(57)【要約】      （修正有）【課題】情報記録ガラス基板用のガラス材料の靱性を改善し、マイクロクラックによる強度低下と磁気ヘッド衝突時のクラック発生を低減する。【解決手段】情報記録ガラス基板用のガラス材料の組成を、５〜１５mass％のＮａ２Ｏ、０〜１０mass％のＬｉ２Ｏ、５〜１５mass％のＡｌ２Ｏ３、０〜６mass％のＣａＯ、２〜１０mass％のＴｉＯ２、５３〜７５mass％のＳｉＯ２を含有し、かつ、Ｎｂ酸化物及び／又はＶ酸化物を、Ｎｂ２Ｏ５換算又はＶ２Ｏ５換算で０．５〜１０mass％含有するもの、又は、５〜１５mass％のＮａ２Ｏ、０〜１０mass％のＬｉ２Ｏ、５〜１５mass％のＡｌ２Ｏ３、０〜６mass％のＣａＯ、２〜６mass％のＴｉＯ２、０〜５mass％のＺｒＯ２、５３〜７５mass％のＳｉＯ２を含有し、かつ、Ｎｂ酸化物及び／又はＶ酸化物を、Ｎｂ２Ｏ５換算又はＶ２Ｏ５換算で０．５〜１０mass％含有するものとする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
５〜１５mass％のＮａ２Ｏ、０〜１０mass％のＬｉ２Ｏ、５〜１５mass％のＡｌ２Ｏ３、０〜６mass％のＣａＯ、２〜１０mass％のＴｉＯ２、５３〜７５mass％のＳｉＯ２を含有し、かつ、Ｎｂ酸化物及び／又はＶ酸化物を、Ｎｂ２Ｏ５換算又はＶ２Ｏ５換算で０．１〜１０mass％含有することを特徴とする情報記録ガラス基板用ガラス材料。
【請求項２】
５〜１５mass％のＮａ２Ｏ、０〜１０mass％のＬｉ２Ｏ、５〜１５mass％のＡｌ２Ｏ３、０〜６mass％のＣａＯ、２〜６mass％のＴｉＯ２、０〜５mass％のＺｒＯ２、５３〜７５mass％のＳｉＯ２を含有し、かつ、Ｎｂ酸化物及び／又はＶ酸化物を、Ｎｂ２Ｏ５換算又はＶ２Ｏ５換算で０．１〜１０mass％含有することを特徴とする情報記録ガラス基板用ガラス材料。
【請求項３】
請求項１又は２の情報記録ガラス基板用ガラス材料において、前記Ｎｂ酸化物がＮｂＯ、ＮｂＯ２及び／又はＮｂ２Ｏ５であり、前記Ｖ酸化物がＶ２Ｏ、Ｖ２Ｏ２、Ｖ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ４、Ｖ２Ｏ５、ＶＯ、Ｖ３Ｏ５及び／又はＶＯ２であることを特徴とする情報記録ガラス基板用ガラス材料。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの情報記録ガラス基板用ガラス材料において、該ガラス材料を成形・加工した基板について落下試験を行った際の割れない落下高さ（ドライブ落下強度）が５８０ｍｍ以上である情報記録ガラス基板用ガラス材料。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの情報記録ガラス基板用ガラス材料において、熱膨張係数が６５×１０−７／℃〜８０×１０−７／℃である情報記録ガラス基板用ガラス材料。
【請求項６】
円板状に成形した請求項１〜５のいずれかの情報記録ガラス基板用ガラス材料に外周加工、内孔加工及び研磨加工を施したことを特徴とする情報記録ガラス基板。
【請求項７】
請求項６の情報記録ガラス基板に、さらに化学強化処理を施したことを特徴とする情報記録ガラス基板。
【請求項８】
請求項６又は７のガラス基板の表面に磁性膜を形成したことを特徴とする情報記録ディスク。
【請求項９】
請求項８の情報記録ディスクが組み込まれていることを特徴とするハードディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報記録ガラス基板用のガラス材料、該ガラス材料を成形、加工した情報記録ガラス基板、さらにその情報記録用ガラス基板の表面に磁性膜を形成した情報記録ディスク及びこれを組み込んだハードディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスク装置に用いる情報記録ディスクにはガラス製の基板が用いられるようになっている。このような情報記録ガラス基板は、表面が平滑なほど、硬度が大きいほど、ヤング率が大きいほど好ましい。特許文献１には、情報記録ガラス基板に適したガラス材料組成が開示されている。この組成のガラス材料は、硬度及びヤング率が大きいので、表面に傷がつきにくく、回転による変形も少ない優れた情報記録ガラス基板を得ることができる。また、このガラス材料は溶融性に優れ泡・脈理などの欠点が生じにくいので、ガラス基板の製造効率にも優れている。しかし、研磨時あるいは衝撃を加えた時のクラックの発生の点で問題がある。
