JP4174883B2 - 情報記録媒体基板 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、破壊の進行に対する抵抗力が大きい情報記録媒体基板用ガラス、すなわち破壊じん性の大きな情報記録媒体基板用ガラス、特に磁気ディスク基板用ガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、情報記録媒体基板、たとえば磁気ディスク（ハードディスク）基板材料としては、アルミニウム、ガラス、セラミックス、カーボンなどが用いられてきた。現在では、サイズや用途に応じて主にアルミニウムおよびガラスが実用化されている。なかでもガラス基板は、表面の平滑性や機械的強度が優れているため、その使用範囲が拡大してきている。
【０００３】
情報記録媒体基板として用いられるガラスとして、窓ガラス等に広く用いられているソーダライムシリカガラス、ガラス表面をイオン交換で強化して用いる化学強化用ガラス（特開平１０−１３２９、等）、結晶化ガラス、等が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ハードディスクドライブにおいては、近年、高記録密度化に加えて読み書き（ｒｅａｄ／ｗｒｉｔｅ）速度の向上が求められており、ディスク回転の高速化が提言されている。現在のディスク回転数は７２００ｒｐｍ程度であるが、将来的には１５０００ｒｐｍ、さらにはそれ以上にすることが予想され、特に大量のデータ処理が必要なサーバー用のハードディスクドライブにはこの要求が強くなると予想される。
【０００５】
ディスク基板材料として従来、アルミニウムが主として使用されているが、耐衝撃性などの機械的強度、または表面平滑性においてガラスなど他の材料に劣り、機械的信頼性が不十分である。これに対しガラスは耐衝撃性などの機械的強度、または表面平滑性において優れているためアルミニウムに代替する材料として注目され、ノートブックパソコン等、特に耐衝撃性が求められる場合に使用されている。そのディスクはいわゆる２．５インチディスクであり、そのディスク基板の外径は６５ｍｍである。
【０００６】
一方、現在サーバー用のディスクとしてはいわゆる３インチディスクまたは３．５インチディスクが用いられている。ディスク基板の外径は、前者においては８４ｍｍ、後者においては９５ｍｍである。サーバーにとってデータの破損は致命的なトラブルとなるため、基板材料には高い機械的信頼性が要求される。先に挙げた化学強化用ガラスまたは結晶化ガラスをディスク基板材料として用いた場合、特に高速回転時にディスクの割れが発生しやすく、サーバー用ディスク基板材料として用いるには機械的信頼性が不十分である。また、結晶化ガラスをディスク基板材料として用いた場合には化学強化用ガラスに比べ表面平滑性が劣り、高記録密度化に対応できない。
【０００７】
サーバー用のディスク基板は、従来よりガラスが使われていた外径２．５インチ相当のディスク基板に比べ大きく、したがって表面積も大きくなるため、ガラスの破壊原因となるキズの存在確率も高い。
【０００８】
また、磁気ディスク用基板としてガラスを用いる場合、円形加工、芯抜き、内外周面面取り（チャンファリング）、等多数のガラス加工処理が必要となる。これらのガラス加工処理中に、ガラスのエッジ部にはガラスの破壊原因となるキズがつくのが通常である。この問題を解決すべく、たとえば特開平９−３０１７３３には、密度が小さく、かつキズがつきにくい基板用ガラスが開示されている。しかしキズがつきにくいという特性は、破壊起点となるキズがガラス加工処理後の製造工程においてキズがつく場合には有効であるが、キズが前記製造工程前の切断等のガラス加工処理中にキズがつく場合には必ずしも有効とはいえない。
【０００９】
キズが多く存在するガラスの破壊を防止するには、本質的に引張応力による破壊の進行に対する抵抗力が高いガラス、すなわち破壊じん性が大きいガラスを提供する必要がある。
本発明は以上の課題を解決する情報記録媒体基板用ガラスおよび情報記録媒体基板の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、外径が６５ｍｍ超のドーナツ盤状の情報記録媒体基板に用いられるガラスであって、２０℃における酸素原子密度が７．９×１０-2モル／ｃｍ3以上である情報記録媒体基板用ガラス（第１の態様）、および、ドーナツ盤状の情報記録媒体基板に用いられるガラスであって、２０℃における酸素原子密度が８．５７×１０-2モル／ｃｍ3以上である情報記録媒体基板用ガラス（第２の態様）、を提供する。
また、外径が６５ｍｍ超のドーナツ盤状の情報記録媒体基板であって、２０℃における酸素原子密度が７．９×１０ -2 モル／ｃｍ 3 以上であり、実質的にモル％表示で、ＳｉＯ 2 ３０〜６０（５０以上を除く）、Ａｌ 2 Ｏ 3 ４〜４０、Ｂ 2 Ｏ 3 ０．５〜２０、ＭｇＯ ０〜４０（１５以上を除く）、ＣａＯ ０〜２０、Ｌｉ 2 Ｏ ０〜１２、ＺｒＯ 2 ０〜１０、ＴｉＯ 2 ０〜２０、Ｙ 2 Ｏ 3 ０〜１５、Ｔａ 2 Ｏ 5 ０〜１０、Ｎｂ 2 Ｏ 5 ０〜１０、Ｌａ 2 Ｏ 5 ０〜１０、からなるガラスからなる情報記録媒体基板を提供する。
