JP4643863B2 - 情報記録媒体用基板および情報磁気記録媒体と、それらの製造方法 - Google Patents
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- Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルカリ金属含有ガラス基板からなる情報記録媒体用基板および該情報記録媒体用基板を用いた情報磁気記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の磁気ディスクの高密度記録化に伴い、ディジタル信号を記録する磁性層の性能向上のみならず、記録の読み出しを司る磁気ヘッドや、磁気ディスクの基板といった様々な構成要素の性能向上も要求されている。このような要求に向けた検討の中で、基板については、従来から使用されていたアルミニウム基板に代わり、ガラス基板が注目されるようになってきている。
【０００３】
磁気ディスクの基板としてガラス基板が注目され始めた理由としては、（ｉ）磁気ディスクの小型・高密度化に要求される基板の薄板化が、ガラス材料を用いれば、容易であること、（ii）磁気ヘッドの低浮上量化を可能にする基板表面の平坦度の確保が、ガラス材料では容易であること、（iii）その他、ガラス基板は、アルミニウム基板に比べて、高い潜在能力を有していること、が挙げられる。また、ガラス材料は、その軟化温度以上で圧力を加えることで、容易に円板状に成形可能であるため、ガラスを用いて円板状基板を低コストで作製することができるという可能性を持つことも、理由の一つとして挙げられる。
【０００４】
このようなガラス基板を作製する際の低コスト化を考慮した場合、基板成形時に使用する加圧装置や金型の寿命を縮めないことが必要であり、そのためには、成形温度はできるだけ低温であることが望ましい。
【０００５】
一般に、ガラス基板の成形温度を低下させるためには、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋなどのアルカリ金属がガラス原料に添加される。しかしながら、一方では、ガラス基板へのアルカリ金属の添加は、情報磁気記録媒体の磁性層を腐食したり、または表面潤滑層を劣化させたり、あるいは表面析出物を生成しヘッドを破壊するといったデメリットが大きいことも、知られている。このように、情報磁気記録媒体用の基板材料としてガラス材料を用いる見地からは、アルカリ金属イオンの溶出を極力抑えることが望まれる。
【０００６】
これに対して、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋなどのアルカリ金属を添加させたガラスからのアルカリ金属イオンの溶出を防ぐ方法として、これまでにいくつかの方法が提案されている。その主なものとして、以下に示す方法が挙げられる。
【０００７】
（１） ＺｒＯ２、ＳｎＯ２などの四価の酸化物を添加する。
【０００８】
（２） Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３などの希土類酸化物を添加する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の（１）、（２）の方法ともに、アルカリ金属溶出を抑えるために、それら酸化物の添加量を増やしていくと、ガラス軟化温度（Ｔｓ）が数１０℃上昇してしまう。周知のように、Ｔｓは成形温度とほぼ比例関係にあるので、Ｔｓが数１０℃上昇すると、成形温度も必然的に数１０℃上昇してしまい、アルカリ溶出を抑えることができても、元の成形温度を下げるという目的が果たせなくなってしまう。すなわち、前記酸化物の添加により、ガラス成形温度が上昇し、それに伴って、基板成形金型の寿命が短くなったり、また、成形タクトタイムが長くなる、という弊害が出てくる。この成形温度を下げるためには、また、アルカリ金属を添加しなくてはならないことになり、ガラス基板作製において悪循環に陥るだけになってしまう。このように、従来のガラス基板作製技術では、低温成形と低アルカリ溶出のトレードオフの関係を改善することは出来なかった。
【００１０】
したがって、本発明の課題は、成形時のアルカリ溶出量が抑制され、製造後の耐久性にも優れ、さらに簡便かつ安価に提供することが可能であり、磁気記録媒体の基板に必要な性能に優れたアルカリ金属含有ガラス基板（情報記録媒体用基板）および該情報記録媒体用基板を用いた情報磁気記録媒体と、それらの製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、従来のアルカリ金属含有ガラス基板（以下、単にガラス基板ともいう）からのアルカリ溶出について種々の検討を重ねた結果、次のような知見を得た。
【００１２】
すなわち、先に説明した従来法（１）、（２）のようなガラス軟化温度を大幅に上昇させてしまうような添加物を用いなくとも、ガラスの材料組成の基礎的成分であるＢ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｒ２Ｏ（Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋなどのアルカリ金属）の添加比率を特定の範囲内に非常に精度良く制御してやれば、Ｔｓを高くすることなく、アルカリ溶出量を従来のガラス基板に比べて著しく低減できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
