JP2008105894A

JP2008105894A - 成形金型、中間部材及び基板の製造方法

Info

Publication number: JP2008105894A
Application number: JP2006289896A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Minasawa; 宏皆澤
Original assignee: Fuji Electric Device Technology Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2006-10-25
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2008-05-08
Also published as: US20080104996A1; SG142217A1

Abstract

【課題】成形を行う際に基板形成材料と成形金型との間に気泡が入ることを抑え、成形工程後においては成形金型の中心部においても基板形成材料とプレス成形用金型との間の離型性を容易にする成形金型、中間部材及び基板の製造方法を提供すること。
【解決手段】中間部材９を成形するための成形金型１が、ディスク領域１１を成形するディスク領域成形部と、除去領域１０を成形する除去領域成形部とを有し、除去領域成形部が、連続した凹曲面部を含むこととする。また、これによって製造される中間部材９が、除去されて開口部となる除去領域１０と、ディスク領域１１とを有し、除去領域１０は、連続した凸部１３を含むこととする。
【選択図】図３

Description

本発明は、コンピュータの外部記憶装置などの各種磁気記録装置に搭載される情報記録媒体用基板を製造する成形金型、この成形金型によって製造される中間部材及びこの中間部材から製造される基板の製造方法に関する。

磁気ディスク装置においては、従来、磁気ディスクの基板材料としてアルミニウム（Al）が主流であった。そして、その基板にニッケル（Ni）−リン（P）メッキが被覆されたものが用いられていた。しかし、現在は磁気ディスクの基板材料として耐衝撃性が要求されることから、高剛性で高速回転させても変形し難く表面の平滑性が高いガラス基板の需要が高まっている。そして、特に、モバイル用磁気ディスク装置を中心にガラス基板の需要が拡大している。

一方、昨今では、情報家電製品へ磁気ディスク装置が適用されているので、多量のガラス基板の需要に対する供給量の確保が求められている。また、ガラス基板に対して、更なる低コスト化が求められている。このような要求に応えるために、プレス成形を用いてガラス基板を大量に生産することが行われている。ガラス基板のプレス成形では、まず、ガラス材料を軟化点近傍まで加熱し、金型によって圧力をかけることで成形を行う。その後、冷却過程においてガラス基板を冷却する。冷却過程の際には、ガラス材料と、プレス成形を行う金型の材料との熱膨張係数の違いにより、ガラス材料がプレス成形用の金型から離型することが容易となる。これにより、ガラス基板がプレス成形用の金型から離型されて、所望の形状に成形されたガラス基板が得られる。

特開２００３−２６４３１号公報特開２００２−３３８２７５号公報特開２００３−８１６５０号公報特開２００４−７１００４号公報

しかしながら、プレス成形用の金型によりガラス材料を薄板形状にプレス成形した場合、ガラス材料の外周部においては熱収縮時のガラスと金型の相対的な位置ずれが大きいため、プレス成形金型から容易に離型される。これに対して、ガラス材料の中心部においては、ガラス材料とプレス成形金型との間で熱収縮差が小さい。従って、ガラス材料の中心部では、離型の際に十分な離型効果を得ることができない。さらに、変形率の大きな薄板形状にプレス成形する場合には、非常に大きなプレス圧力をガラス材料にかけることになるので、十分な離型効果が得られない中心部では、金型表面と加熱軟化したガラス材料とが強固に密着した状態となり得る。従って、ガラス材料がプレス成形用金型表面からより離型し難くなり、付着し易いだけでなく、離型の際にガラス材料に割れが発生する虞がある。

このような課題を回避するために、特許文献１には、プレス成形金型の表面形状に段差部、溝、表面粗さの粗い領域といった要素を設けることにより、ガラス材料のプレス成形金型からの離型を促進させる金型表面形状が記載されている。しかしながら、特許文献１に記載された構成では、プレス成形後の冷却工程でガラス材料に熱収縮が生じた際に、熱による収縮を阻止するように金型の内部に段差部等が形成されるので、ガラス材料における段差部等の周辺ではガラス材料の一部が熱収縮を行いながら金型の内部で拘束される可能性がある。従って、ガラス材料の内部で引っ張り応力が発生する虞がある。引っ張り応力がガラス材料の内部で生じるとガラスの割れが発生し易く、特許文献１で提案されている形状は、ガラスの割れを誘発する可能性がある。

