JP5952500B2 - ガラス基板 - Google Patents
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Description
本発明は、ガラス基板に関する。
近年、ハードディスクドライブ用メディアの記録密度は６００Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ2程度が要求されている。このような高記録密度を達成する場合、ヘッドの位置決め精度の問題からハードディスクドライブ用メディアの基板として使用されるガラス基板は、そのフラッタリングをより抑制する必要があり、そのため高いヤング率（高弾性）が必要となる。
また、記録密度向上の観点からは熱アシスト方式への対応が必要となり、熱アシスト方式に適応する記録層（磁性層）の形成には高温の成膜処理が必要となるため、その記録層を形成するガラス基板に対しても高い耐熱性が要求される。このため、たとえば特開２００５−３１４１５９号公報（特許文献１）は、耐熱性を有したガラス基板を提案している。
上記提案のガラス基板は、ある程度の耐熱性は有するものの、高いヤング率を示すものではなかった。このため、フラッタリングを十分に抑制することはできなかった。一方、ハードディスクドライブの発熱の観点からは、モーターに負荷のかからない低比重のガラス基板が好適であるが、低比重と、高弾性／耐熱性とを両立させたガラス基板を得ることは更に困難であった。
本発明は、このような状況を鑑みなされたものであって、その目的とするところは、優れた耐熱性を有するとともに高いヤング率を示し、かつ低密度であるガラス基板を提供することにある。
本発明のガラス基板は、
ｍｏｌ％表示で、
ＳｉＯ2：５８〜６７％
Ａｌ2Ｏ3：６．５〜１３％
Ｂ2Ｏ3：０〜３％
Ｌｉ2Ｏ：２．３〜６．５％
Ｎａ2Ｏ：０．２〜２．５％
Ｋ2Ｏ：０〜２％
ＭｇＯ：１４〜２３％
ＣａＯ：０．６〜４．６％
ＳｒＯ：０〜３％
ＢａＯ：０〜３％
ＺｎＯ：０〜３％
ＺｒＯ2：０〜３％
ＣｅＯ2：０〜２％
ＳｎＯ2：０〜２％
ＴｉＯ2：０〜４％
Ｎｂ2Ｏ5：０〜３％
となる含有範囲を満たし、かつ
ｍｏｌ％表示で、
ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3＋Ｂ2Ｏ3：６７〜７６％
となる条件を満たし、かつ
０．６≦Ｌｉ2Ｏ／（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）≦０．９６、および
０．７８≦ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）≦０．９８
という比（「モル比率」を示す）を満たす、ガラス組成からなることを特徴とする。
ｍｏｌ％表示で、
ＳｉＯ2：５８〜６７％
Ａｌ2Ｏ3：６．５〜１３％
Ｂ2Ｏ3：０〜３％
Ｌｉ2Ｏ：２．３〜６．５％
Ｎａ2Ｏ：０．２〜２．５％
Ｋ2Ｏ：０〜２％
ＭｇＯ：１４〜２３％
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ＳｒＯ：０〜３％
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ＺｒＯ2：０〜３％
ＣｅＯ2：０〜２％
ＳｎＯ2：０〜２％
ＴｉＯ2：０〜４％
Ｎｂ2Ｏ5：０〜３％
となる含有範囲を満たし、かつ
ｍｏｌ％表示で、
ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3＋Ｂ2Ｏ3：６７〜７６％
となる条件を満たし、かつ
０．６≦Ｌｉ2Ｏ／（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）≦０．９６、および
０．７８≦ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）≦０．９８
という比（「モル比率」を示す）を満たす、ガラス組成からなることを特徴とする。
ここで、該ガラス基板は、ヤング率が９０ＧＰａ以上１０１ＧＰａ以下であり、かつ密度が２．４９ｇ／ｃｍ3以上２．６１ｇ／ｃｍ3以下であることが好ましく、またガラス転移温度が６３５℃以上７２５℃以下であることが好ましく、その厚みｔ（単位：ｍｍ）と外径ｄ（単位：ｍｍ）の間にｔ／ｄ≦０．０１１の関係があることが好ましい。
また、該ガラス基板は、磁気記録媒体用ガラス基板であることが好ましく、その表面が化学強化処理されていることが好ましい。
本発明のガラス基板は、上記の構成を有することにより、優れた耐熱性を有するとともに高いヤング率を示し、かつ低密度であるという優れた効果を有する。
