JPH10139479A - 磁気情報記憶媒体用ガラスセラミックス基板 - Google Patents

磁気情報記憶媒体用ガラスセラミックス基板

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JPH10139479A
JPH10139479A JP8318838A JP31883896A JPH10139479A JP H10139479 A JPH10139479 A JP H10139479A JP 8318838 A JP8318838 A JP 8318838A JP 31883896 A JP31883896 A JP 31883896A JP H10139479 A JPH10139479 A JP H10139479A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気情報記憶媒体装置のランプローディング
方式において、磁気ヘッドの疑似コンタクトレコーディ
ングを可能とし、またランディングゾーン方式における
磁気ヘッドの安定浮上を可能とすると共に高記憶密度化
に対応したデータ領域での低浮上化を可能とする表面特
性とを兼ね備えた磁気情報記憶媒体用ガラスセラミック
ス基板および磁気情報記憶媒体を提供する。 【解決手段】 SiO−Al−LiO系ガラ
スセラミックスからなり、該ガラスセラミックスの主結
晶相はβ−石英固溶体(β−SiO固溶体またはβ
−石英固溶体(β−SiO固溶体)及びβ−スポジュ
メン(β−LiO・Al・4SiO)の少な
くとも1種であることを特徴とする磁気情報記憶媒体用
ガラスセラミックス基板を形成する。

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、特に、コンタクトレ
コーディング方式に対応した基板表面の改善された超平
滑性とコンタクト・スタート・ストップ方式に対応した
磁気情報記憶媒体と磁気ヘッドの吸着を防止、改善した
表面特性を有するガラスセラミックスからなる磁気情報
記憶媒体用基板およびこの磁気情報記憶媒体用基板に成
膜プロセスを施して形成させる磁気情報記憶媒体に関す
る。
【0002】
【従来の技術】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等の様に、動画や音声等の
データが扱われるようになり、大容量の磁気情報記憶媒
体装置が必要となっている。その結果、磁気情報記憶媒
体は、面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少化す
る必要がある。それに対応し磁気ヘッドは、ビットセル
の縮少化に合わせ磁気情報記憶媒体表面に、より近接し
て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または接触状態(コン
タクト)にて作動する場合磁気ヘッドの起動・停止時に
磁気情報記憶媒体と磁気ヘッドの吸着、それに伴う磁気
ヘッドのクラッシュおよび磁性膜の損傷を発生してしま
う。これらの問題に対しては、磁気ヘッドの起動・停止
技術として、磁気ヘッドを起動・停止時に完全に磁気情
報記憶媒体基板表面から外す技術ランプローディング方
式、または磁気情報記憶媒体の特定部分(ディスク内径
側の未記録・書き込み部)に吸着防止を行い、磁気ヘッ
ドの起動・停止を行うランディングゾーン方式等の技術
開発が重要となってくる。現在の磁気情報記憶媒体装置
において、磁気ヘッドは、装置始動時前は磁気情報記憶
媒体に接触しており、装置始動時には磁気情報記憶媒体
より浮上するといった動作を繰り返すCSS(コンタク
ト・スタート・ストップ)方式を行っている。この時両
者の接触面が必要以上に鏡面であると吸着が発生し摩擦
抵抗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。この様に磁気情報記憶
媒体は、記録容量の増大に伴う磁気ヘッドの低浮上化と
磁気ヘッドと磁気情報記憶媒体の吸着防止化と相反する
要求が要望される。これらの相反する要望に対しては、
磁気ヘッドを完全に磁気情報記憶媒体上から外すランプ
ローディング技術や磁気情報記憶媒体の特定の領域に磁
気ヘッドの始動・停止部を制作するランディングゾーン
技術の開発が進められている。更に、現在の固定型情報
記憶装置に対して、リムーバブル記憶装置として、カー
ド・ハード・ディスクドライブの様な情報記憶装置が検
討され、実用段階にあり、デジタルビデオカメラ等への
用途展開も始まりつつある。この新しい技術に対しての
磁気情報記憶媒体用基板材には、次のような特性が要望
される。すなわち、
【0003】(1)磁気情報記憶媒体装置のランプロー
ディング方式において、磁気ヘッドは記録容量の増大に
伴い磁気情報記憶媒体表面に接触(疑似コンタクト・レ
コーディング、完全コンタクト・レコーディング)し稼
働するため、磁気情報記憶媒体用の基板材は、磁気ヘッ
ドの稼働を妨げることのない表面粗度が1Å〜5Å以内
の超平滑な表面状態であることと同時に超平滑表面の研
磨加工が十分にできること。
【0004】(2)磁気情報記憶媒体装置のランディン
グゾーン方式において、ランディング領域(磁気ヘッド
の始動・停止部)は、磁気ヘッドの吸着を十分に防止で
きる表面状態であること。この際磁気情報記憶媒体基板
は、LD励起固体レーザーまたはCO2レーザーによる
凹凸または突起の形成が容易に出来ること。
【0005】(3)磁気情報記憶媒体装置のランディン
グゾーン方式において、ランディングゾーンにおけるC
SS(コンタクト・スタート・ストップ)特性におい
て、ランディング領域の表面状態は、その凹凸または突
起が50Å以下の滑らかな表面では、高速回転で起こる
接触抵抗の増大に伴うヘッドと磁気情報記憶媒体表面と
の吸着が発生する一方、表面状態の凹凸または突起が3
00Å以上の粗い表面では、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は凹凸または突起
が50Å〜300Åの高さである必要があり、その凹凸
または突起の間隔が10μm〜200μmに制御されると
ともに表面粗度(Ra)が10Å〜50Åに制御された
表面状態であること。
