JPH10124841A - 磁気ディスク用ガラス基板 - Google Patents

磁気ディスク用ガラス基板

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JPH10124841A
JPH10124841A JP9231225A JP23122597A JPH10124841A JP H10124841 A JPH10124841 A JP H10124841A JP 9231225 A JP9231225 A JP 9231225A JP 23122597 A JP23122597 A JP 23122597A JP H10124841 A JPH10124841 A JP H10124841A
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glass substrate
oxide
magnetic disk
height
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気ディスクとして好適な高平坦性を有する
などの優れた品質を有するとともに、表面にレーザ光を
照射することにより突起を形成させ、それをテクスチャ
ーにできる磁気ディスク用ガラス基板を提供する。 【解決手段】 磁気ディスク用のガラス基板１７は、レ
ーザ光の波長２６６ｎｍにおけるガラスの光の吸収係数
が、２０〜２０００mm-1である。また、ガラスの組成
は、フロート法により製造が可能なように、酸化珪素、
酸化アルミニウム、酸化リチウムなどの成分が所定の組
成を有している。そして、レーザ光の照射によりガラス
基板１７の表面に、凸型の突起が形成される。ガラス中
の鉄の含有量とガラスの吸収係数との関係及びガラスの
吸収係数と突起の高さとの関係は直線関係である。レー
ザ光の出力と突起の高さとの関係は、低エネルギー領域
の下で指数関数の関係である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、磁気ディスク用
ガラス基板に関するものである。より具体的には、特定
組成を有するガラス基板表面にレーザ光を照射すること
により突起を形成させ、テクスチャーとした磁気ディス
ク用ガラス基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、固定磁気ディスク装置において
は、ディスクが静止しているときに磁気ヘッドがディス
ク表面に接触し、ディスクが起動および停止時には磁気
ヘッドがディスク表面を接触しながら摺動するＣＳＳ
（Contact Start Stop）方式と呼ばれる機構が多く採用
されている。
【０００３】このＣＳＳ方式においては、ディスクの起
動および停止時に生ずるスティクション（粘着するこ
と）の防止や摩擦力の軽減のために、「テクスチャー」
と呼ばれる適度に微細に粗れた表面凹凸（凸部のみでも
良い）が、ディスク上に形成されている。このテクスチ
ャーは、ディスクの磁気層が形成された主表面の全面あ
るいは一部分に形成される。テクスチャーが一部分（Ｃ
ＳＳゾーン）にのみ形成されている場合、磁気ヘッドは
ＣＳＳ動作時の適切な時期に、テクスチャーが形成され
たＣＳＳゾーンまで移動する。また、ディスクが回転中
に、電源が切れたような場合にも、ＣＳＳゾーンに移動
するようになっている。
【０００４】特に、一部分にのみテクスチャーが形成さ
れている場合には、残りの部分は鏡面状の平滑さを保つ
ことができるため、磁気ヘッドの低浮上化が可能とな
る。このため、磁気ディスク装置の高記録密度化に適し
ている。
【０００５】ところで、このディスク基板には、広くＡ
ｌ−Ｍｇ合金基板にＮｉ−Ｐめっきを施した、いわゆる
アルミ基板が用いられてきた。このアルミ基板にテクス
チャーを施す方法としては、研磨テープにより基板に同
心円状に傷をつけることが広く行われていた。しかしこ
の方法では、磁気ヘッドのさらなる低浮上化が求められ
た場合、スティクションの防止や摩擦力の軽減との両立
を図ることが困難となってくる。
【０００６】これを解決するために、種々の方法が提案
されている。例えば、米国特許第５０６２０２１号およ
び第５１０８７８１号公報には、スティクションを減少
させるためにアルミ基板の金属表面に、凹部とその周囲
に形成されるリング状の突起からなるピットを形成する
プロセスが開示されている。前記２つの特許は、Ｎｄ：
ＹＡＧレーザを使用して必要な表面粗さを作り出す方法
を開示している。
【０００７】さらに、ガラス基板は前記アルミ基板に比
較して、研磨により比較的容易に平滑化できること、同
一厚さであればより優れた剛性を有していること、耐衝
撃性に優れていること等の優れた特性を有している。
【０００８】このガラス基板では、その表面を平滑面に
することができるが故に、上述したテクスチャー形成技
術がより重要となる。ガラス基板にテクスチャーを形成
する方法として、最近レーザ光照射による方法が提案さ
れている。例えば、特開平４−３１１８１４号公報に
は、バックプレートに所定の間隔を隔てて配置されたガ
ラス基板の裏側からレーザ光パルスを照射し、前記バッ
クプレートの表面から溶融飛散する微細粒子を、前記ガ
ラス基板表面に衝突させることにより、ガラス基板にテ
クスチャー加工する方法が開示されている。
【０００９】特開平７−１８２６５５号公報には、特に
ガラス等の脆性材料にテクスチャーを形成する方法が明
らかにされ、ガラス等の熱衝撃限界を有する脆性材料に
対して、放射エネルギのフルエンスを熱衝撃限界以下の
適当な値に制御することにより、テクスチャー加工が可
能であることが開示されている。急激に遷移するエネル
