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
化学強化された情報記録媒体用ガラスにおいて、化学強化による強化層１３を、外周面および内周面に存在させるとともに、情報記録層が形成される上面１１及び下面１２に実質的に存在させないようにする。これにより高精度の基板研磨技術を必要とすることなく、平坦度などの形状精度および強度を向上させることができる。
【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（以下、単に「ガラス基板」と記することがある）に関し、より詳細には磁気ディスク、光磁気ディスク、ＤＶＤ、ＭＤなどの情報記録用媒体などの基板として用いるガラス基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁気ディスク用基板としては、デスクトップ用コンピュータやサーバなどの据え置き型にはアルミニウム合金が、他方ノート型コンピュータやモバイル型コンピュータなどの携帯型にはガラス基板が一般に使用されていたが、アルミニウム合金は変形しやすく、また硬さが不十分であるため研磨後の基板表面の平滑性が十分とは言えなかった。さらに、ヘッドが機械的に磁気ディスクに接触する際、磁性膜が基板から剥離しやすいという問題もあった。そこで、変形が少なく、平滑性が良好で、かつ機械的強度の大きいガラス基板が、携帯型のみならず据え置き型の機器やその他の家庭用情報機器にも今後広く使用されていくものと予測されている。
【０００３】
ガラス基板としては、基板表面のアルカリ元素を他のアルカリ元素と置換することにより圧縮歪みを発生させ、機械的強度を向上させた化学強化ガラスが知られている。化学強化ガラスの製造において、化学強化処理はこれまでは一般的に研磨処理の後に行われ、化学強化処理されたガラス基板はそのまま再加工されることなく製品として出荷されていた。このため、化学処理によってガラス基板の平坦度は通常は粗くなるところ、それを見越してより平坦度の高い研磨処理を行う必要があった。また化学処理によってガラス基板に歪みが生じると廃棄処分に直結し、製造歩留を上げることが難しかった。そこで、例えば特許文献１では、ガラス基板を化学強化処理した後研磨処理し生産性などを高める技術が提案されている。
【特許文献１】日本国公開特許公報『特開２０００−７６６５２号公報（２０００年３月１４日公開）』
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記提案技術では、化学強化処理後の研磨処理によって主表面の強化層を研磨除去するものの、研磨処理後所定厚さの強化層を残している。このため、研磨処理後の強化層が不均一であると、平坦度などの形状品質の低下が起こる。これを防止するにはガラス基板の上下面を均質に研磨処理しなければならず、高精度の研磨技術が要求される。
【０００５】
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高精度の研磨技術を必要とすることなく平坦度などの形状精度に優れ、また高い強度を有する情報記録媒体用ガラス基板を提供することにある。
【０００６】
また本発明の他の目的は、機械的強度および耐久性に優れると共に、高密度記録が可能な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】
【０００７】
本発明によれば、化学強化された情報記録媒体用ガラス基板であって、化学強化による強化層が、外周面および内周面に存在し、情報記録層が形成される面（以下「記録面」と記すことがある）に実質的に存在しないことを特徴とする情報記録媒体用ガラス基板が提供される。なお、本明細書において化学強化とは、ガラス基板のガラス転移点以下の温度領域において、ガラス表面近傍のイオンをより大きなイオン半径を有するイオンに置換し
てガラス基板表面に圧縮応力を発生させることをいう。
【０００８】
ここで、化学強化処理によって適度な厚みの強化層が安定して形成させる観点、および機械的強度や化学的耐久性などを一層向上させる観点から、情報記録層が形成される面におけるガラス成分を、重量％で、ＳｉＯ２：４０〜７５％、Ａｌ２Ｏ３：３〜２０％、Ｂ２Ｏ３：０〜８％（ただし、ゼロを含む）、Ｒ２Ｏ（Ｒ＝Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ）の総量：５〜１５％、ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３：６０〜９０％、Ｒ’Ｏ（Ｒ’＝Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）の総量：０〜２０％（ただし、ゼロを含む）、ＴｉＯ２＋ＺｒＯ２＋ＬｎｘＯｙ：０〜１５％（ただしゼロを含む、またＬｎｘＯｙはランタノイド金属酸化物及びＹ２Ｏ３，Ｎｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５からなる群より選ばれた少なくとも１つの化合物を意味する）とし、
１．５＜Ａｌ２Ｏ３／Ｂ２Ｏ３ 又は Ｂ２Ｏ３＝０％
を満足するようにするのが好ましい。なお、以下「％」は特に断りのない限り「重量％」を意味するものとする。
【０００９】
また比弾性率（Ｅ／ρ）を３０以上、ビッカース硬度Ｈｖを４５０〜６５０、アルカリ溶出量Ａお２．５インチディスク当たり３５０ｐｐｂ以下、Ｓｉ溶出量Ｓを２．５インチディスク当たり５００ｐｐｂ以下、破壊靭性値Ｋｃを０．８０（ＭＰａ／ｍ１／２）以上とするのが好ましい。
【００１０】
なお、破壊靭性値Ｋｃは、ビッカース硬度試験機を用いて、荷重５００ｇ、負荷時間１５ｓｅｃの条件下にてビッカース圧子にて圧痕をつけ下記式から算出した（図３を参照）。
【００１１】
Ｋｃ＝0.018（Ｅ／Ｈｖ）１／２（Ｐ／Ｃ３／２）＝0.026Ｅ１／２Ｐ１／２ａ／Ｃ３／２
（式中、Ｋｃ：破壊靭性値（Pa・m1/2）、Ｅ：弾性率(Pa)、Ｈｖ：ビッカース硬度(Pa)、Ｐ：押し込み荷重(N)、Ｃ：クラック長さの平均の半分(m)、ａ：圧痕の対角線長さの平均の半分(m)）
また、Ｓｉ溶出量Ｓ及びアルカリ溶出量Ａは、強化処理後のガラス基板の記録面を研磨処理して作製した２．５インチディスク基板を、８０℃の逆浸透膜水５０ｍｌ中に２４ｈ浸漬した後、ＩＣＰ発光分光分析装置でその溶出液を分析し算出した値である。したがってアルカリ溶出量はＬｉ，Ｎａ，Ｋ溶出量の総量である。比弾性率（Ｅ／ρ）はヤング率Ｅを比重ρで割った値であって、ヤング率は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測定し、比重ρはアルキメデス法により２５℃の蒸留水中で測定したものである。またビッカース硬度Ｈｖは、ビッカース硬度試験機を用い荷重１００ｇ、負荷時間１５ｓｅｃの条件下にて測定した値である。
【００１２】
また本発明によれば、前記ガラス基板に情報記録層を形成したことを特徴とする情報記録媒体が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の情報記録媒体用ガラス基板では、外周面および内周面に強化層を存在させているので外・内周面を起点とした破壊や損傷が発生しにくく、実効的な強度の向上が図れる。また耐衝撃性に優れ、製造工程などの取扱いでガラス基板が破損することが大幅に低減され、万一破損した場合においても大きく飛散して工程を汚染することが少ない。また情報記録層が形成される面には強化層が実質的に存在しないので、表面の平坦度及び平滑度が高い。これにより、情報記録媒体としたときに高密度記録が可能となる。
【００１４】
また本発明の情報記録媒体では、前記のガラス基板に情報記録層を形成したので、製造
工程上の破損を低下させることができ製品の歩留まりを向上させることができる。また、耐久性の向上が図れ、記録媒体の信頼性を高くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のガラス基板の製造工程図例である。
【図２】本発明の情報記録用媒体の一例を示す斜視図である。
【図３】ビッカース圧子で押圧したときにできるガラス基板表面の圧痕とクラックの模式図である。
【図４】円環曲げ強度試験の概略説明図である。
【符号の説明】
【００１６】
１ ガラス基板
２ 磁性膜
Ｄ 磁気ディスク
１１ 上面（記録面）
１２ 下面（記録面）
１３ 強化層
