(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物基準で以下の組成
ＳｉＯ２        １７〜３４重量％、Ｂ２Ｏ３          １〜８重量％、
Ａｌ２Ｏ３          ０〜８重量％、Ｌｉ２Ｏ        ０〜＜２重量％、
Ｎａ２Ｏ      ０．５〜１０重量％、ＭｇＯ      １０〜２０重量％、
ＣａＯ          ４〜１２重量％、ＴｉＯ２    １４．５〜２５重量％、
ＺｒＯ２          １〜８重量％、Ｎｂ２Ｏ５    ０．５〜４．５重量％、
Ｌａ２Ｏ３    ５．５〜１５重量％、Ｃｅ２Ｏ３        ０〜８重量％、
但し、Ｌａ２Ｏ３＋Ｃｅ２Ｏ３  ≦１６重量％
を有することを特徴とする高い弾性率のガラス。
【請求項２】
さらに清澄に適した量の少なくとも一種の清澄剤を含有することを特徴とする請求項１に記載のガラス。
【請求項３】
さらにＣｏＯ、ＣｕＯ、Ｖ２Ｏ５及びＣｒ２Ｏ３からなる群から選択された少なくとも一種の着色付与剤を０．２〜７．５重量％含有し、但し各成分の量は５重量％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス。
【請求項４】
前記清澄剤としてＳｂ２Ｏ３を０．１〜０．５重量％含有することを特徴とする請求項２又は３に記載のガラス。
【請求項５】
不可避不純物を除き砒素酸化物を含有しないことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のガラス。
【請求項６】
酸化物基準で以下の組成
ＳｉＯ２        ２０〜３０重量％、Ｂ２Ｏ３        ２〜７重量％、
Ａｌ２Ｏ３          １〜５重量％、Ｎａ２Ｏ    ０．５〜１０重量％、
ＭｇＯ          １０〜２０重量％、ＣａＯ        ４〜１０重量％、
ＴｉＯ２        １５〜２５重量％、ＺｒＯ２          ３〜７重量％、
Ｎｂ２Ｏ５      ０．５〜４重量％、Ｌａ２Ｏ３        ６〜１２重量％、
Ｃｅ２Ｏ３      ０〜３．５重量％、
但し、Ｌａ２Ｏ３＋Ｃｅ２Ｏ３  ≦１３重量％
を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のガラス。
【請求項７】
酸化物基準で以下の組成
ＳｉＯ２          ２４〜３０重量％、Ｂ２Ｏ３          ２〜７重量％、
Ａｌ２Ｏ３            ２〜５重量％、Ｎａ２Ｏ    ０．５〜８重量％、
ＭｇＯ          １０〜１８重量％、ＣａＯ        ４〜１０重量％、
ＴｉＯ２          １６〜２５重量％、ＺｒＯ２        ４〜６重量％、
Ｎｂ２Ｏ５    ０．５〜３．５重量％、Ｌａ２Ｏ３  ６．５〜９．５重量％、
Ｃｅ２Ｏ３        ０〜１．５重量％、
但し、Ｌａ２Ｏ３＋Ｃｅ２Ｏ３  ８〜１０重量％
を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のガラス。
【請求項８】
化学的にプレストレス処理されており、１００×１０３Ｎ／ｍｍ２〜１２０×１０３Ｎ／ｍｍ２の弾性率Ｅ、３０×１０５Ｎｃｍ／ｇ〜３６×１０５Ｎｃｍ／ｇの比弾性率Ｅ／ρ及び８．０×１０−６／Ｋ〜１１．０×１０−６／Ｋの熱膨張係数α２０／３００を有する請求項１乃至７のいずれか一項に記載の化学的にプレストレス処理されたガラス。
【請求項９】
酸化物基準で以下の組成
ＳｉＯ２        １７〜３４重量％、Ｂ２Ｏ３        １〜８重量％、
Ａｌ２Ｏ３          ０〜８重量％、Ｌｉ２Ｏ      ２〜１０重量％、
Ｎａ２Ｏ      ０．５〜１０重量％、ＭｇＯ      １０〜２０重量％、
ＣａＯ          ４〜１２重量％、ＴｉＯ２    １４．５〜２５重量％、
ＺｒＯ２          １〜８重量％、Ｎｂ２Ｏ５    ０．５〜４．５重量％、
Ｌａ２Ｏ３    ５．５〜１５重量％、Ｃｅ２Ｏ３        ０〜８重量％、
但し、Ｌａ２Ｏ３＋Ｃｅ２Ｏ３  ≦１６重量％
を有するベースガラスから作られたことを特徴とする高い弾性率のガラスセラミック。
【請求項１０】
