(57)【要約】本発明の一態様は、必須成分として、ＳｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ならびに、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯからなる群から選ばれる一種以上のアルカリ土類金属酸化物を含み、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量に対するＭｇＯの含有量のモル比（ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ））が０．８０以上、ヤング率が８０ＧＰａ以上、ガラス転移温度が６２０℃以上である磁気記録媒体基板用ガラスに関する。
2013172247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
必須成分として、ＳｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ならびに、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯからなる群から選ばれる一種以上のアルカリ土類金属酸化物を含み、
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量に対するＭｇＯの含有量のモル比（ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ））が０．８０以上、
ヤング率が８０ＧＰａ以上、
ガラス転移温度が６２０℃以上、
である磁気記録媒体基板用ガラス。
【請求項２】
必須成分として、ＳｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ならびに、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯからなる群から選ばれる一種以上のアルカリ土類金属酸化物を含み、
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量に対するＣａＯの含有量のモル比（ＣａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ））が０．２０以下、
ヤング率が８０ＧＰａ以上、
ガラス転移温度が６２０℃以上、
である磁気記録媒体基板用ガラス。
【請求項３】
１００〜３００℃における平均線膨張係数が７０×１０-7／℃以上である請求項１または２に記載の磁気記録媒体基板用ガラス。
【請求項４】
必須成分として、ＳｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ならびに、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯからなる群から選ばれる一種以上のアルカリ土類金属酸化物を含み、
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量に対するＭｇＯの含有量のモル比（ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ））が０．８０以上、
１００〜３００℃における平均線膨張係数が７０×１０-7／℃以上、
ガラス転移温度が６２０℃以上、
である磁気記録媒体基板用ガラス。
【請求項５】
必須成分として、ＳｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ならびに、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯからなる群から選ばれる一種以上のアルカリ土類金属酸化物を含み、
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量に対するＣａＯの含有量のモル比（ＣａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ））が０．２０以下、
１００〜３００℃における平均線膨張係数が７０×１０-7／℃以上、
ガラス転移温度が６２０℃以上、
である磁気記録媒体基板用ガラス。
【請求項６】
ヤング率が８０ＧＰａ以上である請求項４または５に記載の磁気記録媒体基板用ガラス。
【請求項７】
比弾性率が３０ＭＮｍ／ｋｇ以上である請求項１〜６のいずれか１項に記載の磁気記録媒体基板用ガラス。
【請求項８】
化学強化用ガラスである請求項１〜７のいずれか１項に記載の磁気記録媒体基板用ガラス。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の磁気記録媒体基板用ガラスからなる磁気記録媒体基板。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の磁気記録媒体基板用ガラスを化学強化してなる磁気記録媒体基板。
【請求項１１】
破壊靭性値が０．９ＭＰａ・ｍ1/2以上のガラスからなる請求項９または１０に記載の磁気記録媒体基板。
【請求項１２】
バビネ法により求められる２つの主表面に垂直な仮想断面における応力プロファイルにおいて、引張応力分布が凸形状であり、ただし該凸形状は圧縮応力側へ凹む凹み部を含まない化学強化ガラスからなる請求項１０に記載の磁気記録媒体基板。
【請求項１３】
バビネ法により求められる引張応力の平均値Ｔａｖと引張応力の最大値Ｔｍａｘとが、下記式（１）：
Ｔａｖ／Ｔｍａｘ≧０．５
を満たす化学強化ガラスからなる請求項１０に記載の磁気記録媒体基板。
【請求項１４】
ナトリウム塩およびカリウム塩を含む熔融塩に浸漬して化学強化されたガラスである請求項９〜１３のいずれか１項に記載の磁気記録媒体基板。
【請求項１５】
Ｌｉ2Ｏを０．１モル％以上含むガラスを前記熔融塩に浸漬して化学強化されたガラスである請求項１４に記載の磁気記録媒体基板。
【請求項１６】
原子間力顕微鏡を用いて１μｍ角で５１２×２５６ピクセルの解像度で測定した主表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１５ｎｍ以下である請求項９〜１５のいずれか１項に記載の磁気記録媒体基板。
【請求項１７】
回転数が５０００ｒｐｍ以上の磁気記録装置に用いられる磁気記録媒体用の基板である請求項９〜１６のいずれか１項に記載の磁気記録媒体基板。
【請求項１８】
ＤＦＨ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｆｌｙｉｎｇ  Ｈｅｉｇｈｔ）ヘッドを搭載した磁気記録装置に用いられる磁気記録媒体用の基板である請求項９〜１７のいずれか１項に記載の磁気記録媒体基板。
【請求項１９】
エネルギーアシスト磁気記録用磁気記録媒体に用いられる請求項９〜１８のいずれか１項に記載の磁気記録媒体基板。
【請求項２０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の磁気記録媒体基板用ガラスからなる磁気記録媒体基板ブランク。
【請求項２１】
ディスク形状である請求項２０に記載の磁気記録媒体基板ブランク。
【請求項２２】
請求項２０または２１に記載の磁気記録媒体基板ブランクを加工することを含む磁気記録媒体基板の製造方法。
【請求項２３】
ナトリウム塩およびカリウム塩を含む熔融塩にガラスを浸漬して化学強化する工程を含む請求項２２に記載の磁気記録媒体基板の製造方法。
【請求項２４】
Ｌｉ2Ｏを０．１モル％以上含むガラスを前記熔融塩に浸漬して化学強化する請求項２３に記載の磁気記録媒体基板の製造方法。
【請求項２５】
バビネ法により求められる引張応力の平均値Ｔａｖと引張応力の最大値Ｔｍａｘとが、下記式（１）：
Ｔａｖ／Ｔｍａｘ≧０．５
を満たす化学強化ガラスとなるように前記化学強化を行う請求項２３または２４に記載の磁気記録媒体基板の製造方法。
【請求項２６】
バビネ法により求められる２つの主表面に垂直な仮想断面における応力プロファイルにおいて、引張応力分布が凸形状であり、ただし該凸形状は圧縮応力側へ凹む凹み部を含まない化学強化ガラスとなるように前記化学強化を行う請求項２３または２４に記載の磁気記録媒体基板の製造方法。
【請求項２７】
請求項９〜１９のいずれか１項に記載の磁気記録媒体基板上に磁気記録層を有する磁気記録媒体。
【請求項２８】
前記磁気記録層はＦｅおよび／またはＣｏと、Ｐｔとの合金を主成分とする磁性材料を含む磁気記録層であり、前記磁気記録媒体はエネルギーアシスト磁気記録用磁気記録媒体である請求項２７に記載の磁気記録媒体。
【請求項２９】
請求項９〜１９のいずれか１項に記載の磁気記録媒体基板の主表面に、Ｆｅおよび／またはＣｏと、Ｐｔとの合金を主成分とする磁性材料を成膜した後、アニール処理を行うことにより磁気記録層を形成することを含む磁気記録媒体の製造方法。
【請求項３０】
少なくとも磁気記録媒体の主表面を加熱するための熱源と、記録素子部と、再生素子部とを有する熱アシスト磁気記録ヘッド、および、請求項２７または２８に記載の磁気記録媒体を有するエネルギーアシスト磁気記録方式の磁気記録装置。
【請求項３１】
磁気記録媒体の回転数が５０００ｒｐｍ以上である請求項３０に記載の磁気記録装置。
【請求項３２】
ＤＦＨ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｆｌｙｉｎｇ  Ｈｅｉｇｈｔ）ヘッドを搭載した請求項３０または３１に記載の磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハードディスク等の磁気記録媒体の基板材料として好適な磁気記録媒体基板用ガラス、このガラスを使用した磁気記録媒体基板およびその製造方法、この基板を得るために使用可能な磁気記録媒体基板ブランク、この基板を備える磁気記録媒体およびその製造方法、ならびにこの基板を備える磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットなど、情報関連インフラ技術の進展に伴い、磁気ディスク、光ディスクなどの情報記録媒体の需要は急速に伸びている。コンピュータなどの磁気記憶装置の主要構成要素は、磁気記録媒体と磁気記録再生用の磁気ヘッドである。磁気記録媒体としてはフレキシブルディスクとハードディスクとが知られている。このうちハードディスク（磁気ディスク）用の基板材料としては、例えば、アルミニウム基板、ガラス基板、セラミック基板、カーボン基板等があり、実用的には、サイズや用途に応じて、主に、アルミニウム基板とガラス基板とが使用されている。ノートパソコン用ハードディスクドライブにおいては、耐衝撃性に加えて、磁気記録媒体の高密度記録化に伴いディスク基板の表面平滑性の向上への要求はますます厳しくなっているため、表面硬度、剛性に劣るアルミニウム基板で対応するには限界がある。そこでガラス基板の開発が、現在主流となっている（例えば文献１〜１０参照）。【０００３】
また近年、磁気記録媒体のより一層の高密度記録化を図ることを目的として、Ｆｅ−Ｐｔ系、Ｃｏ−Ｐｔ系等の磁気異方性エネルギーが高い磁性材料（高Ｋｕ磁性材料）を使用することが検討されている（例えば文献１１参照）。高記録密度化のためには磁性粒子の粒径を小さくする必要があるが、一方で、粒径が小さくなると、熱揺らぎによる磁気特性の劣化が問題となる。高Ｋｕ磁性材料は熱揺らぎの影響を受けにくいため、高密度記録化に寄与すると期待されている。【０００４】
文献１：特表平９−５０７２０６号公報
文献２：特開２００７−５１０６４号公報
文献３：特開２００１−２９４４４１号公報
文献４：特開２００１−１３４９２５号公報
文献５：特開２００１−３４８２４６号公報
文献６：特開２００１−５８８４３号公報
文献７：特開２００６−３２７９３５号公報
文献８：特開２００５−２７２２１２号公報
文献９：特開２００４−４３２９５号公報
文献１０：特開２００５−３１４１５９号公報
文献１１：特開２００４−３６２７４６号公報
【発明の概要】
【０００５】
しかし上記高Ｋｕ磁性材料は、高Ｋｕを実現するために特定の結晶配向状態を得る必要があり、そのため、高温での成膜、あるいは成膜後に高温で熱処理を行う必要がある。したがって、これらの高Ｋｕ磁性材料からなる磁気記録層を形成するためには、ガラス基板には上記高温処理に耐え得る高い耐熱性、即ち高いガラス転移温度を有することが求められる。
【０００６】
ところでディスク状の磁気記録媒体では、媒体を中心軸の周りに高速回転させつつ、磁気ヘッドを半径方向に移動させながら、回転方向に沿ってデータの書き込み、読み出しを行う。近年、この書き込み速度および読み出し速度を上げるため回転数は５４００ｒｐｍから７２００ｒｐｍ、更には１００００ｒｐｍと高速化する方向で進んでいるが、ディスク状の磁気記録媒体では、予め、中心軸からの距離に応じてデータを記録するポジションが割り当てられるため、ディスクが回転中に変形を起こすと磁気ヘッドの位置ズレが起こり、正確な読み取りが困難となる。したがって上記高速回転化に対応するために、ガラス基板には高速回転時に大きな変形を起こさない高い剛性（ヤング率）を有することも求められる。
【０００７】
更に、高い熱膨張係数を有するガラス基板を使用することにより、磁気記録媒体の記録再生の信頼性を高めることができる。これは以下の理由による。
磁気記録媒体を組み込んだHDD（ハードディスクドライブ）は、中央部分をスピンドルモーターのスピンドル及びクランプで押さえて磁気記録媒体そのものを回転させる構造となっている。そのため、磁気記録媒体基板とスピンドル部分を構成するスピンドル材料の各々の熱膨張係数に大きな差があると、使用時に周囲の温度変化に対してスピンドルの熱膨張・熱収縮と磁気記録媒体基板の熱膨張・熱収縮にずれが生じてしまい、結果として磁気記録媒体が変形してしまう現象が起きる。このような現象が生じると書き込んだ情報をヘッドが読み出せなくなってしまい、記録再生の信頼性を損なう原因となる。したがって磁気記録媒体の信頼性を高めるには、ガラス基板には、スピンドル材料（例えばステンレスなど）と同程度の高い熱膨張係数を有することが求められる。
【０００８】
加えて、近年、検討が進められているエネルギーアシスト方式の磁気記録媒体のように極めて高い記録密度が求められる磁気記録媒体用のガラス基板には、ＨＤＤの信頼性を高めるために優れた耐衝撃性が求められる。
この背景として、第一に、磁気ヘッドの浮上量（磁気ヘッドと磁気記録媒体表面との間隙）の大幅な低下（低浮上量化）が挙げられる。こうすることで、磁気ヘッドと媒体の磁性層との距離が近づくため、より小さい磁性粒子の信号も拾うことができるようになるため、高記録密度化を達成することができる。近年、従来以上の低浮上量化を実現するために、ＤＦＨ（Dynamic Flying Height）という機能が磁気ヘッドに搭載されている。これは、磁気ヘッドの記録再生素子部の近傍に極小のヒーター等の加熱部を設けて、素子部周辺のみを媒体表面方向に向けて突き出す機能である。今後、この機能によって、磁気ヘッドの素子部と媒体表面との間隙は、２ｎｍ未満と極めて小さくなると見られている。このため、僅かな衝撃によっても、磁気ヘッドが媒体表面に衝突しやすくなる。
第二に、媒体の高速回転化が挙げられる。これにより、まず、磁気ヘッドとの衝突の際の衝撃が大きくなる。なお、外周部においては基板のたわみが大きくなるため、僅かな衝撃によっても磁気ヘッドと衝突しやすくなる。また内周部においては、スピンドル及びクランプによる媒体の締め付け（固定）の影響によって、HDD自体に外的衝撃が加わった場合に基板が割れる可能性が高くなる。
【０００９】
本発明の一態様は、
必須成分として、ＳｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ならびに、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯからなる群から選ばれる一種以上のアルカリ土類金属酸化物を含み、
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量に対するＭｇＯの含有量のモル比（ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ））が０．８０以上、
ヤング率が８０ＧＰａ以上、
ガラス転移温度が６２０℃以上、
である磁気記録媒体基板用ガラス、
に関する。
【００１０】
本発明の他の一態様は、
必須成分として、ＳｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ならびに、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯからなる群から選ばれる一種以上のアルカリ土類金属酸化物を含み、
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量に対するＣａＯの含有量のモル比（ＣａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ））が０．２０以下、
ヤング率が８０ＧＰａ以上、
ガラス転移温度が６２０℃以上、
である磁気記録媒体基板用ガラス、
に関する。
【００１１】
一態様では、上述の磁気記録媒体基板用ガラスの１００〜３００℃における平均線膨張係数は、７０×１０-7／℃以上である。
【００１２】
