(57)【要約】【課題】  高温高湿下での長時間の使用、保存においても強度劣化がなく、アルカリ成分やガラス骨格成分の溶出を一段と高いレベルで抑制すると共に、溶出処理の作業効率を向上させること。【解決手段】  ガラス材料からなるガラス基材２を、リチウム塩を含有する溶融液に浸漬処理してイオン交換反応を行わせる場合において、溶融液中に含まれるイオンと、ガラス基材２の表面部分に含まれるイオンとの間で、１回の浸漬処理で少なくとも２回に渡る継続した異なるイオン交換反応を起こさせることにより、当該継続した異なるイオン交換反応後に、ガラス基材２の表面部分に存在する該継続した異なるイオン交換反応に対応した少なくとも２種類のイオンのイオン濃度を、ガラス基材の内部に存在する同一の少なくとも２種類のイオンのイオン濃度よりも低い値に変更するようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス材料からなるガラス基材を、リチウム塩を含有する溶融液に浸漬処理してイオン交換反応を行わせる場合において、
前記溶融液中に含まれるイオンと、前記ガラス基材の表面部分に含まれるイオンとの間で、１回の浸漬処理で少なくとも２回に渡る継続した異なるイオン交換反応を起こさせることにより、
当該継続した異なるイオン交換反応後に、前記ガラス基材の表面部分に存在する該継続した異なるイオン交換反応に対応した少なくとも２種類のイオンのイオン濃度を、前記ガラス基材の内部に存在する同一の少なくとも２種類のイオンのイオン濃度よりも低い値に変更する置換工程
を具えたことを特徴とするガラス基板の製造方法。
【請求項２】
ガラス材料からなるガラス基材を、リチウム塩を含有する溶融液に浸漬処理してイオン交換反応を行わせる場合において、
前記ガラス基材の表面部分に存在するアルカリ金属イオンを、リチウムイオンに置換する工程と、
前記置換された前記リチウムイオンを、水素イオンに置換する工程と
を具えたことを特徴とするガラス基板の製造方法。
【請求項３】
前記置換後における前記表面部分に存在する前記リチウムのイオン濃度は、前記ガラス基材の内部に存在する前記リチウムのイオン濃度よりも低いことを特徴とする請求項１又は２記載のガラス基板の製造方法。  
【請求項４】
前記置換後における前記表面部分に存在するアルカリ金属イオンのイオン濃度は、前記ガラス基材の内部に存在するアルカリ金属イオンのイオン濃度よりも低いことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。  
【請求項５】
前記置換後における前記表面部分に存在する水素のイオン濃度は、前記ガラス基材の内部に存在する水素のイオン濃度よりも高いことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。  
【請求項６】
前記ガラス基材が、アルカリ金属以外のガラス骨格成分として、アルミニウムおよびボロンを含有している場合において、
前記置換後における前記表面部分に存在するアルミニウムおよびボロンのイオン濃度は、前記ガラス基材の内部に存在するアルミニウムおよびボロンのイオン濃度よりも低いことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。
【請求項７】
前記表面部分において置換される前記アルカリ金属イオンは、ナトリウムおよびカリウムイオンを主体成分とすることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載のガラス基板の製造方法を用いて、該ガラス基材上に、少なくとも、磁性層、保護層、および潤滑層を順次積層する工程
を具えたことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項９】
ガラス基材中でイオン濃度が異なるガラス基板であって、
１回の浸漬処理でリチウムおよびアルカリ金属イオンを含む少なくとも２回に渡る継続した異なるイオン交換反応を起こさせることにより、
前記ガラス基材の表面部分に存在する前記継続した異なるイオン交換反応に対応した前記リチウムおよびアルカリ金属イオンを含む少なくとも２種類のイオンのイオン濃度が、前記ガラス基材の内部に存在する同一の少なくとも２種類のイオンのイオン濃度よりも低い値に変更された置換層
を具えたことを特徴とするガラス基板。
【請求項１０】
ガラス基材中でイオン濃度が異なるガラス基板であって、
前記ガラス基材の表面部分に存在するリチウムのイオン濃度が、前記ガラス基材の内部に存在する前記リチウムのイオン濃度よりも低いことを特徴とするガラス基板。  
【請求項１１】
前記表面部分に存在するアルカリ金属イオンのイオン濃度が、前記ガラス基材の内部に存在するアルカリ金属イオンのイオン濃度よりも低いことを特徴とする請求項９又は１０記載のガラス基板。  
【請求項１２】
前記表面部分に存在する水素のイオン濃度が、前記ガラス基材の内部に存在する水素のイオン濃度よりも高いことを特徴とする請求項９ないし１１のいずれかに記載のガラス基板。  
【請求項１３】
前記ガラス基材が、アルカリ金属以外のガラス骨格成分として、アルミニウムおよびボロンを含有している場合において、
前記表面部分に存在するアルミニウムおよびボロンのイオン濃度が、前記ガラス基材の内部に存在するアルミニウムおよびボロンのイオン濃度よりも低いことを特徴とする請求項９ないし１２のいずれかに記載のガラス基板。
【請求項１４】