さらに清澄に適した量の少なくとも一種の清澄剤を含有することを特徴とする請求項９に記載のガラスセラミック。
【請求項１１】
前記ベースガラスが酸化物基準で以下の組成
ＳｉＯ２        ２０〜３０重量％、Ｂ２Ｏ３        ２〜７重量％、
Ａｌ２Ｏ３          ０〜３重量％、Ｌｉ２Ｏ        ３〜９重量％、
Ｎａ２Ｏ          １〜８重量％、ＭｇＯ        １０〜１８重量％、
ＣａＯ          ６〜１０重量％、ＴｉＯ２      １５〜２５重量％、
ＺｒＯ２          ３〜７重量％、Ｎｂ２Ｏ５        ０．５〜４重量％、
Ｌａ２Ｏ３      ６〜１２重量％、Ｃｅ２Ｏ３      ０〜３．５重量％、
但し、Ｌａ２Ｏ３＋Ｃｅ２Ｏ３  ≦１３重量％
を有することを特徴とし、主結晶相としてチタン酸リチウムを含有する請求項９又は１０に記載のガラスセラミック。
【請求項１２】
前記ベースガラスが酸化物基準で以下の組成
ＳｉＯ２        ２４〜３０重量％、Ｂ２Ｏ３        ２〜５重量％、
Ａｌ２Ｏ３          ０〜２重量％、Ｌｉ２Ｏ          ３〜９重量％、
Ｎａ２Ｏ        １〜５．５重量％、ＭｇＯ        １０〜１６重量％、
ＣａＯ            ７〜１０重量％、ＴｉＯ２      １６〜２５重量％、
ＺｒＯ２          ４〜６重量％、Ｎｂ２Ｏ５    ０．５〜３．５重量％、
Ｌａ２Ｏ３      ６．５〜９重量％、Ｃｅ２Ｏ３      ０〜１．５重量％、
但し、Ｌａ２Ｏ３＋Ｃｅ２Ｏ３  ８〜１０重量％
を有することを特徴とし、主結晶相としてチタン酸リチウムを含有する請求項９乃至１１のいずれか一項に記載のガラスセラミック。
【請求項１３】
さらにＣｏＯ、ＣｕＯ、Ｖ２Ｏ５及びＣｒ２Ｏ３からなる群から選択された少なくとも一種の着色付与剤を０．２〜７．５重量％含有し、但し各成分の量は５重量％以下であることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか一項に記載のガラスセラミック。
【請求項１４】
前記清澄剤としてＳｂ２Ｏ３を０．１〜０．５重量％含有することを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載のガラスセラミック。
【請求項１５】
不可避不純物を除き砒素酸化物を含有しないことを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか一項に記載のガラスセラミック。
【請求項１６】
ベースガラスを加熱成形した後に冷却する工程でセラミック化されたことを特徴とする請求項９乃至１５のいずれか一項に記載のガラスセラミック。
【請求項１７】
冷却をＴｋ＝Ｔｇ＋１０Ｋから開始して、２５〜４５Ｋ／ｈの冷却速度で冷却されたことを特徴とする請求項１６記載のガラスセラミック。
【請求項１８】
１２０×１０３Ｎ／ｍｍ２〜１４５×１０３Ｎ／ｍｍ２の弾性率Ｅ、３６×１０５Ｎｃｍ／ｇ〜４５×１０５Ｎｃｍ／ｇの比弾性率Ｅ／ρ及び８．０×１０−６／Ｋ〜１１．０×１０−６／Ｋの熱膨張係数α２０／３００を有する請求項９乃至１７のいずれか一項に記載のガラスセラミック。
【請求項１９】
前記請求項１乃至８のいずれか一項に記載のガラスからなる、固定ディスク用のプレストレス処理されたガラス基板。
【請求項２０】
前記請求項１乃至８のいずれか一項に記載のガラスからなる光学ガラス。
【請求項２１】
前記請求項９乃至１８のいずれか一項に記載のガラスセラミックからなる、固定ディスク用のガラス基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高い弾性率を有するガラス及びガラスセラミックス並びにそれらの使用に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラスは、数ある理由の中で、その表面が平坦でありかつ表面粗さが殆どないために、金属、例えばアルミニウム又は金属合金に換わって、固定ディスク（もしくはハードディスク）のデータキャリアー基板として使用されている。最も均一な材料であるガラスを磨いて、非常に滑らかな表面をガラス体に与えることが可能である。また、ガラス基板の製造にかかる時間及び経済性は、アルミニウム基板のそれらに匹敵している。