以下、本発明に係わる実施の形態について、さらに詳細に説明する。
＜ガラス基板＞
本実施の形態のガラス基板は、各種の情報記録装置における情報記録媒体用の基板、特にハードディスクドライブ装置等の磁気記録装置における磁気記録媒体用ガラス基板として有用に用いることができ、ｍｏｌ％表示で、
ＳｉＯ2：５８〜６７％
Ａｌ2Ｏ3：６．５〜１３％
Ｂ2Ｏ3：０〜３％
Ｌｉ2Ｏ：２．３〜６．５％
Ｎａ2Ｏ：０．２〜２．５％
Ｋ2Ｏ：０〜２％
ＭｇＯ：１４〜２３％
ＣａＯ：０．６〜４．６％
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ＢａＯ：０〜３％
ＺｎＯ：０〜３％
ＺｒＯ2：０〜３％
ＣｅＯ2：０〜２％
ＳｎＯ2：０〜２％
ＴｉＯ2：０〜４％
Ｎｂ2Ｏ5：０〜３％
となる含有範囲を満たし、かつ
ｍｏｌ％表示で、
ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3＋Ｂ2Ｏ3：６７〜７６％
となる条件を満たし、かつ
０．６≦Ｌｉ2Ｏ／（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）≦０．９６、および
０．７８≦ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）≦０．９８
という比を満たす、ガラス組成からなることを特徴とする。
＜ガラス基板＞
本実施の形態のガラス基板は、各種の情報記録装置における情報記録媒体用の基板、特にハードディスクドライブ装置等の磁気記録装置における磁気記録媒体用ガラス基板として有用に用いることができ、ｍｏｌ％表示で、
ＳｉＯ2：５８〜６７％
Ａｌ2Ｏ3：６．５〜１３％
Ｂ2Ｏ3：０〜３％
Ｌｉ2Ｏ：２．３〜６．５％
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ＢａＯ：０〜３％
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となる含有範囲を満たし、かつ
ｍｏｌ％表示で、
ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3＋Ｂ2Ｏ3：６７〜７６％
となる条件を満たし、かつ
０．６≦Ｌｉ2Ｏ／（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）≦０．９６、および
０．７８≦ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）≦０．９８
という比を満たす、ガラス組成からなることを特徴とする。
ここで、本実施の形態においては、ガラス組成に関し特に断らない限り「％」表示は「ｍｏｌ％」（「モル％」）を示すものとする。また、「ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3＋Ｂ2Ｏ3」のような化学式の加算表記は、そのような化学式で示される成分の合計量を示すものとする。したがって、「ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3＋Ｂ2Ｏ3」とは、ＳｉＯ2とＡｌ2Ｏ3とＢ2Ｏ3との合計量を示し、上記の場合その合計量がガラス組成全体に対して６７〜７６ｍｏｌ％となることを示す。
また、「Ｌｉ2Ｏ／（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）」という表記は、Ｌｉ2ＯとＮａ2ＯとＫ2Ｏとの合計量に占めるＬｉ2Ｏの割合（比）を示し、上記の場合その比が０．６以上０．９６以下であることを示す。同じく、「ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）」という表記は、ＭｇＯとＣａＯとＳｒＯとＢａＯとＺｎＯとの合計量に占めるＭｇＯの割合（比）を示し、上記の場合その比が０．７８以上０．９８以下であることを示す。
本実施の形態のガラス基板は、上記のようなガラス組成を有することにより、十分な弾性（高いヤング率）を確保することが可能となり、これによりフラッタリング特性が向上し、また、高いヤング率と耐熱性を確保したまま、低比重（低密度）を達成できるという優れた効果を示す。このような優れた効果は、当該ガラス組成を構成する各成分の以下に説明する作用が相乗的に奏されることにより達成されるものである。
