CN103493134B - 磁盘用玻璃毛坯的制造方法以及磁盘用玻璃基板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在模压成形时不存在玻璃熔敷在模具,且能够有效地进行正圆度良好的形状加工的磁盘用玻璃基板的制造方法。本发明中,所述磁盘用玻璃基板的制造方法包括通过由一对模具对熔融玻璃的块进行直接模压来成形圆板状的玻璃毛坯的成形工序和进行用于在上述玻璃毛坯的主表面形成切痕后,通过使该切痕增长并割断来进行盘形状的玻璃基板的内孔形成以及外形形成的至少一方的形状加工工序,在上述成形工序中,使从熔融玻璃与模具接触到离开为止的上述一对模具的温度为不足上述熔融玻璃的玻璃转化点(Tg)的温度,且不使脱模材料附着在上述一对模具的表面地进行模压成形。

Description

磁盘用玻璃毛坯的制造方法以及磁盘用玻璃基板的制造方法
技术领域
本发明涉及磁盘用玻璃毛坯的制造方法以及磁盘用玻璃基板的制造方法。
背景技术
现今,在个人计算机或者DVD(Digital Versatile Disc)记录装置等为了数据记录,内置硬盘装置(HDD:Hard Disk Drive)。尤其是,在用于笔记本型个人计算机等以可搬运性为前提的设备的硬盘装置中,使用在玻璃基板上设置了磁性层的磁盘,由在磁盘的面上略微上浮的磁头(DFH(Dynamic Flying Height)头)在磁性层记录或者读取磁记录信息。作为该磁盘的基板,由于玻璃基板与金属基板(铝基板)等相比具有难以塑性变形的性质,所以,适合使用。
虽然磁头例如具备磁阻效果型元件,但是,存在在这样的磁头上作为固有的故障引起热粗糙故障的情况。热粗糙故障是指在磁头在磁盘的微小的凹凸形状的主表面上一面上浮飞行,一面通过时,磁阻效果型元件因空气的隔热压缩或接触而被加热,产生读出错误这样的故障。为此,为了避免热粗糙故障而制作成磁盘用玻璃基板的主表面的表面粗糙度、平面度等表面性状达到良好的水平。
作为以往的板状玻璃(玻璃毛坯)的制造方法,已知垂直直接模压法。该模压法是向下模上供给熔融玻璃的块,使用上模模压成形熔融玻璃的块(熔融玻璃块)的方法。在垂直直接模压法中,由于从向下模供给熔融玻璃的块(熔融玻璃块)到模压为止的时间长,所以,若使下模的表面粗糙度良好,则成为熔融玻璃块熔敷在下模的状态(也就是,产生下模与高温的熔融玻璃块积累地长时间接触的状态,其表面氧化,成为玻璃烧结的状态)。因此,在垂直直接模压法中,一般为了防止熔融玻璃块熔敷在下模不能除去,有必要预先使例如BN(氮化硼)等脱模材料附着在下模。据此,确保玻璃毛坯的脱模性。但是,通过模压成形得到的玻璃毛坯的表面附着有脱模材料的粒子,成为突出的状态,即使使模具的成形面的表面粗糙度成为良好的粗糙度,所得到的玻璃毛坯的表面粗糙度也因附着的脱模材料的粒子而变大。
在模压成形后,为将通过模压成形得到的玻璃毛坯做成盘状的玻璃基板,进行沿同心圆的2个圆形状切割的形状加工工序,但是,形状加工有使用空心钻的方法和基于划线的方法。一般来说,基于划线的方法在正圆度以及/或者同心度这点良好,但是,在玻璃毛坯的表面粗糙度大的情况下,存在刀弹起的情况,由于切痕没有作为基于连续的线的圆被形成,所以,在割断时,存在玻璃毛坯裂开的情况。也就是说,由于在玻璃毛坯的表面粗糙度大的情况下,划线的成品率低下,所以,在批量生产工序中不能采用基于划线的方法。为此,在玻璃毛坯的表面粗糙度大的情况下,采用使用空心钻的方法,但是,由于钻的正圆度、旋转轴的抖动,不能得到划线那样的正圆度以及/或者同心度。因此,在成形表面粗糙度因附着的脱模材料的粒子而大的玻璃毛坯的垂直直接模压法中,在一面确保高的成品率,一面提高正圆度等外形精度的方面存在界限。在垂直直接模压法中,也考虑可以不使脱模材料附着在上模地进行模压,在由上模成形的面做出用于划线的切痕,但是,由于脱模材料的粒子附着在由下模成形的面上,所以,在玻璃毛坯被完全割断时,正圆度以及/或者同心度依然恶化。
针对上述观点,专利文献1公开了将垂直直接模压中的模具形成为模压后的玻璃毛坯同心圆状地包括中心线平均粗糙度Ra为0.1~50nm的第一以及第二切割区域(成为基于划线的切割的对象的区域)和除此之外的中心线平均粗糙度Ra为100nm以上的区域。据此,能够稳定地做出第一以及第二切割区域中的形状加工的切痕,能够形成崩角等缺陷少的切割面,且由中心线平均粗糙度Ra为100nm以上的区域(比较粗的区域)确保模压成形时的玻璃毛坯的脱模性。另外,一般来说,进行形状加工,除划线刀具外,还有使用空心钻的方法,但是,划线刀具的方法可以进行高正圆度的圆形的形状加工。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-269762号公报
然而,由于垂直直接模压所使用的模具并非是进行熔融玻璃被模压拉长时的外形限制,所以,通过模压得到的玻璃毛坯的正圆度低。为此,不能以玻璃毛坯的外形为基础决定划线刀具的切割线的中心位置。因此,在上述专利文献1记载的模压成形方法中,需要从形成在玻璃毛坯上的第一以及第二切割区域(2个同心圆状的区域)决定划线刀具的切割线的中心位置的机构。另外,在垂直直接模压所使用的模具中,在进行熔融玻璃被模压拉长时的外形限制的情况下,存在模具容易因熔融玻璃而引起烧结这样的问题。
另外,在上述专利文献1记载的模压成形方法中,为了确保脱模性,不得不增大与第一以及第二切割区域对应的以外的形成面的表面粗糙度,模压形成的玻璃毛坯的主表面的大部分的表面粗糙度变大。为此,不仅以后的磨削以及研磨工序中加工余量变大,节拍时间变长,还成为产生龟裂的原因。
因此,本发明的目的是提供一种可以将模压成形的玻璃毛坯不磨削或研磨其主表面,而一面确保高成品率,一面精度良好地形状加工成盘状的磁盘用玻璃基板的制造方法。
发明内容
本发明者们面对上述课题,反复认知研究的结果是,发明者们提出了新的模压成形方法。即、在本实施方式的玻璃毛坯的制造方法中,采用对下落中的熔融玻璃块由在相对于熔融玻璃块的下落方向正交的方向相向配置的一对模具(模压成形模具)进行模压成形的水平直接模压法。在该水平直接模压法中,熔融玻璃块在被模压成形前的期间与以往的垂直直接模压法不同,暂时不与比熔融玻璃块温度低的部件接触·保持。为此,相对于在模压成形即将开始前的时点,在垂直直接模压法中,熔融玻璃块的内部的粘度分布在模压成形时非常宽,在本实施方式的水平直接模压中,熔融玻璃块的粘度分布被保持均匀。由此,与垂直直接模压法相比,在水平直接模压法中,极其容易地使模压成形的熔融玻璃块均匀地薄薄延伸。因此,结果,与利用垂直直接模压法制作玻璃毛坯的情况相比,在利用水平直接模压法制作玻璃毛坯的情况下,极其容易彻底地抑制平面度的低下。