【０００３】
固定ディスクに用いるガラス基板は、大きな化学的、熱的及び機械的負荷に耐えられるものでなければならない。即ち、それはコーティング（例えばカソードスパッタリング）の際に、高温に曝され、急冷されるからである。固定ディスク基板として使用する場合、高い機械的負荷が生じ、例えば最高で１００Ｎ／ｍ2の締付力が回転軸にかかり、また現在使用されている３，５００〜１０，０００Ｕ／ｍｉｎの高い回転速度で作動中に遠心力により付加的な応力がかかる。特に厚さ０．２５〜３．００ｍｍの薄いガラスは、予備応力付加処理（プレストレス処理）された場合にのみこれらの応力に耐えることができる。熱的プレストレス処理により耐機械的負荷を増加させることができる固定ディスクの可能な最小厚さは３ｍｍであるため、上記の用途に用いる場合、ガラスは化学的にプレストレス処理されねばならない。ガラスは、転移温度Ｔg以下の塩浴中でイオン交換することにより、顕著にプレストレス処理可能である。即ち、適当なイオン例えばＫ+及び／又はＮａ+及び／又はＢａ2+は、Ｎａ+及び／又はＬｉ+及び／又はＣａ2+イオンと充分に置き換わることが分かっている。
【０００４】
固定ディスク基板として使用する際に求められる、さらなるガラスの基本特性は、その熱膨張挙動であり、応力とひずみの発生を避けるために、それはコーティング材料の熱膨張挙動（例えば、Ｃｏ合金は１２×１０-6／Ｋ以上の熱膨張係数α20/300を有する）、とりわけドライブ機構の締付材料及びスピンドル材料の熱膨張挙動（１２×１０-6／Ｋ以上の熱膨張係数α20/300）と大きく違うものであってはならない。
【０００５】
ガラスセラミックは、その耐破壊性又は破損耐性のために、とりわけ前記の用途にとって面白い材料である。しかしながら、現在使用されているガラスセラミックスにおいては、その微結晶サイズのために、表面残留粗さは非常に高いものになっている。
【０００６】
固定ディスク市場における開発は、データキャリアーの寸法を従来と同一に保ちながら又は減少させながら、データキャリアーの容量をより大きくし、かつデータ変換速度をより速くする方向に向かっている。データ変換速度をより速くするためには、ドライブ機構中の固定ディスクの回転速度をより速くする必要がある。ドライブ機構中の固定ディスク上のトラック密度を高くすること、即ち、トラックの数を増加させることにより、唯一、データキャリアーの寸法を同一に保ったままで容量を増大することができる。しかしながら、回転速度を高めると、固定ディスクの外周端部に大きな揺れや波動が生じるため、所望されるトラック密度をより高くすることや、またトラックスペースを減少させること及び狭い幅で固定ディスクを重ねることができなくなる。同時にこの揺れのために、読み込み／書きこみスピードを高めまた情報密度を増加させるために求められる、固定ディスク上の読み込み−書きこみヘッドのフライト高さもしくはグライド高さを低くすることができなくなる。
【０００７】
従って、高い形状安定性が固定ディスクに求められる。即ち、固定ディスクは外周端部において可能な限り小さい時間依存性の揺れを有するべきである。
最大ディスク揺れＷは以下の式（Ｉ）により得られる。
【数１】
Ｗ＝｛[ρ×ｒA4]/[Ｅ×ｄ2]｝ｆ(ν)       （Ｉ）
ここで、
ρ＝密度、
ｒA＝固定ディスクの外径、
Ｅ＝弾性率、
ｄ＝固定ディスクの厚さ、
ｆ(ν)＝幾何学的固有パラメータ。
【０００８】
固定ディスクの主な仕様又は必要条件は、上記式より導かれる。幾何学的形状寸法が同一の場合（即ち、ｄ及びｒAが一定の場合）、最大ディスク揺れＷは、弾性率Ｅが大きくなるほど及び／又は密度ρが小さくなるほど小さくなる。通常、これらのパラメータの比率Ｅ／ρは、比弾性率を表わしている。それは可能な限り高い値をとるべきである。
【０００９】
前記の用途用として公知のガラス及びガラスセラミックスは、主にＳｉＯ2を多く含有するアルミノ珪酸塩ガラス又はリチウムアルミノ珪酸塩ガラスセラミックスであるが、これらは高いＳｉＯ2含有量と高いＡｌ2Ｏ3含有量のため溶融特性に劣っている。ＳｉＯ2高含有の例としては、６２〜７５重量％のＳｉＯ2を含有量するドイツ特許出願公開ＤＥ４２０６２６８Ａ１号に開示された情報記録用基板のための化学的に改良されたガラス組成物が挙げられ、また、ＳｉＯ2を６５〜８３重量％含有し、α−石英及び珪酸リチウムを含有するヨーロッパ特許出願公開ＥＰ６２６３５３Ａ１号に開示された磁気ディスク基板用のガラスセラミックスも挙げられる。
