JP5947364B2

JP5947364B2 - ガラス基板

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Publication number: JP5947364B2
Application number: JP2014255266A
Authority: JP
Inventors: 登史晴森; 河合　秀樹; 秀樹河合; 昭男大垣; 大士梶田; 和幸西
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2030-05-31
Also published as: JP2015096465A

Description

本発明は、ハードディスク（ＨＤＤ）等の情報記録媒体用の基板、特に熱アシスト記録媒体用の基板として適するガラス基板に関する。

従来、ハードディスク（ＨＤＤ）等の情報記録媒体用の基板としては、アルミニウム合金が用いられていた。しかしながら、アルミニウム合金は、変形しやすく、また研磨後の基板表面の平滑性が十分ではない等の問題を有していたため、現在ではガラス基板が広く使用されている（たとえば特許文献１〜５）。

特開２０００−１６９１８４号公報特開２００６−３２７９３５号公報特開２００６−３２７９３６号公報特開２００７−１６１５５２号公報国際公開第２００９／０２８５７０号パンフレット

昨今、上記のような情報記録媒体においては、その情報記録量の増大に伴って記録密度を超高密度状態とすることが求められている。記録手段としては磁性方式が採用されているため、記録密度を高密度化すると記録の保持力が弱くなり、所謂「熱揺らぎ」として知られるように、記録中に発生する熱の影響により記録が消失してしまうという問題があった。

このような問題を解決する手段として、熱アシスト記録という方式の情報記録手段が注目されている。この熱アシスト記録は、レーザで記録媒体用の基板を加熱しながら情報記録を行なうことにより、上記のような問題を解決しようとするものである。このような熱アシスト記録方式の記録媒体は、基板（以下、「熱アシスト記録媒体用の基板」ともいう）としてガラス基板が用いられ、そのガラス基板上に複数の層からなる磁性記録層（以下単に「記録層」という）を形成した構成を有するが、該記録層を緻密化させることを目的としてその形成時（成膜時）に５５０℃程度の極めて高い温度が適用されるという特殊性を有している。

このため、その成膜時において記録層が劣化されることに起因し、記録された情報にエラーが発生するという問題があった。また、熱アシスト記録の場合、基板と磁気ヘッドとの間隔が極めて近接しているため、基板と磁気ヘッドとが接触するなどして磁気ヘッドが破損するという問題もあった。

本発明は、上記のような現状に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、情報のエラー発生率を低下させ、かつ磁気ヘッドの破損を抑制するガラス基板を提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねたところ、記録層の劣化を抑制するとともに、基板表面の平滑性を担保することが重要であり、これらを達成する可否はガラス基板の組成と深く関係するとの知見を得、この知見に基づきさらに検討を重ねることにより、ついに本発明を完成させたものである。

すなわち、本発明のガラス基板は、酸化物基準の質量％表示で、
ＳｉＯ₂：５８〜６８％
Ａｌ₂Ｏ₃：０〜５％
Ｂ₂Ｏ₃：０〜２％
（ただしＳｉＯ₂＋Ａｌ₂Ｏ₃＋Ｂ₂Ｏ₃＝５８〜６８％）
Ｎａ₂Ｏ：１〜６％
Ｋ₂Ｏ：７〜１５％
（ただしＮａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ＝８〜２１％）
ＭｇＯ：２〜７％
ＣａＯ：７〜１５％
ＢａＯ：０〜５％
ＳｒＯ：０〜５％
ＺｎＯ：０〜５％
（ただしＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ＋ＺｎＯ＝９〜２２％）
ＺｒＯ₂：６〜１２％
となる組成を有し、かつＬｉ₂Ｏを含まないことを特徴とする。

ここで、上記ガラス基板は、ＴｉＯ₂を含まないことが好ましい。また、上記ガラス基板は、酸化物基準の質量％表示で、
Ｙ₂Ｏ₃：０〜５％
Ｌａ₂Ｏ₃：０〜５％
Ｇｄ₂Ｏ₃：０〜５％
ＣｅＯ₂：０〜２％
ＴｉＯ₂：０〜５％
ＨｆＯ₂：０〜２％
Ｎｂ₂Ｏ₅：０〜５％
Ｔａ₂Ｏ₅：０〜５％
Ｓｂ₂Ｏ₃：０〜２％
となる任意成分を含むことができる。

また、本発明のガラス基板は、酸化物基準の質量％表示で、
ＳｉＯ₂：５９〜６７％
Ａｌ₂Ｏ₃：０〜３％
Ｂ₂Ｏ₃：０〜２％
（ただしＳｉＯ₂＋Ａｌ₂Ｏ₃＋Ｂ₂Ｏ₃＝５９〜６７％）
Ｎａ₂Ｏ：１〜５％
Ｋ₂Ｏ：７〜１４％
（ただしＮａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ＝８〜１９％）
ＭｇＯ：２〜６％
ＣａＯ：７〜１４％
ＢａＯ：０〜５％
ＳｒＯ：０〜５％
ＺｎＯ：０〜５％
（ただしＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ＋ＺｎＯ＝９〜２０％）
ＺｒＯ₂：６〜１１％
となる組成を有し、かつＬｉ₂Ｏを含まないことが好ましい。