本発明の他の一態様は、
必須成分として、ＳｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ならびに、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯからなる群から選ばれる一種以上のアルカリ土類金属酸化物を含み、
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量に対するＭｇＯの含有量のモル比（ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ））が０．８０以上、
１００〜３００℃における平均線膨張係数が７０×１０-7／℃以上、
ガラス転移温度が６２０℃以上、
である磁気記録媒体基板用ガラス、
に関する。
【００１３】
本発明の他の一態様は、
必須成分として、ＳｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ならびに、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯからなる群から選ばれる一種以上のアルカリ土類金属酸化物を含み、
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量に対するＣａＯの含有量のモル比（ＣａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ））が０．２０以下、
１００〜３００℃における平均線膨張係数が７０×１０-7／℃以上、
ガラス転移温度が６２０℃以上、
である磁気記録媒体基板用ガラス、
に関する。
【００１４】
一態様では、上述の磁気記録媒体基板用ガラスのヤング率は、８０ＧＰａ以上である。
【００１５】
一態様では、上述の磁気記録媒体基板用ガラスの比弾性率は、３０ＭＮｍ／ｋｇ以上である。
【００１６】
一態様では、上述の磁気記録媒体基板用ガラスは、化学強化用ガラスである。
【００１７】
本発明の更なる態様は、
上述の磁気記録媒体基板用ガラスからなる磁気記録媒体基板、
に関する。
【００１８】
本発明の更なる態様は、
上述の磁気記録媒体基板用ガラスを化学強化してなる磁気記録媒体基板、
に関する。
【００１９】
一態様では、上述の磁気記録媒体基板の破壊靭性値は、０．９ＭＰａ・ｍ1/2以上である。
【００２０】
一態様では、上述の磁気記録媒体基板は、バビネ法により求められる２つの主表面に垂直な仮想断面における応力プロファイルにおいて、引張応力分布が凸形状であり、ただし該凸形状は圧縮応力側へ凹む凹み部を含まない化学強化ガラスからなる。
【００２１】
一態様では、上述の磁気記録媒体基板は、バビネ法により求められる引張応力の平均値Ｔａｖと引張応力の最大値Ｔｍａｘとが、下記式（１）：
Ｔａｖ／Ｔｍａｘ≧０．５
を満たす化学強化ガラスからなる。
【００２２】
一態様では、上述の磁気記録媒体基板は、ナトリウム塩およびカリウム塩を含む熔融塩に浸漬して化学強化されたガラスである。
【００２３】
一態様では、上述の磁気記録媒体基板は、Ｌｉ2Ｏを０．１モル％以上含むガラスを前記熔融塩に浸漬して化学強化されたガラスである。
【００２４】
一態様では、上述の磁気記録媒体基板の原子間力顕微鏡を用いて１μｍ角で５１２×２５６ピクセルの解像度で測定した主表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、０．１５ｎｍ以下である。
【００２５】
一態様では、上述の磁気記録媒体基板は、回転数が５０００ｒｐｍ以上の磁気記録装置に用いられる磁気記録媒体用の基板である。
【００２６】
一態様では、上述の磁気記録媒体基板は、ＤＦＨ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｆｌｙｉｎｇ  Ｈｅｉｇｈｔ）ヘッドを搭載した磁気記録装置に用いられる磁気記録媒体用の基板である。
【００２７】
一態様では、上述の磁気記録媒体基板は、エネルギーアシスト磁気記録用磁気記録媒体に用いられる。
【００２８】
本発明の更なる態様は、
上述の磁気記録媒体基板用ガラスからなる磁気記録媒体基板ブランク、
に関する。
【００２９】
一態様では、上述の磁気記録媒体基板ブランクは、ディスク形状である。
【００３０】
本発明の更なる態様は、
上述の磁気記録媒体基板ブランクを加工することを含む磁気記録媒体基板の製造方法、
に関する。
【００３１】
一態様では、上述の磁気記録媒体基板の製造方法は、ナトリウム塩およびカリウム塩を含む熔融塩にガラスを浸漬して化学強化する工程を含む。
【００３２】
一態様では、上述の工程において、Ｌｉ2Ｏを０．１モル％以上含むガラスを前記熔融塩に浸漬して化学強化する。
【００３３】
一態様では、バビネ法により求められる引張応力の平均値Ｔａｖと引張応力の最大値Ｔｍａｘとが、下記式（１）：
Ｔａｖ／Ｔｍａｘ≧０．５
を満たす化学強化ガラスとなるように上述の化学強化を行う。
【００３４】
一態様では、バビネ法により求められる２つの主表面に垂直な仮想断面における応力プロファイルにおいて、引張応力分布が凸形状であり、ただし該凸形状は圧縮応力側へ凹む凹み部を含まない化学強化ガラスとなるように上述の化学強化を行う。
【００３５】
本発明の更なる態様は、
上述の磁気記録媒体基板上に磁気記録層を有する磁気記録媒体、
に関する。
【００３６】
一態様では、上述の磁気記録層はＦｅおよび／またはＣｏと、Ｐｔとの合金を主成分とする磁性材料を含む磁気記録層であり、上述の磁気記録媒体はエネルギーアシスト磁気記録用磁気記録媒体である。
【００３７】
本発明の更なる態様は、
上述の磁気記録媒体基板の主表面に、Ｆｅおよび／またはＣｏと、Ｐｔとの合金を主成分とする磁性材料を成膜した後、アニール処理を行うことにより磁気記録層を形成することを含む磁気記録媒体の製造方法、
に関する。
【００３８】
本発明の更なる態様は、
少なくとも磁気記録媒体の主表面を加熱するための熱源と、記録素子部と、再生素子部とを有する熱アシスト磁気記録ヘッド、および、上述の磁気記録媒体を有するエネルギーアシスト磁気記録方式の磁気記録装置、
に関する。
【００３９】
一態様では、上述の磁気記録装置において、磁気記録媒体の回転数は５０００ｒｐｍ以上である。
【００４０】
一態様では、上述の磁気記録装置は、ＤＦＨ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｆｌｙｉｎｇ  Ｈｅｉｇｈｔ）ヘッドを搭載した磁気記録装置である。
【００４１】
本発明の一態様によれば、高Ｋｕ磁性材料からなる磁気記録層を形成する際の高温熱処理に耐え得る高い耐熱性、支持部材（スピンドル）に匹敵する高い熱膨張係数、高速回転に耐え得る高い剛性、および／または、衝撃に耐え得る高い強度を有する磁気記録媒体基板、および該基板を備えた磁気記録媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、化学強化ガラス基板における応力プロファイルの模式図である。
【図２】図２は、化学強化ガラス基板における応力プロファイルの模式図である。
【図３】図３は、式（１）の説明図である。
【図４】図４は、式（１）の説明図である。
【図５】図５は、モル比(ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）)と化学強化ガラス基板の破壊靭性値の関係を示す図である。
【図６】図６は、モル比(ＣａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）)と化学強化ガラス基板の破壊靭性値の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本発明の一態様にかかる磁気記録媒体基板用ガラス（以下、「ガラス１」という。）は、必須成分として、ＳｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ならびに、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯからなる群から選ばれる一種以上のアルカリ土類金属酸化物を含み、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量に対するＭｇＯの含有量のモル比（ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ））が０．８０以上、ヤング率が８０ＧＰａ以上、ガラス転移温度が６２０℃以上、である磁気記録媒体基板用ガラスである。
本発明の他の一態様にかかる磁気記録媒体基板用ガラス（以下、「ガラス２」という。）は、必須成分として、ＳｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ならびに、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯからなる群から選ばれる一種以上のアルカリ土類金属酸化物を含み、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量に対するＣａＯの含有量のモル比（ＣａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ））が０．２０以下、ヤング率が８０ＧＰａ以上、ガラス転移温度が６２０℃以上、である磁気記録媒体基板用ガラスである。
【００４４】
本発明の他の一態様にかかる磁気記録媒体基板用ガラス（以下、「ガラス３」という。）は、必須成分として、ＳｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ならびに、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯからなる群から選ばれる一種以上のアルカリ土類金属酸化物を含み、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量に対するＭｇＯの含有量のモル比（ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ））が０．８０以上、１００〜３００℃における平均線膨張係数が７０×１０-7／℃以上、ガラス転移温度が６２０℃以上、である磁気記録媒体基板用ガラスである。
本発明の他の一態様にかかる磁気記録媒体基板用ガラス（以下、「ガラス４」という。）は、必須成分として、ＳｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ならびに、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯからなる群から選ばれる一種以上のアルカリ土類金属酸化物を含み、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量に対するＣａＯの含有量のモル比（ＣａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ））が０．２０以下、１００〜３００℃における平均線膨張係数が７０×１０-7／℃以上、ガラス転移温度が６２０℃以上、である磁気記録媒体基板用ガラスである。
【００４５】
ガラス１、２は、高耐熱性、高剛性、および高強度を有し得るものであり、ガラス３、４は、高耐熱性、高熱膨張係数、および高強度を有し得るものである。以下、ガラス１、ガラス２、ガラス３およびガラス４について説明する。特記しない限り、記載事項はガラス１、ガラス２、ガラス３およびガラス４の相互に当てはまるものとする。また、以下において、本発明のガラスには、ガラス１、ガラス２、ガラス３およびガラス４とが包含されるものとする。なお、ガラス１かつガラス２であるガラス、ガラス１かつガラス３であるガラス、ガラス１かつガラス４であるガラス、ガラス２かつガラス３であるガラス、ガラス２かつガラス４であるガラス、ガラス３かつガラス４であるガラス、ガラス１かつガラス２かつガラス３であるガラス、ガラス１かつガラス２かつガラス４であるガラス、ガラス１かつガラス３かつガラス４であるガラス、ガラス２かつガラス３かつガラス４であるガラス、ガラス１かつガラス２かつガラス３かつガラス４であるガラスは、いずれも本発明の一態様にかかるガラスとして好ましいガラスである。
【００４６】
本発明の更なる態様は、
上記ガラスからなる磁気記録媒体基板；および、
上記ガラスを化学強化してなる磁気記録媒体基板
に関する。
【００４７】
以下に、本発明の一態様にかかるガラスおよび基板の諸特性について説明する。特記しない限り、以下の諸特性は、化学強化された基板については化学強化後の値をいうものとする。
【００４８】
１．ガラス転移温度
前述のとおり、高Ｋｕ磁性材料の導入などによって磁気記録媒体の高記録密度化を図る場合、磁性材料の高温処理などにおいて、磁気記録媒体用ガラス基板は高温下に晒されることになる。その際、基板の極めて高い平坦性が損なわれないようにするため、磁気記録媒体用ガラス基板には優れた耐熱性を有することが求められる。耐熱性の指標としてはガラス転移温度が用いられ、本発明のガラスは、６２０℃以上のガラス転移温度を有することで、高温処理後にも優れた平坦性を維持することができる。したがって、本発明の一態様にかかるガラスは、高Ｋｕ磁性材料を備えた磁気記録媒体用基板の作製に好適である。ガラス転移温度の好ましい範囲は６３０℃以上である。ガラス転移温度の上限は、例えば７５０℃程度であるがガラス転移温度は高いほど好ましく特に限定されるものではない。なお、ガラス転移温度は化学強化の前後でほぼ一定の値となる。
【００４９】
２．熱膨張係数
前述のとおり、磁気記録媒体用ガラス基板を構成するガラスとＨＤＤのスピンドル材料（例えば、ステンレスなど）の熱膨張係数の差が大きいと、ＨＤＤの動作時における温度変化によって磁気記録媒体が変形し、記録再生トラブルが起こるなど信頼性が低下することになってしまう。特に、高Ｋｕ磁性材料からなる磁気記録層を有する磁気記録媒体は、記録密度が極めて高いため、磁気記録媒体の僅かな変形によっても前記トラブルが起こりやすくなる。一般にＨＤＤのスピンドル材料は、１００〜３００℃の温度範囲において７０×１０-7／℃以上の平均線膨張係数（熱膨張係数）を有するものであるところ、ガラス３およびガラス４は、１００〜３００℃の温度範囲における平均線膨張係数が７０×１０-7／℃以上であるため、上記信頼性を向上することができ、高Ｋｕ磁性材料からなる磁気記録層を有する磁気記録媒体に好適な基板を提供することができる。同様の理由から、ガラス１およびガラス２も１００〜３００℃の温度範囲における平均線膨張係数が７０×１０-7／℃以上であることが好ましい。
前記平均線膨張係数の好ましい範囲は７１×１０-7／℃以上、より好ましい範囲は７２×１０-7／℃以上、さらに好ましい範囲は７３×１０-7／℃以上、一層好ましい範囲は７４×１０-7／℃以上、より一層好ましい範囲は７５×１０-7／℃以上である。前記平均線膨張係数の上限は、スピンドル材料の熱膨張特性を考慮すると、例えば１２０×１０-7／℃程度であることが好ましく、１００×１０-7／℃であることがより好ましく、８８×１０-7／℃であることがさらに好ましい。なお、熱膨張係数は、化学強化の前後でほぼ一定の値となる。
また、一態様では、５００〜６００℃の温度範囲における平均線膨張係数が６０×１０-7／℃以上であることが好ましい。さらに好ましい範囲は７０×１０-7／℃以上である。前記平均線膨張係数の上限は、例えば１００×１０-7／℃以下であることが好ましく、９０×１０-7／℃であることがより好ましい。５００〜６００℃の温度範囲における平均線膨張係数が上述の範囲のガラスを用いて基板を作製することにより、高Ｋｕ磁性材料等の多層膜を成膜後、アニール処理中や処理後に多層膜がガラス基板から剥離することや、アニール処理中に基板が保持部材から落下することを、確実に防止することができる。
【００５０】
３．ヤング率
磁気記録媒体の変形としては、ＨＤＤの温度変化による変形の他、高速回転による変形がある。高速回転時の変形を抑制する上から、上記のように磁気記録媒体基板のヤング率を高めることが求められる。ガラス１およびガラス２は、８０ＧＰａ以上のヤング率を有するため、高速回転時の基板変形を抑制し、高Ｋｕ磁性材料を備えた高記録密度化された磁気記録媒体においても、データの読み取り、書き込みを正確に行うことができる。同様の理由から、ガラス３およびガラス４も、８０ＧＰａ以上のヤング率を有することが好ましい。
ヤング率の好ましい範囲は８１ＧＰａ以上であり、より好ましくは８２ＧＰａ以上であり、更に好ましくは８３ＧＰａ以上であり、一層好ましくは８４ＧＰａ以上であり、より一層好ましくは８５ＧＰａ以上であり、更に一層好ましくは８６ＧＰａ以上である。ヤング率の上限は、特に限定されるものではないが、他の特性を好ましい範囲にする上から、例えば９５ＧＰａを上限の目安と考えることができる。なおヤング率も、化学強化処理の前後で、ほぼ一定の値となる。
【００５１】
４．比弾性率・比重
