(57)【要約】      （修正有）【課題】チッピングの発生を抑えつつ、ガラスディスク及び砥石の製造にかかる時間が短縮化された面取り加工装置、砥石及び面取り加工方法を提供する。【解決手段】ガラス基板４の外周部における稜角部分の面取りを行う面取り加工装置１において、面取り加工装置１は、内部に円形の孔が形成された砥石２を有している。孔は、ガラス基板４の外径よりも大きな径を有し、孔を形成する砥石内周部６は、ガラス基板４の稜角部分に当接して研削を行う研削面である。【選択図】図２
2008307641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状に形成された基板の外周部における稜角部分の面取りを行う面取り加工装置において、
前記面取り加工装置は、内部に円形の孔が形成された研磨部材を有し、
前記孔は、前記基板の外径よりも大きな径を有し、
前記孔を形成する前記研磨部材の内周部は、前記基板の前記稜角部分に当接して研削を行う研削面であることを特徴とする面取り加工装置。
【請求項２】
円板状に形成された基板の外周部における稜角部分に当接して研削することで前記基板の面取りを行う研磨部材において、
内部に前記基板の外径よりも大きな径を有する孔が形成され、
前記孔を形成する前記研磨部材の内周部は、前記基板の前記稜角部分に当接して研削を行う研削面であることを特徴とする研磨部材。
【請求項３】
円板状に形成された基板の外周部における稜角部分の面取りを行う面取り加工方法において、
内部に前記基板の外径よりも大きな径を有する孔が形成された研磨部材の、前記孔を形成する前記研磨部材の内周部で前記基板の前記稜角部分に当接して研削することで面取り加工が行われることを特徴とする面取り加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗型ヘッドあるいは大型磁気抵抗型ヘッド等に対応するハードディスク用のガラス基板の面取り加工を行う面取り加工装置、研磨部材及び面取り加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、各種磁気記録装置に搭載される磁気記録媒体（ハードディスク）用ガラス基板等に用いられるガラスディスクを製造する際には、プレス成形等によって得られるガラスディスクの外周部における稜角部分に対して面取り（チャンファ（ｃｈａｍｆｅｒ））加工が行われる。ワークとしてのガラスディスクの外周部に対して面取り加工が行われることで、その外周部における稜角部分に勾配が付けられ、角が取られることになる。このようにガラスディスクに対して面取り加工が行われるのは、ガラスディスクの外周部が鋭利な状態のままだと危険で、欠け等が発生し易く機械的強度が小さいからである。このような、ガラスディスクに対する面取り加工に関して、例えば、特許文献１に記載されている面取り加工装置及び面取り加工方法が提案されている。特許文献１に開示されているチャンファー加工装置及びチャンファー加工方法によれば、ガラスディスクの周速及び砥石の周速の範囲を定めて、面取り加工時に発生する負荷及び衝撃を抑えるとされている。また、砥石の回転方向とガラスディスクの回転方向とを同方向にすることで、面取り加工による良好な加工面を得ることができるとされている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１９８０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１で開示されているガラスディスクの面取り加工装置及び面取り加工方法では、円板状のガラスディスクの外周部に対して、円板状の砥石の外周部を接触させることで面取り加工を行っている。図４は、このように、円板状のガラスディスクの外周部に対して円板状の砥石の外周部を接触させることで行う面取り加工を示す図である。円板状のガラスディスク１０１の外周部に対して面取り加工を行うには、通常、回転している円板状の砥石１０２の外周部を、回転しているガラスディスク１０１の外周部における稜角部分に接触させ、接触部に研削液を加えつつ、砥石をそのままガラスディスクの方へ加圧することで稜角部分の研削を行う。ガラスディスク１０１は台上に載置されてチャックされ、台が回転することによって台上のガラスディスクが回転を行う。
