JPH1196533A

JPH1196533A - 磁気ディスク用ガラス基板，磁気ディスク、及び磁気ディスク装置

Info

Publication number: JPH1196533A
Application number: JP10207487A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Yamamoto; 浩貴山本; Takashi Namekawa; 滑川　　孝; Takashi Naito; 内藤　　孝; Yasutaka Suzuki; 康隆鈴木; Akira Kato; 章加藤; Noriyuki Takeo; 典幸武尾; Kiyoshi Akamatsu; 潔赤松; Yoichi Inomata; 洋一猪股; Masamichi Terakado; 正倫寺門; Ken Takahashi; 高橋　　研
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-07-24
Filing date: 1998-07-23
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】高密度記録可能で、かつ化学的安定性，機械的
強度の高い磁気ディスク用ガラス基板，磁気ディスク及
び磁気ディスク装置を得る。【解決手段】磁気ディスク用ガラス基板に遷移金属元素
を含有させ、さらに化学強化されなくても機械的強度の
高い希土類含有ガラス基板を用い、レーザーを用いてゾ
ーンテクスチャリングを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク用ガ
ラス基板に係り、特に表面に実質的に化学強化層を有さ
ず、かつ情報記録部の面粗さが小さい高信頼性、かつ高
密度記録に適した磁気ディスク用ガラス基板，磁気ディ
スクとその製法、および磁気ディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置のガラス基板に対して
レーザーを用いたテクスチャリングが試みられている。
この方法は、Ｎｉ−Ｐ等の金属基板で用いられていた手
法であるが、これをガラスに適用しようとするものであ
る。通常のガラスでは、赤外〜近紫外の領域では透明で
あるため、特開平7−182655号記載のように１０.６μｍ
という長い波長をもつ炭酸ガスレーザーや、特開平9−1
38942 号記載のように、２６６ｎｍの紫外光レーザーを
用いてレーザーテクスチャリングする手法が採られてい
る。また、上記のガラス系では、表面が化学強化されて
おり、基板を強化するのみならず、表面に圧縮応力が働
いているという事によりテクスチャ形成が容易に行われ
ると述べられている（出典：A.C.Tam 他IEEE1997）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ノートブック型のパー
ソナルコンピューター用の記録媒体として、現在、２.
５″の磁気ディスク装置が搭載されている。この２.
５″磁気ディスクの基板として、高い平滑性の得られる
ガラス基板が用いられている。現在実用化されているガ
ラス基板は、化学強化ガラス基板と、結晶化ガラス基板
である。磁気ディスクの単位面積当りの記録容量を増加
させるためには、記録部の磁気ヘッドの浮上量をより低
減させる必要があり、このため、従来にも増して平滑な
記録面をもつ磁気ディスクの開発が進められている。

【０００４】一方、磁気ヘッドは磁気ディスクの回転時
はディスクの記録面上に浮上しており、停止時にはディ
スク上に着地しているが、ヘッドの着地面が平滑すぎる
とヘッドがディスクに吸着して動かなくなる、いわゆる
粘着現象が起こる。このため、ヘッドの着地点のディス
ク表面は適度な粗さが必要となる。このため、従来では
磁気ディスクの記録面全面を適度に荒すテクスチャ加工
が施されていた。しかし先に述べた低浮上化の要請か
ら、記録面はテクスチャ形成せず、特別にヘッドが浮
上，着地するための領域（ＣＳＳゾーン；Contact Star
t Stop Zone ）を設け、その部分のみテクスチャリング
することが試みられている（ゾーンテクスチャリン
グ）。

【０００５】このゾーンテクスチャリングの方法とし
て、記録面をマスクしてＣＳＳゾーンのみをエッチング
やスパッタ，ゾルゲルなどの手法によりテクスチャリン
グする方法が試みられている。しかしながら、これらの
方法では、マスクの効果が充分でない場合があり、記録
面側も若干荒れてしまい、結果的に記録できる部分が小
さくなるという問題があるため、レーザーによるテクス
チャリングする方法をもちいる。

【０００６】レーザーによるテクスチャリングする方法
においては、前記した特開平7−182655号記載の方法が
あるが、炭酸ガスレーザーの出力安定性が良好でないた
め、安定した形状，高さのテクスチャを形成することが
難しかった。また、炭酸ガスレーザーは波長が１０.６
μｍと長波長のため、集光できるスポット径が大きく
なってしまい、小さなテクスチャを形成するのが難し
い。

【０００７】また、前記した特開平9−138942 号の方法
では、紫外光を用いるため、充分小さいバンプは形成で
きるものの、焦点深度が浅いために基板表面でのフォー
カシングが難しく、バンプ高さを高精度に制御すること
が難しかった。また、通常のレンズ系では紫外光を吸収
してしまうために光学系による損失が大きいという問題
があった。さらに、光を肉眼で観察不可能なため、作業
上の困難と危険があった。ここで、バンプとは、テクス
チャを構成する丘状の突起一つ一つを指す。

【０００８】さらに、化学強化された基板では、機械的
強度が高くレーザーテクスチャの形成が容易であるもの
の、化学強化で置換されたイオン半径の大きいアルカリ
イオンが化学的に不安定であるため、このアルカリイオ
ンが基板表面に移動し、磁性膜の膜はがれや粘着等の不
良を生じることが懸念される。