本発明に係る情報記録媒体用基板は、組成分に少なくともＢ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｒ２Ｏ（Ｒはアルカリ金属）を有し、これら成分が、モル比換算で、下記関係式（Ｉ）、（II）、（III）；
関係式（Ｉ） ０．８≦（Ｒ２Ｏ添加量−Ａｌ２Ｏ３添加量）／Ｂ２Ｏ３添加量≦１．２
関係式（II） ９．０モル％≦Ｂ２Ｏ３添加量≦１４．０モル％
関係式（III） ３．０モル％≦Ａｌ２Ｏ３添加量≦７．０モル％
を満足したアルカリ金属含有ガラス材料を成形してなることを特徴とする。
【００１４】
なお、Ｒ２Ｏ添加量については、前記関係式（Ｉ）、（II）、（III）から必然的に導出され、その値は、１０．２モル％≦Ｒ２Ｏ添加量≦２３．８モル％（関係式（IV））となる。
【００１５】
前記成分組成に基板のガラス材料が制御されていることによって、本願の情報記録媒体用基板は、Ｔｓを上昇させることなく、アルカリ溶出量を従来の基板より大幅に削減できている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の態様は、情報記録媒体用基板に関する。本発明に基づく情報記録媒体用基板は、組成分に少なくともＢ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｒ２Ｏ（Ｒはアルカリ金属）を有し、これら成分が、モル比換算で、下記関係式（Ｉ）、（II）、（III）；
関係式（Ｉ） ０．８≦（Ｒ２Ｏ添加量−Ａｌ２Ｏ３添加量）／Ｂ２Ｏ３添加量≦１．２
関係式（II） ９．０モル％≦Ｂ２Ｏ３添加量≦１４．０モル％
関係式（III） ３．０モル％≦Ａｌ２Ｏ３添加量≦７．０モル％
を満足したアルカリ金属含有ガラス材料が成形されてなるものであることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第２の態様は、情報記録媒体用基板の製造方法に関する。本発明に基づく情報記録媒体用基板の製造方法は、組成分に少なくともＢ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｒ２Ｏ（Ｒはアルカリ金属）を有し、これら成分を、モル比換算で、下記関係式（Ｉ）、（II）、（III）；
関係式（Ｉ） ０．８≦（Ｒ２Ｏ添加量−Ａｌ２Ｏ３添加量）／Ｂ２Ｏ３添加量≦１．２
関係式（II） ９．０モル％≦Ｂ２Ｏ３添加量≦１４．０モル％
関係式（III） ３．０モル％≦Ａｌ２Ｏ３添加量≦７．０モル％
を満足させたアルカリ金属含有ガラス材料を調製し、このガラス材料を情報記録媒体用基板に成形することを特徴とする。
【００１８】
図１は、本発明に基づく情報記録媒体用基板の一例を説明するための模式図である。図１から分かるように、情報記録媒体用基板１は、その中心に円形の孔２が形成された円板状のアルカリ金属含有ガラス基板３から構成される。
【００１９】
このアルカリ金属含有基板３は、一例として、以下に示すような手順で作製される。最初に、所望の組成の添加物を含有するガラス粉末を溶融し、重さ約６ｇ、厚さ約８ｍｍ、直径約２３ｍｍの円板状ガラスを作製する。次いで、円板状ガラスをＴｓ近傍で成形し、厚さ０．６３５ｍｍ、直径６５ｍｍの円板状ガラス基板とする。次いで、円板状ガラス基板の中心部に内径２０ｍｍの穴を開け、さらに基板の機械的強度を増すために、一般的な化学強化を実施する。この化学強化は、ＮａＮＯ３とＫＮＯ３とが０．４対０．６の仕率で混合され、３５０〜４００℃に維持されてなる溶液中に、１〜５時間にわたって、当該ガラス基板を浸漬することで、実施される。最後に、ガラス基板を純水中で洗浄し、さらに、スクラブ洗浄、純水滴浄、イソブロピルアルコール（ＩＰＡ）洗浄を実施する。
【００２０】
本発明の第３の態様は、本発明の第１の態様で示した情報記録媒体用基板１を備えた情報磁気記録媒体に関する。すなわち、本発明に基づく情報磁気記録媒体は、図２に示すように、アルカリ金属含有ガラス基板３からなる情報記録媒体用基板１と、該基板１の上に積層された磁性層４とを有してなり、上記情報記録媒体用基板１は、組成分に少なくともＢ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｒ２Ｏ（Ｒはアルカリ金属）を有し、これら成分が、モル比換算で、下記関係式（Ｉ）、（II）、（III）；
関係式（Ｉ） ０．８≦（Ｒ２Ｏ添加量−Ａｌ２Ｏ３添加量）／Ｂ２Ｏ３添加量≦１．２
関係式（II） ９．０モル％≦Ｂ２Ｏ３添加量≦１４．０モル％
関係式（III） ３．０モル％≦Ａｌ２Ｏ３添加量≦７．０モル％
を満足したアルカリ金属含有ガラス材料が成形されてなるものであることを特徴とする。
【００２１】
本発明の第４の態様は、上記第３の態様の情報記録媒体の製造方法に関する。本発明に基づく情報記録媒体の製造方法は、組成分に少なくともＢ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｒ２Ｏ（Ｒはアルカリ金属）を有し、これら成分を、モル比換算で、下記関係式（Ｉ）、（II）、（III）；
関係式（Ｉ） ０．８≦（Ｒ２Ｏ添加量−Ａｌ２Ｏ３添加量）／Ｂ２Ｏ３添加量≦１．２
関係式（II） ９．０モル％≦Ｂ２Ｏ３添加量≦１４．０モル％
関係式（III） ３．０モル％≦Ａｌ２Ｏ３添加量≦７．０モル％
を満足させたアルカリ金属含有ガラス材料を調製し、このガラス材料を情報記録媒体用基板に成形し、成形した基板上に磁気記録層を積層することを特徴とする。
【００２２】
本発明の情報記録媒体は、アルカリ金属含有ガラス基板が上述の関係式を満足するガラス組成から構成することにより、基板からのアルカリ溶出量が少ないことを特徴とする。このように構成される情報磁気記録媒体は、必要に応じて、下地層、保護層、潤滑層などをさらに有してもよい。
