(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭｇＯとＳｉＯ２の複合酸化物を５〜１０重量％、亜鉛をＺｎＯ換算で８９〜９１重量％、鉄をＦｅ２Ｏ３換算で１〜４重量％の範囲で含有して成る焼結体であって、その固有抵抗値が８×１０３以下であることを特徴とする低抵抗セラミックス。
【請求項２】
前記低抵抗セラミックスが、Ｍｇ２ＳｉＯ４の結晶と、ＭｇＳｉＯ３の結晶と、ＺｎＯの結晶と、ＭｇFe２Ｏ４の結晶と、Ｆｅ３Ｏ４の結晶とを含むことを特徴とする請求項１に記載の低抵抗セラミックス。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の低抵抗セラミックスを用いて磁気ディスク基板を保持する部材を形成したことを特徴とする磁気ディスク基板用保持部材。
【請求項４】
請求項３に記載の磁気ディスク基板用保持部材を用いて少なくとも１枚のガラス製磁気ディスク基板を保持したことを特徴とする磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォルステライト及び／又はステアタイトと酸化亜鉛及び及び少量の酸化鉄とから成る低抵抗セラミックスと、これを用いた磁気ディスク基板用保持部材並びに磁気ディスク装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ヒータ、センサ、抵抗用基板、各種加工用治具などを構成する材質として、アルミナやジルコニアあるいは炭化珪素を主体とする低抵抗セラミックスが開発されているが、これらの低抵抗セラミックスを製造するにあたっては、緻密化するためにホットプレスや熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）あるいは還元雰囲気下で焼成しなければならず、量産には不向きであるとともに、安価に生産できないといった不都合があった。しかも、絶縁材料であるアルミナやジルコニアに半導電性を持たせるためには、ＴｉＯ2、ＴｉＣ、ＮｉＯ等の導電性付与材を添加するのであるが、抵抗値がばらつき易く安定して生産することが難しいといった課題もあった。
【０００３】
一方、コンピュータの外部記録装置等として使用される磁気ディスク装置では、近年、情報の高密度化、大容量化に伴って、磁気ヘッドと磁気ディスク基板との距離をより一層小さくするとともに、磁気ディスク基板の高度な平面化と平滑化が求められており、この要求を少しでも満足させるため、磁気ディスク基板を、平滑面化が極めて効果的に得られるガラスにて形成するとともに、磁気ディスク基板を固定、保持するスペ−サ、シムあるいはクランプといった磁気ディスク基板用保持部材を、ガラスや導電性を持ったアルミナ等のセラミックスにより形成したものがあった（特開平６−１９８５３６号公報参照）。
【０００４】
しかしながら、ガラスは絶縁材料であるため、磁気ディスク基板に帯電する静電気を逃がすことができず、導電性をもったアルミナ等のセラミックスはガラス製磁気ディスク基板との熱膨張差が大きいために、磁気ディスク基板を歪ませ、高度な平面化と平滑化を達成し難いといった課題があった。しかも、導電性をもったアルミナ等のセラミックスは前記したように量産には不向きであるとともに、抵抗値がばらつき易く安定した生産が難しく、安価に生産できないといった課題があった。
【０００５】
そこで、本件出願人は、ガラスとの熱膨張差が近似した絶縁材料であるフォルステライトやステアタイトに着目し、これらの絶縁材料を含有する低抵抗セラミックスを得るために種々研究を重ね、フォルステライトやステアタイトに対し、酸化鉄のみを含有した低抵抗セラミックスや、酸化鉄を５重量％以上含有し、これ以外に酸化亜鉛、酸化ニオブ、酸化クロムのうち１種以上を少量含有した低抵抗セラミックスを開発し、これらの低抵抗セラミックスを用いて磁気ディスク基板用保持部材を形成するとともに、この保持部材を用いて磁気ディスク装置を構成することを先に提案している（特開平９−２７１７７号公報、特開平１１−１８９４６３号公報参照）。
