JPWO2017204143A1 - データ記憶媒体基板用ガラス、データ記憶媒体用ガラス基板および磁気ディスク - Google Patents
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Abstract
本発明は、製造工程内においてガラスを認識しやすく、割れや欠けにより生じたガラス破片の捜索が容易である、データ記憶媒体基板用ガラス、該ガラスからなるデータ記憶媒体用ガラス基板および磁気ディスクを提供する。本発明は、ガラス組成が特定範囲であり、波長４５０ｎｍおよび波長２５０ｎｍにおける透過率が特定範囲であるデータ記憶媒体基板用ガラスに関する。
Description
本発明は、磁気ディスクまたは光ディスク等のデータ記憶媒体に用いられるガラス、該ガラスからなるガラス基板および磁気ディスクに関する。
近年、ハードディスクドライブの記憶容量の増大に伴い、高記録密度化がハイペースで進行している。しかし、高記録密度化に伴い、磁性粒子の微細化が熱安定性を損ない、クロストークや再生信号のＳＮ比が低下することが問題となっている。そこで、光と磁気の融合技術として熱アシスト磁気記録技術が注目されている。
熱アシスト磁気記録技術は、磁気記録層にレーザ光または近接場光を照射して局所的に加熱した部分の保磁力を低下させた状態で外部磁界を印加して記録し、ＧＭＲ素子等で記録磁化を読み出す技術である。熱アシスト磁気記録技術によれば、高保磁力媒体に記録できるため、熱安定性を保ちながら磁性粒子を微細化することが可能となる。
熱アシスト磁気記録技術により高保磁力媒体を多層膜にして基板上に成膜するには、基板を十分に加熱する必要があり、基板用ガラスとして、高耐熱性とともに、高ヤング率および低膨張性を有する無アルカリガラスが提案されている（例えば、特許文献１）。
磁気ディスク用ガラス基板の製造工程では数段階に及ぶ研磨・洗浄工程を有する。また、ガラスの取り出しは人による作業を有する。無アルカリガラスや、低アルカリガラスはイオン交換処理による化学強化が困難であるか、もしくは化学強化による圧縮応力が小さくなるため、高い平滑性が求められる研磨工程等の製造工程内で割れや欠けが発生しやすい。
そのために、工程条件の調整等のため、ガラスの状態を確認する必要が生じることがあるが、該ガラスは無色透明であるため、製造工程内において認識しにくく、ひとたび割れや欠けによりガラス破片が発生すると、製造工程で使用されるスラリー溶液中等では発見しにくく、生産性が低下する。また、ガラス破片が製造工程中に残存すると、該破片によりガラスの傷等の欠点の発生に繋がり、生産性が低下する。
したがって、本発明は、製造工程内においてガラスを認識しやすく、割れや欠けにより生じたガラス破片の捜索が容易である、データ記憶媒体基板用ガラス、該ガラスからなるデータ記憶媒体用ガラス基板および磁気ディスクを提供することを目的とする。
本発明者らは、ＵＶ照射により発光が生じる元素を無アルカリガラスまたは低アルカリガラスに含有させて、ガラス組成を最適な範囲で制御し、波長４５０ｎｍおよび波長２５０ｎｍにおける透過率を特定範囲とすることで、通常は無色透明でありながらも、波長２５０〜３７０ｎｍのＵＶ照射により可視光波長で発光し、容易にガラスを視認できることを見出し、本発明を完成させた。
本発明は、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３を６〜１８％、Ｂ２Ｏ３を０％以上１２％未満含有し、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯのうち少なくとも１種をその含有量の合計（ＲＯ）で８〜２６％、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏのうち少なくとも１種をその含有量の合計（Ｒ２Ｏ）で１０％以下、発光元素であるＳｎＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＭｏＯ３およびＣｅＯ２のうち少なくとも１種をその含有量の合計で０．０３％以上含有し、厚さ０．５ｍｍでの波長４５０ｎｍにおける透過率が８０％以上、波長２５０ｎｍにおける透過率が０．２％以上であるデータ記憶媒体基板用ガラスを提供する。
また、前記データ記憶媒体基板用ガラスからなるデータ記憶媒体用ガラス基板および前記データ記憶媒体用ガラス基板上に磁気記録層が形成されている磁気ディスクを提供する。
本発明のデータ記憶媒体基板用ガラスは、高耐熱性を示すとともに、高ヤング率、高比弾性および低膨張性を有する無アルカリガラスであるため、熱アシスト磁気記録に好適であり、データ記憶媒体の記録密度をより増大できる。また、本発明のデータ記憶媒体基板用ガラスは、ＵＶ照射された際に蛍光を発することができる最適な組成であることから、ＵＶ照射により容易に視認でき、製造工程内でのガラスの認識や割れや欠けによるガラス破片の視覚的な捜索が容易であるとともに、該ガラス破片による欠点の発生も顕著に抑制できるという効果を奏する。
本発明のデータ記憶媒体基板用ガラス（以下、単に本発明のガラスということがある。）は、磁気ディスクまたは光ディスク等のデータ記憶媒体用の基板に用いられる。なお、特に言及しない限り、組成は酸化物基準のモル百分率で表記する。
