JP2004352571A

JP2004352571A - ガラス組成物及びガラス基板

Info

Publication number: JP2004352571A
Application number: JP2003153238A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Mori; 登史晴森; Hideki Kawai; 秀樹河合
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2023-05-29
Also published as: JP4726400B2

Abstract

【課題】強化処理を行うことなく熱衝撃に強いガラス基板及びガラス組成物を提供する。
【解決手段】重量％で、ＳｉＯ_２：４５〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３：１〜２０％、Ｂ_２Ｏ_３：０〜８％（ただし、ゼロを含む）、ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３：６０〜９０％、Ｒ_２Ｏ（Ｒ＝Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ）の総量：０〜２０％（ただし、ゼロを含む）、Ｒ’Ｏ（Ｒ’＝Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）の総量：０〜２０％（ただし、ゼロを含む）、ＴｉＯ_２＋ＺｒＯ_２＋Ｌｎ_ｘＯ_ｙ：０〜１２％（ただしゼロを含む、またＬｎ_ｘＯ_ｙはランタノイド金属酸化物及びＹ_２Ｏ_３，Ｎｂ_２Ｏ_５，Ｔａ_２Ｏ_５からなる群より選ばれた少なくとも１つの化合物を意味する）の各ガラス成分を有する構成とした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガラス基板及びこれに用いるガラス組成物に関し、より詳細には磁気ディスク、光磁気ディスク、ＤＶＤ、ＭＤなどの情報記録用媒体や光通信用素子などの基板として用いるガラス基板及びこれに用いるガラス組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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】
ガラス基板としては、基板表面のアルカリ元素を他のアルカリ元素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た化学強化ガラスが知られている。しかし化学強化ガラスでは煩雑なイオン交換工程が必要であり、またイオン交換後の再加工が不可能であるため製造歩留を上げることが難しかった。また、ガラス基板にイオン交換性を持たせるために、アルカリイオンの基板中での移動が容易となるようにしていたので、基板表面のアルカリイオンが、磁性膜を成膜する際の加熱工程時に表面に移動して溶出したり、あるいは磁性膜を侵食したり、磁性膜の付着強度を劣化させたりする問題があった。
【０００４】
一方、化学強化処理を行わない一般的なガラス基板としてはソーダライム基板があるが、このソーダライム基板を情報記録用基板として用いるには機械的強度、化学的耐久性が不十分であった。また、液晶基板などに使用されているガラス材料では、高温での熱安定性を維持するため無アルカリあるいは低アルカリ化によって線熱膨張係数を低く抑えているので、ＳＵＳ鋼などでできたクランプやスピンドルモータ部材の線熱膨張係数との差が大きく、記録媒体の記録装置への取付け時や情報記録時に不具合が生じることがあった。また機械的強度が不十分であるため情報記録用基板へ適用は困難であった。
【０００５】