また、上記ガラス基板は、ガラス転移点が６００℃以上であることが好ましく、２５〜１００℃での熱膨張係数αが５０×１０^-7〜９０×１０^-7／℃であることが好ましい。

また、上記ガラス基板は、その表面の一部または全部が化学強化され、かつ圧縮応力が１．５〜１０ｋｇ／ｍｍ²であることが好ましく、その表面粗さＲａが０．１５ｎｍ以下であることが好ましい。

また、上記ガラス基板は、ヤング率をＥ、比重をρとする場合、比弾性率Ｅ／ρが２９以上であり、ビッカース硬度Ｈｖが５５０〜６５０であり、アルカリ溶出量Ａが２．５インチディスクあたり２００ｐｐｂ以下であり、かつ破壊靭性値Ｋｃが０．８０ＭＰａ／ｍ^1/2以上であることが好ましく、熱伝導率が１．０〜１．８Ｗ／ｍ・ｋであることが好ましい。

また、上記ガラス基板は、表面抵抗が１０×１０¹³〜５００×１０¹³Ω／□であることが好ましく、液相温度が１３５０℃以下であり、液相温度における粘性が０．５〜１０ポアズであることが好ましい。

本発明のガラス基板は、上記のような構成を有することにより、情報のエラー発生率を低下させ、かつ磁気ヘッドの破損を抑制することができるという優れた効果を有する。

以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
＜ガラス基板＞
本発明のガラス基板は、酸化物基準の質量％表示で、
ＳｉＯ₂：５８〜６８％
Ａｌ₂Ｏ₃：０〜５％
Ｂ₂Ｏ₃：０〜２％
（ただしＳｉＯ₂＋Ａｌ₂Ｏ₃＋Ｂ₂Ｏ₃＝５８〜６８％）
Ｎａ₂Ｏ：１〜６％
Ｋ₂Ｏ：７〜１５％
（ただしＮａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ＝８〜２１％）
ＭｇＯ：２〜７％
ＣａＯ：７〜１５％
ＢａＯ：０〜５％
ＳｒＯ：０〜５％
ＺｎＯ：０〜５％
（ただしＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ＋ＺｎＯ＝９〜２２％）
ＺｒＯ₂：６〜１２％
となる組成を有し、かつＬｉ₂Ｏを含まない、ことを特徴とする。なお、本発明においては、ガラス組成に関し特に断らない限り「％」表示は「質量％」を示すものとする。また、便宜上、上記組成中、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｂ₂Ｏ₃を「骨格成分」といい、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏを「アルカリ成分」といい、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯを「２価金属成分」といい、ＺｒＯ₂を「ジルコニウム成分」というものとする。

本発明のガラス基板は、上記の通り、Ｌｉ₂Ｏを含まないことを特徴とする。従来のガラス基板は、その溶融温度を低下させることを目的として上記アルカリ成分とともにＬｉ₂Ｏを含んでいた。本発明者の研究によれば、熱アシスト記録媒体用の基板となるガラス基板において、成膜時に適用される高温により記録層が劣化するのは、溶融温度を低下させる目的で添加される成分がガラス基板から記録層中に拡散（侵食）することに起因しているとの知見が得られ、中でもＬｉ₂Ｏが最も大きく影響していることが明らかとなった。本発明は、この研究結果に基づき、Ｌｉ₂Ｏを含まないことを特徴とするものである。しかも、本発明のガラス基板は、Ｌｉ₂Ｏを含まないことから、Ｌｉ₂Ｏに起因して生成する炭酸リチウムの発生を防止することができるという利点をも有している。この炭酸リチウムは、ガラス基板の表面に突起状に形成されることが多いため、磁気ヘッドを破損する原因となっていたが、本発明のガラス基板は、この点をも解決したものである。また、Ｌｉ₂Ｏは、ガラス基板のガラス転移点（Ｔｇ）を低くする作用を有するが、本発明のガラス基板においては、Ｌｉ₂Ｏを含まないことからガラス転移点を高くすることができ、耐熱性にも優れるという効果を示す。

さらに、本発明のガラス基板は、骨格成分となるＡｌ₂Ｏ₃が従来のガラス基板中の含有量に比し極めて少量であるか、あるいはそもそも含まれないという特徴を有する。このＡｌ₂Ｏ₃は、ガラス基板の硬度を高めるという作用を有するものであるが、Ａｌ₂Ｏ₃を多量に含有すると硬度が高くなりすぎることから表面研磨加工により表面粗さＲａを小さくすることが困難となり、以ってガラス基板の表面平滑性を悪化させることになる。したがって、本発明のガラス基板は、Ａｌ₂Ｏ₃の含有量を上記の範囲とすることにより、ガラス基板の表面平滑性を極めて向上させたものである。これにより、熱アシスト記録のようにガラス基板と磁気ヘッドの距離が極めて近接する場合においても磁気ヘッドを破損することが抑制できるという極めて優れた効果を示す。

このように、本発明のガラス基板は、上記の構成中、特にＬｉ₂Ｏを含まないこと、およびＡｌ₂Ｏ₃の含有量を所定範囲としたことにより、記録層の劣化を防止するとともに表面平滑性を飛躍的に向上させ、以って情報のエラー発生率を低下させるとともに磁気ヘッドの破損を抑制することができるという優れた効果を有する。

