JP2001220154A - ガラス基板の製造方法およびガラス基板の製造装置 - Google Patents
ガラス基板の製造方法およびガラス基板の製造装置Info
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- C03B11/06—Construction of plunger or mould
- C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
- C03B11/088—Flat discs
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- C03B11/12—Cooling, heating, or insulating the plunger, the mould, or the glass-pressing machine; cooling or heating of the glass in the mould
- C03B11/125—Cooling
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2215/00—Press-moulding glass
- C03B2215/40—Product characteristics
- C03B2215/44—Flat, parallel-faced disc or plate products
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 表面の平滑性および形状精度に優れ、磁気デ
ィスクなどの記録媒体に最適なガラス基板を、安価で大
量に生産することを可能とするガラス基板の製造方法お
よび製造装置を提供する。 【解決手段】 加熱軟化したガラス素材を加圧成形し、
外径φＸと厚さＹの関係がＸ＞４０Ｙなるガラス基板を
成形する加圧成形工程と、加圧成形工程の後ガラス基板
を冷却する冷却工程と、ガラス基板を取り出す工程とを
含むガラス基板の製造方法。冷却工程において、加圧成
形工程後のガラス基板を、その中心部の温度が周辺部の
温度よりも低い温度勾配となる条件で冷却する。
ィスクなどの記録媒体に最適なガラス基板を、安価で大
量に生産することを可能とするガラス基板の製造方法お
よび製造装置を提供する。 【解決手段】 加熱軟化したガラス素材を加圧成形し、
外径φＸと厚さＹの関係がＸ＞４０Ｙなるガラス基板を
成形する加圧成形工程と、加圧成形工程の後ガラス基板
を冷却する冷却工程と、ガラス基板を取り出す工程とを
含むガラス基板の製造方法。冷却工程において、加圧成
形工程後のガラス基板を、その中心部の温度が周辺部の
温度よりも低い温度勾配となる条件で冷却する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク等の
記録媒体に最適なディスク用ガラス基板を、大量かつ安
価に生産するガラス基板の製造方法、及びガラス基板の
製造装置に関する。
記録媒体に最適なディスク用ガラス基板を、大量かつ安
価に生産するガラス基板の製造方法、及びガラス基板の
製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、磁気記録の分野、特に磁気ディス
クにおいては、小型化、薄型化、高容量化などの高性能
化が進んでおり、それに伴い、高密度磁気記録媒体への
要求が高まっている。ガラス基板を用いた磁気記録媒体
は、高剛性、高硬度で平滑化が容易であって、高密度
化、高信頼性化に極めて有利なことから検討が盛んであ
る。
クにおいては、小型化、薄型化、高容量化などの高性能
化が進んでおり、それに伴い、高密度磁気記録媒体への
要求が高まっている。ガラス基板を用いた磁気記録媒体
は、高剛性、高硬度で平滑化が容易であって、高密度
化、高信頼性化に極めて有利なことから検討が盛んであ
る。
【０００３】従来、磁気ディスク用ガラス基板は、所定
のサイズに切り抜かれた後、平滑な表面を得るために基
板を研磨する研磨法により製造されてきた。しかしなが
ら、近年、基板表面には超平滑性が要求され、研磨工程
には技術的にも非常に難しい高い精度が求められるよう
になり、こうした基板を１枚１枚研磨する製造方法は、
多くの工程を要し、製品が高価になるという欠点があっ
た。
のサイズに切り抜かれた後、平滑な表面を得るために基
板を研磨する研磨法により製造されてきた。しかしなが
ら、近年、基板表面には超平滑性が要求され、研磨工程
には技術的にも非常に難しい高い精度が求められるよう
になり、こうした基板を１枚１枚研磨する製造方法は、
多くの工程を要し、製品が高価になるという欠点があっ
た。
【０００４】一方、ガラス素材を加熱、成形、冷却し、
金型成形面を高精度で転写するプレス成形法は、後加工
を必要としないため、安価で生産性が高く、かつ高品質
である。従って、光学素子製造の分野では既に数多くの