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明者は、ガラス基板の破壊や破損が内・外端面を起点として発生することが多いことに着目し鋭意検討を重ねた結果、ガラス基板の内周面および外周面に化学強化による強化層を存在させ、且つ記録面である、ガラス基板の上下面に強化層を存在させないと、ガラス基板の破壊や損傷を効果的に防止でき、しかも化学強化によって生じやすい、ガラス基板の平坦度などの形状精度の低下を抑えられることを見出し本発明をなすに至った。
【００１８】
すなわち、破壊や破損の起点となる、ガラス基板の内周面および外周面に強化層を存在させることによって強度の向上を図り、そして記録面に強化層を存在させないことによって強化層の応力に起因するガラス基板の形状変化を抑制したのである。
【００１９】
本発明で用いる化学強化は、例えばガラス転移点以下の加熱した硝酸塩溶液にガラス基板を浸漬して、ガラス表面近傍のイオンをより大きなイオン半径を有するイオンに置換してガラス基板表面に圧縮応力を発生させて強化する。化学強化溶液としては、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、炭酸カリウムなどの溶融塩や、これらの塩を混合したものの溶融塩、あるいは、これらの塩にＣｕ、Ａｇ、Ｒｂ、Ｃｓなどのイオンの塩を混合したものの溶融塩等が挙げられる。
【００２０】
化学処理による強化層の厚みは、後述する実施例で示すように（表２を参照）、化学強化溶液の加熱温度と浸漬時間とによって調整される。溶液温度が高いほど、また浸漬時間が長いほど強化層は厚くなる。強化層の厚みとしては、ガラス基板の強度アップと研磨処理時間の短縮との兼ね合いから、３〜２０μｍの範囲が好ましい。化学強化溶液の加熱温度はガラス基板のガラス転移点を考慮し適宜決定すればよく、通常は２８０〜６６０℃の範囲が好ましく、より好ましくは３２０〜５００℃の範囲である。また浸漬時間は０．１時間〜数十時間の範囲が好ましい。
【００２１】
ガラス基板の内周面および外周面に化学強化による強化層を存在させ、且つ記録面である、ガラス基板の上下面には強化層を存在させないようにするには、ガラス基板を化学強化溶液に浸漬した後、上下面を研磨処理して強化層を取り除く方法、あるいはガラス基板の上下面をマスキング部材によって被覆し、ガラス基板の内周面と外周面だけを露出させた状態で化学強化溶液に浸漬させる方法が考えられるが、生産性などを考慮すると研磨処理による除去が推奨される。以下、研磨処理による上下面の強化層の除去方法について説
明する。
【００２２】
図１に、ガラス基板の製造工程図を示す。ガラスブロックを所定の厚さで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ガラス基板１を切り出した（同図（ａ））。ここでガラス基板１の内・外周端を面取り又は丸め処理しておくのが好ましい。図１のガラス基板１では面取りが施されている。このガラス基板１の上面１１および下面１２の表面に最終的に情報記録層２（図２に図示）が形成される。そしてこのガラス基板１を所定温度に加熱した硝酸塩溶液に所定時間浸漬して、ガラス基板１の表面以下に強化層１３を形成させる（同図（ｂ））。そして、ガラス基板１の上面１１と下面１２とを強化層１３の厚みよりも深く研磨し、面１１と下面１２に形成された強化層１３を研磨削除する（同図（ｃ））。ここで研磨量は強化層の厚みの２〜１０倍程度が好ましい。研磨方法としては特に限定はなく従来公知の方法を用いることができ、例えばブラシ研磨や研磨部材による研磨などが挙げられる。研磨部材としては例えば、酸化セリウムやアルミナ、酸化クロム、酸化ジルコニウム、酸化チタンなどが挙げられる。
【００２３】
本発明のガラス基板の成分としては特に限定はない。適度な厚みの強化層を安定して形成でき、また機械的強度や化学的耐久性などの一層向上が図れることから、例えば次のような成分を有するものが望ましい。すなわち、記録面におけるガラス成分が、重量％で、ＳｉＯ２：４０〜７５％、Ａｌ２Ｏ３：３〜２０％、Ｂ２Ｏ３：０〜８％（ただし、ゼロを含む）、Ｒ２Ｏ（Ｒ＝Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ）の総量：５〜１５％、ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３：６０〜９０％、Ｒ’Ｏ（Ｒ’＝Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）の総量：０〜２０％（ただし、ゼロを含む）、ＴｉＯ２＋ＺｒＯ２＋ＬｎｘＯｙ：０〜１５％（ただしゼロを含む、またＬｎｘＯｙはランタノイド金属酸化物及びＹ２Ｏ３，Ｎｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５からなる群より選ばれた少なくとも１つの化合物を意味する）であり、
１．５＜Ａｌ２Ｏ３／Ｂ２Ｏ３ 又は Ｂ２Ｏ３＝０％
を満足する。これらのガラス成分についてその限定した理由について説明する。
【００２４】
まずＳｉＯ２はガラスのマトリックスを形成する成分である。その含有量が４０％未満では、ガラスの構造が不安定となり化学的耐久性が劣化すると共に、溶融時粘性特性が悪くなり成形性に支障を来す。一方含有量が７５％を超えると、溶融性が悪くなり生産性が低下すると共に、十分な剛性が得られなくなる。したがって含有量は４０〜７５％の範囲が好ましい。より好ましい範囲は５０〜７２％の範囲である。
【００２５】
Ａｌ２Ｏ３はガラスのマトリックス中に入り、ガラス構造を安定化させ、化学的耐久性を向上させる効果を奏する。含有量が３％未満では十分な安定化効果が得られず、また強化処理においてイオン交換が安定して進行しなくなる。他方２０％を超えると溶融性が悪くなり、生産性に支障を来す。したがって含有量は３〜２０％の範囲が好ましい。より好ましい範囲は５〜１８％の範囲である。
【００２６】
Ｂ２Ｏ３は溶融性を改善し生産性を向上させると共に、ガラスマトリックス中に入りガラス構造を安定化させ、化学的耐久性を向上させる効果を奏する。含有量が８％を超えると、溶融時粘性特性が悪くなり、成形性に支障を来すと共に、ガラス溶液の揮発性が高くなり生産性及び安定性が著しく低下する。したがって含有量は８％以下（ただしゼロを含む）の範囲が好ましい。より好ましくは６％以下である。
【００２７】
ガラスの骨格成分であるこれら３つのガラス成分（ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３）の総量が６０％より少ないと、ガラスの構造が脆弱となる一方、前記総量が９０％を超えると、溶融性が低下し生産性が落ちる。したがって前記総量は６０〜９０％の範囲が好ましい。より好ましい範囲は６８〜８８％の範囲である。
【００２８】
アルカリ金属酸化物Ｒ２Ｏ（Ｒ＝Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ）は、溶融性を改善し、生産性を向上させる。アルカリ金属酸化物の総量が５％未満では、溶融改善性に十分な効果が発揮できなくなると共に、イオン交換処理によるガラス基板の強度アップが図れなくなる。一方総量が１５％を超えると、ガラス骨格間に分散されるアルカリ量が過剰となりアルカリ溶出量が増大し、化学的耐久性が著しく低下する。また強化処理において過剰にイオン交換反応が進行し、強化層の厚さ制御が困難となる。したがってアルカリ金属酸化物の総量は５〜１５％の範囲が好ましい。より好ましい範囲は７〜１６％の範囲である。また、アルカリ溶出量を低減する、いわゆるアルカリ混合効果を得るためには、前記アルカリ金属酸化物の各成分の下限含有量をそれぞれ０．５％とするのが望ましい。
【００２９】
２価の金属酸化物Ｒ’Ｏ（Ｒ’：Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）は、剛性を上げると共に溶融性を改善し、ガラス構造を安定化させる効果を奏する。Ｒ’Ｏの総量が２０％を超えると、ガラス構造が不安定となり溶融生産性が低下すると共に化学的耐久性が低下する。したがってＲ’Ｏの含有量は２０％以下が好ましい。Ｒ’Ｏの総量のより好ましい上限値は１８％である。Ｒ’Ｏの各成分の好適含有量は次の通りである。
【００３０】
ＭｇＯは剛性を上げると共に溶融性を改善する効果を奏する。含有量が２０％を超えるとガラス構造が不安定となり、溶融生産性が低下すると共に化学的耐久性が低下するおそれがある。したがって含有量は０〜１９％の範囲が好ましい。より好ましい上限値は１８％である。
【００３１】