ギフルエンス限界（熱衝撃限界）以下では、レーザ光パ
ルスのエネルギフルエンスは全く影響しないか、または
損傷を与えずに単に隆起を形成するだけである。圧縮表
面応力を持つガラスディスクでは、このような隆起のほ
ぼ全体が公称表面より上に突出し、データ記憶ディスク
のスティクションを減少する上で有用である。
【００１０】このテクスチャー加工技術によれば、低コ
ストでかつ制御性良くガラス基板表面にテクスチャーを
形成することができるとされている。また、ＣＳＳ領域
のみにテクスチャーを形成することも可能である。
【００１１】加えて、特開平８−１４７６８７号公報に
は、アルミニウム合金基板やガラス基板の表面にレーザ
出力が５００ｍＷ以下、１回当たりの照射時間が５μse
c 以下、照射表面におけるスポット径が５μｍ以下であ
るパルスレーザを相対的な移動速度１ｍ/ sec 以上で照
射して、その照射部分に突起を形成する方法が開示され
ている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記特開平
７−１８２６５５号公報においては、ガラスに対してレ
ーザ光エネルギパルスの光透過がある値の範囲内になる
ようなレーザ光を用いると記述されているが、ガラス組
成との関係については何ら記述されておらず、ましてガ
ラス表面に形成される突起の高さの算出については示唆
されていない。しかも、レーザ光の波長に関しても、１
０．６μｍのみが開示されており、他の波長については
述べられていない。従って、均一な突起を低出力のレー
ザ光で達成するためのレーザ光の波長は示唆されていな
い。
【００１３】ところで、一般に磁気ディスクのテクスチ
ャー部において、全面積に対するテクスチャー突起部の
面積の割合が同一の場合、テクスチャーの１つ１つの突
起の径は小さい方が、即ちテクスチャーの突起の間隔の
小さい方が潤滑剤は作用しやすく、耐摩耗特性が良好に
なることが知られている（谷弘詞他，日本トライボロ
ジー学会トライボロジー会議予稿集−金沢，１９９４年
１０月，ｐ１５３，Ｈ．Ｉｓｈｉｈａｒａ ｅｔ ａ
ｌ，Ｗｅａｒ，ｖｏｌ１７２（１９９４年）ｐ６５）。
そのため、テクスチャーの径としては、前記特開平７−
１８２６５５号公報の開示例（テクスチャーの突起の径
３０μｍ）より小さいものが望まれる。
【００１４】ところが、前記特開平７−１８２６５５号
公報の開示例において、テクスチャーの突起の径を十分
小さくするために、レンズの開口数を大きくして照射す
るレーザ光スポットの径を小さくすると、形成されるテ
クスチャーの突起の大きさがディスク面内でばらついて
しまうという問題があった。これは、レンズの開口数を
大きくしてレーザ光を絞ったため、ディスク面のうねり
によりディスク面内の各場所において、レーザ光のスポ
ット径が変化してしまったためと考えられる。このよう
なディスク面内におけるテクスチャーの突起の径の変動
は、ディスクのＣＳＳ特性、グライド特性等に悪影響を
与える。
【００１５】さらに、特開平８−１４７６８７号公報に
記載の技術においては、磁気ディスクの基板としてガラ
スを使用した場合、ガラスの組成とガラス基板の光の吸
収係数との関係について触れるところは何もない。この
ため、ガラス基板上に突起を精度良く、しかも効率的に
形成するために必要な光の吸収係数を容易に求めること
ができないという問題があった。しかも、その吸収係数
と突起の高さとの関係やレーザ光の出力との関係につい
ては示唆するところはないのである。
【００１６】この発明は、上記のような従来技術に存在
する問題点に着目してなされたものである。その目的と
するところは、磁気ディスクとして好適な高平坦性を有
するなどの優れた品質を有するとともに、表面にレーザ
光を照射することにより突起を形成させ、それをテクス
チャーにできる磁気ディスク用ガラス基板を提供するこ
とにある。また、その他の目的とするところは、突起を
精度良く形成できるとともに、ガラスの吸収係数、さら
には突起の高さを容易に算出でき、テクスチャーの設計
を効率良く行うことができる磁気ディスク用ガラス基板
を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明は、磁気記録表面側にレー
ザ光を照射して多数形成した突起をテクスチャーとした
磁気ディスク用ガラス基板において、前記突起は凸型形
状をなし、レーザ光の波長２６６ｎｍにおけるガラスの
光の吸収係数が、２０〜２０００mm-1であり、かつガラ
スの組成が重量基準で、 酸化珪素（ＳｉＯ2 ） ５８〜６６％、 酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ） １３〜１９％、 酸化リチウム（Ｌｉ2 Ｏ） ３〜４．５％、 酸化ナトリウム（Ｎａ2 Ｏ） ６〜１３％、 酸化カリウム（Ｋ2 Ｏ） ０〜５％、 Ｒ2 Ｏ ９〜１８％（但し、Ｒ2 Ｏ＝Ｌｉ2 Ｏ＋Ｎａ2
Ｏ＋Ｋ2 Ｏ）、 酸化マグネシウム（ＭｇＯ） ０〜３．５％、 酸化カルシウム（ＣａＯ） １〜７％、 酸化ストロンチウム（ＳｒＯ） ０〜２％、 酸化バリウム（ＢａＯ） ０〜２％、 ＲＯ ２〜１０％（但し、ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｓｒ
Ｏ＋ＢａＯ）、 酸化鉄（Ｆｅ2 Ｏ3 ） ０. ０５〜２％、 酸化チタン（ＴｉＯ2 ） ０〜２％ 酸化セリウム（ＣｅＯ2 ） ０〜２％ 酸化マンガン（ＭｎＯ） ０〜１％ 但し、Ｆｅ2 Ｏ3 ＋ＴｉＯ2 ＋ＣｅＯ2 ＋ＭｎＯ＝０．
０５〜３％ の範囲内にあるものである。
【００１８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記ガラスは化学強化されるととも
