DE69834385T2

DE69834385T2 - Verfahren zur herstellung von glassubstrat zur informationsaufzeichnung

Info

Publication number: DE69834385T2
Application number: DE69834385T
Authority: DE
Inventors: Hoya Corporation Kazuaki HASHIMOTO; Hoya Corporation Xuelu ZOU
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1997-07-30
Filing date: 1998-07-30
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2018-07-31
Also published as: EP0953548B1; WO1999006333A1; JP3928884B2; EP0953548A1; EP0953548A4; KR20000068670A; CA2267094A1; US6332338B1; CN1241169A; CN1124995C; DE69834385D1; AU8460998A; KR100402450B1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Glassubstrats für ein Medium für die Aufzeichnung von Informationen sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Mediums für die Aufzeichnung von Informationen aus dem Glassubstrat, das durch das obige Verfahren erhalten worden ist. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung ein technisch vorteilhaftes Verfahren, das eine Massenproduktion mit hoher Produktivität von qualitativ hochwertigen Glassubstraten zur Verwendung in Aufzeichnungsmedien für Informationen, wie Magnetplatten, Bildplatten und Magnet-Bildplatten bzw. magneto-optischen Platten, ermöglicht, sowie ein Verfahren zur Herstellung des obigen Aufzeichnungsmediums für Informationen durch Bildung einer Aufzeichnungsschicht auf einem Glassubstrat, das durch das obige Verfahren erhalten worden ist.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Die Hauptkomponenten von magnetischen Aufzeichnungsvorrichtungen, wie Computern, schließen ein magnetisches Aufzeichnungsmedium und einen Magnetkopf für die Reproduktion von magnetisch aufgezeichneten Daten ein. Als magnetisches Aufzeichnungsmedium sind Diskette und Festplatte bekannt. Als Substratmaterial für die Festplatte werden Aluminiumlegierungen verwendet. Bei dem Downsizing eines Festplattenlaufwerks für Notebooks und einer Erhöhung der Dichte des Aufzeichnungsmediums verringert sich neuerdings eindeutig die Flughöhe des Magnetkopfs. Es ist nunmehr ein Substrat für Magnetplatten erforderlich geworden, das bezüglich seiner Oberflächenglätte eine sehr hohe Genauigkeit hat. Es ist jedoch so, dass selbst dann, wenn ein äußerst genaues Poliermaterial und ein Hochpräzisionswerkzeug zur Polierung einer Aluminiumlegierung verwendet wer den, trotzdem eine plastische Deformation der polierten Oberfläche davon erfolgt, weil die Aluminiumlegierung nur eine niedrige Härte hat. Es ist daher schwierig, eine glatte Oberfläche herzustellen, die eine Genauigkeit hat, die höher ist als diejenige eines bestimmten Grads. Weiterhin besteht im Hinblick auf das fortschreitende Downsizing und die Abnahme der Dicke eines Substrat für ein Festplattenlaufwerk ein starker Bedarf nach einer Verringerung der Dicke eines Substrats für eine Magnetplatte. Da jedoch Aluminiumlegierungen eine niedrige Festigkeit und eine niedrige Starrheit haben, ist es schwierig, die Dicke der Platte unter Aufrechterhaltung einer vorbestimmten Festigkeit, die auf der Basis der Spezifikation für das Festplattenlaufwerk erforderlich ist, zu verringern. Es ist ein Glassubstrat auf dem Markt als Substrat für eine Magnetplatte gekommen, bei der eine hohe Festigkeit, eine hohe Starrheit, eine hohe Schockbeständigkeit bzw. Stoßfestigkeit und eine hohe Oberflächenglätte erforderlich sind.
Das obige Glassubstrat für ein Aufzeichnungsmedium für Informationen kann leicht als ein solches mit einer hohen Oberflächenglätte (mit einem kleineren Wert Rmax der Oberflächenrauigkeit, Ra-Wert) im Vergleich zu einem beliebigen anderen Substrat für ein Aufzeichnungsmedium für Informationen hergestellt werden, das eine Festigkeit hat, die für eine Verringerung der Dicke und ein Downsizing ausreichend ist. Dieses Glassubstrat dehnt seinen Marktanteil allmählich aus. Als ein solches, wie oben beschriebenes Glassubstrat sind chemisch verfestigte Glassubstrate, deren Oberfläche durch ein Ionenaustauschverfahren, und ein kristallisiertes Substrat, das Kristallisationsbehandelt worden ist, gut bekannt.
Als durch Ionenaustausch verfestigtes Glassubstrat ist schon ein Glassubstrat, beispielsweise ein Glassubstrat für eine Magnetplatte beschrieben worden, erhalten durch Verfestigung eines Glases, enthaltend 50 bis 65 Gew.-% SiO₂, 0,5 bis 14 Gew.-% Al₂O₃, 10 bis 32 Gew.-% R₂O (wobei R ein Alkalimetallion ist), 1 bis 15 Gew.-% ZnO und 1,1 bis 14 Gew.-% B₂O₃, um eine Kompressions-Spannungs-Schicht bzw. Druckbeanspruchungsschicht auf dem Glassubstrat durch ein Ionenaustauschverfahren zu bilden, beschrieben worden (JP-A-1-239036).
Weiterhin ist als ein chemisch verfestigtes Glassubstrat schon ein Glassubstrat, gebildet aus einem Glas, enthaltend 60, 0 bis 70, 0 Gew.-% SiO₂, 0,5 bis 14, 0 Gew.-% Al₂O₃, 10,0 bis 32,0 Gew.-% eines Alkalimetalloxids, 1,0 bis 15,0 Gew.-% ZnO und 1,1 bis 14,0 Gew.-% B₂O₃ und mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten, einer Kompressionsfestigkeit bzw. Druckfestigkeit und einer Bruchfestigkeit, die spezifizierten Werten gleichwertig oder besser sind, beschrieben worden (JP-B-4-70262). Als ein kristallisiertes Glas ist z.B. auch schon ein kristallisiertes Glas für eine Magnetplatte, enthaltend 65 bis 83 Gew.-% SiO₂, 8 bis 13 Gew.-% Li₂O, 0 bis 7 Gew.-% K₂O, 0,5 bis 5 Gew.-% MgO, 0 bis 5 Gew.-% ZnO, 0 bis 5 Gew.-% PbO (wobei MgO + ZnO + PbO: 0,5 bis 5 Gew.-%), 1 bis 4 Gew.-% P₂O₅, 0 bis 7 Gew.-% Al₂O₃ und 0 bis 2 Gew.-% As₂O₃ + Sb₂O₃ und weiterhin enthaltend feine Kristallkörner von Li₂O·2SiO₂ als Hauptkristalle beschrieben worden (US-PS 5 391 522).
Weiterhin ist als Glas, das ein Material für ein chemisch verfestigtes Glassubstrat darstellt, das folgende Glas (a) oder (b) bekannt.
(a) Ein Glas, umfassend 55 bis 62 Gew.-% SiO₂, 10 bis 18 Gew.-% Al₂O₃, 2 bis 10 Gew.-% ZrO₂, 2 bis 5 Gew.-% MgO, 0,1 bis 3 Gew.-% BaO, 12 bis 15 Gew.-% Na₂O, 2 bis 5 Gew.-% K₂O, 0 bis 7 Gew.-% P₂O₃ und 0,5 bis 5 Gew.-% TiO₂, wobei die Gesamtmenge von Al₂O₃ und TiO₂ 13 bis 20 Gew.-% beträgt (vergleiche JP-A-1-167245).
(b) Ein Glas, umfassend 64 bis 70 Gew.-% SiO₂, 14 bis 20 Gew.-% Al₂O₃, 4 bis 6 Gew.-% Li₂O, 7 bis 10 Gew.-% Na₂O, 0 bis 4 Gew.-% MgO und 0 bis 1,5 Gew.-% ZrO₂ (vergleiche JP-B-6-76224).
Mit dem derzeit erfolgenden Downsizing und der derzeit erfolgenden Verringerung der Dicke eines Substrats für einen Festplattenlaufwerk und der Erhöhung der Aufzeichnungsdichte verringert sich die Flughöhe des Magnetkopfes rasch und die Rotation der Platte bzw. Scheibe nimmt rapide zu, so dass das Material für das Substrat der Platten strengeren Anforderungen hinsichtlich der Festigkeit, dem Younschen Modul, der Oberflächeglätte und dergleichen genügen muss. Insbesondere bei einer Erhöhung der Aufzeichnungsdichte einer Festplatte mit 3,5 inch für einen Server und bei einer Erhöhung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Substrats, die bei einer Steigerung der Geschwindigkeit der Datenverarbeitung erforderlich ist, erfolgt eine weitere Verschärfung hinsichtlich der Erfordernisse der Starrheit des Substratmaterials. Herkömmliche Aluminiumsubstrate haben bereits ihre Grenze erreicht. Solange wie die Anforderungen einer höheren Kapazität, eines Downsizing und einer höheren Umdrehungsgeschwindigkeit der Hartplatte bzw. Festplatte in der Zukunft unvermeidbar sind, besteht ein starker Bedarf nach einem Substratmaterial für ein magnetisches Aufzeichnungsmaterial, das den Anforderungen hinsichtlich einer Verringerung der Dicke, einer höheren Festigkeit, eines höheren Starrheitsgrades, einer höheren Glätte und einer höheren Schlagfestigkeit genügt.
Jedoch haben chemisch verfestigte Glassubstrate, wie sie in der obigen JP-A-1-239036 beschrieben werden, einen Youngschen Modul von ungefähr 80 GPa und es kann sein, dass es nicht möglich ist, dass diese Materialien den schweren Anforderungen genügen, die in der Zukunft an Substrate für Festplattenlaufwerke gestellt werden. Es ist auch schon folgender Defekt gefunden worden: ein herkömm liches Glas, das durch einen Ionenaustausch chemisch verfestigt worden ist, enthält eine große Menge einer Alkalikomponente. Wenn es in einer Umgebung von hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit zum Einsatz kommt, dann diffundieren Alkaliionen von einem Nadellochteil bzw. Pinhole-Teil des magnetischen Films zu einem Teil, wo der magnetische Film eine kleine Dicke hat, wie in Nachbarschaft des magnetischen Films, oder zu einem Teil, wo das Glas freigelegt worden ist, was eine Korrosion oder eine Veränderung des magnetischen Films auslöst.
Das herkömmliche kristallisierte Glas, wie es in der US-PS 5 391 522 beschrieben wird, hat einen ziemlich guten Youngschen Modul und eine ziemlich gute Hitzebeständigkeit gegenüber dem oben beschriebenen chemisch verfestigten Glas. Jedoch besteht das Problem darin, dass es diesem Glas gegenüber hinsichtlich der Oberflächenrauigkeit unterlegen ist und dass es eine Grenze, betreffend eine Verminderung der Flughöhe des Magnetkopfes besitzt, so dass es der Anforderung der Erhöhung der Dichte einer magnetischen Aufzeichnung nicht genügen kann.
Wenn weiterhin die Umdrehungsgeschwindigkeit einer Magnetplatte, gebildet aus einem herkömmlichen Glassubstrat für ein Aufzeichnungsmedium für Informationen, erhöht wird, um die Datenverarbeitung zu beschleunigen, dann ist es schwierig, eine stabile Flughöhe (Abstand zwischen dem Magnetkopf und der Magnetplatte während der Reproduktion der aufgezeichneten Daten) zu gewährleisten.
Ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, in dem glasartiger Kohlenstoff verwendet worden ist und das in der JP-A-3-273525 beschrieben wird, hat ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich der Hitzebeständigkeit und einem geringen Gewicht gegenüber dem oben beschriebenen chemisch verfestigten Glas und kristallisiertem Glas. Es hat jedoch viele Oberflächendefekte und es ist anzunehmen, dass es den An forderungen einer Aufzeichnung mit hoher Dichte nicht genügt. Da weiterhin glasartiger Kohlenstoff einen sehr niedrigen Youngschen Modul und eine niedrige Festigkeit hat, ist es erforderlich, die Dicke des Substrats zu erhöhen, was zu dem Problem führt, dass den Anforderungen hinsichtlich einer Verringerung der Dicke des Substrats nicht genügt werden kann.