特許文献２には、水平なプレス成形面を持つ第１型部材と、成形された結果ガラス材料が中央から周縁に向かうにつれて肉薄となるようにテーパー面を有する形状とされたプレス成形面を有する第２型部材を用いたプレス成形の方法が記載されている。この方法の場合、プレス成形されたガラス基板の厚みが、中心から外側に向かうにつれて薄くなるため、熱収縮によってガラス材料が収縮する方向の成分内に、ガラス材料がプレス成形用の金型から離れる方向への成分が存在することになる。従って、ガラス材料が収縮すると、ガラス材料とプレス成形用の金型表面とが離れる方向に対しても収縮する。これにより、ガラス材料がプレス成形用の金型から離型することが容易になる。しかしながら、第２型部材側のプレス成形面はテーパー形状となっており、基板としては片面しか使用できず、特殊形状用途に限定される。

特許文献３には、第１型材及び第２型材からなるプレス成形用の金型によってガラス材料がプレス成形されて基板が製造されるガラス材料のプレス成形方法が開示されており、第１型材の成形面は基板を成形するために水平な成形面に形成され、第２型材の成形面には段差部を成形する為の凹状部が設けられている。このプレス成形方法に用いられているプレス成形用の金型では、第２型材における凹状部の底側エッジ部が、ガラス材料と第２型材との濡れ角に基づいて定められるガラス材料の曲率半径ｒよりも大きな曲率半径Ｒを有している。これにより、プレス成形の際に、ガラス材料と底側材料との間に空気が入り込まず、ガラス材料の内部に空気溜りが生じることを抑制している。

特許文献４には、ガラス材料を成形して得られる基板の中心穴に相当する除去領域を、厚く形成した肉厚部とし、記憶媒体として機能するディスク領域を薄肉としている。ガラス材料を成形することによって得られる基板の除去部を肉厚部とし、肉厚部の周辺の外周部を薄肉としたことで、成形後の冷却工程でガラス材料が冷却された際の冷却の進行の度合いがそれらの間で異なる。従って、肉厚部と、その周辺の外周部とで収縮の度合いが異なるので、薄肉部と肉厚部との間に引っ張り応力が発生することになり、ついにはそこで亀裂が発生する。亀裂が発生すると、これによって容易に肉厚部が基板から除去される。しかし、ここに記載されている肉厚部は、形状が略円柱に形成されているので、成形の際にガラス材料と金型との間に空気が入り込む可能性がある。また、肉厚部と薄肉部との間に亀裂を入れるために、成形後、ガラス材料を急冷しているが、ガラス材料を急冷すると基板のディスク領域の内部でも応力が生じ、表面でうねりが生じる可能性がある。従って、プレス成形後に平面化処理を行う必要が生じることも考えられる。

本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ガラス材料を成形して基板を製造する過程において、成形を行う際に基板形成材料と成形金型との間に気泡が入ることを抑え、成形工程後においては成形金型の中心部においても基板形成材料とプレス成形用金型との間の離型性を容易にする成形金型、中間部材及び基板の製造方法を提供することである。

本発明の成形金型は、開口部とディスク領域とを有する基板を製造するための中間部材の成形金型であって、前記中間部材は、除去されることによって前記開口部となる除去領域と、前記ディスク領域とを有し、前記成形金型は、前記ディスク領域を成形するディスク領域成形部と、前記除去領域を成形する除去領域成形部とを有し、前記除去領域成形部は、連続した凹曲面部を含むことを特徴とする。

本発明の成形金型によれば、除去領域成形部が連続した凹曲面部を含んでいるので、基板形成材料を成形すると、連続した凸曲面部を含む除去領域が形成された中間部材が製造されることになる。従って、基板形成材料の成形後に中間部材を離型させる際には、中間部材の除去領域が冷却されることで中間部材が成形金型から離間する方向の成分を有する方向に熱収縮する。また、冷却工程による熱収縮が少量であっても、成形金型の成形面全体にわたって離型作用が得られ易い。また、成形金型と基板形成材料との間に空気が入り込み難い。

