JPH11343143A - 結晶化ガラスからなる情報記録媒体用基板及び情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヤング率、強度及び耐熱性が高く、表面平滑
性や表面均質性に優れ、かつガラスの液相温度が比較的
低く安価に製造できる、情報記録媒体用基板に適した結
晶化ガラスを提供すること。 【解決手段】 SiO₂：35−65モル％、Al₂O₃： 5−25モ
ル％、MgO： 10−40モル％、TiO₂：5−15モル％、Li
₂O：0.2−10モル％を含有し、主結晶相がエンスタタイ
ト及び準安定な石英固溶体であり、かつ結晶粒子の平均
粒径が1μm以下である情報記録媒体用結晶化ガラス基
板。この基板と、該基板上に形成された記録層とを有す
る情報記録媒体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク、光
ディスク、光磁気ディスク等の情報記録媒体に用いられ
る基板用に適した結晶化ガラス、この結晶化ガラスから
なる情報記録媒体用基板および該情報記録媒体用基板を
用いた情報記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピューターなどの磁気記憶装置の主
要構成要素は、磁気記録媒体と磁気記録再生用の磁気ヘ
ッドである。磁気記録媒体としてはフレキシブルディス
クとハードディスクとが知られている。このうちハード
ディスク用の基板材料としては主としてアルミニウム合
金が使用されてきている。最近、ノートパソコン用ハー
ドディスクドライブの小型化や磁気記録の高密度化にと
もなって磁気ヘッドの浮上量が顕著に減少してきてい
る。これに伴い、磁気ディスク基板の表面平滑性につい
て、きわめて高い精度が要求されてきている。しかし、
アルミニウム合金の場合には、硬度が低いことから高精
度の研磨材及び工作機器を使用して研磨加工を行って
も、この研磨面が塑性変形するので、ある程度以上高精
度の平坦面を製造することは困難である。たとえアルミ
ニウム合金の表面にニッケル−リンめっきを施しても、
表面粗さRaを５オングストローム以下にすることはでき
ない。さらに、ハードディスクドライブの小型化・薄型
化が進展するのにつれて、磁気ディスク用基板の厚みを
小さくすることも強く要求されている。しかし、アルミ
ニウム合金は、強度、剛性が低いので、ハードディスク
ドライブの仕様から要求される所定の強度を保持しつ
つ、ディスクを薄くすることは困難である。

【０００３】そこで、高強度、高剛性、高耐衝撃性、高
表面平滑性を必要とされる磁気ディスク用ガラス基板が
登場してきた。このうち、基板表面をイオン交換法で強
化した化学強化ガラス基板や、結晶化処理を施した結晶
化基板などがよく知られている。イオン交換強化ガラス
基板としては、例えば、特開平１−２３９０３６号公報
に開示のガラスが知られている。このイオン交換強化ガ
ラス基板は、重量％表示で、SiO₂：５０−６５％、Al₂O
₃：０．５−１４％、R₂O（ただしＲはアルカリ金属イオ
ン）：１０−３２、ZnO：１−１５％、B₂O₃：１．１−
１４％を含むガラスをアルカリイオンによるイオン交換
法によってガラス基板の表面に圧縮応力層形成し強化さ
れた磁気ディスク用ガラス基板が開示されている。

【０００４】また、結晶化ガラスとしては、例えば、特
許第２５１６５５３号公報に記載のものがある。この結
晶化ガラスは、重量％表示で、SiO₂：６５−８３％、Li
₂O：８−１３％、K₂O：０−７％、MgO０．５−５．５
％、ZnO：０−５％、PbO：０−５％（ただしMgO+ZnO+ P
bO：０．５−５％）P₂O₅：１−４％、Al₂O₃：０−７
％、As₂O₃+Sb₂O₃：０−２％を含み、主結晶として微細
なLi₂O・２SiO₂結晶粒子を含む磁気ディスク用結晶化ガ
ラスである。さらに、特開平７−２９１６６０号公報に
も、結晶化ガラスが開示されている。この結晶化ガラス
は、重量百分率で、ＳｉＯ₂ ３８％〜５０％、Ａｌ₂O₃
１８％〜３０％、ＭｇＯ １０％〜２０％、ただし、重
量比で、Ａｌ₂O₃／ＭｇＯ＝１．２〜２．３、Ｂ₂O₃ ０
％〜５％、ＣａＯ ０％〜５％、ＢａＯ ０％〜５％、
ＳｒＯ ０％〜５％、ＺｎＯ ０．５％〜７．５％、Ｔ
ｉＯ₂ ４％〜１５％、ＺｒＯ₂ ０％〜５％、Ａｓ₂O₃お
よび／またはＳｂ₂O₃ ０％〜２％、の組成から成るガラ
スを溶融し、成形した後、熱処理することにより得ら
れ、主結晶として、コージェライト系結晶を含有するこ
とを特徴とするコージェライト系結晶化ガラスである。
さらに、この結晶化ガラスからなる磁気ディスク用基板
も開示されている。