Die britische Patentanmeldung GB 2 299 991 A beschreibt ein Glassubstrat für Magnetplatten, erhalten durch eine chemische Verfestigungsbehandlung eines Glases, bestehend im Wesentlichen aus 50 bis 65 Gew.-% SiO₂, 5 bis 15 Gew.-% Al₂O₃, 2 bis 7 Gew.-% Na₂O, 4 bis 9 Gew.-% K₂O, 7 bis 14 Gew.-% Na₂O + K₂O, 12 bis 25 Gew.-% MgO + CaO + SrO + BaO und 1 bis 6 Gew.-% ZrO₂. Die chemische Behandlung kann durch 2- bis 20-stündiges Eintauchen in KNO₃ und/oder NaNO₃ bei 400 bis 530°C erfolgen.
Die US-PS 5 561 089 beschreibt Glaskeramiken für Aufzeichnungsscheiben für Informationen mit einer kristallinen Struktur, die in geeigneter Weise für Substratmaterialien für Magnetplatten und magneto-optische Platten verwendet werden können. Das Grundglas davon hat ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich der Schmelzeigenschaften und seiner Verformbarkeit. Die Grundglaszusammensetzung besteht im Wesentlichen aus den Bestandteilen des SiO₂-Al₂O₃-ZnO-MgO-CaO-SrO-BaO-TiO₂-Systems. Die kristalline Hauptphase der Glaskeramik, hergestellt durch Hitzebehandlung des Grundglases mit einer Viskosität von log η=3,0 Poise oder weniger bei 1250°C ist Gahnit. Die Größe des Kristallkorns liegt im Bereich von 50 bis 100 Angström und der Grad der Oberflächenrauigkeit (Ra) der polierten Glaskeramik liegt in dem Bereich von 0,5 bis 9,0 Angström.
Die europäische Patentanmeldung EP 0 917 135 A1 , die einen Teil des Stands der Technik gemäß Artikel 54(3) EPÜ darstellt, beschreibt ein Substrat für Aufzeichnungsmedien für Informationen, das für eine Rotation mit hoher Geschwindigkeit geeignet ist. Das Substrat wird aus einer glasartigen Substanz mit einem Youngschen Modul von nicht kleiner als 100 GPa und einer Liquidus-Temperatur von nicht höher als 1350°C hergestellt.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Unter diesen Umständen ist es eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein technisch vorteilhaftes Verfahren für die Herstellung eines Glassubstrats für Aufzeichnungsmedien für Informationen mit guter Reproduzierbarkeit und guter Stabilität zur Verfügung zu stellen. Das Glassubstrat soll ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich des Youngschen Moduls, der Festigkeit, der Flachheit der Oberfläche und der Oberflächenglätte haben. Es soll von einer Diffusion von Alkali in Umgebungen hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit frei sein und es soll dazu imstande sein, ein Aufzeichnungsmedium für Informationen zu liefern, das dem Bedürfnis einer erhöhten Aufzeichnungsdichte und einer Rotation mit höherer Geschwindigkeit genügen kann. Es ist eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Aufzeichnungsmediums für Informationen, das den Anforderungen einer erhöhten Aufzeichnungsdichte und einer Rotation mit höherer Geschwindigkeit genügen kann, aus dem obigen Glassubstrat für ein Aufzeichnungsmedium für Informationen zur Verfügung zu stellen, wobei das Substrat durch das obige Verfahren erhalten werden soll und die oben angegebenen Eigenschaften haben soll.
Die benannten Erfinder haben ausgedehnte Untersuchungen hinsichtlich der Gründe durchgeführt, welche es schwierig machen, eine stabile Flughöhe zu gewährleisten, wenn herkömmliche Glassubstrate für ein Aufzeichnungsmedium für Informationen verwendet werden, um eine höhere Rotationsgeschwindigkeit zu erhalten. Als Ergebnis ist gefunden worden, dass ein Aufzeichnungsmedium für Informationen sich aufgrund von Resonanzerscheinungen etc. während der Hochgeschwindigkeitsrotation des Aufzeichnungsmediums für Informationen deformiert, so dass es schwierig ist, eine stabile Flughöhe zu gewährleisten. Es ist ebenfalls gefunden worden, dass es zu bevorzugen ist, den Youngschen Modul eines Substrats für ein Aufzeichnungsmedium für Informationen auf einen Wert von 90 GPa oder höher zu erhöhen, um eine Deformation des Aufzeichnungsmediums für Informationen aufgrund von Resonanzerscheinungen etc. während der Hochgeschwindigkeitsrotation des Aufzeichnungsmediums für Informationen zu verhindern.
Ein kristallisiertes Glassubstrat fällt unter die Substrate für ein Aufzeichnungsmedium für Informationen, die einen hohen Youngschen Modul haben. Jedoch werden die Festigkeit und der Youngsche Modul eines Substrats aus kristallisiertem Glas vom Kristallisationsgrad kontrolliert. Wenn es daher beabsichtigt ist, die Festigkeit und den Youngschen Modul zu erhöhen, dann nimmt das Kristallisationsverhältnis zu, was zu Schwierigkeiten hinsichtlich des Erhalts einer Oberflächenflachheit (Oberflächenrauigkeit Rmax, Ra) führt, die bei einem Substrat für ein Aufzeichnungsmedium für Informationen erforderlich ist. Weiterhin stellen Kristallkörner, die auseinander fallen, einen Faktor dar, der die Glätte der Oberfläche stört. Selbst dann, wenn ein Substrat aus kristallisiertem Glas zum Erhalt der oben genannten Hochgeschwindigkeitsrotation verwendet wird, ist es daher schwierig, eine stabile Flughöhe zu gewährleisten.
Bei der Herstellung eines Glassubstrats für ein Aufzeichnungsmedium für Informationen besteht eine weitere Bedingung dahingehend, dass eine chemische Verfestigung zugelassen wird und dass das Substrat von dem Problem fast frei ist, dass Alkali in dem Substrat aus dem Substrat heraus diffundiert. Es wird daher in weitem Umfang ein Pressverformungsverfahren mit relativ niedrigen Produktionskosten zur Verformung von Glas in die Form einer Scheibe angewendet. Weiterhin wird es zur Verhinderung eines nachteiligen Einflusses auf die Form bei dem oben beschriebenen Verfahren bevorzugt, eine Liquidus-Temperatur von 1360°C oder niedriger aufrechtzuerhalten.
Zur Lösung der obigen Aufgaben haben die Erfinder weiterhin Untersuchungen auf der Basis der obigen Feststellungen durchgeführt und es ist als Ergebnis gefunden worden, dass die erste Aufgabe dadurch gelöst werden kann, dass Glasmaterialien so hergestellt werden, dass ein Glas erhalten wird, das charakteristischerweise eine spezielle Zusammensetzung hat, das eine Liquidus-Temperatur von 1360°C oder niedriger hat, das eine Viskosität von mindestens 10 Poise im Temperaturbereich, in dem eine Verformung möglich ist, hat und das eine Übergangspunkttemperatur von weniger als 700°C hat. Dann erfolgt ein Verformen durch ein Direktverpressen des erhaltenen geschmolzenen Glases, indem die oben genannten Glasmaterialien aufgeschmolzen werden oder indem ein durch direktes Verpressen geformtes Glassubstrat im Laufe einer Nachbehandlungsstufe in ein geschmolzenes chemisch verfestigendes Salz eingebracht wird, oder indem in einer Nachbehandlungsstufe eine Behandlung zur Verhinderung einer Alkaliionendiffusion des Glassubstrats durchgeführt wird, welches durch ein direktes Pressverformen oder durch Kontaktierung mit der Salzschmelze erhalten worden ist.
Es ist weiterhin gefunden worden, dass die oben genannte erste Aufgabe auch dadurch gelöst werden kann, dass ein Vorformling aus dem oben beschriebenen geschmolzenen Glas hergestellt wird und dass der Vorformling einer Wiedererhitzungs-Pressverformung unterworfen wird, oder dadurch, dass das durch die Wiedererhitzungs-Pressverformung erhaltene Glassubstrat in einer Nachbehandlungsstufe in Kontakt mit einem geschmolzenen chemisch verfestigenden Salz ge bracht wird oder indem eine Behandlung zur Verhinderung einer Diffusion von Alkaliionen in einer Nachbehandlungsstufe des Glassubstrats durchgeführt wird, das durch das direkte Pressverformen oder durch Kontaktierung mit dem geschmolzenen Salz erhalten worden ist.
Die vorliegende Erfindung ist auf der Basis der oben beschriebenen Feststellungen vervollständigt worden.
Die vorliegende Erfindung stellt daher zur Verfügung:

(1) Ein Verfahren zur Herstellung eines amorphen Glassubstrats mit der Form einer Scheibe für ein Medium für die Aufzeichnung von Informationen durch Pressverformung mit einer Pressform, die mindestens ein oberes Formteil und ein unteres Formteil hat, umfassend die Herstellung von Glasmaterialien, um ein Glas, enthaltend 0,1 bis 30 Mol-% TiO₂, 1 bis 45 Mol-% CaO, ingesamt 5 bis 45 Mol-% MgO und CaO, insgesamt 3 bis 30 Mol-% Na₂O und Li₂O, 0 bis 15 Mol-% Al₂O₃ und 35 bis 65 Mol-% SiO₂, mit den Eigenschaften einer Liquidus-Temperatur von 1360°C oder niedriger und einer Viskosität von mindestens 1 Pa·s (10 Poise) in einem Temperaturbereich, der die Liquidus-Temperatur und eine höhere Temperatur einschließt, zu erhalten, die Aufschmelzung der genannten Glasmaterialien zum Erhalt eines geschmolzenen Glases und dann die Einleitung des geschmolzenen Glases durch eine Beschickungsöffnung in die genannte Pressform und die direkte Pressverformung des geschmolzenen Glases in der Form, wobei die Temperatur des geschmolzenen Glases, das in das untere Formteil durch die Beschickungsöffnung eingeleitet werden soll, so kontrolliert wird, dass das Glas eine Temperatur hat, die der Liquidus-Temperatur gleich ist oder die höher ist, indem das Auslassrohr erhitzt wird, um eine Entglasung zu vermeiden (das obige Verfahren wird nachstehend als „Verfahren I" bezeichnet) und (1a) ein Verfahren zur Herstellung eines amorphen Glassubstrats mit der Form einer Scheibe für ein Medium für die Aufzeichnung von Informationen durch Pressverformung mit einer Pressform, die mindestens ein oberes Formteil und ein unteres Formteil hat, umfassend die Herstellung von Glasmaterialien, um ein Glas, enthaltend 0,1 bis 30 Mol-% eines Oxids mindestens eines Metalls, ausgewählt aus V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Ga, Ge, Sm, Y, Zr, Nb, Mo, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Hf, Ta oder W, 1 bis 45 Mol-% CaO, insgesamt 5 bis 45 Mol-% MgO und CaO, insgesamt 3 bis 30 Mol-% Na₂O und Li₂O, 0 bis 15 Mol-% Al₂O₃ und 35 bis 65 Mol-% SiO₂, und mit den Eigenschaften einer Liquidus-Temperatur von 1360°C oder niedriger und einer Viskosität von mindestens 1 Pa·s (10 Poise) in einem Temperaturbereich, der die Liquidus-Temperatur und eine höhere Temperatur einschließt, zu erhalten, die Aufschmelzung der genannten Glasmaterialien zum Erhalt eines geschmolzenen Glases und dann die Einleitung des geschmolzenen Glases durch eine Beschickungsöffnung in die genannte Pressform und die direkte Pressverformung des geschmolzenen Glases in der Form, wobei die Temperatur des geschmolzenen Glases, das in das untere Formteil durch die Beschickungsöffnung eingeleitet werden soll, so kontrolliert wird, dass das Glas eine Temperatur hat, die der Liquidus-Temperatur gleich ist oder die höher ist, indem das Auslassrohr erhitzt wird, um eine Entglasung zu vermeiden. In der folgenden Beschreibung wird auch auf
(2) ein Verfahren zur Herstellung eines Glassubstrats für ein Aufzeichnungsmedium für Informationen, umfassend die Herstellung eines Vorformlings, gebildet aus einem Glas, enthaltend 0,1 bis 30 Mol-% TiO₂, 1 bis 45 Mol-% CaO, insgesamt 5 bis 40 Mol-% MgO und CaO, insgesamt 3 bis 30 Mol-Na₂O und Li₂O, 0 bis 15 Mol-% Al₂O₃ und 35 bis 65 Mol-SiO₂, mit den Eigenschaften einer Liquidus-Temperatur von 1360°C oder niedriger und einer Viskosität von mindestens 1 Pa·s (10 Poise) in einem die Verformung gestattenden Temperaturbereich und die Verformung des Vorformlings in die Form einer Scheibe bzw. Platte durch ein Wiedererhitzungs-Pressverfahren Bezug genommen (das oben genannte Verfahren wird nachstehend als „Verfahren II" bezeichnet),
(3) ein Verfahren zur Herstellung eines Glassubstrats für ein Aufzeichnungsmedium für Informationen, umfassend das In-Kontakt-Bringen des Glassubstrats, das durch das obige Verfahren (1) oder (2) erhalten worden ist, mit einem chemisch verfestigenden geschmolzenen Salz in einer Nachbehandlungsstufe zu dem oben beschriebenen Verfahren (1) oder (2),
(4) ein Verfahren zur Herstellung eines Glassubstrats für ein Aufzeichnungsmedium für Informationen, umfassend die Durchführung einer Alkaliionendiffusions-Verhinderungsbehandlung des durch das obige Verfahren (1), (2) oder (3) erhaltenen Glassubstrats in einer Nachbehandlungsstufe zu dem obigen Verfahren (1), (2) oder (3) und
(5) ein Verfahren zur Herstellung eines Aufzeichnungsmediums für Informationen, umfassend die Bildung mindestens einer Informationens-Aufzeichnungsschicht auf dem Glassubstrat, das durch das obige Verfahren (1), (2), (3) oder (4) erhalten worden ist.

