JP2001039736A - ガラスセラミックス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ランディング領域においては、磁気ヘッドの
安定浮上を可能とし、データ領域（ランプローディング
方式も含む）においては、高記録密度化に対応した良好
な表面特性を兼ね備えた、磁気情報記憶媒体用ガラスセ
ラミック基板を提供する 【解決手段】 主結晶相が、二珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ
・２ＳｉＯ₂），α−クォーツ（α−ＳｉＯ₂），α−ク
ォーツ固溶体（α−ＳｉＯ₂固溶体），α−クリストバ
ライト（α−ＳｉＯ₂）および、α−クリストバライト
固溶体（α−ＳｉＯ₂固溶体）の中から選ばれる少なく
とも１種以上であり、−５０〜＋７０℃における熱膨張
係数が＋６５〜＋１３０×１０^-7／℃であり、研磨加工
後の表面粗さ（Ｒａ）が３〜９Åであることを特徴とす
る、磁気情報記憶媒体用ガラスセラミック基板。ガラス
セラミックス基板１は中心の円形穴５を囲むライディン
グ領域３とその外側のデータ領域２を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、情報記憶装置に用
いられる磁気情報記憶媒体用基板であり、特にニアコン
タクトレコーディングやコンタクトレコーディング方式
に好適な超平滑な基板表面を有し、もう一方のＣＳＳ
（コンタクト・スタート・ストップ）方式においては、
磁気ディスクと磁気ヘッドの吸着防止のためのランディ
ング領域の表面特性が良好な、磁気ディスク等の情報記
憶媒体用ガラスセラミックス基板およびこの磁気情報記
憶媒体用基板に成膜プロセスを施し形成される磁気情報
記憶媒体に関するものである。尚、本明細書において
「磁気情報記憶媒体」とは、パーソナルコンピュータの
ハードディスクとして使用される、固定型ハードディス
ク，リムーバル型ハードディスク，カード型ハードディ
スク，デジタルビデオカメラ，デジタルカメラにおいて
使用可能な磁気情報記憶媒体等のディスク状磁気情報記
憶媒体を意味する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータのマルチ
メディア化やデジタルビデオカメラ，デジタルカメラ等
の普及によって、動画や音声等の大きなデータが扱われ
るようになり、大容量の磁気情報記憶装置の需要が大き
く伸びてきている。そのため磁気情報記憶媒体は、記録
密度を大きくするために、ビットおよびトラック密度を
増加させ、ビットセルのサイズを縮小化する必要があ
る。そして磁気ヘッドは、ビットセルの縮少化に伴っ
て、磁気情報記憶媒体表面により近接した状態で作動す
るようになる。このように磁気ヘッドが磁気情報記憶媒
体基板に対し、低浮上状態（ニアコンタクト）または接
触状態（コンタクト）にて作動する場合、磁気情報記憶
装置の起動・停止技術として、磁気情報記憶媒体基板
の特定部分（主に磁気情報記憶媒体内外径側の未記憶
部）に磁気ヘッド吸着防止処理（テクスチャ加工）を施
した、専らＣＳＳ（コンタクト・スタート・ストップ）
を行うためのランディング領域を設ける方式、磁気情
報記憶媒体が停止中は、磁気ヘッドは磁気情報記憶媒体
の外径の外の場所で待機し、ディスク起動の際は、磁気
情報記憶媒体が回転後に、磁気ヘッドが磁気情報記憶媒
体上にローディングされ、次いで静かに媒体上にヘッド
が降ろされ、停止の際は、磁気情報記憶媒体が回転して
いる状態で磁気ヘッドを上昇させ、次いで磁気情報記憶
媒体の外径の外の場所にローディングするという、ラン
プローディング方式がある。

【０００３】のＣＳＳ方式では、磁気ヘッドと磁気情
報記憶媒体の両者の接触面が必要以上に鏡面であると、
静止時に吸着が発生し、静止摩擦係数の増大に伴う回転
始動の不円滑，磁気情報記憶媒体表面の損傷等の問題が
発生する。これに対し、のランプローディング方式で
は、ディスク起動・停止時は、磁気ヘッドは磁気情報記
憶媒体の外径外のところにあり、ディスク起動中におい
てのみ、磁気ヘッドを磁気情報記憶媒体上にローディン
グする。この方式は磁気ヘッドをローディングさせるた
めの精密な動作制御等が必要となるが、ＣＳＳ方式で必
要であったランディング領域が不要となるため、ランデ
ィング領域に専有されていた部分をデータ領域とするこ
とができ、その分記録容量を増加させることができ、さ
らにディスク起動時の磁気情報記憶媒体表面の損傷とい
う問題も解消されるという長所がある。

【０００４】以上のように、磁気情報記憶媒体は、記憶
容量の増大に伴い、磁気ヘッドの低浮上化あるいは接触
状態による磁気信号の入出力と、磁気ヘッド−磁気情報
記憶媒体間の吸着防止という、相反する要求に対し、２
方式が検討されているが、いずれの場合も、データ領域
の表面特性は従来以上に平滑性が高いものでなくてはな
らず、したがって、基板にも同様に従来以上の平滑な表
面が求められている。更にこれらの記憶媒体について
は、現在の固定型磁気情報記憶装置に対して、リムーバ
ル方式やカード方式等の磁気情報記憶装置が検討・実用
段階にありデジタルビデオカメラ・デジタルカメラ等の
用途展開も始まりつつあり、その強度等への条件も含め
て、基板に求められる特性はより高度になっている。