进而,发明者们想到在上述的新的模压成形方法中,通过一面控制模具的温度,以便使从熔融玻璃块与模具接触到离开为止的模具的温度在玻璃转化点(Tg)以下,一面进行模压成形,来不使熔融玻璃块熔敷在模具。即、发现在上述的新的模压成形方法中,通过与使熔融玻璃不与至少一方的模具长期接触的情况相辅相成地进行模具的上述温度控制,能够防止熔融玻璃块熔敷在模具。由此,由于没有必要使用于防止熔敷的脱模材料附着在模具,所以,能够降低模具的表面粗糙度,其结果为,能够降低通过模压成形得到的玻璃毛坯的表面粗糙度。
从上述观点出发,本发明是一种磁盘用玻璃基板的制造方法,所述磁盘用玻璃基板的制造方法包括通过由一对模具对熔融玻璃的块进行直接模压来成形圆板状的玻璃毛坯的成形工序和进行用于在上述玻璃毛坯的主表面形成切痕后,通过使该切痕增长并割断来进行盘状的玻璃基板的内孔形成以及外形形成的至少一方的形状加工工序,其特征在于,在上述成形工序中,使从熔融玻璃与模具接触到离开为止的上述一对模具的温度为不足上述熔融玻璃的玻璃转化点(Tg)的温度,且不使脱模材料附着在上述一对模具的表面地进行模压成形。
在上述磁盘用玻璃基板的制造方法中,其特征在于,优选在上述一对模具中,与熔融玻璃接触的接触面的算术平均粗糙度(Ra)在0.5μm以下。
其特征在于,在上述成形工序中,使用上述一对模具,对下落中的上述熔融玻璃的块从与其下落方向正交的方向进行模压成形。
其特征在于,在上述成形工序中,进行模压成形,以便使上述模具的与熔融玻璃接触的部分的温度在上述一对模具之间成为相同的温度。
其特征在于,在上述形状加工工序中,同时进行内孔形成以及外形形成。
其特征在于,在前述形状加工工序中,使施加用于外形形成的切痕的推压力比施加用于内孔形成的切痕的推压力高。
发明效果
根据本发明,可以将模压成形的玻璃毛坯不磨削或研磨其主表面,一面确保高的成品率,一面精度良好地形状加工成盘状。
附图说明
图1是表示实施方式的磁盘用玻璃基板的外观形状的立体图。
图2是表示实施方式的磁盘用玻璃基板的制造方法的一实施方式的流程的图。
图3是实施方式的模压成形中使用的装置的俯视图。
图4是表示实施方式的模压成形例的图。
图5是表示使用了料滴形成模的实施方式的模压成形的变形例的图。
图6是表示不使用切割单元那样的实施方式的模压成形的变形例的图。
图7是表示使用用软化炉加热了的光学玻璃的实施方式的模压成形的变形例的图。
图8是表示实施方式的模压成形所使用的排热部的例的图。
图9是表示实施方式的模压成形所使用的排热部(水冷)的例的图。
具体实施方式
下面,对本实施方式的磁盘用玻璃毛坯的制造方法以及磁盘用玻璃基板的制造方法详细地进行说明。
[磁盘用玻璃基板]
如图1所示,本实施方式中的磁盘用玻璃基板1是盘状的薄板的玻璃基板。虽然磁盘用玻璃基板的尺寸不受限制,但是例如,作为公称直径2.5英寸的磁盘用玻璃基板适合。在为公称直径2.5英寸的磁盘用玻璃基板的情况下,例如,外径为65mm,中心孔(内孔)2的径为20mm,板厚T为0.6~1.0mm。实施方式的磁盘用玻璃基板的主表面的平面度例如为4μm以下,主表面的表面粗糙度(算术平均粗糙度Ra)例如为0.2nm以下。另外,作为最终制品的磁盘用基板所要求的平面度例如为4μm以下。
作为本实施方式中的磁盘用玻璃基板的材料,能够使用铝硅酸盐玻璃、碱石灰玻璃、硼硅酸盐玻璃等。尤其是,能够实施化学强化,另外,在能够制作主表面的平面度以及基板的强度方面优异的磁盘用玻璃基板这点,能够适合使用铝硅酸盐玻璃。另外,这些玻璃材料因若做成非晶玻璃,则能够使表面粗糙度极小而被优选。因此,若做成非晶的铝硅酸盐玻璃,则在强度和表面粗糙度降低两方的观点被优选。
并没有对本实施方式的磁盘用玻璃基板的组成进行限定,但是,本实施方式的玻璃基板优选由具有换算成氧化物基准,以摩尔%表示,SiO250~75%、Al2O31~15%、从Li2O、Na2O以及K2O选择的至少一种成分合计5~35%、从MgO、CaO、SrO、BaO以及ZnO选择的至少一种成分合计0~20%以及从ZrO2、TiO2、La2O3、Y2O3、Ta2O5、Nb2O5以及HfO2选择的至少一种成分合计0~10%的组成构成的非晶的铝硅酸盐玻璃。
本实施方式的玻璃基板也可以是由下述组成构成的非晶的铝硅酸盐玻璃。
以摩尔%表示,含有
SiO256~75%、
Al2O31~11%、
Li2O超过0%且在4%以下、
Na2O在1%以上且不足15%、
K2O在0%以上且不足3%,
并且实质上不含BaO,
从由Li2O、Na2O以及K2O构成的群选出的碱金属氧化物的合计含有量为6~15%的范围,
Li2O含有量相对于Na2O含有量的摩尔比(Li2O/Na2O)不足0.50,
K2O含有量相对于上述碱金属氧化物的合计含有量的摩尔比{K2O/(Li2O+Na2O+K2O)}为0.13以下,
从由MgO、CaO以及SrO构成的群选出的碱土类金属氧化物的合计含有量为10~30%的范围,
MgO以及CaO的合计含有量为10~30%的范围,
MgO以及CaO的合计含有量相对于上述碱土类金属氧化物的合计含有量的摩尔比{(MgO+CaO)/(MgO+CaO+SrO)}为0.86以上,
上述碱金属氧化物以及碱土类金属氧化物的合计含有量为20~40%的范围,
MgO、CaO以及Li2O的合计含有量相对于上述碱金属氧化物以及碱土类金属氧化物的合计含有量的摩尔比{(MgO+CaO+Li2O)/(Li2O+Na2O+K2O+MgO+CaO+SrO)为0.50以上,
从由ZrO2、TiO2、Y2O3、La2O3、Gd2O3、Nb2O5以及Ta2O5构成的群选出的氧化物的合计含有量超过0%,且在10%以下,
上述氧化物的合计含有量相对于Al2O3含有量的摩尔比{(ZrO2+TiO2+Y2O3+La2O3+Gd2O3+Nb2O5+Ta2O5)/Al2O3}为0.40以上。
本实施方式的玻璃基板也可以是由下述组成构成的非晶的铝硅酸盐玻璃。
以摩尔%表示,含有
SiO250~75%、
Al2O30~5%、
Li2O0~3%、
ZnO0~5%、
Na2O以及K2O合计3~15%、
MgO、CaO、SrO以及BaO合计14~35%、
ZrO2、TiO2、La2O3、Y2O3、Yb2O3、Ta2O5、Nb2O5以及HfO2合计2~9%,
摩尔比[(MgO+CaO)/(MgO+CaO+SrO+BaO)]为0.8~1的范围,且
