円盤状基板の製造方法および円盤状基板の載置治具

【課題】ワークの外周面を研磨する工程において、ワークを金属シャフトに挿入するときに、ワークに傷を付けにくく、また破損させにくい円盤状基板の製造方法等を提供する。
【解決手段】ワークの内周面を研磨する工程と、金属シャフト７１の一方の端部に配され少なくとも表面が樹脂で形成された保護キャップ７２が取り付けられた金属シャフト７１に内周面が研磨されたワークを順次挿入して積層する工程と、積層されたワークの外周面を研磨する工程とを有することを特徴とする円盤状基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば磁気記録媒体用ガラス基板などの円盤状基板の製造方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、記録メディアとしての需要の高まりを受け、磁気ディスク等の情報記録媒体の製造が活発化している。ここで磁気ディスク用の基板として用いられる円盤状基板としては、アルミ基板とガラス基板とが広く用いられている。このアルミ基板は加工性も高く安価である点に特長があり、一方のガラス基板は強度、表面の平滑性、平坦性に優れている点に特長がある。特に最近ではディスク基板の小型化と高密度化の要求が著しく高くなり、基板の表面の粗さが小さく高密度化を図ることが可能なガラス基板の注目度が高まっている。
【０００３】
ここで、特許文献１には、ガラス基板を約３５０〜４００枚重ねた状態で保持する一対のワークシャフトと、ガラス基板ワークの一対の束の双方に、夫々当接してガラス基板ワークの束の外周端面及び面取り面を研磨する一対の回転ナイロンブラシとから成る外周端面研磨機により、ガラス基板ワークの外周端を研磨する方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２３９３１号公報
【０００５】
しかしながら、ガラス基板ワークをワークシャフトに保持するためには、ガラス基板ワークをその中心部にあけられた円孔を通してワークシャフトに挿入して重ねる必要がある。この際に、ワークシャフトは、金属等の硬質の材料にて作成されていることから、ガラス基板ワークに傷を付けたり、破損させやすいという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、ワークの外周面を研磨する工程において、ワークを金属シャフトに挿入するときに、ワークに傷を付けにくく、また破損させにくい円盤状基板の製造方法等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するために、本発明の円盤状基板の製造方法は、円盤状基板の内周面を研磨する工程と、内周面が研磨された円盤状基板を先端部を樹脂で被覆した金属シャフトに順次挿入して積層する工程と、積層された円盤状基板の外周面を研磨する工程とを有することを特徴とする。
【０００８】
ここで、積層する工程の後に被覆された樹脂を金属シャフトの先端部から取り外す工程と、取り外された樹脂に代えて積層された円盤状基板を固定する固定部材を金属シャフトの先端部に取り付ける工程とを更に備えたことが好ましく、金属シャフトの軸方向に更に樹脂部材を埋設し、樹脂部材に円盤状基板の内周面が当接するようになしたことが更に好ましい。
【０００９】
また、本発明の円盤状基板の載置治具は、円盤状基板を製造する際に円盤状基板の外周面を研磨するために円盤状基板を積層して載置する治具であって、軸方向に第１の樹脂部材が埋設され円盤状基板の開孔部を通して円盤状基板を挿入するための金属シャフトと、金属シャフトの一方の端部に配され少なくとも表面が樹脂で形成された第２の樹脂部材と、金属シャフトの他方の端部に配され円盤状基板を載置する載置台とを備えることを特徴とする。
【００１０】