またＣａＯは線熱膨張係数及び剛性を上げると共に溶融性を改善する効果を奏する。含有量が１０％を超えると、ガラス構造が不安定となり溶融生産性が低下すると共に化学的耐久性が低下するおそれがある。したがって含有量は０〜１０％の範囲が好ましい。より好ましい上限値は９％である。
【００３２】
ＳｒＯは線熱膨張係数を上げ、ガラス構造を安定化すると共に、溶融性を改善する効果を奏する。含有量が８％を超えるとガラス構造が不安定となるおそれがある。したがって含有量は０〜８％の範囲が好ましい。より好ましい上限値は６％である。
【００３３】
ＢａＯはＳｒＯを同じ効果を奏し、その含有量が８％を超えるとガラス構造が不安定となるおそれがある。したがって含有量は０〜８％の範囲が好ましい。より好ましい上限値は６％である。
【００３４】
ＺｎＯは化学的耐久性及び剛性を上げると共に溶融性を改善する効果を奏する。含有量が６％を超えると、ガラス構造が不安定となり溶融生産性が低下すると共に化学的耐久性が低下するおそれがある。したがって含有量は０〜６％の範囲が好ましい。より好ましい上限値は５％である。
【００３５】
ＴｉＯ２はガラスの構造を強固にし、剛性を向上させると共に溶融性を改善する効果を奏する。またＺｒＯ２もガラスの構造を強固にし剛性を向上させると共に化学的耐久性を向上させる効果を奏する。そしてＬｎｘＯｙはガラスの構造を堅固にし剛性および靭性を向上させる効果を奏する。なお、このＬｎｘＯｙはランタノイド金属酸化物及びＹ２Ｏ３，Ｎｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５からなる群より選ばれた少なくとも１つの化合物を意味し、ランタノイド金属酸化物としては、Ｌｎ２Ｏ３やＬｎＯなどが種類があり、ＬｎとしてはＬａ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕなどが挙げられる。ここで（ＴｉＯ２＋ＺｒＯ２＋ＬｎｘＯｙ）が１５％を超えるとガラスが不安定となり、靭性が大幅に低下すると共に失透傾向が高まり生産性が著しく低下する。したがってこれらの総量は１５％以下が好ましい。より好ましい総量は０．５〜１３％の範囲である。
【００３６】
また本発明のガラス組成物ではＢ２Ｏ３の含有量がゼロでない場合、Ａｌ２Ｏ３／Ｂ２Ｏ３を１．５より大きくする必要がある。Ａｌ２Ｏ３／Ｂ２Ｏ３が１．５以下であると、ガラスの構造が脆弱になり、十分な靭性が得られなくなると共に、強化処理においてイオン交換が安定して進行しにくくなるからである。
【００３７】
本発明のガラス成分として、Ｓｂ２Ｏ３などの清澄剤を２％以下の範囲でさらに添加してもよい。その他必要により従来公知のガラス成分及び添加剤を本発明の効果を害しない範囲で添加しても構わない。
【００３８】
前記ガラス成分からガラス基板を製造する方法に特に限定はなく、これまで公知の製造方法を用いることができる。例えば、各成分の原料として各々相当する酸化物、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等を使用し、所望の割合に秤量し、粉末で十分に混合して調合原料とする。これを例えば１，３００〜１，５５０℃に加熱された電気炉中の白金坩堝などに投入し、溶融清澄後、撹拌均質化して予め加熱された鋳型に鋳込み、徐冷してガラスブロックにする。次に、ガラス転移点付近まで再加熱し、徐冷して歪み取りを行う。そして得られたガラスブロックを円盤形状にスライスして、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す。あるいは溶融ガラスをプレス成形して円盤状に成形する。
【００３９】
本発明に係るガラス基板ではつぎの諸物性を満足しているのが好ましい。まず、比弾性率（Ｅ／ρ）が３０以上であるのが好ましい。強化処理を行っていないガラス基板では機械的強度は基板の剛性に依存するため、比弾性率が３０よりも小さいと、基板の機械的強度が不十分となり、ＨＤＤ搭載時に外部から衝撃を受けた際、ＨＤＤ部材との締結部分から破損しやすくなるからである。より好ましい比弾性率（Ｅ／ρ）は３１以上である。
【００４０】
ビッカース硬度Ｈｖは４５０〜６５０の範囲が好ましい。ビッカース硬度Ｈｖが４５０よりも小さいと、衝撃による破損や製造工程内での損傷が生じやすくなる。一方、ビッカース硬度Ｈｖが６５０よりも大きいと、ガラス基板の研磨加工において研磨レート低下し、所望の平滑面が得られにくくなる共に、研磨加工後のテープテクスチャー加工による表面形状の調整やテープもしくはスクラブ洗浄処理による表面欠陥修正などが困難となるからである。ビッカース硬度をこのような範囲とするには、例えば目的とする主物性を劣化させない範囲で、ガラス中のイオン充填率を高めるように成分比率を調整すればよい。ビッカース硬度Ｈｖのより好ましい下限値は５００であり、より好ましい上限値は６３０である。
【００４１】
アルカリ溶出量Ａは２．５インチディスク当たり３５０ｐｐｂ以下が好ましい。アルカリ溶出量Ａが３５０ｐｐｂより多いと、ガラス基板を情報記録用媒体として用いた場合に、ガラス基板表面に形成される磁性膜などの記録膜が、溶出したアルカリ成分によって劣化するからである。より好ましいアルカリ溶出量Ａは３２０ｐｐｂ以下である。
【００４２】
Ｓｉ溶出量Ｓは２．５インチディスク当たり５００ｐｐｂ以下が好ましい。ＳｉＯ２はガラス骨格の主成分であるから、Ｓｉ溶出量Ｓはガラスの耐水性、すなわち水に対する安定度を示す一つの指標となる。Ｓｉ溶出量Ｓが５００ｐｐｂより多いと耐水性に劣り、製造工程における研磨や洗浄工程での生産安定性が低下し、また大気中の水分による影響を受けやすいので保存安定性が悪くなる。Ｓｉ溶出量Ｓのより好ましい範囲は、２．５インチディスク当たり４００ｐｐｂ以下である。
【００４３】
破壊靭性値Ｋｃは０．８０以上が好ましい。ガラス基板を情報記録用媒体として用いる場合、破壊靭性値Ｋｃが０．８０未満であると、ガラス基板表面に磁性膜などの記録膜を形成する工程において加わえられる圧力などによりガラス基板にひび割れが生じることが
あるからである。また、破壊靭性値Ｋｃが０．８０未満であると、基板の機械加工において基板が損傷を受けやすくなり、加工歩留まりが大きく低下する。破壊靭性値Ｋｃのより好ましい範囲は０．８５以上である。
【００４４】
本発明のガラス基板は、その大きさに限定はなく３．５，２．５，１．８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、またその厚さは２ｍｍや１ｍｍ、０．６３ｍｍ、あるいはそれ以下といった薄型とすることもできる。
【００４５】
次に、本発明のガラス基板を用いた情報記録用媒体について説明する。情報記録用媒体の基板として本発明のガラス基板を用いると、耐久性および高記録密度が実現される。以下、図面に基づき情報記録用媒体について説明する。
【００４６】
図２は磁気ディスクの斜視図である。この磁気ディスクＤは、円形のガラス基板１の表面に磁性膜２を直接形成したものである。磁性膜２の形成方法としては従来公知の方法を用いることができ、例えば磁性粒子を分散させた熱硬化性樹脂を基板上にスピンコートして形成する方法や、スパッタリング、無電解めっきにより形成する方法が挙げられる。スピンコート法での膜厚は約０．３〜１．２μｍ程度、スパッタリング法での膜厚は０．０４〜０．０８μｍ程度、無電解めっき法での膜厚は０．０５〜０．１μｍ程度であり、薄膜化および高密度化の観点からはスパッタリング法および無電解めっき法による膜形成が好ましい。
【００４７】
磁性膜に用いる磁性材料としては、特に限定はなく従来公知のものが使用できるが、高い保持力を得るために結晶異方性の高いＣｏを基本とし、残留磁束密度を調整する目的でＮｉやＣｒを加えたＣｏ系合金などが好適である。具体的には、Ｃｏを主成分とするＣｏＰｔ、ＣｏＣｒ、ＣｏＮｉ、ＣｏＮｉＣｒ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＰｔＣｒ、ＣｏＮｉＰｔや、ＣｏＮｉＣｒＰｔ、ＣｏＮｉＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔＴａ、ＣｏＣｒＰｔＢ、ＣｏＣｒＰｔＳｉＯなどが挙げられる。磁性膜は、非磁性膜（例えば、Ｃｒ、ＣｒＭｏ、ＣｒＶなど）で分割しノイズの低減を図った多層構成（例えば、ＣｏＰｔＣｒ／ＣｒＭｏ／ＣｏＰｔＣｒ、ＣｏＣｒＰｔＴａ／ＣｒＭｏ／ＣｏＣｒＰｔＴａなど）としてもよい。上記の磁性材料の他、フェライト系、鉄−希土類系や、ＳｉＯ２、ＢＮなどからなる非磁性膜中にＦｅ、Ｃｏ、ＦｅＣｏ、ＣｏＮｉＰｔ等の磁性粒子を分散された構造のグラニュラーなどであってもよい。また、磁性膜は、内面型および垂直型のいずれの記録形式であってもよい。