また、本発明の中間部材は、開口部とディスク領域とを有する基板を製造するための中間部材であって、除去されることによって前記開口部となる除去領域と、前記ディスク領域とを有し、前記除去領域は、連続した凸曲面部を含むことを特徴とする。

本発明の中間部材によれば、除去領域が連続した凸曲面部を含んでいるので、基板形成材料が成形された後に中間部材を離型させる際には、中間部材の除去領域が冷却されることで中間部材が成形金型から離間する方向の成分を有する方向に熱収縮する。また、少量の熱収縮であっても、成形面全体にわたって離型作用が得られ易い。また、成形金型と基板形成材料との間に空気が入り込み難い。

また、本発明の基板の製造方法は、上記の成形金型により、基板形成材料を成形することで上記の中間部材を製造するステップと、前記中間部材から除去領域を除去することで開口部を形成するステップとを有することを特徴とする。

本発明の基板の製造方法によれば、連続した凹曲面部を含む除去領域成形部を有する成形金型によって、連続した凸曲面部を含む除去領域を有する中間部材を製造するので、基板形成材料が成形された後に中間部材を離型させる際には、中間部材の除去領域が冷却されることで、中間部材が成形金型から離間する方向の成分を有する方向に熱収縮する。また、少量の熱収縮であっても、成形金型の成形面全体にわたって離型作用が得られ易い。また、基板形成材料を成形して中間部材を製造する際に、基板形成材料と成形金型との間に空気が入り込み難く、成形後の基板の内部に気泡が入り込むことによる欠陥品の発生が抑えられる。

また、成形金型の除去領域成形部における連続した凹曲面部は、球面であることが好ましい。連続した凹曲面部が球面であれば、成形金型の製造が容易となる。

また、成形金型を構成する材料の熱膨張係数が、前記基板形成材料の熱膨張係数よりも小さいことが好ましい。これにより、基板形成材料の成形金型からの離型の際には、基板形成材料の熱収縮の方向が確実に成形金型から離間する方向に向けられることになる。

また、成形金型の除去領域成形部の凹曲面部が球面から形成されている場合、成形工程前における成形金型に配置される際の基板形成材料の形状は球形であって、成形前の基板形成材料の曲率半径が凹曲面部の曲率半径よりも小さいことが好ましい。これにより、成形金型と基板形成材料との間に空気がさらに入り込み難くなる。

本発明の成形金型によれば、成形金型からの中間部材の離型の際には、中間部材が成形金型から離間する方向の成分を有する方向に熱収縮し、また、冷却工程による熱収縮が少量であっても成形金型の成形面全体にわたって離型作用が得られ易いので、離型が容易となる。従って、製造工程における基板形成材料の成形金型への付着や離型の際の基板形成材料の割れといった欠陥品の発生を抑えつつ中間部材を製造することができる。また、基板形成材料と成形金型との間の離型がスムーズとなることで、製造工程が早く進行することになり、単位時間当たりの生産量が増加した成形金型を提供することができる。また、基板形成材料の内部に気泡が入り込むことが抑えられるので、基板の製造における欠陥品の発生をさらに抑えた成形金型を提供することができる。また、基板形成材料を成形する際に、基板形成材料と成形金型との間に空気が入り込み難く、完成した基板の内部に気泡が入り込むことによる欠陥品の発生を抑えた成形金型を提供することができる。

また、本発明の中間部材によれば、離型の際には、中間部材が成形金型から離間する方向の成分を有する方向に熱収縮し、また、冷却工程による熱収縮が少量であっても成形金型の成形面全体にわたって離型作用が得られ易いので、中間部材が成形金型から離型することが容易となる。これにより、製造工程における基板形成材料の成形金型への付着や離型の際の基板形成材料の割れといった欠陥品の発生を抑えることができる。また、基板形成材料と成形金型との間の離型がスムーズとなることで、製造工程が早く進行することになり、単位時間当たりの生産量を増加させることができる。また、基板形成材料を成形して中間部材を製造する際に、基板形成材料と成形金型との間に空気が入り込み難く、成形後の基板の内部に気泡が入り込むことによる欠陥品の発生が抑えられる。これにより、基板の製造における欠陥品の発生をさらに抑えることができる。