また光フィルタや光スイッチなどの光通信用素子でも基板としてガラス基板が用いられているが、ガラス基板から溶出したアルカリ成分によって前記素子が劣化することがあった。また、ガラス基板上に形成される膜の密度が大きくなるほど、温度・湿度の変化による波長シフトが抑制されるところ、従来広く用いられている真空蒸着法では形成できる膜の密度に限界があった。
【０００６】
さらには、ガラス基板を情報記録用として用いる場合に、情報記録用膜をガラス基板上に形成する際、表面に加わえられる圧力や加熱、衝撃によりガラス基板にクラックが入り、製品の歩留まりが低下することがあった。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１９４６６号公報（特許請求の範囲の欄、表１〜表５）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
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、強化処理を行うことなく熱衝撃に強いガラス基板及びガラス組成物を提供することにあり、さらには高い機械的強度を有し、また線熱膨張係数がモータ部材のそれに近く、さらには高い破壊靭性を有するガラス基板及びガラス組成物を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、重量％で、ＳｉＯ_２：４５〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３：１〜２０％、Ｂ_２Ｏ_３：０〜８％（ただし、ゼロを含む）、ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３：６０〜９０％、Ｒ_２Ｏ（Ｒ＝Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ）の総量：０〜２０％（ただし、ゼロを含む）、Ｒ’Ｏ（Ｒ’＝Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）の総量：０〜２０％（ただし、ゼロを含む）、ＴｉＯ_２＋ＺｒＯ_２＋Ｌｎ_ｘＯ_ｙ：０〜１２％（ただしゼロを含む、またＬｎ_ｘＯ_ｙはランタノイド金属酸化物及びＹ_２Ｏ_３，Ｎｂ_２Ｏ_５，Ｔａ_２Ｏ_５からなる群より選ばれた少なくとも１つの化合物を意味する）の各ガラス成分を有することを特徴とするガラス組成物が提供される。なお、以下「％」は特に断りのない限り「重量％」を意味するものとする。
【００１０】
また本発明によれば、前記ガラス組成物から作製したことを特徴とするガラス基板が提供される。
【００１１】
ここで耐熱衝撃性の観点から、強化処理を行うことなく、前記式（１）から算出される熱衝撃度数を４０より大きくすることが望ましい。
【００１２】
強化処理を行うことなく、比弾性率Ｅ／ρを３０以上、破壊靭性値Ｋｃを１．００以上、線熱膨張係数αを４０×１０^−７〜９０×１０^−７／℃、ガラス転移温度Ｔｇを５００℃以上とするのが好ましい。
【００１３】
また、表面積／体積（以下、「比表面積」と記すことがある）を１〜５０／ｍｍの範囲とし、最も薄い部分の厚みを２ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００１４】
なお、比弾性率（Ｅ／ρ）はヤング率Ｅを比重ρで割った値であって、ヤング率はＪＩＳＲ１６０２ファインセラミックスの弾性試験方法の動的弾性率試験方法に準じて測定し、比重ρはアルキメデス法により２５℃の蒸留水中で測定したものである。また破壊靭性値Ｋｃは、ビッカース硬度試験機を用いて、荷重５００ｇ、負荷時間１５ｓｅｃの条件下にてビッカース圧子にて圧痕をつけ下記式から算出した（図２を参照）。