【０００５】また、特開平９−７７５３１号公報にも結
晶化ガラスが開示されている。この結晶化ガラスは、ヤ
ング率が約14×106 から約24×106 ｐｓｉ（９６〜１６
５ＧＰａ）までの範囲にあり、破壊靱性が1.0 ＭＰａ・
ｍ1/2 より大きいガラスセラミック製品であって、ケイ
質を多く含む残存ガラスマトリックス相中に均一に分散
している均一な大きさの尖晶石型結晶から主になる結晶
相集成体から構成され、酸化物基準の重量パーセントで
表して、35−60％のＳｉＯ₂ と、20−35％のＡｌ₂O
₃と、０−25％のＭｇＯと、０−25％のＺｎＯと、０−2
0％のＴｉＯ₂ と、０−10％のＺｒＯ₂と、０−２％のＬ
ｉ₂Ｏと、０−８％のＮｉＯとから実質的になり、Ｍｇ
Ｏ＋ＺｎＯの合計が少なくとも約10％であり、ＢａＯ、
ＣａＯ、ＰｂＯ、ＳｒＯ、Ｐ₂Ｏ₅ 、Ｂ₂O₃、およびＧａ
₂O₃からなる群より選択される５％までの任意の成分
と、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ｒｂ₂Ｏ、およびＣｓ₂Ｏからなる
群より選択される、０−５％のＲ₂Ｏと、０−８％の遷
移金属酸化物とを含んでもよく、Ａｌ₂O₃が約25％未満
の量しか含まれない場合には、ＴｉＯ₂ ＋ＺｒＯ₂ ＋Ｎ
ｉＯの合計量が５％以上である組成を有するガラスセラ
ミックであり、このガラスセラミックからなる磁気ディ
スク用基板も開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近の
ハードディスクの小型化、薄型化、記録の高密度化に伴
って、磁気ヘッドの低浮上化及びディスク回転の高速化
が急速に進み、そのため、ディスク基板材料の強度やヤ
ング率、表面平滑性などが一層厳しく要求されてきてい
る。特に最近パソコン及びサーバー用３.5インチハード
ディスク情報記録の高密度化によって基板材料の表面平
滑性及び表面平坦性が厳しく要求され、またデータ処理
の高速化に対応してディスクの回転数を10000rpm以上に
する必要があるため、基板材料の剛性度に対する要求が
一層厳しくなってきており、従来のアルミ基板の限界が
すでにはっきりとなっている。今後、ハードディスクの
高容量化、高速回転化の需要が必然であるかぎり、磁気
記録媒体用基板材料としては高ヤング率、高強度、優れ
た表面平坦性、耐衝撃性などが強く要求されつつあるに
間違いない。

【０００７】高ヤング率の必要性は、次のような事実に
基づき説明することができる。即ち、最近、ＨＤＤの小
型化、高容量化、高速化に伴って、将来の磁気記録媒体
陽基板の厚みは恐らく現在3.5インチの0.8mmから0.635m
mへと、2.5インチの0.635mmから0.43mmさらに0.38mmへ
と薄くなり、基板の回転速度も現在の最高速度の10000r
pmから14000rpmへと高速回転化すると予測されている。
このような磁気記録媒体用基板は薄くなればなるほど、
基板のたわみやうねりや反りが生じしやくなり、また高
速回転すればするほど基板の受ける応力（回転によって
生じる風圧に基づくディスクに働く力）が大きくなるこ
とが予想できる。力学の理論に基づけば、単位面積当た
りＰの荷重を受けている円板のたわみＷは以下のように
表される。

【０００８】

【数１】

【０００９】但し、ａは円板の外円径、ｈは基板の厚
み、Eは円板材料のヤング率である。静止状態において
は、円板に加わる力は重力のみであり、たわみは、円板
材料の比重をｄとすると、

【００１０】

【数２】

【００１１】と表される。ここでＧは円板材料の比弾性
率（＝ヤング率／比重）である。一方、円板の回転状態
においては、重力成分は遠心力成分をバランスして無視
できると考えた場合、円板に加わる力は回転に基づく風
圧としてよい、風圧は円板回転速度の関数であり、一般
的にその２乗に比例すると言われている。従って、円板
が高速回転するときのたわみは以下のように表される。

【００１２】

【数３】

【００１３】この結果ら、高速回転化基板のたわみを押
さえるためにはヤング率の高い基板材料が必要となるこ
とがわかる。本発明者らの計算によると2.5インチ基板
の厚みを0.635mmから0.43mmに、3.5インチ基板の厚みを
0.8mmから0.635mmに薄くすると基板材料の比弾性率は少
なくとも37MNm/kg以上であることが要求される。また、
3.5インチハイエンド基板の回転速度を現在の7200rpmか
ら将来の10000rpmに高速化すれば、70Gpa程度のヤング
率をもつアルミ基板で対応できなくなり、少なくとも11
0Gpa以上のヤング率を有する新しい基板材料が必要とさ
れる。基板材料の比弾性率またはヤング率が高ければ高
いほど基板の剛性度が高くなるだけでなく、基板の耐衝
撃性も強度もともに大きくなるので、高い比弾性率及び
大きなヤング率を持つガラス材料がＨＤＤの市場から強
く要求されている。

【００１４】しかしながら、前述の特開平１−２３９０
３６公報に開示されているような化学強化ガラスは、ヤ
ング率が約８0Gpa程度であり、今後のハードディスクの
厳しい要求に対応できなくなるのは明らかである。これ
までのイオン交換強化基板ガラスはイオン交換のため多
量のアルカリイオンをガラスに導入しており、そのため
ほとんどの強化ガラスのヤング率が低く(90Gpa)。さら
に、剛性度も低いので、3.5インチのハイエンドディス
ク基板や薄型化ディスク基板に対応できない。また、イ
オン交換による化学強化を施したガラスには多量のアル
カリ成分含まれる。そのため、高温、多湿環境下におい
て長時間使用すると磁気膜のピンホール部または磁気膜
の周辺部など磁気膜が薄い部分またはガラスが露出した
部分からアルカリイオンが析出し、これが引き金となっ
て磁気膜が腐食或いは変質するなどの欠点もある。さら
に磁気記録媒体の製造過程においては、ガラス基板上に
磁気層を設けた後に、磁気層の保磁力などの特性を向上
させるために所定の熱処理を施される場合がある。しか
し、上記従来のイオン交換強化ガラスではガラスの転移
温度がせいぜい５００℃程度であり、耐熱性に乏しいの
で、高保磁力が得られないという問題もある。