前記表面部分において置換される前記アルカリ金属イオンは、ナトリウムおよびカリウムイオンが主体であることを特徴とする請求項９ないし１３のいずれかに記載のガラス基板。
【請求項１５】
請求項９ないし１４のいずれかに記載のガラス基板を用いて、該ガラス基材上に、少なくとも、磁性層、保護層、および潤滑層が順次積層されたことを特徴とする磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板およびガラス基板の製造方法、並びに、磁気記録媒体および磁気記録媒体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気記録媒体である磁気ディスクは、急激な高記録密度化が進んでいる。磁気ディスク装置は、高速回転する磁気ディスク上を、磁気ヘッドを僅かに浮上させて走査させることによってランダムアクセスを実現しているが、高記憶密度と高速アクセスとを両立させる為には、磁気ディスクの回転数を上げることと、磁気ディスクと磁気ヘッドとのスペーシング（ヘッド浮上量）を小さくすることが求められている。
【０００３】
磁気ディスクの基板材料は、従来、Ｎｉ−Ｐめっきを施したアルミニウム基板が主流であったが、磁気ディスクの小型化、薄型化や磁気ディスクの低浮上化等のニーズから高剛性で、高速回転させても変形しづらく、表面の平滑性の高いガラス基板が使われる割合が増加している。
【０００４】
かかるガラス基板に用いられるガラス材料には、溶融点を下げてガラス化や成形性を良くするために、アルカリ金属が数％〜数十％添加されている。ところが、これらアルカリ金属は原子半径が小さくてマイグレーションし易いので、徐々に表面に析出して大気中の二酸化炭素やハロゲンと反応して炭酸塩や塩化物として表面に析出する。このアルカリ成分の溶出は高温高湿下で顕著であり、記録再生ができなくなって、直接エラーとなったり、磁気ヘッドに移着してその浮上を妨げたり腐食させたりして、磁気ディスクとしての信頼性を低下させる原因となる。
【０００５】
また、かかるガラス基板に用いられるガラス材料には、溶融点を下げてガラス化や成形性を良くするために、アルカリ金属の添加の他に、数％〜十数％のアルミニウムやボロンを添加し、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉガラス骨格Ｓｉの一部を４配位のアルミニウムやボロンに置換しガラス骨格構造を柔軟化させている。ところが、これらアルミニウムやボロンは、一定のガラス組成比条件を満たさない場合は３配位のアルミニウムやボロンとして存在し、この場合は４配位のシリコン成分と完全に置換されず、ガラス骨格の崩れや分相化を起こし、これらアルミニウムやボロンもアルカリ金属と同様にマイグレーションを起こし、徐々に表面に析出して大気中の二酸化炭素やハロゲンと反応して炭酸塩や塩化物を表面に形成し、エラーとなったり磁気ヘッドに移着し、磁気ディスクとしての信頼性を低下させる原因となる。
【０００６】
その結果、従来からアルカリ成分の溶出を抑制するための種々の提案がなされており、例えば特許文献１に開示されているように、硝酸ナトリウムと硝酸カリウムの溶融塩に浸漬する化学強化処理の後に、温水に浸漬して洗浄し、さらに熱濃硫酸に浸漬するアルカリイオン封止処理が提案されており、また特許文献２に開示されているように、磁気記録用ガラス基板を硫酸水素塩またはピロ硫酸塩の溶融塩に接触させてガラス成分の溶出を抑制することが提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２２６５３９号公報
【特許文献２】特開２０００−８２２１１号公報
【特許文献３】特開２０００−２２０２５９号公報
【特許文献４】特開２０００−２２０２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、最近における高記憶密度化の動きは、アルカリ溶出の抑制をより高いレベルで要求し、上述のような従来の技術では、十分にその要求を満たすことはできない。
アルカリ溶出の抑制効果を高めようとすると、酸処理を行う特許文献１では、ガラスの骨格自身も破壊されて却ってアルカリイオン溶出量が増大したり、骨格成分であるシリコン、アルミニウム、ボロンの溶出量が増大してしまう。
【０００９】
また、溶融塩による処理を行う特許文献２では、処理が高温であるために、化学強化処理を施したガラス基板は、表面の圧縮応力を形成しているイオンの拡散および熱による歪の緩和が起こり、強度の低下が生じやすいという課題がある。
そこで、本発明の目的は、高温高湿下での長時間の使用、保存においても強度劣化がなく、アルカリ成分やガラス骨格成分の溶出を一段と高いレベルで抑制すると共に、溶出抑制処理の作業効率を向上させることが可能な、ガラス基板およびガラス基板の製造方法、並びに、磁気記録媒体および磁気記録媒体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ガラス材料からなるガラス基材を、リチウム塩を含有する溶融液に浸漬処理してイオン交換反応を行わせる場合において、前記溶融液中に含まれるイオンと、前記ガラス基材の表面部分に含まれるイオンとの間で、１回の浸漬処理で少なくとも２回に渡る継続した異なるイオン交換反応を起こさせることにより、当該継続した異なるイオン交換反応後に、前記ガラス基材の表面部分に存在する該継続した異なるイオン交換反応に対応した少なくとも２種類のイオンのイオン濃度を、前記ガラス基材の内部に存在する同一の少なくとも２種類のイオンのイオン濃度よりも低い値に変更する置換工程を具えることによって、ガラス基板の製造方法を提供する。
