JP2724137B2 - 記録媒体用ガラス基板の製造方法 - Google Patents

記録媒体用ガラス基板の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録媒体、光
磁気記録媒体及び光記録媒体等の記録媒体の製造方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の記録媒体として、特開昭
62ー143243号公報に記載されているものがあ
る。すなわち、化学強化された円板状のガラス基板上に
AsーTeーSe系の記録層を設けた光記録媒体が知ら
れている。また、一般に化学強化されたガラス基板とし
て、SiO2 を主成分とし、イオン交換されるイオンと
してナトリウムイオンを含有したソーダライムガラスか
らなる基板を出発材料とし、この出発材料をKNO3
融塩中に浸漬して、NaイオンとKイオンとを置換し
て、このガラス基板表面に圧縮応力屈を形成することに
より強化したものが知られている。したがってソーダラ
イムガラスを出発材料とし、化学強化されたガラス基板
上に記録層を設けた記録媒体は知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
記録媒体は、そのガラス基板が化学強化されていること
から、表面疵(クラック)に基づく破壊に対して未強化
のガラス基板上に記録層を設けた記録媒体よりも高い強
度を有するが、それでもクラックが基板の厚さ方向にお
いて20μmも深く入りこむと高回転速度では破壊して
しまう問題点がある。例えば、圧縮応力層の深さが20
μm未満で直径が130mm、厚さ1.9mmのソーダ
ライムガラスを強化したガラス基板上に磁性層を設けた
記録媒体は、30,000r pmの高速回転で破壊さ
れてしまう。また、記録媒体用基板は、長期間にわたっ
て極めて高い信頼性を要求されるが、従来の化学強化さ
れたガラス基板は未だこの要求を満たすものではなかっ
た。
【0004】本発明は、上述の背景のもとでなされたも
のであり、長期間の使用によってもクラック等に起因す
るトラブルの発生のおそれがなく、記録媒体用基板とし
て十分な信頼性を有する記録媒体用ガラス基板を製造す
ることができる記録媒体用ガラス基板の製造方法を提供
することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明にかかる記録媒体用ガラス基板の製造方法
は、(構成1) 表面側から厚さ方向に内部に向かって
順次圧縮応力層及び引張応力層を形成する記録媒体用ガ
ラス基板の製造方法において、予めクラックに起因する
破壊を抑制し得る前記引張応力層の引張応力の最大値
を、化学強化の際の基準設計値として求め、引張応力層
の最大引張応力が前記基準設計値以下になるように前記
圧縮応力層と引張応力層とを化学強化によって形成する
ことを特徴とする構成とし、この構成1の態様として、
(構成2) 前記基準設計値は、前記引張応力層に記録
媒体用基板として使用可能な範囲の小さなクラックが存
在する状態において記録媒体用基板としての使用をした
場合に該ガラス基板の前記クラックが記録媒体用基板と
して使用できない状態になるにいたるまでの時間が記録
媒体用基板として必要とされる耐用時間以上になる場合
の引張応力値であることを特徴とする構成とし、構成1
又は2の態様として、(構成3) 前記設定する基準設
計値が4Kg/mm2 以下であることを特徴とする構成
とし、構成1ないし3のいずれかの態様として、(構成
4) 前記圧縮応力層の厚さを50μm以上としたこと
を特徴とする構成とし、構成1ないし4のいずれかの態
様として、(構成5) 前記ガラス基板をその組成中に
少なくともSiO2 、Na2 O及びLiO2 を含むガラ
ス材料で構成したことを特徴とする構成とし、構成1な
いし5のいずれかの態様として、(構成6) 前記ガラ
ス材料のNa2 Oの含有量が10重量%以上であり、か
つ、LiO2 の含有量が5重量%以上であることを特徴
とする構成とした。
【0006】また、本発明にかかる記録媒体用ガラス基
板の製造方法は、(構成7) 表面側から厚さ方向に内
部に向かって順次圧縮応力層及び引張応力層を形成した
記録媒体用ガラス基板を、化学強化法で製造する記録媒
体用ガラス基板の製造方法において、前記引張応力層に
記録媒体として使用可能な程度の小さいクラックを形成
させた状態において記録媒体用基板としての使用試験を