また、ドーナツ盤状の情報記録媒体基板であって、２０℃における酸素原子密度が８．５７×１０ -2 モル／ｃｍ 3 以上であり、実質的にモル％表示で、ＳｉＯ 2 ３０〜５０（５０を除く）、Ａｌ 2 Ｏ 3 ４〜３０、Ｂ 2 Ｏ 3 ０．５〜１５、ＭｇＯ ４〜４０（１５以上を除く）、ＣａＯ ０〜１５、Ｌｉ 2 Ｏ ０〜６、ＺｒＯ 2 ０〜１０、ＴｉＯ 2 ２〜２０、Ｙ 2 Ｏ 3 ０〜１０、Ｔａ 2 Ｏ 5 ０〜６、Ｎｂ 2 Ｏ 5 ０〜６、Ｌａ 2 Ｏ 5 ０〜６、からなるガラスからなる情報記録媒体基板を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明でいう情報記録媒体基板用ガラスとは、磁気ディスク、光ディスク、等の情報記録媒体の基板に用いられるガラスである。
【００１２】
本発明において、２０℃における酸素原子密度（以下単に酸素原子密度という。）Ｄは、成分Ａiとそのモル分率Ｃiにより表わされるガラス組成および２０℃におけるガラスの密度（ｄ、単位はｇ／ｃｍ3）から次のようにして算出される。単位はモル／ｃｍ3である。
各成分の分子量をｍi、各成分のモル分率の百分率表示すなわちモル％表示をｃi、各成分の酸素数をｘi、ガラスの平均分子量をｍ、とする。ここで、ｍ＝Σ（ｍi×ｃi／１００）、ｃi＝Ｃi×１００であり、Σはガラスのすべての成分について足し上げることを意味する記号である。
Ｄ＝ｄ×Σ（ｘi×ｃi／１００）／ｍ
前記酸素原子密度とガラスの破壊じん性との間には強い相関がある。すなわち、酸素原子密度増加とともに破壊じん性も大きくなる。この理由は明らかではないが、酸素原子が密に詰まった構造を持つガラスにおいては、破壊の進行に対する抵抗力が高くなる、すなわち破壊じん性が大きくなる、と解釈できる。
【００１３】
本発明の第１の態様は、外径が６５ｍｍ超のドーナツ盤状の情報記録媒体基板に用いられるガラスに関するものである。以下、ドーナツ盤状の情報記録媒体基板を単に情報記録媒体基板という。また、外径が６５ｍｍの情報記録媒体基板は通常２．５インチサイズと呼ばれている基板である。
酸素原子密度が７．９×１０-2モル／ｃｍ3未満では、破壊じん性が小さくなりすぎ、外径が６５ｍｍ超の情報記録媒体基板として使用することが困難になるおそれがある。好ましくは８．０×１０-2モル／ｃｍ3以上、より好ましくは８．２×１０-2モル／ｃｍ3以上である。
【００１４】
本態様のガラスは、実質的にモル％表示で、
ＳｉＯ2 ３０〜６０、
Ａｌ2Ｏ3 ４〜４０、
Ｂ2Ｏ3 ０．５〜２０、
ＭｇＯ ０〜４０、
ＣａＯ ０〜２０、
Ｌｉ2Ｏ ０〜１２、
ＺｒＯ2 ０〜１０、
ＴｉＯ2 ０〜２０、
Ｙ2Ｏ3 ０〜１５、
Ｔａ2Ｏ5 ０〜１０、
Ｎｂ2Ｏ5 ０〜１０、
Ｌａ2Ｏ5 ０〜１０、
からなることが好ましい。上記組成に限定した理由を以下に述べる。
【００１５】
ＳｉＯ2はネットワークフォーマーであり必須である。３０モル％未満ではガラスの安定性が低下する。好ましくは３２モル％以上である。６０モル％超では酸素原子密度が小さくなりすぎる。好ましくは５８モル％以下である。
【００１６】
Ａｌ2Ｏ3は酸素原子密度増大に有効な成分であり必須である。４モル％未満では酸素原子密度が小さくなりすぎる。好ましくは６モル％以上である。４０モル％超ではガラスの溶融状態での粘度が大きくなりすぎ、溶解が困難になる。好ましくは３８モル％以下である。
【００１７】
Ｂ2Ｏ3は酸素原子密度増大に有効な成分であり必須である。０．５モル％未満では酸素原子密度が小さくなりすぎる。好ましくは１モル％以上である。２０モル％超ではガラスの分相化傾向が強くなり、ガラスの安定性および均質性が低下する。好ましくは１８モル％以下である。
【００１８】
ＭｇＯは必須ではないが、酸素原子密度増大のために４０モル％まで含有してもよい。４０モル％超ではガラスの安定性が低下する。好ましくは３８モル％以下である。
【００１９】
ＣａＯは必須ではないが、ガラスの溶融状態での粘度を小さくしガラスの溶解を促進するために２０モル％まで含有してもよい。２０モル％超では酸素原子密度が小さくなりすぎるおそれがある。好ましくは１８モル％以下である。
【００２０】
Ｌｉ2Ｏは必須ではないが、ガラスの溶融状態での粘度を小さくしガラスの溶解を促進するために１２モル％まで含有してもよい。１２モル％超では酸素原子密度が小さくなりすぎるおそれがある。好ましくは１０モル％以下である。
【００２１】
ＺｒＯ2は必須ではないが、酸素原子密度増大のために１０モル％まで含有してもよい。１０モル％超ではガラスの溶融状態での粘度が大きくなりすぎ、溶解が困難になるおそれがある。好ましくは８モル％以下である。
