JP2003099913A

JP2003099913A - 磁気ディスク用ガラス基板及びそれを用いた磁気ディスク

Info

Publication number: JP2003099913A
Application number: JP2001295345A
Authority: JP
Inventors: Takashi Namekawa; 滑川　　孝; Hirotaka Yamamoto; 浩貴山本; Takashi Naito; 内藤　　孝; Mitsutoshi Honda; 光利本田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2003-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】高記録密度に対応し、熱膨張係数及びヤング率
が適正で、機械的強度が高く、かつ量産性に優れた磁気
ディスク用ガラス基板、及びそれを用いた磁気ディスク
を提供する。【解決手段】Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕの希土類酸化物を
含有するガラス基板であって、このガラス基板の３０〜
１００℃の温度範囲で熱膨張係数が６１×１０^-7／℃以
上，７２×１０^-7／℃以下、ヤング率が８０ＧＰａ以
上，９０ＧＰａ以下であり、このガラス基板の波長３０
０ｎｍ〜７００ｎｍの可視光における透過率が５０％以
上８０％以下であり、かつこのガラス基板に１ｋＯｅの
磁界を印加したときの磁化が３×１０^-3ｅｍｕ／ｃｃ以
下である磁気ディスク用ガラス基板

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク用ガ
ラス基板に係わり、特に熱膨張係数及びヤング率に適正
で、さらに、量産性が良好な高密度記録に適した磁気デ
ィスク用ガラス基板及びそれを用いた磁気ディスクに関
する。

【０００２】

【従来の技術】現在、汎用大型コンピュータやパーソナ
ルコンピュータ用の記録媒体として、さらにはデジタル
信号で配信される映像を一時的に保管する家庭用のサー
バーとして、磁気ディスク装置が用いられている。従来
はこの磁気ディスク用の基板として汎用向けやデスクト
ップ型のパーソナルコンピューター用途には３.５″ サ
イズのアルミニウム基板が、また持ち運び可能なノート
型のパーソナルコンピューター用には主に２.５″ のガ
ラス基板が用いられてきた。

【０００３】このガラス基板はアルミニウム基板に比べ
硬くて変形し難く、かつ、表面平滑度が優れているた
め、前記汎用型の３.５″ あるいは３″サイズの基板に
も適用されるようになってきている。さらには１.８″
，１″といった小型携帯端末用の記録装置にもこのガ
ラス基板が適用されようとしている。

【０００４】こうした小型化の他、磁気ディスク装置に
対する大容量化の要請が強まっており、近年では年率１
００％の割合でその記憶容量が増大している。これに対
応するには記録部の磁気ヘッドの浮上量をより低減させ
る必要があるため、より平滑な記録面を持つ磁気ディス
クの開発が必要である。

【０００５】現在では、化学強化ガラス基板や、結晶化
ガラス基板を用いることにより、ガラス本来の持つ割れ
の問題を克服している。しかしながら、化学強化された
非晶質のガラス基板では、化学強化の工程の際、アルカ
リイオンの置換によって強化するために表面が荒れ、将
来のヘッド低浮上化に対応することが難しい。さらに上
記のような使用環境下では、化学強化ガラスの表面は、
置換されたイオン半径の大きいアルカリイオンが化学的
に不安定であるため、生産工程中の洗浄工程や成膜工程
における加熱過程の際、あるいは長期間の使用や高温多
湿といった環境のもとでこのアルカリイオンが基板表面
に移動，析出し、磁性膜の磁気特性の劣化、膜の剥がれ
や粘着などの不良を生ずることが懸念される。

【０００６】一方、結晶化ガラス基板は、非晶質なガラ
スの中に結晶質の微粒子が生成しているが、この非晶質
部分と結晶部分の硬度差により研磨速度が異なり、磁気
ディスクに求められている更なる高密度化に対応できる
十分な平滑性を持った記録面が作り難いという問題があ
った。

【０００７】上記のような問題を克服するため、発明者
らは、特開平１０−０８３５３１号公報に記載のよう
に、ガラス基板に希土類イオンを含有させることにより
機械的強度を高め、この問題を解決している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平１０−０８
３５３１号公報では、基板の機械的強度は高いガラス基
板は得られるものの、磁気ディスク用ガラス基板として
必要な特性である熱膨張係数やヤング率の適正化が十分
に考慮されているとは言いがたかった。そのため、熱衝
撃などの熱的環境試験においてガラス基板とそれを支持
する磁気ディスクドライブ装置部材との熱膨張特性の不
整合、あるいはヤング率の不具合による上記ドライブ装
置の高速回転時に生じるトラックずれが発生することが
考えられる。これは、今後の大容量化に伴い、より厳し
い課題となるものと思われる。