【００４８】
また、磁気ヘッドの滑りをよくするために磁性膜の表面に潤滑剤を薄くコーティングしてもよい。潤滑剤としては、例えば液体潤滑剤であるパーフロロポリエーテル（ＰＦＰＥ）をフレオン系などの溶媒で希釈したものが挙げられる。
【００４９】
さらに必要により下地層や保護層を設けてもよい。磁気ディスクにおける下地層は磁性膜に応じて選択される。下地層の材料としては、例えば、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｖ、Ｂ、Ａｌ、Ｎｉ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が挙げられる。Ｃｏを主成分とする磁性膜の場合には、磁気特性向上等の観点からＣｒ単体やＣｒ合金であることが好ましい。また、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しても構わない。例えば、Ｃｒ／Ｃｒ、Ｃｒ／ＣｒＭｏ、Ｃｒ／ＣｒＶ、ＮｉＡｌ／Ｃｒ、ＮｉＡｌ／ＣｒＭｏ、ＮｉＡｌ／ＣｒＶ等の多層下地層としてもよい。
【００５０】
磁性膜の摩耗や腐食を防止する保護層としては、例えば、Ｃｒ層、Ｃｒ合金層、カーボン層、水素化カーボン層、ジルコニア層、シリカ層などが挙げられる。これらの保護層は、下地層、磁性膜など共にインライン型スパッタ装置で連続して形成できる。また、これらの保護層は、単層としてもよく、あるいは、同一又は異種の層からなる多層構成として
もよい。なお、上記保護層上に、あるいは上記保護層に替えて、他の保護層を形成してもよい。例えば、上記保護層に替えて、Ｃｒ層の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)層を形成してもよい。
【００５１】
以上、情報記録用媒体の一実施態様として磁気ディスクについて説明したが、情報記録用媒体はこれに限定されるものではなく、光磁気ディスクや光ディスクなどにも本発明のガラス基板を用いることができる。
【実施例１】
【００５２】
実施例１〜９，比較例１〜４
定められた量の原料粉末を白金るつぼに秤量して入れ、混合したのち、電気炉中で１，５５０℃で溶解した。原料が充分に溶解したのち、撹拌羽をガラス融液に挿入し、約１時間撹拌した。その後、撹拌羽を取り出し、３０分間静置したのち、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点付近までガラスブロックを再加熱し、徐冷して歪取りを行った。得られたガラスブロックを厚さ０．６３５ｍｍの円盤形状にスライスし、内周（内径２０ｍｍ），外周（外径６５ｍｍ）を同心円としてカッターを用いて切り出した。
【００５３】
３５０℃に加熱した、７０mol%のＮａＮＯ３と３０mol%のＫＮＯ３の硝酸塩混合溶液に、上記作製したガラス基板を０．５時間浸漬して、ガラス基板の表面以下に強化層を形成した。そして、ガラス基板の上下両面を酸化セリウムによって合わせて１００μｍ粗研磨及び研磨を行った後、洗浄を行って実施例１〜９及び比較例１〜３のガラス基板を作製した。なお、比較例４のガラス基板における研磨量は上下両面で２０μｍとした。作製したガラス基板について各種物性を、前述の測定方法および下記測定方法によって行った。測定結果を表１に示す。
【００５４】
（強化層の厚み）
研磨処理後のガラス基板の外周面、内周面、記録面を偏光顕微鏡によって観察し、強化層の厚みを測定した。
【００５５】
（円環強度比）
図４に示す装置を用いてガラス基板の円環曲げ強度試験を行った。具体的には、ガラス基板にスチールボールを介して荷重を加え、ガラス基板が破壊した時の荷重を測定し破壊荷重とした。この円環曲げ強度試験を、化学強化をした場合としていない場合についてそれぞれ行い、その強度（破壊荷重）Ｆの比（Ｆ強化処理／Ｆ未処理）を算出した。
【００５６】
（平坦度）
ディスク形状測定器「WYKO400G」WYKO社製を用いてガラス基板の平坦度を測定した。
【００５７】
【表１】
表１から明らかなように、実施例１〜９のガラス基板では、円環強度比が１．５以上と化学強化しなかった場合に比べ強度が５０％以上向上した。加えて、ガラス基板の平坦度が３μｍ以下と情報記録媒体用として申し分のないものであった。
【００５８】
一方、アルカリ金属酸化物の含有量の多かった比較例１のガラス基板では、化学強化処理において過剰にイオン交換反応が進行して強化層の厚さが１２０μｍに達し、研磨処理後も記録面に７０μｍの強化層が残存した。このため、アルカリ溶出量が６２３ｐｐｂと多くなり、また平坦度も３３μｍと非常に高くなり、情報記録用媒体のガラス基板には不適なものであった。比較例２のガラス基板では、Ａｌ２Ｏ３／Ｂ２Ｏ３が１．３と小さかたっため、化学強化処理においてイオン交換が安定して進行せず強化層は形成されなかった。このためガラス基板の強度アップは図れなかった。また、ガラスの構造が脆弱でＳｉ
溶出量が７０９ｐｐｂと高かった。比較例３のガラス基板では、アルカリ金属酸化物の総量が４．０％と少なかったため化学強化処理において強化層が形成されず、ビッカース硬度が６５５と硬くなり加工性が低下しており、また破壊靭性が０．７８と低い強度であった。またＳｉ溶出量Ｓが５６３ｐｐｂと高かった。比較例４のガラス基板は、実施例５のガラス基板と同じガラス組成であって、研磨処理による研磨量を上下両面で２０μｍ（片面１０μｍ）として、記録面に強化層を５μｍ残存させたものである。このようなガラス基板では研磨後の平坦度が１５μｍと高かく、情報記録媒体用として不適であった。
【００５９】
次に、化学強化溶液の成分と化学強化処理の温度・時間とを変化させて、ガラス基板に形成される強化層の厚みを測定した。なお、ガラス材は実施例１のものを使用した。そしてその後、所定厚さ研磨して各ガラス基板の円環強度比および平坦度を測定した。結果を表２に示す。
【００６０】
【表２】
表２によれば、硝酸塩の成分比や処理温度、処理時間を変えることによりガラス基板に形成される強化層の厚みを制御できることがわかる。また、記録面に形成された強化層を研磨削除し、ガラス基板の外周面および内周面にのみ強化層を残存させた状態とすることによって、円環曲げ強度を１．５〜２．３倍にでき、且つ記録面の平滑度を３μｍ以下にできることがわかる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は情報記録媒体用ガラス基板（以下、単に「ガラス基板」と記することがある）に関し、より詳細には磁気ディスク、光磁気ディスク、ＤＶＤ、ＭＤなどの情報記録用媒体などの基板として用いるガラス基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁気ディスク用基板としては、デスクトップ用コンピュータやサーバなどの据え置き型にはアルミニウム合金が、他方ノート型コンピュータやモバイル型コンピュータなどの携帯型にはガラス基板が一般に使用されていたが、アルミニウム合金は変形しやすく、また硬さが不十分であるため研磨後の基板表面の平滑性が十分とは言えなかった。さらに、ヘッドが機械的に磁気ディスクに接触する際、磁性膜が基板から剥離しやすいという問題もあった。そこで、変形が少なく、平滑性が良好で、かつ機械的強度の大きいガラス基板が、携帯型のみならず据え置き型の機器やその他の家庭用情報機器にも今後広く使用されていくものと予測されている。
【０００３】
ガラス基板としては、基板表面のアルカリ元素を他のアルカリ元素と置換することにより圧縮歪みを発生させ、機械的強度を向上させた化学強化ガラスが知られている。化学強化ガラスの製造において、化学強化処理はこれまでは一般的に研磨処理の後に行われ、化学強化処理されたガラス基板はそのまま再加工されることなく製品として出荷されていた。このため、化学処理によってガラス基板の平坦度は通常は粗くなるところ、それを見越してより平坦度の高い研磨処理を行う必要があった。また化学処理によってガラス基板に歪みが生じると廃棄処分に直結し、製造歩留を上げることが難しかった。そこで、例えば特許文献１では、ガラス基板を化学強化処理した後研磨処理し生産性などを高める技術が提案されている。
【特許文献１】日本国公開特許公報『特開２０００−７６６５２号公報（２０００年３月１４日公開）』
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記提案技術では、化学強化処理後の研磨処理によって主表面の強化層を研磨除去するものの、研磨処理後所定厚さの強化層を残している。このため、研磨処理後の強化層が不均一であると、平坦度などの形状品質の低下が起こる。これを防止するにはガラス基板の上下面を均質に研磨処理しなければならず、高精度の研磨技術が要求される。