なお、本実施の形態のガラス基板は、円盤状の形状（情報記録装置に取り付けるための孔が中心部分にあけられていてもよい）を有することが好ましく、これにより例えばハードディスクドライブ装置等の情報記録装置に組み付けられる情報記録媒体用（磁気記録媒体用）のガラス基板として適したものとなる。円盤状の形状とする場合、その大きさは特に限定されず、例えば、外径が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１ｍｍ、０．８ｍｍ、０．７ｍｍ、０．６３５ｍｍ、０．５ｍｍあるいはそれ以下といった薄型とすることもできる。
特に本実施の形態のガラス基板は、その厚みｔ（単位：ｍｍ）と外径ｄ（単位：ｍｍ）の間にｔ／ｄ≦０．０１１の関係があることが好ましい。これにより、ハードディスクドライブにおける単位記憶容量当たりの基板重量が低減でき、消費電力の観点から好適である。なお、フラッタリング特性という観点から、ｔ／ｄの下限は０．００６以上とすることが好ましい。
なお、本実施の形態において、ガラス基板の厚みとは、記録面（最も大きな面積を有する表面）に垂直な方向の長さとし、その長さの記録面の面内方向の平均値とする。
＜ガラス組成＞
本実施の形態のガラス基板のガラス組成を構成する各構成成分について以下説明する。
本実施の形態のガラス基板のガラス組成を構成する各構成成分について以下説明する。
まず、本実施の形態のガラス組成を構成するＳｉＯ2は、ガラスの網目構造を形成する重要な成分である。ＳｉＯ2の含有量が５８％より少ないとガラス形成が困難となり、化学的耐久性が悪化する恐れがある。逆に６７％を超えると溶融性が悪化してしまう。そのためＳｉＯ2の含有量は５８〜６７％の含有範囲とすることが必要である。ＳｉＯ2のより好ましい含有範囲は５９〜６５％である。なお、本実施の形態において、ｍｏｌ％表示を、たとえば「５８〜６７％」というように範囲で示す場合、この範囲は上限および下限の数値を含むものとし、上記の場合「５８％以上６７％以下」であることを示すものとする。
Ａｌ2Ｏ3は、ＳｉＯ2と共に網目構造を形成する重要な成分であり、耐熱性を向上させるだけではなく、イオン交換性能を向上させる働きを有している。Ａｌ2Ｏ3の含有量が６．５％より少ないと、化学的耐久性やイオン交換性能が低下する恐れがある。逆に１３％を超えると、イオン交換性能が低下し、更に溶融性が悪化してしてしまう。このためＡｌ2Ｏ3の含有量は６．５〜１３％の含有範囲とすることが必要である。その中でも好ましくは６．６〜９．６％の範囲である。
Ｂ2Ｏ3は、ＳｉＯ2と共に網目構造を形成する成分であり、溶融温度を低下させる働きを有しているので必要に応じて含有させる。３％を超えると、耐熱性の指標となるガラス転移温度（Ｔｇ）が低下してしまう。このためＢ2Ｏ3の含有量は０〜３％の含有範囲とすることが必要である。より好ましい含有範囲は、０〜２％である。なお、上記において、Ｂ2Ｏ3の含有量０〜３％における０％とは、Ｂ2Ｏ3を含まない態様を含み得ることを意味する。なお、本実施の形態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。
Ｌｉ2Ｏは、化学的耐久性を向上させ、更に溶融性を向上させるのに必要な成分である。Ｌｉ2Ｏの含有量が２．３％より少ないと、Ｌｉ溶出の抑制効果と溶融性を向上させる効果が十分に得られない。逆に６．５％を超えると、ガラス転移温度（Ｔｇ）が低下し、Ｌｉ溶出が悪化してしまう。そのため、Ｌｉ2Ｏの含有量は２．３〜６．５％の含有範囲とすることが必要である。その中でも好ましくは４．５〜６％の含有範囲である。
Ｎａ2Ｏは、溶融性を向上させる役割を持っている。Ｎａ2Ｏの含有量が０．２％より少ないと、Ｎａ溶出の抑制効果と溶融性を向上させる効果が十分に得られない。逆にＮａ2Ｏの含有量が２．５％を超えると、化学的耐久性が低下してしまう。そのためＮａ2Ｏの含有量は０．２〜２．５％の含有範囲とすることが必要である。その中でも好ましくは０．５〜２．５％の含有範囲である。
Ｋ2Ｏは、溶融性を改善する効果を持っているので、必要に応じて含有させて良い。Ｋ2Ｏの含有量が２％を超えるとガラス転移温度（Ｔｇ）が低下し、化学的耐久性も悪化してしまう。そのためＫ2Ｏの含有量は０〜２％の含有範囲とした。より好ましい含有範囲は、０〜１％である。
ＭｇＯは、耐熱性を向上すると共に溶融性を改善する効果を持っている。また、密度を低く抑えたまま、弾性（ヤング率）を高める効果を持っている。ＭｇＯの含有量が１４％未満では、耐熱性を向上する効果と溶融性を改善する効果が得られず、また、弾性が低く、フラッタリング特性が低下する。逆に含有量が２３％を超えるとガラス構造が不安定となり、耐失透性が悪化してしまい成形困難となる。そのためＭｇＯの含有量は１４〜２３％の含有範囲とした。このＭｇＯの含有範囲は、本実施の形態の特徴点の一つとなるものである。このようなＭｇＯのより好ましい含有範囲は、１６〜２１％である。