（式中、Ｋｃ：破壊靭性値（Ｐａ・ｍ^１／２）、Ｅ：弾性率（Ｐａ）、Ｈｖ：ビッカース硬度（Ｐａ）、Ｐ：押し込み荷重（Ｎ）、Ｃ：クラック長さの平均の半分（ｍ）、ａ：圧痕の対角線長さの平均の半分（ｍ））
【００１５】
線熱膨張係数Ａは、示差膨張測定装置を用いて、荷重：５ｇ、温度範囲：２５〜１００℃、昇温速度：５℃／ｍｉｎの条件で測定した値である。ガラス転移点Ｔｇは、粉末状に調整したガラス試料を示差熱測定装置を用いて、荷重５ｇで、２５〜７００℃の温度範囲を５℃／ｍｉｎの昇温率で加熱し測定した値である。また、比表面積Ｓ／Ｖは、ガラス基板が円盤状の場合には例えば図３に示すようにして算出する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、強化処理を行うことなく耐熱衝撃性を高めるべく鋭意検討を重ねた。その結果、ガラスのマトリックス成分としてＳｉＯ_２を用い、そこに所定量のＡｌ_２Ｏ_３及びＢ_２Ｏ_３を含有させてガラスの骨格を形成することにより所定の剛性が得られ、またＲ_２Ｏ（Ｒ：Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ）及びＲ’Ｏ（Ｒ’：Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）の総量、さらには（ＴｉＯ_２＋ＺｒＯ_２＋Ｌｎ_ｘＯ_ｙ）の総量を所定範囲とすることにより高い耐熱衝撃性を得られることを見出し本発明をなすに至った。
【００１７】
以下、本発明に係るガラス組成物の成分についてその限定した理由について説明する。まずＳｉＯ_２はガラスのマトリックスを形成する成分である。その含有量が４５％未満では、ガラスの構造が不安定となり化学的耐久性が劣化すると共に、溶融時粘性特性が悪くなり成形性に支障を来す。一方含有量が７５％を超えると、溶融性が悪くなり生産性が低下すると共に、十分な剛性が得られなくなる。そこで含有量を４５〜７５％の範囲と定めた。より好ましい範囲は４８〜７４％の範囲である。
【００１８】
Ａｌ_２Ｏ_３はガラスのマトリックス中に入り、ガラス構造を安定化させ、化学的耐久性を向上させる効果を奏する。含有量が１％未満では十分な安定化効果が得られない。他方２０％を超えると溶融性が悪くなり、生産性に支障を来す。そこで含有量を１〜２０％の範囲と定めた。より好ましい範囲は３〜１８％の範囲である。
【００１９】
Ｂ_２Ｏ_３は溶融性を改善し生産性を向上させると共に、ガラスのマトリックス中に入りガラス構造を安定化させ、化学的耐久性を向上させる効果を奏する。含有量が８％を超えると、溶融時粘性特性が悪くなり、成形性に支障を来すと共に、ガラスが不安定になる。そこで含有量を８％以下（ただしゼロを含む）の範囲と定めた。より好ましい上限値は６％であり、好ましい下限値は１％である。
【００２０】
ガラスの骨格成分であるこれら３つのガラス成分の総量が６０％より少ないと、ガラスの構造が脆弱となる一方、前記総量が９０％を超えると、溶融性が低下し生産性が落ちる。そこで前記総量を６０〜９０％の範囲と定めた。より好ましい範囲は６５〜８８％の範囲である。
【００２１】
アルカリ金属酸化物Ｒ_２Ｏ（Ｒ＝Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ）は、溶融性を改善し、線熱膨張係数を増大させる効果を奏する。その総量が２０％超えるとガラス骨格間に分散されるアルカリ量が過剰となりアルカリ溶出量が増大する。そこでアルカリ金属酸化物の総量を２０％以下（ただしゼロを含む）の範囲と定めた。一方、アルカリ金属酸化物の総量が２％未満であると溶融性の改善および線熱膨張係数の増大という効果が充分には得られないことがある。したがって、好ましい下限値は２％である。アルカリ金属酸化物の総量のより好ましい上限値は１８％である。また、アルカリ溶出量を低減する、いわゆるアルカリ混合効果を得るためには、前記アルカリ金属酸化物の各成分の下限含有量をそれぞれ０．１％とするのが望ましい。一方、化学的耐久性および溶融安定性の観点から、上限含有量をＬｉ_２ＯとＮａ_２Ｏとは１５％、Ｋ_２Ｏは１０％とするのが望ましい。
【００２２】
