることを特徴とするものである。
【００２４】
外側支持面１０と内側支持面１１とは、吸着開口１２への空気の漏入を防止するためにある程度の幅が必要である。これらの周溝の間にある支持面１９は、吸着力によってディスク基板が撓むのを防止し、内外の支持面１０、１１の幅全体にディスク基板が面接触するのを保証している。小径ディスク用の吸着ベースは、内外径の制限内で上記の支持面１０、１１、１９を確保するため、外径側周溝７１ａ及び内径側周溝１７ｂの溝幅を狭くせざるを得ず、吸着ベースのディスク基板載置面全体に対する吸着開口１２の面積割合が低くなって、吸着ベースの負圧力のみによってディスク基板を保持して加工を行ったときのクラックの発生を防止できない。そこで上記請求項３の発明では、連結溝１８を幅広にし、この連結溝の部分に負圧源に繋がる通孔を設けることにより、必要な吸着開口１２の面積を確保している。
【００２５】
本願の請求項４の発明は、上記請求項３の周縁研削装置における内外支持面１０、１１の半径方向幅及び吸着開口１２の面積割合の好ましい値を提供するもので、前記外側支持面１０及び内側支持面１１の半径方向幅が１．５〜２ｍｍで、ディスク基板載置面全体に対する前記吸着開口１２の面積割合が３０〜４０％であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２６】
上記構造によれば、吸着開口１２に従来装置の下クランパに供給されていた負圧と同じ真空度の負圧を供給して、当該負圧のみでディスク基板を吸着して、その周縁の研削加工を行ったとき、砥石６、７の送り速度を早くしても研削加工中にクラックを生ずることがなくなり、研削速度の向上とディスク基板の固定解放時間の短縮とによる生産性の向上を図ることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
この発明のディスク基板の周縁加工装置は、従来の周縁加工装置におけるクランプシリンダ３１、昇降枠３５及びこの昇降枠に軸支されている上クランパ４０を取り除き、下クランパ２２に替えて以下に説明する吸着ベース１をワーク軸５の先端に装着することによって実現される。
【００２８】
図１及び２は、第１実施例の吸着ベース１の基板載置面を示す平面図及び拡大縦断面図である。図に示すように、吸着ベース１の基板載置面には、載置されるディスク基板の表面に密着する外側支持面１０と内側支持面１１とが設けられ、当該支持面１０、１１の間に幅広いリング状の吸着開口１２が形成されている。そして、この吸着開口を形成しているリング状の幅広溝１３には、負圧通路となっているワーク軸５の中空孔に連通する通孔１４が円周８箇所に設けられている。各部の寸法の例を示すと、１インチディスク基板用の吸着ベースにおいて、外側支持面１０の外径が２４ｍｍ、外側支持面１０の幅が２ｍｍ、吸着開口１２の幅が２．５ｍｍ、内側支持面１１の幅が１．５ｍｍで、内側支持面１１の内径が１２ｍｍ、通孔１４の径が２ｍｍであり、基板載置面Ｓ全体の面積（支持面の面積と吸着開口の面積の総和）に対する吸着開口１２の総面積の割合は５７％である。
【００２９】
図３及び４は、吸着ベース１の基板載置面Ｓに形成する吸着開口１２の第２実施例を示した図で、基板載置面Ｓの外径側と内径側に設けた断面半円形のリング状の周溝１７ａ、１７ｂをその円周８箇所において放射状の幅広い連結溝１８で連結した構造の吸着開口１２を備えている。吸着開口１２をワーク軸５の中空孔に連通する通孔１４は、連結溝１８を設けた部分に８箇所設けられている。外径側の周溝１７ａの外側には、外側支持面１０が形成され、内径側の周溝１７ｂの内側には内側支持面１１が形成されている。また、内径側と外径側の周溝１７ｂ、１７ａと隣接する連結溝１８の間に８個の扇状の支持面１９が形成される。各部の具体的な寸法の例を示すと、１インチディスク用のもので、外側支持面１０の外径が２４ｍｍ、内側支持面１１の内径が１２ｍｍ、外径側周溝１７ａの中心径が２０ｍｍ、内径側周溝１７ｂの中心径が１５ｍｍ、周溝１７ａ、１７ｂの幅が１ｍｍ、連結溝１８の幅が２ｍｍであり、ディスク基板載置面Ｓ全体に対する吸着開口１２の面積割合は、約４０％である。
【００３０】
図５及び６は、吸着ベース１の基板載置面Ｓに形成する吸着開口１２の第３実施例を示した図で、第２実施例と同様に、外径側と内径側のリング状の周溝１７ａ、１７ｂを幅広い８箇の放射状の連結溝１８で連結した構造の吸着開口１２を備え、この吸着開口１２を負圧源に連通する通孔１４は、連結溝１８の部分に設けられている。外径側の周溝１７ａの外側には、外側支持面１０が形成され、内径側の周溝１７ｂの内側には内側支持面１１が形成され、また、内外の周溝１７ｂ、１７ａと隣接する連結溝１８の間に８個の扇状の支持面１９が形成される。各部の具体的な寸法は、１インチディスク用のもので、外側支持面１０の外径が２５ｍｍ、内側支持面１１の内径が９ｍｍ、外径側周溝１７ａの中心径が２０ｍｍ、内径側周溝１７ｂの中心径が１４ｍｍ、周溝１７ａ、１７ｂの幅が１ｍｍ、連結溝１８の幅が２ｍｍであり、ディスク基板載置面Ｓ全体に対する吸着開口１２の面積割合は、約３２％である。
【００３１】
図７に示した従来装置の下クランパ２２に替えて、上述したような吸着開口１２を備えた吸着ベース１をワーク軸５の上端に装着して、上クランパ４０によるワークの挟持を省略した状態でディスク基板の内周及び外周の研削加工を行ったところ、砥石の送り速度を速くしても、ワークにクラックが生ずることがない。なお、実験に供したディスク基板は、厚さ０．９ｍｍのガラス基板で、砥石の研削送り速度は荒加工時１５．０ｍｍ／ｍｉｎ、仕上加工時３．０ｍｍ／ｍｉｎである。加工するディスク基板が厚いときは、第１実施例及び第３実施例のものが吸着開口１２への空気の漏入が少なく、より好ましい構造であることが認められた。一方、ディスク基板が薄いときは、第２実施例及び第３実施例のものが、扇状の支持面１９の存在によりディスクの撓みが防止されて内外のリング状の支持面１０、１１とディスクとの正確な面接触が確保され、ディスクの撓みによる吸着開口１２への空気の漏入を避けることができる。従って、第３実施例の構造が実用上、最も好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１実施例の吸着ベースの基板載置面を示す平面図
【図２】図１の吸着ベースの基板載置面の拡大縦断面図
【図３】第２実施例の吸着ベースの図１と同様な図
【図４】第２実施例の吸着ベースの図２と同様な図
【図５】第３実施例の吸着ベースの図１と同様な図
【図６】第３実施例の吸着ベースの図２と同様な図
【図７】ディスク基板の周縁加工装置の従来構造の一例を示す側面図
【図８】従来装置に設けられている下クランパの基板載置面を示す平面図
【図９】図８の下クランパの基板載置面の拡大縦断面図
【符号の説明】
【００３３】
１  吸着ベース
５  ワーク軸
６  回転砥石
７  回転砥石
10  外側支持面
11  内側支持面
12  吸着開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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