摩尔比[Al2O3/(MgO+CaO)]为0~0.30的范围内的玻璃。
[实施方式的磁盘用玻璃基板的制造方法]
接着,参见图2,说明磁盘用玻璃基板的制造方法的流程。图2是表示磁盘用玻璃基板的制造方法的一实施方式的流程的图。
如图2所示,在本实施方式的磁盘用玻璃基板的制造方法中,首先,通过模压成形制作圆板状的玻璃毛坯(步骤S10)。接着,对成形的玻璃毛坯进行划线,制作盘状的玻璃基板(步骤S20)。接着,相对于被划线的玻璃基板进行形状加工(倒角加工)(步骤S30)。接着,相对于玻璃基板实施基于固定磨粒的磨削(步骤S40)。接着,进行玻璃基板的端面研磨(步骤S50)。接着,对玻璃基板的主表面实施第一研磨(步骤S60)。接着,相对于第一研磨后的玻璃基板实施化学强化(步骤S70)。接着,相对于被化学强化的玻璃基板实施第二研磨(步骤S80)。经过上面的工序得到磁盘用玻璃基板。
下面,对各工序详细地进行说明。
(a)模压成形工序(步骤S10)
首先,参见图3,对模压成形工序进行说明。图3是模压成形所使用的装置的俯视图。如图3所示,装置101具备4组模压单元120、130、140、150、切割单元160和切割刀165(图2中未图示出)。切割单元160被设置在从熔融玻璃流出口111流出的熔融玻璃的路径上。装置101使由切割单元160切割而产生的熔融玻璃的块(以后也称为料滴)下落,此时,通过从块的下落路径的两侧由相互相向的一对模具的面夹入并模压块来成形玻璃毛坯。
具体地说,如图4所示,装置101以熔融玻璃流出口111为中心,每隔90度设置4组模压单元120、130、140以及150。
模压单元120、130、140以及150的每一个由未图示出的移动机构驱动,可以相对于熔融玻璃流出口111进退。即、可以在位于熔融玻璃流出口111的正下方的捕捉位置(图3中以实线描绘模压单元140的位置)和从熔融玻璃流出口111离开的退让位置(图3中以实线描绘模压单元120、130以及150的位置以及以虚线描绘模压单元140的位置)之间移动。
切割单元160被设置在捕捉位置(模压单元对料滴的捕获位置)和熔融玻璃流出口111之间的熔融玻璃的路径上,将从熔融玻璃流出口111流出的熔融玻璃适量地切出,形成熔融玻璃的块。切割单元160具有一对切割刀161以及162。切割刀161以及162以在一定的时机在熔融玻璃的路径上交叉的方式被驱动,在切割刀161以及162交叉时,熔融玻璃被切出,得到料滴。所得到的料滴朝向捕捉位置下落。
模压单元120具有第一模具121、第二模具122、第一驱动部123以及第二驱动部124。第一模具121和第二模具122的每一个是具有用于模压成形料滴的面的板状的部件。该两个面的法线方向为大致水平方向,该两个面被配置成相互平行地相向。第一驱动部123使第一模具121相对于第二模具122进退。另一方面,第二驱动部124使第二模具122相对于第一模具121进退。第一驱动部123以及第二驱动部124例如具有将空气缸、螺线管和螺旋弹簧组合的机构等使第一驱动部123的面和第二驱动部124的面迅速接近的机构。
另外,由于模压单元130、140以及150的构造与模压单元120相同,所以,省略说明。
模压单元的每一个在移动到捕捉位置后,通过第一驱动部和第二驱动部的驱动,将下落的料滴夹入第一模具和第二模具之间,成形为规定的厚度,且迅速地进行冷却,制作圆形状的玻璃毛坯G。接着,模压单元在移动到退让位置后,将第一模具和第二模具拉开,使成形了的玻璃毛坯G下落。在模压单元120、130、140以及150的退让位置之下,设置第一输送器171、第二输送器172、第三输送器173以及第四输送器174。第一~第四输送器171~174的每一个挡住从对应的各模压单元下落的玻璃毛坯G,将玻璃毛坯G向未图示出的下个工序的装置运送。
在装置101中,由于被构成为模压单元120、130、140以及150依次向捕捉位置移动,夹入料滴,向退让位置移动,所以,能够不必等待各模压单元上的玻璃毛坯G的冷却,连续地进行玻璃毛坯G的成形。
图4(a)~(c)更具体地说明使用了装置101的模压成形。图4(a)是表示作出料滴以前的状态的图,图4(b)是表示通过切割单元160作出了料滴的状态的图,图4(c)是表示通过模压料滴来成形玻璃毛坯G的状态的图。
如图4(a)所示,熔融玻璃材料LG连续地从熔融玻璃流出口111流出。此时,在规定的时机驱动切割单元160,由切割刀161以及162切割熔融玻璃材料LG(图4(b))。据此,被切割的熔融玻璃因其表面张力,成为大致球状的料滴GG。熔融玻璃材料LG单位时间的流出量以及切割单元160的驱动间隔的调整可以与作为目标的玻璃毛坯G的大小、由板厚决定的体积相应地适宜地进行。
作出的料滴GG朝向模压单元120的第一模具121和第二模具122的间隙下落。此时,在料滴GG进入第一模具121和第二模具122的间隙的时机,第一驱动部123以及第二驱动部124(参见图4)被驱动,使第一模具121和第二模具122相互挨近。据此,如图4(c)所示,料滴GG被捕获(捕捉)到第一模具121和第二模具122之间。进而,第一模具121的内周面121a和第二模具122的内周面122a成为隔着微小的间隔接近的状态,被夹入第一模具121的内周面121a和第二模具122的内周面122a之间的料滴GG被成形为薄板状。另外,为了将第一模具121的内周面121a和第二模具122的内周面122a的间隔维持为一定,在第一模具121的内周面121a以及第二模具122的内周面122a分别设置突起121b以及突起122b。即、通过突起121b以及突起122b抵接,第一模具121的内周面121a和第二模具122的内周面122a的间隔被维持为一定,作出板状的空间。
在该模压成形工序中,使用一对模具121、122进行模压成形,但是,在本实施方式的模压成形中,玻璃毛坯的外形并不被模具的形状限制。即、如图4(c)所示,不存在因合模而被拉长的料滴到达模具的突起121b、122b的情况。
第一模具121以及第二模具122的温度被保持在与熔融玻璃LG的玻璃转化温度(Tg)相比充分低的温度。另外,在模压成形工序中,没有必要使脱模材料附着在第一模具121以及第二模具122。
