説明

情報記録媒体用ガラス基板およびその製造方法、並びに情報記録媒体

【課題】アルカリ金属含有ガラス基板のアルカリ溶出量を抑制し、耐久性に優れ、高性能、且つ高品質な情報記録媒体用ガラス基板、及びこれを用いた情報記録媒体を提供する。
【解決手段】ガラス材料からなる基板を、加熱された酢酸塩含有水溶液に浸漬させるガラス成分の溶出抑制処理を施す工程を有することを特徴とする情報記録媒体用ガラス基板の製造方法、

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、情報記録媒体用ガラス基板およびその製造方法、並びに情報記録媒体に関する。この情報記録媒体はコンピュータあるいは民生機器の外部記憶装置である固定磁気記録装置(ハードディスク装置)に好適に搭載される。
【背景技術】
【0002】
急激な高記録密度化、及び低コスト化が進んでいる磁気ディスク装置は、高速回転する情報記憶媒体(磁気ディスク)上を、ヘッドを僅かに浮上させて走査させることによってランダムアクセスを実現しているが、高記憶密度と高速アクセスを両立させる為には、磁気ディスク回転数を上げることと、磁気ディスクとヘッドの間隔(ヘッド浮上量)を小さくすることが求められる。そのためには、ガラス基板上への汚染やパーティクルなどの異物付着のない、極めて清浄な表面が求められる。
【0003】
磁気ディスクの基板材料は、従来はAlにNi−Pメッキを施した基板が主流であったが、高剛性で高速回転させても変形しづらく、表面の平滑性の高いガラス基板に対する需要が、耐衝撃性の要求されるモバイル用磁気ディスク装置を中心に拡大している。
【0004】
更に、昨今の情報家電製品への磁気ディスク装置の適用により、多量のガラス基板の需要に対する供給量の確保と、更なる低コスト化が求められているが、軟化温度以上で加圧成形すると容易に円板状の基板が得られると言ったガラスの特質により、ガラスは低コスト基板を大量に作製できる可能性を秘めている。
【0005】
この様な加圧成形による低コストガラス基板を作成する際、加圧成形を容易にするためには、成形温度をできるだけ低温にするのが望ましい。低温成形を達成するために、例えば、Li、Na、Kなどのアルカリ金属をガラスに添加することが行われている。
【0006】
一方、情報記録媒体に求められる特性の観点からは、アルカリ金属は磁性層を腐食させる、表面析出物を生成してこの表面析出物がヘッドを破壊するなどのデメリットが大きいため、アルカリ金属の溶出量を極力抑える事が望まれている。
【0007】
基板からのLi、Na、Kなどのアルカリイオンの溶出を防ぐ方法として、これまでに、熱濃硫酸にガラス基板を浸漬する方法(例えば、特許文献1参照。)や、硫酸水素カリウムや、微量の水を含んだピロ硫酸カリウム等の溶融塩にガラス基板を浸漬する方法(例えば、特許文献2参照。)などが提案されている。
【0008】
これらの方法は、処理液に含まれている水から生成されるヒドロニウムイオン(H3+)とガラス基板中のアルカリ元素がイオン交換し、最終的にH2Oが抜けて、結果的にはガラス中のアルカリ元素とHが置換する事により、ガラス基板表面を改質し、高温・高湿状態でも、アルカリ元素が表面に析出しにくい状態を作っていると考えられる。
【0009】
また、加熱したグリセリンやポリエチレングリコールに浸漬する方法(例えば、特許文献3参照。)や、カルボン酸およびフェノールカルポン酸からなる有機酸溶融液に浸漬する方法(例えば、特許文献4参照。)なども提案されている。
【0010】
一方で、効果的な方法として、硝酸リチウム水溶液に浸漬する方法(例えば、特許文献5参照。)や、高温高圧水に浸漬する方法(例えば、特許文献6参照。)などが提案されている。
【0011】
また、特許文献7には加熱アルカリ金属塩に浸漬するガラス成分の溶出抑制処理が提案されており、アルカリ金属塩としては硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、リン酸塩、塩化物、フッ化物などの沸点上昇効果を有するものが挙げられており、水に対する溶解度の高いLi塩、特に硝酸リチウムの水溶液が好ましいとしている。
