説明

磁気ディスク用ガラス基板の製造方法および磁気ディスク

【課題】コロイダルシリカを用いることなくガラス基板主表面を高精度で研磨できる方法の提供。
【解決手段】円形ガラス板を研磨して磁気ディスク用ガラス基板を製造する方法であって、CeOを含有する溶融物を冷却して得られた非晶質物を熱処理して得られたCeO結晶析出非晶質物を酸処理することによって当該CeO結晶析出非晶質物から分離抽出したCeO結晶粉末を含有するスラリーを用いて円形ガラス板の主表面を研磨する工程を有する磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。前記磁気ディスク用ガラス基板の製造方法によって製造された磁気ディスク用ガラス基板の上に、記録層となるべき磁性層を含む複数の層が積層されている磁気ディスク。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は磁気ディスク用ガラス基板の主表面の研磨方法および磁気ディスクに関する。
【背景技術】
【0002】
ハードディスクドライブなどの情報処理機器に搭載される磁気ディスクに対する高記録密度化の要請は近年強くなっており、このような状況の下、従来のアルミニウム基板に替わってガラス基板が広く用いられるようになってきている。
しかし、高記録密度化の要請はさらに強くなっており、このような要請に応えるべくガラス基板主表面を高精度で研磨する方法について種々のものが提案されている(たとえば特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】特開2006−82138号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
磁気ディスク用ガラス基板(以下、単にガラス基板ということがある。)の主表面を高精度で研磨できるとして提案されている特許文献1に記載されている発明は、有機ケイ素化合物を加水分解して生成したコロイダルシリカ砥粒を用いて主表面を研磨するというものである。
しかし、コロイダルシリカを用いるガラス基板主表面高精度研磨には限界が存在するおそれがある。たとえば、コロイダルシリカは通常中性にして使用されるが、中性では一般に不安定であり凝集が生じやすく、そのために主表面の面精度にばらつきが生じやすいという限界の存在が懸念される。
本発明はコロイダルシリカを用いることなくガラス基板主表面を高精度で研磨できる方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、円形ガラス板を研磨して磁気ディスク用ガラス基板を製造する方法であって、CeOを含有する溶融物を冷却して得られた非晶質物を熱処理して得られたCeO結晶析出非晶質物を酸処理することによって当該CeO結晶析出非晶質物から分離抽出したCeO結晶粉末を含有するスラリーを用いて円形ガラス板の主表面を研磨する工程を有する磁気ディスク用ガラス基板の製造方法を提供する。
また、前記磁気ディスク用ガラス基板の製造方法によって製造された磁気ディスク用ガラス基板の上に、記録層となるべき磁性層を含む複数の層が積層されている磁気ディスクを提供する。
【0006】
本発明者は粒径が小さくしかも純度の高いCeO結晶粉末の新規な製造方法を見出し、その製造方法によって得られたCeO結晶粉末をガラス基板主表面の研磨に用いたところ、コロイダルシリカを用いなくても高精度研磨が可能であることを見出し、本発明に至った。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、コロイダルシリカを用いることなくガラス基板主表面を高精度で研磨できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法(以下、本発明の製造方法という。)においては通常次のような各工程を経てガラス基板が製造される。すなわち、円形ガラス板の中央に円孔を開け、面取り、主表面ラッピング、端面鏡面研磨を順次行う。その後、このような加工が行われた円形ガラス板を積層して内周端面をエッチング処理し、そのエッチング処理された内周端面にたとえばポリシラザン化合物含有液をスプレー法等によって塗布し、焼成して内周端面に被膜(保護被膜)を形成する。次に、内周端面に被膜が形成された円形ガラス板の主表面を研磨して平坦かつ平滑な面とし磁気ディスク用ガラス基板とされる。
【0009】
本発明の製造方法はこのようなものに限らず、たとえば、内周端面に対する保護被膜形成に替えて内周端面のブラシ研磨を行ってもよいし、特許文献1に記載されているように主表面ラッピング工程を粗ラッピング工程と精ラッピング工程に分けそれらの間に形状加工工程(円形ガラス板中央の孔開け、面取り、端面研磨)を設けてもよいし、主表面研磨工程の後に化学強化工程を設けてもよい。なお、中央に円孔を有さないガラス基板を製造する場合には当然、円形ガラス板中央の孔開けは不要である。
【0010】
主表面ラッピングは通常、平均粒径が6〜8μmである酸化アルミニウム砥粒または酸化アルミニウム質の砥粒を用いて行う。
【0011】
ラッピングされた主表面は通常、次のようにして研磨される。
まず、平均粒径が0.9〜1.8μmである酸化セリウムを含有するスラリーとウレタン製研磨パッドとを用いて研磨する。なお、板厚の減少量(研磨量)は典型的には30〜40μmである。
次に、平均粒径が0.15〜0.25μmである酸化セリウムを含有するスラリーとウレタン製研磨パッドを用いて研磨し、Ra(算術平均粗さ)をたとえば0.4〜0.6nm、三次元表面構造解析顕微鏡(たとえばZygo社製NV200)を用いて波長領域がλ≦0.25mmの条件で1mm×0.7mmの範囲で測定された微小うねり(Wa)をたとえば0.2nm以下とする。なお、板厚の減少量(研磨量)は典型的には1〜2μmである。
【0012】
次に、前記CeO結晶粉末(以下、単にCeO結晶粉末または結晶粉末ということがある。)を含有するスラリーとたとえば硬質ウレタン製研磨パッドを用いて研磨し、Raをたとえば0.25nm以下、Waをたとえば0.20nm以下とする。
【0013】