【０００３】
本出願に関する先行技術文献情報として次のものがある。
【特許文献１】特許第２９８７８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
情報記録ディスクはますます記録情報の高密度化が要請され、これに伴い情報記録ガラス基板もさらに高品質なものが求められている。前記従来のガラス材料は確かに硬度及びヤング率に優れるのであるが、さらに製造工程やハンドリング時の基板の割れや、磁気ヘッドが衝突したとき等の衝撃による表面クラックの発生を低減したいという要請がある。
【０００５】
製造工程やハンドリング時に基板が割れやすくなる原因として、研磨の際に表面に生じるマイクロクラックによる強度低下が考えられる。これは、ガラス材料の脆さが原因しており、靱性（ねばり強さ）を改善できればマイクロクラックの低減が可能である。また、ハードディスク装置の磁気ヘッドが基板に衝突した場合でも、靱性に優れていれば基板表面にクラックが発生するのを防止できる。
【０００６】
本発明は、情報記録ガラス基板用のガラス材料の靱性を改善し、マイクロクラックによる強度低下と磁気ヘッド衝突時のクラックの発生を低減することを課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（構成１）本発明は、５〜１５mass％のＮａ２Ｏ、０〜１０mass％のＬｉ２Ｏ、５〜１５mass％のＡｌ２Ｏ３、０〜６mass％のＣａＯ、２〜１０mass％のＴｉＯ２、５３〜７５mass％のＳｉＯ２を含有し、かつ、Ｎｂ酸化物及び／又はＶ酸化物を、Ｎｂ２Ｏ５換算又はＶ２Ｏ５換算で０．１〜１０mass％含有することを特徴とする情報記録ガラス基板用ガラス材料である。
【０００８】
（構成２）また本発明は、５〜１５mass％のＮａ２Ｏ、０〜１０mass％のＬｉ２Ｏ、５〜１５mass％のＡｌ２Ｏ３、０〜６mass％のＣａＯ、２〜６mass％のＴｉＯ２、０〜５mass％のＺｒＯ２、５３〜７５mass％のＳｉＯ２を含有し、かつ、Ｎｂ酸化物及び／又はＶ酸化物を、Ｎｂ２Ｏ５換算又はＶ２Ｏ５換算で０．１〜１０mass％含有することを特徴とする情報記録ガラス基板用ガラス材料である。
【０００９】
（構成３）また本発明は、前記構成１又は２の情報記録ガラス基板用ガラス材料において、前記Ｎｂ酸化物がＮｂＯ、ＮｂＯ２及び／又はＮｂ２Ｏ５であり、前記Ｖ酸化物がＶ２Ｏ、Ｖ２Ｏ２、Ｖ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ４、Ｖ２Ｏ５、ＶＯ、Ｖ３Ｏ５及び／又はＶＯ２であることを特徴とする情報記録ガラス基板用ガラス材料である。
【００１０】
（構成４）また本発明は、前記構成１〜３のいずれかの情報記録ガラス基板用ガラス材料において、該ガラス材料を成形・加工した基板について落下試験を行った際の割れない落下高さ（ドライブ落下強度）が５８０ｍｍ以上である情報記録ガラス基板用ガラス材料である。。
【００１１】
（構成５）また本発明は、前記構成１〜４のいずれかの情報記録ガラス基板用ガラス材料において、熱膨張係数が６５×１０−７／℃〜８０×１０−７／℃である情報記録ガラス基板用ガラス材料である。
【００１２】
（構成６）また本発明は、円板状に成形した前記構成１〜５のいずれかの情報記録ガラス基板用ガラス材料に外周加工、内孔加工及び研磨加工を施したことを特徴とする情報記録ガラス基板である。
【００１３】
（構成７）また本発明は、前記構成６の情報記録ガラス基板に、さらに化学強化処理を施したことを特徴とする情報記録ガラス基板である。
【００１４】
（構成８）また本発明は、前記構成６又は７のガラス基板の表面に磁性膜を形成したことを特徴とする情報記録ディスクである。
【００１５】
