(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成モルパーセントで、
二酸化ケイ素(SiO2)           ３５〜４２％、
酸化アルミニウム(Al2O3)      １５〜２０％、
酸化リチウム(Li2O)             ５〜１０％、
酸化ナトリウム(Na2O)       ０．１〜 ２％、
酸化マグネシウム(MgO)       ２０〜３０％、
酸化カルシウム(CaO)           ０〜１０％、
酸化ストロンチウム(SrO)         ０〜 ４％、
RO(MgO+CaO+SrO)          ２５〜３５％、
二酸化チタン(TiO2)             ５〜１０％、
酸化ジルコニウム(ZrO2)           １〜 ４％、
TiO2+ZrO2                      ６〜１２％、
酸化イットリウム(Y2O3)           ０〜 ４％
からなるガラス組成物。
【請求項２】
組成モルパーセントで、
二酸化ケイ素(SiO2)             ３５〜４０％、
酸化アルミニウム(Al2O3)         １５〜２０％、
酸化リチウム(Li2O)               ３〜１０％、
酸化ナトリウム(Na2O)         ０．１〜 ５％、
酸化マグネシウム(MgO)         １５〜３０％、
酸化カルシウム(CaO)             ０〜１０％、
酸化ストロンチウム(SrO)           ０〜 ４％、
RO(MgO+CaO+SrO)           ２５〜３５％、
二酸化チタン(TiO2)               ２〜１０％、
酸化ジルコニウム(ZrO2)           １〜 ４％、
TiO2+ZrO2                       ４〜１２％、
酸化イットリウム(Y2O3)           ０〜 ４％
からなるガラス組成物。
【請求項３】
組成成分比Li2O/(Li2O+Na2O)＝０．７６〜０．９９である請求項１または２に記載のガラス組成物。
【請求項４】
組成成分比MgO/(MgO+CaO+SrO)＝０．７６〜１．００である請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス組成物。
【請求項５】
組成成分比Al2O3/(Li2O+Na2O)＝１．５〜４．０である請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス組成物。
【請求項６】
ヤング率で示される弾性率が１１０GPa以上かつ密度が３．１g/cm3未満であり、前記弾性率を密度で除した比弾性率Ｇが３９．０GPa・g-1・cm3以上である請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラス組成物。
【請求項７】
カリウムイオンまたはナトリウムイオンの少なくとも一方を含む溶融塩中でイオン交換処理された請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラス組成物。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のガラス組成物を用いた情報記録媒体用基板。
【請求項９】
請求項８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１０】
請求項９に記載の情報記録媒体を用いた情報記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、弾性率の高いガラス組成物、特に表面平滑性と高弾性率を必要とする情報記録媒体用基板に適したガラス組成物に関する。さらにこのようなガラスを用いた情報記録媒体用基板、情報記録媒体および情報記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスクなどの情報記録装置には記録容量の増大、アクセス時間の短縮が要求され続けており、その達成手段の一つとして、情報記録媒体（以下、単に「記録媒体」とする）の回転を高速化することが考えられている。
【０００３】