【０００５】
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高精度の研磨技術を必要とすることなく平坦度などの形状精度に優れ、また高い強度を有する情報記録媒体用ガラス基板を提供することにある。
【０００６】
また本発明の他の目的は、機械的強度および耐久性に優れると共に、高密度記録が可能な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】
【０００７】
本発明によれば、化学強化された情報記録媒体用ガラス基板であって、化学強化による強化層が、外周面および内周面に存在し、情報記録層が形成される面（以下「記録面」と記すことがある）に実質的に存在しないことを特徴とする情報記録媒体用ガラス基板が提供される。なお、本明細書において化学強化とは、ガラス基板のガラス転移点以下の温度領域において、ガラス表面近傍のイオンをより大きなイオン半径を有するイオンに置換し
てガラス基板表面に圧縮応力を発生させることをいう。
【０００８】
ここで、化学強化処理によって適度な厚みの強化層が安定して形成させる観点、および機械的強度や化学的耐久性などを一層向上させる観点から、情報記録層が形成される面におけるガラス成分を、重量％で、ＳｉＯ２：４０〜７５％、Ａｌ２Ｏ３：３〜２０％、Ｂ２Ｏ３：０〜８％（ただし、ゼロを含む）、Ｒ２Ｏ（Ｒ＝Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ）の総量：５〜１５％、ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３：６０〜９０％、Ｒ’Ｏ（Ｒ’＝Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）の総量：０〜２０％（ただし、ゼロを含む）、ＴｉＯ２＋ＺｒＯ２＋ＬｎｘＯｙ：０〜１５％（ただしゼロを含む、またＬｎｘＯｙはランタノイド金属酸化物及びＹ２Ｏ３，Ｎｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５からなる群より選ばれた少なくとも１つの化合物を意味する）とし、
１．５＜Ａｌ２Ｏ３／Ｂ２Ｏ３ 又は Ｂ２Ｏ３＝０％
を満足するようにするのが好ましい。なお、以下「％」は特に断りのない限り「重量％」を意味するものとする。
【０００９】
また比弾性率（Ｅ／ρ）を３０以上、ビッカース硬度Ｈｖを４５０〜６５０、アルカリ溶出量Ａお２．５インチディスク当たり３５０ｐｐｂ以下、Ｓｉ溶出量Ｓを２．５インチディスク当たり５００ｐｐｂ以下、破壊靭性値Ｋｃを０．８０（ＭＰａ／ｍ１／２）以上とするのが好ましい。
【００１０】
なお、破壊靭性値Ｋｃは、ビッカース硬度試験機を用いて、荷重５００ｇ、負荷時間１５ｓｅｃの条件下にてビッカース圧子にて圧痕をつけ下記式から算出した（図３を参照）。
【００１１】
Ｋｃ＝0.018（Ｅ／Ｈｖ）１／２（Ｐ／Ｃ３／２）＝0.026Ｅ１／２Ｐ１／２ａ／Ｃ３／２
（式中、Ｋｃ：破壊靭性値（Pa・m1/2）、Ｅ：弾性率(Pa)、Ｈｖ：ビッカース硬度(Pa)、Ｐ：押し込み荷重(N)、Ｃ：クラック長さの平均の半分(m)、ａ：圧痕の対角線長さの平均の半分(m)）
また、Ｓｉ溶出量Ｓ及びアルカリ溶出量Ａは、強化処理後のガラス基板の記録面を研磨処理して作製した２．５インチディスク基板を、８０℃の逆浸透膜水５０ｍｌ中に２４ｈ浸漬した後、ＩＣＰ発光分光分析装置でその溶出液を分析し算出した値である。したがってアルカリ溶出量はＬｉ，Ｎａ，Ｋ溶出量の総量である。比弾性率（Ｅ／ρ）はヤング率Ｅを比重ρで割った値であって、ヤング率は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測定し、比重ρはアルキメデス法により２５℃の蒸留水中で測定したものである。またビッカース硬度Ｈｖは、ビッカース硬度試験機を用い荷重１００ｇ、負荷時間１５ｓｅｃの条件下にて測定した値である。
【００１２】
また本発明によれば、前記ガラス基板に情報記録層を形成したことを特徴とする情報記録媒体が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の情報記録媒体用ガラス基板では、外周面および内周面に強化層を存在させているので外・内周面を起点とした破壊や損傷が発生しにくく、実効的な強度の向上が図れる。また耐衝撃性に優れ、製造工程などの取扱いでガラス基板が破損することが大幅に低減され、万一破損した場合においても大きく飛散して工程を汚染することが少ない。また情報記録層が形成される面には強化層が実質的に存在しないので、表面の平坦度及び平滑度が高い。これにより、情報記録媒体としたときに高密度記録が可能となる。
【００１４】
また本発明の情報記録媒体では、前記のガラス基板に情報記録層を形成したので、製造
工程上の破損を低下させることができ製品の歩留まりを向上させることができる。また、耐久性の向上が図れ、記録媒体の信頼性を高くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のガラス基板の製造工程図例である。
【図２】本発明の情報記録用媒体の一例を示す斜視図である。
【図３】ビッカース圧子で押圧したときにできるガラス基板表面の圧痕とクラックの模式図である。
【図４】円環曲げ強度試験の概略説明図である。
【符号の説明】
【００１６】
１ ガラス基板
２ 磁性膜
Ｄ 磁気ディスク
１１ 上面（記録面）
１２ 下面（記録面）
１３ 強化層
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明者は、ガラス基板の破壊や破損が内・外端面を起点として発生することが多いことに着目し鋭意検討を重ねた結果、ガラス基板の内周面および外周面に化学強化による強化層を存在させ、且つ記録面である、ガラス基板の上下面に強化層を存在させないと、ガラス基板の破壊や損傷を効果的に防止でき、しかも化学強化によって生じやすい、ガラス基板の平坦度などの形状精度の低下を抑えられることを見出し本発明をなすに至った。
【００１８】
すなわち、破壊や破損の起点となる、ガラス基板の内周面および外周面に強化層を存在させることによって強度の向上を図り、そして記録面に強化層を存在させないことによって強化層の応力に起因するガラス基板の形状変化を抑制したのである。
【００１９】
本発明で用いる化学強化は、例えばガラス転移点以下の加熱した硝酸塩溶液にガラス基板を浸漬して、ガラス表面近傍のイオンをより大きなイオン半径を有するイオンに置換してガラス基板表面に圧縮応力を発生させて強化する。化学強化溶液としては、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、炭酸カリウムなどの溶融塩や、これらの塩を混合したものの溶融塩、あるいは、これらの塩にＣｕ、Ａｇ、Ｒｂ、Ｃｓなどのイオンの塩を混合したものの溶融塩等が挙げられる。
【００２０】
化学処理による強化層の厚みは、後述する実施例で示すように（表２を参照）、化学強化溶液の加熱温度と浸漬時間とによって調整される。溶液温度が高いほど、また浸漬時間が長いほど強化層は厚くなる。強化層の厚みとしては、ガラス基板の強度アップと研磨処理時間の短縮との兼ね合いから、３〜２０μｍの範囲が好ましい。化学強化溶液の加熱温度はガラス基板のガラス転移点を考慮し適宜決定すればよく、通常は２８０〜６６０℃の範囲が好ましく、より好ましくは３２０〜５００℃の範囲である。また浸漬時間は０．１時間〜数十時間の範囲が好ましい。
【００２１】
ガラス基板の内周面および外周面に化学強化による強化層を存在させ、且つ記録面である、ガラス基板の上下面には強化層を存在させないようにするには、ガラス基板を化学強化溶液に浸漬した後、上下面を研磨処理して強化層を取り除く方法、あるいはガラス基板の上下面をマスキング部材によって被覆し、ガラス基板の内周面と外周面だけを露出させた状態で化学強化溶液に浸漬させる方法が考えられるが、生産性などを考慮すると研磨処理による除去が推奨される。以下、研磨処理による上下面の強化層の除去方法について説
明する。
【００２２】