【0006】(4)磁気情報記憶媒体の面記録密度向上
に伴い、ヘッドの浮上量が0.025μm以下と低減の
方向にあり、磁気情報記憶媒体表面のデータ領域は、こ
のヘッド浮上量を可能にする表面祖度(Ra)が1Å〜
5Åであること。
【0007】(5)磁気情報記憶媒体基板材は、面記録
密度の向上に伴い材料に結晶異方性、異物、欠陥がなく
組織が緻密で均質、微細であること。
【0008】(6)高速回転やヘッドの接触およびリム
ーバブル記憶装置の様な、携帯型使用に十分耐え得る機
械的強度、硬度を有すること。
【0009】(7)磁気情報記憶媒体の面記録密度向上
に伴い、磁性膜の高精度・微細化(垂直磁性膜)が必要
となるため、基板材料中にNa2O、K2O、B23
F、OH基等を含有すると、これらのイオンが成膜工程
中に拡散し、磁性膜の特性が悪化するためこれらの成分
を含有しないこと。
【0010】(8)種々の薬品による洗浄やエッチング
に耐え得る化学的耐久性を有すること。
【0011】(9)磁性膜の形成に対して、磁気情報記
憶媒体用基板材は成膜におけるスパッタリングや熱処理
による、膜特性の悪化を回避するため、低膨張性(−1
0〜+20×10-7/℃)の範囲であること。
【0012】従来磁気情報記憶媒体基板材には、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坦性、
平滑性の点で十分でなく、またアルミニウム合金は軟ら
かい材料であるため、変形が生じやすく薄型化に対応す
ることがむずかしく、さらには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、今日の面記録
密度化に十分対応出来ない。
【0013】また、アルミニウム合金基板の問題を解消
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
(SiO2−Al23−Na2O)が知られているが、こ
の場合 (1)研磨は化学強化後に行われ、磁気情報記憶媒体の
薄板化における強化層の不安定要素が高い。
【0014】(2)基板には(CSS)特性向上のため
の基板表面に凹凸を作るテクスチャーを行うが、機械的
または熱的(レーザー加工)等の処理は、化学強化層の
歪みによりクラック等を発生してしまうため、ケミカル
エッチング法やスパッタリング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。
【0015】(3)ガラス中にNa20、K2O成分を必
須成分として含有するため、磁性膜特性が悪化し、今後
の面記録の高密度化に十分対応出来ない。
【0016】さらに、アルミニウム合金基板や化学強化
ガラス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Si
2−Li2O−MgO−P25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−クオーツ(α−SiO2)を有し、α−クオーツ
の球状粒子サイズをコントロールする事で、従来のメカ
ニカルテクスチャー、ケミカルテクスチャーを不用と
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ー材とし
て優れた材料であるが、目標とする表面粗度(Ra)が
1〜5Åと、急速に進む面記録密度向上に合せた低浮上
化に十分対応することが出来ない。また、ランディング
領域の形成に対する議論がまったくなされていない。
【0017】また、特開平7−169048号公報に
は、磁気情報記憶媒体用基板表面に記録領域とランディ
ング区域を形成したことを特徴とした、SiO2−Li2
O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。さらにラン
ディング区域の形成に当たっては、基体の一部分(ラン
ディング区域)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、磁気情報記憶媒体基体に対
し未結晶化部と結晶化部を与えることは、熱的、・機械
的にも不安定要素が高い。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いく量産性が悪い。
【0018】また、磁気情報記憶媒体基板表面へのラン
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6−29045
2号公報記載のカーボン基板に対して523nm波長の
パルスレーザー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 (1)カーボン基板は、高圧プレスおよび高温焼成26
00℃により成形体を得るため低コスト量産性を妨げて
いる。
【0019】(2)カーボン基板は、機械的特性(ヤン
グ率、破壊強度)が低く、今後の薄型化やドライブの高
速回転使用に十分対応することが困難である。
【0020】(3)ランディング領域の形成方法は、パ
ルスレーザー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か
レーザー加工形状が不安定で再現性に問題がある。
【0021】さらに、特開平7−65359号公報、米
国特許5062021号公報のパルスレーザーによりア
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
板の問題は、もちろんの事、アルミニウム合金基板のレ
ーザーによる加工に関してレーザー照射後の加工面は、
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。
【0022】また、特開昭63−46622号公報記載
の複数の低膨張材料を用いた記憶媒体用ハードディスク
が開示されているが、特に熱変形に対する議論にすぎな
く、使用可能な材料は96%シリカガラスおよび石英ガ
ラスが示され、この材料は機械的強度が非常に小さく実
用性がなく、さらに使用可能な材料として示される結晶
化ガラスはいずれもNa2O成分を含有する一般的に知
られるものであり、本発明で議論される高記憶密度化に
必要不可欠な磁性膜に与える問題に対しても、何ら議論
されるものではない。また、基板表面の表面粗度やラン