【００２３】
高性能な情報磁気記録媒体を達成するために、基板の上に下地層を設けて磁性層の配向を制御することが好ましい。
【００２４】
このように本発明によれば、アルカリ金属含有ガラス基板が上述の関係式を満足している組成から構成されていると、情報記録媒体用基板からのアルカリの溶出が抑制され、溶出アルカリによって生じる情報磁気記録媒体の腐食、劣化、破壊などを防止することが可能となる。その結果、耐久性に優れ、信頼性の高い情報磁気記録媒体を提供することが可能となる。なお、情報磁気記録媒体の構造および形状は、特に限定されるものではなく、種々変更可能であることは、当業者によって容易に理解されるであろう。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、これらは本発明を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【００２６】
（アルカリ金属含有ガラス基板の製造）
以降の実施例で使用されるアルカリ金属含有ガラス基板は、以下のようにして作製した。
【００２７】
表１で示す組成のＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏの粉末を秤量・混合後、ルツボに入れ、１４００〜１５００℃で溶融した。この溶融したガラスをルツボからダイヤモンドライクカーボン製の型に流し込んで、重さ約６ｇ、厚さ約８ｍｍ、直径約２３ｍｍの円板状のガラス（以下、「マーブル」と呼ぶことにする）を作製した。次に、このマーブルを、十分冷えないうちに成形用の金型に導入し、金型をＴｓ近傍の温度に保持しながら、０．２〜０．６ｔ／ｃｍ2で、3分間にわたって加圧した.この操作により、直径６５ｍｍ、厚さ０．６３５ｍｍの円板状のガラス板を得た。次に、このガラス板の中心部に直径２０ｍｍの穴を設け、さらに、この円板の抗折強度を確保するために、化学強化を施した。
【００２８】
前記化学強化の具体的な処理条件は、重量比でＮａＯ３：ＫＮＯ３＝２：３の比率で混ぜた硝酸塩を、３７０℃で溶融させ、この融液に穴開け加工を施したガラス板を２時間にわたって浸漬させた。
【００２９】
最後に、化学強化を終えたガラス基板を洗浄し、乾燥させた。
【００３０】
なお、表１で示すΣ Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏのモル％の総和を示し、Ｒｆは、下記式で示される値である。
【００３１】
Ｒｆ＝（Σ Ｒ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３添加量）／Ｂ２Ｏ３添加量（単位：モル％）
【００３２】
（アルカリ溶出量の評価）
以降の実施例において、アルカリ溶出防止効果を評価するために、以下の手順にしたがって、ガラス基板からのアルカリ溶出量を分析した。
【００３３】
（ａ） 容積０．５Ｌの蓋付テフロン（登録商標）容器に純水を１０ｍＬ入れ、さらに評価すべき基板１枚を入れる。
【００３４】
（ｂ） この容器を８０℃の恒温槽に入れ、２４時間にわたって放置する。
【００３５】
（ｃ） テフロン（登録商標）容器を恒温槽から取り出し、純水を採取し、純水中に溶出したアルカリ元素をＩＣＰ分析で調べた。
【００３６】
（ｄ） 得られたＩＣＰ分析値から、単位面積当たりの総アルカリ溶出量を計算した。
【００３７】
（実施例１）
本実施例では、表１および表１（続き）で示す組成からなるアルカリ金属含有ガラス基板を、上述の方法で作製したもので、得られた基板について Ｔｓおよびアルカリ溶出量について評価した。その結果を同表１および表１（続き）に示している。表中の判定欄の○、●は、判定結果を示したもので、○はＴｓが６５０℃以下で、かつアルカリ溶出量が５．０ｍｇ／ｍ２以下のものを示し、●はＴｓが６５０℃より大きいか、あるいはアルカリ溶出量が５．０ｍｇ／ｍ２より多いものを示している。なお、ここでは、Ｌｉ２Ｏ添加量：Ｎａ２Ｏ添加量：Ｋ２Ｏ添加量＝１０：６：１と固定してある。
【００３８】
参照試料として、従来から検討されてきたガラス組成を参照＃１および参照＃２として、同じく表１に示した。参照＃１は、Ｔｓは５９０℃と低いが、アルカリ溶出量が１１．７ｍｇ／ｍ２と大きい基板であり、逆に参照＃２は、アルカリ溶出量は５．０ｍｇ／ｍ２と少ないが、Ｔｓが６７０℃と高いために、成形金型寿命が短い欠点のあるガラス基板である。一般的には、参照＃１、＃２のように、アルカリ溶出量とＴｓにはトレードオフの関係がある。
【００３９】
これに対して、本発明では、Ａｌ２Ｏ３が３．０〜７．０モル％のときに、Ｂ２Ｏ３が９．０〜１４．０モル％、かつＲｆが０．８〜１．２の範囲であれば、Ｔｓが６５０℃以下で、しかもアルカリ溶出量が５．０ｍｇ／ｍ２を下回る、即ち、表１で○判定になる。
【００４０】
なお、Ｂ２Ｏ３の添加量が１５モル％を越えると、アルカリ溶出量が増加するのは、Ｂ２Ｏ３添加量が多くなると、溶融中のガラスからＢ２Ｏ３が蒸発し易くなり、このためマーブル表面が部分的に組成ズレを起こしてしまうためであると、推測される。
【００４１】
（実施例２）
上述した実施例１では、Ｒｆが０．８〜１．２で、かつＢ２Ｏ３添加量が９．０〜１４．０モル％のときに、本発明が成り立つことを説明した。本実施例２では、Ａｌ２Ｏ３の有効な範囲についても説明する。
【００４２】
試料の作製方法は、実施例１と同様で、表２に示す組合せにて実験した。判定の基準も同様である。なお、ここでは、Ｒｆは本発明の中心値である１に固定してある。表２から明らかなように、Ａｌ２Ｏ３の添加量が表１で示した範囲である３．０〜７．０モル％を越えた、２モル％や８モル％では、たとえ、Ｒｆ＝１でも、判定は●となる。