検討がなされ、実用化が図られている。
金型成形面を高精度で転写するプレス成形法は、後加工
を必要としないため、安価で生産性が高く、かつ高品質
である。従って、光学素子製造の分野では既に数多くの
検討がなされ、実用化が図られている。
【０００５】しかしながら、磁気ディスク用ガラス基板
の様に外径が大きく、基板厚が薄く、外径と基板厚との
比が大きなもの（例えば、２．５インチサイズの磁気デ
ィスク用ガラス基板では、外径６５mm、基板厚み０．６
３５mmで、外径と基板厚との比は、約１００：１）を成
形することは、光学素子の様に、レンズ厚と外径との比
が比較的小さく、曲率を持つものを成形する時とは違っ
た技術課題を有する。
の様に外径が大きく、基板厚が薄く、外径と基板厚との
比が大きなもの（例えば、２．５インチサイズの磁気デ
ィスク用ガラス基板では、外径６５mm、基板厚み０．６
３５mmで、外径と基板厚との比は、約１００：１）を成
形することは、光学素子の様に、レンズ厚と外径との比
が比較的小さく、曲率を持つものを成形する時とは違っ
た技術課題を有する。
【０００６】例えば特開平８−２３１２３１号公報に
は、ダイプレートおよびダイに金型を保持し、ダイプレ
ートおよびダイを介して金型を均一に冷却し、ガラスレ
ンズの面精度を安定にするレンズ成形装置を用いた方法
が示されている。
は、ダイプレートおよびダイに金型を保持し、ダイプレ
ートおよびダイを介して金型を均一に冷却し、ガラスレ
ンズの面精度を安定にするレンズ成形装置を用いた方法
が示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、外径φ
Ｘと厚さＹの関係がＸ＞４０Ｙなるような薄肉のガラス
基板を成形するときには、このような冷却方法では、金
型温度の均一性は改善されるものの、金型は外周部から
冷えていく。そのため、成形されたガラス基板も外周部
から冷却され、固化していく。成形されたガラス基板に
は、冷却時熱収縮によりひずみが発生し、外周部より固
化していくために中心部に応力が集中し、ガラス基板に
クラックが入ったり、著しい場合には、割れるという重
大な欠陥が発生した。そのため、安価で生産性の優れた
プレス成形法によりガラス基板を生産することができな
かった。
Ｘと厚さＹの関係がＸ＞４０Ｙなるような薄肉のガラス
基板を成形するときには、このような冷却方法では、金
型温度の均一性は改善されるものの、金型は外周部から
冷えていく。そのため、成形されたガラス基板も外周部
から冷却され、固化していく。成形されたガラス基板に
は、冷却時熱収縮によりひずみが発生し、外周部より固
化していくために中心部に応力が集中し、ガラス基板に
クラックが入ったり、著しい場合には、割れるという重
大な欠陥が発生した。そのため、安価で生産性の優れた
プレス成形法によりガラス基板を生産することができな
かった。
【０００８】近年では特にガラス基板を薄く、表面を超
平滑にする要望があり、基板厚みが薄くなるほど、また
金型転写面を超平滑にするほどその傾向が強くなり、プ
レス成形法で、ガラス基板を製造することは困難であっ
た。
平滑にする要望があり、基板厚みが薄くなるほど、また
金型転写面を超平滑にするほどその傾向が強くなり、プ
レス成形法で、ガラス基板を製造することは困難であっ
た。
【０００９】したがって本発明の目的は、上記従来技術
の欠点を解消し、超平滑な表面を有し外径と基板厚との
比が大きな、磁気ディスクなどの記録媒体に最適なガラ
ス基板を、プレス成形により製造するための、ガラス基
板の製造方法およびガラス基板の製造装置を提供するこ
とである。
の欠点を解消し、超平滑な表面を有し外径と基板厚との
比が大きな、磁気ディスクなどの記録媒体に最適なガラ
ス基板を、プレス成形により製造するための、ガラス基
板の製造方法およびガラス基板の製造装置を提供するこ
とである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のガラス基板の製造方法は、加熱軟化したガ
ラス素材を加圧成形し、外径φＸと厚さＹの関係がＸ＞
４０Ｙなるガラス基板を成形する加圧成形工程と、加圧
成形工程の後ガラス基板を冷却する冷却工程と、ガラス
基板を取り出す工程とを含むガラス基板の製造方法であ
って、冷却工程において、加圧成形工程後のガラス基板
を、その中心部の温度が周辺部の温度よりも低い温度勾
配となる条件で冷却することを特徴とする。
め、本発明のガラス基板の製造方法は、加熱軟化したガ
ラス素材を加圧成形し、外径φＸと厚さＹの関係がＸ＞
４０Ｙなるガラス基板を成形する加圧成形工程と、加圧
成形工程の後ガラス基板を冷却する冷却工程と、ガラス
基板を取り出す工程とを含むガラス基板の製造方法であ
って、冷却工程において、加圧成形工程後のガラス基板
を、その中心部の温度が周辺部の温度よりも低い温度勾
配となる条件で冷却することを特徴とする。
【００１１】この構成によれば、冷却工程において、成
形ガラス基板は中心部から固化が始まり、冷却時に発生