公知のガラス及びガラスセラミックス並びに他の材料は、固定ディスク用、特に高速回転数に設定される固定ディスク用材料に求められる全ての要求を満たしていないというよりか、むしろ多岐に渡る不利益を有する。
【００１０】
プラズマディスプレイパネルの基板として使用されるガラスは、特開平９−３０１７３２号に開示されている。これらのガラスは高いＳｉＯ2含有量及び高いＡｌ2Ｏ3含有量並びに高いアルカリ酸化物含有量を有し、弾性率が低くなっている。
特開昭５２−４５６１２号に記載のガラスは、高含有量でＮｂ2Ｏ5を含有し、同様に弾性率が低くなっている。また、ドイツ特許ＤＥ３４２０３０６Ｃ２号のガラスも、高含有量でＮｂ2Ｏ5を含有している。
同様のことが特開昭５２−９０１２号に開示されたガラスにも当てはまり、このガラスは、高含有量でＮｂ2Ｏ5を含有し得る一方で、弾性率を増加させるＴｉＯ2の含有量が低レベルに制限されている。同様のことがドイツ特許ＤＥ２６６００１２Ｃ２号に開示されたガラスにも当てはまり、、任意成分Ｌａ2Ｏ3の含有量が小さい割合に制限されており、これも前述と同じく高い弾性率を得ることに反している（困難にしている）。
【００１１】
ヨーロッパ特許出願公開ＥＰ０２８７３４５Ａ１号は、屈折率勾配を有するレンズに用いるガラスを開示しており、このガラスは比較的高いＳｉＯ2及びＬｉ2Ｏ含有量を有する。任意の及び他の成分が存在しているために、ガラスはもちろん比較的に高い弾性率を有することができるが、しかし適切な高い弾性率を有することはできない。このことはまた、同一の用途について特開昭６３−１７０２４７号に開示された、高いＬｉ含有量のガラスにも当てはまる。このガラスはＬｉ含有量が高いために非常に結晶化しやすい。特開平１−１３３９５６号も同様に、屈折率勾配を有するレンズ用のガラスを開示しており、その組成は多くの任意成分が広い範囲で変化し得るものであるが、しかしながら２０モル％までのＦ-及び比較的高含有量でＡｌ2Ｏ3を含有している。
【００１２】
高い弾性率を有する、ＭｇＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系からなる高いＡｌ2Ｏ3含有量のガラスは、米国特許第３８０４６４６号から知られている。しかしながら、アルカリを含有しておらず、また容易に結晶化するために、これらのガラスには化学的にプレストレス処理することはできない。
【００１３】
ガラスと粘弾性材料のラミネートディスクからなるデータキャリアーは、ＷＯ９６／０４６５１号に開示されており、この場合、振動は、粘弾性材料、例えばシリコーンゴム等の合成ゴム、又はポリエステル、ポリウレタン及び／又はポリアミドなどのプラスチック材料の層により減衰される。しかしながら、この材料の製造にはかなり費用がかかり、また粘弾性材料が経時的に疲労し（脆くなり）、従って振動を減衰させる機能をもはや発揮できなくなる不利益がある。さらに、磁性層をカソードスパッタリングにより、より高い基板温度において析出させた場合に、使用されるプラスチック材料がガス発生を生じ、そのために、適用された層の品質を損なってしまう。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高い比弾性率を有し、即ち、高い弾性率及び低い密度を有し、また比較的高い熱膨張係数を有し、しかも充分な剛性又は硬化性を有し、それによって充分な強度及び良好な表面特性を有する材料を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の一側面によると、酸化物基準で以下の組成
ＳｉＯ２        １７〜３４重量％、Ｂ２Ｏ３        １〜８重量％、
Ａｌ２Ｏ３          ０〜８重量％、Ｌｉ２Ｏ        ０〜＜２重量％、
Ｎａ２Ｏ      ０．５〜１０重量％、ＭｇＯ        １０〜２０重量％、
ＣａＯ          ４〜１２重量％、ＴｉＯ２      １４．５〜２５重量％、