【０００９】一方、他の強化基板として結晶化ガラス基
板が考えられるが、結晶化ガラス基板を用いた場合に
は、記録面の平滑性が充分ではなく、高記録密度化が難
しい。よって、本発明の目的は、化学的安定性が良好
で、かつ安定した形状のレーザーテクスチャ形成が可能
な高密度記録に対応した磁気ディスク用ガラス基板を得
ることである。本発明の他の目的は、化学強化層が無く
ても機械的強度が高く、信頼性の高い磁気ディスク用ガ
ラス基板を得ることである。本発明の更に他の目的は、
信頼性が高く、高い記録密度を有する磁気ディスクおよ
び磁気ディスク装置を得ることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為の
本願発明の特徴は以下の通りである。

【００１１】本発明の磁気ディスク用ガラス基板は、表
面の少なくとも一部に情報を記録するための情報記録面
が設けられ、実質的に表面部に化学強化層が存在せず、
かつ情報記録面の面粗さＲａが２.０ｎｍ以下であり、
かつ３００〜２０００ｎｍの間のいずれかの波長で光の
透過率が１０％以下となる波長帯域が存在する。前記ガ
ラス基板にはチタン，バナジウム，クロム，マンガン，
コバルト，ニッケル，銅，金，銀から選ばれる少なくと
も一種以上の遷移金属元素を含有し、さらに前記遷移金
属元素はコバルトであり、このコバルトはＣｏＯの酸化
物換算で１〜３０重量％含有される。またこの場合前記
波長帯域は４５０〜７００ｎｍである。

【００１２】また、本発明の磁気ディスク用ガラス基板
は少なくとも以下の酸化物換算でＳｉＯ₂：５０〜８０
重量％、Ｂ₂Ｏ₃：０〜１５重量％、Ｒ₂Ｏ：０〜２０重
量％（Ｒ＝アルカリ金属元素）、Ｌｎ₂Ｏ₃：０〜１０重
量％（Ｌｎ＝希土類元素）、Ａｌ₂Ｏ₃：０.５〜１５重
量％、ＣｏＯ：１〜３０重量％を含有する。

【００１３】本発明の磁気ディスクは、少なくとも円形
のガラス基板と、この基板表面上に直接または他の層を
介して形成された情報記録膜とからなり、該基板表面は
外周と同心円状に形成された非情報記録面と、情報記録
面とからなり、この情報記録面の面粗さＲａは２.０ｎ
ｍ以下、Ｒmaxは５ｎｍ以下であり、かつ非情報記録部
には規則的に配列されたテクスチャが形成されており、
このテクスチャを構成するバンプの高さの平均値が１０
ｎｍ以上２５ｎｍ以下であり、該ガラス基板は実質的に
表面部に化学強化層が存在せず、かつ３００〜２０００
ｎｍの間のいずれかの波長帯域で光の透過率が１０％以
下となる領域が存在する。

【００１４】前記ガラス基板は遷移金属元素のうち少な
くとも一種以上を含有し、さらに前記遷移金属元素はコ
バルトであり、このコバルトはＣｏＯの酸化物換算で１
〜１３重量％含有される。

【００１５】また本発明の磁気ディスクの製法は、少な
くとも実質的に表面に化学強化層を有さず、かつ表面の
面粗さＲａが２.０ｎｍ以下のガラス基板に、波長帯域3
00〜２０００ｎｍのうちのいずれかの波長を有する単色
光を照射することによって該ガラス基板の表面部の非情
報記録面にテクスチャを形成する工程を含み、このテク
スチャを形成するバンプの高さの平均値が１０ｎｍ以上
２５ｎｍ以下である。前記ガラス基板がコバルト元素を
含有し、その場合前記波長帯域は４５０〜700ｎｍのい
ずれかである。

【００１６】さらに、本発明の磁気ディスク装置は、少
なくとも、磁気ディスク，磁気ヘッド，磁気ディスクを
回転させる駆動装置（たとえば、スピンドルとモーター
等を有する。）、磁気ヘッドの磁気ディスクに対する相
対位置を変化させる駆動装置（たとえば、モーター等を
有する。）とを有し、前記磁気ディスクは、少なくとも
ガラス基板と、その上に直接または他の層を介して形成
された磁性膜とからなり、前記ディスクの表面部には非
情報記録面と情報記録面とを有しており、磁気ディスク
が回転中、磁気ヘッドがこの情報記録面上に位置すると
きの磁気ヘッドの浮上量が３０ｎｍ以下であり、かつ情
報記録面の面粗さＲａは２.０ｎｍ以下、Ｒmaxは５ｎｍ
以下であり、かつ非情報記録面には規則的に配列された
テクスチャが形成されており、このテクスチャを構成す
るバンプの高さの平均値が１０ｎｍ以上２５ｎｍ以下で
あり、該ガラス基板は実質的に表面部に化学強化層が存
在せず、かつ３００〜２０００ｎｍの間のいずれかの波
長で光の透過率が１０％以下となる波長帯域が存在する
ことを特徴とする。前記ガラス基板はコバルト元素をＣ
ｏＯの酸化物換算で１〜１３重量％含有する。

【００１７】本発明によれば、表面に化学強化層が無い
ため、化学的安定性が良好で、かつ安定した形状のレー
ザーテクスチャ形成が可能な高密度記録に対応した磁気
ディスク用ガラス基板が得られる。また希土類元素を含
有しているため化学強化層が無くても機械的強度が高
く、信頼性の高い磁気ディスク用ガラス基板が得られ
る。