【０００９】そこで本発明では、特に熱膨張係数及びヤ
ング率が適正で、さらに、量産性が良好な高密度記録に
適した磁気ディスク用ガラス基板及びそれを用いた磁気
ディスクを得ることを目的とした。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の磁気ディスク用ガラス基板は、重量百分率
でＳｉＯ₂：５５％以上，７０％以下、Ａｌ₂Ｏ₃：１０
％以上，１７％以下、Ｂ₂Ｏ₃：２％以上，８％以下、Ｒ
₂Ｏ：１０％以上，１６％以下（Ｒはアルカリ金属元素
を表す）、ＺｎＯ：０％以上，１０％以下ＲｅＯ：０％以上，１０％以下（Ｒｅはアルカリ土類金
属元素を表す）の酸化物換算で示される酸化物を含有
し、さらに下記の酸化物換算の重量百分率でＰｒ₂Ｏ₃ま
たはＮｄ₂Ｏ₃を１％以上，７％以下、またはＳｍ₂Ｏ₃を
２.５％以上，９％以下、またはＥｕ₂Ｏ₃を２.５％以
上，８％以下を含有し、３０℃〜１００℃の温度範囲
における熱膨張係数が６１×１０^-7／℃以上，７２×１
０^-7／℃以下である。

【００１１】さらに本発明の磁気ディスク用ガラス基板
は、ヤング率が８０ＧＰａ以上，９０ＧＰａ以下であ
り、波長３００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光における透過
率が５０％以上８５％以下であり、かつ１ｋＯｅの磁界
を印加したときの磁化が３×１０^-3ｅｍｕ／cc以下であ
る。

【００１２】また本発明の磁気ディスクは、磁気ディス
ク用ガラス基板と、この基板上に直接又は他の層を介し
て形成された磁性層を有する磁気ディスクであって、上
記ガラス基板は重量百分率でＳｉＯ₂：５５％以上，７
０％以下、Ａｌ₂Ｏ₃：１０％以上，１７％以下、Ｂ
₂Ｏ₃：２％以上，８％以下、Ｒ₂Ｏ：１０％以上，１６
％以下（Ｒはアルカリ金属元素を表す）、ＺｎＯ：０％
以上，１０％以下ＲｅＯ：０％以上，１０％以下（Ｒｅはアルカリ土類金
属元素を表す）の酸化物換算で示される酸化物を含有
し、さらに下記の酸化物換算の重量百分率でＰｒ₂Ｏ₃ま
たはＮｄ₂Ｏ₃を１％以上，７％以下、またはＳｍ₂Ｏ₃を
２.５％以上，９％以下、またはＥｕ₂Ｏ₃を２.５％以
上，８％以下を含有し、３０℃〜１００℃の温度範囲に
おける熱膨張係数が６１×１０^-7／℃以上，７２×１０
^-7／℃以下である。

【００１３】また本発明の磁気ディスクは、少なくとも
ガラス基板と、その表面上に直接または他の層を介して
形成される磁性膜とを有する磁気ディスクであって、前
記ガラス基板の面粗さヤング率が８０ＧＰａ以上，９０
ＧＰａ以下であり、このガラス基板の波長３００ｎｍ〜
７００ｎｍの可視光における透過率が５０％以上８５％
以下であり、かつこのガラス基板に１ｋＯｅの磁界を印
加したときの磁化が３×１０^-3ｅｍｕ／cc以下である。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。

【００１５】（実施例１）図１に、本発明による磁気デ
ィスク基板の平面図を示す。本発明では磁気ディスク用
ガラス基板１として直径６５mmφ，厚さ０.６３５mmの
２.５″ 型ガラス基板を作製した。なお、この基板は内
周チャックのための直径２０mmφの丸穴２が形成されて
いる。また、この内周，外周部は、チャンファー部３が
形成されている。このチャンファーは、基板エッジ部に
両面４５°の面取りがなされている。

【００１６】この磁気ディスク用ガラス基板の作製は、
以下のようにして行った。まず、目的のガラス組成にな
るように定められた量の原料粉末を秤量して混合し、白
金製の坩堝に入れて、電気炉中で１６００℃で溶解し
た。原料が十分に溶解した後、攪拌羽をガラス融液に挿
入し、約４時間攪拌した。その後、攪拌羽を取り出し、
３０分間静置した後、鋳型に融液を流し込むことによっ
て直径約７０mmφ，厚さ約１mmのガラスブロックを得
た。その後、このガラスのガラス転移点付近までガラス
ブロックを再加熱し、徐冷して歪み取りを行った。

【００１７】次いで、歪み取りされたガラスブロックを
内周，外周を同心円としてコアドリルを用いて切り出し
た。さらに、内外周をダイヤモンド砥石を用いてチャン
ファー部の面取り加工を行った。その後、両面を粗研磨
し、次いでポリッシングを行い、さらに洗浄剤、純水で
基板を洗浄し、磁気ディスク用ガラス基板とした。以上
のように本発明の磁気ディスク用ガラス基板では、化学
強化処理のような特別な強化処理を施していない。