ＺｒＯ２          １〜８重量％、Ｎｂ２Ｏ５    ０．５〜４．５重量％、
Ｌａ２Ｏ３    ５．５〜１５重量％、Ｃｅ２Ｏ３        ０〜８重量％、
但し、Ｌａ２Ｏ３＋Ｃｅ２Ｏ３  ≦１６重量％
を有する高い弾性率のガラスが提供される。このガラスは、清澄に適した量の少なくとも一種の清澄剤を含有することができる。
【００１６】
本発明の他の側面によると、前記目的を達成するためにさらに、酸化物基準で以下の組成
ＳｉＯ２        １７〜３４重量％、Ｂ２Ｏ３        １〜８重量％、
Ａｌ２Ｏ３          ０〜８重量％、Ｌｉ２Ｏ      ２〜１０重量％、
Ｎａ２Ｏ      ０．５〜１０重量％、ＭｇＯ      １０〜２０重量％、
ＣａＯ          ４〜１２重量％、ＴｉＯ２    １４．５〜２５重量％、
ＺｒＯ２          １〜８重量％、Ｎｂ２Ｏ５    ０．５〜４．５重量％、
Ｌａ２Ｏ３    ５．５〜１５重量％、Ｃｅ２Ｏ３        ０〜８重量％、
但し、Ｌａ２Ｏ３＋Ｃｅ２Ｏ３  ≦１６重量％
を有する高い弾性率のガラスセラミックが提供される。このガラスセラミックは、清澄に適した量の少なくとも一種の清澄剤を含有することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明のガラスは、固定ディスク用のプレストレス処理されたガラス基板を作るために用いることができ、又は光学ガラスとして使用できる。本発明のガラスセラミックは、固定ディスク基板を作成するために用いることができる。
【００１８】
本発明のガラスは、転移温度以下においてアルカリ及び／又はアルカリ土類イオンのイオン交換により、充分に化学的にプレストレス処理することができる。この種のイオン交換は、ガラス体をいくぶん低融点のカリウム、ナトリウム及び／又はバリウム塩、例えばそれらの硝酸塩の溶融体（塩浴）に入れ、あるいはまたいくぶん高い融点のカリウム、ナトリウム及び／又はバリウム塩、例えばそれらの硫酸塩のペーストをガラス体の表面に塗布するといった、公知の方法により行なうことが可能である。使用時間及び使用温度は、この種のイオン交換工程においてガラス組成物に応じて従来採用されている条件と同様であり、即ち、０．５時間〜１０時間、及び（Ｔｇ（転移温度）−８０Ｋ）〜（Ｔｇ−１０Ｋ）である。温度が低くなるほど、滞留時間をより長くする必要がある。化学的にプレストレス処理することにより、強くまた永久的な予備応力が与えられ、それによってガラスの耐破壊性又は破損耐性が向上する。
【００１９】
本発明のガラスセラミックスは、すでに充分な強度を有しているので、固定ディスクが曝される条件に耐えることができる。これは、微結晶によりガラスマトリックスが強化されたためである。
【００２０】
本発明のガラスは、アルカリ土類硼珪酸塩ガラス系の一部に属する。それはガラス形成剤としてＳｉＯ2を含有し、また係る系中で１７〜３４重量％、好ましくは３２重量％以下のＳｉＯ2及びＢ2Ｏ3（１〜８重量％）を含有する。
前述の高い弾性率と共に極めて良好な可融性は、アルカリ土類酸化物に対するガラス形成剤の重量関係、即ちＭｇＯが１０〜２０重量％、ＣａＯが４〜１２重量％のときに保証される。
ＭｇＯ及びＣａＯに対するＳｉＯ2及びＢ2Ｏ3の割合が高くなるほど、熱膨張係数がより低くなるであろう。ＳｉＯ2の割合が高くなるほど、ガラスの可融性がより低くなり、一方、アルカリ土類酸化物の割合が高くなると、当然のことながら弾性率がさらに高くなるが、しかし結晶化安定性はかなり損なわれるであろう。
【００２１】
本発明のガラスは８重量％までのＡｌ2Ｏ3を含有し得る。ガラス構造中のアルカリ及びアルカリ土類イオンの移動度は、Ａｌ2Ｏ3を導入することにより向上し、また結果としてその交換性が改善される。８重量％よりも多くのＡｌ2Ｏ3が存在すると加工温度が高くなり、それによって溶融条件が損なわれ、また熱膨張係数が低下する。
【００２２】
ＴｉＯ2は本発明のガラス中に最低で１４．５重量％、最高で２５重量％の量で存在する。ＴｉＯ2はガラスの弾性率を高める。これ以上にＴｉＯ2量が高くなると、結晶化安定性がかなり低下するであろう。本発明のガラスは、弾性率を同様に高めるが、しかし結晶化に同様の悪影響をもたらさないＺｒＯ2を１〜８重量％含有する。しかしながら、ＺｒＯ2の含有量がこれ以上に増えると、転移温度Ｔｇが高くなり、溶融特性を再び損なわせる。従って、本発明のガラスは、ＴｉＯ2及びＺｒＯ2の両者を前記の量で含有する。