に、レーザ光の波長２６６ｎｍにおけるガラスの光の吸
収係数は、ガラスの鉄含有率と次の関係式で表される直
線関係を有するものである。
【００１９】吸収係数（１／mm）＝α（１／mm・重量
％）×鉄含有率（重量％） 但し、αは比例定数を表す。請求項３に記載の発明は、
請求項２に記載の発明において、前記比例定数αは、
１．７×１０2 （１／mm・重量％）である。
【００２０】請求項４に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、前記ガラスは化学強化されるととも
に、突起の高さは、ガラスの光の吸収係数と次の関係式
で表される直線関係を有するものである。
【００２１】突起の高さ（ｎｍ）＝ｋ（ｎｍ・mm）×
〔吸収係数（１／mm）−β〕 但し、ｋは比例定数、βは突起の高さをＹ軸、吸収係数
をＸ軸としたときのＸ軸切片の値を表す。
【００２２】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の発明において、前記比例定数ｋは２、Ｘ軸切片の値β
は１８である。請求項６に記載の発明は、請求項１に記
載の発明において、前記ガラスは化学強化されるととも
に、突起の高さは、レーザ光の出力と次の関係式で表さ
れる指数関数の関係を有するものである。
【００２３】 突起の高さ（ｎｍ）＝ａ× exp〔γ×出力（ｍＷ）〕 但し、ａは定数を表し、γはレーザ光の出力についての
係数を表す。請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
の発明において、前記定数ａは１、係数γは０. ４８で
ある。
【００２４】請求項８に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記ガラスはフロート法により製造さ
れたものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て詳細に説明する。ガラス基板の磁気記録表面側に照射
されるレーザ光としては、目的を達成できるレーザ光で
あればいかなるものでもよいが、容易に大出力が得られ
ること、装置価格が比較的安価であること等から、ＹＡ
Ｇレーザを１／４の波長に波長変換して得られたものが
好ましく使用される。
【００２６】ガラス基板上にテクスチャーとして所望の
突起を形成するためには、紫外線領域の波長（１〜４０
０ｎｍ）の光に対する吸収が良好である必要がある。ガ
ラスの、例えば波長２６６ｎｍにおける光の吸収係数
は、２０mm-1以上であれば均一な突起よりなるテクスチ
ャーの形成が可能である。より低出力のレーザ光の使用
を可能にするには、５０mm-1以上であることが好まし
く、１００mm-1以上であることがさらに好ましい。ま
た、ガラスの成分の蒸発を防止したり、ガラスの割れを
防止するため、光の吸収係数は２０００mm-1以下である
ことが必要であり、１０００mm-1以下であることが好ま
しく、３００mm-1以下であることがさらに好ましい。
【００２７】前記凸型形状の突起によるテクスチャー
は、ガラス基板の磁気記録表面（主表面）全体に形成さ
れていても良いが、主表面のある特定の半径位置の範囲
内のみに、部分的に形成されていても良い。部分的に突
起を形成することにより、テクスチャー加工領域以外の
半径位置において鏡面状のディスク表面を保つことが可
能なため、磁気ディスクメディアとした場合、磁気ヘッ
ドの低浮上化が可能になり、このような部分テクスチャ
ーは好適に使用される。
【００２８】前記テクスチャーは、ほぼ平面円形の凸型
形状よりなる突起がほぼ規則的に配置されたものである
が、凸型形状よりなる突起同士の間隔としては、１〜１
００μｍの範囲が好ましい。その間隔が１μｍよりも小
さいと、テクスチャー加工に要する時間が長くなり、生
産性が低下する。一方、その間隔が１００μｍよりも大
きいと、ＣＳＳ特性が劣化する。この間隔は、２〜５０
μｍの範囲がより好ましい。
【００２９】前記突起の高さは、５〜１００ｎｍの範囲
が好ましい。その高さが５ｎｍ未満であると、磁気メデ
ィアとした場合に磁気ヘッドとの間の粘着力が大きくな
ってしまう。一方、１００ｎｍを越えると磁気メディア
とした場合に、磁気ヘッドを十分低く浮上させることが
できない。突起の高さは、１０〜５０ｎｍの範囲がより
好ましい。
【００３０】テクスチャーを形成する凸型形状よりなる
突起の径は、１〜２０μｍの範囲が好ましい。突起の径
が１μｍ未満であると、安定に均一のテクスチャーを形
成することが困難になる。一方、突起の径が２０μｍを
越えると、ＣＳＳ特性が劣化する。このような特性の面
および生産性の面から、１〜１０μｍの範囲がより好ま
しい。
【００３１】そして、ガラス基板上に、磁気特性を向上
させるための下地層、磁気媒体層、保護層さらに潤滑層
を順次設けることにより、磁気ディスクメディアが形成
される。磁気特性をさらに向上させたり、付着力を向上
させたりする等の目的のため、ガラス基板と下地層との
間に、さらに複数の中間膜を形成しても良い。
【００３２】次に、ガラス基板を構成するガラスの組成
について説明する。ガラスの組成は重量基準で、酸化珪
素（ＳｉＯ2 ）を５８〜６６％、酸化アルミニウム（Ａ
ｌ2 Ｏ3 ）を１３〜１９％、酸化リチウム（Ｌｉ2 Ｏ）
を３〜４．５％、酸化ナトリウム（Ｎａ2 Ｏ）を６〜１
３％、酸化カリウム（Ｋ2 Ｏ）を０〜５％、Ｒ2 Ｏを９
〜１８％、（但し、Ｒ2 Ｏ＝Ｌｉ2 Ｏ＋Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2