【００１１】
本発明は、ガラス材料からなるガラス基材を、リチウム塩を含有する溶融液に浸漬処理してイオン交換反応を行わせる場合において、前記ガラス基材の表面部分に存在するアルカリ金属イオンを、リチウムイオンに置換する工程と、前記置換された前記リチウムイオンを、水素イオンに置換する工程とを具えることによって、ガラス基板の製造方法を提供する。
【００１２】
ここで、前記置換後における前記表面部分に存在する前記リチウムのイオン濃度は、前記ガラス基材の内部に存在する前記リチウムのイオン濃度よりも低くしてもよい。  
前記置換後における前記表面部分に存在するアルカリ金属イオンのイオン濃度は、前記ガラス基材の内部に存在するアルカリ金属イオンのイオン濃度よりも低くしてもよい。  
前記置換後における前記表面部分に存在する水素のイオン濃度は、前記ガラス基材の内部に存在する水素のイオン濃度よりも高くしてもよい。  
前記ガラス基材が、アルカリ金属以外のガラス骨格成分として、アルミニウムおよびボロンを含有している場合において、前記置換後における前記表面部分に存在するアルミニウムおよびボロンのイオン濃度は、前記ガラス基材の内部に存在するアルミニウムおよびボロンのイオン濃度よりも低くしてもよい。
前記表面部分において置換される前記アルカリ金属イオンは、ナトリウムおよびカリウムイオンを主体成分としてもよい。
【００１３】
本発明は、上記記載のガラス基板の製造方法を用いて、該ガラス基材上に、少なくとも、磁性層、保護層、および潤滑層を順次積層する工程を具えることによって、磁気記録媒体の製造方法を提供する。
【００１４】
本発明は、ガラス基材中でイオン濃度が異なるガラス基板であって、１回の浸漬処理でリチウムおよびアルカリ金属イオンを含む少なくとも２回に渡る継続した異なるイオン交換反応を起こさせることにより、前記ガラス基材の表面部分に存在する前記継続した異なるイオン交換反応に対応した前記リチウムおよびアルカリ金属イオンを含む少なくとも２種類のイオンのイオン濃度が、前記ガラス基材の内部に存在する同一の少なくとも２種類のイオンのイオン濃度よりも低い値に変更された置換層を具えることによって、ガラス基板を構成する。
【００１５】
本発明は、ガラス基材中でイオン濃度が異なるガラス基板であって、前記ガラス基材の表面部分に存在するリチウムのイオン濃度が、前記ガラス基材の内部に存在する前記リチウムのイオン濃度よりも低くすることによって、ガラス基板を構成する。  
本発明は、上記記載のガラス基板を用いて、該ガラス基材上に、少なくとも、磁性層、保護層、および潤滑層が順次積層することによって、磁気記録媒体を構成する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ガラス材料からなるガラス基材を、リチウム塩を含有する溶融液に浸漬処理してイオン交換反応を行わせる場合において、溶融液中に含まれるイオンと、ガラス基材の表面部分に含まれるイオンとの間で、１回の浸漬処理で少なくとも２回に渡る継続した異なるイオン交換反応を起こさせることにより、当該継続した異なるイオン交換反応後に、ガラス基材の表面部分に存在する該継続した異なるイオン交換反応に対応した少なくとも２種類のイオンのイオン濃度を、ガラス基材の内部に存在する同一の少なくとも２種類のイオンのイオン濃度よりも低い値に変更するようにしたので、１回の浸漬処理で、ガラス成分の溶出を一段と高いレベルで効率良く抑制することができ、溶出抑制処理の作業効率を向上させることが可能となり、また、そのリチウム塩の反応水溶液はほぼ中性であることから、ガラス骨格の破壊や表面性の悪化を生じることも無く、基板強度の劣化も防ぐことができる。
【００１７】
また、本発明によれば、ガラス成分の溶出抑制処理を施したガラス基板を用いて磁性層を形成しているので、耐候性および寿命に優れた、信頼性の高い磁気記録媒体を作成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
[第１の例]
本発明の第１の実施の形態を、図１〜図７に基づいて説明する。
（ガラス基板の製造方法）
まず、ガラス基板の製造方法の概要について説明する。
【００１９】
本発明は、ガラス基板の製造方法において、ガラス材料からなるガラス基材を、リチウム塩を含有する溶融液に浸漬処理することにより、そのガラス基材と溶融液との間でイオンの置換を行う工程を有することに特徴がある。
すなわち、この工程とは、ガラス材料からなるガラス基材２を、リチウム塩を含有する溶融液に浸漬処理して、溶融液中に含まれるイオンと該ガラス基材２の表面部分４に含まれるイオンとの間で置換反応を起こさせ、ガラス基材２の内部３に対する表面部分４のイオン濃度の比を変更する置換工程である。
従って、最終的に、表面部分４（最表面層）に含まれるイオンのイオン濃度と、ガラス基材２の内部３に含まれるイオンのイオン濃度との比は、異なったものとなっている。
図１は、置換工程としてのアルカリ溶出抑制処理を示す。図２は、アルカリ溶出抑制処理が施されて作成されたガラス基板１の基板構造を示す。
【００２０】
この置換工程には、ステップＳ１の置換の途中工程（第１の置換工程）と、ステップＳ２の置換の最終工程（第２の置換工程）とに分けられる。
【００２１】