また２価の金属酸化物Ｒ’Ｏ（Ｒ’：Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）は、剛性を上げると共に溶融性を改善し、ガラス構造を安定化させる効果を奏する。Ｒ’Ｏの総量が２０％を超えると、ガラス構造が不安定となり溶融生産性が低下すると共に化学的耐久性が低下する。そこでＲ’Ｏの含有量を２０％以下と定めた。Ｒ’Ｏの総量のより好ましい上限値は１８％である。Ｒ’Ｏの各成分の好適含有量は次の通りである。
【００２３】
ＭｇＯは剛性を上げると共に溶融性を改善する効果を奏する。含有量が２０％を超えるとガラス構造が不安定となり、溶融生産性が低下すると共に化学的耐久性が低下するおそれがある。したがって含有量は０〜１９％の範囲が好ましい。より好ましい上限値は１８％である。
【００２４】
またＣａＯは線熱膨張係数及び剛性を上げると共に溶融性を改善する効果を奏する。含有量が１０％を超えると、ガラス構造が不安定となり溶融生産性が低下すると共に化学的耐久性が低下するおそれがある。したがって含有量は０〜１０％の範囲が好ましい。より好ましい上限値は９％である。
【００２５】
ＳｒＯは線熱膨張係数を上げ、ガラス構造を安定化すると共に、溶融性を改善する効果を奏する。含有量が８％を超えるとガラス構造が不安定となるおそれがある。したがって含有量は０〜８％の範囲が好ましい。より好ましい上限値は６％である。
【００２６】
ＢａＯはＳｒＯを同じ効果を奏し、その含有量が８％を超えるとガラス構造が不安定となるおそれがある。したがって含有量は０〜８％の範囲が好ましい。より好ましい上限値は６％である。
【００２７】
ＺｎＯは化学的耐久性及び剛性を上げると共に溶融性を改善する効果を奏する。含有量が６％を超えると、ガラス構造が不安定となり溶融生産性が低下すると共に化学的耐久性が低下するおそれがある。したがって含有量は０〜６％の範囲が好ましい。より好ましい上限値は５％である。
【００２８】
ＴｉＯ_２はガラスの構造を強固にし、剛性を向上させると共に溶融性を改善する効果を奏する。またＺｒＯ_２もガラスの構造を強固にし剛性を向上させると共に化学的耐久性を向上させる効果を奏する。そしてＬｎ_ｘＯ_ｙはガラスの構造を堅固にし剛性および靭性を向上させる効果を奏する。なお、このＬｎ_ｘＯ_ｙはランタノイド金属酸化物及びＹ_２Ｏ_３，Ｎｂ_２Ｏ_５，Ｔａ_２Ｏ_５からなる群より選ばれた少なくとも１つの化合物を意味し、ランタノイド金属酸化物としては、Ｌｎ_２Ｏ_３やＬｎＯなどが種類があり、ＬｎとしてはＬａ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕなどが挙げられる。ここで（ＴｉＯ_２＋ＺｒＯ_２＋Ｌｎ_ｘＯ_ｙ）が１２％を超えるとガラスが不安定となり、靭性が大幅に低下すると共に失透傾向が高まり生産性が著しく低下する。そこでこれらの総量を１２％以下と定めた。より好ましい総量は０〜１１．５％の範囲である。
【００２９】
本発明のガラス組成物には、Ｓｂ_２Ｏ_３などの清澄剤を２％以下の範囲でさらに添加してもよい。その他必要により従来公知のガラス成分及び添加剤を本発明の効果を害しない範囲で添加しても構わない。
【００３０】
次に本発明のガラス基板について説明する。本発明のガラス基板の大きな特徴は前記ガラス組成物を用いて製造したことにある。ガラス基板の製造方法に特に限定はなく、これまで公知の製造方法を用いることができる。例えば、各成分の原料として各々相当する酸化物、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等を使用し、所望の割合に秤量し、粉末で十分に混合して調合原料とする。これを例えば１，３００〜１，５５０℃に加熱された電気炉中の白金坩堝などに投入し、溶融清澄後、撹拌均質化して予め加熱された鋳型に鋳込み、徐冷してガラスブロックにする。次に、ガラス転移点付近まで再加熱し、徐冷して歪み取りを行う。そして得られたガラスブロックを円盤形状にスライスして、内周および外周を同心円としてコアドリルを用いて切り出す。あるいは溶融ガラスをプレス成形して円盤状に成形する。そして、このようにして得られた円盤状のガラス基板は、さらにその両面を粗研磨および研磨された後、水、酸、アルカリの少なくとも１つの液で洗浄されて最終的なガラス基板とされる。
【００３１】
