(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直な軸心を中心に回転する導電性砥石（１０）の水平な加工面（１０ａ）に対向して電極（１６ａ）を支持する電極支持装置であって、電極を上下動可能に支持する電極ガイド（１８）と、電極と砥石の間に電解液を供給する電解液供給手段（２０）と、前記電極（１６ａ）の砥石側に取付けられ、電極と砥石の所望の間隙よりも薄い絶縁物質からなる接触防止材（１７）と、前記加工面に電解液を流してハイドロプレーニングによる電極の浮き上がりにより電極と砥石の間隙を調整する手段とを備える、ことを特徴とするＥＬＩＤ平面研削盤の電極支持装置。
【請求項２】
前記電極と砥石の間隙を調整する手段は、電極と砥石の間隙を計測する隙間検知器（２１）と、電解液の流量を制御する電解液流量制御弁（２２）とを備え、隙間検知器で検知された間隙が所定の一定値を保持するように電解液の流量を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載のＥＬＩＤ平面研削盤の電極支持装置。
【請求項３】
垂直な軸心を中心に回転する導電性砥石（１０）の水平な加工面（１０ａ）に対向して電極（１６ａ）を支持する電極支持方法であって、電極を上下動可能に支持し、前記電極（１６ａ）の砥石側に電極と砥石の所望の間隙よりも薄い絶縁物質からなる接触防止材（１７）を取付け、前記加工面に電解液を流してハイドロプレーニングにより電極を浮き上がらせ、その間に所定の間隙を形成する、ことを特徴とするＥＬＩＤ平面研削盤の電極支持方法。
【請求項４】
（Ａ）電極と砥石の間に電解液を供給しハイドロプレーニングにより電極を浮き上がらせた後に、電極と砥石の間に電圧を印加し、（Ｂ）電解液の供給停止及び／又は砥石の回転停止の際に、前記電圧印加を中止する、ことを特徴とする請求項３に記載のＥＬＩＤ平面研削盤の電極支持方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解ドレッシングしながらワークを研削するＥＬＩＤ平面研削盤の電極支持装置とその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高精度の磁気ディスク基板を加工するために、従来は主として平面ラップ盤が用いられていた。この平面ラップ盤は、両面同時ラッピング方式のラップ盤であり、ワークを取り付ける取付具の周囲に例えば歯車が切ってあり、中央及び周辺の歯車と噛み合って取付具が自転しながら回転し、上方のシリンダによる圧力をかけ、ラップ（又はラップ盤）と称する工具とワークとの間に遊離研磨材を介在させ、ラップとワークとの相対運動によって加工するものである。
【０００３】
しかし、上述した従来のラッピング装置（例えば平面ラップ盤）は、比較的簡単な設備により高い加工精度を得ることができる特徴を有するが、その反面、以下の問題点があった。
（1）遊離研磨材を用いた加工なため、加工速度が非常に遅く（研削加工の１／１０以下）、加工に時間がかかる。そのため、通常は大型の設備を用い、複数の磁気ディスク基板を同時に加工しているが、それにもかかわらず１枚当たりの加工時間が長い。
（2）予め基準となるラップ盤を高精度に加工し、これに倣わせてワークを加工するため、ラップ盤自体が摩耗等により精度が低下すると、再度その加工が必要になる。この場合、通常は上下のラップ盤を擦り合わせる「擦合わせ調整」が行われるが、この手段により凹凸部は平坦になるが、回転軸に対する直角度は確保できず、加工後のワークの平行度が低下する。すなわち、定圧ラップ方式では、機上でツルーイング（擦合わせ調整）ができるが、砥石（ラップ盤）の平坦度が向上してもワーク保持治具と砥石との平行度が再調整できないためワーク両面の平行度（厚さ精度）はこの調整で向上させることができない。
【０００４】
更に、近年、ハードディスクの破損、特にモータの破損が頻発している。この原因の１つは、磁気ディスク基板の厚さのアンバランスにある。すなわち磁気ディスク基板のアンバランスにより生じる偏心力により、モータの軸受寿命が低下し、短時間にモータが破損するという問題点があった。そのため、ハードディスクの信頼性を高めるために、従来以上に磁気ディスク基板の平行度（厚さ精度）を高めることが強く要望されている。しかし、上述した従来のラップ盤でこれを達成しようとすると、更に加工時間が長くなり、実用的でない問題点があった。
【０００５】