【００４３】
したがって、前記実施例１と本実施例２の結果を合わせると、Ａｌ２Ｏ３の添加範囲は３．０〜７．０モル％に限定される。
【００４４】
また、ここでは示してはいないが、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏなどのイオン半径の大きなアルカリイオン金属を添加する場合には、上述した化学強化を有効に作用させるために、あまり多くの添加は好ましくなく、およそ１．５モル％が限界である。
【００４５】
上述の実施例１と２とによって、本発明に基づく情報記録媒体用基板がアルカリ溶出の抑制に優れていることが明らかとなった。そこで、次に、本発明に基づく情報記録媒体用基板を用いた情報磁気記録媒体について検討した。
【００４６】
（実施例３）
本実施例は、本発明に基づく情報記録媒体用基板を用いて構成される情報磁気記録媒体に関する。実施例１で作製された各種基板を用いて、以下に示すようにして情報磁気記録媒体をそれぞれ作製した。
【００４７】
実施例１で作製されたＮｏ．３８の情報記録媒体用基板の両面に、Ｃｒ下地層、ＣｏＰｔＣｒ磁性層、Ｃ保護膜を順次積層することにより、情報磁気記録媒体を作製した。得られた情報磁気記録媒体の耐候性を調べるため、８０℃、８５％ＲＨの雰囲気に１０００時間にわたって放置した後、基板の表面状態および磁気記録媒体の浮上量テストを実施した。その結果を表３のＮｏ．８２に示す。
【００４８】
また、参照試料として表１の参照＃１基板にも同様に成膜したものを用意し、全く同じ手順で耐候性を調べた。その結果を表３のＮｏ．８３に示す。
【００４９】
表３から分かるように、参照＃１のガラス基板では、表面にリチウムとナトリウムの混合炭酸塩からなる数１０μｍの大きさのデンドライト構造を有する析出物が認められた。このため、記録のリード／ライトはできなかった。
【００５０】
一方、本発明に基づいて作製したＮｏ．３８ガラス基板では、アルカリ炭酸塩の析出は認められず、浮上量の変化も見られなかった。また磁気特性も初期とほとんど変わらなかった。
【００５１】
【表１】
【００５２】
【表２】
【００５３】
【表３】
【００５４】
【表４】
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したとおり、低温成形を可能とするアルカリイオンを含んだ情報記録媒体用ガラス基板を作製する際、次の関係式（Ｉ）〜（III）を満足する組成を有するガラスから基板を作ることにより、アルカリ溶出が少ない情報記録媒体用基板を提供することが可能となる。
【００５６】
関係式（Ｉ） ０．８≦（Ｒ２Ｏ添加量−Ａｌ２Ｏ３添加量）／Ｂ２Ｏ３添加量≦１．２
関係式（II） ９．０モル％≦Ｂ２Ｏ３添加量≦１４．０モル％
関係式（III） ３．０モル％≦Ａｌ２Ｏ３添加量≦７．０モル％
（なお、Ｒ２Ｏ添加量は上記関係式（Ｉ）〜（III）から必然的に導かれ、１０．２モル％≦Ｒ２Ｏ添加量≦２３．８モル％となる。）
さらに、このような組成を持つガラス基板を用いて情報記録用媒体を作製することにより、８０℃、８５％ＲＨのような過酷な耐候性試験においても、１０００時間は初期と変わらない磁気特性を示す情報磁気記録媒体を提供することが可能となる。
【００５７】
以上のように、本発明によれば低温加工性および高耐候性といった相反する特性を満足する安価な情報記録媒体用基板および該情報記録媒体用基板を用いた情報磁気記録媒体と、それらの製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく情報記録媒体用基板の一例を説明するための平面模式図である。
【図２】本発明に基づく情報記録媒体の一例を説明するための断面積層模式図である。
【符号の説明】
１ 情報記録媒体用基板
２ 孔
３ アルカリ金属含有ガラス基板
４ 磁性層
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルカリ金属含有ガラス基板からなる情報記録媒体用基板および該情報記録媒体用基板を用いた情報磁気記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の磁気ディスクの高密度記録化に伴い、ディジタル信号を記録する磁性層の性能向上のみならず、記録の読み出しを司る磁気ヘッドや、磁気ディスクの基板といった様々な構成要素の性能向上も要求されている。このような要求に向けた検討の中で、基板については、従来から使用されていたアルミニウム基板に代わり、ガラス基板が注目されるようになってきている。
【０００３】
磁気ディスクの基板としてガラス基板が注目され始めた理由としては、（ｉ）磁気ディスクの小型・高密度化に要求される基板の薄板化が、ガラス材料を用いれば、容易であること、（ii）磁気ヘッドの低浮上量化を可能にする基板表面の平坦度の確保が、ガラス材料では容易であること、（iii）その他、ガラス基板は、アルミニウム基板に比べて、高い潜在能力を有していること、が挙げられる。また、ガラス材料は、その軟化温度以上で圧力を加えることで、容易に円板状に成形可能であるため、ガラスを用いて円板状基板を低コストで作製することができるという可能性を持つことも、理由の一つとして挙げられる。
【０００４】
このようなガラス基板を作製する際の低コスト化を考慮した場合、基板成形時に使用する加圧装置や金型の寿命を縮めないことが必要であり、そのためには、成形温度はできるだけ低温であることが望ましい。
【０００５】