BESTE ART UND WEISE DER DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Das oben genannte Verfahren I, eines der Verfahren zur Herstellung eines amorphen Glassubstrats für ein Aufzeichnungsmedium für Informationen (nachstehend manchmal der Einfachheit halber als „Glassubstrat" bezeichnet), ist ein Verfahren, bei dem ein geschmolzenes Glas in einem oberen Formteil und einem unteren Formteil einer Form direkt press-verformt wird, wobei als das oben genannte geschmolzene Glas ein Glas, enthaltend 0,1 bis 30 Mol-% TiO₂, 1 bis 45 Mol-% CaO, insgesamt 5 bis 40 Mol-% MgO und CaO, insgesamt 3 bis 30 Mol-% Na₂O und Li₂O, 0 bis 15 Mol-% Al₂O₃ und 35 bis 65 Mol-% SiO₂, mit den Eigenschaften einer Liquidus-Temperatur von 1360°C oder niedriger und einer Viskosität von mindestens 1 Pa·s (10 Poise) mit einem die Verformung gestattenden Temperaturbereich verwendet wird. Die Form hat ein oberes Formteil bzw. Formelement und ein unteres Formteil bzw. Formelement oder sie hat ein oberes Formteil bzw. Formelement, ein unteres Formteil bzw. Formelement und eine Hülse bzw. einen Zylinder. Das Material der Form ist aus Gusseisen, Graphit, einer Ni-enthaltenden Legierung und einer Wolfram-Legierung ausgewählt. Ein Trennmittel, wie Bornitrid, ist auf die formgebende Oberfläche der Form aufgebracht worden.
Das „amorphe Glassubstrat für ein Aufzeichnungsmedium für Informationen", wie erfindungsgemäß verwendet, bedeutet ein Substrat, das aus einem Glas (amorphes Glas) gebildet worden ist, das im Wesentlichen keine Kristallkörner enthält und es unterscheidet sich wesentlich von einem Substrat, das aus einem kristallisierten Glas, enthaltend Kristallkörner, gebildet worden ist, oder von einem Substrat, das aus einer Glaskeramik gebildet worden ist.
Bei der Zusammensetzung des Glases (dieses Glas wird nachstehend als „Glas für ein Substrat" bezeichnet), das aus dem oben genannten geschmolzenen Glas erhalten werden soll, stellt das TiO₂ eine Komponente dar, die geeignet ist, um ein Glassubstrat mit einem hohen Youngschen Modul zu erhalten. Der Anteil davon muss mindestens 0,1 Mol-% betragen, um ein Glassubstrat zu erhalten, das einen Youngschen Modul von mindestens 90 GPa hat. Wenn sein Gehalt über 30 Mol-% hinausgeht, dann wird jedoch die Beständigkeit gegenüber einer Entglasung verringert, so dass es schwierig ist, ein Glas für ein Substrat mit einer Liquidus-Temperatur von 1360°C oder niedriger zu erhalten.
CaO ist eine Glaskomponente, die nicht nur zum Erhalt eines Glases für ein Substrat mit einer niedrigen Liquidus-Temperatur, sondern auch zum Erhalt eines Glassubstrats mit einem hohen Youngschen Modul geeignet ist. Sein Gehalt muss mindestens 1 Mol-% betragen, um ein Glas mit einer Liquidus-Temperatur von 1350°C oder weniger zu erhalten, und um ein Glassubstrat mit einem Youngschen Modul von mindestens 90 GPa zu erhalten. Wenn sein Gehalt mehr als 45 Mol-% übersteigt, dann ist es jedoch schwierig, das Glas zu formen.
MgO ist eine Glaskomponente, die dazu geeignet ist, um ein Glassubstrat mit einem hohen Youngschen Modul und einem niedrigen spezifischen Gewicht bzw. einer niedrigen relativen Dichte zu erhalten. Jedoch hat das MgO die Wirkung, dass es die Liquidus-Temperatur des Glases für ein Substrat erhöht. Es ist daher erforderlich, das MgO so einzuarbeiten, dass die Gesamtmenge von MgO und CaO 5 bis 45 Mol-% beträgt. Der Gehalt an MgO beträgt vorzugsweise 0,5 bis 40 Mol-%.
Na₂O hat die Wirkung, dass der Youngsche Modul des Glassubstrats verringert wird, während es eine Glaskomponente darstellt, die die Liquidus-Temperatur des Glases für ein Substrat in einem starken Ausmaß verringert. Die Verringerung der Liquidus-Temperatur, die durch die Anwesenheit von Na₂O bewirkt wird, wird ausgeprägter, wenn die oben genannten Komponenten Na₂O und TiO₂ ebenfalls vorhanden sind. Wenn eine große Menge von TiO₂ eingearbeitet wird, dann wird es besonders bevorzugt, dieses Na₂O einzuarbeiten. Weiterhin ist das Na₂O eine Glaskomponente, die dazu geeignet ist, um ein Glas für ein Substrat mit einem großen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu erhalten. Der thermische Ausdehnungskoeffizient des Glases kann durch die richtige Auswahl des Gehalts dieser Komponente eingestellt werden. Li₂O ist eine Glaskomponente, die dazu geeignet ist, die Löslichkeit der Ausgangsmaterialien ohne Verringerung des Youngschen Moduls des Glassubstrats zu verbessern, und es stellt auch eine Glaskomponente dar, die dahingehend wirkt, dass sie die Festigkeit durch eine chemische Verfestigung erhöht. Aus diesen Gründen muss der Gesamtgehalt von Na₂O und Li₂O mindestens 3 Mol-% betragen. Wenn jedoch der Gesamtgehalt von Na₂O und Li₂O über 30 Molhinausgeht, dann verringert sich die chemische Beständigkeit des Glassubstrats und es ist wahrscheinlich, dass ein Problem dahingehend hervorgerufen wird, dass, wenn ein Aufzeichnungsmedium für Informationen durch Bildung einer magnetischen Aufzeichnungsschicht auf dem Glassubstrat erhalten wird, Alkaliionen aus dem Glassubstrat in die Aufzeichnungsschicht hineindiffundieren. Ein Teil von Na₂O und Li₂O kann durch K₂O ersetzt werden, wobei jedoch in diesem Fall der Effekt der chemischen Verfestigung verringert wird.
Da Al₂O₃ eine Glaskomponente ist, die nicht dazu dient, den Youngschen Modul des Glassubstrats zu erhöhen oder zu verringern, ist die Einarbeitung dieser Komponente nicht notwendigerweise erforderlich. Da es jedoch eine Komponente ist, die dahingehend wirksam ist, dass die Liquidus-Temperatur eines Glases für ein Substrat verringert wird, dass die Tendenz zu einer Phasentrennung gehemmt wird, dass die Viskosität im Prozess-Temperaturbereich verbessert wird und dass die chemischen Verfestigungseigenschaften verbessert werden, kann es wie erforderlich eingearbeitet werden. Wenn Al₂O₃ eingearbeitet wird und wenn sein Gehalt über 15 Mol-% hinausgeht, dann ist es gut möglich, dass Probleme dahingehend bewirkt werden, dass die Liquidus-Temperatur scharf ansteigt und dass aufgrund einer Verschlechterung der Löslichkeit nicht-aufgelöste Substanzen gebildet werden.
SiO₂ ist eine Komponente zur Bildung eines Glasnetzwerks und es ist erforderlich, dass der Gehalt dieser Komponente mindestens 35 Mol-% beträgt, um ein Glas zu erhalten, das eine Liquidus-Temperatur von 1360°C oder niedriger hat. Wenn jedoch sein Gehalt über 65 Mol-% hinausgeht, dann ist es schwierig, ein Glassubstrat mit einem Youngschen Modul von mindestens 90 GPa zu erhalten. SiO₂ ist eine Komponente, die einen Einfluss auf die Wasserbeständigkeit, wie die Diffusion von Alkaliionen, hat und diese Komponente ist wirksam, wenn ihr Gehalt 40 bis 60 Mol-% beträgt.
Vorzugsweise enthält das obige Glas für das Substrat als Glaskomponente 5 bis 15 Mol-% TiO₂, 4 bis 20 Mol-% CaO, insgesamt 5 bis 30 Mol-% MgO und das CaO, 5 bis 22 Mol-% Na₂O und Li₂O, 0 bis 8 Mol-% Al₂O₃ und 40 bis 60 Mol-% SiO₂.
Wie bereits oben zum Ausdruck gebracht wurde, wird es bevorzugt, den Youngschen Modul des Glassubstrats zu erhöhen, um eine Deformation des Glases zu verhindern, die durch Resonanzerscheinungen etc. bewirkt wird, wenn ein Glassubstrat, das eine verringerte Dicke hat, mit hoher Geschwindigkeit rotieren gelassen wird. So wird es z.B. bevorzugt, den Youngschen Modul des Glassubstrats auf mindestens 90 GPa einzustellen, um eine Flughöhe von ungefähr 1 μm oder weniger des Datenreproduktionskopfs einer Magnetplatte stabil zu gewährleisten, wenn die Magnetplatte, die aus einem Glassubstrat mit einem Durchmesser von 3,5 Inch und einer Dicke von 0,635 mm (25 mil; eine allgemeine Dicke von Substraten für derzeit verfügbare Magnetplatten) gebildet worden ist, mit 10000 UpM rotiert wird (dieser Fall wird nachstehend als „Fall A" bezeichnet).
