WO2023100893A1 - 磁気記録媒体用ガラス基板、磁気記録媒体用ガラスディスク、磁気記録媒体及びガラスディスクの製造方法 - Google Patents

磁気記録媒体用ガラス基板、磁気記録媒体用ガラスディスク、磁気記録媒体及びガラスディスクの製造方法 Download PDF

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WO2023100893A1
WO2023100893A1 PCT/JP2022/044030 JP2022044030W WO2023100893A1 WO 2023100893 A1 WO2023100893 A1 WO 2023100893A1 JP 2022044030 W JP2022044030 W JP 2022044030W WO 2023100893 A1 WO2023100893 A1 WO 2023100893A1
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magnetic recording
recording medium
glass
glass substrate
medium according
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PCT/JP2022/044030
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Inventor
晋吉 三和
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日本電気硝子株式会社
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
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    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • C03C3/093—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium containing zinc or zirconium
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/62—Record carriers characterised by the selection of the material
    • G11B5/73—Base layers, i.e. all non-magnetic layers lying under a lowermost magnetic recording layer, e.g. including any non-magnetic layer in between a first magnetic recording layer and either an underlying substrate or a soft magnetic underlayer
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/74—Record carriers characterised by the form, e.g. sheet shaped to wrap around a drum
    • G11B5/82—Disk carriers
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/84—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing record carriers

Definitions

  • the present invention relates to a glass substrate for a magnetic recording medium, a glass disk for a magnetic recording medium, a magnetic recording medium, and a method for manufacturing a glass disk.
  • a magnetic recording device includes a magnetic recording medium in which a magnetic layer is formed on a magnetic recording medium disk, and information can be recorded using the magnetic layer.
  • a magnetic recording medium in which a magnetic layer is formed on a magnetic recording medium disk, and information can be recorded using the magnetic layer.
  • aluminum alloy disks have been used as disks for magnetic recording media used in magnetic recording devices.
  • Glass discs which have excellent properties, are also used.
  • HAMR energy-assisted magnetic recording method
  • an ordered alloy having a large magnetic anisotropy coefficient Ku (hereinafter referred to as "high Ku") is used as the magnetic material of the magnetic layer.
  • the base material including the glass disk is heat-treated at a high temperature of 600 to 800° C. during or before and after the film formation of the magnetic layer. do.
  • the substrate including the glass disk is irradiated with a laser after the magnetic layer is formed. Such heat treatment and laser irradiation also have the purpose of increasing the annealing temperature and coercive force of the magnetic layer containing the FePt-based alloy or the like.
  • glass disks for magnetic recording media are required to have high rigidity (Young's modulus) so as not to cause large deformation during high-speed rotation.
  • a magnetic recording medium comprising a glass disk
  • information is written and read along the direction of rotation while the medium is rotated around the central axis at high speed and the magnetic head is moved in the radial direction.
  • the rotational speed for increasing the writing speed and reading speed has been increasing from 5400 rpm to 7200 rpm and further to 10000 rpm. Since positions for recording information are assigned, if the glass disk is deformed during rotation, the position of the magnetic head will be shifted, making accurate reading difficult.
  • the DFH mechanism is a mechanism in which a heating portion such as a very small heater is provided in the vicinity of the recording/reproducing element portion of the magnetic head, and only the periphery of the element portion is thermally expanded toward the medium surface direction.
  • the magnetic head since the gap between the recording/reproducing element portion of the magnetic head and the surface of the magnetic recording medium is extremely small, for example, 2 nm or less, the magnetic head may collide with the surface of the magnetic recording medium even with a slight impact. be. This tendency becomes more conspicuous as the rotation speed increases. Therefore, during high-speed rotation, it is important to prevent the deflection and fluttering of the glass disk, which cause this collision.
  • glass disks for magnetic recording media are also required to have an appropriate coefficient of thermal expansion in order to improve the reliability of recording and reproduction of magnetic recording media.
  • an HDD (hard disk drive) incorporating a magnetic recording medium has a structure in which the central portion is pressed by the spindle of a spindle motor to rotate the magnetic recording medium itself. Therefore, if the difference in thermal expansion coefficient between the glass disk and the spindle material is too large, the magnetic recording medium will be deformed due to the difference in thermal expansion and contraction between them due to ambient temperature changes. If such a phenomenon occurs, the written information cannot be read by the magnetic head, and there is a possibility that the reliability of recording and reproduction may be impaired. Therefore, it is desirable that the glass disk for magnetic recording media has a coefficient of thermal expansion that matches the coefficient of thermal expansion of the spindle material (for example, stainless steel) as much as possible.
  • the spindle material for example, stainless steel
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to prevent bending and fluttering during high-speed rotation, reduce the amount of deformation when placed horizontally, and furthermore, The object is to create a glass disk for magnetic recording media that matches the coefficient of thermal expansion of the material (such as stainless steel).
  • the present inventor found that the above technical problems can be solved by limiting the various properties of the glass substrate (original glass plate) before being processed into a glass disk within a predetermined range. , is proposed as the present invention. That is, the glass substrate for a magnetic recording medium of the present invention has an average linear thermal expansion coefficient of 30 ⁇ 10 ⁇ 7 /° C. to 70 ⁇ 10 ⁇ 7 /° C. in a temperature range of 30° C. to 380° C. and a Young's modulus of 80 GPa. It is characterized by having a specific Young's modulus of 30 GPa/g ⁇ cm ⁇ 3 or more and a strain point of 700° C. or more.
  • the "average linear thermal expansion coefficient in the temperature range of 30° C. to 380° C.” can be measured with a dilatometer.
  • Stress point refers to a value measured according to the ASTM C336 method.
  • Young's modulus can be measured by a well-known resonance method.
  • the “specific Young's modulus” is a value obtained by dividing the Young's modulus by the density, and the density can be measured by, for example, the well-known Archimedes method.
  • the glass substrate for a magnetic recording medium of the present invention has an average coefficient of linear thermal expansion of 30 ⁇ 10 -7 /°C or higher in the temperature range of 30°C to 380°C.
  • the Young's modulus of the glass substrate for magnetic recording media of the present invention is regulated to 80 GPa or more. This makes it difficult for the glass disk to bend or flutter during high-speed rotation, thereby preventing collision between the information recording medium and the magnetic head.
  • the glass substrate for a magnetic recording medium of the present invention has a specific Young's modulus of 30 GPa/g ⁇ cm ⁇ 3 or more. In this way, even when the glass disk is made thin, the glass disk is less likely to bend or flutter, and damage due to collision between the information recording medium and the magnetic head or peripheral parts can be prevented.
  • the strain point of the glass substrate for a magnetic recording medium of the present invention is regulated to 700°C or higher. In this way, even if heat treatment is performed at a high temperature, the glass disk is not deformed, and deformation of the glass disk can be prevented when manufacturing a magnetic recording medium using the energy-assisted magnetic recording method (HAMR).
  • HAMR energy-assisted magnetic recording method
  • the glass substrate for a magnetic recording medium of the present invention has a glass composition of 55% to 65% by mass of SiO 2 , 15% to 25% of Al 2 O 3 , and 2% to 5.5% of B 2 O 3 . , MgO 0.1% to 10%, CaO 0.1% to 10%, SrO 0% to 10%, BaO 0% to 10%, and ZrO 2 0% to 1%.
  • the glass substrate for a magnetic recording medium of the present invention preferably has a crack generation rate of 50% or less when indented with a Vickers indenter with a load of 500 g.
  • the "crack occurrence rate” is a value measured as follows. First, in a constant temperature and humidity chamber maintained at a humidity of 30% and a temperature of 25°C, a Vickers indenter set to a load of 500 g was driven into the glass surface for 15 seconds, and after 15 seconds, the number of cracks generated from the four corners of the indentation was counted.
  • the Vickers indenter can be implanted by a fully automatic Vickers hardness tester (for example, FLC-50VX manufactured by Futuretech). However, since the crack generation rate varies depending on the moisture content of the glass surface, the glass should be annealed for at least 1 hour in the temperature range of (Ps-350°C) to (Ps-10°C) before measurement. It is desirable to cancel differences in surface moisture conditions. In addition, Ps points out a strain point.