上述した種々の問題点を解決するために、本発明の発明者等は、先に、「磁気ディスク基板の鏡面加工装置及び方法」（特願平１０−１３６１９８号、未公開）を創案し出願した。この発明は、図４に模式的に示すように、垂直な軸心Ｚ１を中心に回転し水平な加工面２ａを有するメタルボンド砥石２と、この加工面に対向する水平な支持面４ａを有し垂直な軸心Ｚ２を中心に回転するワーク保持回転手段４と、前記メタルボンド砥石を陽極とし、メタルボンド砥石の前記加工面に非接触で対設された電極６ａを陰極とし、両極間にパルス状電圧を印加する電圧印加手段６と、前記メタルボンド砥石の加工面に導電性研削液を流す研削液供給手段８とを備え、ワーク保持回転手段４は、円板状の磁気ディスク基板１又は円板状のツルーイング砥石を支持面に密着して保持及び回転し、かつ水平及び垂直に移動可能に構成されており、これにより、（Ａ）メタルボンド砥石の加工面２ａを機上で平面加工し、次いで、メタルボンド砥石を電解ドレッシングしながら、同時に、（Ｂ）ワーク保持回転手段の支持面４ａの研削加工と、（Ｃ）ワーク保持回転手段に取り付けた磁気ディスク基板１の研削加工とを、交互に機上で行うものである。なお、この図で３，５は駆動装置である。
【０００６】
この装置及び方法により、従来のラッピング装置に比較して磁気ディスク基板の加工速度を大幅に高めることができ、かつ両面の平行度（厚さ精度）及び表面粗さを従来以上に高めることができるようになった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した鏡面加工装置において、電極６ａは、砥石２の加工面２ａに非接触で対設し、かつその間隙を例えば０．１−０．１５ｍｍの範囲で精密に設定する必要がある。そのため、従来は電極挟持装置により電極を水平に固定していた。しかし、砥石は、電解ドレッシングにより徐々に薄くなるため、隙間を随時再調整する必要があった。また、砥石磨耗時にシム等によって再調整が必要になるばかりでなく、砥石の交換や清掃、電極の取外し等の際にもその度、隙間の調整が必要であった。そのため、これらの作業に時間を要し全体の加工能率が低下する問題点があった。また、この調整に熟練を要するため、経験が不十分な場合に間隙の再現性が悪く、研削性能が悪化する問題点があった。
【０００８】
本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、熟練を要することなく、砥石の加工面との間隙を容易に調整することができ、かつ砥石の磨耗，交換，清掃時等にも、再調整の必要のないＥＬＩＤ平面研削盤の電極支持装置とその方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、垂直な軸心を中心に回転する導電性砥石（１０）の水平な加工面（１０ａ）に対向して電極（１６ａ）を支持する電極支持装置であって、電極を上下動可能に支持する電極ガイド（１８）と、電極と砥石の間に電解液を供給する電解液供給手段（２０）と、前記電極（１６ａ）の砥石側に取付けられ、電極と砥石の所望の間隙よりも薄い絶縁物質からなる接触防止材（１７）と、前記加工面に電解液を流してハイドロプレーニングによる電極の浮き上がりにより電極と砥石の間隙を調整する手段とを備える、ことを特徴とするＥＬＩＤ平面研削盤の電極支持装置が提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、垂直な軸心を中心に回転する導電性砥石（１０）の水平な加工面（１０ａ）に対向して電極（１６ａ）を支持する電極支持方法であって、電極を上下動可能に支持し、前記電極（１６ａ）の砥石側に電極と砥石の所望の間隙よりも薄い絶縁物質からなる接触防止材（１７）を取付け、前記加工面に電解液を流してハイドロプレーニングにより電極を浮き上がらせ、その間に所定の間隙を形成する、ことを特徴とするＥＬＩＤ平面研削盤の電極支持方法が提供される。
【００１１】
上記本発明の装置及び方法によれば、電極ガイド（１８）により電極を上下動可能に支持し、電解液供給手段（２０）により電極と砥石の間に電解液を供給してハイドロプレーニングにより電極を浮き上がらせ、その間に所定の間隙を形成する。この間隙は、電解液の供給量にほぼ比例することから、この供給量を適切に保持することにより、間隙を維持することができる。従って熟練は不要であり、間隙を流量制御により容易に調整でき、かつ砥石の磨耗，交換，清掃時等にも、再調整が不要となる。
【００１２】
また、この構成により、異常時（例えば砥石の異常停止時）に隙間が急減しても極間ショートを防止することかできる。
【００１３】