CeO結晶粉末についてX線法で測定された平均粒子径(D)は100nm以下であることが好ましい。100nm超ではRaまたはWaを小さくできなくなる、またはスクラッチが発生するおそれがある。より好ましくは50nm以下、特に好ましくは30nm以下である。また、Dは典型的には5nm以上、より典型的には10nm以上である。
なお、X線法によるDの測定はX線回折線の広がりからScherrerの式を用いて行うものであって周知であり、また、Dは結晶子径と言われるものである。
【0014】
次に、CeO結晶粉末の作製方法についてその好ましい態様を中心にして説明する。
CeOを含有する溶融物(以下、単に溶融物ということがある。)はCeOを5〜50モル%、MgO、CaO、SrOおよびBaOからなる群から選ばれる1種以上のアルカリ土類金属酸化物を合計で10〜50モル%、Bを30〜75モル%含有するものであることが好ましい。
【0015】
このような組成を有する溶融物でないと、その粘性が適度なものでなくなるおそれがある、または、この溶融物を急速冷却して結晶化させることなく非晶質物とすることが困難になるおそれがある。なお、溶融時に一部または全部の成分の揮発(揮散)が生ずる場合には溶融前の組成物と溶融後の組成物(非晶質物)の組成が異なることになるが、ここでいう組成は溶融後の組成物の組成である。
【0016】
CeOが50モル%超、前記アルカリ土類金属酸化物の合計(RO)が10モル%未満、かつBが30モル%未満では、溶融物は急速冷却しても結晶化しやすくなる、すなわち溶融物をガラス化させて非晶質物としにくくなる。CeOが5モル%未満では、ROが50モル%を超える場合またはBが75モル%を超える場合には、非晶質物を熱処理してCeO結晶を析出させようとしても結晶が充分に析出しないおそれがある。
所望のCeO結晶粉末をより得やすくし、またはその収率をより高くしたい場合には、前記溶融物はCeOを20〜40モル%、ROを10〜40モル%、Bを40〜60モル%含有するものであることがより好ましい。
【0017】
溶融物をよりガラス化しやすくしたい場合には、溶融物におけるROのモル%表示含有量とBのモル%表示含有量との比は好ましくは20:80〜50:50、より好ましく20:80〜40:60である。
溶融物をよりガラス化しやすくし、または所望のCeO結晶粉末をより得やすくしたい場合には、溶融物におけるCeOのモル%表示含有量とアルカリ土類金属酸化物およびBのモル%表示含有量の合計との比は好ましくは5:95〜50:50、より好ましくは20:80〜35:65である。
【0018】
溶融物は所望の組成が得られるように各種原料を調合、混合して得られた混合物を溶融して得る。
CeOを含む原料は、酸化セリウム(CeO、Ce)または炭酸セリウム(Ce(CO・yHO)であることが好ましい。塩化セリウム(CeCl・yHO)、硝酸セリウム(Ce(NO・yHO)、硫酸セリウム(Ce(SO・yHO)、硝酸二アンモニウムセリウム(Ce(NH(NO)およびフッ化セリウム(CeF)からなる群より選ばれる1種以上のセリウム化合物を用いてもよい(上記式において、yは水和数を示し、y=0の場合も含む)。CeO原料は溶融により、後述のRO原料およびB原料と協働してガラス形成成分になると考えられる。
【0019】
アルカリ土類金属酸化物を含む原料は、アルカリ土類金属の酸化物そのものまたは炭酸塩(RCO)であることが好ましい。また、アルカリ土類金属の硝酸塩(R(NO)、硫酸塩(RSO)およびフッ化物(RF)からなる群より選ばれる1種以上のアルカリ土類金属化合物を用いてもよい。ここで、CeOとの固溶度の観点から、アルカリ土類金属はBaまたはSrであることが好ましい。
を含む原料は、酸化ホウ素(B)またはホウ酸(HBO)であることが好ましいが、アルカリ土類金属のホウ酸塩でもよい。
【0020】
混合物の原料の純度は水和水を除いた純度で好ましくは99%以上、より好ましくは99.9%以上である。
混合物の原料の粒度は均質な溶融物が得られるものであれば特に限定されない。
前記混合物は各原料をたとえばボールミル、遊星ミル等の混合・粉砕手段を用いて乾式または湿式で混合して得られる。
【0021】
混合物の溶融は、大気雰囲気で行ってもよいが、酸素分圧や酸素流量を制御しながら行うことが好ましい。
溶融は典型的には1200℃以上、好ましくは1300〜1500℃で行う。
また、溶融物の均一性を高めるために溶融中に撹拌してもよい。
溶融に用いるるつぼはアルミナ製、白金製またはロジウムを含む白金製であることが好ましいが、耐火物製でもよい場合がある。
【0022】
加熱は抵抗加熱炉、高周波誘導炉またはプラズマアーク炉を用いて行うことが好ましい。
抵抗加熱炉は、ニクロム合金等の金属製、炭化ケイ素質またはケイ化モリブデン製等の発熱体を備えた電気炉であることが好ましい。
高周波誘導炉は誘導コイルを備えていて出力を制御できるものであればよい。
プラズマアーク炉は、カーボン等を電極とし、これによって発生するプラズマアークを利用できるものであればよい。
なお、赤外線またはレーザーによって直接加熱してもよい。
【0023】
また、混合物をそのまま溶融してもよいし、混合物を成型したものを溶融してもよい。
プラズマアーク炉を用いる場合には、混合物を成型したものを溶融しその後急速冷却することもできる。
【0024】
溶融物を急速冷却して非晶質物にする方法の好適なものとして、高速で回転する双ローラーの間に溶融物を滴下してフレーク状の非晶質物を得る方法や、高速で回転するドラムを用いて溶融物から連続的に繊維状の非晶質物(長繊維)を巻き取る方法が例示される。双ローラーおよびドラムとしては金属製またはセラミックス製のものを用いる。
また、高速で回転し、側壁に細孔を設けたスピナーを用いて繊維状の非晶質物(短繊維)を得てもよい。
これらの装置を用いれば、溶融物を効果的に急速冷却して高純度の非晶質物が得られる。
急速冷却の際の温度降下速度はたとえば1×10℃/秒以上、好ましくは1×10℃/秒以上である。
【0025】
非晶質物がフレーク状の場合にはその厚さが200μm以下となるように急速冷却することが好ましい。200μm超では非晶質物を熱処理してCeO結晶を析出させようとする際にその析出効率が低くなるおそれがある。より好ましくは100μm以下である。
非晶質物が繊維状の場合にはその直径が50μm以下となるように急速冷却することが好ましい。50μm超では非晶質物を熱処理してCeO結晶を析出させようとする際にその析出効率が低くなるおそれがある。より好ましくは30μm以下である。