しかし、記録媒体用基板（以下、単に「基板」とする）には微少な歪みがあり、回転数を上げると基板のたわみや共振が大きくなり、ついには記録媒体表面と磁気ヘッドが衝突して記録エラーや磁気ヘッドクラッシュが生じる。したがって、磁気ヘッドと記録媒体の間隙をある程度以下に狭くすることができず、このことが記録容量の増加を著しく阻害する。
【０００４】
基板のたわみおよび共振を小さくするには、基板の弾性率（ヤング率）を高くする必要がある。市販のアルミニウム合金製の基板は弾性率が７１GPaであり、１０，０００r.p.m以上の高速回転に対応できない。さらに、装置のコンパクト化の要求から基板の薄板化が要求されているが、アルミ基板では弾性率の不足を補うためにより一層厚くする必要がでてきている。その他、ソーダライムガラスをカリウム溶融塩中でイオン交換したガラス基板が市販されているが、その弾性率は７２GPaであり、アルミ基板同様の欠点がある。
【０００５】
こうした欠点を回避したガラスとして、特開平１０−８１５４２号公報には、SiO2-Al2O3-RO(Rは二価金属)であって、Al2O3もしくはMgOを２０mol%以上、Y2O3を０．５〜１７mol%含むガラスが記載されている。また、特開平１０−８１５４０号公報には、ガラス転移点温度が７５０℃以上であるガラスやY2O3、Nd2O3、Gd2O3、Ho2O3またはLa2O3などの希土類酸化物を１８mol%以上含むガラスが、特開平１０−７９１２２号公報には、SiO2-Al2O3-RO(Rは２価金属)にTiO2、ZrO2またはY2O3などを添加したガラスが、国際出願番号ＷＯ９８／５５９９３号公報には、ヤング率で示される弾性率が１００GPa以上、密度が３．５g・cm-3以下である各種ガラスが、同ＷＯ９８／０９９２２号公報には、ヤング率で示される弾性率を密度で除した比弾性率が３６GPa・g-1・cm3以上であるガラスが記載されている。
【０００６】
しかし、上記公報の実施例に記載のガラスは、その多くがアルカリ成分を含まないものである。そのため、化学強化処理ができず、強度を十分に高めることができない。アルカリ成分を含むガラスも記載されているが、その多くはヤング率が１１０GPa未満と低く、１１０GPa以上であっても密度が３．１g・cm-3以上と重い。これらのガラスは、比弾性率が３９．０GPa・g-1・cm3未満であり、基板として用いられた場合には、高速回転時に大きくたわみかつ駆動装置に過大な負担を掛ける。なお、比弾性率とはヤング率で示される弾性率を密度で除した値である。また、これらはAl2O3、MgO、CaO、TiO2またはZrO2のいずれかを過度に含有するため、ガラスの製造時に失透が生じ、均質なガラスが得られない。
【０００７】
今後、情報記録装置に対する記録容量の増大、アクセス時間の短縮などの要求がさらに高まることは必然であるが、従来の基板ではその要求に十分に応えることができない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、弾性率が高くかつ密度が低いすなわち比弾性率が高いガラス組成物を提供することにある。また、成形が容易で失透を生じ難く、大量生産に適し、研磨により高い表面平滑性を容易に達成できるなど基板に適した特徴を備えるガラス組成物を安価に供給することにある。さらには、このガラス組成物を用いて、情報記録装置の高記録密度化、高速アクセス化に寄与する基板および記録媒体を提供し、社会の情報化のさらなる進展に貢献することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明のガラス組成物は、組成モルパーセントで、二酸化ケイ素(SiO2)：３５〜４２％、酸化アルミニウム(Al2O3)：１５〜２０％、酸化リチウム(Li2O)：５〜１０％、酸化ナトリウム(Na2O)：０．１〜２％、酸化マグネシウム(MgO)：２０〜３０％、酸化カルシウム(CaO)：０〜１０％、酸化ストロンチウム(SrO)：０〜４％、RO(MgO+CaO+SrO)：２５〜３５％、二酸化チタン(TiO2)：５〜１０％、酸化ジルコニウム(ZrO2)：１〜４％、TiO2+ZrO2：６〜１２％および酸化イットリウム(Y2O3)：０〜４％からなるものである。
【００１１】
請求項２に記載の発明のガラス組成物は、組成モルパーセントで、二酸化ケイ素(SiO2)：３５〜４０％、酸化アルミニウム(Al2O3)：１５〜２０％、酸化リチウム(Li2O)：３〜１０％、酸化ナトリウム(Na2O)：０．１〜５％、酸化マグネシウム(MgO)：１５〜３０％、酸化カルシウム(CaO)：０〜１０％、酸化ストロンチウム(SrO)：０〜４％、RO(MgO+CaO+SrO)：２５〜３５％、二酸化チタン(TiO2)：２〜１０％、酸化ジルコニウム(ZrO2)：１〜４％、TiO2+ZrO2：４〜１２％および酸化イットリウム(Y2O3)：０〜４％からなるものである。