プローディング技術、ランディングゾーン技術に関して
も、何ら議論されるものではない。
【0023】また、特開平6−92681号公報および
特開平8−133783号公報に記載のSiO2−Al2
3−SiO2系低膨張透明結晶化ガラスが開示されてい
るが、いずれのガラスセラミックス材料も情報記憶媒体
用の基板材としての有用性に気ずいておらず、特に基板
表面の超平滑性についてはなんら議論がなされていな
い。
【0024】
【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、今後の高記憶
密度化に対応した2種類の技術、特に磁気ヘッドのラン
プローデイング方式に好適な基板全面超平滑表面特性を
備えた磁気情報記憶媒体用ガラスセラミックス基板と磁
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磁気ヘッド
の安定浮上を可能とするとともに高記憶密度化に対応し
たデータ領域での低浮上化を可能とする2つの表面特性
を兼ね備えた磁気情報記憶媒体用ガラスセラミックス基
板およびこのガラスセラミックス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にあ
る。
【0025】
【課題を解決するための手段】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
Al23−Li2O系またはこの系に着色成分としてV2
5、CoO、NiO、Cr23、CuO、の少なくと
も1種を含有させたガラスにおいて厳密に限られた熱処
理温度範囲で得られたガラスセラミックスは、その結晶
相がβ−石英固溶体(β−SiO2固溶体)またはβ−
石英固溶体(β−SiO2固溶体)およびβ−スポジュ
ウメン固溶体(β−Li2O・Al23・SiO2)の混
晶のいずれか限定され、かつ結晶粒子は、いずれも微細
な球状粒子形体から成り、研磨して成る表面粗度がより
平滑性に優れている点でランプローディング方式に一段
と有利な磁気情報記憶媒体用ガラスセラミックスが得ら
れること見いだし、かつレーザー(LD励起固体レーザ
ー、CO2レーザー)加工による加工特性に優れている
点でランディングゾーン方式に一段と有利な磁気情報記
憶媒体用ガラスセラミックスが得られることを見いだ
し、本発明に至った。
【0026】上記本発明の目的を達成する磁気情報記憶
媒体用ガラスセラミックス基板は、磁気ヘッドの起動・
停止を完全に磁気情報記憶媒体表面から外して行うラン
プローディングの技術に対応した、研磨して成る表面粗
度(Ra)が1Å〜5Åの範囲を有する事を特徴とす
る。さらにランディングゾーンの技術に対応したデータ
領域とランディング領域とを有する磁気情報記憶媒体用
ガラスセラミックス基板において、該ランディング領域
はレーザー照射により形成された無数の凹凸または突起
を有することを特徴とする。
【0027】ランディングゾーン方式による場合、レー
ザーの種類としては特にLD励起固体レーザーまたはC
2レーザーが好適である。
【0028】本発明の一側面において、前記LD励起固
体レーザーはNd:YAGまたはNd:YVO4、N
d:YLFであることを特徴とする。前記LD励起固体
レーザーの波長が0.2μm〜0.6μmまたは1.05
μm〜1.40μmの範囲であることが好ましい。
【0029】本発明の一側面において、前記ガラスセラ
ミックスにおいて、LD励起固体レーザ波長(0.2μ
m〜0.6μm)または(1.05μm〜1.40μm)に
おける光線透過率が厚さ0.635mmにおいて0%〜
10%であることが好ましい。
【0030】本発明の一側面においては、前記ガラスセ
ラミックス基板において、研磨加工した後の表面粗度
(Ra)が1Å〜5Åであり、ランディング領域にレー
ザー照射による無数の凹凸または突起を形成し、その凹
凸または突起の高さが50Å〜300Åで表面粗度(R
a)が10Å〜50Åであることを特徴とする。
【0031】また、本発明の一側面においては、前記ガ
ラスセラミックス基板において、ランディング領域にレ
ーザー照射による高さ50Å〜500Åの凹凸または突
起を無数形成する際その凹凸または突起の間隔が10μ
m〜200μmであることを特徴とする。
【0032】本発明の一側面において、ガラスセラミッ
クス基板のガラスセラミックスはSiO2−Al23
Li2O系、またはSiO2−Al23−Li2O系にV2
5、CoO、NiO、Cr23、CuOの少なくとも
1種を含有させたものである。
【0033】本発明の一側面において、ガラスセラミッ
クス基板のガラスセラミックスは、SiO2−Al23
−Li2O系ガラスセラミックスにおいて、該ガラスセ
ラミックスの主結晶相はβ−石英固溶体(β−SiO2
固溶体またはβ−石英固溶体(β−SiO2固溶体)及
びβ−スポジュメン(β−Li2O・Al2O3・4Si
2)の混晶であることを特徴とするる。
【0034】本発明の一側面において、ガラスセラミッ
クス基板のガラスセラミックスは、その主結晶相はβ−
石英固溶体(β−SiO2固溶体)またはβ−石英固溶
体(β−SiO2固溶体)及びβ−スポジュメン(β−
Li2O・Al23・4SiO2)の混晶であり、β−石
英固溶体及びβ−スポジュメンの結晶粒子の大きさは、
200Å〜5000Åの範囲内の径を有していることを
特徴とする。
【0035】本発明の一側面において、ガラスセラミッ
クス基板のガラスセラミックスは、研磨加工した後の表
面粗度(Ra)が1Å〜5Åであることを特徴とする。
【0036】本発明の一側面において、前記ガラスセラ
ミックス基板のガラスセラミックは重量百分率で、 SiO2 50 〜 60% P25 6 〜 10% SiO2+P25 56 〜 65% ただし、重量比で、P25/SiO2 0.10 〜 0.17 Al23 22 〜 26% Li2O 3 〜 5% MgO 0.6〜 2% ZnO 0.5〜 2% Li2O+MgO+ZnO 4.0〜 6.5% CaO 0 〜 4% BaO 0.5〜 3% CaO+BaO 0.5〜 5% TiO2 1 〜 4% ZrO2 1 〜 4% As23 0 〜 2% Sb23 0 〜 2% からなるガラスを熱処理する事により得られ、主結晶相