【００２２】
ＴｉＯ2は必須ではないが、酸素原子密度増大のために２０モル％まで含有してもよい。２０モル％超ではガラスの安定性が低下するおそれがある。好ましくは１９モル％以下である。
【００２３】
Ｙ2Ｏ3は必須ではないが、酸素原子密度増大のために１５モル％まで含有してもよい。１５モル％超ではガラスの安定性が低下するおそれがある。好ましくは１４モル％以下である。
【００２４】
Ｔａ2Ｏ5は必須ではないが、酸素原子密度増大のために１０モル％まで含有してもよい。１０モル％超ではガラスの安定性が低下するおそれがある。好ましくは９モル％以下である。
【００２５】
Ｎｂ2Ｏ5は必須ではないが、酸素原子密度増大のために１０モル％まで含有してもよい。１０モル％超ではガラスの安定性が低下するおそれがある。好ましくは９モル％以下である。
【００２６】
Ｌａ2Ｏ5は必須ではないが、酸素原子密度増大のために１０モル％まで含有してもよい。１０モル％超ではガラスの安定性が低下するおそれがある。好ましくは９モル％以下である。
【００２７】
本態様のガラスは実質的に上記成分からなるが、以下の各種成分を合量で５モル％まで含有してもよい。
ＳＯ3、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3、等の清澄剤を合量で１モル％まで含有してもよい。
Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯ、ＣｏＯ、等の着色剤を合量で１モル％まで含有してもよい。
【００２８】
ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯを、ＣａＯと同様の効果を得るために、またＮａ2Ｏ、Ｋ2Ｏを、Ｌｉ2Ｏと同様の効果を得るために、それぞれ１モル％以下、それらの合量が２モル％以下、の範囲で含有してもよい。前記範囲を超えて含有すると酸素原子密度が小さくなりすぎるおそれがある。
Ｐ2Ｏ5、Ｖ2Ｏ5、等を、ガラスの溶融状態での粘度を小さくしガラスの溶解を促進するために、またはガラスの安定性を向上させるために、含有してもよい。
【００２９】
本発明の第２の態様は情報記録媒体基板に用いられるガラスに関するものである。
酸素原子密度が８．５７×１０-2モル／ｃｍ3未満では、破壊じん性が小さくなりすぎ、情報記録媒体基板として使用することが困難になるおそれがある。
【００３０】
本態様のガラスは、実質的にモル％表示で、
ＳｉＯ2 ３０〜５０、
Ａｌ2Ｏ3 ４〜３０、
Ｂ2Ｏ3 ０．５〜１５、
ＭｇＯ ４〜４０、
ＣａＯ ０〜１５、
Ｌｉ2Ｏ ０〜６、
ＺｒＯ2 ０〜１０、
ＴｉＯ2 ２〜２０、
Ｙ2Ｏ3 ０〜１０、
Ｔａ2Ｏ5 ０〜６、
Ｎｂ2Ｏ5 ０〜６、
Ｌａ2Ｏ5 ０〜６、
からなることが好ましい。上記組成に限定した理由を以下に述べる。
【００３１】
ＳｉＯ2はネットワークフォーマーであり必須である。３０モル％未満ではガラスの安定性が低下する。好ましくは３２モル％以上である。５０モル％超では酸素原子密度が小さくなりすぎる。好ましくは４８モル％以下である。
【００３２】
Ａｌ2Ｏ3は酸素原子密度増大に有効な成分であり必須である。４モル％未満では酸素原子密度が小さくなりすぎる。好ましくは６モル％以上である。３０モル％超ではガラスの溶融状態での粘度が大きくなりすぎ、溶解が困難になる。好ましくは２８モル％以下である。
【００３３】
Ｂ2Ｏ3は酸素原子密度増大に有効な成分であり必須である。０．５モル％未満では酸素原子密度が小さくなりすぎる。好ましくは１モル％以上である。１５モル％超ではガラスの分相化傾向が強くなり、ガラスの安定性および均質性が低下する。好ましくは１３モル％以下である。
【００３４】
ＭｇＯは酸素原子密度増大に有効な成分であり必須である。４モル％未満では酸素原子密度が小さくなりすぎる。好ましくは６モル％以上である。４０モル％超ではガラスの安定性が低下する。好ましくは３８モル％以下である。
【００３５】
ＣａＯは必須ではないが、ガラスの溶融状態での粘度を小さくしガラスの溶解を促進するために１５モル％まで含有してもよい。１５モル％超では酸素原子密度が小さくなりすぎるおそれがある。好ましくは１３モル％以下である。
【００３６】
Ｌｉ2Ｏは必須ではないが、ガラスの溶融状態での粘度を小さくしガラスの溶解を促進するために６モル％まで含有してもよい。６モル％超では酸素原子密度が小さくなりすぎるおそれがある。好ましくは４モル％以下である。
【００３７】
ＺｒＯ2は必須ではないが、酸素原子密度増大のために１０モル％まで含有してもよい。１０モル％超ではガラスの溶融状態での粘度が大きくなりすぎ、溶解が困難になるおそれがある。好ましくは８モル％以下である。
【００３８】
ＴｉＯ2は酸素原子密度増大に有効な成分であり必須である。２モル％未満では酸素原子密度が小さくなりすぎる。好ましくは４モル％以上である。２０モル％超ではガラスの安定性が低下するおそれがある。好ましくは１９モル％以下である。