また、前記電極と砥石の間隙を調整する手段は、電極と砥石の間隙を計測する隙間検知器（２１）と、電解液の流量を制御する電解液流量制御弁（２２）とを備え、隙間検知器で検知された間隙が所定の一定値を保持するように電解液の流量を制御することが好ましい。この構成により、間隙の自動調整が可能となる。
【００１４】
更に、（Ａ）電極と砥石の間に電解液を供給しハイドロプレーニングにより電極を浮き上がらせた後に、電極と砥石の間に電圧を印加し、（Ｂ）電解液の供給停止及び／又は砥石の回転停止の際に、前記電圧印加を中止する、ことが好ましい。この構成により、接触防止材なしでも、異常時（例えば砥石の異常停止時）の極間ショートを防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
本発明の発明者等は、電解インプロセスドレッシング研削法（Electrolytic Inprocess Dressing:ＥＬＩＤ研削法）と称する「導電性砥石の電解ドレッシング方法および装置」を創案した（特公平６−０７５８２３号）。この方法及び装置は、導電性砥石に電圧を印加して、導電性砥石を電解でドレッシングすることにより、良好な鏡面並びに平滑平面を、高能率かつ高速で得られるようにしたものである。
このＥＬＩＤ研削法は、電解ドレッシングにより砥石に目詰まりが生じないので、砥粒を細かくすれば鏡面のような極めて優れた加工面を研削加工で得ることができ、かつ遊離研磨材を使用するラッピング等と比較すると、数十倍の速度で鏡面を加工することができる。本発明は、かかるＥＬＩＤ研削法を更に発展させ、高精度化したものである。
【００１６】
図１は、本発明の電極支持装置を備えたＥＬＩＤ平面研削装置の全体構成図である。このＥＬＩＤ平面研削装置は、水平な加工面１０ａを有するメタルボンド砥石１０、メタルボンド砥石１０の加工面１０ａに対向する水平な支持面４ａを有するワーク保持回転手段４、電圧印加手段１６及び電解液供給手段２０を備える。
【００１７】
メタルボンド砥石１０は、駆動装置３により、垂直な軸心Ｚ１を中心に回転駆動される。このメタルボンド砥石１０は、酸化セリウム砥粒もしくはＣＢＮ砥粒と、鋳鉄およびコバルトを成分とする結合部からなり、結合部を電解させて砥粒の目立てを行う「電解ドレッシング」ができるようになっている。
ワーク保持回転手段４も、別の駆動装置５により、メタルボンド砥石１０の軸心Ｚ１に対して高精度に平行に構成された垂直な軸心Ｚ２を中心に回転駆動される。またワーク保持回転手段４は、円板状の部材、すなわち被加工物である磁気ディスク基板１、或いはこれと同様な形状のツルーイング砥石を支持面４ａに密着して保持及び回転し、かつ水平及び垂直に移動可能に構成されている。このワーク保持回転手段４は、例えば、真空チャック装置又は機械式チャック装置であるのがよい。
【００１８】
電圧印加手段１６は、メタルボンド砥石１０の加工面１０ａに非接触で対設された電極１６ａ、電解ドレッシング用の電源（ＥＬＩＤ電源１６ｂ）、メタルボンド砥石１０に給電する給電体１６ｃ、及びこれらを電気的に接続する給電線１６ｄからなり、メタルボンド砥石１０を陽極とし、電極１６ａを陰極とし、両極間にパルス状電圧を印加するようになっている。
更に、研削液供給手段２０は、研削液用のノズル２０ａ、供給装置２０ｂ及びこれらを連通する配管２０ｃからなり、メタルボンド砥石１０の加工面１０ａ、すなわち、加工面１０ａと電極１６ａ、支持面４ａ、及び磁気ディスク基板１との間にそれぞれ導電性研削液を流すようになっている。
上述した構成により、メタルボンド砥石１０の加工面１０ａを電解ドレッシングしながら、同時に、ワーク保持回転手段４の支持面４ａの研削加工と、ワーク保持回転手段４に取り付けた磁気ディスク基板１の研削加工とを、交互に機上で行う、ことができる。
【００１９】
図２は、図１のI矢視図であり、図３は、図２のII−II'線における断面図である。これらの図に示すように、本発明の電極支持装置は、電極１６ａを上下動可能に支持する電極ガイド１８と、電極１６ａと砥石１０の間に電解液を供給する前述した電解液供給手段２０とからなる。電極ガイド１８は、この例では、内端ガイド１８ａと外端ガイド１８ｂとからなる。内端ガイド１８ａと外端ガイド１８ｂは、電極１６ａの内端及び外端から十分な隙間を隔てた半径方向内面と、電極１６ａの周方向両端をわずかな隙間で案内する周方向案内面とを有している。この構成により、電極１６ａは周方向には移動せず、上下方向には自由に上下動することができる。なお、電極ガイドはこの構成に限定されず、電極１６ａを上下動可能に支持する範囲で、他の構造、例えば薄い平バネで電極を下方又は上方に付勢する構造を用いてもよい。