【００１５】また、前述の特許第２５１６５５３号公報
に開示されているような従来の結晶化ガラスは、ヤング
率や耐熱性の点では、上記の化学強化ガラス基板より少
々優れている。しかし、表面粗さが１０オングストロー
ム以上であり、表面平滑性が乏しく、磁気ヘッドの低浮
上化に限界がある。そのため、磁気記録の高密度化に対
応できないという問題がある。さらに、ヤング率もせい
ぜい90-100Gpa程度であり、3.5インチハイエンドディス
ク基板や薄型化ディスク基板に対応することもできな
い。また、前述の特開平７−２９１６６０号公報に開示
されている結晶化ガラスは、ヤング率がせいぜい１００
〜１３０ＧＰａであり、十分とは言えない。さらに、中
心線平均粗さ（Ｒａ）が８オングストローム程度の表面
平滑性しか有さず、平滑性に劣る。加えて、ガラスの液
相温度も１４００℃程度と高く、製造しにくいという欠
点がある。さらに、前述の特開平９−７７５３１号公報
に開示されている結晶化ガラスは、その主結晶がスピネ
ルであるため、非常に研磨しにくいという欠点がある。
さらには、ガラスの液相温度が１４００℃以上と高く、
高温溶融及び高温成形し難いという欠点もある。

【００１６】そこで、本発明の目的は、将来の磁気磁気
記録媒体用基板の薄型化、高強度、高耐熱性、高対衝撃
性などの要求を考慮して、ヤング率、強度及び耐熱性が
高く、表面平滑性や表面均質性に優れ、かつガラスの液
相温度が比較的低く安価に製造できる、磁気ディスク等
の情報記録媒体用基板に適した結晶化ガラスを提供する
ことにある。さらに本発明の目的は、上記結晶化ガラス
からなる、ヤング率、強度及び耐熱性が高く、表面平滑
性や表面均質性に優れ、かつガラスの液相温度が比較的
低く安価に製造できる、磁気ディスク等の情報記録媒体
用の基板及びこの基板を用いた磁気ディスク等の情報記
録媒体を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の結晶化ガラスは、ＴｉＯ₂成分を核形成剤と
したＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＭｇＯ系原ガラスにＬｉ₂Ｏを
必須成分として含有させた結晶化ガラスであって、主結
晶相が2MgO・2Al₂O₃・5SiO₂、MgO・Al₂O₃・3SiO₂、MgO・Al₂O
₃・4SiO₂から選ばれる１種又は２種以上の組成又は2MgO・
2Al₂O₃・5SiO₂とMgO・Al₂O₃・3SiO₂とMgO・Al₂O₃・4SiO₂の混
合組成を有する準安定な石英固溶体及びMgO・SiO₂の組成
を有するエンスタタイト及び(Mg・Al_)SiO₃の組成を有す
るエンスタタイト固溶体とからなり、ヤング率が１３０
ＧＰａ以上と非常に高く、かつ上記結晶粒子の平均粒径
を1μm以下と微細化することで、平滑性に優れた表面が
形成されることを見出し、本発明に至った。

【００１８】本発明はSiO₂：35−65モル％、Al₂O₃： 5
−25モル％、MgO： 10−40モル％、TiO₂：5−15モル
％、Li₂O：0.2−10モル％を含有し、主結晶相がエンス
タタイト及び準安定な石英固溶体であり、かつ結晶粒子
の平均粒径が1μm以下であることを特徴とする情報記録
媒体用結晶化ガラス基板に関する。さらに本発明は、上
記本発明の結晶化ガラスからなる情報記録媒体用基板上
に形成された記録層を有することを特徴とする情報記録
媒体に関す。

【００１９】

【発明の実施の形態】結晶化ガラス 本発明の基板を構成する結晶化ガラスにおけるガラスを
構成する各成分について以下に説明する。

【００２０】SiO₂はガラスの網目構造の形成物であり、
主な析出結晶である2MgO・2Al₂O₃・5SiO₂、MgO・Al₂O₃・3Si
O₂、及びMgO・Al₂O₃・4SiO₂のような準安定な石英固溶体
及びMgO・SiO₂の組成を有するエンスタタイト及び(Mg・Al
_)SiO₃の組成を有するエンスタタイト固溶体の構成成分
でもある。SiO₂の含有量が35%未満では溶解したガラス
が非常に不安定なので、高温成形ができなくなるおそれ
があるうえ、上記のような結晶も析出し難しくなる。ま
た、SiO₂の含有量が35%より少なくなると、残存ガラス
マトリックス相の化学耐久性が悪化したり、耐熱性も悪
化する傾向がある。一方、SiO₂の含有量が65%を超える
と、主結晶相として準安定な石英固溶体やエンスタタイ
トが析出しにくくなり、ガラスのヤング率が急激に小さ
くなる傾向がある。そのため、SiO₂の含有量は、析出結
晶種及びその析出量、化学耐久性、耐熱性及び成形・生
産性を考慮すると、35−65%の範囲である。より好まし
い物性を有する結晶化ガラスが得られるという観点か
ら、SiO₂の含有量は、好ましくは、３７−60%の範囲で
ある。

【００２１】Al₂O₃はガラスの中間酸化物であり、主な
結晶種である：2MgO・2Al₂O₃・5SiO₂、MgO・Al₂O₃・3SiO₂、
及びMgO・Al₂O₃・4SiO₂等の準安定な石英固溶体結晶の構
成成分である。Al₂O₃の導入は準安定な石英固溶体結晶
の析出を促進し、ガラス表面硬度の向上に寄与する。し
かし、Al₂O₃の含有量が 5％未満では上記のような高ヤ
ング率結晶が析出しにくくなり、ガラスマトリックス相
の化学耐久性も低下し、基板材料に要求される強度が得
られにくくなる傾向がある。一方、Al₂O₃の含有量が25
モル％を超えると、主結晶相としてのエンスタタイトの
析出がしにくくなるとともに、溶融温度が高くなってガ
ラスが溶けにくくなるうえ、失透しやすくなって容易に
成形しにくくなる傾向がある。従って、ガラスの溶解
性、高温度成形性、析出結晶種などを考慮して、Al₂O₃
の含有量は5−25%の範囲、好ましくは7−22％の範囲と
することが適当である。