この低抵抗セラミックスは大気雰囲気中で焼成することができ、量産化できるとともに、抵抗ばらつきが少ないといった利点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、フォルステライトやステアタイトに対して酸化鉄を５重量％以上含有した低抵抗セラミックスは、焼結体中における気孔が多く、曲げ強度、ヤング率、破壊靱性値（ＫC）といった機械的特性はそれぞれ高くても曲げ強度で１３０ＭＰａ程度、ヤング率１３０ＧＰａ程度、破壊靱性値（ＫC）１．６ＭＰａ√m程度とそれほど高いものでなかった。特に、酸化鉄以外に酸化ニオブや酸化クロムを含有したものでは、その含有量が増加するにつれて焼結体の緻密化が難しく、気孔が多くなるため、曲げ強度やヤング率がより一層小さくなる傾向にあった。
【０００７】
その為、これらの低抵抗セラミックスによりスペーサーやシムあるいはクランプといった磁気ディスク基板用保持部材を形成すると、曲げ強度や破壊靱性値（ＫC）がそれ程高くないため、搬送時や組み立て時にぶつけたりすると、欠けが発生し、また所定形状に形成する研削加工時においても欠けが発生するため、不良品が発生し易く、また、上記低抵抗セラミックスからなる磁気ディスク基板用保持部材を磁気ディスク装置に組み込み、磁気ディスク基板とともに固定すると、その時の締め付けによって欠けや割れが発生することがあり、その破片等が磁気ディスク基板と磁気ヘッドとの隙間に噛み込むと、磁気ディスク基板や磁気ヘッドが破損するといった恐れもあった。
【０００８】
また、ヤング率もそれ程高くないため、磁気ディスク装置に組み込んで駆動させると、高速回転する遠心力によって磁気ディスク基板用保持部材が変形し、この保持部材の変形にならって磁気ディスク基板が変形する結果、この変形量が酷いと磁気ヘッドと衝突して記録・再生に支障をきたす恐れがあった。
【００１０】
本件発明は、ＭｇＯとＳｉＯ２の複合酸化物を５〜１０重量％、亜鉛をＺｎＯ換算で８９〜９１重量％、鉄をＦｅ２Ｏ３換算で１〜４重量％の範囲で含有して成る焼結体であって、その固有抵抗値が８×１０３以下であることを特徴とする低抵抗セラミックスを提供する。
【００１１】
また、本発明の低抵抗セラミックスは、その結晶構造が、Ｍｇ２ＳｉＯ４の結晶と、ＭｇＳｉＯ３の結晶と、ＺｎＯの結晶と、ＭｇFe２Ｏ４の結晶と、Ｆｅ３Ｏ４の結晶とを含むことを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明は、上記低抵抗セラミックスを用いて磁気ディスク基板を保持する磁気ディスク基板用保持部材を形成するとともに、この磁気ディスク基板用保持部材を用いて少なくとも１枚のガラス製磁気ディスク基板を保持した磁気ディスク装置を構成する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
本発明に係る低抵抗セラミックスは、ＭｇＯとＳｉＯ2の複合酸化物と、酸化亜鉛及び酸化鉄とから成る焼結体であって、Ｍｇ2ＳｉＯ4及び／又はＭｇＳｉＯ3とＺｎＯ、及びＭｇＦｅ2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ4のうち少なくとも一種以上の結晶を有し、曲げ強度が１５０ＭＰａ以上、ヤング率が１５０ＧＰａ以上、破壊靱性値（ＫC）が１．６ＭＰａｍ1/2以上であるとともに、体積固有抵抗値が１０9Ω・ｃｍ未満の半導電性又は導電性を有することを特徴とする。
【００１５】
ここで、ＭｇＯとＳｉＯ2の複合酸化物とは、最終焼結体中においてＭｇ2ＳｉＯ4（フォルステライト）及び／又はＭｇＳｉＯ3（ステアタイト）を形成するもので、Ｍｇ2ＳｉＯ4（フォルステライト）又はＭｇＳｉＯ3（ステアタイト）のみからなるセラミックスは、曲げ強度が１３０〜１４８ＭＰａ、ヤング率１３５〜１４７ＧＰａ、熱膨張係数（２０〜４００℃）８〜１１×１０-6／℃である絶縁性のセラミックスであるが、本件発明者は、このセラミックスに導電性付与材として酸化鉄を０．１〜５重量％の範囲で含有させるとともに、他の導電性付与材として酸化亜鉛を２０〜８９重量％の範囲で含有させることにより、半導電性又は導電性を有すると共に、焼結体の緻密化を促進させ、機械的特性を高めることができることを見出し、本発明に至った。
【００１６】
即ち、ＭｇＯとＳｉＯ2の複合酸化物に酸化鉄のみを含有させても半導電性又は導電性を付与することができるが、酸化鉄のみを含有させただけでは焼結体中に気孔が残り易く緻密化が難しい。そこで、本件発明者は種々研究を重ね、他の導電性付与材について検討したところ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含有させても半導電性又は導電性が得られると共に、ある特定の範囲で含有させることにより、焼結体を緻密化できることを知見した。