【００１８】また信頼性が高く、高い記録密度を有する
磁気ディスクおよび磁気ディスク装置が得られる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明を、実施例を用いて詳細に
説明する。

【００２０】（実施例１）表１に、本発明で作製した磁
気ディスク用ガラス基板のガラス組成を示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】まず、表１に示したガラス基板の作製方法
について述べる。定められた量の原料粉末をるつぼに秤
量して入れ、混合したのち、電気炉中で１６００℃で溶
解した。原料が充分に溶解したのち、撹拌羽をガラス融
液に挿入し、約１時間撹拌した。その後、撹拌羽を取り
出し、３０分間静置したのち、治具に融液を流しこむこ
とによってガラスブロックを得た。その後各ガラスのガ
ラス転移点付近までガラスブロックを再加熱し、徐冷し
て歪取りを行った。

【００２３】得られたガラスブロックを約１.５mm の厚
さの円盤形状にスライスし、内周，外周を同心円として
カッター用いて切り出した。さらに内外周をダイヤモン
ド治具を用いて面取り加工した。その後、両面を粗研磨
及びポリッシングを行い、磁気ディスク用ガラス基板と
した。

【００２４】図１に、作製した磁気ディスク用ガラス基
板の模式図を示す。図１において、１はガラス基板、２
はチャックのための内周チャッキング部、３は記録面、
４は非記録面であるＣＳＳゾーン（ＣＳＳ部）である。
本実施例では、基板の厚みは０.６３５mm 、内周は直径
２０mm、外周は直径６５mmとした。内周，外周共通の中
心を０とし、ｒ＝１３〜１５mmの範囲をＣＳＳゾーン４
とし、そこにレーザーテクスチャを形成した。

【００２５】表１において、Ｎo.１〜Ｎo.１６は希土類
元素，酸化コバルトを含有したガラスである。Ｎo.１７
は希土類元素を含有していないガラスである。また、Ｎ
o.１８はＮo.１０のガラスを化学強化した化学強化ガラ
ス、Ｎo.１９は酸化コバルトを含有した結晶化ガラスで
ある。

【００２６】Ｎo.６，Ｎo.１６ガラスはガラスになら
ず、流し込み直後に失透した。従って、これらのガラス
は、基板用ガラスとしては好ましくない。

【００２７】表２に、表１に示したガラス基板のいろい
ろなレーザー波長に於ける光の透過率とレーザーテクス
チャ形成の状態，基板の耐水性，記録面の面粗さＲａ，
基板表面のビッカース硬さ，ガラス母材の三点曲げ強度
を示す。

【００２８】

【表２】

【００２９】本実施例では、基本波が１０６４ｎｍのＹ
ＡＧレーザー、およびその２倍波である５３２ｎｍ、４
倍波である２６６ｎｍの各レーザーのパルスレーザーを
用いてテクスチャ形成した。パルスあたりのレーザーパ
ワーは約２.０μＪとし、レーザーパルスの周波数を２
０ｋＨｚとした。透過率は分光光度計によって測定した
値である。

【００３０】テクスチャ形成の有無は、各レーザー照射
後の基板を光学顕微鏡で検鏡し、痕跡のあったものにつ
いてＡＦＭ（原子間力顕微：Atomic Force Microscopy
）を用いてバンプ形状を評価することにより行った。
痕跡が残り、ＡＦＭによりバンプ形状が良好で高さのば
らつきが小さく、良好なテクスチャ形成がなされたもの
については○、痕跡は残ったがバンプ形状が思わしくな
かったり、高さ制御が思わしくなかったりしたものは
△、光学顕微鏡、ＡＦＭによる検鏡でも痕跡の残らなか
ったものは×とした。

【００３１】耐水性は、各ガラス基板を７０℃の純水８
０ｍｌ中に２４時間浸漬し、純水中に溶出するガラス成
分の量を測定した。その結果良好な場合には○、そうで
ない場合には×とした。表面粗さは触針式の表面粗さ計
を用いて評価した。

【００３２】また基板表面のビッカース硬さは、基板形
状に加工された基板の表面にダイヤモンド圧子を１００
ｇ−１５ｓの条件で印加し、その大きさより評価した。
三点曲げ強度は、各基板から厚さ０.６３５mm×４mm×
４０mm の短冊状の試験片を切り出し、端面を面取りし
た後評価した。クロスヘッドスピードは０.５mm／分と
した。

【００３３】レーザー光波長が２６６ｎｍでは、どのガ
ラスも透過率は低かったが、Ｎo.１〜Ｎo.１７の化学強
化していないガラスでは、テクスチャの痕跡を見出すこ
とはできたものの、高さ、形状制御を十分に行うことが
難しかった。また、比較例のＮo.１９の結晶化ガラスに
おいても、テクスチャの痕跡を確認できたが、高さのば
らつきが大きく、安定したテクスチャを形成することが
できなかった。一方、鉄の酸化物を含有し、化学強化さ
れた比較例Ｎo.１８のガラスでは、安定したテクスチャ
を形成することができた。

【００３４】次に、２倍波の５３２ｎｍでは、ＣｏＯ含
有量が１.０重量％以上のＮo.２〜Ｎo.５のソーダライ
ム系ガラスおよびＮo.１２〜Ｎo.１５，Ｎo.１７のホウ
ケイ酸ガラスにおいて安定した形状のテクスチャを形成
することができた。また、比較例のＮo.１９の結晶化ガ
ラスにおいても安定したテクスチャ形成が可能であっ
た。しかし、比較例Ｎo.１８の化学強化ガラスでは、５
３２ｎｍではテクスチャの痕跡を見出すことができなか
った。