なお、フレーク状または繊維状の非晶質物の厚さまたは直径が大きいために前記析出効率が低くなっていると考えられる場合にはこの非晶質物を粉砕したものについて熱処理を行うことが好ましい。
【0026】
非晶質物からCeO結晶を析出させる熱処理は、溶融物が前記好ましい態様のものである場合などにおいては大気中で600〜900℃に保持して行うことが好ましい。600℃未満では96時間の熱処理によっても十分には結晶が析出しないおそれがある。より好ましくは650℃以上である。900℃超ではいったん析出した結晶が再融解するおそれがある。より好ましくは850℃以下である。
なお、結晶を析出させる温度が高くなると析出する結晶の大きさが大きくなる傾向があるので、結晶の所望の大きさに応じて非晶質物の保持温度を設定することが好ましい。
【0027】
結晶析出は核生成とそれに続く結晶成長の2段階からなるため、この2段階をそれぞれ異なる温度で行うべく、同一温度に保持するのではなく異なる温度に順次保持する熱処理を行ってもよい。
【0028】
熱処理によって非晶質物から析出する結晶はCeO結晶が主であるが、溶融物の組成(非晶質物の組成)によってはその他にアルカリ土類金属のホウ酸塩やCeO、アルカリ土類金属酸化物およびホウ酸の複塩などが析出することがある。しかし、このようなホウ酸塩や複塩はこの後に行われる酸処理によって溶脱され除去される。
【0029】
CeO結晶を析出させる熱処理を行う時間、たとえば前記好ましい態様における600〜900℃の範囲に保持する時間は4〜96時間であることが好ましい。4時間未満では結晶析出が不十分になるおそれがある。典型的には8時間以上である。96時間超では結晶の大きさが大きくなりすぎるおそれがある。典型的には32時間以下である。
熱処理を行う時間が長くなると結晶の大きさが大きくなる傾向があるので、結晶の所望の大きさに応じてその時間を設定することが好ましい。
【0030】
CeO結晶が析出した非晶質物からCeO結晶を分離抽出することを目的として酸処理を行う。
この酸処理においてはCeO結晶以外のものは溶脱除去される。CeO結晶の一部が溶脱除去されることもあるが、CeO結晶の大きさを均一化できる場合などにはかえって好ましい。
この酸処理は、酢酸、塩酸、硝酸、シュウ酸およびクエン酸からなる群から選ばれる1種以上の酸を用いて行うことが典型的である。
溶脱除去反応を促進したい場合には、酸を温めてもよいし、超音波を照射しながら酸処理を行ってもよい。
このような酸処理(溶脱処理)によってCeO結晶粉末が得られるが、必要に応じて酸処理後に純水による洗浄を行ってもよい。
【0031】
次に、結晶粉末を液状媒体中に分散させてスラリーとする。
スラリーの結晶粉末含有割合は、研磨速度、均一分散性、分散時の安定性などを考慮して適切に選ばれるべきであるが、好ましくは質量百分率表示で0.1〜20%である。0.1%未満では研磨速度が小さくなるおそれがあり、20%超ではスラリーの粘度が大きくなり研磨工程での取扱いが困難になるおそれがある。好ましくは5%以下、典型的には0.5〜5%である。
【0032】
CeO結晶粉末作製の適切な例と不適切な例を以下に述べる。
[例1〜17]
酸化セリウム(CeO)、RCO(RはBaまたはSr)および酸化ホウ素(B)を、それぞれCeO、ROおよびB基準のモル%表示で表1に示す割合となるように秤量し、少量のエタノールを添加して自動乳鉢で混合・粉砕した。その後、乾燥させて原料粉末(混合物)を得た。
得られた原料粉末を、ロジウムを10質量%含む白金製の、ノズル付きのるつぼに充填し、ケイ化モリブデンを発熱体とした電気炉で、1500℃で1時間加熱して完全に溶融させた。
【0033】
次に、前記るつぼのノズルの下端部を電気炉で加熱しながら溶融物を滴下させ、300rpmで回転する直径約15cmの双ローラーを通すことにより液滴を1×10℃/秒程度で急速冷却し、フレーク状の固形物を得た。得られたフレークは茶褐色を呈し、透明な非晶質物質であった。マイクロメーターでフレークの厚さを測定したところ、30〜50μmであった。
また、得られたフレークの一部を用いて示差走査熱量測定(DSC)にて結晶化開始温度を求めた。
【0034】
得られたフレークを表1の結晶化温度の欄に示す温度に8時間保持してこのフレーク中に板状のCeO結晶を析出させた。なお、この結晶化温度の欄に示す温度は前記結晶化開始温度より高いものとした。
【0035】
次に、結晶化処理(熱処理)後のフレークを70℃の1mol/L酢酸溶液中に20時間浸漬して可溶性物質を溶脱した。溶脱した液を遠心分離し、上澄みを捨てて水洗し、さらに高圧分散させ、乾燥させ、さらに水洗、乾燥を経て粒子径5〜100nmの微粒子を得た。
【0036】
得られた微粒子の鉱物相を、X線回折装置を用いて同定した。その結果、いずれも立方晶であり、公知のCeOの回折ピークと一致し、CeO単相からなる結晶性の高い粒子であることが判明した。例5で得られた微粒子のX線回折パターンを図1に示す。
また、X線回折線の広がりからScherrerの式に基づき平均一次粒子径(結晶子径)を算出した。結果を表1に示すが、得られた微粒子の粒子径はいずれも非常に小さいことがわかる。
【0037】
【表1】

【0038】
[例18〜24]
混合物の化学組成をそれぞれ表2に示す割合に変更し、かつ、表2に示す結晶化温度でフレークを8時間加熱した以外は例1と同様にして微粒子を得た。得られた微粒子の鉱物相を例1と同じ方法で同定したところ、いずれもCeO単相からなる結晶性の高い粒子であった。また、得られた微粒子の結晶子径を例1と同じ方法で測定したところ、表2に示すように、いずれも非常に小さいものであった。さらに、結晶化温度(熱処理温度)の上昇に伴い、結晶子径が増加することが確認された。
【0039】
【表2】

【0040】
[例25(不適切例)]
例5と同様にして混合・粉砕操作、溶融操作を行って得られた溶融物を、電気炉内で300℃/hの速度で室温まで冷却したところ、不透明な固形物が生成し、非晶質物は得られなかった。
【0041】
[例26、27(いずれも不適切例)]