する熱収縮による歪みの集中を防止することができる。
従って、外径の大きな、薄いガラス基板の成形時に発生
するクラックおよびソリを防止することができる。
形ガラス基板は中心部から固化が始まり、冷却時に発生
する熱収縮による歪みの集中を防止することができる。
従って、外径の大きな、薄いガラス基板の成形時に発生
するクラックおよびソリを防止することができる。
【００１２】この製造方法は、特にガラス基板の厚み
が、１ｍｍ以下である薄いガラス基板に好適である。上
記構成における冷却工程において、加圧成形工程での圧
力よりも低い圧力下で、加圧成形工程後のガラス基板を
ガラス転移点近傍の所定温度まで冷却することが望まし
い。
が、１ｍｍ以下である薄いガラス基板に好適である。上
記構成における冷却工程において、加圧成形工程での圧
力よりも低い圧力下で、加圧成形工程後のガラス基板を
ガラス転移点近傍の所定温度まで冷却することが望まし
い。
【００１３】本発明のガラス基板の製造装置は、加熱軟
化したガラス素材を成形金型内に配し、加圧成形により
外径φＸと厚さＹの関係がＸ＞４０Ｙなるガラス基板を
製造する製造装置であって、成形金型に接するヒータ表
面に、冷却用の流体を流すための１系統以上の流路を形
成したことを特徴とする。この構成により、上記のガラ
ス基板の製造方法における冷却条件を容易に充足するこ
とが可能である。
化したガラス素材を成形金型内に配し、加圧成形により
外径φＸと厚さＹの関係がＸ＞４０Ｙなるガラス基板を
製造する製造装置であって、成形金型に接するヒータ表
面に、冷却用の流体を流すための１系統以上の流路を形
成したことを特徴とする。この構成により、上記のガラ
ス基板の製造方法における冷却条件を容易に充足するこ
とが可能である。
【００１４】上記構成において、流路に流体を流すこと
により、加圧成形されたガラス基板が、その中心部にお
いて周辺部よりも温度が低くなる温度勾配を持つように
構成する。また、流路を、ヒータ表面の中心部から周辺
部に向かって流体が流れるように形成することが望まし
い。
により、加圧成形されたガラス基板が、その中心部にお
いて周辺部よりも温度が低くなる温度勾配を持つように
構成する。また、流路を、ヒータ表面の中心部から周辺
部に向かって流体が流れるように形成することが望まし
い。
【００１５】さらに、流路の成形金型との接触面積を、
成形金型に接するヒータ表面の面積の１０〜３０％とす
ることが望ましい。
成形金型に接するヒータ表面の面積の１０〜３０％とす
ることが望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。
て、図面を参照して説明する。
【００１７】図１は、本発明の実施の形態におけるガラ
ス基板成形装置の概略を示す断面図である。この装置
は、ガラス基板成形用素材４を用いて、ガラス基板１９
を成形するように構成されている。ガラス基板成形用素
材４は載置台１５に供給され、硝材チャック１６によ
り、チャンバー１２内に移送される。成形されたガラス
基板１９は、冷却工程用の冷却上ヒータ１７と冷却下ヒ
ータ１８間に移載され、徐冷された後、成形装置から取
り出される。
ス基板成形装置の概略を示す断面図である。この装置
は、ガラス基板成形用素材４を用いて、ガラス基板１９
を成形するように構成されている。ガラス基板成形用素
材４は載置台１５に供給され、硝材チャック１６によ
り、チャンバー１２内に移送される。成形されたガラス
基板１９は、冷却工程用の冷却上ヒータ１７と冷却下ヒ
ータ１８間に移載され、徐冷された後、成形装置から取
り出される。
【００１８】ガラス基板成形用金型は、上型１、下型
２、及び規制部材３から構成されている。上型１は、所
望の表面粗さのガラス基板１９を得るための上型成形面
１ａを備えている。下型２は、上型１とほぼ同軸上に対
向配置され、所望の表面粗さのガラス基板１９を得るた
めの下型成形面２ａを備えている。規制部材３は、成形
完了時に上型１と下型２の間に形成される空隙の高さを
規制する。
２、及び規制部材３から構成されている。上型１は、所
望の表面粗さのガラス基板１９を得るための上型成形面
１ａを備えている。下型２は、上型１とほぼ同軸上に対
向配置され、所望の表面粗さのガラス基板１９を得るた
めの下型成形面２ａを備えている。規制部材３は、成形
完了時に上型１と下型２の間に形成される空隙の高さを
規制する。
【００１９】金型成形面の表面粗さ（中心線平均表面粗
さ：Ｒａ）は、磁気ディスク用としては５ｎｍ以下が適
当で、望ましくは２ｎｍ以下、さらに望ましくは１ｎｍ
以下である。
さ：Ｒａ）は、磁気ディスク用としては５ｎｍ以下が適
当で、望ましくは２ｎｍ以下、さらに望ましくは１ｎｍ
以下である。
【００２０】また、空隙は成形するガラス基板厚により
異なるが、ガラス基板の厚さとほぼ同じであり最大でも
１ｍｍ程度である。
異なるが、ガラス基板の厚さとほぼ同じであり最大でも
１ｍｍ程度である。