【００２２】MgOはガラスの修飾成分であり、MgO・SiO₂
の組成を有するエンスタタイト及び(Mg・Al_)SiO₃の組成
を有するエンスタタイト固溶体の結晶や準安定な石英固
溶体の結晶構造をもち、2MgO・2Al₂O₃・5SiO₂、MgO・Al₂O₃
・3SiO₂、及びMgO・Al₂O₃・4SiO₂のような組成を有する結
晶種の主成分でもある。MgOの含有量が10％未満では上
記のような結晶が析出しにくく、ガラスの失透傾向及び
溶融温度が高く、かつガラス成形の作業温度幅が狭くな
る傾向がある。一方、MgOの含有量が40モル％を超える
と、ガラスの高温粘性が急激に低くなって熱的に不安定
となり、生産性も悪化し、ヤング率や耐久性も低下する
傾向がある。そこで、MgOの含有量は、ガラスの生産
性、化学耐久性、高温粘性及び強度などを考慮すると、
10−40%の範囲であること、好ましくは12−37％の範囲
であることが適当である。

【００２３】但し、モル比（Al₂O₃／MgO）は０．9未満
となるように、MgO及びAl₂O₃の含有量は調整することが
好ましい。モル比（Al₂O₃／MgO）が、０．9以上になる
と、結晶化ガラスのヤング率が低下する傾向があるから
である。Al₂O₃／MgO＜０．9とすることで、150ＧＰａ以
上の高ヤング率を有する結晶化ガラスを得ることもでき
る。好ましくはAl₂O₃／MgO＜０．５、より好ましくはAl
₂O₃／MgO＜０．4５である。但し、Al₂O₃／MgOのモル比
を小さくし過ぎると、ガラスの高温粘性が低下する傾向
があるのでAl₂O₃／MgO比は０．２以上、好ましくは０．
２５以上であることが適当である。

【００２４】TiO₂は、MgO・SiO₂の組成を有するエンスタ
タイト及び(Mg・Al_)SiO₃の組成を有するエンスタタイト
固溶体の結晶、または準安定な石英固溶体の結晶構造を
もつ2MgO・2Al₂O₃・5SiO₂、MgO・Al₂O₃・3SiO₂、及びMgO・Al
₂O₃・4SiO₂結晶相析出の核生成剤である。さらに、TiO₂
は、SiO₂の含有量が少ない場合に、ガラスの失透を抑え
る効果も有する。但し、TiO₂の含有量が5%未満の場合、
主結晶の核生成剤としての効果が充分に得られず、ガラ
スが表面結晶化してしまい、均質な結晶化ガラスの作製
が難しくなる傾向がある。一方、TiO₂の含有量が15%を
超えると、ガラスの高温粘性が低くなりすぎて分相した
り、失透したりするので、ガラスの生産性が極端に悪化
する傾向がある。そのため、ガラスの生産性、化学耐久
性、高温粘性、結晶核生成などを考慮すると、TiO₂の含
有量は5−15%の範囲であること、好ましくは5.5−14％
の範囲であることが適当である。

【００２５】本発明の結晶化ガラスにおいてLi₂Oは必須
の成分である。Li₂Oはガラスの液相温度を下げ、より細
かい結晶粒子の析出を促進する成分である。例えば、約
2%程度のLi₂OをMgO−Al₂O₃−SiO₂−TiO₂ガラスに導入す
ると、ガラスのヤング率がほとんど変わらないのに対
し、結晶粒子の大きさはLi₂Oを添加しないガラスと比べ
約半分以下となる。また、Li₂Oはガラスの液相温度を下
げる役割も大きく、2%程度のLi₂Oの導入でガラスの液相
温度を約50℃程度下げることができる。しかし、Li₂Oの
含有量含有量が多くなり過ぎるとガラスの高温分相が顕
著となり、失透傾向が大きくなったりするなど、ガラス
の生産性を著しく悪化させる傾向がある。そこで、Li₂O
の含有量は0.2−10%の範囲であることが適当である。よ
り好ましくはLi₂Oの含有量は0.5−８％の範囲である。

【００２６】本発明の結晶化ガラスにおいて、Y₂O₃は必
須の成分ではないが、後述の実施例で示すように、例え
ば、2%のY₂O₃を導入することによって結晶化ガラスのヤ
ング率を10Gpa程度増大でき、かつ液相温度を50−100℃
程度低減することができる。即ち、少量のY₂O₃の導入に
よってガラスの特性や生産性を格段に向上させることが
でき、Y₂O₃の含有量が0.8％以上であれば、Y₂O₃の効果
が得られる。但し、Y₂O ₃は前述のガラスに含まれる主結
晶の成長を抑える力をもつ。そのため、Y₂O₃の含有量が
多過ぎると、ガラスを結晶化させる目的で行われる熱処
理において、表面結晶化が起り易く、目的とする結晶化
ガラスが作れなくなる傾向がある。このような観点から
Y₂O₃の含有量は、10%以下とすることが適当である。特
に、Y₂O₃の含有量は、8%以下であることが好ましい。