酸化セリウム(CeO)、炭酸バリウム(BaCO)および酸化ホウ素(B)を、それぞれCeO、BaOおよびB基準のモル%表示で表3に示す割合となるように秤量し、例5と同様にして混合・粉砕操作、溶融操作を行ったところ、不透明な固形物が生成し、非晶質物質は得られなかった。
【0042】
[例28、29(いずれも不適切例)]
酸化セリウム(CeO)、炭酸バリウム(BaCO)および酸化ホウ素(B)を、それぞれCeO、BaOおよびB基準のモル%表示で表3に示す割合となるように秤量し、例1と同様にして混合・粉砕操作、溶融操作および急速冷却操作を行ったところ、透明なフレークが得られた。しかし、例1と同様にして結晶化操作、溶脱操作を行った結果、結晶性のCeO微粒子はほとんど得られなかった。
【0043】
【表3】

【0044】
次に、スラリーについて説明する。
結晶粉末の液状媒体への分散は、結晶粉末を粉砕したものを用いて行うことが好ましく、結晶粉末を当該液状媒体を用いて湿式粉砕することによって行うことがより好ましい。
結晶粉末の粉砕または分散はたとえば、粉体同士を高速で衝突させる乾式ジェットミル、ボール(ビーズ)ミルや遊星ミル、複数の流体を衝突させる高圧ホモジナイザー、超音波照射等の装置を用いて行う。
また、凝集粒子や粗大粒子を除去するために、フィルターによる濾過処理や遠心分離を行ってもよい。
【0045】
スラリーについてレーザー回折・散乱法で測定されたスラリー中の粒子のメディアン径(D50)は10〜300nmであることが好ましい。10nm未満では研磨速度が小さくなるおそれがあり、300nm超ではRa、Waなどの面精度が低下するおそれがある。より好ましくは20〜200nm、特に好ましくは80nm以下である。
【0046】
次に、スラリーを構成する液体(液状媒体)について説明する。
液体は通常、水であるが、必要に応じて各種成分を添加してもよい。
スラリーのpHは5〜12であることが好ましい。5未満では粒子が凝集するおそれがある。より好ましくは6以上である。12超ではハンドリングに問題が生じるおそれがある。
【0047】
前記各種成分としては以下のようなものが例示される。
研磨特性や分散安定性を高める目的で、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコールおよびプロピレングリコールからなる群から選ばれる1種以上のアルコールを含有してもよい。
【0048】
表面張力調整、粘度調整または分散安定性向上などの目的で、カルボン酸基またはカルボン酸塩基を有する水溶性有機高分子を含有してもよい。
このような水溶性有機高分子として、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリアクリル酸ナトリウム塩、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸アンモニウム塩、ポリメタクリル酸ナトリウム塩、ポリアミド、ポリアミド酸アンモニウム塩およびポリアミド酸ナトリウム塩からなる群から選ばれる1種以上の水溶性有機高分子が例示される。
なお、ここでいう水溶性は、研磨剤として使用する濃度においてその研磨剤液中に目視で完全に溶解している状態となる限り、どの程度のものであってもよい。通常は、純水に5質量%以上、好ましくは30質量%以上溶解するものをいう。
【0049】
表面張力調整または粘度調整などの目的で、ビニル基を有する水溶性有機高分子を含有してもよい。
このような水溶性有機高分子として、ポリビニルアルコールまたはポリビニルピロリドンが例示される。
【0050】
研磨時の段差選択性の付与などの目的で、アミノ基、アミン塩基または第4級アンモニウム塩基を有する水溶性有機高分子(以下、これら水溶性有機高分子を高分子Aという。)を含有してもよい。高分子Aはいずれもシリケートガラスに付着しやすいアミノ基またはアミン塩基を有しており、その結果段差の凸部分が選択的に削れやすくなってRaが小さくなると考えられる。
高分子Aの1種以上を含有する場合、そのスラリー中の含有量は合計で0.001〜10質量%であることが好ましい。0.001質量%未満ではRaが十分には小さくならないおそれがある。より好ましくは0.1質量%以上、特に好ましくは0.5質量%以上である。10質量%超では研磨速度が著しく低下するおそれがある。より好ましくは5質量%以下である。
【0051】
アミノ基を有する水溶性有機高分子(以下、水溶性ポリアミンという。)は一分子中に2個以上のアミノ基を有する水溶性の化合物であればどのようなものでもよいが、典型的には、ポリアミドアミン、ポリエーテルアミンおよび脂肪族ポリアミンからなる群から選ばれる1種以上の水溶性有機高分子、または、水溶性ポリエーテルポリアミン、水溶性ポリアルキレンポリアミン、ポリエチレンイミン、水溶性ポリビニルアミン、水溶性ポリアリルアミン、水溶性ポリリジンおよび水溶性キトサンからなる群から選ばれた1種以上の水溶性高分子である。特に好ましい水溶性ポリアミンは、水溶性ポリエーテルポリアミンおよび水溶性ポリアルキレンポリアミンである。
【0052】
水溶性ポリアミンの分子量は水溶性を有する範囲の分子量である限り限定されるものではないが、重量平均分子量で、100〜100000の範囲にあることが好ましく、100〜2000の範囲にあることがより好ましい。重量平均分子量が100未満の場合はその効果が小さい。100000を超えると、たとえ水溶性であっても研磨剤の流動性等の物性に悪影響を与えるおそれがある。2000を超えると純水への溶解性が低下する場合が多い。特に好ましい水溶性ポリアミンは、重量平均分子量が100〜2000の水溶性ポリエーテルポリアミンと水溶性ポリアルキレンポリアミンである。
【0053】
上記ポリエーテルポリアミンとは、2個以上のアミノ基と2個以上のエーテル性酸素原子を有する化合物を意味する。アミノ基としては1級アミノ基(−NH)が好ましい。