【０００５】従来、磁気ディスク基板材には、アルミニ
ウム合金が使用されているが、アルミニウム合金基板で
は、種々の材料欠陥の影響により、研磨工程における基
板表面の突起またはスポット状の凹凸を生じ、平滑性の
点で十分でない。またアルミニウム合金は軟かい材料で
あるため、変形が生じやすく薄形化に対応することがむ
ずかしく、更にヘッドの接触による変形傷を生じメディ
アを損傷させてしまう等、今日の高密度記録化の要求に
十分対応できない。

【０００６】また、アルミニウム合金基板の問題点を解
消する材料として化学強化ガラスのソーダライムガラス
（ＳｉＯ₂−ＣａＯ−Ｎａ₂Ｏ）とアルミノシリケートガ
ラス（ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｎａ₂Ｏ）が知られている
が、この場合、 研磨は化学強化後に行なわれ、ディスクの薄板化にお
ける強化層の不安定要素が高い。 基板には始動／停止（ＣＳＳ）特性向上のための基板
表面に凹凸を作るテクスチャを行うが、機械的または熱
的（レーザ加工）な処理等は、化学強化層の歪によりク
ラック等を発生してしまうため、ケミカルエッチング法
や成膜粒界成長法を行う必要があり製品の低コスト安定
生産性が難しい欠点がある。 ガラス中にＮａ₂Ｏ成分を必須成分として含有するた
め、成膜特性が悪化し、Ｎａ₂Ｏ溶出防止のための全面
バリアコート処理が必要となり、製品の低コスト安定生
産性が難しい欠点がある。

【０００７】アルミニウム合金基板や化学強化ガラス基
板に対して、いくつかの結晶化ガラスが知られている。
例えば、特開平６−３２９４４０号公報記載のＳｉＯ₂
−Ｌｉ₂Ｏ−ＭｇＯ−Ｐ₂Ｏ₅系結晶化ガラスは、主結晶
相として二珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・２ＳｉＯ₂）および
α−クォーツ（α−ＳｉＯ₂）を有し、α−クォーツ
（α−ＳｉＯ₂）の球状粒子サイズをコントロールする
事で、従来のメカニカルテクスチャ，ケミカルテクスチ
ャを不用とし、研磨して成る表面粗度（Ｒａ）を１５〜
５０Åの範囲で制御を可能とした、基板表面全面テクス
チャ材として非常に優れた材料であるが、目標とする表
面粗度（Ｒａ）が３〜９Åと、急速に進む記録容量向上
に合せた低浮上化に十分対応することができない。ま
た、後述のランディング領域に対する議論がまったくな
されていない。

【０００８】特開平７−１６９０４８号公報には、磁気
ディスク用基板表面に記録領域とランディング領域を形
成したことを特徴とした、ＳｉＯ₂−Ｌｉ₂Ｏ系ガラスに
感光性金属のＡｕ，Ａｇを含有する感光性結晶化ガラス
が開示されているが、この結晶化ガラスの主結晶相は、
珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・ＳｉＯ₂）および／または二珪
酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・２ＳｉＯ₂）から成り、特に珪酸
リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・ＳｉＯ₂）は一般的に化学的耐久性
が悪く実用上の問題が大きい。更にランディング領域の
形成に当たっては、基板の一部分（ランディング領域）
を結晶化し、ＨＦ６％溶液によるケミカルエッチングを
行っているが、ディスク基板に対し未結晶化部と結晶化
部を与える事は、熱的，機械的にも不安定要素が高くな
る。またＨＦによるケミカルエッチングに関してもＨＦ
溶液の揮発等の問題により、濃度コントロールが難しく
量産性が悪い。

【０００９】特開平９−３５２３４号公報には、ＳｉＯ
₂−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｌｉ₂Ｏ系ガラスにおいて、主結晶相が二
珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・２ＳｉＯ₂）とβ−スポジュウ
メン（Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・４ＳｉＯ₂）からなる磁気デ
ィスク用基板が開示されているが、この結晶化ガラスの
主結晶相は、負の熱膨張特性（結果として基板は低膨張
特性となる）を有するβ−スポジューメン（Ｌｉ₂Ｏ・
Ａｌ₂Ｏ₃・４ＳｉＯ₂）であり、α−石英（α−Ｓｉ
Ｏ₂）やα−クリストバライト（α−ＳｉＯ₂）結晶等Ｓ
ｉＯ₂系の正の熱膨張特性（結果として基板は高膨張特
性となる）を有する結晶の析出を規制したものである。
この結晶化ガラスは、磁気ディスクとしての研磨して成
る中心線平均表面粗さは、２０Å以下であるが、実施例
で開示される中心線平均表面粗さは１２〜１７Åと、上
記要求に対してはまだ粗く、記憶容量向上に伴う磁気ヘ
ッドの低浮上化に十分対応することができない。またβ
−スポジュウメンの析出に必要不可欠なＡｌ₂Ｏ₃成分が
５％以上含有しており、かつ主結晶とする負の熱膨張特
性を有する結晶を析出させた材料は、情報記憶媒体装置
の構成部品との熱膨張率差に関して悪影響を与える事は
明白である。加えて結晶化熱処理温度に関しても８２０
〜９２０℃と高温を必要とし、低コスト，量産性を妨げ
るものである。