【００２１】ガラス基板成形用金型（規制部材３を含
む）は、タングステンカーバイト( ＷＣ）を主成分とす
る超硬合金により形成されるとともに、上型成形面１
ａ、下型成形面２ａは所望の表面粗さに加工され、白金
( Ｐｔ）系の合金保護膜により被覆されている。
む）は、タングステンカーバイト( ＷＣ）を主成分とす
る超硬合金により形成されるとともに、上型成形面１
ａ、下型成形面２ａは所望の表面粗さに加工され、白金
( Ｐｔ）系の合金保護膜により被覆されている。
【００２２】上型１は、チャンバー１２内に断熱板８を
介して支持された上ヒータ６に固定されている。また、
下型２は、シリンダ１１により上下駆動されるシリンダ
ロッド１０上に断熱板９を介して支持された下ヒータ７
に固定されている。上下ヒータ６、７に固定された成形
金型の裏面に接するヒータ表面６ａ，７ａには、図２に
示した、冷却用の流体を流すための流路２０ａ、２０ｂ
または２０ｃが形成されている。
介して支持された上ヒータ６に固定されている。また、
下型２は、シリンダ１１により上下駆動されるシリンダ
ロッド１０上に断熱板９を介して支持された下ヒータ７
に固定されている。上下ヒータ６、７に固定された成形
金型の裏面に接するヒータ表面６ａ，７ａには、図２に
示した、冷却用の流体を流すための流路２０ａ、２０ｂ
または２０ｃが形成されている。
【００２３】図２（ａ）に示す流路２０ａは、ヒータ中
心部からヒータ周辺部に至る螺旋状の溝として形成され
ている。中心部にはヒータ部を貫通した供給口２１が設
けられ、この穴より流路２０に冷却用流体を供給し、排
出口２２より排出する。それにより、金型の面内の温度
分布を制御することができる。このような温度分布の制
御により、加圧成形後のガラス基板を、中心部が周辺部
よりも低い温度条件で冷却できる。
心部からヒータ周辺部に至る螺旋状の溝として形成され
ている。中心部にはヒータ部を貫通した供給口２１が設
けられ、この穴より流路２０に冷却用流体を供給し、排
出口２２より排出する。それにより、金型の面内の温度
分布を制御することができる。このような温度分布の制
御により、加圧成形後のガラス基板を、中心部が周辺部
よりも低い温度条件で冷却できる。
【００２４】また、図２（ｂ）に示す流路２０ｂの様
に、中心部と周辺部に分割された別個の螺旋状の溝を設
け、供給条件を個別に制御することも効果的である。さ
らに、金型温度を計測しながら、冷却流体の流量を制御
することもできる。また、図２（ｃ）に示す流路２０ｃ
の様に、中心部から周辺部に向かって放射状に形成され
た溝であっても良い。この場合には、中心部の供給口２
１より冷却流体を供給し、周辺部では、成形室内に排出
している。中心部から冷却することによって、冷却時の
熱収縮による歪みは蓄積されず、薄く、径の大きなガラ
ス基板でも、割れたり、クラックが入ったりせずに成形
できる。
に、中心部と周辺部に分割された別個の螺旋状の溝を設
け、供給条件を個別に制御することも効果的である。さ
らに、金型温度を計測しながら、冷却流体の流量を制御
することもできる。また、図２（ｃ）に示す流路２０ｃ
の様に、中心部から周辺部に向かって放射状に形成され
た溝であっても良い。この場合には、中心部の供給口２
１より冷却流体を供給し、周辺部では、成形室内に排出
している。中心部から冷却することによって、冷却時の
熱収縮による歪みは蓄積されず、薄く、径の大きなガラ
ス基板でも、割れたり、クラックが入ったりせずに成形
できる。
【００２５】ヒータ表面６ａ，７ａに形成された冷却用
の流体を流すための流路２０ａ、２０ｂまたは２０ｃの
成形金型との接触面２３の面積は、成形金型のヒータ面
側の面積の１０〜３０％であることが望ましい。３０％
以上になると、ヒータ６、７から金型への熱伝導への影
響が顕著になり、加熱効率が低下する。１０％以下にな
ると冷却の効率が低下し、温度制御が難しくなる。
の流体を流すための流路２０ａ、２０ｂまたは２０ｃの
成形金型との接触面２３の面積は、成形金型のヒータ面
側の面積の１０〜３０％であることが望ましい。３０％
以上になると、ヒータ６、７から金型への熱伝導への影
響が顕著になり、加熱効率が低下する。１０％以下にな
ると冷却の効率が低下し、温度制御が難しくなる。
【００２６】冷却用流体としては、非酸化性ガスが望ま
しく、金型およびヒータの酸化を防止する観点およびコ
ストの観点からも窒素ガスが最適である。
しく、金型およびヒータの酸化を防止する観点およびコ
ストの観点からも窒素ガスが最適である。
【００２７】リング状の規制部材３は、下型２のフラン
ジ面に、成形完了時、上型１と下型２との空隙が成形ガ
ラス基板１９の厚みになるような高さで載置されてい
る。
ジ面に、成形完了時、上型１と下型２との空隙が成形ガ
ラス基板１９の厚みになるような高さで載置されてい
る。
【００２８】ガラス基板成形用素材４としては、ソーダ
ライムガラス、アルミノシリケートガラスなどが使用で
きる。
ライムガラス、アルミノシリケートガラスなどが使用で