としてβ−石英固溶体(β−SiO2固溶体)またはβ
−石英固溶体(β−SiO2固溶体)およびβ−スポジ
ュメン(β−Li2O・Al23・4SiO2)の混晶の
少なくとも1種であることを特徴とする。
【0037】本発明の一側面において、前記ガラスセラ
ミックス基板のガラスセラミックは重量百分率で、 SiO2 50 〜 60% P25 6 〜 10% SiO2+P25 56 〜 65% ただし、重量比で、P25/SiO2 0.10 〜 0.17 Al23 22 〜 26% Li2O 3 〜 5% MgO 0.6〜 2% ZnO 0.5〜 2% Li2O+MgO+ZnO 4.0〜 6.5% CaO 0 〜 4% BaO 0.5〜 3% CaO+BaO 0.5〜 5% TiO2 1 〜 4% ZrO2 1 〜 4% As23 0 〜 2% Sb23 0 〜 2% V25 0 〜 3% CoO 0 〜 3% NiO 0 〜 3% Cr23 0 〜 3% CuO 0 〜 3% V25+CoO+NiO+Cr23+CuO 1 〜 4% からなるガラスを熱処理する事により得られ、主結晶相
としてβ−石英固溶体(β−SiO2固溶体またはβ−
石英固溶体(β−SiO2固溶体)およびβ−スポジュ
メン(β−Li2O・Al23・4SiO2)の混晶の少
なくとも1種であることを特徴とする。
【0038】本発明の一側面において、前記ガラスセラ
ミックスは、ガラス原料を溶融、成形および徐冷後、熱
処理条件として核形成温度が650〜750℃、結晶化
温度が750〜950℃で熱処理することにより得ら
れ、−60℃〜+600℃の温度範囲で−10〜+20
×10-7/℃の熱膨張係数であることを特徴とする。
【0039】さらに、本発明によれば、上記各実施態様
の磁気情報記憶媒体用ガラスセラミックス基板上に磁気
媒体の被膜を形成してなる磁気情報記憶媒体が提供され
る。
【0040】本発明のガラスセラミックスの好ましい一
実施態様の組成は、原ガラスと同様酸化物基準で表示し
得るが、原ガラスの組成範囲を上記の様に限定した理由
について述べる。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β−石英固溶
体(β−SiO2固溶体)、β−スポジュメン(β−L
2O・Al23・SiO2)結晶を生成するきわめて重
要な成分であるが、その量が50%未満では、得られた
ガラスセラミックスの析出結晶が不安定で組織が粗大化
しやすく、結果的に機械的強度が低下し研磨して得られ
る表面粗度が大きくなる。また、60%を超えると原ガ
ラスの溶融・成形性が困難になる。
【0041】P25成分は、SiO2成分と共存させる
ことにより、原ガラスの溶融・清澄性を向上させる効果
を有するが、その量が6%未満では上記効果が得られ
ず、また10%を超えると原ガラスの失透性が悪化する
のと同時に、ガラスセラミックスの組織が粗大化してし
まう。さらに上記効果を著しく向上させるには、SiO
2+P25を56〜65%、ただし、重量比で、P25
/SiO2を0.10〜0.17の範囲にするのが好ま
しい。
【0042】Al23成分は、その量が22%未満では
原ガラスの溶融が困難となり、ガラスセラミックスの化
学的耐久性が悪化する。また、26%を超えるとやはり
原ガラスの溶融性が悪化するのと同時に失透性が悪化す
る。
【0043】Li2O、MgO、ZnOの3成分は、β
−石英固溶体結晶の構成要素である重要な成分である
が、これらの3成分は、上記SiO2成分とP25成分
の限定された効果と共存のもとガラスセラミックスの低
膨張特性を向上させ、原ガラスの溶融性、清澄性を著し
く向上させる重要な成分であるが、Li2O成分は、そ
の量が3%未満では上記効果が得られず、さらに目的と
する結晶相が析出し難くなる。また5%を超えると上記
低膨張特性が得られず、原ガラスの失透性が著しく悪化
する。MgO成分は、その量が0.6%未満では上記効
果が得られず、また2%を超えると上記低膨張特性が得
られない。ZnO成分は、その量が0.5%未満では、
上記効果が得られず、また2%を超えると上記低膨張特
性が得られず、原ガラスの失透性が著しく悪化する。さ
らに上記効果を著しく向上させるには、Li2O+Mg
O+ZnOの3成分の合計量が4.0〜6.5%の範囲
にするのが好ましい。
【0044】CaO、BaOの2成分は、基本的にガラ
ス中に析出した結晶以外のガラスマトリックスとして残
存するものであるが、上記効果に対して、結晶相とガラ
スマトリックス相の微調整成分として重要であるが、C
aO成分は、4%を超えると目標とする結晶相が得られ
ず、原ガラスの失透性が悪化する。BaO成分は、その
量が0.5%未満では、上記効果が得られず、3%を超
えると原ガラスの溶融性が悪化し失透性が悪化する。さ
らに上記効果を著しく向上させるには、CaO+BaO
の2成分の合計量が0.5%〜5%の範囲にするのが好
ましい。
【0045】TiO2およびZrO2成分は、いずれも結
晶核形成剤として不可欠であるが、これらの量がそれぞ
れ1%未満では、所望の結晶を析出することができず。
またそれぞれ4%を超えると原ガラスの溶融性が悪化し
不溶物が発生してしまう。
【0046】As23、Sb23成分は、均質な製品を
得るためガラス溶融の際の清澄剤として添加し得るが、
その量は2%以下で十分である。
【0047】本発明において、ランディング領域におけ
る凹凸または突起をLD励起固体レーザーにより行う場
合、レーザー吸収効果を挙げるために着色成分の添加が
不可欠である。また、CO2レーザーによる凹凸または
突起の形成の場合は着色成分の添加は不要であるが、着
色成分を添加した系にCO2レーザーを照射することも
可能である。
【0048】本発明においては、着色成分として、V2
5、CoO、NiO、Cr23、CuO成分の少なく
とも1種を使用し、各成分それぞれ、3%を超えると析
出結晶相の粒子径が大きくなり、原ガラスの失透性が悪
化する。さらに各成分の合計量が1%未満では、目的と
する光線透過率が得られず、レーザー加工が困難とな
る。また、その合計量が4%を超えると原ガラスの失透
性が悪化してしまい量産性が著しく低下する。
【0049】LD励起固体レーザー加工に対して使用す
るレーザー波長(0.2μm〜0.6μm)または(1.
