(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
SiO2：42-65モル％、Al2O3：11-25モル％、MgO：15-33モル％、及びTiO2：5.5-13モル％を含有し、主結晶としてα−石英固溶体並びにエンスタタイト及び／又はエンスタタイト固溶体を含むことを特徴とする情報記録媒体用結晶化ガラス基板。
【請求項２】
SiO2：42-65モル％、Al2O3：11-25モル％、MgO：15-33モル％、及びTiO2：5.5-13モル％を含有し、α−石英固溶体並びにエンスタタイト及び／又はエンスタタイト固溶体を含み、α−石英固溶体、エンスタタイト及びエンスタタイト固溶体の合計が、結晶中、５０体積％以上であることを特徴とする情報記録媒体用結晶化ガラス基板。
【請求項３】
SiO2＋Al2O3 が58-80モル％の範囲である請求項１または２に記載の結晶化ガラス基板。
【請求項４】
MgO/(SiO2＋Al2O3) が0.125-0.55の範囲である請求項１〜３のいずれか１項に記載の結晶化ガラス基板。
【請求項５】
ZrO2を0-4モル％含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の結晶化ガラス基板。
【請求項６】
Y2O3を0.1−5モル％含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の結晶化ガラス基板。
【請求項７】
ヤング率が110ＧＰａ以上であり、30〜300℃の範囲における熱膨張係数が９０（１０-7／℃）以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の結晶化ガラス基板。
【請求項８】
前記結晶相の結晶粒子径が10〜1000nmの範囲であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の結晶化ガラス基板。
【請求項９】
ZnOを含有しない請求項１〜８のいずれか１項に記載の結晶化ガラス基板。
【請求項１０】
SiO2：42-65モル％、Al2O3：11-25モル％、MgO：15-33モル％、TiO2：5.5-13モル％及びY2O3：0.1−5モル％からなり、主結晶としてα−石英固溶体並びにエンスタタイト及び／又はエンスタタイト固溶体を含むことを特徴とする情報記録媒体用結晶化ガラス基板。
【請求項１１】
SiO2：42-65モル％、Al2O3：11-25モル％、MgO：15-33モル％、TiO2：5.5-13モル％、Y2O3：0.1−5モル％及びZrO2：0-4モル％からなり、主結晶としてα−石英固溶体並びにエンスタタイト及び／又はエンスタタイト固溶体を含むことを特徴とする情報記録媒体用結晶化ガラス基板。
【請求項１２】
SiO2＋Al2O3 が58-80モル％の範囲であり、モル比MgO/(SiO2＋Al2O3) が0.125-0.55の範囲であり、モル比SiO2/Al2O3 が2.3-4.2の範囲である請求項１０または１１に記載の基板。
【請求項１３】
情報記録媒体が磁気ディスクである請求項１〜１２のいずれか１項に記載の結晶化ガラス基板。
【請求項１４】
SiO2：42-65モル％、Al2O3：11-25モル％、MgO：15-33モル％、及びTiO2：5.5-13モル％を含有し、モル比MgO/(SiO2＋Al2O3) が0.125-0.55の範囲であり、モル比SiO2/Al2O3 が2.3-4.2の範囲であるガラスを核生成熱処理工程及び結晶化処理工程を経て結晶化ガラスとする方法であって、前記核生成熱処理工程における熱処理温度を７６０〜８４０℃の範囲とし、前記結晶化処理工程における熱処理温度を９５０℃〜１１５０℃の範囲とし、かつ得られる結晶化ガラスの30〜300℃の範囲における熱膨張係数が９０（１０-7／℃）以上となるように前記核生成熱処理工程及び結晶化処理工程における熱処理温度を選択すること、前記熱処理を終えた結晶化ガラスからなる成形品を研磨し、ディスク状の情報記録媒体用結晶化ガラス基板を作製することを特徴とする情報記録媒体用結晶化ガラス基板の製造方法。
【請求項１５】
核生成熱処理工程における熱処理温度を８１０℃〜８３０℃の範囲とする請求項１４に記載の製造方法。
【請求項１６】
結晶化処理工程における熱処理温度を１０１０℃〜１１５０℃の範囲とする請求項１４または１５に記載の製造方法。
【請求項１７】
請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の方法により作製した基板上に記録層を形成することを特徴とする情報記録媒体の製造方法。
【請求項１８】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の基板と、該基板上に形成された記録層とを有することを特徴とする情報記録媒体。
【請求項１９】
記録層が磁気記録層である請求項１８に記載の情報記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報記録媒体用結晶化ガラス基板に関する。特に、本発明は、磁気ディスク基板やフェルールなど各種電気及び電子部品に有用な高強度、高剛性ガラスセラミックスかなる基板に関する。
さらに詳しくは、本発明の結晶化ガラスは、容易に成形することができ、ガラス熱処理によって、主結晶相としてα−石英固溶体または石英系結晶、エンスタタイトなどの結晶種を析出させることができるものである。また、本発明は、TiO2を核生成剤とするMgO-Al2O3-SiO2ガラスを適当な温度で熱処理して結晶化させることにより、容易に研磨加工することができ、高いヤング率、高い表面平滑性を有し、ＨＤＤに組まれたその他のステンレス部品の膨張係数にあわせることのできるガラス組成物からなる高ヤング率結晶化ガラス基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピューターなどの磁気記憶装置の主要構成要素は、磁気記録媒体と磁気記録再生用の磁気ヘッドである。磁気記録媒体としてはフレキシブルディスクとハードディスクとが知られている。このうちハードディスク用の基板材料としては主としてアルミニウム合金が使用されてきている。最近、ＰＣパソコンやサーバー用ハードディスクドライブの磁気記録高密度化にともなって磁気ヘッドの浮上量が顕著に減少してきている。これに伴い、磁気ディスク基板の表面平滑性について、きわめて高い精度が要求されてきている。しかし、アルミニウム合金の場合には、硬度が低いことから高精度の研磨材及び工作機器を使用して研磨加工を行っても、この研磨面が塑性変形するので、ある程度以上高精度の平坦面を製造することは困難である。また、ハードディスクドライブ記録の高密度化が進展するのにつれて、高速回転時の磁気ディスク用基板たわみや振幅を小さくすることも強く要求されている。しかし、アルミニウム合金はヤング率が低いので、10000rpm程度高速回転ハードディスクドライブの仕様から要求される所定のたわみや振幅を保持することは困難である。そこで、高剛性、高表面平滑性を必要される磁気ディスク用ガラス基板が登場してきた。このうち、基板表面をイオン交換法で強化した化学強化ガラス基板や、結晶化処理を施した結晶化基板などがよく知られている。