ＣａＯは、溶融性を改善する効果を持つと共に、ガラス転移温度（Ｔｇ）を維持する効果を持っている。ＣａＯの含有量が０．６％未満では溶融性を改善する効果とガラス転移温度（Ｔｇ）を維持する効果が十分に得られず、逆に含有量が４．６％を超えるとガラス構造が不安定となり、化学的耐久性が悪化してしまう。そのためＣａＯの含有量は０．６〜４．６％の含有範囲とした。より好ましい含有範囲は、０．６〜２．６％である。
ＳｒＯは、溶融性を改善する効果を持つと共に、ガラス転移温度（Ｔｇ）を維持する効果を持っているので必要に応じて含有させる。ＳｒＯの含有量が３％を超えると耐失透性が悪化してしまい成形困難となる。そのためＳｒＯの含有量は０〜３％の含有範囲とした。より好ましい含有範囲は、０〜２％である。
ＢａＯは、溶融性を改善する効果を持つと共に、ガラス転移温度（Ｔｇ）を維持する効果を持っているので必要に応じて含有させる。ＢａＯの含有量が３％を超えると耐失透性が悪化してしまい成形困難となる。そのためＢａＯの含有量は０〜３％の含有範囲とした。より好ましい含有範囲は、０〜２％である。
ＺｎＯは、化学的耐久性を向上させると共に溶融性を改善する効果を持つので必要に応じて含有させる。ＺｎＯの含有量が３％を超えるとガラス構造が不安定となり、耐失透性が悪化してしまう。そのためＺｎＯの含有量は０〜３％の含有範囲とした。より好ましい含有範囲は、０〜２％である。
ＺｒＯ2は、ガラスの耐熱性を向上する効果があるので、必要に応じて含有させても良い。但し、その含有量が３％を超えると耐失透性が悪化してしまい、ガラス化が困難となる。そのため含有量は０〜３％の含有範囲とした。その中でも好ましくは０〜２％の含有範囲である。
ＣｅＯ2およびＳｎＯ2は、清澄剤としての役割を果たすので、必要に応じて含有させて良い。其々の含有量が２％を超えると耐失透性が悪化してしまい、ガラス化が困難となる。そのため含有量はそれぞれ０〜２％の範囲とした。より好ましい含有範囲は、それぞれ０〜１％である。
ＴｉＯ2は、高温粘性を軟化させると共に化学的耐久性を向上する効果を持つので必要に応じて含有させる。ＴｉＯ2の含有量が４％を超えるとガラス構造が不安定となり、耐失透性が悪化してしまい成形困難となる。そのためＴｉＯ2の含有量は０〜４％の含有範囲とした。より好ましい含有範囲は、０〜３％である。
Ｎｂ2Ｏ5は、溶融性を向上させると共に、化学的耐久性を向上する効果を持っているので、必要に応じて含有させても良い。Ｎｂ2Ｏ5の含有量が３％を超えると、液相温度が上昇し耐失透性が悪化してしまう。また、比重が上昇する。そのためＮｂ2Ｏ5の含有量は０〜３％の範囲とした。より好ましい含有範囲は、０〜１％である。
本実施の形態のガラス組成は、上述の各成分以外に、他の成分を含むこともできる。たとえば、Ｓｂ2Ｏ3等の清澄剤としての役割を果たす成分は特に限定することなく含有することができ、０〜２％の含有範囲として含有させることができる。
一方、本実施の形態のガラス組成は、ＳｉＯ2とＡｌ2Ｏ3とＢ2Ｏ3との合計量（ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3＋Ｂ2Ｏ3）を６７〜７６％とすることが重要である。すなわちは、全ガラス組成に占めるＳｉＯ2とＡｌ2Ｏ3とＢ2Ｏ3との合計量を６７〜７６ｍｏｌ％とすることが必要である。これらは、上述の通りいずれもガラスの網目構造を形成する重要な成分であり、６７％より少ないとガラス形成が困難となる。逆に７６％を超えると粘度が高すぎて溶融性が悪化してしまう。その中でも好ましくは６８〜７５％の範囲である。
さらに、本実施の形態のガラス組成では、Ｌｉ2ＯとＮａ2ＯとＫ2Ｏとの合計量に占めるＬｉ2Ｏの比が０．６〜０．９６であること、すなわち０．６≦Ｌｉ2Ｏ／（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）≦０．９６であることを要する。その比が０．６未満である場合、密度（比重）が上昇し、０．９６を超えるとＬｉ溶出量が増大するためである。より好ましくは、０．８≦Ｌｉ2Ｏ／（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）≦０．９６である。
また、本実施の形態のガラス組成では、ＭｇＯとＣａＯとＳｒＯとＢａＯとＺｎＯとの合計量に占めるＭｇＯの比が０．７８〜０．９８であること、すなわち０．７８≦ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）≦０．９８であることを要する。その比が０．７８未満である場合、密度（比重）が上昇し、０．９８を超えるとガラス構造が不安定となり、耐失透性が悪化してしまい成形困難となる。より好ましくは、０．８６≦ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）≦０．９８である。