【００１２】
請求項３に記載の発明のガラス組成物は、請求項１または２に記載の発明において、Li2O/(Li2O+Na2O)＝０．７６〜０．９９であるものである。
【００１３】
請求項４に記載の発明のガラス組成物は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、組成成分比がMgO/(MgO+CaO+SrO)＝０．７６〜１．００であるものである。
【００１４】
請求項５に記載の発明のガラス組成物は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、組成成分比Al2O3/(Li2O+Na2O)＝１．５〜４．０であるものである。
【００１６】
請求項６に記載の発明のガラス組成物は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、ヤング率で示される弾性率が１１０GPa以上かつ密度が３．１g/cm3未満であり、前記弾性率を密度で除した比弾性率Ｇが３９．０GPa・g-1・cm3以上であるものである。
【００１７】
請求項７に記載の発明のガラス組成物は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発明において、カリウムイオンまたはナトリウムイオンの少なくとも一方を含む溶融塩中でイオン交換処理されたものである。
【００１８】
請求項８に記載の発明の情報記録媒体用基板は、請求項１〜７のいずれか１項に記載のガラス組成物を用いたものである。
【００１９】
請求項９に記載の発明の情報記録媒体は、請求項８に記載の情報記録媒体用基板を用いたものである。
【００２０】
請求項１０に記載の発明の情報記録装置は、請求項９に記載の情報記録媒体を用いたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、％はモルパーセント(mol%)を、弾性率はヤング率を、比弾性率はヤング率で示される弾性率を密度で除した値を表す。
【００２２】
本発明者らは、酸化物ガラスにおける組成−弾性率−比重に関する精力的な研究の結果、SiO2、Al2O3、Li2O、Na2OおよびMgOを必須組成成分とするガラス組成物に、TiO2およびZrO2を適量添加することにより、弾性率が１１０GPa以上、密度が３．１g・cm-3未満、比弾性率が３９．０GPa・g-1・cm3以上であるガラス組成物を開発した。ガラス組成物の各組成成分は、下記の範囲で含有され、それぞれの機能を発揮する。
【００２３】
SiO2は、ガラスの網目構造を構成する必須成分である。SiO2だけからなるシリカガラスの弾性率は約７０GPaであり、SiO2の含有率が高くなるにしたがって弾性率は前記の値に近づく。したがって、弾性率の高いガラス組成物を得るためには、SiO2の含有率は制限される必要がある。SiO2の含有率が４５%以下の場合は、弾性率が１１０GPa以上となる。弾性率１１０GPa以上のガラス組成物からなる基板であれば、磁気ヘッドと記録媒体との間隙（フライングハイト）１５nm、回転数１０，０００r.p.m以上で安定作動する情報記録装置が得られる。SiO2の含有率が４０%以下の場合は、弾性率がより確実に１１０GPa以上となる。
【００２４】
また、他の組成成分の含有率を制限することにより、SiO2の含有率が４０％を超え４２%以下であっても、４０％以下の場合と同程度の弾性率が達成される。SiO2の含有率によりガラス熔融液の粘度が変動するので、ガラスの成形性の観点からすればSiO2の含有率の上限値は高い方が好ましい。SiO2の含有率が４２%以下の場合は、弾性率を高めるLi2O、MgOおよびTiO2の含有率を高め、一方弾性率の向上に寄与の少ないNa2Oの含有率を下げることが好ましい。
【００２５】
一方、SiO2の含有率が低過ぎるとガラスが形成されなくなるので、その下限値はガラスの形成が可能な範囲内でなければならない。SiO2以外の成分の含有率を後述のように限定することによって、SiO2の含有率を３５％以上にすることができる。したがって、SiO2の含有率は３５〜４５％である必要があり、３５〜４２％が好ましく、さらには３５〜４０％が好適である。