【００１０】国際公開番号ＷＯ９７／０１１６４は、上
記特開平９−３５２３４号公報を含み、新たに上記組成
系のＡｌ₂Ｏ₃成分の下限を下げ、結晶化熱処理を低温化
（６８０〜７７０℃）した、磁気ディスク用結晶化ガラ
スが開示されているが、その改善効果は不十分であり、
実施例中で開示されるすべての結晶化ガラスの結晶相
は、やはり負の熱膨張特性を有する、β−ユークリプタ
イト（Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ ₃・２ＳｉＯ₂）を析出させるも
のであり、情報記憶媒体装置の構成部品との熱膨張率差
に関して悪影響を与えてしまう。尚、これらの公報では
ＭｇＯ成分を実質的に含有しないことを特徴としてい
る。

【００１１】磁気ディスク基板表面へのランディング領
域およびデータ領域の形成に関して、いくつかの技術が
知られている。例えば特開平６−２９０４５２号公報に
は、カーボン基板に対し波長５２３ｎｍのパルスレーザ
によるランディング領域形成方法が開示されているが、
この場合、 カーボン基板は、高圧プレスおよび高温焼成２６００
℃により成形体を得るため、低コスト化および量産性を
妨げている。 カーボン基板は、表面硬度が高く端面加工や表面精密
研磨が困難であり、低コスト化および量産性を妨げてい
る。 ランディング領域の形成方法は、パルスレーザによる
カーボンの酸化および気化を利用するものであるが、熱
酸化反応が激しい材料であるため加工形状が不安定で再
現性に問題がある。

【００１２】また、特開平７−６５３５９号公報には、
パルスレーザによるアルミニウム合金基板のランディン
グ領域形成方法が開示されているが、いずれも前記記載
のアルミニウム合金基板の問題点はもちろんの事、アル
ミニウム合金基板のレーザによる加工は、レーザ照射後
の加工面が金属特有の溶融部の酸化および飛沫が残り欠
陥となってしまうため、実用上問題である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術に見られる諸欠点を解消しつつ、磁気ヘッドの
起動・停止（コンタクト・スタート・ストップ）部が存
在するランディング領域においては、磁気ヘッドの安定
浮上を可能とし、更にデータ領域（ランプローディング
方式も含む）においては、高記録密度化に対応したデー
タ領域での低浮上化もしくは接触状態での磁気信号の入
出力を可能にするという、従来にない良好な表面特性を
兼ね備えた、磁気情報記憶媒体用ガラスセラミック基板
およびその製造方法ならびにこのガラスセラミック基板
上に磁気媒体他の被膜を形成してなる磁気情報記憶媒体
を提供することにある。

【００１４】

【課題を解消するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するために鋭意試験研究を重ねた結果、ＳｉＯ₂−
Ｌｉ₂Ｏ−Ｋ₂Ｏ−ＭｇＯ−ＺｎＯ−Ｐ₂Ｏ₅−Ａｌ₂Ｏ₃−
ＺｒＯ₂系のガラスにおいて、その主結晶相が、α−ク
ォーツ（α−ＳｉＯ₂），α−クォーツ固溶体（α−Ｓ
ｉＯ₂固溶体），α−クリストバライト（α−Ｓｉ
Ｏ₂），α−クリストバライト固溶体（α−ＳｉＯ₂固溶
体）の中から選ばれる少なくとも一種以上および二珪酸
リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・２ＳｉＯ₂）であり、特定範囲の熱
膨張係数を有し、結晶粒子はいずれも微細な球状粒子形
態から成り、研磨して成る表面特性がより平滑性に優
れ、更にＣＯ₂レーザ加工による加工特性に優れている
点で磁気情報記憶媒体基板表面のランディング領域およ
びデータ領域の形成にも一段と有利な、磁気情報記憶媒
体用ガラスセラミックが得られることを見い出し、本発
明に至った。

【００１５】すなわち、請求項１に記載の発明は、主結
晶相が、α−クォーツ（α−ＳｉＯ ₂），α−クォーツ
固溶体（α−ＳｉＯ₂固溶体），α−クリストバライト
（α−ＳｉＯ₂），α−クリストバライト固溶体（α−
ＳｉＯ₂固溶体）の中から選ばれる少なくとも１種以
上、および二珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・２ＳｉＯ₂）を含
み、組成成分において酸化物基準による質量百分率で
０．５％〜５％のＺｒＯ₂を含有し、−５０〜＋７０℃
における熱膨張係数が＋６５〜＋１３０×１０^-7／℃で
あることを特徴とする、ガラスセラミックスであり、請
求項２に記載の発明は、Ｎａ₂Ｏ，ＰｂＯを実質的に含
まないことを特徴とする、請求項１に記載のガラスセラ
ミックスであり、請求項３に記載の発明は、二珪酸リチ
ウムの結晶粒子径は０．０５〜０．３０μｍの範囲内で
あり、α−クォーツおよびα−クォーツ固溶体の結晶粒
子径は０．１０〜１．００μｍの範囲内であり、α−ク
リストバライトおよびα−クリストバライト固溶体の結
晶粒子径は０．１０〜０．５０μｍの範囲内であること
を特徴とする請求項１または２に記載のガラスセラミッ
クスであり、請求項４に記載の発明は、ガラスセラミッ
クは酸化物基準の重量百分率で、 ＳｉＯ₂ ７０ 〜８０％ Ｌｉ₂Ｏ ９ 〜１２％ Ｋ₂Ｏ ２ 〜 ５％ ＭｇＯ ０．５〜 ４．８％ ＺｎＯ ０．２〜 ３％ 但し、ＭｇＯ＋ＺｎＯ １．２〜 ５％ Ｐ₂Ｏ₅ １．５〜 ３％ ＺｒＯ₂ ０．５〜 ５％ Ａｌ₂Ｏ₃ ２ 〜 ５％ Ｓｂ₂Ｏ₃＋Ａｓ₂Ｏ₃ ０ 〜 ２％ の範囲の各成分を含有することを特徴とする、請求項１
〜３のいずれかに記載のガラスセラミックスであり、請
求項５に記載の発明は、前記範囲の各成分を含有する原
ガラスを核形成のために４５０℃〜５５０℃の核形成温
度で１〜１２時間の範囲で熱処理し、更に、結晶成長の
ために６８０〜８００℃の結晶化温度で１〜１２時間の
範囲で熱処理して得られることを特徴とする、請求項１
〜４のいずれかに記載のガラスセラミックスである。