図１に、ガラス基板の製造工程図を示す。ガラスブロックを所定の厚さで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ガラス基板１を切り出した（同図（ａ））。ここでガラス基板１の内・外周端を面取り又は丸め処理しておくのが好ましい。図１のガラス基板１では面取りが施されている。このガラス基板１の上面１１および下面１２の表面に最終的に情報記録層２（図２に図示）が形成される。そしてこのガラス基板１を所定温度に加熱した硝酸塩溶液に所定時間浸漬して、ガラス基板１の表面以下に強化層１３を形成させる（同図（ｂ））。そして、ガラス基板１の上面１１と下面１２とを強化層１３の厚みよりも深く研磨し、面１１と下面１２に形成された強化層１３を研磨削除する（同図（ｃ））。ここで研磨量は強化層の厚みの２〜１０倍程度が好ましい。研磨方法としては特に限定はなく従来公知の方法を用いることができ、例えばブラシ研磨や研磨部材による研磨などが挙げられる。研磨部材としては例えば、酸化セリウムやアルミナ、酸化クロム、酸化ジルコニウム、酸化チタンなどが挙げられる。
【００２３】
本発明のガラス基板の成分としては特に限定はない。適度な厚みの強化層を安定して形成でき、また機械的強度や化学的耐久性などの一層向上が図れることから、例えば次のような成分を有するものが望ましい。すなわち、記録面におけるガラス成分が、重量％で、ＳｉＯ２：４０〜７５％、Ａｌ２Ｏ３：３〜２０％、Ｂ２Ｏ３：０〜８％（ただし、ゼロを含む）、Ｒ２Ｏ（Ｒ＝Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ）の総量：５〜１５％、ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３：６０〜９０％、Ｒ’Ｏ（Ｒ’＝Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）の総量：０〜２０％（ただし、ゼロを含む）、ＴｉＯ２＋ＺｒＯ２＋ＬｎｘＯｙ：０〜１５％（ただしゼロを含む、またＬｎｘＯｙはランタノイド金属酸化物及びＹ２Ｏ３，Ｎｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５からなる群より選ばれた少なくとも１つの化合物を意味する）であり、
１．５＜Ａｌ２Ｏ３／Ｂ２Ｏ３ 又は Ｂ２Ｏ３＝０％
を満足する。これらのガラス成分についてその限定した理由について説明する。
【００２４】
まずＳｉＯ２はガラスのマトリックスを形成する成分である。その含有量が４０％未満では、ガラスの構造が不安定となり化学的耐久性が劣化すると共に、溶融時粘性特性が悪くなり成形性に支障を来す。一方含有量が７５％を超えると、溶融性が悪くなり生産性が低下すると共に、十分な剛性が得られなくなる。したがって含有量は４０〜７５％の範囲が好ましい。より好ましい範囲は５０〜７２％の範囲である。
【００２５】
Ａｌ２Ｏ３はガラスのマトリックス中に入り、ガラス構造を安定化させ、化学的耐久性を向上させる効果を奏する。含有量が３％未満では十分な安定化効果が得られず、また強化処理においてイオン交換が安定して進行しなくなる。他方２０％を超えると溶融性が悪くなり、生産性に支障を来す。したがって含有量は３〜２０％の範囲が好ましい。より好ましい範囲は５〜１８％の範囲である。
【００２６】
Ｂ２Ｏ３は溶融性を改善し生産性を向上させると共に、ガラスマトリックス中に入りガラス構造を安定化させ、化学的耐久性を向上させる効果を奏する。含有量が８％を超えると、溶融時粘性特性が悪くなり、成形性に支障を来すと共に、ガラス溶液の揮発性が高くなり生産性及び安定性が著しく低下する。したがって含有量は８％以下（ただしゼロを含む）の範囲が好ましい。より好ましくは６％以下である。
【００２７】
ガラスの骨格成分であるこれら３つのガラス成分（ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３）の総量が６０％より少ないと、ガラスの構造が脆弱となる一方、前記総量が９０％を超えると、溶融性が低下し生産性が落ちる。したがって前記総量は６０〜９０％の範囲が好ましい。より好ましい範囲は６８〜８８％の範囲である。
【００２８】
アルカリ金属酸化物Ｒ２Ｏ（Ｒ＝Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ）は、溶融性を改善し、生産性を向上させる。アルカリ金属酸化物の総量が５％未満では、溶融改善性に十分な効果が発揮できなくなると共に、イオン交換処理によるガラス基板の強度アップが図れなくなる。一方総量が１５％を超えると、ガラス骨格間に分散されるアルカリ量が過剰となりアルカリ溶出量が増大し、化学的耐久性が著しく低下する。また強化処理において過剰にイオン交換反応が進行し、強化層の厚さ制御が困難となる。したがってアルカリ金属酸化物の総量は５〜１５％の範囲が好ましい。より好ましい範囲は７〜１６％の範囲である。また、アルカリ溶出量を低減する、いわゆるアルカリ混合効果を得るためには、前記アルカリ金属酸化物の各成分の下限含有量をそれぞれ０．５％とするのが望ましい。
【００２９】
２価の金属酸化物Ｒ’Ｏ（Ｒ’：Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）は、剛性を上げると共に溶融性を改善し、ガラス構造を安定化させる効果を奏する。Ｒ’Ｏの総量が２０％を超えると、ガラス構造が不安定となり溶融生産性が低下すると共に化学的耐久性が低下する。したがってＲ’Ｏの含有量は２０％以下が好ましい。Ｒ’Ｏの総量のより好ましい上限値は１８％である。Ｒ’Ｏの各成分の好適含有量は次の通りである。
【００３０】
ＭｇＯは剛性を上げると共に溶融性を改善する効果を奏する。含有量が２０％を超えるとガラス構造が不安定となり、溶融生産性が低下すると共に化学的耐久性が低下するおそれがある。したがって含有量は０〜１９％の範囲が好ましい。より好ましい上限値は１８％である。
【００３１】
またＣａＯは線熱膨張係数及び剛性を上げると共に溶融性を改善する効果を奏する。含有量が１０％を超えると、ガラス構造が不安定となり溶融生産性が低下すると共に化学的耐久性が低下するおそれがある。したがって含有量は０〜１０％の範囲が好ましい。より好ましい上限値は９％である。
【００３２】
ＳｒＯは線熱膨張係数を上げ、ガラス構造を安定化すると共に、溶融性を改善する効果を奏する。含有量が８％を超えるとガラス構造が不安定となるおそれがある。したがって含有量は０〜８％の範囲が好ましい。より好ましい上限値は６％である。
【００３３】
ＢａＯはＳｒＯを同じ効果を奏し、その含有量が８％を超えるとガラス構造が不安定となるおそれがある。したがって含有量は０〜８％の範囲が好ましい。より好ましい上限値は６％である。
【００３４】
ＺｎＯは化学的耐久性及び剛性を上げると共に溶融性を改善する効果を奏する。含有量が６％を超えると、ガラス構造が不安定となり溶融生産性が低下すると共に化学的耐久性が低下するおそれがある。したがって含有量は０〜６％の範囲が好ましい。より好ましい上限値は５％である。
【００３５】
ＴｉＯ２はガラスの構造を強固にし、剛性を向上させると共に溶融性を改善する効果を奏する。またＺｒＯ２もガラスの構造を強固にし剛性を向上させると共に化学的耐久性を向上させる効果を奏する。そしてＬｎｘＯｙはガラスの構造を堅固にし剛性および靭性を向上させる効果を奏する。なお、このＬｎｘＯｙはランタノイド金属酸化物及びＹ２Ｏ３，Ｎｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５からなる群より選ばれた少なくとも１つの化合物を意味し、ランタノイド金属酸化物としては、Ｌｎ２Ｏ３やＬｎＯなどが種類があり、ＬｎとしてはＬａ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕなどが挙げられる。ここで（ＴｉＯ２＋ＺｒＯ２＋ＬｎｘＯｙ）が１５％を超えるとガラスが不安定となり、靭性が大幅に低下すると共に失透傾向が高まり生産性が著しく低下する。したがってこれらの総量は１５％以下が好ましい。より好ましい総量は０．５〜１３％の範囲である。
【００３６】
また本発明のガラス組成物ではＢ２Ｏ３の含有量がゼロでない場合、Ａｌ２Ｏ３／Ｂ２Ｏ３を１．５より大きくする必要がある。Ａｌ２Ｏ３／Ｂ２Ｏ３が１．５以下であると、ガラスの構造が脆弱になり、十分な靭性が得られなくなると共に、強化処理においてイオン交換が安定して進行しにくくなるからである。
【００３７】
本発明のガラス成分として、Ｓｂ２Ｏ３などの清澄剤を２％以下の範囲でさらに添加してもよい。その他必要により従来公知のガラス成分及び添加剤を本発明の効果を害しない範囲で添加しても構わない。
【００３８】