【００３５】Ｎo.１，Ｎo.１１のＣｏＯ含有量が０.５
重量％と少ないガラスでは、ソーダライム，ホウケイ酸
ともテクスチャ形成は確認できたものの安定した形状の
テクスチャ形成を確認することができなかった。また、
Ｎo.７，Ｎo.８のＮｉＯを含有するガラスでは、ＮｉＯ
含有量が０.５重量％の時にはテクスチャ形成が確認で
きなかったが、Ｎo.８のようにＮｉＯ含有量が５.０重
量％では、テクスチャの形成が確認できた。しかし、高
さ制御が良好でなく、安定したテクスチャを得ることが
難しかった。

【００３６】１０６４ｎｍの基本波では、ＮｉＯを５重
量％含有するＮo.８、およびＣｏＯを５重量％以上含有
するＮo.２，Ｎo.４，Ｎo.５，Ｎo.６，Ｎo.１２，Ｎo.
１４，Ｎo.１５，Ｎo.１６，Ｎo.１７，Ｎo.１８及びＮ
o.１９の各ガラスにおいてテクスチャ形成が認められ
た。しかし、得られたテクスチャの形状および高さの制
御が難しかった。それ以外のガラスでは、テクスチャの
痕跡を認めることができなかった。

【００３７】耐水性を評価すると、Ｎo.１〜Ｎo.１７の
ガラスでは良好であった。一方、Ｎo.１８の化学強化ガ
ラスでは、化学強化に使用したＫ、およびＮａ，Ｃａな
どが多く溶出し、良好とは言えなかった。また、Ｎo.１
９の結晶化ガラスにおいても、Ｌｉなどが溶出し、耐水
性は良好とは言えなかった。

【００３８】記録面の粗さを見ると、Ｎo.１〜Ｎo.１８
では２ｎｍ以下であったが、Ｎo.１９の結晶化ガラスで
は、３.２ｎｍと、表面が粗かった。

【００３９】マイクロビッカース硬さは、希土類を含有
するＮo.１〜Ｎo.１５のガラスでは６８０前後と、高い
マイクロビッカース硬度を示した。一方、希土類元素を
含有していないＮo.１７のホウケイ酸ガラスでは６２３
と、良好な値とはいえなかった。

【００４０】さらに、三点曲げ強度においても、マイク
ロビッカース硬度と同様な結果となった。比較例の化学
強化ガラス，結晶化ガラスにおいては、上記の機械的強
度は十分に高い値を示していた。

【００４１】以上のことから、レーザーによるテクスチ
ャ形成の可能性，化学的安定性，表面粗さおよび機械的
強度の４点を指標として磁気ディスク用ガラス基板を評
価したところ、以下のような結論に達した。

【００４２】まず、レーザー波長が４倍波の２６６ｎｍ
では、化学強化したガラスのみに安定したテクスチャ形
成が可能であり、その他では安定したテクスチャ形成が
難しかった。従って、この波長では化学強化されている
ことが安定したレーザーテクスチャ形成の条件となる。
一方、化学強化ガラスでは、化学的安定性に問題がある
ため、信頼性の高い磁気ディスクを得ることが難しい。
従って、２６６ｎｍにおける安定したレーザーテクスチ
ャ形成は実用上難しい。

【００４３】次に、２倍波の５３２ｎｍでは、ＣｏＯを
１.０重量％以上含有した系において、ソーダライムガ
ラス，ホウケイ酸ガラスとも安定したレーザーテクスチ
ャ形成が可能であった。特に、希土類を含有したホウケ
イ酸ガラスにおいては、化学的安定性，機械的強度にお
いても化学強化されていなくても良好な結果を示してお
り、信頼性の高い磁気ディスクを得ることが可能であっ
た。結晶化ガラスでは５３２ｎｍにおいて安定したテク
スチャ形成が可能であったものの、表面粗さが粗く、実
施例２で述べるように、磁気ディスクとしての特性に問
題があった。

【００４４】基本波の１０６４ｎｍでは、テクスチャ形
成が可能なガラスが存在したが、ばらつきが大きく、安
定した形状、高さのテクスチャ形成は難しかった。

【００４５】また、用いるレーザー波長に対応した遷移
金属を含有させる必要がある。具体的には、２６６ｎｍ
の波長ではＦｅ、５３２ｎｍではＣｏ、１０６４ｎｍで
はＮｉを含有させることにより各波長に対応してレーザ
ーテクスチャ形成が可能となることが分かった。しか
し、２６６ｎｍでは化学強化した基板のみレーザーテク
スチャ形成が可能であった。また、１０６４ｎｍでは安
定したテクスチャ形成が難しかった。

【００４６】以上の検討から、安定したレーザーテクス
チャ形成可能で、かつ高い信頼性を有する磁気ディスク
を得るためには、ＣｏＯおよび希土類元素を含有するガ
ラスに波長５３２ｎｍのレーザーを用いてレーザーを形
成するのが好ましい。