＜諸特性＞
本実施の形態のガラス基板は、以下のような諸特性を有していることが好ましい。
本実施の形態のガラス基板は、以下のような諸特性を有していることが好ましい。
＜ヤング率および密度＞
本実施の形態のガラス基板は、上記のようなガラス組成を有することにより、ヤング率が９０ＧＰａ以上１０１ＧＰａ以下であり、かつ密度が２．４９ｇ／ｃｍ3以上２．６１ｇ／ｃｍ3以下とすることができる。ヤング率が９０ＧＰａ未満の場合、フラッタリング特性の低下が生じる場合がある。また、ヤング率が１０１ＧＰａを超える場合、加工性に課題が生じる場合がある。また、密度が２．４９ｇ／ｃｍ3未満である場合、剛性の低下が生じやすくなる場合がある。また、密度が２．６１ｇ／ｃｍ3を超える場合、モーターへの負荷が増大しハードディスクドライブの発熱が過大となる場合がある。
本実施の形態のガラス基板は、上記のようなガラス組成を有することにより、ヤング率が９０ＧＰａ以上１０１ＧＰａ以下であり、かつ密度が２．４９ｇ／ｃｍ3以上２．６１ｇ／ｃｍ3以下とすることができる。ヤング率が９０ＧＰａ未満の場合、フラッタリング特性の低下が生じる場合がある。また、ヤング率が１０１ＧＰａを超える場合、加工性に課題が生じる場合がある。また、密度が２．４９ｇ／ｃｍ3未満である場合、剛性の低下が生じやすくなる場合がある。また、密度が２．６１ｇ／ｃｍ3を超える場合、モーターへの負荷が増大しハードディスクドライブの発熱が過大となる場合がある。
より好ましいヤング率は、９５ＧＰａ以上９８ＧＰａ以下であり、より好ましい密度は２．５２ｇ／ｃｍ3以上２．５７ｇ／ｃｍ3以下である。
＜ガラス転移温度＞
本実施の形態のガラス基板は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が６３５℃以上７２５℃以下であることが好ましい。Ｔｇが６３５℃未満の場合、熱アシスト方式用途向けのメディア（情報記録媒体）製造工程において、成膜工程の加熱で変形が生じる場合がある。また、Ｔｇが７２５℃を超える場合、ガラスブランクスの成形工程において良好なブランクス形状が得られず、最終的なガラス基板形状、ひいてはメディアの動的特性に悪影響を及ぼす。より好ましいガラス転移温度（Ｔｇ）は、６５０℃以上７１０℃以下である。
本実施の形態のガラス基板は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が６３５℃以上７２５℃以下であることが好ましい。Ｔｇが６３５℃未満の場合、熱アシスト方式用途向けのメディア（情報記録媒体）製造工程において、成膜工程の加熱で変形が生じる場合がある。また、Ｔｇが７２５℃を超える場合、ガラスブランクスの成形工程において良好なブランクス形状が得られず、最終的なガラス基板形状、ひいてはメディアの動的特性に悪影響を及ぼす。より好ましいガラス転移温度（Ｔｇ）は、６５０℃以上７１０℃以下である。
＜化学強化処理＞
本実施の形態のガラス基板は、その表面が化学強化処理されていることが好ましい。このような化学強化処理は、通常、ガラス基板の製造工程において、ガラス基板をアルカリを含む溶液に浸漬することにより実行することができる。より具体的には、化学強化処理とは、ガラス基板に含まれるリチウムイオンやナトリウムイオン等のアルカリ金属イオンをそれよりイオン半径の大きなカリウムイオン等のアルカリ金属イオンに置換するイオン交換処理である。
本実施の形態のガラス基板は、その表面が化学強化処理されていることが好ましい。このような化学強化処理は、通常、ガラス基板の製造工程において、ガラス基板をアルカリを含む溶液に浸漬することにより実行することができる。より具体的には、化学強化処理とは、ガラス基板に含まれるリチウムイオンやナトリウムイオン等のアルカリ金属イオンをそれよりイオン半径の大きなカリウムイオン等のアルカリ金属イオンに置換するイオン交換処理である。
このようにガラス基板の表面が化学強化処理されると、イオン半径の違いによって生じる歪みにより、イオン交換された領域を中心に圧縮応力が発生し、その領域においてガラス基板表面の硬度が増加するため好ましい。
＜製造方法＞
本実施の形態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、水酸化物等が使用され、所望の割合に秤量され、粉末で充分に混合して調合原料とされる。