05μm〜1.40μm)において、レーザー出力を過度
に高めることなく充分なレーザーによる加熱を行うため
に必要な光線透過率は板厚0.635mmで0%〜10
%であることが判った。光線透過率をこの範囲に定める
ことにより、レーザー照射時間を最小限度にとどめるこ
とができ、基板表面に過剰な応力を生じるおそれがな
く、量産性を確保しつつ凹凸または突起の形成を安定的
に行うことが可能となる。
【0050】つぎに本発明にかかる磁気情報記憶媒体用
ガラスセラミックス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650℃〜750℃の範囲の温度で熱処理
結晶核を形成し、続いて750℃〜950℃の範囲の温
度で熱処理結晶化を行う。
【0051】こうして熱処理により結晶化されたガラス
セラミックスの結晶相はβ−石英固溶体(β−SiO2
固溶体)またはβ−石英固溶体およびβ−スポジュメン
(β−Li2O・Al23・4SiO2)の混晶である。
これらの結晶粒子は球状粒子構造を有しており、その大
きさは、着色成分を含有しない系または着色成分を含有
する系共に200Å〜5000Åの範囲内の径を有して
いる。また、これらのガラスセラミックスは−60℃〜
+600℃の温度範囲で−10〜+20×10-7/℃の
熱膨張係数を有している。
【0052】次にこの熱処理結晶化したガラスを常法に
よりラッピングした後ポリシングする事により、表面粗
度(Ra)1Å〜5Åの範囲の磁気情報記憶媒体基板が
得られる。
【0053】ランディングゾーン方式の場合は、さら
に、これらの基板は、ランディング領域に凹凸または突
起形成のためにLD励起固体レーザー、またはCO2
ーザーによりランディング領域への凹凸または突起の形
成加工を行う。
【0054】この際のLD励起固体レーザーの波長は
0.2μm〜0.6μmまたは1.05μm〜1.40μm
の範囲に限定される。レーザー照射後のランディング領
域には、50Å〜300Åの凹凸または突起が10μm
〜200μmの間隔で表面粗度(Ra)が10Å〜50
Åの範囲で形成される。こうして50Å〜300Åの凹
凸または突起が形成されたランディング領域と平滑性の
優れたデータ領域を兼ね備えた図1に示すような磁気情
報記憶媒体用ガラスセラミックス基板が得られる。図1
において、ガラスセラミックス基板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はリングと呼ばれる未記録領域で
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。
【0055】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ーは、Arレーザ
ー、CO2レーザー、エキシマレーザー、LD励起固体
レーザー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スのレーザー加工に対し、Ar
レーザー、エキシマレーザーは、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、LD励起
固体レーザーおよびCO2レーザーに限定されることが
判った。
【0056】LD励起固体レーザーまたはCO2レーザ
ーによりランディング領域を形成するには、研磨された
ガラスセラミックス基板をスピンドルにクランプした状
態で回転させながらパルスレーザー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。
【0057】このパルスレーザーの照射については、L
D励起固体レーザー、スポット径2μm〜50μm、CO
2レーザー、スポット径15μm〜50μmにてそれぞれ
ガラスセラミックス組成に合わせレーザー出力、レーザ
ーパルス幅等の諸条件を制御して行う。
【0058】レーザー照射による基板表面の凹凸または
突起形成に関して凹凸または突起の形成に影響する諸条
件は、レーザー出力、レーザーパルス長、レーザ
ー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。LD励起固体レーザーによる凹凸または突起
を形成する際の基板材質においては、特にレーザーの使
用波長(0.2μm〜0.6μm)またはあ(1.05μ
m〜1.40μm)における吸収特性すなわち使用波長で
光線透過率が低く適した材料であることがもっとも重要
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、LD励起固体レーザーの使用波長を選択
的に吸収しておらず基板表面をヒートアップ、凹凸また
は突起の形成が出来ない。
【0059】レーザー加工によりランディング領域に凹
凸または突起を形成したガラスセラミックス基板は、磁
気情報記憶媒体としての成膜プロセスを経て、高記憶密
度用磁気情報記憶媒体となる。すなわち、このガラスセ
ラミックス基板を、真空状態で加熱し、その後スパッタ
リングによりCrの中間層、Co合金の磁性層、Cの保
護層を成膜し、その上に潤滑層の塗布を行うことによっ
て磁気ディスク等の磁気情報記憶媒体が得られる。
【0060】
【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〜表4は本発明をランディングゾーン
方式の磁気情報記憶媒体用ガラスセラミックス基板に適
用した実施組成例(No.1〜No.9)および比較組
成例としてLi2O−SiO2系ガラスセラミックス2種
(特開昭62−72547号公報記載のもの−比較1お
よび特開昭63−210039号公報記載のもの−比較
2)をこれらのガラスセラミックスの核形成温度、結晶
化温度、外観色、結晶相・粒子径、結晶粒子形態、板厚
0.635mmによる波長0.2μm〜0.6μmおよび
1.05μm〜1.40μmの平均光線透過率、ランディ
ング領域の形成に使用したレーザーの種類およびレーザ