Ｏ）、さらに、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を０〜３．
５％、酸化カルシウム（ＣａＯ）を１〜７％、酸化スト
ロンチウム（ＳｒＯ）を０〜２％、酸化バリウム（Ｂａ
Ｏ）を０〜２％、ＲＯを２〜１０％、（但し、ＲＯ＝Ｍ
ｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）、加えて、酸化鉄（Ｆ
ｅ2 Ｏ3 ）を０．０５〜２％、酸化チタン（ＴｉＯ2 ）
を０〜２％、酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）を０〜２％、酸
化マンガン（ＭｎＯ）０〜１％、但し、Ｆｅ2 Ｏ3 ＋Ｔ
ｉＯ2 ＋ＣｅＯ2 ＋ＭｎＯ＝０．０５〜３％である。
【００３３】このような組成を有するガラスは、フロー
ト法により製造可能で、溶融温度が低く、化学強化処理
後の耐水性や耐候性が良好で、しかも金属製品と組み合
わせて使用可能な膨張係数を有する。フロート法は、溶
融スズを収容し、上部空間を還元性雰囲気とした高温の
バス中へ、一端から溶融ガラスを流入し、他端からガラ
スを引き延ばして板状のガラスを製造する方法である。
このフロート法によれば、得られるガラスは両面が平行
でゆがみがなく、表面光沢があるとともに、多量生産が
可能で、板幅の変更も容易であり、自動化を図ることも
容易である。
【００３４】このガラスの組成は、次のような組成範囲
がさらに好ましい。すなわち、重量基準で、ＳｉＯ2 を
６０〜６６％、Ａｌ2 Ｏ3 を１５〜１８％、Ｌｉ2 Ｏを
３〜４．５％、Ｎａ2 Ｏを７. ５〜１２. ５％、Ｋ2 Ｏ
を０〜２％、かつＲ2 Ｏを１０．５〜１７％、（但し、
Ｒ2 Ｏ＝Ｌｉ2 Ｏ＋Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2Ｏ）、さらに、Ｍｇ
Ｏを０．５〜３％、ＣａＯを２．５〜６％、ＳｒＯを０
〜２％、ＢａＯを０〜２％、かつＲＯを３〜９％、（但
し、ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）、加え
て、Ｆｅ2 Ｏ3 を０．０５〜２％、ＴｉＯ2 を０〜２
％、ＣｅＯ2 を０〜２％、ＭｎＯを０〜１％（但し、Ｆ
ｅ2 Ｏ3 ＋ＴｉＯ2 ＋ＣｅＯ2 ＋ＭｎＯ＝０．２〜３
％）である。
【００３５】前記のようなガラス組成において、ＳｉＯ
2 はガラスの主要成分であり、必須の構成成分である。
その含有量が５８重量％未満の場合、強化処理のための
イオン交換後の耐水性が悪化し、６６重量％を越える場
合、ガラス融液の粘性が高くなりすぎ、溶融や成形が困
難になるとともに、膨張係数が小さくなりすぎる。
【００３６】Ａｌ2 Ｏ3 はイオン交換速度を速くし、イ
オン交換後の耐水性を向上させるために必要な成分であ
る。その含有量が１３重量％未満の場合、そのような効
果が不十分であり、１９重量％を越える場合、ガラス融
液の粘性が高くなりすぎ、溶融や成形が困難になるとと
もに、膨張係数が小さくなりすぎる。
【００３７】Ｌｉ2 Ｏはイオン交換を行うための必須の
構成成分であるとともに、溶解性を高める成分である。
その含有量が３重量％未満の場合、イオン交換後の表面
圧縮応力が十分得られず、また溶解性も悪く、４. ５重
量％を越える場合、イオン交換後の耐水性が悪化すると
ともに、液相温度が上がり、成形が困難となる。
【００３８】Ｎａ2 Ｏは溶解性を高める成分である。そ
の含有量が６重量％未満の場合、その効果が不十分であ
り、１３重量％を越える場合、イオン交換後の耐水性が
悪化する。
【００３９】Ｋ2 Ｏは溶解性を高める成分であるが、イ
オン交換後の表面圧縮応力が低下するため必須成分では
ない。このため、その含有量は５重量％以下が好まし
い。さらに、Ｌｉ2 Ｏ＋Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏの合計Ｒ2 Ｏ
が、９重量％未満の場合、ガラス融液の粘性が高くなり
すぎ、溶融や成形が困難となるとともに、膨張係数が小
さくなりすぎ、１８重量％を越える場合、イオン交換後
の耐水性が悪化する。
【００４０】ＭｇＯは溶解性を高める成分であり、３.
５重量％を越える場合、液相温度が上がり、成形が困難
になる。ＣａＯは溶解性を高める成分であるとともに、
イオン交換速度を調整するための必須成分である。その
含有量が１重量％未満の場合、その効果が十分ではな
く、７重量％を越える場合、液相温度が上がり、成形が
困難になる。
【００４１】ＳｒＯやＢａＯは、溶解性を高める成分で
あるとともに、液相温度を下げるのに有効な成分であ
る。それらの含有量は２重量％を越える場合、ガラスの
密度が大きくなるとともに、製造コストが上昇する。
【００４２】さらに、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ
の合計ＲＯが、２重量％未満の場合、ガラス融液の粘性
が高くなりすぎ、溶融や成形が困難となり、１０重量％
を越える場合、液相温度が上がり、成形が困難となる。
【００４３】Ｆｅ2 Ｏ3 は、ガラス融液中でＦｅ2+とＦ
ｅ3+が平衡状態にあり、これらのイオンが融液中の光の
透過率、特に赤外領域の透過率を大きく左右する。この
Ｆｅ 2 Ｏ3 の含有量が０．０５重量％未満の場合、光の
透過率が小さく、ガラスの吸収係数が小さくなり、２重
量％を越える場合、赤外領域の吸収が大きくなりすぎ、
溶融や成形時にガラスの温度分布を調節できなくなり、
品質の悪化を招く。
【００４４】ＴｉＯ2 、ＣｅＯ2 、ＭｎＯはＦｅ2+とＦ
ｅ3+の平衡状態を変化させ、相互作用によって光の透過
率を変化させるのに有効な成分である。ＴｉＯ2 、Ｃｅ