【００２６】
Al2O3は、ガラス組成物の弾性率および耐水性を向上させ、かつイオン交換による圧縮応力層の深さを増大させる必須成分である。その含有率が１５％未満の場合は、これらの効果が十分に現れない。一方、その含有率が２０％を越えると、バッチをいくら加熱しても熔解し切れなくなるなど、溶解性が悪化する。また、バッチが完全に熔解した場合でも、冷却固化の際に極めて失透し易くなり、ガラス形成が困難となる。したがって、Al2O3の含有率は１５〜２０％である必要がある。なお、「バッチ」とは、各組成成分が所定の含有率になるようにガラス原料を調合したものをいう。
【００２７】
全アルカリ成分(Li2O+Na2O)に対するAl2O3の比Al2O3/(Li2O+Na2O)が１．５未満になるとガラスが乳濁し易くなり、透明なガラスが形成され難くなる。一方、この組成成分比が４．０を越えると、ガラスは極めて失透し易くなる。したがって、Al2O3/(Li2O+Na2O)は、１．５〜４．０が好ましい。
【００２８】
Li2Oは、ガラス組成物の弾性率を効果的に向上させ、また強度を高めるためのイオン交換において交換される必須成分である。また、熔解温度を下げて熔解性を高める成分でもある。さらには、鏡面研磨面を得るための研磨速度を速める成分でもあると思われる。そのため、可能な限り含有率を高めることが好ましく、その下限値は３％である。この含有率が３％未満の場合は、ヤング率が１１０GPa未満の組成物しか得られない。また、イオン交換処理を行なっても十分な量のイオンが交換されないため、ガラス組成物の強度が不十分となる。
【００２９】
一方、SiO2の含有率が４０％以上の場合は弾性率の低下を避けるため、Li2Oの含有率は５％以上であることが好ましい。Li2Oは上述のように優れた性質をもつ成分であるが、SiO2の含有率が少なくAl2O3の含有率が多いガラス組成物においては、ガラスを乳濁させる傾向が強い。そのため、Li2Oの含有率の上限値は、１０％以下であることが好ましい。したがって、Li2Oの含有率は、３〜１０％である必要があり、５〜１０％がより好ましい。
【００３０】
Na2Oは、Li2Oと同様にイオン交換処理において交換される必須の成分である。
弾性率を向上させる機能はLi2Oほどではないが、熔解温度および液相温度を下げて熔解性を高めまた鏡面研磨速度を向上させる機能で優れる。特に少量(例えば０．１％)含有された場合、ガラスの安定性を著しく高める。一方、多量(例えば１０％)に含有された場合、弾性率を向上させる他の成分の含有率が低下する。そのため、Na2Oの含有率は５％以下である必要がある。前述したように、SiO2の含有率が高い(４０％以上)ガラス組成物の場合は、弾性率を向上させる他の成分の含有率を高める必要があることから、Na2Oの含有率は２％以下であることが好ましい。したがって、Na2Oの好ましい含有率の範囲は０．１〜５％であり、より好ましくは０．１〜２％である。
【００３１】
Li2O+Na2O(R2O)の合計含有率が５％未満の場合は、イオン交換が十分に行われず、また熔解性が不十分となる。一方、１２％を超えると、乳濁および失透が生じ易くなり、透明なガラスが形成され難くなる。したがって、R2Oの含有率は、５〜１２％であることが好ましい。
【００３２】
さらに、R2Oに対するLi2Oの組成成分比(Li2O/(Li2O+Na2O))が０．７６未満では弾性率が低下する。しかし、この比が１の場合すなわちNa2Oが全く存在しない場合は、ガラスの安定性が損なわれ、ガラス熔融液の冷却固化時に失透が生じ易くなる。したがって、Li2O/(Li2O+Na2O)は、０．７６以上が好ましく、０．９９以下である必要がある。
【００３３】
MgOは、ガラス中において網目修飾酸化物として働く最も重要な必須の成分である。MgOは、ガラスの弾性率を向上させ、ガラスの密度を抑え、さらにバッチの熔融を速め熔解性を高める成分である。MgOの含有率が高いほどこれらの機能がよく発揮されるが、一定値を越えるとガラス熔融液の粘度が必要以上に低下し、冷却固化の際に失透が起こりガラスが形成されなくなる。そのため、MgOの含有率は、３０％以下である必要がある。一方、含有率の下限値は、弾性率の向上とガラス密度の低下の効果を比較考量して決定され、具体的には１５％である必要がある。ただし、SiO2の含有率が高い(４０％以上)ガラス組成物の場合は、弾性率を維持するため、MgOの含有率は２０％以上であることが望ましい。したがって、MgOの含有率は、１５〜３０％である必要があり、２０〜３０％がより好ましい。