一般に、ガラス基板の成形温度を低下させるためには、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋなどのアルカリ金属がガラス原料に添加される。しかしながら、一方では、ガラス基板へのアルカリ金属の添加は、情報磁気記録媒体の磁性層を腐食したり、または表面潤滑層を劣化させたり、あるいは表面析出物を生成しヘッドを破壊するといったデメリットが大きいことも、知られている。このように、情報磁気記録媒体用の基板材料としてガラス材料を用いる見地からは、アルカリ金属イオンの溶出を極力抑えることが望まれる。
【０００６】
これに対して、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋなどのアルカリ金属を添加させたガラスからのアルカリ金属イオンの溶出を防ぐ方法として、これまでにいくつかの方法が提案されている。その主なものとして、以下に示す方法が挙げられる。
【０００７】
（１） ＺｒＯ２、ＳｎＯ２などの四価の酸化物を添加する。
【０００８】
（２） Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３などの希土類酸化物を添加する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の（１）、（２）の方法ともに、アルカリ金属溶出を抑えるために、それら酸化物の添加量を増やしていくと、ガラス軟化温度（Ｔｓ）が数１０℃上昇してしまう。周知のように、Ｔｓは成形温度とほぼ比例関係にあるので、Ｔｓが数１０℃上昇すると、成形温度も必然的に数１０℃上昇してしまい、アルカリ溶出を抑えることができても、元の成形温度を下げるという目的が果たせなくなってしまう。すなわち、前記酸化物の添加により、ガラス成形温度が上昇し、それに伴って、基板成形金型の寿命が短くなったり、また、成形タクトタイムが長くなる、という弊害が出てくる。この成形温度を下げるためには、また、アルカリ金属を添加しなくてはならないことになり、ガラス基板作製において悪循環に陥るだけになってしまう。このように、従来のガラス基板作製技術では、低温成形と低アルカリ溶出のトレードオフの関係を改善することは出来なかった。
【００１０】
したがって、本発明の課題は、成形時のアルカリ溶出量が抑制され、製造後の耐久性にも優れ、さらに簡便かつ安価に提供することが可能であり、磁気記録媒体の基板に必要な性能に優れたアルカリ金属含有ガラス基板（情報記録媒体用基板）および該情報記録媒体用基板を用いた情報磁気記録媒体と、それらの製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、従来のアルカリ金属含有ガラス基板（以下、単にガラス基板ともいう）からのアルカリ溶出について種々の検討を重ねた結果、次のような知見を得た。
【００１２】
すなわち、先に説明した従来法（１）、（２）のようなガラス軟化温度を大幅に上昇させてしまうような添加物を用いなくとも、ガラスの材料組成の基礎的成分であるＢ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｒ２Ｏ（Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋなどのアルカリ金属）の添加比率を特定の範囲内に非常に精度良く制御してやれば、Ｔｓを高くすることなく、アルカリ溶出量を従来のガラス基板に比べて著しく低減できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
本発明に係る情報記録媒体用基板は、組成分に少なくともＢ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｒ２Ｏ（Ｒはアルカリ金属）を有し、これら成分が、モル比換算で、下記関係式（Ｉ）、（II）、（III）；
関係式（Ｉ） ０．８≦（Ｒ２Ｏ添加量−Ａｌ２Ｏ３添加量）／Ｂ２Ｏ３添加量≦１．２
関係式（II） ９．０モル％≦Ｂ２Ｏ３添加量≦１４．０モル％
関係式（III） ３．０モル％≦Ａｌ２Ｏ３添加量≦７．０モル％
を満足したアルカリ金属含有ガラス材料を成形してなることを特徴とする。
【００１４】
なお、Ｒ２Ｏ添加量については、前記関係式（Ｉ）、（II）、（III）から必然的に導出され、その値は、１０．２モル％≦Ｒ２Ｏ添加量≦２３．８モル％（関係式（IV））となる。
【００１５】
前記成分組成に基板のガラス材料が制御されていることによって、本願の情報記録媒体用基板は、Ｔｓを上昇させることなく、アルカリ溶出量を従来の基板より大幅に削減できている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の態様は、情報記録媒体用基板に関する。本発明に基づく情報記録媒体用基板は、組成分に少なくともＢ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｒ２Ｏ（Ｒはアルカリ金属）を有し、これら成分が、モル比換算で、下記関係式（Ｉ）、（II）、（III）；
関係式（Ｉ） ０．８≦（Ｒ２Ｏ添加量−Ａｌ２Ｏ３添加量）／Ｂ２Ｏ３添加量≦１．２
関係式（II） ９．０モル％≦Ｂ２Ｏ３添加量≦１４．０モル％
関係式（III） ３．０モル％≦Ａｌ２Ｏ３添加量≦７．０モル％
