結晶化ガラス
【課題】面内磁気記録方式および垂直磁気記録方式の何れにおいても、高密度記録のためのランプロード方式にも十分対応し得る良好な表面特性を兼ね備え、高速回転化、衝撃に耐え得る高強度を有し、各ドライブ部材に合致する熱膨張特性や耐熱性をも兼ね備えた、溶融温度が低く生産性に優れ、かつ、素材からのアルカリ溶出量の低減、すなわち化学的耐久性に優れた情報記録媒体用ディスク基板用等の結晶化ガラスを提供する。
【解決手段】酸化物基準において、ＳｉＯ２成分、Ｌｉ２Ｏ成分を含有し、質量％で、ＳｒＯ成分およびＢａＯ成分から選ばれるいずれか１種以上の合計量が３．５％を超え１５％以下であり、結晶相として二ケイ酸リチウム、モノケイ酸リチウム、α−石英、α−石英固溶体、β−石英固溶体の中から選ばれる少なくとも１種以上を含有することを特徴とする結晶化ガラス。
【解決手段】酸化物基準において、ＳｉＯ２成分、Ｌｉ２Ｏ成分を含有し、質量％で、ＳｒＯ成分およびＢａＯ成分から選ばれるいずれか１種以上の合計量が３．５％を超え１５％以下であり、結晶相として二ケイ酸リチウム、モノケイ酸リチウム、α−石英、α−石英固溶体、β−石英固溶体の中から選ばれる少なくとも１種以上を含有することを特徴とする結晶化ガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶化ガラスに関し、特に情報磁気記録媒体基板用結晶化ガラスに関する。
特に本発明は、各種情報磁気記録装置に用いられる磁気記録媒体用基板の中でも、特に垂直磁気記録媒体やパターンドメディア用媒体、ディスクリートトラック用媒体等において、記録媒体の磁気特性低下抑制やアルカリコロージョンによるディフェクト低減のためにアルカリ金属含有量を低減させ、さらに量産レベルでのプレス成形に対応しうる低粘度特性、磁気ヘッドの低浮上化に対応可能な極めて平滑な基板表面を有し、高速回転に対応した高ヤング率と低比重特性を備え、優れた機械的特性も兼ね揃えた結晶化ガラスを提供するものである。
【０００２】
尚、本発明において「情報記録媒体」とは、パーソナルコンピュータのハードディスクとして使用される、固定型ハードディスク、リムーバル型ハードディスク、もしくはカード型ハードディスク、デジタルビデオカメラ、デジタルカメラ、もしくはオーディオ用ハードディスク、カーナビ用ハードディスク、携帯電話用ハードディスクまたは各種電子デバイス用ハードディスクにおいて使用可能な情報磁気記録媒体を意味する。
【背景技術】
【０００３】
近年、パーソナルコンピュータのマルチメディア化への対応のため、また、デジタルビデオカメラ・デジタルカメラで動画や音声等の大きなデータが扱われるようになり、大容量の情報磁気記録装置が必要となっている。その結果、情報磁気記録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小化する傾向にある。そのため、磁気ヘッドはディスク表面に従来よりも近接して作動しなければならなくなる。
【０００４】
さらに記録密度が１００Ｇｂ／ｉｎ２を超えると、このような小さい磁区では熱的に不安定になるため、１００Ｇｂ／ｉｎ２を越える高記録密度化の要求に対して面内記録方式は物理的限界に到達している。
【０００５】
これに対応するべく、垂直磁気記録方式の採用、量産化が進められている。この垂直磁気記録方式は磁化容易軸を垂直方向とするため、ビットサイズを極めて小さくすることができ、また、所望の媒体膜厚（面内記録方式の５〜１０倍）を有することにより反磁界の低減や形状磁気異方性による効果も望むことができるため、従来の面内方向の磁気記録方式の高密度化において生じる記録エネルギーの減少や熱的不安定という問題を解決でき、面内磁気記録方式よりも格段の記録密度向上を実現できる。この様なことから、垂直磁気記録方式では実用レベルで１００Ｇｂ／ｉｎ２以上の記録密度を達成することが量産レベルでは既に可能となっており、３００Ｇｂ／ｉｎ２を越える記録密度に関する研究も既に行われている。
【０００６】
この垂直磁気記録方式では、媒体面に対して垂直方向に磁化を行うため、従来の面内方向に磁化容易軸を有する媒体とは異なり、垂直方向に磁化容易軸を有する媒体が用いられる。垂直磁気記録方式の記録層として研究および実用化がなされているのは、バリウムフェライト膜、Ｃｏ−γＦｅ２Ｏ３やＣｏ系合金、ＦｅＰｔ等のＦｅ系合金、Ｎｉ系合金等の各種合金膜が挙げられる。
【０００７】
ところが、これらの磁気記録媒体は、磁性体結晶粒子の微細化と垂直方向への生成のためにその成膜温度を高温化する必要がある。さらに最近の研究によれば、磁気特性向上のために高温（５００〜９００℃程度）でアニーリングを行う場合もある。
【０００８】
これに対応すべく、基板にはアニーリング処理前後で材料形状が変化しにくい、耐熱性に優れた基板が求められている。また、高密度化に伴い磁気ヘッドの低浮上化を可能とするため、極めてスムーズな表面平滑度が必要とされている。
【０００９】
その上、磁気記録媒体を長期間にわたり継続使用可能とするためには、基板からのアルカリ溶出を原因とする、（ａ）記憶媒体の磁気特性低下（アルカリ成分が記憶媒体中に拡散し、媒体の磁気特性を低下させる）、（ｂ）基板表面へのディフェクトの付着（溶出したアルカリ成分が記録媒体表面にまで拡散しこれが化合物となり、異物として表面に生成する）、等の基本的な問題をクリアしていなければならない。
【００１０】
前記の現象について更に詳しく述べる。まず、アルカリ溶出現象についてであるが、結晶相の構成成分としてアルカリ成分を必要とする結晶化ガラスを製造する場合、原ガラスのアルカリ成分の濃度は、結晶相に必要とされる化学量論的な量よりも多く必要であり、結晶化後は、ガラスマトリックス相に消費されなかったこれらアルカリ成分が残留している。これが、（ｉ）成膜の際に記録媒体に熱拡散し、記録媒体の成分と化合物を生成し、記録媒体の磁気特性を低下させてしまったり、（ｉｉ）記録媒体表面へ経時的に拡散し、表面で水分や炭酸ガスと化合して水酸化物や炭酸化物を生成し、この化合物が表面の異物となって、表面欠陥や記録飛びの原因となる。
【００１１】
以上のように、記録密度が飛躍的に向上している昨今では、前記問題点が記録密度向上の妨げの要因のひとつとなっており、したがって、従来にも増して、よりアルカリ溶出の少ない基板、とりわけ、アルカリコロージョン発生の主原因となるイオン半径の小さなリチウムイオンの含有量が少ない基板が強く求められている。
【００１２】
情報記録媒体用基板用途として、いくつかの結晶化ガラスが知られている。例えば、特許文献１記載のＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ−Ｐ２Ｏ５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−石英を有しており、また、情報磁気記録媒体として優れた物理的特性を示す材料であるが、アルカリ成分が比較的多いため、成膜済の基板の端面から析出するリチウムイオンに起因する磁性膜へのダメージ発生の問題を看過できない。また、基板表面粗さを低減（＜３Å）することができず、高密度記録化に対応できない。
【００１３】
特許文献２のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系の結晶化ガラスは、主結晶相として二珪酸リチウム（Ｌｉ２Ｏ・２ＳｉＯ２）を有しており、Ｌｉ２Ｏの含有量が４質量％〜８質量％と少なく、情報磁気記録媒体として優れた物理的特性を示す材料であるが、リチウムイオンの析出を少なくするために、Ｌｉ２Ｏ成分の含有量を単に少なくしているため、原ガラス溶融時の粘度が高くなってしまい、プレス成形に適さないものである。
【００１４】
特許文献３のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系の結晶化ガラスは、主結晶相として二珪酸リチウム（Ｌｉ２Ｏ・２ＳｉＯ２）およびα−石英、α−石英固溶体、α−クリストバライト、α−クリストバライト固溶体の中から選ばれる少なくとも１つ以上を含有している光フィルター用結晶化ガラスであるが、原ガラス溶融時の粘度が高く、薄板にプレス成形することが困難なため、情報記録媒体用途には適さないものである。
【特許文献１】特開２０００−３０２４８１号公報
【特許文献２】特開２０００−１８４６２４号公報
【特許文献３】特開２００１−４８５８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、アルカリ成分の溶出による記録媒体の磁気特性低下の抑制やディフェクト低減のためにアルカリ成分含有量を低減しながらも、垂直磁気記録方式にも十分対応し得る良好な表面特性を兼ね備え、高速回転化や落下衝撃に耐え得る高強度を有し、各ドライブ部材に合致する熱膨張特性や化学的耐久性をも兼ね備えた、溶融温度が低く、プレス成形等に適した生産性の高い情報記録媒体用ディスク基板用等の結晶化ガラスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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、酸化物基準において、ＳｉＯ２成分、Ｌｉ２Ｏ成分を含有し、さらにＳｒＯ成分およびＢａＯ成分から選ばれるいずれか１種以上を含有し、質量％で、ＳｒＯ成分およびＢａＯ成分から選ばれるいずれか１種以上の合計含有量が３．５％を超え１５％以下であり、結晶相として二ケイ酸リチウム、モノケイ酸リチウム、α−石英、α−石英固溶体、β−石英固溶体の中から選ばれる少なくとも１種以上を含有することを特徴とする結晶化ガラスは、溶融温度およびガラスの粘度が低く、情報記録媒体用途に供する場合においてプレス成形等に適しているため生産性が高く、更に機械的特性にも優れたものであることを見いだした。加えて、磁気ヘッドの低浮上化に対応可能な極めて平滑な基板表面を有し、高速回転に対応した高ヤング率と低比重特性も兼ね揃えていた。
【００１７】
より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【００１８】
（構成１）
酸化物基準において、
ＳｉＯ２成分、Ｌｉ２Ｏ成分を含有し、さらに質量％で、ＳｒＯ成分およびＢａＯ成分から選ばれるいずれか１種以上の合計含有量が３．５％を超え１５％以下であり、
結晶相として二ケイ酸リチウム、モノケイ酸リチウム、α−石英、α−石英固溶体、β−石英固溶体の中から選ばれる少なくとも１種以上を含有することを特徴とする結晶化ガラス。
（構成２）
酸化物基準において、Ｌｉ２Ｏ成分、Ｎａ２Ｏ成分、Ｋ２Ｏ成分の１種以上の合計量が５％〜１４％である構成１に記載の結晶化ガラス。
（構成３）
酸化物基準の質量％でＬｉ２Ｏ成分の含有量が５％〜１０％である構成１または２に記載の結晶化ガラス。
（構成４）