【００２７】上記以外の成分として、本発明の結晶化ガ
ラスには、任意成分として、Na₂O：0−10モル％、K₂O：
0−10モル％、CaO：0−10モル％、SrO：0−10モル％、B
aO：0−10モル％、ZnO：0−10モル％、NiO：0−10モル
％、R₂O₃：0−5モル％（Ｒ：Bイオン、希土類金属イオ
ン）、CeO₂：0−5モル％、ZrO₂：0−5モル％、N₂O₅：0
−5モル％（Ｎ：Ｐイオン、Nbイオン、Taイオン）、As₂
O₃：0-2モル％、Sb₂O₃：0-2モル％を含有させることも
できる。

【００２８】Na₂O、K₂O、CaO、SrO、BaO、ZnO、NiOなど
のアルカリ及びアルカリ土類金属酸化物成分を含有させ
ることで、主にガラス高温粘性を調整し、失透傾向を抑
え、結晶粒子の均質化を図ることができる。例えば、上
記の成分を本発明の結晶化ガラスに2−5％程度導入する
と、ヤング率が多少小さくなるが、ガラスの生産性が向
上し、結晶化粒子のサイズが均質化するなど、ガラスの
他の特性を改善することができる。但し、ガラスのヤン
グ率、生産性、結晶化ガラスの表面平滑性、強度などの
特性を総合的に考慮すると、Na₂O、K₂O、CaO、SrO、Ba
O、ZnO、NiOなどのアルカリ及びアルカリ土類金属酸化
物成分の含有量は10%以下であることが好ましく、より
好ましくは7%以下である。

【００２９】本発明の結晶化ガラスにB₂O₃、P₂O₅を含有
させることで、主にガラス成形温度範囲での失透を抑制
することができる。但し、これらの成分は著しくガラス
のヤング率を低下させるため、含有量は５%以下とする
ことが望ましい。さらに、ガラスの生産性を考慮する
と、その含有量は４%以下とすることがさらに好まし
い。

【００３０】本発明の結晶化ガラスにR₂O₃（Ｒ：希土類
金属イオン）、CeO₂、N₂O₅（Ｎ：Nb、Ta）を含有させる
ことで、ガラスの熱的な安定性や生産性及びヤング率な
どを向上させることができる。さらにこれらの成分は、
結晶粒子の成長を抑える働きもあることから、表面平滑
性により優れたガラスの作製を可能にする成分である。
しかし、これらの酸化物はいずれも高価なものであるう
え、導入量が多くなり過ぎると、ガラスの液相温度を悪
化させたり、ガラスの比重を急激に増加したりする。そ
のため、その含有量は５%以下とすることが適当であ
る。R₂O₃の導入量は、このようにガラスの生産性、比
重、液相温度などを考慮して５%以下、好ましくは４%以
下とすることが適当である。

【００３１】また、本発明の結晶化ガラスには、ガラス
の均質化を図るために脱泡剤としてAs₂O₃及び／又はSb₂
O₃を含有させることもできる。ガラスの組成により変化
するの高温粘性に応じて、適当量のAs₂O₃やSb₂O₃或いは
As₂O₃＋Sb₂O₃をガラスに添加することで、より均質なガ
ラスが得られる。但し、脱泡剤の添加量が多過ぎると、
ガラスの比重が上昇してヤング率を低下させる傾向があ
り、また溶解用白金るつぼと反応してるつぼにダメージ
を与える場合もある。そこで、脱泡剤の添加量は２％以
下、好ましくは1.5％以下とすることが適当である。以
上の基本成分の他に原料中の不純物、例えばガラスの清
澄剤となるCl、F、SO₃等を本発明の結晶化ガラスの特性
を損ねることのない、それぞれ１％以下であれば含有さ
せることができる。

【００３２】本発明の結晶化ガラスにおける主結晶相
は、例えば、MgO・SiO₂及び(Mg・Al_)SiO ₃の組成を有する
エンスタタイト（エンスタタイト固溶体を含む）、並び
に2MgO・2Al₂O₃・5SiO₂、MgO・Al₂O₃・3SiO₂、及びMgO・Al₂O
₃・4SiO₂からなる群から選ばれる１種又は２種以上の組
成を有する準安定なクオーツ（石英固溶体）である。石
英固溶体としては、特にβ−石英固溶体を挙げることが
出来る。また、エンスタタイトには、クリノエンスタタ
イト、プロトエンスタタイト及びエンスタタイトが包含
される。本発明の結晶化ガラスは、エンスタタイト及び
準安定な石英固溶体を主結晶相として含有することで、
優れたヤング率、強度及び耐熱性を有することができ
る。但し、上記の結晶のほかスピネル、ムライト、2MgO
・SiO₂、MgO・SiO₂、チタン酸塩などその他の結晶を含む
こともできる。

【００３３】さらに、本発明の結晶化ガラスに含まれる
エンスタタイトや準安定な石英固溶体などの結晶の平均
粒子径は１μm以下である。結晶粒子の平均粒子径が１
μm以下であることで、強度及び表面平滑性に優れた結
晶化ガラスとすることができる。結晶平均粒子径が１μ
mを超えると、ガラスの機械強度を低下させるだけでな
く、研磨加工時に結晶の欠落を引き起こしてガラスの表
面粗度を悪化させる。上記結晶粒子の平均粒子径は、好
ましくは0.5μm以下である。

【００３４】結晶化ガラス及び基板の製造方法 本発明の結晶化ガラス及び基板は、公知のガラスの製造
方法を用いて製造することができる。例えば、高温溶融
法、即ち所定の割合のガラス原料を空気中または不活性
ガス雰囲気で溶解し、バブリングや脱泡剤の添加や撹拌
などによってガラスの均質化を行い、周知のプレス法や
ダウンドーロ成形などの方法により板ガラスに成形し、
その後、研削、研磨などの加工を施こすことで、所望の
サイズ、形状のガラス成形品を得ることができる。最終
製品が基板である場合、基板の形状等を考慮したガラス
成形品とすることができる。