また、本発明のガラス基板は、成分にフッ素、塩素などのハロゲンおよびＳＯ₃などの有害ガス成分や、また砒素、鉛などの有害成分を含んでいないため環境対応ガラスである。以下、本発明のガラス基板の各成分についてさらに詳述する。

＜骨格成分＞
本発明のガラス基板は、骨格成分としてＳｉＯ₂を５８〜６８％、Ａｌ₂Ｏ₃を０〜５％、Ｂ₂Ｏ₃を０〜２％有し、かつＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃とＢ₂Ｏ₃との合計量が５８〜６８％であることを要する。なお、本発明において「ＳｉＯ₂＋Ａｌ₂Ｏ₃＋Ｂ₂Ｏ₃＝５８〜６８％」との表記は、ＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃とＢ₂Ｏ₃との合計量が５８〜６８％であることを示す（以下、同様の表記において同意とする）。

まず、ＳｉＯ₂はガラスの骨格（マトリックス）を形成する成分である。その含有量が５８％未満では、ガラスの構造が不安定となり化学的耐久性が劣化するとともに、溶融時の粘性特性が悪くなり成形性に支障を来す。一方含有量が６８％を超えると、溶融性が悪くなり生産性が低下するとともに、十分な剛性が得られなくなる。そこで含有量を５８〜６８％の範囲とした。より好ましい範囲は５９〜６７％であり、さらに好ましい範囲は５９〜６６％である。

また、Ａｌ₂Ｏ₃もガラスの骨格を形成する成分であり、ガラスの耐久性向上や強度および表面硬度の向上に資するものである。しかし、それゆえガラス基板を表面研磨加工して表面粗さＲａを小さくする場合において、それを困難にする傾向を示す。このため、その含有量を５％以下にする必要があり、好ましくは３％以下である。また、Ａｌ₂Ｏ₃を含まない組成とすることも可能である。上記において、Ａｌ₂Ｏ₃の含有量０〜５％における０％とは、Ａｌ₂Ｏ₃を含まない態様を含み得ることを意味する。なお、本発明のガラス組成における「０％」の表記は、これと同意であり、その成分を含まない態様を含み得ることを意味する。

また、Ｂ₂Ｏ₃は溶融性を改善し生産性を向上させるとともに、ガラスの骨格中に入りガラス構造を安定化させ、化学的耐久性を向上させる効果を奏する。しかしながら、Ｂ₂Ｏ₃は溶融時に揮発しやすく、ガラス成分比率が不安定になりやすい。また、強度を低下させるため硬度が低くなり、ガラス基板に傷が入りやすくなるとともに、破壊靭性値が小さくなり、基板が破損しやすい傾向を示す。このため、Ｂ₂Ｏ₃の含有量は、２％以下にする必要があり、好ましくは１．８％以下である。また、Ｂ₂Ｏ₃を含まない組成とすることもできる。

そして、ＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃とＢ₂Ｏ₃との合計量が５８〜６８％であることを要する。
これは、ガラスの構造を安定化させるためである。この合計量が５８％未満では、ガラス構造が不安定化し、また６８％を超えると、溶融時の粘性特性が悪化し生産性が低下する。より好ましい合計量は５９〜６７％の範囲であり、さらに好ましい範囲は６０〜６６％である。

＜アルカリ成分＞
本発明のガラス基板は、アルカリ成分としてＮａ₂Ｏを１〜６％、Ｋ₂Ｏを７〜１５％有し、かつＮａ₂ＯとＫ₂Ｏとの合計量が８〜２１％であることを要する。

Ｎａ₂Ｏは、ガラスの溶融温度を低下させる作用を有し、線膨張係数を増大させる効果を奏する。その含有量が１％未満では十分に溶融温度を低下させることができず、６％を超えると、その溶出量が増大し記録層に悪影響を及ぼす。より好ましい含有量は、１〜５％であり、さらに好ましくは１．１〜４．８％である。

Ｋ₂Ｏは、上記Ｎａ₂Ｏと同様の作用効果を有し、その含有量が７％未満では十分に溶融温度を低下させることができず、１５％を超えると、その溶出量が増大し記録層に悪影響を及ぼす。より好ましい含有量は、７〜１４％であり、さらに好ましくは７．２〜１３％である。

また、Ｎａ₂ＯとＫ₂Ｏとの合計量は８〜２１％であることを要する。その含有量が８％未満では十分に溶融温度を低下させることができず、２１％を超えると、その溶出量が増大し記録層に悪影響を及ぼす。より好ましい含有量は、８〜１９％であり、さらに好ましくは８．２〜１８％である。

＜２価金属成分＞
本発明のガラス基板は、２価金属成分として、ＭｇＯを２〜７％、ＣａＯを７〜１５％、ＢａＯを０〜５％、ＳｒＯを０〜５％、ＺｎＯを０〜５％有し、かつＭｇＯとＣａＯとＢａＯとＳｒＯとＺｎＯとの合計量が９〜２２％であることを要する。

ＭｇＯは、剛性を上げるとともに溶融性を改善する効果を奏する。その含有量が２％未満では剛性の向上および溶融性の改善に対し十分な効果が奏されない。他方、含有量が７％を超えるとガラス構造が不安定となり、溶融生産性が低下するとともに化学的耐久性が低下する。より好ましい範囲は２〜６％であり、さらに好ましくは２．２〜５．８％である。