磁気記録媒体を高速回転させたときの変形（基板のたわみ）を抑制する上から、基板材料として高い比弾性率を有するガラスが好ましい。比弾性率も化学強化の前後でほぼ一定の値となるが、本発明のガラスにおける比弾性率の好ましい範囲は、３０．０ＭＮｍ／ｋｇ以上である。比弾性率は３０．０ＭＮｍ／ｋｇ超であることがより好ましく、３０．５ＭＮｍ／ｋｇ以上であることが更に好ましい。その上限は、例えば４０．０ＭＮｍ／ｋｇ程度であるが特に限定されるものではない。比弾性率はガラスのヤング率を密度で除したものである。ここで密度とはガラスの比重に、ｇ／ｃｍ3という単位を付けた量と考えればよい。ガラスの低比重化によって、比弾性率を大きくすることができることに加え、基板を軽量化することができる。基板の軽量化により、磁気記録媒体の軽量化がなされ、磁気記録媒体の回転に要する電力を減少させ、ＨＤＤの消費電力を抑えることができる。本発明のガラスの比重の好ましい範囲は２．９０以下、より好ましい範囲は２．８０以下、さらに好ましい範囲は２．７０未満である。
【００５２】
５．破壊靭性値
破壊靭性値は、以下の方法で測定される。
ＡＫＡＳＨＩ社製の装置ＭＶＫ−Ｅを用い、板状に加工した試料に押し込み荷重Ｐ［Ｎ］でビッカース圧子を押し込み、試料に圧痕およびクラックを導入する。試料のヤング率をＥ［ＧＰａ］、圧痕対角線長さをｄ［ｍ］、表面クラックの半長をａ［ｍ］とすると破壊靭性値Ｋ1c［Ｐａ・ｍ1/2］は下式で表される。
Ｋ1c＝[0.026(EP/π)1/2(d/2)(a)-2]/[(πa)-1/2]
本発明の一態様にかかる基板を構成するガラスの破壊靭性値（荷重Ｐ＝９．８１Ｎ（１０００ｇｆ））は０．９ＭＰａ・ｍ1/2以上であることが好ましい。破壊靭性は耐熱性とトレードオフの関係にあり、磁気記録媒体の記録密度を高くするために基板の耐熱性を高めると破壊靭性値が低下し、耐衝撃性が低下してしまう。これに対し本発明の一態様によれば、破壊靱性値を高めつつ耐熱性、剛性、熱膨張特性をバランスさせた高記録密度対応の磁気記録媒体に好適なガラス基板を提供することができる。破壊靭性値の好ましい範囲は１．０ＭＰａ・ｍ1/2以上、より好ましい範囲は１．１ＭＰａ・ｍ1/2以上、更に好ましい範囲は１．２ＭＰａ・ｍ1/2以上である。破壊靭性値が０．９ＭＰａ・ｍ1/2以上であることにより、耐衝撃性が優れ、信頼性の高い高記録密度対応の磁気記録媒体を提供することができる。なお、特記しない限り、本発明において破壊靭性値とは、荷重Ｐを９．８１Ｎ（１０００ｇｆ）として測定される破壊靭性値を意味する。破壊靱性値の測定は、圧痕対角線長さｄ、表面クラックの半長ａを正確に測定する上から、ガラスの平滑面、例えば研磨された面において行うことが好ましい。また本発明において、化学強化されたガラスからなる基板についての破壊靭性値は化学強化されたガラスの値とする。上記破壊靱性値は、ガラス組成によっても変化し、また化学強化条件によっても変化するため、化学強化されたガラスからなる本発明の一態様にかかる磁気記録媒体基板を得るためには、組成調整および化学強化処理条件によって、上記破壊靱性値を所望の範囲とすることができる。
【００５３】
本発明の一態様にかかる基板を構成するガラスの破壊靭性値を、荷重Ｐを４．９Ｎ（５００ｇｆ）としたときの破壊靭性値で表すこともできる。その場合、破壊靭性値（荷重Ｐ＝４．９Ｎ（５００ｇｆ））は０．９ＭＰａ・ｍ1/2超であることが好ましく、１．０ＭＰａ・ｍ1/2以上であることがより好ましく、１．１ＭＰａ・ｍ1/2以上であることが更に好ましく、１．２ＭＰａ・ｍ1/2以上であることが一層好ましく、１．３ＭＰａ・ｍ1/2以上であることがより一層好ましい。
【００５４】
５．耐酸性
磁気記録媒体用ガラス基板を生産する際には、ガラスをディスク形状に加工し、主表面を極めて平坦かつ平滑に加工する。そして、前記加工工程の後、通常、ガラス基板を酸洗浄して表面に付着した汚れである有機物を除去する。ここでガラス基板が耐酸性に劣るものであると、上記酸洗浄時に面荒れを起こし、平坦性、平滑性が損なわれ磁気記録媒体用ガラス基板として使用することが困難となる。特にガラス基板表面の高い平坦性、平滑性が求められる高Ｋｕ磁性材料からなる磁気記録層を有する、高記録密度化された磁気記録媒体用ガラス基板は、優れた耐酸性を有することが望ましい。
また、酸洗浄に続いて、アルカリ洗浄して表面に付着した研磨剤などの異物を除去して一層清浄な状態の基板を得ることができる。アルカリ洗浄時にも面荒れによる基板表面の平坦性、平滑性の低下を防ぐ上からガラス基板は耐アルカリ性に優れたものであることが好ましい。優れた耐酸性および耐アルカリ性を有し基板表面の平坦性、平滑性が高いことは、前述の低浮上量化の観点からも有利である。本発明の一態様では、前記したガラス組成の調整、特に化学的耐久性に有利な組成調整を行うことにより、優れた耐酸性および耐アルカリ性を実現することができる。
【００５５】
６．液相温度
ガラスを熔融し、得られた熔融ガラスを成形する際、成形温度が液相温度を下回るとガラスが結晶化し、均質なガラスが生産できない。そのためガラス成形温度は液相温度以上にする必要があるが、成形温度が１３００℃を超えると、例えば熔融ガラスをプレス成形する際に用いるプレス成形型が高温のガラスと反応して、ダメージを受けやすくなる。熔融ガラスを鋳型に鋳込んで成形する場合も同様に鋳型がダメージを受けやすくなる。こうした点に配慮し、本発明の一態様にかかるガラスの液相温度は１３００℃以下であることが好ましい。液相温度のより好ましい範囲は１２８０℃以下、さらに好ましい範囲は１２５０℃以下である。本発明の一態様では、前記したガラス組成調整を行うことにより、上記好ましい範囲の液相温度を実現することができる。下限は特に限定されないが、８００℃以上を目安に考えればよい。
【００５６】
７．分光透過率
磁気記録媒体は、ガラス基板上に磁気記録層を含む多層膜を成膜する工程を経て生産される。現在、主流になっている枚葉式の成膜方式で基板上に多層膜を形成する際、例えばまずガラス基板を成膜装置の基板加熱領域に導入しスパッタリングリングなどによる成膜が可能な温度にまでガラス基板を加熱昇温する。ガラス基板の温度が十分昇温した後、ガラス基板を第１の成膜領域に移送し、ガラス基板上に多層膜の最下層に相当する膜を成膜する。次にガラス基板を第２の成膜領域に移送し、最下層の上に成膜を行う。このようにガラス基板を後段の成膜領域に順次移送して成膜することにより、多層膜を形成する。上記加熱と成膜は真空ポンプにより排気された低圧下で行うため、ガラス基板の加熱は非接触方式を取らざるを得ない。そのため、ガラス基板の加熱には輻射による加熱が適している。この成膜はガラス基板が成膜に好適な温度を下回らないうちに行う必要がある。各層の成膜に要する時間が長すぎると加熱したガラス基板の温度が低下し、後段の成膜領域では十分なガラス基板温度を得ることができないという問題が生じる。ガラス基板を長時間にわたって成膜可能な温度を保つためには、ガラス基板をより高温に加熱することが考えられるが、ガラス基板の加熱速度が小さいと加熱時間をより長くしなければならず、加熱領域にガラス基板が滞在する時間も長くしなければならない。そのため各成膜領域におけるガラス基板の滞在時間も長くなり、後段の成膜領域では十分なガラス基板温度を保てなくなってしまう。さらにスループットを向上することも困難となる。特に高Ｋｕ磁性材料からなる磁気記録層を備えた磁気記録媒体を生産する場合、所定時間内にガラス基板を高温に加熱するために、ガラス基板の輻射による加熱効率を一層高めるべきである。
ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3を含むガラスには、波長２７５０〜３７００ｎｍを含む領域に吸収ピークが存在する。また、後述する赤外線吸収剤を添加するか、ガラス成分として導入することにより、さらに短波長の輻射の吸収を高めることができ、波長７００ｎｍ〜３７００ｎｍの波長領域に吸収を持たせることができる。ガラス基板を輻射、すなわち、赤外線照射により効率よく加熱するには、上記波長域にスペクトルの極大が存在する赤外線を用いることが望まれる。加熱速度を上げるには、赤外線のスペクトル極大波長と基板の吸収ピーク波長をマッチさせるとともに赤外線パワーを増やすことが考えられる。赤外線源として高温状態のカーボンヒータを例にとると、赤外線のパワーを増加するにはカーボンヒータの入力を増加すればよい。しかし、カーボンヒータからの輻射を黒体輻射と考えると、入力増加によってヒータ温度が上昇するため、赤外線のスペクトルの極大波長が短波長側にシフトし、ガラスの上記吸収波長域から外れてしまう。そのため、基板の加熱速度を上げるためにはヒータの消費電力を過大にしなければならず、ヒータの寿命が短くなってしまうなどの問題が発生する。
このような点に鑑み、上記波長領域（波長７００〜３７００ｎｍ）におけるガラスの吸収をより大きくすることにより、赤外線のスペクトル極大波長と基板の吸収ピーク波長を近づけた状態で赤外線の照射を行い、ヒータ入力を過剰にしないことが望ましい。そこで赤外線照射過熱効率を高めるため、ガラス基板としては、７００〜３７００ｎｍの波長域に、厚さ２ｍｍに換算した分光透過率が５０％以下となる領域が存在するか、または、前記波長域にわたり、厚さ２ｍｍに換算した分光透過率が７０％以下となる透過率特性を備えるものが好ましい。例えば、鉄、銅、コバルト、イッテルビウム、マンガン、ネオジム、プラセオジム、ニオブ、セリウム、バナジウム、クロム、ニッケル、モリブデン、ホルミウムおよびエルビウムの中から選ばれる少なくとも１種の金属の酸化物は、赤外線吸収剤として作用し得る。また、水分または水分に含まれるＯＨ基は、３μｍ帯に強い吸収を有するため、水分も赤外線吸収剤として作用し得る。ガラス組成に上記赤外線吸収剤として作用し得る成分を適量導入することにより、ガラス基板に上記好ましい吸収特性を付与することができる。上記赤外線吸収剤として作用し得る酸化物の添加量は、酸化物として質量基準で５００ｐｐｍ〜５％であることが好ましく、２０００ｐｐｍ〜５％であることがより好ましく、２０００ｐｐｍ〜２％であることがさらに好ましく、４０００ｐｐｍ〜２％の範囲がより一層好ましい。また、水分については、Ｈ2Ｏ換算の重量基準で２００ｐｐｍ超含まれることが好ましく、２２０ｐｐｍ以上含まれることがより好ましい。
なお、Ｙｂ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5をガラス成分として導入する場合や清澄剤としてＣｅ酸化物を添加する場合は、これら成分による赤外線吸収を基板加熱効率の向上に利用することができる。
【００５７】
本発明の一態様にかかる磁気記録媒体基板用ガラスは酸化物ガラスであり、そのガラス組成は酸化物基準で表示するものとする。酸化物基準のガラス組成とは、ガラス原料が熔融時にすべて分解されてガラス中で酸化物として存在するものとして換算することにより得られるガラス組成である。上記ガラスは、結晶化のための熱処理工程が不要なこと、および加工性が優れていることから、非晶性（アモルファス）ガラスであることが好ましい。
【００５８】
本発明の一態様にかかる磁気記録媒体基板用ガラスは化学強化に好適である。本発明の一態様において、化学強化は低温型化学強化を意味する。
また本発明において、「主表面」とは、ガラス基板またはガラスの表面のうち、最も面積の広い面を意味する。ディスク状ガラス基板の場合、ディスクの円形状の表裏対向する一対の表面（中心穴がある場合は中心穴を除く。）が主表面に相当する。
【００５９】
ガラス１およびガラス３は、必須成分として、ＳｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ならびに、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯからなる群から選ばれる一種以上のアルカリ土類金属酸化物を含み、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量に対するＭｇＯの含有量のモル比（ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ））が０．８０以上である。
ガラス２およびガラス４は、必須成分として、ＳｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ならびに、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯからなる群から選ばれる一種以上のアルカリ土類金属酸化物を含み、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量に対するＣａＯの含有量のモル比（ＣａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ））が０．２０以下である。
以下、本発明の一態様にかかる磁気記録媒体基板用ガラスのガラス組成について、更に詳細に説明する。
【００６０】
ＳｉＯ2はガラスのネットワーク形成成分であり、ガラス安定性、化学的耐久性、特に耐酸性を向上させる効果がある。磁気記録媒体用ガラス基板上に磁気記録層等を成膜する工程や前記工程により形成した膜を熱処理するため、輻射によって基板を加熱する際、基板の熱拡散を低下させ、加熱効率を高める働きをする成分でもある。ＳｉＯ2の含有量が過剰になるとＳｉＯ2が完全に熔けずにガラス中に未熔解物が生じたり、清澄時のガラスの粘性が高くなりすぎて泡切れが不十分になるので、ＳｉＯ2の含有量は５６〜７５モル％とすることが好ましい。
【００６１】
Ａｌ2Ｏ3は、剛性および耐熱性を向上させる働きをする成分である。Ａｌ2Ｏ3の含有量が過剰になるとガラスの耐失透性（安定性）が低下するため、その含有量は１〜２０モル％とすることが好ましい。Ａｌ2Ｏ3の含有量のより好ましい範囲は１〜１５モル％、更に好ましい範囲は１〜１１モル％である。
【００６２】
上記ＳｉＯ2およびＡｌ2Ｏ3を含むガラスの中でより好ましいガラスは、ガラス成分としてアルカリ金属酸化物Ｒ2Ｏ（Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、またはＫを表す。）を含むガラスである。Ｒ2Ｏは、ガラスの熔融性を改善し、ガラスの均質性を改善する効果、熱膨張係数を大きくする効果があり、化学強化を可能にする成分でもある。ただし、Ｒ2Ｏの含有量を過剰にすると、ガラス転移温度が低下したり、化学的耐久性が悪化するため、Ｒ2Ｏの含有量は４〜２０モル％とすることが好ましい。Ｒ2Ｏの含有量のより好ましい範囲は４〜１５モル％、更に好ましい範囲は６〜１５モル％である。ここでＲ2Ｏの含有量とは、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏの合計含有量を意味する。本発明の一態様では、Ｒ2Ｏとしては、高耐熱性を損なわず、化学強化に有効に働くＬｉ2ＯおよびＮａ2Ｏを必須成分として含有させる。
【００６３】
Ｋは他のアルカリ金属Ｌｉ、Ｎａと比べて原子番号が大きく、アルカリ金属成分の中では破壊靭性値を低下させる働きがある。また本発明の基板を化学強化ガラス基板とする場合、Ｋはイオン交換の効率を低下させる働きがある。したがって、本発明の磁気記録媒体基板用ガラスは、Ｋ2Ｏ含有量が３モル％未満のガラスであることが好ましい。Ｋ2Ｏ含有量の好ましい範囲は０〜２モル％、より好ましい範囲は０〜１モル％、更に好ましい範囲は０〜０．５モル％、一層好ましい範囲は０〜０．１モル％、特に好ましくは０％である。
【００６４】
本発明の一態様にかかる磁気記録媒体基板用ガラスは、ガラス成分としてアルカリ土類金属酸化物Ｒ´Ｏ（Ｒ´は、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、またはＢａを表す。）を含むガラスである。Ｒ´Ｏは、ガラスの熔融性を改善する効果、熱膨張係数を大きくする効果がある。ただし、Ｒ´Ｏの含有量を過剰にすると、Ｒ2Ｏが過剰な場合ほどではないが、ガラス転移温度が低下したり、化学的耐久性が低下する。以上の観点から、Ｒ´Ｏの含有量の好ましい範囲は３〜３０モル％である。ここでＲ´Ｏの含有量とは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量を意味する。なおＢａＯは含有させなくてもよく、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＳｒＯからなる群から選ばれるアルカリ土類金属酸化物の合計含有量は１０〜３０モル％であることが好ましい。
【００６５】
Ｌｉ2ＯおよびＮａ2Ｏを含むガラスをナトリウム塩とカリウム塩の混合熔融塩に浸漬して化学強化を行うと、ガラス中のＬｉ+イオンと熔融塩中のＮａ+イオンとがイオン交換し、またガラス中のＮａ+イオンと熔融塩中のＫ+イオンがイオン交換して、表面近傍に圧縮応力層が、ガラス内部に引張応力層が形成される。
本発明の一態様にかかる磁気記録媒体基板用ガラスは、ガラス転移温度が６２０℃以上と高く、優れた耐熱性を有し、高Ｋｕ磁性材料からなる磁気記録層を形成するための磁気記録媒体用基板材料として好適である。磁性材料の高温処理などにおいて、ガラス基板は高温下に晒されることになるが、上記のようにガラス転移温度が高いガラス材料を使用すれば、基板の平坦性が損なわれることがない。