Ｏ2がそれぞれ２重量％を越える場合、またはＭｎＯが
１重量％を越える場合、ガラス素地の品質が悪化すると
ともに、製造コストが上昇する。さらに、Ｆｅ2 Ｏ3＋
ＴｉＯ2 ＋ＣｅＯ2 ＋ＭｎＯの合計が０．０５重量％未
満のとき、光の透過率が小さく、ガラスの吸収係数が小
さくなり、３重量％越えるとき、ガラス素地の品質が悪
化し、製造コストの上昇を招く。
【００４５】以上のような組成を有するガラスにおいて
は、５０〜３５０℃の温度範囲における平均線熱膨張係
数が８０×１０-7／Ｋ以上であり、さらに８４×１０-7
／Ｋ以上であることが好ましい。
【００４６】なお、上記ガラス組成物は、溶融温度又は
粘性を上昇させる酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）を実質
的に含有していない。従って、ガラス組成物の溶融温度
（１０2 ポイズの粘性を有する温度）を１５５０℃以下
に、作業温度（１０4 ポイズの粘性を有する温度）を１
１００℃以下に設定することができ、しかも液相温度を
作業温度以下にすることができる。さらに、ガラス組成
物の溶融温度（１０2ポイズの粘性を有する温度）が１
５４０℃以下で、作業温度（１０4 ポイズの粘性を有す
る温度）が１０５５℃以下であり、しかも液相温度が作
業温度以下であることが好ましい。このような条件下で
は、ガラス基板をフロート法により容易に製造でき、高
平坦性を有する高品質のガラス基板を得ることができ
る。
【００４７】前記ガラスは、磁気ディスク用基板として
要求される強度を維持するために、化学強化されている
ことが好ましい。さらに、突起をより大きく盛り上げる
ために、ガラスはその表面に化学強化処理が施されてい
ることが望ましい。この化学強化処理は、ガラスがその
組成中に含まれる一価の金属イオンよりイオン半径が大
きな一価の金属イオンを含有する溶融塩中に浸漬され、
ガラス中の金属イオンと溶融塩中の金属イオンとがイオ
ン交換されることにより行われる。
【００４８】例えば、ガラス基板を加熱された硝酸カリ
ウム溶液中に浸漬することにより、ガラス基板表面近傍
のナトリウムイオンがそれより大きなイオン半径を有す
るカリウムイオンに置き換えられ、その結果圧縮応力が
作用してガラス基板表面が強化される。また、ガラス基
板を硝酸銀（０. ５〜３％）と硝酸カリウム（９７〜９
９. ５％）の混合溶液中に、３０分から１時間浸漬して
もよい。それにより、銀イオンがガラス基板表面に速や
かに浸透され、ガラス基板表面の強化が促進される。ま
た、硝酸銀と硝酸カリウムの混合溶液に代えて、硝酸カ
リウムと硝酸ナトリウムの混合溶液を使用することがで
きる。
【００４９】このような組成を有するガラス基板を用
い、その表面の所定領域にレーザ照射することにより、
凸型形状、例えば山型又はクレータ型の突起を形成する
ことができる。この突起を形成する場合、レーザ光の出
力が小さいときには、後述するように、突起の高さに対
するレーザ光の出力の影響が小さいことから、レーザ出
力のばらつきが突起の高さのばらつきに与える影響は少
ない。このため、レーザ出力が小さい条件で突起を形成
することが望ましい。
【００５０】そのような方法としては、ガラスがレーザ
光の照射を受けて光の一部を吸収する際の吸収係数を大
きくする方法がある。波長２６６ｎｍにおけるガラスの
吸収係数は、ガラス中に含まれる遷移金属中の特に鉄の
含有量と直線関係を有する。すなわち、この関係式は次
式のように表わされる。
【００５１】吸収係数（１／mm）＝α（１／mm・重量
％）×鉄含有率（重量％） 但し、αは比例定数を表す。この関係式は具体的には、
例えば図３に示すような直線で表される。この場合の比
例定数αは、１．７×１０2 （１／mm・重量％）であ
る。
【００５２】また、テクスチャーを形成する突起の高さ
は、ガラスの吸収係数と直線関係を有する。すなわち、
その関係式は、次式で表わされる。 突起の高さ（ｎｍ）＝ｋ（ｎｍ・mm）×〔吸収係数（１
／mm）−β〕 但し、ｋは比例定数、βは突起の高さをＹ軸、吸収係数
をＸ軸としたときのＸ軸切片の値を表す。
【００５３】この直線のＸ軸との切片はβ（１／mm）で
あることから、ガラスの吸収係数がその値以下ではガラ
ス基板表面に突起は形成されない。従って、ガラスの吸
収係数はβより大きいことが必要である。
【００５４】前記比例定数ｋは、０より大きく、３以下
の範囲であることが好ましく、１〜２．５の範囲である
ことがさらに好ましい。比例定数ｋがあまり小さいとテ
クスチャーとして好適な突起が得られず、あまり大きい
と突起の高さが高くなり過ぎたり、ガラスの熱衝撃限界
を越えたりして好ましくない。
【００５５】また、Ｘ軸切片の値βは１８〜１００の範
囲であることが好ましい。この関係式は具体的には、例
えば図４に示すような直線で表される。この場合の比例
定数ｋは２、Ｘ軸切片の値βは１８である。
【００５６】この直線のＸ軸との切片は１８（１／mm）
であることから、ガラスの吸収係数がその値以下ではガ
ラス基板表面に突起は形成されない。なお、突起の高さ
のばらつきは、ガラス中の鉄の含有量と吸収係数との関
係及びガラスの吸収係数と突起の高さとの関係がともに
直線関係にあることから、ガラス中の鉄の含有量のばら
つきに対してほぼ直線関係となる。
【００５７】さらに、ガラスの吸収係数を一定にした状
態では、突起の高さはレーザ光の出力に対して指数関数
の関係があり、その関係式は次式で表わされる。 突起の高さ（ｎｍ）＝ａ× exp〔γ×出力（ｍＷ）〕 但し、ａは定数を表し、γはレーザ光の出力についての
係数を表す。
【００５８】なお、係数γはガラスの組成、吸収係数、
レーザ光のスポット径やレーザ光のパルス幅などによっ