又、本明細書において数値範囲を示す「〜」とは、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用され、特段の定めがない限り、以下本明細書において「〜」は、同様の意味をもって使用される。
本発明のガラスは、厚さ０．５ｍｍでの波長４５０ｎｍにおける透過率が８０％以上であり、好ましくは８５％以上であり、より好ましくは９０％以上、さらに好ましくは９０．５％以上、特に好ましくは９１％以上である。上限は特に制限されないが、通常９５％以下である。波長４５０ｎｍにおける透過率が８０％以上であることにより、ＵＶ照射により発光した蛍光がガラスに吸収されるのを防止できる。
波長４５０ｎｍにおける透過率を８０％以上とする方法としては、例えば、ガラス中に含まれると可視域の波長を吸収し、透過率を下げる要因となるＦｅ２Ｏなどの着色剤の含有量を、質量百分率で１％以下にすることが挙げられる。
本発明のガラスは、厚さ０．５ｍｍでの波長２５０ｎｍにおける透過率が０．２％以上であり、好ましくは０．５％以上であり、より好ましくは２％以上、さらに好ましくは４％以上、特に好ましくは６％以上、一層好ましくは８％以上、最も好ましくは１０％以上である。上限は特に制限されないが、通常３０％以下、より好ましくは２０％以下、さらに好ましくは１８％以下、特に好ましくは１６％以下、一層好ましくは１５％以下、最も好ましくは１４％以下である。
厚さ０．５ｍｍでの波長２５０ｎｍにおける透過率が０．２％以上であることにより、ＵＶ光がガラス表面で急激に減衰してガラス内部まで通りにくくなるのを抑制できる。その結果、発光領域が狭くなるのを防ぎ、視認される蛍光が弱くなるのを抑制できる。また、紫外領域で発光する蛍光が減衰するのを防ぎ、ガラスが該蛍光により再度励起されることによる発光を抑制できる。
また、厚さ０．５ｍｍでの波長２５０ｎｍにおける透過率を３０％以下とすることにより、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３またはＰ２Ｏ５を多く含有しなくてもよいため好ましい。ＳｉＯ２を多く含有すると溶解しにくくなり、Ｂ２Ｏ３、もしくはＰ２Ｏ５を多く含有すると、耐候性や耐熱性が低下する等のおそれがある。
厚さ０．５ｍｍでの波長２５０ｎｍにおける透過率を０．２％以上とする方法としては、例えば、以下の（１）および（２）の方法が挙げられる。
（１）溶融ガラスを冷却する際に、冷却速度について、ガラス転移点Ｔｇに対し、Ｔｇ＋５０℃〜Ｔｇ＋２０℃の範囲では４００℃／分以下とする。
厚さ０．５ｍｍでの波長２５０ｎｍでの透過率はガラス転移点付近の温度におけるガラスの冷却速度に依存する。すなわち、ガラスの冷却速度を小さくすることにより、ガラスの構造緩和が進んで該透過率が増加する傾向にあるため、また、冷却時に温度分布が発生し残留応力が残り、基板が反ることを防ぐため、Ｔｇ＋５０℃〜Ｔｇ＋２０℃の範囲では４００℃／分以下とすることが好ましい。より好ましくは３００℃／分以下、さらに好ましくは２００℃／分以下、特に好ましくは１００℃／分以下、一層好ましくは５０℃／分以下、最も好ましくは１０℃／分以下である。下限は製造時間を短くする観点から、０．２℃／分以上が好ましい。
（１）溶融ガラスを冷却する際に、冷却速度について、ガラス転移点Ｔｇに対し、Ｔｇ＋５０℃〜Ｔｇ＋２０℃の範囲では４００℃／分以下とする。
厚さ０．５ｍｍでの波長２５０ｎｍでの透過率はガラス転移点付近の温度におけるガラスの冷却速度に依存する。すなわち、ガラスの冷却速度を小さくすることにより、ガラスの構造緩和が進んで該透過率が増加する傾向にあるため、また、冷却時に温度分布が発生し残留応力が残り、基板が反ることを防ぐため、Ｔｇ＋５０℃〜Ｔｇ＋２０℃の範囲では４００℃／分以下とすることが好ましい。より好ましくは３００℃／分以下、さらに好ましくは２００℃／分以下、特に好ましくは１００℃／分以下、一層好ましくは５０℃／分以下、最も好ましくは１０℃／分以下である。下限は製造時間を短くする観点から、０．２℃／分以上が好ましい。
０．５℃／分でゆっくりと冷却したガラスは急速に冷却したガラスと比較し、密度が大きくなるため、ガラス構造に変化が生じていることが考えられる。冷却速度によるガラスの密度は、所定の冷却速度で作製したガラスの密度Ｄａに対する、そのガラスをＴｇ＋３０℃の温度で一定時間保持して０．５℃／分で冷却した後のガラスの密度Ｄｂの増加分（Ｄｂ−Ｄａ）／Ｄａ×１００（％）で表され、これを密度変化量とする。
本発明のガラスの密度変化量は、波長２５０ｎｍでの透過率を所定範囲に制御する観点から、０．０１％以上であることが好ましく、より好ましくは０．０５％以上であり、さらに好ましくは０．０９％以上であり、一層好ましくは０．１１％以上であり、特に好ましくは０．１３％以上である。本発明のガラスの密度変化量は、１％以下であることが好ましく、より好ましくは０．５％以下であり、さらに好ましくは０．４％以下であり、一層好ましくは０．３％以下であり、特に好ましくは０．２％以下である。
（２）ガラスの組成を適宜調整する。