３０℃に保温された純水中に３時間浸漬した際のアルカリ成分の溶出量が０．０１６［μｇ／ｃｍ２］以下であることを特徴とする構成１から３のいずれかに記載の結晶化ガラス。
（構成５）
２５℃〜１００℃の温度範囲における平均線膨張係数が５０〜１２０［１０−７℃−１］であることを特徴とする構成１から４のいずれかに記載の結晶化ガラス。
（構成６）
前記結晶相の平均粒子径が１００ｎｍ以下である構成１から５のいずれかに記載の結晶化ガラス。
（構成７）
ヤング率が８５ＧＰａ以上であることを特徴とする、構成１から６のいずれかに記載の結晶化ガラス。
（構成８）
前記結晶化ガラスの組成は、酸化物基準の質量％で
ＳｉＯ２：６０〜７８％、および
Ｌｉ２Ｏ：５〜１０％、および
Ｐ２Ｏ５：１．５〜３．０％、および
Ａｌ２Ｏ３：４〜１０％
の各成分を含有する構成１から７のいずれかに記載の結晶化ガラス。
（構成９）
前記結晶化ガラスの組成は、酸化物基準の質量％で
ＢａＯ：０〜１５％以下、および／または
ＳｒＯ：０〜１５％以下、および／または
ＭｇＯ：０〜２％、および／または
ＣａＯ：０〜２％、および／または
ＺｎＯ：０〜３％、および／または
Ｋ２Ｏ：０〜３％、および／または
Ｎａ２Ｏ：０〜３％，および／または
ＺｒＯ２：１〜１０％、および／または
Ｇｄ２Ｏ３成分、Ｌａ２Ｏ３成分、Ｙ２Ｏ３成分、Ｇａ２Ｏ３成分のうち１種以上の合量：０〜１５％、および／または
Ｓｂ２Ｏ３成分：０〜２％
の各成分を含有する構成８に記載の結晶化ガラス。
（構成１０）
前記結晶化ガラスの組成は、酸化物基準の質量％で
Ｂ２Ｏ３：０〜５％、および／または
ＴｉＯ２：０〜５％
の各成分を含有する構成９に記載の結晶化ガラス。
（構成１１）
１４００℃に加熱した時の溶融ガラスの粘度η［ｄＰａ・ｓ］の対数ｌｏｇηが２．４以下であることを特徴とする構成１から１０のいずれかに記載の結晶化ガラス。
（構成１２）
構成１から１１のいずれかに記載の結晶化ガラスを用いた情報記録媒体用基板。
（構成１３）
構成１２に記載の基板の表面に圧縮応力層を設けた情報記録媒体用基板。
（構成１４）
前記圧縮応力層は表面層に存在するアルカリ成分よりもイオン半径の大きなアルカリ成分で置換することにより形成されてなる構成１３に記載の情報記録媒体用基板。
（構成１５）
前記圧縮応力層は基板の加熱、その後急冷によって形成されたことを特徴とする構成１３または１４に記載の情報記録媒体用基板。
（構成１６）
表面粗度Ｒａ（算術平均粗さ）が２Å以下であることを特徴とする構成１２から１５のいずれかに記載の情報記録媒体用基板。
（構成１７）
構成１２から１６に記載の情報記録媒体用基板を用いた情報記録媒体。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の結晶化ガラスは、アルカリ成分の溶出量が少なく、溶融温度およびガラスの粘度が低く、特に情報記録媒体用途に供する場合においてプレス成形等に適しているので、生産性が向上し、生産コストの低減に寄与することができる。また本発明の結晶化ガラスから得られる基板は、ヤング率、リング曲げ強度などの機械的特性に優れ、研磨後の表面粗度に優れ、特に情報記録媒体に好適である。加えて、今後の高記録密度化を実現する垂直磁化膜や他の高温製膜が必要な媒体に好適な特性を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明について、具体的な実施態様について説明する。
本発明の結晶化ガラスは、二ケイ酸リチウム、モノケイ酸リチウム、α−石英、α−石英固溶体、β−石英固溶体の中から選ばれる少なくとも１種以上を主結晶相として含有する。これらの結晶相を含有することにより優れた耐熱性、機械的強度、高速回転化や落下衝撃に耐え得る高強度を有し、各ドライブ部材に合致する熱膨張特性や化学的耐久性を実現することができる。
とりわけ、二ケイ酸リチウムはヤング率やビッカーズ硬度等の機械的強度を強める効果があるため、必須で含有することが好ましい。
【００２１】
ここで固溶体とは、α−石英（α−ＳｉＯ２）、β−石英（β−ＳｉＯ２）、それぞれの結晶において、一部が結晶を構成する元素以外の元素に置換されていたり、結晶間に原子が侵入しているものを言う。特に、β−石英固溶体は、化学式にてＬｉＸＡｌＸＳｉ１−ＸＯ２（０＜Ｘ＜１）と表し、これより更に他の元素が置換または侵入されているものも含めたものの総称である。
【００２２】
次に本発明の結晶化ガラスを構成する各組成成分について述べる。なお、各成分の含有量は酸化物基準の質量％で示す。ここで、「酸化物基準」とは、本発明の結晶化ガラスの構成成分の原料として使用される酸化物、硝酸塩等が溶融時にすべて分解され酸化物へ変化すると仮定して、結晶化ガラス中に含有される各成分の組成を表記する方法であり、この生成酸化物の質量の総和を１００質量％として、結晶化ガラス中に含有される各成分の量を表記する。
【００２３】
ＳｉＯ２成分は、原ガラスの熱処理により主結晶相として前記結晶を析出する必須な成分であるが、その量が６０％未満では、得られた結晶化ガラスの析出結晶が不安定で組織が肥大化しやすく、その結果機械的強度が低下し、研磨して得られる表面租度も大きくなりやすいので、含有量の下限は６０％であることが好ましく、６２％がより好ましく、６４％が最も好ましい。また７８％を超えると溶解、成形性が困難になり易く、その結果均質性が低下しやすくなるので、含有量の上限は７８％とすることが好ましく、７７％がより好ましく、７６％が最も好ましい。
【００２４】
ガラスを低粘性化させるためにはアルカリ成分を多量に含有させる方法が良く用いられるが、この方法では、ガラスからのアルカリ成分の溶出増大による化学的耐久性の悪化が問題となるため、代替手段としてアルカリ土類成分やＺｎＯ成分を多量に含有させる方法がある。アルカリ土類成分を含有させる成分としては、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ成分があるが、研究の結果、本発明者はＳｉＯ２成分、Ｌｉ２Ｏ成分を含有し、上述の結晶相を含有する結晶化ガラスにおいては、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ成分は含有量の増大に伴い、結晶相への固溶が容易に発生し所望の物性が得られなくなる、もしくはガラス化困難な状態を引き起こすものの、特定の範囲であればＢａＯ、ＳｒＯ成分は含有量を増加させても所望の結晶相を維持したまま低粘性化を実現可能であることを見いだした。また、ＳｒＯ成分およびＢａＯ成分は、いずれも溶融状態のガラスの低粘性化と析出結晶の微細化に寄与するため、この効果と前記知見による効果を得るためには、ＳｒＯ成分およびＢａＯ成分から選ばれる１種以上の合計量が３．５％を超えることが好ましく、３．６％以上がより好ましく、３．７％以上が最も好ましい。
また、ＳｒＯ成分およびＢａＯ成分はガラス成分中に多量に含有させても析出結晶の肥大化や結晶相への固溶が発生しにくい成分である反面、比重が増加する傾向にあるため、比重を適切な値とし、前記知見による効果を得るためには、ＳｒＯ成分およびＢａＯ成分から選ばれる１種以上の合計量が１５％以下であることが好ましく、１４％以下がより好ましく、１３％以下が最も好ましい。
【００２５】
また、ＳｒＯ成分は上記の様にＢａＯ成分と補間的に含有されるが、溶融状態のガラスの低粘性化と析出結晶の微細化のために、２．５％以上含有することがより好ましく、３．５％以上含有することが最も好ましい。また、ＳｒＯ成分の含有量の上限は比重を適切な値とするために１５％以下が好ましく、１４％以下がより好ましく、１３％以下が最も好ましい。
【００２６】
ＢａＯ成分は上記の様にＳｒＯ成分と補間的に含有されるが、溶融状態のガラスの低粘性化と析出結晶の微細化のために、２．５％以上含有することがより好ましく、３．５％以上含有することが最も好ましい。また、ＢａＯ成分の含有量の上限は比重を適切な値とするために１５％以下が好ましく、１４％以下がより好ましく、１３％以下が最も好ましい。
【００２７】
Ｌｉ２Ｏ成分は、前記結晶相を構成する成分であり、必須で含有される。ガラスの低粘性化にも寄与する重要な成分であるが、その量が５％未満ではその効果が充分に得られにくいので、含有量の下限５％とすることが好ましく、５．５％がより好ましく、６％が最も好ましい。また１０％を超えると、化学的耐久性の悪化が顕著になるため、含有量の上限は１０％とすることが好ましく、９％がより好ましく、８．５％が最も好ましい。
【００２８】
Ｋ２Ｏ成分は結晶粒子の微細化、ガラスの低粘性化のために有効であるので任意成分として添加することができる。この成分が３％を超えるとガラス化し難くなり、所望の結晶相を得難くなるので、含有量の上限を３％とすることが好ましい。より好ましい上限値は２．５％であり、さらに好ましい上限値は２％である。
【００２９】
Ｎａ２Ｏ成分は低粘性化のために有効であるので任意成分として添加することができる。この成分が３％を超えるとガラス化し難くなり、所望の結晶相を得難くなるので、含有量の上限を３％とすることが好ましい。より好ましい上限値は２．５％であり、さらに好ましい上限値は２％である。
【００３０】
アルカリ成分の溶出量を少なくするために、必須で含有されるＬｉ２Ｏ成分と、必要に応じて含有されるＮａ２Ｏ成分、Ｋ２Ｏ成分との１種以上の合計量を１４％以下とすることが好ましく、１２％以下とすることがより好ましく、１１％以下とすることが最も好ましい。また、ガラスの粘性を下げやすくするために、Ｌｉ２Ｏ成分と、必要に応じて含有されるＮａ２Ｏ成分、Ｋ２Ｏ成分との１種以上の合計量を５％以上とすることが好ましく、６％以上とすることがより好ましく、７％以上とすることが最も好ましい。
【００３１】
Ｐ２Ｏ５成分は核形成剤として添加することができ、低粘性化に寄与するとともにＳｉＯ２との共存により原ガラスの溶融、清澄性を向上するので、これらの効果を確実かつ十分に得るためには、含有量の下限は１．５％とすることが好ましく、１．６％がより好ましく、１．７％が最も好ましい。しかし、この成分の添加量が３％を超えるとガラス化し難くなり、失透が発生しやすくなるので、含有量の上限は３％とすることが好ましく、２．９％がより好ましく、２．８％が最も好ましい。
【００３２】
Ａｌ２Ｏ３成分は、ＳｉＯ２同様前記結晶相を構成する成分であるとともにガラスの安定化、化学的耐久性向上にも寄与する重要な成分であるが、その量が４％未満ではガラス化が困難となりやすいので、含有量の下限は４％であることが好ましく、４．５％がより好ましく、５％が最も好ましい。また１０％を超えるとかえって溶解、成形性、耐失透性が悪化し、その結果均質性が低下しやすくなるので、含有量の上限は、１０％とすることが好ましく、９．５％がより好ましく、９％が最も好ましい。
【００３３】