て変化するが、０．４〜０．６の範囲が好ましく、０．
４５〜０．５５の範囲がさらに好ましい。また、定数ａ
は０．０１〜１．５の範囲が好ましい。
【００５９】この関係式は具体的には、例えば請求項１
に記載の組成範囲内のガラスで、その吸収係数が８０
（１／mm）、レーザ光の照射スポット径が１０μｍ、レ
ーザ光のパルス幅５０ｎｓの場合、図５に示すような指
数関数で表される。この場合、定数ａは１、係数γは
０. ４８である。なお、この関係式が成立するのは、レ
ーザ光の照射エネルギーがガラスの熱衝撃限界内にある
ことが前提である。
【００６０】従って、これらの関係式に基づいてガラス
の組成とレーザ光の照射条件を簡単に設定することがで
き、ガラス基板表面におけるテクスチャーの設計を容易
に行うことができる。
【００６１】ちなみに、テクスチャーを形成する突起の
高さのばらつきを小さくする方法として、ガラスの軟化
温度を下げる方法がある。以上のように、この実施形態
によれば、次のような効果が発揮される。 （１） ガラス基板の表面にレーザ光を照射することに
より、径の小さな突起を容易かつ精度良く形成すること
ができ、磁気ディスク用基板のテクスチャーとすること
ができる。 （２） この発明におけるガラス組成物は溶解温度が低
く、成形性に優れているため、ガラス基板をフロート法
により容易に製造でき、得られたガラス基板は、高平坦
性を有する品質の高いものである。 （３） ガラス基板は、化学強化処理されることによ
り、耐水性や耐候性が良好で、かつ金属製品と組合せて
使用できる膨張係数を有する。 （４） レーザ光の波長２６６ｎｍにおけるガラスの吸
収係数をガラスの鉄含有率に基づいて容易に算出するこ
とができる。 （５） 突起の高さをガラス基板の光の吸収係数に基づ
いて容易に算出することができ、テクスチャーの設計を
効率良く行うことができる。 （６） 突起の高さをレーザ光の出力に基づいて容易に
算出することができ、テクスチャーの設計を効率的に行
うことができる。
【００６２】
【実施例】以下、実施例によりこの発明をさらに具体的
に説明する。なお、この発明はそれらの実施例に限定さ
れるものではない。 （実施例１）以下のような組成を有するガラスを用いた
ガラス基板の表面に、下記のような条件下でレーザ光を
照射し、ガラス基板表面に突起を形成し、テクスチャー
とした。
【００６３】すなわち、図２に示すような装置を用いて
テクスチャーを形成した。レーザ加工用光源１１として
は、ＹＡＧパルスレーザ装置を使用した。二次高調波
（ＳＨＧ）素子１２は光源１１に付設され、光源１１か
ら照射されたレーザ光を元の波長の２分の１の波長に変
換する。固定ミラー１３はＳＨＧ素子１２から所定距離
をおいて配置され、ＳＨＧ素子１２からのレーザ光の方
向を転換させる。
【００６４】四次高調波（ＦＨＧ）素子１４は固定ミラ
ー１３から一定間隔をおいて配置され、固定ミラー１３
で反射されたレーザ光の波長をさらに２分の１に変換し
て２６６ｎｍの波長とする。ガルバノミラー１５及び集
光レンズ１６はＦＨＧ素子１４の下方に配置され、２６
６ｎｍの波長のレーザ光をガラス基板１７表面の所定位
置に焦点を結ぶようにする。 (1) ガラスの組成 次のような組成でガラスを製造した。
【００６５】すなわち、その組成は重量％で、ＳｉＯ2
６３．４％、Ａｌ2 Ｏ3 １６．３％、Ｌｉ2 Ｏ
３. ７％、Ｎａ2 Ｏ １０．６％、Ｋ2 Ｏ ０．２３
％、Ｒ2Ｏ １４．５３％、（但し、Ｒ2 Ｏ＝Ｌｉ2 Ｏ
＋Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ）、 さらに、ＭｇＯ １．９％、
ＣａＯ ３．８％、ＲＯ ５．７％、（但し、ＲＯ＝Ｍ
ｇＯ＋ＣａＯ）、ＴｉＯ2 ０. ００９％、Ｆｅ2 Ｏ3
０. ０６２％である。 (2) ガラスの化学強化処理 上記組成のガラス基板を、硝酸カリウム（ＫＮＯ3 ）６
０重量％と硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ3 ）４０重量％の
混合溶液で３８０℃に加熱した液中に１時間浸漬した。 (3) レーザ光の照射条件 （ｉ） レーザ（基本波） 半導体励起、Ｎｄ：ＹＡＧパルスレーザ、最大出力 ２
Ｗ （ii） ＦＨＧ素子 変換効率 ３％、最大出力 ６０ mＡ、出力ばらつき
2.5％、エネルギー密度２５ｎＪ／μｍ2 （typ ） その結果、ガラス表面に図１に示すような山型の突起１
０が形成された。このとき、波長２６６ｎｍにおけるガ
ラスの吸収係数と、ガラス中に含まれる遷移金属中の特
に鉄（Ｆｅ2 Ｏ3 ）の含有量との間には、次の表１に示
す関係が得られた。
【００６６】
【表１】 この表１の結果を図３にプロットした。そして、図３の
各実測点を結ぶことにより、鉄含有率とガラスの吸収係
数との間に所定の直線関係が得られた。この直線は次式
のように表わされた。
【００６７】吸収係数（１／mm）＝１. ７×１０2 （１
／mm・重量％）×鉄含有率（重量％） （実施例２）この実施例２においては、波長２６６ｎｍ
におけるガラスの吸収係数と突起の高さとの関係を、次
のような条件下に求めた。
【００６８】レーザ照射によるガラス基板表面のスポッ
ト径 １０μｍ、パルス幅 ５０ｎｓ、平均出力 １０
ｍＷ。その結果、波長２６６ｎｍにおけるガラスの吸収
係数と、突起の高さとの間には、次の表２に示す関係が
得られた。
【００６９】
【表２】 この表２の結果を図４にプロットした。そして、図４に
示した各実測点を結ぶことにより、ガラスの吸収係数と
突起の高さとの間に所定の直線関係があることがわかっ
た。この直線は次式のように表わされた。
【００７０】突起の高さ（ｎｍ）＝２（ｎｍ・mm）×
