JP2015067485A

JP2015067485A - 磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法及び磁気ディスク用ガラス基板の製造方法

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Publication number: JP2015067485A
Application number: JP2013202879A
Authority: JP
Inventors: 磯野　英樹; Hideki Isono; 英樹磯野
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-04-13

Abstract

【課題】溶融ガラスの塊をプレスして、ガラスブランクを多数作製するとき、ガラスブランクの板厚を揃える。
【解決手段】ガラスブランクを多数作製するとき、成形されたガラスブランクの厚さに応じて、プレス処理における型のプレス圧力の圧力値を調整する。例えば、型の使用履歴に応じて変化するガラスブランクの厚さの変化に応じて、厚さが一定になるように前記プレス圧力を調整する。あるいは、複数の対の型を用いてガラスブランクを成形するとき、複数の対の型によって成形されるガラスブランクの厚さが揃うように、複数の対の型で成形されるガラスブランクの厚さの差異に応じて、各対の型におけるプレス圧力の圧力値を調整する。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法及び磁気ディスク用ガラス基板の製造方法に関する。

近年の磁気記録媒体の記録密度の向上に伴い、磁気記録媒体の作製に用いる磁気ディスク用ガラス基板や磁気ディスク用ガラスブランクには、板厚偏差および平面度をより一層改善することが求められている。
機械加工をすることにより磁気ディスク用ガラス基板となる磁気ディスク用ガラスブランクを作製する方式としては、代表的には、
（１）溶融ガラスの塊を一対のプレス成形型によりプレス成形するプレス成形工程を経て磁気ディスク用ガラスブランクを作製するプレス方式、及び
（２）フロート法、ダウンドロー法などによって形成されたシート状ガラスを円盤状に切断加工する工程を経て磁気ディスク用ガラスブランクを作製するシートガラス切断方式、
が知られている。

プレス方式の一例として、落下中の溶融ガラス塊を、当該溶融ガラス塊の落下方向に対して交差する方向に対向配置された第一のプレス成形型および第二のプレス成形型によりプレスする方法が知られている（特許文献１）。

具体的には、ガラス材料流出口から吐出される溶融したガラス材料を切断することによって、溶融したガラス材料からガラス材料の塊を切り出す。この塊が下方に落下するとき、互いに対向する面が凹凸の無い平面であるプレス面となっている一対の型を有するプレスユニットによって落下中の塊がプレス面のみに接触するように該プレス面間で挟み込んでプレスする。これにより、表面の平面度が高く、板厚が均一で、且つ表面粗さが良好なガラスブランクを得ることができる。

特開２０１１−２０７７３８号公報

しかし、複数の対の型を用意して、上述した特許文献１に記載の方法を用いて多数のガラス板を作製したとき、同じプレス圧力の圧力値を用いても、同じガラスブランクの板厚を確保できないといった問題が生じた。すなわち、作製されるガラスブランクの板厚が型によって異なる。また、型を長期間連続使用したとき、同じプレス圧力の圧力値を用いても、使用履歴によってガラスブランクの板厚が変化するという問題が生じた。すなわち、型の使用に伴う型の経時変化によりガラスブランクの板厚が変化する。このように、ガラスブランクの板厚が異なった場合、あるいはガラスブランクの板厚が変化した場合、ガラスブランクからつくられる研削、研磨後のガラス基板の品質もばらつき易い。具体的には、ガラスブランクから得られるガラス基板を研削あるいは研磨して、ガラス基板の主表面にある傷等の欠陥を取り除く処理を行う。このとき、研削あるいは研磨の対象であるガラス基板の板厚がばらついていると、一つの研削装置あるいは研磨装置を用いて一度に多数のガラス基板の研削あるいは研磨を行うので、研削あるいは研磨の取代量も板厚に応じてばらつく。このため、取代量の少ないガラス基板では、そのガラス主表面に傷等の欠陥を残すおそれが高く、ガラス基板の品質に悪影響を与える。しかし、この問題について、従来技術では解決策は提案されていない。