  • the glass substrate for a magnetic recording medium of the present invention preferably has a Vickers hardness of 640 or higher. By doing so, the main surface is less likely to be finely scratched. As a result, the surface accuracy of the magnetic recording medium can be maintained.
  • Vickers hardness refers to a value measured by pressing a Vickers indenter with a load of 100 g using a Vickers hardness tester.
  • the content of Na 2 O in the glass composition is preferably less than 0.1% by mass. Thereby, the performance of the magnetic layer formed on the surface of the glass disk can be maintained.
  • the glass substrate for a magnetic recording medium of the present invention preferably has a ⁇ -OH of 0.30/mm or less.
  • the glass substrate for a magnetic recording medium of the present invention preferably has an average roughness Ra of 2.0 nm or less on the main surface.
  • the "surface roughness Ra of the main surface” refers to the surface roughness Ra of both surfaces excluding the end surfaces, and can be measured with an atomic force microscope (AFM), for example.
  • the glass substrate for a magnetic recording medium of the present invention is finally processed into a disk shape by processing steps such as cutting and polishing, and the surface roughness and Ra of the glass disk are similarly 2.0 nm or less. is desirable. This makes it easier to obtain a highly accurate glass surface.
  • the glass substrate for a magnetic recording medium of the present invention preferably has an optical path length of 0.7 mm and an average linear transmittance of 70% or more in a wavelength range of 350 nm to 1500 nm.
  • the magnetic layer is sufficiently irradiated with the laser beam when laser irradiation is performed to increase Ku, so that the recording density of the magnetic recording medium can be efficiently increased.
  • the "average linear transmittance at an optical path length of 0.7 mm and a wavelength range of 350 nm to 1500 nm" can be measured with a commercially available spectrophotometer, for example, Shimadzu UV-3100 spectrophotometer, or Hitachi U -4000 or the like can be used.
  • the glass substrate for a magnetic recording medium of the present invention preferably has a substantially rectangular shape of 500 mm square or more and a thickness of 0.7 mm or less. In this way, a plurality of glass discs can be obtained from one glass substrate, thereby improving the productivity of the glass discs.
  • the main surface of the glass substrate for a magnetic recording medium of the present invention is essentially a fire-polished surface.
  • the glass disk for a magnetic recording medium of the present invention is preferably produced from the above glass substrate for a magnetic recording medium.
  • the glass disk for a magnetic recording medium of the present invention has an average linear thermal expansion coefficient of 30 ⁇ 10 ⁇ 7 /° C. to 70 ⁇ 10 ⁇ 7 /° C. in a temperature range of 30° C. to 380° C. and a Young's modulus of 80 GPa. It is characterized by having a specific Young's modulus of 30 GPa/g ⁇ cm ⁇ 3 or more and a strain point of 700° C. or more.
  • the glass disk for a magnetic recording medium of the present invention has a glass composition of 55% to 65% by mass of SiO 2 , 15% to 25% of Al 2 O 3 , and 2% to 5.5% of B 2 O 3 . , MgO 0.1% to 10%, CaO 0.1% to 10%, SrO 0% to 10%, BaO 0% to 10%, and ZrO 2 0% to 1%.
  • the magnetic recording medium of the present invention preferably includes the glass disk for a magnetic recording medium.
  • a method for producing a glass disk of the present invention is a method for producing a glass disk by processing a glass substrate for a magnetic recording medium to obtain a glass disk, wherein the glass substrate for a magnetic recording medium is the above glass substrate for a magnetic recording medium. is preferred.
  • FIG. 4 is an upper perspective view for showing the shape of a glass disk
  • the average linear thermal expansion coefficient in the temperature range of 30° C. to 380° C. is 30 ⁇ 10 ⁇ 7 /° C. to 70 ⁇ 10 ⁇ 7 /° C. or more, preferably 31 ⁇ 10 ⁇ 7 /°C to 70 ⁇ 10 ⁇ 7 /°C, 32 ⁇ 10 ⁇ 7 /°C to 65 ⁇ 10 ⁇ 7 /°C, 33 ⁇ 10 ⁇ 7 /°C to 60 ⁇ 10 ⁇ 7 /°C, 34 ⁇ 10 ⁇ 7 /°C to 55 x 10 -7 /°C, 35 x 10 -7 /°C to 45 x 10 -7 /°C, especially 35 x 10 -7 /°C to 40 x 10 -7 /°C.
  • the average coefficient of linear thermal expansion in the temperature range of 30 to 380°C is out of the above range, the difference in thermal expansion coefficient between the glass disk and the spindle material will increase. become difficult to match. As a result, the magnetic recording medium is likely to be deformed, and the reliability of recording and reproduction of the magnetic recording medium is likely to be lowered.
  • the Young's modulus of the glass substrate for a magnetic recording medium of the present invention is 80 GPa or higher, preferably 81 GPa or higher, more preferably 82 GPa or higher, and particularly preferably 83 GPa to 120 GPa. If the Young's modulus is too low, the glass disk tends to flex and flutter during high-speed rotation, and the information recording medium tends to collide with the magnetic head.
  • the specific Young's modulus is 30 GPa/g ⁇ cm ⁇ 3 or more, preferably 31 GPa/g ⁇ cm ⁇ 3 or more, 32 GPa/g ⁇ cm ⁇ 3 or more, particularly 33 GPa/g. ⁇ cm ⁇ 3 or more. If the specific Young's modulus is too low, the glass disk is likely to bend or flutter when the thickness of the glass disk is reduced, so that the information recording medium and the magnetic head are likely to collide.
  • the glass substrate for a magnetic recording medium of the present invention has a strain point of 700°C or higher, preferably 710°C or higher, particularly 720°C or higher. If the strain point is too low, the glass disk is likely to be deformed by heat treatment at high temperatures.
  • the glass substrate for a magnetic recording medium (and the glass disk for a magnetic recording medium) of the present invention has a glass composition of 55% to 65% by mass of SiO 2 , 15% to 25% of Al 2 O 3 and B 2 O 3 .
  • Contains 2%-5.5%, MgO 0.1%-10%, CaO 0.1%-10%, SrO 0%-10%, BaO 0%-10%, ZrO 2 0%-1% is preferred.
  • the reasons for limiting the content of each component as described above are as follows.
  • % display represents the mass % except when there is particular notice.
  • SiO2 is a component that forms the network of glass.
  • the content of SiO 2 is preferably 55%-65%, 56%-64%, 57%-63%, 58%-63%, 59%-62.5%. If the SiO 2 content is too low, vitrification becomes difficult and the heat resistance tends to decrease. In addition, the liquidus viscosity increases, making down-draw molding difficult. In addition, the density increases, and the specific Young's modulus tends to decrease. On the other hand, if the content of SiO 2 is too high, the viscosity of the glass melt increases, and the meltability and moldability tend to deteriorate. Also, the liquidus temperature rises, making molding difficult. Also, the coefficient of thermal expansion becomes too low.
  • Al 2 O 3 is a component that increases the Young's modulus, raises the strain point and the annealing point, and enhances the heat resistance.
  • the content of Al 2 O 3 is preferably 15% to 25%, 16% to 24%, 17% to 23%, 18% to 22%, especially 18% to 21%. If the content of Al 2 O 3 is too small, the Young's modulus is lowered, and the heat resistance and slow cooling tend to be lowered. On the other hand, if the content of Al 2 O 3 is too high, the liquidus temperature will decrease, making it difficult to mold by the overflow downdraw method.
  • B 2 O 3 is a component that forms a network of glass to enhance the solubility and lowers the liquidus temperature to enhance devitrification resistance. It is also a component that enhances scratch resistance.
  • the content of B 2 O 3 is preferably 2% to 5.5%, 2.2% to 5%, especially 2.5% to 5%. If the content of B 2 O 3 is too small, the scratch resistance is lowered and the liquidus temperature is lowered, making molding by the overflow downdraw method difficult. In addition, the glass becomes brittle, and defects such as chipping tend to occur during processing such as cutting and polishing. On the other hand, if the content of B 2 O 3 is too large, the Young's modulus is lowered, the rigidity is lowered, the strain point and the annealing point are lowered, and the heat resistance tends to be lowered.