（構成９）また本発明は、前記構成８の情報記録ディスクが組み込まれていることを特徴とするハードディスク装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の情報記録ガラス基板用ガラス材料は、溶融性に優れるのでガラス基板を効率よく製造可能であり、硬度及びヤング率が大きいので傷つきにくく変形も少なく、さらに靱性が向上したことでマイクロクラックや表面のクラックを防ぐ効果がある。
【００１７】
したがって、本発明の情報記録ガラス基板及び情報記録ディスクは、製造効率に優れ、研磨時のマイクロクラックの発生が低減して強度低下が防止されるので割れにくく、磁気ヘッドが衝突したときに表面にクラックが発生しにくいという特徴を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭利研究した結果、次の組成を持つガラスはクラックの発生が少ないことを発見した。
本発明の情報記録ガラス基板用ガラス材料は、組成として、５〜１５mass％のＮａ２Ｏ、０〜１０mass％のＬｉ２Ｏ、５〜１５mass％のＡｌ２Ｏ３、０〜６mass％のＣａＯ、２〜１０mass％のＴｉＯ２、５３〜７５mass％のＳｉＯ２を含有し、かつ、Ｎｂ酸化物及び／又はＶ酸化物を、Ｎｂ２Ｏ５換算又はＶ２Ｏ５換算で０．１〜１０mass％含有するものである。また、ＴｉＯ２の一部をＺｒＯ２に置換することもできる。その場合、５〜１５mass％のＮａ２Ｏ、０〜１０mass％のＬｉ２Ｏ、５〜１５mass％のＡｌ２Ｏ３、０〜６mass％のＣａＯ、２〜６mass％のＴｉＯ２、０〜５mass％のＺｒＯ２、５３〜７５mass％のＳｉＯ２を含有し、かつ、Ｎｂ酸化物及び／又はＶ酸化物を、Ｎｂ２Ｏ５換算又はＶ２Ｏ５換算で０．１〜１０mass％含有することが望ましい。
【００１９】
本発明の情報記録ガラス基板用ガラス材料の各成分の適正範囲については、下記の通りである。
（Ｎａ２Ｏの含有率について）
Ｎａ２Ｏは、５mass％未満では、十分な溶融性を得ることができず、１５mass％を越えると化学的耐久性が悪くなるので、５〜１５mass%の範囲が望ましい。
（Ｌｉ２Ｏの含有率について）
Ｌｉ２Ｏは、溶融性を良くする効果があるが、１０mass％を越えると化学的耐久性が悪くなるので、０〜１０mass%の範囲が望ましい。
（Ａｌ２Ｏの含有率について）
Ａｌ２Ｏ３は、５mass％未満では、化学的耐久性が悪くなり、１５mass％を越えると失透を生じやすくなるので、５〜１５mass%の範囲が望ましい。
（ＣａＯの含有率について）
ＣａＯは、硬度を高め溶融性を良くする効果があるが、ＴｉＯ２と併用する場合、６mass％を越えると失透を生じやすくなる。また、Ｎｂ２Ｏ５やＶ２Ｏ５にも溶融性を良くする効果があるので、ＣａＯは必須ではなく、０〜６mass%の範囲が望ましい。
（ＴｉＯ２の含有率について）
ＴｉＯ２は、２mass％未満では、硬度及びヤング率を高める効果が十分でなく、１０mass％を越えると結晶化しやすいので、２〜１０mass%の範囲が望ましい。
（ＺｒＯ２の含有率について）
ＴｉＯ２の一部をＺｒＯ２に置換しても硬度及びヤング率を高める効果が得られる。ただし、ＺｒＯ２を増すと溶融性が悪くなるので、０〜５mass%の範囲が望ましい。
（ＳｉＯ２の含有率について）
ＳｉＯ２は、５３mass％未満では、化学的耐久性が悪くなり、７５mass％を越えると溶融性が悪くなるので、５３〜７５mass%の範囲が望ましい。
【００２０】
上記組成にＮｂ酸化物及び／又はＶ酸化物を加えることで、硬度、ヤング率の特性を損なうことなく、研磨時のマイクロクラック、衝撃時のクラックの発生を抑制できる。これはガラスの靱性が改善されるためであると考えられる。
（Ｎｂ酸化物の含有量について）
Ｎｂ酸化物の含有量はそれぞれＮｂ２Ｏ５換算で０．１〜１０mass％が望ましい。Ｎｂ２Ｏ５換算とは、ガラス材料が含有するＮｂ酸化物が全てＮｂ２Ｏ５であると仮定した場合のＮｂ酸化物の質量（mass）％である。０．１mass％未満であると、クラック発生の抑制効果が十分でなく、１０mass％を超えると、密度が大きくなり好ましくない。