きる。
【００２９】次に、上記構成のガラス基板成形装置を用
いてガラス基板を成形する工程について説明する。
いてガラス基板を成形する工程について説明する。
【００３０】まず、載置台１５に供給されたガラス基板
成形用素材４は、チャンバー１２外から硝材チャック１
６により、窒素雰囲気のチャンバー１２内における下型
成形面２ａ上のほぼ中央に載置される。載置後、シリン
ダ１１により下型２をゆっくりと上昇させ、ガラス基板
成形用素材４が上型成形面１ａに接するまで下型２が上
昇した時点で、ヒータ６，７の電源が入れられる。ヒー
タ６，７によりガラス基板成形用素材４は加熱され、素
材内部が所定温度（ガラス粘度が７．１ポアズになる温
度）に達するまで加熱は続けられる。加熱に伴いガラス
基板成形用素材４は膨張し、上下型１、２が固定されて
いることによって変形を生じ、バブルを巻き込むことも
あるので、下型２は低荷重により保持されている。
成形用素材４は、チャンバー１２外から硝材チャック１
６により、窒素雰囲気のチャンバー１２内における下型
成形面２ａ上のほぼ中央に載置される。載置後、シリン
ダ１１により下型２をゆっくりと上昇させ、ガラス基板
成形用素材４が上型成形面１ａに接するまで下型２が上
昇した時点で、ヒータ６，７の電源が入れられる。ヒー
タ６，７によりガラス基板成形用素材４は加熱され、素
材内部が所定温度（ガラス粘度が７．１ポアズになる温
度）に達するまで加熱は続けられる。加熱に伴いガラス
基板成形用素材４は膨張し、上下型１、２が固定されて
いることによって変形を生じ、バブルを巻き込むことも
あるので、下型２は低荷重により保持されている。
【００３１】ガラス基板成形用素材４が内部まで加熱軟
化された後、シリンダ１１により下型２に４００〜２０
０ｋｇ／ｃｍ2の圧力がかけられる。それによりガラス
基板成形用素材４は加圧成形され、下型２が上昇し規制
部材３が上型１のフランジ部に当たったところで加圧に
よる変形は終了する。このときガラス基板成形用素材４
は、上型１と下型２が規制部材３の介在により形成する
空隙と同じ厚さを有するガラス基板１９に成形されてい
る。
化された後、シリンダ１１により下型２に４００〜２０
０ｋｇ／ｃｍ2の圧力がかけられる。それによりガラス
基板成形用素材４は加圧成形され、下型２が上昇し規制
部材３が上型１のフランジ部に当たったところで加圧に
よる変形は終了する。このときガラス基板成形用素材４
は、上型１と下型２が規制部材３の介在により形成する
空隙と同じ厚さを有するガラス基板１９に成形されてい
る。
【００３２】高荷重が保持されたまま、変形が終了した
時点でヒータ６、７の電源は切断され、上型１、下型
２、規制部材３、および成形されたガラス基板は冷却工
程に入る。冷却工程では、成形時の圧力よりも減圧した
３００〜５０ｋｇ／ｃｍ2の圧力に変更する。これによ
り、冷却時における金型と成形ガラス基板の熱収縮の差
によるダメージを防止するとともに、熱収縮による歪み
に起因する変形、特に平坦度の悪化を防止することがで
きる。
時点でヒータ６、７の電源は切断され、上型１、下型
２、規制部材３、および成形されたガラス基板は冷却工
程に入る。冷却工程では、成形時の圧力よりも減圧した
３００〜５０ｋｇ／ｃｍ2の圧力に変更する。これによ
り、冷却時における金型と成形ガラス基板の熱収縮の差
によるダメージを防止するとともに、熱収縮による歪み
に起因する変形、特に平坦度の悪化を防止することがで
きる。
【００３３】冷却工程では、ヒータ面の金型下面との接
触部の表面に設けた冷却用の流路２０に窒素ガスを流す
ことにより、成形金型の面内において、中心部が周辺部
よりも温度が低い状態での冷却を実現する。これによ
り、成形ガラス基板は中心部から固化が始まり、冷却時
に発生する熱収縮による歪みの集中を防止することがで
き、外径の大きな、薄いガラス基板の成形時に発生する
クラックおよびソリを防止することができる。
触部の表面に設けた冷却用の流路２０に窒素ガスを流す
ことにより、成形金型の面内において、中心部が周辺部
よりも温度が低い状態での冷却を実現する。これによ
り、成形ガラス基板は中心部から固化が始まり、冷却時
に発生する熱収縮による歪みの集中を防止することがで
き、外径の大きな、薄いガラス基板の成形時に発生する
クラックおよびソリを防止することができる。
【００３４】冷却時における中心部と周辺部のガラス基
板の温度勾配としては、３℃／ｃｍ以上２０℃／ｃｍ以
下が好ましく、５℃／ｃｍ以上１０℃／ｃｍ以下がより
好ましい。２０℃／ｃｍ以上になると歪みの除去が困難
になり、ガラス基板の平坦度に悪影響を与える。また、
３℃／ｃｍ以下の場合には、冷却時間が長くなり、生産
性が低くなる。ガラス基板の温度勾配は、予めガラス基
板と同一形状のガラス基板の内部に熱電対温度計を埋め
込み、同一冷却条件での温度を測定することによって知
ることができる。なお、温度勾配は、冷却開始後その温
度差がほぼ一定になった時点での温度差より算出した。