ＭｇＯ，ＣａＯ、ＺｎＯ成分は、ガラスの低粘性化、析出結晶相の微細化に有効であるので任意成分として添加することができる。しかし先述の通り、ＭｇＯが２％、ＣａＯが２％、またはＺｎＯが３％を超えると、析出結晶が不安定で組織が肥大化しやすくなり、所望の結晶相が得られ難くなる。また原ガラスが失透しやすくなる。したがって、これらの成分の含有量の上限は、ＭｇＯが２％、ＣａＯが２％、ＺｎＯが３％であり、より好ましい上限値はＭｇＯが１．６％、ＣａＯが１．６％、ＺｎＯが２．４％であり、さらに好ましい上限値はＭｇＯが１．２％、ＣａＯが１．２％、ＺｎＯが１．８％である。
【００３４】
ＺｒＯ２成分は核形成剤として添加することができる。この成分は、ガラスの化学的耐久性の向上、物理的特性の向上に大きく寄与し、微細な結晶を得るためにも有効であるので、この効果を容易に得るには１％以上添加することが好ましく、１．２％以上添加することがより好ましく、１．４％以上添加することが最も好ましい。しかし、この成分の添加量が１０％を超えると溶け残りやＺｒＳｉＯ４（ジルコン）が発生しやすくなるので、含有量の上限は１０％とすることが好ましく、８％がより好ましく、６％が最も好ましい。
【００３５】
Ｇｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３成分はガラスの低粘性化、ヤング率向上による機械的特性の向上、結晶化処理温度の上昇すなわち耐熱性向上のために有効であるので、任意成分として添加することができるが、その量はこれら成分のうち１種以上の合計量が１５％までで充分であり、合計量が１５％を超えるとガラス化及び結晶化がし難くなる。したがって、これら成分の合計量の上限は１５％とすることが好ましく、１０％がより好ましく、８％が最も好ましい。
【００３６】
Ｓｂ２Ｏ３成分は脱泡剤として有効であるので、任意成分として添加することができるが、その量は２％までで充分であり、１．５％がより好ましく、１％が最も好ましい。
【００３７】
Ａｓ２Ｏ３成分は環境上有害となりうる成分であり、その使用は極力少なくするべきである。本発明の結晶化ガラスはＡｓ２Ｏ３成分を含有しなくても清澄効果を得る事ができるため、環境への影響を軽減するためにはＡｓ２Ｏ３成分を含まないことが好ましい。
【００３８】
Ｂ２Ｏ３成分はガラスの低粘性化に寄与し、溶解、成形性を向上するので、結晶化ガラスの特性を損なわない範囲で任意成分として添加することができる。しかしこの成分が５％以上だと原ガラスが分相しやすくなり、所望の結晶相を得難くなるので、含有量の上限を５％とすることが好ましい。より好ましい上限値は４％であり、さらに好ましい上限値は３％である。
【００３９】
ＴｉＯ２成分は核形成剤として任意に添加することができる。しかし、この成分の添加量が５％を超えると所望の結晶相を得にくくなるとともに、結晶化後にＴｉＯ２相が結晶相として析出する場合もあるので、含有量の上限は５％とすることが好ましく、４％がより好ましく、３％が最も好ましい。
【００４０】
アルカリ成分溶出量は、単位面積あたりの溶出量が０．０１６μｇ／ｃｍ２を超えると、記録媒体成膜時のアルカリ拡散による磁気特性の低下や記録媒体表面にまで拡散したアルカリ成分による化合物の生成により読み取りエラーやヘッドクラッシュを生じてしまいやすくなる。本発明の結晶化ガラスのアルカリ成分の単位面積当たり溶出量［μｇ／ｃｍ２］は０．０１６以下であり、より好ましい態様においては０．０１４以下であり、最も好ましい態様においては０．０１２以下である。
【００４１】
ここで、アルカリイオン溶出量の測定は、イオンクロマトグラフィーにより行った。フィルムパックに超純水８０ミリリットル（室温）とディスク状の結晶化ガラス（直径約６５ｍｍ×０．６３５ｍｍ）をパックし、その後約３０℃に保温された乾燥機内に３時間保持した後、ディスクを取り出しイオンクロマト測定を行った時に得られるアルカリイオンの総量を求め、この値をディスクの表面積で除してアルカリ金属イオンの単位体積当たり溶出量［μｇ／ｃｍ２］とした。
【００４２】
次に、本発明の結晶化ガラスの結晶相の平均粒子径についてであるが、前記平均結晶粒子径は、基板に加工し、表面を研磨した後の表面特性に影響を及ぼす。先に述べたように、情報記録媒体の面記録密度向上に伴い、ヘッドの浮上高さが最近では１５ｎｍ以下となっており、今後は１０ｎｍ以下からニアコンタクトレコーディング方式或いは完全に接触するコンタクトレコーディング方式の方向に進みつつあり、これに対応するには、ディスク基板等の基板表面の平滑性は従来品よりも良好でなければならない。
従来レベルの平滑性では磁気記録媒体への高密度な入出力を行おうとしても、ヘッドと媒体間の距離が大きいため、磁気信号の入出力を行うことができない。またこの距離を小さくしようとすると、媒体（ディスク基板）の突起とヘッドが衝突し、ヘッド破損や媒体破損を引き起こしてしまう。したがって、この著しく低い浮上高さもしくは接触状態でもヘッド破損やディスク基板破損を引き起こさず、且つヘッドと媒体の吸着を生じない様にするため、表面粗度Ｒａ（算術平均粗さ）の上限は２Åである。
そして、このような平滑な研磨面を得やすくするためには、結晶化ガラスの結晶粒子の平均粒子径の上限が１００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは７０ｎｍ以下、最も好ましくは５０ｎｍ以下である。また、機械的強度および耐熱性を良好なものとするために、結晶化ガラスの結晶粒子の平均粒子径の下限は１ｎｍが好ましい。
【００４３】
本発明の結晶化ガラスは微細な結晶粒子を均一に析出させることにより、機械的強度の向上を図ることができる。特に微細なクラックの成長を析出結晶粒子が防止するため、研磨加工時におけるチッピング等による微細な欠けを著しく低減できる。
【００４４】
また、このような微細な結晶を均一に析出させ、かつ、表面に圧縮応力層を形成させることにより結晶化ガラスの機械的強度、とりわけリング曲げ強度を飛躍的に向上させることが可能となる。これら観点からも結晶粒子の平均粒子径の範囲は上記の範囲が好ましい。
【００４５】
このため、例えば、本発明の結晶化ガラスを磁気記録媒体用ディスク基板等の基板とした場合、面記録密度を大きくすることができ、記録密度の向上するために基板自体を高回転化しても、撓みや変形が発生することがなく、この回転による振動が低減され、振動や撓みによるデータ読み取りのエラー数（ＴＭＲ）を低下させることになる。その上、耐衝撃特性に優れているため、特にモバイル用途等の情報記録媒体としてヘッドクラッシュ、基板の破壊が発生しにくく、その結果、優れた安定動作性を示すこととなる。
【００４６】
ここで、結晶粒子の平均粒子径とは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）像により測定した結晶像（ｎ＝１００）の面積基準の粒子径の中央累積値（「メジアン径」ｄ５０）をいう。粒子径は得られた結晶像を平行な２直線で挟んだ時に２直線間の距離が最大となる値である。また、リング曲げ強度とは、直径が６５ｍｍで厚み０．６３５ｍｍの薄い円板状試料を作成し、円形の支持リングと荷重リングにより該円板状試料の強度を測定する同心円曲げ法で測定した曲げ強度をいう。
【００４７】
次に、ヤング率および比重について述べる。前記のように、記録密度およびデータ転送速度を向上するために、情報記録媒体ディスク基板の高速回転化傾向が進行しているが、この傾向に対応するには、基板材は高速回転時の撓みによるディスク振動を防止すべく、高剛性、低比重でなければならない。また、ヘッドの接触やリムーバブル記録装置のような携帯型の記録装置に用いた場合においては、それに十分耐え得る機械的強度、高ヤング率、表面硬度を有する事が好ましく、具体的には、ヤング率で８５ＧＰａ以上であることが好ましく、８８ＧＰａ以上であることがより好ましく、９０ＧＰａ以上であることが最も好ましい。
【００４８】
ところが、単に高剛性であっても比重が大きければ、高速回転時にその重量が大きいことによって撓みが生じ、振動を発生する。逆に低比重でも剛性が小さければ、同様に振動が発生することになる。また比重を低くし過ぎると、結果として所望の機械的強度を得ることが難しくなる。したがって、高剛性でありながら低比重という一見相反する特性のバランスを取らなければならず、その好ましい範囲はヤング率［ＧＰａ］／［比重］で３２以上であり、より好ましい範囲は３３以上であり、最も好ましい範囲は３４以上である。また、比重についても、例え高剛性であっても２．７以下である必要があるが、２．２を下回ると、所望の剛性を有する基板は実質上得難い。
【００４９】
また、平均線膨張係数についてであるが、ハードディスクの各構成部品との平均線膨張係数のマッチングを良好とするため、２５〜１００℃の範囲において、平均線膨張係数の下限が５０［１０−７℃−１］以上であることが好ましく、５２［１０−７℃−１］以上であることがより好ましく、５５［１０−７℃−１］以上であることが最も好ましい。同様の理由により、平均線膨張係数の上限が１２０［１０−７℃−１］以下であるのが好ましく、１１０［１０−７℃−１］以下であることがより好ましく、１００［１０−７℃−１］以下であることが最も好ましい。
【００５０】
本発明の結晶化ガラスは上記の平均線膨張係数を有するので、熱的な寸法安定性が求められる各種精密部材等の用途としても好ましく使用することができる。
【００５１】
次に粘度について説明する。本発明の結晶化ガラスは、ガラスを所定の形状（たとえば外径６８ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのディスク状）に成形する際（例えばプレス成形）、溶融ガラスの粘度が高すぎると所定の形状の厚み、外径を得ることが難しい（厚みが大きくなり、外径が小さくなる）ので、１４００℃に加熱した時の溶融ガラスの粘度η［ｄＰａ・ｓ］の対数ｌｏｇηの上限値は２．４０とすることが好ましく、２．３８がより好ましく、２．３５が最も好ましい。一方粘性が低すぎると所定の形状を得るために必要なガラス重量に合わせてガラスの流量を調整し、分断（シャーカット）することが非常に困難になるので、Ｌｏｇηの下限値は１．６とすることが好ましく、１．８とすることがより好ましく、２．０とすることが最も好ましい。
【００５２】
ここで、１４００℃に加熱した時の溶融ガラスの粘度η［ｄＰａ・ｓ］の対数ｌｏｇηは球引上げ式粘度計（有限会社オプト企業製ＢＶＭ−１３ＬＨ）を用いて求めることができる。
【００５３】
本発明の結晶化ガラスは表面に圧縮応力層を設けることにより、圧縮応力層を設ける前の結晶化ガラスが有する機械的強度をより向上させる効果を得られる。
【００５４】
圧縮応力層の形成方法としては、例えば圧縮応力層形成前の結晶化ガラスの表面層に存在するアルカリ成分よりもイオン半径の大きなアルカリ成分とで交換反応させることによる化学強化法がある。また、結晶化ガラスを加熱し、その後急冷する熱強化法、結晶化ガラスの表面層にイオンを注入するイオン注入法がある。
【００５５】