Um ein Glassubstrat durch das Verfahren I zu erhalten, ist es erforderlich, eine wesentliche Ausfällung von Kristallen während des Produktionsprozesses zu verhindern. Dies deswegen, weil dann, wenn das Glas entglast wird, die Komponenten des Glasmaterials ausgefällt werden und in dem gebildeten Glas die Verunreinigungen zurückbleiben und die Oberflächenglätte der Oberfläche des Glassubstrats verschlechtern bzw. zerstören. Es wird daher bevorzugt, die Stufen der Aufschmelzung der Ausgangsmaterialien für das Glas, der Verformung und des Abkühlens bei einer Temperatur, die einer Temperatur in der Nähe der Liquidus-Temperatur des Glases gleich ist oder die höher ist als diese Temperatur, durchzuführen, wenn das Glassubstrat hergestellt wird. Da jedoch die obige Liquidus-Temperatur extrem hoch ist, macht die Form eine Deformation (bei 1400°C) durch, wenn ein Direkt-Pressverformen durchgeführt wird, so dass die Produktion des Glassubstrats selbst schwierig wird und dass dieses keinerlei praktische Verwendbarkeit mehr hat. Daher wird das geschmolzene Glas der Form durch einen Auslass einer Düse bei einer Temperatur zugeführt, die innerhalb eines Temperaturbereiches liegt, der einer Glasviskosität von 10 bis 500 Poise entspricht, und die gleich der Liquidus-Temperatur oder höher ist.
Aufgrund der obigen Gesichtspunkte wird der Youngsche Modul des zu erhaltenden Glassubstrats so festgelegt, dass er mindestens 90 GPa beträgt und die Liquidus-Temperatur des Glases für das Substrat wird auf 1360°C oder niedriger festgelegt. Der oben genannte Youngsche Modul beträgt vorzugsweise mindestens 100 GPa und die oben genannte Liquidus-Temperatur beträgt vorzugsweise 1250°C oder weniger, mehr bevorzugt 1150°C oder weniger.
Selbst dann, wenn das erhaltene Glassubstrat einen Youngschen Modul von 90 GPa oder mehr hat, kann es sein, dass, wenn ein Wert (nachstehend als „spezifischer Modul" bezeichnet), erhalten durch Dividieren des obigen Youngschen Moduls durch das spezifische Gewicht des Glassubstrats, ungefähr gleich 30 × 10⁶ Nm/kg oder kleiner ist, die Verwerfung bzw. Deformation der Magnetplatte im Falle A maximal über 2 μm hinausgeht und es ist schwierig, eine stabile Flughöhe von ungefähr 1 μm zu gewährleisten. Daher beträgt das spezifische Gewicht des Glassubstrats, das durch das Verfahren I erhalten worden ist, vorzugsweise 3,5 g/cm³ oder weniger, mehr bevorzugt 3,0 g/cm³ oder weniger. Es wird bevorzugt, dass das oben genannte spezifische Gewicht niedrig sein sollte, während das spezifische Gewicht eines Glases auf der Basis von Silicat im Wesentlichen 2,1 g/cm³ oder mehr beträgt.
Weiterhin ist es so, dass selbst dann, wenn die Liquidus-Temperatur des Glases für ein Substrat 1360°C oder niedriger ist, aber die Viskosität in einem Temperaturbereich, in dem das Glas für ein Substrat verformbar ist (wobei der Temperaturbereich einen Temperaturbereich bedeutet, bei dem das Glas für ein Substrat durch ein direktes Pressverformen verformbar ist, und wobei diese Bezeichnung in diesem Sinne nachstehend verwendet wird), d.h. die Viskosität in einem Temperaturbereich, der die Liquidus-Temperatur einschließt und höher ist, extrem niedrig ist, es nicht nur schwierig ist, die Fließgeschwindigkeit der Glasschmelze (des geschmolzenen Glases) zu kontrollieren, wenn die Glasschmelze der Verformungsstufe im Verlauf der Herstellung eines Glassubstrats zugeführt wird, wobei jedoch auch der Freiheitsgrad einer verformbaren Form sich verringert. Die obige Viskosität des geschmolzenen Glases, das beim Verfahren I verwendet wird, beträgt mindestens 1 Pa·s (10 Poise), vorzugsweise mindestens 3 Pa·s (30 Poise). Die obere Grenze davon ist 50 Pa·s (500 Poise) oder weniger im Hinblick auf die Stabilität der Gestalt während der Verformung.
Weiterhin werden Informationen in einem Aufzeichnungsmedium für Informationen, wie einer Magnetplatte, einer Bildplatte, einer magneto-optischen Platte oder dergleichen, aufgezeichnet oder wenn Informationen, die in dem obigen Aufzeichnungsmedium für Informationen aufgezeichnet sind, reproduziert werden, dann wird das Aufzeichnungsmedium für die Informationen in einem Zustand rotiert, in dem es an einer Welle eines Antriebsmotors befestigt ist, der mit einer Klammer in der Informationsverarbeitungsvorrichtung angeordnet ist. In diesem Fall tritt, wenn ein großer Un terschied zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Aufzeichnungsmediums für die Informationen und dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der oben genannten Klammer besteht, das folgende Problem auf.
Das heißt, wenn das Aufzeichnungsmedium für Informationen rotiert wird, dann erhöht die Wärme, die durch den Antriebsmotor etc. erzeugt wird, scharf die Temperatur des Aufzeichnungsmediums für die Informationen, der Welle, der Klammer etc., beispielsweise auf einen Wert bis zu etwa 90°C. Die oben beschriebene Temperaturerhöhung bewirkt, dass das Aufzeichnungsmedium für Informationen von der Klammer abgelöst wird bzw. sich lockert, oder bewirkt, dass das Aufzeichnungsmedium für Informationen Spannungen ausgesetzt wird oder deformiert wird, wenn ein großer Unterschied zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Aufzeichnungsmediums für Informationen und des thermischen Ausdehnungskoeffizienten an der oben genannten Klammer besteht. Dies führt zu einer Veränderung der Position des Datenaufzeichnunsteils (Spur) in dem Aufzeichnungsmedium für Informationen, so dass bei der Aufzeichnung und Reproduktion von Daten Fehler auftreten können.
Der thermische Ausdehnungskoeffizient des Glases (des Glases für das Substrat), erhalten aus dem geschmolzenen Glas in Verfahren I, liegt vorzugsweise so eng wie möglich an dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der oben genannten Klammer. Da die oben genannte Klammer im Allgemeinen aus einer Edelstahllegierung gebildet ist, beträgt der thermische Ausdehnungskoeffizient (worunter der mittlere thermische Ausdehnungskoeffizient bei 100 bis 300°C zu verstehen ist, wobei diese Bezeichnung in diesem Sinne auch nachstehend zur Anwendung kommen soll) des Glases für ein Substrat vorzugsweise ungefähr 7 bis 14 ppm/°C (7 × 10^–6 bis 14 × 10^–6/°C), mehr bevorzugt 9 bis 11 ppm/°C (9×10^–6 bis 12×10^–6/°C).
Weiterhin ist die Übergangspunkttemperatur des Glases für ein Substrat beim Verfahren I vorzugsweise kleiner als 700°C, mehr bevorzugt 550°C oder niedriger. Das heißt, die Temperatur des geschmolzenen Salzes, das für die chemische Verfestigung eines erhaltenen Glassubstrats verwendet werden soll, wird im Allgemeinen auf eine Temperatur eingestellt, die um ungefähr 100 bis 150°C niedriger ist als die Übergangstemperatur. Wenn die Temperatur des geschmolzenen Salzes einen Wert von 500°C erreicht oder wenn sie höher wird, dann beginnt eine Zersetzung des geschmolzenen Salzes, wodurch eine Beschädigung der Oberfläche des Glassubstrats bewirkt wird. Wenn die Übergangspunkttemperatur auf einen Wert innerhalb des obigen Bereichs eingestellt wird, dann kann das oben genannte Problem vermieden werden.
Das im Verfahren I verwendete geschmolzene Glas wird nicht so stark deformiert, dass es sich in Seitenrichtungen ausbreitet, wenn es in die Form eingeleitet wird, weil es eine hohe Oberflächenspannung selbst dann hat, wenn seine Liquidus-Temperatur relativ hoch ist. Bei der Verformung durch ein Direkt-Pressverformen zeigt das geschmolzene Glas eine ausgezeichnete Reproduktion auf der Basis der Form.
Bei dem Glas für ein Substrat beim Verfahren I kann ein Teil des TiO₂ durch ein anderes Übergangsmetalloxid ersetzt sein. Das „andere" Übergangsmetalloxid kann ein Oxid von mindestens einem Metall, ausgewählt aus V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Ga, Ge, Sm, Y, Zr, Nb, Mo, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Hf, Ta oder W, sein. Weiterhin. kann bei dem Glas für ein Substrat ein Teil des TiO₂ oder das gesamte TiO₂ durch ein Oxid von mindestens einem Metall, ausgewählt aus Cu oder Zn, ersetzt sein, obgleich der Youngsche Modul geringfügig niedriger ist als derjenige eines Glases, das das oben genannte Übergangsmetall enthält. Von diesen Metalloxiden wird das Y₂O₃ besonders bevorzugt, da der Youngsche Modul eines so erhaltenen Glases erhöht wird, ohne dass das spezifische Gewicht des Glases erhöht wird. Der Gehalt des oben genannten Metalloxids beträgt vorzugsweise 0 bis 15 Mol-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 8 Mol-%.
Da jedoch das oben genannte Übergangsmetalloxid fast keinen Effekt auf die Verbesserung des Youngschen Moduls des Glases ausübt und sogar einen gegenteiligen Effekt hat und das spezifische Gewicht erhöht, wird sein Gehalt richtigerweise in Abhängigkeit von den Arten und den Gehalten der anderen Komponenten des Glases ausgewählt, so dass ein Glas für das vorgesehene Substrat erhalten wird. Bei Verwendung von ZrO₂ als ein Übergangsmetalloxid beträgt der Gehalt des ZrO₂ vorzugsweise 7 Mol-% oder weniger, mehr bevorzugt 5 Mol-% oder weniger. Bei Verwendung von ZrO₂ als Übergangsmetalloxid und wenn sein Gehalt 5 Mol-% oder weniger beträgt, dann kann die Liquidus-Temperatur verringert werden, obgleich es sich nur um eine geringfügige Verringerung handelt.
Wenn ein Teil des TiO₂ des Glases für ein Substrat im Verfahren I durch Y₂O₃ und ZrO₂ ersetzt wird, dann enthält das Glas vorzugsweise 0,1 bis 30 Mol-% TiO₂, 0,1 bis 15 Mol-% Y₂O₃ und 0,1 bis 15 Mol-% ZrO₂.
Beim Verfahren I wird eine Glasschmelze des obigen Glases für ein Substrat durch eine Beschickungsöffnung in eine Form eingeleitet und in der Form durch direktes Verpressen verformt, wodurch ein Glassubstrat erhalten wird. Dieses Glassubstrat kann als ein Glassubstrat für ein Aufzeichnungsmedium für Informationen ohne eine chemische Verfestigung verwendet werden. Es kann aber auch chemisch verfestigt werden und als Glassubstrat für ein Aufzeichnungsmedium für Informationen eingesetzt werden. Wenn eine chemische Verfestigungsbehandlung (gemäß dem Niedertemperatur-Ionenaustauschverfahren) durchgeführt wird, dann ent hält das Glas vor der chemischen Verfestigungsbehandlung vorzugsweise als Glaskomponenten insgesamt mindestens 90 Mol-% SiO₂ und Al₂O₃, 1 bis 20 Mol-%, vorzugsweise 3 bis 10 Mol-%, Li₂O, 1 bis 20 Mol-% Na₂O, vorzugsweise insgesamt 5 bis 22 Mol-% Li₂O und Na₂O, und insgesamt 5 bis 30 Mol-% MgO und CaO.
Im obigen Falle wird es bevorzugt, mindestens 40 Mol-% SiO₂ einzuarbeiten, um eine ausreichende Kompressions-Spannungsschicht durch eine chemische Verfestigung zu bilden, während ein Teil des SiO₂ durch Al₂O₃ ersetzt werden kann. Es ist daher bevorzugt, insgesamt mindestens 40 Mol-% SiO₂ und Al₂O₃ zuzusetzen. Die gesamte Menge von SiO₂ und Al₂O₃ beträgt mehr bevorzugt mindestens 44 Mol-%.