ーの波長、レーザー照射後の凹凸または突起の高さ、ラ
ンディング領域の表面粗度(Ra)、データ領域の研磨
して成る表面粗度(Ra)、ガラスセラミックスの熱膨
張係数を示す。
【0061】
【表1】
【0062】
【表2】
【0063】
【表3】
【0064】
【表4】
【0065】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1450℃〜1500℃の温度で
溶解し撹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700〜750℃で
熱処理して結晶核形成後、800〜920℃で熱処理し
て結晶化し所望のガラスセラミックスを得た。ついで上
記ガラスセラミックスを平均粒径5.0〜30.00μ
mの砥粒にてラッピングし、その後平均粒径0.2〜
2.0μmの酸化セリュ−ムにて研磨仕上げた。さらに
研磨されたガラスセラミックスは、LD励起固体レーザ
ーまたはCO2レーザーの照射系を固定し、ガラスセラ
ミックス基板を回転させつつパルスレーザーを照射しラ
ンディング領域への凹凸または突起を形成した。
【0066】このパルスレーザーの照射は、レーザー波
長、レーザー出力、レーザービーム径、焦点距離、レー
ザーパルス幅等の諸条件をガラスセラミックスの組成に
合わせ制御し行った。
【0067】さらにランディング領域を形成したガラス
セラミックスは、実施例No.1〜No.7については
原子間力顕微鏡(AFM)を用い、ランディング領域お
よび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を求めた。
【0068】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化学強化ガラスのレーザー照射後の
表面状態を図8、9、図10に示す。図6は本発明(実
施例2)のガラスセラミックスのHFエッチング後の粒
子構造を示す走査型電子顕微鏡(SEM)写真、図7は
従来のガラスセラミックス(比較例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(SEM)写
真、図8は本発明(実施例2)のガラスセラミックスの
Nd:YAG、LD励起固体レーザー(波長1.064
μm)照射後の走査電子顕微鏡写真、図9は本発明(実
施例1)のガラスセラミックスのCO2レーザー(波長
10.50μm)照射後の走査型電子顕微鏡写真、図1
0は公知のアルミノシリケイト系化学強化ガラスのN
d:YAGレーザー(波長0.266μm)照射後の走
査型電子顕微鏡写真である。図11は、本発明(実施例
1)のガラスセラミックスのデータ領域の原子間力顕微
鏡(AFM)による表面状態と表面粗度(Ra)を示し
た写真である。
【0069】表1〜4および図6,図7に示されるとお
り、本発明の実施例と従来のLi2O−SiO2系ガラス
セラミックスの比較例とでは、結晶相および結晶形態が
全くことなり、本発明のガラスセラミックスは、β−石
英固溶体およびβ−スポジュメンが球状粒子形態で非常
に微細粒子であるのに対し、比較例1,2のガラスセラ
ミックスはLi2Si25結晶が針状形態でかつ結晶粒
子径が1.0μm以上と粗大な粒子である。これは、よ
り研磨して成る基板表面の平滑性を求められる状況にお
いて、研磨時の結晶粒子の脱落から発生する欠陥に影響
するものであり、比較例1,2のガラスセラミックスは
12Å以下のより平滑性に優れた表面特性を得ることが
困難であることを示すものである。
【0070】また図8,9、10に示すレーザー照射に
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合金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スは、図
8,9に示す通り均質で形状の優れたレーザー加工が可
能である。図10に示す公知のアルミノシリケイトガラ
ス(SiO2−Al23−Na2O、K2Oイオン交換)
は、レーザーによる加工が不安定で汚く照射部のクラッ
クの発生等の表面状態であるのが明白である。図10に
示すアルミノシリケイト化学強化ガラスは、LD励起固
体レーザー(Nd:YAG)において、レーザー波長が
0.266μm以外のレーザー波長1.064μmおよび
0.532μmでは、レーザーによる加熱が十分出来な
いものであり、レーザー波長0.266μmによる加工
を行ったものであるが、レーザーによる加工が不安定で
汚い表面状態になるっている。
【0071】この現象に関しては、本発明のガラスセラ
ミックスはアモルファス状態のガラスに比べ耐熱性に優
れ、かつ化学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
ミックスの内部に析出している結晶相は、種々の外的作
用によつ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ー照射に対
する耐久性を向上させているものと考えられる。
【0072】図12は本発明の磁気情報記憶媒体の1例
としてのランディングゾーン方式の磁気情報記憶媒体
(例:磁気ディスク)を使用した情報記憶装置(例:パ
ーソナルコンピュータのハードディスク装置)を示す。
【0073】図12において、磁気情報記憶媒体1はデ
ータ領域2、ランディング領域3を備えている。磁気情
報記憶媒体1は情報記憶装置6上に回転可能に装着され
ており、情報記憶装置6上には磁気ヘッド7が枢着され
ている。磁気ヘッド7はランディングゾーン3上におい
て起動し、データ領域2において低浮上または接触状態
でデータの記録または再生を行った後ランディングゾー
ン3に戻って停止する。
【0074】上記本発明のランディングゾーン方式にか
かる磁気情報記憶媒体用ガラスセラミック基板の上記各
実施例は、レーザー加工によるランディング加工を行う
ことなく、ランプローディング方式の磁気情報記憶媒体