【０００３】
イオン交換強化ガラス基板としては、例えば、特開平１−２３９０３６号公報に、重量％表示で、SiO2：50−65％、Al2O3：0.5−14％、R2O（ただしＲはアルカリ金属イオン）：10−32、ZnO：1−15％、B2O3：1.1−14％を含むガラスをアルカリイオンによるイオン交換法によってガラス基板の表面に圧縮応力層形成し強化された磁気ディスク用ガラス基板が開示されている。
また、結晶化ガラスとしては、例えば、米国特許５３９１５２２公報に、重量％表示で、SiO2：６５−８３％、Li2O：８−１３％、K2O：０−７％、MgO：０．５−５．５％、ZnO：０−５％、PbO：０−５％（ただしMgO+ZnO+PbO：０．５−５％）P2O5：１−４％、Al2O3：０−７％、As2O3+Sb2O3：０−２％を含み、主結晶として微細なLi2O・２SiO2結晶粒子を含む磁気ディスク用結晶化ガラスが開示されている。
米国特許5476821公報には、重量％表示でSiO2：35-60%、Al2O3：20-35％、MgO：0-25％、ZnO：0-25％、但し、MgO+ZnO＞10%、TiO2：0-20%、ZrO2：0-10%、Li2O：0-2％、NiO：0-8%、但しTiO2+ZrO2+NiO＞５％などの酸化物成分を含み、主結晶としてスピネル結晶粒子を含むディスク用結晶化ガラスが開示されいる。
また、米国特許第５，４９１，１１６号公報にも結晶化ガラスが開示されている。この結晶化ガラスは、破壊係数が少なくとも約15,000psi、ヌープ硬度が約760KHNを超え、ヤング率が約20×106 psi、及び破壊靱性が1.0Mpa.m1/2より大きいガラスセラミック製品であって、主結晶相が、エンスタタイト又はその固溶体及びスピネル（尖晶石型結晶）からなり、重量％で、35-60％のSiO2、10-30％のAl2O3、12-30％のMgO、0-10％のZnO、5-20％のTiO2、及び0-8％のNiOから実質的になる組成を少なくとも９２％含む結晶化ガラスであり、この結晶化ガラスからなる磁気ディスク用基板も開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最近のハードディスクの磁気記録の高密度化に伴って、磁気ヘッドの低浮上化及びディスク回転の高速化が急速に進み、そのため、ディスク基板材料のヤング率や表面平滑性などが一層厳しく要求されてきている。特に最近パソコン及びサーバー用３.5インチハードディスク情報記録の高密度化によって基板材料の表面平滑性及び表面平坦性が厳しく要求され、ロード・アンロード方式（ランプロード方式）の場合にあっては、ＣＣＳ（コンタクト・スタート・ストップ）方式に比べ超平坦（フラット）な媒体であって、突起の高さが低く、突起高さのばらつきが少ないことが要求される。具体的には、Ｒｍａｘ＝３〜１０ｎｍあるいはそれ以下、Ｒａ＝０．２〜２．５ｎｍあるいはそれ以下であることが要求される。またデータ処理の高速化に対応してディスクの回転数を10000rpm以上にする必要があるため、基板材料の剛性度に対する要求が一層厳しくなってきている。さらにハードディスクに仕組まれるステンレス部品の熱膨張にあわせるため90×１０-7／℃以上の高膨張基板材料が要求されている。今後、ハードディスクの高容量化及び高速回転化がさらに進むものと予想されており、磁気記録媒体用基板材料に対して、さらに高ヤング率、高膨張、優れた表面平坦性、耐衝撃性などを有することが強く要求されることは間違いない。
【０００５】
そのため、特開平１−２３９０３６号公報に開示されているような化学強化ガラスでは、ヤング率が約８0GＰa程度であることから、今後のハードディスクの厳しい要求に対応できなくなるのは明らかである。また、イオン交換による化学強化を施したガラスには多量のアルカリ成分含まれるため、高温、多湿環境下において長時間使用すると磁気膜のピンホール部または磁気膜の周辺部など磁気膜が薄い部分またはガラスが露出した部分からアルカリイオンが析出し、これが引き金となって磁気膜が腐食或いは変質するなどの欠点が見出されている。また、これまでのイオン交換強化基板ガラスはイオン交換のため多量のアルカリイオンをガラスに導入しており、そのためほとんどの強化ガラスのヤング率が低く(100Gpa)、剛性度も低いので、高記録密度化・高速回転化した3.5インチ基板に対する要求には対応できない。さらに磁気記録媒体の製造過程においては、ガラス基板上に磁気層を設けた後に、磁気層の保磁力などの特性を向上させるために所定の熱処理を施される場合があるが、上記従来のイオン交換強化ガラスではガラスの転移温度もせいぜい５００℃程度であって、耐熱性に乏しいので、高保磁力が得られないという問題点がある。
【０００６】
また、米国特許５３９１５２２公報に開示されているような従来の結晶化ガラスは、ヤング率や耐熱性の点では、上記の化学強化ガラス基板より少々優れている。しかるに、熱膨張係数がせいぜい70（１０-7／℃）程度であるためハードディスクのその他の部品との組み合わせが難しく、高密度化に要求される精密な機構設計が困難である。また、表面粗さ＞１０オングストロームと表面平滑性が乏しく磁気ヘッドの低浮上化に限界があるため、磁気記録の高密度化に対応できないという問題もある。さらに、ヤング率もせいぜい90-100Gpa程度であって、3.5インチハイエンドディスク基板や薄型化ディスク基板に対応することができない。
【０００７】
また一方、米国特許5476821公報に開示されている磁気ディスク用結晶化ガラスは最大で140Gpa程度の高いヤング率を持ち、ヤング率の点では問題ない。しかるに、スピネルが主結晶となるので溶解温度や液相温度が高い上、硬度の高いスピネル結晶と母体ガラスとの硬度差が大きすぎて研磨し難いという欠点がある。このような高ヤング率結晶化ガラスを安価的に製造するのは難しく、採算性も悪いので、大量製造に相応しくない。また、該ガラスの熱膨張係数はせいぜい70（10-7／℃）程度でステンレスのそれよりはるかに小さいので、高密度化に要求される精密な機構設計が難しくなる。
また、米国特許第５，４９１，１１６号公報に記載の結晶化ガラスにおいても、スピネルが多く含まれている為、研磨がし難いという問題点があり、さらに熱膨張係数がせいぜい70（10-7／℃）程度であり、ステンレスよりもはるかに小さいので、高密度化に要求される精密な機構設計が難しくなるという問題点がある。