を満足したアルカリ金属含有ガラス材料が成形されてなるものであることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第２の態様は、情報記録媒体用基板の製造方法に関する。本発明に基づく情報記録媒体用基板の製造方法は、組成分に少なくともＢ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｒ２Ｏ（Ｒはアルカリ金属）を有し、これら成分を、モル比換算で、下記関係式（Ｉ）、（II）、（III）；
関係式（Ｉ） ０．８≦（Ｒ２Ｏ添加量−Ａｌ２Ｏ３添加量）／Ｂ２Ｏ３添加量≦１．２
関係式（II） ９．０モル％≦Ｂ２Ｏ３添加量≦１４．０モル％
関係式（III） ３．０モル％≦Ａｌ２Ｏ３添加量≦７．０モル％
を満足させたアルカリ金属含有ガラス材料を調製し、このガラス材料を情報記録媒体用基板に成形することを特徴とする。
【００１８】
図１は、本発明に基づく情報記録媒体用基板の一例を説明するための模式図である。図１から分かるように、情報記録媒体用基板１は、その中心に円形の孔２が形成された円板状のアルカリ金属含有ガラス基板３から構成される。
【００１９】
このアルカリ金属含有基板３は、一例として、以下に示すような手順で作製される。最初に、所望の組成の添加物を含有するガラス粉末を溶融し、重さ約６ｇ、厚さ約８ｍｍ、直径約２３ｍｍの円板状ガラスを作製する。次いで、円板状ガラスをＴｓ近傍で成形し、厚さ０．６３５ｍｍ、直径６５ｍｍの円板状ガラス基板とする。次いで、円板状ガラス基板の中心部に内径２０ｍｍの穴を開け、さらに基板の機械的強度を増すために、一般的な化学強化を実施する。この化学強化は、ＮａＮＯ３とＫＮＯ３とが０．４対０．６の仕率で混合され、３５０〜４００℃に維持されてなる溶液中に、１〜５時間にわたって、当該ガラス基板を浸漬することで、実施される。最後に、ガラス基板を純水中で洗浄し、さらに、スクラブ洗浄、純水滴浄、イソブロピルアルコール（ＩＰＡ）洗浄を実施する。
【００２０】
本発明の第３の態様は、本発明の第１の態様で示した情報記録媒体用基板１を備えた情報磁気記録媒体に関する。すなわち、本発明に基づく情報磁気記録媒体は、図２に示すように、アルカリ金属含有ガラス基板３からなる情報記録媒体用基板１と、該基板１の上に積層された磁性層４とを有してなり、上記情報記録媒体用基板１は、組成分に少なくともＢ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｒ２Ｏ（Ｒはアルカリ金属）を有し、これら成分が、モル比換算で、下記関係式（Ｉ）、（II）、（III）；
関係式（Ｉ） ０．８≦（Ｒ２Ｏ添加量−Ａｌ２Ｏ３添加量）／Ｂ２Ｏ３添加量≦１．２
関係式（II） ９．０モル％≦Ｂ２Ｏ３添加量≦１４．０モル％
関係式（III） ３．０モル％≦Ａｌ２Ｏ３添加量≦７．０モル％
を満足したアルカリ金属含有ガラス材料が成形されてなるものであることを特徴とする。
【００２１】
本発明の第４の態様は、上記第３の態様の情報記録媒体の製造方法に関する。本発明に基づく情報記録媒体の製造方法は、組成分に少なくともＢ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｒ２Ｏ（Ｒはアルカリ金属）を有し、これら成分を、モル比換算で、下記関係式（Ｉ）、（II）、（III）；
関係式（Ｉ） ０．８≦（Ｒ２Ｏ添加量−Ａｌ２Ｏ３添加量）／Ｂ２Ｏ３添加量≦１．２
関係式（II） ９．０モル％≦Ｂ２Ｏ３添加量≦１４．０モル％
関係式（III） ３．０モル％≦Ａｌ２Ｏ３添加量≦７．０モル％
を満足させたアルカリ金属含有ガラス材料を調製し、このガラス材料を情報記録媒体用基板に成形し、成形した基板上に磁気記録層を積層することを特徴とする。
【００２２】
本発明の情報記録媒体は、アルカリ金属含有ガラス基板が上述の関係式を満足するガラス組成から構成することにより、基板からのアルカリ溶出量が少ないことを特徴とする。このように構成される情報磁気記録媒体は、必要に応じて、下地層、保護層、潤滑層などをさらに有してもよい。
【００２３】
高性能な情報磁気記録媒体を達成するために、基板の上に下地層を設けて磁性層の配向を制御することが好ましい。
【００２４】
このように本発明によれば、アルカリ金属含有ガラス基板が上述の関係式を満足している組成から構成されていると、情報記録媒体用基板からのアルカリの溶出が抑制され、溶出アルカリによって生じる情報磁気記録媒体の腐食、劣化、破壊などを防止することが可能となる。その結果、耐久性に優れ、信頼性の高い情報磁気記録媒体を提供することが可能となる。なお、情報磁気記録媒体の構造および形状は、特に限定されるものではなく、種々変更可能であることは、当業者によって容易に理解されるであろう。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、これらは本発明を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【００２６】
（アルカリ金属含有ガラス基板の製造）
以降の実施例で使用されるアルカリ金属含有ガラス基板は、以下のようにして作製した。
【００２７】
表１で示す組成のＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏの粉末を秤量・混合後、ルツボに入れ、１４００〜１５００℃で溶融した。この溶融したガラスをルツボからダイヤモンドライクカーボン製の型に流し込んで、重さ約６ｇ、厚さ約８ｍｍ、直径約２３ｍｍの円板状のガラス（以下、「マーブル」と呼ぶことにする）を作製した。次に、このマーブルを、十分冷えないうちに成形用の金型に導入し、金型をＴｓ近傍の温度に保持しながら、０．２〜０．６ｔ／ｃｍ2で、3分間にわたって加圧した.この操作により、直径６５ｍｍ、厚さ０．６３５ｍｍの円板状のガラス板を得た。次に、このガラス板の中心部に直径２０ｍｍの穴を設け、さらに、この円板の抗折強度を確保するために、化学強化を施した。