【００１７】
そして、実験を重ねたところ、鉄をＦｅ2Ｏ3換算で０．１〜５重量％の範囲で含有させるとともに、亜鉛をＺｎＯ換算で２０〜８９重量％の範囲で含有させることにより、Ｍｇ2ＳｉＯ4及び／又はＭｇＳｉＯ3とＺｎＯ、及びＭｇＦｅ2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ4のうち少なくとも一種以上の結晶を有する焼結体とすることができ、体積固有抵抗値を１０9Ω・ｃｍ未満にまで下げることができるとともに、機械的特性を曲げ強度１５０ＭＰａ以上、ヤング率１５０ＧＰａ以上、破壊靱性値（ＫC）１．６ＭＰａｍ1/2以上にまで向上させることができることを見出したのである。
【００１８】
ここで、鉄の含有量をＦｅ2Ｏ3換算で０．１〜５重量％、亜鉛の含有量をＺｎＯ換算で２０〜８９重量％としたのは、鉄の含有量が０．１重量％未満では、体積固有抵抗値を１０9Ω・ｃｍ以下とすることができず、逆に５重量％より多くなると、焼結体中の気孔が多くなり、曲げ強度、ヤング率、破壊靱性値等の機械的特性が低下するからである。また、亜鉛の含有量が２０重量％未満であると、導電性付与材の合計含有量が少ないため、体積固有抵抗値を１０9Ω・ｃｍ以下とすることができず、また焼結体中に亜鉛の酸化物が少ないことからプルアウト効果等によるクラック進展を防ぐことができず、更に焼結体中の気孔を小さくする効果が小さいため、曲げ強度、ヤング率、破壊靱性値等の機械的特性を向上させることができないからであり、逆に亜鉛の含有量が多くなりすぎると、曲げ強度が１５０ＭＰａ未満、ヤング率が１５０ＭＰａ未満となるとともに、比重が重くなり、特に９０重量％を超えると比重が５．５以上とかなり重くなるからである。なお、好ましい亜鉛の含有量としては、３０〜６０重量％の範囲で含有することが良く、この範囲で含有することにより曲げ強度及びヤング率を更に向上させることができる。
【００１９】
なお、残部は実質的にＭｇＯとＳｉＯ2の複合酸化物、特にフォルステライト（Ｍｇ2ＳｉＯ4）及び／又はステアタイト（ＭｇＳｉＯ3）からなるが、不純物としてＡｌ2Ｏ3、ＣａＯ、ＴｉＯ2等を合計で１重量％以下の範囲であれば含んでいても構わない。
【００２０】
ところで、このような低抵抗セラミックスを得るには、まず複合酸化物成分として、ＭｇＯの粉体とＳｉＯ2の粉体を用意するか、あるいはタルク、Ｍｇ2ＳｉＯ4粉体、ＭｇＳｉＯ3粉体を用意すると共に、導電性付与材として酸化亜鉛と酸化鉄の粉体を用意する。そして、上記複合酸化物成分に対し、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を２０〜８９重量％と酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）を０．１〜５重量％の範囲で添加した混合原料を型内に充填して所定形状に成形したあと、大気雰囲気中にて１２００〜１４００℃の温度で１〜２時間程度焼成することにより本発明の低抵抗セラミックスを得ることができる。
【００２１】
このように、本発明の低抵抗セラミックスもまた本件発明者が先に提案した酸化鉄等を含有させたフォルステライトやステアタイトと同様に大気雰囲気中での焼成が可能であり、特殊な工程を必要とせず、簡単な工程で容易に大量生産することができる。ただし、焼成雰囲気は大気雰囲気に限らず、非酸化雰囲気や還元雰囲気であっても構わない。
【００２２】
次に、本発明の低抵抗セラミックスを用いた磁気ディスク基板用保持部材について説明する。
図１（ａ）は本発明の磁気ディスク基板用保持部材の一例であるスペーサー（シムも含む）を示す斜視図、図１(ｂ)は図１(ａ)のＸ−Ｘ線断面図で、リング状体をなし、その上下面を磁気ディスク基板との当接面２１ａとしたもので、それぞれ平坦度３μｍ以下、中心線表面粗さ（Ｒａ）２．０μｍ以下の平滑面としてあり、上下の当接面２１ａの平行度を５μｍ以下に仕上げてある。なお、２１ｂは内外のエッジに形成したＣ面状の面取部で、欠けや割れを防止するようになっている。
【００２３】