【００１８】本基板上に磁性膜を成膜し、磁気ディスク
を作製した。図２に、本発明で作製した磁気記録媒体の
断面構造の概略図を示す。図２において１は本発明で作
製したガラス基板、４は磁性膜の粒径を制御するための
粒径制御層、５は磁性膜の配向を制御するための配向制
御層、６は磁性膜、７は保護膜、８は潤滑膜である。本
発明では４の粒径制御層としてＮｉＡｌ系の合金膜を２
０ｎｍ成膜した。また５の配向制御層としてＣｒＭｏ系
合金薄膜を１０ｎｍ、さらに６の磁性膜としてＣｏＣｒ
ＰｒＢ系磁性膜を２０ｎｍ成膜した。また保護膜にはＣ
を４ｎｍ成膜した。これらの薄膜はすべてスパッタリン
グ法を用いて成膜した。また潤滑膜はスパッタ終了後、
塗布法によって形成した。

【００１９】以上のようにして作製した磁気ディスク用
ガラス基板、及びそれに磁性膜を形成した磁気ディスク
の特性，量産性を評価し、ガラス組成の検討を行った。

【００２０】まず、添加する希土類元素の種類に着目
し、色々な組成のガラスを作製した。表１に、本発明で
作製したガラスの組成、及びそれらのガラス基板及び磁
気ディスクの特性を示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】表１において、希土類元素以外の母ガラス
組成は、同一組成のアルミノホウケイ酸ガラスとした。
含有させる希土類酸化物の量はいずれも２.８重量％と
一定にした。ガラス基板の特性として、マイクロビッカ
ース硬さ，可視光の透過率、及び着色性及びガラス基板
の歩留まりを評価した。マイクロビッカース硬さは重量
５００ｇ，荷重印加時間１５秒の条件で荷重を印加し、
１０点の平均値として求めた。可視光の透過率は、分光
光度計を用いて３００ｎｍから７００ｎｍまでの波長の
分光透過率曲線より透過率スペクトルを測定し、この波
長範囲の光の全透過率の積分値として求めた。着色性は
目視により着色の程度を評価し、黒色のものは×、着色
しているものは○とした。歩留まりの評価は、ガラス基
板をレーザー光照射による散乱光により異物数を検査す
る装置により評価し、気泡，研磨傷，かけ，表面異物等
の不良がディスク片面当たり２０個以上のものを不良と
してカウントし、不良でないものの割合を評価した。

【００２３】また磁気ディスクの特性として磁化、及び
磁化の標準偏差，記録再生特性及び磁気ディスクの歩留
まりを評価した。また基板加工前のブロック作製から磁
気ディスク作製にいたるまでの総合歩留まりを評価し
た。磁化及び磁化の標準偏差は、Ｂ−Ｈ曲線を振動試料
型磁力計（ＶＳＭ）によって測定し、磁性膜のヒステリ
シスループのバックグラウンド成分を基板からの磁性と
し、そのバックグラウンド成分の大きさを評価した。表
には磁界として１ｋＯｅ印加したときのバックグラウン
ドの磁化の大きさを掲載した。

【００２４】またこの磁気ディスクの記録再生特性を評
価した。図３に、本発明で作製した記録再生特性評価用
の磁気ディスクドライブを示す。図３において、９は磁
気ディスク、１０はスピンドル、１１は磁気ヘッド、１
２は磁気ヘッドのアーム、１３はヘッドを駆動するため
のボイスコイルモーター、１４は全体を支える筐体であ
る。なお、この図では記されていないが、磁気ディスク
９の下部にはスピンドルモーターが設置されており、デ
ィスク全体を回転させる。図３の磁気ディスクドライブ
に各磁気ディスクを搭載し、２０Ｇｂ／ｉｎ² に相当す
る磁気信号を記録し、磁気記録再生特性を評価した。こ
の評価を１５０枚のディスクに対して行い、十分な記録
再生特性が得られたものの割合を磁気ディスク歩留まり
として表記した。

【００２５】さらに上部のガラス基板歩留まりと磁気デ
ィスク歩留まりより総合歩留まりを評価した。総合での
歩留まりが８０％未満のものを×、８０％以上９０％未
満のものを○、９０％以上のものを◎とした。

【００２６】表１の基板特性のマイクロビッカース硬さ
はいずれの基板でも６４０以上が得られており、良好で
あることが分かった。また可視光の透過率は、いずれの
基板でも８０％以上であった。これらのうちＮｄ，Ｐ
ｒ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｈｏ，Ｅｒは可視光域に希土類のｆ−
ｆ遷移に起因するシャープな吸収が見られた。このた
め、他の元素に比べて透過率は若干低下しており、８５
％以下であった。しかしながらこの鋭い吸収のため、ガ
ラス基板に明確な着色が見られた。白熱灯下での目視観
察による評価では、Ｐｒは黄緑、Ｎｄは紫色、Ｓｍ，Ｅ
ｕは非常に淡いがそれぞれ黄色と桃色に着色しているの
が見られた。また、Ｅｒ，Ｈｏも桃色に着色していた。

【００２７】そのほかの希土類元素を含有させた基板は
無色であり、透過率はいずれも８５％を超え、着色は見
られなかった。

【００２８】これらの基板に対するガラス基板の歩留ま
りを評価すると、明瞭な着色の見られたＰｒ，Ｎｄ，Ｓ
ｍ，Ｅｕ，Ｈｏ，Ｅｒでは加工による不良、特に傷不良
が着色していないものに比べて少なく、歩留まりが９５
％以上となった。これは、基板加工工程、洗浄工程にお
いて基板が可視であるため、取扱いが容易なことから歩
留まりが向上したと考えられる。