ガラス材料中、Ｎｂ酸化物はＮｂＯ、ＮｂＯ２／又はＮｂ２Ｏ５のいずれの形で存在してもよいし、またこれらのうちの２種以上の酸化物が混在した状態でもよい。すなわち、Ｎｂ酸化物がどのような形であっても、クラック発生を抑制する効果に影響はないからである。
（Ｖ酸化物の含有量について）
Ｖ酸化物の含有量はＶ２Ｏ５換算で０．１〜１０mass％が適当である。Ｖ２Ｏ５換算とは、ガラス材料が含有するＶ酸化物が全てＶ２Ｏ５であると仮定した場合のＶ酸化物の質量mass％である。０．１mass％よりも少ないとクラック発生の抑制効果が十分でなく、１０mass％を超えると、Ｖ２Ｏ５の場合、硬度低下を生じ好ましくない。
ガラス材料中、Ｖ酸化物はＶ２Ｏ、Ｖ２Ｏ２、Ｖ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ４、Ｖ２Ｏ５、ＶＯ、Ｖ３Ｏ５又はＶＯ２のいずれの形で存在してもよいし、またこれらのうちの２種以上の酸化物が混在した状態でもよい。Ｖ酸化物がどのような形であっても、クラック発生を抑制する効果に影響はないからである。
【００２１】
上記組成を有する情報記録ガラス基板用ガラス材料はマイクロクラックの発生を抑制するので、ガラス基板の強度劣化が防止され、基板の落下試験を行った際の割れない落下高さ（ドライブ落下強度）を５８０ｍｍ以上とすることが容易に実現される。なお、ドライブ落下強度の定め方については後述する。
【００２２】
上記組成を有する情報記録ガラス基板用ガラス材料において、熱膨張係数が６５×１０−７／℃〜８０×１０−７／℃であることが望ましい。ＴｉＯ２の配合量を増加することで熱膨張係数を大きくでき、ＳｉＯ２の配合量を増加することで、熱膨張係数を小さくでき、これらＴｉＯ２、ＳｉＯ２の配合量を適宜調整することで、ガラス材料の熱膨張係数を容易に６５×１０−７／℃〜８０×１０−７／℃の範囲とすることができる。また、Ｎｂ酸化物及び／又はＶ酸化物を配合することで硬度、ヤング率の特性を損なうことなく、研磨時のマイクロクラック、衝撃時のクラックの発生を抑制する効果がさらに向上する。
【００２３】
本発明の情報記録ガラス基板用ガラス材料は、上記の組成となるように原材料を混合、溶融し、従来の情報記録ガラス原板用ガラス材料と同様の工程で得ることができる。Ｎｂ酸化物は、例えばＮｂ２Ｏ５を原料に配合し、Ｖ酸化物は、例えばＶ２Ｏ５を原料に配合すればよい。成形法は従来のガラス基板の成形法と同様でよく、プレス成形で円板状に成形する方法、円筒状に成形した後に円板状にスライスカットする方法などが適用できる。円板状に成形した情報記録ガラス基板用ガラス材料の厚さは、特に限定されるものではないが、例えば０．２〜１．８ｍｍの範囲のものとすることができる。
【００２４】
本発明の情報記録ガラス基板の成形法は、円板状に成形した本発明の情報記録ガラス原板用ガラス材料に外周加工、内周加工及び研磨加工を施す。外周加工方法、内孔加工方法及び研磨加工方法は特に限定されるものではなく、周知の方法が適用できる。
【００２５】
外周加工は、例えば外周を所定の外径に切断し、その後厳密に規定された外径寸法、外周形状（面取り形状）となるように研磨される。ただし、外径の切断工程は省略されることがある。内孔加工は例えばコアドリルなどで内孔をくり抜いた後、厳密に規定された内孔寸法、形状（面取り形状）となるように研磨される。研磨加工は、通常数段階に分けて徐々に表面の平滑度が増すように、所定の厚さとなるまで行われる。
【００２６】
本発明のガラス基板は、化学強化処理を行うことで、基板全体の強度が向上する。化学強化処理は、基板表面付近のアルカリ金属イオンを、より大きなイオン半径のアルカリ金属イオンとイオン交換し、基板の表面付近に圧縮応力を発生させる処理である。この化学強化処理は、特に限定されるものではなく、公知の方法が適用できる。例えば、硝酸カリウム、硝酸ナトリウムを主成分とする溶融塩処理液を用い、約３５０〜３８０℃程度に加熱後、一定時間浸漬して、その後洗浄、乾燥するなどして行う方法がある。
【００２７】