【０００５】
一般に用いられるガラス基板の外径としては、およそ６５ｍｍのものがあり、そのガラス基板に対して面取り加工を行うときには、外径がおよそ１６０ｍｍである砥石が用いられることがある。そして、このときの砥石の回転数は、一般に、およそ２０００〜２５００ｒｐｍに設定されて面取り加工が行われる。このとき、面取り加工の際の条件によっては、ガラスディスクの一部に欠け等が生じるいわゆるチッピングが発生することがある。
【０００６】
このように、面取り加工を砥石の外周部によって行うと、ガラスディスクと砥石との間の接触部における面積は比較的小さい。従って、ガラスディスクの外周部に対して作用する圧力が大きくなり、これによってガラスディスクに大きな負荷がかかる虞がある。そして、この負荷が過度に大きくなってしまった部分では、欠け等が生じ、この部分でチッピングが発生する場合があり、同時に基板強度を低下させるマイクロクラックも発生することがある。
【０００７】
このようにチッピング等が生じないように、面取り加工において切込み速度を緩やかにし、加工を慎重に行うことが考慮できる。しかし、その場合には、ガラス基板の製造工程の高速化を図ることができない。
【０００８】
さらに、砥石の外周部によって面取り加工を行う場合、ガラスディスクと砥石とが当接する際には、それらの間で衝突が起こる。ガラスディスクは、面取り加工を行う際には回転可能な台に保持されるが、ガラスディスクを配置する際には、台上の所定の配置位置に対してガラスディスクはどうしてもある程度の誤差を持って配置されることになる。この結果、面取り加工を行う際にガラスディスクが振れ、砥石に回転数に比例して何度も高速で衝突することになる。そして、衝突の際には、砥石によるガラスディスクへの圧力が急激に上昇する。このような衝突を何度も繰り返すうちに、ガラスディスクへの負荷がさらに大きくなり、ガラスディスクにチッピングが生じ易くなる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は上記の事情に鑑み、チッピングの発生を抑えつつ、基板の製造にかかる時間が短縮化された面取り加工装置、砥石及び面取り加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の面取り加工装置は、円板状に形成された基板の外周部における稜角部分の面取りを行うに際し、内部に基板の外径よりも大きな径を有する孔が形成された研磨部材を有している。そして、研磨部材の孔を形成する内周部が、基板の稜角部分に当接して研削を行う研削面として機能する。
【００１１】
この面取り加工装置を用いて面取り加工を行うと、基板の外周部の曲面の曲率中心と研磨部材の内周部の曲面との曲率中心が、接触部分に対して同じ側に存在することになり、それぞれが同じ方向に曲がった曲面を有することになる。従って、面取り加工の際に基板と研磨部材との間の接触部分の面積が大きくなり、基板にかかる負荷が分散され、チッピングの発生が抑えられる。また、基板にかかる負荷が抑えられるので、基板の切込み速度を上げてもチッピングは発生し難い。従って、チッピングの発生を抑えながら面取り加工における切込み速度を上げることが可能となる。面取り加工における切込み速度が上げられるので、面取り加工の工程にかかる時間が短縮化され、基板の製造にかかる時間が短縮化される。
【００１２】
また、本発明の研磨部材は、円板状に形成された基板の外周部における稜角部分に当接して研削することで、基板の面取りを行うに際し、内部に基板の外径よりも大きな径を有する孔が形成されている。そして、研磨部材における孔の内周部には、基板の稜角部分に当接して研削を行う研削面が形成されている。
【００１３】