【０００８】
そこで本発明の目的は、将来の磁気磁気記録媒体用基板の薄型化、高剛性、高耐熱性、高対衝撃性などの要求を満足し得るガラス基板を提供することであり、具体的には、ヤング率、強度及び耐熱性が高く、表面平滑性及び表面均質性に優れ、ロード・アンーロド方式に適用でき、かつ安価に製造できる磁気ディスク等の情報記録媒体用の結晶化ガラスを提供することにある。
さらに本発明の目的は、上記結晶化ガラスの製造方法を提供することにある。加えて本発明の目的は、上記結晶化ガラスからなる基板を用いた磁気記録媒体のような情報記録媒体を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、SiO2：42-65モル％、Al2O3：11-25モル％、MgO：15-33モル％、及びTiO2：5.5-13モル％を含有し、主結晶としてα−石英固溶体並びにエンスタタイト及び／又はエンスタタイト固溶体を含むことを特徴とする情報記録媒体用結晶化ガラス基板(以下、結晶化ガラス基板(1)という)に関する。
さらに本発明は、SiO2：42-65モル％、Al2O3：11-25モル％、MgO：15-33モル％、及びTiO2：5.5-13モル％を含有し、α−石英固溶体並びにエンスタタイト及び／又はエンスタタイト固溶体を含み、α−石英固溶体、エンスタタイト及びエンスタタイト固溶体の合計が、結晶中、５０体積％以上であることを特徴とする情報記録媒体用結晶化ガラス基板(以下、結晶化ガラス基板(2)という)に関する。
さらに本発明は、SiO2：42-65モル％、Al2O3：11-25モル％、MgO：15-33モル％、及びTiO2：5.5-13モル％を含有し、主結晶相が、Ｘ線回折パターン中に石英に特有の回折パターンとほぼ同等の回折パターンが観測される石英系結晶並びにエンスタタイト及び／又はエンスタタイト固溶体を含み、かつ比重が2.9 g/cm3以上であることを特徴とする情報記録媒体用結晶化ガラス基板(以下、結晶化ガラス基板(3)という)に関する。
さらに本発明は、SiO2：42-65モル％、Al2O3：11-25モル％、MgO：15-33モル％、及びTiO2：5.5-13モル％を含有し、結晶相が、Ｘ線回折パターン中に石英に特有の回折パターンとほぼ同等の回折パターンが観測される石英系結晶並びにエンスタタイト及び／又はエンスタタイト固溶体を含み、石英系結晶、エンスタタイト及びエンスタタイト固溶体の合計が、結晶中、５０体積％以上であり、かつ比重が2.9 g/cm3以上であることを特徴とする情報記録媒体用結晶化ガラス基板(以下、結晶化ガラス基板(4)という)に関する。
【００１０】
上記結晶化ガラス基板(1)〜(4)においては、SiO2＋Al2O3 が58-80モル％の範囲であること、MgO/(SiO2＋Al2O3) が0.125-0.55の範囲であること、ZrO2を0-4モル％含有すること及びY2O3を0.1−5モル％含有することができる。
【００１１】
さらに本発明はSiO2＋Al2O3 が58-80モル％の範囲であり、MgO/(SiO2＋Al2O3)が0.125-0.55の範囲であり、モル比SiO2/Al2O3 が2.3-4.2の範囲であり、主結晶相が、Ｘ線回折パターン中に石英に特有の回折パターンとほぼ同等の回折パターンが観測される石英系結晶並びにエンスタタイト及び／又はエンスタタイト固溶体を含み、かつ比重が2.9 g/cm3以上であることを特徴とする情報記録媒体用結晶化ガラス基板(以下、結晶化ガラス基板(5)という)に関する。
【００１２】
さらに本発明は、SiO2＋Al2O3 が58-80モル％の範囲であり、MgO/(SiO2＋Al2O3) が0.125-0.55の範囲であり、結晶相が、Ｘ線回折パターン中に石英に特有の回折パターンとほぼ同等の回折パターンが観測される石英系結晶並びにエンスタタイト及び／又はエンスタタイト固溶体を含み、石英系結晶、エンスタタイト及びエンスタタイト固溶体の合計が５０体積％以上であり、かつ比重が2.9 g/cm3以上であることを特徴とする情報記録媒体用結晶化ガラス基板(以下、結晶化ガラス基板(6)という)。
【００１３】
結晶化ガラス基板(5)及び(6)においては、ZrO2を0-4モル％含有すること及びY2O3を0.1−5モル％含有することができる。
上記本発明の結晶化ガラス基板(1)〜(6)は、ヤング率が110ＧＰａ以上であり、30〜300℃の範囲における熱膨張係数が９０（１０-7／℃）以上であることができ、また結晶相の結晶粒子径が10〜1000ｎmの範囲であることができる。上記本発明の結晶化ガラス基板(1)〜(6)は、ZnOを含有しないものであることができる。
【００１４】
さらに本発明は、SiO2：42-65モル％、Al2O3：11-25モル％、MgO：15-33モル％、TiO2：5.5-13モル％及びY2O3：0.1−5モル％からなり、主結晶としてα−石英固溶体並びにエンスタタイト及び／又はエンスタタイト固溶体を含むことを特徴とする情報記録媒体用結晶化ガラス基板(以下、結晶化ガラス基板(7)という)に関する。
加えて本発明は、SiO2：42-65モル％、Al2O3：11-25モル％、MgO：15-33モル％、TiO2：5.5-13モル％、Y2O3：0.1−5モル％及びZrO2：0-4モル％からなり、主結晶としてα−石英固溶体並びにエンスタタイト及び／又はエンスタタイト固溶体を含むことを特徴とする情報記録媒体用結晶化ガラス基板(以下、結晶化ガラス基板(8)という)に関する。
上記結晶化ガラス基板(7)及び(8)においては、SiO2＋Al2O3 が58-80モル％の範囲であり、モル比MgO/(SiO2＋Al2O3) が0.125-0.55の範囲であり、モル比SiO2/Al2O3 が2.3-4.2の範囲であることができる。
上記本発明の結晶化ガラス基板(1)〜(8)は、情報記録媒体が磁気ディスクであることができる。
【００１５】
さらに本発明は、SiO2：42-65モル％、Al2O3：11-25モル％、MgO：15-33モル％、及びTiO2：5.5-13モル％を含有し、モル比MgO/(SiO2＋Al2O3) が0.125-0.55の範囲であり、モル比SiO2/Al2O3 が2.3-4.2の範囲であるガラスを核生成熱処理工程及び結晶化処理工程を経て結晶化ガラスとする方法であって、前記核生成熱処理工程における熱処理温度を７６０〜８４０℃の範囲とし、前記結晶化処理工程における熱処理温度を９５０℃〜１１５０℃の範囲とし、かつ得られる結晶化ガラスの30〜300℃の範囲における熱膨張係数が９０（１０-7／℃）以上となるように前記核生成熱処理工程及び結晶化処理工程における熱処理温度を選択することを特徴とする情報記録媒体用結晶化ガラス基板の製造方法に関する。この製造方法により上記本発明の結晶化ガラス基板(1)〜(8)を製造できる。