ガラス中におけるアルカリ金属イオンの拡散速度はイオン半径が小さいイオンほど大きいため、熔融塩中のＮａ+イオンはガラス表面からより深層にまで達して深い圧縮応力層を形成し、熔融塩中のＫ+イオンはＮａ+イオンほど深層には達せず、圧縮応力層は表面から浅い部分に形成される。混合塩により化学強化されたガラスの深さ方向の応力分布は、Ｎａ+とＬｉ+のイオン交換により形成される応力分布とＫ+とＮａ+のイオン交換により形成される応力分布を合成したものになる。そのため、深さ方向の応力分布は緩やかに変化し、図１に模式図を示すように、バビネ法により測定される２つの主表面に垂直な仮想断面における応力プロファイルにおいて、引張応力分布が凸形状となる。この凸形状には、後述の図２に示すような圧縮応力側へ凹む凹み部は含まれない。また、比較的深い圧縮応力層が形成される。なお図１中、中央のＬ線よりも左側が圧縮応力の領域であり、右側が引張応力の領域である。
仮にガラス表面のクラックが成長して引張応力層に達しても、上記応力分布を有する化学強化ガラスでは、即、ガラスが破壊することはない。
一方、Ｎａ2Ｏを含み、Ｌｉ2Ｏを含まないガラスを化学強化する場合は、ガラスをカリウム熔融塩に浸漬し、ガラス中のＮａ+イオンと熔融塩中のＫイオンとの交換により、ガラス表面近傍に圧縮応力層を形成する。Ｋ+イオンはＮａ+やＬｉ+と比較し拡散速度が小さいため、ガラス深層まで達せず、圧縮応力層は浅く、深さ方向の応力分布は急峻に変化し、図２に模式図を示すように、バビネ法により測定される２つの主表面に垂直な仮想断面における応力プロファイルにおいて、主表面間の中央部からそれぞれ主表面側に寄った箇所で極大となる。つまり、引張応力が極大となる位置は２箇所になる。このような極大は、アップヒルと呼ばれる。このようなガラスでは、仮にガラス表面のクラックが成長して引張応力層に達すると、クラックの先端が引張応力の極大領域に達するので、引張応力によって破壊の進行が助長され、所謂、遅れ破壊を引き起こす。
本発明の一態様にかかる磁気記録媒体基板用ガラスは、ガラス成分としてＬｉ2ＯおよびＮａ2Ｏを含むため、Ｎａ+、Ｋ+の混合塩で化学強化することにより、遅れ破壊を防止することができる。遅れ破壊の発生をより一層効果的に防止する観点からは、Ｌｉ2Ｏ含有量は０．１モル％以上であることが好ましい。
【００６６】
本発明の一態様にかかる磁気記録媒体基板用ガラスは、アルカリ土類金属酸化物ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯを一種以上含む。これらのアルカリ土類金属酸化物は、ガラスの熔融性を改善する効果、熱膨張係数を大きくする効果がある。
【００６７】
ところで、ガラス転移温度が高いガラスを化学強化する場合、強化処理温度も高温になる。ガラス転移温度が高いガラスを化学強化する場合、ガラス転移温度が比較的低い従来のガラスでは問題にならなかったイオン交換効率の低下が顕著になる。
本発明者らは、この点について検討した結果、次のような知見を得た。
アルカリ金属イオンＬｉ+、Ｎａ+、Ｋ+、アルカリ土類金属イオンＭｇ2+、Ｃａ2+、Ｓｒ2+、Ｂａ2+のポーリングによるイオン半径は表１に示すとおりである。
【００６８】
【表１】
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【００６９】
表１から明らかなように、Ｌｉ+とＭｇ2+、Ｎａ+とＣａ2+、Ｋ+とＳｒ2+のイオン半径は近い値となっている。強化処理温度を高めていくと、ガラス中と熔融塩中のアルカリ金属イオン同士のイオン交換に加え、ガラス中のアルカリ土類金属イオンと熔融塩中のアルカリ金属イオンとのイオン交換が起こるようになる。特に、イオン半径の値が近いアルカリ金属イオンとアルカリ土類金属イオンのイオン交換速度が増加すると考えられる。
ＣａＯを含むガラスをナトリウム塩とカリウム塩の混合熔融塩を用いて高温で化学強化する場合、Ｎａ+（ガラス）⇔Ｋ+（熔融塩）の反応と並行してＣａ2+（ガラス）⇔Ｎａ+（熔融塩）が起こり、アルカリ金属イオン同士の交換が阻害されると考えられる。
ガラス中のＭｇ2+は、リチウム熔融塩を用いなければＭｇ2+（ガラス）⇔Ｌｉ+（熔融塩）というイオン交換は起こらず、ガラス中のＳｒ2+は、イオン半径が大きく拡散速度が遅いため、熔融塩中のＫ+と交換しにくい。
そこで、ガラス１およびガラス３では、高耐熱性ガラスの化学強化に特有のイオン交換効率の低下によって引き起こされると考えられる機械的強度の低下を解決するために、アルカリ土類金属酸化物の中で、イオン交換効率を低下させることなくヤング率を高めるために有効な成分であるＭｇＯの割合を高めることで、即ち、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量に対するＭｇＯの含有量のモル比（ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ））を０．８０以上とすることにより、上記の機械的強度の低下を解決することができる。イオン交換効率の維持、機械的強度の維持という観点から、モル比（ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ））の好ましい範囲は、０．８５〜１．００、より好ましい範囲は０．９０〜１．００、更に好ましい範囲は０．９５〜１．００である。ところで、本発明者らは、ガラス成分として複数種のアルカリ土類金属酸化物を共存させるとガラス転移温度が低下傾向を示すとの新たな知見を得た。この知見によれば、耐熱性を維持する上から、アルカリ土類金属酸化物はできるだけ一種に集中して導入することが好ましい。すなわち、モル比（ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ））を上記範囲にすることは耐熱性を維持する上からも好ましい。
一方、ガラス２およびガラス４では、高耐熱性ガラスの化学強化に特有のイオン交換効率の低下によって引き起こされると考えられる機械的強度の低下を解決するために、アルカリ土類金属酸化物の中で、イオン交換効率を低下させるＣａＯの割合を抑えることで、即ち、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量に対するＣａＯの含有量のモル比（ＣａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ））を０．２０以下とすることにより、上記の機械的強度の低下を解決することができる。イオン交換効率の維持、機械的強度の維持という観点から、モル比（ＣａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ））の好ましい範囲は、０〜０．１８、より好ましい範囲は０〜０．１６、更に好ましい範囲は０〜０．１５、一層好ましい範囲は０〜０．１０である。
【００７０】
本発明の一態様にかかる磁気記録媒体基板用ガラスは、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5およびＴａ2Ｏ5からなる群から選ばれる酸化物を含むこともできる。ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5は、剛性および耐熱性を高める成分であるため少なくとも一種を導入することが好ましいが、過剰量の導入によりガラスの熔融性および熱膨張特性が低下する。したがって、上記酸化物の合計含有量は０モル％超かつ１０モル％以下の範囲であることが好ましく、０．５〜１０モル％の範囲であることがより好ましい。
【００７１】
Ｂ2Ｏ3は、ガラス基板の脆さを改善し、ガラスの熔融性を向上する成分であるが、過剰量の導入により耐熱性が低下するため、上記各ガラスにおいて、その導入量を０〜３モル％とすることが好ましく、０〜２モル％とすることがより好ましく、０モル％以上１モル％未満とすることがより好ましく、０〜０．５モル％とすることが好ましく、実質的に導入しなくてもよい。
【００７２】
本発明の一態様にかかる磁気記録媒体基板用ガラスとしては、
ＳｉＯ2を５６〜７５モル％、
Ａｌ2Ｏ3を１〜２０モル％、
Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏからなる群から選ばれるアルカリ金属酸化物を合計で６〜１５モル％、
ＭｇＯ、ＣａＯおよびＳｒＯからなる群から選ばれるアルカリ土類金属酸化物を合計で１０〜３０モル％、
ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5およびＴａ2Ｏ5からなる群から選ばれる酸化物を合計で０モル％超かつ１０モル％以下、
含むものであって、ガラス転移温度が６２０℃以上、１００〜３００℃における平均線膨張係数が７０×１０-7／℃以上、ヤング率が８１ＧＰａ以上、比弾性率が３０ＭＮｍ／ｋｇ以上、破壊靭性値が０．９ＭＰａ・ｍ1/2以上になるように組成調整されたガラスが望ましい。組成調整については、例えば前記ガラスにおけるＫ2Ｏ含有量の好ましい範囲は上記のとおりである。またアルカリ土類金属酸化物の一種であるＢａＯは破壊靭性を低下させる働きがあるため、その含有量の上限を破壊靭性値が０．９ＭＰａ・ｍ1/2以上となるように制限することが望ましい。破壊靭性値の好ましい範囲は前述のとおりである。荷重４．９Ｎ（５００ｇｆ）で測定して得られる破壊靭性値を用いる場合は、破壊靭性値（荷重４．９Ｎ（５００ｇｆ））が０．９ＭＰａ・ｍ1/2超となるようにＢａＯ含有量の上限を制限すればよい。破壊靭性値（荷重４．９Ｎ（５００ｇｆ））の好ましい範囲は前述のとおりである。前記したように、ＢａＯは含有させなくてもよい。なお本発明の基板が化学強化ガラス基板である場合には、当該基板において上記のアルカリ金属酸化物を構成するアルカリ金属原子の少なくとも一部がイオン交換されている。本発明において、特記しない限り、化学強化されたガラス基板に関するガラス組成については同様とする。
【００７３】
本発明の一態様にかかる磁気記録媒体用基板の好ましい態様は、化学強化を行ってなることを特徴とするガラス基板、すなわち、化学強化されたガラス基板である。化学強化によってガラス基板の破壊靭性値を一層高めることができる。化学強化は、硝酸カリウムもしくは硝酸ナトリウムの溶融物、または硝酸カリウムと硝酸ナトリウムの溶融物で行うことが破壊靭性値を一層高める上から好ましい。当該ガラス基板を得るために化学強化処理が施される本発明のガラスには、ガラス成分としてイオン交換可能な成分として、Ｌｉ2ＯおよびＮａ2Ｏが含有されている。
【００７４】
本発明の一態様にかかる磁気記録媒体用ガラス基板は、高ヤング率、高比弾性率、高破壊靭性を兼ね備えているため、高い信頼性が求められる回転数が５０００ｒｐｍ以上の磁気記録装置に好適に用いられ、回転数が７２００ｒｐｍ以上の磁気記録装置により好適に用いられ、回転数が１００００ｒｐｍ以上の磁気記録装置に更に好適に用いられる。
【００７５】
同様に、本発明の一態様にかかる磁気記録媒体用基板は、高い信頼性が要求されるＤＦＨ（Dynamic Flying Height）ヘッドを搭載した磁気記録装置に好適に用いられる。
【００７６】
次に本発明の一態様にかかるガラスのより好ましい組成について例示する。
【００７７】
上記ガラスとしては、モル％表示にて、
ＳｉＯ2を５６〜７５％、
Ａｌ2Ｏ3を１〜２０％、
Ｌｉ2Ｏを０％超かつ４％以下、
Ｎａ2Ｏを１％以上かつ１５％未満、
Ｋ2Ｏを０％以上３％未満、
含み、かつＢａＯを実質的に含まず、
Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏからなる群から選ばれるアルカリ金属酸化物の合計含有量が６〜１５％の範囲であり、
Ｎａ2Ｏ含有量に対するＬｉ2Ｏ含有量のモル比（Ｌｉ2Ｏ／Ｎａ2Ｏ）が０．５０未満であり、
上記アルカリ金属酸化物の合計含有量に対するＫ2Ｏ含有量のモル比｛Ｋ2Ｏ／（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）｝が０．１３以下であり、
ＭｇＯ、ＣａＯおよびＳｒＯからなる群から選ばれるアルカリ土類金属酸化物の合計含有量が１０〜３０％の範囲であり、
ＭｇＯおよびＣａＯの合計含有量が１０〜３０％の範囲であり、
上記アルカリ土類金属酸化物の合計含有量に対するＭｇＯおよびＣａＯの合計含有量のモル比｛（ＭｇＯ＋ＣａＯ）／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）｝が０．８６以上であり、
上記アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物の合計含有量が２０〜４０％の範囲であり、
上記アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物の合計含有量に対するＭｇＯ、ＣａＯおよびＬｉ2Ｏの合計含有量のモル比｛（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｌｉ2Ｏ）／（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）が０．５０以上であり、
ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5およびＴａ2Ｏ5からなる群から選ばれる酸化物の合計含有量が０％超かつ１０％以下のガラス（以下、ガラスＡという）；
ガラスＡであって、かつＡｌ2Ｏ3含有量に対する上記酸化物の合計含有量のモル比｛(ＺｒＯ2＋ＴｉＯ2＋Ｙ2Ｏ3＋Ｌａ2Ｏ3＋Ｇｄ2Ｏ3＋Ｎｂ2Ｏ5＋Ｔａ2Ｏ5)／Ａｌ2Ｏ3｝が０．４０以上のガラス（以下、ガラスＡ−１という）、
を例示することができる。
【００７８】
以下において、特記しない限り、各成分の含有量、合計含有量、比率はモル基準で表示するものとする。
【００７９】
上記ガラスは酸化物ガラスであり、好ましくは非晶質性（アモルファス）の酸化物ガラスであって、そのガラス組成は酸化物基準で表示するものとする。酸化物基準のガラス組成とは、ガラス原料が熔融時にすべて分解されてガラス中で酸化物として存在するものとして換算することにより得られるガラス組成である。以下、各ガラス成分についての説明のうち、各成分の含有量、合計含有量、比率については、特記しない限り、ガラスＡについて適用されるものである。
【００８０】
ＳｉＯ2は、ガラスのネットワーク形成成分であり、ガラス安定性、化学的耐久性、特に耐酸性を向上させる効果がある。磁気記録媒体用ガラス基板上に磁気記録層等を成膜する工程や前記工程により形成した膜を熱処理するため、輻射によって基板を加熱する際、基板の熱拡散を低下させ、加熱効率を高める働きをする成分でもある。ＳｉＯ2の含有量が５６％未満では化学的耐久性が低下し、７５％を超えると剛性が低下する。また、ＳｉＯ2の含有量が７５％を超えるとＳｉＯ2が完全に熔けずにガラス中に未熔解物が生じたり、清澄時のガラスの粘性が高くなりすぎて泡切れが不十分になる。未熔解物を含むガラスから基板を作製すると、研磨によって基板表面に未熔解物による突起が生じ、極めて高い表面平滑性が求められる磁気記録媒体基板としては使用できなくなる。また、泡を含むガラスから基板を作製すると、研磨によって基板表面に泡の一部が現れ、その部分が窪みとなって基板の主表面の平滑性が損なわれるため、やはり磁気記録媒体基板として使用できなくなる。以上より、ＳｉＯ2の含有量は５６〜７５％とする。ＳｉＯ2の含有量の好ましい範囲は５８〜７０％、より好ましい範囲は６０〜７０％である。
【００８１】
Ａｌ2Ｏ3もガラスのネットワーク形成に寄与し、剛性および耐熱性を向上させる働きをする成分である。ただしＡｌ2Ｏ3の含有量が２０％を超えるとガラスの耐失透性（安定性）が低下するため、その導入量は２０％以下とする。他方、Ａｌ2Ｏ3の含有量が１％未満では、ガラスの安定性、化学的耐久性、および耐熱性が低下するため、その導入量は１％以上とする。したがって、Ａｌ2Ｏ3の含有量は、１〜２０％の範囲である。ガラスの安定性、化学的耐久性および耐熱性の観点から、Ａｌ2Ｏ3の含有量の好ましい範囲は１〜１５％、より好ましい範囲は１〜１１％である。ガラスの安定性、化学的耐久性および耐熱性の観点から、Ａｌ2Ｏ3の含有量の好ましい範囲は１〜１０％、より好ましい範囲は２〜９％、更に好ましい範囲は３〜８％である。また、ガラス基板に対して化学強化処理を行う観点からは、Ａｌ2Ｏ3の含有量は、５〜２０％の範囲が好ましい。
【００８２】
Ｌｉ2Ｏは、ガラスの剛性を高める成分である。また、アルカリ金属の中でガラス中の移動のしやすさはＬｉ＞Ｎａ＞Ｋの順であるため、化学強化性能の観点からもＬｉの導入は有利である。ただし、導入量が過剰であると耐熱性の低下を招くため、その導入量は４％以下とする。即ち、Ｌｉ2Ｏの含有量は０％超かつ４％以下である。高剛性、高耐熱性および化学強化性能の観点から、Ｌｉ2Ｏの含有量の好ましい範囲は０．１〜３．５％、より好ましい範囲は０．１〜３％、更に好ましい範囲は０．２〜３％、一層好ましい範囲は０．５〜３％、より一層好ましい範囲は１％超かつ３％以下、更に一層好ましい範囲は１％超かつ２．５％以下である。
【００８３】
また、上記の通りＬｉ2Ｏは過剰量の導入により耐熱性の低下を招くが、Ｎａ2Ｏに対する導入量が過剰になっても耐熱性の低下を招くため、Ｎａ2Ｏ含有量に対するＬｉ2Ｏ含有量のモル比（Ｌｉ2Ｏ／Ｎａ2Ｏ）が０．５０未満の範囲となるように、その導入量をＮａ2Ｏ導入量に対して調整する。Ｌｉ2Ｏの導入による効果を得つつ耐熱性の低下を抑制する観点から、上記モル比（Ｌｉ2Ｏ／Ｎａ2Ｏ）は０．０１以上０．５０未満の範囲とすることが好ましく、０．０２〜０．４０の範囲とすることがより好ましく、０．０３〜０．４０の範囲とすることが更に好ましく、０．０４〜０．３０の範囲とすることがより一層好ましく、０．０５〜０．３０の範囲とすることがなお一層好ましい。