また、本発明の基板の製造方法によれば、離型の際には、中間部材が成形金型から離間する方向の成分を有する方向に熱収縮し、また、冷却工程による熱収縮が少量であっても成形金型の成形面全体にわたって離型作用が得られ易いので、中間部材の成形金型からの離型が容易となる。従って、中間部材の製造工程における基板形成材料の成形金型への付着や離型の際の基板形成材料の割れといった欠陥品の発生を抑えることができる。また、基板形成材料と成形金型との間の離型がスムーズとなることで、製造工程が早く進行することになり、単位時間当たりの生産量を増加させることができる。また、基板形成材料の内部に気泡が入り込むことが抑えられるので、基板の製造における欠陥品の発生をさらに抑えることができる。また、基板形成材料を成形する際に、基板形成材料と成形金型との間に空気が入り込み難く、完成した基板の内部に気泡が入り込むことによる欠陥品の発生が抑えられる。

以下、本発明を実施するための形態を図１から図５を参照しながら詳細に説明する。図１には、本実施形態の基板の製造に用いられるプレス成形用の成形金型１が示されており、図１（ａ）には成形金型１の断面図、図１（ｂ）には成形金型１の平面図が示されている。図１には、下側の成形金型１のみが示されており、実施の際には、同様に構成されたもう一つの成形金型と共に用いられ、二つで一対の成形金型１として使用される。

本実施形態の成形金型１は、金型母材２の成形面３が保護膜４によって被覆されて構成されている。図１（ａ）の成形金型１では、成形する側の面である上側の一面全体が成形面３として形成されている。成形面３には、その中心部に、後で説明する中間部材の除去領域を成形する除去領域成形部５が形成され、その外周には、除去領域が除去された後のドーナツ状のディスク領域を成形するためのディスク領域成形部６が形成されている。図１（ａ）及び図１（ｂ）には、除去領域成形部５とディスク領域成形部６との境界が一点鎖線によって示されている。そして、本実施形態では、除去領域成形部５は、球面の一部からなる凹部７を含む。凹部７は、球面の一部から形成されることが好ましい。しかしながら本実施形態においては、凹部７は、連続した凹曲面部であれば他の形状の曲面であっても良い。全体的な形状として凹部が形成されていて、その凹部が連続した曲面から形成されていれば良い。また、曲面における曲率の中心は一つでなく複数であっても良く、連続した曲面であれば高次の曲面であっても良い。

本実施形態における成形金型１は、ガラスからなる基板形成材料をプレス成形することで得られ、開口部の外径が7.0 mm、厚さ0.4 mmで、外径が27.4 mmの基板を製造するためのものである。本実施形態における基板は、例えば、磁気ディスクに用いられるディスク用ガラス基板として使用される。

成形金型１の外径は、製造する基板の外径よりも大きいことが必要とされ、本実施形態においては、成形金型１の外径は35.0 mmとされている。また、成形金型１の厚さは、プレス成型に耐えうる強度を有していることが必要とされ、本実施形態では成形金型１の厚さは15.0 mmとされている。

本実施形態における金型母材２の材料としては、タングステンカーバイト（WC）を主成分とし、バインダーとしてコバルト（Co）が使用されている超硬合金とされている。従って、金型母材２の熱膨張係数は47×10^-7/℃である。金型母材２の材料はこれに限られず、超硬合金、遷移金属系合金、セラミック等であっても良い。金型母材２の材料としては、繰り返しの使用に耐えられるものが望ましい。