【００１６】
上記製造方法においては、核生成熱処理工程における熱処理温度を８１０℃〜８３０℃の範囲とすること、結晶化処理工程における熱処理温度を１０１０℃〜１１５０℃の範囲とすることができる。
【００１７】
さらに本発明は、SiO2：42-65モル％、Al2O3：11-25モル％、MgO：15-33モル％、及びTiO2：5.5-13モル％を含有し、モル比MgO/(SiO2＋Al2O3) が0.125-0.55の範囲であり、モル比SiO2/Al2O3 が2.3-4.2の範囲であるガラスを核生成熱処理工程及び結晶化処理工程を経て結晶化ガラスを製造する方法であって、前記核生成熱処理工程における熱処理温度を７６０〜８４０℃の範囲とし、前記結晶化処理工程における熱処理温度を９５０℃〜１１５０℃の範囲とし、かつ得られる結晶化ガラスの30〜300℃の範囲における熱膨張係数が９０（１０-7／℃）以上となるように前記核生成熱処理工程及び結晶化処理工程における熱処理温度を選択する方法により得られる情報記録媒体用結晶化ガラス基板(以下、結晶化ガラス基板(9)という)に関する。
【００１８】
結晶化ガラス基板(9)においては、核生成熱処理工程における熱処理温度を８１０℃〜８３０℃の範囲とすること、結晶化処理工程における熱処理温度を１０１０℃〜１１５０℃の範囲とすること、前記ガラスのモル比SiO2/Al2O3 が3.25以上であること、前記結晶化ガラスの比重が2.9 g/cm3以上であることができる。
また、結晶化ガラス基板(9)においては、情報記録媒体は磁気ディスクであることができる。
【００１９】
また、本発明は、本発明の結晶化ガラス基板(1)〜(9)と、この基板上に形成された記録層とを有することを特徴とする情報記録媒体に関する。前記記録層が磁気記録層であることができる。
【００２０】
本発明の高ヤング率結晶化ガラスは、例えば、高剛性のエンスタタイト(又その固溶体)結晶と高膨張のα−石英固溶体結晶または石英系結晶を主結晶相として含むものである。
本発明者らは110Gpa以上のヤング率を有し、かつ30〜300℃の範囲における熱膨張係数が90（１０-7／℃）以上である結晶化ガラス材料の提供を目的とし、鋭意研究を重ねた。その結果、MgO-Al2O3-SiO2系ガラスにおいて、TiO2を必須成分として含有させた原ガラスを適当な温度範囲で熱処理することによりα−石英固溶体または石英系結晶やエンスタタイトなどの微細な結晶粒子を析出でき、110〜180Gpaの範囲の高いヤング率をもち、かつ90（１０-7／℃）以上の高い熱膨張係数(30〜300℃の範囲において)を有し、容易に成形することができ、しかも得られた結晶化ガラス基板は容易に研磨加工することができることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【００２１】
α−石英固溶体は、比較的高い熱膨張係数(30〜300℃の範囲において)を有する（α−石英固溶体：約150×10-7／℃、β−石英固溶体：約−５×10-7／℃、エンスタタイト：約81×10-7／℃、スピネル：約88×10-7／℃）。また、エンスタタイトは、その鎖状又は層状の結晶の形状から、そのすき間にガラス成分が入り込み、粒子サイズが小さくても高いヤング率が得られると考えられる。このような高膨張のα−石英固溶体とエンスタタイト及び／又はその固溶体を主結晶相とすることにより、高いヤング率及び高い熱膨張係数(30〜300℃の範囲において)の結晶化ガラスを得ることができたものと考えられる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の結晶化ガラスの組成は、結晶相とそれ以外のガラスマトリックス部分とを区別せずに全体として、原ガラスと同様酸化物基準で表示し得るが、原ガラスの組成範囲を上記のように限定した理由について以下に述べる。
SiO2はガラスの網目構造の形成物であり、主な析出結晶であるα-石英固溶体または石英系結晶とエンスタタイトの構成成分でもある。SiO2の含有量は42%未満ではα−石英固溶体結晶または石英系結晶の析出が難しくなるので、結果的に高膨張特性を有する結晶化ガラスが得られない。また、SiO2の含有量が42%より少なくなると、残存ガラスマトリックス相の化学耐久性が悪化したり、耐熱性も悪化する傾向がある。一方、SiO2の含有量が65%を超えると、ガラスのヤング率が急激に小さくなる恐れがある。従って、SiO2の含有量は、析出結晶種及びその析出量、化学耐久性、耐熱性及び成形・生産性を考慮すると、42〜65%の範囲であることが適当であり、好ましくは44〜60%の範囲であり、より好ましくは46〜58%である。
【００２３】
MgOはSiO2成分とともに原ガラスの熱処理によりエンスタタイト結晶を生成し、強度や耐熱性を向上しつつ高ヤング率を維持させる効果を有するきわめて重要な成分である。しかし、MgOの含有量が 15％未満では上記のような効果が得られないので、その含有量を15%以上にする。一方、MgOの含有量が33％を超えると、ガラスから高膨張のα−石英固溶体結晶または石英系結晶が析出し難くく、高膨張特性が得られない。そこで、MgOの導入量は33％以下にする。MgOの含有量は、ガラスの生産性、化学耐久性、高温粘性及び析出した結晶種などを考慮すると、15〜33%の範囲であることが適当であり、好ましくは17〜32％の範囲であり、より好ましくは19〜31%である。
【００２４】
Al2O3はガラスの中間酸化物であり、主な結晶種であるα-石英固溶体または石英系結晶の構成成分でもある。Al2O3の導入はα−石英固溶体結晶または石英系結晶の析出を促進し、ガラス表面硬度の向上に寄与する。Al2O3の含有量が 11％未満では、高膨張のα-石英固溶体または石英系結晶の析出が難しくなる一方、得られた結晶化ガラスのヤング率も小さくなる傾向がある。しかし、Al2O3の含有量が25％を超えると高ヤング率のエンスタタイトの析出が難しくなり、ガラスの高温粘性も高くなったり、高温溶解性も悪化したりして望ましくない。従って、Al2O3の含有量は、ガラスの溶解性、高温粘性、析出結晶種などを考慮して、11〜25%の範囲であることが適当であり、好ましくは12−22％の範囲であり、より好ましくは14〜20%である。
【００２５】
結晶化ガラス基板においてSiO2とAl2O3 の合計(SiO2＋Al2O3)は58モル％以上であり、80モル％以下であることが好ましい。(SiO2＋Al2O3)が58モル％未満では、α-石英固溶体または石英系結晶が析出しにくくなる。(SiO2＋Al2O3)が80モル％を超えるとヤング率が低下する傾向がある。(SiO2＋Al2O3)は好ましくは60モル％以上、より好ましくは62モル％以上である。また、(SiO2＋Al2O3)は好ましくは75モル％以下、より好ましくは73モル％以下である。