【００８４】
加えて、Ｌｉ2Ｏの導入量がアルカリ金属酸化物の合計含有量（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）に対して過剰であっても耐熱性の低下を招き、過少になると化学強化性能の低下を招くため、アルカリ金属酸化物の合計含有量に対するＬｉ2Ｏ含有量のモル比｛Ｌｉ2Ｏ／（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）｝が１／３未満の範囲となるように、Ｌｉ2Ｏの導入量をアルカリ金属酸化物の合計に対して調整することが好ましい。Ｌｉ2Ｏの導入による効果を得つつ耐熱性の低下を抑制する観点から、モル比｛Ｌｉ2Ｏ／（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）｝のより好ましい上限は０．３０、更に好ましい上限は０．２８、一層好ましい上限は０．２３である。化学強化性能の低下を抑制する観点から、モル比｛Ｌｉ2Ｏ／（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）｝の好ましい下限は０．０１、より好ましい下限は０．０２、更に好ましい下限は０．０３、一層好ましい下限は０．０４、より一層好ましい下限は０．０５である。
【００８５】
Ｎａ2Ｏは熱膨張特性改善に有効な成分であることから、１％以上導入する。また、Ｎａ2Ｏは化学強化性能にも寄与する成分であるため、１％以上導入することは化学強化性能の観点からも有利である。ただしその導入量が１５％以上になると耐熱性の低下を招く。したがってＮａ2Ｏの含有量は１％以上かつ１５％未満とする。熱膨張特性、耐熱性および化学強化性能の観点から、Ｎａ2Ｏの含有量の好ましい範囲は４〜１３％、より好ましい範囲は５〜１１％である。
【００８６】
Ｋ2Ｏは熱膨張特性改善に有効な成分である。過剰量の導入により耐熱性、熱伝導率の低下を招き、化学強化性能も悪化することから、その導入量は３％未満とする。即ち、Ｋ2Ｏの含有量は０％以上３％未満である。耐熱性を維持しつつ熱膨張特性を改善する観点から、Ｋ2Ｏの含有量の好ましい範囲は０〜２％、より好ましい範囲は０〜１％、更に好ましい範囲は０〜０．５％、より一層好ましい範囲は０〜０．１％であり、耐熱性および化学強化性能の観点からは、実質的に導入しないことが好ましい。なお本発明において、「実質的に含まない」、「実質的に導入しない」とは、ガラス原料中に意図して特定の成分を加えないことを意味し、不純物として混入することまで排除するものではない。ガラス組成に関する０％との記載も同義である。
【００８７】
またＬｉ2Ｏ、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏからなる群から選ばれるアルカリ金属酸化物の合計含有量が６％未満ではガラスの熔融性および熱膨張特性が低下し、１５％を超えると耐熱性が低下する。したがって、ガラスの熔融性、熱膨張特性および耐熱性の観点から、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏからなる群から選ばれるアルカリ金属酸化物の合計含有量は６〜１５％とし、好ましくは７〜１５％、より好ましくは８〜１３％、更に好ましくは８〜１２％の範囲とする。
【００８８】
ここで例示するガラスＡは、ＢａＯを実質的に含まないものである。ＢａＯの導入を排除する理由は、以下の通りである。
記録密度を高めるためには磁気ヘッドと磁気記録媒体表面との距離を近づけ、書き込み・読み込み分解能を挙げる必要がある。そのため近年、ヘッドの低浮上量化（磁気ヘッドと磁気記録媒体表面との間のスペーシングの低減）が進められており、これに伴い磁気記録媒体表面にはわずかな突起の存在も許容されなくなってきている。低浮上量化された記録再生システムでは、微小突起であってもヘッドと衝突しヘッド素子の損傷等の原因となるからである。一方、ＢａＯは大気中の炭酸ガスとの反応によりガラス基板表面の付着物となるＢａＣＯ3を生成する。したがって付着物低減の観点からＢａＯを含有させない。加えてＢａＯはガラス表面の変質（ヤケと呼ばれる）の発生原因となり、基板表面に微小突起を形成するおそれのある成分であるため、ガラス表面のヤケの防止のためにもＢａＯを排除する。なお、Ｂａフリー化は環境への負担を軽減するうえからも好ましい。
【００８９】
加えて、ガラス基板がＢａＯを実質的に含まないことは、熱アシスト記録方式に使用される磁気記録媒体として望ましい。以下、その理由を説明する。
記録密度を高めるほどビットサイズは小さくなり、例えば１テラバイト／ｉｎｃｈ2を超える高密度記録を実現するためのビットサイズの目標値は数十ｎｍ径とされている。このような微小ビットサイズで記録する場合、熱アシスト記録では加熱領域をビットサイズと同程度に小さくする必要がある。また、微小ビットサイズで高速記録するためには、１つのビットの記録に費やすことのできる時間は極短時間となるため、熱アシストによる加熱と冷却を瞬間的に完了する必要がある。即ち、熱アシスト記録用磁気記録媒体では、加熱と冷却は可能な限り速やかに、かつ局所的に行われることが求められる。
そこで熱アシスト記録用磁気記録媒体の基板と磁気記録層との間に、高い熱伝導率を有する材料からなるヒートシンク層（例えばＣｕ膜）を設けることが提案されている（例えば特開２００８−５２８６９号公報参照）。ヒートシンク層は、面内方向への熱の広がりを抑え、かつ垂直方向（深さ方向）への熱の流れを加速することで、記録層に与えられた熱を面内方向ではなく垂直方向（厚さ方向）に逃がす役割を果たす層である。ヒートシンク層を厚くするほど、加熱と冷却を短時間かつ局所的に行うことができるが、ヒートシンク層を厚くするためには、成膜時間を長くする必要があるため、生産性が低下してしまう。また、ヒートシンク層の厚みが増すことにより、層成膜時の熱の蓄積も多くなることから、結果的にその上層に形成される磁性層の結晶性や結晶配向性が乱れ、記録密度の改善が困難になる場合がある。更に、ヒートシンク層が厚くなるほど、ヒートシンク層にコロージョンが発生し、膜全体が隆起して凸欠陥が発生する可能性が高くなり、低浮上量化の妨げとなる。特にヒートシンク層に鉄材料が用いられている場合、上記現象を発生する可能性が高い。
以上説明したように、厚膜のヒートシンク層を設けることは、加熱と冷却を短時間かつ局所的に行ううえでは有利であるが、生産性、記録密度の改善、低浮上量化の観点からは望ましくない。この対策として、ヒートシンク層が担う役割を補うべくガラス基板の熱伝導率を高めることが考えられる。
ここでガラスＡは、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物などを構成成分とする。この中で、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物は修飾成分としてガラスの熔融性を改善したり、熱膨張係数を増加させる働きを有する。したがって、一定量をガラスに導入する必要があるが、この中で最も原子番号が大きいＢａはガラスの熱伝導率を低下させる働きが大きい。ここではＢａＯを含まないためＢａＯによる熱伝導率低下がなく、したがってヒートシンク層の薄膜化を進めたとしても、加熱と冷却を短時間かつ局所的に行うことを可能とするものである。
【００９０】
なお、アルカリ土類金属酸化物の中でＢａＯが最もガラス転移温度を高く維持する働きを有する。このＢａＯをフリー化することによりガラス転移温度が低下しないよう、アルカリ土類金属酸化物であるＭｇＯ、ＣａＯおよびＳｒＯの合計含有量に対するＭｇＯおよびＣａＯの合計含有量のモル比｛（ＭｇＯ＋ＣａＯ）／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）｝を０．８６以上とする。アルカリ土類金属酸化物の総量を一定とした場合、この総量を多種のアルカリ土類金属酸化物に配分するよりも１種または２種のアルカリ土類金属酸化物に集中して配分することで、ガラス転移温度を高く維持することができるからである。即ち、ＢａＯフリー化によるガラス転移温度の低下を、上記モル比を０．８６以上とすることで抑制しているのである。また、ガラス基板に求められる特性の１つが高剛性（高ヤング率）であることは前述の通りであるが、ガラス基板に求められる望ましい特性としては後述するように比重が小さいことも挙げられる。高ヤング率化および低比重化のためには、アルカリ土類金属酸化物の中でＭｇＯとＣａＯの導入を優先することが有利であり、したがって上記モル比を０．８６以上とすることは、ガラス基板の高ヤング率化および低比重化を実現する効果もある。上記説明した観点から、前記モル比は、好ましくは０．８８以上、より好ましくは０．９０以上、更に好ましくは０．９３以上、より一層好ましくは０．９５以上、なお一層好ましくは０．９７以上、更に一層好ましくは０．９８以上、特に好ましくは０．９９以上、最も好ましくは１である。
【００９１】
ＭｇＯ、ＣａＯおよびＳｒＯからなる群から選ばれるアルカリ土類金属酸化物の合計含有量は過少ではガラスの剛性および熱膨張特性が低下し、過剰では化学的耐久性が低下する。高剛性、高熱膨張特性および良好な化学的耐久性を実現するために、上記アルカリ土類金属酸化物の合計含有量を１０〜３０％とし、好ましくは１０〜２５％、より好ましくは１１〜２２％、更に好ましくは１２〜２２％、より一層好ましくは１３〜２１％、更に一層好ましくは１５〜２０％の範囲とする。
【００９２】
また、上記のとおりＭｇＯおよびＣａＯは優先して導入される成分であり、合計で１０〜３０％の量となるように導入される。ＭｇＯとＣａＯの合計含有量が１０％未満では、剛性および熱膨張特性が低下し、３０％を超えると化学的耐久性が低下するからである。ＭｇＯとＣａＯを優先して導入することによる効果を良好に得る観点から、ＭｇＯとＣａＯの合計含有量の好ましい範囲は１０〜２５％、より好ましい範囲は１０〜２２％、更に好ましい範囲は１１〜２０％、より一層好ましい範囲は１２〜２０％である。
また、アルカリ金属酸化物の中ではＫ2Ｏが原子番号が大きく熱伝導率を低下させる働きが大きいこと、化学強化性能の点では不利であることから、Ｋ2Ｏの含有量はアルカリ金属酸化物の総量に対して制限される。アルカリ金属酸化物の合計含有量に対するＫ2Ｏ含有量のモル比｛Ｋ2Ｏ／（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）｝を０．１３以下とする。化学強化性能および熱伝導率の観点から、上記モル比は好ましくは０．１０以下、より好ましくは０．０８以下、更に好ましくは０．０６以下、より一層好ましくは０．０５以下、なお一層好ましくは０．０３、更に一層好ましくは０．０２以下、特に好ましくは０．０１以下、最も好ましくは実質的にゼロ、即ちＫ2Ｏを導入しないことが最も好ましい。
【００９３】
上記アルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物の合計含有量（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）は、２０〜４０％である。２０％未満ではガラスの熔融性、熱膨張係数および剛性が低下し、４０％を超えると化学的耐久性および耐熱性が低下するからである。上記諸特性を良好に維持する観点から、上記アルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物の合計含有量の好ましい範囲は２０〜３５％、より好ましい範囲は２１〜３３％、更に好ましい範囲は２３〜３３％である。
【００９４】
前述のとおりＭｇＯ、ＣａＯおよびＬｉ2Ｏはガラスの剛性を高める（高ヤング率化）を実現するために有効な成分であり、これら３成分の合計が上記アルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物の合計に対して過少になると、ヤング率を高めることが困難となる。そこでガラスＡでは、上記アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物の合計含有量に対するＭｇＯ、ＣａＯおよびＬｉ2Ｏの合計含有量のモル比｛（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｌｉ2Ｏ）／（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ）が０．５０以上となるように、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＬｉ2Ｏの導入量を上記アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物の合計に対して調整する。ガラス基板のヤング率をより一層高めるためには、上記モル比は０．５１以上とすることが好ましく、０．５２以上とすることが好ましい。また、ガラスの安定性の観点からは、上記モル比は０．８０以下とすることが好ましく、０．７５以下とすることがより好ましく、０．７０以下とすることがより一層好ましい。
【００９５】
また、各アルカリ土類金属酸化物の導入量については、上記のとおりＢａＯは実質的に導入しない。
ＭｇＯはヤング率向上と低比重化、更にはこれによる比弾性率向上の観点から、一態様では、好ましい含有量は０〜１４％、より好ましくは０〜１０％、更に好ましくは０〜８％、より一層好ましくは０〜６％、更に一層好ましくは１〜６％の範囲である。他の一態様では、好ましい含有量は８〜３０％、より好ましくは８〜２５％、更に好ましくは８〜２２％、より一層好ましくは１０〜２２％、更に一層好ましくは１２〜２０％の範囲である。なお比弾性率については後述する。
ＣａＯは熱膨張特性およびヤング率の向上、ならびに低比重化の観点から、一態様では、好ましい導入量は３〜２０％、より好ましくは４〜２０％、更に好ましくは１０〜２０％の範囲である。他の一態様では、好ましい導入量は０〜９％、より好ましくは０〜５％、更に好ましくは０〜２％、一層好ましくは０〜１％、より一層好ましくは０〜０．８％の範囲である。
ＳｒＯは熱膨張特性を向上する成分であるがＭｇＯ、ＣａＯと比べて比重を高める成分であるため、その導入量は４％以下とすることが好ましく、３％以下とすることが好ましく、２．５％以下とすることがより好ましく、２％以下とすることが好ましく、１％以下とすることがより好ましく、実質的に導入しなくてもよい。
また、高いガラス転移温度を得るために、混合アルカリ土類効果の観点からアルカリ土類金属酸化物は、複数種添加するのではなく、アルカリ土類酸化物のうち単一成分のみを添加することが好ましく、複数種添加する場合には、最も多いアルカリ土類酸化物の割合がアルカリ土類金属酸化物全量の７０％以上、より好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上、特に好ましくは９５％以上となるように選択することができる。
【００９６】
ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物の含有量および割合については、前述の通りであるが、ここで例示するガラスＡは以下に示す酸化物成分も含むものである。以下、それらの詳細について説明する。
【００９７】
ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5およびＴａ2Ｏ5からなる群から選ばれる酸化物は、剛性および耐熱性を高める成分であるため少なくとも一種を導入するが、過剰量の導入によりガラスの熔融性および熱膨張特性が低下する。したがって、上記酸化物の合計含有量は０％超かつ１０％以下とし、好ましくは１〜１０％の範囲とする。上記酸化物の合計含有量のより好ましい上限は９％、更に好ましい上限は８％、一層好ましい上限は７％、より一層好ましい上限は６％、更に一層好ましい上限は３．５％、なお一層好ましい上限は３％である。一方、上記酸化物の合計含有量のより好ましい下限は１．５％、更に好ましい下限は２％である。一態様では、上記酸化物の合計含有量は、より好ましくは２〜１０％、更に好ましくは２〜９％、より一層好ましくは２〜７％、なお一層好ましくは２〜６％の範囲とする。
【００９８】
また、上記のとおりＡｌ2Ｏ3も剛性および耐熱性を高める成分であるが、ヤング率を高める働きは上記酸化物の方が大きい。ガラスＡ−１において、上記酸化物をＡｌ2Ｏ3に対して０．４以上のモル比で導入することにより、即ち、Ａｌ2Ｏ3含有量に対する上記酸化物の合計含有量のモル比｛(ＺｒＯ2＋ＴｉＯ2＋Ｙ2Ｏ3＋Ｌａ2Ｏ3＋Ｇｄ2Ｏ3＋Ｎｂ2Ｏ5＋Ｔａ2Ｏ5)／Ａｌ2Ｏ3｝を０．４０以上とすることにより、剛性および耐熱性の向上を実現することができる。剛性および耐熱性をより一層向上する観点から、上記モル比は、０．５０以上とすることが好ましく、０，６０以上とすることが好ましく、０．７０以上とすることがより好ましい。また、ガラスの安定性の観点からは、上記モル比は４．００以下とすることが好ましく、３．００以下とすることがより好ましく、２．００以下とすることが更に好ましく、１．００以下とすることがより一層好ましく、０．９０以下とすることがなお一層好ましく、０．８５以下とすることが更に一層好ましい。
【００９９】