例えば、波長２５０ｎｍの吸収を小さくする観点から、Ｆｅ２Ｏ３などの着色成分の含有量を１モル％以下にすること、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＭｏＯ３およびＣｅＯ２のうち少なくとも１種をその含有量の合計で１モル％以下含有すること、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３またはＰ２Ｏ５などの含有量の合計を６０モル％以上にすることのいずれかまたはこれらの組み合わせ等がある。
例えば、波長２５０ｎｍの吸収を小さくする観点から、Ｆｅ２Ｏ３などの着色成分の含有量を１モル％以下にすること、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＭｏＯ３およびＣｅＯ２のうち少なくとも１種をその含有量の合計で１モル％以下含有すること、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３またはＰ２Ｏ５などの含有量の合計を６０モル％以上にすることのいずれかまたはこれらの組み合わせ等がある。
次に、本発明の基板用ガラスの組成（各成分の含有量）について、酸化物基準により、特に断らない限りモル百分率表示で説明する。
ＳｉＯ２はガラスの骨格を形成する必須成分である。ＳｉＯ２の含有量は５５％以上であり、好ましくは６０％以上であり、より好ましくは６２％以上であり、特に好ましくは６５％以上である。また、８０％以下であり、好ましくは７４％以下であり、より好ましくは７３％以下であり、特に好ましくは７２％以下であり、一層好ましくは７１％以下である。
ＳｉＯ２の含有量を５５％以上とすることにより、ガラスが不安定になり、ガラス転移点および耐薬品性が低下するのを防止できる。さらに、波長２５０ｎｍにおける透過率を高くすることができる。また、ＳｉＯ２の含有量を８０％以下とすることにより、熱膨張係数が小さくなりすぎず、ガラスを作製するための溶解温度が高くなりすぎるのを防止できる。
Ａｌ２Ｏ３はガラスの耐薬品性およびガラス転移点を高くする効果を有し、必須成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は６％以上であり、好ましくは８％以上であり、より好ましくは１０％以上であり、さらに好ましくは１１％以上であり、特に好ましくは１２％以上であり、最も好ましくは１３％以上である。また、１８％以下であり、好ましくは１７％以下であり、より好ましくは１６％以下であり、さらに好ましくは１５％以下であり、特に好ましくは１４％以下である。
Ａｌ２Ｏ３の含有量を６％以上とすることにより、前記効果を得ることができる。また、１８％以下とすることにより、溶融ガラスの粘度が高くなりすぎ、成形、特にフロート成形が困難になることを防止できる。また、液相温度が高くなりすぎるのを防止できる。
Ｂ２Ｏ３は、ガラスの溶解反応性を高くし、失透温度を低下させ、また、前述のとおり波長２５０ｎｍにおける透過率を高める観点から、１２％未満含有できる。しかしＢ２Ｏ３は発光を阻害し易い傾向があるため含有量は少ない方が好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量は１２％未満であり、好ましくは３％未満であり、より好ましくは１％未満であり、さらに好ましくは０．５％未満、特に好ましくは０．２％未満である。
ＭｇＯは、溶融ガラスの粘度を低下させガラスを溶融しやすくし、ヤング率を高くする観点から、含有してもよい。ＭｇＯの含有量は１３％以下であることが好ましく、より好ましくは１１％以下であり、さらに好ましくは１０％以下であり、特に好ましくは８％以下である。ＭｇＯの含有量を１３％以下とすることにより、発光が阻害されるのを抑制できる。下限は特に限定されないが、ＭｇＯを含有する場合、１％以上含有することが好ましい。
ＣａＯは、溶融ガラスの粘度を低下させ、ヤング率を高くし、またはガラスを溶融しやすくする観点から、含有してもよい。ＣａＯの含有量は、１２％以下であることが好ましく、より好ましくは１１％以下であり、さらに好ましくは１０．５％以下であり、特に好ましくは１０％以下である。また、２％以上であることが好ましく、より好ましくは２．５％以上であり、さらに好ましくは３％以上であり、特に好ましくは３．５％以上である。ＣａＯの含有量を１２％以下とすることにより、発光が阻害されるのを抑制できる。
ＳｒＯは、溶融ガラスの粘度を低下させガラスを溶融しやすくする観点から、含有してもよい。ＳｒＯの含有量は１０％以下であることが好ましく、より好ましくは７％以下であり、さらに好ましくは５％以下であり、特に好ましくは４％以下であり、一層好ましくは３％以下であり、最も好ましくは２．５％以下である。ＳｒＯの含有量を１０％以下とすることにより、比重が重くなりすぎず、比弾性の低下を抑制できる。下限は特に限定されないが、ＳｒＯを含有する場合、１％以上含有することが好ましい。
ＢａＯは、ガラス転移点を高くし、また溶融ガラスの粘度を低下させガラスを溶融しやすくする観点から、含有してもよい。ＢａＯの含有量は６％以下であることが好ましく、より好ましくは５．５％以下であり、さらに好ましくは５％以下であり、特に好ましくは４．８％以下である。
ＢａＯの含有量を６％以下とすることにより、比重を小さくし、比弾性率の低下を防止できる。下限は特に限定されないが、ＢａＯを含有する場合、０．５％以上含有することが好ましい。