【００２０】
更に、電極１６ａの砥石側（この例では下面）に、接触防止材１７が貼付け等により取付けられている。この接触防止材１７は、電極１６ａと砥石１０の所望の間隙（例えば、０．１−０．１５ｍｍ）よりも薄い絶縁物質からなる。この絶縁物質には、例えばセラミックス箔を用いることができる。
【００２１】
図２に示すように、本発明の電極支持装置は更に、電極１６ａと砥石１０の間隙を計測する隙間検知器２１と、電解液の流量を制御する電解液流量制御弁２２とを備え、隙間検知器２１で検知された間隙が所定の一定値（例えば０．１−０．１５ｍｍ）を保持するように電解液の流量を制御するようになっている。隙間検知器２１には、例えば光反射式センサを用いることができる。
【００２２】
上述した本発明の装置及び方法によれば、電極ガイド１８により電極１６ａを上下動可能に支持し、電解液供給手段２０により電極と砥石の間に電解液を供給してハイドロプレーニングにより電極１６ａを浮き上がらせ、その間に所定の間隙を形成する。この間隙は、電解液の供給量にほぼ比例することから、この供給量を適切に保持することにより、間隙を電極１６ａの全面にわたり一定に維持することができる。従って熟練は不要であり、間隙を流量制御により容易に調整でき、かつ砥石の磨耗，交換，清掃時等にも、再調整が不要となる。
【００２３】
また、接触防止材１７により、異常時（例えば砥石の異常停止時）に隙間が急減しても極間ショートを防止することかできる。
更に、隙間検知器２１と電解液流量制御弁２２を備えて電解液の流量を制御することにより、間隙の自動調整が可能となる。
【００２４】
更に、上述したＥＬＩＤ平面研削盤の電極支持装置を用いて、（Ａ）電極と砥石の間に電解液を供給しハイドロプレーニングにより電極を浮き上がらせた後に、電極と砥石の間に電圧を印加し、（Ｂ）電解液の供給停止及び／又は砥石の回転停止の際に、前記電圧印加を中止することにより、接触防止材なしでも、異常時（例えば砥石の異常停止時）の極間ショートを防止することができる。
【００２５】
【実施例】
図２に示した電極支持装置を用いて、ハイドロプレーニングによる電極の浮き上り量を実測した。砥石の回転速度を１００rpm、電解液の供給量を約２リットル／分とし、砥石上面の電極より約１０cm前の位置に、先端を細長くした１対のノズルを用いて、砥石面に電解液を平均に流した。この際に電解液の表面に波がほとんどできないように、調整した。
【００２６】
実測したフローティング浮き量、すなわち電極と砥石の間隙は、光反射測定の結果、0.15mm~0.2mmの範囲で電極全面にわたり、安定に維持され、砥石の電解ドレッシングも良好に行うことができることが確認された。
【００２７】
なお本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、ワークの片面を加工する場合について詳述したが、本発明はこれに限定されず、両面研削にも同様に適用することができる。
【００２８】
【発明の効果】
上述したように、本発明のＥＬＩＤ平面研削盤の電極支持装置とその方法は、熟練を要することなく、砥石の加工面との間隙を容易に調整することができ、かつ砥石の磨耗，交換，清掃時等にも、再調整が不要となる等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電極支持装置を備えたＥＬＩＤ平面研削装置の全体構成図である。
【図２】図１のI矢視図である。
【図３】図２のII−II'線における断面図である。
【図４】先行出願にかかる未公開の鏡面加工装置の模式図である。
【符号の説明】
１  ワーク（磁気ディスク基板）
２  メタルボンド砥石
２ａ  加工面
３，５  駆動装置
４  ワーク保持回転手段
４ａ  支持面
６ａ  電極
６  電圧印加手段
８  研削液供給手段
１０  導電性砥石
１０ａ  加工面
１６  電圧印加手段
１６ａ  電極
１６ｂ  電源（ＥＬＩＤ電源）
１６ｃ  給電体
１７  接触防止材
１８  電極ガイド
１８ａ  内端ガイド
１８ｂ  外端ガイド
２０  電解液供給手段
２０ａ  ノズル
２０ｂ  供給装置
２０ｃ  配管
２１  隙間検知器
２２  電解液流量制御弁
【図１】
0004420490.tif 000002
【図２】
0004420490.tif 000003
【図３】
0004420490.tif 000004
【図４】
0004420490.tif 000005