化学強化法としては、例えばカリウム又は／もしくはナトリウムを含有する塩、例えば硝酸カリウム（ＫＮＯ３）もしくは硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）もしくはその複合塩の溶融塩に３００〜６００℃の温度にて０．５〜１２時間浸漬する。これにより、結晶化ガラス中の残存ガラス成分に存在するリチウム成分（Ｌｉ＋イオン）がＬｉよりもイオン半径の大きなアルカリ成分であるナトリウム成分（Ｎａ＋イオン）又は／もしくはカリウム成分（Ｋ＋イオン）との交換反応、残存ガラス成分又は／もしくはリチウム成分（Ｌｉ＋イオン）との交換反応によりガラス成分に存在するナトリウム成分（Ｎａ＋イオン）よりもイオン半径の大きなアルカリ成分であるカリウム成分との交換反応が進行し、これにより結晶化ガラスの容積増加が起こり結晶化ガラス表面層中に圧縮応力が発生し、その結果、衝撃特性の指標であるリング曲げ強度が増加する。
【００５６】
熱強化法については特に限定されないが、例えば結晶化ガラスを、３００℃〜６００℃に加熱した後に水冷および／または空冷等の急速冷却を実施することにより、ガラスの表面と内部の温度差によって生じる圧縮応力層も形成することができる。尚、上記化学処理法と組み合わせることにより圧縮応力層をより効果的に形成することができる。
【００５７】
本発明の結晶化ガラスを製造するには、上記の各成の原料を含有するガラス原料を溶融・急冷して原ガラスを作成し、該原ガラスを５００℃〜６５０℃で熱処理し核形成工程を行い、この核形成工程の後に、６００℃〜８５０℃の範囲で核形成工程より高い温度で熱処理することにより結晶成長工程を行う。
【００５８】
また、情報記録媒体用基板を作製するためには、上記の条件で作製した溶融ガラスを下型上に滴下し、上下型でプレスすることによってディスク状に成形し、必要に応じ形状加工を施し、公知の方法でラッピング加工、研磨加工を施せば良い。
【実施例】
【００５９】
次に本発明の好適な実施例について説明する。なお、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〜表５は本発明の結晶化ガラスの実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１９）および比較例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３）の結晶ガラスの組成例ならびにこれらの結晶化ガラスの核形成温度（単位：℃）、結晶成長温度（単位：℃）、結晶相、平均結晶粒子径（単位：ｎｍ）、比重、ヤング率、ヤング率/比重の値（表中の項目はＥ／ρとして表記）、平均線膨張係数（温度範囲：２５℃〜１００℃、単位：１０−７℃−１、表中の項目はＣＴＥ（２５−１００）として表記）、リング曲げ強度（単位：ＭＰａ）、アルカリ成分溶出量（単位：μｇ／ｃｍ２）、研磨後表面粗さＲａ（単位：ｎｍ）を示すものである。
【００６０】
【表１】
【００６１】
【表２】
【００６２】
【表３】
【００６３】
【表４】
【００６４】
【表５】
【００６５】
さらに、上記の実施例および比較例について、溶融ガラスの粘度に関しては、球引上げ式粘度計（有限会社オプト企業製ＢＶＭ−１３ＬＨ）を用いて測定粘度曲線を求めた。本発明の実施例を比較例と比較すると、本発明の実施例および比較例１においては１４００℃に加熱した時の粘度η［ｄＰａ・ｓ］の対数ｌｏｇηはいずれも２．４以下であり、このため量産レベルでのプレス成形に対応し得る良好な低粘度特性を有するのに対し、比較例３のｌｏｇηは２．４６であり、充分な低粘度特性を有せず、また、同様の粘度を得るためには１４５０℃付近まで加熱する必要があり、量産コストの増加や設備寿命の劣化を伴うことが分かる。
【００６６】
上記実施例５のガラスと比較例３のガラスについてプレス試験を実施した。ガラスゴブの温度が１４００℃になるように、ガラス流出ノズルを温度調節し、ガラス転移温度付近まで加熱された成形型（下型）にガラスを滴下し、上下型によりプレスを行った。実施例４のガラスを用いた場合は目標とするφ６７ｍｍ×１ｍｍ厚のガラスディスクが得られたのに対し、比較例３のガラスを用いた場合は粘度が高いため、成形型上で十分に伸びず、所望の形状（φ６７ｍｍ×１ｍｍ厚）よりも外径が小さく厚みが大きくなってしまった。
【００６７】
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１４００〜１５００℃の温度で溶解し攪拌均質化した後、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５００〜６５０℃で約１〜１２時間熱処理して結晶核形成後、６００〜８５０℃の範囲内で結晶核形成温度よりも高い温度で約１〜１２時間熱処理することにより結晶成長工程を行い、所望の結晶化ガラスを得た。次いで上記結晶化ガラスを平均粒径５〜３０μｍの砥粒にて約１０分〜６０分ラッピングし、内外径加工の後平均粒径０．５μｍ〜２μｍの酸化セリウムにて約３０分〜６０分間研磨し、情報記録媒体用の基板を得た。この時の基板の表面粗度Ｒａ（算術平均粗さ）はすべて２Å以下であった。
【００６８】
（実施例２０）
また、この基板に３００〜６００℃の温度の硝酸カリウム（ＫＮＯ３）に０．５〜１２時間浸漬し、表面に圧縮応力層を形成した。これらの基板はリング曲げ強度が圧縮応力層形成前の１．５倍から８倍に向上していることが確認された。
【００６９】
（実施例２１）
また、３００℃〜６００℃に加熱した後に空冷法で急速冷却を実施し、表面に圧縮応力層を形成した。これらの基板はリング曲げ強度が向上していることが確認された。
【００７０】
（実施例２２）
また、上記の実施例により得られた基板に、ＤＣスパッタ法により、クロム合金下地層、コバルト合金磁性層を成膜し、さらにダイヤモンドライクカーボン層を形成し、次いでパーフルオロポリエーテル系潤滑剤を塗布して、情報磁気記録媒体を得た。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明によれば、各種情報磁気記録装置に用いられる磁気記録媒体用基板の中でも、特に垂直磁気記録媒体やパターンドメディア用媒体、ディスクリートトラック用媒体等において、記録媒体の磁気特性低下抑制やアルカリコロージョンによるディフェクト低減のためにアルカリ金属含有量を低減しつつ、量産レベルでのプレス成形性に対応しうる低粘度特性、磁気ヘッドの低浮上化に対応可能な極めて平滑な基板表面を有し、高速回転に対応した高ヤング率と低比重特性を備え、優れた機械的特性も兼ね揃えた結晶化ガラスを提供するものである。これにより、情報記録媒体用基板、とりわけ、ＨＤＤ向け垂直磁気記録媒体用基板として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の結晶化ガラスの実施例（Ｎｏ．５、７）および比較例（Ｎｏ．１、３）の粘度η［ｄＰａ・ｓ］の対数（ｌｏｇη）と温度の関係を示すものである。尚、図１における温度は粘度測定において、ガラス融液で満たされた白金坩堝の温度を示している。
【図２】本発明の結晶化ガラスの実施例（Ｎｏ．５）のＴＥＭ写真像（×１０万倍）を示す。
【図３】本発明の結晶化ガラスの実施例（Ｎｏ．７）のＴＥＭ写真像（×１０万倍）を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶化ガラスに関し、特に情報磁気記録媒体基板用結晶化ガラスに関する。
特に本発明は、各種情報磁気記録装置に用いられる磁気記録媒体用基板の中でも、特に垂直磁気記録媒体やパターンドメディア用媒体、ディスクリートトラック用媒体等において、記録媒体の磁気特性低下抑制やアルカリコロージョンによるディフェクト低減のためにアルカリ金属含有量を低減させ、さらに量産レベルでのプレス成形に対応しうる低粘度特性、磁気ヘッドの低浮上化に対応可能な極めて平滑な基板表面を有し、高速回転に対応した高ヤング率と低比重特性を備え、優れた機械的特性も兼ね揃えた結晶化ガラスを提供するものである。
【０００２】
尚、本発明において「情報記録媒体」とは、パーソナルコンピュータのハードディスクとして使用される、固定型ハードディスク、リムーバル型ハードディスク、もしくはカード型ハードディスク、デジタルビデオカメラ、デジタルカメラ、もしくはオーディオ用ハードディスク、カーナビ用ハードディスク、携帯電話用ハードディスクまたは各種電子デバイス用ハードディスクにおいて使用可能な情報磁気記録媒体を意味する。
【背景技術】
【０００３】
近年、パーソナルコンピュータのマルチメディア化への対応のため、また、デジタルビデオカメラ・デジタルカメラで動画や音声等の大きなデータが扱われるようになり、大容量の情報磁気記録装置が必要となっている。その結果、情報磁気記録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小化する傾向にある。そのため、磁気ヘッドはディスク表面に従来よりも近接して作動しなければならなくなる。
【０００４】
さらに記録密度が１００Ｇｂ／ｉｎ２を超えると、このような小さい磁区では熱的に不安定になるため、１００Ｇｂ／ｉｎ２を越える高記録密度化の要求に対して面内記録方式は物理的限界に到達している。
【０００５】
これに対応するべく、垂直磁気記録方式の採用、量産化が進められている。この垂直磁気記録方式は磁化容易軸を垂直方向とするため、ビットサイズを極めて小さくすることができ、また、所望の媒体膜厚（面内記録方式の５〜１０倍）を有することにより反磁界の低減や形状磁気異方性による効果も望むことができるため、従来の面内方向の磁気記録方式の高密度化において生じる記録エネルギーの減少や熱的不安定という問題を解決でき、面内磁気記録方式よりも格段の記録密度向上を実現できる。この様なことから、垂直磁気記録方式では実用レベルで１００Ｇｂ／ｉｎ２以上の記録密度を達成することが量産レベルでは既に可能となっており、３００Ｇｂ／ｉｎ２を越える記録密度に関する研究も既に行われている。
【０００６】
この垂直磁気記録方式では、媒体面に対して垂直方向に磁化を行うため、従来の面内方向に磁化容易軸を有する媒体とは異なり、垂直方向に磁化容易軸を有する媒体が用いられる。垂直磁気記録方式の記録層として研究および実用化がなされているのは、バリウムフェライト膜、Ｃｏ−γＦｅ２Ｏ３やＣｏ系合金、ＦｅＰｔ等のＦｅ系合金、Ｎｉ系合金等の各種合金膜が挙げられる。
【０００７】
ところが、これらの磁気記録媒体は、磁性体結晶粒子の微細化と垂直方向への生成のためにその成膜温度を高温化する必要がある。さらに最近の研究によれば、磁気特性向上のために高温（５００〜９００℃程度）でアニーリングを行う場合もある。
【０００８】
これに対応すべく、基板にはアニーリング処理前後で材料形状が変化しにくい、耐熱性に優れた基板が求められている。また、高密度化に伴い磁気ヘッドの低浮上化を可能とするため、極めてスムーズな表面平滑度が必要とされている。