そこで、本発明は、溶融ガラスの塊をプレスして、ガラスブランクを多数作製するとき、ガラスブランクの板厚を揃えることができる磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法及び磁気ディスク用ガラス基板の製造方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、本願の発明者は、多数のガラスブランクをプレス成形してガラスブランクの板厚を調べた。
上述したように、ガラスブランクの板厚がプレス成形に用いる型毎に異なること、及びガラスブランクの板厚が金型の使用履歴に応じて変化するが、これらの問題点は、金型のプレス面の間隔を規定するスペーサである板厚決定部材のプレス面からの突出高さを調節することにより解消されること見出した。しかし、板厚決定部材の突出高さを調整しようとすると、板厚決定部材は極めて精度の高い加工を行う必要があり、その結果、加工コストが上昇する。このため、板厚決定部材の突出高さを加工により調整することは生産コストの点で現実的ではない。
一方、一対の型のそれぞれの板厚決定部材の突出部分は、溶融ガラスの塊をプレスするとき、互いに対向する板厚決定部材の突出部分とプレス圧力で当接するので、このプレス圧力により突出部分は弾性的に圧縮変形する。この事実を本願発明者は注目した。発明者は、この事実から、板厚決定部材の突出部が弾性的に変形する範囲内で板厚決定部材の突出部分を微妙に変形（圧縮変形）させて、プレス時の板厚決定部材の突出部分の突出高さを調整することができることを知見した。すなわち、板厚決定部材の突出部分が弾性的に変形する範囲内で圧縮するようなプレス圧力の範囲内でプレス圧力の圧力値を調整することにより、ガラスブランクの板厚を調整することが可能であることを知見した。これにより、以下に記載の態様の発明を想到するに至った。

本発明の一態様は、磁気ディスク用ガラス基板に加工される磁気ディスク用ガラスブランクを、互いに対向する一対の型を用いて製造するガラスブランクの製造方法である。
前記一対の型のそれぞれは、溶融ガラスの塊をプレスするプレス面を有し、前記一対の型の少なくとも一方は、前記プレス面から前記一対の型の対向方向に突出する部分を持ち、前記突出する部分の突出高さに基づいてガラスブランクの厚さを定めるための板厚決定部材を更に有する。
前記製造方法は、
前記一対の型が閉じた際に、前記板厚決定部材が他方の型に当接し、前記溶融ガラスの塊を前記一対の型のプレス面に挟み込むことにより溶融ガラスをプレスして、ガラスブランクを成形するプレス処理と、
成形された前記ガラスブランクの厚さに応じて、前記プレス処理における前記一対の型を閉じる際のプレス圧力の圧力値を調整する調整処理と、を含む。

このとき、溶融ガラス供給部から供給される溶融ガラス流を切断して溶融ガラスの塊を落下させる処理をさらに含み、前記プレス処理は、前記塊の落下方向に対する直交方向の両側から一対の型のプレス面で前記塊を挟み込む処理である、ことが好ましい。

また、前記プレス圧力の圧力値と前記ガラスブランクの厚さとの対応関係を予め取得しておき、前記調整処理では、前記プレス処理により成形された前記ガラスブランクの厚さに基づいて、前記圧力値の調整を行うことが好ましい。

前記プレス処理では、前記一対の型の他に、さらに別の一対の型を用いてガラスブランクを成形する場合、前記調整処理では、前記一対の型と前記別の一対の型によって成形されるガラスブランクの厚さが揃うように、前記一対の型と前記別の一対の型で成形されるガラスブランクの厚さの差異に応じて、前記一対の型及び前記別の一対の型の少なくとも一方の型におけるプレス圧力の圧力値を調整することが好ましい。

また、前記プレス処理は、前記板厚決定部材を前記他方の型に当接させて前記板厚決定部材の突出する部分を弾性的に圧縮変形させることにより、第１の圧力値を前記プレス圧力値として溶融ガラスの塊をプレスする１次プレスと、１次プレス後に、前記突出する部分の圧縮変形を小さくし、かつ前記一対の型の前記プレス面の間の距離を一定に維持した状態で、第１の圧力値に比べて小さい第２の圧力値で前記プレス面がガラスブランクをプレスする２次プレスと、を含む、ことが好ましい。

本発明の別の一態様は、前記磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法にて成形されたガラスブランクに対して研削及び研磨の少なくとも一方を行い、磁気ディスク用ガラス基板とする、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法である。