【００３４】
CaOは、MgOと同様に弾性率を向上させ、バッチの熔解性を高める任意の成分である。また、ガラスの耐失透性を高める点においてMgOより優れるが、ガラス組成物の密度をやや高める欠点がある。そのため、密度の上昇と耐失透性の劣化の観点からCaOの含有率が決定され、具体的には１０％以下である必要があり、好ましくは６％以下である。一方、少量でも含有されれば上記効果が発揮されるので、CaOの含有率は０．１％以上であることが好ましい。
【００３５】
SrOは、MgOやCaOと同様にバッチの熔解性を高める任意の成分である。少量(例えば０．１％)でも含有されれば、ガラスの耐失透性を大幅に改善する。しかし、MgOやCaOよりガラス組成物の弾性率を向上させる機能は弱く、一方で密度を大幅に上昇させるので、その含有率が制限される。ガラス組成物の密度を３．１g・cm-3以下に抑えるために、SrOの含有率は４％以下である必要がある。一方、耐失透性を改善する機能が他の成分に比べ著しく優れており、特にCaO存在下では耐失透性の回復が重要であるから、０．１％以上は含有される方が好ましい。
【００３６】
また、全二価金属酸化物成分RO（RO=MgO+CaO+SrO）の合計含有率が２５％未満の場合は、ガラス組成物の弾性率が１１０GPaに達しないことが多く、またバッチ熔解性が不十分となる。ROの含有率の増加に伴い弾性率は向上するが、３５％を超えるとガラスの耐失透性が急激に悪化し、ガラス熔融液の冷却固化時に失透し均質なガラスが形成されなくなる場合が多い。したがって、ROの含有率は２５〜３５％である必要がある。
【００３７】
さらに、ROに対するMgOの組成成分比MgO/(MgO+CaO+SrO)が０．７６未満の場合は、ガラス組成物の弾性率が低下しかつその密度が高くなる。したがって、MgO/(MgO+CaO+SrO)の下限値は、０．７６が好ましい。一方、CaOとSrOは任意成分であるのでMgO/(MgO+CaO+SrO)＝１．００でもよいが、CaOとSrOの優れた機能を考慮すると、その上限値は０．９９が好ましい。
【００３８】
TiO2は、ガラス組成物の弾性率を高め、耐候性を向上させる必須の成分である。乳白色のガラスに比較的多量に含まれることから判るように、ガラスを乳濁させる機能（副作用）がある。そのため、その含有率は１０％以下である必要があり、一方で弾性率を向上させる機能を十分に発揮させるために２％以上は必要である。また、SiO2の含有率が高い(４０％以上)ガラス組成物の場合は、弾性率の低下を防ぐため、５％以上が好ましい。したがって、TiO2の含有率は、２〜１０％である必要があり、５〜１０％が好ましい。
【００３９】
ZrO2は、TiO2と同様にガラス組成物の弾性率を高め、耐候性を向上させる必須の成分である。結晶化ガラスの核生成剤として用いられることが示すようにガラスの結晶化を促し、またガラス組成物の密度を高める機能(副作用)を備える。したがって、不必要な結晶化(失透)と密度の上昇とを避けるため、ZrO2の含有率は４％以下である必要がある。一方、上記機能が十分に発揮されるには、少なくとも０．５％以上必要であり、１％以上が好ましい。したがって、ZrO2の含有率は０．５〜４％である必要があり、１〜４％が好ましい。
【００４０】
TiO2とZrO2とは、共存下で相乗作用によりガラス組成物の弾性率を著しく向上させる。しかし、TiO2とZrO2には上述の機能（副作用）があり、その合計含有率TiO2+ZrO2が１２％を越えると失透や乳濁が生じ易くなる。一方、TiO2とZrO2の相乗作用を発揮させるためには、TiO2+ZrO2の含有率は４％以上必要であり、６％以上が好ましい。したがって、TiO2+ZrO2の含有率は４〜１２％である必要があり、６〜１２％が望ましい。
【００４１】
Y2O3は、ガラス組成物の弾性率を向上させ、同時に密度を上昇させる任意の成分である。高価なガラス原料であるため、コスト面からその含有率は低い方が好ましい。また、その含有率が４％を越えると、弾性率を向上させる機能が急激に低下する。したがって、Y2O3の含有率は、４％以下である必要がある。
【００４２】
これらの成分以外に、着色、熔解時の清澄などを目的として、As2O3、Sb2O3、SO3、SnO2、Fe2O3、CoO、ClまたはFなどの成分が合計で３％を上限として含有されてもよい。なお、産業上利用し得るガラス原料に微量不純物として含まれるK2Oなどの成分が混入する場合もある。これら不純物の合計含有率が３％未満の場合は、ガラス組成物の物性に及ぶ影響は小さく、実質上問題とならない。