【０００９】
その上、磁気記録媒体を長期間にわたり継続使用可能とするためには、基板からのアルカリ溶出を原因とする、（ａ）記憶媒体の磁気特性低下（アルカリ成分が記憶媒体中に拡散し、媒体の磁気特性を低下させる）、（ｂ）基板表面へのディフェクトの付着（溶出したアルカリ成分が記録媒体表面にまで拡散しこれが化合物となり、異物として表面に生成する）、等の基本的な問題をクリアしていなければならない。
【００１０】
前記の現象について更に詳しく述べる。まず、アルカリ溶出現象についてであるが、結晶相の構成成分としてアルカリ成分を必要とする結晶化ガラスを製造する場合、原ガラスのアルカリ成分の濃度は、結晶相に必要とされる化学量論的な量よりも多く必要であり、結晶化後は、ガラスマトリックス相に消費されなかったこれらアルカリ成分が残留している。これが、（ｉ）成膜の際に記録媒体に熱拡散し、記録媒体の成分と化合物を生成し、記録媒体の磁気特性を低下させてしまったり、（ｉｉ）記録媒体表面へ経時的に拡散し、表面で水分や炭酸ガスと化合して水酸化物や炭酸化物を生成し、この化合物が表面の異物となって、表面欠陥や記録飛びの原因となる。
【００１１】
以上のように、記録密度が飛躍的に向上している昨今では、前記問題点が記録密度向上の妨げの要因のひとつとなっており、したがって、従来にも増して、よりアルカリ溶出の少ない基板、とりわけ、アルカリコロージョン発生の主原因となるイオン半径の小さなリチウムイオンの含有量が少ない基板が強く求められている。
【００１２】
情報記録媒体用基板用途として、いくつかの結晶化ガラスが知られている。例えば、特許文献１記載のＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ−Ｐ２Ｏ５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−石英を有しており、また、情報磁気記録媒体として優れた物理的特性を示す材料であるが、アルカリ成分が比較的多いため、成膜済の基板の端面から析出するリチウムイオンに起因する磁性膜へのダメージ発生の問題を看過できない。また、基板表面粗さを低減（＜３Å）することができず、高密度記録化に対応できない。
【００１３】
特許文献２のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系の結晶化ガラスは、主結晶相として二珪酸リチウム（Ｌｉ２Ｏ・２ＳｉＯ２）を有しており、Ｌｉ２Ｏの含有量が４質量％〜８質量％と少なく、情報磁気記録媒体として優れた物理的特性を示す材料であるが、リチウムイオンの析出を少なくするために、Ｌｉ２Ｏ成分の含有量を単に少なくしているため、原ガラス溶融時の粘度が高くなってしまい、プレス成形に適さないものである。
【００１４】
特許文献３のＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系の結晶化ガラスは、主結晶相として二珪酸リチウム（Ｌｉ２Ｏ・２ＳｉＯ２）およびα−石英、α−石英固溶体、α−クリストバライト、α−クリストバライト固溶体の中から選ばれる少なくとも１つ以上を含有している光フィルター用結晶化ガラスであるが、原ガラス溶融時の粘度が高く、薄板にプレス成形することが困難なため、情報記録媒体用途には適さないものである。
【特許文献１】特開２０００−３０２４８１号公報
【特許文献２】特開２０００−１８４６２４号公報
【特許文献３】特開２００１−４８５８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、アルカリ成分の溶出による記録媒体の磁気特性低下の抑制やディフェクト低減のためにアルカリ成分含有量を低減しながらも、垂直磁気記録方式にも十分対応し得る良好な表面特性を兼ね備え、高速回転化や落下衝撃に耐え得る高強度を有し、各ドライブ部材に合致する熱膨張特性や化学的耐久性をも兼ね備えた、溶融温度が低く、プレス成形等に適した生産性の高い情報記録媒体用ディスク基板用等の結晶化ガラスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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、酸化物基準において、ＳｉＯ２成分、Ｌｉ２Ｏ成分を含有し、さらにＳｒＯ成分およびＢａＯ成分から選ばれるいずれか１種以上を含有し、質量％で、ＳｒＯ成分およびＢａＯ成分から選ばれるいずれか１種以上の合計含有量が３．５％を超え１５％以下であり、結晶相として二ケイ酸リチウム、モノケイ酸リチウム、α−石英、α−石英固溶体、β−石英固溶体の中から選ばれる少なくとも１種以上を含有することを特徴とする結晶化ガラスは、溶融温度およびガラスの粘度が低く、情報記録媒体用途に供する場合においてプレス成形等に適しているため生産性が高く、更に機械的特性にも優れたものであることを見いだした。加えて、磁気ヘッドの低浮上化に対応可能な極めて平滑な基板表面を有し、高速回転に対応した高ヤング率と低比重特性も兼ね揃えていた。
【００１７】
より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【００１８】
（構成１）
酸化物基準において、
ＳｉＯ２成分、Ｌｉ２Ｏ成分を含有し、さらに質量％で、ＳｒＯ成分およびＢａＯ成分から選ばれるいずれか１種以上の合計含有量が３．５％を超え１５％以下であり、
結晶相として二ケイ酸リチウム、モノケイ酸リチウム、α−石英、α−石英固溶体、β−石英固溶体の中から選ばれる少なくとも１種以上を含有することを特徴とする結晶化ガラス。
（構成２）
酸化物基準において、Ｌｉ２Ｏ成分、Ｎａ２Ｏ成分、Ｋ２Ｏ成分の１種以上の合計量が５％〜１４％である構成１に記載の結晶化ガラス。
（構成３）
酸化物基準の質量％でＬｉ２Ｏ成分の含有量が５％〜１０％である構成１または２に記載の結晶化ガラス。
（構成４）
３０℃に保温された純水中に３時間浸漬した際のアルカリ成分の溶出量が０．０１６［μｇ／ｃｍ２］以下であることを特徴とする構成１から３のいずれかに記載の結晶化ガラス。
（構成５）
２５℃〜１００℃の温度範囲における平均線膨張係数が５０〜１２０［１０−７℃−１］であることを特徴とする構成１から４のいずれかに記載の結晶化ガラス。
（構成６）
前記結晶相の平均粒子径が１００ｎｍ以下である構成１から５のいずれかに記載の結晶化ガラス。
（構成７）
ヤング率が８５ＧＰａ以上であることを特徴とする、構成１から６のいずれかに記載の結晶化ガラス。
（構成８）
前記結晶化ガラスの組成は、酸化物基準の質量％で
ＳｉＯ２：６０〜７８％、および
Ｌｉ２Ｏ：５〜１０％、および
Ｐ２Ｏ５：１．５〜３．０％、および
Ａｌ２Ｏ３：４〜１０％
の各成分を含有する構成１から７のいずれかに記載の結晶化ガラス。
（構成９）
前記結晶化ガラスの組成は、酸化物基準の質量％で
ＢａＯ：０〜１５％以下、および／または
ＳｒＯ：０〜１５％以下、および／または
ＭｇＯ：０〜２％、および／または
ＣａＯ：０〜２％、および／または
ＺｎＯ：０〜３％、および／または
Ｋ２Ｏ：０〜３％、および／または
Ｎａ２Ｏ：０〜３％，および／または
ＺｒＯ２：１〜１０％、および／または
Ｇｄ２Ｏ３成分、Ｌａ２Ｏ３成分、Ｙ２Ｏ３成分、Ｇａ２Ｏ３成分のうち１種以上の合量：０〜１５％、および／または
Ｓｂ２Ｏ３成分：０〜２％
の各成分を含有する構成８に記載の結晶化ガラス。
（構成１０）
前記結晶化ガラスの組成は、酸化物基準の質量％で
Ｂ２Ｏ３：０〜５％、および／または
ＴｉＯ２：０〜５％
の各成分を含有する構成９に記載の結晶化ガラス。
（構成１１）
１４００℃に加熱した時の溶融ガラスの粘度η［ｄＰａ・ｓ］の対数ｌｏｇηが２．４以下であることを特徴とする構成１から１０のいずれかに記載の結晶化ガラス。
（構成１２）
構成１から１１のいずれかに記載の結晶化ガラスを用いた情報記録媒体用基板。
（構成１３）
構成１２に記載の基板の表面に圧縮応力層を設けた情報記録媒体用基板。
（構成１４）
前記圧縮応力層は表面層に存在するアルカリ成分よりもイオン半径の大きなアルカリ成分で置換することにより形成されてなる構成１３に記載の情報記録媒体用基板。
（構成１５）
前記圧縮応力層は基板の加熱、その後急冷によって形成されたことを特徴とする構成１３または１４に記載の情報記録媒体用基板。
（構成１６）
表面粗度Ｒａ（算術平均粗さ）が２Å以下であることを特徴とする構成１２から１５のいずれかに記載の情報記録媒体用基板。
（構成１７）
構成１２から１６に記載の情報記録媒体用基板を用いた情報記録媒体。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の結晶化ガラスは、アルカリ成分の溶出量が少なく、溶融温度およびガラスの粘度が低く、特に情報記録媒体用途に供する場合においてプレス成形等に適しているので、生産性が向上し、生産コストの低減に寄与することができる。また本発明の結晶化ガラスから得られる基板は、ヤング率、リング曲げ強度などの機械的特性に優れ、研磨後の表面粗度に優れ、特に情報記録媒体に好適である。加えて、今後の高記録密度化を実現する垂直磁化膜や他の高温製膜が必要な媒体に好適な特性を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明について、具体的な実施態様について説明する。
本発明の結晶化ガラスは、二ケイ酸リチウム、モノケイ酸リチウム、α−石英、α−石英固溶体、β−石英固溶体の中から選ばれる少なくとも１種以上を主結晶相として含有する。これらの結晶相を含有することにより優れた耐熱性、機械的強度、高速回転化や落下衝撃に耐え得る高強度を有し、各ドライブ部材に合致する熱膨張特性や化学的耐久性を実現することができる。
とりわけ、二ケイ酸リチウムはヤング率やビッカーズ硬度等の機械的強度を強める効果があるため、必須で含有することが好ましい。
【００２１】
ここで固溶体とは、α−石英（α−ＳｉＯ２）、β−石英（β−ＳｉＯ２）、それぞれの結晶において、一部が結晶を構成する元素以外の元素に置換されていたり、結晶間に原子が侵入しているものを言う。特に、β−石英固溶体は、化学式にてＬｉＸＡｌＸＳｉ１−ＸＯ２（０＜Ｘ＜１）と表し、これより更に他の元素が置換または侵入されているものも含めたものの総称である。
【００２２】
次に本発明の結晶化ガラスを構成する各組成成分について述べる。なお、各成分の含有量は酸化物基準の質量％で示す。ここで、「酸化物基準」とは、本発明の結晶化ガラスの構成成分の原料として使用される酸化物、硝酸塩等が溶融時にすべて分解され酸化物へ変化すると仮定して、結晶化ガラス中に含有される各成分の組成を表記する方法であり、この生成酸化物の質量の総和を１００質量％として、結晶化ガラス中に含有される各成分の量を表記する。
【００２３】