用ガラスセラミック基板としてそのまま使用することが
できる。
【0075】図13はランプローディング方式の磁気情
報記憶媒体(例:磁気ディスク)を使用した情報記憶装
置(例:パーソナルコンピュータのハードディスク装
置)を示す。
【0076】図13において図12と同一構成要素は図
12と同一符号で示しその説明を省略する。この方式に
おいては、磁気ヘッド7の起動・停止は図示の磁気情報
記憶媒体1から外側に外れた位置において行う。すなわ
ち、磁気ヘッド7は図示の記憶媒体1から外れた位置に
おいて起動し、データ領域2において低浮上または接触
状態でデータの記録または再生を行った後図示の位置に
戻って停止する。
【0077】
【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っっ、磁気ヘッド
の起動・停止を完全に磁気情報記憶媒体表面から外すラ
ンプローディング方式に対応した基板表面の超平滑性を
備え、さらに磁気情報記憶媒体の特定部分に吸着防止を
行い、磁気ヘッドの起動・停止を行うランディングゾー
ン方式のランディング領域のレーザー加工特性を兼ね備
えた磁気情報記憶媒体用ガラスセラミックス基板および
このガラスセラミックス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】本発明に係るランディングゾーン方式の磁気情
報記憶媒体用ガラスセラミックス基板の中心にある円形
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】上記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】上記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】上記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】上記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ス(実施例2)のH
F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ス(比較例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8】本発明のガラスセラミックス(実施例2)のL
D励起固体レーザー(Nd:YAGレーザー波長1.0
64μm)照射後の凹凸を示す走査型電子顕微鏡写真で
ある。
【図9】本発明のガラスセラミックス(実施例1)のC
2レーザー(波長10.5μm)照射後の突起を示す走
査型電子顕微鏡写真である。
【図10】従来のアルミノシリケイト系化学強化ガラス
のLD励起固体レーザー(Nd:YAGレーザー波長
0.266μm)照射後の走査型電子顕微鏡写真であ
る。
【図11】本発明のガラスセラミックス(実施例1)の
データ領域の原子間力顕微鏡写真と表面粗度(Ra)を
示したものである。
【図12】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情報記憶装置を示した
ものである。
【図13】磁気ヘッドの起動・停止を情報記憶媒体基板
により外し行うランプローディング方式の情報記憶装置
を示したものである。
【符号の説明】
1 ガラスセラミックス基板 2 データ領域 3 ランディング領域 4 リング 5 円形穴 6 情報記憶装置 7 磁気ヘッド
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年2月7日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項11
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0033
【補正方法】変更
【補正内容】
【0033】本発明の一側面において、ガラスセラミッ
クス基板のガラスセラミックスは、SiO−Al
−LiO系ガラスセラミックスにおいて、該ガラス
セラミックスの主結晶相はβ−石英固溶体(β−SiO
固溶体またはβ−石英固溶体(β−SiO固溶
体)及びβ−スポジュメン(β−LiO・Al
・4SiO)の混晶であることを特徴とする
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0037
【補正方法】変更
【補正内容】
【0037】本発明の一側面において、前記ガラスセラ
ミックス基板のガラスセラミックは重量百分率で、 SiO 50 〜 60% P 6 〜 10% SiO+P 56 〜 65% ただし、重量比で、P/SiO 0.10 〜 0.17 Al 22 〜 26% LiO 3 〜 5% MgO 0.6〜 2% ZnO 0.5〜 2% LiO+MgO+ZnO 4.0〜 6.5% CaO 0 〜 4% BaO 0.5〜 3% CaO+BaO 0.5〜 5% TiO 1 〜 4% ZrO 1 〜 4% As 0 〜 2% Sb 0 〜 2% V 0 〜 3% CoO 0 〜 3% NiO 0 〜 3% Cr 0 〜 3% CuO 0 〜 3% V+CoO+NiO+Cr+CuO 1 〜 4% からなるガラスを熱処理する事により得られ、主結晶相
としてβ−石英固溶体(β−SiO固溶体またはβ
−石英固溶体(β−SiO固溶体)およびβ−スポジ
ュメン(β−LiO・Al・4SiO)の混
晶の少なくとも1種であることを特徴とする。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G11B 5/82 G11B 5/82 5/84 5/84 Z

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 SiO2−Al23−Li2O系ガラスセ
    ラミックスからなり、該ガラスセラミックスの主結晶相
    はβー石英固溶体(βーSiO2固溶体またはβー石英