Li₂O und Na₂O sind Komponenten für die Einführung von Li⁺-Ionen und Na⁺-Ionen, die für die chemische Verfestigung erforderlich sind, in das Glas. Es wird bevorzugt, 3 bis 10 Mol-% Li₂O und insgesamt mindestens 5 Mol-% Na₂O und Li₂O zuzusetzen, um eine ausreichende Kompressions-Spannungsschicht zu bilden. Weiterhin beträgt der gesamte Gehalt von Na₂O und Li₂O vorzugsweise 22 Mol-% oder weniger, um die Diffusion von Alkaliionen zu hemmen.
CaO und MgO sind Glaskomponenten, die dahingehend wirksam sind, dass der Youngsche Modul und die Liquidus-Temperatur des Glases und seine Viskosität bei einer die Verformung gestattenden Temperatur eingestellt werden. Sie stellen auch Komponenten dar, die die Wanderung von Alkaliionen bei der chemischen Verfestigung behindern. Der gesamte Gehalt von CaO und MgO beträgt vorzugsweise 5 bis 30 Mol-%, um eine zufrieden stellende Kompressions-Spannungsschicht zu bilden.
Die oben genannte chemische Verfestigungsbehandlung ist eine geeignete Maßnahme, um ein Glassubstrat zu erhalten, das eine hohe Schlagfestigkeit hat. So kann beispielsweise die chemische Verfestigungsbehandlung durch ein Niedertemperatur-Ionenaustauschverfahren dadurch durchgeführt werden, dass das Glassubstrat, das chemisch verfestigt werden soll, in ein zuvor festgelegtes geschmolzenes Salz, d.h. eine Salzschmelze bzw. ein geschmolzenes Salz, bestehend aus einem Nitrat oder Carbonat von Kalium oder Natrium oder einem Gemisch dieser Stoffe, eingetaucht wird und bei einer Temperatur gehalten wird, die um ungefähr 100 bis 150°C niedriger ist als die Übergangspunkttemperatur Tg des Glases.
Die Behandlung zur Verhinderung einer Diffusion von Alkaliionen wird in der Weise durchgeführt, dass das Glassubstrat mit einer Salzschmelze, bestehend aus einem Hydrogensulfat, einem Pyrosulfat oder einem Gemisch dieser Stoffe, in Kontakt gebracht wird. In diesem Fall liegt die Temperatur der obigen Salzschmelze bzw. des geschmolzenen Salzes im Allgemeinen im Bereich ihres Schmelzpunktes bis zu 400°C.
Nachstehend wird das oben genannte Verfahren II erläutert.
Das Verfahren II umfasst die Bereitstellung eines Vorformlings, gebildet aus einem Glas mit der gleichen Zusammensetzung wie diejenige des oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren I beschriebenen „Glases für ein Substrat" und die Verformung des Vorformlings in Scheibenform durch ein Wiedererhitzungs-Pressverfahren, um ein Glassubstrat für ein Aufzeichnungsmedium für Informationen zu erhalten.
Das Glas oder das geschmolzene Glas zur Verwendung als Material für den Vorformling hat vorzugsweise eine Zusammensetzung, die die gleiche ist wie diejenige der beim obigen Verfahren I gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugte Zusammensetzung.
Das Verfahren zur Herstellung des vorgesehenen Vorformlings ist keinen speziellen Begrenzungen unterworfen. Es kann ein beliebiges Verfahren, ausgewählt aus Heißbearbeitungs- und Kaltbearbeitungsverfahren, sein. Weiterhin ist auch die Form des Vorformlings keinen speziellen Begrenzungen unterworfen und dieser kann jede beliebige gewünschte Form einer Kugel, eines Prismas, einer Platte und dergleichen haben. Nachdem der Vorformling in der gewünschten Form durch ein Heißbearbeitungs- oder Kaltbearbeitungsverfahren gebildet worden ist, kann der Vorformling poliert werden.
Der Vorformling kann einer Wiederhitzungs-Pressbehandlung unterworfen werden, indem eine Form mit einem Hohlraum in der Form der gewünschten Scheibe bzw. Platte (eine Form, gebildet aus einem oberen Formteil und einem unteren Formteil, oder eine Form, gebildet aus einem oberen Formteil, einem unteren Formteil und einer Hülse bzw. einem Zylinder) bereitgestellt wird und der Vorformling entweder so vorerhitzt wird, dass der Vorformling eine Viskosität von ungefähr 10⁷ bis 10² Poise erhalten kann und in die oben genannte Form eingegeben wird, oder indem der Vorformling in die oben genannte Form eingegeben wird und zusammen mit der Form so erhitzt wird, dass der Vorformling eine Viskosität von 10⁷ bis 10² Poise erhalten kann. Dann erfolgt eine Pressverformung des Vorformlings unter einem Verformungsdruck von ungefähr 10 bis 300 kgf/cm² über einen Zeitraum von ungefähr 0,1 bis 600 Sekunden. Die Verformungsoberfläche der Form ist im Allgemeinen mit einem Trennfilm versehen, wie es der Fall beim Wiedererhitzungs-Pressverformen eines Glases für einen anderen Verwendungszweck ist.
Das Wiedererhitzungs-Pressverfahren erfordert höhere Kosten als ein Direkt-Verpressungsverfahren. Durch das Wiedererhitzungs-Pressverfahren kann jedoch ein Glassubstrat mit ausgezeichneter Oberflächenglätte erhalten wer den, ohne dass die Verfahrensweisen des Polierens oder des Zuschneidens nach dem Pressverformen durchgeführt werden. Selbst dann, wenn die Verfahrensweisen des Polierens oder des Zuschneidens nach dem Pressverfahren zum Erhalt eines Glassubstrats mit der gewünschten Oberflächenglätte durchgeführt werden, verringert sich das Ausmaß des Polierens oder des Zuschneidens im Vergleich zu dem Fall, dass ein Glassubstrat mit der gleichen Oberflächenglätte dadurch erhalten wird, dass ein Glassubstrat, erhalten durch das Direkt-Verpressungsverfahren, poliert oder zugeschnitten wird.
Das durch das Verfahren II erhaltene Glassubstrat kann als Glassubstrat für ein Aufzeichnungsmedium für Informationen eingesetzt werden, ohne dass eine chemische Verfestigung durchgeführt wird, oder es kann einer Behandlung für eine chemische Verfestigung oder einer Behandlung zur Verhinderung der Diffusion von Alkaliionen unterworfen werden und es kann als Glassubstrat für ein Aufzeichnungsmedium für Informationen verwendet werden. Die obige Behandlung für die chemische Verfestigung und die Behandlung zur Verhinderung einer Diffusion von Alkaliionen werden bei den gleichen Bedingungen durchgeführt, wie sie im Zusammenhang mit der Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens I beschrieben wurden. Daher ist die bevorzugte Zusammensetzung des Glassubstrats für die Durchführung dieser Behandlungen die gleiche wie die Zusammensetzung, die im Zusammenhang mit der Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens I beschrieben wurde.
Das Verfahren zur Herstellung eines Aufzeichnungsmediums für Informationen, das durch die vorliegende Erfindung zur Verfügung gestellt wird, wird nachstehend erläutert werden.
Das Verfahren zur Herstellung eines Aufzeichnungsmediums für Informationen, das durch die vorliegende Erfindung zur Verfügung gestellt wird, umfasst die Bildung von mindestens einer Aufzeichnungsschicht auf dem Glassubstrat für ein Aufzeichnungsmedium für Informationen, das durch das erfindungsgemäße Verfahren I oder das erfindungsgemäße Verfahren II erhalten worden ist, um ein Aufzeichnungsmedium für Informationen herzustellen, das den Anforderungen hinsichtlich der Erhöhung der Aufzeichnungsdichte und der Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit genügen kann.
Unter der „Aufzeichnungsschicht, die auf dem Glassubstrat gebildet ist", wie im Zusammenhang mit dem durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Aufzeichnungsmedium für Informationen verwendet, ist eine Aufzeichnungsschicht zu verstehen, die eine Struktur einer einzigen Schicht oder einer Mehrzahl von Schichten besitzt, die direkt auf der Oberfläche des Glassubstrats oder durch eine gewünschte Schicht gebildet ist bzw. gebildet sind. Die Materialien und die Schichtstruktur der Aufzeichnungsschicht werden in geeigneter Weise in Abhängigkeit von dem Aufzeichnungsmedium für Informationen als Endprodukt so ausgewählt, dass die Aufzeichnungsschicht als magnetische Aufzeichnungsschicht, als magneto-optische Aufzeichnungsschicht, als eine nur einmal beschreibbare Aufzeichnungsschicht oder als eine Aufzeichnungsschicht mit einer Phasenänderung wirkt.
Das obige Aufzeichnungsmedium für Informationen wird mit einer Schutzschicht, einer Schmierungsschicht etc., wie es in Abhängigkeit von ihrer Art erforderlich ist, in gleicher Weise wie bei der Bildung von herkömmlichen Aufzeichnungsmedien von Informationen versehen. Einige Arten der Aufzeichnungsmedien für Informationen haben eine Struktur, bei der eine Aufzeichnungsschicht sandwichartig zwischen zwei Substraten angeordnet ist. Ein Aufzeichnungsmedium für Informationen mit der obigen Struktur kann das Glassubstrat, erhalten durch das obige Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, als mindestens eine der oben genannten zwei Substrate aufweisen.
In dem obigen Aufzeichnungsmedium für Informationen ist das Substrat, das das Aufzeichnungsmedium für Informationen darstellt, aus dem Glassubstrat gebildet, das durch das obige Verfahren I oder das Verfahren II gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet worden ist, so dass das Aufzeichnungsmedium für Informationen ohne weiteres den Anforderungen hinsichtlich der Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit der Aufzeichnungsmedien für Informationen genügen kann. Als Ergebnis kann ohne weiteres ein Datenreproduktionsgerät erhalten werden, das einen schnellen Zugang gestattet, indem das obige Aufzeichnungsmedium für Informationen für die Bildung eines Aufzeichnungsgeräts (z.B. eines PC oder eines Hilfs-Aufzeichnungsgeräts, das in einem Server- und Client-System verwendet wird) eingesetzt wird.
Die vorliegende Erfindung wird nunmehr genauer unter Bezugnahme auf die nachstehenden Beispiele erläutert. Die vorliegende Erfindung soll jedoch nicht auf diese Beispiele eingeschränkt sein.
Bei den erhaltenen Glassubstraten wurden die Dicke jeder Kompressions-Spannungsschicht und die physikalischen Eigenschaften der erhaltenen Glassubstrate nach den folgenden Methoden bestimmt.
1. Dicke der Kompressions-Spannungsschicht
Gemessen mit einem Präzisions-Spannungsmessgerät (Babinet-Korrekturmethode), vertrieben von der Firma Toshiba Corp.
2. Physikalische Eigenschaften
(1) Youngscher Modul
Ein Probekörper mit den Abmessungen 20 × 20 × 100 mm wurde hergestellt und die Längswellengeschwindigkeit (V₁) und die Querwellengeschwindigkeit (V₈) von Ultraschallwellen mit 5 MHz, die durch den obigen Probekörper hindurchgingen, wurden mittels einer akustischen Messvorrichtung der Geschwindigkeit (UVM-2, vertrieben von der Firma Chou-Onpa Kogyo-sha) gemessen. Dann wurde der Youngsche Modul auf der Basis des folgenden Ausdrucks bestimmt. Youngscher Modul = (4G2 – 3G·V1 2·ρ)/(G – V1 2·ρ) G = V8 2·ρ

ρ:: Spezifisches Gewicht des Probekörpers (g/cm³)

(2) Spezifischer Modul
Bestimmt durch Dividieren des Youngschen Moduls des Probekörpers durch sein spezifisches Gewicht.