また、Ｂ2Ｏ3は、ガラス基板の脆さを改善し、ガラスの熔融性を向上する成分であるが、過剰量の導入により耐熱性が低下するため、その導入量は０〜３％とすることが好ましく、０〜２％とすることがより好ましく、０％以上１％未満とすることがより好ましく、０〜０．５％とすることが好ましく、実質的に導入しなくてもよい。
【０１００】
Ｃｓ2Ｏは所望の特性、性質を損なわない範囲で少量導入し得る成分であるが、他のアルカリ金属酸化物と比べて比重を増加させる成分であるため、実質的に導入しなくてもよい。
【０１０１】
ＺｎＯは、ガラスの熔融性、成形性および安定性を良化し、剛性を高め、熱膨張特性を向上する成分であるが、過剰量の導入で耐熱性および化学的耐久性が低下するため、その導入量は０〜３％とすることが好ましく、０〜２％とすることがより好ましく、０〜１％とすることが更に好ましく、実質的に導入しなくてもよい。
【０１０２】
ＺｒＯ2は上記のとおり剛性および耐熱性を高める成分であり、かつ化学的耐久性を高める成分でもあるが、過剰量の導入でガラスの熔融性が低下するため、一態様では、その導入量は０％超かつ１０％以下とすることが好ましく、１〜１０％とすることがより好ましい。ＺｒＯ2の含有量のより好ましい上限は９％、更に好ましい上限は８％、一層好ましい上限は７％、より一層好ましい上限は６％、さらに一層好ましい上限は３．５％、なお一層好ましい上限は３％である。一方、ＺｒＯ2の含有量より好ましい下限は１．５％、更に好ましい下限は２％である。他の一態様では、ＺｒＯ2の導入量は１〜８％とすることが好ましく、１〜６％とすることがより好ましく、２〜６％とすることが更に好ましい。
【０１０３】
ＴｉＯ2はガラスの比重の増加を抑え、かつ剛性を向上する作用があり、これにより比弾性率を高めることができる成分である。ただし過剰量導入するとガラス基板が水と接触した際に基板表面に水との反応生成物が生じ付着物発生の原因となる場合があるため、その導入量は０〜６％とすることが好ましく、０〜５％とすることがより好ましく、０〜３％とすることが更に好ましく、０〜２％とすることがより一層好ましく、０％以上１％未満とすることがなお一層好ましく、実質的に導入しなくてもよい。
【０１０４】
Ｙ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5およびＴａ2Ｏ5は、化学的耐久性、耐熱性向上、剛性や破壊靱性向上の点で有利な成分であるが、過剰量の導入で熔融が悪化し、比重も重くなる。また高価な原料を使用することになるので、含有量を少なくすることが好ましい。したがって上記成分の導入量は合計量として、０〜３％とすることが好ましく、０〜２％とすることがより好ましく、０〜１％とすることが更に好ましく、０〜０．５％とすることがより一層好ましく、０〜０．１％とすることがなお一層好ましく、熔融性向上、低比重化およびコスト低減を重視する際には実質的に導入しないことが好ましい。
【０１０５】
ＨｆＯ2も、化学的耐久性、耐熱性向上、剛性や破壊靱性向上の点で有利な成分であるが、過剰量の導入で熔融性が悪化し、比重も重くなる。また高価な原料を使用することになるので、含有量を少なくすることが好ましく、実質的に導入しないことが好ましい。
【０１０６】
Ｐｂ、Ａｓ、Ｃｄ、Ｔｅ、Ｃｒ、Ｔｌ、ＵおよびＴｈは、環境への影響を考慮し、実質的に導入しないことが好ましい。
【０１０７】
また、前記アルカリ金属酸化物（Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏ）の合計含有量に対するＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5およびＴａ2Ｏ5の合計含有量のモル比｛（ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3＋ＺｒＯ2＋ＴｉＯ2＋Ｙ2Ｏ3＋Ｌａ2Ｏ3＋Ｇｄ2Ｏ3＋Ｎｂ2Ｏ5＋Ｔａ2Ｏ5）／（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）｝は、耐熱性を高めるとともに熔融性を高める観点から、好ましい範囲は３〜１５であり、より好ましくは３〜１２、更に好ましくは４〜１２、一層好ましくは５〜１２、より一層好ましくは５〜１１、なお一層好ましくは５〜１０の範囲である。
【０１０８】
以上、例示した組成を有するガラスＡは化学強化可能である。
【０１０９】
（ガラスの製法）
本発明の一態様にかかる磁気記録媒体基板用ガラスは、例えば、上記組成のガラスが得られるように酸化物、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物などの原料を秤量し、混合して調合原料とし、この調合原料を熔融容器に投入して１４００〜１６００℃の範囲で加熱、熔融し、清澄、攪拌して泡、未熔解物を含まない均質な熔融ガラスを作製し、この熔融ガラスを成形して得ることができる。熔融ガラスの成形には、プレス成形法、キャスト法、フロート法、オーバーフローダウンドロー法などを使用することができる。プレス成形法では、熔融ガラスをプレスしてディスク形状に成形することができ、磁気記録媒体基板用のブランクを成形する方法として好適である。
プレス成形法の中でも、基板ブランク１個分に相当する熔融ガラスを落下させ、空中にある熔融ガラスをプレス成形する方法が好ましい。前記方法では、一対のプレス成形型で空中の熔融ガラスを挟んでプレスするので、各プレス成形型と接する面からガラスを均等に冷却することができ、平坦性のよい基板ブランクを製造することができる。
【０１１０】
（化学強化ガラス）
本発明の一態様にかかる磁気記録媒体基板用ガラスは、化学強化用ガラスとして好適である。
前述の組成調整により良好な化学強化性能を付与されているため、化学強化処理によってガラス表面にイオン交換層を容易に形成することができ、表面の一部または全部にイオン交換層を形成可能である。イオン交換層は、高温下、基板表面にアルカリ塩を接触させ、該アルカリ塩中のアルカリ金属イオンと基板中のアルカリ金属イオンを交換させることにより形成することができる。
【０１１１】
通常のイオン交換は、アルカリ硝酸塩を加熱して熔融塩とし、この熔融塩に基板を浸漬して行う。基板中のイオン半径の小さいアルカリ金属イオンに換えてイオン半径の大きいアルカリ金属イオンを導入すると、基板表面に圧縮応力層が形成される。これにより磁気記録媒体用ガラス基板の破壊靭性を向上し、その信頼性を高めることができる。
【０１１２】
化学強化は、必要に応じて予め加工した上記ガラスを、例えば、ナトリウム塩とカリウム塩を含む混合熔融塩に浸漬して行うことができる。ナトリウム塩として硝酸ナトリウムを、カリウム塩として硝酸カリウムをそれぞれ用いることが好ましい。本発明の磁気記録媒体基板用ガラスは、前述のようにＬｉ2Ｏを必須成分として含むものであるため、イオン交換は、Ｌｉよりもイオン半径の大きなＮａ、Ｋにより行うことが好ましい。
【０１１３】
イオン交換により、化学強化ガラス表面からのアルカリ溶出量を低減することもできる。なお、化学強化する場合は、イオン交換を、基板を構成するガラスの歪点より高温かつガラス転移温度より低温で、アルカリ熔融塩が熱分解しない温度範囲で行うことが好ましい。基板がイオン交換層を有することは、ガラスの断面（イオン交換層を切る面）をバビネ法により観察して確認する方法、ガラス表面からアルカリ金属イオンの深さ方向の濃度分布を測定する方法等によって確認することができる。
【０１１４】
強化処理温度（熔融塩の温度）、強化処理時間（ガラスを熔融塩に浸漬している時間）は適宜調整可能である。例えば強化処理温度の範囲は４００〜５７０℃を目処に調整すればよい。強化処理時間の範囲は０．５〜１０時間を目処に調整すればよく、１〜６時間を目処に調整することが好ましい。
【０１１５】
前述のようにガラスのガラス転移温度、熱膨張係数、ヤング率、比弾性率、比重、分光透過率は化学強化の前後でほぼ一定の値を示すことから、本発明においては、化学強化前後の熱膨張係数、ヤング率、比弾性率、比重、分光透過率の各特性は同じ値として扱う。またアモルファス状態のガラスは、化学強化後もアモルファス状態を維持している。
【０１１６】
本発明の一態様にかかる磁気記録媒体基板用ガラスは、化学強化により前述の応力プロファイルを示すことができ、これにより遅れ破壊の発生を防ぐことができる。したがって本発明の一態様にかかるガラスを化学強化してなる本発明の磁気記録媒体用ガラス基板は、遅れ破壊を起こしにくく、かつ、高い耐熱性と優れた機械的強度を有することができるガラス基板であり、上記磁気記録媒体基板用ガラスを化学強化してなるガラスが有する諸々の特長を示すことができる。
【０１１７】
本発明の一態様にかかる磁気記録媒体基板は、バビネ法により求められる２つの主表面に垂直な仮想断面における応力プロファイルにおいて、引張応力分布が凸形状であり、ただし該凸形状は圧縮応力側へ凹む凹み部を含まない化学強化ガラスからなるガラス基板であることができる。当該応力プロファイルについては、先に説明した通りであり、このような応力プロファイルを示すことにより、遅れ破壊の発生を防ぐことができる。例えば、前記仮想断面において、主表面からの深さをｘとしたとき、深さｘにおける応力値Ｓ（ｘ）を応力プロファイルと呼ぶことにする。応力プロファイルは、通常、２つの主表面間の中心で線対称となる。応力プロファイルを知るには、２つの主表面に対して垂直にガラス基板を破断し、破断面をバビネ法により観察すればよい。
応力プロファイルの好ましい態様としては、両主表面近傍において圧縮応力値が極大となり、深さｘが増加するにつれて圧縮応力値は減少し、圧縮応力と引張応力とが釣合う深さｘ0よりもさらに深くなるにつれて圧縮応力が引張応力に転じ、引張応力値が緩やかに増加して２つの主表面間の中央部または中央部近傍で極大値を取る態様を挙げることができる。当該極大値は、図１に示すように、深さ方向の一定領域で維持されている場合もある。このような応力プロファイルを取るガラス基板であれば、基板表面で発生したクラックの深さがｘ0より深くなっても引張応力によってクラックが急激に成長して破壊に至る遅れ破壊を防止することができる。
【０１１８】
本発明の一態様にかかる磁気記録媒体基板は、バビネ法により求められる引張応力の平均値Ｔａｖと引張応力の最大値Ｔｍａｘとが、下記式（１）：
Ｔａｖ／Ｔｍａｘ≧０．５
を満たす化学強化ガラスからなるガラス基板であることもできる。以下、図３および図４に基づき式（１）について説明する。
引張応力の最大値Ｔｍａｘとは、上記引張応力値の極大値である。図３中、引張応力の平均値Ｔｖは、引張応力と圧縮応力との中心線であるＬ線は、面積Ｓ1、Ｓ2、Ｓ3が、Ｓ1＋Ｓ2＝Ｓ3となるように決定される。Ｓ2側の主表面と平行な仮想直線と、２つの主表面に垂直でＴｍａｘを通過する仮想直線との交点からＳ2側の主表面までの距離をＤＯＬとすると、Ｔａｖ＝Ｓ3／（ｔｓｕｂ−２×ＤＯＬ）として、引張応力の平均値Ｔａｖが算出される。
Ｔａｖ／Ｔｍａｘ≧０．５であり、Ｔａｖ／Ｔｍａｘ≧０．７であることが好ましく、Ｔａｖ／Ｔｍａｘ≧０．８であることがより好ましい。Ｔａｖ／Ｔｍａｘの上限値については、例えば、Ｔａｖ／Ｔｍａｘ＜１．０である。
式（１）で規定するＴａｖ／Ｔｍａｘは、先に図２を示し説明したアップヒルが存在しないことを示す指標として用いることができ、アップヒルが存在するガラス基板は、Ｔｍａｘが大きいため、Ｔａｖ／Ｔｍａｘ＜０．５となる。
これに対し、上記式（１）を満たすガラスは、アップヒルが存在しないため、遅れ破壊の発生が抑制されている。
なお図２に示すようにアップヒルが存在するガラス基板については、図４に示すように、Ｌ線は面積Ｓ4、Ｓ5、Ｓ6、Ｓ7、Ｓ8が、Ｓ4＋Ｓ5＋Ｓ6、＝Ｓ7＋Ｓ8となるように決定される。さらにＴａｖは、Ｔａｖ＝（Ｓ7＋Ｓ8−Ｓ6）／（ｔｓｕｂ−２×ＤＯＬ）として算出される。図２において、引張応力層はＳ6によって２つの層Ｓ7とＳ8とに分かれているが、図１に示すように引張応力層が一層からなる場合は、上記の通り、Ｔａｖ＝Ｓ3／（ｔｓｕｂ−２×ＤＯＬ）によりＴａｖを算出すればよい。
【０１１９】
更に本発明の一態様は、
本発明の一態様にかかる磁気記録媒体基板用ガラスからなる磁気記録媒体基板ブランク；および
上記磁気記録媒体基板ブランクを加工することを含む磁気記録媒体の製造方法、
に関する。
ここで磁気記録媒体基板ブランク（以下、基板ブランクという）とは、加工して磁気記録媒体用ガラス基板に仕上げる前の基板用ガラス母材を意味する。基板ブランクを構成するガラスの組成、特性、ならびに組成および特性の好ましい範囲については、先に説明したとおりである。
本発明の一態様にかかる基板ブランクは磁気記録媒体用ガラス基板がディスク形状をしていることから、ディスク形状であることが好ましい。
【０１２０】
基板ブランクは、上記ガラスが得られるように、ガラス原料を調合し、熔融して熔融ガラスとし、作製した熔融ガラスをプレス成形法、ダウンドロー法またはフロート法のいずれかの方法により板状に成形し、得られた板状のガラスを必要に応じて加工することで作製することができる。
プレス成形法では、流出する熔融ガラスを切断し、所要の熔融ガラス塊を得て、これをプレス成形型でプレス成形して薄肉円盤状の基板ブランクを作製する。
【０１２１】
本発明の更なる態様は、本発明の一態様にかかる磁気記録媒体基板上に磁気記録層を有する磁気記録媒体に関する。
以下、本発明の一態様にかかる磁気記録媒体について、更に詳細に説明する。
【０１２２】
本発明の一態様にかかる磁気記録媒体は、例えば、ガラス基板の主表面上に、該主表面に近いほうから順に、少なくとも付着層、下地層、磁性層（磁気記録層）、保護層、潤滑層が積層された構成を有する、ディスク状磁気記録媒体（磁気ディスク、ハードディスクなどと呼ばれる）であることができる。
例えばガラス基板を真空引きを行った成膜装置内に導入し、ＤＣマグネトロンスパッタリング法にてＡｒ雰囲気中で、ガラス基板主表面上に付着層から磁性層まで順次成膜する。付着層としては例えばＣｒＴｉ、下地層としては例えばＣｒＲｕを用いることができる。上記成膜後、例えばＣＶＤ法によりＣ2Ｈ4を用いて保護層を成膜し、同一チャンバ内で、表面に窒素を導入する窒化処理を行うことにより、磁気記録媒体を形成することができる。その後、例えばＰＦＰＥ（ポリフルオロポリエーテル）をディップコート法により保護層上に塗布することにより、潤滑層を形成することができる。
また、下地層と磁性層との間には、軟磁性層、シード層、中間層などを、スパッタ法（ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦマグネトロンスパッタ法などを含む）、真空蒸着法などの公知の成膜方法を用いて形成してもよい。
上記各層の詳細については、例えば特開２００９−１１０６２６号公報の段落［００２７］〜［００３２］を参照できる。また、ガラス基板と軟磁性層との間には、熱伝導性の高い材料からなるヒートシンク層を形成することもできるが、その詳細は後述する。
【０１２３】
先に説明したように、磁気記録媒体のより一層の高密度記録化のためには、高Ｋｕ磁性材料から磁気記録層を形成することが好ましい。この点から好ましい磁性材料としては、Ｆｅ−Ｐｔ系磁性材料、Ｃｏ−Ｐｔ系磁性材料、またはＦｅ−Ｃｏ−Ｐｔ系磁性材料を挙げることができる。なおここで「系」とは、含有することを意味する。即ち、本発明の磁気記録媒体は、磁気記録層としてＦｅおよびＰｔ、ＣｏおよびＰｔ、またはＦｅ、ＣｏおよびＰｔを含む磁気記録層を有することが好ましい。例えばＣｏ−Ｃｒ系等の従来汎用されていた磁性材料の成膜温度が２５０〜３００℃程度であるのに対し、上記磁性材料の成膜温度は通常５００℃超の高温である。更にこれら磁性材料は、通常、成膜後に結晶配向性を揃えるため、成膜温度を超える温度で高温の熱処理（アニール）が施される。したがって、Ｆｅ−Ｐｔ系磁性材料、Ｃｏ−Ｐｔ系磁性材料、またはＦｅ−Ｃｏ−Ｐｔ系磁性材料を用いて磁気記録層を形成する際には基板が上記高温に晒されることとなる。ここで基板を構成するガラスが耐熱性に乏しいものであると、高温下で変形し平坦性が損なわれる。これに対し本発明の磁気記録媒体に含まれる基板は、優れた耐熱性（ガラス転移温度として６２０℃以上）を示すものであるため、Ｆｅ−Ｐｔ系磁性材料、Ｃｏ−Ｐｔ系磁性材料、またはＦｅ−Ｃｏ−Ｐｔ系磁性材料を用いて磁気記録層を形成した後も、高い平坦性を維持することができる。上記磁気記録層は、例えば、Ａｒ雰囲気中、Ｆｅ−Ｐｔ系磁性材料、Ｃｏ−Ｐｔ系磁性材料、またはＦｅ−Ｃｏ−Ｐｔ系磁性材料をＤＣマグネトロンスパッタリング法にて成膜し、次いで加熱炉内でより高温での熱処理を施すことにより形成することができる。
【０１２４】