〔吸収係数（１／mm）−１８〕 従って、例えば１μインチ、すなわち２５. ４ｎｍの高
さの突起を形成するためには、上式より吸収係数は３
０. ７（１／mm）になる。この吸収係数の数値に基づ
き、前記実施例４の関係式から鉄（Ｆｅ2 Ｏ3 ）の含有
率は、０. １７（重量％）となる。このように、目標と
する突起の高さから、ガラスの吸収係数が算出され、さ
らにはその吸収係数からガラス中の鉄の含有率が算出さ
れる。従って、テクスチャーの設計を行う場合の条件を
容易に設定でき、テクスチャーの形成を効率的に行うこ
とができる。 （実施例３）この実施例においては、ガラスの吸収係数
が８０（１／mm）におけるレーザの照射エネルギー、す
なわちレーザ光の出力（ｍＷ）と突起の高さ（ｎｍ）と
の関係を、実施例２と同様な条件下に求めた。
【００７１】その結果、レーザ光の出力と突起の高さと
の間には、次の表３に示す関係が得られた。
【００７２】
【表３】 この表３の結果を図５にプロットした。そして、図５に
示した各実測点を結ぶことにより、レーザ光の出力と突
起の高さとの間に指数関数の関係（片対数グラフでは直
線関係）が得られた。この関係は次式のように表わされ
た。
【００７３】 突起の高さ（ｎｍ）＝ exp〔０. ４８×出力（ｍＷ）〕 従って、目標とする突起の高さから、レーザ光の出力が
算出されるため、テクスチャーの設計を行うときの条件
を容易に設定でき、テクスチャーの形成を効率良く行う
ことができる。 （実施例４）実施例１に示すような組成（重量％）を有
するガラス基板をラッピング及びポリッシングすること
により、ディスクの厚みが０．６３５mmの磁気ディスク
用ガラス基板を得た。この基板の外径は６５mm、内径は
２０mmである。この基板を化学処理した後、精密洗浄を
行った。
【００７４】次に、この基板上に、実施例２にて使用し
たレーザテクスチャー装置を用いてテクスチャー加工を
行った。突起の高さが２０ｎｍになるようにレーザ出力
を光学的なアッテネータを用いて制御した。このときの
実際のレーザ光の出力は７ｍＷであった。前記レーザ光
の出力と突起の高さとの関係に基づいてレーザ光の出力
を求めると約６．３ｍＷであり、数値的に良く合ってい
る。この際のレーザ集光径は約１０μｍ、突起の径は３
μｍであった。
【００７５】テクスチャーを形成した後、下地膜、磁性
膜、保護膜を形成した。保護膜の種類は、シリコーンを
２０％含有する炭素膜で、膜厚は１６ｎｍとした。さら
に、その上に潤滑油を塗布した。潤滑油の種類は、モン
テジソン社製の商品名ＡＭ２００１とし、厚みは２．３
ｎｍとした。塗布後、基板焼成を行い、潤滑油と保護膜
表面との結合力を高めた。
【００７６】上記メディア基板を、荷重３．５ｇｆのヘ
ッドを用いてＣＳＳテストを行った。基板回転数は４５
００ｒｐｍで、立ち上がり時間は３秒、停止時間は４秒
とした。この条件下ではＣＳＳを１０万回施しても保護
膜等には異常は認められず、ソーダライムシリケートガ
ラスの基板と同じレベルかそれ以上であった。
【００７７】なお、実施形態の構成を次のように変更し
て具体化することも可能である。 （ａ） ガラス表面にテクスチャーを形成する方法とし
て、研磨フィルムによる方法とレーザ照射による方法と
を組み合わせること。
【００７８】このように構成した場合、突起の形状を所
定形状に設定することができ、ゾーンテクスチャー部分
に磁気ヘッドが当たって損傷を受けるのを効果的に防止
することができる。 （ｂ） レーザの繰り返し周波数またはアッテネータ
（減衰器）を制御して、ガラス基板のゾーンテクスチャ
ー部分である内周からデータ部分である外周へ照射エネ
ルギーを徐々に減らすように構成すること。このように
構成すれば、突起の高さをゾーンテクスチャー部分から
データ部分に向かって徐々に低くなるように傾斜状に形
成することができる。
【００７９】さらに、前記実施形態より把握される技術
的思想について以下に記載する。 （１） 前記レーザ光は、波長変換素子により短波長に
変換されたものである請求項１に記載の磁気ディスク用
ガラス基板。
【００８０】このように構成した場合、大出力のレーザ
光をガラスに効率良く吸収させることができ、ガラス基
板表面に微笑な突起を効率良く形成することができる。 （２） ガラス組成物の溶融温度（１０2 ポイズの粘性
を有する温度）が１５５０℃以下で、作業温度（１０4
ポイズの粘性を有する温度）が１１００℃以下である請
求項１に記載の磁気ディスク用ガラス基板。
【００８１】このように構成した場合、ガラス基板をフ
ロート法により容易に製造でき、高平坦性を有する高品
質のガラス基板を得ることができる。 （３） 前記化学強化処理は、ガラスをその中に含まれ
る一価の金属イオンよりイオン半径の大きな一価の金属
イオンを含有する加熱状態の溶融塩中に浸漬することに
より、ガラス中の金属イオンを溶融塩中の金属イオンに
置き換えるものである請求項２に記載の磁気ディスク用
ガラス基板。
【００８２】このように構成することにより、ガラス基
板表面に作用する圧縮応力に基づいてガラス基板表面を
確実に強化することができる。
【００８３】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば次
のような効果が奏せられる。請求項１に記載の発明によ
れば、ガラスの溶解温度が低く、成形性に優れているた
め、ガラス基板をフロート法により好適に製造できると
ともに、表面が高平坦性を有するなどの磁気ディスクと
して好適な品質を有するガラス基板を得ることができ
る。
【００８４】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加え、得られたガラス基板は、化