另外,本实施方式的磁盘用玻璃基板由于作为最终制品也就是磁盘在硬盘装置内被轴支承并装入热膨胀系数高的金属制的转轴,所以,优选磁盘用玻璃基板的热膨胀系数也是高度与转轴相同的程度。为此,磁盘用玻璃基板的组成被确定为磁盘用玻璃基板的热膨胀系数高。磁盘用玻璃基板的热膨胀系数例如在30×10-7~100×10-7(K-1)的范围内,优选在50×10-7~100×10-7(K-1)的范围内。更优选在80×10-7(K-1)以上。上述热膨胀系数是使用磁盘用玻璃基板的温度100度和温度300度时的线膨胀率算出的值。在热膨胀系数例如为不足30×10-7(K-1)或比100×10-7大的情况下,与转轴的热膨胀系数的差变大而不优选。从这点来看,在制作热膨胀系数高的磁盘用玻璃基板时,在上述模压成形工序中,使围绕玻璃毛坯的主表面的温度条件一致。作为一例,优选进行温度管理成第一模具121的内周面121a和第二模具122的内周面122a的温度实质上相同。在进行温度管理成温度实质上相同的情况下,例如优选温度差在5度以下。更优选上述温度差在3度以下,尤其优选在1度以下。
另外,在本实施方式中,由于使用水平模压,所以,能够模压成形宽范围的粘度的玻璃,尤其适合高粘度的玻璃。这是由于因在竖直方向下落的途中进行模压,使得粘度比较高的玻璃的正圆度良好。具体地说,优选在500泊以上。另外,由于若在2000泊以上,则难以薄板化,所以,不优选。
模具间的温度差是在从第一模具121的内周面121a以及第二模具122的内周面122a的各自的表面向模具的内部移动1mm的地点,也就是内周面121a以及内周面122a的相互相向的地点(例如,与玻璃毛坯的中心位置对应的地点、内周面121a以及内周面122a的中心点),使用热电偶计量时的温度的差量。
在装置101中,从料滴GG与第一模具121的内周面121a或第二模具122的内周面122a接触到成为第一模具121和第二模具122将料滴GG完全关入的状态为止的时间极短,约为0.06秒。为此,料滴GG在极短时间内沿第一模具121的内周面121a以及第二模具122的内周面122a扩开,被成形为大致圆形状,进而,被急剧冷却,作为非晶质的玻璃固化。据此,制作玻璃毛坯G。另外,在本实施方式中成形的玻璃毛坯G的大小还取决于作为目的的磁盘用玻璃基板的大小,例如为直径20~200mm左右。
另外,在本实施方式的模压成形方法中,由于以第一模具121的内周面121a以及第二模具122的内周面122a被形状转印的形式形成玻璃毛坯G,所以,优选一对模具的内周面的平面度以及平滑性与作为目的的磁盘用玻璃基板的平面度以及平滑性等同。在这种情况下,能够在进行模压成形后,不需要相对于玻璃毛坯G的表面加工工序,即、磨削以及研磨工序。即、在本实施方式的模压成形方法中成形的玻璃毛坯G也可以是与最终得到的磁盘用玻璃基板的目标板厚相同的板厚。例如,玻璃毛坯G为厚度0.2~1.1mm的圆形状的板。调整为在内周面121a以及内周面122a与料滴GG接触的接触面的表面粗糙度(算术平均粗糙度Ra)优选在0.5μm以下,更优选为0.0005~0.05μm。玻璃毛坯G的表面粗糙度在主表面内均匀。
在本实施方式的模压成形方法中,由于玻璃毛坯G的平面度良好,所以,能够不需要磨削加工而优选。再有,在本实施方式中,由于可以降低玻璃毛坯G的表面粗糙度,所以,可以使研磨加工的加工余量小,从生产性、防止端面下垂的观点更优选。再有,若使模具的平面度以及平滑性与作为目的的磁盘用玻璃基板的平面度以及平滑性等同,则能够省略研磨加工至少一个工序,更优选。
在第一模具121和第二模具122被关闭后,模压单元120快速向退让位置移动,反之,其它的模压单元130向捕捉位置移动,由该模压单元130进行料滴GG的模压。
在模压单元120移动到退让位置后,到玻璃毛坯G被充分冷却为止(到至少成为比屈服点低的温度为止),第一模具121和第二模具122维持关闭的状态。此后,第一驱动部123以及第二驱动部124被驱动,第一模具121和第二模具122分离,玻璃毛坯G在模压单元120离开并下落,由处于下部的输送器171挡住(参见图3)。
在装置101中,如上所述,在0.1秒以内(约0.06秒)这样的极短时间期间,第一模具121和第二模具122被关闭,熔融玻璃大致同时与第一模具121的内周面121a和第二模具122的内周面122a的整体接触。为此,不存在第一模具121的内周面121a和第二模具122的内周面122a被局部加热的情况,基本不会在内周面121a和内周面122a产生应变。另外,由于在热从熔融玻璃向第一模具121以及第二模具122移动前,熔融玻璃被成形为圆形状,所以,被成形的熔融玻璃的温度分布成为大致一样的温度分布。为此,在冷却熔融玻璃时,玻璃材料的收缩量的分布小,不存在大幅产生玻璃毛坯G应变的情况。因此,所制作的玻璃毛坯G的主表面的平面度比通过以往的上下模的模压成形制作的玻璃毛坯提高。
另外,在图4所示的例中,通过使用切割刀161以及162,切割流出的熔融玻璃LG来形成大致球状的料滴GG。但是,在熔融玻璃材料LG的粘度相对于欲切出的料滴GG的体积小的情况下,仅切割熔融玻璃LG,被切割的玻璃没有成为大致球状,没有作出料滴。在这种情况下,使用用于作出料滴的料滴形成模。
图5(a)~(c)是说明图4所示的实施方式的变形例的图。在该变形例中,使用料滴形成模。图5(a)是表示作出料滴前的状态的图,图5(b)是表示由切割单元160以及料滴形成模180作出了料滴GG的状态的图,图5(c)是表示模压成形料滴GG,作出玻璃毛坯G的状态的图。
如图5(a)所示,模压单元120通过将块体181、182在熔融玻璃LG的路径上关闭来将熔融玻璃LG的路径堵塞,在由块体181、182作出的凹部180C,挡住由切割单元160切割的熔融玻璃LG的块。此后,如图5(b)所示,块体181、182被打开,据此,在凹部180C成为球状的熔融玻璃LG一下子朝向模压单元120下落。在该下落时,料滴GG因熔融玻璃LG的表面张力而成为球状。球状的料滴GG在下落途中,如图5(c)所示,由第一模具121和第二模具122夹着,被模压成形,据此,制作圆形状的玻璃毛坯G。
或者如图6(a)~(d)所示,装置101也可以不使用图5(a)~(c)所示的切割单元160,而是使用使料滴形成模180沿熔融玻璃LG的路径向上游侧方向或者下游侧方向移动的移动机构。图6(a)~(d)是说明使用料滴形成模180的变形例的图。图6(a)、(b)是表示作出料滴GG前的状态的图,图6(c)是表示由料滴形成模180作出了料滴GG的状态的图,图6(d)是表示模压成形料滴GG,作出玻璃毛坯G的状态的图。