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの含有量の合計（ＲＯ）は、２％以上であり、好ましくは５％以上であり、より好ましくは８％以上であり、さらに好ましくは１０％以上であり、特に好ましくは１２％以上であり、一層好ましくは１４％以上であり、最も好ましくは１５％以上である。ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの含有量の合計が２％以上であれば、溶融ガラスの粘度が製造可能な程度となる。また、２６％以下であり、好ましくは２０％以下であり、より好ましくは１９％以下であり、さらに好ましくは１８％以下であり、特に好ましくは１７％以下、一層好ましくは１６．５％以下であり、最も好ましくは１６％以下である。ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの含有量の合計が２６％以下であると、ガラス転移点が一定以上となり、磁気ディスク製造工程での熱処理においても、変形するおそれがない。
好ましいＢ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの組成範囲としては、以下の（１）および（２）が挙げられる。
（１）Ｂ２Ｏ３を０％以上３％未満、ＭｇＯを０％〜６．５％、ＣａＯを０％〜１２％、ＳｒＯを０〜７％含有する。
アルカリ土類金属の中でもＭｇＯ、ＣａＯおよびＢ２Ｏ３は発光を阻害しやすい傾向があるため、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＢ２Ｏ３の含有量はともに低い方が好ましい。
Ｂ２Ｏ３は、熱膨張を小さくするために、および溶解しやすくするために、より好ましくは０．５％以上、さらに好ましくは１％以上である。また、ガラス転移点やヤング率を低下させないためには、２．５％以下がより好ましく、２％以下がさらに好ましい。
ＭｇＯは、ＵＶ照射による発光を強くするために５．５％以下がより好ましく、４．５％以下がさらに好ましく、４％以下が特に好ましく、３．５％以下が一層好ましく、３％以下が最も好ましい。また、ヤング率を高くするためには、より好ましくは０．５％以上、さらに好ましくは１％以上、特に好ましくは２％以上、一層好ましくは２．５％以上である。
ＣａＯは、ＵＶ照射による発光を強くするためには、１０％以下がより好ましく、８％以下がさらに好ましく、５％以下が特に好ましく、４．５％以下が一層好ましく、３．５％以下がより一層好ましく、３％以下が最も好ましい。溶解特性をよくするためには、より好ましくは０．５％以上、さらに好ましくは１％以上、特に好ましくは１．５％以上、一層好ましくは２％以上、最も好ましくは２．５％以上である。
ＳｒＯは、比弾性率の低下や熱膨張の増加を抑えるためには６．５％以下がより好ましく、６％以下がさらに好ましく、５．５％以下が特に好ましく、５％以下が一層好ましく、４．５％以下が最も好ましい。また、溶解性を改善し、ヤング率を高くするために、より好ましくは０．５％以上、さらに好ましくは１％以上、特に好ましくは１．５％以上、一層好ましくは２％以上、最も好ましくは２．５％以上である。
ＢａＯは、溶解性改善のために、好ましくは０．５％以上、より好ましくは１％以上、さらに好ましくは１．５％以上、特に好ましくは２％以上、最も好ましくは２．５％以上である。また、比重の増加、比弾性率の低下や熱膨張の増加、機械特性の増加を抑えるためには４．５％以下がより好ましく、４％以下がさらに好ましく、３．５％以下が一層好ましく、３％以下が特に好ましい。
アルカリ土類金属の中でもＭｇＯ、ＣａＯおよびＢ２Ｏ３は発光を阻害しやすい傾向があるため、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＢ２Ｏ３の含有量はともに低い方が好ましい。
Ｂ２Ｏ３は、熱膨張を小さくするために、および溶解しやすくするために、より好ましくは０．５％以上、さらに好ましくは１％以上である。また、ガラス転移点やヤング率を低下させないためには、２．５％以下がより好ましく、２％以下がさらに好ましい。
ＭｇＯは、ＵＶ照射による発光を強くするために５．５％以下がより好ましく、４．５％以下がさらに好ましく、４％以下が特に好ましく、３．５％以下が一層好ましく、３％以下が最も好ましい。また、ヤング率を高くするためには、より好ましくは０．５％以上、さらに好ましくは１％以上、特に好ましくは２％以上、一層好ましくは２．５％以上である。
ＣａＯは、ＵＶ照射による発光を強くするためには、１０％以下がより好ましく、８％以下がさらに好ましく、５％以下が特に好ましく、４．５％以下が一層好ましく、３．５％以下がより一層好ましく、３％以下が最も好ましい。溶解特性をよくするためには、より好ましくは０．５％以上、さらに好ましくは１％以上、特に好ましくは１．５％以上、一層好ましくは２％以上、最も好ましくは２．５％以上である。
ＳｒＯは、比弾性率の低下や熱膨張の増加を抑えるためには６．５％以下がより好ましく、６％以下がさらに好ましく、５．５％以下が特に好ましく、５％以下が一層好ましく、４．５％以下が最も好ましい。また、溶解性を改善し、ヤング率を高くするために、より好ましくは０．５％以上、さらに好ましくは１％以上、特に好ましくは１．５％以上、一層好ましくは２％以上、最も好ましくは２．５％以上である。