【特許文献1】特開平10−226539号公報
【特許文献2】特開2000−82211号公報
【特許文献3】特開平10−194789号公報
【特許文献4】特開2004−59391号公報
【特許文献5】特開2002−220259号公報
【特許文献6】特開2003−30828号公報
【特許文献7】特開2002−362944号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
しかし、特許文献1の方法では、ガラス表面のアルカリイオンが減少する反面、ガラス骨格も破壊されて、かえってアルカリイオンが移動し易くなり、アルカリイオン溶出量が増大してしまう。
【0013】
また、特許文献2の方法では、300℃前後の高温での溶融塩中の処理のため、基板表面が荒れてしまう。
【0014】
また、特許文献3や特許文献4の方法では、水が存在しないため、ヒドロニウムイオンが生成されず、十分なアルカリイオンの溶出を抑制する効果を得ることができない。
【0015】
また、特許文献5や7の方法では、硝酸リチウムの常温での飽和溶解度は、水100gに対して84.5g程度であり、この濃度による沸点上昇は約13℃程度となり、水溶液の沸点は約113℃であるため、特許文献5に記載の濃度を用いた場合、常温で固化してしまい、水溶液の交換が困難となる。なお、ここでの常温とは、20℃としている。
【0016】
また、特許文献6の方法では、高圧容器が必要であり、製造装置のコストアップにつながる。
【0017】
本発明者らは、このような状況に鑑み、鋭意検討の結果、以下の知見を見出した。
水への溶解度が高く、水のモル沸点上昇が大きい材料を溶解した高温の水溶液にガラス基板を浸漬処理すると、アルカリ溶出量を抑制することができる。高温の水溶液を用いる理由は、水から生成されるヒドロニウムイオン(H3+)とガラス基板中のアルカリ元素がイオン交換する確率を高め、そのイオン交換反応の速度を上げるためである。温度が低い場合でも、このイオン交換反応は行われるが、例えば、200℃の水溶液で1分の浸漬処理と同等の効果を100℃の水溶液で得るためには、数日間の浸潰処理を行う必要がある。
【0018】
また、常温での飽和溶解度が大きな材料を用いた場合、常温で析出、もしくは固化しない濃度であっても、十分に高いモル沸点上昇を得る事ができるため、高いイオン交換反応速度と、常温における液交換などのメンテナンスの容易さを両立することができる。
【0019】
一方、ガラス基板上への汚染やパーティクルなどの異物付着のない、極めて清浄な表面を得るためには、ガラス表面へのエッチング効果のある、アルカリ性の溶液を用いた洗浄が一般的に有効であるが、上記のイオン交換反応を行う為の高温の水溶液をアルカリ性にすることにより、アルカリ溶出を抑制する効果と、洗浄の効果を一つの処理で行うことが可能となる。なお、一般的には、アルカリ性水溶液のpHが9以上で十分な洗浄効果を得ることができる。
上述の各条件を満たす材料につき、鋭意検討の結果、酢酸塩を用いると上記の問題を解決できることを見出し、本発明に到達した。即ち、酢酸塩は、特許文献5にて提案されている硝酸リチウムよりも飽和溶解度の高い材料であり、例えば、酢酸カリウムの場合は、常温である20℃の水100gに対して、約260gの溶解量があり、この溶解量の水溶液によるモル沸点上昇は約26℃程度、即ち、沸点は約126℃となる。更に、酢酸は、他の無機酸や、酢酸と同様の有機酸である蟻酸に比べて酸解離定数Kaが小さく、pKa=log10a=4.8程度であり、1wt%以上の酢酸カリウム水溶液のpHは約9.15と弱アルカリ性となる。
【0020】
本発明の目的とするところは、アルカリ金属を含むガラス基板の製造方法において、アルカリ溶出量を容易に抑制し、耐久性に優れ、高性能、且つ高品質な情報記録媒体用ガラス基板の製造方法及び情報記録媒体用ガラス基板、これを用いた情報記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0021】