本実施の形態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、水酸化物等が使用され、所望の割合に秤量され、粉末で充分に混合して調合原料とされる。
そして、この調合原料が、たとえば１３００〜１５５０℃に加熱された電気炉中の白金坩堝等に投入され、溶融清澄後、撹拌均質化して予め加熱された鋳型に鋳込まれ、徐冷してガラスブロックとされる。次に、ガラス転移温度付近の温度で１〜３時間保持された後に、徐冷して歪み取りが行われる。
続いて、この得られたガラスブロックは、円盤形状にスライスされて、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される。あるいは、溶融ガラスをプレス成形して円盤状に成形される。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。
なお、本実施の形態のガラス基板は、上記の製造工程において、両面を粗研磨および研磨を行なった後に、硝酸カリウム（５０ｗｔ％）と硝酸ナトリウム（５０ｗｔ％）の混合溶液に浸漬させることにより化学強化処理を行なってもよい。また、その後、必要に応じて一部の化学強化層を除去してもよい。
このようにして製造された本実施の形態のガラス基板は、その後記録層としての磁性層（磁性膜）が形成され、情報記録媒体（磁気記録媒体）とされる。この情報記録媒体は、ハードディスクドライブ装置等の情報記録装置に組み込んで使用することができる。
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１〜３０および比較例１〜８＞
表１〜表４に示したガラス組成（構成成分および比）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、混合した後、電気炉中で１５００℃で溶解した。原料が充分に溶解した後、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、３時間静置した後、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温度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。
表１〜表４に示したガラス組成（構成成分および比）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、混合した後、電気炉中で１５００℃で溶解した。原料が充分に溶解した後、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、３時間静置した後、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温度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１ｍｍ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い、その後洗浄を行なうことにより、表１〜表４に示したガラス組成を有する実施例および比較例の厚みが０．６３５ｍｍであるガラス基板を作製した。このようにして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１〜４に示す。
なお、表１〜表４中、「ＦＭ」とは「ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3＋Ｂ2Ｏ3」を示し、「Ｌｉ2Ｏ／Ｒ2Ｏ」とは「Ｌｉ2Ｏ／（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）」を示し、「ＭｇＯ／ＲＯ」とは「ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）」を示す。
＜ガラス転移温度（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（上記で作製した各ガラス基板を粉砕して作製）を加熱し測定することにより、ガラス転移温度を測定した。その結果を表５〜８の「Ｔｇ」の項に示す。
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（上記で作製した各ガラス基板を粉砕して作製）を加熱し測定することにより、ガラス転移温度を測定した。その結果を表５〜８の「Ｔｇ」の項に示す。
＜ヤング率および密度＞
ＪＩＳ Ｒ １６０２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、自由共振式弾性率測定装置（商品名：「JE-RT」、日本テクノプラス社製）を用いて、上記で作製した各ガラス基板についてヤング率を測定するとともに、アルキメデス法により密度を測定した。その結果を表５〜８に示す。