ＢａＯは、溶解性改善のために、好ましくは０．５％以上、より好ましくは１％以上、さらに好ましくは１．５％以上、特に好ましくは２％以上、最も好ましくは２．５％以上である。また、比重の増加、比弾性率の低下や熱膨張の増加、機械特性の増加を抑えるためには４．５％以下がより好ましく、４％以下がさらに好ましく、３．５％以下が一層好ましく、３％以下が特に好ましい。
（２）Ｂ２Ｏ３を０％以上３％未満、ＭｇＯを６．５％〜１３％、ＢａＯを０．５％〜５％、ＳｒＯを１〜１０％含有する。
ヤング率を高くするためには、ＭｇＯを６．５％以上とすることが好ましく、さらにＳｒＯの含有量は高いことが好ましい。また比弾性率の低下を防ぐためには比重を小さくした方が良く、ＢａＯを５％以下とすることが好ましい。ヤング率を高くするためにＭｇＯおよびＳｒＯの含有量を増やすのが好ましいが、多すぎると失透しやすくなるため、ＢａＯの含有量を増やすことが好ましいためである。また、より好ましくはＣａＯを０〜４．５％含有する。
Ｂ２Ｏ３は、熱膨張を小さくするために、および溶解しやすくするために、より好ましくは０．５％以上、さらに好ましくは１％以上である。また、ガラス転移点やヤング率を低下させないためには、２．５％以下がより好ましく、２％以下がさらに好ましい。
ＭｇＯは、ヤング率を高くするためには、より好ましくは７％以上、さらに好ましくは７．５％以上、特に好ましくは８％以上、一層好ましくは８．５％以上である。また、ＵＶ照射による発光強度の低下や、失透特性の悪化を防ぐために、１２．５％以下がより好ましく、１２％以下がさらに好ましく、１１．５％以下が特に好ましく、１１％以下が一層好ましく、１０．５％以下が最も好ましい。
ＣａＯは、溶解特性をよくするために、さらに好ましくは０．５％以上、特に好ましくは１％以上、一層好ましくは１．５％以上、最も好ましくは２．５％以上である。また、ＵＶ照射による発光を強くするためには、４％以下がさらに好ましく、３．５％以下が特に好ましく、３％以下が一層好ましい。
ＳｒＯは、溶解性を改善し、ヤング率を高くするために、より好ましくは２％以上、さらに好ましくは３．５％以上、特に好ましくは４％以上、一層好ましくは４．５％以上、最も好ましくは５％以上である。また、比重の増加、脆さの悪化、比弾性率の低下や熱膨張の増加を抑えるためには１０％以下が好ましく、９％以下がより好ましく、８％以下がさらに好ましく、７％以下が特に好ましい。
ＢａＯは、溶解性改善のために、より好ましくは１％以上、さらに好ましくは１．５％以上、特に好ましくは２％以上、一層好ましくは２．５％以上、最も好ましくは３％以上である。また、比重の増加、比弾性率の低下や熱膨張の増加、機械特性の増加を抑えるためには４．５％以下がより好ましく、４％以下がさらに好ましく、３．５％以下が一層好ましく、３％以下が特に好ましい。
ヤング率を高くするためには、ＭｇＯを６．５％以上とすることが好ましく、さらにＳｒＯの含有量は高いことが好ましい。また比弾性率の低下を防ぐためには比重を小さくした方が良く、ＢａＯを５％以下とすることが好ましい。ヤング率を高くするためにＭｇＯおよびＳｒＯの含有量を増やすのが好ましいが、多すぎると失透しやすくなるため、ＢａＯの含有量を増やすことが好ましいためである。また、より好ましくはＣａＯを０〜４．５％含有する。
Ｂ２Ｏ３は、熱膨張を小さくするために、および溶解しやすくするために、より好ましくは０．５％以上、さらに好ましくは１％以上である。また、ガラス転移点やヤング率を低下させないためには、２．５％以下がより好ましく、２％以下がさらに好ましい。
ＭｇＯは、ヤング率を高くするためには、より好ましくは７％以上、さらに好ましくは７．５％以上、特に好ましくは８％以上、一層好ましくは８．５％以上である。また、ＵＶ照射による発光強度の低下や、失透特性の悪化を防ぐために、１２．５％以下がより好ましく、１２％以下がさらに好ましく、１１．５％以下が特に好ましく、１１％以下が一層好ましく、１０．５％以下が最も好ましい。
ＣａＯは、溶解特性をよくするために、さらに好ましくは０．５％以上、特に好ましくは１％以上、一層好ましくは１．５％以上、最も好ましくは２．５％以上である。また、ＵＶ照射による発光を強くするためには、４％以下がさらに好ましく、３．５％以下が特に好ましく、３％以下が一層好ましい。
ＳｒＯは、溶解性を改善し、ヤング率を高くするために、より好ましくは２％以上、さらに好ましくは３．５％以上、特に好ましくは４％以上、一層好ましくは４．５％以上、最も好ましくは５％以上である。また、比重の増加、脆さの悪化、比弾性率の低下や熱膨張の増加を抑えるためには１０％以下が好ましく、９％以下がより好ましく、８％以下がさらに好ましく、７％以下が特に好ましい。
ＢａＯは、溶解性改善のために、より好ましくは１％以上、さらに好ましくは１．５％以上、特に好ましくは２％以上、一層好ましくは２．５％以上、最も好ましくは３％以上である。また、比重の増加、比弾性率の低下や熱膨張の増加、機械特性の増加を抑えるためには４．５％以下がより好ましく、４％以下がさらに好ましく、３．５％以下が一層好ましく、３％以下が特に好ましい。