【００４７】次に、表２より、安定したテクスチャ形成
に必要な各波長の透過率の関係について調べた。１０６
４ｎｍのＮo.８ガラスにおいて、透過率１０％で形状等
が不安定であったが、テクスチャ形成が可能であった。
また、表２中で透過率１０％を超える場合にはテクスチ
ャを形成することは難しかった。また、各波長の透過率
が２.０％以下であると、より安定なテクスチャを得る
ことができた。このことから、レーザー波長における透
過率は、１０％以下であるとテクスチャ形成が可能であ
り、さらに好ましくは２％以下であると、形状や高さ制
御が安定したテクスチャが形成可能である。

【００４８】図２に、Ｎo.１２ガラスの透過率の波長依
存性を示す。この図のように、Ｃｏ酸化物を含有させる
と、波長約４５０ｎｍ〜７００ｎｍの広い波長域で大き
な吸収があることが分かった。また、ＣｏＯ含有量を増
加して行くと、吸収端近傍での透過率が減少していっ
た。そしてＣｏＯ含有量が１３重量％の時に波長４５０
ｎｍ，７００ｎｍで透過率がほぼ０となることが分かっ
た。またそれ以上ＣｏＯを含有させても見かけの透過率
曲線は変化しなかった。この事から、ＣｏＯを１３重量
％を超えて含有させてもガラスの光学的特性は変化しな
いことから、過剰であるということができる。

【００４９】表２の結果より、透過率が２％以下であれ
ば安定したレーザーテクスチャが形成可能であったが、
この系の場合、ＣｏＯ濃度が高いときは４５０ｎｍ〜７
００ｎｍの範囲でこの条件を満足できた。従って、この
範囲の波長を有するレーザーであれば、どんなレーザー
であってもレーザーテクスチャ形成可能であった。

【００５０】さらに、本実施例以外にも銅，クロム，マ
ンガン，バナジウム，チタンなどを含有させることによ
り、近紫外域から赤外域まで幅広い波長域に対して光の
吸収が可能となる。具体的には、バナジウムを含有させ
ることにより３００ｎｍ〜４００ｎｍ，クロムの酸化物
を含有させることにより、３００ｎｍ〜４５０ｎｍ，ニ
ッケルを含有させることにより４００ｎｍ〜７００ｎ
ｍ，コバルトを含有させることにより４５０ｎｍ〜７０
０ｎｍおよび１０００ｎｍ〜２０００ｎｍ，銅を含有す
ることにより５５０〜１５００ｎｍ，チタンを含有させ
ることにより４５０ｎｍ〜８００ｎｍの光を吸収させる
ことが可能であり、この波長域でレーザーテクスチャの
形成が可能であった。以上のことから、光の波長が３０
０ｎｍ〜２０００ｎｍであれば、各波長に対応した遷移
金属元素を含有させることによりレーザーテクスチャの
形成が可能である。

【００５１】さらに、金，銀などもガラス中で金属コロ
イド化することにより、特定波長の吸収が見られ、この
波長領域でレーザー加工が可能であった。

【００５２】また、希土類金属元素も光を吸収するので
同様な効果が期待できるが、希土類元素の吸収スペクト
ルは内殻電子のｆ−ｆ遷移によるため非常にシャープで
あり、非常に狭い波長領域でのみレーザーテクスチャ加
工が可能であった。

【００５３】図３に、本実施例で作製したレーザーテク
スチャの一つのバンプ形状の例を示す。図３において、
１はガラス基板、５はテクスチャを形成するバンプであ
る。これは、Ｎo.１２のガラス基板で得られたテクスチ
ャをＡＦＭにより観察したものである。この図のよう
に、本実施例で得られたバンプ形状は、この例のように
中央で大きく盛り上がるドーム形状のバンプである事が
分かった。

【００５４】このバンプの表面をＳＥＭ（走査型電子顕
微鏡）を用いて観察すると、ガラスは一度レーザーによ
り溶融し、急冷・再凝固していることが分かった。この
とき、徐冷されて作成されている基板に比べて体積収縮
の割合が小さく、体積が大きくなる。そのために膨れ上
がり、ドーム形のバンプが形成されたと考えられる。ま
た、Ｎo.１２のガラスを用いて、パルスあたりのレーザ
ーパワーを変化させてテクスチャ形成し、その時のバン
プ高さを測定した。図４に結果を示す。図４に示すよう
に、レーザーパワーを変化する事によってバンプ高さは
大きく変化し、２μＪで約１５ｎｍ、５μＪで１００ｎ
ｍとなった。また、１０μＪ以上では１０００ｎｍとな
った。この時、すべてバンプ形状は図３に示すドーム形
状であった。また、バンプ径は、どの場合も約５〜１０
μｍであった。また、パルスの周波数が２０ｋＨｚのと
きバンプのピッチは約１０μｍであった。

【００５５】次に、各ガラス基板の成分について適正量
を検討した。

【００５６】表３に、検討したガラスの組成及びマイク
ロビカース硬さ（Ｈｖ）、耐水性試験における成分の溶
出量、記録面の表面粗さ（Ｒａ／ｎｍ）、レーザーテク
スチャ形成の有無、及びガラス生成の有無を示す。

【００５７】

【表３】

【００５８】表３において、マイクロビッカース硬さ、
耐水性試験は既述の方法を用いて評価した。レーザーテ
クスチャは、安定なガラスが得られたものに対して直径
２.５″(インチ）のガラス基板を作製し、５３２ｎｍの
２倍波を用いることによって行った。