ＳｉＯ２成分は、原ガラスの熱処理により主結晶相として前記結晶を析出する必須な成分であるが、その量が６０％未満では、得られた結晶化ガラスの析出結晶が不安定で組織が肥大化しやすく、その結果機械的強度が低下し、研磨して得られる表面租度も大きくなりやすいので、含有量の下限は６０％であることが好ましく、６２％がより好ましく、６４％が最も好ましい。また７８％を超えると溶解、成形性が困難になり易く、その結果均質性が低下しやすくなるので、含有量の上限は７８％とすることが好ましく、７７％がより好ましく、７６％が最も好ましい。
【００２４】
ガラスを低粘性化させるためにはアルカリ成分を多量に含有させる方法が良く用いられるが、この方法では、ガラスからのアルカリ成分の溶出増大による化学的耐久性の悪化が問題となるため、代替手段としてアルカリ土類成分やＺｎＯ成分を多量に含有させる方法がある。アルカリ土類成分を含有させる成分としては、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ成分があるが、研究の結果、本発明者はＳｉＯ２成分、Ｌｉ２Ｏ成分を含有し、上述の結晶相を含有する結晶化ガラスにおいては、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ成分は含有量の増大に伴い、結晶相への固溶が容易に発生し所望の物性が得られなくなる、もしくはガラス化困難な状態を引き起こすものの、特定の範囲であればＢａＯ、ＳｒＯ成分は含有量を増加させても所望の結晶相を維持したまま低粘性化を実現可能であることを見いだした。また、ＳｒＯ成分およびＢａＯ成分は、いずれも溶融状態のガラスの低粘性化と析出結晶の微細化に寄与するため、この効果と前記知見による効果を得るためには、ＳｒＯ成分およびＢａＯ成分から選ばれる１種以上の合計量が３．５％を超えることが好ましく、３．６％以上がより好ましく、３．７％以上が最も好ましい。
また、ＳｒＯ成分およびＢａＯ成分はガラス成分中に多量に含有させても析出結晶の肥大化や結晶相への固溶が発生しにくい成分である反面、比重が増加する傾向にあるため、比重を適切な値とし、前記知見による効果を得るためには、ＳｒＯ成分およびＢａＯ成分から選ばれる１種以上の合計量が１５％以下であることが好ましく、１４％以下がより好ましく、１３％以下が最も好ましい。
【００２５】
また、ＳｒＯ成分は上記の様にＢａＯ成分と補間的に含有されるが、溶融状態のガラスの低粘性化と析出結晶の微細化のために、２．５％以上含有することがより好ましく、３．５％以上含有することが最も好ましい。また、ＳｒＯ成分の含有量の上限は比重を適切な値とするために１５％以下が好ましく、１４％以下がより好ましく、１３％以下が最も好ましい。
【００２６】
ＢａＯ成分は上記の様にＳｒＯ成分と補間的に含有されるが、溶融状態のガラスの低粘性化と析出結晶の微細化のために、２．５％以上含有することがより好ましく、３．５％以上含有することが最も好ましい。また、ＢａＯ成分の含有量の上限は比重を適切な値とするために１５％以下が好ましく、１４％以下がより好ましく、１３％以下が最も好ましい。
【００２７】
Ｌｉ２Ｏ成分は、前記結晶相を構成する成分であり、必須で含有される。ガラスの低粘性化にも寄与する重要な成分であるが、その量が５％未満ではその効果が充分に得られにくいので、含有量の下限５％とすることが好ましく、５．５％がより好ましく、６％が最も好ましい。また１０％を超えると、化学的耐久性の悪化が顕著になるため、含有量の上限は１０％とすることが好ましく、９％がより好ましく、８．５％が最も好ましい。
【００２８】
Ｋ２Ｏ成分は結晶粒子の微細化、ガラスの低粘性化のために有効であるので任意成分として添加することができる。この成分が３％を超えるとガラス化し難くなり、所望の結晶相を得難くなるので、含有量の上限を３％とすることが好ましい。より好ましい上限値は２．５％であり、さらに好ましい上限値は２％である。
【００２９】
Ｎａ２Ｏ成分は低粘性化のために有効であるので任意成分として添加することができる。この成分が３％を超えるとガラス化し難くなり、所望の結晶相を得難くなるので、含有量の上限を３％とすることが好ましい。より好ましい上限値は２．５％であり、さらに好ましい上限値は２％である。
【００３０】
アルカリ成分の溶出量を少なくするために、必須で含有されるＬｉ２Ｏ成分と、必要に応じて含有されるＮａ２Ｏ成分、Ｋ２Ｏ成分との１種以上の合計量を１４％以下とすることが好ましく、１２％以下とすることがより好ましく、１１％以下とすることが最も好ましい。また、ガラスの粘性を下げやすくするために、Ｌｉ２Ｏ成分と、必要に応じて含有されるＮａ２Ｏ成分、Ｋ２Ｏ成分との１種以上の合計量を５％以上とすることが好ましく、６％以上とすることがより好ましく、７％以上とすることが最も好ましい。
【００３１】
Ｐ２Ｏ５成分は核形成剤として添加することができ、低粘性化に寄与するとともにＳｉＯ２との共存により原ガラスの溶融、清澄性を向上するので、これらの効果を確実かつ十分に得るためには、含有量の下限は１．５％とすることが好ましく、１．６％がより好ましく、１．７％が最も好ましい。しかし、この成分の添加量が３％を超えるとガラス化し難くなり、失透が発生しやすくなるので、含有量の上限は３％とすることが好ましく、２．９％がより好ましく、２．８％が最も好ましい。
【００３２】
Ａｌ２Ｏ３成分は、ＳｉＯ２同様前記結晶相を構成する成分であるとともにガラスの安定化、化学的耐久性向上にも寄与する重要な成分であるが、その量が４％未満ではガラス化が困難となりやすいので、含有量の下限は４％であることが好ましく、４．５％がより好ましく、５％が最も好ましい。また１０％を超えるとかえって溶解、成形性、耐失透性が悪化し、その結果均質性が低下しやすくなるので、含有量の上限は、１０％とすることが好ましく、９．５％がより好ましく、９％が最も好ましい。
【００３３】
ＭｇＯ，ＣａＯ、ＺｎＯ成分は、ガラスの低粘性化、析出結晶相の微細化に有効であるので任意成分として添加することができる。しかし先述の通り、ＭｇＯが２％、ＣａＯが２％、またはＺｎＯが３％を超えると、析出結晶が不安定で組織が肥大化しやすくなり、所望の結晶相が得られ難くなる。また原ガラスが失透しやすくなる。したがって、これらの成分の含有量の上限は、ＭｇＯが２％、ＣａＯが２％、ＺｎＯが３％であり、より好ましい上限値はＭｇＯが１．６％、ＣａＯが１．６％、ＺｎＯが２．４％であり、さらに好ましい上限値はＭｇＯが１．２％、ＣａＯが１．２％、ＺｎＯが１．８％である。
【００３４】
ＺｒＯ２成分は核形成剤として添加することができる。この成分は、ガラスの化学的耐久性の向上、物理的特性の向上に大きく寄与し、微細な結晶を得るためにも有効であるので、この効果を容易に得るには１％以上添加することが好ましく、１．２％以上添加することがより好ましく、１．４％以上添加することが最も好ましい。しかし、この成分の添加量が１０％を超えると溶け残りやＺｒＳｉＯ４（ジルコン）が発生しやすくなるので、含有量の上限は１０％とすることが好ましく、８％がより好ましく、６％が最も好ましい。
【００３５】
Ｇｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３成分はガラスの低粘性化、ヤング率向上による機械的特性の向上、結晶化処理温度の上昇すなわち耐熱性向上のために有効であるので、任意成分として添加することができるが、その量はこれら成分のうち１種以上の合計量が１５％までで充分であり、合計量が１５％を超えるとガラス化及び結晶化がし難くなる。したがって、これら成分の合計量の上限は１５％とすることが好ましく、１０％がより好ましく、８％が最も好ましい。
【００３６】
Ｓｂ２Ｏ３成分は脱泡剤として有効であるので、任意成分として添加することができるが、その量は２％までで充分であり、１．５％がより好ましく、１％が最も好ましい。
【００３７】
Ａｓ２Ｏ３成分は環境上有害となりうる成分であり、その使用は極力少なくするべきである。本発明の結晶化ガラスはＡｓ２Ｏ３成分を含有しなくても清澄効果を得る事ができるため、環境への影響を軽減するためにはＡｓ２Ｏ３成分を含まないことが好ましい。
【００３８】
Ｂ２Ｏ３成分はガラスの低粘性化に寄与し、溶解、成形性を向上するので、結晶化ガラスの特性を損なわない範囲で任意成分として添加することができる。しかしこの成分が５％以上だと原ガラスが分相しやすくなり、所望の結晶相を得難くなるので、含有量の上限を５％とすることが好ましい。より好ましい上限値は４％であり、さらに好ましい上限値は３％である。
【００３９】
ＴｉＯ２成分は核形成剤として任意に添加することができる。しかし、この成分の添加量が５％を超えると所望の結晶相を得にくくなるとともに、結晶化後にＴｉＯ２相が結晶相として析出する場合もあるので、含有量の上限は５％とすることが好ましく、４％がより好ましく、３％が最も好ましい。
【００４０】
アルカリ成分溶出量は、単位面積あたりの溶出量が０．０１６μｇ／ｃｍ２を超えると、記録媒体成膜時のアルカリ拡散による磁気特性の低下や記録媒体表面にまで拡散したアルカリ成分による化合物の生成により読み取りエラーやヘッドクラッシュを生じてしまいやすくなる。本発明の結晶化ガラスのアルカリ成分の単位面積当たり溶出量［μｇ／ｃｍ２］は０．０１６以下であり、より好ましい態様においては０．０１４以下であり、最も好ましい態様においては０．０１２以下である。
【００４１】
ここで、アルカリイオン溶出量の測定は、イオンクロマトグラフィーにより行った。フィルムパックに超純水８０ミリリットル（室温）とディスク状の結晶化ガラス（直径約６５ｍｍ×０．６３５ｍｍ）をパックし、その後約３０℃に保温された乾燥機内に３時間保持した後、ディスクを取り出しイオンクロマト測定を行った時に得られるアルカリイオンの総量を求め、この値をディスクの表面積で除してアルカリ金属イオンの単位体積当たり溶出量［μｇ／ｃｍ２］とした。
【００４２】
次に、本発明の結晶化ガラスの結晶相の平均粒子径についてであるが、前記平均結晶粒子径は、基板に加工し、表面を研磨した後の表面特性に影響を及ぼす。先に述べたように、情報記録媒体の面記録密度向上に伴い、ヘッドの浮上高さが最近では１５ｎｍ以下となっており、今後は１０ｎｍ以下からニアコンタクトレコーディング方式或いは完全に接触するコンタクトレコーディング方式の方向に進みつつあり、これに対応するには、ディスク基板等の基板表面の平滑性は従来品よりも良好でなければならない。
従来レベルの平滑性では磁気記録媒体への高密度な入出力を行おうとしても、ヘッドと媒体間の距離が大きいため、磁気信号の入出力を行うことができない。またこの距離を小さくしようとすると、媒体（ディスク基板）の突起とヘッドが衝突し、ヘッド破損や媒体破損を引き起こしてしまう。したがって、この著しく低い浮上高さもしくは接触状態でもヘッド破損やディスク基板破損を引き起こさず、且つヘッドと媒体の吸着を生じない様にするため、表面粗度Ｒａ（算術平均粗さ）の上限は２Åである。