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏはガラス転移点Ｔｇを低くし、熱膨張性を高くするため、これら３成分の含有量の合計（Ｒ２Ｏ）は１０％以下であり、好ましくは４％以下であり、より好ましくは３％以下であり、さらに好ましくは１％以下であり、特に好ましくは０．５％以下であり、一層好ましくは０．２％以下、最も好ましくは実質的に含有しないことが好ましい。
Ｐ２Ｏ５は、前述のとおり波長２５０ｎｍにおける透過率を高める観点から、１０％以下含有できる。しかしＰ２Ｏ５は発光を阻害し易い傾向があるため含有量は少ない方が好ましい。Ｐ２Ｏ５の含有量は、好ましくは３％未満であり、より好ましくは１％未満であり、さらに好ましくは０．５％未満、特に好ましくは０．２％未満である。また、ガラス製造において、Ｐの化合物由来の欠点を発生させるおそれがあるため、一層好ましくは実質的に含有しない。
なお、本明細書において「実質的に含有しない」とは、意図的に原料中に含有しないことを意味し、不可避的不純物の混入をも排除するものではない。具体的には、含有量が０．０１％未満であることをいう。
本発明のガラスは、ＵＶの照射により蛍光を発させるために、発光元素であるＳｎＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＭｏＯ３およびＣｅＯ２のうち少なくとも１種をその含有量の合計で０．０３％以上、好ましくは０．０７％以上、より好ましくは０．１％以上、さらに好ましくは０．１２％以上、特に好ましくは０．１５％以上、一層好ましくは０．２％以上、最も好ましくは０．２５％以上含む。また、１％以下とすることが好ましく、より好ましくは０．８％以下、さらに好ましくは０．５％以下、特に好ましくは０．４％以下、一層好ましくは０．３％以下、最も好ましくは０．３５％以下が好ましい。
ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＭｏＯ３およびＣｅＯ２の含有量の合計が０．０３％以上であることにより、ＵＶ照射による発光する蛍光の強さが十分となり、ガラス破片やガラス基板を視認しやすい。一方で、１％以下とすることにより、発光元素による吸収を抑制し、特に波長２５０ｎｍにおける透過率の低下を防止できる。
Ｆｅ２Ｏ３は可視光域での吸収があるため、多すぎるとＵＶ照射による発光を阻害するおそれがある。また、発光元素に作用して発光の効率を低下させて、その結果ＵＶ照射による発光強度を低下させるおそれがある。そのため、含有量は１％以下であることが好ましく、より好ましくは０．５％以下であり、さらに好ましくは０．１％以下であり、特に好ましくは０．０５％以下であり、最も好ましくは０．０３％以下である。
一方で、Ｆｅ２Ｏ３を含有させると、ガラス溶融時にガラス融液自身が熱輻射を吸収しやすくなり、ガラス製造がしやすくなる。また、安価な工業原料を使用しやすくなる。そのため、０．００５％以上含有させることが好ましく、より好ましくは０．０１％、さらに好ましくは０．０１２％以上、特に好ましくは０．０１４％以上、一層好ましくは０．０１６％以上、最も好ましくは０．０１８％以上である。
前記発光元素の含有量の合計／Ｆｅ２Ｏ３の含有量の値は、０．０３以上であることが好ましく、より好ましくは５以上であり、さらに好ましくは７以上であり、特に好ましくは９以上、一層好ましくは１２以上、最も好ましくは１５以上である。また、５００以下であることが好ましく、より好ましくは１００以下であり、さらに好ましくは６０以下であり、特に好ましくは４０以下、一層好ましくは３０以下、最も好ましくは２０以下である。
前記発光元素の含有量の合計／Ｆｅ２Ｏ３の含有量の値が０．０３以上であることにより、Ｆｅ２Ｏ３による吸収に対して十分な発光強度があるといえるため、ＵＶ照射によりガラスが視認されやすくなる。また、該値が５００以下であることにより、発光元素による吸収で、特に波長２５０ｎｍにおける透過率が低下しすぎることが無く、ＵＶ照射による発光を強くすることができる。
本発明のガラスは実質的に、または本質的に上記成分からなるが、この他に以下に例示する成分などを、本発明の目的を損なわない範囲で含有してもよい。上記成分以外の成分の含有量の合計は２０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましい。
ＳＯ３、Ｃｌ、Ａｓ２Ｏ３またはＳｂ２Ｏ３等の清澄剤、ＮｉＯ、Ｓｅ、Ｃｒ２Ｏ３またはＣｏＯ等の着色剤を含有量の合計で５％まで含有してもよい。
本発明のガラスは、ヤング率が７０ＧＰａ以上であることが好ましく、より好ましくは７５ＧＰａ以上、さらに好ましくは７８ＧＰａ以上、特に好ましくは８０ＧＰａ以上、一層好ましくは８２ＧＰａ以上、最も好ましくは８４ＧＰａ以上である。
ヤング率が７０ＧＰａ以上であることにより、記録媒体の記録容量を増すために基板の薄板化を行い、記録媒体と読み取りヘッドの間隔を小さくする際、前記基板の薄板化に伴う基板のたわみやそりの増大を抑制できる。また記録媒体が衝撃を受けた際、基板をたわみにくくし、応力の発生を抑え、割れにくくすることができる。上限は制限されないが、通常８８ＧＰａ以下である。
本発明のガラスは、５０〜３５０℃における熱膨張係数（ＣＴＥ）が６０×１０−７／℃以下であることが好ましく、より好ましくは５０×１０−７／℃以下であり、さらに好ましくは４５×１０−７／℃以下であり、特に好ましくは４０×１０−７／℃以下である。下限は特に制限されないが、通常３０×１０−７／℃以上である。