アミノ基として2級アミノ基(−NH−)や3級アミノ基を有していてもよいが、本発明におけるポリエーテルポリアミンとしては、2個以上の1級アミノ基を有し、他のアミノ基を実質的に有しない化合物が好ましく、特に1級アミノ基のみを2個有するポリエーテルジアミンが好ましい。ポリエーテルポリアミンは、多価アルコールやポリエーテルポリオールの水酸基の水素原子をアミノアルキル基に置換した構造を有する化合物が好ましい。多価アルコールとしては2〜6価のアルコール、特に2価アルコールが好ましく、ポリエーテルポリオールとしては2〜6価のポリオキシアルキレンポリオール、特にポリオキシアルキレンジオールが好ましい。アミノアルキル基としては、2−アミノエチル基、2−アミノプロピル基、2−アミノ−1−メチルエチル基、3−アミノプロピル基、2−アミノ−1、1−ジメチルエチル基、4−アミノブチル基などの炭素数2〜6のアミノアルキル基が好ましい。
【0054】
上記多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールなどのエーテル性酸素原子を有していてもよい炭素数2〜8の2価アルコールが好ましい。ポリエーテルポリオールとしては、トリエチレングリコールやテトラエチレングリコールなどのポリエチレングリコール(すなわち、ポリオキシエチレンジオール)、トリプロピレングリコールやテトラプロピレングリコールなどのポリプロピレングリコール(すなわち、ポリオキシプロピレンジオール)、ポリ(オキシプロピレン・オキシエチレン)ジオールなどの2種以上のオキシアルキレン基を有するポリオキシアルキレンジオールなどの繰り返し単位が炭素数2〜6のオキシアルキレン基であるポリエーテルジオールが好ましい。
【0055】
上記ポリアルキレンポリアミンとは、3個以上のアミノ基がアルキレン基を介して結合した化合物を意味する。末端のアミノ基は1級アミノ基であり分子内のアミノ基は2級アミノ基であることが好ましい。より好ましくは、両分子末端に1級アミノ基を有し、分子内に1個以上の2級アミノ基を有する線状ポリアルキレンポリアミンである。アミノ基と他のアミノ基との間に挟まれ、アルキレン基よりなる結合部分は、一分子内に三つ以上に存在することになるが、これら複数のアミノ基間結合部分は、互いに同一でも異なっていてもよく、すべて同一であるか、両末端の1級アミノ基に結合する2個のアミノ基間結合部分は同一で、かつ他のアミノ基間結合部分とは異なっていることが好ましい。一つのアミノ基間結合部分に含まれる炭素数は2〜8が好ましく、特に両末端の1級アミノ基に結合する2個のアミノ基間結合部分に含まれる炭素数は2〜8、それ以外のアミノ基間結合部分に含まれる炭素数は2〜6が好ましい。
【0056】
上記ポリエーテルジアミンとポリアルキレンポリアミンとしては、下記式(1)で表される構造を有する化合物が好ましい。
N−(R−X−)−R−NH (1)
ただし、Rは炭素数2〜8のアルキレン基を表し、Xは酸素原子または−NH−を表し、kは、ポリエーテルジアミンの場合には2以上の整数を表し、ポリアルキレンポリアミンの場合には1以上の整数を表す。1分子中の複数のRは互いに異なっていてもよい。
【0057】
特にポリエーテルジアミンとしては下記式(2)で表される構造を有する化合物が好ましく、ポリアルキレンポリアミンとしては、下記式(3)で表される構造を有する化合物が好ましい。
N−R−O−(R−O−)−R−NH (2)
N−R−NH−(R−NH−)−R−NH (3)
ただし、Rはエチレン基またはプロピレン基、Rは炭素数2から6のアルキレン基、Rは炭素数2から6のアルキレン基、Rは炭素数2〜8のアルキレン基、mは1以上の整数、nは1以上の整数を表し、RとRは同一でも異なっていてもよく、RとRは同一でも異なっていてもよい。
【0058】
式(2)で表される具体的なポリエーテルジアミンとしては、例えば、ポリオキシプロピレンジアミン(R、Rがプロピレン基、mが1以上の化合物)、ポリオキシエチレンジアミン(R、Rがエチレン基、mが1以上の化合物)、4,7,10−トリオキサ−トリデカン−1,13−ジアミン(Rがエチレン基、Rがトリメチレン基、mが2の化合物)などがある。式(3)で表される具体的なポリアルキレンポリアミンとしては、例えば、テトラエチレンペンタミン(R、Rがエチレン基、nが2の化合物)、ペンタエチレンヘキサミン(R、Rがエチレン基、nが3の化合物)、ヘプタエチレンオクタミン(R、Rがエチレン基、nが5の化合物)、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)−エチレンジアミン(Rがエチレン基、Rがトリメチレン基、nが1の化合物)、N,N’−ビス(2−アミノエチル)−1、4−ブタンジアミン(Rがテトラメチレン基、Rがエチレン基、nが1の化合物)などがある。
【0059】
アミン塩基を有する水溶性有機高分子としては、ヤシアミン、硬化牛脂アミン、ロジンアミン、エチレンオキサイド付加型高級アルキルアミンが例示される。
第4級アンモニウム塩基を有する水溶性有機高分子としては、第4級アンモニウム塩基がエチレンオキサイド付加型4級アンモニウム塩、ジ4級アンモニウム塩であるものが例示される。
【0060】
pHを調整する目的で、リン酸、酢酸、プロピオン酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、クエン酸、エチレンジアミン、ピリジン、2−アミノピリジン、3−アミノピリジン、キサントシン、トルイジン、ピコリン酸、ヒスチジン、ピペラジン、N−メチルピペラジン、2−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノ−2−(ヒドロキシメチル)−1,3−プロパンジオール、尿酸、硝酸、塩酸、過塩素酸、シュウ酸およびアンモニアからなる群から選ばれる1種以上のpH安定剤を含有してもよい。
【0061】
同じ目的で、リン酸、酢酸、プロピオン酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、クエン酸、エチレンジアミン、ピリジン、2−アミノピリジン、3−アミノピリジン、キサントシン、トルイジン、ピコリン酸、ヒスチジン、ピペラジン、N−メチルピペラジン、2−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノ−2−(ヒドロキシメチル)−1,3−プロパンジオール、尿酸、硝酸、塩酸、過塩素酸、シュウ酸およびアンモニアからなる群から選ばれる1種以上のpH安定剤の塩を含有してもよい。
同じ目的で、アルカリ金属水酸化物を含有してもよい。
【0062】