(3) Liquidus-Temperatur
Ein Probekörper wurde in einen Behälter aus Platin eingegeben und in einem Ofen mit einem Temperaturgradienten 30 Minuten lang stehengelassen. Dann wurden die Oberfläche und das Innere des Probekörpers auf einen Kristall hin mittels eines optischen Mikroskops inspiziert. Die niedrigste Temperatur, bei der kein Kristall zur Ausfällung kam, wurde als Liquidus-Temperatur verwendet.
(4) Viskosität
Ein Rotationsviskosimeter mit einem Behälter aus Platin und einem Rotor aus Platin wurde verwendet. Die Messung erfolgte von einer Viskosität im Schmelztemperaturbereich bis zu einer Viskosität in der Nähe der Liquidus-Temperatur.
(5) Glasübergangstemperatur (Tg)
Ein Probekörper mit den Abmessungen 5 mm∅ × 20 mm wurde einer Messung mit einem thermomechanischen Analysegerät (TMA8140), vertrieben von der Firma Rigakusha, bei einer Temperatur-Erhöhungsgeschwindigkeit von +4°C/Minute unterworfen. Als Standardprobe wurde SiO₂ verwendet.
(6) Thermischer Ausdehnungskoeffizient
Unter dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten ist der mittlere thermische Ausdehnungskoeffizient zwischen 100 und 300°C zu verstehen. Die Messung erfolgte zusammen mit der Messung der Glasübergangstemperatur.
(7) Oberflächenrauigkeit Ra (Rmax)
Dieser Wert wurde mit einem AFM NanoScope 3A, vertrieben von der Firma Digital Instruments, gemessen.
Beispiele 1 bis 45
Glasmaterialien, wie pulverförmiges Siliciumdioxid, Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid, Lithiumcarbonat, Lithiumsulfat, Natriumcarbonat, Natriumnitrat, Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Magnesiumoxid, Titanoxid, Eisenoxid, Nickeloxid, Yttriumoxid, Lanthanoxid, Neodymoxid, Kupferoxid, Antimonoxid, arsenige Säure etc., wurden korrekt so abgewogen, dass ein Glas mit der Zusammensetzung gemäß Tabellen 1 bis 8 erhalten wurde. In jedem Beispiel wurden ungefähr 100 kg Gemisch hergestellt.
Die in den nachstehenden Tabellen angegebenen Zusammensetzungen geben die Zusammensetzungen der Gläser per se an, wobei der Gehalt jeder Komponente nahezu einem Wert als Oxid, das als Ausgangsmaterial für das Glas verwendet worden ist, gleich ist, wenn die Zahlen nach einer Dezimal stelle vernachlässigt werden (dies ist auch in den anderen Beispielen der Fall).
Dann wurde mit einem bei Umgebungsatmosphäre erhitzenden Gerät mit intermittierendem Schmelzen, gebildet aus Platin, und ausgerüstet mit einem Schmelzofen mit einem inneren Volumen von 2 Litern, wobei ein damit verbundenes Arbeitsgefäß ein inneres Volumen von 30 Litern hatte, und einen Rührer und ein kreisförmiges Auslassrohr aufwies, das einen inneren Durchmesser von 5 bis 20 mm hatte und das mit dem Arbeitsgefäß verbunden war, ein geschmolzenes Glas in der folgenden Weise hergestellt. Das obige Gemisch wurde in das Schmelzgefäß eingegeben und bei 1350 bis 1450°C geschmolzen. Das geschmolzene Gemisch wurde gerührt und geklärt, wodurch eine Glasschmelze erhalten wurde.
Die erhaltene Glasschmelze wurde durch das kreisförmige Auslassrohr bei einer Temperatur, die geringfügig (+2 bis 5°C) höher war als die Liquidus-Temperatur, herausfließen gelassen. Die Temperatur des kreisförmigen Auslassrohrs wurde mit einer Hitze erzeugenden Einrichtung um das kreisförmige Rohr herum auf eine vorbestimmte Temperatur geregelt. Die Glasschmelze wurde von einer Form (dem unteren Formteil) in der Form eines Kreises (Durchmesser 100 mm) und gebildet aus Gusseisen aufgenommen und sofort mittels des oberen Formteils, das aus Gusseisen gebildet war, verpresst. In diesem Falle wurde die Nachbarschaft der Seitenoberflächen des Glassubstrats mit einer Hülse bzw. einem Zylinder verformt, die auf dem oberen Teil des unteren Formteils vorgesehen war. Dann wurde das verpresste Glas vergütet bzw. geglüht, wodurch ein scheibenförmiges Produkt mit einem Durchmesser von ungefähr 100 mm und einer Dicke von 1 mm erhalten wurde. Während des Verpressens wurde die Form auf eine Temperatur von 400 bis 500°C erhitzt.
Dann wurde das obige scheibenförmige Produkt zugeschnitten und poliert (mit einem Poliergerät mit Ceroxid), wodurch ein scheibenförmiges Glassubstrat mit den Abmessungen 3,5 Inch⌀ × 0,635 mm erhalten wurde. Das scheibenförmige Glassubstrat hatte einen Ra-Wert von 5 Å oder weniger und einen Rmax-Wert von 30 Å oder weniger.
Die Glasschmelze, die in das untere Formteil eingeleitet worden war, hatte eine hohe Oberflächenspannung, so dass sie sich nicht in Seitenrichtungen ausbreiten konnte. Daher verbreitete sich die Glasschmelze gleichförmig in allen Richtungen und sie zeigte eine ausgezeichnete Reproduktion, die genau der Form entsprach. In marginalen Teilen bzw. Randteilen wurden keine Bläschen gefunden.
In jedem anderen Beispiel als den Beispielen 25 und 26 wurde das scheibenförmige Glas wie folgt zu einer chemischen Verfestigung behandelt, wodurch ein Glassubstrat als Endprodukt erhalten wurde.
Zuerst wurde ein Salzgemisch so hergestellt, dass es NaNO₃ und KNO₃ in einem Gewichtsverhältnis von 6:4 enthielt. Das Salzgemisch wurde auf eine Temperatur, die 100°C niedriger war als die Glasübergangstemperatur (Tg) des chemisch zu verfestigenden Glassubstrats, erhitzt, wodurch eine Salzschmelze erhalten wurde. Dann wurde das chemisch zu verfestigende Glassubstrat 9 Stunden lang in die oben genannte Salzschmelze eingetaucht, um die chemische Verfestigung durchzuführen. Neben den oben genannten Salzen können auch Salzmischungen aus Kaliumnitrat, Natriumnitrat und Calciumcarbonat verwendet werden. Weiterhin ist die Erhitzungstemperatur vorzugsweise 600 bis 350°C, besonders bevorzugt 350 bis 500°C.
Die Tabellen 1 bis 8 geben die Dicke der Kompressions-Spannungsschicht der einzelnen Glassubstrate, die in den Beispielen erhalten wurden (mit Ausschluss der in den Bei spielen 25 und 26 erhaltenen Glassubstrate) sowie die physikalischen Eigenschaften der einzelnen Glassubstrate an. Bei den chemisch verfestigten Glassubstraten wurden die Werte für den Youngschen Modul, den spezifischen Modul, die Oberflächenrauigkeit (Ra) und das spezifische Gewicht (mit Ausnahme der in den Beispielen 25 und 26 erhaltenen Glassubstrate) gemessen. Bei Glasproben, die chemisch nicht verfestigt worden waren, wurden auch die Werte für die Liquidus-Temperatur, die Viskosität, die Glasübergangstemperatur und den thermischen Ausdehnungskoeffizienten gemessen. Weiterhin wurden die Glassubstrate auf Bläschen, insbesondere in den marginalen Teilen bzw. Randteilen, inspiziert, wobei keine Bläschen beobachtet wurden. Es wurde weiterhin ein MR(Magneto-Widerstands)-Kopf dazu verwendet, um einen Test der Schleifhöhe („grind height") durchzuführen (Magnetkopf-Schwebehöhe („floating") 1 Mikroinch). Als Ergebnis wurde festgestellt, dass kein Auftreffen des Kopfes auftrat. Weiterhin traten keine thermischen Ungleichmäßigkeiten (hitzeinduzierte Schwankungen des Widerstandswerts des Magnetkopfs), die für den MR-Kopf inhärent waren, auf.
Tabelle 1
Tabelle 2
Tabelle 3
Tabelle 4
Tabelle 5
Tabelle 6
Tabelle 7
Tabelle 8
Vergleichsbeispiel 1
Ausgangsmaterialien für ein Glas wurden so abgewogen, dass ein Glas mit im Wesentlichen der gleichen Zusammensetzung (ausgedrückt als Mol-%) wie diejenige des in Beispiel 1 der JP-A-1-167245 beschriebenen Glassubstrats erhalten wurde. In der gleichen Weise wie in den Beispielen 1 bis 45 wurde ein Glassubstrat (chemisch nicht verfestigt) erhalten. Das Glassubstrat wurde bei den gleichen Bedingungen wie in den Beispielen 1 bis 45 chemisch verfestigt, wodurch ein Glassubstrat als ein Endprodukt erhalten wurde.
Bei dem obigen Glassubstrat wurden die Werte für die Dicke der Kompressions-Spannungsschicht, den Youngschen Modul, das spezifische Gewicht, den spezifischen Modul und die Glasübergangstemperatur in der gleichen Art und Weise wie in den Beispielen 1 bis 45 gemessen. Die erhaltenen Werte sind in Tabelle 9 zusammengestellt.
Vergleichsbeispiel 2
Die Ausgangsmaterialien für ein Glas wurden so abgewogen, dass ein Glas mit im Wesentlichen der gleichen Zusammensetzung (ausgedrückt als Mol-%) wie diejenige des in Beispiel 1 der JP-B-6-76224 beschriebenen Glases erhalten wurde. Ein Glassubstrat (chemisch nicht verfestigt) wurde in der gleichen Art und Weise wie in den Beispielen 1 bis 45 erhalten. Das Glassubstrat wurde bei den gleichen Bedingungen wie in den Beispielen 1 bis 45 chemisch verfestigt, wodurch ein Glassubstrat als ein Endprodukt erhalten wurde.
Bei dem obigen Glassubstrat wurden die Werte für die Dicke der Kompressions-Spannungsschicht, den Youngschen Modul, das spezifische Gewicht, den spezifischen Modul und die Liquidus-Temperatur in der gleichen Art und Weise wie in den Beispielen 1 bis 95 gemessen. Die erhaltenen Werte sind in Tabelle 9 zusammengestellt.
Vergleichsbeispiel 3
Die Ausgangsmaterialien für ein Glas wurden so abgewogen, dass ein Glas mit im Wesentlichen der gleichen Zusammensetzung (ausgedrückt als Mol-%) wie diejenige des in Beispiel 1 der JP-B-4-70262 beschriebenen Glases (Glas mit der Zusammensetzung 2) erhalten wurde. Ein Glassubstrat (chemisch nicht verfestigt) wurde in der gleichen Art und Weise wie in den Beispielen 1 bis 45 erhalten. Das Glassubstrat wurde bei den gleichen Bedingungen wie in den Beispielen 1 bis 45 chemisch verfestigt, wodurch ein Glassubstrat als ein Endprodukt erhalten wurde.
Bei dem obigen Glassubstrat wurden die Werte für die Dicke der Kompressions-Spannungsschicht, den Youngschen Modul, das spezifische Gewicht, den spezifischen Modul, den thermischen Ausdehnungskoeffizienten und die Glasübergangstemperatur in der gleichen Art und Weise wie in den Beispielen 1 bis 45 gemessen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 9 zusammengestellt.
Vergleichsbeispiel 4
Die Ausgangsmaterialien für ein Glas wurden so abgewogen, dass ein Glas mit im Wesentlichen der gleichen Zusammensetzung (ausgedrückt als Mol-%) wie diejenige eines im Anspruch der JP-A-7-187771 beschriebenen Glases erhalten wurde. Daraus wurde eine Glasschmelze erhalten und diese wurde bei der Temperatur des oben genannten Anspruchs über einen Zeitraum, der ebenfalls in dem oben genannten Anspruch beschrieben wird, hitzebehandelt, wodurch ein kristallisiertes Glas erhalten wurde. Das kristallisierte Glas wurde in der gleichen Art und Weise wie in den Beispielen 1 bis 45 bearbeitet, wodurch ein Glassubstrat als ein Endprodukt erhalten wurde.