ＪＩＳ Ｒ １６０２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、自由共振式弾性率測定装置（商品名：「JE-RT」、日本テクノプラス社製）を用いて、上記で作製した各ガラス基板についてヤング率を測定するとともに、アルキメデス法により密度を測定した。その結果を表５〜８に示す。
＜表面粗さ＞
各ガラス基板の表面粗さを、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）（商品名：「ＮａｎｏｓｃｏｐｅＶ」、Ｖｅｅｃｏ社製）を用いて計測した。計測範囲を１０ｎｍとし、四方の表面粗さが１．２ｎｍ以下の場合を「Ａ」、１．２ｎｍを超える場合を「Ｂ」と評価した。その結果を表５〜８に示す。
各ガラス基板の表面粗さを、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）（商品名：「ＮａｎｏｓｃｏｐｅＶ」、Ｖｅｅｃｏ社製）を用いて計測した。計測範囲を１０ｎｍとし、四方の表面粗さが１．２ｎｍ以下の場合を「Ａ」、１．２ｎｍを超える場合を「Ｂ」と評価した。その結果を表５〜８に示す。
＜フラッタリング＞
レーザードップラー変位計(商品名：「OFV-151」、ポリテックジャパン社製)を用いて、各ガラス基板のフラッタリング量を計測した。該計測は大気圧下の開放空間中で行ない、単独のガラス基板を内径端部から２ｍｍの位置で同心円状に上下面からクランプし、回転数５４００ｒｐｍで回転させ、記録面に垂直な方向の振幅を計測した。計測周波数帯域は１０ｋＨｚとし、得られた振幅の周波数スペクトルをとることにより、５００Ｈｚ以上での最大値が１．１ｎｍ未満の場合を「Ｓ」、１．１ｎｍ以上１．２ｎｍ未満の場合を「Ａ」、１．２ｎｍ以上１．６ｎｍ未満の場合を「Ｂ」、１．６ｎｍ以上１．８ｎｍ未満の場合を「Ｃ」、１．８ｎｍ以上の場合を「Ｄ」とした。その結果を表５〜８の「フラッタリング」の項に示す。表５〜８より明らかなように、ヤング率が高いものは、フラッタリング量が少なくなること（すなわちフラッタリング特性が良好であること）が確認できる。
レーザードップラー変位計(商品名：「OFV-151」、ポリテックジャパン社製)を用いて、各ガラス基板のフラッタリング量を計測した。該計測は大気圧下の開放空間中で行ない、単独のガラス基板を内径端部から２ｍｍの位置で同心円状に上下面からクランプし、回転数５４００ｒｐｍで回転させ、記録面に垂直な方向の振幅を計測した。計測周波数帯域は１０ｋＨｚとし、得られた振幅の周波数スペクトルをとることにより、５００Ｈｚ以上での最大値が１．１ｎｍ未満の場合を「Ｓ」、１．１ｎｍ以上１．２ｎｍ未満の場合を「Ａ」、１．２ｎｍ以上１．６ｎｍ未満の場合を「Ｂ」、１．６ｎｍ以上１．８ｎｍ未満の場合を「Ｃ」、１．８ｎｍ以上の場合を「Ｄ」とした。その結果を表５〜８の「フラッタリング」の項に示す。表５〜８より明らかなように、ヤング率が高いものは、フラッタリング量が少なくなること（すなわちフラッタリング特性が良好であること）が確認できる。
＜ＨＤＤテスト＞
各実施例および各比較例のガラス基板に対して、Ｆｅ−Ｐｔ合金をスパッタリング法により成膜し、その後、熱処理（６００℃、１時間）を行なうことにより、ガラス基板の表面に磁性膜を形成した磁気記録媒体を作製した。そして、この磁気記録媒体を、磁気記録ドライブであるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に組み込み、リードライトアナライザ（商品名：「ＲＷＡ１６３２」、ＧＵＺＩＫ社製）およびスピンスタンド（商品名：「Ｓ１７０１ＭＰ」、ＧＵＺＩＫ社製）を用いてＳＮＲ（シグナルノイズ比）を確認し、ＳＮＲが２０ｄＢ以上のものを「Ａ」、１６ｄＢ以上２０ｄＢ未満のものを「Ｂ」、１６ｄＢ未満のものを「Ｃ」とした。その結果を表５〜８の「ＳＮＲ」の項に示す。「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」の順に従ってガラス基板の耐熱性が悪化することを示している。磁気記録媒体の製造時の熱処理とＳＮＲとは相関関係にあるためである。