【００１６】本発明のガラスセラミック基板の主結晶相
とその粒径・粒子形態，熱膨張率，表面特性，組成，熱
処理条件，テクスチャ後の表面等を限定する理由を以下
に述べる。尚、組成は酸化物基準で質量百分率により表
示する。

【００１７】まず、主結晶相についてであるが、α−ク
ォーツ（α−ＳｉＯ₂），α−クォーツ固溶体（α−Ｓ
ｉＯ₂固溶体），α−クリストバライト（α−ＳｉＯ₂）
およびα−クリストバライト固溶体（α−ＳｉＯ₂固溶
体）の中から選ばれる少なくとも一種以上および二珪酸
リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・２ＳｉＯ₂）とすべきである。これ
は、主結晶相が熱膨張率，機械的強度，結晶形態および
これに起因する表面特性を左右する重要なファクターで
あり、前述の高密度記録用基板として求められる各種特
性を実現するためには、これらが主結晶相でなければな
らない。

【００１８】次に熱膨張率についてであるが、記録密度
の向上に伴って、磁気ヘッドと媒体のポジショニングに
高精度を要するため、媒体基板やディスクの各構成部品
には高い寸法精度が要求される。このためこれら構成部
品との熱膨張係数の差の影響も無視できなくなるので、
これらの熱膨張係数差を極力少なくしなければならな
い。特に小型の磁気情報記憶媒体に使用される構成部品
の熱膨張率は、＋９０〜＋１００×１０^-7／℃程度のも
のが良く用いられており、基板もこの程度の熱膨張係数
が必要とされるが、ドライブの設計によってはこの範囲
からはずれた熱膨張係数（＋７０前後〜＋１２５前後×
１０^-7／℃）を有する材料を構成部品に用いる場合があ
る。以上のような理由により、本発明の結晶系で強度と
の兼ね合いを図りながら、用いる構成部品の材質に広く
対応しうるよう、熱膨張係数は−５０〜＋７０℃の範囲
において、＋６５〜＋１３０×１０^-7／℃であるべきで
ある。

【００１９】次に基板にＮａ₂Ｏ，ＰｂＯを実質的に含
まない理由についてであるが、磁性膜の高精度化，微細
化において、材料中のＮａ₂Ｏは問題となる成分であ
る。これはＮａイオンが磁性膜粒子の異常成長や配向性
の低下を著しくもたらすものであるため、この成分が基
板中に存在すると、成膜中に磁性膜内に拡散して磁気特
性の低下をもたらすからである。また、ＰｂＯについて
は、環境上好ましくない成分であるので、使用は極力避
けるべきである。

【００２０】次に基板の表面特性についてであるが、Ｃ
ＳＳ方式におけるランディング領域（磁気ヘッドの始動
・停止部）の表面状態は、その凹凸または突起が５０Å
以下では、静止時に生じる接触抵抗の増大により、ヘッ
ドと媒体基板の吸着が発生し、ディスク起動時に磁気媒
体もしくはヘッド破損を生じる危険性が著しく高くな
る。一方、表面状態の凹凸または突起が３００Å以上の
粗い表面では、ディスク起動後にヘッドクラッシュ等を
発生するため、ランディング領域の表面状態が５０〜３
００Åの高さである必要があり、その凹凸または突起の
間隔が１０〜２００μｍに制御され、その表面粗度（Ｒ
ａ）が１０〜５０Åに制御された表面状態であることが
要求される。

【００２１】また、磁気情報記憶媒体の面記録密度向上
に伴い、ヘッドの浮上高さが０．０２５μm以下と低減
の方向にあり、ディスク表面のデータ領域は、この浮上
高さを可能にする表面粗度（Ｒａ）が３〜９Åである事
が要求される。ランプローディング方式では媒体の全面
がデータ領域となるうるので、この場合はテクスチャ加
工せず、全領域の表面粗度（Ｒａ）が３〜９Åである事
が要求される。

【００２２】次にこれら析出結晶の粒子形態と粒径につ
いてであるが、上記のような平滑性（データ領域で３〜
９Å）を有するガラスセラミックス基板を得るために
は、その結晶粒子と形態が重要な因子となる。上記各結
晶の結晶粒径より大きくても小さくても、所望の表面粗
度は得られない。また、形態についても球状であるため
に、これらが研磨後の表面に露出し、滑らかでバリ等の
発生がない、良好な表面を実現している。