Bei dem obigen Glassubstrat wurden die Werte für den Youngschen Modul, das spezifische Gewicht, den spezifischen Modul und die Oberflächenrauigkeit in der gleichen Art und Weise wie in den Beispielen 1 bis 45 gemessen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 9 zusammengestellt.
Tabelle 9
Wie in den Tabellen 1 bis 8 gezeigt wird, hatten die in den Beispielen 1 bis 45 erhaltenen Glassubstrate einen hohen Youngschen Modul von 100 bis 200 GPa sowie eine ausgezeichnete Oberflächenrauigkeit (Rmax) von 3 bis 6 Å. Weiterhin sind die Liquidus-Temperaturen der Glasmaterialien dieser Glassubstrate relativ niedrig, so niedrig wie 990 bis 1240°C. Man geht daher davon aus, dass bei Verwendung dieser Glassubstrate, beispielsweise zur Herstellung von Magnetplatten, Magnetplatten erhalten werden können, die eine stabile Flughöhe von ungefähr 1 μm oder weniger während der Rotation mit hoher Geschwindigkeit gewährleisten.
Andererseits haben, wie in Tabelle 9 gezeigt wird, die in den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 erhaltenen Glassubstrate einen niedrigen Youngschen Modul von 74 bis 78 GPa. Weiterhin hat das in Vergleichsbeispiel 4 erhaltene kristallisierte Glassubstrat eine schlechte Oberflächenrauigkeit (Ra) von 25 Å. Man geht daher davon aus, dass bei Verwendung dieser Glassubstrate, beispielsweise für die Herstellung von Magnetplatten, nur Magnetplatten erhalten werden können, bei denen es schwierig ist, eine stabile Flughöhe von ungefähr 1 μm oder weniger während der Rotation bei hoher Geschwindigkeit zu gewährleisten.
Beispiel 46
Das in Beispiel 1 erhaltene chemisch verfestigte Glassubstrat (Platte bzw. Scheibe mit 6,35 cm (2,5 Inch)) wurde in eine Salzschmelze (300°C) aus Kaliumpyrosulfat 5 Minuten lang eingetaucht, um eine Behandlung zur Verhinderung einer Diffusion von Alkalikomponenten (Li, Na und K) aus dem Glassubstrat durchzuführen. Dieses Glassubstrat, das zur Verhinderung der Diffusion von Alkaliionen behandelt worden war, wurde in ultrareines Wasser von 80°C 24 Stunden lang eingetaucht. Die Beurteilung durch Ionenchromatographie zeigte, dass die Menge der Alkalikomponenten (Li, Na und K), die in das Wasser hinein diffundiert wa ren, 0,1 bis 0,3 μmol/Plättchen betrug. Das Glassubstrat, das keiner Behandlung zur Verhinderung einer Diffusion von Alkaliionen unterworfen worden war, zeigte Werte von 15 bis 20 μmol/Plättchen.
Bei der obigen Behandlung zur Verhinderung der Diffusion von Alkalikomponenten kann die oben genannte Salzschmelze aus Pyrosulfat durch ein Hydrogensulfatsalz oder ein Gemisch davon mit Pyrosulfat ersetzt werden. Weiterhin kann die oben genannte Salzschmelze durch heiße konzentrierte Schwefelsäure, durch heißes Glycerin, durch Polyethylenglykol, durch heißes Wasser oder durch Wasserdampf ersetzt werden.
Beispiele 47 bis 94 (lediglich für Referenz- und/oder Vergleichszwecke angegeben)
Die Tabellen 10 bis 13 zeigen Glaszusammensetzungen der Beispiele 47 bis 94, ausgedrückt in Mol-%. Als Ausgangsmaterialien für das Schmelzen jedes Glases wurden SiO₂, Al₂O₃, Al(OH)₃, MgO, Mg(OH)₂, CaCO₃, SrCO₃, Sr(NO₃)₂, BaCO₃, TiO₂, ZrO₂, Li₂CO₃, Na₂CO₃, Oxide von Metallen der seltenen Erden, wie Y₂O₃ und La₂O₃, etc. in einer Menge von 250 bis 800 g so abgewogen, dass die in den Tabellen 10 bis 13 angegebene vorgewählte Zusammensetzung erhalten wurde. Diese Ausgangsmaterialien wurden vollständig vermischt, um eine Herstellungscharge zu erhalten. Die Charge wurde in einen Platintiegel eingegeben und bei 1400 bis 1500°C in Luft 3 bis 6 Stunden lang geschmolzen. Nach dem Schmelzen wurde die Glasschmelze in eine Kohleform mit den Abmessungen von 180 × 15 × 25 mm oder ∅100 mm × 5 mm eingegossen und auf die Übergangspunkttemperatur des Glases abkühlen gelassen. Dann wurde sie sofort in einen Glühofen bzw. Kühlofen eingebracht und im Bereich der Übergangstemperatur des Glases etwa 1 Stunde lang geglüht bzw. gekühlt. Sodann wurde sie auf Raumtemperatur in dem Ofen abkühlen gelassen. Das re sultierende Glas zeigte keine Ausfällungen von Kristallen, die durch ein Mikroskop beobachtbar waren.
Ein Glas mit den Abmessungen 180 × 15 × 25 mm wurde auf die Abmessungen 100 × 10 × 10 mm, 10 × 10 × 20 mm oder 10 × 1 × 20 mm poliert. Die resultierenden Gläser wurden als Probekörper für die Messungen des Youngschen Moduls, des spezifischen Gewichts und der DSC-Werte herangezogen. Ein scheibenförmiges Glas mit den Abmessungen ∅100 mm × 5 mm wurde zu einer Dicke von ∅95 mm × 0,8 mm poliert und das resultierende Glas wurde als Probe für die Messungen der Oberflächenrauigkeit und der Festigkeit herangezogen. Für die DSC-Messung wurde ein plattenförmiges Glas mit den Abmessungen 10 × 20 × 2 mm zu einem Pulver mit 150 mesh pulverisiert. Von diesem Pulver wurden 50 mg abgewogen und in eine Platinpfanne eingegeben. Für die Messung wurde eine DSC-Vorrichtung, Modell MAC-3300, verwendet. Für die Messung des Youngschen Moduls wurde ein Probekörper mit den Abmessungen 100 × 10 × 10 mm verwendet, und die Messung erfolgte mittels einer Ultraschallmethode (bereits beschrieben). Für die Messung der Liquidus-Temperatur des Glases wurde die DSC-Analyse verwendet. Zur Bestätigung der Liquidus-Temperatur des Glases, die durch DSC gemessen worden war, wurde das Glas in einen Elektroofen, dessen Temperatur auf die Liquidus-Temperatur, die durch DSC festgestellt worden war, eingebracht. Das Glas wurde dort 2 bis 4 Stunden lang belassen und dann auf Raumtemperatur abgekühlt, während es sich noch in dem Tiegel befand. Das resultierende Glas wurde durch ein Mikroskop inspiziert, um zu bestätigen, dass keine Kristalle feststellbar waren. Die Methoden für die Messung des Glasübergangspunkts und der Oberflächenrauigkeit waren so wie bereits oben beschrieben. In den Tabellen 10 bis 13 sind die durch die Messungen erhaltenen Werte zusammen mit den Zusammensetzungen der einzelnen Gläser angegeben.
Vergleichsbeispiel 5
Ein Ionenaustausch-Glassubstrat, beschrieben in der JP-A-1-239036, wurde als Vergleichsbeispiel 5 verwendet. In Tabelle 13 sind die Zusammensetzungen und die physikalischen Eigenschaften davon angegeben.
Wie klar in den Tabellen 10 bis 13 gezeigt wird, wird ersichtlich, dass die Glassubstrate der Beispiele 47 bis 99 einen hohen Youngschen Modul habenl, so dass diese Glassubstrate bei Verwendung als Substrat für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium fast völlig frei vom Auftreten von Verwerfungen bzw. Deformationen und von einem Gleiten des Substrats selbst dann, wenn die Rotation des Substrats mit hoher Geschwindigkeit erfolgt, sind, und sie können den Anforderungen einer weiteren Verringerung der Dicke des Substrats genügen. Weiterhin können die Gläser so poliert werden, dass sie eine Oberflächenrauigkeit (Ra) von 5 Å oder weniger haben und dass sie eine ausgezeichnete Flachheit aufweisen, so dass die Flughöhe des Magnetkopfs verringert werden kann. Aus diesen Gründen sind sie als Glassubstrat für magnetische Aufzeichnungsmedien geeignet. Demgegenüber hat das chemisch verfestigte Glas des Vergleichsbeispiels 5 zwar ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich der Oberflächenglätte und der Flachheit, jedoch ist es hinsichtlich der Festigkeitseigenschaften, wie dem Youngschen Modul und dergleichen, erheblich schlechter als das Glassubstrat der vorliegenden Erfindung.
Beispiele 95 bis 99 (Lediglich für Referenz- und/oder Vergleichszwecke angegeben)
Die in den Beispielen 62, 63, 66, 69 und 77 erhaltenen Gläser mit den Abmessungen von 300 × 200 × 60 mm wurden zu einer Größe von 50 × 15 × 1 mm und zu scheibenförmigen Gläsern mit einer Größe von ∅95 mm × 0,8 mm in der Dicke poliert, wodurch Gläser für die chemische Verfestigung erhalten wurden. Diese Gläser wurden in ein Behandlungsbad eines einzigen KNO₃-Salzes, ein Behandlungsbad aus einem Nitratgemisch aus 60 Gew.-% KNO₃ und 40 Gew.-% NaNO₃ oder ein Behandlungsbad aus 20 Gew.-% KNO₃ und 80 Gew.-% NaNO₃ 4 bis 16 Stunden lang eingetaucht, um das Glas durch einen Ionenaustausch von Alkaliionen von Li, Na, etc. oder von Erdalkalimetallionen von Mg, Ca, etc. auf jeder Glasober fläche durch Na- und K-Ionen im obigen Behandlungsbad chemisch zu verfestigen. Auf diese Weise wurden die chemisch verfestigten Glassubstrate der Beispiele 95 bis 99 erhalten. Die Tabelle 14 zeigt die Biegefestigkeit der einzelnen chemisch verfestigten Gläser. Die Werte für Tg, den Youngschen Modul und die Oberflächenrauigkeit wurden aus den entsprechenden Werten solcher Gläser erhalten, die noch nicht für eine chemische Verfestigung behandelt worden waren.
Vergleichsbeispiel 6
Ein in der JP-PS Nr. 2516553 beschriebenes im Handel erhältliches kristallisiertes Glassubstrat wurde in Vergleichsbeispiel 6 verwendet. Die Tabelle 14 zeigt die physikalischen Eigenschaften dieses Glassubstrats.
Wie in Tabelle 19 gezeigt wird, zeigten die chemisch verfestigten Glassubstrate der Beispiele 95 bis 99 große Werte der Glasfestigkeitseigenschaften, wie des Youngschen Moduls, des spezifischen Moduls und der Biegefestigkeit. Es wird daher ersichtlich, dass bei Verwendung dieser Glassubstrate als Substrat für magnetische Aufzeichnungsmedien diese Glassubstrate fast von einem Auftreten von Verwerfungen bzw. Deformationen und von Gleiten des Substrats selbst dann fast vollkommen frei sind, wenn die Rotation des Substrats mit hoher Geschwindigkeit erfolgt, und sie können den Anforderungen hinsichtlich einer weiteren Verringerung der Dicke des Substrats genügen. Weiterhin können diese Gläser so poliert werden, dass sie einen Ra-Wert von 3 Å oder weniger und einen Rmax-Wert von 20 Å oder weniger haben und sie haben eine ausgezeichnete Oberflächenglätte, so dass die Flughöhe des Magnetkopfes verringert werden kann. Sie sind daher als Glassubstrat für magnetische Aufzeichnungsmedien verwendbar.