そして、前記リング状体を、ＭｇＯとＳｉＯ2の複合酸化物を１０〜７９重量％、亜鉛をＺｎＯ換算で２０〜８９重量％、鉄をＦｅ2Ｏ3換算で０．１〜５重量％の範囲で含有した焼結体であって、その結晶構造が、Ｍｇ2ＳｉＯ4及び／又はＭｇＳｉＯ3とＺｎＯ、及びＭｇＦｅ2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ4のうち少なくとも一種以上の結晶からなり、焼結体の曲げ強度が１５０ＭＰａ以上、ヤング率が１５０ＧＰａ以上、破壊靱性値（ＫC）が１．６ＭＰａｍ1/2以上である低抵抗セラミックスにより形成してある。
【００２４】
さらに、図１のスペーサー２１を用いて複数枚のガラス製磁気ディスク基板を保持した磁気ディスク装置を図２に説明する。
この磁気ディスク装置は、回転軸１３に結合され、ハブ１４に形成されたフランジ部１４ａに複数枚のガラス製磁気ディスク基板１５と図１（ａ）（ｂ）に示すスペーサー２１とを交互に挿入し、最上部の磁気ディスク基板１５をシム１２及びクランプ１１で押さえ付け、ネジ１６で締め付けることで、複数枚のガラス製磁気ディスク基板１５を所定間隔に保持してある。そして、回転軸１３によってハブ１４及び磁気ディスク基板１５を回転させながら、磁気ディスク基板１５の表面上を微小距離隔てて磁気ヘッド１７を移動させることにより、磁気ディスク基板１５の所定位置に情報の書き込みや読みとりを行うようになっている。
【００２５】
そして、本発明によれば、スペーサー２１を前述したフォルステライトやステアタイトを含む低抵抗セラミックスにより形成してあるため、ガラス製磁気ディスク基板との熱膨張差を近似させることができ、磁気ディスク基板１５を歪ませることなく高精度に保持することができるため、磁気ヘッド１７の浮上量を極小化することができ、情報の高密度記録を実現することができるとともに、半導電性又は導電性を有することから、磁気ディスク基板１５に帯電する静電気を逃すことができ、記録内容が破壊されることを防止できる。また、ヤング率が１５０ＧＰａ以上を有することから、磁気ディスク基板１５とともに高速回転させても遠心力による変形が少ないため、駆動中おける磁気ヘッド１７との微小な間隔を保つことができる。
【００２６】
さらに、破壊靱性値（ＫC）が１．６ＭＰａｍ1/2以上を有することから、ネジ１６にて締め付けて固定する際にリング状をしたスペーサー２１のエッジ部に欠けが発生することを防止し、欠けた破片が磁気ヘッド１７との微小な隙間に噛み込んで磁気ヘッド１７や磁気ディスク基板１５が破壊されることを防ぐことができるとともに、曲げ強度も１５０ＭＰａ以上を有することから、スペーサー２１の製造時における研削加工時に欠けや割れ等が発生することを防止することができる。
【００２７】
なお、図２の磁気ディスク装置では、最上部の磁気ディスク基板１５とクランプ１１との間に、シム１２を介して保持するようにした例を示したが、この他にシム１２を介在させず、クランプ１１にて最上部の磁気ディスク基板１５を直接押さえつけるようにしても良く、また、ハブ１４のフランジ部１４ａと最下部の磁気ディスク基板１５との間に介在するスペーサー２１を取り除き、フランジ部１４ａと磁気ディスク基板１５とを直接当接させるようにしても良い。さらにスペーサー２１以外のシム１２やクランプ１１を本発明の低抵抗セラミックスにより形成しても良いことは言うまでもない。
【００２８】
以上、本実施形態では、本発明の低抵抗セラミックスを磁気ディスク基板用保持部材及び磁気ディスク装置に用いた例を示したが、この他に静電気除去が要求されるハンドリングアームやピンセット等の治工具等にも好適に用いることができる。
【００２９】
【実施例】
複合酸化物成分としてＭｇＯの粉体とＳｉＯ2の粉体を、導電付与材として酸化亜鉛（ＺｎＯ）と酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）をそれぞれ用意し、これらの原料に有機溶剤及び結合剤を添加して容器内に投入し、約１時間混合したあとスプレ−ドライヤ−にて乾燥させて二次原料を作製し、得られた二次原料を乾式プレスにて１．０ｔｏｎ／ｃｍ2の成形圧で所定形状に成形したあと、大気雰囲気中にて１２００〜１４００℃の温度で約２時間焼成し、表１に示すような組成を有するセラミックスを得た。そして、得られたセラミックスをＪＩＳ規定に基づいて試料の大きさに切り出し、比重、体積固有抵抗値、熱膨張係数、気孔率、破壊靱性値、ヤング率、曲げ強度、及び焼結体の結晶構造をそれぞれ測定した。なお、比重、気孔率、体積固有抵抗値はＪＩＳ  Ｃ  ２１４１、破壊靱性値はＪＩＳ  Ｒ  １６０７、熱膨張係数はＪＩＳ  Ｒ  １６１８、曲げ強度はＪＩＳ  Ｒ  １６０１、ヤング率はＪＩＳ  Ｒ  １６０２の規定に基づいてそれぞれ測定した。また、焼結体中の結晶構造については、Ｘ線回折にて確認した。