そして、このような平滑な研磨面を得やすくするためには、結晶化ガラスの結晶粒子の平均粒子径の上限が１００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは７０ｎｍ以下、最も好ましくは５０ｎｍ以下である。また、機械的強度および耐熱性を良好なものとするために、結晶化ガラスの結晶粒子の平均粒子径の下限は１ｎｍが好ましい。
【００４３】
本発明の結晶化ガラスは微細な結晶粒子を均一に析出させることにより、機械的強度の向上を図ることができる。特に微細なクラックの成長を析出結晶粒子が防止するため、研磨加工時におけるチッピング等による微細な欠けを著しく低減できる。
【００４４】
また、このような微細な結晶を均一に析出させ、かつ、表面に圧縮応力層を形成させることにより結晶化ガラスの機械的強度、とりわけリング曲げ強度を飛躍的に向上させることが可能となる。これら観点からも結晶粒子の平均粒子径の範囲は上記の範囲が好ましい。
【００４５】
このため、例えば、本発明の結晶化ガラスを磁気記録媒体用ディスク基板等の基板とした場合、面記録密度を大きくすることができ、記録密度の向上するために基板自体を高回転化しても、撓みや変形が発生することがなく、この回転による振動が低減され、振動や撓みによるデータ読み取りのエラー数（ＴＭＲ）を低下させることになる。その上、耐衝撃特性に優れているため、特にモバイル用途等の情報記録媒体としてヘッドクラッシュ、基板の破壊が発生しにくく、その結果、優れた安定動作性を示すこととなる。
【００４６】
ここで、結晶粒子の平均粒子径とは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）像により測定した結晶像（ｎ＝１００）の面積基準の粒子径の中央累積値（「メジアン径」ｄ５０）をいう。粒子径は得られた結晶像を平行な２直線で挟んだ時に２直線間の距離が最大となる値である。また、リング曲げ強度とは、直径が６５ｍｍで厚み０．６３５ｍｍの薄い円板状試料を作成し、円形の支持リングと荷重リングにより該円板状試料の強度を測定する同心円曲げ法で測定した曲げ強度をいう。
【００４７】
次に、ヤング率および比重について述べる。前記のように、記録密度およびデータ転送速度を向上するために、情報記録媒体ディスク基板の高速回転化傾向が進行しているが、この傾向に対応するには、基板材は高速回転時の撓みによるディスク振動を防止すべく、高剛性、低比重でなければならない。また、ヘッドの接触やリムーバブル記録装置のような携帯型の記録装置に用いた場合においては、それに十分耐え得る機械的強度、高ヤング率、表面硬度を有する事が好ましく、具体的には、ヤング率で８５ＧＰａ以上であることが好ましく、８８ＧＰａ以上であることがより好ましく、９０ＧＰａ以上であることが最も好ましい。
【００４８】
ところが、単に高剛性であっても比重が大きければ、高速回転時にその重量が大きいことによって撓みが生じ、振動を発生する。逆に低比重でも剛性が小さければ、同様に振動が発生することになる。また比重を低くし過ぎると、結果として所望の機械的強度を得ることが難しくなる。したがって、高剛性でありながら低比重という一見相反する特性のバランスを取らなければならず、その好ましい範囲はヤング率［ＧＰａ］／［比重］で３２以上であり、より好ましい範囲は３３以上であり、最も好ましい範囲は３４以上である。また、比重についても、例え高剛性であっても２．７以下である必要があるが、２．２を下回ると、所望の剛性を有する基板は実質上得難い。
【００４９】
また、平均線膨張係数についてであるが、ハードディスクの各構成部品との平均線膨張係数のマッチングを良好とするため、２５〜１００℃の範囲において、平均線膨張係数の下限が５０［１０−７℃−１］以上であることが好ましく、５２［１０−７℃−１］以上であることがより好ましく、５５［１０−７℃−１］以上であることが最も好ましい。同様の理由により、平均線膨張係数の上限が１２０［１０−７℃−１］以下であるのが好ましく、１１０［１０−７℃−１］以下であることがより好ましく、１００［１０−７℃−１］以下であることが最も好ましい。
【００５０】
本発明の結晶化ガラスは上記の平均線膨張係数を有するので、熱的な寸法安定性が求められる各種精密部材等の用途としても好ましく使用することができる。
【００５１】
次に粘度について説明する。本発明の結晶化ガラスは、ガラスを所定の形状（たとえば外径６８ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのディスク状）に成形する際（例えばプレス成形）、溶融ガラスの粘度が高すぎると所定の形状の厚み、外径を得ることが難しい（厚みが大きくなり、外径が小さくなる）ので、１４００℃に加熱した時の溶融ガラスの粘度η［ｄＰａ・ｓ］の対数ｌｏｇηの上限値は２．４０とすることが好ましく、２．３８がより好ましく、２．３５が最も好ましい。一方粘性が低すぎると所定の形状を得るために必要なガラス重量に合わせてガラスの流量を調整し、分断（シャーカット）することが非常に困難になるので、Ｌｏｇηの下限値は１．６とすることが好ましく、１．８とすることがより好ましく、２．０とすることが最も好ましい。
【００５２】
ここで、１４００℃に加熱した時の溶融ガラスの粘度η［ｄＰａ・ｓ］の対数ｌｏｇηは球引上げ式粘度計（有限会社オプト企業製ＢＶＭ−１３ＬＨ）を用いて求めることができる。
【００５３】
本発明の結晶化ガラスは表面に圧縮応力層を設けることにより、圧縮応力層を設ける前の結晶化ガラスが有する機械的強度をより向上させる効果を得られる。
【００５４】
圧縮応力層の形成方法としては、例えば圧縮応力層形成前の結晶化ガラスの表面層に存在するアルカリ成分よりもイオン半径の大きなアルカリ成分とで交換反応させることによる化学強化法がある。また、結晶化ガラスを加熱し、その後急冷する熱強化法、結晶化ガラスの表面層にイオンを注入するイオン注入法がある。
【００５５】
化学強化法としては、例えばカリウム又は／もしくはナトリウムを含有する塩、例えば硝酸カリウム（ＫＮＯ３）もしくは硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）もしくはその複合塩の溶融塩に３００〜６００℃の温度にて０．５〜１２時間浸漬する。これにより、結晶化ガラス中の残存ガラス成分に存在するリチウム成分（Ｌｉ＋イオン）がＬｉよりもイオン半径の大きなアルカリ成分であるナトリウム成分（Ｎａ＋イオン）又は／もしくはカリウム成分（Ｋ＋イオン）との交換反応、残存ガラス成分又は／もしくはリチウム成分（Ｌｉ＋イオン）との交換反応によりガラス成分に存在するナトリウム成分（Ｎａ＋イオン）よりもイオン半径の大きなアルカリ成分であるカリウム成分との交換反応が進行し、これにより結晶化ガラスの容積増加が起こり結晶化ガラス表面層中に圧縮応力が発生し、その結果、衝撃特性の指標であるリング曲げ強度が増加する。
【００５６】
熱強化法については特に限定されないが、例えば結晶化ガラスを、３００℃〜６００℃に加熱した後に水冷および／または空冷等の急速冷却を実施することにより、ガラスの表面と内部の温度差によって生じる圧縮応力層も形成することができる。尚、上記化学処理法と組み合わせることにより圧縮応力層をより効果的に形成することができる。
【００５７】
本発明の結晶化ガラスを製造するには、上記の各成の原料を含有するガラス原料を溶融・急冷して原ガラスを作成し、該原ガラスを５００℃〜６５０℃で熱処理し核形成工程を行い、この核形成工程の後に、６００℃〜８５０℃の範囲で核形成工程より高い温度で熱処理することにより結晶成長工程を行う。
【００５８】
また、情報記録媒体用基板を作製するためには、上記の条件で作製した溶融ガラスを下型上に滴下し、上下型でプレスすることによってディスク状に成形し、必要に応じ形状加工を施し、公知の方法でラッピング加工、研磨加工を施せば良い。
【実施例】
【００５９】
次に本発明の好適な実施例について説明する。なお、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〜表５は本発明の結晶化ガラスの実施例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１９）および比較例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３）の結晶ガラスの組成例ならびにこれらの結晶化ガラスの核形成温度（単位：℃）、結晶成長温度（単位：℃）、結晶相、平均結晶粒子径（単位：ｎｍ）、比重、ヤング率、ヤング率/比重の値（表中の項目はＥ／ρとして表記）、平均線膨張係数（温度範囲：２５℃〜１００℃、単位：１０−７℃−１、表中の項目はＣＴＥ（２５−１００）として表記）、リング曲げ強度（単位：ＭＰａ）、アルカリ成分溶出量（単位：μｇ／ｃｍ２）、研磨後表面粗さＲａ（単位：ｎｍ）を示すものである。
【００６０】
【表１】
【００６１】
【表２】
【００６２】
【表３】
【００６３】
【表４】
【００６４】
【表５】
【００６５】
さらに、上記の実施例および比較例について、溶融ガラスの粘度に関しては、球引上げ式粘度計（有限会社オプト企業製ＢＶＭ−１３ＬＨ）を用いて測定粘度曲線を求めた。本発明の実施例を比較例と比較すると、本発明の実施例および比較例１においては１４００℃に加熱した時の粘度η［ｄＰａ・ｓ］の対数ｌｏｇηはいずれも２．４以下であり、このため量産レベルでのプレス成形に対応し得る良好な低粘度特性を有するのに対し、比較例３のｌｏｇηは２．４６であり、充分な低粘度特性を有せず、また、同様の粘度を得るためには１４５０℃付近まで加熱する必要があり、量産コストの増加や設備寿命の劣化を伴うことが分かる。
【００６６】
上記実施例５のガラスと比較例３のガラスについてプレス試験を実施した。ガラスゴブの温度が１４００℃になるように、ガラス流出ノズルを温度調節し、ガラス転移温度付近まで加熱された成形型（下型）にガラスを滴下し、上下型によりプレスを行った。実施例４のガラスを用いた場合は目標とするφ６７ｍｍ×１ｍｍ厚のガラスディスクが得られたのに対し、比較例３のガラスを用いた場合は粘度が高いため、成形型上で十分に伸びず、所望の形状（φ６７ｍｍ×１ｍｍ厚）よりも外径が小さく厚みが大きくなってしまった。
【００６７】
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１４００〜１５００℃の温度で溶解し攪拌均質化した後、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５００〜６５０℃で約１〜１２時間熱処理して結晶核形成後、６００〜８５０℃の範囲内で結晶核形成温度よりも高い温度で約１〜１２時間熱処理することにより結晶成長工程を行い、所望の結晶化ガラスを得た。次いで上記結晶化ガラスを平均粒径５〜３０μｍの砥粒にて約１０分〜６０分ラッピングし、内外径加工の後平均粒径０．５μｍ〜２μｍの酸化セリウムにて約３０分〜６０分間研磨し、情報記録媒体用の基板を得た。この時の基板の表面粗度Ｒａ（算術平均粗さ）はすべて２Å以下であった。