【００５９】表３のＮo.２１、表１のＮo.６ガラスのよ
うに、ＳｉＯ₂含有量が５０.０重量％未満ではガラス
の安定性が低く、ガラスとならなかった。しかし、表１
のＮo.４、表３のＮo.２２ガラスのようにＳｉＯ₂含有
量が５０.０重量％以上では安定したガラスを得ること
ができた。また、表３のＮo.２２ガラスでは安定なガラ
スを得ることができたが、Ｎo.２３ガラスのようにＳｉ
Ｏ₂含有量が８０％を超える場合ではガラスの粘度が非
常に高くなり、溶融が難しく、脈理，気泡の多いガラス
となった。以上のことから、ＳｉＯ₂含有量は５０％以
上８０％以下であることが望ましい。

【００６０】表３Ｎo.２４ガラスでは、安定なガラスは
得られたものの、マイクロビッカース硬さ（Ｈｖ）が低
く、機械的強度が充分であるとはいえなかった。一方、
Ｎo.２５ガラスではＨｖが７３４と、十分な機械的強度
が得られた。この事から、ＳｉＯ₂含有量は６０重量％
以上であると、高い機械的強度が得られるため、さらに
好ましい。一方、Ｎo.２２ガラスでは、安定なガラスが
形成できたものの、特性温度が高いため、レーザーテク
スチャの形成が難しかった。

【００６１】以上のことから、十分な機械的強度が得ら
れ、耐水性も良好で、表面粗さも小さくでき、かつレー
ザーテクスチャ形成可能なガラスを得るためには、Ｓｉ
Ｏ₂含有量が６０重量％以上７５重量％以下であること
が好ましい。

【００６２】Ｂ₂Ｏ₃は、Ｎo.１〜Ｎo.１０のガラスのよ
うに、含有されなくてもレーザーテクスチャを形成する
ことができた。しかし、表３のＮo.２７ガラスのように
１５重量％を超えると、耐水性試験においてＢ₂Ｏ₃が溶
出し、化学的安定性が低下していた。このことから、Ｂ
₂Ｏ₃含有量は０以上１５重量％以下であれば、安定なガ
ラスを得ることができる。

【００６３】一方、ガラス中のアルカリ成分について
は、表３のＮo.３０ガラスのように、アルカリ金属酸化
物の合計の含有量が２０重量％をこえるとき、アルカリ
溶出量が多かった。Ｎo.３１ガラスのようにアルカリ金
属酸化物の合計量が２０重量％以下であればアルカリ溶
出量を充分小さく抑えることができた。従って、アルカ
リ金属酸化物の含有量は２０重量％以下であることが好
ましい。

【００６４】また、Ｎo.３３，Ｎo.２３ガラスではアル
カリ金属酸化物の合計量が７.０重量％以下であるた
め、特性温度が高く、レーザーテクスチャ形成が難しか
った。Ｎo.３２，Ｎo.２２ガラスでは７.０重量％以上
であり、レーザーテクスチャ形成が可能であった。以上
のことから、より好ましくはアルカリ金属酸化物の合計
量は７重量％以上２０重量％以下であることがよい。

【００６５】希土類酸化物については、含有させると化
学強化しなくても機械的強度を向上する事ができるが、
表１のＮo.１６、表３のＮo.４４ガラスのように、１０
重量％を超えると、遷移金属元素と反応して失透を起こ
した。従って、希土類酸化物の含有量は１０重量％以下
である事が好ましい。

【００６６】さらに含有されるＣｏＯの含有量は、Ｎo.
６ガラスのように３０重量％を超えるとガラスが失透す
るため、好ましくない。また、Ｎo.１，Ｎo.１１ガラス
のように、１.０重量％未満では、レーザーテクスチャ
を形成する事が難しかった。従って、ＣｏＯの含有量は
１.０重量％以上３０重量％以下である事がよい。さら
に、光の吸収の飽和条件から、ＣｏＯは１３重量％を超
えて含有されると過剰となる。この事から、より好まし
くはＣｏＯ含有量は１.０重量％以上１３重量％以下で
あることがよい。

【００６７】（実施例２）次に、実施例１で作製したガ
ラスを基板として磁気ディスクおよび磁気ディスク装置
を作製し、特性を評価した。図５に、作製した磁気ディ
スクの断面の模式図を示す。図５において、１はガラス
基板、６はＣｒ系材料からなるプリコート膜、７はＣｒ
Ｔｉ系材料からなる下地膜、８はＣｏＣｒＰｔ系材料か
らなる磁性膜、９はカーボン材料からなる保護膜、１０
は潤滑材である。これらの膜を基板の両面に作製した。

【００６８】また、本実施例では、ガラス基板としてＮ
o.１２、および比較例としてＮo.１９の結晶化ガラスの
ガラス基板を用い、両面のｒ＝１３〜１５mmにレーザー
ゾーンテクスチャを施した。レーザーは波長が５３２ｎ
ｍの２倍波を用いた。また、レーザーのパルスあたりの
パワーを変化させ、バンプ高さを５ｎｍ〜４０ｎｍで変
化させた。

【００６９】作製したガラス基板を洗浄し、乾燥させた
後、スパッタリング法を用いて上記の膜を形成した。本
実施例では、プリコート膜を２２ｎｍ，下地膜を２５ｎ
ｍ，磁性膜を１９ｎｍ，保護膜を２９ｎｍ形成した。さ
らに、潤滑材をディッピングによって塗布し、磁気ディ
スクとした。