また、pH緩衝剤などとして、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、および、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシドからなる群から選ばれる1種以上の4級アンモニウムヒドロキシドを含有してもよい。
【0063】
また、粘度調整剤として、ポリエチレングリコールまたはポリプロピレングリコールを含有してもよい。ポリエチレングリコールまたはポリプロピレングリコールの重量平均分子量は水溶性の観点から、好ましくは1000以下、より好ましくは600以下である。
【0064】
スラリー作製方法を以下に例示する。
[スラリーの調製]
上記例19で得られたCeO微粒子(CeO結晶粉末)100gを約800mLの蒸留水に添加し、撹拌しつつ、0.1mol/Lの硝酸を徐々に加えてpH4.0に調整したものに対し、さらに全体積が1Lとなるまで蒸留水を添加して、10質量%のCeOを含むスラリー原液Aを調製した。また、上記例24で得られたCeO微粒子100gを約800mLの蒸留水に添加し、撹拌しつつ、0.1mol/Lの硝酸を徐々に加えてpH4.0に調整したものに対し、さらに全体積が1Lとなるまで蒸留水を添加して、10質量%のCeOを含むスラリー原液Bを調製した。
【0065】
スラリー原液A、Bに対し、表4に示すようにpH調整剤および分散剤を加えた後、湿式ジェットミルで湿式粉砕し、遠心分離により粗大粒を除去して例30〜34のスラリーを調製した。なお、表中のCeOの欄にはスラリー中のCeO微粒子の含有割合を示し、pH調整剤としては0.1mol/Lの硝酸または0.5mol/Lのアンモニア水を用いた。さらに、分散剤としてはポリアクリル酸アンモニウムを用いた。また、これらスラリーの分散粒子径すなわちD50をレーザー散乱粒度分布計により測定した結果、表4に示すとおり、例30〜34のいずれにおいても良好な分散体が得られた。
【0066】
【表4】

【0067】
また、例19で得られたCeO微粒子450gを約2Lの蒸留水に添加し、次に分散剤としてポリアクリル酸アンモニウム4.5gを添加し、撹拌後、アルチマイザにより分散体を作製し、フィルタろ過により粗大粒を除去した。その後蒸留水を加え、固形分(CeO微粒子分)が6質量%であるスラリー原液Cを作製した。
【0068】
別に、重量平均分子量230のBASF社製ポリオキシプロピレンジアミン(商品名:ポリエーテルアミン)、プロピレングリコール、エチレングリコール、重量平均分子量300のポリエチレングリコールを表5のPEA、PG、EG、PEGの各欄に質量%で示す割合で含有するスラリー原液D1、D2、D3、D4、D5を作製した。
【0069】
【表5】

【0070】
スラリー原液CをD1、D2、D3、D4、D5の各スラリー原液と50:50の割合で混合し、固形分が3質量%である例35、36、37、38、39のスラリーを作製した。例35、36、37、38、39のスラリーのD50をレーザー散乱粒度分布計により測定したところ、それぞれ110nm、115nm、120nm、118nm、122nmであった。
【0071】
このようにして得られたスラリーを用いて円形ガラス板の主表面研磨を行う場合に使用する研磨パッドとしては、ショアD硬度が45〜75、圧縮率が0.1〜10%かつ密度が0.5〜1.5g/cmである発泡ウレタン樹脂、ショアA硬度が30〜99、圧縮率が0.5〜10%かつ密度が0.2〜0.9g/cmである発泡ウレタン樹脂、または、ショアA硬度が5〜65、圧縮率が0.1〜60%かつ密度が0.05〜0.4g/cmである発泡ウレタン樹脂からなるものが例示される。
【0072】
なお、ショアD硬度およびショアA硬度はそれぞれJIS K7215に規定されているプラスチックのデュロメータA硬さおよびD硬さを測定する方法によって測定される。
また、圧縮率(単位:%)は次のようにして測定される。すなわち、研磨パッドから適切な大きさに切り出した測定試料について、ショッパー型厚さ測定器を用いて無荷重状態から10kPaの応力の負荷を30秒間加圧した時の材料厚さtを求め、次に厚さがtの状態から直ちに110kPaの応力の負荷を5分間加圧した時の材料厚さtを求め、tおよびtの値から(t−t)×100/tを算出し、これを圧縮率とする。
【0073】
この主表面研磨を行う際の研磨圧力としては0.5〜30kPaが典型的である。
なお、本発明はコロイダルシリカを用いなくてもガラス基板主表面を高精度で研磨できる方法を提供するが、コロイダルシリカを用いて主表面を研磨する工程を有していてもよい。
【0074】
本発明の磁気ディスクはその基板に本発明の製造方法によって製造されたガラス基板を用いることを特徴とするものであり、ガラス基板の上に記録層となるべき磁性層を含む複数の層を積層するなどその製造は周知の方法によって行われる。
【実施例】
【0075】
(実施例1)
熱処理温度(結晶化温度)を700℃、熱処理時間を32時間とした以外は前記例5と同様にしてCeO結晶粉末(結晶子径:25nm)を作製した。なお、高圧分散処理はスギノマシン社製アルチマイザ分散処理装置HJP−25005を用いて、結晶子径測定は理学電機社製X線回折装置RINT2000を用いて行った。
【0076】
前記CeO結晶粉末220g、純水880mLおよびポリアクリル酸アンモニウム2.2gを蓋付き容器に投入、混合後、直径0.5mmのジルコニアボールを用いるボールミルで72時間分散処理を行った。その後、純水により希釈してCeO結晶粉末含有割合が1質量%であるスラリーを得た。
このスラリーについてスラリー中の粒子のD50を日機装社製UPAレーザー回折型粒度分布測定装置によって測定したところ68nmであった。
【0077】
このスラリーを用いて次のようにして円形ガラス板の主表面を研磨した。
フロート法で成形されたシリケートガラス板を用意し、これを外径65mm、内径20mm、板厚0.635mmのガラス基板が得られるようなドーナツ状円形ガラス板(中央に円孔を有する円形ガラス板)に加工した。なお、内周面および外周面の研削加工はダイヤモンド砥石を用いて行い、ガラス板上下面のラッピングは酸化アルミニウム砥粒を用いて行った。
【0078】
次に、内外周の端面を、面取り幅0.15mm、面取り角度45°となるように面取り加工を行った。