  • MgO is a component that greatly increases the Young's modulus, and is also a component that lowers the high-temperature viscosity and improves meltability and moldability.
  • the content of MgO is preferably 0.1% to 10%, 0.5% to 9%, 0.5% to 8%, 0.5% to 7%, 1% to 6.5%, especially 1 .5% to 6%. If the content of MgO is too low, the Young's modulus and solubility are lowered, and the scratch resistance tends to be lowered. On the other hand, if the content of MgO is too high, the liquidus temperature rises and the liquidus viscosity drops, so the devitrification resistance tends to drop.
  • B 2 O 3 +MgO total amount of B 2 O 3 and MgO is preferably 5% to 10%, 5% to 9%, 5% to 8.5%, especially 5% to 8%. By doing so, it becomes easier to achieve both a high strain point and high scratch resistance.
  • CaO is a component that increases Young's modulus, lowers high-temperature viscosity, and enhances meltability and moldability.
  • the content of CaO is preferably 0.1% to 10%, 1% to 12%, 2% to 10%, especially 3% to 7%. If the content of CaO is too low, it will be difficult to obtain the above effects. On the other hand, if the CaO content is too high, the devitrification resistance tends to decrease.
  • the mass % ratio (B 2 O 3 +MgO)/CaO (value obtained by dividing the total amount of B 2 O 3 and MgO by CaO) is preferably 1.0 to 2.0, particularly 1.0 to 1.8. be. By doing so, it becomes easier to achieve both a high strain point and high devitrification resistance.
  • SrO is a component that lowers high-temperature viscosity and improves meltability and moldability. SrO is also preferably 0% to 10%, 0.1% to 8%, 0.5% to 6%, especially 1.5% to 6%. If the SrO content is too high, the devitrification resistance tends to decrease, and the density increases, which tends to decrease the specific Young's modulus.
  • BaO is a component that slightly lowers high-temperature viscosity and increases meltability. In addition, since it stabilizes the glass, it has the effect of lowering the liquidus temperature and increasing the liquidus viscosity. BaO is preferably 0% to 10%, 0.1% to 10%, 0.5% to 8%, especially 0.5% to 7%. If the BaO content is too high, the density increases and the specific Young's modulus tends to decrease.
  • ZrO 2 is a component that increases the Young's modulus, but if its content is too high, the devitrification resistance tends to decrease. Moreover, since the raw material is expensive, there is a possibility that the manufacturing cost will rise.
  • the content of ZrO 2 is preferably 0-1%, especially 0.01%-1%.
  • ingredients for example, the following ingredients may be added.
  • ZnO is a component that lowers high-temperature viscosity and significantly increases meltability.
  • the content of ZnO is preferably 0% to 7%, 0.1% to 5%, especially 0.5% to 3%. If the ZnO content is too low, it will be difficult to obtain the above effects. If the content of ZnO is too large, the glass tends to devitrify, and the strain point is lowered, which tends to lower the heat resistance.
  • TiO 2 is a component that enhances water resistance and weather resistance, and is a component that colors the glass.
  • the content of TiO 2 is therefore preferably between 0% and 0.5%, in particular between 0.005% and less than 0.1%.
  • Y 2 O 3 and La 2 O 3 are components that increase Young's modulus, but if the total amount of these components is too large, the devitrification resistance tends to decrease. Moreover, since the raw material is expensive, there is a possibility that the manufacturing cost will rise. Furthermore, there is a risk that the density will increase and the specific Young's modulus will decrease.
  • the total amount and individual content of these components are preferably 5% or less, 3% or less, 1% or less, and particularly preferably less than 0.1%.
  • Li 2 O, Na 2 O and K 2 O are components that lower high-temperature viscosity and improve meltability and moldability, but also lower water resistance and weather resistance.
  • the total and individual contents of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O are preferably between 0.005% and 0.2%, between 0.01% and 0.1%, especially between 0.01% and 0.01%. less than 1%. If the contents of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O are too high, the performance of the magnetic layer formed on the surface of the glass disk tends to deteriorate.
  • one or more selected from the group of SnO 2 , Cl, SO 3 and CeO 2 may be added at 0.05% to 0.5%. good.
  • Fe 2 O 3 is a component that is inevitably mixed into glass raw materials as an impurity, and is a coloring component. Therefore, the content of Fe 2 O 3 is preferably 0.5% or less, 0.001% to 0.1%, 0.005% to 0.07%, 0.008% to 0.03%, especially 0.008% to 0.025%. If the Fe 2 O 3 content is too high, the average linear transmittance in the wavelength range of 350 to 1500 nm tends to decrease.
  • the glass composition preferably does not substantially contain As2O3 , Sb2O3 , PbO, Bi2O3 and F.
  • substantially does not contain means that although the specified component is not actively added as a glass component, it is allowed to be mixed as an impurity. It means that the content is less than 0.05%.
  • the glass substrate for magnetic recording media (and the glass disk for magnetic recording media) of the present invention preferably has the following properties.
  • the crack generation rate when indented with a Vickers indenter with a load of 500 g is preferably 50% or less, 40% or less, 30% or less, and particularly preferably 20% or less. If the crack generation rate is too high, cracks are likely to occur on the end face of the magnetic recording medium (glass disk), and the magnetic recording medium (glass disk) is likely to be damaged.
  • the Vickers hardness is preferably 640 or higher, further 650 or higher, particularly 660 or higher. If the Vickers hardness is too low, the main surface is likely to be finely scratched, and the average surface roughness Ra may increase.
  • the liquidus temperature is preferably 1300° C. or lower, 1280° C. or lower, 1260° C. or lower, 1250° C. or lower, 1240° C. or lower, particularly 1230° C. or lower.
  • the liquidus viscosity is preferably 10 3.8 dPa ⁇ s or more, 10 4.4 dPa ⁇ s or more, 10 4.6 dPa ⁇ s or more, 10 4.8 dPa ⁇ s or more, particularly 10 5.0 dPa ⁇ s or more. s or more. This makes it difficult for devitrified crystals to precipitate during molding and facilitates molding into a plate by an overflow down-draw method or the like.
  • the "liquidus temperature” refers to the glass powder that passes through a 30-mesh (500 ⁇ m) standard sieve and remains on the 50-mesh (300 ⁇ m) sieve.
  • the "liquidus viscosity”, which can be calculated by measuring the temperature at which is precipitated, refers to the viscosity of the glass at the liquidus temperature, and can be measured by the platinum ball pull-up method.
  • the average in-line transmittance at an optical path length of 0.7 mm and a wavelength range of 350 nm to 1500 nm is preferably 70% or more, 80% or more, particularly 90% or more. If the average in-line transmittance in the optical path length of 0.7 mm and the wavelength range of 350 to 1500 nm is too low, the magnetic layer is not sufficiently irradiated with the laser light, making it difficult to increase Ku of the magnetic layer.
  • ⁇ -OH is preferably 0.30/mm or less, 0.25/mm or less, 0.20/mm or less, particularly 0.15/mm or less. If the ⁇ -OH is too large, the strain point and annealing point may be lowered, and the heat resistance may be lowered. If the ⁇ -OH is extremely lowered, it becomes necessary to introduce nitrogen into the melting atmosphere or introduce a dry component such as chlorine, which increases the cost of melting equipment and operation. Therefore, ⁇ -OH is preferably 0.05/mm or more.
  • Methods for reducing ⁇ -OH include the following methods. (1) Select raw materials with low water content. (2) Adding components (Cl, SO 3, etc.) that lower ⁇ -OH into the glass. (3) Reduce the moisture content in the furnace atmosphere. For example, introducing nitrogen into the melting atmosphere. (4) N2 bubbling in the molten glass; (5) Use a small melting furnace. (6) Increase the flow rate of molten glass. (7) Adopt an electric melting method.
  • ⁇ -OH refers to the value obtained by measuring the transmittance using FT-IR and using the following formula.