また、本実施形態における保護膜４は、白金（Pt）からなり、スパッタ法により、約1 μmの厚さとされている。保護膜４の材料としては、金型母材を保護するに十分な強度を有し、高温下でガラスとの濡れ性が悪く、化学的に反応しないものが望ましい。保護膜４の材料としては、シリコン（Si）、ニッケル（Ni）、クロム（Cr）、チタン（Ti）、ニオブ（Nb）、バナジウム（V）、モリブデン（Mo）、白金（Pt）、パラジウム（Pd）、イリジウム（Ir）、ロジウム（Rh）、オスミウム（Os）、ルテニウム（Ru）、レニウム（Re）、タングステン（W）、及びタンタル（Ta）のうちから選ばれた少なくともいずれか１種、あるいは、これらのいずれかを主成分とする合金、あるいは、アルミナ（Al₂O₃）、シリコンカーバイド（SiC、炭化珪素）、クロムカーバイド（Cr₃C₂）、酸化クロム（Cr₂O₃）、シリコンナイトライド（Si₃N₄、窒化珪素）、及びボロンナイトライド（BN、窒化硼素）のうちから選ばれた少なくともいずれか１種からなるのが好ましい。ここで膜厚は、保護膜としての機能を満たせば特に拘らない。また、その成膜方法についても、所望の材料と厚さを得られるのであれば、特に拘らない。成形金型１の成形面３の表面粗さは、求められている基板の表面粗さによって異なってくるが、中心線平均粗さで100 nm以下であることが望ましい。

図２には、成形金型１の除去領域成形部５の凹部７周辺を拡大した断面図が示されている。本実施形態においては凹部７は球面の一部として形成されており、凹部７の球面における曲率半径がｒ、凹部７の深さがｔとして示されている。成形金型１の除去領域成形部５における凹部７の外径ｄは、基板の開口部の直径よりも小さくする必要がある。従って、本実施形態においては、凹部７の外径ｄは、約4.36 mmとされ、7.0mmとされた基板の開口部よりも小さく形成されている。球面の曲率半径ｒは5 mmとされ、凹部７の深さｔは0.5 mmとされている。

次に、図３を参照して、成形金型１を用いて行う基板の製造方法を説明する。図３（ａ）には、球体に形成された基板形成材料であるガラス材料８が一対の成形金型１の間に配置された際の、成形金型１及びガラス材料８の断面図が示されている。そして、図３（ｂ）には、一対の成形金型１によってガラス材料８がプレス成形されている際の、成形金型１及びガラス材料８の断面図が示されている。図３（ｃ）には、ガラス材料８が一対の成形金型１によってプレス成形が行われて製造された中間部材９の側面図が示されている。ここで、中間部材９とは、基板を製造する途中の段階で製造される基板の未完成品であり、後の工程で除去されて開口部となる除去領域１０と、除去領域１０の外周に形成されて基板として形成されるディスク領域１１とを有している。さらに、求められている基板の外径よりも外側の部分であって、成形後に除去される領域である外縁領域１２を有したものである。

プレス成形の工程としては、まず、図３（ａ）で示されるように、対向された一対の成形金型１の成形面３の間に、ガラス材料８が配置される。本実施形態では、基板形成材料はアルミノシリケート系ガラスからなるガラス材料８が使用されており、軟化温度は625℃で、熱膨張係数は、金型１の熱膨張係数よりも大きい値である82×10^-7/℃である。本実施形態では、ガラス材料８を軟化点近傍の600℃まで加熱することとする。ガラス材料８の熱膨張係数は、後で説明するように、金型１の熱膨張係数よりも大きいことが必要とされる。このとき、配置されるガラス材料８は球状に形成されており、ガラス材料８の半径は凹部７の球面における曲率半径ｒよりも小さく形成されることが望ましい。本実施形態においては、ガラス材料８は凹部７の曲率半径ｒの5mmよりも小さい半径4 mmの球体である。そして、上下一対の成形金型１を、基板形成材料の軟化点近傍の所定の温度まで加熱する。

ガラス材料８が所定の温度に到達すると、一対の成形金型１により所定の圧力を加える事で、ガラス材料８が所定の形状となるまで、図３（ｂ）で示すようにプレス成形を行う。本実施形態では、450kgf/cm²にて、ガラス材料８の外周部における厚さが0.4 mmになるまでプレス成形を行う。

