(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２種類以上の化学強化剤を溶融して化学強化液とし、この化学強化液にガラス基板を接触させてガラス基板を化学強化するガラス基板の化学強化処理方法において、
前記の２種類以上の化学強化剤が所定比率で混合され所定重量で所定形状に成形加工され、
１つ当たりの化学強化剤の重量が５０〜２００ｇの範囲の所定重量であることを特徴とするガラス基板の化学強化処理方法。
【請求項２】
前記化学強化剤の形状が、シート状、直方体状、ペレット状、リング状のいずれかである請求項１に記載のガラス基板の化学強化処理方法。
【請求項３】
化学強化処理工程において、請求項１又は２に記載の化学強化処理方法を用いることを特徴とするガラス基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガラス基板の化学強化処理方法に関し、より詳細には情報記録媒体用として好適に用いられるガラス基板の化学強化処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁気ディスク用基板としては、デスクトップ用コンピュータやサーバなどの据え置き型にはアルミニウム合金が、他方ノート型コンピュータやモバイル型コンピュータなどの携帯型にはガラス基板が一般に使用されていたが、アルミニウム合金は変形しやすく、また硬さが不十分であるため研磨後の基板表面の平滑性が十分とは言えなかった。さらに、ヘッドが機械的に磁気ディスクに接触する際、磁性膜が基板から剥離しやすいという問題もあった。そこで、変形が少なく、平滑性が良好で、かつ機械的強度の大きいガラス基板が、携帯型のみならず据え置き型の機器やその他の家庭用情報機器にも今後広く使用されていくものと予測されている。
【０００３】
情報記録媒体用のガラス基板の機械的強度を向上させるために、化学強化処理が従来から広く行われている。この化学強化処理は、化学強化処理槽内に貯留された化学強化液中にガラス基板を浸漬させて、ガラス基板表面のアルカリ金属イオンを、その金属イオンよりも大きなイオン径のアルカリ金属イオンと置換することにより圧縮歪みを発生させ、機械的強度を向上させるものである。
【０００４】
化学強化液としては、加熱溶融した硝酸カリウムや硝酸ナトリウムなどの硝酸溶融塩が一般に用いられる。化学強化液は、通常は２種類以上の化学強化剤を所定の配合比で処理槽に投入し加熱溶融されたものである。化学強化剤は常温環境下では粉状であるため、化学強化剤を処理槽に投入する際に化学強化剤の粉が飛散するという問題があった。また、化学強化剤は雰囲気中の水分を吸収しやすく、水分を吸収すると固化し取扱いが困難になるという問題もあった。さらに、化学強化処理工程では２種類以上の粉状の化学強化剤を計量容器等で秤量しなければならず多くの時間と労力が必要であるとともに、数々の操作によって不純物等の混入のおそれがあり、化学強化液自体の品質管理が非常に困難となっていた。
【０００５】
特許文献１では、化学強化剤を粒状に加工して化学強化剤の飛散等を防止する技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００５−１０８３０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
提案技術によれば化学強化剤の飛散は防止されると考えられるが、２種類以上の化学強化剤をそれぞれ所定量秤量して処理槽に投入するという煩雑な作業は依然として行わなければならなかった。
【０００７】
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、化学強化剤の飛散を防止するとともに、２種類以上の化学強化剤を秤量することなく所定配合比で所定量処理槽に投入可能とするにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、２種類以上の化学強化剤を溶融して化学強化液とし、この化学強化液にガラス基板を接触させてガラス基板を化学強化するガラス基板の化学強化処理方法において、前記の２種類以上の化学強化剤が所定比率で混合され所定重量で所定形状に成形加工されていることを特徴とするガラス基板の化学強化処理方法が提供される。
【０００９】
作業性の向上および作業の自動化の観点から、１つ当たりの化学強化剤の重量は５０〜２００ｇの範囲の所定重量とするのが好ましく、さらに５０〜１００ｇの範囲の所定重量とするのがより好ましい。