【００３９】
Ｙ2Ｏ3は必須ではないが、酸素原子密度増大のために１０モル％まで含有してもよい。１０モル％超ではガラスの安定性が低下するおそれがある。好ましくは９モル％以下である。
【００４０】
Ｔａ2Ｏ5は必須ではないが、酸素原子密度増大のために６モル％まで含有してもよい。６モル％超ではガラスの安定性が低下するおそれがある。好ましくは５モル％以下である。
【００４１】
Ｎｂ2Ｏ5は必須ではないが、酸素原子密度増大のために６モル％まで含有してもよい。６モル％超ではガラスの安定性が低下するおそれがある。好ましくは５モル％以下である。
【００４２】
Ｌａ2Ｏ5は必須ではないが、酸素原子密度増大のために６モル％まで含有してもよい。６モル％超ではガラスの安定性が低下するおそれがある。好ましくは５モル％以下である。
【００４３】
本態様のガラスは実質的に上記成分からなるが、以下の各種成分を合量で５モル％まで含有してもよい。
ＳＯ3、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3、等の清澄剤を合量で１モル％まで含有してもよい。
Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯ、ＣｏＯ、等の着色剤を合量で１モル％まで含有してもよい。
【００４４】
ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯをＣａＯと同様の効果を得るために、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2ＯをＬｉ2Ｏと同様の効果を得るために、それぞれ１モル％以下、それらの合量が２モル％以下、の範囲で含有してもよい。前記範囲を超えて含有すると酸素原子密度が小さくなりすぎるおそれがある。
Ｐ2Ｏ5、Ｖ2Ｏ5等を、ガラスの溶融状態での粘度を小さくしガラスの溶解を促進するために、またはガラスの安定性を向上させるために、含有してもよい。
【００４５】
本発明の第１および第２の態様の情報記録媒体基板用ガラスは、分相現象が起こっていないガラスであることが好ましい。分相現象が起ると破壊じん性が小さくなるおそれがあるためである。
【００４６】
本発明の情報記録媒体基板用ガラスの製造方法は特に限定されず、各種のガラス製造方法を採用できる。たとえば、通常使用される各成分の原料を目標組成となるように調合し、これを溶解炉中で加熱溶融する。バブリング、清澄剤添加、撹拌、等によってガラスの均質化を行い、周知のプレス法、ダウンドロー法、フロート法などの方法により所定の板厚に成形する。
以上のようにして得られたガラスを徐冷後研削、研磨などの加工を行い、所定のサイズ・形状の情報記録媒体基板を得る。
【実施例】
表１にモル％表示で示した目標組成となるように原料を調合し、白金ルツボを用いて１５５０〜１６５０℃で３〜５時間溶解後、溶融ガラスを流し出して板状に成形し、徐冷した。このようにして得られたガラスの破壊じん性（単位：ＭＰａ・ｍ1/2）、密度（単位：ｇ／ｃｍ3）および酸素原子密度（単位：１０-2モル／ｃｍ3）を、同じく表１に示す。例１、２は実施例、例３は比較例である。なお、破壊じん性および密度は以下の方法により測定した。
【００４７】
破壊じん性：シェブロンノッチ法により測定した。まず、厚み８ｍｍ、幅８ｍｍ、長さ８０ｍｍの試験片の中央部にシェブロン型ノッチを形成した。次にテンシロン型強度試験装置を用いて、スパン６４ｍｍに支持した試験片のノッチ先端から安定破壊が起こるようにクロスヘッド速度０．００５ｍｍ／分で４点曲げ試験を行い、破壊じん性を求めた。水分によるガラスの疲労効果を避けるため、乾燥Ｎ2雰囲気中で測定を行った。
密度：約２０ｇの試料について、アルキメデス法により測定した。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、破壊じん性が大きい情報記録媒体基板用ガラスを提供できる。このガラスを用いた磁気ディスク基板は機械的信頼性においても優れ、特にサーバー用に好適である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、破壊の進行に対する抵抗力が大きい情報記録媒体基板用ガラス、すなわち破壊じん性の大きな情報記録媒体基板用ガラス、特に磁気ディスク基板用ガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、情報記録媒体基板、たとえば磁気ディスク（ハードディスク）基板材料としては、アルミニウム、ガラス、セラミックス、カーボンなどが用いられてきた。現在では、サイズや用途に応じて主にアルミニウムおよびガラスが実用化されている。なかでもガラス基板は、表面の平滑性や機械的強度が優れているため、その使用範囲が拡大してきている。
【０００３】