また、本発明の面取り加工方法は、円板状に形成された基板の外周部における稜角部分の面取りを行うに際し、内部に基板の外径よりも大きな径を有する孔が形成された研磨部材によって研削が行われる。そして、研磨部材は、内周部で基板の稜角部分に当接し、そこで基板の稜角部分が研削されることで面取り加工が行われる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、チッピングの発生が抑えられることで、品質が向上された基板を提供することができる。また、製造にかかる時間が短縮化されることで基板の生産効率を上昇させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための実施形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、本発明におけるガラス基板の面取り加工装置を模式化した平面図である。図２は、図１におけるII-II線に沿う断面図である。
【００１７】
本実施形態の面取り加工装置１は、内周部に刃面を有した研磨部材としての砥石２と、ワークを配置するための台３とを有している。台３には、面取り加工を行うワークとしてのガラス基板４が配置されている。
【００１８】
砥石２は、円盤状で、中央部に砥石用孔を有して形成されており、砥石用孔を画成する砥石内周部６に刃面が形成されている。本実施形態の砥石２の外径は１６０ｍｍであり、砥石２の中央部における砥石用孔を形成する砥石内周部６の径は１００ｍｍである。この砥石内周部６の径は、ガラス基板４の外径よりも大きく形成されており、砥石用孔の内部にガラス基板４を配置することができるようになっている。砥石２における砥石内周部６には、面取り加工の際にガラス基板４に対して斜めに当接するように、凹部９が形成されている。凹部９は、ガラス基板４において情報が書き込まれる面である記録面（本実施形態では水平面に平行な面）に対して直交する面である底面９ａと、記録面に直交する面に対して角度を有してガラス基板４の上側の稜角部分に接する上側刃面９ｂと、記録面に直交する面に対して角度を有してガラス基板４の下側の稜角部分に接する下側刃面９ｃとを有している。そして、砥石２における砥石用孔を形成する砥石内周部６は、ガラス基板４の稜角部分に当接して研削を行う研削面となる。砥石２としては、本実施形態では、ダイヤモンドの砥粒が、砥石用孔の形成された砥石車の表面に保持され、そこに無電解ニッケルによるメッキが施されることで、ダイヤモンドの砥粒が砥石上に固定されて形成されたものが用いられており、その粗さは粒度が＃３２５のものである。なお、砥石２を形成する材料としては、これに限定されず、他の材料が用いられても良い。
【００１９】
ガラス基板４は、予め、プレス成形等によって円板状に成形され、中央部がコアリング等の方法によって除去されることでドーナツ状に形成されている。このように、ガラス基板４にはガラス基板用孔が形成され、ガラス基板内周部７がガラス基板用孔を画成している。ガラス基板４は、本実施形態では、外径が約６５ｍｍであり、中央には、２０ｍｍの外径を有する円形のガラス基板用孔がガラス基板内周部７によって画成されている。ここで、プレス成形の工程によって得られたばかりの状態のガラス基板は、その外周部がほぼ成形を行った型の形状のままであり、外周部に稜角部分が残っていることがある。そのため、ガラス基板における稜角部分を削り取る面取り加工が行われる。
【００２０】
台３は、ガラス基板４をその上に載置して支持するための支持台であり、ガラス基板４が台３上にチャックされて固定されている。ガラス基板４のチャックは、ガラス基板４の上方から押し付け部材５によって台３に押さえ付けられること及び台３による下方からの吸引によって行われる。押し付け部材５は、円環状に形成されており、ガラス基板４における中心からの距離がおよそ５０ｍｍから６０ｍｍの部分の領域を、上方から台３に押さえつけている。台３によるガラス基板４の吸引は、台３の支持面に形成された溝８内部に形成されている負圧によって引っ張られることで行われる。台３には、三本の同心円の溝８が形成されており、その溝８内部には、不図示の吸引用穴が設けられている。この吸引用穴には台３の内部を介して負圧が形成された不図示のタンクに接続されている。このタンクには、吸引ポンプ及び吸引ポンプを作動させるためのモータが設置されており、これらによってタンク内部に予め負圧が形成される。このような構成によって、溝８内部に負圧が形成され、その負圧によってガラス基板４が吸着される。このように、ガラス基板４が上方から台３に押さえつけられると共に、下方から台３に吸着されることでガラス基板４が台３に固定されている。そして、ガラス基板４が台３に対してチャックされた状態で台３が回転することにより、台３上のガラス基板４が回転する。