【００２９】また比較例として酸化ニッケル（ＮｉＯ）
を含有する着色性の高いガラス基板について評価した。
この基板は透過率が４７％と低く、ガラス中に存在する
気泡、あるいは熔融時のるつぼを構成する成分のガラス
中への溶損を発見することが難しく、基板表面にこれら
が残存することから歩留まりが低下していた。また若干
ＮｉＯ含有量を低下させ、透過率を５０％以下としたガ
ラス基板では、基板を光が透過して、基板内部を観察可
能であることが分かった。このため、気泡などによる不
良が減少し、歩留まりが向上した。

【００３０】以上のことから、透過率と磁気ディスクの
歩留まりとの間に明瞭な相関関係が見られた。ガラス基
板の透過率が５０％以上８５％以下のとき着色性が良好
で、歩留まりが良好なガラス基板が得られた。透過率が
５０％未満となると基板中に残存する気泡、炉材混入が
発見し難く、歩留まり低下の要因となった。また基板の
透過率が８５％をこえると、基板取扱いが難しくなり、
傷などの加工不良が増加していたため、好ましいといえ
なかった。

【００３１】また上記の光学的な特性を達成するため、
添加する元素はＰｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｅｒ又はＨｏ
が良好であることが分かった。このうち、Ｐｒ，Ｎｄ，
Ｅｒ又はＨｏであれば着色が顕著であり、より好ましか
った。

【００３２】次に、磁気ディスクの磁気特性について評
価した。Ｓｃ，Ｙ，Ｌａを含有した磁気ディスクでは、
基板の磁化の大きさが１０^-4ｅｍｕ／ccのオーダーであ
り、きわめて小さい磁化量であった。Ｓｍを用いたとき
は、磁化は反磁性的な挙動を示しており、−４×１０^-4
ｅｍｕ／ccとなった。またＰｒ，Ｎｄ,Ｅｕでは１.０〜
３.０×１０^-3ｅｍｕ／ccのオーダーであったが、Ｇ
ｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂでは５×１０
^-3〜２×１０^-2ｅｍｕ／ccと、磁化の値が大きくなって
いた。

【００３３】磁化の固体差を示す磁化の標準偏差を評価
したところ、磁化の大きさの大きいものほど大きくなっ
ており、基板によるばらつきが大きくなっていた。とく
に磁化の大きさが３×１０^-3を超えるＧｄ，Ｔｂ，Ｄ
ｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂでは、磁化の標準偏差が１
×１０^-3ｅｍｕ／cc以上となり、基板による磁気特性の
ばらつきが大きくなった。

【００３４】磁気記録再生特性による磁気ディスク歩留
まりを見ると、磁化が３×１０^-3ｅｍｕ／cc以下で、磁
化の標準偏差が１×１０^-3ｅｍｕ／cc未満の試料では、
良好な磁気特性の得られる磁気ディスクが９０％以上と
良好であったが、磁化が３×１０^-3ｅｍｕ／ccを超え、
かつ磁化の標準偏差が１×１０^-3ｅｍｕ／cc以上となる
試料では、歩留まりが８０％以下と急激に低下している
ことが分かった。これは、基板に含有される希土類元素
の若干の固体差により基板の磁気特性が変化し、そのた
めに標準偏差が大きくなるため、記録する際の磁界を一
定にした場合の記録にばらつきが生じたためと考えられ
る。

【００３５】以上より、基板の磁化に与える影響が小さ
い希土類元素としてＳｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓ
ｍ，Ｅｕが良好であった。また、磁化の大きさが３×１
０^-3ｅｍｕ／cc以下であれば磁気記録再生のばらつきが
小さい磁気記録媒体が得られた。磁化の大きさが３×１
０^-3ｅｍｕ／ccを超えると磁気記録再生特性に基板ごと
のばらつきが大きくなるため、好ましいとはいえなかっ
た。

【００３６】上記の光学的な特性が及ぼすガラス基板の
歩留まりに与える影響、及び磁気的な特性が記録再生特
性に及ぼす影響を考慮して総合歩留まりを評価した。そ
の結果、両者とも良好なＰｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕを用い
たガラス基板の場合、総合歩留まりが８０％以上とな
り、良好であった。これに対してその他の希土類を添加
した場合には、総合歩留まりが８０％以下となるため、
良好といえなかった。

【００３７】また、特に希土類元素としてＰｒを用いる
と、総合歩留まりが９０％となり、さらに良好な結果が
得られた。

【００３８】次に、希土類酸化物の種類と添加量の関係
について詳細に調べた。着色については、表１で透明で
あったものについては含有量を増減させても透過率に変
化は見られなかった。このため、着色した元素のうち、
Ｐｒ，Ｅｒ，Ｓｍについて、その含有量を変化させたガ
ラス基板を作製し、表１と同様の検討を行った。表２
に、検討した結果を示す。