内外周加工の後、研磨材として酸化セリウムスラリーを用い、研磨具としてブラシを用い、ブラシ研磨により端面の鏡面加工を行った。加工量は半径方向の除去量で30μmであった。
【0079】
その後、研磨材として酸化セリウムスラリー(酸化セリウム平均粒径:約1.1μm)を用い、研磨具としてウレタンパッドを用いて、両面研磨装置により上下主表面の研磨加工を行った。加工量は上下主表面の厚さ方向で計35μmであった。
さらに、研磨剤として上記の酸化セリウムよりも平均粒径が小さい酸化セリウム(平均粒径:約0.2μm)を用い、研磨具としてウレタンパッドを用いて、両面研磨装置により上下主表面の研磨加工を行った。加工量は上下面の厚さ方向で計1.6μmであった。
このようにして作製された円形ガラス板の主表面をVeeco社製原子間力顕微鏡を用いて測定したところその表面粗さRaは0.484nmであった。
【0080】
この円形ガラス板の主表面を、研磨具としてFILWEL社のウレタン製研磨パッドNP025、研磨剤として前記スラリーを用い、研磨圧力を14.7kPa、キャリア周速を14m/minとして研磨した。その結果、前記Raは0.241nm、Waは0.135nmとなった。除去量は0.48μmであった。
【0081】
(実施例2)
実施例1で用いたと同じCeO結晶粉末をCeO微粒子として用いた以外は前記例36と同じスラリーを作製した。
一方、実施例1と同様にして主表面の表面粗さRaが0.484nmである円形ガラス板を作製した。
この円形ガラス板の主表面を、研磨具としてFILWEL社のウレタン製研磨パッドNP125、研磨剤として前記スラリーを用い、研磨圧力を12kPa、キャリア周速を14m/minとして研磨した。その結果、Raは0.164nm、ロールオフは31nm、除去量は0.60μmであった。なお、ロールオフとはガラス基板端部より2.5〜5mm内側の主表面部分を直線近似した場合の端部のダレ量であり、好ましくは100nm以下、より好ましくは50nm以下である。
【産業上の利用可能性】
【0082】
磁気ディスク用ガラス基板の製造に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【0083】
【図1】例5で得られたCeO結晶析出非晶質物のX線回折パターン。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
円形ガラス板を研磨して磁気ディスク用ガラス基板を製造する方法であって、
CeOを含有する溶融物を冷却して得られた非晶質物を熱処理して得られたCeO結晶析出非晶質物を酸処理することによって当該CeO結晶析出非晶質物から分離抽出したCeO結晶粉末を含有するスラリーを用いて円形ガラス板の主表面を研磨する工程を有する磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項2】
前記溶融物がCeOを5〜50モル%、MgO、CaO、SrOおよびBaOからなる群から選ばれる1種以上のアルカリ土類金属酸化物を合計で10〜50モル%、Bを30〜75モル%含有するものである請求項1に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項3】
前記溶融物におけるCeOのモル%表示含有量とアルカリ土類金属酸化物およびBのモル%表示含有量の合計との比が5:95〜50:50である請求項2に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項4】
前記溶融物におけるアルカリ土類金属酸化物が1種である場合にはそのモル%表示含有量、同酸化物が2種以上である場合にはそれらのモル%表示含有量の合計とBのモル%表示含有量との比が20:80〜50:50である請求項2または3に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項5】
前記非晶質物がフレーク状または繊維状である請求項1〜4のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項6】
CeO結晶析出非晶質物が前記非晶質物を600〜900℃で熱処理して得られたものである請求項1〜5のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項7】
CeO結晶粉末が、前記CeO結晶析出非晶質物を酢酸、塩酸、硝酸、シュウ酸およびクエン酸からなる群から選ばれる1種以上の酸を用いて酸処理することによって当該非晶質物から分離抽出されたものである請求項1〜6のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項8】
前記CeO結晶粉末についてX線法で測定された平均粒子径が5〜50nmである請求項1〜7のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項9】
前記スラリーの質量百分率表示のCeO結晶粉末含有割合が0.1〜5%である請求項1〜8のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項10】
前記スラリーについてレーザー回折・散乱法で測定されたスラリー中の粒子のメディアン径が10〜300nmである請求項1〜9のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項11】
前記スラリーが水を含有する請求項1〜10のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項12】
前記スラリーが、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコールおよびプロピレングリコールからなる群から選ばれる1種以上のアルコールを含有する請求項1〜11のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項13】
前記スラリーのpHが5〜12である請求項1〜12のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項14】