ここで、第２の樹脂部材は、金属シャフトの端部から取り外すことができることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように構成された本発明によれば、これらの構成を採用しない場合に比べて、歩留まりが高い円盤状基板の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１−１（ａ）〜（ｄ）、図１−２（ｅ）〜（ｈ）は、本実施の形態が適用される円盤状基板（ディスク基板）の製造工程を示した図である。
【００１３】
（１次ラップ工程）
図１−１（ａ）は１次ラップ工程を示している。この工程でまず、ラッピングマシン４０により１回目のラッピングを行い、円盤状基板としてのワーク１０の表面１１を平滑に研削する。
ここで図２は、ラッピングマシン４０の構造を説明した図である。
図２に示したラッピングマシン４０は、ワーク１０を載置する下定盤２１ａと、ワーク１０を上部から押えつけラッピングを行うために必要な圧力を加えるための上定盤２１ｂとを備えている。
ここで、下定盤２１ａの外周部には歯部４２が設けられ、下定盤２１ａの中央部には太陽歯車４４が設けられている、さらに下定盤２１ａには、ラッピングが行われる際にワーク１０を位置決めする円盤状のキャリア３０が設置されている。
キャリア３０は、図２に示すラッピングマシン４０では、５個設置されている。キャリア３０の外周部には歯部３２が備えられ、下定盤２１ａの歯部４２および太陽歯車４４の双方に噛合している。また下定盤２１ａおよび上定盤２１ｂには、これらを回転させるための回転軸４６ａ，４６ｂがそれぞれ中心部に設置されている。
【００１４】
この１次ラップ工程においては、まずラッピングマシン４０の下定盤２１ａにキャリア３０を利用してワーク１０の載置を行う。
図３は、キャリア３０を更に詳しく説明した図である。図３に示したキャリア３０には、上述の通り、外周部に歯部３２が備えられている。また、ラッピングを行う際にワーク１０が内部に載置される円形形状の孔部３４が複数開けられている。この孔部３４の直径は、ワーク１０の直径よりわずかに大きく開けられる。このようにすることで、ラッピングを行う際にワーク１０の外周端の一部に余分な応力がかかるのを抑制することができるため、ワーク１０の外周端が損傷しにくくなる。本実施の形態において、孔部３４の直径はワーク１０の直径より、例えば、約１ｍｍ大きくなっている。また孔部３４は、ほぼ等間隔で並んでおり、本実施の形態の場合、孔部３４は、例えば、３５個開けられている。
【００１５】
キャリア３０の材料としては、例えば、アラミド繊維やガラス繊維を混入することで強化されたエポキシ樹脂を使用することができる。またキャリア３０の厚さは、本工程において、ラッピングを行う際に、上定盤２１ｂに接触し、ラッピングを阻害しないために、本工程におけるワーク１０の仕上げ厚さより薄く作成されている。例えば、ワーク１０の仕上げ厚さが１ｍｍであるとすると、キャリア３０の厚さは、それより０．２ｍｍ〜０．６ｍｍ薄くなっている。
【００１６】
キャリア３０の孔部３４にワーク１０を載置した後は、上定盤２１ｂをワーク１０に接触するまで移動させ、ラッピングマシン４０を稼働させる。
この際のラッピングマシン４０の動作を図２を用いて説明する。ラッピングマシン４０を稼働する際には、図の上方の回転軸４６ｂを一方向に回転させ、上定盤２１ｂを、同様な一方向に回転させる。また、図の下方の回転軸４６ａを、回転軸４６ｂの回転とは逆方向に回転させ、下定盤２１ａを回転軸４６ａと同様な方向に回転させる。これにより下定盤２１ａの歯部４２も回転軸４６ａと同様な方向に回転する。また中央部の太陽歯車４４も、回転軸４６ａと同様な方向に回転する。
このように上定盤２１ｂ、下定盤２１ａ、太陽歯車４４を回転させることにより、これらの歯車に噛み合うキャリア３０は自転運動と、公転運動が組み合わされたいわゆる遊星運動を行う。同様に、キャリア３０にはめ込まれたワーク１０も遊星運動を行う。このようにすることによりワーク１０のラッピングをより精度よく、また迅速に行うことができる。
【００１７】