まず、ステップＳ１では、最表面層４におけるナトリウムイオンやカリウムイオンが、リチウムイオンに置換される。その結果、最表面層４のリチウムイオンのイオン濃度が、ガラス基材２の内部３のリチウムイオンのイオン濃度よりも高くなる。またこれと同時に、最表面層４のナトリウムイオンやカリウムイオンのイオン濃度は、ガラス基材２の内部３のナトリウムイオンやカリウムイオンのイオン濃度よりも低くなる。
【００２２】
引き続き、ステップＳ２では、最表面層４のリチウムイオンが水素イオンと置換されて、最表面層４のリチウムイオンのイオン濃度が、ガラス基材２の内部３のリチウムイオンのイオン濃度よりも最終的に低くなる。
これにより、最終結果として、図２に示すように、ガラス基板１には、ガラス基材２の内部３上に最表面層４が形成された形で構成される。最表面層４の膜厚は、０〜２００ｎｍ位までの範囲である。
この場合、最表面層４とガラス基材２の内部３とにおける最終的なイオン濃度を比較すると、以下のようになる。
【００２３】
最表面層４におけるリチウムのイオン濃度は、ガラス基材２の内部３におけるリチウムのイオン濃度よりも低い。また、最表面層４におけるナトリウムおよびカリウムのイオン濃度は、ガラス基材２の内部３におけるナトリウムおよびカリウムのイオン濃度よりも低い。最表面層４における水素のイオン濃度は、ガラス基材２の内部３における水素のイオン濃度よりも高い。
なお、このガラス基板１は、従来の磁気記録用ガラス基板の製造方法に広く用いられてきた研磨工法により作製したガラス基板においても、また、加熱軟化したガラス材を、一対の平坦なプレス面を有する金型で加圧成形することにより製造したガラス基板、いわゆる成形ガラス基板においても同様である。
【００２４】
(ガラス基板の基板深さとイオン濃度の関係)
以下、上記製造方法により作成されたガラス基板１について説明する。
図３〜図５は、上記製造方法により作成されたガラス基板１の表面部分の深さと金属イオン濃度との関係を示す。
図３は、リチウム塩を含有する溶融液にガラス基板１を浸漬する前の状態であり、ガラス基板１の表面部分の深さと、リチウムイオン（Ｌｉ）、ナトリウムイオン（Ｎａ）、カリウムイオン（Ｋ）のアルカリイオン濃度との関係を示す。
図４は、リチウム塩を含有する溶融液にガラス基板１を浸漬する置換の途中工程の状態を示す。
ただし、このアルカリ溶出抑制処理の条件は、溶液温度１７０℃、浸漬時間１時間である。
リチウムイオンが、ガラス基板１の最表面層４のナトリウムイオン、カリウムイオンとイオン交換を行い、最表面層４にリチウムイオンが多い層が形成されていることがわかる。
これは、最表面層４のナトリウムイオンやカリウムイオンがリチウムイオンに置換され、その結果、最表面層４のリチウムイオン濃度が、ガラス基材２の内部３のリチウムイオン濃度よりも高くなり、また、最表面層４のナトリウムイオンやカリウムイオン濃度が、ガラス基材２の内部３のナトリウムイオンやカリウムイオン濃度よりも低くなることに起因する。
【００２５】
図５は、リチウム塩を含有する溶融液にガラス基板１を浸漬する置換工程の終了後の状態を示す。
ただし、このアルカリ溶出抑制処理の条件は、溶液温度１７０℃、浸漬時間３時間である。
溶融液中の水分子が解離してなる水素イオン（Ｈ）が、置換後の最表面層４のリチウムイオンとイオン交換を行い、最表面層４に水素イオンが多い層が形成されていることがわかる。
そして、最表面層４のリチウムイオンが水素イオンと置換されることにより、最表面層４のリチウムイオン濃度がガラス基材２の内部３のリチウムイオン濃度よりも最終的に低くなることがわかる。
【００２６】
これは、リチウムイオンは他のアルカリイオンであるナトリウムイオンやカリウムイオンに比べて、イオン半径が小さく、ガラス中の非架橋酸素と強く結びついて他のアルカリイオンに比べて溶出が少ないリチウムイオンを、ナトリウムイオンやカリウムイオンと置換させた上で、最表面層４においてリチウムイオンのイオン濃度を一旦高くしておき、引き続き、この高濃度なリチウムイオンを水素イオンで置換することにより、最終的に、最表面層４のリチウム、ナトリウム、カリウムイオン濃度がガラス基材２の内部３のリチウム、ナトリウム、カリウムイオン濃度よりも低くなることに起因しており、これにより、アルカリイオンの溶出が高いレベルで効率よく抑制されることになる。
【００２７】
図６〜図７は、上記製造方法により作成されたガラス基板１の表面部分の深さと基材成分の濃度との関係を示す。  
図６は、リチウム塩を含有する溶融液にガラス基板を浸漬する前のガラス基板１の表面部分の深さに対する、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、およびボロン（Ｂ）のガラス骨格金属濃度の関係を示す。
【００２８】
図７は、リチウム塩を含有する溶融液にガラス基板１を浸漬する第１および第２の置換工程を経た、ガラス基板１の表面部分の深さに対する、シリコン、アルミニウム、およびボロンのガラス骨格金属濃度の関係を示す。
ただし、このアルカリ溶出抑制処理の条件は、溶液温度１７０℃、浸漬時間３時間である。
【００２９】
図６および図７から、最表面層４（〜２００ｎｍ位まで）の範囲において、シリコン、アルミニウム、ボロンは減少している。これにより、４配位シリコン骨格と置換せずに、３配位として存在しシリコン骨格から分相化したガラス表面のアルミニウムやボロンを効果的に除去した最表面層４が形成されていることがわかる。
【００３０】
このように、最表面層４のアルミニウム、ボロンのイオン濃度が、ガラス基材２の内部３のアルミニウム、ボロンのイオン濃度よりも低い状態を取るようになり、その結果、アルミニウムやボロンの骨格成分の溶出も抑制することができる。