行い、前記引張応力層の引張応力の最大値を変化させて
それぞれの場合においてガラス基板の前記クラックが記
録媒体用基板として使用できない状態になるにいたるま
での時間を求め、その求めた時間が記録媒体用基板とし
て必要とされる耐用時間を満たす範囲になる場合の前記
引張応力の最大値を求め、前記記録媒体用基板に形成さ
れる引張応力層の引張応力の最大値がこの求めた値の範
囲内になるように化学強化を施すことを特徴とする構成
とした。
【0007】上述の構成によれば、ガラス基板表面から
入る一般的なクラックに対して圧縮応力層の作用により
回転等による破壊の防止が可能になり、かつ、この圧縮
応力層の厚さを超えるクラックが生じても圧縮応力層よ
りさらに基板内部にある引張応力層の引張応力の最大値
を4Kg/mm2 以下としたことにより、十分な強度を
維持することが可能になった。また、圧縮応力層の厚さ
を50μm以上にすれば、通常のクラックに十分に対応
できるものが得られる。さらに、ガラス基板をその組成
中に少なくともSiO2 、Na2 O及びLiO2 を含む
ガラス材料で構成した場合により効果的である。また、
ガラス基板を構成するガラス材料の組成として、SiO
2 の含有量が10重量%以上であり、かつ、LiO2
含有量が5重量%以上であることがより望ましい。
【0008】
【実施の形態】以下、本発明の実施の形態にかかる磁気
記録媒体用ガラス基板の製造方法を図1〜図3に基づき
詳細に説明する。
【0009】本実施の形態によって製造される磁気記録
媒体1は、図1に示すように、外径130mm、内径
(中央に形成された穴の直径)40mm及び厚さ1.9
mmの円板状に加工され、かつその主表面(後記する磁
性層13を設ける側の表面)を酸化セリウムにより研摩
され(表面粗さRa=10〜20μm)、さらに後述す
る方法により化学強化され、引張応力が3.7Kg/m
2 であり、圧縮応力層が基板表面から厚さ方向(深
さ)で115μmまで至っているガラス基板11と、こ
のガラス基板11上に順次積層された、クロム(Cr)
からなる下地層12(膜厚:2000オングストロー
ム)、コバルト(Co)とニツケル(Ni)とクロムと
からなる記録層である磁性層13(膜厚:700オング
ストローム)、炭素(C)からなる保護層14(膜厚:
300オングストローム)及びフルオロカーボン系の潤
滑剤(例えば、Monteflous社製のFombl
in AM2001)からなる潤滑層15(膜厚:30
オングストローム)からなる多層膜16とからなるもの
である。
【0010】なお、Crからなる下地層12、CoNi
Crからなる磁性層13及びCからなる保護層14は何
れもDCマグネトロンスパツタ法により成膜され、それ
ぞれCrからなるターゲット、CoNiCrからなるタ
ーゲツト及びCからなるターゲットが用いられる。ま
た、潤滑層15は、保護層14まで積層されガラス基板
11をスピンコータ上に設置し、保護層14上に前述し
た潤滑剤を滴下してスピンコート法により塗布して形成
する。
【0011】次に、強化されたガラス基板11の強化方
法について説明する。なお、強化されたガラス基板11
の出発材料のガラス基板は、SiO2 を約64wt%、
Na2 Oを約10wt%及びLiO2 を約6wt%含む
ものであり、K2 Oは含んでいない。
【0012】(工程1) 先ず前述した方法で、円板状
に加工しその主表面を研摩した、出発材料からなるガラ
ス基板を予熱炉中に入れる。
【0013】(工程2) 次に予熱炉中の雰囲気を室温
から約1時間で約300℃まで昇温し、出発材料からな
るガラス基板を予熱する。
【0014】(工程3)約400℃のKNO3 60%と
NaNO3 40%との混合溶融塩中に約4時間浸漬して
出発材料のガラス基板を化学強化する。なお、この強化
において、先ず出発材料のガラス基板中のLiイオンが
混合溶融塩中のNaイオンと一部イオン交換される。次
に出発材料のガラス基板中のNaイオン(先にLiイオ
ンと交換したNaイオンも含む)が混合溶融塩中のKイ
オンと一部イオン交換される。
【0015】(工程4)イオン交換された(強化され
た)ガラス基板11は混合溶融塩から取り出され徐冷さ
れる。
【0016】その後、強化されたガラス基板11は、純
水、イソブロピルアルコール及びフロン(デュポン社商
標)により順次洗浄・乾燥する。そして、前述した下地
層12等からなる多層膜16を積層する工程を行なう。
【0017】前述した工程1〜工程4を経て強化された