ＣａＯは、熱膨張係数および剛性を上げるとともに溶融性を改善する効果を奏する。その含有量が７％未満では熱膨張係数と剛性の向上および溶融性の改善に対し十分な効果が奏されない。他方、含有量が１５％を超えると、ガラス構造が不安定となり溶融生産性が低下するとともに化学的耐久性が低下する。より好ましい範囲は７〜１４％であり、さらに好ましくは７．２〜１３．２％である。

ＢａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯは、それぞれ主として溶融性を向上させる作用を奏するが、多量に含有するとガラス構造を不安定化させる。このため、その含有量は各々５％以下とすることを要し、より好ましくは各々４％以下である。これらを含まない組成とすることも可能である。

そして、ＭｇＯとＣａＯとＢａＯとＳｒＯとＺｎＯとの合計量が９〜２２％であることを要する。この合計量が９％未満では剛性を上げると共に溶融性を改善する効果が不十分となり、他方２２％を超えるとガラス構造が不安定となり溶融生産性が低下するとともに化学的耐久性が低下するからである。より好ましい合計量は９〜２０％である。

＜ジルコニウム成分＞
本発明のガラス基板は、ジルコニウム成分としてＺｒＯ₂を６〜１２％含有する。ＺｒＯ₂は、ガラスの構造を強固にし剛性を向上させるとともに化学的耐久性を向上させる効果を奏する。その含有量が６％未満では剛性の向上および化学的耐久性の向上に対し十分な効果が奏されない。他方、含有量が１２％を超えると溶融性が低下し生産性を向上させることができない。より好ましい範囲は６〜１１％であり、さらに好ましくは６．２〜１０．１％である。

＜好適な組成＞
本発明のガラス基板は、上記で説明したとおり、酸化物基準の質量％表示で、
ＳｉＯ₂：５９〜６７％
Ａｌ₂Ｏ₃：０〜３％
Ｂ₂Ｏ₃：０〜２％
（ただしＳｉＯ₂＋Ａｌ₂Ｏ₃＋Ｂ₂Ｏ₃＝５９〜６７％）
Ｎａ₂Ｏ：１〜５％
Ｋ₂Ｏ：７〜１４％
（ただしＮａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ＝８〜１９％）
ＭｇＯ：２〜６％
ＣａＯ：７〜１４％
ＢａＯ：０〜５％
ＳｒＯ：０〜５％
ＺｎＯ：０〜５％
（ただしＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ＋ＺｎＯ＝９〜２０％）
ＺｒＯ₂：６〜１１％
となる組成を有し、かつＬｉ₂Ｏを含まない組成とすることがより好ましく、本発明の好適な実施態様とすることができる。

＜任意成分＞
本発明のガラス基板は、酸化物基準の質量％表示で、
Ｙ₂Ｏ₃：０〜５％
Ｌａ₂Ｏ₃：０〜５％
Ｇｄ₂Ｏ₃：０〜５％
ＣｅＯ₂：０〜２％
ＴｉＯ₂：０〜５％
ＨｆＯ₂：０〜２％
Ｎｂ₂Ｏ₅：０〜５％
Ｔａ₂Ｏ₅：０〜５％
Ｓｂ₂Ｏ₃：０〜２％
となる任意成分を含むことができる。これらの任意成分は、主としてガラスの構造を堅固にし剛性を向上させる効果を奏する。これらの任意成分は、各単独であるいは２種以上のものを使用できるが、２種以上のものを使用する場合は、特に限定はされないがその合計量を５．４％以下とすることが好ましい。５．４％を超えると、表面硬度が上昇し、表面粗さＲａを小さくすることが困難になり、また、ガラス溶融時における液相温度の上昇を招くという不都合を生じる場合があるからである。なお、ＣｅＯ₂およびＳｂ₂Ｏ₃は、ガラス溶融時において脱泡または消泡の効果を奏するため、上記の含有量の範囲内で含有することが好ましい。

なお、本発明のガラス基板は、ＴｉＯ₂を含まないことが好ましい。ＴｉＯ₂は、一般にはガラス強度または硬度を向上させる作用を有するが、それゆえ研磨加工により表面粗さＲａを低くすることが困難となり、その結果としてガラス基板の表面平滑性を害する傾向を示すためである。

＜物性＞
本発明のガラス基板は、以下のような所定のガラス物性を有していることが好ましい。

＜ガラス転移点＞
本発明のガラス基板は、ガラス転移点（Ｔｇ）が６００℃以上であることが好ましい。熱アシスト記録媒体用の基板では、その記録層（たとえばＦｅ−Ｐｔ系記録膜）の成膜プロセスにおいて、膜の緻密化のために５５０℃程度の高温処理（アニーリング）が必要とされ、その際に基板形状が変化しないことを要するためである。このため、ガラス転移点は、より好ましくは６１０℃以上、さらに好ましくは６２０℃以上である。一方、その上限は特に限定されないが、ガラス溶融・成形における量産性、特に金型の高寿命化という観点から、７１０℃以下とすることが好ましい。