【００４３】
各組成成分の含有率が上記範囲内にあるガラス組成物は、弾性率が１１０GPa以上、密度が３．１g/cm3未満かつ比弾性率Ｇが下式(1)を充たすものである。
Ｇ≧９．３６{ΣiUiXi/di}・{ΣiViXi}／{ΣiWiXi}・・・(1)
ここで、 Uiは成分iの解離エネルギー(イオンに分解するのに必要なエネルギー)であり、単位はkcal/molである。Xiは成分iのモル分率である。diは成分iの密度で、単位はg/cm3である。Viは一般式AxOyで表される化合物の成分iがガラス中で占める体積であって、下式(2)で表される。
Vi=NA 4/3 π (x RA3+y RO3)・・・(2)
ここで、NAはアボガドロ数と呼ばれる定数(6.022×1023)、πは円周率３．１４、RAおよびROはそれぞれ金属Aおよび酸素Oのイオン半径であり、例えば「L.Pauling著、Nature of Chemical Bond and Structure of Molecules and Crystals第三版、Cornell University Press, Ithaca, NY (1960年)」、「R.D.Shannon著、Acta Crysta誌、A32巻 751頁 (1976年)、R.D.Shannon」および「C.T.Prewitt著、Acta Crysta誌、B25巻 925頁 (1969年)」などに報告されている値で、単位はオングストロームである。Wiは成分iの分子量である。
【００４４】
式(1)において、右辺は各組成成分の公知データから算出される。後述の実施例から明らかなように、その算出値はガラス組成物の比弾性率の大変良い近似値となる。したがって、式(1)の右辺により、ガラス組成物の比弾性率を計算で予測することができる。
また、式(1)を充たすガラス組成物は、比弾性率が極めて高く、次世代の基板として求められる性能を十分に充たすことができる。すなわち、このような基板はフライングハイト１０nmを達成することができる。一方、式(1)を充たさないガラス組成物は、実施例で後述するように、失透や乳濁を生じ易く成形性の悪いものであったり、また比弾性率が高くないものである。したがって、式(1)は、ガラス組成物が基板に適したものであるか否かを判断する良い指標となる。
【００４５】
また、ガラス組成物の各組成成分の含有率が上記の範囲内でさらに限定されることにより、弾性率１１０GPa以上、密度３．１g/cm3未満かつ比弾性率３９．０GPa・g-1・cm3以上であるガラス組成物が形成される。また、後述の実施例より、弾性率は１２４GPa、密度は２．７５g/cm3、比弾性率は４１．２GPa・g-1・cm3にまで向上することが確認されている。
【００４６】
このガラス組成物は、Li2OおよびNa2Oを含有することから、イオン交換処理による化学強化が可能である。このイオン交換処理は、ガラス組成物の歪点以下環境下において、カリウムイオンまたはナトリウムイオンの少なくとも一方を含む溶融塩中にガラス組成物を浸漬することにより行われる。この化学強化処理により、ガラス組成物の表面に圧縮応力が発生し、その破壊強度が向上する。
【００４７】
また、このガラス組成物は、適度なアルカリ分(R2O)を含む均質かつ透明なガラスであるため、一般的なソーダライムガラスの研磨技術を用いて従来の高弾性率ガラスの２倍以上の速さで鏡面研磨が施される。このガラス組成物の鏡面研磨面は、従来の高弾性率ガラスと同程度に表面平滑性が高い。
【００４８】
したがって、このガラス組成物を用いた基板は、従来の基板と比較して弾性率が高くかつ密度が低いすなわち比弾性率が特異的に大きいため、たわみが小さく、共振による振動を起こし難い。さらに、化学強化が容易でかつ研磨により高い平滑性を備えることができる。したがって、この基板は従来の製造装置により容易に大量生産でき、またそれを用いた記録媒体も高性能でありかつ安価に大量供給される。そして、この媒体が情報記録装置に組み込まれ、記録密度が大きくかつアクセス時間の短い情報記録装置が提供されることになる。
【００４９】
【実施例】
以下、実施例および比較例により、この発明をさらに詳細に説明する。
（実施例１〜２４）