本発明の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法は、ガラス材料からなる基板を、加熱された酢酸塩含有水溶液に浸漬させるガラス成分の溶出抑制処理を施す工程を有することを特徴とする。
【0022】
また、本発明の情報記録媒体用ガラス基板は、前記情報記録媒体用ガラス基板の製造方法により製造されてなることを特徴とする。
【0023】
また、本発明の情報記録媒体は、前記ガラス基板を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0024】
高温の水溶液にガラス基板を浸漬処理する際、水に対する溶解量が大きい酢酸塩を含有する水溶液を用いることで、十分なモル沸点上昇により高温の水溶液を得ることができるため、水から生成されるヒドロニウムイオン(H3+)とガラス基板中のアルカリ元素とのイオン交換確率を高め、その結果、イオン交換反応の速度を上げ、良好なアルカリ溶出量の抑制効果を得ることができる。更に、アルカリ溶出量の抑制効果に加えて、酢酸塩水溶液が弱アルカリ性であることにより、洗浄効果を得ることができる。酢酸塩水溶液のpHが9以上であると、この洗浄効果がより大きくなる。
【0025】
これにより、アルカリ溶出量を容易に抑制し、耐久性に優れ、高性能、且つ高品質な情報記録媒体用ガラス基板、及びこれを用いた情報記録媒体を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0026】
以下に、本発明の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法につき説明する。
まず、Li、Na、K等のアルカリ元素を含有している、ドーナツ形状を有する円板状のガラス基板を作製する。また、その方法は特に拘らないが、プレス成形法、板状ガラスからの切り出し等が挙げられる。
【0027】
ここで得られたガラス基板の表面は、ラップ加工、及びポリッシュ加工により、中心線平均粗さ(Ra)が0.2nmとなる様に調整する。その後、スクラブ洗浄、超音波洗浄、IPA(イソプロピルアルコール)洗浄を行い、清浄な表面を得る。
【0028】
続いて、上記洗浄が完了したガラス基板を高温の酢酸塩水溶液に浸漬処理することにより、ガラス基板の表面および端面からのアルカリ溶出抑制処理を行う。酢酸塩としては、酢酸カリウム、酢酸リチウムなどを挙げることができる。これらの酢酸塩の水溶液は、上述のようにpH9以上であり、酢酸塩水溶液への浸漬により、アルカリ溶出を抑制できると共に、十分な洗浄効果を得ることができる。水溶液の温度は100〜200℃であることが好ましい。この液温は目的とする温度に応じて設定された濃度の酢酸カリウム水溶液を用いることにより、水のモル沸点上昇を利用して、所望の液温を得ることができる。
【0029】
以下、酢酸塩としては、酢酸カリウムを用いて説明するが、酢酸塩の濃度は、例えば、125℃の液温を得るためには、水100gに対して酢酸カリウムを240g以上、即ち約70.6重量%の濃度に溶解すればよい。ここで、水溶液濃度の上限値を、常温である20℃における酢酸カリウムの飽和溶解度とすることが好ましい。水溶液濃度を常温における酢酸カリウムの飽和溶解度以内にすることで、常温でも液体状態を維持することができる。酢酸カリウムの20℃における飽和溶解度は、水100gに対して約260g、即ち約72.2重量%なので、この濃度以内に調整すればよい。浸漬処理時間は求めるアルカリ溶出効果の程度、水溶液の温度、濃度により異なるが、所望のアルカリ溶出抑制効果を得るために必要な時間浸漬処理すればよい。
【0030】
上記のアルカリ溶出抑制処理が完了したガラス基板は、高温の酢酸カリウム水溶液から取り出した後、直ちに温水に浸漬することで、ガラス基板の表面に付着した酢酸カリウムを溶解、除去する。ここで用いる温水は、ガラス基板の表面の付着した酢酸カリウムが十分に溶解、除去されれば良く、例えば、70℃の温水に10分間浸漬する。
【0031】
その後、前述と同様の、スクラブ洗浄、超音波洗浄、IPA(イソプロピルアルコール)洗浄を行い、清浄な表面を得る。
【0032】