さらに、結晶化ガラス基板においてMgOと(SiO2＋Al2O3)のモル比 MgO/(SiO2＋Al2O3)は0.125以上、0.55以下であることが好ましい。モル比 MgO/(SiO2＋Al2O3)が0.125未満になるとヤング率が低下する傾向がある。モル比 MgO/(SiO2＋Al2O3)が0.55を超える膨張係数が小さくなる傾向がある。モル比 MgO/(SiO2＋Al2O3)は好ましくは0.2以上、より好ましくは0.3以上である。また、モル比 MgO/(SiO2＋Al2O3)は好ましくは0.5以下、より好ましくは0.4以下である。
α-石英固溶体または石英系結晶を析出させるためには、SiO2とAl2O3のモル比SiO2/Al2O3は2.3以上であることが好ましく、3.2を超えることがより好ましく、3.25以上であることがさらに好ましい。また同様の理由で、モル比SiO2/Al2O3は4.2以下が好ましく、4.0以下がより好ましい。
【００２６】
TiO2は結晶核の生成剤としてα-石英固溶体または石英系結晶やエンスタタイトなどの結晶粒子の析出に欠かせない成分であり、またSiO2の含有量が少ない時、ガラスの熱的な安定性を持たせる重要な成分でもある。TiO2の含有量が5.5％未満では、主結晶の核生成剤としての役割を果たせない上、ガラスが表面結晶化となり、均質な結晶化ガラスの作製が困難となる。しかし、TiO2の含有量が13%を超えると、高膨張のα-石英固溶体または石英系結晶の析出が難しくなる一方、ガラスの高温粘性が低くなりすぎて分相したり、失透したりするので、ガラスの生産性は極端に悪化してしまう傾向がある。従って、TiO2の含有量は、ガラスの生産性、高温粘性、結晶核生成などを考慮すると、5.5〜13％の範囲であることが適当であり、好ましくは6.5〜12％の範囲であり、より好ましくは6.5〜9.5%である。
【００２７】
本発明の結晶化ガラスは、上記成分以外にZrO2を導入することができる。ZrO2はガラスの高温粘性や安定性などを調整するために添加される成分である。少量のZrO2を導入するとガラスの熱的な安定性を向上させたり、溶融体の高温粘性を高めたりしてガラスがより容易に製造できる。しかし、ZrO2の含有量が４％を超えるとガラスの高温溶解性を悪化したり、主結晶の析出を阻害したりして望ましくない。そのため、ZrO2の導入量は、４％以下にすることが適当であり、好ましくは３％以下であり、より好ましくは2%以下である。
【００２８】
本発明の結晶化ガラスは、上記成分以外にY2O3を導入することができる。本発明の結晶化ガラスにおいては、１％程度のY2O3を導入することによって結晶化ガラスのヤング率を５Gpa程度増大し、液相温度を50℃程度低減することができる。さらに、Y2O3の導入により、ガラスの熱的な安定性を向上させることもできる上、α-石英固溶体または石英系結晶の析出にも貢献する。しかし、Y2O3は上記のチタン酸塩の核形成を抑える力をもつので、Y2O3の導入量が多くなりすぎると、ガラスは熱処理中に表面結晶化を起こし、目標の結晶化ガラスが作れなくなる場合がある。従って、Y2O3の含有量は0.1〜5%の範囲とすることが好ましい。特にY2O3の含有量は0.2-4%の範囲であることがより好ましく、0.2〜2%であることがさらに好ましい。
【００２９】
なお、上記の成分の他に、所望の特性を損なわない範囲でLi2O、Na2O、K2O、CaO、SrO、BaO、Fe2O3、Ga2O3、B2O3、P2O5、Nb2O5、Ta2O5及びLa2O3等の希土類金属酸化物成分を５％まで、本発明の結晶化ガラスに添加しうる。しかし、これらの成分は著しくガラスのヤング率を低下させたり、主結晶の析出を阻害したりするので、その導入量を５%以下に抑えることが望ましい。さらに、ガラスの生産性のことを考慮すると、その含有量は４%以下であることがより好ましく、0〜2%であることがさらに好ましい。また、ZnOはスピネルを析出しやすくする成分であり、これが多く析出するとα-石英固溶体や石英系結晶や、エンスタタイトの析出量が減る。そのため、本発明の結晶化ガラスはZnOを含有することはできるが、含有しないことが好ましい。
【００３０】
As2O3とSb2O3は元のガラスの均質化を図るために脱泡剤として添加される成分である。各ガラスの高温粘性に応じて適当量のAs2O3やSb2O3或いはAs2O3＋Sb2O3をガラスに添加するともっと均質なガラスが得られる。しかし、これらの脱泡剤の添加量が多くなり過ぎるとすると、ガラスの比重が上昇してヤング率を低下させる傾向があり、また溶解用白金るつぼと反応して、るつぼにダメージを与える恐れもある。そこで、ので、As2O3＋Sb2O3の添加量は２％以下とすることが好ましい。特にAs2O3＋Sb2O3の添加量は1.5％以下であることが好ましい。
【００３１】
本発明の結晶化ガラス(結晶化ガラス基板(1)、(7)、(8))は、主結晶として、例えば、MgO・SiO2及び(Mg・Al )SiO3の組成を有するエンスタタイト（エンスタタイト固溶体を含む）結晶、またはα-石英固溶体若しくは石英系結晶を含む。エンスタタイトは含まず、エンスタタイト固溶体のみを含む場合もある。また、エンスタタイトには、クリノエンスタタイト、プロトエンスタタイト及びエンスタタイトが包含される。α−石英固溶体は、例えば、2MgO・2 Al2 O3・5SiO2、MgO・ Al2 O3・3SiO2及びMgO・ Al2 O3・3SiO2 から選ばれることができる。尚、本発明において主結晶とは、本発明の効果を得るために必須の結晶であり、ガラス中の結晶のうち他の結晶に比べて多い結晶である。従って、本発明では、α-石英固溶体、エンスタタイト（エンスタタイト固溶体を含む）のいずれか一方が最も多く析出している結晶であり、他方の結晶がその次に多く析出している結晶である。本発明の結晶化ガラスにおいて、主結晶であるα−石英固溶体及びエンスタタイト（エンスタタイト固溶体を含む）の合計は５０体積％以上である。
また、本発明の結晶化ガラス(結晶化ガラス基板(2))においては、例えば、MgO・SiO2及び(Mg・Al )SiO3の組成を有するエンスタタイト（エンスタタイト固溶体を含む）結晶及びα−石英固溶体を合計で、結晶中、５０体積％以上含有する。
【００３２】
本発明の結晶化ガラス(結晶化ガラス基板(3)〜(6))においては、結晶相として、Ｘ線回折パターン中に石英に特有の回折パターンとほぼ同等の回折パターンが観測される石英系結晶、並びにエンスタタイト及び／又はエンスタタイト固溶体を含む。さらにこの結晶化ガラスは、比重が2.9 g/cm3以上であることができる。結晶化ガラス基板(3)及び(5)においては、石英系結晶、並びにエンスタタイト及び／又はエンスタタイト固溶体を主結晶相として含む。この場合の主結晶相とは、本発明の効果を得るために必須の結晶相であり、ガラス中の結晶（Ｘ線回折でその種類が特定可能な結晶）のうち他の結晶相に比べて多い結晶である。また、結晶化ガラス基板(4)及び(6)においては、石英系結晶、並びにエンスタタイト及び／又はエンスタタイト固溶体を５０体積％以上含有する。