前記スラリーが、カルボン酸基またはカルボン酸塩基を有する水溶性有機高分子を含有する請求項1〜13のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項15】
カルボン酸基またはカルボン酸塩基を有する水溶性有機高分子が、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリアクリル酸ナトリウム塩、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸アンモニウム塩、ポリメタクリル酸ナトリウム塩、ポリアミド、ポリアミド酸アンモニウム塩およびポリアミド酸ナトリウム塩からなる群から選ばれる1種以上の水溶性有機高分子を含有する請求項14に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項16】
前記スラリーが、ビニル基を有する水溶性有機高分子を含有する請求項1〜15のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項17】
ビニル基を有する水溶性有機高分子がポリビニルアルコールまたはポリビニルピロリドンを含有する請求項16に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項18】
前記スラリーが、アミノ基またはアミン塩基を有する水溶性有機高分子を含有する請求項1〜17のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項19】
アミノ基を有する水溶性有機高分子が、ポリアミドアミン、ポリエーテルアミンおよび脂肪族ポリアミンからなる群から選ばれる1種以上の水溶性有機高分子である請求項18に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項20】
前記スラリーが、リン酸、酢酸、プロピオン酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、クエン酸、エチレンジアミン、ピリジン、2−アミノピリジン、3−アミノピリジン、キサントシン、トルイジン、ピコリン酸、ヒスチジン、ピペラジン、N−メチルピペラジン、2−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノ−2−(ヒドロキシメチル)−1,3−プロパンジオール、尿酸、硝酸、塩酸、過塩素酸、シュウ酸およびアンモニアからなる群から選ばれる1種以上のpH安定剤を含有する請求項1〜19のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項21】
前記スラリーが、リン酸、酢酸、プロピオン酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、クエン酸、エチレンジアミン、ピリジン、2−アミノピリジン、3−アミノピリジン、キサントシン、トルイジン、ピコリン酸、ヒスチジン、ピペラジン、N−メチルピペラジン、2−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノ−2−(ヒドロキシメチル)−1,3−プロパンジオール、尿酸、硝酸、塩酸、過塩素酸、シュウ酸およびアンモニアからなる群から選ばれる1種以上のpH安定剤の塩を含有する請求項1〜20のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項22】
前記スラリーがアルカリ金属水酸化物を含有する請求項1〜21のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項23】
前記スラリーが、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、および、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシドからなる群から選ばれる1種以上の4級アンモニウムヒドロキシドを含有する請求項1〜22のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項24】
前記スラリーが、重量平均分子量が1000以下であるポリエチレングリコールまたは重量平均分子量が1000以下であるポリプロピレングリコールを含有する請求項1〜23のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項25】
前記円形ガラス板の主表面を研磨する工程において使用する研磨パッドが、ショアD硬度が45〜75、圧縮率が0.1〜10%かつ密度が0.5〜1.5g/cmである発泡ウレタン樹脂、ショアA硬度が30〜99、圧縮率が0.5〜10%かつ密度が0.2〜0.9g/cmである発泡ウレタン樹脂、または、ショアA硬度が5〜65、圧縮率が0.1〜60%かつ密度が0.05〜0.4g/cmである発泡ウレタン樹脂からなるものである請求項1〜24のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項26】
前記円形ガラス板の主表面を研磨する工程における研磨圧力が0.5〜30kPaである請求項1〜25のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項27】
請求項1〜26のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法によって製造された磁気ディスク用ガラス基板の上に、記録層となるべき磁性層を含む複数の層が積層されている磁気ディスク。

【図1】
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【公開番号】特開2008−105168(P2008−105168A)
【公開日】平成20年5月8日(2008.5.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−40931(P2007−40931)
【出願日】平成19年2月21日(2007.2.21)
【出願人】(000000044)旭硝子株式会社 (2,665)
【Fターム(参考)】