【００３５】得られたガラス成形品は、結晶化のための
熱処理方法を施される。熱処理方法には特に制限はな
く、結晶化促進剤の含有量やガラスの転移温度、結晶化
ピーク温度などに応じて適宜選択することができる。但
し、初期の段階で比較的低温度（例えば、７００〜８５
０℃）で熱処理して多数の結晶核を発せしめ、その後、
温度を８５０〜１１５０℃に上げて結晶を成長させるこ
とが、結晶を微細化するという観点からは好ましい。本
発明の結晶化ガラスの製造に際しては、熱処理のスケジ
ュール又はガラス組成を順次に変えることにより、析出
結晶サイズや結晶量を制御することができ、それにより
結晶化ガラスの特性を大幅に調整することができる。ま
た、本発明においては、同じヤング率や同じ結晶粒子の
大きさまたは同じ結晶化均質性を有する結晶化ガラスを
作製するための結晶核生成熱処理及び結晶成長熱処理の
許容温度範囲は30℃以上の温度幅をもつので、結晶化の
製造工程を容易に制御することができる。

【００３６】さらに、本発明においては、熱処理により
MgO・SiO₂の組成を有するエンスタタイト及び(Mg・Al_)SiO
₃の組成を有するエンスタタイト固溶体や石英固溶体の
結晶構造をもち、例えば、2MgO・2Al₂O₃・5SiO₂、MgO・Al₂
O₃・3SiO₂、及びMgO・Al₂O₃・4SiO₂ような組成を有する結
晶の内少なくとも一種以上が主結晶として析出する熱処
理条件とすることが適当である。尚、これらの主結晶の
ほか、2MgO・SiO₂、スピネル、ムライトなどのその他の
結晶が析出してもよいが、主結晶相としてはエンスタタ
イトや準安定なクオーツ（石英固溶体）が析出する条件
を設定することが好ましい。そのような条件としては、
結晶化処理温度をできるだけ低く抑える。例えば、１１
５０℃以下にすることが適当である。また、核生成処理
温度をガラスの転移温度より３０〜６０℃高い温度に設
定することが適当である。

【００３７】熱処理を終えた結晶化ガラスの成形品は、
必要により研磨することができ、研磨方法については特
に制限がない。例えば、合成ダイヤモンド、炭化珪素、
酸化アルミニウム、炭化ホウ素などの合成砥粒や、天然
ダイヤモンド、酸化セリウムなどの天然砥粒を用いて、
公知の方法により研磨することができる。

【００３８】本発明の本発明の結晶化ガラスからなる情
報記録媒体用基板は、上記方法において、成形品を基板
形状とすることで得ることができる。本発明の結晶化ガ
ラスから基板は、AFMで測定した平均粗さRaで20オング
ストローム以下の表面平滑性を有することが好ましい。
特に本発明の結晶化ガラスを磁気ディスク基板に用いる
場合、表面の平均粗さRaは、磁気ディスクの記録密度に
大きく影響する。表面粗さが20オングストロームを超え
ると、高記録密度化を達成しにくくなる。本発明の結晶
化ガラスから基板の表面粗さは磁気ディスクの高記録密
度化を考慮すると、15オングストローム以下であること
がより好ましく、10オングストローム以下であることが
さらに好ましい。

【００３９】2MgO・2Al₂O₃・5SiO₂、MgO・Al₂O₃・3SiO₂、及
びMgO・Al₂O₃・4SiO₂から選ばれる少なくとも１種の石英
固溶体結晶を主結晶として含む本発明の結晶化ガラスか
らなる基板は、高強度、高硬度、高ヤング率であり、か
つ化学的耐久性や耐熱性が優れることから、磁気ディス
ク基板として有用である。さらに、本発明の結晶化ガラ
スは、無アルカリ、又は低アルカリであるため、磁気デ
ィスク基板とした場合でも、磁気膜と基板とのコロージ
ョンを大いに低減することができ、磁気膜を最善に保つ
ことができる。本発明の結晶化ガラスからなる磁気ディ
スク基板は、磁気ディスク基板として必要な表面平滑
性、平坦性、強度、硬度、化学耐久性、耐熱性などをす
べて満足することができる。また、従来の結晶化ガラス
（Li₂O−SiO₂結晶化ガラス）に比べ、約２倍程度のヤン
グ率をもつので、ディスクの高速回転化によるたわみを
より小さく抑えることができ、高TPIハードディスクの
実現のため基板材料として好適である。本発明の結晶化
ガラスは、耐熱性、表面平滑性、化学耐久性、光学的性
質及び機械的強度に優れているので、磁気ディスク等の
情報記録媒体用基板や光磁気ディスク用のガラス基板や
光ディスクなどの電子光学用ガラス基板、次世代ＬＣＤ
として気体される低温多結晶シリコン液晶表示装置用の
耐熱性基板、或いは電気、電子部品用のガラス基板とし
て好適に使用できる。

【００４０】磁気ディスクの説明 本発明の情報記録媒体は、本発明の基板と、該基板上に
形成された記録層とを有することを特徴とする。以下、
本発明の結晶化ガラスからなる基板の主表面に、少なく
とも磁性層を形成した磁気ディスク（ハードディスク）
ものについて説明する。磁性層以外の層としては、機能
面から、下地層、保護層、潤滑層、凹凸制御層などが挙
げられ、必要に応じて形成される。これらの各層の形成
には各種薄膜形成技術が利用される。 磁性層の材料は
特に制限されない。磁性層としては、例えば、Co系の
他、フェライト系、鉄−希土類系などが挙げられる。磁
性層は、水平磁気記録、垂直磁気記録のいずれの磁性層
でもよい。磁性層としては、具体的には、例えば、Coを
主成分とするCoPt、CoCr、CoNi、CoNiCr、CoCrTa、CoPt
CrやCoNiCrPt、CoNiCrTa、CoCrPtTa、CoCrPtSiO などの
磁性薄膜が挙げられる。また、磁性層を非磁性層で分割
してノイズ低減を図った多層構成としてもよい。