【００７０】図６に、本実施例で作製した磁気ディスク
装置の模式図を示す。図６において、１１は磁気ディス
ク、１２は磁気ディスク回転軸、１３はスピンドルモー
ター、１４は磁気ヘッド、１５は磁気ヘッドの回転軸、
１６は電気系の電気信号出力端子である。１１の磁気デ
ィスクは１２の回転軸によって支持され、同時にスピン
ドルモーターが回転する事によって磁気ディスクを回転
させる。また、磁気ヘッドはヘッド回転軸によって支持
されており、ヘッド回転軸が回転する事によってディス
クの半径方向の位置を決定している。本実施例では、磁
気ディスクを６枚搭載し、各ディスクの両面に計１２個
の磁気ヘッドを搭載した。この時、筐体の厚さは１２mm
となった。

【００７１】また、磁気ヘッド形状および磁気ヘッドを
支えるアームのばね強度を制御し、磁気ヘッドの浮上量
を制御した。本実施例では、磁気ヘッドの浮上量を２０
ｎｍ，３０ｎｍおよび４０ｎｍとした。

【００７２】表４に、Ｎo.１２ガラス基板表面を種々の
粗さに加工し、それぞれの基板を用いて作製した磁気デ
ィスク装置のヘッド浮上量と、磁気ディスク装置の記録
再生特性を示す。また、各ガラス基板のＲａおよびＲma
x も併記する。

【００７３】

【表４】

【００７４】ヘッド浮上量が４０ｎｍでは、各基板の場
合とも読み出し信号のＣ／Ｎが十分でなく、良好とは言
えなかった。しかし、ヘッド浮上量が２０ｎｍおよび３
０ｎｍでは、基板表面粗さによって特性が異なった。浮
上量が３０ｎｍのとき、Ｒａが２ｎｍ以下の基板では良
好な読書き特性が得られたが、２ｎｍを超えると良好な
特性が得られなかった。さらに浮上量が２０ｎｍのと
き、Ｒａが１ｎｍ以下の基板では良好な読書き特性が得
られたが、２ｎｍを超えると良好な特性が得られなかっ
た。Ｎo.１２のガラス基板を用いた磁気ディスク装置で
は高いＣ／Ｎが得られ、良好な特性を示した。同様にＮ
o.１９の結晶化ガラス基板を用いて記録再生特性を評価
したところ、ヘッドが損傷する不良が見られる場合があ
った。これは、この基板のＲmax が約３０ｎｍと大きい
ためである。

【００７５】以上のように、記録時のヘッドの浮上量は
３０ｎｍ以下のとき高いＣ／Ｎが得られ、良好な磁気特
性を示した。また、この浮上量を実現するため、ディス
クの表面粗さはＲａで２.０ｎｍ以下、Ｒmaxで５ｎｍ以
下であれば浮上量３０ｎｍにおいて良好な記録再生特性
が得られた。さらにＲａが１ｎｍ以下であれば浮上量２
０ｎｍにおいても良好な記録再生特性が得られた。

【００７６】表５に、Ｎo.１２のガラス基板を用いて作
製した磁気ディスク装置の、各テクスチャのバンプ高さ
における信頼性試験結果を示す。

【００７７】

【表５】

【００７８】この時、ヘッド浮上量は３０ｎｍとした。
評価は、磁気ディスクを多数用意し、始動，停止動作を
１００００回繰り返し行い、ヘッド損傷などの不良が生
じた場合を×、生じない場合を○とした。

【００７９】その結果、レーザーのバンプ高さが５ｎｍ
のとき、ヘッドが粘着する場合が見られた。１０ｎｍ以
上２５ｎｍ以下ではヘッド損傷などの不良は見られなか
った。一方、３０ｎｍ以上のとき、ヘッドが損傷する不
良が見受けられた。以上の事から、バンプの高さは、１
０ｎｍ以上２５ｎｍ以下である事が好ましい。

【００８０】以上のように、磁気ディスク用ガラス基板
に遷移金属元素を含有させ、さらに化学強化されなくて
も機械的強度の高い希土類含有ガラス基板を用い、レー
ザーを用いてゾーンテクスチャリングを形成しているこ
とは、本発明の一つの特徴である。

【００８１】

【発明の効果】本発明によれば、表面に化学強化層が無
いため、化学的安定性が良好で、かつ安定した形状のレ
ーザーテクスチャ形成が可能な高密度記録に対応した磁
気ディスク用ガラス基板が得られる。

【００８２】また、本発明によれば、希土類元素を含有
しているため、化学強化層が無くても機械的強度が高
く、信頼性の高い磁気ディスク用ガラス基板が得られ
る。

【００８３】また、本発明によれば、信頼性が高く、高
い記録密度を有する磁気ディスクおよび磁気ディスク装
置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の磁気ディスク用ガラス基板の
模式図。