【００６８】
（実施例２０）
また、この基板に３００〜６００℃の温度の硝酸カリウム（ＫＮＯ３）に０．５〜１２時間浸漬し、表面に圧縮応力層を形成した。これらの基板はリング曲げ強度が圧縮応力層形成前の１．５倍から８倍に向上していることが確認された。
【００６９】
（実施例２１）
また、３００℃〜６００℃に加熱した後に空冷法で急速冷却を実施し、表面に圧縮応力層を形成した。これらの基板はリング曲げ強度が向上していることが確認された。
【００７０】
（実施例２２）
また、上記の実施例により得られた基板に、ＤＣスパッタ法により、クロム合金下地層、コバルト合金磁性層を成膜し、さらにダイヤモンドライクカーボン層を形成し、次いでパーフルオロポリエーテル系潤滑剤を塗布して、情報磁気記録媒体を得た。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明によれば、各種情報磁気記録装置に用いられる磁気記録媒体用基板の中でも、特に垂直磁気記録媒体やパターンドメディア用媒体、ディスクリートトラック用媒体等において、記録媒体の磁気特性低下抑制やアルカリコロージョンによるディフェクト低減のためにアルカリ金属含有量を低減しつつ、量産レベルでのプレス成形性に対応しうる低粘度特性、磁気ヘッドの低浮上化に対応可能な極めて平滑な基板表面を有し、高速回転に対応した高ヤング率と低比重特性を備え、優れた機械的特性も兼ね揃えた結晶化ガラスを提供するものである。これにより、情報記録媒体用基板、とりわけ、ＨＤＤ向け垂直磁気記録媒体用基板として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の結晶化ガラスの実施例（Ｎｏ．５、７）および比較例（Ｎｏ．１、３）の粘度η［ｄＰａ・ｓ］の対数（ｌｏｇη）と温度の関係を示すものである。尚、図１における温度は粘度測定において、ガラス融液で満たされた白金坩堝の温度を示している。
【図２】本発明の結晶化ガラスの実施例（Ｎｏ．５）のＴＥＭ写真像（×１０万倍）を示す。
【図３】本発明の結晶化ガラスの実施例（Ｎｏ．７）のＴＥＭ写真像（×１０万倍）を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物基準において、
ＳｉＯ２成分、Ｌｉ２Ｏ成分を含有し、さらに質量％で、ＳｒＯ成分およびＢａＯ成分から選ばれるいずれか１種以上の合計含有量が３．５％を超え１５％以下であり、
結晶相として二ケイ酸リチウム、モノケイ酸リチウム、α−石英、α−石英固溶体、β−石英固溶体の中から選ばれる少なくとも１種以上を含有することを特徴とする結晶化ガラス。
【請求項２】
酸化物基準において、Ｌｉ２Ｏ成分、Ｎａ２Ｏ成分、Ｋ２Ｏ成分の１種以上の合計量が５％〜１４％である請求項１に記載の結晶化ガラス。
【請求項３】
酸化物基準の質量％でＬｉ２Ｏ成分の含有量が５％〜１０％である請求項１または２に記載の結晶化ガラス。
【請求項４】
３０℃に保温された純水中に３時間浸漬した際のアルカリ成分の溶出量が０．０１６［μｇ／ｃｍ２］以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の結晶化ガラス。
【請求項５】
２５℃〜１００℃の温度範囲における平均線膨張係数が５０〜１２０［１０−７℃−１］であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の結晶化ガラス。
【請求項６】
前記結晶相の平均粒子径が１００ｎｍ以下である請求項１から５のいずれかに記載の結晶化ガラス。
【請求項７】
ヤング率が８５ＧＰａ以上であることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の結晶化ガラス。
【請求項８】
前記結晶化ガラスの組成は、酸化物基準の質量％で
ＳｉＯ２：６０〜７８％、および
Ｌｉ２Ｏ：５〜１０％、および
Ｐ２Ｏ５：１．５〜３．０％、および
Ａｌ２Ｏ３：４〜１０％
の各成分を含有する請求項１から７のいずれかに記載の結晶化ガラス。
【請求項９】
前記結晶化ガラスの組成は、酸化物基準の質量％で
ＢａＯ：０〜１５％以下、および／または
ＳｒＯ：０〜１５％以下、および／または
ＭｇＯ：０〜２％、および／または
ＣａＯ：０〜２％、および／または
ＺｎＯ：０〜３％、および／または
Ｋ２Ｏ：０〜３％、および／または
Ｎａ２Ｏ：０〜３％，および／または
ＺｒＯ２：１〜１０％、および／または
Ｇｄ２Ｏ３成分、Ｌａ２Ｏ３成分、Ｙ２Ｏ３成分、Ｇａ２Ｏ３成分のうち１種以上の合量：０〜１５％、および／または
Ｓｂ２Ｏ３成分：０〜２％
の各成分を含有する請求項８に記載の結晶化ガラス。
【請求項１０】
前記結晶化ガラスの組成は、酸化物基準の質量％で
Ｂ２Ｏ３：０〜５％、および／または
ＴｉＯ２：０〜５％
の各成分を含有する請求項９に記載の結晶化ガラス。
【請求項１１】
１４００℃に加熱した時の溶融ガラスの粘度η［ｄＰａ・ｓ］の対数ｌｏｇηが２．４以下であることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の結晶化ガラス。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載の結晶化ガラスを用いた情報記録媒体用基板。
【請求項１３】
請求項１２に記載の基板の表面に圧縮応力層を設けた情報記録媒体用基板。
【請求項１４】
前記圧縮応力層は表面層に存在するアルカリ成分よりもイオン半径の大きなアルカリ成分で置換することにより形成されてなる請求項１３に記載の情報記録媒体用基板。
【請求項１５】
前記圧縮応力層は基板の加熱、その後急冷によって形成されたことを特徴とする請求項１３または１４に記載の情報記録媒体用基板。
【請求項１６】
表面粗度Ｒａ（算術平均粗さ）が２Å以下であることを特徴とする請求項１２から１５のいずれかに記載の情報記録媒体用基板。
【請求項１７】
請求項１２から１６に記載の情報記録媒体用基板を用いた情報記録媒体。
【請求項１】
酸化物基準において、
ＳｉＯ２成分、Ｌｉ２Ｏ成分を含有し、さらに質量％で、ＳｒＯ成分およびＢａＯ成分から選ばれるいずれか１種以上の合計含有量が３．５％を超え１５％以下であり、
結晶相として二ケイ酸リチウム、モノケイ酸リチウム、α−石英、α−石英固溶体、β−石英固溶体の中から選ばれる少なくとも１種以上を含有することを特徴とする結晶化ガラス。
【請求項２】
酸化物基準において、Ｌｉ２Ｏ成分、Ｎａ２Ｏ成分、Ｋ２Ｏ成分の１種以上の合計量が５％〜１４％である請求項１に記載の結晶化ガラス。
【請求項３】
酸化物基準の質量％でＬｉ２Ｏ成分の含有量が５％〜１０％である請求項１または２に記載の結晶化ガラス。
【請求項４】
３０℃に保温された純水中に３時間浸漬した際のアルカリ成分の溶出量が０．０１６［μｇ／ｃｍ２］以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の結晶化ガラス。
【請求項５】
２５℃〜１００℃の温度範囲における平均線膨張係数が５０〜１２０［１０−７℃−１］であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の結晶化ガラス。
【請求項６】
前記結晶相の平均粒子径が１００ｎｍ以下である請求項１から５のいずれかに記載の結晶化ガラス。
【請求項７】
ヤング率が８５ＧＰａ以上であることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の結晶化ガラス。
【請求項８】
前記結晶化ガラスの組成は、酸化物基準の質量％で
ＳｉＯ２：６０〜７８％、および
Ｌｉ２Ｏ：５〜１０％、および
Ｐ２Ｏ５：１．５〜３．０％、および
Ａｌ２Ｏ３：４〜１０％
の各成分を含有する請求項１から７のいずれかに記載の結晶化ガラス。
【請求項９】
前記結晶化ガラスの組成は、酸化物基準の質量％で
ＢａＯ：０〜１５％以下、および／または
ＳｒＯ：０〜１５％以下、および／または
ＭｇＯ：０〜２％、および／または
ＣａＯ：０〜２％、および／または
ＺｎＯ：０〜３％、および／または
Ｋ２Ｏ：０〜３％、および／または
Ｎａ２Ｏ：０〜３％，および／または
ＺｒＯ２：１〜１０％、および／または
Ｇｄ２Ｏ３成分、Ｌａ２Ｏ３成分、Ｙ２Ｏ３成分、Ｇａ２Ｏ３成分のうち１種以上の合量：０〜１５％、および／または
Ｓｂ２Ｏ３成分：０〜２％
の各成分を含有する請求項８に記載の結晶化ガラス。
【請求項１０】
前記結晶化ガラスの組成は、酸化物基準の質量％で
Ｂ２Ｏ３：０〜５％、および／または
ＴｉＯ２：０〜５％
の各成分を含有する請求項９に記載の結晶化ガラス。
【請求項１１】
１４００℃に加熱した時の溶融ガラスの粘度η［ｄＰａ・ｓ］の対数ｌｏｇηが２．４以下であることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の結晶化ガラス。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載の結晶化ガラスを用いた情報記録媒体用基板。
【請求項１３】
請求項１２に記載の基板の表面に圧縮応力層を設けた情報記録媒体用基板。
【請求項１４】
前記圧縮応力層は表面層に存在するアルカリ成分よりもイオン半径の大きなアルカリ成分で置換することにより形成されてなる請求項１３に記載の情報記録媒体用基板。
【請求項１５】
前記圧縮応力層は基板の加熱、その後急冷によって形成されたことを特徴とする請求項１３または１４に記載の情報記録媒体用基板。
【請求項１６】
表面粗度Ｒａ（算術平均粗さ）が２Å以下であることを特徴とする請求項１２から１５のいずれかに記載の情報記録媒体用基板。
【請求項１７】
請求項１２から１６に記載の情報記録媒体用基板を用いた情報記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１１４００５（Ｐ２００９−１１４００５Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８６４３３（Ｐ２００７−２８６４３３）
【出願日】平成１９年１１月２日（２００７．１１．２）
【出願人】（０００１２８７８４）株式会社オハラ (539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２日（２００７．１１．２）
【出願人】（０００１２８７８４）株式会社オハラ (539)
【Ｆターム（参考）】
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