【００２３】
本発明のガラスはまた、Ｌａ2Ｏ3を５．５〜１５．５重量％の量で含有する。Ｌａ2Ｏ3は弾性率を増大するが、ガラスの密度も高めるので、比弾性率に関するプラスの効果はより小さくなる。
Ｃｅ2Ｏ3による密度の増加は顕著ではなかった。そのため、本発明のガラスは同様に弾性率を高める非常に高価な成分、Ｃｅ2Ｏ3を８重量％まで、好ましくは５重量％まで含有することができる。特別な態様においては、ガラス、好ましくはリチウム含有ガラスは、少なくとも０．５重量％のＣｅ2Ｏ3を含有する。Ｌａ2Ｏ3及びＣｅ2Ｏ3含有量の合計量は１６重量％を超えるべきではなく、またＣｅ2Ｏ3が５重量％に制限されるときは、１４重量％を超えるべきではない。
Ｎｂ2Ｏ3は、０．５〜４．５重量％の量で存在する。少量の場合、それは結晶化安定性に反して網目変性剤として働くであろう。上記量よりも多くなると、弾性率が顕著に減少し、またバッチ価格を上昇させるであろう。
【００２４】
０．５〜１０重量％の量で存在するＮａ2Ｏは、ガラス中で以下の２つの機能を果たす。第一の機能として、それは可融性を向上し、またＴｇを低下させる。また、他の機能として、特にリチウムを含有しない態様において、イオン交換の際にカリウム塩がガラスのナトリウムイオンと置き換わり、一方、バリウム塩がカルシウムイオンと置き換わるため、Ｎａ2Ｏは、ＣａＯの他に、プレストレス処理のためのイオン交換にとって必須成分として機能する。
【００２５】
本発明のガラスはまた少量（０〜＜２重量％）のＬｉ2Ｏを含有し得る。その場合、Ｌｉイオンはイオン交換工程の際に取り除かれ、また特にこの塩が、ナトリウム塩溶融体又は上記塩を含有するペーストを介してイオン交換の実施に利用できる。
Ｌｉ2Ｏの濃度が高くなるほど、固定ディスク基板を作製するのに適さない材料になるとは限らない。ガラス中のＬｉ2Ｏ含有量が高くなるほど、溶融及び熱間成形後に結晶化しやすくなり、係る結晶化が制御された方法で行なわれると本発明のガラスセラミックが形成される。
【００２６】
高い弾性率を有するガラスセラミックは、酸化物基準で以下の組成を有するベースガラスからなる。
ＳｉＯ2 １７〜３４重量％（好ましくは１７〜３２重量％）、Ｂ2Ｏ3 １〜８重量％、Ａｌ2Ｏ3 ０〜８重量％（好ましくは０〜５重量％）、Ｌｉ2Ｏ  ２〜１０重量％（好ましくは３〜１０重量％）、Ｎａ2Ｏ  ０．５〜１０重量％、ＭｇＯ  １０〜２０重量％、ＣａＯ  ４〜１２重量％、ＴｉＯ2 １４．５〜２５重量％、ＺｒＯ2 １〜８重量％、Ｎｂ2Ｏ5 ０．５〜４．５重量％、Ｌａ2Ｏ3 ５．５〜１５重量％、Ｃｅ2Ｏ3 ０〜８重量％（好ましくは０．５〜５重量％）、但し、Ｌａ2Ｏ3とＣｅ2Ｏ3の合計量は１６重量％以下（好ましくは１４重量％以下）である。
【００２７】
本発明のガラスセラミック中の各成分の作用は、前記した本発明のガラス中における作用と同一である。より大量のＬｉ2Ｏが存在する場合、Ｌｉ2Ｏは結晶化開始剤となり、極めて均一でまた微粒状の結晶相（主結晶相はチタン酸リチウム）を形成し、本発明のガラスと同様に加工し得る材料となる。得られるガラスセラミックスは、本発明のガラスと同様の滑らかな表面を有する。Ｌｉ2Ｏの含有量が１０重量％より高い場合、結晶化を制御できなくなり、また結晶化が早く起きてしまう。
【００２８】
結晶化を制御するため、即ち、不均一に分散することや、不均一なサイズの結晶を生ずることを防止するために、本発明のガラスの場合に結晶化安定剤としての成分Ｎｂ2Ｏ5は、またガラスセラミックスの場合においても結晶安定剤として選ばれる。本発明のガラスの場合と同様、Ｎｂ2Ｏ5の同一濃度が本発明のガラスセラミックスでも維持される。このことはまた、成分ＣａＯ、ＭｇＯ、ＴｉＯ2及びＮａ2Ｏについても当てはまる。
【００２９】
ガラス及びまたガラスセラミックスのいずれも、ＣｏＯ、ＣｕＯ、Ｖ2Ｏ5及びＣｒ2Ｏ3からなる群から選択された１又はそれよりも多くの着色付与剤を、０．２〜７．５重量％まで含有し得る。これらの着色付与剤の各々の量は、それぞれ５重量％を超えるべきではない。ＣｕＯ、Ｖ2Ｏ5及びＣｒ2Ｏ3が存在する場合、それらは少なくとも０．５重量％の量でそれぞれ存在する。