【００２１】
なお、本実施形態では、ガラス基板４のチャックについて、ガラス基板４を、その上方から台３に押さえ付け、且つ、ガラス基板４の下方からそれを台３に吸着させる方法について説明した。しかしながら、本発明によるガラス基板４の台３へのチャックについてはこれに限定されず、他のチャック方法が用いられても良い。
【００２２】
次に、ガラス基板４における砥石２による面取り加工について説明する。
【００２３】
本実施形態の面取り加工装置１では、砥石用孔の内部にガラス基板４を配置することが可能とされている。そして、砥石用孔を形成する砥石の内周部６は、ガラス基板の稜角部分に当接して研削を行う研削面となっている。面取り加工を行う際には、まず、ガラス基板４が台３上に固定されてチャックされる。ガラス基板４がチャックされると、ガラス基板４の配置されている台３が回転することでガラス基板４が回転する。このとき、ガラス基板４は、台３の回転により、３０〜２４０ｒｐｍで回転する。また、ガラス基板４の周囲を取り囲む砥石２が、ガラス基板４の回転方向に対して、図１の矢印に示されるように反対方向に回転する。このときの砥石２は、およそ２０００〜２５００ｒｐｍで回転するように設定されている。
【００２４】
ここで、本実施形態では、ガラス基板４が砥石２に形成された砥石内周部６によって形成された砥石用孔の内部に配置され、面取り加工がガラス基板４と砥石２との接触部分で行われる。従って、ガラス基板４が、砥石２に対して砥石内周部６で接触する。これにより、ガラス基板４の外周部の曲面の曲率中心と砥石２の内周部の曲面との曲率中心が、接触部分に対して同じ側に存在することになり、それぞれが同じ方向に曲がった曲面を有することになる。この場合、実際に切り込んだ際の当接面での砥石２とガラス基板４との間の接触面積は、砥石の外周部で研削する場合よりも大きくなる。すなわち、幾何学的には、従来の砥石の外周部での研削と同様に点で接触するが、実際に面取り加工を行う際には、砥石２がガラス基板４を研削する際の接触面積が大きくなる。これにより、ガラス基板４と砥石２との間に作用する単位面積当りの圧力が比較的小さくなり、面取り加工の際のガラス基板４への負荷が小さく保たれる。
【００２５】
次に、ガラス基板４と砥石２との間の接触及び離間について説明する。ガラス基板４と砥石２とが接触する際の接触部を説明するための図を拡大して図３に示す。なお、図３では説明のために、ガラス基板４及び砥石２以外の構成については省略する。図３（ａ）は、ガラス基板４が砥石２に対して接触する前の段階における断面図である。図３（ａ）に示されるように、ガラス基板４はまだ面取り加工が行われていないので、その外周部がプレス成形によって得られた形状のままであり、稜角部分が残っている。そして、ここからガラス基板４が砥石２に対して押し付けられることで面取り加工が行われる。
【００２６】
このとき、図３（ｂ）に示されるように、ガラス基板４が砥石２における砥石内周部６の凹部９の内部に入り込んで、ガラス基板４の稜角部分が凹部９を形成する面である上側刃面９ｂ、下側刃面９ｃに当接する。そして、凹部９における上側刃面９ｂ、下側刃面９ｃがガラス基板４の記録面に直交する面に対して、角度を有する面であるので、上側刃面９ｂ、下側刃面９ｃが傾いた状態で稜角部分に当接することが可能であり、面取り加工を行うことができる。このように、砥石内周部６の一部である上側刃面９ｂ、下側刃面９ｃがガラス基板４の稜角部分に当接して研削を行う研削面となる。そして、面取り加工が終了すると、図３（ｃ）に示されるように、ガラス基板４が砥石２から離間する。
【００２７】