本発明の情報記録ディスクは、本発明のガラス基板の表面に磁性膜を形成したものである。磁性膜は、例えば、下から順次、Ｃｒ層からなる下地層、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ等からなる記録層である磁性膜層、保護層、潤滑層かなるものが揚げられる。このような磁性膜の形成方法は周知の方法が適用できる。
【００２８】
本発明の情報記録ディスクは、従来の情報記録ディスクと全く同様にハードディスク装置に組み込むことができる。ハードディスク装置は、情報記録ディスク、その駆動手段、読み出し書き込み手段などがユニット化されたもので、情報を磁気記録し、記録情報を読み出しできるものであればよい。
【実施例】
【００２９】
表１に実施例１〜８のガラス組成とクラック発生率及びドライブ落下強度を示す。実施例のガラス材料はプレス成形後、加工を行なって、直径６５ｍｍ、内孔径２０ｍｍ、厚さ０．６３５ｍｍ、表面粗さ１ｎｍ以下（Ｒａ）の形状の基板に仕上げ、サンプルとした。各サンプル１０枚につきクラック発生率の測定及びドライブ落下試験を実施した。
【００３０】
クラック発生率の測定は次のように行った。アカシ製マイクロビッカース硬度計ＭＶＫ−Ｇ２型を用い、図１に示すように、該硬度計の針２の正方形四角錐形状の先端をサンプル１表面に接触させて垂直に立て、５００ｇの荷重を加え１５秒間保持した。このとき、図２に示すように、サンプル表面に四角錐状の窪み３ができるが、窪み３の４個の角部の少なくとも１つにクラック４が発生した場合に、クラック発生有りと判定し、１０枚のサンプルの内のクラック発生有りの枚数の比率をクラック発生率（％）とした。
【００３１】
ドライブ落下試験は次のように行った（図３参照）。前記サンプルの基板２枚を、東芝株式会社製ドライブ５（ハードディスク装置、製品名：ＭＫ２１０４ＭＡＶ）に上下平行に装填し、該ドライブ５をステンレス鋼板６（大きさ３０ｃｍ×３０ｃｍ、厚さ１５ｍｍ、重量１０．２ｋｇ）に基板面がステンレス鋼板面と平行になるように固定する。一方、コンクリート床７上に上面にシリコンゴム板９（厚さ２．０ｍｍ）を貼付したステンレス鋼板８（厚さ３０ｍｍ）を設置しておき、その上に前記ドライブを固定したステンレス鋼板を任意の高さＨから落下させ、上側に装填した基板が割れる高さ（ｍｍ）を調べる。この試験を各サンプルにつき５回実施し、基板が割れる高さ（ｍｍ）の平均値をドライブ落下強度とした。
【００３２】
【表１】
2005104774.tif 000003
【００３３】
表２に比較例１〜３のガラス組成とクラック発生率を示す（比較例３はドライブ落下強度も示す）。前記の実施例と同様に比較例のサンプルを作成し、各サンプル１０枚につき前記実施例と同様にクラック発生率を測定した。また、比較例３については前記実施例と同様にドライブ落下試験を行った。
【００３４】
【表２】
2005104774.tif 000004
【００３５】
表１の実施例１〜８と表２の比較例１〜３とを比較すると、比較例１〜３はクラック発生率が９０％又は１００％であるが、実施例はいずれもクラック発生率が改善されている。特に実施例１はクラック発生率２０％、実施例２、３、５、６、７はクラック発生率０％であり、クラック発生を抑える効果が大いに改善されたことが証明されている。また、比較例３はドライブ落下強度が５５６ｍｍであるのに対し、実施例は５８９〜７２３ｍｍと大幅に大きな値となっており、研磨時のマイクロクラックの発生が抑制されていることが推定できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】クラック発生率の測定方法の説明図である。
【図２】クラック発生の判定方法の説明図である。
【図３】ドライブ落下強度測定の説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  サンプル
２  針
３  窪み
４  クラック
５  ドライブ
６  ステンレス鋼板
７  床
８  ステンレス鋼板
９  シリコンゴム板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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