【００３０】
清澄化のために、慣用の清澄剤、例えばＡｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3及びＮａＣｌをガラス又はガラスセラミック用ベースガラスに慣用量で、即ち使用する清澄剤の種類及び生成物の全量に応じて、生成物の０．０５〜１重量％の量で加えることができる。
【００３１】
本発明の材料は環境に好ましくない成分をできる限り含むべきではないため、好ましくは清澄剤Ａｓ2Ｏ3は避けられるべきであり、即ち、ガラス及びガラスセラミック材料中の不可避的な不純物は砒素酸化物を含むべきではない。
好ましい態様においては、ガラス又はガラスセラミックスは０．１〜０．５重量％のＳｂ2Ｏ3を含有する。
【００３２】
好ましくは、本発明のガラスは、Ｌｉ2Ｏを含有しない。以下の組成範囲（酸化物基準）は、本発明のガラスにとってより狭い好適な範囲である：
ＳｉＯ2 ２０〜３０重量％（好ましくは２４〜３０重量％）、Ｂ2Ｏ3 ２〜７重量％、Ａｌ2Ｏ3 １〜５重量％（好ましくは２〜５重量％）、Ｎａ2Ｏ  ０．５〜１０重量％（好ましくは０．５〜８重量％）、ＭｇＯ  １０〜２０重量％（特に好ましくは１０〜１８重量％）、ＣａＯ  ４〜１０重量％、ＴｉＯ2 １５〜２５重量％（特に好ましくは１６〜２５重量％）、ＺｒＯ2 ３〜７重量％（特に好ましくは４〜６重量％）、Ｎｂ2Ｏ5 ０．５〜４重量％（特に好ましくは０．５〜３．５重量％）、Ｌａ2Ｏ3 ６〜１２重量％（特に好ましくは６．５〜９．５重量％）、Ｃｅ2Ｏ3 ０〜３．５重量％（特に好ましくは０〜１．５重量％）、但し、Ｌａ2Ｏ3とＣｅ2Ｏ3の合計量は１３重量％以下（特に好ましくは８〜１０重量％）である。
【００３３】
好ましいガラスセラミックは、酸化物基準で以下の組成を有するベースガラスに特徴を有する：
ＳｉＯ2 ２０〜３０重量％（好ましくは２４〜３０重量％）、Ｂ2Ｏ3 ２〜７重量％（好ましくは２〜５重量％）、Ａｌ2Ｏ3 ０〜３重量％（特に好ましくは０〜２重量％）、Ｌｉ2Ｏ  ３〜９重量％、Ｎａ2Ｏ  １〜８重量％（好ましくは１〜５．５重量％）、ＭｇＯ  １０〜１８重量％（特に好ましくは１０〜１６重量％）、ＣａＯ  ６〜１０重量％（好ましくは７〜１０重量％）、ＴｉＯ2 １５〜２５重量％（特に好ましくは１６〜２５重量％）、ＺｒＯ2 ３〜７重量％（特に好ましくは４〜６重量％）、Ｎｂ2Ｏ5 ０．５〜４重量％（特に好ましくは０．５〜３．５重量％）、Ｌａ2Ｏ3 ６〜１２重量％（特に好ましくは６．５〜９．５重量％）、Ｃｅ2Ｏ3 ０〜３．５重量％（特に好ましくは０〜１．５重量％）、但し、Ｌａ2Ｏ3とＣｅ2Ｏ3の合計量は１３重量％以下（特に好ましくは８〜１０重量％）である。
【００３４】
結晶化は、結晶化阻害成分と核を形成する結晶化促進成分との重量関係、特にＬｉ2ＯとＴｉＯ2の含有量により、熱間成形後、冷却中に起こる。Ｔｋ＝Ｔｇ＋１０Ｋから出発して、２５〜４５Ｋ／ｈ、特に３０〜４０Ｋ／ｈの冷却速度により制御された状態にセラミック化が起こる。チタン酸リチウムが主結晶相として生成する。調質処理は必要ではない。生じる微結晶は、小さくかつサイズが極めて均一で均等に分散している。相間関係（微結晶とガラス相との関係）及び微結晶のサイズにより、ガラスセラミックは透明、半透明又は不透明となる。しかしながら、これら後者の光透過性は、固定ディスク基板としての用途にとって、臨界的又は決定的なものではない。不透明材料、又は存在する着色剤のために透過率が減少した材料から作製した固定ディスク基板は、表面特性試験装置（バルク材料中ではなく表面の欠陥を検知するものである。）の試験光に対する低い透過性を有するという利点を有する。
透過性に関係なく、係る材料から作製したガラスセラミック体の表面は容易に加工でき、また所望の滑らかさ（最高粗さ０．５ｎｍ）にまで研磨することができ、また同様のことが本発明のガラスから作製したガラス体についても可能である。
【００３５】
【実施例】
以下に実施例を示して本発明について具体的に説明するが、本発明が以下の実施例に限定されるものでないことは言うまでもない。
【００３６】
本発明のガラス（実施例１乃至３）及びガラスセラミックス（実施例４乃至８）の８つの実施例を表１にまとめて示す。表１にはそれらの組成及びそれらの基本特性が示されている。