こうして得られるガラス基板の断面構造の概略図を図1に示す。即ち、図1は加熱された酢酸塩含有水溶液への浸潰によるガラス成分の溶出抑制処理が施された情報記録媒体用ガラス基板を示している。図1に示すガラス基板の最表面層11におけるアルカリイオンは、酢酸カリウム水溶液に含まれている水から生成されるヒドロニウムイオン(H3+)とイオン交換し、最終的にH2Oが抜けて、結果的に最表面層11に続くガラス基材の内部12に対して、アルカリイオンが少なく、Hを多く含む層となっている。
【0033】
本発明の情報記録媒体は、図2に示すように、上述のアルカリ溶出抑制処理を施したガラス基板26を用いてなり、例えば、上述のアルカリ溶出抑制処理を施したガラス基板26に対して、例えば、スパッタ法にて、Ni−Al下地層25、Cr下地層24、Co−Cr−Pt系磁性層23、C保護膜22を順次形成し、更にディップコート法にてパーフルオロエーテル系液体潤滑剤21を塗布することにより得られる。
【実施例】
【0034】
以下に、本発明の具体的な実施例を詳細に説明する。
なお、各実施例における評価は以下のように行った。
【0035】
ガラス基板からのアルカリ溶出量の評価は、以下の1)〜4)の手順で行った。
1) 上記アルカリ溶出抑制処理を施したガラス基板を、温度80℃、相対湿度85%の恒温槽内で96時間放置した。
2) 上記放置後のガラス基板を、容積0.5Lのテフロン(登録商標)容器に入れ、更に、電気抵抗18MΩ以上の超純水を10mL加えた。
3) 上記テフロン(登録商標)容器を、3分間揺動させ、アルカリイオンの抽出を行った。
4) 得られた抽出液を、ICP(誘導結合プラズマ発光分析)によりアルカリイオン量の測定を行った。アルカリイオンは、Li、Na、Kの3元素とし、結果はその合計値とした。
【0036】
また、異物個数は、ガラス基板の表面に残存している平均径約0.1μm以上の大きさの異物につき、その個数を光学式外観検査装置を用いて計測した。
【0037】
更に、各実施例、比較例で得られた磁気記録媒体としたものに対して、温度80℃、相対湿度80%の環境下に1000時間放置し、放置前後の面当りのエラー数を比較し、信頼性評価とした。
【0038】
(実施例1)
SiO2:65モル%、Li2O:10モル%、Na2O:10モル%、Al23;10モル%、B23(?):2モル%をベースに、更に複数の微量添加物を加えた組成からなるガラス材料を用い、外径65mm、内径20mm、厚さ0.635mmのドーナツ形状を有する円板状のガラス基板を作製した。また、ガラス基板の表面は、ラップ加工、及びポリッシュ加工により、中心線平均粗さ(Ra)が0.2nmとなる様に加工した。
次いで、スクラブ洗浄、超音波洗浄、IPA(イソプロピルアルコール)洗浄を行い、清浄な表面を得た。
【0039】
次いで、別途、水のモル沸点上昇が25℃、即ち、沸点が125℃となる様に酢酸カリウムの濃度を調整した水溶液を準備した。具体的には、70.6重量%の酢酸カリウム水溶液を用いた。この水溶液のpHは9.15であった。
【0040】
この酢酸カリウム水溶液を、115℃に加熱し、その水溶液中に上記のガラス基板を60分間浸漬させてアルカリ溶出抑制処理を行った。その後、酢酸カリウム水溶液から取り出した基板を、直ちに、70℃の温水に10分閤浸潰させて、ガラス基板の表面に付着している酢酸カリウムを除去した。次いで、前述と同様の、スクラブ洗浄、超音波洗浄、IPA(イソプロピルアルコール)洗浄を行い、清浄な表面を得た。
【0041】
次いで、このガラス基板のアルカリ溶出量を、上述の手順で調査した。
また、ガラス基板の表面に残存している平均径約0.1μm以上の大きさの異物に対して、その個数を光学式外観検査装置にて調査した。その結果を表1に示す。
【0042】
更に、上記アルカリ溶出抑制処理を施したガラス基板に、スパッタ法にて、Ni−Al下地層25、Cr下地層24、Co−Cr−Pt系磁性層23、C保護膜22を順次形成し、更にディップコート法にてパーフルオロエーテル系液体潤滑材21を塗布し、図2に示すような磁気記録媒体を得た。
【0043】
この磁気記録媒体を、温度80℃、相対湿度80%の環境下に1000時間放置し、放置前後の面当りのエラー数を比較し、信頼性評価を行った。その結果を表1に示す。