如图6(a)所示,由块体181、182作出的凹部180C将从熔融玻璃流出口111流出的熔融玻璃LG挡住,如图6(b)所示,在规定的时机,使块体181、182迅捷地向熔融玻璃LG流动的下游侧移动。据此,熔融玻璃LG被切割。此后,在规定的时机,如图6(c)所示,块体181、182分离。据此,由块体181、182保持的熔融玻璃LG一下子下落,料滴GG因熔融玻璃LG的表面张力而成为球状。球状的料滴GG在下落途中,如图6(d)所示,由第一模具121和第二模具122夹着,被模压成形,据此,制作圆形状的玻璃毛坯G。
图7(a)~(c)是说明替代料滴GG,使由未图示出的软化炉加热的光学玻璃的块CP下落,从下落途中的两侧由模具221、222夹着进行模压成形的变形例的图。图7(a)是表示成形加热了的光学玻璃的块前的状态的图,图7(b)是表示使光学玻璃的块下落的状态的图,图7(c)是表示模压成形光学玻璃的块,作出玻璃毛坯G的状态的图。
如图7(a)所示,装置201由玻璃材把持机构212将光学玻璃的块CP向模压单元220的上部的位置运送,在该位置,如图7(b)所示,将由玻璃材把持机构212对光学玻璃的块CP的把持释放,使光学玻璃的块CP下落。光学玻璃的块CP在下落途中,如图7(c)所示,由第一模具221和第二模具222夹着,成形圆形状的玻璃毛坯G。因为第一模具221以及第二模具222结构以及作用与图5所示的第一模具121以及第二模具122相同,所以,省略其说明。
[模具的温度控制]
在上述的本实施方式的模压成形中,如上所述,在模压成形前,第一模具121以及第二模具122的温度被保持在与熔融玻璃LG的玻璃转化温度(Tg)相比充分低的温度,进而,将从熔融玻璃与第一模具121以及第二模具122接触到离开为止的第一模具121以及第二模具122的温度控制在不足熔融玻璃LG的玻璃转化点(Tg)的温度。
另外,优选在模压成形熔融玻璃的过程中,总是控制成比第一模具121以及第二模具122的温度低。更优选在模压成形熔融玻璃的过程中,控制成不足玻璃转化点(Tg),且总是比第一模具121以及第二模具122的温度低。
这里,模具的温度例如是在从模具的内周面121a、122a中的与玻璃毛坯的中心位置对应的地点(例如,内周面121a、122a的中心点)向模具的内部移动了1mm的地点,使用热电偶计量时的温度。
只要维持图4所示的第一模具121以及第二模具122的形态,能够使从熔融玻璃与第一模具121以及第二模具122接触到离开为止的第一模具121以及第二模具122的温度不足熔融玻璃LG的玻璃转化点(Tg)即可,但是,在不能的情况下,通过在模具配设排热部,将模压成形过程中的模具的温度控制成不足玻璃转化点(Tg)。下面,参见图8以及图9,对模具的温度控制的具体例进行说明。
图8的(a)~(c)分别表示用于降低第一以及第二模具121、122的各自的温度的排热部125。排热部125由公知的紧固构件与模具连结,以便与各模具的外周面面接触,是为了将模具保持的热向外部排热而设置。
图8(a)是将排热部125设置成与第一以及第二模具121、122的各自的外周面的大致整个面面接触的例。图8(b)所例示的排热部125呈凹形状,被构成为通过相对于其中央的凹陷部由空气供给机构(未图示出)供给空气来有效地进行热交换。图8(c)所例示的排热部125呈由多个翅片构成的散热片的形态,期望通过增大相对于外气的排热面积来有效地进行冷却。在图8(c)的情况下,也能够通过由空气供给机构(未图示出)供给空气有效地进行热交换。
另外,优选排热部125由具有比第一以及第二模具121、122高的热传导率的部件构成。例如,在第一以及第二模具121、122由超硬合金(例如,VM40)构成的情况下,排热部125可以由铜、铜合金、铝或铝合金等构成。排热部125通过具有比第一以及第二模具121、122高的热传导率,可以将第一以及第二模具121、122的热有效地向外部排出。另外,超硬合金(VM40)的热传导率为71(W/m·K),铜的热传导率为400(W/m·K)。构成排热部125的部件可以与构成第一以及第二模具121、122的金属的热传导率、硬度、厚度尺寸等相应地适宜选择。另外,由于第一以及第二模具121、122有必要具有能够抗模压的强度,所以,优选不与排热部125一体化地被形成。
图9所示的排热部125是具备水冷机构(未图示出)的情况下的一例。在这种情况下,例如,由能够具备冷却水储藏罐、水泵以及配管的水冷机构,将冷却水向排热部125的内部供给。在排热部125的内部设置冷却水用通路。从水冷机构供给的冷却水在冷却水用通路通过,对从模具传热到排热部125的热进行吸热,冷却水被加温,从排热部125向水冷机构的罐排出。由这样的水冷系统,也能够使第一以及第二模具121、122的温度降低。
使用图8以及图9所例示那样的构件,在本实施方式的模压成形中,将从熔融玻璃与第一模具121以及第二模具122接触到离开为止的第一模具121以及第二模具122的温度控制成不足熔融玻璃LG的玻璃转化点(Tg)的温度。为此,在本实施方式的模压成形方法中,与不存在熔融玻璃仅与一方的模具长期接触的情况相辅相成,通过进行模具的上述温度控制,与以往的垂直直接模压法不同,即使使用做成表面粗糙度极低的内周面的模具,也能够防止熔融玻璃LG熔敷在模具,因此,没有必要使脱模材料附着在模具的表面。
另外,通过设置排热部125,模压成形熔融玻璃LG时的第一模具121的内周面121a以及第二模具122的内周面122a各自的中央部和周缘部的温度差(模压成形面内的温度差)变小,模压成形后,所得到的玻璃毛坯G的表面起伏良好。
(b)划线工序(步骤S20;形状加工工序)
接着,对划线工序进行说明。在模压成形工序后,在划线工序中,相对于所成形的玻璃毛坯G进行划线。
这里,划线是指为了将被成形的玻璃毛坯G做成规定的尺寸的盘形状,而在玻璃毛坯的表面由超硬合金制或者由金刚石粒子构成的划线器设置两个同心圆(内侧同心圆以及外侧同心圆)状的切割线(线状的切痕)的情况。被划线成两个同心圆的形状的玻璃毛坯被局部加热,切痕因玻璃毛坯的热膨胀的差异而增长,据此,外侧同心圆的外侧部分以及内侧同心圆的内侧部分被除去(割断)。在该划线中,在得到高的同心度方面,优选通过由同轴的划线器同时进行两个同心圆状的切割线的形成来同时进行内孔形成和外形形成。另外,通过相对于玻璃毛坯,使用空心钻等形成圆孔,也能够得到盘状的玻璃基板。
另外,就划线刀具为轮状构造的情况,还有由划线刀具进行的割断工序的细节而言,请参见日本特开2009-269762号公报。
在本实施方式中,由于在作为前工序的模压成形工序得到的玻璃毛坯的主表面的算术平均粗糙度Ra小到0.001~0.1μm,也没有附着脱模材料,所以,在划线中或者划线后不存在玻璃毛坯裂开的情况,在批量生产工序中,能够确保高的成品率。另外,也不存在划线后的玻璃基板的外形以及/或者中心孔的正圆度或是两者的同心度恶化的情况。