本実施の形態において、ラッピングは、研削剤を用いて行うことができる。研削剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、アルミナやダイヤモンドからなる研削剤をスラリー化して使用することができる。または、上定盤２１ｂや下定盤２１ａにこれらの研削剤が分散して含んだ砥石を使用してもよい。
【００１８】
（内外周研削工程）
図１−１（ｂ）は内外周研削工程を示している。この工程では、ワーク１０の開孔１２の内周面および外周１３の外周面の荒削りである研削を行う。また本実施の形態では、内周面と外周面の研削を同時に行う。具体的には、ワーク１０の中心に設けられた開孔１２を内周砥石２２によって研削し、ワーク１０の外周１３を外周砥石２３によって研削する。このとき、内周砥石２２と外周砥石２３でワーク１０の内周面と外周面を挟み込んで同時加工する。これにより内径と外径の同心度を確保し易くすることができる。
本実施の形態において、内周砥石２２および外周砥石２３は、波状の表面を有している。そのため、ワーク１０の開孔１２の内周面および外周１３の外周面を研削することができるだけでなく、開孔１２および外周１３における縁部の面取りを併せて行うことが可能となる。
【００１９】
（内周研磨工程）
図１−１（ｃ）は内周研磨工程を示している。この工程では、図１−１（ｂ）に示した内外周研削工程において、荒削りである研削を行ったワーク１０の開孔（開口部）１２の内周面を更に平滑にする研磨を行う。
具体的には、まずワーク１０を積層し、図示しないホルダにセットする。そして、このホルダにセットされたワーク１０の開孔１２の中心にブラシ２４を挿入する。そして研磨液をワーク１０の開孔１２に流し込みながら、ブラシ２４を高速で回転させることで、ワーク１０の内周面を研磨する。本実施の形態では、研磨に際してブラシ２４を使用しているので、ワーク１０の内周面を研磨すると共に、上述した内外周研削工程において行った開孔１２の縁部の面取りした部分も同様に研磨することができる。なお研磨液としては、例えば酸化セリウム砥粒を水に分散してスラリー化したものを用いることができる。
【００２０】
図４は、内周研磨工程において使用するブラシ２４の一例を示した図である。このブラシ２４は、毛先が螺旋状に配列して形成されるブラシ部６１と、このブラシ部６１の両端部に連続して形成され、一端と他端とを形成する軸６２とを備えている。ワーク１０の開孔１２として例えば０.８５インチ等の小径ディスクの内周面を研磨するような場合は、ブラシ２４の芯を細くする必要がある。その場合、本実施の形態では、例えば、複数本のワイヤ（材質：例えば、軟鋼線材（ＳＷＲＭ)、硬鋼線材（ＳＷＲＨ)、ステンレス線材（ＳＵＳＷ)、黄銅線（ＢＳＷ)など、加工性、剛性などから適宜選定できる）の間に、ブラシの毛（材質：例えばナイロン（デュポン社の商品名））を挟み込み、この毛が挟み込まれたワイヤをねじることで、ブラシ部６１を形成している。このワイヤをねじってブラシ部６１を形成することで、ブラシ部６１に形成されるブラシ毛先を螺旋状とすることができ、挿入されているワーク１０の開孔１２にて、研磨液を軸方向に流すことが可能となる。そのため研磨液の搬送を良好に行うことができる。
【００２１】
（２次ラップ工程）
図１−１（ｄ）は２次ラップ工程を示している。この工程では、図１−１（ａ）に示した１次ラップ工程において、ラッピングを行ったワーク１０の表面１１を再度ラッピングを行うことにより更に平滑に研削する。
２次ラップ工程において、ラッピングを行う装置としては、図１−１（ａ）に示したラッピングマシン４０を使用することができる。またラッピングの方法、条件等は、図１−１（ａ）で説明した場合と同様に行うことができる。
【００２２】
（外周研磨工程）
図１−２（ｅ）は外周研磨工程を示している。この工程では、図１−１（ｂ）に示した内外周研削工程において、荒削りである研削を行ったワーク１０の外周１３の外周面を更に平滑にする研磨を行う。