情報記録媒体基板として用いられるガラスとして、窓ガラス等に広く用いられているソーダライムシリカガラス、ガラス表面をイオン交換で強化して用いる化学強化用ガラス（特開平１０−１３２９、等）、結晶化ガラス、等が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ハードディスクドライブにおいては、近年、高記録密度化に加えて読み書き（ｒｅａｄ／ｗｒｉｔｅ）速度の向上が求められており、ディスク回転の高速化が提言されている。現在のディスク回転数は７２００ｒｐｍ程度であるが、将来的には１５０００ｒｐｍ、さらにはそれ以上にすることが予想され、特に大量のデータ処理が必要なサーバー用のハードディスクドライブにはこの要求が強くなると予想される。
【０００５】
ディスク基板材料として従来、アルミニウムが主として使用されているが、耐衝撃性などの機械的強度、または表面平滑性においてガラスなど他の材料に劣り、機械的信頼性が不十分である。これに対しガラスは耐衝撃性などの機械的強度、または表面平滑性において優れているためアルミニウムに代替する材料として注目され、ノートブックパソコン等、特に耐衝撃性が求められる場合に使用されている。そのディスクはいわゆる２．５インチディスクであり、そのディスク基板の外径は６５ｍｍである。
【０００６】
一方、現在サーバー用のディスクとしてはいわゆる３インチディスクまたは３．５インチディスクが用いられている。ディスク基板の外径は、前者においては８４ｍｍ、後者においては９５ｍｍである。サーバーにとってデータの破損は致命的なトラブルとなるため、基板材料には高い機械的信頼性が要求される。先に挙げた化学強化用ガラスまたは結晶化ガラスをディスク基板材料として用いた場合、特に高速回転時にディスクの割れが発生しやすく、サーバー用ディスク基板材料として用いるには機械的信頼性が不十分である。また、結晶化ガラスをディスク基板材料として用いた場合には化学強化用ガラスに比べ表面平滑性が劣り、高記録密度化に対応できない。
【０００７】
サーバー用のディスク基板は、従来よりガラスが使われていた外径２．５インチ相当のディスク基板に比べ大きく、したがって表面積も大きくなるため、ガラスの破壊原因となるキズの存在確率も高い。
【０００８】
また、磁気ディスク用基板としてガラスを用いる場合、円形加工、芯抜き、内外周面面取り（チャンファリング）、等多数のガラス加工処理が必要となる。これらのガラス加工処理中に、ガラスのエッジ部にはガラスの破壊原因となるキズがつくのが通常である。この問題を解決すべく、たとえば特開平９−３０１７３３には、密度が小さく、かつキズがつきにくい基板用ガラスが開示されている。しかしキズがつきにくいという特性は、破壊起点となるキズがガラス加工処理後の製造工程においてキズがつく場合には有効であるが、キズが前記製造工程前の切断等のガラス加工処理中にキズがつく場合には必ずしも有効とはいえない。
【０００９】
キズが多く存在するガラスの破壊を防止するには、本質的に引張応力による破壊の進行に対する抵抗力が高いガラス、すなわち破壊じん性が大きいガラスを提供する必要がある。
本発明は以上の課題を解決する情報記録媒体基板用ガラスおよび情報記録媒体基板の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、外径が６５ｍｍ超のドーナツ盤状の情報記録媒体基板に用いられるガラスであって、２０℃における酸素原子密度が７．９×１０-2モル／ｃｍ3以上である情報記録媒体基板用ガラス（第１の態様）、および、ドーナツ盤状の情報記録媒体基板に用いられるガラスであって、２０℃における酸素原子密度が８．５７×１０-2モル／ｃｍ3以上である情報記録媒体基板用ガラス（第２の態様）、を提供する。
また、外径が６５ｍｍ超のドーナツ盤状の情報記録媒体基板であって、２０℃における酸素原子密度が７．９×１０ -2 モル／ｃｍ 3 以上であり、実質的にモル％表示で、ＳｉＯ 2 ３０〜６０（５０以上を除く）、Ａｌ 2 Ｏ 3 ４〜４０、Ｂ 2 Ｏ 3 ０．５〜２０、ＭｇＯ ０〜４０（１５以上を除く）、ＣａＯ ０〜２０、Ｌｉ 2 Ｏ ０〜１２、ＺｒＯ 2 ０〜１０、ＴｉＯ 2 ０〜２０、Ｙ 2 Ｏ 3 ０〜１５、Ｔａ 2 Ｏ 5 ０〜１０、Ｎｂ 2 Ｏ 5 ０〜１０、Ｌａ 2 Ｏ 5 ０〜１０、からなるガラスからなる情報記録媒体基板を提供する。
また、ドーナツ盤状の情報記録媒体基板であって、２０℃における酸素原子密度が８．５７×１０ -2 モル／ｃｍ 3 以上であり、実質的にモル％表示で、ＳｉＯ 2 ３０〜５０（５０を除く）、Ａｌ 2 Ｏ 3 ４〜３０、Ｂ 2 Ｏ 3 ０．５〜１５、ＭｇＯ ４〜４０（１５以上を除く）、ＣａＯ ０〜１５、Ｌｉ 2 Ｏ ０〜６、ＺｒＯ 2 ０〜１０、ＴｉＯ 2 ２〜２０、Ｙ 2 Ｏ 3 ０〜１０、Ｔａ 2 Ｏ 5 ０〜６、Ｎｂ 2 Ｏ 5 ０〜６、Ｌａ 2 Ｏ 5 ０〜６、からなるガラスからなる情報記録媒体基板を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明でいう情報記録媒体基板用ガラスとは、磁気ディスク、光ディスク、等の情報記録媒体の基板に用いられるガラスである。