そして、次の工程で、成形金型１を冷却する。このとき、ガラス材料８が冷却されて固化される過程においてガラスの破壊が起こらないように、ガラス材料８は徐冷される。そして、成形金型１及びガラス材料８が冷却されることで、成形金型１及びガラス材料８が熱収縮をする。冷却工程においては、ガラス材料８の方が成形金型１よりも熱膨張率が大きいので、同じ温度変化であっても、この熱膨張率の差によりガラス材料８の方が成形金型１と比較して大きく収縮する。その際、熱収縮の大きなガラス材料８の外周部は、熱収縮に伴って成形金型１の成形面３に平行な方向に収縮する事で成形金型１から離型する。一方、ガラス材料８は、その中心部に成形金型１の凹部に対応した凸部が設けられており、しかもこの凸部が球面から形成されていることにより、球面の中心方向、即ち成形面３から離れる方向に収縮する。これにより、ガラス材料８の熱収縮によって自ら容易に成形金型１から離型する。本実施形態では、約200℃程度まで、ガラス材料８の徐冷を行った後、ガラス材料８を成形金型１から離型させて取り出すこととする。

本実施形態の成形金型１においては、成形金型１の成形面３に形成された凹部７が形成されているので、従来、離型が困難であった中心部において離型が容易に行われ、ガラス材料８を容易に取り出すことができる。これにより、製造工程における基板形成材料の成形金型への付着や離型の際の基板形成材料の割れといった欠陥品の発生を抑えることができる。また、ガラス材料８と成形金型１との間の離型がスムーズとなることで、製造工程が早く進行することになり、単位時間当たりの基板の生産量を増加させることができる。また、ガラス材料の内部に気泡が入り込むことが抑えられるので、基板の製造における欠陥品の発生をさらに抑えることができる。

ガラス材料８の離型後、ガラス材料８が冷却によって完全に固化し、中間部材９となる。中間部材９は、除去領域１０と、除去領域１０の外周にディスク領域１１が形成されており、除去領域１０には、成形金型１の凹部７によって形成された凸部１３が除去領域１０の中心部に形成されている。本実施形態においては、凸部１３は球面の一部として形成されている。しかし、凸部１３の形状はこれに限定されず、凹部７の形状に対応して、連続した凸曲面部であれば他の形状の曲面であっても良い。全体的な形状として凸部が形成されていて、その凸部が連続した曲面から形成されていれば良い。また、曲面における曲率の中心は一つでなく複数であっても良く、連続した曲面であれば高次の曲面であっても良い。

そして、中間部材９から除去領域１０及び外縁領域１２が除去されて基板が製造される。中間部材９から除去領域１０及び外縁領域１２を除去する工程を図４（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。

まず、図４（ａ）に示されるように、中間部材９から内径加工コアドリル７を用いて除去領域１０を打ち抜き加工により除去する。内径加工ドリル１４には、その刃面にダイヤモンド砥石が用いられている。この内径加工コアドリル１４を中間部材９の所定位置に対向させ、そこから内径加工コアドリル１４を下降させることで除去領域１０を打ち抜く。その結果、図４（ｂ）に示されるように、中間部材９から除去領域１０が除去されて、ディスク領域１１及び外縁領域１２のみが残された中間部材９が形成される。中間部材９から除去領域１０が除去されることで、中間部材９に開口部１６が形成される。続いて、次の工程として、図４（ｃ）に示されるように、外径加工コアドリル１５を用いて、ディスク領域１１及び外縁領域１２のみが残された中間部材９から外縁領域１２を打ち抜き加工によって除去する。外径加工ドリル１５においても、その刃面にダイヤモンド砥石が用いられている。外縁領域１２の打ち抜き加工の際にも、外径加工コアドリル１５を中間部材９の所定位置に対向させ、そこから外径加工コアドリル１５を下降させることで外縁領域１２を打ち抜く。中間部材９から外縁領域１２が除去されると、図５（ａ）、（ｂ）に示されるような基板１７が形成される。基板１７には、除去領域１０が除去されることで除去領域１０に対応した開口部１６が形成されている。このように、中間部材９から除去領域１０及び外縁領域１２が除去されて基板１７が製造される。なお、中間部材９から除去領域１０及び外縁領域１２を打ち抜く際の順番に関しては、本実施形態に限定されず、どちらの部材の除去が先であっても良い。