＜熱膨張係数＞
本発明のガラス基板は、２５〜１００℃での熱膨張係数αが５０×１０^-7〜９０×１０^-7／℃であることが好ましい。熱膨張係数αをこの範囲と規定することにより、上記のような記録層の成膜時の加熱または冷却過程で生ずる熱応力を小さくすることができ、ガラス基板または記録層が割れにくくなるとともに記録層の剥離を抑制することができる。熱膨張係数αのより好ましい範囲は、５１×１０^-7〜８６×１０^-7／℃である。熱膨張係数αが５０×１０^-7／℃未満では、ガラス基板と記録層とが剥離する現象を示す場合が有り、９０×１０^-7／℃を超えると成膜時においてガラス基板が割れる現象を示す場合がある。

＜化学強化および圧縮応力＞
本発明のガラス基板は、その表面の一部または全部が化学強化され、かつ圧縮応力が１．５〜１０ｋｇ／ｍｍ²であることが好ましい。ここで、化学強化とは、ガラス基板に含まれるナトリウムイオンやカリウムイオンなどの１価の金属イオンを、これらに対してイオン半径がより大きな１価の金属イオンに置き換える処理をいう。この処理は、ガラス基板を２００〜４００℃においてイオン半径がより大きな１価の金属イオンを含む処理液に浸漬することにより実行することができる。この化学強化処理により、ガラス基板の機械的強度が向上するという効果が奏される。

また、圧縮応力は、上記の範囲とすることが好ましく、より好ましくは１．６〜９．１ｋｇ／ｍｍ²である。圧縮応力が１．５ｋｇ／ｍｍ²より小さい（ただし絶対値基準）とガラス基板の強度を保つことができない場合があり、一方、圧縮応力が１０ｋｇ／ｍｍ²より大きくなる（ただし絶対値基準）と、ガラス基板の平面度が悪化するとともに成膜プロセスにおける高温処理時にガラス基板の反りの原因となる。

＜表面粗さＲａ＞
本発明のガラス基板は、その表面粗さＲａが０．１５ｎｍ以下であることが好ましい。熱アシスト記録の場合、磁気ヘッドとガラス基板との距離が従来より接近するため、表面粗さＲａを小さくすることにより磁気ヘッドの破損を防止することができる。この観点から、該表面粗さＲａは０．１３ｎｍ以下とすることがより好ましく、０．１２ｎｍ以下とすることがさらに好ましい。また、該表面粗さＲａは小さくなればなるほど好ましいため、あえて下限値を規定する必要はない。

＜比弾性率、ビッカース硬度、アルカリ溶出量、破壊靭性値＞
本発明のガラス基板は、ヤング率をＥ、比重をρとする場合、比弾性率Ｅ／ρが２９以上であり、ビッカース硬度Ｈｖが５５０〜６５０であり、アルカリ溶出量Ａが２．５インチディスクあたり２００ｐｐｂ以下であり、かつ破壊靭性値Ｋｃが０．８０ＭＰａ／ｍ^1/2以上であることが好ましい。

比弾性率Ｅ／ρが２９未満では、フラッタリング特性が悪化する。このため比弾性率Ｅ／ρは、２９．６以上がより好ましく、２９．９以上がさらに好ましい。また、上限は特に限定されないが、ヤング率が高いガラス組成は表面粗さＲａを小さくすることが困難になるという観点から３５．１以下とすることが好適である。

ビッカース硬度Ｈｖが５５０未満の場合、ガラス基板表面に傷が入りやすく、また６５０を超えると、硬くなりすぎることから加工効率が低下し経済的に不利となる。この観点から、ビッカース硬度Ｈｖは、より好ましくは５５５〜６４５、さらに好ましくは５６０〜６４０である。

アルカリ溶出量Ａが２．５インチディスクあたり２００ｐｐｂを超えると、アルカリ成分が記録層に対して悪影響を及ぼすことが顕著になる。このため、アルカリ溶出量Ａは、より好ましくは７０ｐｐｂ以下、さらに好ましくは４５ｐｐｂ以下である。また、該アルカリ溶出量Ａは小さくなればなるほど好ましいため、あえて下限値を規定する必要はない。

破壊靭性値Ｋｃが０．８０ＭＰａ／ｍ^1/2未満の場合、ガラス基板の加工中に割れてしまったり、耐衝撃性が悪化する傾向を示す。このため、破壊靭性値Ｋｃは０．８１ＭＰａ／ｍ^1/2以上とすることがより好ましく、０．８４ＭＰａ／ｍ^1/2以上とすることがさらに好ましい。また、上限は特に限定されないが、ガラスの研磨加工効率という観点から１．２０ＭＰａ／ｍ^1/2以下とすることが好適である。

＜熱伝導率＞
本発明のガラス基板は、熱伝導率が１．０〜１．８Ｗ／（ｍ・ｋ）（単に「Ｗ／ｍ・ｋ」と記す）であることが好ましい。熱伝導率が１．０Ｗ／ｍ・ｋ未満であると、ガラス基板の高温処理時に熱が伝わりにくく不都合を生じる場合がある。また１．８Ｗ／ｍ・ｋを超えると、記録層の特性に悪影響を及ぼす場合がある。このため、熱伝導率のより好ましい範囲は１．１〜１．８Ｗ／ｍ・ｋであり、さらに好ましくは１．１〜１．６Ｗ／ｍ・ｋである。