    固溶体(βーSiO2固溶体)及びβースポジュメン
    (βーLi2O・Al23・4SiO2)の混晶の少なく
    とも1種であることを特徴とする磁気情報記憶媒体用ガ
    ラスセラミックス基板。
  2. 【請求項2】 前記ガラスセラミックス基板において、
    βー石英固溶体及びβースポジュメンの結晶粒子の大き
    さは、200Å〜5000Åの範囲内の径を有している
    ことを特徴とする請求項1に記載の磁気情報記憶媒体用
    ガラスセラミックス基板。
  3. 【請求項3】 前記ガラスセラミックス基板において、
    研磨加工した後の表面粗度(Ra)が1Å〜5Åである
    ことを特徴とする請求項2に記載の磁気情報記憶媒体用
    ガラスセラミックス基板。
  4. 【請求項4】 前記ガラスセラミックス基板はデータ領
    域とランディング領域とを有し、該ランディング領域は
    レーザ照射により形成された無数の凹凸または突起を有
    することを特徴とする請求項1に記載の磁気情報記憶媒
    体用ガラスセラミックス基板。
  5. 【請求項5】 前記レーザの種類がLD励起固体レーザ
    であることを特徴とする請求項4に記載の磁気情報記憶
    媒体用ガラスセラミックス基板。
  6. 【請求項6】 前記レーザの種類がCO2レーザーであ
    ることを特徴とする請求項4に記載の磁気情報記憶媒体
    用ガラスセラミックス基板。
  7. 【請求項7】 前記LD励起固体レーザの波長が0.2
    μm〜0.6μmまたは1.05μm〜1.40μmの範囲
    であることを特徴とする請求項5に記載の磁気情報記憶
    媒体用ガラスセラミックス基板。
  8. 【請求項8】 前記ガラスセラミックス基板において、
    LD励起固体レーザ波長(0.2μm〜0.6μm)また
    は(1.05μm〜1.40μm)における光線透過率が
    厚さ0.635mmにおいて0%〜10%であることを
    特徴とする請求項7に記載の磁気情報記憶媒体用ガラス
    セラミックス基板。
  9. 【請求項9】 前記ガラスセラミックス基板において、
    研磨加工した後の表面粗度(Ra)が1Å〜5Åのデー
    タ領域を有し、さらにランディング領域にレーザを照射
    することで無数の凹凸または突起を形成し、その凹凸ま
    たは突起の高さが50Å〜300Åで表面粗度(Ra)
    が10Å〜50Åであり、その凹凸または突起の間隔が
    10μm〜200μmであることを特徴とする請求項4〜
    6のいずれかに記載の磁気情報記憶媒体用ガラスセラミ
    ックス基板。
  10. 【請求項10】 前記ガラスセラミックス基板のガラス
    セラミックは重量百分率で、 SiO2 50 〜 60% P25 6 〜 10% SiO2+P25 56 〜 65% ただし、重量比で、P25/SiO2 0.10 〜 0.17 Al23 22 〜 26% Li2O 3 〜 5% MgO 0.6〜 2% ZnO 0.5〜 2% Li2O+MgO+ZnO 4.0〜 6.5% CaO 0 〜 4% BaO 0.5〜 3% CaO+BaO 0.5〜 5% TiO2 1 〜 4% ZrO2 1 〜 4% As23 0 〜 2% Sb23 0 〜 2% からなるガラスを熱処理する事により得られ、主結晶相
    がβ−石英固溶体(β−SiO2固溶体)または、β−
    石英固溶体(β−SiO2固溶体)およびβ−スポジュ
    メン(β−Li2O・Al23・4SiO2)の混晶の少
    なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜3のい
    ずれかに記載の磁気情報記憶媒体用ガラスセラミックス
    基板。
  11. 【請求項11】 前記ガラスセラミックス基板のガラス
    セラミックは重量百分率で、 SiO2 50 〜 60% P25 6 〜 10% SiO2+P25 56 〜 65% ただし、重量比で、P25/SiO2 0.10 〜 0.17 Al23 22 〜 26% Li2O 3 〜 5% MgO 0.6〜 2% ZnO 0.5〜 2% Li2O+MgO+ZnO 4.0〜 6.5% CaO 0 〜 4% BaO 0.5〜 3% CaO+BaO 0.5〜 5% TiO2 1 〜 4% ZrO2 1 〜 4% As23 0 〜 2% Sb23 0 〜 2% V25 0 〜 3% CoO 0 〜 3% NiO 0 〜 3% Cr23 0 〜 3% CuO 0 〜 3% V25+CoO+NiO+Cr23+CuO 1 〜 4% からなるガラスを熱処理する事により得られ、主結晶相
    としてβ−石英固溶体(β−SiO2固溶体またはβ−
    石英固溶体(β−SiO2固溶体)およびβ−スポジュ
    メン(β−Li2O・Al23・4SiO2)の混晶の少
    なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜9のい
    ずれかに記載の磁気情報記憶媒体用ガラスセラミックス
    基板。
  12. 【請求項12】 前記ガラスセラミックスは、ガラス原
    料を溶融、成形および徐冷後、熱処理条件として核形成
    温度が650〜750℃、結晶化温度が750〜950
    ℃で熱処理することにより得られ、−60℃〜+600
    ℃の温度範囲で−10〜+20×10-7/℃の熱膨張係
    数であることを特徴とする請求項1〜11に記載の磁気
    情報記憶媒体用ガラスセラミックス基板。
  13. 【請求項13】 請求項1〜12のいずれかに記載の磁
    気情報記憶媒体用ガラスセラミックス基板上に磁気媒体
    の被膜を形成してなる磁気情報記憶媒体。
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