【００３１】
本発明に使用されるリチウム塩としては、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、リン酸塩等を挙げることができる。また、これらの混合物を用いてもよい。さらに、ナトリウム塩等アルカリ金属と混合してもよい。混合物を用いることによって、溶融温度の低下を図ることができると共に、イオン交換反応の制御を行うことができる。
【００３２】
（応用例）
以下、ガラス基板１の製造方法の応用例について説明する。
ガラス基板１の製造方法では、リチウム塩の溶融液にガラス基板１を浸漬処理してアルカリ成分の溶出を抑制するのであるが、これらリチウム塩の中では、硝酸塩が水に対する溶解度が高く好ましい。
【００３３】
リチウム塩が高濃度に存在することにより、水溶液の沸点は上昇し、水溶液でありながら１００℃以上での処理が可能である。硝酸リチウムの場合、１０００ｇの水に対し、２６００ｇの硝酸リチウムを加えることにより、１７０〜１８０℃の処理が可能である。
アルカリイオン溶出の抑制効果は、処理温度が高い方が有効であるが、処理温度が高すぎると、化学強化処理を施したガラス基板では、表面の圧縮応力を形成しているイオンの拡散および熱による歪の緩和が生じ、強度の低下が生じる。このため処理温度は１００〜２００℃、さらには１３０〜１８０℃が好ましい。
【００３４】
また、アルカリイオン溶出の抑制の処理時間は、一般的には長い方が有効であるが、処理時間が短すぎると、アルカリイオン溶出抑制効果は得られず、逆に、処理時間が過剰に長くなるとガラス骨格成分であるシリコンやアルミニウム及びボロンの骨格構造が崩れ、これら骨格成分の溶出を生じると共に、それに伴いアルカリイオンの溶出も逆に増えてしまうことになる（後述する図１２参照）。
【００３５】
リチウム塩を含有する水溶液のｐＨは、好ましくはｐＨ５〜９であり、より好ましくは中性であり、酸やアルカリのようにガラスを侵す作用も小さく、溶出抑制処理によるガラス骨格の破壊や表面性の悪化を生じることもない。
【００３６】
本発明では、ガラス基板１を、加熱したリチウム塩水溶液で処理する前に、ガラス基板の割れを防止するため、ガラス基板を１００〜１５０℃に予熱しておくことが好ましい。
リチウム塩の溶融液に浸漬中、ガラス基板１の表面全体が均一にイオン交換できるようにするために、ガラス基板１を端面で保持、すなわち、基板の厚さ方向の面を複数箇所で支持して実質的に鉛直方向に沿って立てた状態で、主表面において溶融液と接触しない部分ができるだけ存在しないようにすることが望ましい。
【００３７】
また、本発明のガラス基板１の製造方法では、ガラス基板１をリチウム塩の溶融液に浸漬処理後水洗浄を行うのが好ましい。水洗浄により、浸漬処理後ガラス基板表面に残存するリチウム塩、ナトリウム塩およびカリウム塩を洗い流し、ガラス基板１の表面で異物などの欠陥の発生を防止することができる。
洗浄方法としては、通常の浸漬洗浄、また必要に応じてスクラブ洗浄を行うことができる。さらに温水洗浄を併用してもよい。また、市販の洗浄剤（中性洗剤、界面活性剤、アルカリ性洗剤など）を併用してもよい。洗浄後は、溶剤蒸気乾燥等公知の方法により乾燥することができる。
また、各洗浄工程では、加熱や超音波印加を行ってもよい。
【００３８】
本発明のガラス基板のガラス材料としては、リチウムイオンと交換可能なアルカリ金属イオンを有するガラス材料を用いることができる。例えば、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、アルミノボロシリケートガラス、ボロシリケートガラス等のガラスを用いることができる。アルミノシリケートガラスは、化学強化処理によるアルカリ溶出抑制効果が大きくなり、好ましい。
また、本発明は、必要に応じて、以下に述べるような化学強化処理を施したガラス基板１に対して有効である。
化学強化処理は、加熱により溶融した化学強化処理液にガラス基板を浸漬し、ガラス表面層のイオンを化学処理液中のイオンでイオン交換させる方法、すなわち、イオン交換法によって行う。
【００３９】
イオン交換法では、ガラス転移温度（Ｔｇ）以下の温度領域で化学強化処理液に浸漬し、ガラス基板表面付近のアルカリ金属イオン、例えばリチウムイオンまたはナトリウムイオンをそれよりもイオン半径の大きいアルカリ金属イオン、例えばナトリウムイオンまたはカリウムイオンと置換し、イオン交換した部分の容積増加によってガラス表面に強い圧縮応力を発生させてガラス表面を強化する。
【００４０】
化学強化処理液としては、硝酸カリウム（ＫＮＯ３）、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）などの溶融塩やこれらの塩を混合したもの（例えばＫＮＯ３＋ＮａＮＯ３，ＫＮＯ３＋Ｋ２ＣＯ３など）の溶融塩を用いることができる。
【００４１】
化学強化処理液の温度は、イオン交換を促進するためには高温であることが好ましいが、ガラス基板の変形を防止するため、ガラス転移温度以下が好ましい。通常、３５０℃〜７００℃、特に３５０℃〜４５０℃であることが好ましい。
浸漬時間は、０．５〜１０時間であることが望ましい。０．５時間以下では化学強化の効果が不十分であり、１０時間以上では、表面が粗れて平滑度が低下する。
【００４２】
化学強化する際には、ガラス基板の割れやヒビを防止するため、また化学強化処理液中の溶融塩がガラス基板表面において結晶化することを防止するため、ガラス基板を化学強化処理液に浸漬する前に、ガラス基板を２００℃〜３５０℃に予熱することが望ましい。