  • the average roughness Ra of the main surface is preferably 2.0 nm or less, 1.0 nm or less, 0.7 nm or less, 0.5 nm or less, and particularly 0.2 nm or less. If the average roughness Ra of the main surface is too large, improvement in magnetic properties cannot be expected even if the bit size is reduced for higher recording density.
  • the plate thickness is preferably 1.5 mm or less, 1.0 mm or less, 0.2 to 0.7 mm, particularly 0.3 to 0.6 mm. If the plate thickness is too thick, the plate must be mechanically or chemically polished to the desired plate thickness, and the plate must be polished to the desired plate thickness, which may increase the processing cost.
  • the glass substrate for a magnetic recording medium of the present invention is desirably molded by an overflow down-draw method or a slit down-draw method. Further, it is preferable that the main surface is substantially a fire-polished surface (the effective surface on which the magnetic layer is formed is the fire-polished surface). By doing so, the main surface of the glass substrate becomes smooth, fine cracks on the main surface are reduced, and mechanical properties and strength are improved. Furthermore, chipping or the like is less likely to occur when processed into a glass disk in a processing step.
  • the glass substrate for a magnetic recording medium of the present invention has a rectangular shape and undergoes processing steps such as polishing and cutting, and finally has a disk shape, that is, a disk shape with a circular opening formed in the center. It becomes a shape (see FIG. 1) and is made into a glass disk. This glass disk is then mounted on a magnetic recording device.
  • the shape of the glass disc is shown in FIG.
  • the size of the glass substrate is preferably 500 mm square or more, especially 1000 mm square or more. As the size increases, a large number of glass disks can be obtained from one glass substrate, which improves the productivity of glass disks.
  • Table 1 shows examples of the present invention.
  • a glass batch prepared by mixing glass raw materials so as to have the glass composition shown in the table was placed in a platinum crucible, then melted at 1500° C. to 1700° C. for 24 hours, refined and homogenized.
  • the glass batch was melted, it was homogenized by stirring using a platinum stirrer.
  • the molten glass was poured onto a carbon plate, shaped into a plate, and then slowly cooled at a temperature near the annealing point for 30 minutes.
  • ⁇ -OH average linear thermal expansion coefficient CTE in the temperature range of 30 ° C. to 380 ° C. 30 ° C. to 380 ° C.
  • ⁇ -OH is measured by the above method.
  • Average coefficient of linear thermal expansion CTE in the temperature range of 30° C. to 380 ° C. 30° C. to 380° C. is a value measured with a dilatometer.
  • the density ⁇ is a value measured by the Archimedes method.
  • strain point Ps, annealing point Ta, and softening point Ts are values measured based on the methods of ASTM C336 and C338.
  • the temperatures at high-temperature viscosities of 10 4.0 dPa ⁇ s, 10 3.0 dPa ⁇ s, and 10 2.5 dPa ⁇ s are values measured by the platinum ball pull-up method.
  • Young's modulus and specific Young's modulus refer to values measured by the resonance method.
  • the liquidus temperature TL is obtained by pulverizing each sample, passing through a 30-mesh (500 ⁇ m) standard sieve, placing the glass powder remaining on the 50-mesh (300 ⁇ m) in a platinum boat, and adjusting the temperature from 1100° C. to 1350° C. After being held in the gradient furnace for 24 hours, the platinum boat was taken out, and the temperature was such that devitrified crystals (crystal foreign matter) were observed in the glass.
  • the liquidus viscosity log ⁇ is a value obtained by measuring the viscosity of the glass at the liquidus temperature TL by the platinum ball pull-up method.
  • the crack incidence rate and Vickers hardness are the values measured by the above method.
  • sample no. 1 to 5 are average linear thermal expansion coefficient CTE in the temperature range of 30 ° C. to 380 ° C. 30 ° C. to 380 ° C. is 35 ⁇ 10 -7 / ° C. to 38 ⁇ 10 -7 / ° C., Young's modulus is 80 GPa or more, specific Young Since it has a modulus of 31.4 GPa/g ⁇ cm ⁇ 3 or higher and a strain point of 710° C. or higher, it is suitable as a glass substrate for magnetic recording media.