【００３３】
また、本発明の結晶化ガラス(結晶化ガラス基板(3)〜(6))は、比重が2.9 g/cm3以上である。Ｘ線回折パターン中に石英に特有の回折パターンとほぼ同等の回折パターンが観測される石英系結晶は、石英の結晶系をほぼ維持しつつ、その他の酸化物分子を固溶しているものと考えられ、そのため、Ｘ線回折パターン中に石英に特有の回折パターンとほぼ同等の回折パターンが観測される。また、このため、石英系結晶の代わりに石英結晶を含む結晶化ガラスと比較すると比重が大きい2.9 g/cm3以上である。本発明の結晶化ガラス(結晶化ガラス基板(3)〜(6))の比重の上限は約3.5 g/cm3である。本発明の結晶化ガラスは、後述の実施例にも示すように、概ね、3.0〜3.2 g/cm3の間の比重を有する。
【００３４】
さらに上記の主結晶相のほか少量のスピネル、ムライト、フォステライト、コージェライト、チタン酸塩などその他の結晶を含むこともできる。チタン酸塩はエンスタタイト及びα-石英固溶体または石英系結晶の結晶核として作用し得る。
本発明の結晶化ガラスは、例えば、α-石英固溶体または石英系結晶が約４０体積％、エンスタタイト（エンスタタイト固溶体を含む）が約２５−３０体積％、チタン酸塩が約１０−１５体積％であることができる。
また、本発明の結晶化ガラスにおいて、ガラス中の結晶の割合は、おおよそ２０％以上であることが好ましい。但し、ガラス中の結晶の割合が８０％を超えると結晶の粒子径が大きくなりやすく好ましくない。ガラス中の結晶の割合は、４０〜８０％、特に４５〜８０％の範囲であることが好ましい。
【００３５】
さらに、本発明の結晶化ガラスに含まれる結晶（エンスタタイト、その固溶け体及び／またはα-石英固溶体若しくは石英系結晶）の平均粒子径は10〜1000ｎｍ範囲にあることが好ましい。より好ましくは10〜700ｎｍの範囲である。結晶サイズの平均値が、1000ｎｍ（１μm）以下であることで、ガラスの機械強度を低下させることなく、かつ研磨加工時に結晶の欠落を引き起こしてガラスの表面粗度を悪化させることもない。
【００３６】
本発明の結晶化ガラスの製造方法は、特に限定されず、各種ガラス製造方法を用いることができる。例えば、高温溶融法、即ち所定の割合のガラス原料を空気中や不活性ガス雰囲気で溶解し、バブリングや脱泡剤の添加や撹拌などによってガラスの均質化を行い、周知のプレス法、フロート法やダウンドロー成形などの方法により板ガラスに成形され、その後、研削、研磨などの加工が施され、所望のサイズ、形状のガラスとされる。成形品の熱処理方法には特に制限はなく、結晶化促進剤の含有量やガラスの転移温度、結晶化ピーク温度などに応じて選択することができる。例えば、初めに比較的低い温度で熱処理して多数の結晶核を発せしめた後、温度を上げて結晶を成長させることが、微細な結晶を得る上で好ましい。本発明においては、熱処理条件を制御することにより結晶粒子径が10〜1000ｎｍ範囲にあるエンスタタイト及び／またはα-石英固溶体若しくは石英系結晶を含む結晶化ガラスが得られる。
【００３７】
また、本発明においては、熱処理によりエンスタタイト及び／又はエンスタタイト固溶体及びα−石英固溶体若しくは石英系結晶が主結晶相として、または５０体積％以上析出する熱処理条件とする。尚、これらの主結晶のほか、スピネル、ムライト、フォステライト、コージェライト、チタン酸塩などのその他の結晶が析出してもよいが、上記の主結晶相が析出する条件を設定する。そのような条件としては、ガラスの組成に応じて、核生成熱処理（一次熱処理）の条件として７６０〜８４０℃の温度範囲で１〜８時間、その後に行う結晶化処理（二次熱処理）の条件として９５０℃〜１１５０℃の温度範囲で１〜６時間から、適宜設定することができる。特に、核生成熱処理条件は、得られる主結晶相に影響を及ぼすと考えられる。即ち、核生成熱処理（一次熱処理）が低すぎると、結晶化処理（二次熱処理）においてα−石英固溶体(または石英系結晶)が得られにくい。核生成熱処理（一次熱処理）の条件としては好ましくは８００〜８４０℃、より好ましくは８１０〜８３０℃の温度範囲である。結晶化処理（二次熱処理）の条件としては好ましくは１０１０℃〜１１５０℃の温度範囲、より好ましくは１０１０℃〜１１４０℃の温度範囲、さらに好ましくは１０３０℃〜１１２０℃の温度範囲である。結晶化処理（二次熱処理）の温度が低いと、例えば、β−石英固溶体がα−石英固溶体に相転移しにくい場合があり、所望の結晶相が得られにくくなる。
【００３８】
熱処理を終えた成形品の研磨方法については特に制限がなく、合成ダイヤモンド、炭化珪素、酸化アルミニウム、炭化ホウ素などの合成砥粒や、天然ダイヤモンド、酸化セリウムなどの天然砥粒を用いて、公知の方法により研磨することができる。例えば、通常の研磨方法および装置でラッピングおよび酸化セリウムにてポリシング加工することによって、表面粗さ（Ｒａ）を0.1−1.0ｎｍの範囲にすることができる。
【００３９】
本発明の結晶化ガラスを磁気ディスク基板に用いると、磁気ディスク基板として必要な表面平滑性、平坦性、強度、硬度、化学耐久性、耐熱性などをすべて満足することができる。また、従来のアルミ基板に比べ、約1.5倍以上の高ヤング率をもつので、ディスクの高速回転化によるたわみをより小さく抑えることができ、高TPIハードディスクの実現のための基板材料として好適である。本発明の結晶化ガラスに含まれる析出結晶径や結晶量は、熱処理のスケジュール又はガラス組成を順次に変えることにより制御することができる。結晶化ガラスに含まれる析出結晶径や結晶量を変化させることで、結晶化ガラスの特性を大幅に調整することができる。
【００４０】
〔磁気ディスクの説明〕
本発明の情報記録媒体は、本発明の結晶化ガラス基板と、該基板上に形成された記録層とを有することを特徴とする。以下、本発明の結晶化ガラスからなる基板の主表面に、少なくとも磁性層を形成した磁気ディスク（ハードディスク）ものについて説明する。
磁性層以外の層としては、機能面から、下地層、保護層、潤滑層などが挙げられ、必要に応じて形成される。これらの各層の形成には各種薄膜形成技術が利用される。磁性層の材料は特に制限されない。磁性層としては、例えば、Co系の他、フェライト系、鉄−希土類系などが挙げられる。磁性層は、水平磁気記録、垂直磁気記録のいずれの磁性層でもよい。
磁性層としては、具体的には、例えば、Coを主成分とするCoPt、CoCr、CoNi、CoNiCr、CoCrTa、CoPtCrやCoNiCrPt、CoNiCrTa、CoCrPtTa、CoCrPtSiO などの磁性薄膜が挙げられる。また、磁性層を非磁性層で分割してノイズ低減を図った多層構成としてもよい。