【００２３】ガラスセラミックは質量百分率で、 ＳｉＯ₂ ７０ 〜８０％ Ｌｉ₂Ｏ ９ 〜１２％ Ｋ₂Ｏ ２ 〜 ５％ ＭｇＯ ０．５〜 ４．８％ ＺｎＯ ０．２〜 ３％ 但し、ＭｇＯ＋ＺｎＯ １．２〜 ５％ Ｐ₂Ｏ₅ １．５〜 ３％ ＺｒＯ₂ ０．５〜 ５％ Ａｌ₂Ｏ₃ ２ 〜 ５％ Ｓｂ₂Ｏ₃＋Ａｓ₂Ｏ₃ ０ 〜 ２％ の範囲の各成分を含有することが好ましい。

【００２４】ガラスセラミックスおよび原ガラスの組成
範囲を上記の様に限定する理由について以下に述べる。
すなわち、ＳｉＯ₂成分は、原ガラスの熱処理により、
主結晶相として析出する二 珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・２
ＳｉＯ₂），α−クォーツ（α−ＳｉＯ₂），α−ク ォ
ーツ固溶体（α−ＳｉＯ₂固溶体），α−クリストバラ
イト（α−ＳｉＯ₂），α−クリストバライト固溶体
（α−ＳｉＯ₂固溶体）結晶を生成するきわめて重 要な
成分であるが、その量が７０％未満では、得られたガラ
スセラミックの析出結晶が不安定で組織が粗大化しやす
く、また、８０％を超えると原ガラスの溶融・成形性が
困難になる。

【００２５】Ｌｉ₂Ｏ成分は、原ガラスの熱処理によ
り、主結晶相として析出する二珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ
・２ＳｉＯ₂）結晶を生成するきわめて重要な成分であ
るが、その量が９％未満では、上記結晶の析出が困難と
なると同時に、原ガラスの溶融が困難となり、また、１
２％を超えると得られる結晶が不安定で組織が粗大化し
やすいうえ化学的耐久性が悪化する。

【００２６】Ｋ₂Ｏ成分は、ガラスの溶融性を向上させ
ると同時に析出結晶の粗大化を防止する成分であるが、
その量が２％未満では上記効果が得られず、また、５％
を超えると析出結晶の粗大化，結晶相変化および化学的
耐久性が悪化し、さらに成膜時に媒体への拡散が多くな
り、媒体の異常成長や配向性の低下を招く危険性が高く
なる。

【００２７】ＭｇＯ、ＺｎＯ成分は、本発明の主結晶相
としての二珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・２ＳｉＯ₂），α−
クォーツ（α−ＳｉＯ₂），α−クォーツ固溶体（α−
ＳｉＯ₂固溶体），α−クリストバライト（α−Ｓｉ
Ｏ₂），α−クリストバライト固溶体（α−ＳｉＯ₂固溶
体）の各結晶粒子を球状粒子形態に析出させることを見
い出した重要な成分であるが、それぞれＭｇＯ成分は
０．５％未満、ＺｎＯ成分は０．２％未満、これらの合
計量が１．２％未満では上記効果が得られず、また、Ｍ
ｇＯ成分、ＺｎＯ成分がそれぞれ４．８％，３％を超え
合計量が５％を超えると所望の結晶が析出し難くなる。

【００２８】Ｐ₂Ｏ₂成分は本発明において、ガラスの結
晶核形成剤として不可欠であるが、その量が１．５％未
満では結晶核形成が不十分で析出結晶相を粗大化させて
しまい、また３％を超えると原ガラスの乳白失透による
量産性が悪化する。

【００２９】ＺｒＯ₂成分はＰ₂Ｏ₅成分と同様にガラス
の結晶核形成剤として機能する上に、析出結晶の微細化
と材料の機械的強度向上および化学的耐久性の向上に顕
著な効果を有する極めて重要な成分であるが、その量が
０．５％未満では、上記効果が得られず、また、５％を
超えると原ガラスの溶融が困難となると同時にＺｒＳｉ
Ｏ_４等の溶け残りが発生してしまう。

【００３０】Ａｌ₂Ｏ₃成分は、ガラスセラミックの化学
的耐久性および硬度を向上させる成分であるが、その量
が２％未満では上記効果が得られず、また５％を超える
と溶融性，失透性が悪化し、析出結晶相が低膨張結晶の
β−スポジュメン（Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・４ＳｉＯ₂）に
相変化してしまう。β−スポジュメン（Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂
Ｏ₃・４ＳｉＯ₂）およびβ−クリストバライト（β−Ｓ
ｉＯ₂）の析出は材料の熱膨張係数を著しく低下させる
ため、これらの結晶の析出は避ける必要がある。

【００３１】Ｓｂ₂Ｏ₃および／またはＡｓ₂Ｏ₃成分はガ
ラス溶融の際の清澄剤として添加しうるが、その合計量
は２％以下で充分である。

【００３２】他にも、基板材料は結晶異方性，異物，不
純物等の欠陥がなく組織が緻密で均質、微細である事
や、高速回転やヘッドの接触およびリムーバル記憶装置
のような携帯型使用に十分耐え得る機械的強度，高ヤン
グ率，表面硬度を有する事が求められ、本願のガラスセ
ラミックス基板はこれらの条件を全て満足しているもの
である。