【0044】
(実施例2)
酢酸カリウム水溶液の温度を120℃とした以外は、実施例1と同様にして情報記録媒体用ガラス基板を作製し、アルカリ溶出量と異物個数を調べた。その結果を表1に示す。また、そのガラス基板を用いた以外は実施例1と同様にして情報記録媒体を作製し、信頼性評価を行った。その結果を表1に示す。
【0045】
(実施例3)
酢酸カリウム水溶液の温度を125℃とし、浸漬時間を30分とした以外は実施例1と同様にして情報記録媒体用ガラス基板を作製し、アルカリ溶出量と異物個数を調べた。その結果を表1に示す。また、そのガラス基板を用いた以外は実施例1と同様にして情報記録媒体を作製し、信頼性評価を行った。その結果を表1に示す。
【0046】
(実施例4)
酢酸カリウム水溶液への浸漬時間を60分とした以外は、実施例3と同様にして情報記録媒体用ガラス基板を作製し、アルカリ溶出量と異物個数を調べた。その結果を表1に示す。また、そのガラス基板を用いた以外は実施例1と同様にして情報記録媒体を作製し、信頼性評価を行った。その結果を表1に示す。
【0047】
(実施例5)
酢酸カリウム水溶液への浸漬時間を120分とした以外は、実施例3と同様にして情報記録媒体用ガラス基板を作製し、アルカリ溶出量と異物個数を調べた。その結果を表1に示す。また、そのガラス基板を用いた以外は実施例1と同様にして情報記録媒体を作製し、信頼性評価を行った。その結果を表1に示す。
【0048】
(実施例6)
水のモル沸点上昇が35℃、即ち、沸点が135℃となる様に酢酸カリウムの濃度を調整した。具体的には、77.3重量%の酢酸カリウム水溶液を用いた。この水溶液のpHは9.15であった。
アルカリ溶出抑制処理として上記の酢酸カリウム水溶液を、135℃に加熱し、その水溶液中にガラス基板を60分間浸漬させた以外は実施例1と同様にして。情報記録媒体用ガラス基板を作製し、アルカリ溶出量と異物個数を調べた。その結果を表1に示す。また、そのガラス基板を用いた以外は実施例1と同様にして情報記録媒体を作製し、信頼性評価を行った。その結果を表1に示す。
【0049】
(実施例7)
アルカリ溶出抑制処理液として水のモル沸点上昇が25℃、即ち、沸点が125℃となるように酢酸リチウムの濃度を調整した水溶液、具体的には、61.7重量%の酢酸リチウム水溶液を用いた。この水溶液のpHは9.60であった。
【0050】
アルカリ溶出抑制処理として上記の酢酸リチウム水溶液を、125℃に加熱し、その水溶液中にガラス基板を60分間浸漬させた以外は実施例1と同様にして。情報記録媒体用ガラス基板を作製し、アルカリ溶出量と異物個数を調べた。その結果を表1に示す。また、そのガラス基板を用いた以外は実施例1と同様にして情報記録媒体を作製し、信頼性評価を行った。その結果を表1に示す。
【0051】
(比較例1)
アルカリ溶出抑制処理液として水のモル沸点上昇が25℃、即ち、沸点が125℃となる様に硝酸リチウムの濃度を調整した水溶液、具体的には、63.0重量%の硝酸リチウム水溶液を用いた。この水溶液のpHは6.70であった。
アルカリ溶出抑制処理として上記の硝酸リチウム水溶液を、125℃に加熱し、その水溶液中にガラス基板を60分間浸漬させた以外は実施例1と同様にして。情報記録媒体用ガラス基板を作製し、アルカリ溶出量と異物個数を調べた。その結果を表1に示す。また、そのガラス基板を用いた以外は実施例1と同様にして情報記録媒体を作製し、信頼性評価を行った。その結果を表1に示す。
【0052】
(比較例2)
酢酸カリウム水溶液への浸潰処理を行わないこと以外は、実施例1と同様にした。アルカリ溶出量と異物個数、および信頼性評価の結果を表1に示す。
【0053】
【表1】

【0054】
表1より、比較例に対して、全ての実施例において、極めて高いアルカリ溶出抑制効果があり、ガラス基板の表面に残存している平均径約0.1μm以上の大きさの異物個数も少ないことがわかる。また、放置前後のエラー個数の変化においても、アルカリ溶出抑制処理を行う有効性が確認できる。
【0055】