ここで、本発明のガラス基板を例えば情報記録用媒体の基板として用いる場合に、ヘッドの浮上量や記録媒体の膜厚を小さくする観点などから、研磨工程後のガラス基板の表面粗度Ｒａを１ｎｍ以下とし、且つ洗浄工程後の表面粗度Ｒａ’を表面粗度Ｒａの１．５倍以下とするのが好ましい。アルカリ成分を多く含む、強化処理を行ったガラス基板の場合には、研磨により表面粗度Ｒａを１ｎｍ以下にすることは可能であるが、次の洗浄工程において、水や酸、アルカリで基板表面を表面洗浄したときに、化学的耐久性が低いため表面が激しく浸食される結果、洗浄工程後の表面粗度Ｒａ’が大きくなってしまう。一方、強化処理しないガラス基板では一般に、基板の表面および内部の組成が均質であるので、洗浄工程においても基板の表面粗度Ｒａ’は大きくは変化しない。このため、ガラス成分を最適化することにより洗浄工程後の表面粗度Ｒａ’を研磨工程後の表面粗度Ｒａの１．５倍以下とすることも可能となる。
【００３２】
本発明に係るガラス基板ではつぎの諸物性を満足しているのが好ましい。まず、前記式（１）から算出される熱衝撃度数が４０より大きいことが好ましい。この熱衝撃度数が４０以下であると、急激な熱衝撃が加わった際基板が割れることがあるからである。より好ましい熱衝撃度数は４５以上である。
【００３３】
比弾性率（Ｅ／ρ）が３０以上であるのが好ましい。強化処理を行っていないガラス基板では機械的強度は基板の剛性に依存するため、比弾性率が３０よりも小さいと、基板の機械的強度が不十分となり、ＨＤＤ搭載時に外部から衝撃を受けた際、ＨＤＤ部材との締結部分から破損しやすくなるからである。より好ましい比弾性率（Ｅ／ρ）は３２以上である。
【００３４】
破壊靭性値Ｋｃは１．００以上が好ましい。ガラス基板を情報記録用媒体として用いる場合、破壊靭性値Ｋｃが１．００未満であると、ガラス基板表面に磁性膜などの記録膜を形成する工程において加わえられる圧力などによりガラス基板にひび割れが生じることがあるからである。また、破壊靭性値Ｋｃが１．００未満であると、基板の機械加工において基板が損傷を受けやすくなり、加工歩留まりが大きく低下する。破壊靭性値Ｋｃのより好ましい下限値は１．０２である。
【００３５】
線熱膨張係数αは４０×１０^−７〜９０×１０^−７／℃の範囲が好ましい。線熱膨張係数αがこの範囲から外れると、ガラス基板を用いた情報記録用媒体を取り付ける駆動部の材料の線熱膨張係数との差が大きくなって、情報記録用媒体の固定部に応力が発生し、基板の破損や基板の変形による記録位置のズレが発生し、記録の読み書きができなくなるからである。線熱膨張係数のより好ましい下限値は４２×１０^−７／℃であり、より好ましい上限値は８５×１０^−７／℃である。
【００３６】
ガラス転移温度Ｔｇは５００℃以上が好ましい。ガラス転移温度をこのような範囲とするには、例えば骨格成分であるＳｉＯ_２，Ｂ_２Ｏ_３，Ａｌ_２Ｏ_３の総量及びそれら比率、そしてガラス転移温度を大幅に低下させる成分であるアルカリ金属酸化物の添加量を、目的とする主物性を劣化させない範囲で調整すればよい。
【００３７】
比表面積Ｓ／Ｖは１〜５０の範囲が好ましい。比表面積Ｓ／Ｖが１より小さいと、板厚が厚くなり実用化が困難となることがあり、一方比表面積Ｓ／Ｖが５０より大きいと、板厚が薄くなり加工の際割れやすくなることがあるからである。比表面積Ｓ／Ｖのより好ましい範囲は１．０２〜４５である。
【００３８】
またガラス基板の最も薄い部分の厚みは２ｍｍ以下であるのが好ましい。ハードディスクドライブ装置などは小型薄型化が近年急速に進んでいるため、前記厚みが２ｍｍより厚いと、現在及び将来におけるハードディスクドライブ装置などへの搭載に適さなくなり汎用性が低下するからである。より好ましい厚みは１．５ｍｍ以下である。
【００３９】
本発明のガラス基板は、その大きさに限定はなく３．５，２．５，１．８インチ、あるいはそれ以下の小径ディスクとすることもでき、またその厚さは２ｍｍや１ｍｍ、０．６３ｍｍ、あるいはそれ以下といった薄型とすることもできる。
【００４０】
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。
【００４１】
図１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。
【００４２】