【００３９】

【表２】

【００４０】Ｐｒの含有量を変化させていったところ、
試料Ｎｏ.１７のＰｒ₂Ｏ₃を０.７重量％含有するガラス
基板では、マイクロビッカース硬さが低く、そのためガ
ラスの機械的強度が低いためにガラス基板歩留まりが８
２％と低かった。１％の試料Ｎｏ.１６、及び１.５％〜
７％の実施例１８〜２１では、マイクロビッカース硬さ
も高い値を示しており、着色，磁気特性とも良好であっ
た。この事から総合歩留まりも８０％を超えており、良
好な結果となった。

【００４１】一方、試料Ｎｏ.２２のようにＰｒ₂Ｏ₃ 含
有量が７％を超えるものでは着色に関しては問題無かっ
たものの、磁気ディスクの磁化が３×１０^-3ｅｍｕ／cc
を超える値となった。このため、磁化のばらつきが大き
くなり、磁気ディスク歩留まりが８０％を下回り、好ま
しい結果とは言えなかった。さらに実施例２３のガラス
基板ではガラス中の希土類元素が均一にガラス中に溶解
せず、不良品数が多く、歩留まりが１５％と低かった。
このため、ガラス基板材料としては好ましくなかった。

【００４２】さらに希土類元素をＥｒに変えた場合の実
施例をみると、Ｅｒ含有量が０.５％の試料Ｎｏ.２５
では含有量が少なく、マイクロビッカース硬さが小さい
ため、歩留まりが悪かった。またこのとき磁気ディスク
の磁化の値が３.１ ×１０^-3ｅｍｕ／ccと高く、磁気デ
ィスクとしての歩留まりも低下していた。またＥｒ含有
量が１％からＥｒ含有量を増加させていくと、マイクロ
ビッカース硬さも高くなり、透過率は低くなって基板歩
留まりは上昇するものの、磁化が依然として３×１０^-3
ｅｍｕ／ccを超えるため、基板としての歩留まりが低下
していた。以上より、希土類元素としてＥｒを用いた場
合では、基板の硬さ，光学特性，磁気特性の両者を同時
に満たす組成範囲が存在しないことが分かった。

【００４３】Ｓｍについてみると、光学的特性について
は２.５重量％以上であると透過率が８５％以下で適正
な範囲となった。磁気特性は１０重量％含有させても適
正であったが、１０重量％を超えるとＰｒの時と同様に
ガラス中に残存原料が残り、好ましくなかった。

【００４４】同様にＮｄ，Ｅｕ，Ｈｏについて検討を行
ったところ、Ｎｄ，Ｅｕについては、８重量％を超える
場合に磁気特性が良好でなかったものの、Ｓｍと同様の
結果が得られた。ＨｏについてはＥｒと同じく、光学的
特性と磁気特性の両者を同時に満たす組成範囲が存在し
なかったため、好ましい結果が得られなかった。

【００４５】以上より、光学的特性、磁気特性の双方で
好ましい組成範囲をとる希土類元素としてＰｒ，Ｎｄ，
Ｓｍ，Ｅｕが良好であると判断できた。その中でもＰ
ｒ，Ｎｄを用いれば１重量％〜７重量％の組成範囲で良
好な組成範囲をとることができた。またＳｍの場合では
２.５〜９重量％、Ｅｕの場合では２.５〜８重量％で
良好な特性を得ることができた。またＰｒを１.５重量
％〜５.２重量％含有させた場合については、総合歩留
まりが９０％以上となり、非常に良好な結果が得られ
た。

【００４６】これらの希土類の含有量が少ないと、マイ
クロビッカース硬さなどの機械的強度が低かったり、透
過率が高かったりし、ガラス基板の歩留まりが低下する
ため好ましくなかった。また希土類含有量が多いと、基
板の磁化の値が大きくなるため、磁気特性が良好でなく
なった。また、さらに多量に添加するとガラス中に原料
が残存するため、好ましくなかった。

【００４７】（実施例２）次に、磁気ディスク用ガラス
基板として適切なガラス組成範囲について検討した。表
３に、本発明で作製したガラス基板の実施例を示す。添
加する希土類としては実施例１で良好な結果が得られた
Ｐｒを用いた。表のガラス組成の中で、Ｒ₂ＯとはＬｉ₂
Ｏ，Ｎａ₂Ｏ，Ｋ₂Ｏのトータルのアルカリ金属酸化物含
有量を示す。

【００４８】

【表３】

【００４９】各試料について、磁気ディスク用ガラス基
板材料の熱膨張係数、磁気ディスク用ガラス基板を作製
して測定した熱衝撃試験結果、この基板を作製の際のガ
ラスの安定性、円環強度，ヤング率、高速回転試験結果
及び基板の表面粗さを示した。

【００５０】ここで、熱膨張係数は各ガラスのブロック
を作製し、１５mm×４mm×４mmの熱膨張測定用試験片を
切り出し、熱膨張測定装置を用いて測定した。測定温度
範囲は、３０℃〜１００℃とした。