【００４１】
磁性層における下地層は、磁性層に応じて選択される。下地層としては、例えば、Cr、Mo、Ta、Ti、Ｗ、Ｖ、Ｂ、Al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、又はそれらの金属の酸化物、窒化物、炭化物等からなる下地層等が挙げられる。Coを主成分とする磁性層の場合には、磁気特性向上の観点からCr単体やCr合金であることが好ましい。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することもできる。例えば、Al／Cr／CrMo、Al／Cr／Cr等の多層下地層等が挙げられる。
【００４２】
保護層としては、例えば、Cr膜、Cr合金膜、炭素膜、ジルコニア膜、シリカ膜等が挙げられる。これらの保護膜は、下地層、磁性層等とともにインライン型スパッタ装置等で連続して形成できる。また、これらの保護膜は、単層としてもよく、あるいは、同一又は異種の膜からなる多層構成としてもよい。
上記保護層上に、あるいは上記保護膜に替えて、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、さらに焼成して酸化ケイ素（SiO2）膜を形成してもよい。
潤滑層としては多種多様な提案がなされているが、一般的には、液体潤滑剤であるパーフルオロポリエーテルをフレオン系などの溶媒で希釈し、媒体表面にディッピング法、スピンコート法、スプレイ法によって塗布し、必要に応じて加熱処理を行って形成する。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の結晶化ガラス基板は、容易に成形することができ、110GPa以上の大きなヤング率及び90（１０-7／℃）以上の高い熱膨張係数(30〜300℃の範囲において)をもち、優れた表面平滑性（表面粗さRa＜1.0ｎｍ）を有する。尚、結晶化ガラスの熱膨張係数(30〜300℃の範囲において)は、大きい分には磁気ディスク用基板として問題はないが、実際には、最も高くても150（１０-7／℃）程度であり、多くの組成では130（１０-7／℃）以下程度である。
また、本発明の結晶化ガラス基板を磁気ディスクに用いる場合、当該材料の耐熱性が優れるため、磁気膜の特性向上に必要な熱処理を基板の変形無しに施すことができ、平坦性が優れるため、磁気ヘッドの低浮上化、即ち高密度記録化が達成でき、ヤング率や比弾性率及び強度が大きいので、磁気ディスクの薄型化及び高速回転化を達成できると共に磁気ディスクの破損も避けられる。さらにガラスとしても比較的安定に得ることができ、工業的規模での生産が容易であるため、安価な次世代磁気記録媒体用ガラス基板として大きく期待できる。
【００４４】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明の詳細を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
表１及び２には実施例のガラス組成をモル％で示した。これらのガラスを溶解する際の出発原料としては、SiO2、Al2O3、Al(OH)3、MgO、Y2O3、TiO2、ZrO2などを用いて表１及び２に示した所定の割合に２５０〜３００g秤量し、十分に混合して調合バッチと成し、これを白金るつぼに入れ、１５５０℃で攪拌しながら空気中4〜５時間ガラスの溶解を行った。熔融後、ガラス融液をカーボンの金型に流し、ガラスの転移点温度まで放冷してから直ちにアニール炉に入れ、ガラスの転移温度範囲で約１時間アニールして炉内で室温まで放冷した。得られたガラスは顕微鏡で観察できる結晶が析出しなかった。
【００４５】
得られたガラスを100×20×10mmに研磨した後、熱処理炉に入れ、表１及び２に示した第一次熱処理温度まで３〜１０℃／分の昇温速度で昇温し、当該温度で2〜15時間程度保温し一次熱処理(核生成熱処理工程)を行い、一次熱処理を終えた後直ちに一次熱処理温度から表1及び２に示した二次熱処理温度までに３〜10℃／分の昇温速度で昇温し、1〜5時間程度保温した(結晶化処理工程)後、炉内で室温まで冷却することによって結晶化ガラスを作製した。得られた結晶化ガラスをさらに長さを95mmに研磨してヤング率、比重の測定サンプルとした。ヤング率の測定に用いたサンプルをさらに切断し、30×1×20mmのサイズに精密研磨して表面粗さ測定用サンプルとした。ヤング率の測定は95×１０×１０mmのサンプルを用いて超音波法で行われた。熱膨張係数(30〜300℃の範囲において)の測定はφ5×Ｌ20ｍｍのサンプルを用いて行われた。測定で得られたデータをガラスの組成と共に表１及び２に示した。
【００４６】
【表１】
0003793003.tif 000002
【００４７】
【表２】
0003793003.tif 000003
【００４８】
(1)結晶種の同定
CuのKα線を用いて結晶化後のガラスを粉末にしたものについてX線回折を測定した。(装置:マックサイエンス製X線回折装置MXP18A、管電圧:50kV、管電流:300mA、走査角度10-90°)得られたX線回折のピークから、析出している結晶の同定を行った。
(2)物性測定方法
比重（密度）測定
ガラスサンプル自体を比重測定用サンプルとした。装置は、アルキメデス法を利用した電子比重計（ミラージュ貿易（株）製ＭＤ−２００Ｓ）を用いた。室温での比重の測定精度は±0.001g/cm3である。
ヤング率測定
端面積１０ｍｍ角〜２０ｍｍ角、長さ５０〜１００ｍｍの平行出しされたサンプルを用い、ヤング率測定前に、比重（密度）測定及び試料長さをノギスで測定し、それらを測定条件として用いた。装置は、（株）超音波工業製ＵＶＭ−２を用いた。縦波（Ｔｌ１、Ｔｌ２）及び横波（ＴＳ１、ＴＳ２）を測定する際、深触子接触媒体として、縦波の場合は「水」を、横波の場合は「ソニコートＳＨＮ２０若しくはＳＨＮ−Ｂ２５」を深触子とサンプル端面に塗布した。同一サンプルに対して縦波２回以上、横波５回以上の繰り返し測定を行い、平均を算出した。尚、この操作により、ポアソン比も同時に得られる。ヤング率の測定精度は±1Gpaであり、ポアソン比の測定精度は±0.001である。
熱機械測定（Thermal Mechanical Analysis）
結晶化後の結晶化ガラスサンプルから試験片を切り出し、φ5mm×20mmの円柱状に研削加工し、TMA測定用サンプルとした。測定装置は(株)リガク製TAS100を用いた。測定条件は、昇温速度4K/min、最大温度350℃とした。
原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscopy)