【表１】
0004388635.tif 000002
【００３７】
慣用の原料を用いて製造した。生成物を約１３００℃において溶融して、連続溶融集合体とし、精製及び均質化した。ガラスを約１２００℃の金型に流し込み、そして冷却した。
温度、Ｔg＋１０Ｋ＝Ｔkから出発して、約３０〜４０Ｋ／ｈで冷却する工程の際にセラミック化が終了し、ガラスセラミックが得られた。
得られた注型ブロック（ガラス又はガラスセラミック体）から円盤状のディスクを作製した。このディスクは固定ディスク基板の形状及び寸法、即ち外径６５．０ｍｍ及び厚さ０．６３５ｍｍを有し、また中心に直径２０．００ｍｍの内部貫通孔を有していた。
【００３８】
ガラス及びガラスセラミックスの熱膨張係数α20/300は、８．０×１０-6／Ｋ以上、１１．０×１０-6／Ｋ以下であった。即ち、ディスクドライブ機構の固定ディスクを支持するスピンドル材料の熱膨張係数にかなり近かった。表１にはまた、弾性率Ｅ［１０3Ｎ／ｍｍ2］、密度ρ［ｇ／ｃｍ3］及びそれらから計算した比弾性率Ｅ／ρ[１０5Ｎ×ｃｍ／ｇ]、並びに転移温度Ｔg［℃］及び熱膨張係数α20/300を含む固定ディスク用にとつて重要な特性が記載されている。弾性率はプレストレス処理されていない試料から測定した。
【００３９】
ガラスは、１００×１０3〜１２０×１０3Ｎ／ｍｍ2の弾性率Ｅ及び３０×１０5〜３６×１０5Ｎｃｍ／ｇの比弾性率Ｅ／ρを有していた。ガラスセラミックスは、１２０×１０3〜１４５×１０3Ｎ／ｍｍ2の弾性率Ｅ及び３６×１０5〜４５×１０5Ｎｃｍ／ｇの比弾性率を有していた。ガラス及びガラスセラミックスのいずれも、固定ディスク用基板としての使用に特に適していた。係るガラスに化学的にプレストレス処理し、充分に深い圧縮領域を形成した。ガラスセラミックはすでに充分な高強度を有していた。
【００４０】
ガラスセラミックスは、主結晶相としてチタン酸リチウムを含有していた。本体は、相間関係（結晶相とガラス相との関係）及び微結晶のサイズにより、透明、半透明又は不透明となった。それらの外観は表１に記載されている。結晶の数と大きさは、Ｌｉ含有量とＴｉ含有量、並びにＮｂ含有量によっても変化した。即ち、結晶の数と大きさは、Ｌｉ2Ｏ含有量が増加するほど増加し、またＴｉＯ2含有量が増加するほど増加したが、結晶化を阻害するＮｂ2Ｏ5含有量が増加するほど減少した。ガラスセラミックスは、Ｍｇ含有量が増加するほど不透明となった。結晶サイズは小さく、１００ｎｍ〜４００ｎｍ、主に１００〜２００ｎｍであった。
【００４１】
本発明のガラスセラミックス中に微細な微結晶が均一に分散しているために、この材料からのガラスセラミック体の表面（本発明の組成物のガラス体の表面を含む。）は、同様に満足がいくように加工された。それらは、満足がいくように磨かれ、また実際に０．５ｎｍの微小粗さ（滑らかさ）まで仕上げることができた。
【００４２】
本発明のガラスは、１．７２〜１．７７の屈折率ｎd及び３２〜３６のアッベ数νdを有するために、ランタンフリント光学ガラス型（ＬａＦ）に属する。それらは青色スペクトル領域において部分分散Ｐg,F並びにプラスの異常部分分散を示すガラスと同様に異常部分分散ΔＰg,F[１０-4]を示す。本発明のガラスは、その光学特性及び溶融及び加工特性が優れるために、光学ガラスにも適している。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、本発明のガラス（化学的プレストレス処理されたガラス）及びガラスセラミックは、高い比弾性率を有し、即ち、高い弾性率及び低い密度を有し、また比較的高い熱膨張係数を有し、しかも充分な剛性又は硬化性を有し、それによって充分な強度及び良好な表面特性を有する。
本発明のガラス及びガラスセラミックは、形状安定性に優れ、かつ、大きな機械的負荷、化学的負荷及び熱的負荷に耐え得るものであるため、固定ディスク用基板として用いるのに適した材料である。
また、本発明のガラス及びガラスセラミックの表面は、非常に滑らかであり、０．５ｎｍの粗さまで加工することが可能である。
また、本発明のガラスは、光学特性及び溶融並びに加工特性が優れている。即ち、本発明のガラスは光学ガラスとして用いるのにも適している。