下記「表１」に示した各組成成分の含有率となるように、通常のガラス原料であるシリカ、アルミナ、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸カリウム、炭酸ストロンチウム、チタニア、ジルコニアおよび酸化イットリウムなどを用いてバッチを調合した。調合したバッチを白金ルツボを用いて１，３５０℃で４時間保持し、その後鉄板上に流し出した。流し出したガラス熔融液は１０数秒で固化し、このガラスを電気炉中５５０℃で３０分保持した後、炉の電源を切り、室温まで放冷して試料ガラスとした。
【００５０】
つぎに、前記試料ガラスを用いて密度、弾性率、研磨速度を以下のように測定または算出し、結果を「表１」に示した。試料ガラスを切断し、各面を鏡面研磨して１０×３０×３０mmの板状サンプルを作製し、アルキメデス法により、各サンプルの密度を測定した。さらに、シングアラウンド発振器を用い、超音波パルス法(JIS R 1602-1986)により各サンプルの弾性率を算出した。
【００５１】
実施例１〜２４のガラスは、「表１」に示すようにいずれもヤング率が１１０GPaを超え、密度が３．１g/cm3未満で、比弾性率が３９．０GPa・g-1・cm3以上であった。
【００５２】
つづいて、各実施例における研磨速度を以下の方法により測定した。上記弾性率測定に用いた板状サンプルの鏡面研磨面に対して、酸化セリウムを主成分とする研磨剤(新日本金属化学(株)製、製品名Cerico、グレードSG)を水に懸濁させた研磨液を用いてオスカー式研磨装置で一定時間研磨を行ない、重量の減少量から単位時間当たりの研磨量を求めた。また、フロート法により製造された一般的なソーダライムガラスから比較用サンプルを作成し、同一の研磨液および研磨装置を用いて研磨を行ない（比較例５）、その値を基準として実施例の各ガラスの研磨速度を相対値で「表１」に示した。実施例１〜２４のガラスは、「表１」および「表２」に示すように、従来の弾性率の高いガラス組成物（比較例７および８）より２倍以上速い速度で鏡面研磨が可能である。すなわち、一般的なソーダライムガラスに匹敵する研磨速度で鏡面研磨処理が可能である。「表１」および「表２」の各例の組成を比較すると、アルカリ分の存在が研磨速度の向上に寄与しているように見え、特にLi2Oの効果が高いように思われる。
【００５３】
さらに、実施例１〜２４の板状サンプルを、３８０℃に加熱したKNO3:NaNO3＝８０：２０の混合溶融塩に３時間浸潤して化学強化した後、偏光顕微鏡により圧縮応力層の厚みを観察した。いずれの板状サンプルにも厚さ５０μm以上の深い圧縮応力層が形成されていることが確認された。このことから、この発明のガラス組成物は、化学強化に適した組成であることが判る。
【００５４】
上記実施例１の試料ガラスを外径９５mm×内径２５mmのドーナツ状に切り出し、研削、研磨後、上記の条件で化学強化処理を行い、さらに鏡面研磨（表面粗さRa:１nm以下;JIS B 0601-1994)を行って、厚さ０．８mmの基板を成形した。
【００５５】
この基板を用いて記録媒体を以下のように作製した。基板上に、下地層としてCrを、記録層としてCo-Cr-Taを、保護層としてCを、それぞれスパッタリング法で成膜した。さらにこの上に潤滑層を成形して、記録媒体とした。この記録媒体を密閉型の磁気ディスクドライブに定法により装着し、フライングハイト１５nm、回転数１０，０００および１２，０００r.p.mでそれぞれ連続稼動させた。どの場合も、基板の弾性率が高いため、磁気ヘッドクラッシュなどの問題は生じなかった。
【００５６】
したがって、この発明によれば、密度が低くかつ弾性率が高いガラス組成物を提供することができる。また、これまでの研磨技術でも、従来の高弾性率ガラスの２倍以上の速度で鏡面研磨が可能なガラス組成物を提供することができる。さらに、これを用いてたわみや共振を効果的に抑制できる基板の提供が可能となる。
【００５７】
【表１】
0004518291.tif 000002
【００５８】
（比較例１〜８）
下記「表２」に示した組成となるように、実施例と同様の方法で試料ガラスを作製した。ただし、比較例６〜８では、調合したバッチを白金ルツボを用いて１，６００℃で１６時間保持し、その後鉄板上に流し出した。このガラスを電気炉中、６５０℃で３０分保持した後、炉の電源を切り、室温まで放冷して試料ガラスとした。
これらの試料ガラスを用いて、実施例と同様に密度、弾性率、研磨速度を測定または算出し、「表２」にその結果を示した。