【００５１】また得られた基板より実施例１と同様に磁
気ディスクを作製し、これを図３に示した磁気ディスク
ドライブに搭載してドライブの熱衝撃試験を実施した。
熱衝撃試験によりガラスにクラックや割れ、トラックず
れによる読み取りエラーなどの問題が生じなかった場合
は○を、生じた場合を×とした。熱衝撃試験は−４０℃
で２時間保持後、８０℃まで急速加熱させ、８０℃で２
時間保持後、−４０℃まで急冷する。これを５回繰り返
し、その間で上記した問題が生じるか否かを判定した。

【００５２】ガラスの安定性では、ガラス溶解後ガラス
基板中に見られる気泡，脈理，異物などが顕著に見られ
たものは×とし、そのような物が見られず、清澄なガラ
スが得られた場合は○とした。

【００５３】また、円環強度は以下のようにして求め
た。２.５″ 基板の内周部の上部に、外径２２mmφの円
環を載せ、また内径６３mmφ，外径６５mmφの円環の基
板の下部に設置した後、円環に荷重をかけて破壊強度を
測定した。

【００５４】ヤング率は、各ガラスのブロックを作製
し、１０mm×２mm×５５mmのヤング率測定用試験片を切
り出し、ヤング率測定装置を用いて測定した。測定は、
室温とした。

【００５５】同様に、磁気ディスクを作製し、磁気ディ
スクドライブに搭載してドライブの高速回転試験を実施
した。高速回転試験により回転ひずみなどから生じるト
ラックずれによる読み取りエラーなどの問題が生じる割
合が１％以下の場合は○を、１％以上の場合を×とし
た。高速回転試験は回転数７０００rpm で５時間保持
し、その間でエラーが生じるか否かを判定した。また、
表面粗さ計を用いて表面粗さを評価した。

【００５６】まず、Ｌｉ₂Ｏ，Ｎａ₂Ｏ，Ｋ₂Ｏのトータ
ルのアルカリ酸化物量(表中のＲ₂Ｏ)を変化させた試料
を表３のＮｏ.４２〜４９に示す。

【００５７】Ｎｏ.４４，Ｎｏ.４５のようにアルカリ金
属酸化物含有量が１０％未満と少ないガラスを用いた場
合、熱衝撃試験でガラスにクラックが生じた。またヤン
グ率が大きくなり過ぎるため、基板加工時における表面
粗さを小さくすることができず、好ましくなかった。ま
た、逆にＮｏ.４８，Ｎｏ.４９のようにアルカリ金属酸
化物の含有量が１６重量％を超えるような場合には、熱
衝撃試験ではトラックずれによるエラーが生じ、また高
速回転試験では回転歪が生じやすくなるため、トラック
ずれによるエラーが生じるため好ましくなかった。Ｎ
ｏ.４３，４６，４７ガラスのようにアルカリ金属酸化
物の合計の含有量が１０重量％以上１６重量％以下の場
合、熱衝撃試験や高速回転試験などで良好な結果が得ら
れ、好ましい結果となった。

【００５８】これらのガラスの熱膨張係数に着目する
と、表３よりＮｏ.４４，Ｎｏ.４５のガラスはそれぞれ
５５×１０^-7／℃，５９×１０^-7／℃とドライブ装置部
材の熱膨張係数である７０×１０^-7／℃〜８０×１０^-7
／℃よりもかなり小さくなっていた。また、Ｎｏ.４
８、Ｎｏ.４９のガラスはそれぞれ７４×１０^-7／℃，
７８×１０^-7／℃と装置部材とほぼ同等であった。これ
らのガラスでは、他の装置部材との熱膨張の差異により
熱衝撃試験においてクラックが発生したりトラックずれ
が生じたりしたため、好ましいとは言えなかった。

【００５９】Ｎｏ.４３，４６及び４７ガラスに示すよ
うに、熱膨張係数が６１×１０^-7／℃以上，７２×１０
^-7／℃以下であれば良好な結果が得られた。このことか
らガラス基板の熱膨張係数はドライブ装置部材の熱膨張
係数より若干小さくすることにより熱衝撃試験に対して
整合がとれ、良好な結果が得られた。

【００６０】以上より、適正な熱膨張係数は６１×１０
^-7／℃以上，７２×１０^-7／℃以下であった。６１×１
０^-7／℃未満であると他のドライブを構成する材料との
熱膨張係数の整合が取れず、熱衝撃試験試験によりクラ
ックが生じるため好ましくなかった。また７２×１０^-7
／℃であるとトラックずれなどの問題が生じるため好ま
しくなかった。

【００６１】また、ヤング率に着目すると、Ｎｏ.４
４，Ｎｏ.４５のガラスではそれぞれ９１ＧＰａ，９５
ＧＰａであった。これらのガラスではヤング率が高すぎ
るために基板加工時の研磨性が良好で無く、表面粗さが
粗くなるため好ましくなかった。Ｎｏ.４８，４９のガ
ラスではそれぞれ７９ＧＰａ，７５ＧＰａと低かった。
このため高速回転試験において回転歪が生じ、好ましく
なかった。Ｎｏ.４３，４６，４７ガラスに示すよう
に、８０ＧＰａ以上，９０ＧＰａ以下であれば、良好な
表面粗さの基板が得られ、かつ高速回転試験においても
回転歪を生じることがなく好ましいことが分かった。