ところで、Ｋｕ（結晶磁気異方性エネルギー定数）は保磁力Ｈｃに比例する。保磁力Ｈｃとは、磁化の反転する磁界の強さを表す。先に説明したように、高Ｋｕ磁性材料は熱揺らぎに対して耐性を有するため、磁性粒子を微粒子化しても熱揺らぎによる磁化領域の劣化が起こりにくく高密度記録化に好適な材料として知られている。しかし上記の通りＫｕとＨｃは比例関係にあるため、Ｋｕを高めるほどＨｃも高まり、即ち磁気ヘッドによる磁化の反転が起こりにくくなり情報の書き込みが困難となる。そこで、記録ヘッドによる情報の書き込み時にヘッドからデータ書き込み領域に瞬間的にエネルギーを加え、保磁力を低下させることで高Ｋｕ磁性材料の磁化反転をアシストする記録方式が近年注目を集めている。このような記録方式は、エネルギーアシスト記録方式と呼ばれ、中でもレーザー光の照射により磁化反転をアシストする記録方式は熱アシスト記録方式、マイクロ波によりアシストする記録方式はマイクロ波アシスト記録方式と呼ばれる。前述のように、本発明の一態様によれば高Ｋｕ磁性材料による磁気記録層の形成が可能となるため、高Ｋｕ磁性材料とエネルギーアシスト記録の組み合わせにより、例えば面記録密度が１テラバイト／ｉｎｃｈ2を超える高密度記録を実現することができる。即ち、本発明の一態様にかかる磁気記録媒体は、エネルギーアシスト記録方式に使用されることが好ましい。なお、熱アシスト記録方式については、例えばIEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 44, No. 1, JANUARY 2008 119に、マイクロ波アシスト記録方式については、例えばIEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 44, No. 1, JANUARY 2008 125に、それぞれ詳細に記載されており、本発明の一態様においても、これら文献記載の方法により、エネルギーアシスト記録を行うことができる。
【０１２５】
本発明の一態様にかかる磁気記録媒体基板（例えば磁気ディスク用ガラス基板）、磁気記録媒体（例えば磁気ディスク）とも、その寸法に特に制限はないが、例えば、高記録密度化が可能であるため媒体および基板を小型化することも可能である。例えば、公称直径２．５インチは勿論、更に小径（例えば1インチ、1.８インチ）、または３インチ、３．５インチ等の寸法のものとすることができる。
【０１２６】
次に、磁気記録媒体基板の製造方法について説明する。
まず、所定のガラス組成が得られるように酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、水酸化物などのガラス原料を秤量、調合し、十分混合して、熔融容器内で、例えば１４００〜１６００℃の範囲で加熱、熔融し、清澄、攪拌して十分泡切れがなされた均質化した熔融ガラスを作製する。なお、必要に応じてガラス原料に清澄剤を外割で添加してもよい。清澄剤としては、Ｓｎ酸化物およびＣｅ酸化物を使用することが好ましい。これは以下の理由による。
Ｓｎ酸化物は、ガラス熔融時、高温で酸素ガスを放出し、ガラス中に含まれる微小な泡を取り込んで大きな泡にすることで浮上しやすくすることにより清澄を促す働きに優れている。一方、Ｃｅ酸化物は、低温でガラス中にガスとして存在する酸素をガラス成分として取り込むことにより泡を消す働きに優れている。泡の大きさ（固化したガラス中に残留する泡（空洞）の大きさ）が０．３ｍｍ以下の範囲で、Ｓｎ酸化物は比較的大きな泡も極小の泡も除く働きが強い。Ｓｎ酸化物とともにＣｅ酸化物を添加すると、５０μｍ〜０．３ｍｍ程度の大きな泡の密度が数十分の一程度にまで激減する。このように、Ｓｎ酸化物とＣｅ酸化物を共存させることにより、高温域から低温域にわたり広い温度範囲でガラスの清澄効果を高めることができるため、Ｓｎ酸化物およびＣｅ酸化物を添加することが好ましい。
Ｓｎ酸化物およびＣｅ酸化物の外割り添加量の合計が０．０２質量％以上であれば、十分な清澄効果を期待することができる。微小かつ少量であっても未熔解物を含むガラスを用いて基板を作製すると、研磨によってガラス基板表面に未熔解物が現れると、ガラス基板表面に突起が生じたり、未熔解物が欠落した部分が窪みとなって、ガラス基板表面の平滑性が損なわれ、磁気記録媒体用の基板としては使用できなくなる。これに対しＳｎ酸化物およびＣｅ酸化物の外割り添加量の合計が３．５質量％以下であれば、ガラス中に十分に熔解し得るため未熔解物の混入を防ぐことができる。
また、ＳｎやＣｅは結晶化ガラスを作る場合には結晶核を生成する働きをする。本発明のガラス基板は非晶質性ガラスからなるので、加熱によって結晶を析出しないことが望ましい。Ｓｎ、Ｃｅの量が過剰になると、こうした結晶の析出がおこりやすくなる。そのため、Ｓｎ酸化物、Ｃｅ酸化物とも過剰の添加は避けるべきである。
以上の観点から、Ｓｎ酸化物およびＣｅ酸化物の外割り添加量の合計を０．０２〜３．５質量％とすることが好ましい。Ｓｎ酸化物とＣｅ酸化物の外割り添加量の合計の好ましい範囲は０．１〜２．５質量％、より好ましい範囲は０．１〜１．５質量％、さらに好ましい範囲は０．５〜１．５質量％である。
Ｓｎ酸化物としては、ＳｎＯ2を用いることがガラス熔融中、高温で酸素ガスを効果的に放出する上から好ましい。
【０１２７】
なお、清澄剤として硫酸塩を外割りで０〜１質量％の範囲で添加することもできるが、ガラス熔融中に熔融物が吹きこぼれるおそれがあり、ガラス中の異物が激増することから、上記吹きこぼれが懸念される場合は、硫酸塩を導入しないことが好ましい。なお、本発明の目的を損なわないものであって清澄効果が得られるものであれば、上記清澄剤以外のものを使用してもよい。ただし、前述のように環境負荷が大きいＡｓの添加は避けるべきである。またＳｂも環境への負荷を考慮すると使用しないことが好ましい。
【０１２８】
次に、作製した熔融ガラスをプレス成形法、ダウンドロー法またはフロート法のいずれかの方法により板状に成形し、得られた板状のガラスを加工する工程を経ることで、基板形状のガラス成形品、即ち本発明の一態様にかかる磁気記録媒体基板ブランク、を得ることができる。
【０１２９】
プレス成形法では、流出する熔融ガラスを切断し、所要の熔融ガラス塊を得て、これをプレス成形型でプレス成形して薄肉円盤状の基板ブランクを作製する。
ダウンドロー法では、樋状の成形体を用いて熔融ガラスを導き、成形体の両側へと熔融ガラスをオーバーフローさせ、成形体の下方で成形体に沿って流下する２つの熔融ガラス流を合流させてから、下方に引っ張ってシート状に成形する。この方法はフュージョン法とも呼ばれ、成形体表面に接触したガラスの面を互いに張り合わせことにより、接触痕のないシートガラスを得ることができる。その後、得られたシート材から薄肉円盤状の基板ブランクがくり抜かれる。
フロート法では、溶融錫などを蓄えたフロートバス上に熔融ガラスを流し出し、引っ張りながらシート状ガラスに成形する。その後、得られたシート材から薄肉円盤状の基板ブランクがくり抜かれる。
このようにして得た基板ブランクに中心孔を設けたり、内外周加工、両主表面にラッピング、ポリッシングを施す。次いで、酸洗浄およびアルカリ洗浄を含む洗浄工程を経てディスク状の基板を得ることができる。
【０１３０】
本発明の一態様にかかる磁気記録媒体基板の製造方法は、破壊靭性値Ｋ1cが１．３ＭＰａ・ｍ1/2より小さいガラス素材を研磨する工程と、前記研磨工程後に化学強化する工程を有することもできる。
研磨などの機械加工では、破壊靭性が小さいガラスのほうが加工は容易である。そこで、本発明の一態様にかかる磁気記録媒体基板の製造方法では、破壊靭性値Ｋ1cが１．３  ＭＰａ・ｍ1/2より小さいガラス素材を機械加工した後、化学強化して破壊靭性を高めることにより、破壊靭性値が高く耐衝撃性の優れたガラス基板を容易に製造することができる。破壊靭性値は、主に化学強化条件によって所望の値に制御することができる。例えば化学強化条件を強化する（例えば処理時間を延ばす）ほど、破壊靭性値を高めることができる。
【０１３１】
上記のガラス素材の化学強化前の破壊靭性値は１．２ＭＰａ・ｍ1/2以下であることが好ましく、１．１ＭＰａ・ｍ1/2以下であることがより好ましく、１．０ＭＰａ・ｍ1/2以下であることが更に好ましく、０．９ＭＰａ・ｍ1/2以下であることが一層好ましく、０．８ＭＰａ・ｍ1/2以下であることがより一層好ましい。
【０１３２】
本発明の一態様にかかる磁気記録媒体基板の製造方法では、化学強化工程後に更に研磨工程を行ってもよい。本発明の一態様にかかる磁気記録媒体基板の製造方法の好ましい態様は、化学強化工程を有する磁気記録媒体用ガラス基板の製造方法であって、前記化学強化工程は、化学強化前のガラス素材の破壊靱性値Ｋ1c（前）と、化学強化後のガラス素材の破壊靱性値Ｋ1c（後）との比（Ｋ1c（後）／Ｋ1c（前））を１．５以上にする工程であることを特徴とするものである。この方法では、機械加工に適した破壊靭性値を有するガラス素材を研磨等の機械加工後に化学強化して破壊靭性値を高め、比（Ｋ1c（後）／Ｋ1c（前））を１．５以上にすることにより、更には１．７以上にすることにより、耐衝撃性の優れた磁気記録媒体基板を容易に製造することができる。なお、本発明の一態様にかかる磁気記録媒体基板の製造方法におけるＫ1c（前）、Ｋ1c（後）は、いずれも同じ荷重で測定される破壊靭性値であり、Ｋ1c（前）を荷重９．８１Ｎ（１０００ｇｆ）で測定した場合は、Ｋ1c（後）も荷重９．８１Ｎ（１０００ｇｆ）で測定した値とし、Ｋ1c（前）を荷重４．９Ｎ（５００ｇｆ）で測定した場合は、Ｋ1c（後）も荷重４．９Ｎ（５００ｇｆ）で測定した値とする。
【０１３３】
ところで、化学強化ガラス基板の作製において、ガラス成分として含まれるＢ2Ｏ3はＫ1c（前）を増加させ、化学強化前の機械加工性を低下させる一方で、化学強化性能の改善に寄与しないため、Ｋ1c（後）／Ｋ1c（前）の大きなガラスを得る上からＢ2Ｏ3の含有量を０〜３％の範囲に制限することが好ましく、０〜２％の範囲に制限することがより好ましく、０％以上１％未満の範囲に制限することがより好ましく、０〜０．５％の範囲に制限することが好ましく、実質的に導入しないことが好ましい。なお化学強化前の破壊靱性値Ｋ1c（前）とは、研磨工程後に測定される値である。
【０１３４】
また、本発明の一態様にかかる磁気記録媒体基板は、アルカリ金属酸化物の合計含有量に対するＫ2Ｏ含有量のモル比｛Ｋ2Ｏ／（Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）｝が０．１３以下であるガラスに化学強化処理が施されたガラスであって、ガラス転移温度が６４０℃以上、かつ破壊靭性値が０．９ＭＰａ・ｍ1/2以上のガラスからなるものであることもできる。
【０１３５】
また、本発明の一態様にかかる磁気記録媒体基板は、ガラス転移温度が６２０℃以上、ヤング率が８０ＧＰａ以上、比弾性率が３０ＭＮｍ／ｋｇ以上、かつ破壊靭性値が０．９ＭＰａ・ｍ1/2以上のガラスからなるものであることもできる。
【０１３６】
ノートパソコン用のＨＤＤには外径２．５インチサイズの磁気記録媒体が通常用いられ、それに使用されるガラス基板の板厚は従来０．６３５ｍｍであったが、比弾性率を変えずとも基板の剛性を高め、耐衝撃性をさらに改善することを目的として、例えば０．７ｍｍ以上の板厚とすることが好ましく、０．８ｍｍ以上の板厚とすることがより好ましい。
磁気記録層が形成される主表面は、下記（１）〜（３）の表面性を有することが好ましい。
（１）原子間力顕微鏡を用いて１μｍ×１μｍの範囲で５１２×２５６ピクセルの解像度で測定される表面粗さの算術平均Ｒａが０．１５ｎｍ以下；
（２）５μｍ×５μｍの範囲で測定される表面粗さの算術平均Ｒａが０．１２ｎｍ以下；
（３）波長１００μｍ〜９５０μｍにおける表面うねりの算術平均Ｗａが０．５ｎｍ以下。
基板上に成膜する磁気記録層のグレインサイズは、例えば垂直記録方式では、１０ｎｍ未満となっている。高記録密度化のため、ビットサイズが微細化されても、基板表面の表面粗さが大きいと、磁気特性の向上は見込めない。これに対し上記（１）、（２）の２種の表面粗さの算術平均Ｒａが上記範囲の基板であれば、高記録密度化のためにビットサイズが微細化されても磁気特性の改善が可能である。また、上記（３）の表面うねりの算術平均Ｗａを上記範囲にすることにより、ＨＤＤにおける磁気ヘッドの浮上安定性を向上させることができる。上記（１）〜（３）の表面性を兼ね備えた基板を実現する上で、ガラスの耐酸性、耐アルカリ性を高めることは有効である。
【０１３７】
本発明の一態様にかかる磁気記録媒体は、磁気ディスク、ハードディスクなどと呼ばれ、デスクトップパソコン、サーバ用コンピュータ、ノート型パソコン、モバイル型パソコンなどの内部記憶装置（固定ディスクなど）、画像および／または音声を記録再生する携帯記録再生装置の内部記憶装置、車載オーディオの記録再生装置などに好適であり、前述のようにエネルギーアシスト記録方式に特に適したものである。
【０１３８】
次に磁気記録装置について説明する。
本発明の一態様にかかる磁気記録装置は、少なくとも磁気記録媒体の主表面を加熱するための熱源と、記録素子部と、再生素子部とを有する熱アシスト磁気記録ヘッド、および、上記本発明の磁気記録媒体を有するエネルギーアシスト磁気記録方式の磁気記録装置である。
本発明の一態様によれば、上記本発明の一態様にかかる磁気記録媒体を搭載していることで、高記録密度かつ高い信頼性を有する磁気記録装置を提供することができる。
また、上記磁気記録装置は、高強度の基板を備えるため、回転数が５０００ｒｐｍ以上、好ましくは７２００ｒｐｍ以上、より好ましくは１００００ｒｐｍ以上の高速回転においても十分な信頼性を有する。
さらに、上記磁気記録装置はＤＦＨ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｆｌｙｉｎｇ  Ｈｅｉｇｈｔ）ヘッドを搭載したものであることが、高記録密度化の観点から好ましい。
上記磁気記録装置として、デスクトップパソコン、サーバ用コンピュータ、ノート型パソコン、モバイル型パソコンなどの各種コンピュータの内部記憶装置（固定ディスクなど）、画像および／または音声を記録再生する携帯記録再生装置の内部記憶装置、車載オーディオの記録再生装置を例示することができる。
【実施例】
【０１３９】
以下に、本発明を実施例により更に詳細に説明する。但し、本発明は実施例に示す態様に限定されるものではない。【０１４０】
（１）熔融ガラスの作製
表２〜表５に示すＮｏ．１〜Ｎｏ．１８（実施例）、および表６に示すＮｏ．１９（比較例）の各組成のガラスが得られるように酸化物、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物などの原料を秤量し、混合して調合原料とした。この原料を熔融容器に投入して１４００〜１６００℃の範囲で３〜６時間、加熱、熔融し、清澄、攪拌して泡、未熔解物を含まない均質な熔融ガラスを作製した。得られたＮｏ．１〜Ｎｏ．１８のガラス中には泡や未熔解物、結晶の析出、熔融容器を構成する耐火物の混入物は認められなかった。【０１４１】
（２）基板ブランクの作製
次に、下記方法ＡまたはＢにより、円盤状の基板ブランクを作製した。
（方法Ａ）
清澄、均質化した上記熔融ガラスをパイプから一定流量で流出するとともにプレス成形用の下型で受け、下型上に所定量の熔融ガラス塊が得られるよう流出した熔融ガラスを切断刃で切断した。そして熔融ガラス塊を載せた下型をパイプ下方から直ちに搬出し、下型と対向する上型および胴型を用いて、直径６６ｍｍ、厚さ２ｍｍの薄肉円盤状にプレス成形した。プレス成形品を変形しない温度にまで冷却した後、型から取り出してアニールし、基板ブランクを得た。なお、上記成形では複数の下型を用いて流出する熔融ガラスを次々に円盤形状の基板ブランクに成形した。
（方法Ｂ）
清澄、均質化した上記熔融ガラスを円筒状の貫通孔が設けられた耐熱性鋳型の貫通孔に上部から連続的に鋳込み、円柱状に成形して貫通孔の下側から取り出した。取り出したガラスをアニールした後、マルチワイヤーソーを用いて円柱軸に垂直な方向に一定間隔でガラスをスライス加工し、円盤状の基板ブランクを作製した。
なお、本実施例では上記方法Ａ、Ｂを採用したが、円盤状の基板ブランクの製造方法としては、下記方法Ｃ、Ｄも好適である。
（方法Ｃ）
上記熔融ガラスをフロートバス上に流し出し、シート状のガラスに成形（フロート法による成形）し、次いでアニールした後にシートガラスから円盤状のガラスをくり貫いて基板ブランクを得ることもできる。
（方法Ｄ）
上記熔融ガラスをオーバーフローダウンドロー法（フュージョン法）によりシート状のガラスに成形、アニールし、次いでシートガラスから円盤状のガラスをくり貫いて基板ブランクを得ることもできる。【０１４２】
（３）ガラス基板の作製
上記各方法で得られた基板ブランクの中心に貫通孔をあけて、外周、内周の研削加工を行い、円盤の主表面をラッピング、ポリッシング（鏡面研磨加工）して直径６５ｍｍ、厚さ０．８ｍｍの磁気ディスク用ガラス基板に仕上げた。得られたガラス基板は、１．７質量％の珪弗酸（H2SiF）水溶液次いで、１質量％の水酸化カリウム水溶液を用いて洗浄し、次いで純水ですすいだ後に乾燥させた。実施例のガラスから作製した基板の表面を拡大観察したところ、表面荒れなどは認められず、平滑な表面であった。
次に上記ディスク状のガラス基板を硝酸ナトリウムと硝酸カリウムの混合熔融塩に浸漬し、イオン交換（化学強化）によって表面にイオン交換層を有するガラス基板を得た。化学強化条件を表２〜表５に示す。このようにイオン交換処理（化学強化処理）を施すことは、ガラス基板の耐衝撃性を高めるために有効である。イオン交換処理を施した複数枚のガラス基板から、サンプリングしたガラス基板の断面（イオン交換層を切る面）をバビネ法により観察し、イオン交換層が形成されていることを確認した。
イオン交換層はガラス基板表面の全域に形成してもよいし、外周面のみに形成してもよいし、外周面と内周面のみに形成してもよい。
また、イオン交換処理後、イオン交換層を残すように鏡面研磨処理してもよい。この場合、研磨処理による取代は好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下とすると、イオン交換層を十分残すことができ、Ｋ1cが低下しすぎることがなく好ましい。【０１４３】