具体的には、まずワーク１０の開孔１２の部分に治具２５を通して積層させ、ワーク１０を治具２５にセットする。そして研磨液をワーク１０の外周１３の箇所に流し込みながら、ブラシ２６を積層したワーク１０に接触させ、高速で回転させる。これにより、ワーク１０の外周面を研磨することができる。本実施の形態では、研磨に際してブラシ２６を使用しているので、ワーク１０の外周面を研磨すると共に、上述した内外周研削工程において行った外周１３の縁部の面取りした部分も同様に研磨することができる。なお研磨液としては、内周研磨工程の場合と同様に、例えば酸化セリウム砥粒を水に分散してスラリー化したものを用いることができる。
【００２３】
（１次ポリッシュ工程）
図１−２（ｆ）は１次ポリッシュ工程を示している。この工程では、図１−１（ｄ）に示した２次ラップ工程において、ラッピングを行ったワーク１０の表面１１を、ポリッシングマシン５０を用いてポリッシングを行うことで更に研磨し、更に平滑度を上げていく。このポリッシングマシン５０は、上述したラッピングマシン４０とほぼ同様な構成を有するが、下記に示すように研磨に使用する材料等が一部異なる。
本実施の形態において、ポリッシングを行うに際し、例えばウレタンにより形成された硬質研磨布を用い、酸化セリウム砥粒を水に分散してスラリー化したものを研磨材として用いることができる。
【００２４】
（２次ポリッシュ工程）
図１−２（ｇ）は２次ポリッシュ工程を示している。この工程では、図１−２（ｆ）に示した１次ポリッシュ工程において、ポリッシングを行ったワーク１０の表面１１を、精密ポリッシングを行うことで更に研磨し、表面１１の最終的な仕上げを行う。
本実施の形態において、このポリッシングを行うに際し、例えばスエード状の軟質研磨布を用い、酸化セリウム砥粒若しくはコロイダルシリカを水等の溶媒に分散してスラリー化したものを研磨材として用いることができる。
【００２５】
（最終洗浄・検査工程）
図１−２（ｈ）は最終洗浄・検査工程を示している。最終洗浄では、上述した一連の工程において、使用した研磨剤等の汚れの除去を行う。洗浄には超音波を併用した洗剤（薬品）による化学的洗浄などの方法を用いることができる。
また、検査工程においては、例えばレーザを用いた光学式検査器により、ワーク１０の表面の傷やひずみの有無等の検査が行われる。
【００２６】
ここで、上記２次ラップ工程から外周研磨工程に移行する際には、ラッピングマシン４０からワーク１０を取り外し、治具２５に積層してセットする必要がある。
【００２７】
図５（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態が適用される治具２５を説明した図である。
図５（ａ）に示すように治具２５は、開孔１２を通してワーク１０を挿入し、積層してセットする金属シャフト７１と、金属シャフト７１の一方の端部に配され、少なくとも表面が樹脂で形成された保護キャップ７２（第２の樹脂部材）を備えている。また、金属シャフト７１の他方の端部に配され、ワーク１０を金属シャフト７１にセットする際にワーク１０を載置する載置台７３と、金属シャフト７１の軸方向に埋設される樹脂部材７４（第１の樹脂部材）とを備えている。更に、金属シャフト７１の両端部、保護キャップ７２の金属シャフト７１との結合部、および載置台７３の金属シャフト７１との結合部は、ねじ切りが施されており、図５（ｂ）に示すように、ねじ切りが施されている部分を互いに接合させることで、金属シャフト７１、保護キャップ７２、および載置台７３は互いに結合し、治具２５となる。
【００２８】
また、図５（ｃ）は、図５（ａ）における治具２５のＢ−Ｂ断面図である。上述したように樹脂部材７４は、金属シャフト７１の軸方向に埋設されて配されるが、樹脂部材７４は、円形形状の金属シャフト７１の円周部分から突出するように形成される。本実施の形態では、樹脂部材７４は、金属シャフト７１の円周方向に対し、３つ以上の複数箇所（図では４箇所）に取り付けられる。
【００２９】
次に、ラッピングマシン４０から取り外したワーク１０を、上述した治具２５に積層してセットする工程について説明する。
図６（ａ）〜（ｃ）は、ワーク１０を、治具２５に積層してセットする工程を説明した図である。