化学強化処理液溶に浸漬中、ガラス基板の表面全体を均一に化学強化できるようにするために、ガラス基板を端面で保持、即ち、基板の厚さ方向の面を複数箇所で支持して実質的に鉛直方向に沿って立てた状態で、主表面において処理液と接触しない部分ができるだけ存在しないようにすることが望ましい。
【００４３】
（まとめ）
以上説明した、本発明のガラス基板１の製造方法についてまとめる。
ガラス基板１を、リチウム塩を含有する溶融液中に浸漬することによって、まず第１の置換工程では、リチウムイオンと、ナトリウムイオンおよびカリウムイオンとのイオン交換反応を生じさせ、最表面層４のナトリウムイオンやカリウムイオンがリチウムイオンに置換され、その結果、最表面層４のリチウムイオン濃度が、ガラス基材２の内部３のリチウムイオン濃度よりも高い層を形成すると共に、最表面層４のナトリウムイオンやカリウムイオン濃度は、ガラス基材２の内部３のナトリウムイオンやカリウムイオン濃度よりも低くなる。引き続き、第２の置換工程では、最表面層４のリチウムイオンが水素イオンと置換されて、最表面層４のリチウムイオン濃度がガラス基材２の内部３のリチウムイオン濃度よりも最終的に低い層を形成し、ガラス基板１中のリチウムイオンやナトリウムイオンおよびカリウムイオン成分の溶出を抑制することができる。
【００４４】
また、上記置換工程において、同時に、４配位シリコン骨格と置換せずに、３配位として存在しシリコン骨格から分相化した最表面層４のアルミニウムやボロンを効果的に除去し、その結果として、アルミニウムやボロンの骨格成分の溶出を抑制することができる。
また、溶融液を用いた処理であるために、リチウムイオンとのイオン交換並びに水素イオンとのイオン交換が非常に短い時間で行うことができ、化学強化を施したガラス基板１に対しても、表面に形成されている圧縮応力層への影響が小さく、ガラス強度の低下は殆ど生じなくすることができる。
【００４５】
[第２の例]
本発明の第２の実施の形態を、図８〜図１５に基づいて説明する。なお、前述した第１の例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。
【００４６】
（実施例１：磁気記録媒体の製造方法）
本例では、第１の例のガラス基板１を用いて、磁気記録媒体を製造する場合の例である。
図８は、磁気記録媒体の作成処理を示す。
この処理では、ガラス基板１を、以下に説明するステップＳ１１のガラス成形工程、ステップＳ１２の穴あけ工程、ステップＳ１３のアルカリ溶出抑制処理工程によって作成した後、ステップＳ１４の磁性層等を形成する成膜工程を経て、磁気記録媒体１００を製造する。
【００４７】
＜ガラス成形工程＞
ステップＳ１１では、基板材料として、軟化点６２０℃のアルミナシリケイト系ガラスからなるマーブル形状のガラス材を用意した。また、加圧成形用の金型として、タングステンカーバイト系の超硬合金からなる金型を一対用意した。この金型のプレス面は平坦であり、研磨により鏡面加工された面に、保護膜として白金系合金が３μｍとなるようにスパッタリングし、中心線平均粗さが１ｎｍの表面を得た。
加圧成形は、金型のプレス面に前記ガラス材料を挟み、６３０℃まで加熱した後、３５０ｋｇ／ｃｍ２の圧力を加え、ガラス材料が所定の厚さとなるまで行った。加圧時間は、約０．５分であった。加圧成形後、冷却し、厚さ０．６４ｍｍ、直径６５ｍｍのディスク用のガラス基板を得た。
【００４８】
＜穴あけ工程＞
ステップＳ１２では、上記加圧成形工程により形成されたガラス基板１をダイヤモンド砥石のコアドリルにより直径２０ｍｍの内径を形成し、ディスク用ガラス基板１を得た。
【００４９】
＜アルカリ溶出抑制処理工程＞
ステップＳ１３では、上記穴あけ工程を終えたガラス基板１を、リチウム塩を含有する水溶液で処理を行った。処理液として、１０００ｇの純水にＬｉＮＯ３を２６００ｇ加えた水溶液を１３０℃に加熱したものを用意した。
【００５０】
そして、ガラス基板１を１００℃に予熱した後、３時間浸漬して行った。浸漬の際には、ガラス基板１の表面が均一に処理されるようガラス基板１の端面で保持した。
上記溶出抑制処理を終えたガラス基板１を、中性洗剤とＰＶＡスポンジを用いたスクラブ洗浄、アルカリ洗剤洗浄（２％セミクリ−ン  ＰＨ＝１２、横浜油脂製）、１８ＭΩ以上の超純水を用いて十分に濯ぎ、イソプロピルアルコール蒸気乾燥を行った。
【００５１】
＜成膜工程＞
ステップＳ１４では、上記処理を行ったガラス基板１に、スパッタ法を用いて、Ｃｒ下地層、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ系磁性層、カーボン（Ｃ）保護層を順次形成し、ディップコート法を用いてフッ素系液体潤滑剤を塗布して、磁気記録媒体として作成した。
【００５２】
なお、本発明は、磁気記録用ガラス基板の製造方法に周知な研磨工法により作成したガラス基板に有効であり、また、加熱軟化したガラス材を、一対の平坦なプレス面を有する金型で加圧成形することにより製造したガラス基板、いわゆる、成形ガラス基板においても効果が著しく存在する。
【００５３】
また、プレス成形は、金型にガラス材料を挟み込み、ガラス材料を軟化点付近まで加熱した後、圧力を加えて実施する。ガラス材料に加える圧力は、２００〜５００ｋｇ／ｃｍ２であることが好ましい。圧力が小さいとガラス材料が所定の厚さとならず、圧力が大きいと成形面の平坦度が低下し、割れの原因になり、さらには金型に加わる負荷が大きくなるという問題が生じるので、注意を要する。