接触の際には、本実施形態の面取り加工では、ガラス基板４が砥石２の砥石内周部６に対して緩やかに接触が行われることになる。図１に示されるような、ガラス基板４を砥石２に対して押し付けて面取り加工を行わせる所定の部分を、研削部１０とする。ガラス基板４と砥石２との接触部分である研削部１０は、ガラス基板４と砥石内周部６が同じ方向に曲がった曲面を有していることから、ある程度の面積を有した領域である。従って、ガラス基板４が研削部１０に対してずれた位置で砥石内周部６に接触し始めたとしても、それぞれの接触部分が接触を開始した位置からその面積を増加させながら研削部１０まで移動していくうちに、ガラス基板４と砥石２との間で作用する圧力が徐々に増加していくことになる。ガラス基板４と砥石２との接触部分が研削部１０に一致すると、そこで面取り加工が行われていく。そして、面取り加工を終了させる際には、ガラス基板４と砥石２との間の接触部分が、その面積を減少させながら、研削部１０からガラス基板４と砥石内周部６とが離間する位置まで移動する。そして、最終的には、ガラス基板４と砥石内周部６とが離間する。その際、それらの間に作用する圧力は、徐々に減少されていく。
【００２８】
また、ガラス基板４が研削部１０に対してずれずに正確な位置で砥石内周部６に接触する場合には、ガラス基板４と砥石内周部６とが接触し始めてからそれぞれが互いに押し付けられることで接触部分が徐々に大きくなって研削部１０が形成されることになる。研削部１０はある程度の面積を有した領域であるので、ガラス基板４と砥石内周部６とが接触し始めてから研削部１０が形成されるまで、それらの間に作用する圧力が徐々に増加していくことになる。また、ガラス基板４が研削部１０に対してずれずに正確な位置でガラス基板４が砥石内周部６から離間する場合には、接触部分が徐々に小さくなりながらそれらの間に作用する圧力が徐々に減少し、最終的にはガラス基板４と砥石内周部６とが離間することになる。このように、ガラス基板４と砥石２との間の当接、離間は、それらの間に作用する圧力の増減が緩やかに変化しながら行われることになる。これにより、ガラス基板４に対する砥石２による負荷の急激な増減が抑えられる。
【００２９】
このように、面取り加工を行う際にガラス基板４への負荷が抑えられ、また、負荷の急激な増減が抑えられることから、チッピングの生じ難い面取り加工装置１及び砥石２とすることができる。これにより、台３の回転数を上昇させてガラス基板４の回転数を上げ、且つ、ガラス基板４の砥石内周部６への押し付け力を増加させたとしても、チッピングが生じ難い。従って、面取り加工の際の切込み速度を増加させることができる。
【００３０】
本実施形態の面取り加工による切込み速度は、およそ１０（ｍｍ／分）に設定されている。従って、従来の砥石の外周部でガラス基板と接触することで行われる面取り加工で設定されていた０．１〜０．５（ｍｍ／分）の切込み速度と比較して大きな切込み速度で面取り加工が行われることになる。これにより、面取り加工の工程にかかる時間を短縮化させることができる。
【００３１】
ところで、ガラス基板４を台３に対してチャックする際に、本実施形態においても、台３の回転中心とガラス基板４の中心とを完全に一致させて配置することは困難で、どうしてもそれぞれの中心同士にずれが生じてしまう。それぞれの中心同士にずれがあると、ガラス基板４が台３に対して振れて回転し、切込みを始める際にはガラス基板４が一回転するごとに砥石２に対して接触するようになる。このように、ガラス基板４と砥石２との間の接触が繰り返されるようになる。
【００３２】
しかしながら、このような振れが生じるようなガラス基板４の中心と台３の回転中心との間のずれを超えて面取り加工が行われた後には、このような砥石２に対しての振れは起こらずに、ガラス基板４が砥石２に対して接触し続けることになる。本実施形態で行われる面取り加工はチッピングが生じ難いことから、面取り加工の際の砥石２によるガラス基板４への切込み速度を上昇させることが可能である。このことから、面取り加工の際の切込み速度を上昇させると、比較的すぐにずれの分を超えて面取り加工が行われる。従って、このように、ガラス基板４が砥石２に対して衝突を繰り返すことが抑えられ、これによって生じるチッピングの発生が抑えられる。また、ガラス基板４の砥石２に対しての振れが抑えられることからさらにチッピングの発生が抑えられるので、さらに砥石２によるガラス基板４への切込み速度を上昇させることが可能となる。
【００３３】
以下、本実施形態による面取り加工装置によるチッピング発生の減少について検証するための実験結果について説明する。下記に示される表１は、回転数を変化させたときの、本発明の砥石内周部での面取り加工と、従来の砥石の外周部での面取り加工とを比較したチッピングの発生率を示す表である。