另外,在本实施方式的模压成形方法中,由于玻璃毛坯的两主表面的表面粗糙度相同,所以,在割断时,龟裂的伸展良好,难以产生缺口。
在产生剪刀印(以形成料滴时的切割痕为起因,在玻璃毛坯上产生的线状的印)的情况下,可以在将剪刀印形成在毛坯的大致中心或毛坯的端部的基础上,形成切痕,以便使剪刀印未被包括在割断后的玻璃毛坯上。即、可以是剪刀印的位置位于内侧同心圆的内侧或外侧同心圆的外侧。
另外,就高Tg且高线膨胀系数的玻璃而言,针对用本实施方式的模压成形方法形成的玻璃毛坯,存在在模具的表面残存应力应变的情况。可以认为这是由于在玻璃为热传导性低的材料的基础上,因玻璃毛坯的主表面的位置,使得冷却经历略微不同。可以认为在熔融玻璃块被模压时,可以说是在极短的时间,一面伸展,一面被冷却,所以,在伸展程度不同的内侧和外侧冷却经历不同。为此,了解到即使一面进行控制,使模具面内的温度均匀,一面进行模压以及此后的冷却,也存在因玻璃毛坯的主表面上的位置,使得应力应变的大小不同的情况。了解了这样的情况,具体地说,是在玻璃毛坯的主表面,靠近外周的位置的残存在主表面上的应力应变大。这样的现象在怎样的玻璃中都会产生,就Tg在620℃以上的玻璃而言,更容易产生。再有,若Tg在650℃以上,则变得明显。推测这是由于因Tg越高,从熔融状态到固化为止的时间越短,使得模压时的伸展的影响相对地变大。
另外,线膨胀系数越大,越容易产生应力应变。这是因为相对于温度变化的变形量变大。应力应变在线膨胀系数为50×10-7/℃以上时容易产生,若线膨胀系数在70×10-7/℃以上,则更容易产生。
在本实施方式的划线工序中,优选OD侧的切痕的推压力与ID侧的切痕的推压力相比为1.1~1.5倍。就切痕深度而言,也可以通过在ID和OD改变划线器向玻璃毛坯的推压力来控制。具体的切痕深度优选在ID:0.05~0.15mm、OD:0.05~0.15mm的范围内。也就是说,好的是通过使OD侧的切痕的推压力比ID侧的切痕的推压力大,结果使切痕深度为相同程度。另外,划线刀具相对于玻璃毛坯的主表面歪斜地进入,切痕深度并非是该歪斜方向,而是玻璃毛坯的板厚方向的深度。若切痕深度比0.05mm浅,则难以进行割断,若切痕深度比0.15mm深,则存在产生缺口的可能性。
在本申请发明者的研究中,了解到由于若使用高Tg玻璃,水平直接模压,制造玻璃毛坯并划线,则容易在表面产生因压缩应力造成的应力应变,因此,存在切痕浅的情况。在这样的情况下,由于压缩应力的大小在毛坯的中心附近最小,趋向外周变大,所以,总是外周侧的划线深度浅。因此,通过使划线的推压力为内周<外周,可以在内周和外周设定恰当的推压力,能够使内外两个切痕深度在所希望的范围。这样一来,缺口等的产生、正圆度·同心度的恶化被抑制,划线中的成品率良好。
(c)端部加工工序(步骤S30)
接着,对端部加工工序进行说明。在端部加工工序中,包括针对划线工序后的玻璃基板的端部的倒角加工(外周端部以及内周端部的倒棱加工)。倒角加工是在划线工序后的玻璃基板的外周端部以及内周端部,在主表面和与主表面垂直的侧壁部之间,由金刚石磨石实施倒棱的形状加工。倒棱角度相对于主表面例如为40~50度。
(d)由固定磨粒进行的磨削工序(步骤S40)
在由固定磨粒进行的磨削工序中,使用具备行星齿轮机构的两面磨削装置,相对于端部加工工序后的玻璃基板的主表面进行磨削加工(机械加工)。基于磨削的加工余量例如为几个μm~100μm左右。两面磨削装置具有上下一对平台(上平台以及下平台),玻璃基板被夹持在上平台以及下平台之间。而且,通过移动操作上平台或下平台的任意一方或双方,使玻璃基板和各平台相对移动,据此,能够磨削该玻璃基板的两主表面。
另外,在本实施方式的模压成形工序中,由于能够制作例如平面度为4μm以下的平面度极高的玻璃毛坯,所以,也可以不进行该磨削工序。另外,也可以在磨削工序前进行使用了与在磨削工序中使用的装置相同的两面磨削装置以及氧化铝系游离磨粒的抛光工序。
另外,刚刚进行模压成形后的玻璃毛坯的主表面的算术平均粗糙度Ra若为0.1μm以下,则即使省略该磨削工序,也能够得到作为目标的磁盘用玻璃基板的表面性状。
(e)端面研磨工序(步骤S50)
接着,进行磨削工序后的玻璃基板的端面研磨。
在端面研磨中,通过刷式研磨对玻璃基板的内周端面以及外周端面进行镜面精加工。此时,使用作为游离磨粒含有氧化铈等的微粒子的浆料。通过进行端面研磨,将在玻璃基板的端面上附着的灰尘等的污染、损毁或者伤痕等损伤除去,据此,能够防止热粗糙的产生、防止成为钠、钾等腐蚀的原因的离子析出的产生。
(f)第一研磨工序(步骤S60)
接着,对端面研磨工序后的玻璃基板的主表面实施第一研磨。基于第一研磨的加工余量例如为几μm~50μm左右。第一研磨以除去因由固定磨粒进行的磨削而残留在主表面上的伤痕、应变,调整微小的表面凹凸(微波纹、粗糙度)为目的。在第一研磨工序中,使用与在磨削工序使用的部件构造相同的两面研磨装置,一面给予研磨液,一面进行研磨。使研磨液含有的研磨剂例如是氧化铈磨粒或者氧化锆磨粒。
另外,在第一研磨工序中,针对玻璃基板的主表面进行研磨,使表面粗糙度(Ra)在0.5nm以下,并且使微波纹(MW-Rq)在0.5nm以下。
这里,微波纹能够用作为主表面整个面的半径14.0~31.5mm的区域中的波长带宽100~500μm的粗糙度被算出的RMS(Rq)值表示,例如,能够使用普利特(ポリテック)公司制的Model-4224进行计量。
表面粗糙度用由JIS B0601:2001规定的算术平均粗糙度Ra表示,在为0.006μm以上200μm以下的情况下,例如,用三丰(ミツトヨ)公司制的粗糙度测定机SV-3100测定,能够用由JIS B0633:2001规定的方法算出。其结果为,在粗糙度为0.03μm以下的情况下,例如,能够用日本Veeco公司制的扫描型探针显微镜(原子间力显微镜;AFM)纳秒示波器计量,用由JIS R1683:2007规定的方法算出。在本申请中,能够使用在1μm×1μm见方的测定区域,以512×512像素的分辨率测定时的算术平均粗糙度Ra。
(g)化学强化工序(步骤S70)
接着,第一研磨工序后的玻璃基板被化学强化。
作为化学强化液,例如能够使用硝酸钾(60重量%)和硫酸钠(40重量%)的混合液等。在化学强化工序中,将化学强化液加热到例如300℃~400℃,在将清洗了的玻璃基板预热到例如200℃~300℃后,使玻璃基板浸渍在化学强化液中例如3小时~4小时。