  • Sample No. in the table A glass batch prepared by mixing glass raw materials so as to have a glass composition of 1 to 5 is put into a melting kiln, then melted at 1500 ° C. to 1700 ° C. for 24 hours, clarified and homogenized to a thickness of 0.7 mm. It was molded into a plate shape by the overflow down-draw method.
  • the surface roughness Ra of the main surface of the obtained glass substrate was measured with an atomic force microscope (AFM), it was 0.10 nm to 0.20 nm.
  • AFM atomic force microscope
  • the average linear transmittance of the obtained glass substrate at an optical path length of 0.7 mm and a wavelength range of 350 nm to 1500 nm was measured with a spectrophotometer UV-3100 manufactured by Shimadzu Corporation, and all of them were 90% or more. After that, these glass substrates were processed into glass disks by performing processing steps such as a polishing step and a cutting step.

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Abstract

本発明の磁気記録媒体用ガラス基板は、３０℃～３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数が３０×１０－７／℃～４０×１０－７／℃であり、ヤング率が８０ＧＰａ以上であり、比ヤング率が３０ＧＰａ／ｇ・ｃｍ－３以上であり、且つ歪点が７００℃以上であることを特徴とする。

Description

磁気記録媒体用ガラス基板、磁気記録媒体用ガラスディスク、磁気記録媒体及びガラスディスクの製造方法
　本発明は、磁気記録媒体用ガラス基板、磁気記録媒体用ガラスディスク、磁気記録媒体及びガラスディスクの製造方法に関する。
　磁気記録装置は、磁気記録媒体用ディスク上に磁性層を成膜した磁気記録媒体を備えており、該磁性層を用いて情報を記録することができる。従来まで、磁気記録装置に用いられる磁気記録媒体用ディスクとしてアルミニウム合金ディスクが使用されてきたが、現在では、高記録密度化の要求に伴い、アルミニウム合金ディスクに比べて、硬度、平坦性や平滑性に優れるガラスディスクも使用されている。
　近年では、更なる高記録密度化のニーズに応えるため、エネルギーアシスト磁気記録方式（ＨＡＭＲ）を用いた磁気記録媒体、すなわちエネルギーアシスト磁気記録媒体が検討されている。エネルギーアシスト磁気記録媒体にも、ガラスディスクが使用されると共に、ガラスディスクの表面上に磁性層等が成膜される。
　エネルギーアシスト磁気記録媒体では、磁性層の磁性材料として大きな磁気異方性係数Ｋｕ（以下、「高Ｋｕ」と称する）を有する規則合金が用いられる。磁性層の規則化の程度（規則度）を高めて高Ｋｕ化を図るため、磁性層の成膜時、或いは成膜前後に、ガラスディスクを含む基材を６００℃～８００℃の高温で熱処理する。また磁性層の成膜後に、ガラスディスクを含む基材に対して、レーザー照射を施すこともある。このような熱処理やレーザー照射は、ＦｅＰｔ系合金等を含む磁性層のアニール温度や保磁力を高めるという目的もある。
　ところで、磁気記録媒体用ガラスディスクには、高速回転の際に大きな変形を起こさないために、高い剛性（ヤング率）を有することが求められる。
　詳述すると、ガラスディスクを備える磁気記録媒体では、媒体を中心軸の周りに高速回転させつつ、磁気ヘッドを半径方向に移動させながら、回転方向に沿って情報の書き込み、読み出しを行う。近年、この書き込み速度や読み出し速度を上げるための回転数は５４００ｒｐｍから７２００ｒｐｍ、更には１００００ｒｐｍと高速化の方向に進んでいるが、ディスク形状の磁気記録媒体では、予め中心軸からの距離に応じて情報を記録するポジションが割り当てられるため、ガラスディスクが回転中に変形を起こすと磁気ヘッドの位置ズレが起こり、正確な読み取りが困難になる。
　また、近年、磁気ヘッドにＤＦＨ（ＤｙｎａｍｉｃＦｌｙｉｎｇＨｅｉｇｈｔ）機構を搭載させることで、磁気ヘッドの記録再生素子部と磁気記録媒体表面との間隙の大幅な狭小化（低浮上量化）を達成し、更なる高記録密度化を図ることが行われている。ＤＦＨ機構とは、磁気ヘッドの記録再生素子部の近傍に極小のヒーター等の加熱部を設けて、素子部周辺のみを媒体表面方向に向けて熱膨張させる機構である。このような機構を備えることにより、磁気ヘッドと媒体の磁性層との距離が近づくため、より小さい磁性粒子の信号も拾うことができるようになり、高記録密度化を達成することが可能となる、その一方で、磁気ヘッドの記録再生素子部と磁気記録媒体の表面との間隙が、例えば２ｎｍ以下と極めて小さくなるため、僅かな衝撃によっても磁気ヘッドが磁気記録媒体の表面に衝突する虞がある。この傾向は、高速回転になる程、顕著となる。よって、高速回転の際には、この衝突の原因になるガラスディスクの撓みやバタツキ（フラッタリング）の発生を防ぐことが重要になる。
　更に、磁気記録媒体用ガラスディスクには、磁気記録媒体の記録再生の信頼性を高めるために、適正な熱膨張係数を有することも求められる。詳述すると、磁気記録媒体を組み込んだＨＤＤ（ハードディスクドライブ）は、中央部分をスピンドルモーターのスピンドルで押圧して、磁気記録媒体自身を回転させる構造を備えている。このため、ガラスディスクとスピンドル材料の熱膨張係数差が大き過ぎると、周囲の温度変化に対して、両者の熱膨張、熱収縮が相違するため、磁気記録媒体が変形するという現象が生じる。このような現象が生じると、書き込んだ情報を磁気ヘッドで読み出せなくなってしまい、記録再生の信頼性を損なう虞がある。よって、磁気記録媒体用ガラスディスクには、スピンドル材料（例えばステンレス等）の熱膨張係数にできるだけ整合する熱膨張係数を有していることが望ましい。
　また、近年では、磁気記録媒体の容量を高めるために、ドライブ中に搭載するディスクの数量を増やすことが求められる。特にニアラインと称されるデータセンターに使用される大容量のドライブでは、装置中の複数ドライブを個別に高容量のものに交換して全体を大容量化、高速化することが行われる。この時、同じ体積のスペースにドライブを入れ替えることになる。このため、ディスク数を増加させるためには、ガラスディスクの厚みを薄くすることが行われている。しかし、ガラスディスクの厚みを薄くすると、変形（撓み）の度合いが増加し、特にディスクが水平に配置されている場合、その変形量はディスクの質量の影響を受ける。よって、ガラスディスクには、高ヤング率だけでなく、ヤング率を密度で除した値である比ヤング率も高いことが求められる。
　そこで、本発明は、上記事情に鑑み成されたものであり、その目的は、高速回転の際に撓みやバタツキ（フラッタリング）が発生し難く、水平配置の際に変形量が小さく、しかもスピンドル材料（例えばステンレス等）の熱膨張係数に整合する磁気記録媒体用ガラスディスクを創案することである。
　本発明者は、種々の実験を繰り返した結果、ガラスディスクに加工される前のガラス基板（ガラス原板）の諸特性を所定範囲に規制することにより、上記技術的課題を解決し得ることを見出し、本発明として、提案するものである。すなわち、本発明の磁気記録媒体用ガラス基板は、３０℃～３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数が３０×１０－７／℃～７０×１０－７／℃であり、ヤング率が８０ＧＰａ以上であり、比ヤング率が３０ＧＰａ／ｇ・ｃｍ－３以上であり、且つ歪点が７００℃以上であることを特徴とする。ここで、「３０℃～３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数」は、ディラトメーターで測定可能である。「歪点」は、ＡＳＴＭＣ３３６の方法に基づいて測定した値を指す。「ヤング率」は、周知の共振法で測定可能である。「比ヤング率」は、ヤング率を密度で除した値であり、密度は例えば周知のアルキメデス法等で測定可能である。
　本発明の磁気記録媒体用ガラス基板は、３０℃～３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数を３０×１０－７／℃以上に規制している。このようにすれば、ガラスディスクとスピンドル材料の熱膨張係数差が小さくなるため、周囲の温度変化に対して、両者の熱膨張、熱収縮が整合し易くなる。結果として、磁気記録媒体が変形し難くなり、磁気記録媒体の記録再生の信頼性を高めることができる。更に熱処理やレーザー照射して、高Ｋｕ化を図る際に、ガラスディスクとスピンドル材料の熱膨張、熱収縮差を低減することができる。