【００３３】つぎに本発明にかかる磁気情報記憶媒体用
ガラスセラミック基板を製造するには、上記の組成を有
するガラスを溶解し、熱間成形および/または冷間加工
を行った後４５０〜５５０℃の範囲の温度で１〜１２時
間熱処理して結晶核を形成し、続いて６８０〜８００℃
の範囲の温度で約１〜１２時間熱処理して結晶化を行
う。

【００３４】こうして熱処理により結晶化されたガラス
セラミックの主結晶相は、α−クォーツ（α−Ｓｉ
Ｏ₂），α−クォーツ固溶体（α−ＳｉＯ₂固溶体），α
−クリストバライト（α−ＳｉＯ₂），α−クリストバ
ライト固溶体（α−ＳｉＯ₂固溶体）の中から選ばれる
少なくとも１種以上および二珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・
２ＳｉＯ₂）であって、二珪酸リチウムの結晶粒子は球
状粒子構造を有し、その大きさは０．０５〜０．３０μ
ｍの範囲内の径を有しており、また、α−クリストバラ
イト，α−クリストバライト固溶体の結晶粒子は球状粒
子構造を有し、その大きさは０．１０〜０．５０μｍの
範囲内の径を有している。また、α−クォーツ，α−ク
ォーツ固溶体の結晶粒子は複数の粒子が凝集した球状粒
子構造を有し、その大きさは０．１０〜１．００μｍの
範囲内の径を有している。

【００３５】次にこの熱処理結晶化したガラスセラミッ
クを常法によりラッピングした後ポリシングすることに
より、表面粗度（Ｒａ）が３〜９Åの範囲内の磁気ディ
スク基板材が得られる。

【００３６】さらに、これらの基板は、ランディング領
域への凹凸または突起の形成のため、ＣＯ₂レーザを用
いランディング領域への照射を行う。レーザ照射後のラ
ンディング領域には、５０〜３００Åの凹凸または突起
が２５〜２５０μｍの間隔で、表面粗度が１０〜５０Å
の範囲で形成される。図１において、ガラスセラミック
基板１は中心にある円形穴５を囲むランディング領域３
とその外側のデータ領域２を有する。なお、４はリング
である。図２において、ランディング領域に形成された
凹凸の形状を示す。図３において、ランディング領域に
形成された突起の形状を示す。図４において、ランディ
ング領域に形成される凹凸または突起の間隔を示す。図
５において、ランディング領域に形成される凹凸または
突起の高さを示す。

【００３７】一般に知られる材料の表面改質（切断，溶
接，微細加工）に用いられるレーザは、Ａｒレーザ，Ｃ
Ｏ₂レーザ，エキシマレーザ，ＬＤ励起固体レーザに大
きく分類する事ができるが、特に本発明におけるガラス
セラミックのレーザ加工については、Ａｒレーザ，エキ
シマレーザは加工表面の形状および飛沫による表面欠陥
を発生させてしまうため、ＣＯ₂レーザに限定されるこ
とが判った。

【００３８】ＣＯ₂レーザによりランディング領域を形
成するには、研磨されたガラスセラミック基板をスピン
ドルによりクランプした状態で回転させながらパルスレ
ーザを基板表面に垂直に一定間隔で照射しランディング
領域の凹凸または突起を形成する。

【００３９】このパルスレーザの照射については、ＣＯ
₂レーザのスポット径が約１０〜５０μｍにてガラスセ
ラミック組成に合わせレーザ出力、レーザパルス幅等の
諸条件を制御して行う。

【００４０】ＣＯ₂レーザ照射による基板表面の凹凸ま
たは突起の形成に影響する諸条件は、レーザ出力，
レーザパルス長，レーザスポット径すなわち基板表面
の照射面積等が主なものであるが、レーザ照射を受ける
側の基板材質においては、特に、レーザ照射（ヒートア
ップ）によるガラスの溶融点（Melting Point）や、析
出結晶の溶融点が影響するものである。例えば結晶を析
出していない一般的なガラス基板においては、表１に示
すようにガラスセラミックに比べその溶融点が低く、レ
ーザ照射を受けた場合、溶融部が非常に不安定で、凹凸
または突起形状をコントロールすることが難しい。また
レーザ照射部と未照射部において熱的原因による歪みや
マイクロクラックが生じ、基板の強度を著しく低下させ
てしまう。またガラスセラミック基板においては、析出
結晶の種類により溶融点の差が非常に大きい、本発明の
ガラスセラミックはガラス基板に比べ溶融点が高温であ
り、レーザ照射後の凹凸または突起形状が安定するもの
である。これに対して、一般にＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｓｉ
Ｏ₂系，ＺｎＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系，Ｌｉ₂Ｏ−Ａｌ₂
Ｏ₃−ＳｉＯ₂系等のガラスセラミックは、表１に示すよ
うに本発明のガラスセラミックに比べ溶融点が高温であ
るために、レーザを高出力で加工する必要があると同時
に、目標とする凹凸または突起形成の制御が困難とな
る。