＜表面抵抗＞
本発明のガラス基板は、表面抵抗が１０×１０¹³〜５００×１０¹³Ω／□であることが好ましい。表面抵抗が１０×１０¹³Ω／□未満の場合、アルカリ成分が記録層へ拡散しやすくなり、記録層に悪影響を及ぼす場合がある。また５００×１０¹³Ω／□を超えると、記録層をスパッタリングにより形成する場合にチャージアップの原因となり、記録層が不均一になる場合がある。このため、表面抵抗のより好ましい範囲は１５×１０¹³〜４８０×１０¹³Ω／□であり、さらに好ましくは２００×１０¹³〜４００×１０¹³Ω／□である。

＜液相温度および粘性＞
本発明のガラス基板は、液相温度が１３５０℃以下であり、液相温度における粘性が０．５〜１０ポアズであることが好ましい。液相温度が１３５０℃を超えると、ガラス基板の製造が困難となる場合がある。このため、液相温度は１３４０℃以下とすることが好ましく、１３００℃以下とすることがより好ましい。一方、液相温度の下限値は特に限定されないが、ガラスを安定化させる成分を適当量含有している、あるいは化学的耐久性がある程度保たれているという観点から１０５０℃以上とすることが好ましい。

また、液相温度における粘性が０．５ポアズ未満であると、ガラス基板を成形する際に適度なガラス滴とすることが困難となりガラス基板の成形に支障をきたす場合がある。また、１０ポアズを超えると、ガラス基板を成形する際にガラスが適度に流動せず、これまたガラス基板の成形に支障をきたす場合がある。このため、液相温度における粘性は、好ましくは０．６〜９．８ポアズであり、より好ましくは１．０〜９．０ポアズである。

＜製造方法＞
本発明のガラス基板の製造方法は、特に限定はなく従来公知の製造方法を用いることができる。たとえば、ガラス基板を構成する各成分の原料として各々相当する酸化物、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等を使用し、所望の割合に秤量し、粉末で十分に混合して調合原料とする。そして、この調合原料を、たとえば１３００〜１５５０℃に加熱された電気炉中の白金坩堝などに投入し、溶融清澄後、撹拌均質化して予め加熱された鋳型に鋳込み、徐冷してガラスブロックにする。次に、ガラス転移点付近の温度で１〜３時間保持した後、徐冷して歪み取りを行なう。そして得られたガラスブロックを円盤形状にスライスして、内周および外周を同心円としてコアドリルを用いて切り出す。あるいは溶融ガラスをプレス成形して円盤状に成形する。そして、このようにして得られた円盤状のガラス基板は、さらにその両面を粗研磨および研磨された後、水、酸、アルカリの少なくとも１つの液で洗浄されて最終的なガラス基板とされる。

本発明のガラス基板は、円盤状の形状を有することが好ましく、これにより熱アシスト記録媒体用の基板として適したものとなる。なお、円盤状の形状とする場合、その大きさは特に限定されず、たとえば３．５インチ、２．５インチ、１．８インチ、あるいはそれ以下の小径ディスクとすることもでき、またその厚みは２ｍｍ、１ｍｍ、０．６３ｍｍ、あるいはそれ以下といった薄型とすることもできる。

次に、本発明のガラス基板を用いた熱アシスト記録媒体について説明する。通常、この熱アシスト記録媒体は、円盤状のガラス基板の表面に記録層として磁性膜を直接形成することができる。磁性膜の形成方法としては従来公知の方法を用いることができるが、それを緻密化させる必要があることからその形成温度は５５０℃程度の高温となる。すなわち、そのような高温におけるスパッタリングおよびアニーリングにより、５〜１００ｎｍ程度の磁性膜が形成される。

磁性膜に用いる磁性材料としては、特に限定はされないが高い保持力を得るためにＴｂ−Ｆｅ−Ｃｏ系膜、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｐｔ系膜、またはＦｅ−Ｐｔ系膜を用いることが好ましい。

なお、磁気ヘッドの滑りをよくするために磁性膜の表面に潤滑剤を薄く（１ｎｍ程度）コーティングすることもできる。潤滑剤としては、たとえば液体潤滑剤であるパーフロロポリエーテル（ＰＦＰＥ）をフレオン系などの溶媒で希釈したものが挙げられる。

さらに必要により、磁性膜に対して下地層や保護層を設けることもできる。下地層は磁性膜の種類に応じて選択される。下地層の材料としては、たとえば、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｖ、Ｂ、Ａｌ、Ｎｉなどの非磁性金属から選ばれる少なくとも一種以上の材料が挙げられる。また、下地層は単層とは限らず、同一または異種の層を積層した複数層構造としてもよい。たとえば、Ｃｒ／Ｃｒ、Ｃｒ／ＣｒＭｏ、Ｃｒ／ＣｒＶ、ＮｉＡｌ／Ｃｒ、ＮｉＡｌ／ＣｒＭｏ、ＮｉＡｌ／ＣｒＶ等の多層下地層としてもよい。