【００５９】
比較例１および３では、ガラス熔融液の冷却中に試料が失透し、均質なガラスが得られなかったため、密度および弾性率の測定ができなかった。比較例２では、失透こそ起きなかったが、試料ガラスは乳濁しその弾性率が１０３GPaと低かった。比較例４〜６では、透明な均質ガラスが得られたが、その弾性率が１０２GPa以下であった。なお、比較例５のガラスは一般的なソーダライムガラスであり、相対的な研磨速度の基準として用いた。比較例７では、透明な均質ガラスが得られその弾性率は１１９GPaと高かったが、密度が３．１４g/cm3と高いため比弾性率が３７．９GPa・g-1・cm3であった。さらに、このガラスは、研磨速度が一般的なソーダライムガラスの１０分の１程度で、極めて研磨し難いものであった。比較例８では、透明な均質ガラスが得られ、その弾性率は１１２GPa、密度は３．０４g/cm3であったが、比弾性率が３７．１GPa・g-1・cm3と低く、さらに上記式(1)を充たさなかった。このガラスの相対的な研磨速度は、一般的なソーダライムガラスの１０分の１で、鏡面研磨を行なうことが困難なガラスであることが判明した。
【００６０】
なお、比較例６は国際出願番号ＷＯ９８／０９９２２号公報の実施例１８、比較例７は特開平１０−８１５４２号公報の実施例１そして比較例８は特開平１０−７９１２２号公報の実施例３５に対応する。
【００６１】
また、比較例５〜８のガラスに対して化学強化を行った。比較例５では、３８０℃に加熱したKNO3溶融塩中にガラスを３時間浸漬した。しかし、比較例５のガラスは、実施例より高温、長時間の条件であるにもかかわらず、圧縮応力層の厚さが１１μmと、実施例の５０μm以上よりもかなり薄いものであった。比較例６〜８では、３８０℃に加熱したKNO3溶融塩中にガラスを４時間浸漬した。これらのガラスの断面を実施例と同様に偏光顕微鏡で観察したが、圧縮応力層は存在せず、化学強化を行なうことはできなかった。これは、比較例６〜８のガラスにはKNO3溶融塩中のカリウムイオンと交換されるアルカリ分が含まれていないためと考えられる。
【００６２】
【表２】
0004518291.tif 000003
【００６３】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば次のような効果が奏される。
【００６４】
請求項１に記載の発明によれば、SiO2、TiO2、ZrO2およびTiO2+ZrO2の含有率が好適範囲内でより制限されているので、ガラス組成物の弾性率が確実に１１０GPa以上となることができる。
【００６５】
請求項２に記載の発明によれば、SiO2の含有率が好適範囲内でさらに制限されているので、他の成分の含有率の好適範囲に余裕をもたせ、容易にガラス組成物の弾性率を高めかつ密度を低下させるすなわち比弾性率を高めることができる。
【００６６】
請求項３に記載の発明によれば、組成成分比Li2O/(Li2O+Na2O)が０．７６〜０．９９であるので、ガラス熔融液の冷却固化時における失透を防止しつつ、ガラス組成物の弾性率をさらに高めることができる。
【００６７】
請求項４に記載の発明によれば、組成成分比MgO/(MgO+CaO+SrO)が０．７６〜１．００であるので、ガラス組成物の弾性率が確実に１１０GPa以上となることができる。
【００６８】
請求項５に記載の発明によれば、組成成分比Al2O3/(Li2O+Na2O)が１．５〜４．０であるので、ガラスの乳濁と失透を効果的に防止することができる。
【００７０】
請求項６に記載の発明によれば、弾性率が１１０GPa以上かつ密度が３．１g/cm3未満であり、かつ比弾性率Ｇが３９．０GPa・g-1・cm3以上であるので、次世代の基板に要求される性能を十分に充たすガラス組成物を提供することができる。
【００７１】
請求項７に記載の発明によれば、カリウムイオンまたはナトリウムイオンの少なくとも一方を含む溶融塩中でイオン交換処理されるので、ガラス組成物の強度をさらに高めることができる。
【００７２】
請求項８に記載の発明によれば、上記のガラス組成物を用いた基板であるので、次世代の要求性能に十分に応えることができる。
【００７３】
請求項９に記載の発明によれば、上記の基板を用いるので、従来の生産設備を用いて安価に高性能な記録媒体を提供することができる。
【００７４】
請求項１０に記載の発明によれば、上記の記録媒体を用いるので、記録容量が大きくかつアクセス時間の短い情報記録装置が安価に提供できる。