【００１２】
本発明において、２０℃における酸素原子密度（以下単に酸素原子密度という。）Ｄは、成分Ａiとそのモル分率Ｃiにより表わされるガラス組成および２０℃におけるガラスの密度（ｄ、単位はｇ／ｃｍ3）から次のようにして算出される。単位はモル／ｃｍ3である。
各成分の分子量をｍi、各成分のモル分率の百分率表示すなわちモル％表示をｃi、各成分の酸素数をｘi、ガラスの平均分子量をｍ、とする。ここで、ｍ＝Σ（ｍi×ｃi／１００）、ｃi＝Ｃi×１００であり、Σはガラスのすべての成分について足し上げることを意味する記号である。
Ｄ＝ｄ×Σ（ｘi×ｃi／１００）／ｍ
前記酸素原子密度とガラスの破壊じん性との間には強い相関がある。すなわち、酸素原子密度増加とともに破壊じん性も大きくなる。この理由は明らかではないが、酸素原子が密に詰まった構造を持つガラスにおいては、破壊の進行に対する抵抗力が高くなる、すなわち破壊じん性が大きくなる、と解釈できる。
【００１３】
本発明の第１の態様は、外径が６５ｍｍ超のドーナツ盤状の情報記録媒体基板に用いられるガラスに関するものである。以下、ドーナツ盤状の情報記録媒体基板を単に情報記録媒体基板という。また、外径が６５ｍｍの情報記録媒体基板は通常２．５インチサイズと呼ばれている基板である。
酸素原子密度が７．９×１０-2モル／ｃｍ3未満では、破壊じん性が小さくなりすぎ、外径が６５ｍｍ超の情報記録媒体基板として使用することが困難になるおそれがある。好ましくは８．０×１０-2モル／ｃｍ3以上、より好ましくは８．２×１０-2モル／ｃｍ3以上である。
【００１４】
本態様のガラスは、実質的にモル％表示で、
ＳｉＯ2 ３０〜６０、
Ａｌ2Ｏ3 ４〜４０、
Ｂ2Ｏ3 ０．５〜２０、
ＭｇＯ ０〜４０、
ＣａＯ ０〜２０、
Ｌｉ2Ｏ ０〜１２、
ＺｒＯ2 ０〜１０、
ＴｉＯ2 ０〜２０、
Ｙ2Ｏ3 ０〜１５、
Ｔａ2Ｏ5 ０〜１０、
Ｎｂ2Ｏ5 ０〜１０、
Ｌａ2Ｏ5 ０〜１０、
からなることが好ましい。上記組成に限定した理由を以下に述べる。
【００１５】
ＳｉＯ2はネットワークフォーマーであり必須である。３０モル％未満ではガラスの安定性が低下する。好ましくは３２モル％以上である。６０モル％超では酸素原子密度が小さくなりすぎる。好ましくは５８モル％以下である。
【００１６】
Ａｌ2Ｏ3は酸素原子密度増大に有効な成分であり必須である。４モル％未満では酸素原子密度が小さくなりすぎる。好ましくは６モル％以上である。４０モル％超ではガラスの溶融状態での粘度が大きくなりすぎ、溶解が困難になる。好ましくは３８モル％以下である。
【００１７】
Ｂ2Ｏ3は酸素原子密度増大に有効な成分であり必須である。０．５モル％未満では酸素原子密度が小さくなりすぎる。好ましくは１モル％以上である。２０モル％超ではガラスの分相化傾向が強くなり、ガラスの安定性および均質性が低下する。好ましくは１８モル％以下である。
【００１８】
ＭｇＯは必須ではないが、酸素原子密度増大のために４０モル％まで含有してもよい。４０モル％超ではガラスの安定性が低下する。好ましくは３８モル％以下である。
【００１９】
ＣａＯは必須ではないが、ガラスの溶融状態での粘度を小さくしガラスの溶解を促進するために２０モル％まで含有してもよい。２０モル％超では酸素原子密度が小さくなりすぎるおそれがある。好ましくは１８モル％以下である。
【００２０】
Ｌｉ2Ｏは必須ではないが、ガラスの溶融状態での粘度を小さくしガラスの溶解を促進するために１２モル％まで含有してもよい。１２モル％超では酸素原子密度が小さくなりすぎるおそれがある。好ましくは１０モル％以下である。
【００２１】
ＺｒＯ2は必須ではないが、酸素原子密度増大のために１０モル％まで含有してもよい。１０モル％超ではガラスの溶融状態での粘度が大きくなりすぎ、溶解が困難になるおそれがある。好ましくは８モル％以下である。
【００２２】
ＴｉＯ2は必須ではないが、酸素原子密度増大のために２０モル％まで含有してもよい。２０モル％超ではガラスの安定性が低下するおそれがある。好ましくは１９モル％以下である。
【００２３】
Ｙ2Ｏ3は必須ではないが、酸素原子密度増大のために１５モル％まで含有してもよい。１５モル％超ではガラスの安定性が低下するおそれがある。好ましくは１４モル％以下である。
【００２４】
Ｔａ2Ｏ5は必須ではないが、酸素原子密度増大のために１０モル％まで含有してもよい。１０モル％超ではガラスの安定性が低下するおそれがある。好ましくは９モル％以下である。
【００２５】
Ｎｂ2Ｏ5は必須ではないが、酸素原子密度増大のために１０モル％まで含有してもよい。１０モル％超ではガラスの安定性が低下するおそれがある。好ましくは９モル％以下である。
【００２６】