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、ＳｉＯ_２、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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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、さらに焼成して酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）層を形成してもよい。
【００４６】
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。
【００４７】
また、本発明のガラス基板は光通信用素子にも好適に使用できる。従来のガラス基板に比べて線熱膨張係数が４０×１０^−７〜９０×１０^−７／℃の範囲と大きいので、蒸着工程で加熱されたガラス基板が冷却されて縮む量が大きくなり、このガラス基板の収縮により基板表面に形成された膜が圧縮されてその密度が大きくなる。この結果、温度・湿度の変化による波長シフトが抑制される。
【００４８】
以下、波長多重分割（「ＤＷＤＭ」；ＤｅｎｓｅＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）用の光フィルタを例に本発明のガラス基板を用いた光通信用素子について説明する。誘電体多層膜を用いた光フィルタは高屈折率層と低屈折率層とを有し、これらの層を積層した構造を有している。これらの層を形成する方法としては、特に限定はなく従来公知の方法、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンビームアシスト法などを用いることができる。この中でも生産性が高いことから真空蒸着法が推奨される。真空蒸着は、真空中で蒸着材料を加熱し、発生した蒸気を基体上に凝縮・付着させて薄膜を形成する方法である。蒸着材料の加熱方法には、抵抗加熱、外熱ルツボ、電子ビーム、高周波、レーザーなどの各種方法がある。具体的な蒸着条件として、真空度は１×１０^−３〜５×１０^−３Ｐａ程度である。蒸着中は真空度が一定となるように電磁弁を制御して導入酸素量を調整する。そして層厚モニターにより所定層厚となったところでシャターを閉じて蒸着を終了する。
【００４９】
各膜厚としては特に限定はないが、光学的膜厚が波長の１／４とするのが基本であって、一般的に１μｍ程度までである。また、総層数は一般的に１００層を超える。用いる膜材料としては例えば、誘電体や半導体、金属であって、この中でも誘電体が特に好ましい。
【００５０】
以上、本発明のガラス基板を用いた光通信用素子の一実施態様としてＤＷＤＭ用の光フィルタについて説明したが、光通信用素子はこれに限定されるものではなく、本発明のガラス基板は光スイッチ、合分波素子などの光通信用素子にも使用できる。
【００５１】
【実施例】
実施例１〜４８，比較例１〜５
定められた量の原料粉末を白金るつぼに秤量して入れ、混合したのち、電気炉中で１，５５０℃で溶解した。原料が充分に溶解したのち、撹拌羽をガラス融液に挿入し、約１時間撹拌した。その後、撹拌羽を取り出し、３０分間静置したのち、治具に融液を流しこむことによってガラスブロックを得た。その後各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、徐冷して歪取りを行った。得られたガラスブロックを約１．５ｍｍの厚さ、２．５インチの円盤形状にスライスし、内周，外周を同心円としてカッターを用いて切り出した。そして、両面を粗研磨及び研磨、洗浄を行って実施例及び比較例のガラス基板を作製した。作製したガラス基板について各種物性評価を行った。なお、物性評価方法は前記の通りである。また、熱衝撃性試験Ａ及び熱衝撃性試験Ｂについては下記試験方法および判定基準で行った。結果を合わせて表１〜表４に示す。
【００５２】
（熱衝撃性試験Ａ）
外径６５ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚さ０．６３５ｍｍの円盤形状のガラス基板を、３００℃の電気炉内に３０分間放置した後、２０℃の冷水中に投入し、ガラス基板が割れなかった場合を「○」、割れた場合を「×」とした。
【００５３】
（熱衝撃性試験Ｂ）
外径４８ｍｍ、内径１２ｍｍ、厚さ０．５０８ｍｍの円盤形状のガラス基板を、３００℃の電気炉内に３０分間放置した後、２０℃の冷水中に投入し、ガラス基板が割れなかった場合を「○」、割れた場合を「×」とした。
【００５４】
【表１】