５０〜３５０℃における熱膨張係数（ＣＴＥ）が６０×１０−７／℃以下であることにより、熱アシスト磁気記録技術に求められる高い耐熱性を有することができ、熱による割れを防止できる。
本発明のガラスは、ガラス転移点Ｔｇが６００℃以上であることが好ましく、より好ましくは６５０℃以上であり、さらに好ましくは６８０℃以上であり、特に好ましくは７１０℃以上、一層好ましくは７４０℃以上、最も好ましくは７６０℃以上である。
ガラス転移点Ｔｇが６００℃以上であることにより、データ記憶媒体の記憶密度の増大が容易となる。すなわち、記憶密度増大のためには、磁気記録層である磁性層の保磁力を増加させることが有効であり、そのためには磁性層形成に際して行われる熱処理をより高い温度で行うことが好ましい。データ記憶媒体用基板に用いられるガラスのガラス転移点を６００℃以上とすることにより所望の温度で前記熱処理を実施できる。
本発明のガラス基板のβ−ＯＨ値は、０．０５ｍｍ−１以上であることが好ましく、より好ましくは０．１ｍｍ−１以上、さらに好ましくは０．１５ｍｍ−１以上、特に好ましくは０．２ｍｍ−１以上である。また、０．７ｍｍ−１以下が好ましく、より好ましくは０．６ｍｍ−１以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ−１以下、特に好ましくは０．４ｍｍ−１以下である。β−ＯＨ値を０．７ｍｍ−１以下とすることにより、ガラスに熱が伝わりやすくなりガラス溶融しやすくなる。また、ガラス転移点の低下を抑制できる。一般的なフロート法、フュージョン法、プレス法でガラスを製造する場合は、典型的には０．０５ｍｍ−１以上である。
なお、本発明でいうβ−ＯＨ値とはガラス中の水酸基含有量の尺度であり、ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光法）により測定される透過率をもとに次式により算出される。
β−ＯＨ値＝（１／Ｘ）ｌｏｇ１０（Ｔ１／Ｔ２）。
β−ＯＨ値＝（１／Ｘ）ｌｏｇ１０（Ｔ１／Ｔ２）。
ここで、Ｘはサンプルの厚さ（ｍｍ）、Ｔ１は参照波数４０００ｃｍ−１における透過率（％）、Ｔ２は水酸基吸収波数３５００ｃｍ−１付近（３３００ｃｍ−１〜３７００ｃｍ−１の範囲）における透過率の最小値（％）である。β−ＯＨ値が高いほどガラス中の水酸基含有量が高いこととなる。
本発明のデータ記憶媒体用ガラス基板は、磁気ディスクまたは光ディスク等のデータ記憶媒体用の基板として用いられる。
本発明におけるデータ記憶媒体用ガラス基板は典型的には、厚みが０．５〜１．５ｍｍ、直径が２０〜１００ｍｍである円形ガラス基板であり、磁気ディスク用ガラス基板等においては通常その中央に直径が５〜２５ｍｍである孔が形成される。
本発明の磁気ディスクにおいては本発明のデータ記憶媒体用ガラス基板の主表面に少なくとも磁気記録層たる磁性層が形成されており、その他に必要に応じて下地層、保護層、潤滑層または凹凸制御層などが形成される場合がある。
本発明のガラスおよびガラス基板の製造方法は特に限定されず、各種方法を適用できる。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、これをガラス溶融窯で加熱溶融する。バブリング、撹拌、清澄剤の添加等によりガラスを均質化し、周知のフロート法、プレス法、またダウンドロー法などの方法により所定の厚さの板ガラスに成形し、所定の冷却速度となるよう調整して徐冷した後、必要に応じて研削、研磨などの加工を行った後、所定の寸法・形状のガラス基板とする。成形法としては、特に、大量生産に適したフロート法が好ましい。
各成分の原料を表１にモル百分率表示で示した組成となるように調合し、白金るつぼを用いて１５５０〜１６５０℃の温度で３〜５時間溶解した。次いで溶融ガラスを流し出して板状に成形し、徐冷した。なお、Ｔｇ＋５０℃〜Ｔｇ＋２０℃の冷却速度について、表１に示す通りとした。
こうして得られたガラス基板について、ヤング率Ｅ（単位：ＧＰａ）、５０〜３５０℃における熱膨張係数ＣＴＥ（単位：×１０−７／℃）、ガラス転移点Ｔｇ（単位：℃）、β−ＯＨ（単位：ｍｍ−１）、波長４５０ｎｍにおける透過率（単位：％）、波長２５０ｎｍにおける透過率（単位：％）、波長４５０ｎｍにおける蛍光強度、密度（単位：ｇ／ｃｍ３）、冷却速度０．５℃／ｍｉｎの時の密度（単位：ｇ／ｃｍ３）、密度変化量（単位：％）、波長２５０ｎｍの励起光による発光の有無を以下に示す方法により測定または評価した。
ガラス転移点Ｔｇ：示差熱膨張計を用いて、石英ガラスを参照試料として室温から５℃／分の割合で昇温した際のガラスの伸び率を、ガラスが軟化してもはや伸びが観測されなくなる温度、すなわち屈伏点まで測定し、熱膨張曲線における屈曲点に相当する温度をガラス転移点とした。
ヤング率Ｅ：厚さが０．５ｍｍ、大きさが４ｃｍ×４ｃｍのガラス基板について、超音波パルス法により測定した。
５０〜３５０℃における熱膨張係数ＣＴＥ：前記Ｔｇの測定と同様にして得られた熱膨張曲線から５０〜３５０℃℃における熱膨張係数を算出した。
β−ＯＨ値：厚さが０．５ｍｍ、大きさが２ｃｍ×２ｃｍのガラス基板の両面を酸化セリウムで鏡面研磨した後、ＦＴ−ＩＲを用いて透過スペクトルを測定した。その後、前記式を用いてβ−ＯＨ値を算出した。