【００４１】磁性層における下地層は、磁性層に応じて
選択される。下地層としては、例えば、Cr、Mo、Ta、T
i、Ｗ、Ｖ、Ｂ、Al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、又はそれらの金属の酸化物、窒
化物、炭化物等からなる下地層等が挙げられる。Coを主
成分とする磁性層の場合には、磁気特性向上の観点から
Cr単体やCr合金であることが好ましい。下地層は単層と
は限らず、同一又は異種の層を積層した複数層構造とす
ることもできる。例えば、Al／Cr／CrMo、Al／Cr／Cr等
の多層下地層等が挙げられる。また、基板と磁性層の間
又は磁性層の上部に、磁気ヘッドと磁気ディスクが吸着
することを防止するための凹凸制御層を設けてもよい。
この凹凸制御層を設けることによって、磁気ディスクの
表面粗さは適度に調整されるので、磁気ヘッドと磁気デ
ィスクが吸着することがなくなり、信頼性の高い磁気デ
ィスクが得られる。凹凸制御層の材料及び形成方法は多
種知られており、特に制限されない。例えば、凹凸制御
層の材料としては、Al、Ag、Ti、Nb、Ta、Bi、Si、Zr、
Cr、Cu、Au、Sn、Pd、Sb、Ge、Mgなどから選ばれる少な
くとも一種以上の金属、又はそれらの合金、あるいは、
それらの酸化物、窒化物、炭化物等からなる下地層等が
挙げられる。形成が容易であるという観点からは、Al単
体やAl合金、酸化Al、窒化AlといったAlを主成分とする
金属であることが望ましい。

【００４２】また、ヘッドスティクションを考慮する
と、凹凸形成層の表面粗さは、Rmax＝５０〜３００オン
グストロームであることが好ましい。より好ましい範囲
は、Rmax＝１００〜２００オングストロームである。Rm
axが５０オングストローム未満の場合、磁気ディスク表
面が平坦に近いため、磁気ヘッドと磁気ディスクが吸着
し、磁気ヘッドや磁気ディスクが吸着し、磁気ヘッドや
磁気ディスクが傷ついてしまったり、吸着によるヘッド
クラッシュを起こすので好ましくない。また、Rmaxが３
００オングストロームを超える場合、グライド高さ（グ
ライドハイト）が大きくなり記録密度の低下を招くので
好ましくない。尚、凹凸制御層を設けずに、ガラス基板
表面に、エッチング処理やレーザー光の照射等の手段で
凹凸を付け、テクスチャリング処理を施してもよい。

【００４３】保護層としては、例えば、Cr膜、Cr合金
膜、炭素膜、ジルコニア膜、シリカ膜等が挙げられる。
これらの保護膜は、下地層、磁性層等とともにインライ
ン型スパッタ装置等で連続して形成できる。また、これ
らの保護膜は、単層としてもよく、あるいは、同一又は
異種の膜からなる多層構成としてもよい。上記保護層上
に、あるいは上記保護膜に替えて、他の保護層を形成し
てもよい。例えば、上記保護層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）膜を形成してもよい。この場合、保護膜と凹
凸制御層の両方の機能を果たす。潤滑層としては多種多
様な提案がなされているが、一般的には、液体潤滑剤で
あるパーフルオロポリエーテルをフレオン系などの溶媒
で希釈し、媒体表面にディッピング法、スピンコート
法、スプレイ法によって塗布し、必要に応じて加熱処理
を行って形成する。

【００４４】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明の詳細を説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。表１及び２には実施例１−19のガラス組成をモル％
で示した。これらのガラスを溶解する際の出発原料とし
ては、SiO₂、Al₂O₃、Al(OH)₃、MgO、CaCO₃、Y₂O₃、Ti
O₂、ZrO₂、Li₂CO₃などを用いて表１及び２に示した所定
の割合に２５０−３００g秤量し、十分に混合して調合
バッチと成し、これを白金るつぼに入れ、１５５０℃で
攪拌しながら空気中4−５時間ガラスの溶解を行った。
熔融後、ガラス融液をサイズ１８０x１５x２５mmのカー
ボンの金型に流し、ガラスの転移点温度まで 放冷して
から直ちにアニール炉に入れ、ガラスの転移温度範囲で
約１時間アニールして炉内で室温まで放冷した。得られ
たガラスは顕微鏡で観察できる結晶が析出しなかった。

【００４５】１８０x１５x２５mmサイズのガラスを１０
０x１０x１０mm、１０x１０x２０mm、１０x１x２０mmに
研磨した後、熱処理炉に入れ、表１及び２に示した第一
次熱処理温度まで1−5℃／分の昇温速度で昇温し、当該
温度で2−10時間程度保温し第一次熱処理を行い、第一
次熱処理を終えた後直ちに第一次熱処理温度から表1及
び２に示した第二次熱処理温度までに2−10℃／分の昇
温速度で昇温し、1−5時間程度保温した後、炉内で室温
まで冷却することによって結晶化ガラスを作製した。得
られた結晶化ガラスをさらに長さを95mmに研磨してヤン
グ率、比重の測定サンプルとした。ヤング率の測定は95
x１０x１０mmのサンプルを用いて超音波法で行われた。
測定で得られたデータをガラスの組成と共に表１及び２
に示した。