板の温度勾配としては、３℃／ｃｍ以上２０℃／ｃｍ以
下が好ましく、５℃／ｃｍ以上１０℃／ｃｍ以下がより
好ましい。２０℃／ｃｍ以上になると歪みの除去が困難
になり、ガラス基板の平坦度に悪影響を与える。また、
３℃／ｃｍ以下の場合には、冷却時間が長くなり、生産
性が低くなる。ガラス基板の温度勾配は、予めガラス基
板と同一形状のガラス基板の内部に熱電対温度計を埋め
込み、同一冷却条件での温度を測定することによって知
ることができる。なお、温度勾配は、冷却開始後その温
度差がほぼ一定になった時点での温度差より算出した。
【００３５】成形ガラス基板の温度が、ガラス転移温度
近傍まで下がったら、更に圧力を下げて１０ｋｇ／ｃｍ
2以下の圧力に減圧し、５０℃以上冷却する。これによ
り、成形ガラス基板の金型からの離型が確実になる。そ
の後、シリンダ１１により下型２を下降させ原点位置に
戻す。成形金型内に残った成形ガラス基板１９は、搬送
パッド（図示せず）により、冷却工程用の冷却上ヒータ
１７と冷却下ヒータ１８間に移載され、徐冷された後、
成形装置から取り出され、成形は終了する。
近傍まで下がったら、更に圧力を下げて１０ｋｇ／ｃｍ
2以下の圧力に減圧し、５０℃以上冷却する。これによ
り、成形ガラス基板の金型からの離型が確実になる。そ
の後、シリンダ１１により下型２を下降させ原点位置に
戻す。成形金型内に残った成形ガラス基板１９は、搬送
パッド（図示せず）により、冷却工程用の冷却上ヒータ
１７と冷却下ヒータ１８間に移載され、徐冷された後、
成形装置から取り出され、成形は終了する。
【００３６】以下に、更に具体的な実施例を、外径６５
ｍｍ、厚さ０．６３５ｍｍの磁気ディスク用ガラス基板
を製造した場合について示す。
ｍｍ、厚さ０．６３５ｍｍの磁気ディスク用ガラス基板
を製造した場合について示す。
【００３７】
【実施例】図２（ａ）に示すヒータ面を持つ上下ヒータ
６、７を有する図１に示す構造のガラス基板成形装置を
用いて、外径２０ｍｍ、厚さ７ｍｍのマーブル形状のソ
ーダライムガラス (ガラス転移点温度Ｔｇ＝５３９℃)
から成るガラス基板成形用素材４を成形した。用いた金
型の表面粗さはＲａ１ｎｍであった。
６、７を有する図１に示す構造のガラス基板成形装置を
用いて、外径２０ｍｍ、厚さ７ｍｍのマーブル形状のソ
ーダライムガラス (ガラス転移点温度Ｔｇ＝５３９℃)
から成るガラス基板成形用素材４を成形した。用いた金
型の表面粗さはＲａ１ｎｍであった。
【００３８】ガラス基板成形用素材４をチャンバー１２
の外から硝材チャック１６でつかみ、窒素雰囲気のチャ
ンバー１２内における下型成形面２ａ上のほぼ中央に載
置した。
の外から硝材チャック１６でつかみ、窒素雰囲気のチャ
ンバー１２内における下型成形面２ａ上のほぼ中央に載
置した。
【００３９】載置後、下型２をシリンダ１１によりゆっ
くりと上昇させて、ガラス基板成形用素材４が上型成形
面１ａに接するまで上昇したところでヒータ６，７の電
源を入れた。この時点において、シリンダ１１による下
型２の圧力を２ｋｇ／ｃｍ2とした。金型温度が７５０
℃になるまで加熱し、１分間経過後、シリンダ１１によ
る下型２の圧力を３８０ｋｇ／ｃｍ2として加圧し、成
形を行った。下型２が上昇し規制部材３が上型１のフラ
ンジ部に当たったところヒータ６、７の電源を切り、冷
却工程に移った。
くりと上昇させて、ガラス基板成形用素材４が上型成形
面１ａに接するまで上昇したところでヒータ６，７の電
源を入れた。この時点において、シリンダ１１による下
型２の圧力を２ｋｇ／ｃｍ2とした。金型温度が７５０
℃になるまで加熱し、１分間経過後、シリンダ１１によ
る下型２の圧力を３８０ｋｇ／ｃｍ2として加圧し、成
形を行った。下型２が上昇し規制部材３が上型１のフラ
ンジ部に当たったところヒータ６、７の電源を切り、冷
却工程に移った。
【００４０】冷却工程では、圧力を２００ｋｇ／ｃｍ2
にまで減圧し、冷却用の窒素を毎分６０Ｌの条件で、流
路２０ａに流した。中心部と中心から３０ｍｍの位置で
の温度測定結果から、この条件での温度勾配は、５℃／
ｃｍであった。
にまで減圧し、冷却用の窒素を毎分６０Ｌの条件で、流
路２０ａに流した。中心部と中心から３０ｍｍの位置で
の温度測定結果から、この条件での温度勾配は、５℃／
ｃｍであった。
【００４１】ガラス基板成形用金型の温度が５４０℃に
なった時点で、更に圧力を１０ｋｇ／ｃｍ2に減圧し、
４５０℃まで冷却した。
なった時点で、更に圧力を１０ｋｇ／ｃｍ2に減圧し、
４５０℃まで冷却した。
【００４２】その後、シリンダ１１により下型２を下降
して原点位置に戻した。成形金型内に残ったガラス基板
１９は、搬送パッドにより冷却上ヒータ１７と冷却下ヒ
ータ１８間に移載し、徐冷した後、成形装置から取り出
し、成形を終了した。
して原点位置に戻した。成形金型内に残ったガラス基板
１９は、搬送パッドにより冷却上ヒータ１７と冷却下ヒ
ータ１８間に移載し、徐冷した後、成形装置から取り出