【００５４】
プレス終了後、ガラス転移温度以下まで冷却した後、型を開き、取り出すことによって、金型の表面形状を反映したガラス基板が得られる。
また、本発明において、ディスク用の環状円盤のガラス基板とするための内径および外径の穴あけ工法としては、公知の方法が利用できる。例えば、ダイヤモンド砥石からなるコアドリルによる穴あけ加工法は、加工精度の点から、また、生産性の点から有効な方法である。
【００５５】
（磁気記録媒体）
図９は、上記製造方法により作成された磁気記録媒体１００の構造を示す。
溶出抑制処理を施したガラス基板１上に、少なくとも記録層としての磁気記録層を形成する。
本例では、ガラス基板１上に、Ｃｒ下地層２０、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ系磁性層２１、カーボン（Ｃ）保護層２２、潤滑層２３が順次形成された磁気記録媒体１００として構成した。
また、本発明によって得られるガラス基板１は、光学材料、建築材料、および機械部品等にも適用することができる。
【００５６】
（磁気記録媒体の評価）
図１０〜図１２は、以上のようにして製造されたガラス基板１および磁気記録媒体１００の評価内容を示す。
図１０は、ガラス基板１および磁気記録媒体１００に対する評価法３０を示す。
この評価法３０の項目３１は、ガラス基板１におけるアルカリ溶出量、ガラス骨格成分溶出量、表面粗さ、および磁気記録媒体１００におけるエラー数、デプスプロファイルとした。各項目３１に対応して、測定方法３２、サンプル３３をそれぞれ示した。
【００５７】
（実施例２）
実施例２は、溶出抑制処理において、処理液の温度を１７０℃とし、処理時間は１時間とした以外は実施例１と同じ条件で製造し、評価した。
【００５８】
（実施例３）
実施例３は、溶出抑制処理において、処理液の温度を１７０℃とし、処理時間は３時間とした以外は実施例１と同じ条件で製造し、評価した。
【００５９】
（実施例４）
実施例４は、溶出抑制処理において、処理液の温度を１７０℃とし、処理時間は５時間とした以外は実施例１と同じ条件で製造し、評価した。
【００６０】
（実施例５，６，７，８）
実施例５，６，７，８は、成形工程を研磨工程で行った以外はそれぞれ実施例１，２，３，４と同じ条件で製造し、評価した。研磨によるガラス基板は、実施例１で使用したものと同じガラス材料からなる厚さ１ｍｍのガラス板をΦ６５ｍｍに切り出した後、酸化セリウムを用いて厚みが０．６４ｍｍとなるまで研磨した後、コロイダルシリカを用い中心線平均粗さが１ｎｍ以下となるように研磨することにより得た。
【００６１】
（実施例９）
実施例９は、穴あけ工程とアルカリ溶出抑制処理との間に、化学強化処理を施した以外は実施例３と同じ条件で製造し、評価した。
穴あけ工程を終えたガラス基板を洗浄後、化学強化処理を施した。
化学強化処理条件は、硝酸カリウム（６０重量％）、硝酸ナトリウム（４０重量％）を混合した化学強化処理液を用意し、この化学強化処理液を４００℃に加熱し、３５０℃で予熱した上記ガラス基板を２時間浸漬して行った。
浸漬の際には、ガラス表面が均一に処理されるようにガラス基板の端面で保持した。上記化学強化処理を終えたガラス基板を２００℃まで徐冷した後、２０℃の水槽に浸漬して急冷し約２０分放置した。その後、中性洗剤とＰＶＡスポンジを用いたスクラブ洗浄、１８ＭΩ以上の超純水を用いて十分に濯ぎ、イソプロピルアルコール蒸気乾燥を行った。
【００６２】
（実施例１０）
実施例１０は、ガラス基板の成形工程を、研磨工程で行った以外は実施例９と同じ条件で製造し、評価を行った。
【００６３】
（比較例）
図１１は、比較例１，２の処理条件４０を示す。
処理条件４０は、処理剤４１、温度４２、時間４３に分けられる。溶出抑制処理工程における処理以外は実施例１と同じである。
比較例１は、溶出抑制処理を行っていない以外は、実施例１と同じである。比較例２は、溶出抑制処理の処理温度を１００℃以下の８０℃としたこと以外は実施例１と同じである。
【００６４】
図１２は、実施例１〜１０、比較例１〜２の評価結果５０を示す。
実施例１〜１０は、溶出抑制処理によって、アルカリ溶出量、骨格成分溶出量とも減量しており、エラー数の増加もわずかである。
特に、溶出抑制処理を３時間以上行った実施例３〜４、実施例７〜８、実施例９〜１０においては、アルカリ溶出量、骨格成分溶出量とも激減しており、エラー数の増加も殆どみられない。
【００６５】
また、成形ガラス基板（実施例１〜４）と同様、研磨ガラス基板（実施例５〜８）においても、全く同様な傾向が確認される。さらに、化学強化処理を施したガラス基板においても（実施例９〜１０）、アルカリ溶出量、骨格成分溶出量とも減少し、本処理の併用が極めて有効であることがわかる。
【００６６】
比較例１は、溶出抑制処理をしていないので、アルカリ腐蝕（炭酸塩、塩化物の析出）が発生して、８０℃，８０％，１０００時間放置によってエラー数が激増した。
【００６７】
比較例２は、処理温度が１００℃以下であり、処理時間を１０時間と長くしても十分なアルカリ腐蝕防止効果が得られていない。その結果、８０℃，８０％，１０００時間放置によってエラー数が増加した。
【００６８】
また、実施例１〜１０、比較例１〜２のガラス基板表面近傍元素デプスプロフアイル評価から、比較例１〜２は、図３に示すように、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオンともほぼ均一に分布している。