　また、本発明の磁気記録媒体用ガラス基板は、ヤング率を８０ＧＰａ以上に規制している。このようにすれば、高速回転の際に、ガラスディスクの撓みやバタツキ（フラッタリング）が発生し難くなるため、情報記録媒体と磁気ヘッドの衝突を防止することができる。
　また、本発明の磁気記録媒体用ガラス基板は、比ヤング率を３０ＧＰａ／ｇ・ｃｍ－３以上に規制している。このようにすれば、ガラスディスクを薄くした場合にも、ガラスディスクの撓みやバタツキが発生し難くなり、情報記録媒体と磁気ヘッドや周辺部品との衝突による損傷を防止することができる。
　また、本発明の磁気記録媒体用ガラス基板は、歪点を７００℃以上に規制している。このようにすれば、高温で熱処理を行っても、ガラスディスクが変形せず、エネルギーアシスト磁気記録方式（ＨＡＭＲ）を用いた磁気記録媒体作製の際にガラスディスクの変形を防ぐことができる。
　また、本発明の磁気記録媒体用ガラス基板は、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２　５５％～６５％、Ａｌ２Ｏ３　１５％～２５％、Ｂ２Ｏ３　２％～５．５％、ＭｇＯ　０．１％～１０％、ＣａＯ　０．１％～１０％、ＳｒＯ　０％～１０％、ＢａＯ　０％～１０％、ＺｒＯ２　０％～１％を含有することが好ましい。
　また、本発明の磁気記録媒体用ガラス基板は、ビッカース圧子により５００ｇの荷重で圧痕を付けた際のクラック発生率が５０％以下であることが好ましい。このようにすれば、磁気記録装置の製造時や搬送時の衝突等により、ガラスディスクの端面にクラックが入ることが防止されて、磁気記録媒体の破損が起こり難くなる。ここで、「クラック発生率」は、次のようにして測定した値である。まず湿度３０％、温度２５℃に保持された恒温恒湿槽内において、荷重５００ｇに設定したビッカース圧子をガラス表面に１５秒間打ち込み、その１５秒後に圧痕の４隅から発生するクラックの数をカウント（１つの圧痕につき最大４とする）する。このようにして圧子を５０回打ち込み、総クラック発生数を求めた後、（総クラック発生数／２００）×１００の式により求める。ビッカース圧子の打ち込みは全自動ビッカース硬度計（例えばヒューチュアテック製　ＦＬＣ－５０ＶＸ）によって行うことができる。但し、クラック発生率は、ガラス表面の水分状態によって値が変わるため、測定前に（Ｐｓ－３５０℃）～（Ｐｓ－１０℃）の温度範囲で1時間以上アニールを行い、室温、湿度によるガラス表面の水分状態の差をキャンセルすることが望ましい。なお、Ｐｓは歪点を指す。
　また、本発明の磁気記録媒体用ガラス基板は、ビッカース硬度が６４０以上であることが好ましい。このようにすれば、主面に微細なキズが付き難くなる。結果として、磁気記録媒体の表面精度を維持することができる。ここで、「ビッカース硬度」は、ビッカース硬度計にて１００ｇの荷重でビッカース圧子を押し込むことで測定した値を指す。
　また、本発明の磁気記録媒体用ガラス基板は、ガラス組成中のＮａ２Ｏの含有量が０．１質量％未満であることが好ましい。これにより、ガラスディスクの表面に成膜する磁性層の性能を維持することができる。
　また、本発明の磁気記録媒体用ガラス基板は、β－ＯＨが０．３０／ｍｍ以下であることが好ましい。
　また、本発明の磁気記録媒体用ガラス基板は、主面の平均粗さＲａが２．０ｎｍ以下であることが好ましい。このようにすれば、高記録密度化のために、ビットサイズが微細化されても、磁気特性の改善が可能になる。ここで、「主面の表面粗さＲａ」は、端面を除く両表面）の表面粗さＲａを指し、例えば、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で測定することができる。本発明の磁気記録媒体用ガラス基板は、最終的には切断工程、研磨工程等の加工工程によってディスク形状に加工されるが、ガラスディスクの表面粗さもＲａも、同様に２．０ｎｍ以下であることが望ましい。それにより容易に高精度なガラス表面を得易くなる。
　また、本発明の磁気記録媒体用ガラス基板は、光路長０．７ｍｍ、波長範囲３５０ｎｍ～１５００ｎｍにおける平均直線透過率が７０％以上であることが好ましい。このようにすれば、レーザー照射して高Ｋｕ化を図る際に、レーザー光が十分に磁性層に照射されるため、磁気記録媒体を効率良く高記録密度化することができる。ここで、「光路長０．７ｍｍ、波長範囲３５０ｎｍ～１５００ｎｍにおける平均直線透過率」は、市販の分光光度計で測定可能であり、例えば、島津製作所製分光光度計ＵＶ－３１００、あるいは日立製Ｕ－４０００などが使用可能である。
　また、本発明の磁気記録媒体用ガラス基板は、寸法が５００ｍｍ角以上の略矩形であり、板厚が０．７ｍｍ以下であることが好ましい。このようにすれば、１枚のガラス基板から複数枚のガラスディスクを採取し得るため、ガラスディスクの生産性が向上する。
　また、本発明の磁気記録媒体用ガラス基板は、主面が本質的に火造り面であることが好ましい。
　本発明の磁気記録媒体用ガラスディスクは、上記の磁気記録媒体用ガラス基板により作製されてなることが好ましい。
　また、本発明の磁気記録媒体用ガラスディスクは、３０℃～３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数が３０×１０－７／℃～７０×１０－７／℃であり、ヤング率が８０ＧＰａ以上であり、比ヤング率が３０ＧＰａ／ｇ・ｃｍ－３以上であり、且つ歪点が７００℃以上であることを特徴とする。
　また、本発明の磁気記録媒体用ガラスディスクは、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２　５５％～６５％、Ａｌ２Ｏ３　１５％～２５％、Ｂ２Ｏ３　２％～５．５％、ＭｇＯ　０．１％～１０％、ＣａＯ　０．１％～１０％、ＳｒＯ　０％～１０％、ＢａＯ　０％～１０％、ＺｒＯ２　０％～１％を含有することが好ましい。
　また、本発明の磁気記録媒体は、上記の磁気記録媒体用ガラスディスクを備えることが好ましい。
　本発明のガラスディスクの製造方法は、磁気記録媒体用ガラス基板を加工して、ガラスディスクを得るガラスディスクの製造方法において、磁気記録媒体用ガラス基板が、上記の磁気記録媒体用ガラス基板であることが好ましい。
ガラスディスクの形状を示すための上方斜視図である。
　本発明の磁気記録媒体用ガラス基板において、３０℃～３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数は３０×１０－７／℃～７０×１０－７／℃以上であり、好ましくは３１×１０－７／℃～７０×１０－７／℃、３２×１０－７／℃～６５×１０－７／℃、３３×１０－７／℃～６０×１０－７／℃、３４×１０－７／℃～５５×１０－７／℃、３５×１０－７／℃～４５×１０－７／℃、特に３５×１０－７／℃～４０×１０－７／℃である。３０～３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数が上記範囲外になると、ガラスディスクとスピンドル材料の熱膨張係数差が大きくなるため、周囲の温度変化に対して、両者の熱膨張、熱収縮が整合し難くなる。結果として、磁気記録媒体が変形し易くなり、磁気記録媒体の記録再生の信頼性が低下し易くなる。
　本発明の磁気記録媒体用ガラス基板において、ヤング率は８０ＧＰａ以上であり、好ましくは８１ＧＰａ以上、より好ましくは８２ＧＰａ以上、特に好ましくは８３ＧＰａ～１２０ＧＰａである。ヤング率が低過ぎると、高速回転の際に、ガラスディスクの撓みやバタツキが発生し易くなるため、情報記録媒体と磁気ヘッドが衝突し易くなる。
　本発明の磁気記録媒体用ガラス基板において、比ヤング率は３０ＧＰａ／ｇ・ｃｍ－３以上であり、好ましくは３１ＧＰａ／ｇ・ｃｍ－３以上、３２ＧＰａ／ｇ・ｃｍ－３以上、特に３３ＧＰａ／ｇ・ｃｍ－３以上である。比ヤング率が低過ぎると、ガラスディスクを薄くした場合に、ガラスディスクの撓みやバタツキが発生し易くなるため、情報記録媒体と磁気ヘッドが衝突し易くなる。
　本発明の磁気記録媒体用ガラス基板において、歪点は７００℃以上であり、好ましくは７１０℃以上、特に７２０℃以上である。歪点が低過ぎると、高温の熱処理でガラスディスクが変形し易くなる。
　本発明の磁気記録媒体用ガラス基板（及び磁気記録媒体用ガラスディスク）は、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２　５５％～６５％、Ａｌ２Ｏ３　１５％～２５％、Ｂ２Ｏ３　２％～５．５％、ＭｇＯ　０．１％～１０％、ＣａＯ　０．１％～１０％、ＳｒＯ　０％～１０％、ＢａＯ　０％～１０％、ＺｒＯ２　０％～１％を含有することが好ましい。上記のように各成分の含有量を限定した理由を以下に示す。なお、各成分の含有量の説明において、％表示は、特に断りがある場合を除き、質量％を表す。
　ＳｉＯ２は、ガラスのネットワークを形成する成分である。ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは５５％～６５％、５６％～６４％、５７％～６３％、５８％～６３％、５９％～６２．５％である。ＳｉＯ２の含有量が低過ぎると、ガラス化し難くなり、また耐熱性が低下し易くなる。また液相粘度が上昇して、ダウンドロー成形し難くなる。また密度が高くなり、比ヤング率が低下し易くなる。一方、ＳｉＯ２の含有量が多過ぎると、ガラス融液の粘度が上昇し、溶融性や成形性が低下し易くなる。また液相温度が上昇し成形し難くなる。また熱膨張係数が低くなり過ぎる。