まず図６（ａ）に示すようにワーク１０を開孔１２（図１参照）を通して、治具２５の金属シャフト７１に順次、挿入し積層させる。ここで、ワーク１０は、例えば１５０枚積層する。このとき保護キャップ７２が金属シャフト７１の先端部に取り付けられているため、作業者がワーク１０を金属シャフト７１に挿入する際にワーク１０の内周面に傷を付けたり、破損させたりしにくい。即ち、金属シャフト７１の先端部はステンレス等の金属であり、硬質であることから、保護キャップ７２が取り付けられていないと、ワーク１０の内周面にダメージを与えやすい。一方、本実施の形態では、軟質の材料である樹脂で形成される保護キャップ７２が取り付けてあるためにワーク１０の内周面にダメージを与えにくくなる。
【００３０】
次に、図６（ｂ）に示すように保護キャップ７２を取り外す。これにより金属シャフト７１の先端部のねじ切りを施した部分が露出する。
【００３１】
次に、図６（ｃ）に示すように、固定ナット７５を金属シャフト７１の先端部に取り付ける。この固定ナット７５の内部には金属シャフト７１の先端部に合うようにねじ切りが施してあり、ねじ込みを行うことにより金属シャフト７１と固定ナット７５とは結合する。この固定ナット７５は、次の外周研磨工程において、ワーク１０を押えつけ固定するための固定部材である。即ち、図１−２（ｅ）において説明を行った外周研磨工程において、この固定ナット７５によりワーク１０を固定し、ワーク１０のぶれをなくすことで精度の高い研磨を行うことができる。
【００３２】
なお本実施の形態では、金属シャフト７１の先端部には、金属シャフト７１とは別の部材として保護キャップ７２を用意して取り付けていたが、先端部を樹脂で被覆した金属シャフト７１を用いることも可能である。但し、この場合、上述の図６（ｂ）の工程で説明したように被覆された樹脂を取り外すことができることが好ましい。
【００３３】
また、図５（ａ）〜（ｂ）および図６（ａ）において、保護キャップ７２は、上部を絞り形状とした円柱形状で、この絞り形状の部分は直線状としたもの例示したが、これに限られるものではない。
図７（ａ）〜（ｃ）は、保護キャップ７２の形状について、３通りの例を示して説明した図である。
図７（ａ）に挙げた保護キャップ７２ａは、図５（ａ）等で例示した保護キャップ７２に対し、上部の絞り形状の部分を下部まで拡大した例である。また図７（ｂ）に挙げた保護キャップ７２ｂは、先端部を曲面により構成した弾丸形状とした例である。更に図７（ｃ）に挙げた保護キャップ７２ｃは、先端部を鋭角的にした紡錘形状とした例である。
以上挙げた例の保護キャップ７２，７２ａ，７２ｂ，７２ｃは、作業性の観点やワーク１０の内周面の保護等の観点から適宜選択することができる。
【００３４】
また、本実施の形態で樹脂部材７４は、金属シャフト７１に埋設して取り付けられていたが、これに限るものではなく、樹脂部材７４にワーク１０の内周面が当接するように構成すれば、その形態は問わない。即ちワーク１０と金属シャフト７１とが直接接触しないように樹脂部材７４が取り付けられていればよい。また、本実施の形態では、樹脂部材７４を金属シャフト７１とは別の部材として樹脂部材７４を用意し取り付けていたが、別の部材とする必要は特になく、金属シャフト７１の表面が樹脂により被覆され、一体化していてもよい。よって、例えば、熱軟化性の樹脂を加熱して軟化させ、それを金属シャフト７１の表面に塗布した後で冷却を行い、金属シャフト７１の表面に樹脂の被膜を形成するような形態でもよい。
【００３５】
更に、図５（ａ）〜（ｃ）、図６（ａ）〜（ｂ）に挙げた例では、樹脂部材７４は直方体形状をしていたがこれに限られるものではない。
図８（ａ）は、樹脂部材７４の他の形状について、例示した図である。
図８（ａ）に挙げた樹脂部材７４では、樹脂部材７４の上方の端部にテーパー状の斜面７４１を形成した例である。ワーク１０を挿入する側をこのような形状にすることで、ワーク１０を金属シャフト７１に挿入する際にワーク１０の内周面をより傷つけにくくすることができる。またワーク１０の内周面をより傷つけにくくするという観点からは、保護キャップ７２と樹脂部材７４の係合径を合わせるようにしてもよい。