【００４１】

【発明の実施の形態】次に本発明の好適な実施例につい
て説明する。表１は各ガラスまたはガラスセラミックス
を製造する際の、原料を溶融する温度の一覧である。表
２〜５は本発明の磁気ディスク用ガラスセラミック基板
の実施組成例（No.１〜１０）および比較組成例として
従来のＬｉ₂Ｏ−ＳｉＯ₂系ガラスセラミック２種（比較
例１：特開昭６２−７２５４７号公報記載のもの，比較
例２：特開平９−３５２３４号公報記載のもの）につい
て、これらのガラスセラミックの核形成温度，結晶化温
度，結晶相，結晶粒子径，結晶粒子形態，データ領域の
研磨して成る表面粗度（Ｒａ），ランディング領域のＣ
Ｏ₂レーザ照射により得られた凹凸または突起の高さと
表面粗度Ｒａの値を共に示す。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【表２】

【００４４】

【表３】

【００４５】

【表４】

【００４６】

【表５】

【００４７】本発明の上記実施例のガラスは、いずれも
酸化物，炭酸塩，硝酸塩等の原料を混合し、これを通常
の溶解装置を用いて約１３５０〜１４５０℃の温度で溶
解し、攪拌均質化した後ディスク状に成形して、冷却し
ガラス成形体を得た。その後これを４５０〜５５０℃で
約１〜１２時間熱処理して結晶核形成後、６８０〜８０
０℃で約１〜１２時間熱処理結晶化して、所望のガラス
セラミックを得た。ついで上記ガラスセラミックを平均
粒径５〜３０μｍの砥粒にて約１０〜６０分ラッピング
し、その後平均粒径０．５〜２μｍの酸化セリュームに
て約３０〜６０分間研磨し仕上げた。さらに研磨された
ガラスセラミックは、ＣＯ₂レーザの照射系を固定し、
ガラスセラミックディスク基板を回転させ、パルスレー
ザを照射しランディング領域への凹凸または突起を形成
した。

【００４８】このＣＯ₂レーザの照射は、レーザ出力，
レーザビーム径，焦点距離，レーザパルス幅等の諸条件
をガラスセラミックの組成に合わせ制御することによっ
て行った。

【００４９】さらにランディング領域を形成したガラス
セラミックディスクは、光学表面粗さ解析装置Ｚｙｇｏ
を用い、データ領域の表面粗度（Ｒａ）、ランディング
領域の凹凸または突起の高さと表面粗度Ｒａを求めた。

【００５０】本発明の実施例および比較例の結晶形態を
図６，図７に示し、また本発明の実施例および公知のア
ルミノシリケイト系強化ガラスのレーザ照射後の表面状
態を図８，図９に示す。図６は本発明の実施例（No.
２）のガラスセラミックのＨＦエッチング後の粒子構造
を示す走査型電子顕微鏡写真、図７は従来のガラスセラ
ミック（比較例１）のＨＦエッチング後の粒子構造を示
す走査型電子顕微鏡写真、図８は本発明の実施例（No.
３）のガラスセラミックのＣＯ₂レーザを照射した後の
走査型電子顕微鏡写真、図９はアルミノシリケイト系強
化ガラスのＣＯ₂レーザを照射した後の走査電子顕微鏡
写真である。

【００５１】表２〜５および図６，図７に示されるとお
り、本発明と従来のＬｉ₂Ｏ−ＳｉＯ₂系ガラスセラミッ
クの比較例とでは、結晶相の二珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｓ
ｉ₂Ｏ₅)の結晶粒子径および結晶形態が全く異なり、本
発明のガラスセラミックは、α−クォーツ，α−クォー
ツ固溶体，α−クリストバライトおよびα−クリストバ
ライト固溶体の中から選ばれる少なくとも１種以上およ
び二珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｓｉ₂Ｏ₅）が、球状形態（α
−クォーツについては凝集球状形態）で、かつ結晶粒径
が微細であった。

【００５２】これに対し、比較例１のガラスセラミック
は二珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｓｉ₂Ｏ_５）が針状形態でかつ
結晶粒子径が１．０μｍ以上で大きなものである。これ
は、より平滑性を求められる状況において、研磨して成
る表面粗度や結晶粒子の脱落から発生する欠陥に影響を
及ぼすものであり、比較例１，２のガラスセラミックは
１２Å以下という平滑性の特に優れた表面を得ることが
困難であった。また比較例２のガラスセラミックスは、
その主結晶相中にβ−クリストバライトが含まれ、熱膨
張係数（×１０^-7／℃）は、６１と低膨張となってお
り、磁気情報記憶媒体用装置の各構成部材との熱膨張率
差が大きいものであった。

【００５３】図８，図９に示すレーザ加工による表面状
態については、前記従来技術で記載した様に、従来のア
ルミニウム基板や化学強化ガラスで生じる欠点に対し、
本発明のガラスセラミックは、図８に示す通り均質で形
状の優れたレーザ加工が可能である。図９に示す化学強
化ガラス（ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｎａ₂Ｏ，Ｋ₂Ｏイオン
交換）は、レーザによる加工が不安定で汚い表面状態で
あるのが明白である。これに関しては、本発明のガラス
セラミックはアモルファス状態のガラスに比べ耐熱性に
優れ、かつ強化ガラス特有の表面強化層と内部未強化層
との間の応力変化がなく、さらに本発明のガラスセラミ
ックの内部に析出している結晶相は、種々の外的作用に
よって生じるマイクロクラックの成長を防止する効果が
あり、これらの総合的効果によりレーザ照射に対する耐
久性を向上させているものと考えられる。