次に、上記の実施形態と比較例とを比較して検討する。

比較例１として、成形金型に凹部を設けずに平面状の成形面３とした成形金型の場合について説明する。他の条件については、上記の実施形態と同様である。この場合、ガラス材料の成形金型からの離型が促進されず、離型がうまく達成できない。上記実施形態と比較例１とを比較すると、明らかに上記実施形態の方が離型性に優れ、基板を製造するための成形金型の形状として適している。

比較例２として、成形金型の除去領域成形部の中心部に、三角錐状の凹部が形成されているものについて説明する。比較例２の凹部における断面図を図６（ａ）に示す。ここで、上記実施形態と同様に、凹部の外径ｄは、4.36 mmとし、凹部の深さｔは0.5 mmとする。他の条件については、上記の実施形態と同様である。比較例２の場合、除去領域の中心部に凹部が設けられているので、比較例１と比較すると離型が容易であるが、三角錐状に形成された凹部の頂点において曲面が連続していないので、頂点付近でガラス材料と成形金型との間に空気が入り込む虞がある。従って、成形によって製造される中間部材に気泡が入り込む虞がある。しかし、これにより生じる欠陥箇所は、中間部材の除去領域の内部であり、成形後の除去領域を除去する工程で内径加工コアドリルにより除去される部分である可能性が高い。従って、本来必要な基板のディスク面への影響は少ない。

比較例３として、成形金型１の除去領域成形部の中心部に、円柱状の凹部が形成されている場合について説明する。比較例３の凹部における断面図を図６（ｂ）に示す。比較例３においても、凹部の外径ｄは、4.36 mmとし、凹部の深さｔは0.5 mmとする。比較例３においても、除去領域の中心部に凹部が設けられているので、比較例１と比較すると離型が容易であるが、円柱状に形成された凹部には曲面が連続していない部分が存在する。従ってこの部分の周辺でガラス材料と成形金型との間に空気が入り込む虞がある。しかし、これにより生じる欠陥箇所は、中間部材の除去領域の内部であり、成形後の除去領域を除去する工程で内径加工コアドリルにより除去される部分である可能性が高い。従って、本来必要な基板の平滑面への影響は少ない。

凹部７が球面から形成された上記実施形態と比較例２及び比較例３とを比較することにより、成形金型の除去領域の中心部に、連続した曲面からなる凹部を設けることの有効性が理解される。特に、連続した曲面は、球面である事が望ましいことが理解される。

比較例４として、成形金型１の除去領域成形部の中心部に、上記実施形態と同様の球面からなる凹部が形成されており、そこに一辺4 mmの立方体に形成されたガラス材料が配置される場合について説明する。他の条件については、上記の実施形態と同様である。成形金型に立方体の形状をしたガラス材料が配置され、そのままプレス成形が行われる。この場合、成形を行う際に、ガラス材料と成形金型との間に隙間が生じる。そして、このまま成形が行われるので、比較例２、３よりも、空気が入り込むことによる基板の欠陥が大きくなる虞がある。

比較例５として、成形金型１の除去領域成形部の中心部に、球面からなる凹部が形成されており、そこに半径5.5 mmの球体に形成されたガラス材料が配置される場合について説明する。比較例５では、ガラス材料の半径を大きくしたことからガラス材料の容量が増加することになる。従って、上記実施形態と同様の成形金型を用いた場合、中間部材の外周部の厚さを0.4 mmとすると、その外径はおよそ47 mmとなる。従って、比較例５については、外径が50 mmの成形金型を用いることとした。他の条件については、上記の実施形態と同様である。成形金型に半径5.5 mmの球体に形成されたガラス材料が配置され、そのままプレス成形が行われる。この場合、成形を行う際に、ガラス材料と成形金型との間に隙間が生じる。そして、このまま成形が行われるので、比較例２、３よりも、空気が入り込むことによる基板の欠陥が大きくなる虞がある。