結晶化ガラスサンプルから30×25×1mmに加工し、30×15mmの2平面を精密光学研磨したものをAFM測定用サンプルとした。装置は、Digital Instrument社製Nano Scope IIIを用いた。測定条件は、Tapping mode AFMで測定範囲、2×2μmまたは5×5μｍ、サンプル数256×256、スキャンレート1Hzとし、データ処理条件、Planefit Auto order 3(X,Y)、Flatten Auto order 3とした。Integral gain, Proportion gain, Set point は測定毎に調整した。尚、測定の前処理として、研磨されたサンプルはクリーンルーム内大型洗浄機にて純水、IPAなどによる洗浄を行った。
結晶化度
結晶化ガラス試料について、Ｘ線の全散乱強度を測定し、その結果から、結晶化度ｘ（％）は以下の式により求めることができる。Ｘ線回折装置としては、マックサイエンス製X線回折装置MXP18Aを用いた。
【００４９】
【数１】
ｘ＝（１−（ΣＩａ／ΣＩａ１００））×１００
ｘ＝（ΣＩｃ／ΣＩｃ１００）×１００
Ｉａ：未知物質の非晶質部分の散乱強度
Ｉｃ：未知物質の結晶質部分の散乱強度
Ｉａ１００：１００％非晶質試料の散乱強度
Ｉｃ１００：１００％結晶質試料の散乱強度
【００５０】
熱膨張係数測定
ガラスサンプルを切り出し、φ50nm×20nmの円柱状に研削加工し、TMA測定用サンプルとした。測定装置は(株)リガク製TAS100を用いた。測定条件は、昇温速度4K/min、最大温度350℃とし、100〜300℃における熱膨張係数を測定した。
【００５１】
表面粗さの測定は原子間力顕微鏡（AFM）を用いて表面観察を行った。サンプル表面中5個所あたり５Ｘ５μｍの視野中の算数平均粗さを算出した。また、結晶粒子の平均粒径は透過電子顕微鏡（TEM）又は走査電子顕微鏡（SEM）を用いて測定した。表面粗さは研磨条件や熱処理条件によって違うが、本発明のいくつか実施例の表面粗さは約3オングストローム程度で小さく次世代磁気ディスクの表面平滑性に対する要求に十分に対応できる。さらに熱処理条件や研磨条件を最適化すれば表面平滑性のもっと優れた結晶化ガラスの作製が可能である。また、全ての実施例で得られた結晶化ガラスは、Ｘ線回折の結果、主結晶相または５０体積％以上含まれる結晶が、α-石英固溶体または石英系結晶及びエンスタタイト（その固溶体を含む）であることが確認された。
【００５２】
なお、比較のため、米国特許第5,391,522に開示された市販ＴＳ−10結晶化ガラス基板と米国特許第5,476,821号に記載されたガラス基板とをそれぞれ比較例１、２として、表３に組成と特性を記載する。
【００５３】
【表３】
0003793003.tif 000004
【００５４】
表１及び２から明らかなように、本発明の実施例ガラス基板はヤング率（110-200Gpaの範囲）が大きいことから、磁気記録媒体用基板として使用した場合、このガラス基板が高速回転しても、基板に反りやブレが生じにくく、より基板の薄型化にも対応できることが分かる。さらに、これらの結晶化ガラスの30〜300℃の範囲における熱膨張係数は90（10-7／℃）以上に大きく、ハードディスクのステンレス部品との相性がよくなるので高密度化に要求される精密設計がたやすくなる。
これに対し、比較例１の結晶化ガラス基板は、表面平滑性が悪く、耐熱性及びヤング率などの強度特性でも本発明のガラス基板に比べかなり劣る。また、比較例２の結晶化ガラス基板は熱膨張係数(30〜300℃の範囲における)やヤング率の面で本発明のガラスに比べ劣る。
以上のことから、磁気記録媒体用基板として使用するためには、上述した物理的、熱的或いは機械的性質が優れていることが好ましいので、本発明の高ヤング率結晶化ガラスが非常に有用であることが分かる。
【００５５】
磁気ディスクの製造方法
図１に示すように、本発明の磁気ディスク１は、上記実施例1の結晶化ガラス基板２上に、順次、下地層３、磁性層４、保護層５、潤滑層６を形成したものである。
各層について具体的に説明すると、基板２は、外円半径32.5mm、内円半径10.0mm、厚さ0.43mmの円板上に加工したものであって、その両主表面を表面粗さがRa(JIS B0601)＝４オングストローム、Rmax＝４０オングストロームとなるように精密研磨したものである。
下地層は、厚さ約６００オングストロームのCrＶの薄膜で、組成比はCr：８３ａｔ％、Ｖ：１７ａｔ％である。
磁性層は、厚さ約３００オングストロームのCoPtCrの薄膜で、組成比はCo：７６ａｔ％、Pt：６．６ａｔ％、Cr：１７．４ａｔ％である。
保護層は、厚さ約１００オングストロームのカーボン薄膜である。
潤滑層は、パーフルオロポリエーテルからなる潤滑層をスピンコート法によって、カーボン保護層上に塗布して厚さ８オングストロームに形成したものである。
【００５６】
次に、磁気ディスクの製造方法について説明する。
まず、実施例1で製造した結晶化ガラスを、外円半径32.5mm、内円半径10.0mm、厚さ0.5mmの円板上に研削加工し、その両主表面を表面粗さがRa(JIS B0601)＝４オングストローム、Rmax＝４０オングストロームとなるように精密研磨して磁気ディスク用結晶化ガラス基板を得る。
次いで、上記ガラス基板のセットされたホルダーを、CrＶ（Cr：８３ａｔ％、Ｖ：１７ａｔ％）ターゲットが設置された第二チャンバー、CoPtCr（Co：７６ａｔ％、Pt：６．６ａｔ％、Cr：１７．４ａｔ％）ターゲットが設置された第三チャンバーに連続的に順次送り込み、基板上に成膜する。これらの膜は、圧力２mtorr 、基板温度３５０℃、Ar雰囲気中でスパッタリングし、膜厚約６００オングストロームのCrＶ下地層、膜厚約３００オングストロームのCoPtCr磁性層を得る。
次いで、下地層、磁性層が形成された積層体を、加熱処理するための加熱ヒーターが設けられた第四チャンバーに送り込む。このとき第四チャンバー内をArガス（圧力２mtorr ）雰囲気にし、熱処理温度を変化させて熱処理を行う。
上記基板をカーボンターゲットが設置された第五チャンバーに送り込み、Ar＋H2ガス（H2＝６％）雰囲気中で成膜したこと以外は上記CrＶ下地層及びCoPtCr磁性層と同じ成膜条件で、膜厚約１００オングストロームのカーボン保護層を得る。成膜されたディスクは基板の平滑性が反映された平滑な膜表面を有するものであった。
最後に、カーボン保護層の形成までを終えた基板を上記インラインスパッタ装置から取り出し、そのカーボン保護層の表面に、ディッピング法によってパーフルオロポリエーテルを塗布して厚さ８オングストロームの潤滑層を形成して磁気ディスクを得た。
【図面の簡単な説明】
【図１】  結晶化ガラス基板２上に、順次、下地層３、磁性層４、保護層５、潤滑層６を形成した本発明の磁気ディスク１の概略断面図。
【図１】
0003793003.tif 000005