し、成形を終了した。
【００４３】得られた成形ガラス基板（試料１）は、金
型成形面の形状が転写され、表面粗さは、金型と同じ１
ｎｍの超平滑な表面を持った、平坦度５μｍのものであ
った。
型成形面の形状が転写され、表面粗さは、金型と同じ１
ｎｍの超平滑な表面を持った、平坦度５μｍのものであ
った。
【００４４】表面粗さは原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用
い、１０μｍ角で測定し、平坦度はＺＹＧＯ社製レーザ
干渉計ＧＰＩを用い測定した。
い、１０μｍ角で測定し、平坦度はＺＹＧＯ社製レーザ
干渉計ＧＰＩを用い測定した。
【００４５】加圧成形後の冷却工程における圧力（減圧
条件）、および冷却時の温度勾配を変えて、成形ガラス
基板（試料２〜５）を製造するとともに、比較例とし
て、冷却窒素を流さない条件（試料６）、および加圧成
形後減圧しない条件（試料７）で成形ガラス基板を製造
した。上記試料についての測定結果を表１に示す。
条件）、および冷却時の温度勾配を変えて、成形ガラス
基板（試料２〜５）を製造するとともに、比較例とし
て、冷却窒素を流さない条件（試料６）、および加圧成
形後減圧しない条件（試料７）で成形ガラス基板を製造
した。上記試料についての測定結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】表１からわかるように、比較例試料６の冷
却窒素を流さない冷却条件では、中心部の温度が、周辺
部より高い温度条件になり、クラックによる割れが発生
した。また、加圧成形後減圧しない条件で製造した試料
７では、ガラス基板の離型が困難であっただけでなく、
製造したガラス基板には、光学顕微鏡により擦り傷が観
察された。
却窒素を流さない冷却条件では、中心部の温度が、周辺
部より高い温度条件になり、クラックによる割れが発生
した。また、加圧成形後減圧しない条件で製造した試料
７では、ガラス基板の離型が困難であっただけでなく、
製造したガラス基板には、光学顕微鏡により擦り傷が観
察された。
【００４８】本発明のガラス基板製造装置を用いて製造
した試料２〜５は、キズの発生もなく、金型成型面を高
精度に転写し、表面粗さＲａ１ｎｍの超平滑面を持つガ
ラス基板であった。
した試料２〜５は、キズの発生もなく、金型成型面を高
精度に転写し、表面粗さＲａ１ｎｍの超平滑面を持つガ
ラス基板であった。
【００４９】なお、上記の実施例では図２（ａ）の冷却
流路を持つヒータを用いたが、図２（ｂ）、（ｃ）の冷
却流路を持つヒータの場合も同様の結果が得られた。
流路を持つヒータを用いたが、図２（ｂ）、（ｃ）の冷
却流路を持つヒータの場合も同様の結果が得られた。
【００５０】
【発明の効果】本発明のガラス基板の製造方法お、よび
ガラス基板の製造装置によれば、外径と基板厚との比が
大きなガラス基板の成形に際して、超平滑な表面を持
ち、うねりのないガラス基板を、成形後の後加工を必要
とすることなく得られる。従って、安定した品質の磁気
ディスク用ガラス基板を安価に得ることが可能となる。
ガラス基板の製造装置によれば、外径と基板厚との比が
大きなガラス基板の成形に際して、超平滑な表面を持
ち、うねりのないガラス基板を、成形後の後加工を必要
とすることなく得られる。従って、安定した品質の磁気
ディスク用ガラス基板を安価に得ることが可能となる。
【図１】本発明の実施の形態におけるガラス基板成形装
置の概要を示す断面図
置の概要を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態における冷却用流路を表面
に持つヒータの平面図
に持つヒータの平面図
１ 上型 １ａ 上型成形面 ２ 下型 ２ａ 下型成形面 ３ 規制部材 ４ ガラス基板成形用素材 ５ 硝材受け皿 ６ 上ヒータ ６ａ 上ヒータ表面 ７ 下ヒータ ７ａ 下ヒータ表面 ８ 上断熱板 ９ 下断熱板 １０ シリンダロッド １１ シリンダ １２ チャンバー １３ 予熱上ヒータ １４ 予熱下ヒータ １５ 載置台 １６ 硝材チャック １７ 冷却上ヒータ １８ 冷却下ヒータ １９ ガラス基板 ２０ａ，ｂ，ｃ 流路 ２１ 供給口 ２２ 排出口 ２３ 接触面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥山 富士夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5D112 AA02 AA24 BA03 BA10 GB03 GB04
Claims (7)
- 【請求項１】 加熱軟化したガラス素材を加圧成形し、
外径φＸと厚さＹの関係がＸ＞４０Ｙなるガラス基板を
成形する加圧成形工程と、前記加圧成形工程の後前記ガ
ラス基板を冷却する冷却工程と、前記ガラス基板を取り
出す工程とを含むガラス基板の製造方法であって、前記
冷却工程において、前記加圧成形工程後のガラス基板
を、その中心部の温度が周辺部の温度よりも低い温度勾