通过将玻璃基板浸渍在化学强化液,玻璃基板的表层的锂离子以及钠离子被分别置换为化学强化液中的离子半径相对大的钠离子以及钾离子,据此,在表层部分形成压缩应力层,玻璃基板被强化。另外,清洗被化学强化处理了的玻璃基板。例如,在由硫酸清洗后,由纯水等清洗。
(h)第二研磨工序(步骤S80)
接着,对化学强化工序后的玻璃基板实施第二研磨。基于第二研磨的加工余量例如为1μm左右,具体地说,优选在0.5~2μm的范围内。若加工余量比该范围小,则存在不能充分降低表面粗糙度的情况。另外,若比该范围大,则存在导致端部形状恶化(下垂等)的情况。第二研磨以主表面的镜面研磨为目的。在第二研磨中,例如使用在第一研磨中使用的研磨装置。此时,与第一研磨不同之处在于游离磨粒的种类以及粒子尺寸不同和树脂抛光机的硬度不同。
作为用于第二研磨的游离磨粒,例如使用混浊于浆料的硅胶等的微粒子(粒子尺寸:直径10~50nm程度)。
通过使用中性洗涤剂、纯水、IPA等清洗被研磨了的玻璃基板,得到磁盘用玻璃基板。
虽然并非必须实施第二研磨工序,但是,在能够使玻璃基板的主表面的表面凹凸的水平成为更良好的水平这点,优选实施。通过实施第二研磨工序,能够使主表面的粗糙度(Ra)在0.15nm以下,更优选在0.1nm以下,且使上述主表面的微波纹(MW-Rq)在0.3nm以下,更优选在0.1nm以下。
如上面说明的那样,根据本实施方式的磁盘用玻璃基板的制造方法,包括使用一对模具,对熔融玻璃的块直接模压的模压成形工序。在该成形工序中,不存在熔融玻璃与仅一方的模具长期接触的情况,另外,从熔融玻璃与一对模具接触到离开为止的模具的温度被控制在成为不足熔融玻璃的玻璃转化点(Tg)的温度,因此,不必使用于防止熔融玻璃熔敷在模具上的脱模材料附着在模具的表面即可完成。由于不存在熔融玻璃熔敷在模具的情况,所以,能够使模压成形面的表面粗糙度极小,由于该模压成形面被形状转印,所以,通过模压成形得到的玻璃毛坯的表面粗糙度也极小。为此,在作为下个工序的划线工序中,使划线刀具与表面粗糙度极小的平滑的主表面碰撞,由划线刀具形成的两个同心圆状的切割线的正圆度以及同心度成为极其良好的水平。其结果为,通过划线得到的玻璃基板的外形以及中心孔的正圆度及同心度极高。
[磁盘]
经过上面的各工序,制作磁盘用玻璃基板。使用该磁盘用玻璃基板,像下述那样得到磁盘。
磁盘例如做成在玻璃基板的主表面上,按照从靠近主表面开始的顺序至少叠层附着层、衬底层、磁性层(磁记录层)、保护层、润滑层的结构。
例如,将基板导入进行了抽真空的成膜装置内,通过DC磁控溅射法在Ar环境中依次在基板主表面上成膜附着层到磁性层。作为附着层,例如能够使用CrTi,作为衬底层,例如能够使用CrRu。作为磁性层,例如能够使用CoPt系合金。另外,也可以形成L10有序构造的CoPt系合金、FePt系合金,作为热辅助磁记录用的磁性层。在上述成膜后,例如通过CVD法使用C2H4,成膜保护层,接着进行向表面导入氮的氮化处理,据此,能够形成磁记录媒体。此后,例如将PFPE(全氟聚醚)用浸涂法涂抹在保护层上,据此,能够形成润滑层。
实施例
下面,通过实施例进一步说明本发明。但是,本发明并非是被实施例所示的样态限定的发明。
(1)熔融玻璃的制作
为了得到下面的组成的玻璃,称量并混合原料,做成调合原料。将该原料投入熔融容器,加热熔融,并澄净、搅拌,制作不含泡、未熔解物的均质的熔融玻璃。在得到的玻璃中看不出泡、未熔解物、结晶的析出、构成熔融容器的耐火物、白金的混入物。得到的熔融玻璃的玻璃转化点(Tg)为510℃。
[玻璃的组成]
是由换算为氧化物基准,以摩尔%表示由具有SiO250~75%、Al2O31~15%、从Li2O、Na2O以及K2O选择的至少一种的成分合计为5~35%、从MgO、CaO、SrO、BaO以及ZnO选择的至少一种的成分合计为0~20%、以及从ZrO2、TiO2、La2O3、Y2O3、Ta2O5、Nb2O5以及HfO2选择的至少一种成分合计为0~10%的组成构成的非晶的铝硅酸盐玻璃。玻璃转化点(Tg)为505℃,线膨胀系数为80×10-7/℃。
准备上述熔融玻璃,使用上述模压成形方法(使用图3、图4的装置的方法),制作直径75mm、厚度0.9mm的玻璃毛坯。从熔融玻璃流出口111排出的熔融玻璃材料LG的温度为1300℃,此时的熔融玻璃材料LG的粘度为700泊。
从熔融玻璃流出口111排出的熔融玻璃材料LG被切割单元160切割,形成直径约20mm的料滴GG。料滴GG是由模压单元以载荷3000kgf模压,直至其温度在熔融玻璃材料的玻璃转化温度(Tg)以下,形成直径75mm的玻璃毛坯。
·实施例1
在表1所示的实施例1中,遍及模具的成形面的整个区域配设图8(a)所示的排热部,进行模压成形。排热部由铜形成,厚度做成30mm。另外,使用成形面(尤其是与熔融玻璃接触的接触面)的表面粗糙度(算术平均粗糙度Ra)为0.01μm以上,且不足0.1μm的模具。此时,测定从熔融玻璃与模具接触到离开为止的模具的最高温度,为495℃。相对于模压成形后的玻璃毛坯进行划线(ID(内孔)和OD(外形)同时形成),得到外径为65mm,中心孔径为20mm的玻璃基板。
·实施例2
在表1所示的实施例2中,使用与实施例1相同的排热部,进行模压成形。另外,使用成形面的表面粗糙度(算术平均粗糙度Ra)在0.1μm以上,且不足0.5μm的模具。与实施例1同样,测定模具的最高温度,为495℃。与实施例1同样,相对于模压成形后的玻璃毛坯进行划线,得到外径为65mm,中心孔径为20mm的玻璃基板。
·实施例3
在表1所示的实施例3中,使用与实施例1相同的排热部进行模压成形。另外,使用成形面的表面粗糙度(算术平均粗糙度Ra)在0.5μm以上,且不足2.0μm的模具。与实施例1同样,测定模具的最高温度,为495℃。与实施例1同样,相对于模压成形后的玻璃毛坯进行划线,得到外径为65mm,中心孔径为20mm的玻璃基板。
另外,模具的成形面的表面粗糙度用由JIS B0601:2001规定的算术平均粗糙度Ra表示,在0.006μm以上,200μm以下的情况下,例如,用三丰公司制的粗糙度测定机SV-3100测定,能够用由JISB0633:2001规定的方法算出。其结果为,粗糙度在0.03μm以下的情况下,例如,能够用日本Veeco公司制的扫描型探针显微镜(原子间力显微镜;AFM)纳秒示波器计量,通过由JIS R1683:2007规定的方法算出。在本申请中,能够使用在10μm×10μm见方的测定区域,以256×256像素的分辨率测定时的算术平均粗糙度Ra。