　Ａｌ２Ｏ３は、ヤング率を高めると共に、歪点、徐冷点を上昇させて、耐熱性を高める成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１５％～２５％、１６％～２４％、１７％～２３％、１８％～２２％、特に１８％～２１％である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が少な過ぎると、ヤング率が低下し、また耐熱性、徐冷も低下し易くなる。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、液相温度が低下して、オーバーフローダウンドロー法で成形し難くなる。
　Ｂ２Ｏ３は、ガラスのネットワークを形成して、溶解性を高めると共に、液相温度を低下させて、耐失透性を高める成分である。また耐傷性を高める成分である。Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは２％～５．５％、２．２％～５％、特に２．５％～５％である。Ｂ２Ｏ３の含有量が少な過ぎると、耐傷性が低下すると共に、液相温度が低下して、オーバーフローダウンドロー法で成形し難くなる。またガラスが脆くなり、切断、研磨等の加工時にチッピング等の欠陥が生じ易くなる。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、ヤング率が低下して、剛性が低下すると共に、歪点、徐冷点が低下し、耐熱性が低下し易くなる。
　ＭｇＯは、ヤング率を大幅に高める成分であり、また高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高める成分である。ＭｇＯの含有量は、好ましくは０．１％～１０％、０．５％～９％、０．５％～８％、０．５％～７％、１％～６．５％、特に１．５％～６％である。ＭｇＯの含有量が少な過ぎると、ヤング率、溶解性が低下すると共に、耐傷性も低下し易くなる。一方、ＭｇＯの含有量が多過ぎると、液相温度が上昇し、液相粘度が低下するため、耐失透性が低下し易くなる。
　Ｂ２Ｏ３＋ＭｇＯ（Ｂ２Ｏ３とＭｇＯの合量）は、好ましくは５％～１０％、５％～９％、５％～８．５％、特に５％～８％である。このようにすれば、高歪点と高耐傷性を両立し易くなる。
　ＣａＯは、ヤング率を増加させると共に、高温粘度を低下させて、溶融性及び成形性を高める成分である。ＣａＯの含有量は、好ましくは０．１％～１０％、１％～１２％、２％～１０％、特に３％～７％である。ＣａＯの含有量が少な過ぎると、上記効果を享受し難くなる。一方、ＣａＯの含有量が多過ぎると、耐失透性が低下し易くなる。
　質量％比（Ｂ２Ｏ３＋ＭｇＯ）／ＣａＯ（Ｂ２Ｏ３とＭｇＯの合量をＣａＯで除した値）は、好ましくは１．０～２．０、特に１．０～１．８である。このようにすれば、高歪点と高耐失透性を両立し易くなる。
　ＳｒＯは、高温粘度を低下させて、溶融性及び成形性を高める成分である。またＳｒＯは、好ましくは０％～１０％、０．１％～８％、０．５％～６％、特に１．５％～６％である。ＳｒＯの含有量が多過ぎると、耐失透性が低下し易くなると共に、密度が増大して、比ヤング率が低下し易くなる。
　ＢａＯは、高温粘度をやや低下させて、溶融性を高める成分である。またガラスを安定化させることから、液相温度を下げ、液相粘度を高める効果がある。ＢａＯは、好ましくは０％～１０％、０．１％～１０％、０．５％～８％、特に０．５～７％である。ＢａＯの含有量が多過ぎると、密度が増大して、比ヤング率が低下し易くなる。
　ＺｒＯ２は、ヤング率を高める成分であるが、その含有量が多過ぎると、耐失透性が低下し易くなる。また原料が高価であるため、製造コストが高騰する虞がある。ＺｒＯ２の含有量は、好ましくは０～１％、特に０．０１％～１％である。
　上記成分以外にも、例えば以下の成分を添加してもよい。
　ＺｎＯは、高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高める成分である。ＺｎＯの含有量は、好ましくは０％～７％、０．１％～５％、特に０．５％～３％である。ＺｎＯの含有量が少な過ぎると、上記効果を享受し難くなる。なお、ＺｎＯの含有量が多過ぎると、ガラスが失透し易くなる上に、歪点が低下して、耐熱性が低下し易くなる。
　ＴｉＯ２は、耐水性や耐候性を高める成分であるが、ガラスを着色させる成分である。よって、ＴｉＯ２の含有量は、好ましくは０％～０．５％、特に０.００５％～０．１％未満である。
　Ｙ２Ｏ３及びＬａ２Ｏ３は、ヤング率を高める成分であるが、これら成分の合量が多過ぎると、耐失透性が低下し易くなる。また原料が高価であるため、製造コストが高騰する虞がある。更に密度が増加して、比ヤング率が低下する虞がある。これら成分の合量及び個別含有量は、好ましくは５％以下、３％以下、１％以下、特に０．１％未満が好ましい。
　Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏは、高温粘度を低下させて、溶融性及び成形性を高める成分であるが、耐水性や耐候性を低下させる成分である。Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの合量及び個別含有量は、好ましくは０．００５％～０．２％、０．０１％～０．１％、特に０．０１％～０．１％未満である。Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの含有量が多過ぎると、ガラスディスクの表面に成膜する磁性層の性能が低下し易くなる。
　清澄剤として、ＳｎＯ２、Ｃｌ、ＳＯ３、ＣｅＯ２の群（好ましくはＳｎＯ２、ＳＯ３の群）から選択された一種又は二種以上を０．０５％～０．５％添加してもよい。
　Ｆｅ２Ｏ３は、ガラス原料に不純物として不可避的に混入する成分であり、着色成分である。よって、Ｆｅ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０．５％以下、０．００１％～０．１％、０．００５％～０．０７％、０．００８％～０．０３％、特に０．００８％～０．０２５％である。Ｆｅ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、波長範囲３５０～１５００ｎｍにおける平均直線透過率が低下し易くなる。
　環境的配慮から、ガラス組成として、実質的にＡｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＰｂＯ、Ｂｉ２Ｏ３及びＦを含有しないことが好ましい。ここで、「実質的に～を含有しない」とは、ガラス成分として積極的に明示の成分を添加しないものの、不純物として混入する場合を許容する趣旨であり、具体的には、明示の成分の含有量が０．０５％未満であることを指す。
　本発明の磁気記録媒体用ガラス基板（及び磁気記録媒体用ガラスディスク）は、以下の特性を有することが好ましい。
　ビッカース圧子により５００ｇの荷重で圧痕を付けた際のクラック発生率は、好ましくは５０％以下、４０％以下、３０％以下、特に２０％以下が好ましい。クラック発生率が高過ぎると、磁気記録媒体（ガラスディスク）の端面にクラックが入り易くなり、磁気記録媒体（ガラスディスク）の破損が起こり易くなる。
　ビッカース硬度は、好ましくは６４０以上、更には６５０以上，特に６６０以上である。ビッカース硬度が低過ぎると、主面に微細なキズが付き易くなり、平均表面粗さＲａが大きくなる虞がある。
　液相温度は、好ましくは１３００℃以下、１２８０℃以下、１２６０℃以下、１２５０℃以下、１２４０℃以下、特に１２３０℃以下である。液相粘度は、好ましくは１０３．８ｄＰａ・ｓ以上、１０４．４ｄＰａ・ｓ以上、１０４．６ｄＰａ・ｓ以上、１０４．８ｄＰａ・ｓ以上、特に１０５．０ｄＰａ・ｓ以上である。このようにすれば、成形時に失透結晶が析出し難くなり、オーバーフローダウンドロー法等で板状に成形し易くなるため、表面を研磨しなくても、或いは少量の研磨によって、表面の平均表面粗さＲａを２．０ｎｍ以下、１．０ｎｍ以下、０．５ｎｍ以下、特に０．２ｎｍ以下に規制し易くなる。結果として、ビットサイズの微細化によって磁気特性を高めることが可能になる。また失透結晶や研磨量の低減により、ガラスディスクを低コスト化することができる。ここで、「液相温度」は、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れた後、温度勾配炉中に２４時間保持して、結晶が析出する温度を測定することにより算出可能である「液相粘度」は、液相温度におけるガラスの粘度を指し、白金球引き上げ法で測定可能である。
　光路長０．７ｍｍ、波長範囲３５０ｎｍ～１５００ｎｍにおける平均直線透過率は、好ましくは７０％以上、８０％以上、特に９０％以上である。光路長０．７ｍｍ、波長範囲３５０～１５００ｎｍにおける平均直線透過率が低過ぎると、レーザー照射する際に、レーザー光が磁性層に十分に照射されず、磁性層の高Ｋｕ化を図り難くなる。
　β－ＯＨは、好ましくは０．３０／ｍｍ以下、０．２５／ｍｍ以下、０．２０／ｍｍ以下、特に０．１５／ｍｍ以下である。β－ＯＨが大き過ぎると、歪点、徐冷点が低下して、耐熱性が低下する虞がある。なお、β－ＯＨを極端に低下させると、溶融雰囲気中に窒素を導入する、或いは塩素等の乾燥成分を導入するなどが必要になり、溶融設備や操業のコストが増大する。よって、β－ＯＨは０．０５／ｍｍ以上が好ましい。
　β－ＯＨを低下させる方法として、以下の方法が挙げられる。（１）低含水量の原料を選択する。（２）ガラス中にβ－ＯＨを低下させる成分（Ｃｌ、ＳＯ３等）を添加する。（３）炉内雰囲気中の水分量を低下させる。例えば、溶融雰囲気中に窒素を導入する。（４）溶融ガラス中でＮ２バブリングを行う。（５）小型溶融炉を採用する。（６）溶融ガラスの流量を多くする。（７）電気溶融法を採用する。