【００２８】
前記化学強化の具体的な処理条件は、重量比でＮａＯ３：ＫＮＯ３＝２：３の比率で混ぜた硝酸塩を、３７０℃で溶融させ、この融液に穴開け加工を施したガラス板を２時間にわたって浸漬させた。
【００２９】
最後に、化学強化を終えたガラス基板を洗浄し、乾燥させた。
【００３０】
なお、表１で示すΣ Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏのモル％の総和を示し、Ｒｆは、下記式で示される値である。
【００３１】
Ｒｆ＝（Σ Ｒ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３添加量）／Ｂ２Ｏ３添加量（単位：モル％）
【００３２】
（アルカリ溶出量の評価）
以降の実施例において、アルカリ溶出防止効果を評価するために、以下の手順にしたがって、ガラス基板からのアルカリ溶出量を分析した。
【００３３】
（ａ） 容積０．５Ｌの蓋付テフロン（登録商標）容器に純水を１０ｍＬ入れ、さらに評価すべき基板１枚を入れる。
【００３４】
（ｂ） この容器を８０℃の恒温槽に入れ、２４時間にわたって放置する。
【００３５】
（ｃ） テフロン（登録商標）容器を恒温槽から取り出し、純水を採取し、純水中に溶出したアルカリ元素をＩＣＰ分析で調べた。
【００３６】
（ｄ） 得られたＩＣＰ分析値から、単位面積当たりの総アルカリ溶出量を計算した。
【００３７】
（実施例１）
本実施例では、表１および表１（続き）で示す組成からなるアルカリ金属含有ガラス基板を、上述の方法で作製したもので、得られた基板について Ｔｓおよびアルカリ溶出量について評価した。その結果を同表１および表１（続き）に示している。表中の判定欄の○、●は、判定結果を示したもので、○はＴｓが６５０℃以下で、かつアルカリ溶出量が５．０ｍｇ／ｍ２以下のものを示し、●はＴｓが６５０℃より大きいか、あるいはアルカリ溶出量が５．０ｍｇ／ｍ２より多いものを示している。なお、ここでは、Ｌｉ２Ｏ添加量：Ｎａ２Ｏ添加量：Ｋ２Ｏ添加量＝１０：６：１と固定してある。
【００３８】
参照試料として、従来から検討されてきたガラス組成を参照＃１および参照＃２として、同じく表１に示した。参照＃１は、Ｔｓは５９０℃と低いが、アルカリ溶出量が１１．７ｍｇ／ｍ２と大きい基板であり、逆に参照＃２は、アルカリ溶出量は５．０ｍｇ／ｍ２と少ないが、Ｔｓが６７０℃と高いために、成形金型寿命が短い欠点のあるガラス基板である。一般的には、参照＃１、＃２のように、アルカリ溶出量とＴｓにはトレードオフの関係がある。
【００３９】
これに対して、本発明では、Ａｌ２Ｏ３が３．０〜７．０モル％のときに、Ｂ２Ｏ３が９．０〜１４．０モル％、かつＲｆが０．８〜１．２の範囲であれば、Ｔｓが６５０℃以下で、しかもアルカリ溶出量が５．０ｍｇ／ｍ２を下回る、即ち、表１で○判定になる。
【００４０】
なお、Ｂ２Ｏ３の添加量が１５モル％を越えると、アルカリ溶出量が増加するのは、Ｂ２Ｏ３添加量が多くなると、溶融中のガラスからＢ２Ｏ３が蒸発し易くなり、このためマーブル表面が部分的に組成ズレを起こしてしまうためであると、推測される。
【００４１】
（実施例２）
上述した実施例１では、Ｒｆが０．８〜１．２で、かつＢ２Ｏ３添加量が９．０〜１４．０モル％のときに、本発明が成り立つことを説明した。本実施例２では、Ａｌ２Ｏ３の有効な範囲についても説明する。
【００４２】
試料の作製方法は、実施例１と同様で、表２に示す組合せにて実験した。判定の基準も同様である。なお、ここでは、Ｒｆは本発明の中心値である１に固定してある。表２から明らかなように、Ａｌ２Ｏ３の添加量が表１で示した範囲である３．０〜７．０モル％を越えた、２モル％や８モル％では、たとえ、Ｒｆ＝１でも、判定は●となる。
【００４３】
したがって、前記実施例１と本実施例２の結果を合わせると、Ａｌ２Ｏ３の添加範囲は３．０〜７．０モル％に限定される。
【００４４】
また、ここでは示してはいないが、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏなどのイオン半径の大きなアルカリイオン金属を添加する場合には、上述した化学強化を有効に作用させるために、あまり多くの添加は好ましくなく、およそ１．５モル％が限界である。
【００４５】
上述の実施例１と２とによって、本発明に基づく情報記録媒体用基板がアルカリ溶出の抑制に優れていることが明らかとなった。そこで、次に、本発明に基づく情報記録媒体用基板を用いた情報磁気記録媒体について検討した。
【００４６】
（実施例３）
本実施例は、本発明に基づく情報記録媒体用基板を用いて構成される情報磁気記録媒体に関する。実施例１で作製された各種基板を用いて、以下に示すようにして情報磁気記録媒体をそれぞれ作製した。
【００４７】
実施例１で作製されたＮｏ．３８の情報記録媒体用基板の両面に、Ｃｒ下地層、ＣｏＰｔＣｒ磁性層、Ｃ保護膜を順次積層することにより、情報磁気記録媒体を作製した。得られた情報磁気記録媒体の耐候性を調べるため、８０℃、８５％ＲＨの雰囲気に１０００時間にわたって放置した後、基板の表面状態および磁気記録媒体の浮上量テストを実施した。その結果を表３のＮｏ．８２に示す。
【００４８】
また、参照試料として表１の参照＃１基板にも同様に成膜したものを用意し、全く同じ手順で耐候性を調べた。その結果を表３のＮｏ．８３に示す。
【００４９】
表３から分かるように、参照＃１のガラス基板では、表面にリチウムとナトリウムの混合炭酸塩からなる数１０μｍの大きさのデンドライト構造を有する析出物が認められた。このため、記録のリード／ライトはできなかった。