【００４６】表面粗さの測定は原子間力顕微鏡（AFM）
を用いて表面観察を行った。サンプル表面中3−5個所あ
たり２Ｘ２mmの視野中の算数平均粗さを算出した。勿論
表面粗さは研磨条件や熱処理条件によって違うが、図１
及び図２には、表1に示した熱処理条件で熱処理した実
施例４の結晶化ガラスを光学ガラスの研磨工程で研磨し
た後のAFM写真を示す。図２に示すように、本発明の結
晶化ガラスの結晶粒は１μｍよりもはるかに小さいこと
がわかる。また、実施例１の表面粗さは約４オングスト
ロームと小さく次世代磁気ディスクの表面平滑性に対す
る要求に十分に対応できる。さらに熱処理条件や研磨条
件を最適化すれば表面平滑性のもっと優れた結晶化ガラ
スの作製が可能である。

【００４７】比較のため、特開平１−２３９０３６号に
開示されたイオン交換ガラス基板と米国特許第2516553
号に記載されたガラス基板とをそれぞれ比較例１及び２
として、表３に組成と特性を記載する。

【００４８】

【表１】

【００４９】

【表２】

【００５０】

【表3】

【００５１】表１及び２から明らかなように、実施例１
−１９のガラス基板はヤング率（130Gpa以上）や比弾性
率（40-60MNm/kgの範囲）などの強度特性が大きい。そ
のためこれらのガラスを、磁気記録媒体用基板として使
用した場合、このガラス基板が高速回転しても、基板に
反りやブレが生じにくく、より基板の薄型化にも対応で
きることが分かる。さらに、これらの結晶化ガラスの表
面粗度（Ra）は、例えば、合成ダイヤモンド、炭化珪
素、酸化カルシウム、酸化鉄、酸化セリウムなどの研磨
剤を用いる通常の光学ガラスの研磨法で５Å以下に研磨
することができる。そのため、平坦性に優れた基板を得
ることができ、磁気ヘッドの低浮上化を図ることを目的
とする磁気記録媒体用ガラス基板として有用である。ま
た、実施例１３について液相温度を測定したところ、１
２８０℃であり、充分に成形し易い材料であることがわ
かった。

【００５２】これに対し、比較例１の化学強化ガラス基
板は、表面平滑性及び平坦性に優れているものの、耐熱
性及びヤング率などの強度特性で本発明のガラス基板に
比べかなり劣る。従って、磁気記録媒体を製造する際、
高い保磁力を得るために行う磁気層に対する熱処理が十
分できず、高保磁力を有する磁気記録媒体が得られない
し、また、比較例１のガラスには多量のアルカリを含有
するため、磁気膜と基板とのコロージョンが生じやす
く、磁気膜にダメージを与えるおそれがある。また、比
較例２の結晶化ガラス基板は、ヤング率や比弾性率及び
平滑性の点で本発明のガラスに比べ劣る。特に基板の平
滑性が大きな結晶粒子の存在によって損なわれるので、
高密度記録化を図ることが難しい。

【００５３】

【発明の効果】本発明の結晶化ガラスは、容易に成形す
ることができ、１１０GPa以上の大きなヤング率及び900
℃以上の高い耐熱性を有し、優れた表面平滑性（表面粗
さRa＜20オングストローム）をもち、かつ硬度や強度の
大きい基板材料として用いられる他、電子部品用材料と
しても好適に使用することができる。また、本発明の結
晶化ガラスからなる基板は、当該材料の耐熱性が優れる
ため、磁気膜の特性向上に必要な熱処理を基板の変形無
しに施すことができ、平坦性が優れるため、磁気ヘッド
の低浮上化、即ち高密度記録化が達成でき、ヤング率や
比弾性率及び強度が大きいので、磁気ディスクの薄型化
及び高速回転化を達成できると共に磁気ディスクの破損
も避けられるという利点を有する。さらに本発明の結晶
化ガラスは、比較的安定に得ることができ、工業的規模
での生産が容易であるため、安価な次世代磁気記録媒体
用基板ガラスとして大きく期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例４で得られた結晶化ガラスの原子間力顕
微鏡の写真を示す。

【図２】実施例４で得られた結晶化ガラスの原子間力顕
微鏡の写真を示す。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】SiO₂：35−65モル％ Al₂O₃： 5−25モル％ MgO： 10−40モル％ TiO₂：5−15モル％ Li₂O：0.2−10モル％ を含有し、主結晶相がエンスタタイト及び準安定な石英
   固溶体であり、かつ結晶粒子の平均粒径が1μm以下であ
   ることを特徴とする情報記録媒体用結晶化ガラス基板。
2. 【請求項２】準安定な石英固溶体が、2MgO・2Al₂O₃・5SiO
   ₂、MgO・Al₂O₃・3SiO₂、MgO・Al₂O₃・4SiO₂から選ばれる１
   種又は２種以上の組成を有することを特徴とする請求項
   １に記載の基板。
3. 【請求項３】Y₂O₃を0-10モル％を含有することを特徴と
   する請求項１又は２に記載の基板。
4. 【請求項４】Y₂O₃を0.8-8モル％を含有することを特徴
   とする請求項１又は２に記載の基板。
5. 【請求項５】モル比（Al₂O₃／MgO）が0.9未満であるこ
   とを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の基
   板。
6. 【請求項６】モル比（Al₂O₃／MgO）が0.5未満であるこ
   とを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の基
   板。
7. 【請求項７】Na₂O：0−10モル％ K₂O：0−10モル％ CaO：0−10モル％ SrO：0−10モル％ BaO：0−10モル％ ZnO：0−10モル％ NiO：0−10モル％ R₂O₃：0−5モル％（Ｒ：Bイオン、希土類金属イオン） CeO₂：0−5モル％ ZrO₂：0−5モル％ N₂O₅：0−5モル％（Ｎ：Ｐイオン、Nbイオン、Taイオ
   ン） As₂O₃：0-2モル％ Sb₂O₃：0-2モル％ をさらに含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか
   １項に記載の基板。
8. 【請求項８】請求項１〜７のいずれか１項に記載の基板
   と、該基板上に形成された記録層とを有することを特徴
   とする情報記録媒体。