Ｌａ2Ｏ5は必須ではないが、酸素原子密度増大のために１０モル％まで含有してもよい。１０モル％超ではガラスの安定性が低下するおそれがある。好ましくは９モル％以下である。
【００２７】
本態様のガラスは実質的に上記成分からなるが、以下の各種成分を合量で５モル％まで含有してもよい。
ＳＯ3、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3、等の清澄剤を合量で１モル％まで含有してもよい。
Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯ、ＣｏＯ、等の着色剤を合量で１モル％まで含有してもよい。
【００２８】
ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯを、ＣａＯと同様の効果を得るために、またＮａ2Ｏ、Ｋ2Ｏを、Ｌｉ2Ｏと同様の効果を得るために、それぞれ１モル％以下、それらの合量が２モル％以下、の範囲で含有してもよい。前記範囲を超えて含有すると酸素原子密度が小さくなりすぎるおそれがある。
Ｐ2Ｏ5、Ｖ2Ｏ5、等を、ガラスの溶融状態での粘度を小さくしガラスの溶解を促進するために、またはガラスの安定性を向上させるために、含有してもよい。
【００２９】
本発明の第２の態様は情報記録媒体基板に用いられるガラスに関するものである。
酸素原子密度が８．５７×１０-2モル／ｃｍ3未満では、破壊じん性が小さくなりすぎ、情報記録媒体基板として使用することが困難になるおそれがある。
【００３０】
本態様のガラスは、実質的にモル％表示で、
ＳｉＯ2 ３０〜５０、
Ａｌ2Ｏ3 ４〜３０、
Ｂ2Ｏ3 ０．５〜１５、
ＭｇＯ ４〜４０、
ＣａＯ ０〜１５、
Ｌｉ2Ｏ ０〜６、
ＺｒＯ2 ０〜１０、
ＴｉＯ2 ２〜２０、
Ｙ2Ｏ3 ０〜１０、
Ｔａ2Ｏ5 ０〜６、
Ｎｂ2Ｏ5 ０〜６、
Ｌａ2Ｏ5 ０〜６、
からなることが好ましい。上記組成に限定した理由を以下に述べる。
【００３１】
ＳｉＯ2はネットワークフォーマーであり必須である。３０モル％未満ではガラスの安定性が低下する。好ましくは３２モル％以上である。５０モル％超では酸素原子密度が小さくなりすぎる。好ましくは４８モル％以下である。
【００３２】
Ａｌ2Ｏ3は酸素原子密度増大に有効な成分であり必須である。４モル％未満では酸素原子密度が小さくなりすぎる。好ましくは６モル％以上である。３０モル％超ではガラスの溶融状態での粘度が大きくなりすぎ、溶解が困難になる。好ましくは２８モル％以下である。
【００３３】
Ｂ2Ｏ3は酸素原子密度増大に有効な成分であり必須である。０．５モル％未満では酸素原子密度が小さくなりすぎる。好ましくは１モル％以上である。１５モル％超ではガラスの分相化傾向が強くなり、ガラスの安定性および均質性が低下する。好ましくは１３モル％以下である。
【００３４】
ＭｇＯは酸素原子密度増大に有効な成分であり必須である。４モル％未満では酸素原子密度が小さくなりすぎる。好ましくは６モル％以上である。４０モル％超ではガラスの安定性が低下する。好ましくは３８モル％以下である。
【００３５】
ＣａＯは必須ではないが、ガラスの溶融状態での粘度を小さくしガラスの溶解を促進するために１５モル％まで含有してもよい。１５モル％超では酸素原子密度が小さくなりすぎるおそれがある。好ましくは１３モル％以下である。
【００３６】
Ｌｉ2Ｏは必須ではないが、ガラスの溶融状態での粘度を小さくしガラスの溶解を促進するために６モル％まで含有してもよい。６モル％超では酸素原子密度が小さくなりすぎるおそれがある。好ましくは４モル％以下である。
【００３７】
ＺｒＯ2は必須ではないが、酸素原子密度増大のために１０モル％まで含有してもよい。１０モル％超ではガラスの溶融状態での粘度が大きくなりすぎ、溶解が困難になるおそれがある。好ましくは８モル％以下である。
【００３８】
ＴｉＯ2は酸素原子密度増大に有効な成分であり必須である。２モル％未満では酸素原子密度が小さくなりすぎる。好ましくは４モル％以上である。２０モル％超ではガラスの安定性が低下するおそれがある。好ましくは１９モル％以下である。
【００３９】
Ｙ2Ｏ3は必須ではないが、酸素原子密度増大のために１０モル％まで含有してもよい。１０モル％超ではガラスの安定性が低下するおそれがある。好ましくは９モル％以下である。
【００４０】
Ｔａ2Ｏ5は必須ではないが、酸素原子密度増大のために６モル％まで含有してもよい。６モル％超ではガラスの安定性が低下するおそれがある。好ましくは５モル％以下である。
【００４１】
Ｎｂ2Ｏ5は必須ではないが、酸素原子密度増大のために６モル％まで含有してもよい。６モル％超ではガラスの安定性が低下するおそれがある。好ましくは５モル％以下である。
【００４２】
Ｌａ2Ｏ5は必須ではないが、酸素原子密度増大のために６モル％まで含有してもよい。６モル％超ではガラスの安定性が低下するおそれがある。好ましくは５モル％以下である。