【００５０】
一方、本発明に基づいて作製したＮｏ．３８ガラス基板では、アルカリ炭酸塩の析出は認められず、浮上量の変化も見られなかった。また磁気特性も初期とほとんど変わらなかった。
【００５１】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【発明の効果】
以上説明したとおり、低温成形を可能とするアルカリイオンを含んだ情報記録媒体用ガラス基板を作製する際、次の関係式（Ｉ）〜（III）を満足する組成を有するガラスから基板を作ることにより、アルカリ溶出が少ない情報記録媒体用基板を提供することが可能となる。
【００５６】
関係式（Ｉ） ０．８≦（Ｒ２Ｏ添加量−Ａｌ２Ｏ３添加量）／Ｂ２Ｏ３添加量≦１．２
関係式（II） ９．０モル％≦Ｂ２Ｏ３添加量≦１４．０モル％
関係式（III） ３．０モル％≦Ａｌ２Ｏ３添加量≦７．０モル％
（なお、Ｒ２Ｏ添加量は上記関係式（Ｉ）〜（III）から必然的に導かれ、１０．２モル％≦Ｒ２Ｏ添加量≦２３．８モル％となる。）
さらに、このような組成を持つガラス基板を用いて情報記録用媒体を作製することにより、８０℃、８５％ＲＨのような過酷な耐候性試験においても、１０００時間は初期と変わらない磁気特性を示す情報磁気記録媒体を提供することが可能となる。
【００５７】
以上のように、本発明によれば低温加工性および高耐候性といった相反する特性を満足する安価な情報記録媒体用基板および該情報記録媒体用基板を用いた情報磁気記録媒体と、それらの製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく情報記録媒体用基板の一例を説明するための平面模式図である。
【図２】本発明に基づく情報記録媒体の一例を説明するための断面積層模式図である。
【符号の説明】
１ 情報記録媒体用基板
２ 孔
３ アルカリ金属含有ガラス基板
４ 磁性層
Claims (4)
- 情報記録媒体用基板であって、
組成分がＳｉＯ ２ 、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３ 、Ｌｉ ２ Ｏ、Ｎａ ２ Ｏ、およびＫ ２ Ｏからなり、これら成分が、モル比換算で、下記関係式（Ｉ）、（II）、（III）；
関係式（Ｉ） ０．８≦（Ｌｉ ２ Ｏ、Ｎａ ２ Ｏ、およびＫ ２ Ｏの全添加量−Ａｌ２Ｏ３添加量）／Ｂ２Ｏ３添加量≦１．２
関係式（II） ９．０モル％≦Ｂ２Ｏ３添加量≦１４．０モル％
関係式（III） ３．０モル％≦Ａｌ２Ｏ３添加量≦７．０モル％、および
関係式 Ｋ ２ Ｏ添加量＜Ｎａ ２ Ｏ添加量＜Ｌｉ ２ Ｏ添加量
を満足したアルカリ金属含有ガラス材料が成形されてなるものであることを特徴とする情報記録媒体用基板。 - 情報記録媒体用基板の製造方法であって、
組成分がＳｉＯ ２ 、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３ 、Ｌｉ ２ Ｏ、Ｎａ ２ Ｏ、およびＫ ２ Ｏからなり、これら成分を、モル比換算で、下記関係式（Ｉ）、（II）、（III）；
関係式（Ｉ） ０．８≦（Ｌｉ ２ Ｏ、Ｎａ ２ Ｏ、およびＫ ２ Ｏの全添加量−Ａｌ２Ｏ３添加量）／Ｂ２Ｏ３添加量≦１．２
関係式（II） ９．０モル％≦Ｂ２Ｏ３添加量≦１４．０モル％
関係式（III） ３．０モル％≦Ａｌ２Ｏ３添加量≦７．０モル％、および
関係式 Ｋ ２ Ｏ添加量＜Ｎａ ２ Ｏ添加量＜Ｌｉ ２ Ｏ添加量
を満足させたアルカリ金属含有ガラス材料を調製し、このガラス材料を情報記録媒体用基板に成形することを特徴とする情報記録媒体用基板の製造方法。 - 情報記録媒体用基板と、該基板の上に積層された磁性層とを有してなる情報記録媒体であって、
上記情報記録媒体用基板は、組成分がＳｉＯ ２ 、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３ 、Ｌｉ ２ Ｏ、Ｎａ ２ Ｏ、およびＫ ２ Ｏからなり、これら成分が、モル比換算で、下記関係式（Ｉ）、（II）、（III）；
関係式（Ｉ） ０．８≦（Ｌｉ ２ Ｏ、Ｎａ ２ Ｏ、およびＫ ２ Ｏの全添加量−Ａｌ２Ｏ３添加量）／Ｂ２Ｏ３添加量≦１．２
関係式（II） ９．０モル％≦Ｂ２Ｏ３添加量≦１４．０モル％
関係式（III） ３．０モル％≦Ａｌ２Ｏ３添加量≦７．０モル％、および
関係式 Ｋ ２ Ｏ添加量＜Ｎａ ２ Ｏ添加量＜Ｌｉ ２ Ｏ添加量
を満足したアルカリ金属含有ガラス材料が成形されてなるものであることを特徴とする情報磁気記録媒体。 - 組成分がＳｉＯ ２ 、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３ 、Ｌｉ ２ Ｏ、Ｎａ ２ Ｏ、およびＫ ２ Ｏからなり、これら成分を、モル比換算で、下記関係式（Ｉ）、（II）、（III）；
関係式（Ｉ） ０．８≦（Ｌｉ ２ Ｏ、Ｎａ ２ Ｏ、およびＫ ２ Ｏの全添加量−Ａｌ２Ｏ３添加量）／Ｂ２Ｏ３添加量≦１．２
関係式（II） ９．０モル％≦Ｂ２Ｏ３添加量≦１４．０モル％
関係式（III） ３．０モル％≦Ａｌ２Ｏ３添加量≦７．０モル％、および
関係式 Ｋ ２ Ｏ添加量＜Ｎａ ２ Ｏ添加量＜Ｌｉ ２ Ｏ添加量
を満足させたアルカリ金属含有ガラス材料を調製し、このガラス材料を情報記録媒体用基板に成形し、成形した基板上に磁気記録層を積層することを特徴とする情報記録媒体の製造方法。
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