各実施例および各比較例のガラス基板に対して、Ｆｅ−Ｐｔ合金をスパッタリング法により成膜し、その後、熱処理（６００℃、１時間）を行なうことにより、ガラス基板の表面に磁性膜を形成した磁気記録媒体を作製した。そして、この磁気記録媒体を、磁気記録ドライブであるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に組み込み、リードライトアナライザ（商品名：「ＲＷＡ１６３２」、ＧＵＺＩＫ社製）およびスピンスタンド（商品名：「Ｓ１７０１ＭＰ」、ＧＵＺＩＫ社製）を用いてＳＮＲ（シグナルノイズ比）を確認し、ＳＮＲが２０ｄＢ以上のものを「Ａ」、１６ｄＢ以上２０ｄＢ未満のものを「Ｂ」、１６ｄＢ未満のものを「Ｃ」とした。その結果を表５〜８の「ＳＮＲ」の項に示す。「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」の順に従ってガラス基板の耐熱性が悪化することを示している。磁気記録媒体の製造時の熱処理とＳＮＲとは相関関係にあるためである。
表５〜表８より明らかなように、実施例のガラス基板は比較例のガラス基板に比し、優れた耐熱性を有するとともに高いヤング率を示し、かつ低密度であるという優れた効果を有することが確認できた。
比較例１のガラス基板は、ヤング率が低く、フラッタリングの影響で記録特性が良好ではなかった。比較例２および比較例７のガラス基板は、材料のガラス化に困難が生じたため、基板の評価ができなかった。比較例５のガラス基板も、プレス成形できなかったため、基板の評価ができなかった。比較例３および比較例４のガラス基板は、密度が大きいことから、ディスクの回転に伴う消費電力の上昇が見られた。比較例６のガラス基板は、基板の化学的な耐久性が劣っていた。比較例８のガラス基板は、ヤング率が低く、フラッタリングの影響で記録特性が良好ではなかった。
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請求の範囲によって示され、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 (13)
- ｍｏｌ％表示で、
ＳｉＯ2：５８〜６７％
Ａｌ2Ｏ3：６．５〜１３％
Ｂ2Ｏ3：０〜３％
Ｌｉ2Ｏ：２．３〜６．５％
Ｎａ2Ｏ：０．２〜２．５％
Ｋ2Ｏ：０〜２％
ＭｇＯ：１４〜２３％
ＣａＯ：０．６〜４．６％
ＳｒＯ：０〜３％
ＢａＯ：０〜３％
ＺｎＯ：０〜３％
ＺｒＯ2：０〜３％
ＣｅＯ2：０〜２％
ＳｎＯ2：０〜２％
ＴｉＯ2：０〜４％
Ｎｂ2Ｏ5：０〜３％
となる含有範囲を満たし、かつ
ｍｏｌ％表示で、
ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3＋Ｂ2Ｏ3：６７〜７６％
となる条件を満たし、かつ
０．６≦Ｌｉ2Ｏ／（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）≦０．９６、および
０．７８≦ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）≦０．９８
という比を満たす、ガラス組成からなるガラス基板。 - 前記ガラス基板は、ヤング率が９０ＧＰａ以上である、請求項１に記載のガラス基板。
- 前記ガラス基板は、密度が２．４９ｇ／ｃｍ 3 以上である、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、ガラス転移温度が６３５℃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、ヤング率が１０１ＧＰａ以下である、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、密度が２．６１ｇ／ｃｍ 3 以下である、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、ガラス転移温度が７２５℃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、その厚みｔ（単位：ｍｍ）と外径ｄ（単位：ｍｍ）の間にｔ／ｄ≦０．０１１の関係がある、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、磁気記録媒体用ガラス基板である、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、その表面が化学強化処理されている、請求項１〜９のいずれかに記載のガラス基板。
- 請求項１〜１０のいずれかに記載のガラス基板の表面に少なくとも磁性膜が形成されている磁気記録媒体。
- 前記磁性膜は熱アシスト方式用途向けである、請求項１１に記載の磁気記録媒体。
- 請求項１１または１２に記載の磁気記録媒体が組み込まれた情報記録装置。
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