【００１０】
また化学強化剤の飛散を一層防止する観点からは、化学強化剤の形状は、シート状、直方体状、ペレット状、リング状のいずれかであるのが好ましい。
【００１１】
本発明によれば、化学強化処理工程において、前記記載の化学強化処理方法を用いることを特徴とするガラス基板の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るガラス基板の化学強化処理方法及びそれを用いたガラス基板の製造方法では、使用する２種類以上の化学強化剤が所定比率で混合され所定重量で所定形状に成形加工されているので、化学強化剤の飛散を防止できると同時に、２以上の化学強化剤の配合比を秤量することなく管理でき、しかも投入個数によって化学強化剤の投入量を管理できるようになる。これにより、化学強化処理作業の効率化および簡便化が図れるとともに、煩雑な作業による化学強化液の汚染を予防できるようになる。
【００１３】
また１つ当たりの化学強化剤の重量を５０〜２００ｇの範囲の所定重量とすると、一層の作業性の向上が図れると共に、化学強化処理の自動化が行いやすくなる。
【００１４】
化学強化剤の形状が、シート状、直方体状、ペレット状、リング状のいずれかであると、化学強化剤の飛散を一層防止できると共に取扱いが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係るガラス基板の化学強化処理方法では、化学強化剤を溶融した化学強化液にガラス基板を接触させて、ガラス基板表層のイオンを化学強化液のイオンにイオン交換することにより行う。
【００１６】
本発明で使用する化学強化剤としては従来公知のものを使用でき、例えば硝酸カリウムや硝酸ナトリウム、硝酸銀などが挙げられ、これらを２種以上混合して使用する。
【００１７】
本発明の化学強化処理方法の大きな特徴の一つは、２種類以上の化学強化剤が所定比率で混合され所定重量で所定形状に成形加工されていることにある。化学強化剤を所定形状に成形加工したことにより、化学強化剤を取扱う際に従来は不可避的に生じていた飛散を効果的に防止することができるようになる。また、使用する２種類以上の化学強化剤が所定比率で混合されていることにより、２種類以上の化学強化剤をそれぞれ秤量し配合する必要がなくなる。さらに、所定形状に成形加工された化学強化剤の１つ当たりの重量を所定重量とすることにより、従来は化学強化剤を秤量していたところを化学強化剤の成形加工物の個数によって使用量を管理きるようになる。
【００１８】
化学強化剤の成形加工物の形状としては特に限定はないが、搬送・保管が効率的に行える点などからシート状、直方体状、ペレット状、リング状のいずれかが望ましい。成形加工物の大きさは、次に説明する成形加工物の重量から定まるものであるが、取扱いの煩雑さを招かないようにするためには少なくとも数ｃｍ程度の大きさは必要である。
【００１９】
化学強化剤の成形加工物の１つ当たりの重量に特に限定はないが、処理槽に投入する化学強化剤を量を考慮すれば５０〜２００ｇの範囲の所定重量が好ましい。成形加工物の重量が５０ｇ未満であると、化学強化剤投入量の微調整は可能となるが、沢山の数の成形加工物を投入しなければならず、作業の効率化および簡便化が図れないおそれがある。他方、成形加工物の重量が２００ｇより重いと、成形加工物の投入個数は少なくなるので作業の効率化および簡便化は図れるものの、化学強化剤投入量の微調整が難しくなるおそれがあるからである。なお、化学強化剤の成形加工物の重量は１種類である必要はなく、２種類以上としてももちろん構わない。例えば重量が５０ｇと１００ｇの２種類の成形加工物を作製しておけば、化学強化剤の投入量を５０ｇ単位で調整できるようになる。
【００２０】
本発明における化学強化剤の処理槽へ投入方式を具体的に説明すると、例えば硝酸カリウムと硝酸ナトリウムを３：７の比率で総量１ｋｇを処理槽に投入する場合には、硝酸カリウムと硝酸ナトリウムを３：７の比率で予め混合して１つ当たり１００ｇの直方体状に成形加工しておき、この成形加工物を１０個処理槽に投入する。
【００２１】
化学強化剤の成形加工は従来公知の成形方法を用いればよく、例えば金型成型機や打錠機によって成形すればよい。
【００２２】
化学強化剤は処理槽に所定量投入され、加熱されることによって溶融して化学強化液となる。化学強化液の加熱温度は、イオン交換の速度やガラス基板のＴｇなどの点から２８０〜６６０℃の範囲が好ましく、より好ましくは３３０〜４５０℃の範囲である。