ガラス基板11は、第2図の曲線Aに示すような応力分
布を有し、引張応力は最大で3.7Kg/mm2 、圧縮
応力層はガラス基板11の基板表面から深さ115μm
まで形成されている。また、引張応力は、圧縮応力層よ
りさらにガラス基板11の内部に生じている。したがっ
てクラックの深さが基板表面から115μmであっても
十分に耐久性を有する。また、クラックが115μmよ
りも1μmや2μm大きくても十分に耐久性を有する。
【0018】ここで、図3に示す引張応力ー破壊時間と
の関係を示す図は、一例として1μmの深さのクラック
が4Kgm/mm2 の引張応力によって成長し、ガラス
基板が破壊する時間が10年であることを示している。
すなわち、図3を、例えばクラックの深さが116μm
であっても、圧縮応力層の深さ115μmを超えた値C
=1μmを有するガラス基板に引張応力を付加したとき
破壊するまでの時間を示すものとみることができる。そ
れゆえ、クラックの深さが116μmであって引張応力
が4Kg/mm2 であっても約10年間十分に耐えるこ
とから、若干圧縮応力層よりも深いクラックがあっても
十分に耐久性を有する。
【0019】以上のような特性を有するガラス基板11
上に磁性層13を設けた本例の磁気記録媒体1を、モー
タのシャフトに媒体1の穴を嵌合・挿入して回転し、そ
の回転破壊試験をした結果、35,000 rpmでも
破懐を生じない。なお、同様の形状、大きさを有する従
来のガラス基板(ソーダライムガラスを化学強化したも
の)上に本例と同様の多層膜16を積層した従来の磁気
記録媒体では26,000〜28,000 rpmの回
転で破壊してしまう。また、本例の磁気記録媒体1と前
述した従来の磁気記録媒体とをそれぞれ落下試験した結
果、本例の磁気記録媒体1は10,000回以上繰り返
し落下させても破壊せず、一方、従来の磁気記録媒体は
300〜500回の繰り返し落下で破壊してしまう。な
お、この落下試験方法は、プラスティックタイル(例え
ば田島応用化工(株)製Pタイル厚さ2.0mm)で覆
ったコンクリート床の上方よりガラス基板の中心で1m
の高さから落下させ、ガラス基板の側部が床と衝突す
る、つまり、ガラス基板面と床面が直角になる様に自由
落下衝撃テストを行うものであり、基板破損検知にて破
損を確認する迄、約15秒に1回の割合で操り返し落下
を行うものである。
【0020】本発明は前記実施例に限らず以下のもので
あってもよい。先ず、強化されたガラス基板の引張応力
の値及び圧縮応力層の深さはそれぞれ3.7Kg/mm
2 及び115μmに限らず、4Kg/mm2 以下及び少
なくとも50μmであれば、一般に生ずる深さ50μm
までのクラック及ぴこれより若干大きいクラックに対し
て破壊防止効果を有する。また、強化されたガラス基板
の出発材料のガラス基板の組成は、前記実施例の組成に
限らず、イオン交換処理し化学強化されだ後、引張応力
4Kg/mm2 以下及び圧縮応層が発生している深さが
少なくとも50μmとなる組成であればよい。なお、S
iO2 とNa2 OとLiO2 とを含有し、Na2 Oが少
なくとも10wt%及びLiO2 が少なくとも5wt%
含有しているガラスが出発材料として望ましい。また、
イオン交換する条件も前記実施例に限らず、溶融塩の温
度360℃、時間16時間等の他の条件でもよい。すな
わち、前述しているように引張応力が4Kg/mm2
下、圧縮応力層の深さが少なくとも50μmとなる条件
であればよい。また、前記実施例の磁気記録媒体のみな
らず、磁性層がCoNi、CoNiPt及びCoNiC
rPt等からなるもの等の他の磁気記録媒体でもよい。
また記録層がTe、Se、GeTe等からなる光記録媒
体やGdFe、TbFe、TbFeCo、NdDyF
e、NdDyFeCo等からなる記録層を有する光磁気
記録媒体にも適用することができる。さらに、ガラス基
板は円板状であったが、他の形状のものにも適用できる
ことはいうまでもない。
【0021】
【発明の効果】 本発明は、表面側から厚さ方向に内部
に向かって順次圧縮応力層及び引張応力層を形成する記
録媒体用ガラス基板の製造方法において、予めクラック
に起因する破壊を抑制し得る前記引張応力層の引張応力
の最大値を、化学強化の際の基準設計値として求め、引
張応力層の最大引張応力が前記基準設計値以下になるよ
うに前記圧縮応力層と引張応力層とを化学強化によって
形成することを特徴とするもので、これにより、長期間