【００６２】以上より、ヤング率は８０ＧＰａ以上９０
ＧＰａ以下であることが好ましかった。ヤング率が８０
ＧＰａを下回ると、高速回転試験において良好な結果が
得られなくなる。９０ＧＰａを超えると、基板の表面粗
さが粗くなり、好ましくない。

【００６３】つぎにＮｏ.５０〜５５においてＳｉＯ₂
含有量について検討したい。ＳｉＯ₂含有量が５４.５
重量％のＮｏ.５２ガラスでは、ヤング率，円環強度が
十分でなく、磁気ディスク用ガラス基板として適切では
なかった。しかしＮｏ.５１に示すようにＳｉＯ₂ 量が
５５重量％であれば、ヤング率が８０ＧＰａ以上となる
ため、基板として適切であった。またＮｏ.５５のよう
にＳｉＯ₂量が７０重量％を超えると、ガラス溶解時に
気泡などの発生が顕著になり、好ましくなかった。一
方、Ｎｏ.５４のようにＳｉＯ₂ 含有量が７０重量％で
は、気泡，脈理等の発生がなく、耐水性，機械的強度に
優れたガラス基板が得られた。

【００６４】以上より、ＳｉＯ₂ 含有量は５５重量％以
上７０重量％以下であると磁気ディスク用ガラス基板と
して良好な結果が得られた。

【００６５】次にＡｌ₂Ｏ₃含有量について検討した。Ｎ
ｏ.５７のＡｌ₂Ｏ₃含有量が１８重量％であるガラスで
は、ガラスの熔融温度が高くなりすぎ、１６００℃の熔
融ではガラスの原料が残存したため、好ましくなかっ
た。しかし、Ｎｏ.５６のＡｌ₂Ｏ₃含有量が１７重量％
のガラスでは清澄なガラスを得ることができた。この
時、ヤング率，円環強度とも優れた値を示した。

【００６６】一方、Ａｌ₂Ｏ₃含有量が１０重量％のＮ
ｏ.５８に記載のガラスでは、安定したガラスが得ら
れ、磁気ディスク用ガラス基板としても良好な結果が得
られたが、Ａｌ₂Ｏ₃含有量が９.５重量％のＮｏ.５９ガ
ラスでは、ガラス中に脈理等の不均一が生じた。

【００６７】以上より、Ａｌ₂Ｏ₃含有量が１０重量％以
上１７重量％以下のとき良好なガラスが得られた。

【００６８】さらにＢ₂Ｏ₃含有量について検討した。Ｎ
ｏ.６０に示すように、９重量％であるガラスでは円環
強度，ヤング率とも十分に満足できず、高速回転試験に
おいて十分な特性が得られなかった。しかし、Ｎｏ.６
１に示す８重量％であるガラスでは円環強度，ヤング
率とも優れた値を示し、高速回転試験結果も良好であっ
た。

【００６９】Ｂ₂Ｏ₃含有量が２重量％のＮｏ.６２のガ
ラスでは、安定にガラスを作製でき、ヤング率、機械的
強度も適正な値を示した。一方、Ｎｏ.６３に示したＢ₂
Ｏ₃を１.５重量％含有するガラスでは、ヤング率が９
０ＧＰａを超えるため機械加工性に難点があり、良好な
表面粗さが得られなかった。

【００７０】以上より、Ｂ₂Ｏ₃含有量が２重量％以上，
８重量％以下であれば円環強度，ヤング率において良好
な結果が得られた。

【００７１】また、ガラスＮｏ.６３〜７２に示すよう
に、これまでに述べたガラス組成にＭｇＯ，ＣａＯなど
のアルカリ土類金属、あるいはＺｎＯを含有させると、
いずれもヤング率を上昇させる効果があり、好ましかっ
た。また同時に円環強度に優れたガラスを得ることがで
きた。しかし、いずれも含有させすぎると種々の問題が
生じた。

【００７２】ＭｇＯ，ＣａＯなどのアルカリ土類金属酸
化物の場合、Ｎｏ.６８に示すように１０重量％を超え
ると、クラックの発生が顕著になり、円環強度が小さく
なるなど、機械的強度が低下するため好ましくなかっ
た。Ｎｏ.６５ガラスのように、アルカリ土類元素の含
有量が１０重量％では、円環強度，ヤング率とも適正な
値となった。従って、アルカリ土類金属酸化物の含有量
は１０重量％以下であることが好ましかった。

【００７３】またＺｎＯに関しては、Ｎｏ.７２に示す
ように、添加量が１０重量％を超えるとガラス中に結晶
の析出が著しくなり、安定なガラスを得ることが難しか
った。１０重量％ではこのような結晶の析出は認められ
なかった。従って、ＺｎＯ含有量は、１０重量％以下で
あることが好ましかった。