前記ガラス成分からガラス基板を製造する方法に特に限定はなく、これまで公知の製造方法を用いることができる。例えば、各成分の原料として各々相当する酸化物、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等を使用し、所望の割合に秤量し、粉末で十分に混合して調合原料とする。これを例えば１，３００〜１，５５０℃に加熱された電気炉中の白金坩堝などに投入し、溶融清澄後、撹拌均質化して予め加熱された鋳型に鋳込み、徐冷してガラスブロックにする。次に、ガラス転移点付近まで再加熱し、徐冷して歪み取りを行う。そして得られたガラスブロックを円盤形状にスライスして、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す。あるいは溶融ガラスをプレス成形して円盤状に成形する。
【００３９】
本発明に係るガラス基板ではつぎの諸物性を満足しているのが好ましい。まず、比弾性率（Ｅ／ρ）が３０以上であるのが好ましい。強化処理を行っていないガラス基板では機械的強度は基板の剛性に依存するため、比弾性率が３０よりも小さいと、基板の機械的強度が不十分となり、ＨＤＤ搭載時に外部から衝撃を受けた際、ＨＤＤ部材との締結部分から破損しやすくなるからである。より好ましい比弾性率（Ｅ／ρ）は３１以上である。
【００４０】
ビッカース硬度Ｈｖは４５０〜６５０の範囲が好ましい。ビッカース硬度Ｈｖが４５０よりも小さいと、衝撃による破損や製造工程内での損傷が生じやすくなる。一方、ビッカース硬度Ｈｖが６５０よりも大きいと、ガラス基板の研磨加工において研磨レート低下し、所望の平滑面が得られにくくなる共に、研磨加工後のテープテクスチャー加工による表面形状の調整やテープもしくはスクラブ洗浄処理による表面欠陥修正などが困難となるからである。ビッカース硬度をこのような範囲とするには、例えば目的とする主物性を劣化させない範囲で、ガラス中のイオン充填率を高めるように成分比率を調整すればよい。ビッカース硬度Ｈｖのより好ましい下限値は５００であり、より好ましい上限値は６３０である。
【００４１】
アルカリ溶出量Ａは２．５インチディスク当たり３５０ｐｐｂ以下が好ましい。アルカリ溶出量Ａが３５０ｐｐｂより多いと、ガラス基板を情報記録用媒体として用いた場合に、ガラス基板表面に形成される磁性膜などの記録膜が、溶出したアルカリ成分によって劣化するからである。より好ましいアルカリ溶出量Ａは３２０ｐｐｂ以下である。
【００４２】
Ｓｉ溶出量Ｓは２．５インチディスク当たり５００ｐｐｂ以下が好ましい。ＳｉＯ２はガラス骨格の主成分であるから、Ｓｉ溶出量Ｓはガラスの耐水性、すなわち水に対する安定度を示す一つの指標となる。Ｓｉ溶出量Ｓが５００ｐｐｂより多いと耐水性に劣り、製造工程における研磨や洗浄工程での生産安定性が低下し、また大気中の水分による影響を受けやすいので保存安定性が悪くなる。Ｓｉ溶出量Ｓのより好ましい範囲は、２．５インチディスク当たり４００ｐｐｂ以下である。
【００４３】
破壊靭性値Ｋｃは０．８０以上が好ましい。ガラス基板を情報記録用媒体として用いる場合、破壊靭性値Ｋｃが０．８０未満であると、ガラス基板表面に磁性膜などの記録膜を形成する工程において加わえられる圧力などによりガラス基板にひび割れが生じることが
あるからである。また、破壊靭性値Ｋｃが０．８０未満であると、基板の機械加工において基板が損傷を受けやすくなり、加工歩留まりが大きく低下する。破壊靭性値Ｋｃのより好ましい範囲は０．８５以上である。
【００４４】
本発明のガラス基板は、その大きさに限定はなく３．５，２．５，１．８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、またその厚さは２ｍｍや１ｍｍ、０．６３ｍｍ、あるいはそれ以下といった薄型とすることもできる。
【００４５】
次に、本発明のガラス基板を用いた情報記録用媒体について説明する。情報記録用媒体の基板として本発明のガラス基板を用いると、耐久性および高記録密度が実現される。以下、図面に基づき情報記録用媒体について説明する。
【００４６】
図２は磁気ディスクの斜視図である。この磁気ディスクＤは、円形のガラス基板１の表面に磁性膜２を直接形成したものである。磁性膜２の形成方法としては従来公知の方法を用いることができ、例えば磁性粒子を分散させた熱硬化性樹脂を基板上にスピンコートして形成する方法や、スパッタリング、無電解めっきにより形成する方法が挙げられる。スピンコート法での膜厚は約０．３〜１．２μｍ程度、スパッタリング法での膜厚は０．０４〜０．０８μｍ程度、無電解めっき法での膜厚は０．０５〜０．１μｍ程度であり、薄膜化および高密度化の観点からはスパッタリング法および無電解めっき法による膜形成が好ましい。
【００４７】
磁性膜に用いる磁性材料としては、特に限定はなく従来公知のものが使用できるが、高い保持力を得るために結晶異方性の高いＣｏを基本とし、残留磁束密度を調整する目的でＮｉやＣｒを加えたＣｏ系合金などが好適である。具体的には、Ｃｏを主成分とするＣｏＰｔ、ＣｏＣｒ、ＣｏＮｉ、ＣｏＮｉＣｒ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＰｔＣｒ、ＣｏＮｉＰｔや、ＣｏＮｉＣｒＰｔ、ＣｏＮｉＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔＴａ、ＣｏＣｒＰｔＢ、ＣｏＣｒＰｔＳｉＯなどが挙げられる。磁性膜は、非磁性膜（例えば、Ｃｒ、ＣｒＭｏ、ＣｒＶなど）で分割しノイズの低減を図った多層構成（例えば、ＣｏＰｔＣｒ／ＣｒＭｏ／ＣｏＰｔＣｒ、ＣｏＣｒＰｔＴａ／ＣｒＭｏ／ＣｏＣｒＰｔＴａなど）としてもよい。上記の磁性材料の他、フェライト系、鉄−希土類系や、ＳｉＯ２、ＢＮなどからなる非磁性膜中にＦｅ、Ｃｏ、ＦｅＣｏ、ＣｏＮｉＰｔ等の磁性粒子を分散された構造のグラニュラーなどであってもよい。また、磁性膜は、内面型および垂直型のいずれの記録形式であってもよい。
【００４８】
また、磁気ヘッドの滑りをよくするために磁性膜の表面に潤滑剤を薄くコーティングしてもよい。潤滑剤としては、例えば液体潤滑剤であるパーフロロポリエーテル（ＰＦＰＥ）をフレオン系などの溶媒で希釈したものが挙げられる。
【００４９】
さらに必要により下地層や保護層を設けてもよい。磁気ディスクにおける下地層は磁性膜に応じて選択される。下地層の材料としては、例えば、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｖ、Ｂ、Ａｌ、Ｎｉ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が挙げられる。Ｃｏを主成分とする磁性膜の場合には、磁気特性向上等の観点からＣｒ単体やＣｒ合金であることが好ましい。また、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しても構わない。例えば、Ｃｒ／Ｃｒ、Ｃｒ／ＣｒＭｏ、Ｃｒ／ＣｒＶ、ＮｉＡｌ／Ｃｒ、ＮｉＡｌ／ＣｒＭｏ、ＮｉＡｌ／ＣｒＶ等の多層下地層としてもよい。
【００５０】
磁性膜の摩耗や腐食を防止する保護層としては、例えば、Ｃｒ層、Ｃｒ合金層、カーボン層、水素化カーボン層、ジルコニア層、シリカ層などが挙げられる。これらの保護層は、下地層、磁性膜など共にインライン型スパッタ装置で連続して形成できる。また、これらの保護層は、単層としてもよく、あるいは、同一又は異種の層からなる多層構成として
もよい。なお、上記保護層上に、あるいは上記保護層に替えて、他の保護層を形成してもよい。例えば、上記保護層に替えて、Ｃｒ層の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)層を形成してもよい。
【００５１】
以上、情報記録用媒体の一実施態様として磁気ディスクについて説明したが、情報記録用媒体はこれに限定されるものではなく、光磁気ディスクや光ディスクなどにも本発明のガラス基板を用いることができる。
【実施例１】
【００５２】
実施例１〜９，比較例１〜４
定められた量の原料粉末を白金るつぼに秤量して入れ、混合したのち、電気炉中で１，５５０℃で溶解した。原料が充分に溶解したのち、撹拌羽をガラス融液に挿入し、約１時間撹拌した。その後、撹拌羽を取り出し、３０分間静置したのち、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点付近までガラスブロックを再加熱し、徐冷して歪取りを行った。得られたガラスブロックを厚さ０．６３５ｍｍの円盤形状にスライスし、内周（内径２０ｍｍ），外周（外径６５ｍｍ）を同心円としてカッターを用いて切り出した。