【００５５】
【表２】

【００５６】
【表３】

【００５７】
【表４】

【００５８】
表１〜表３から明らかなように、実施例１〜４８のガラス基板では、線熱膨張係数αは４３．２×１０^−７〜７４．６×１０^−７／℃の範囲とＨＤＤの部材と近い値であった。また破壊靭性値Ｋｃは１．０２以上であり、比弾性率Ｅ／ρは３２．４以上と従来のガラス基板に比べ大きい値であった。そしてまたガラス転移温度Ｔｇは５０４℃以上であった。このようなガラス基板の物性値から算出した実施例１〜４８のガラス基板の熱衝撃度数Ｈは４０よりいずれも大きく、熱衝撃性試験Ａ及びＢにおいてガラス基板が割れることはなかった。
【００５９】
一方、表４によれば、比較例１のガラス基板では、（ＴｉＯ_２＋ＺｒＯ_２＋Ｌｎ_ｘＯ_ｙ）の含有量が１２．５％と多かったため、破壊靭性値が低くなると共に熱衝撃度数Ｈが小さくなり、熱衝撃性試験Ａ及びＢにおいてガラス基板が割れてしまった。また比較例２のガラス基板では、ＳｉＯ_２の含有量が４３．６％と少なく、そしてＲ’Ｏの含有量が２２．２％と多く、さらに（ＴｉＯ_２＋ＺｒＯ_２＋Ｌｎ_ｘＯ_ｙ）の含有量が１９．７％と多かったため、ガラスの構造が軟弱となり線熱膨張係数α、破壊靭性値Ｋｃ、熱衝撃度数Ｈにおいて所望値が得られなかった。一方、ＳｉＯ_２の含有量が７７．１％と多かった比較例３のガラス基板では、破壊靭性値Ｋｃ及び比弾性率が低下すると共に、熱衝撃度数Ｈが小さくなった。比較例４のガラス基板では、Ａｌ_２Ｏ_３及びＲ_２Ｏ（Ｒ：Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ）の含有量が多く、また比較例５のガラス基板では、Ｂ_２Ｏ_３および骨格成分（ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３）の含有量が多かったため、破壊靭性値Ｋｃ及び熱衝撃度数Ｈにおいて所望値が得られなかった。
【００６０】
【発明の効果】
本発明に係るガラス組成物及びガラス基板は、強化処理を行うことなく高い耐熱衝撃性を有するので、ガラス基板表面に記録膜などを形成する工程において生じる急激な熱変化によっても破損することがない。また高い剛性を有し、さらには適度な表面硬度を有し基板表面の傷を防止すると共に研磨などの表面加工が容易である。そしてまた従来に比べ線熱膨張係数が高くＨＤＤの部材のそれに近くなったので、記録装置への取付け時や情報記録時に不具合が生じることがない。また破壊靭性値が高いので情報記録用基板の製造時などに基板が破損することがない。高い比弾性率を有するので、ガラス基板の高速回転時における回転安定性が向上する。
【００６１】
本発明に係るガラス基板を情報記録用媒体に使用すると、表面処理が容易で、製造工程中において破損することがなく、耐久性に優れ、高い記録密度が得られる。
【００６２】
また本発明に係るガラス基板を光通信用素子に使用すると、経時変化が少なく、温度・湿度の変化による波長シフトを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガラス基板を用いた情報記録用媒体の一例を示す斜視図である。
【図２】ビッカース圧子で押圧したときにできるガラス基板表面の圧痕とクラックの模式図である。
【図３】比表面積（＝表面積／体積）の算出例を示す図である。
【符号の説明】
１ガラス基板
２磁性膜
Ｄ磁気ディスク

Claims

重量％で、
ＳｉＯ_２：４５〜７５％、
Ａｌ_２Ｏ_３：１〜２０％、
Ｂ_２Ｏ_３：０〜８％（ただし、ゼロを含む）、
ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３：６０〜９０％、
Ｒ_２Ｏ（Ｒ＝Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ）の総量：０〜２０％（ただし、ゼロを含む）、
Ｒ’Ｏ（Ｒ’＝Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ）の総量：０〜２０％（ただし、ゼロを含む）、
ＴｉＯ_２＋ＺｒＯ_２＋Ｌｎ_ｘＯ_ｙ：０〜１２％（ただしゼロを含む、またＬｎ_ｘＯ_ｙはランタノイド金属酸化物及びＹ_２Ｏ_３，Ｎｂ_２Ｏ_５，Ｔａ_２Ｏ_５からなる群より選ばれた少なくとも１つの化合物を意味する）
の各ガラス成分を有することを特徴とするガラス組成物。
請求項１記載のガラス組成物を用いて作製されたことを特徴とするガラス基板。
強化処理を行うことなく、下記式（１）から算出される熱衝撃度数（Ｈ）が４０より大きい請求項２記載のガラス基板。

（式中、α：線熱膨張係数（２５〜１００℃、１／℃）、Ｋｃ：破壊靭性値（ＭＰａ／ｍ^１／２）、Ｅ／ρ：比弾性率（ＧＰａ／ｃｍ^３／ｇ）、Ｔｇ：ガラス転移温度（℃））
強化処理を行うことなく、比弾性率（Ｅ／ρ）が３０以上、破壊靭性値Ｋｃが１．００以上、線熱膨張係数αが４０×１０^−７〜９０×１０^−７／℃、ガラス転移温度Ｔｇが５００℃以上である請求項２又は３に記載のガラス基板。
表面積／体積が１〜５０／ｍｍの範囲であって、最も薄い部分の厚みが２ｍｍ以下である請求項２〜４のいずれかに記載のガラス基板。