Demgegenüber hat das chemisch verfestigte Glas des Vergleichsbeispiels 6 gegenüber dem Glas der vorliegenden Erfindung eine schlechtere Biegefestigkeit und es ist dem erfindungsgemäßen Glassubstrat hinsichtlich des Youngschen Moduls erheblich unterlegen, so dass dieses Glas den Anforderungen hinsichtlich einer Verringerung der Dicke des Substrats sowie einer Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit nicht genügen kann. Insbesondere kann ein Substrat mit einem hohen Youngschen Modul den Anforderungen hinsichtlich einer Erhöhung der Aufzeichnungsdichte nicht genügen, da die Oberflächenglätte des Substrats durch die Anwesenheit von großen Kristallkörnern beeinträchtigt wird.
Die in den obigen Beispielen 95 bis 99 verwendeten Gläser für die chemische Verfestigung wurden in die Form einer Magnetplatte mit 3,5 Inch (∅95 mm, Durchmesser des zentralen Lochs ∅25 mm, Dicke 0,8 mm) verformt und dann einer chemischen Verfestigungsbehandlung unterworfen, die in den Beispielen 95 bis 99 beschrieben wurde. Auf diese Weise wurden Magnetplatten, gebildet aus einem chemisch verfestigten Glas, erhalten. Beim Einsetzen jedes dieser chemisch verfestigten Glassubstrate in ein Scheibengerät und bei einer Rotation mit 50.000 UpM erfolgte kein Brechen des Substrats. Als weiterhin Scheiben, erhalten durch Bildung eines magnetischen Films, auf den einzelnen Substraten mit 50.000 UpM rotiert wurden, brach keine Scheibe.
Beispiel 100
Glasschmelzen wurden bei den gleichen Bedingungen wie in denjenigen in den Beispielen 9, 31, 34 und 37 hergestellt. Die Glasschmelzen wurden in die Form von Kügelchen bzw. Kugeln heiß-verformt und dann wurden die geformten Kügelchen so abgekühlt, dass vier Arten von kugelförmigen Vorformlingen mit einem Durchmesser von 50 mm erhalten wurden. Die Glasmaterialien der Beispiele 9, 31, 34 und 37 sind für die Wiedererhitzungsverpressung geeignet, da die Mengen von SiO₂, TiO₂ und Alkaliionen eine Entglasung während der Verformung wirksam verhindern können.
Weiterhin wurde eine Form mit einem oberen Formteil, einem unteren Formteil und einer Hülse bzw. einem Zylinder bereitgestellt, um zur Formung eines scheibenförmigen Hohlraums mit einem Durchmesser von etwa 100 mm und einer Dicke von 1 mm, wenn die oben genannten drei Teile zusammengestellt wurden, verwendet zu werden. Die Transferverformungsoberfläche des oben genannten oberen Formteils, des unteren Formteils und der Hülse bzw. des Zylinders wurden mit einem Trennfilm versehen.
Die jeweiligen Vorformlinge wurden in der obigen Form einer Wiedererhitzungs-Verpressungsverformung unterworfen, wodurch scheibenförmige Produkte erhalten wurden. Bei dem obigen Pressverformen wurde jeder Vorformling zusammen mit der Form so erhitzt, dass das Glas (der Vorformling) eine Viskosität von ungefähr 10⁶ bis 10³ Poise hatte. Der Verformungsdruck wurde auf einen Wert im Bereich von 10 bis 500 kgf/cm² in Abhängigkeit von den Zusammensetzungen der Vorformlinge durchgeführt. Die Verpressung erfolgte über einen Zeitraum, ausgewählt aus dem Bereich von 0,1 bis 600 Sekunden.
Die auf die obige Art und Weise erhaltenen scheibenförmigen Produkte hatten einen Durchmesser von etwa 100 mm und eine Dicke von 1 mm sowie einen Wert der Oberflächenrauigkeit Ra von 100 Å oder weniger.
Dann wurde jedes scheibenförmige Produkt in der gleichen Art und Weise wie in einem Beispiel (einem der Beispiele 9, 31, 34 und 37), bei denen die Bedingungen die gleichen waren wie die Bedingungen zur Herstellung der Glasschmelze hierfür, nachbehandelt, wodurch Glassubstrate für Aufzeichnungsmedien für Informationen als Endprodukte erhalten wurden.
Die auf die obige Art und Weise erhaltenen Glassubstrate für Aufzeichnungsmedien für Informationen hatten die gleichen physikalischen Eigenschaften wie die Glassubstrate für Aufzeichnungsmedien für Informationen, die in den Beispielen erhalten worden waren, bei denen die Bedingungen die gleichen waren wie die Bedingungen für die Herstellung der Glasschmelzen hierfür.
Beispiele 101 bis 106
Die in den Beispielen 25 bis 30 erhaltenen Glassubstrate wurden dazu verwendet, um nach den folgenden Verfahrensweisen magnetische Platten bzw. Scheiben herzustellen.
Um zu verhindern, dass der Magnetkopf und die Magnetplatte aneinander haften, wurde eine Textur in der Landungszone jedes Glassubstrats mit einem Laserstrahl gebildet.
Dann wurden eine Unterschicht aus Cr, eine Magnetschicht aus CoPtCrTa und eine Schutzschicht aus Kohle nacheinander auf die Oberfläche jedes Glassubstrats auf der Seite der gebildeten Textur auflaminiert, wodurch Magnetplatten erhalten wurden.
Die einzelnen oben erhaltenen Magnetplatten wurden in ein Festplattenlaufwerk eingepasst und es wurden Aufzeichnungs- und Reproduktionstests durchgeführt, indem sie mit 12.000 UpM mit einer Flughöhe von 1 μm oder weniger rotiert wurden. Dies deswegen, um zu zeigen, dass alle Magnetplatten eine normale Aufzeichnung und Reproduktion ergaben.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung kann auch für Ladungs-/Entladungs-Magnetplatten, auf denen keine Textur gebildet worden ist, angewendet werden.
TECHNISCHE EIGNUNG
Erfindungsgemäß kann in stabiler Weise und mit guter Reproduzierbarkeit ein Glassubstrat für Aufzeichnungsmedien für Informationen hergestellt werden, wobei das Substrat leicht ein Aufzeichnungsmedium für Informationen ergeben kann, das ausgezeichnete Werte hinsichtlich des Youngschen Moduls, der Festigkeit, der Oberflächenglätte und der Gleichförmigkeit der Oberfläche hat und das von Diffusionserscheinungen von Alkali, selbst bei den Bedingungen hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit, frei ist und das auch den Anforderungen hinsichtlich einer Aufzeichnung mit höherer Dichte und einer Rotation mit höherer Geschwindigkeit genügen kann.
Schließlich kann ein Aufzeichnungsmedium für Informationen, das den Anforderungen hinsichtlich der Aufzeichnung mit höherer Dichte und der Rotation mit höherer Geschwindigkeit genügen kann, aus einem Glassubstrat für ein Aufzeichnungsmedium für Informationen hergestellt werden, wobei das Substrat durch das obige Herstellungsverfahren erhalten worden ist und die oben angegebenen Eigenschaften besitzt.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines amorphen Glassubstrats mit der Form einer Scheibe für ein Medium für die Aufzeichnung von Informationen durch Pressverformung mit einer Pressform, die mindestens ein oberes Formteil und ein unteres Formteil hat, umfassend die Herstellung von Glasmaterialien, um ein Glas, enthaltend 0,1 bis 30 Mol-% TiO₂, 1 bis 45 Mol-% CaO, ingesamt 5 bis 45 Mol-% MgO und CaO, insgesamt 3 bis 30 Mol-% Na₂O und Li₂O, 0 bis 15 Mol-% Al₂O₃ und 35 bis 65 Mol-% SiO₂, mit den Eigenschaften einer Liquidus-Temperatur von 1360°C oder niedriger und einer Viskosität von mindestens 1 Pa·s (10 Poise) in einem Temperaturbereich, der die Liquidus-Temperatur und eine höhere Temperatur einschließt, zu erhalten, die Aufschmelzung der genannten Glasmaterialien zum Erhalt eines geschmolzenen Glases und dann die Einleitung des geschmolzenen Glases durch eine Beschickungsöffnung in die genannte Pressform und die direkte Pressverformung des geschmolzenen Glases in der Form, wobei die Temperatur des geschmolzenen Glases, das in das untere Formteil durch die Beschickungsöffnung eingeleitet werden soll, so kontrolliert wird, dass das Glas eine Temperatur hat, die der Liquidus-Temperatur gleich ist oder die höher ist, indem das Auslassrohr erhitzt wird, um eine Entglasung zu vermeiden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Glasmaterialien so hergestellt werden, dass ein Glas, enthaltend 5 bis 15 Mol-% TiO₂, 4 bis 20 Mol-% CaO, insgesamt 5 bis 30 Mol-% MgO und CaO, insgesamt 5 bis 22 Mol-% Na₂O und Li₂O, 0 bis 8 Mol-% Al₂O₃ und 40 bis 60 Mol-% SiO₂, erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Glasmaterialien so hergestellt werden, dass ein Glas, bei dem ein Teil des TiO₂ durch ein Oxid mindestens eines Metalls, ausgewählt aus V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Ga, Ge, Sm, Y, Zr, Nb, Mo, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Hf, Ta oder W, ersetzt worden ist, erhalten wird.
Verfahren zur Herstellung eines amorphen Glassubstrats mit der Form einer Scheibe für ein Medium für die Aufzeichnung von Informationen durch Pressverformung mit einer Pressform, die mindestens ein oberes Formteil und ein unteres Formteil hat, umfassend die Herstellung von Glasmaterialien, um ein Glas, enthaltend 0,1 bis 30 Mol-% eines Oxids mindestens eines Metalls, ausgewählt aus V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Ga, Ge, Sm, Y, Zr, Nb, Mo, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Hf, Ta oder W, 1 bis 45 Mol-% CaO, insgesamt 5 bis 45 Mol-% MgO und CaO, insgesamt 3 bis 30 Mol-% Na₂O und Li₂O, 0 bis 15 Mol-% Al₂O₃ und 35 bis 65 Mol-% SiO₂, und mit den Eigenschaften einer Liquidus-Temperatur von 1360°C oder niedriger und einer Viskosität von mindestens 1 Pa·s (10 Poise) in einem Temperaturbereich, der die Liquidus-Temperatur und eine höhere Temperatur einschließt, zu erhalten, die Aufschmelzung der genannten Glasmaterialien zum Erhalt eines geschmolzenen Glases und dann die Einleitung des geschmolzenen Glases durch eine Beschickungsöffnung in die genannte Pressform und die direkte Pressverformung des geschmolzenen Glases in der Form, wobei die Temperatur des geschmolzenen Glases, das in das untere Formteil durch die Beschickungsöffnung eingeleitet werden soll, so kontrolliert wird, dass das Glas eine Temperatur hat, die der Liquidus-Temperatur gleich ist oder die höher ist, indem das Auslassrohr erhitzt wird, um eine Entglasung zu vermeiden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Glasmaterialien so hergestellt werden, dass ein Glas, bei dem ein Teil des TiO₂ durch ein anderes Übergangsmetalloxid ersetzt worden ist und bei dem der Gehalt des Übergangsmetalloxids 0,1 bis 8 Mol-% beträgt, erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Übergangsmetalloxid Y₂O₃ und/oder ZrO₂ ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Glasmaterialien so hergestellt werden, dass ein Glas, enthaltend 1 bis 20 Mol-% Li₂O, erhalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Glasmaterialien so hergestellt werden, dass ein Glas, enthaltend 1 bis 20 Mol-% Na₂O, erhalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das amorphe Glassubstrat einen Youngschen Modul von mindestens 90 GPa hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das amorphe Glassubstrat, gebildet aus dem Glas mit einer Übergangspunkttemperatur von weniger als 700°C, erhalten wird.