これに対して、アルカリ溶出量が減量した、実施例１〜２、実施例５〜６のガラス基板１は、図４に示すように、最表面層４のナトリウムイオンやカリウムイオンがリチウムイオンに置換される。
【００６９】
その結果、最表面層４のリチウムイオン濃度が、ガラス基材２の内部３のリチウムイオン濃度よりも高くなり、かつ、最表面層４のナトリウムイオンやカリウムイオン濃度が、ガラス基材２の内部３のナトリウムイオンやカリウムイオン濃度よりも低くなることがわかる（第１の置換工程）。
【００７０】
さらに、アルカリ溶出量が激減し、８０℃，８０％，１０００時間放置によってエラー数増加が殆ど認められなかった、実施例３〜４、実施例７〜８、実施例９〜１０のガラス基板１は、図５に示すように、最表面層４のリチウムイオンが水素イオンと置換されて、最表面層４のリチウムイオン濃度が、ガラス基材２の内部３のリチウムイオン濃度よりも最終的に低くなることがわかる（第２の置換工程）。
【００７１】
（磁気記録媒体の比較）
図１３〜図１５は、以上の実施例１〜１０および比較例１〜２で得られたガラス基板１の０〜２００ｎｍまでの最表面層４と、２００ｎｍ深さ以降のガラス基材２の内部３の組成差異を断面図で表した結果を示す。
図１３は、比較例１〜２から得られたガラス基板１に相当する。
図１４は、実施例１〜２および実施例５〜６から得られた置換の途中工程におけるガラス基板１に相当する。さらに、図１５は、実施例３〜４、実施例７〜８および実施例９〜１０から得られた第２の置換工程後のガラス基板１に相当する。
図１４に示す置換の途中工程におけるリチウムのイオン濃度は、２６．６ｗｔ％である。
これに対して、図１５に示す置換工程の終了後におけるリチウムのイオン濃度は、３．８ｗｔ％となり、置換の途中工程後に比べて減少していることがわかる。また、このとき、水素のイオン濃度は、３４．８ｗｔ％に増加している。
【００７２】
以上の評価結果から、ガラス基板１を、リチウム塩を含有する水溶液に接触させることにより、ガラス表面性の悪化や強度の劣化がなく、ガラス成分、特に、アルカリイオン成分やガラス骨格成分の溶出を防ぐことができる。
また、加熱軟化したガラス材料を、加圧成形することにより得られるガラス基板並びに研磨加工により得られるガラス基板１とも、この効果が高いことを確認できた。
また、化学強化を施したガラス基板１に対しても本処理は有効である。すなわち、溶融液を用いた処理であるために、リチウムイオンとのイオン交換並びに水素イオンとのイオン交換が非常に短い時間で行うことができ、化学強化を施したガラス基板１に対しても、表面に形成されている圧縮応力層への影響が小さく、強度の低下は殆ど生じない。
【００７３】
従って、本処理を施したガラス基板１、すなわち、アルカリ金属イオンの溶出を著しく抑制した強度劣化のないガラス基板１を用いて製造することにより、耐候性および寿命に優れた、高い信頼性の磁気記録媒体１００を作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１の実施の形態である、ガラス基板の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】ガラス基板の基板構造を示す断面図である。
【図３】リチウム塩を含有する溶融液にガラス基板を浸漬する前の深さ方向に対するアルカリイオン濃度を示す特性図である。
【図４】リチウム塩を含有する溶融液にガラス基板を浸漬する置換の途中工程における深さ方向に対するアルカリイオン濃度を示す特性図である。
【図５】リチウム塩を含有する溶融液にガラス基板を浸漬する置換工程の終了後における深さ方向に対するアルカリイオン濃度を示す特性図である。
【図６】リチウム塩を含有する溶融液にガラス基板を浸漬する前のガラス基板１の表面部分の深さに対するガラス骨格成分濃度の関係を示す特性図である。
【図７】リチウム塩を含有する溶融液にガラス基板を浸漬する第１および第２の置換工程を経た、ガラス基板１の表面部分の深さに対する、シリコン、アルミニウム、およびボロンのガラス骨格金属濃度の関係を示す特性図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態である、磁気記録媒体の製造方法を示すフローチャートである。
【図９】磁気記録媒体の基板構造を示す断面図である。
【図１０】ガラス基板および磁気記録媒体に対する評価法を示す説明図である。
【図１１】比較例の処理条件を示す説明図である。
【図１２】実施例、比較例の評価結果を示す説明図である。
【図１３】比較例から得られたガラス基板の断面構造を示す説明図である。
【図１４】実施例から得られた置換の途中工程におけるのガラス基板の断面構造を示す説明図である。
【図１５】実施例から得られた置換工程の終了後におけるガラス基板の断面構造を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  ガラス基板
２  ガラス基材
３  ガラス基材２の内部３
４  表面部分（最表面層）
２０  Ｃｒ下地層
２１  Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ系磁性層
２２  カーボン保護層
２３  潤滑層
１００  磁気記録媒体
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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