　ここで、「β－ＯＨ」は、ＦＴ－ＩＲを用いて透過率を測定し、下記の式で求めた値を指す。
[数１]
β－ＯＨ＝（１／Ｘ）ｌｏｇ（Ｔ１／Ｔ２）
Ｘ：板厚（ｍｍ）
Ｔ１：参照波長３８４６ｃｍ－１における透過率（％）
Ｔ２：水酸基吸収波長３６００ｃｍ－１付近における最小透過率（％）
　主面の平均粗さＲａは、好ましくは２．０ｎｍ以下、１．０ｎｍ以下、０．７ｎｍ以下、０．５ｎｍ以下、特に０．２ｎｍ以下である。主面の平均粗さＲａが大き過ぎると、高記録密度化のためにビットサイズを微細化しても、磁気特性の改善が見込めなくなる。
　板厚は、好ましくは１．５ｍｍ以下、１．０ｍｍ以下、０．２～０．７ｍｍ、特に０．３～０．６ｍｍである。板厚が厚過ぎると、所望の板厚まで機械研磨又は化学研磨しなければならず、所望の板厚まで研磨しなければならず、加工コストが高騰する虞がある。
　本発明の磁気記録媒体用ガラス基板は、オーバーフローダウンドロー法又はスリットダウンドロー法により成形されてなることが望ましい。また主面が実質的に火造り面（磁性層が形成される有効面が火造り面）であることが好ましい。このようにすれば、ガラス基板の主面が平滑になり、主面の微細なクラックが低減されて、機械的特性、強度が向上する。更に加工工程でガラスディスクに加工される際に、チッピング等が発生し難くなる。
　本発明の磁気記録媒体用ガラス基板は、最終的には矩形状から研磨工程、切断工程等の加工工程を経て、ディスク形状、つまり円盤形状で、且つ中心部に円形の開口部が形成されている形状（図１参照）になり、ガラスディスクとされる。そして、このガラスディスクは、磁気記録装置に搭載される。ガラスディスクの形状を図１に示す。
　ガラス基板の寸法は、５００ｍｍ角以上、特に１０００ｍｍ角以上であることが望ましい。寸法が大きくなると、１枚のガラス基板から多くのガラスディスクを採取し得るため、ガラスディスクの生産性が向上する。
　以下、本発明を実施例に基づいて説明する。なお、以下の実施例は単なる例示である。本発明は、以下の実施例に何ら限定されない。
　表１は、本発明の実施例を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　まず表中のガラス組成になるように、ガラス原料を調合したガラスバッチを白金坩堝に入れた後、１５００℃～１７００℃で２４時間溶融、清澄、均質化を行った。ガラスバッチの溶解に際しては、白金スターラーを用いて攪拌し、均質化を行った。次いで、溶融ガラスをカーボン板上に流し出して、板状に成形した後、徐冷点付近の温度で３０分間徐冷した。得られた各ガラス基板について、β－ＯＨ、３０℃～３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数ＣＴＥ３０℃～３８０℃、密度ρ、歪点Ｐｓ、徐冷点Ｔａ、軟化点Ｔｓ、高温粘度１０４．０ｄＰａ・ｓにおける温度、高温粘度１０３．０ｄＰａ・ｓにおける温度、高温粘度１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度、液相温度ＴＬ、液相粘度ｌｏｇη、ヤング率Ｅ、比ヤング率Ｅ／ρ、クラック発生率及びビッカース硬度を評価した。
　β－ＯＨは、上記の方法により測定したものである。
　３０℃～３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数ＣＴＥ３０℃～３８０℃は、ディラトメーターで測定した値である。
　密度ρは、アルキメデス法によって測定した値である。
　歪点Ｐｓ、徐冷点Ｔａ、軟化点Ｔｓは、ＡＳＴＭ　Ｃ３３６及びＣ３３８の方法に基づいて測定した値である。
　高温粘度１０４．０ｄＰａ・ｓ、１０３．０ｄＰａ・ｓ、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、白金球引き上げ法で測定した値である。
　ヤング率と比ヤング率は、共振法により測定した値を指す。
　液相温度ＴＬは、各試料を粉砕して、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れて、１１００℃から１３５０℃に設定された温度勾配炉中に２４時間保持した後、白金ボートを取り出し、ガラス中に失透結晶（結晶異物）が認められた温度である。液相粘度ｌｏｇηは、液相温度ＴＬにおけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定した値である。
　クラック発生率とビッカース硬度は、上記の方法により測定した値である。
　表から明らかなように、試料Ｎｏ．１～５は、３０℃～３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数ＣＴＥ３０℃～３８０℃が３５×１０－７／℃～３８×１０－７／℃、ヤング率が８０ＧＰａ以上、比ヤング率が３１．４ＧＰａ／ｇ・ｃｍ－３以上、歪点が７１０℃以上であるため、磁気記録媒体用ガラス基板として好適である。
　表中の試料Ｎｏ．１～５のガラス組成になるように、ガラス原料を調合したガラスバッチを溶融窯に投入した後、１５００℃～１７００℃で２４時間溶融、清澄、均質化を行い、板厚０．７ｍｍになるように、オーバーフローダウンドロー法で板状に成形した。得られたガラス基板の主面の表面粗さＲａを原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で測定したところ、０．１０ｎｍ～０．２０ｎｍであった。更に、得られたガラス基板について、光路長０．７ｍｍ、波長範囲３５０ｎｍ～１５００ｎｍにおける平均直線透過率を島津製作所製分光光度計ＵＶ－３１００で測定したところ、何れも９０％以上であった。その後、これらのガラス基板について、研磨工程、切断工程等の加工工程を行い、ガラスディスクに加工した。

Claims (14)

  1. 　３０℃～３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数が３０×１０－７／℃～７０×１０－７／℃であり、ヤング率が８０ＧＰａ以上であり、比ヤング率が３０ＧＰａ／ｇ・ｃｍ－３以上であり、且つ歪点が７００℃以上であることを特徴とする磁気記録媒体用ガラス基板。
  2. 　ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２　５５％～６５％、Ａｌ２Ｏ３　１５％～２５％、Ｂ２Ｏ３　２％～５．５％、ＭｇＯ　０．１％～１０％、ＣａＯ　０．１％～１０％、ＳｒＯ　０％～１０％、ＢａＯ　０％～１０％、ＺｒＯ２　０％～１％を含有することを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体用ガラス基板。
  3. 　ビッカース圧子により５００ｇの荷重で圧痕を付けた際のクラック発生率が５０％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気記録媒体用ガラス基板。
  4. 　ビッカース硬度が６４０以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気記録媒体用ガラス基板。
  5. 　ガラス組成中のＮａ２Ｏの含有量が０．１質量％未満であることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気記録媒体用ガラス基板。
  6. 　β－ＯＨが０．３０／ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気記録媒体用ガラス基板。
  7. 　主面の平均粗さＲａが２．０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気記録媒体用ガラス基板。
  8. 　光路長０．７ｍｍ、波長範囲３５０ｎｍ～１５００ｎｍにおける平均直線透過率が７０％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気記録媒体用ガラス基板。
  9. 　寸法が５００ｍｍ角以上の略矩形であり、板厚が０．７ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気記録媒体用ガラス基板。
  10. 　主面が本質的に火造り面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気記録媒体用ガラス基板。
  11. 　３０℃～３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数が３０×１０－７／℃～７０×１０－７／℃であり、ヤング率が８０ＧＰａ以上であり、比ヤング率が３０ＧＰａ／ｇ・ｃｍ－３以上であり、且つ歪点が７００℃以上であることを特徴とする磁気記録媒体用ガラスディスク。
  12. 　ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２　５５％～６５％、Ａｌ２Ｏ３　１５％～２５％、Ｂ２Ｏ３　２％～５．５％、ＭｇＯ　０．１％～１０％、ＣａＯ　０．１％～１０％、ＳｒＯ　０％～１０％、ＢａＯ　０％～１０％、ＺｒＯ２　０％～１％を含有することを特徴とする請求項１１に記載の磁気記録媒体用ガラスディスク。
  13. 　請求項１１又は１２に記載の磁気記録媒体用ガラスディスクを備えることを特徴とする磁気記録媒体。
  14. 　磁気記録媒体用ガラス基板を加工して、ガラスディスクを得るガラスディスクの製造方法において、磁気記録媒体用ガラス基板が、請求項１又は２に記載の磁気記録媒体用ガラス基板であることを特徴とするガラスディスクの製造方法。
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