【００２３】
ガラス基板を化学処理液に接触させる時間は０．１時間〜数十時間の範囲が好ましい。また、化学強化処理が効率的に行われるようにするために、ガラス基板を化学処理液に接触させる前に、予め１００〜３００℃に加熱しておくことが推奨される。
【００２４】
化学強化処理を行うガラス基板において、主表面および端面部分の粗さに特に限定はないが、ガラス基板の主表面の表面粗度は、Ｒmaxが１０ｎｍ以下、Ｒａが１．０ｎｍ以下であるのが好ましい。また端面の表面粗度は、Ｒmaxが０．０１〜１μｍの範囲、Ｒａが０．００１〜０．８μｍの範囲であるのが好ましい。表面研磨されたガラス基板を化学強化処理すると、強化層を均一に形成することができるようになる。
【００２５】
化学強化処理によってガラス基板に形成される強化層の厚みは、化学強化液の加熱温度と接触時間とによって調整される。加熱温度が高いほど、また接触時間が長いほど強化層は厚くなる。強化層の厚みとしては、ガラス基板の強度アップと研磨処理時間の短縮との兼ね合いから、３〜２０μｍの範囲が好ましい。
【００２６】
本発明の方法で化学強化されるガラス基板としては特に限定はないが、二酸化ケイ素、酸化ナトリウム、酸化カルシウムを主成分としたソーダライムガラス；二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、Ｒ2Ｏ（Ｒ＝Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ）を主成分としたアルミノシリケートガラス；ボロシリケートガラス；酸化リチウム−二酸化ケイ素系ガラス；酸化リチウム−酸化アルミニウム−二酸化ケイ素系ガラス；Ｒ’Ｏ−酸化アルミニウム−二酸化ケイ素系ガラス（Ｒ’＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ又はＢａを使用することができ、これらガラス材料に酸化ジルコニウムや酸化チタン等を添加したものであってもよい。
【００２７】
またガラス基板の大きさに限定はなく２．５インチ，１．８インチ、１インチ、０．８５インチあるいはそれ以下の小径ディスクにも本発明の方法を適用することができ、またその厚さが２ｍｍや１ｍｍ、０．６３ｍｍ、あるいはそれ以下といった薄型のものにも適用することができる。本発明の化学強化処理方法によってガラス基板が強化されることから、薄型のガラス基板において本発明の方法が好適に適用される。
【００２８】
次に、情報記録媒体用のガラス基板の製造方法について説明する。図１に、ガラス基板の製造工程例を示す。まず、ガラス素材を溶融し（ガラス溶融工程）、溶融ガラスを下型に流し込み、上型によってプレス成形して円盤状のガラス基板前駆体を得る（プレス成形工程）。なお、円盤状のガラス基板前駆体は、プレス成形によらず、例えばダウンドロー法やフロート法で形成したシートガラスを研削砥石で切り出して作製してもよい。
【００２９】
プレス成形されたガラス基板前駆体には、必要によりコアドリル等で中心部に孔が開けられる（コアリング工程）。そして、第１ラッピング工程において、ガラス基板の両表面が研削加工され、ガラス基板の全体形状、すなわちガラス基板の平行度、平坦度および厚みが予備調整される。次に、ガラス基板の外周端面および内周端面が研削され面取りされて、ガラス基板の外径寸法および真円度、孔の内径寸法、並びにガラス基板と孔との同心度が微調整された後（内・外径精密加工工程）、ガラス基板の外周端面および内周端面が研磨されて微細なキズ等が除去される（端面研磨加工工程）。
【００３０】
次に、ガラス基板の両表面が再び研削加工されて、ガラス基板の平行度、平坦度および厚みが微調整される（第２ラッピング工程）。そしてガラス基板の両表面が研磨加工され、表面の凹凸が均一にされる（ポリッシング工程）。ガラス基板の両表面は必要により粒度の異なる研磨材を用いてさらに研磨加工される（第２ポリッシング工程）。前述のように化学強化層をガラス基板に均一に形成させるためには、この第２ポリッシング工程において、ガラス基板の主表面および端面の表面粗度を所定範囲に小さくしておくのが好ましい。
【００３１】
そして、ガラス基板に対して洗浄がなされた後、前述の化学強化処理が行われる。そして、洗浄および検査が行われ、製品としてのガラス基板とされる。
【００３２】
次に、本発明のガラス基板を用いた情報記録用媒体について説明する。情報記録用媒体の基板として本発明のガラス基板を用いると、耐久性および高記録密度が実現される。以下、図面に基づき情報記録用媒体について説明する。