図８（ｂ）は、保護キャップ７２と樹脂部材７４の係合径を合わせた場合を説明した図である。図８（ｂ）からわかるように、この場合保護キャップ７２と樹脂部材７４との間の段差が生じなくなる。そのため、ワーク１０を金属シャフト７１に挿入する際に樹脂部材７４の上部にワーク１０の内周面が引っかかることを抑制することができる。そのためワーク１０の内周面がより傷つけにくくなるばかりでなく、よりスムーズにワーク１０を金属シャフト７１に挿入することができる。即ち、作業性の向上の観点からも有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１−１】（ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態が適用される円盤状基板（ディスク基板）の製造工程を示した図である。
【図１−２】（ｅ）〜（ｈ）は、本実施の形態が適用される円盤状基板（ディスク基板）の製造工程を示した図である。
【図２】ラッピングマシンの構造を説明した図である。
【図３】キャリアを更に詳しく説明した図である。
【図４】内周研磨工程において使用するブラシの一例を示した図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態が適用される治具を説明した図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、ワークを、治具に積層してセットする工程を説明した図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、保護キャップの形状について、３通りの例を示して説明した図である。
【図８】（ａ）は、樹脂部材の他の形状について、例示した図である。（ｂ）は、保護キャップと樹脂部材の係合径を合わせた場合を説明した図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０…ワーク、１１…表面、１２…開孔、１３…外周、２５…治具、３０…キャリア、４０…ラッピングマシン、５０…ポリッシングマシン、７１…金属シャフト、７２，７２ａ，７２ｂ，７２ｃ…樹脂キャップ、７３…載置台、７４…樹脂部材、７５…固定ナット

【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状基板の製造方法であって、
前記円盤状基板の内周面を研磨する工程と、
前記内周面が研磨された前記円盤状基板を、先端部を樹脂で被覆した金属シャフトに順次、挿入して積層する工程と、
積層された前記円盤状基板の外周面を研磨する工程と
を有することを特徴とする円盤状基板の製造方法。
【請求項２】
前記積層する工程の後に前記被覆された樹脂を前記金属シャフトの前記先端部から取り外す工程と、
取り外された前記樹脂に代えて前記積層された円盤状基板を固定する固定部材を前記金属シャフトの前記先端部に取り付ける工程と
を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の円盤状基板の製造方法。
【請求項３】
前記金属シャフトの軸方向に更に樹脂部材を埋設し、当該樹脂部材に前記円盤状基板の内周面が当接するようになしたことを特徴とする請求項１または２に記載の円盤状基板の製造方法。
【請求項４】
円盤状基板を製造する際に、当該円盤状基板の外周面を研磨するために当該円盤状基板を積層して載置する治具であって、
軸方向に第１の樹脂部材が埋設され、前記円盤状基板の開孔部を通して当該円盤状基板を挿入するための金属シャフトと、
前記金属シャフトの一方の端部に配され、少なくとも表面が樹脂で形成された第２の樹脂部材と、
前記金属シャフトの他方の端部に配され、円盤状基板を載置する載置台と
を備えることを特徴とする円盤状基板の載置治具。
【請求項５】
前記第２の樹脂部材は、前記金属シャフトの端部から取り外すことができることを特徴とする請求項４に記載の円盤状基板の載置治具。

【図１−１】