波長４５０ｎｍにおける透過率および波長２５０ｎｍにおける透過率：分光光度計（ＨＩＴＡＣＨＩ社製、型番：Ｕ−４１００形）を用いて厚さ０．５ｍｍにおける透過率を測定した。測定光をガラス基板に入射後、出射する光に可視光カットフィルタ（シグマ光機社製、型番：ＵＶＴＡＦ−５０Ｓ−３３Ｕ）を透過させることにより発光の影響が出ない条件で測定した。
波長４５０ｎｍにおける蛍光強度：分光蛍光光度計（日立ハイテクノロジーズ社製、型番：Ｆ４５００）を用いて測定した。測定条件は励起波長２５０ｎｍで、入射側のバンド幅は２．５ｎｍとした。大きさ５０ｍｍ角、０．５ｍｍ厚の両面鏡面研磨したガラスに、入射角およそ４５°で入射し、出射角およそ４５°方向の蛍光を検出した。検出側のバンド幅は２．５ｎｍとした。蛍光波長４００〜５００ｎｍを１２００ｎｍ／ｍｉｎの速さで走査し、４５０ｎｍにおける蛍光強度を算出した。
ガラスの密度：アルキメデス法を用いて測定した。冷却速度によるガラスの密度の違いは、それぞれの冷却速度で作製したガラスの密度Ｄａを上記方法で測定した後、各ガラスをＴｇ＋３０℃の温度で一定時間保持し、０．５℃／分で冷却を行い、再度各ガラスの密度Ｄｂを上記方法で測定した。それぞれの冷却速度で作製したガラスの密度に対する０．５℃／分で冷却した際の密度の増加分（Ｄｂ−Ｄａ）／Ｄａ×１００（％）を密度変化量とした。
波長２５０ｎｍの励起光による発光の有無：１ｃｍ角のガラス破片を黒い紙上に配置した。ＵＶ光源（ＡＳＯＮＥ社製、型番：Ｈａｎｄｙ ＵＶ Ｌａｍｐ ＳＬＵＶ−４）をガラスの表面からの垂直高さ３０ｃｍから照射し、明るさ１ルクスの環境下で目視し、１ｍの距離で容易に視認できる場合は○、視認できない場合は×とした。
結果を表１に示す。表１において、例１〜６は実施例であり、例７〜９は比較例である。
表１の例１〜６に示すように、本発明のガラスは発光元素を合計で０．０３％以上含有しているので、ＵＶ照射により発光し、視認性が高いガラスであるとともに、高耐熱性、高ヤング率および低膨張性を示し、熱アシスト磁気記録に好適であることがわかった。
一方、例７、９では発光元素を合計で０．０３％以上含有していないため、ＵＶ照射により発光しなかった。
例８は、発光元素としてＮｂ２Ｏ５を含むため、当該ガラスの吸収端がＮｂ２Ｏ５を含まない場合と比較して長波長側にシフトする。このため、発光元素としてＳｎＯ２を入れた例１および２等と比較して、波長２５０ｎｍの透過率が低くなる。そして、例３と比較して冷却速度が４０℃／分と大きいため、波長２５０ｎｍにおける透過率が０．２％以上ではなく、ＵＶ照射による発光が認められなかったと考えられる。
本発明を特定の態様を参照して詳細に説明したが、本発明の精神と範囲を離れることなく様々な変更および修正が可能であることは、当業者にとって明らかである。なお、本出願は、２０１６年５月２５日付けで出願された日本特許出願（特願２０１６−１０４４７６）に基づいており、その全体が引用により援用される。また、ここに引用されるすべての参照は全体として取り込まれる。
本発明のデータ記憶媒体基板用ガラスは、磁気ディスクまたは光ディスク等のデータ記憶媒体、その基板、およびそれらの製造に利用できる。
Claims (7)
- 酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３を６〜１８％、Ｂ２Ｏ３を０％以上１２％未満含有し、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯのうち少なくとも１種をその含有量の合計（ＲＯ）で２〜２６％、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏのうち少なくとも１種をその含有量の合計（Ｒ２Ｏ）で１０％以下、発光元素であるＳｎＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＭｏＯ３およびＣｅＯ２のうち少なくとも１種をその含有量の合計で０．０３％以上含有し、厚さ０．５ｍｍでの波長４５０ｎｍにおける透過率が８０％以上、波長２５０ｎｍにおける透過率が０．２％以上であるデータ記憶媒体基板用ガラス。
- 酸化物基準のモル百分率表示で、Ｆｅ２Ｏ３を１％以下含有し、且つ前記発光元素の含有量の合計をＦｅ２Ｏ３の含有量で除した値が０．０３〜５００である請求項１に記載のデータ記憶媒体基板用ガラス。
- ヤング率が７０Ｇｐａ以上、５０〜３５０℃における熱膨張係数（ＣＴＥ）が６０×１０−７／℃以下、Ｔｇが６００℃以上である請求項１または２に記載のデータ記憶媒体基板用ガラス。
- 酸化物基準のモル百分率表示で、Ｂ２Ｏ３を０％以上３％未満、ＭｇＯを０〜６．５％、ＣａＯを０〜１２％、ＳｒＯを０〜７％含有する請求項１〜３のいずれか１項に記載のデータ記憶媒体基板用ガラス。
- 酸化物基準のモル百分率表示で、Ｂ２Ｏ３を０％以上３％未満、ＭｇＯを６．５〜１３％、ＢａＯを０．５〜５％、ＳｒＯを１〜１０％含有する請求項１〜３のいずれか１項に記載のデータ記憶媒体基板用ガラス。
- 請求項１〜５のいずれか１項に記載のデータ記憶媒体基板用ガラスからなるデータ記憶媒体用ガラス基板。
- 請求項６に記載のデータ記憶媒体用ガラス基板上に磁気記録層が形成されている磁気ディスク。
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