【００５４】また上記の実施例により得られたガラスセ
ラミックス基板に、ＤＣスパッタ法により、Ｃｒ中間層
（８０ｎｍ），Ｃｏ−Ｃｒ磁性層（５０ｎｍ），ＳｉＣ
保護膜（１０ｎｍ）を成膜した。次いでパーフルオロポ
リエーテル系潤滑剤（５ｎｍ）を塗布して、情報磁気記
憶媒体を得た。これによって得られた情報磁気記憶媒体
は、その良好な表面粗度により、従来よりもヘッド浮上
高を低減することができ、またランプローディング方式
によって、ヘッドと媒体が接触状態での入出力を行って
も、ヘッド破損・媒体破損を生じることなく磁気信号の
入出力を行うことができた。

【００５５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、上
記従来技術に見られる諸欠点を解消しつつ、ランディン
グ領域において磁気ヘッドの安定浮上を可能とすると共
に、高記録密度化に対応したデータ領域での低浮上化を
可能とする、二つの表面特性をも兼ね備えることのでき
る磁気情報記憶媒体用ガラスセラミック基板およびこの
ガラスセラミック基板上に磁気媒体の被膜を形成してな
る磁気情報記憶媒体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＣＳＳ方式の磁気情報記憶媒体用
ガラスセラミック基板の一実施形態の中心にある円形穴
を囲むランディング領域とデータ領域とを示す上面図で
ある。

【図２】同実施形態のランディング領域に形成される凹
凸の形状を示す断面図である。

【図３】同実施形態のランディング領域に形成される突
起の形状を示す断面図である。

【図４】同実施形態のランディング領域に形成される凹
凸または突起の間隔を示す断面図である。

【図５】同実施形態のランディング領域に形成される凹
凸または突起の高さを示す断面図である。

【図６】本発明のガラスセラミック（実施例２）のＨＦ
エッチング後の粒子構造を示す走査型電子顕微鏡写真で
ある。

【図７】従来のガラスセラミック（比較例１）のＨＦエ
ッチング後の粒子構造を示す走査型電子顕微鏡写真であ
る。

【図８】本発明のガラスセラミック（実施例３）のＣＯ
₂レーザ照射後の凹凸を示す走査型電子顕微鏡写真であ
る。

【図９】従来のアルミノシリケイト系強化ガラスのＣＯ
₂レーザ照射後の凹凸を示す走査型電子顕微鏡写真であ
る。

【図１０】磁気ヘッドの起動・停止をランディング領域
で行うランディングゾーン方式の磁気情報記憶装置を示
したものである。

【図１１】磁気ヘッドの起動・停止を磁気情報記憶媒体
基板より外し行うランプローディング方式の磁気情報記
憶装置を示したものである。

【符号の説明】

１ ガラスセラミック基板 ２ データ領域 ３ ランディング領域 ４ リング ５ 円形穴 ６ 磁気情報記憶装置 ７ 磁気ヘッドアーム

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主結晶相が、α−クォーツ（α−ＳｉＯ
   ₂），α−クォーツ固溶体（α−ＳｉＯ₂固溶体），α−
   クリストバライト（α−ＳｉＯ₂），α−クリストバラ
   イト固溶体（α−ＳｉＯ₂固溶体）の中から選ばれる少
   なくとも１種以上、および二珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・
   ２ＳｉＯ₂）を含み、組成成分において酸化物基準によ
   る質量百分率で０．５％〜５％のＺｒＯ₂を含有し、−
   ５０〜＋７０℃における熱膨張係数が＋６５〜＋１３０
   ×１０^-7／℃であることを特徴とする、ガラスセラミッ
   クス。
2. 【請求項２】 Ｎａ₂Ｏ，ＰｂＯを実質的に含まないこ
   とを特徴とする、請求項１に記載のガラスセラミック
   ス。
3. 【請求項３】 二珪酸リチウムの結晶粒子径は０．０５
   〜０．３０μｍの範囲内であり、α−クォーツおよびα
   −クォーツ固溶体の結晶粒子径は０．１０〜１．００μ
   ｍの範囲内であり、α−クリストバライトおよびα−ク
   リストバライト固溶体の結晶粒子径は０．１０〜０．５
   ０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１または
   ２に記載のガラスセラミックス。
4. 【請求項４】 ガラスセラミックは酸化物基準の重量百
   分率で、 ＳｉＯ₂ ７０ 〜８０％ Ｌｉ₂Ｏ ９ 〜１２％ Ｋ₂Ｏ ２ 〜 ５％ ＭｇＯ ０．５〜 ４．８％ ＺｎＯ ０．２〜 ３％ 但し、ＭｇＯ＋ＺｎＯ １．２〜 ５％ Ｐ₂Ｏ₅ １．５〜 ３％ ＺｒＯ₂ ０．５〜 ５％ Ａｌ₂Ｏ₃ ２ 〜 ５％ Ｓｂ₂Ｏ₃＋Ａｓ₂Ｏ₃ ０ 〜 ２％ の範囲の各成分を含有することを特徴とする、請求項１
   〜３のいずれかに記載のガラスセラミックス。
5. 【請求項５】 前記範囲の各成分を含有する原ガラスを
   核形成のために４５０℃〜５５０℃の核形成温度で１〜
   １２時間の範囲で熱処理し、更に、結晶成長のために６
   ８０〜８００℃の結晶化温度で１〜１２時間の範囲で熱
   処理して得られることを特徴とする、請求項１〜４のい
   ずれかに記載のガラスセラミックス。