学強化処理後の耐水性や耐候性が良好で、かつ金属製品
と組み合わせて使用可能な膨張係数を有することができ
る。しかも、波長２６６ｎｍにおける光の吸収係数をガ
ラス基板の鉄含有率に基づいて容易に算出することがで
きる。
【００８５】請求項３に記載の発明によれば、請求項２
に記載の発明の効果に加え、比例定数αが所定値に定め
られていることから、吸収係数はガラス基板の鉄含有率
により速やかに算出することができる。
【００８６】請求項４に記載の発明によれば、請求項２
に記載の発明の効果に加え、突起の高さをガラス基板の
吸収係数より容易に算出することができ、テクスチャー
の設計を効率的に行うことができる。
【００８７】請求項５に記載の発明によれば、請求項４
に記載の発明の効果に加え、比例定数ｋとＸ軸切片の値
βが所定値に定められていることから、突起の高さはガ
ラス基板の鉄含有率により速やかに算出することができ
る。
【００８８】請求項６に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加え、突起の高さをレーザ光の出
力に基づいて容易に算出することができ、テクスチャー
の設計を効率良く行うことができる。
【００８９】請求項７に記載の発明によれば、請求項６
に記載の発明の効果に加え、定数ａと係数γが所定値に
定められていることから、突起の高さはレーザ光の出力
により速やかに算出することができる。
【００９０】請求項８に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加え、ガラス基板をフロート法に
よって確実に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 レーザの照射により形成された凸型突起の外
形を示す説明図。
【図２】 実施例に用いたレーザ光の照射装置を示す概
念図。
【図３】 ガラス中の鉄含有率と吸収係数との関係を示
すグラフ。
【図４】 ガラス中の吸収係数と突起の高さとの関係を
示すグラフ。
【図５】 レーザの出力と突起の高さとの関係を示すグ
ラフ。
【符号の説明】
１０…突起、１７…ガラス基板。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 磁気記録表面側にレーザ光を照射して多
    数形成した突起をテクスチャーとした磁気ディスク用ガ
    ラス基板において、 前記突起は凸型形状をなし、レーザ光の波長２６６ｎｍ
    におけるガラスの光の吸収係数が、２０〜２０００mm-1
    であり、かつガラスの組成が重量基準で、 酸化珪素（ＳｉＯ2 ） ５８〜６６％、 酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ） １３〜１９％、 酸化リチウム（Ｌｉ2 Ｏ） ３〜４．５％、 酸化ナトリウム（Ｎａ2 Ｏ） ６〜１３％、 酸化カリウム（Ｋ2 Ｏ） ０〜５％、 Ｒ2 Ｏ ９〜１８％（但し、Ｒ2 Ｏ＝Ｌｉ2 Ｏ＋Ｎａ2
    Ｏ＋Ｋ2 Ｏ）、 酸化マグネシウム（ＭｇＯ） ０〜３．５％、 酸化カルシウム（ＣａＯ） １〜７％、 酸化ストロンチウム（ＳｒＯ） ０〜２％、 酸化バリウム（ＢａＯ） ０〜２％、 ＲＯ ２〜１０％（但し、ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｓｒ
    Ｏ＋ＢａＯ）、 酸化鉄（Ｆｅ2 Ｏ3 ） ０. ０５〜２％、 酸化チタン（ＴｉＯ2 ） ０〜２％ 酸化セリウム（ＣｅＯ2 ） ０〜２％ 酸化マンガン（ＭｎＯ） ０〜１％ 但し、Ｆｅ2 Ｏ3 ＋ＴｉＯ2 ＋ＣｅＯ2 ＋ＭｎＯ＝０．
    ０５〜３％ の範囲内にある磁気ディスク用ガラス基板。
  2. 【請求項２】 前記ガラスは化学強化されるとともに、
    レーザ光の波長２６６ｎｍにおけるガラスの光の吸収係
    数は、ガラスの鉄含有率と次の関係式で表される直線関
    係を有する請求項１に記載の磁気ディスク用ガラス基
    板。 吸収係数（１／mm）＝α（１／mm・重量％）×鉄含有率
    （重量％） 但し、αは比例定数を表す。
  3. 【請求項３】 前記比例定数αは、１．７×１０2 （１
    ／mm・重量％）である請求項２に記載の磁気ディスク用
    ガラス基板。
  4. 【請求項４】 前記ガラスは化学強化されるとともに、
    突起の高さは、ガラスの光の吸収係数と次の関係式で表
    される直線関係を有する請求項２に記載の磁気ディスク
    用ガラス基板。 突起の高さ（ｎｍ）＝ｋ（ｎｍ・mm）×〔吸収係数（１
    ／mm）−β〕 但し、ｋは比例定数、βは突起の高さをＹ軸、吸収係数
    をＸ軸としたときのＸ軸切片の値を表す。
  5. 【請求項５】 前記比例定数ｋは２、Ｘ軸切片の値βは
    １８である請求項４に記載の磁気ディスク用ガラス基
    板。
  6. 【請求項６】 前記ガラスは化学強化されるとともに、
    突起の高さは、レーザ光の出力と次の関係式で表される
    指数関数の関係を有する請求項１に記載の磁気ディスク
    用ガラス基板。 突起の高さ（ｎｍ）＝ａ× exp〔γ×出力（ｍＷ）〕 但し、ａは定数を表し、γはレーザ光の出力についての
    係数を表す。
  7. 【請求項７】 前記定数ａは１、係数γは０. ４８であ
    る請求項６に記載の磁気ディスク用ガラス基板。
  8. 【請求項８】 前記ガラスはフロート法により製造され
    たものである請求項１に記載の磁気ディスク用ガラス基
    板。
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