【図２】本発明の実施例の磁気ディスク用ガラス基板の
透過率の波長依存性を示す図。

【図３】本発明の実施例の磁気ディスク用ガラス基板表
面に作製したレーザーテクスチャを形成するバンプの形
状の模式図。

【図４】本発明の実施例のパルスレーザーパワーに対す
る形成されるバンプの高さを示す図。

【図５】本発明の実施例の磁気ディスクの断面の模式
図。

【図６】本発明の実施例の磁気ディスク装置の模式図。

【符号の説明】

１…ガラス基板、２…内周チャッキング部、３…記録
面、４…ＣＳＳ部、５…バンプ、６…プリコート膜、７
…下地膜、８…磁性膜、９…保護膜、１０…潤滑材、１
１…磁気ディスク、１２…磁気ディスク回転軸、１３…
スピンドルモーター、１４…磁気ヘッド、１５…ヘッド
回転軸、１６…電気信号出力端子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木康隆茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者加藤章神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者武尾典幸神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者赤松潔神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者猪股洋一神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者寺門正倫神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者高橋研茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス基板と、該ガラス基板の表面の少な
くとも一部に設けられた情報を記録するための情報記録
面とを有し、該ガラス基板の表面部に実質的に化学強化層が存在せ
ず、前記情報記録面の面粗さＲａが２.０ｎｍ以下であり、
３００〜２０００ｎｍの間のいずれかの波長で光の透過
率が１０％以下となる波長帯域が存在することを特徴と
する磁気ディスク用ガラス基板。
【請求項２】請求項１に記載の磁気ディスク用ガラス基
板において、前記ガラス基板は、チタン，バナジウム，クロム，マン
ガン，コバルト，ニッケル，銅，金，銀から選ばれる少
なくとも一種以上の遷移金属元素を含有することを特徴
とする磁気ディスク用ガラス基板。
【請求項３】請求項２に記載の磁気ディスク用ガラス基
板において、前記遷移金属元素はコバルトであり、この
コバルトはＣｏＯの酸化物換算で１〜３０重量％含有さ
れることを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板。
【請求項４】請求項１に記載の磁気ディスク用ガラス基
板において、前記波長帯域が４５０〜７００ｎｍである
ことを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板。
【請求項５】少なくとも以下の酸化物換算でＳｉＯ₂：
５０〜８０重量％、Ｂ₂Ｏ₃：０〜１５重量％、Ｒ₂Ｏ：
０〜２０重量％(Ｒ＝アルカリ金属元素）、Ｌｎ₂Ｏ₃：
０〜１０重量％（Ｌｎ＝希土類元素）、Ａｌ₂Ｏ₃：０.
５〜１５重量％、ＣｏＯ：１〜３０重量％含有するこ
とを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板。
【請求項６】少なくとも円形のガラス基板と、この基板
表面上に直接または他の層を介して形成された情報記録
膜とからなり、該基板表面は外周と同心円状に形成され
た非情報記録面と、情報記録面とからなり、この情報記
録面の面粗さＲａは２.０ｎｍ以下、Ｒmax は５ｎｍ以
下であり、かつ非情報記録部には規則的に配列されたテ
クスチャが形成されており、このテクスチャを構成する
バンプの高さの平均値が１０ｎｍ以上２５ｎｍ以下であ
り、該ガラス基板は実質的に表面部に化学強化層が存在
せず、かつ３００〜２０００ｎｍの間のいずれかの波長
帯域で光の透過率が１０％以下となる領域が存在するこ
とを特徴とする磁気ディスク。
【請求項７】請求項６に記載の磁気ディスクにおいて、
前記ガラス基板は遷移金属元素のうち少なくとも一種以
上を含有することを特徴とする磁気ディスク。
【請求項８】請求項７に記載の磁気ディスクにおいて、
前記遷移金属元素はコバルトであり、このコバルトはＣ
ｏＯの酸化物換算で１〜１３重量％含有されることを特
徴とする磁気ディスク。
【請求項９】少なくとも実質的に表面に化学強化層を有
さず、かつ表面の面粗さＲａが2.0ｎｍ以下のガラス基
板に、波長帯域３００〜２０００ｎｍのうちのいずれか
の波長を有する単色光を照射することによって該ガラス
基板の表面部の非情報記録面にテクスチャーを形成する
工程を含み、このテクスチャを形成するバンプの高さの
平均値が１０ｎｍ以上２５ｎｍ以下であることを特徴と
する磁気ディスクの製造方法。
【請求項１０】請求項９に記載の磁気ディスクの製造方
法において、前記ガラス基板がコバルト元素を含有し、
かつ前記波長帯域が４５０〜７００ｎｍのいずれかであ
ることを特徴とする磁気ディスクの製造方法。
【請求項１１】少なくとも、磁気ディスク，磁気ヘッ
ド，磁気ディスクを回転させる駆動装置，磁気ヘッドの
磁気ディスクに対する相対位置を変化させる駆動装置と
を有し、前記磁気ディスクは、少なくともガラス基板
と、その上に直接または他の層を介して形成された磁性
膜とからなり、前記ディスクの表面部には非情報記録面
と情報記録面とを有しており、磁気ディスクが回転中、
磁気ヘッドがこの情報記録面上に位置するときの磁気ヘ
ッドの浮上量が３０ｎｍ以下であり、かつ情報記録面の
面粗さＲａは２.０ｎｍ以下、Ｒmaxは５ｎｍ以下であ
り、かつ非情報記録面には規則的に配列されたテクスチ
ャが形成されており、このテクスチャを構成するバンプ
の高さの平均値が１０ｎｍ以上２５ｎｍ以下であり、該
ガラス基板は実質的に表面部に化学強化層が存在せず、
かつ３００〜２０００ｎｍの間のいずれかの波長で光の
透過率が１０％以下となる波長帯域が存在することを特
徴とする磁気ディスク装置。
【請求項１２】請求項１１において、前記ガラス基板は
コバルト元素をＣｏＯの酸化物換算で１〜１３重量％含
有することを特徴とする磁気ディスク装置。