また、磁性膜の摩耗や腐食を防止する保護層としては、たとえば、Ｃｒ層、Ｃｒ合金層、カーボン層、水素化カーボン層、ジルコニア層、シリカ層などが挙げられる。これらの保護層は、下地層、磁性膜などとともにインライン型スパッタ装置で連続して形成できる。また、これらの保護層は、単層としてもよく、あるいは、同一または異種の層からなる多層構成としてもよい。なお、上記保護層上に、または上記保護層に替えて、他の保護層を形成してもよい。たとえば、上記保護層に替えて、Ｃｒ層の上にテトラアルコキシランをアルコール系の溶媒で希釈した中に、コロイダルシリカ微粒子を分散して塗布し、さらに焼成して酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）層を形成してもよい。

上記の下地層は、３〜１０ｎｍ程度の厚みとすることができ、保護層も、３〜１０ｎｍ程度の厚みとすることができる。

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜実施例１〜２５および比較例１〜１０＞
表１〜４のガラス組成となるように、所定量の原料粉末を白金るつぼに秤量して入れ、混合したのち、電気炉中で１５５０℃で溶解した。原料が充分に溶解したのち、白金製の撹拌羽をガラス融液に挿入し、１時間撹拌した。その後、撹拌羽を取り出し、３０分間静置したのち、治具に融液を流しこむことによってガラスブロックを得た。その後、各ガラスのガラス転移点付近でガラスブロックを２時間保持した後、徐冷して歪取りを行なった。得られたガラスブロックを厚み約１.５ｍｍの２．５インチの円盤形状にスライスし、内周、外周を同心円としてカッターを用いて切り出した。そして、両面を粗研磨および研磨を行なうとともに、３００℃の硝酸カリウム（５０ｗｔ％）と硝酸ナトリウム（５０ｗｔ％）の混合溶液に１５分間浸漬させることにより化学強化を行ない、その後洗浄を行なうことにより実施例および比較例のガラス基板を作製した。作製したガラス基板について下記物性評価を行なった。その結果を表５〜表８に示す。

＜ガラス転移点（Ｔｇ）＞
示差熱測定装置（商品名：EXSTAR6000、セイコーインスツルメンツ社製）を用いて、室温〜９００℃の温度範囲を１０℃／ｍｉｎの昇温速度で、粉末状に調整したガラス試料を加熱し測定することにより、ガラス転移点を測定した。

＜熱膨張係数α＞
示差膨張測定装置（商品名：EXSTAR6000、セイコーインスツルメンツ社製）を用いて、荷重：５ｇ、温度範囲：２５〜１００℃、昇温速度：５℃／ｍｉｎの条件で測定することにより、熱膨張係数αを測定した。なお、表５〜８中、「α×１０^-7」とは、各記載の数値に１０^-7を乗じた数値が測定値であることを示す。

＜圧縮応力＞
バビネ補償板法を用いて、圧縮層の位相差を測定することにより、圧縮応力を測定した。

＜表面粗さＲａ＞
研磨材として酸化セリウムを用いるとともに研磨パッドとして硬質ウレタンを用いて、サンプル表面を１時間研磨した。次に研磨後のサンプルをウエット状態のまま純水で超音波洗浄した。そしてサンプル表面をＡＦＭ（原子間力顕微鏡、商品名：Ｄ３１００システム、デジタルインスツルメント社製）を用いて観察し研磨工程後の表面粗さＲａを測定した。測定領域は１０μｍ×１０μｍの視野で、測定点数は１サンプル当たり５個とした。

＜比弾性率Ｅ／ρ＞
ＪＩＳＲ１６０２ファインセラミックスの弾性試験方法の動的弾性率試験方法に準じて、ヤング率Ｅを測定した。一方、アルキメデス法により、比重ρを測定した。そして、これらの測定値から、比弾性率Ｅ／ρを算出した。

＜ビッカース硬度Ｈｖ＞
ビッカース硬度試験機（商品名：HM-112、アカシ社製）を用い荷重１００ｇ、負荷時間１５ｓｅｃの条件下にて、ビッカース硬度Ｈｖを測定した。

＜アルカリ溶出量Ａ＞
ガラス基板（２．５インチディスク）の表面を酸化セリウムで研磨して、Ｒａ値が２ｎｍ以下の平滑面とした後その表面を洗浄し、８０℃の逆浸透膜水５０ｍｌ中に２４時間浸漬した後、ＩＣＰ発光分光分析装置（商品名：SPS7800、セイコーインスツルメンツ社製）により溶出液を分析することにより、アルカリ溶出量Ａを算出した。

＜破壊靭性値Ｋｃ＞
ＪＩＳＲ１６０７ファインセラミックスの破壊靭性試験法を用いて、ビッカース硬度、圧痕のクラック長を測定することにより、破壊靭性値Ｋｃを測定した。

＜熱伝導率＞
レーザーフラッシュ法を用いて、測定試料の片面にパルスレーザーを照射し、裏面の温度変化を測定することにより、熱伝導率を測定した。

＜表面抵抗＞
３端子法を用いて、金を蒸着した測定試料の表裏面に電圧を印加し漏れ電流を測定することにより、表面抵抗を測定した。なお、表５〜８中、「×１０¹³」とは、各記載の数値に１０¹³を乗じた数値が測定値であることを示す。