【００４３】
本態様のガラスは実質的に上記成分からなるが、以下の各種成分を合量で５モル％まで含有してもよい。
ＳＯ3、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3、等の清澄剤を合量で１モル％まで含有してもよい。
Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯ、ＣｏＯ、等の着色剤を合量で１モル％まで含有してもよい。
【００４４】
ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯをＣａＯと同様の効果を得るために、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2ＯをＬｉ2Ｏと同様の効果を得るために、それぞれ１モル％以下、それらの合量が２モル％以下、の範囲で含有してもよい。前記範囲を超えて含有すると酸素原子密度が小さくなりすぎるおそれがある。
Ｐ2Ｏ5、Ｖ2Ｏ5等を、ガラスの溶融状態での粘度を小さくしガラスの溶解を促進するために、またはガラスの安定性を向上させるために、含有してもよい。
【００４５】
本発明の第１および第２の態様の情報記録媒体基板用ガラスは、分相現象が起こっていないガラスであることが好ましい。分相現象が起ると破壊じん性が小さくなるおそれがあるためである。
【００４６】
本発明の情報記録媒体基板用ガラスの製造方法は特に限定されず、各種のガラス製造方法を採用できる。たとえば、通常使用される各成分の原料を目標組成となるように調合し、これを溶解炉中で加熱溶融する。バブリング、清澄剤添加、撹拌、等によってガラスの均質化を行い、周知のプレス法、ダウンドロー法、フロート法などの方法により所定の板厚に成形する。
以上のようにして得られたガラスを徐冷後研削、研磨などの加工を行い、所定のサイズ・形状の情報記録媒体基板を得る。
【実施例】
表１にモル％表示で示した目標組成となるように原料を調合し、白金ルツボを用いて１５５０〜１６５０℃で３〜５時間溶解後、溶融ガラスを流し出して板状に成形し、徐冷した。このようにして得られたガラスの破壊じん性（単位：ＭＰａ・ｍ1/2）、密度（単位：ｇ／ｃｍ3）および酸素原子密度（単位：１０-2モル／ｃｍ3）を、同じく表１に示す。例１、２は実施例、例３は比較例である。なお、破壊じん性および密度は以下の方法により測定した。
【００４７】
破壊じん性：シェブロンノッチ法により測定した。まず、厚み８ｍｍ、幅８ｍｍ、長さ８０ｍｍの試験片の中央部にシェブロン型ノッチを形成した。次にテンシロン型強度試験装置を用いて、スパン６４ｍｍに支持した試験片のノッチ先端から安定破壊が起こるようにクロスヘッド速度０．００５ｍｍ／分で４点曲げ試験を行い、破壊じん性を求めた。水分によるガラスの疲労効果を避けるため、乾燥Ｎ2雰囲気中で測定を行った。
密度：約２０ｇの試料について、アルキメデス法により測定した。
【００４８】
【表１】
【発明の効果】
本発明によれば、破壊じん性が大きい情報記録媒体基板用ガラスを提供できる。このガラスを用いた磁気ディスク基板は機械的信頼性においても優れ、特にサーバー用に好適である。
Claims (4)
- 外径が６５ｍｍ超のドーナツ盤状の情報記録媒体基板であって、２０℃における酸素原子密度が７．９×１０-2モル／ｃｍ3以上であり、実質的にモル％表示で、
ＳｉＯ 2 ３０〜６０（５０以上を除く）、
Ａｌ 2 Ｏ 3 ４〜４０、
Ｂ 2 Ｏ 3 ０．５〜２０、
ＭｇＯ ０〜４０（１５以上を除く）、
ＣａＯ ０〜２０、
Ｌｉ 2 Ｏ ０〜１２、
ＺｒＯ 2 ０〜１０、
ＴｉＯ 2 ０〜２０、
Ｙ 2 Ｏ 3 ０〜１５、
Ｔａ 2 Ｏ 5 ０〜１０、
Ｎｂ 2 Ｏ 5 ０〜１０、
Ｌａ 2 Ｏ 5 ０〜１０、
からなるガラス（Ｔａ 2 Ｏ 5 を１質量％以上含有するものを除く）からなる情報記録媒体基板。 - ドーナツ盤状の情報記録媒体基板であって、２０℃における酸素原子密度が８．５７×１０-2モル／ｃｍ3以上であり、実質的にモル％表示で、
ＳｉＯ 2 ３０〜５０（５０を除く）、
Ａｌ 2 Ｏ 3 ４〜３０、
Ｂ 2 Ｏ 3 ０．５〜１５、
ＭｇＯ ４〜４０（１５以上を除く）、
ＣａＯ ０〜１５、
Ｌｉ 2 Ｏ ０〜６、
ＺｒＯ 2 ０〜１０、
ＴｉＯ 2 ２〜２０、
Ｙ 2 Ｏ 3 ０〜１０、
Ｔａ 2 Ｏ 5 ０〜６、
Ｎｂ 2 Ｏ 5 ０〜６、
Ｌａ 2 Ｏ 5 ０〜６、
からなるガラス（Ｔａ 2 Ｏ 5 を１質量％以上含有するものを除く）からなる情報記録媒体基板。 - ガラスの破壊じん性が０．８５ＭＰａ・ｍ １／２ 以上である請求項１または２の情報記録媒体基板。
- 請求項１、２または３の情報記録媒体基板であって、ガラスを徐冷後加工して得られたものである情報記録媒体基板。
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