[表1]
[实施例的评价]
表1中的评价是对各实施例的玻璃毛坯各100张进行划线,以玻璃毛坯没有裂开,或没有产生不能在后工序中去除干净那样大的缺口、开裂,能够隔断为盘状的张数的比例(划线的成品率)为基础进行评价。评价基准如下。
○○:划线的成品率(%)为98%以上
○:划线的成品率(%)为95%以上,不足98%
△:划线的成品率(%)为90%以上,不足95%
在实施例1~3中,由于没有使用脱模材料,所以,在成形后得到的玻璃毛坯的主表面的表面粗糙度为大致与模具的成形面的表面粗糙度相同的值。确认了尤其是若使模具的成形面的表面粗糙度(Ra)在0.5μm以下,则划线的成品率特别良好。
接着,使用与实施例1~3不同的组成的玻璃(Tg:630℃、100~300℃中的平均线膨胀系数为80×10-7/℃),实施与实施例1~3相同的实验(实施例4~6)。模具的最高温度控制成610℃。
供实验的玻璃组成如下。
[实施例4~6中的玻璃组成]
以摩尔%表示,含有
SiO256~75%、
Al2O31~11%、
Li2O超过0%,且在4%以下、
Na2O在1%以上,且不足15%、
K2O在0%以上,且不足3%,
并且实质上不含BaO,
从由Li2O、Na2O以及K2O构成的群选出的碱金属氧化物的合计含有量为6~15%的范围,
Li2O含有量相对于Na2O含有量的摩尔比(Li2O/Na2O)不足0.50,
K2O含有量相对于上述碱金属氧化物的合计含有量的摩尔比{K2O/(Li2O+Na2O+K2O)}为0.13以下,
从由MgO、CaO以及SrO构成的群选出的碱土类金属氧化物的合计含有量为10~30%的范围,
MgO以及CaO的合计含有量为10~30%的范围,
MgO以及CaO的合计含有量相对于上述碱土类金属氧化物的合计含有量的摩尔比{(MgO+CaO)/(MgO+CaO+SrO)}为0.86以上,
上述碱金属氧化物以及碱土类金属氧化物的合计含有量为20~40%的范围,
MgO、CaO以及Li2O的合计含有量相对于上述碱金属氧化物以及碱土类金属氧化物的合计含有量的摩尔比{(MgO+CaO+Li2O)/(Li2O+Na2O+K2O+MgO+CaO+SrO)为0.50以上,
从由ZrO2、TiO2、Y2O3、La2O3、Gd2O3、Nb2O5以及Ta2O5构成的群选出的氧化物的合计含有量超过0%,且在10%以下,
上述氧化物的合计含有量相对于Al2O3含有量的摩尔比{(ZrO2+TiO2+Y2O3+La2O3+Gd2O3+Nb2O5+Ta2O5)/Al2O3}为0.40以上。
实施例4~6的划线的成品率如下。
实施例4:98%
实施例5:97%
实施例6:93%
进而,使用与实施例1~3不同的组成的玻璃(Tg:680℃、100~300℃中的平均线膨胀系数为80×10-7/℃),实施与实施例1~3相同的实验(实施例7~9)。模具的最高温度控制成660℃。
供实验的玻璃组成如下。
[实施例4~6中的玻璃组成]
是以摩尔%表示,含有
SiO250~75%、
Al2O30~5%、
Li2O0~3%、
ZnO0~5%、
Na2O以及K2O合计3~15%、
MgO、CaO、SrO以及BaO合计14~35%、
ZrO2、TiO2、La2O3、Y2O3、Yb2O3、Ta2O5、Nb2O5以及HfO2合计2~9%,
摩尔比[(MgO+CaO)/(MgO+CaO+SrO+BaO)]为0.8~1的范围,且
摩尔比[Al2O3/(MgO+CaO)]为0~0.30的范围内的玻璃。
实施例7~9的划线的成品率如下。
实施例7:97%
实施例8:96%
实施例9:91%
从通过比较实施例1~3和实施例4~9的结果可知,若玻璃的Tg增加,则成品率低下。研究其原因,是在OD侧产生了缺口、开裂。进而,使用巴比涅法调查玻璃毛坯的板厚方向的应力应变,了解到在OD侧产生应力应变。因此,在划线工序中,通过使向OD侧施加的推压力为ID侧的1.2倍,在ID侧和OD侧均使切痕深度为0.1mm,进行与实施例4、5、7、8相同的评价,成品率均得到改善,进而全部在98%以上。
接着,以按照模具的表面粗糙度的不同制作了在各实施例中使用的玻璃的玻璃毛坯为基础,评价划线的成品率,如下表2所示。据此,了解到通过使模具的表面粗糙度在0.1μm以下,划线的成品率最为良好。
[表2]
上面,对本发明的实施方式详细地进行了说明,本发明的磁盘用玻璃基板的制造方法并不被上述实施方式限定,当然也可以在不脱离本发明的主旨的范围进行各种改进、变更。
符号说明
1:磁盘用玻璃基板;2:中心孔。

Claims (6)

1.一种磁盘用玻璃基板的制造方法,所述磁盘用玻璃基板的制造方法包括:
通过由一对模具对熔融玻璃的块进行直接模压来成形圆板状的玻璃毛坯的成形工序;和
形状加工工序,在上述形状加工工序中,在上述玻璃毛坯的主表面由同轴的划线器同时形成两个同心圆状的切痕后,使该切痕增长并割断,来进行用于形成盘形状的玻璃基板的内孔形成以及外形形成,
所述磁盘用玻璃基板的制造方法的特征在于,
在上述成形工序中,使从熔融玻璃与模具接触到离开为止的上述一对模具的温度为不足上述熔融玻璃的玻璃转化点(Tg)的温度,且不使脱模材料附着在上述一对模具的表面地进行模压成形,
在上述形状加工工序中,使经由上述划线器施加在上述玻璃毛坯上而形成外形形成用的切痕的推压力,比经由上述划线器施加在上述玻璃毛坯上而形成内孔形成用的切痕的推压力高。
2.如权利要求1所述的磁盘用玻璃基板的制造方法,其特征在于,在上述一对模具中,与熔融玻璃接触的接触面的算术平均粗糙度(Ra)在0.5μm以下。
3.如权利要求2所述的磁盘用玻璃基板的制造方法,其特征在于,上述接触面的算术平均粗糙度(Ra)在0.1μm以下。
4.如权利要求1所述的磁盘用玻璃基板的制造方法,其特征在于,在上述成形工序中,使用上述一对模具对下落中的上述熔融玻璃的块从与其下落方向正交的方向进行模压成形。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的磁盘用玻璃基板的制造方法,其特征在于,在上述成形工序中,进行模压成形,以便使上述模具的与熔融玻璃接触的部分的温度在上述一对模具之间实质上成为相同的温度。
6.如权利要求1至4中的任一项所述的磁盘用玻璃基板的制造方法,其特征在于,在上述形状加工工序中,同时进行内孔形成以及外形形成。
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