（４）磁気ディスクの作製
以下の方法により、実施例のガラスから得られたガラス基板の主表面上に、付着層、下地層、磁性層、保護層、潤滑層をこの順に形成し、磁気ディスクを得た。【０１４４】
まず、真空引きを行った成膜装置を用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法にて、Ａｒ雰囲気中で、付着層、下地層および磁性層を順次成膜した。【０１４５】
このとき、付着層は、厚さ２０ｎｍのアモルファスＣｒＴｉ層となるように、ＣｒＴｉターゲットを用いて成膜した。続いて枚葉・静止対向型成膜装置を用いて、Ａｒ雰囲気中で、ＤＣマグネトロンスパッタリング法にて下地層としてＣｒＲｕからなる１０ｎｍ厚の層を形成した。また、磁性層は、厚さ１０ｎｍのＦｅＰｔまたはＣｏＰｔ層となるように、ＦｅＰｔまたはＣｏＰｔターゲットを用いて成膜温度４００℃にて成膜した。【０１４６】
磁性層までの成膜を終えた磁気ディスクを成膜装置から加熱炉内に移しアニールした。アニール時の加熱炉内の温度は、６５０〜７００℃の範囲とした。【０１４７】
続いて、エチレンを材料ガスとしたＣＶＤ法により水素化カーボンからなる保護層を３ｎｍ形成した。この後、ＰＦＰＥ（パーフロロポリエーテル）を用いてなる潤滑層をディップコート法により形成した。潤滑層の膜厚は１ｎｍであった。
以上の製造工程により、磁気ディスクを得た。【０１４８】
１．ガラスの評価
（１）ガラス転移温度Ｔｇ、熱膨張係数
表２〜表５に示すガラスについては、板状に加工し表２〜表５に記載の条件で化学強化処理を施した試料のガラス転移温度Ｔｇおよび１００〜３００℃における平均線膨張係数α、および５００〜６００℃における平均線膨張係数を、リガク社製の熱機械分析装置（Thermo plus TMA8310）を用いて測定した。なお上記特性は、いずれも化学強化処理前後において殆んど変化しないことから、化学強化処理前のガラスも、上記測定によって得られたガラス転移温度Ｔｇおよび１００〜３００℃における平均線膨張係数α、５００〜６００℃における平均線膨張係数を有するものとみなす。
表６に示すガラスについては、化学強化なしの試料について、上記同様に各特性の測定を行った。
（２）ヤング率
表２〜表５に示すガラスについては、板状に加工し表２〜５に記載の条件で化学強化処理を施した試料のヤング率を超音波法にて測定した。なおヤング率は、化学強化処理前後において殆んど変化しないことから、化学強化処理前のガラスも、上記測定によって得られたヤング率を有するものとみなす。
表６に示すガラスについては、化学強化なしの試料について、上記同様にヤング率の測定を行った。
（３）比重
表２〜表５に示すガラスについては、板状に加工し表２〜表５に記載の条件で化学強化処理を施した試料の比重をアルキメデス法にて測定した。なお比重は、化学強化処理前後において殆んど変化しないことから、化学強化処理前のガラス基板も、上記測定によって得られた比重を有するものとみなす。
表６に示すガラスについては、化学強化なしの試料について、上記同様に比重の測定を行った。
（４）比弾性率
上記（２）で得られたヤング率および（３）で得られた比重から、比弾性率を算出した。
（５）破壊靭性
表２〜表５に示すガラスについて、ＡＫＡＳＨＩ社製の装置ＭＶＫ−Ｅを用い、板状に加工し表２〜表５に記載の条件で化学強化処理を施した試料に押し込み荷重９．８１Ｎでビッカース圧子を押し込み、試料に圧痕およびクラックを導入した。
また、Ｎｏ．１、Ｎｏ．２のガラスについては、表２に記載の条件で化学強化処理を施した試料に押し込み荷重４．９Ｎでビッカース圧子を押し込み、試料に圧痕およびクラックを導入した。
更に、Ｎｏ．１、Ｎｏ．２のガラスについては、化学強化なしの未強化品に対して、上記と同様に荷重９．８１Ｎまたは荷重４．９Ｎを掛けて試料に圧痕およびクラックを導入した。
試料のヤング率をＥ［GPa］、圧痕対角線長さ、表面クラックの半長を測定し、荷重、試料のヤング率から破壊靭性Ｋ1cを算出した。
（６）Ｔａｖ／Ｔｍａｘ
表２〜表５に示すガラスについて、板状に加工し表２〜表５に記載の条件で化学強化処理を施した試料について、板厚方向の断面をバビネ法で観察し、前述の方法でＴｍａｘとＴａｖを算出し、算出した値からＴａｖ／Ｔｍａｘを求めた。【０１４９】
２．基板の評価（表面粗さ、表面うねり）
表２〜表５に示すガラスについて、化学強化処理前後の各基板の主表面（磁気記録層等を積層する面）の５μｍ×５μｍの矩形領域を２５６×２５６ピクセルの解像度で原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により観察し、１μｍ×１μｍの範囲で５１２×２５６ピクセルの解像度で測定される表面粗さの算術平均Ｒａ、５μｍ×５μｍの範囲で測定される表面粗さの算術平均Ｒａを測定した。
化学強化処理前後の各基板の主表面（磁気記録層等を積層する面）の波長１００μｍ〜９５０μｍにおける表面うねりの算術平均Ｗａを、光学式表面形状測定装置を用いて測定した。
１μｍ×１μｍの範囲で測定される表面粗さの算術平均Ｒａが０．０５〜０．１５ｎｍの範囲、５μｍ×５μｍの範囲で測定される表面粗さの算術平均Ｒａが０．０３〜０．１２ｎｍの範囲、波長１００μｍ〜９５０μｍにおける表面うねりの算術平均Ｗａが０．２〜０．５ｎｍであり、高記録密度の磁気記録媒体に用いられる基板として問題のない範囲であった。【０１５０】
【表２】
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【０１５１】
【表３】
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【０１５２】
【表４】
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【０１５３】
【表５】
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【０１５４】
【表６】
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【０１５５】
表２〜表５に示すように、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１８のガラス基板は、高い耐熱性（高いガラス転移温度）、高剛性（高いヤング率）、高熱膨張係数、高破壊靭性という、磁気記録媒体基板に求められる４つの特性を兼ね備えたものであった。更に表２〜表５に示す結果から、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１８のガラス基板は、高速回転に耐え得る高い比弾性率を有し、かつ低比重であり基板の軽量化も可能であることも確認できる。加えてガラス基板作製のために実施例で使用したガラスが、化学強化処理によりイオン交換層を容易に形成できるものであり、その結果、高い破壊靭性を示すことも確認された。
以上の結果から、本発明の一態様によれば、磁気記録媒体基板に求められる特性を兼ね備えたガラスが得られることが確認された。
図５は、表３、表４に示すＮｏ．３〜Ｎｏ．９、Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１２のガラスについて、化学強化処理後の破壊靭性値を、モル比（ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ））に対してプロットしたグラフである。図６は、表３、表４に示すＮｏ．３〜Ｎｏ．９、Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１２のガラスについて、化学強化処理後の破壊靭性値を、モル比（ＣａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ））に対してプロットしたグラフである。
これらグラフから、モル比（ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ））を上げるほど、またはモル比（ＣａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ））を下げるほど、破壊靭性値、即ち機械的強度が向上することが確認できる。
一方、表６に示すモル比(ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）)が０．７０６、モル比(ＣａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）)が０．２９４のガラス（Ｎｏ．１９）を用いて熔融塩の温度が５００℃の温度で化学強化を行った場合、破壊靭性値は０．７４ＭＰａ・ｍ1/2であった。さらに、複数枚のガラスを同時に５００℃の熔融塩に浸漬し、化学強化したところ、急激に熔融塩が劣化し、強化後の破壊靭性値は０．７４ＭＰａ・ｍ1/2に達しなかった。同様に複数枚のガラスを順次、５００℃の熔融塩に浸漬し、化学強化しても、２回目以降に化学強化したガラスの破壊靭性値は急激に低下した。これは、前述のとおり、ガラス組成中に含まれるＣａ2+イオンが熔融塩中に溶け出し、アルカリ金属イオン同士のイオン効果を阻害したためと推察される。なお、同様の結果が、モル比(ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）)が０．８より小さい場合、モル比(ＣａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）)が０．２より小さい場合にも見られた。
これに対し、表２〜５に示すＮｏ．１〜１８の各ガラスでは、同時に複数枚のガラスを熔融塩に浸漬して化学強化しても、０．９０ＭＰａ・ｍ1/2に以上の破壊靭性値を維持することができた。また、Ｎｏ．１〜１８の各ガラスでは、複数枚のガラスを順次、熔融塩に浸漬して化学強化しても、０．９０ＭＰａ・ｍ1/2に以上の破壊靭性値を維持することができた。
このように、モル比（ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ））が０．８０以上のガラス、または、モル比（ＣａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ））が０．２０以下のガラスでは、化学強化による熔融塩の劣化が生じにくく、高い破壊靭性値を有する化学強化ガラスを安定して生産することができる。これに対し、モル比(ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）)が０．８０未満、モル比(ＣａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）)が０．２０超になると、化学強化によって熔融塩が劣化し、高い破壊靭性値を維持することが困難になる。
なお化学強化後のＮｏ．１〜Ｎｏ．９のガラスには、表面に深さ３０〜１２０μｍの圧縮応力層が形成されており、圧縮応力の大きさは２．０ｋｇｆ／ｍｍ2以上の値（１９．６ＭＰａ以上の値）となっている。また、化学強化後のＮｏ．１０〜Ｎｏ．１８のガラスには、表面に深さ２０〜１２０μｍの圧縮応力層が形成されており、圧縮応力の大きさは２．０ｋｇｆ／ｍｍ2以上の値（１９．６ＭＰａ以上の値）となっている。
以上の結果から、本発明の一態様によれば、磁気記録媒体用基板に求められる特性を兼ね備えたガラスが得られることが確認された。
また、イオン交換処理後に取代を０．５〜５μｍの範囲内から適宜選択して鏡面研磨を実施したこと以外は上記と同様にしてガラス基板を作製した。得られた複数枚のガラス基板の断面をバビネ法により観察したところ、イオン交換層が形成されており、機械的強度の劣化は見られなかった。その他特性については上記と同様であった。【０１５６】
各実施例（化学強化後のＮｏ．１〜Ｎｏ．１８の各ガラス）について、前記したバビネ法により観察により得られた断面写真では、２つの主表面に垂直な仮想断面における応力プロファイルにおいて、引張応力分布が凸形状であり、アップヒルは見られなかった。これら応力プロファイルから、図３に基づき説明した前記方法でＴａｖ／Ｔｍａｘを求めたところ、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５のガラスの化学強化後のＴａｖ／Ｔｍａｘの値はいずれも０．８以上であった。また、Ｎｏ．１６〜Ｎｏ．１８のガラスの化学強化後のＴａｖ／Ｔｍａｘの値はいずれも０．５以上であった。
上記の応力プロファイルを示す化学強化ガラス基板が遅れ破壊を示さないことを実証するため、以下の試験を行った。
実施例において破壊靭性値を測定した化学強化処理後の試料には、押し込み荷重９．８１Ｎでビッカース圧子を押し込んでできた圧痕が存在する。この圧痕のある試料を環境試験機に入れて温度８０℃、相対湿度８０％の環境下に７日間放置した後、取り出し、圧痕を観察した。試料は、各実施例ともに１００枚ずつ用意し、上記試験を行った結果、いずれの試料においても圧痕からのクラックの伸長は認められなかった。
これに対し、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏを含みＬｉ2Ｏを含まないガラス、例えば、Ｎｏ．３のガラス組成において、Ｌｉ2Ｏの全量をＮａ2Ｏに置換した組成を有するガラス、を硝酸カリウムの熔融塩に浸漬して化学強化した試料は、バビネ法による応力プロファイルにおいて、図２に示すようにアップヒルが観察され、Ｔａｖ／Ｔｍａｘ＜０．５であった。当該試料について、上記試験を行ったところ、１００枚のうち８枚について、圧痕からのクラックの伸長が認められ、３枚についてはクラックの伸長が著しく、破損していた。
以上の遅れ破壊の加速試験の結果から、実施例の化学強化ガラス基板において遅れ破壊防止効果が得られていることを確認した。【０１５７】
３．磁気ディスクの評価
（１）平坦性
一般に、平坦度が５μｍ以下であれば信頼性の高い記録再生を行うことができる。上記方法で実施例のガラス基板を用いて形成した各磁気ディスク表面の平坦度（ディスク表面の最も高い部分と、最も低い部分との上下方向（表面に垂直な方向）の距離（高低差））を、平坦度測定装置で測定したところ、いずれの磁気ディスクも平坦度は５μｍ以下であった。この結果から、実施例のガラス基板は、ＦｅＰｔ層またはＣｏＰｔ層形成時の高温処理においても大きな変形を起こさなかったことが確認できる。【０１５８】
（２）ロードアンロード試験
上記方法で実施例のガラス基板を用いて形成した各磁気ディスクを、回転数１００００ｒｐｍの高速で回転する２．５インチ型ハードディスクドライブに搭載し、ロードアンロード（Load Unload、以下、ＬＵＬ）試験を行った。上記ハードディスクドライブにおいて、スピンドルモーターのスピンドルはステンレス製であった。いずれの磁気ディスクもＬＵＬの耐久回数は６０万回を超えた。また、ＬＵＬ試験中にスピンドル材料との熱膨張係数の違いによる変形や高速回転によるたわみが生じると試験中にクラッシュ障害やサーマルアスペリティ障害が生じるが、いずれの磁気ディスクも試験中にこれら障害は発生しなかった。【０１５９】
（３）耐衝撃性試験
磁気ディスク用ガラス基板（２．５インチサイズ、板厚０．８ｍｍ）を作製し、ランスモント社製ＭＯＤＥＬ−１５Ｄを用いて衝撃試験を行った。この衝撃試験は、磁気ディスク用ガラス基板を、ＨＤＤのスピンドル及びクランプ部に似せて作製された専用の衝撃試験用治具に組み付け、１ｍｓｅｃで１５００Ｇの正弦半波パルスの衝撃を主表面に対する垂直方向に与え、この磁気ディスク用ガラス基板の破損状況を見ることによって行った。
その結果、実施例のガラス基板においては破損が観察されなかった。一方、比較例のガラス基板については破損が観察された。この破損発生部について詳細に調査した結果、多くがディスク内径部に位置していることがわかった。【０１６０】
以上の結果から、本発明によれば耐衝撃性に優れ、信頼性の高い記録再生が可能である磁気記録媒体用ガラス基板が得られることが確認できる。【０１６１】
上記方法で実施例のガラス基板を用いて作製した磁気ディスクをレーザー光の照射により磁化反転をアシストする記録方式（熱アシスト記録方式）のハードディスクドライブに搭載し、熱アシスト記録方式の磁気記録装置を作製した。前記磁気記録装置は、磁気記録媒体（磁気ディスク）の主表面を加熱するための熱源（レーザー光源）と、記録素子部と、再生素子部とを有する熱アシスト磁気記録ヘッド、および磁気ディスクを有する。なお、上記磁気記録装置の磁気ヘッドはＤＦＨ（Dynamic Flying Height）ヘッドであり、磁気ディスクの回転数は１００００ｒｐｍである。
これとは別に、作製した磁気ディスクをマイクロ波によりアシストする記録方式（マイクロ波アシスト記録方式）のハードディスクドライブに搭載し、マイクロ波アシスト記録方式の情報記録装置を作製した。このように高Ｋｕ磁性材料とエネルギーアシスト記録の組み合わせた情報記録装置によれば、先に説明したように高密度記録を実現することができる。【０１６２】
本発明の一態様によれば、高密度記録化に最適な磁気記録媒体を提供することができる。【０１６３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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