配となる条件で冷却することを特徴とするガラス基板の
製造方法。 - 【請求項２】 前記ガラス基板の厚みが、１ｍｍ以下で
あることを特徴とする請求項１記載のガラス基板の製造
方法。 - 【請求項３】 前記冷却工程において、前記加圧成形工
程での圧力よりも低い圧力下で、前記加圧成形工程後の
ガラス基板をガラス転移点近傍の所定温度まで冷却する
ことを特徴とする請求項１記載のガラス基板の製造方
法。 - 【請求項４】 加熱軟化したガラス素材を成形金型内に
配し、加圧成形により外径φＸと厚さＹの関係がＸ＞４
０Ｙなるガラス基板を製造する製造装置において、前記
成形金型に接するヒータ表面に、冷却用の流体を流すた
めの１系統以上の流路を形成したことを特徴とするガラ
ス基板の製造装置。 - 【請求項５】 前記流路に流体を流すことにより、加圧
成形されたガラス基板が、その中心部において周辺部よ
りも温度が低くなる温度勾配を持つように構成したこと
を特徴とする請求項４記載のガラス基板の製造装置。 - 【請求項６】 前記流路を、前記ヒータ表面の中心部か
ら周辺部に向かって流体が流れるように形成した請求項
６記載のガラス基板の製造装置。 - 【請求項７】 前記流路の前記成形金型との接触面積
が、前記成形金型に接するヒータ表面の面積の１０〜３
０％であることを特徴とする請求項４記載のガラス基板
の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000025414A JP3681103B2 (ja) | 2000-02-02 | 2000-02-02 | ガラス基板の製造方法およびガラス基板の製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000025414A JP3681103B2 (ja) | 2000-02-02 | 2000-02-02 | ガラス基板の製造方法およびガラス基板の製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001220154A true JP2001220154A (ja) | 2001-08-14 |
| JP3681103B2 JP3681103B2 (ja) | 2005-08-10 |
Family
ID=18551274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000025414A Expired - Fee Related JP3681103B2 (ja) | 2000-02-02 | 2000-02-02 | ガラス基板の製造方法およびガラス基板の製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3681103B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007055360A1 (ja) * | 2005-11-14 | 2007-05-18 | Asahi Glass Company, Limited | 光学素子の成型方法及び成型装置 |
| JP2012111663A (ja) * | 2010-11-25 | 2012-06-14 | Olympus Corp | 光学素子成形用金型、光学素子成形方法、および光学素子成形用金型製造方法 |
| KR20160071905A (ko) * | 2014-12-12 | 2016-06-22 | 주식회사 티씨케이 | 유리 성형용 몰드 장치 |
-
2000
- 2000-02-02 JP JP2000025414A patent/JP3681103B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2007055360A1 (ja) * | 2005-11-14 | 2007-05-18 | Asahi Glass Company, Limited | 光学素子の成型方法及び成型装置 |
| JP2012111663A (ja) * | 2010-11-25 | 2012-06-14 | Olympus Corp | 光学素子成形用金型、光学素子成形方法、および光学素子成形用金型製造方法 |
| KR20160071905A (ko) * | 2014-12-12 | 2016-06-22 | 주식회사 티씨케이 | 유리 성형용 몰드 장치 |
| KR101661035B1 (ko) | 2014-12-12 | 2016-09-28 | 주식회사 티씨케이 | 유리 성형용 몰드 장치 |
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|---|---|
| JP3681103B2 (ja) | 2005-08-10 |
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