【００５３】
３５０℃に加熱した、７０mol%のＮａＮＯ３と３０mol%のＫＮＯ３の硝酸塩混合溶液に、上記作製したガラス基板を０．５時間浸漬して、ガラス基板の表面以下に強化層を形成した。そして、ガラス基板の上下両面を酸化セリウムによって合わせて１００μｍ粗研磨及び研磨を行った後、洗浄を行って実施例１〜９及び比較例１〜３のガラス基板を作製した。なお、比較例４のガラス基板における研磨量は上下両面で２０μｍとした。作製したガラス基板について各種物性を、前述の測定方法および下記測定方法によって行った。測定結果を表１に示す。
【００５４】
（強化層の厚み）
研磨処理後のガラス基板の外周面、内周面、記録面を偏光顕微鏡によって観察し、強化層の厚みを測定した。
【００５５】
（円環強度比）
図４に示す装置を用いてガラス基板の円環曲げ強度試験を行った。具体的には、ガラス基板にスチールボールを介して荷重を加え、ガラス基板が破壊した時の荷重を測定し破壊荷重とした。この円環曲げ強度試験を、化学強化をした場合としていない場合についてそれぞれ行い、その強度（破壊荷重）Ｆの比（Ｆ強化処理／Ｆ未処理）を算出した。
【００５６】
（平坦度）
ディスク形状測定器「WYKO400G」WYKO社製を用いてガラス基板の平坦度を測定した。
【００５７】
【表１】
表１から明らかなように、実施例１〜９のガラス基板では、円環強度比が１．５以上と化学強化しなかった場合に比べ強度が５０％以上向上した。加えて、ガラス基板の平坦度が３μｍ以下と情報記録媒体用として申し分のないものであった。
【００５８】
一方、アルカリ金属酸化物の含有量の多かった比較例１のガラス基板では、化学強化処理において過剰にイオン交換反応が進行して強化層の厚さが１２０μｍに達し、研磨処理後も記録面に７０μｍの強化層が残存した。このため、アルカリ溶出量が６２３ｐｐｂと多くなり、また平坦度も３３μｍと非常に高くなり、情報記録用媒体のガラス基板には不適なものであった。比較例２のガラス基板では、Ａｌ２Ｏ３／Ｂ２Ｏ３が１．３と小さかたっため、化学強化処理においてイオン交換が安定して進行せず強化層は形成されなかった。このためガラス基板の強度アップは図れなかった。また、ガラスの構造が脆弱でＳｉ
溶出量が７０９ｐｐｂと高かった。比較例３のガラス基板では、アルカリ金属酸化物の総量が４．０％と少なかったため化学強化処理において強化層が形成されず、ビッカース硬度が６５５と硬くなり加工性が低下しており、また破壊靭性が０．７８と低い強度であった。またＳｉ溶出量Ｓが５６３ｐｐｂと高かった。比較例４のガラス基板は、実施例５のガラス基板と同じガラス組成であって、研磨処理による研磨量を上下両面で２０μｍ（片面１０μｍ）として、記録面に強化層を５μｍ残存させたものである。このようなガラス基板では研磨後の平坦度が１５μｍと高かく、情報記録媒体用として不適であった。
【００５９】
次に、化学強化溶液の成分と化学強化処理の温度・時間とを変化させて、ガラス基板に形成される強化層の厚みを測定した。なお、ガラス材は実施例１のものを使用した。そしてその後、所定厚さ研磨して各ガラス基板の円環強度比および平坦度を測定した。結果を表２に示す。
【００６０】
【表２】
表２によれば、硝酸塩の成分比や処理温度、処理時間を変えることによりガラス基板に形成される強化層の厚みを制御できることがわかる。また、記録面に形成された強化層を研磨削除し、ガラス基板の外周面および内周面にのみ強化層を残存させた状態とすることによって、円環曲げ強度を１．５〜２．３倍にでき、且つ記録面の平滑度を３μｍ以下にできることがわかる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学強化された情報記録媒体用ガラス基板であって、化学強化による強化層が、外周面および内周面に存在し、情報記録層が形成される面に実質的に存在しないことを特徴とする情報記録媒体用ガラス基板。
【請求項２】
前記情報記録層が形成される面におけるガラス成分が重量％で、
ＳｉＯ２：４０〜７５％、
Ａｌ２Ｏ３：３〜２０％、
Ｂ２Ｏ３：０〜８％（ただし、ゼロを含む）、
Ｒ２Ｏ（Ｒ＝Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ）の総量：５〜１５％、
ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３：６０〜９０％、
Ｒ’Ｏ（Ｒ’＝Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）の総量：０〜２０％（ただし、ゼロを含む）、
ＴｉＯ２＋ＺｒＯ２＋ＬｎｘＯｙ：０〜１５％（ただしゼロを含む、またＬｎｘＯｙはランタノイド金属酸化物及びＹ２Ｏ３，Ｎｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５からなる群より選ばれた少なくとも１つの化合物を意味する）
であって、
１．５＜Ａｌ２Ｏ３／Ｂ２Ｏ３ 又は Ｂ２Ｏ３＝０％
を満足する請求項１記載の情報記録媒体用ガラス基板。
【請求項３】
比弾性率（Ｅ／ρ）が３０以上、ビッカース硬度Ｈｖが４５０〜６５０、アルカリ溶出量Ａが２．５インチディスク当たり３５０ｐｐｂ以下、Ｓｉ溶出量Ｓが２．５インチディスク当たり５００ｐｐｂ以下、破壊靭性値Ｋｃが０．８０（ＭＰａ／ｍ１／２）以上である請求項１又は２記載の情報記録媒体用ガラス基板。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のガラス基板に情報記録層を形成したことを特徴とする情報記録媒体。
【請求項１】
化学強化された情報記録媒体用ガラス基板であって、化学強化による強化層が、外周面および内周面に存在し、情報記録層が形成される面に実質的に存在しないことを特徴とする情報記録媒体用ガラス基板。
【請求項２】
前記情報記録層が形成される面におけるガラス成分が重量％で、
ＳｉＯ２：４０〜７５％、
Ａｌ２Ｏ３：３〜２０％、
Ｂ２Ｏ３：０〜８％（ただし、ゼロを含む）、
Ｒ２Ｏ（Ｒ＝Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ）の総量：５〜１５％、
ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３：６０〜９０％、
Ｒ’Ｏ（Ｒ’＝Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）の総量：０〜２０％（ただし、ゼロを含む）、
ＴｉＯ２＋ＺｒＯ２＋ＬｎｘＯｙ：０〜１５％（ただしゼロを含む、またＬｎｘＯｙはランタノイド金属酸化物及びＹ２Ｏ３，Ｎｂ２Ｏ５，Ｔａ２Ｏ５からなる群より選ばれた少なくとも１つの化合物を意味する）
であって、
１．５＜Ａｌ２Ｏ３／Ｂ２Ｏ３ 又は Ｂ２Ｏ３＝０％
を満足する請求項１記載の情報記録媒体用ガラス基板。
【請求項３】
比弾性率（Ｅ／ρ）が３０以上、ビッカース硬度Ｈｖが４５０〜６５０、アルカリ溶出量Ａが２．５インチディスク当たり３５０ｐｐｂ以下、Ｓｉ溶出量Ｓが２．５インチディスク当たり５００ｐｐｂ以下、破壊靭性値Ｋｃが０．８０（ＭＰａ／ｍ１／２）以上である請求項１又は２記載の情報記録媒体用ガラス基板。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のガラス基板に情報記録層を形成したことを特徴とする情報記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０４３５１２
【国際公開日】平成１７年５月１２日（２００５．５．１２）
【発行日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１５１０５（Ｐ２００５−５１５１０５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１４９５５
【国際出願日】平成１６年１０月８日（２００４．１０．８）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年５月１２日（２００５．５．１２）
【発行日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１４９５５
【国際出願日】平成１６年１０月８日（２００４．１０．８）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
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