の使用によってもクラック等に起因するトラブルの発生
のおそれがなく、記録媒体用基板として十分な信頼性を
有する記録媒体用ガラス基板を得ることを可能にしたも
のである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態にかかる製造方法で製造し
た磁気記録媒体を示す部分断面図である。
【図2】本発明の実施の形態にかかる製造方法で製造し
たガラス基板の応力分布を示す図である。
【図3】ガラス基板クラックの大きさによる付加した引
張応力に対する破壊時間を示す図である。
【符号の説明】
1…磁気記録媒体(記録媒体)、11…強化されたガラ
ス基板、13…磁性層(記録層)。

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面側から厚さ方向に内部に向かって順
    次圧縮応力層及び引張応力層を形成する記録媒体用ガラ
    ス基板の製造方法において、 予めクラックに起因する破壊を抑制し得る前記引張応力
    層の引張応力の最大値を、化学強化の際の基準設計値と
    して求め、引張応力層の最大引張応力が前記基準設計値
    以下になるように前記圧縮応力層と引張応力層とを化学
    強化によって形成することを特徴とする記録媒体用ガラ
    ス基板の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記基準設計値は、前記引張応力層に記
    録媒体用基板として使用可能な範囲の小さなクラックが
    存在する状態において記録媒体用基板としての使用をし
    た場合に該ガラス基板の前記クラックが記録媒体用基板
    として使用できない状態になるにいたるまでの時間が記
    録媒体用基板として必要とされる耐用時間以上になる場
    合の引張応力値であることを特徴とする請求項1に記載
    の記録媒体用ガラス基板の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記設定する基準設計値が4Kg/mm
    2 以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の
    記録媒体用ガラス基板の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記圧縮応力層の厚さを50μm以上と
    したことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記
    載の記録媒体用ガラス基板の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記ガラス基板をその組成中に少なくと
    もSiO2 、Na2O及びLiO2 を含むガラス材料で
    構成したことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか
    に記載の記録媒体用ガラス基板の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記ガラス材料のNa2 Oの含有量が1
    0重量%以上であり、かつ、LiO2 の含有量が5重量
    %以上であることを特徴とする請求項5に記載の記録媒
    体用ガラス基板の製造方法。
  7. 【請求項7】 表面側から厚さ方向に内部に向かって順
    次圧縮応力層及び引張応力層を形成した記録媒体用ガラ
    ス基板を、化学強化法で製造する記録媒体用ガラス基板
    の製造方法において、 前記引張応力層に記録媒体として使用可能な程度の小さ
    いクラックを形成させた状態において記録媒体用基板と
    しての使用試験を行い、前記引張応力層の引張応力の最
    大値を変化させてそれぞれの場合においてガラス基板の
    前記クラックが記録媒体用基板として使用できない状態
    になるにいたるまでの時間を求め、その求めた時間が記
    録媒体用基板として必要とされる耐用時間を満たす範囲
    になる場合の前記引張応力の最大値を求め、前記記録媒
    体用基板に形成される引張応力層の引張応力の最大値が
    この求めた値の範囲内になるように化学強化を施すこと
    を特徴とする記録媒体用ガラス基板の製造方法。
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