比較例４、５から、上記実施形態におけるガラス材料が球形であり、且つ、ガラス材料の半径が凹部の曲率半径よりも小さく、凹部の外径ｄよりも小さい方が望ましいことが理解される。

比較例６として、ガラス材料を、軟化温度820℃、熱膨張係数33×10^-7/℃のホウケイ酸ガラスからなる、半径4 mmの球体とされた場合について説明する。比較例６においては、800℃に加熱した後、450kgf/cm²にて、プレス成形ガラス板６の厚さが0.4 mmになるまでプレス成形を行う。その後、約200℃程度まで、徐冷を行った後、ガラス材料を成形金型から離型させて取り出す。比較例６では、ガラス材料の熱膨張係数が、成形金型の熱膨張係数よりも小さく形成されている。従って、ガラス材料をプレス成形した後に冷却する工程においては、熱収縮時にガラス材料よりも成形金型の方が大きく収縮してしまうことになる。従って、熱収縮によって、ガラス材料が成形金型に凝着してしまい、極めて離型が困難となる。従って、比較例６から、ガラス材料の熱膨張係数が、成形金型の熱膨張係数よりも大きいことの有効性が理解される。

なお、上記実施形態においては、ガラス材料８を用いてプレス成形を行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、ガラス材料以外の材料が用いられても良い。また、型を用いて成形を行うのであれば、プレス成形でなくとも良い。また、本実施形態においては、基板１７は、磁気ディスクに用いられるディスク用ガラス基板として用いられるものとして説明し、基板１７は円板状に形成され、中心に開口部が形成されていることとしたが、本発明はこれに限定されず、基板の形状は円板状に限られない。また、開口部１６及び中間部材９の除去領域１０も、基板の中心に設けられなくとも良い。

（ａ）は、本発明の一実施形態における成形金型の断面図であり、（ｂ）は成形金型の平面図である。本発明の一実施形態における成形金型の要部を拡大した断面図である。（ａ）は、本発明の一実施形態における成形金型にガラス材料が配置された際の成形金型及びガラス材料の断面図であり、（ｂ）は、ガラス材料をプレス成形加工している際の成形金型及びガラス材料の断面図であり、（ｃ）は、プレス加工の結果製造された中間部材の側面図である。（ａ）は、本発明の一実施形態における中間部材から除去領域を除去している際の中間部材及び内径加工コアドリルの断面図であり、（ｂ）は、除去領域が除去された中間部材の断面図であり、（ｃ）は、中間部材から外縁部を除去している際の中間部材及び外径加工コアドリルの断面図である。（ａ）は、本発明の一実施形態における基板の断面図であり、（ｂ）は基板の平面図である。（ａ）は、比較例２における凹部の断面図であり、（ｂ）は、比較例３における凹部の断面図である。

符号の説明

１成形金型
５除去領域成形部
６ディスク領域成形部
７凹部
８ガラス材料
９中間部材
１０除去領域
１１ディスク領域
１３凸部
１６開口部
１７基板

Claims

開口部とディスク領域とを有する基板を製造するための中間部材の成形金型であって、
前記中間部材は、除去されることによって前記開口部となる除去領域と、前記ディスク領域とを有し、
前記成形金型は、前記ディスク領域を成形するディスク領域成形部と、前記除去領域を成形する除去領域成形部とを有し、
前記除去領域成形部は、連続した凹曲面部を含むことを特徴とする成形金型。
開口部とディスク領域とを有する基板を製造するための中間部材であって、
除去されることによって前記開口部となる除去領域と、前記ディスク領域とを有し、
前記除去領域は、連続した凸曲面部を含むことを特徴とする中間部材。
請求項１の成形金型により、基板形成材料を成形することで請求項２の中間部材を製造するステップと、
前記中間部材から除去領域を除去することで開口部を形成するステップとを有することを特徴とする基板の製造方法。
前記成形金型を構成する材料の熱膨張係数は、前記基板形成材料の熱膨張係数よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の基板の製造方法。