【００３４】
【表１】
2008307641.tif 000003
【００３５】
実験が行われた際の条件としては、本発明の砥石内周部での面取り加工において、ガラス基板は外径が約６５ｍｍであり、その中央には、２０ｍｍの径を有する円形のガラス基板用孔が形成されている。また、本発明の砥石内周部での面取り加工で用いられる砥石の外径は１６０ｍｍであり、砥石の中央部における砥石用孔を形成する砥石内周部の径は１００ｍｍである。砥石は、本実施形態と同様に、ダイヤモンドの砥粒が、砥石用孔の形成された砥石車の表面に保持され、そこに無電解ニッケルによるメッキが施されることで、ダイヤモンドの砥粒が砥石上に固定されて形成されたものが用いられている。そして、その粗さは粒度が＃３２５とされている。
【００３６】
実験では、本発明の砥石内周部での面取り加工においては、面取り加工装置は、本実施形態による装置がそのまま用いられている。従来の砥石の外周部での面取り加工においては、砥石の外径は１６０ｍｍで、砥石に孔は形成されてなく、外周部に刃面が形成されているものが用いられている。ガラス基板は、本実施形態の面取り加工で用いられたものと同様のものが用いられている。
【００３７】
この実験は、チッピングの発生率の傾向を調べるためのものであるので、砥石は固定させたまま回転させない状態として実験を行った。そして、固定された砥石に対して、回転するガラス基板の回転数を変えながらガラス基板を当接させ、面取り加工を行った後のガラス基板を観察してチッピングの有無を調べた。ガラス基板の観察は、発生したチッピングの大きさを測定可能な顕微鏡によって観察し、２００μｍ以上のチッピングが確認されたときにチッピング有りとすることとした。ガラス基板を砥石に当接させる際には、ガラス基板の中心を台の回転中心に対して５０μｍ偏心させて配置している。この実験では、面取り加工の際の切込み速度は１０（ｍｍ／分）に設定されている。
【００３８】
表１によると、従来の砥石の外周部での面取り加工では、３０〜２４０ｒｐｍの全体の回転数に亘って高い確率でチッピングが発生している。特に、１２０ｒｐｍ、２４０ｒｐｍの回転数では、１００％の発生率でチッピングが発生している。これに対して、本発明の砥石内周部での面取り加工では、全体的にチッピングの発生率は低い。特に、３０ｒｐｍ、６０ｒｐｍの回転数ではチッピングは全く発生しておらず、チッピングの発生率は０％である。
【００３９】
このように、本発明による砥石内周部でガラス基板と当接する面取り加工では、従来の砥石の外周部でガラス基板と当接する面取り加工と比較して、チッピングの発生率が低い。従って、面取りが行われた後のガラス基板の品質が、高く保たれる。また、本発明による砥石内周部でガラス基板と当接する面取り加工の際に、台の回転数を上げてもチッピングが生じ難いので、台の回転数をさらに上げ、ガラス基板と砥石との間の押し付け力をさらに上げることが可能となる。従って、切込み速度を上げることができ、面取り加工における工程にかかる時間を短縮することができる。
【００４０】
なお、ガラス基板あるいは砥石における大きさや形状等は、本実施形態のものに限定されず、砥石の内周部で基板の面取り加工が行われるのであれば、基板や面取り加工装置を構成するそれぞれの要素は、他の大きさ、形状のものが用いられても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態における面取り加工装置の平面図である。
【図２】図１の面取り加工装置のII−II線に沿う断面図である。
【図３】ガラス基板と砥石内周部とが接触する接触部分を説明するための説明図である。
【図４】従来の面取り加工装置の平面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  面取り加工装置
２  砥石
４  ガラス基板
６  砥石内周部
【図１】
2008307641.tif 000004
【図２】
2008307641.tif 000005
【図３】
2008307641.tif 000006
【図４】
2008307641.tif 000007