これに対して、アルカリ溶出抑制処理をしていない比較例2ではアルカリ溶出量が格段に多くなっている。硝酸リチウムを用いてアルカリ溶出処理を行った比較例1では、異物個数が比較例2の異物個数と共に、各実施例に比べて多くなっている。
これらのことから、本発明に於けるように、酢酸塩を用いたアルカリ溶出抑制処理を行うと、アルカリの溶出の抑制と共に、酢酸塩水溶液による洗浄効果により異物個数を低減できたものと考えられる。
【0056】
実施例1〜6、比較例1でアルカリ溶出抑制処理に用いた水溶液を常温である20℃まで冷却したところ、実施例6、および比較例1で用いた水溶液は固化した。従って、水溶液中の酢酸塩の濃度は、常温である20℃における前記酢酸塩の飽和溶解度以内とすることが望ましく、そうすることによって、常温でも液体状態を維持するため、メンテナンスを極めて容易に行うことができる。
【0057】
即ち、アルカリ金属を含むガラス基板からLi、Na、Kなどのアルカリイオンの溶出を防ぐアルカリ溶出抑制処理方法として、高温の水溶液にガラス基板を浸漬処理する際、水に対する溶解量が大きく、その水溶液のpHが9以上である、酢酸塩を含有する水溶液を用いることで、良好なアルカリ溶出量の抑制効果を得ることができると共に、弱アルカリ性の水溶液である事により、洗浄効果を得る事ができる。
【産業上の利用可能性】
【0058】
本発明によれば、アルカリ溶出量を容易に抑制し、耐久性に優れ、高性能、且つ高品質な情報記録媒体用ガラス基板、及びこれを用いた情報記録媒体を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0059】
【図1】本発明に係わる本実施形態のガラス基板の断面構造を説明するためのブロック図である。
【図2】本発明に係わる本実施形態の磁気記録媒体の断面構造を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
【0060】
11 最表面層
12 ガラス基材の内部
21 潤滑剤
22 C保護膜
23 Co−Cr−Pt系磁性層
24 Cr下地層
25 Ni−Al下地層
26 ガラス基板

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガラス材料からなる基板を、加熱された酢酸塩含有水溶液に浸漬させるガラス成分の溶出抑制処理を施す工程を有することを特徴とする情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
【請求項2】
前記溶出抑制処理において溶出を抑制される成分が、アルカリイオンであることを特徴とする請求項1に記載の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
【請求項3】
前記溶出抑制処理における酢酸塩を含有する水溶液のpHが9以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
【請求項4】
酢酸塩が酢酸カリウムもしくは酢酸リチウムであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
【請求項5】
前記溶出抑制処理における水溶液中の酢酸塩濃度が、常温における前記酢酸塩の飽和溶解度以内の濃度であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか1項に記載された方法により製造されてなることを特徴とする情報記録媒体用ガラス基板。
【請求項7】
請求項6に記載されたガラス基板を有することを特徴とする情報記録媒体。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate


【公開番号】特開2008−226311(P2008−226311A)
【公開日】平成20年9月25日(2008.9.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−60534(P2007−60534)
【出願日】平成19年3月9日(2007.3.9)
【出願人】(503361248)富士電機デバイステクノロジー株式会社 (1,023)
【Fターム(参考)】