＜液相温度ＴＬ＞
測定試料を電気炉を用いて、１５５０℃で２時間溶融保持後、１３００℃で１０時間保持し、その後急冷した後、ガラスの表面および内部に失透物の発生の有無を観察し、失透物が観察されなかった温度を液相温度ＴＬとした。

＜ＴＬにおける粘性＞
撹拌式粘性測定機（商品名：TVB-20H型粘度計、アドバンテスト社製）を用いて、溶融したガラスの粘性を測定し、液相温度ＴＬにおける粘性（ｌｏｇη）を測定した。

上記において、アルカリ溶出量Ａはガラス基板から拡散されるアルカリ金属の量に相当すると考えられ、該数値が大きくなるほど、記録層を劣化する傾向（すなわち記録情報のエラー発生率が高まる傾向）が高まる。表５〜８より明らかなように、実施例１〜２５は、Ｌｉ₂Ｏを含む比較例１、４〜６に比し、アルカリ溶出量が飛躍的に低下しており、記録層の劣化が防止されていることが分かる。

また、表面粗さＲａが小さいものほど、磁気ヘッドの破損は防止される。表５〜８より明らかなように、実施例１〜２５は、Ａｌ₂Ｏ₃を本発明の数値を超えて含有する比較例１〜３、７、８に比し、表面粗さＲａが小さくなっており、磁気ヘッドの破損が防止されていることが分かる。

また、破壊靭性値Ｋｃは、該数値が大きくなるほど、ガラス基板の強度が高くなることを示す。表５〜８より明らかなように、実施例１〜２５は、Ｂ₂Ｏ₃を本発明の数値を超えて含有する比較例９、１０に比し、破壊靭性値Ｋｃが大きくなっており、ガラス基板の強度が強化されていることが分かる。

以上要するに、本発明のガラス基板が、情報のエラー発生率を低下させ、かつ磁気ヘッドの破損を抑制することができるという優れた効果を有していることは明らかである。

なお、比較例１、比較例２、比較例３は、それぞれ特許文献１、特許文献４、特許文献５の追試に相当する。

以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Claims

酸化物基準の質量％表示で、
ＳｉＯ₂：６０．２〜６８％
Ａｌ₂Ｏ₃：０〜５％
Ｂ₂Ｏ₃：０〜２％
（ただしＳｉＯ₂＋Ａｌ₂Ｏ₃＋Ｂ₂Ｏ₃＝６１．４〜６８％）
Ｎａ₂Ｏ：１〜６％
Ｋ₂Ｏ：７〜１５％
（ただしＮａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ＝８〜２１％）
ＭｇＯ：２〜７％
ＣａＯ：７〜１５％
ＢａＯ：０〜５％
ＳｒＯ：０〜５％
ＺｎＯ：０〜５％
（ただしＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ＋ＺｎＯ＝９〜２２％）
ＺｒＯ₂：６〜１２％（ただし、９．３％以上を除く）
となる組成を有し、かつＬｉ₂Ｏを含まず、
比重が２．６１以上である、ガラス基板。
前記ガラス基板は、酸化物基準の質量％表示で、
Ｙ₂Ｏ₃：０〜５％
Ｌａ₂Ｏ₃：０〜５％
Ｇｄ₂Ｏ₃：０〜５％
ＣｅＯ₂：０〜２％
ＴｉＯ₂：０〜５％
ＨｆＯ₂：０〜２％
Ｎｂ₂Ｏ₅：０〜５％
Ｔａ₂Ｏ₅：０〜５％
Ｓｂ₂Ｏ₃：０〜２％
となる任意成分を含む、請求項１に記載のガラス基板。
前記ガラス基板は、情報記録媒体用のガラス基板である、請求項１または２に記載のガラス基板。
前記ガラス基板は、ガラス転移点が６００℃以上である、請求項１〜３のいずれかに記載のガラス基板。
前記ガラス基板は、２５〜１００℃での熱膨張係数αが５０×１０^-7〜９０×１０^-7／℃である、請求項１〜４のいずれかに記載のガラス基板。
前記ガラス基板は、その表面の一部または全部が化学強化され、かつ圧縮応力が１．５〜１０ｋｇ／ｍｍ²である、請求項１〜５のいずれかに記載のガラス基板。
前記ガラス基板は、その表面粗さＲａが０．１５ｎｍ以下である、請求項１〜６のいずれかに記載のガラス基板。
前記ガラス基板は、ヤング率をＥ、比重をρとする場合、比弾性率Ｅ／ρが２９以上であり、ビッカース硬度Ｈｖが５５０〜６５０であり、アルカリ溶出量Ａが２．５インチディスクあたり２００ｐｐｂ以下であり、かつ破壊靭性値Ｋｃが０．８０ＭＰａ／ｍ^1/2以上である、請求項１〜７のいずれかに記載のガラス基板。
前記ガラス基板は、熱伝導率が１．０〜１．８Ｗ／ｍ・ｋである、請求項１〜８のいずれかに記載のガラス基板。
前記ガラス基板は、表面抵抗が１０×１０¹³〜５００×１０¹³Ω／□である、請求項１〜９のいずれかに記載のガラス基板。
前記ガラス基板は、液相温度が１３５０℃以下であり、液相温度における粘性が０．５〜１０ポアズである、請求項１〜１０のいずれかに記載のガラス基板。