【００３３】
図２は磁気ディスクの斜視図である。この磁気ディスクＤは、円形のガラス基板１の表面に磁性膜２を直接形成したものである。磁性膜２の形成方法としては従来公知の方法を用いることができ、例えば磁性粒子を分散させた熱硬化性樹脂を基板上にスピンコートして形成する方法や、スパッタリング、無電解めっきにより形成する方法が挙げられる。スピンコート法での膜厚は約０．３〜１．２μｍ程度、スパッタリング法での膜厚は０．０４〜０．０８μｍ程度、無電解めっき法での膜厚は０．０５〜０．１μｍ程度であり、薄膜化および高密度化の観点からはスパッタリング法および無電解めっき法による膜形成が好ましい。
【００３４】
磁性膜に用いる磁性材料としては、特に限定はなく従来公知のものが使用できるが、高い保持力を得るために結晶異方性の高いＣｏを基本とし、残留磁束密度を調整する目的でＮｉやＣｒを加えたＣｏ系合金などが好適である。具体的には、Ｃｏを主成分とするＣｏＰｔ、ＣｏＣｒ、ＣｏＮｉ、ＣｏＮｉＣｒ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＰｔＣｒ、ＣｏＮｉＰｔや、ＣｏＮｉＣｒＰｔ、ＣｏＮｉＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔＴａ、ＣｏＣｒＰｔＢ、ＣｏＣｒＰｔＳｉＯなどが挙げられる。磁性膜は、非磁性膜（例えば、Ｃｒ、ＣｒＭｏ、ＣｒＶなど）で分割しノイズの低減を図った多層構成（例えば、ＣｏＰｔＣｒ／ＣｒＭｏ／ＣｏＰｔＣｒ、ＣｏＣｒＰｔＴａ／ＣｒＭｏ／ＣｏＣｒＰｔＴａなど）としてもよい。上記の磁性材料の他、フェライト系、鉄−希土類系や、ＳｉＯ2、ＢＮなどからなる非磁性膜中にＦｅ、Ｃｏ、ＦｅＣｏ、ＣｏＮｉＰｔ等の磁性粒子を分散された構造のグラニュラーなどであってもよい。また、磁性膜は、内面型および垂直型のいずれの記録形式であってもよい。
【００３５】
また、磁気ヘッドの滑りをよくするために磁性膜の表面に潤滑剤を薄くコーティングしてもよい。潤滑剤としては、例えば液体潤滑剤であるパーフロロポリエーテル（ＰＦＰＥ）をフレオン系などの溶媒で希釈したものが挙げられる。
【００３６】
さらに必要により下地層や保護層を設けてもよい。磁気ディスクにおける下地層は磁性膜に応じて選択される。下地層の材料としては、例えば、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｖ、Ｂ、Ａｌ、Ｎｉなどの非磁性金属から選ばれる少なくとも一種以上の材料が挙げられる。Ｃｏを主成分とする磁性膜の場合には、磁気特性向上等の観点からＣｒ単体やＣｒ合金であることが好ましい。また、下地層は単層とは限らず、同一又は異種の層を積層した複数層構造としても構わない。例えば、Ｃｒ／Ｃｒ、Ｃｒ／ＣｒＭｏ、Ｃｒ／ＣｒＶ、ＮｉＡｌ／Ｃｒ、ＮｉＡｌ／ＣｒＭｏ、ＮｉＡｌ／ＣｒＶ等の多層下地層としてもよい。
【００３７】
磁性膜の摩耗や腐食を防止する保護層としては、例えば、Ｃｒ層、Ｃｒ合金層、カーボン層、水素化カーボン層、ジルコニア層、シリカ層などが挙げられる。これらの保護層は、下地層、磁性膜など共にインライン型スパッタ装置で連続して形成できる。また、これらの保護層は、単層としてもよく、あるいは、同一又は異種の層からなる多層構成としてもよい。なお、上記保護層上に、あるいは上記保護層に替えて、他の保護層を形成してもよい。例えば、上記保護層に替えて、Ｃｒ層の上にテトラアルコキシランをアルコール系の溶媒で希釈した中に、コロイダルシリカ微粒子を分散して塗布し、さらに焼成して二酸化ケイ素（ＳｉＯ2)層を形成してもよい。
【００３８】
以上、情報記録用媒体の一実施態様として磁気ディスクについて説明したが、情報記録用媒体はこれに限定されるものではなく、光磁気ディスクや光ディスクなどにも本発明のガラス基板を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係るガラス基板の製造方法の一例を示す製造工程図である。
【図２】本発明に係る製造方法で製造されたガラス基板を用いた磁気ディスクの一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  ガラス基板
２  磁性膜
Ｄ  磁気ディスク
【図１】
0004548386.tif 000002
【図２】
0004548386.tif 000003