【００３０】
結果は表１及び表２に示す通りである。
【００３１】
【表１】
0004721486.tif 000002
【００３２】
【表２】
0004721486.tif 000003
【００３３】
この結果、試料Ｎｏ．１は、亜鉛の含有量が９１重量％と、８９重量％を超えているため、曲げ強度及びヤング率が１５０ＭＰａ未満と小さく、また比重も５．５とかなり大きくなってしまった。また、試料Ｎｏ．３，４，５は鉄の含有量が５重量％より多いため、焼結体中を緻密化することができず、曲げ強度１５０ＭＰａ未満、ヤング率１５０ＧＰａ未満と機械的強度が低かった。さらに試料Ｎｏ．８では亜鉛の含有量が２０重量％未満であるため、体積固有抵抗値が１０10Ω・ｃｍとなり、１０9Ω・ｃｍ以下とすることができなかった。
【００３４】
これに対し、試料Ｎｏ．２，６，７は、亜鉛の含有量が２０〜８９重量％、鉄の含有量が１〜５重量％の範囲にあるため、体積固有抵抗値を１０9Ω・ｃｍ以下とすることができ、半導電性又は導電性を付与することができるとともに、破壊靱性値（ＫC）を１．６ＭＰａｍ1/2以上、曲げ強度を１５０ＭＰａ以上、ヤング率を１５０ＧＰａ以上とすることができ、優れた機械的強度を得ることができた。
【００３５】
また、これらの焼結体の結晶構造について確認したところ、Ｍｇ２ＳｉＯ４、ＭｇＳｉＯ３、ＺｎＯ、ＭｇFe２Ｏ４、Ｆｅ３Ｏ４の結晶を有し、また焼結体の比重も５．５未満に抑えることもできた。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の低抵抗セラミックスによれば、ＭｇＯとＳｉＯ2の複合酸化物を１０〜７９重量％、亜鉛をＺｎＯ換算で２０〜８９重量％、鉄をＦｅ2Ｏ3換算で０．１〜５重量％の範囲で含有した焼結体であって、その結晶構造が、Ｍｇ2ＳｉＯ4及び／又はＭｇＳｉＯ3とＺｎＯ、及びＭｇＦｅ2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ4のうち少なくとも一種以上の結晶からなることから、その体積固有抵抗値を１０9Ω・ｃｍ以下と半導電性又は導電性を付与することができるとともに、その曲げ強度が１５０ＭＰａ以上、ヤング率が１５０ＧＰａ以上、破壊靱性値（ＫC）が１．６ＭＰａｍ1/2以上と、優れた機械的特性を得ることができる。しかも、抵抗値のバラツキが少なく製造が容易で大量生産が可能である。
【００３７】
また、この低抵抗セラミックスを用いて磁気ディスク基板用保持部材を形成し、ガラス製磁気ディスク基板を保持した磁気ディスク装置を構成すれば、ガラス製磁気ディスク基板に帯電した静電気を逃がし、記録内容が破壊されることを防止できるとともに、ガラス製磁気ディスク基板との熱膨張差を少なくでき、ガラス製磁気ディスク基板の歪みや平行度のずれ等を極めて小さくできるため、磁気ヘッドの浮上量を極小化でき、高密度記録を実現することができる。
【００３８】
また、ヤング率が１５０ＧＰａ以上を有することから、磁気ディスク基板とともに高速回転させても遠心力による変形が少ないため、駆動中おける磁気ヘッドとの微小な間隔を保つことができ、破壊靱性値（ＫC）が１．６ＭＰａｍ1/2以上を有することから、ネジにて締め付けて固定する際に保持部材が欠けたり割れたりすることを防止することができ、更に曲げ強度が１５０ＭＰａ以上を有することから、保持部材の製造工程における研削加工時に欠けや割れが発生することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係る磁気ディスク基板用保持部材の一例であるスペ−サ−を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面である。
【図２】本発明に係る磁気ディスク装置の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１１：クランプ  １２：シム  １３：回転軸  １４：ハブ  １４ａ：フランジ部
１５：ガラス製磁気ディスク基板  １６：ネジ  １７：磁気ヘッド
２１：スペ−サ−  ２１ａ：当接面  ２１ｂ：Ｃ面
【図１】
0004721486.tif 000004
【図２】
0004721486.tif 000005