【００７４】

【発明の効果】本発明の磁気ディスク用ガラス基板は、
基板が着色しており、磁界印加時の磁化が小さいため、
量産性に優れた磁気ディスク用ガラス基板、及びそれを
用いた磁気ディスクが作製できる。さらに本発明の磁気
ディスク用ガラス基板は熱膨張係数が６１〜７２×１０
^-7／℃であるため磁気ディスクドライブ装置部材の熱膨
張係数と整合性が良好なため、熱衝撃試験等によるガラ
スのクラック発生やトラックずれなどの問題が少ない。
また、ヤング率が８０〜９０ＧＰａであるため、ディス
クの高速回転によるトラックずれなどの問題もない。従
って機械的強度が高く，高記録密度，高信頼性が要求さ
れる磁気ディスクの基板材料として最適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気ディスク用ガラス基板の平面図。

【図２】本発明の磁気ディスク用ガラス基板を用いた磁
気ディスクの断面図。

【図３】本発明で作製した磁気ディスク装置の概略図。

【符号の説明】

１…磁気ディスク用ガラス基板、２…内周チャック用
穴、３…チャンファー部、４…粒径制御層、５…配向制
御層、６…磁性膜、７…保護膜、８…潤滑膜、９…磁気
ディスク、１０…スピンドル、１１…磁気ヘッド、１２
…磁気ヘッドのアーム、１３…ボイスコイルモーター、
１４…筐体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者内藤孝茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者本田光利茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内Ｆターム(参考） 4G062 AA01 BB01 DA06 DB04 DC03 DD01 DE01 DE02 DE03 DF01 EA01 EA02 EA03 EA04 EA10 EB01 EB02 EB03 EB04 EC01 EC02 EC03 EC04 ED01 ED02 ED03 EE01 EE02 EE03 EF01 EF02 EF03 EG01 EG02 EG03 FA01 FA10 FB01 FC01 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK02 KK03 KK04 KK05 KK07 MM27 NN29 NN33 5D006 CB04 CB06 CB07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量百分率でＳｉＯ₂：５５％以上，７０
％以下、Ａｌ₂Ｏ₃：１０以上，１７％以下、Ｂ₂Ｏ₃：２％以上，８％以下、Ｒ₂Ｏ：１０％以上，１６％以下（Ｒはアルカリ金属元
素を表す）、ＺｎＯ：０％以上，１０％以下ＲｅＯ：０％以上，１０％以下（Ｒｅはアルカリ土類金
属元素を表す）の酸化物換算で示される酸化物を含有
し、さらに下記の酸化物換算の重量百分率でＰｒ₂Ｏ₃ま
たはＮｄ₂Ｏ₃を１％以上，７％以下、またはＳｍ₂Ｏ₃を
２.５％以上，９％以下、またはＥｕ₂Ｏ₃を２.５％以
上，８％以下を含有し、３０℃〜１００℃の温度範囲における熱膨張係数が６１
×１０^-7／℃以上，７２×１０^-7／℃以下であることを
特徴とする磁気ディスク用ガラス基板。
【請求項２】ヤング率が８０ＧＰａ以上，９０ＧＰａ以
下、波長３００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光における透過
率が５０％以上８５％以下であり、かつ１ｋＯｅの磁界
を印加したときの磁化が３×１０^-3ｅｍｕ／cc以下であ
ることを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板。
【請求項３】磁気ディスク用ガラス基板と、この基板上
に直接又は他の層を介して形成された磁性層を有する磁
気ディスクであって、上記ガラス基板は重量百分率でＳ
ｉＯ₂：５５％以上，７０％以下、Ａｌ₂Ｏ₃：１０％以上，１７％以下、Ｂ₂Ｏ₃：２％以上，８％以下、Ｒ₂Ｏ：１０％以上，１６％以下（Ｒはアルカリ金属元
素を表す）、ＺｎＯ：０％以上，１０％以下ＲｅＯ：０％以上，１０％以下（Ｒｅはアルカリ土類金
属元素を表す）の酸化物換算で示される酸化物を含有
し、さらに下記の酸化物換算の重量百分率でＰｒ₂Ｏ₃ま
たはＮｄ₂Ｏ₃を１％以上，７％以下、またはＳｍ₂Ｏ₃を
２.５％以上，９％以下、またはＥｕ₂Ｏ₃を２.５％以
上，８％以下を含有し、３０℃〜１００℃の温度範囲における熱膨張係数が６１
×１０^-7／℃以上，７２×１０^-7／℃以下であることを
特徴とする磁気ディスク。
【請求項４】少なくともガラス基板と、その表面上に直
接または他の層を介して形成される磁性膜とを有する磁
気ディスクであって、前記ガラス基板の面粗さヤング率
が８０ＧＰａ以上，９０ＧＰａ以下であり、このガラス
基板の波長３００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光における透
過率が５０％以上８５％以下であり、かつこのガラス基
板に１ｋＯｅの磁界を印加したときの磁化が３×１０^-3
ｅｍｕ／cc以下であることを特徴とする磁気ディスク。