上述の磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法及び磁気ディスク用ガラス基板の製造方法によれば、溶融ガラスの塊をプレスして、ガラスブランクを多数作製するとき、ガラスブランクの板厚を揃えることができる。

本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法のフローの一例を示す図である。（ａ），（ｂ）は、本実施形態で用いる型の一例を説明する図である。（ａ），（ｂ）は、本実施形態で用いる型の他の一例を説明する図である。本実施形態のプレス装置の一例を説明する図である。本実施形態の型を用いたときの板厚決定部材にかかるプレス荷重に対するガラスブランクの板厚の変化の一例を示す図である。本実施形態の変形例で用いるプレス圧力の変化の一例を示す模式図である。本実施形態の変形例で用いる型を説明する図である。

以下、本発明の磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法及び磁気ディスク用ガラス基板の製造方法について詳細に説明する。

［磁気ディスク用ガラス基板］
以下、本実施形態で作製される磁気ディスク用ガラス基板について説明する。
本実施形態における磁気ディスク用ガラス基板は、円環状の薄板のガラス基板である。磁気ディスク用ガラス基板のサイズは問わないが、磁気ディスク用ガラス基板は、例えば、公称直径２．５インチの磁気ディスク用ガラス基板として好適である。公称直径２．５インチの磁気ディスク用ガラス基板の場合、例えば、外径が６５ｍｍ、中心穴の径が２０ｍｍ、板厚が０．６〜１．０ｍｍである。

本実施形態における磁気ディスク用ガラス基板の材料として、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、ボロシリケートガラスなどを用いることができる。特に、化学強化を施すことができ、また主表面の平面度及び基板の強度において優れた磁気ディスク用ガラス基板を作製することができるという点で、アルミノシリケートガラスを好適に用いることができる。

本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板の組成を限定するものではないが、本実施形態のガラス基板は好ましくは、酸化物基準に換算し、モル％表示で、ＳｉＯ_２を５０〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３を１〜１５％、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏから選択される少なくとも１種の成分を合計で５〜３５％、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｎＯから選択される少なくとも１種の成分を合計で０〜２０％、ならびにＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５及びＨｆＯ_２から選択される少なくとも１種の成分を合計で０〜１０％、有する組成からなるアルミノシリケートガラスである。

［磁気ディスク用ガラス基板の製造方法］
次に、図１を参照して、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法のフローを説明する。図１は、本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法のフローの一例を示す図である。図１に示すように、先ず、一対の主表面を有する板状の磁気ディスク用ガラス基板の素材となるガラスブランクの成形処理が行われる（ステップＳ１０）。次に、成形されたガラスブランクをスクライブして、円環状のガラス基板を作製する（ステップＳ２０）。次に、スクライブされたガラス基板に対して形状加工（チャンファリング加工）を行う（ステップＳ３０）。次に、ガラス基板の端面研磨を行う（ステップＳ４０）。次に、ガラス基板の主表面に精研削を施した（ステップＳ５０）後、第１研磨を施す（ステップＳ６０）。次に、第１研磨後のガラス基板に対して化学強化を施す（ステップＳ７０）。次に、化学強化されたガラス基板に対して第２研磨を施す（ステップＳ８０）。以上の処理を経て、磁気ディスク用ガラス基板が得られる。なお、本実施形態では、ステップＳ２０〜７０の処理は必ずしもこの順番に行われる必要はなく、また、これらの処理のいずれかは場合によっては行われなくてもよい。例えば、精研削（ステップＳ５０）は必要に応じて行わなくてもよい。
以下、各工程について、詳細に説明する。

（ａ）プレス成形（ステップＳ１０）
プレス成形（ステップＳ１０）では、プレス成形により、円形状のガラスブランクを得る。プレス成形の方法は、水平ダイレクトプレス方式あるいは垂直ダイレクトプレス方式を含む。図２（ａ），（ｂ）は、水平ダイレクトプレス方式の型の一例を説明する図であり、図３（ａ），（ｂ）は垂直ダイレクトプレス方式の型の一例を説明する図である。

水平ダイレクトプレス方式は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、溶融ガラス供給部から供給される溶融ガラス流を切断して溶融ガラスの塊を落下させ、溶融ガラス塊Ｇの落下方向に対する直交方向の両側から一対の型１２１，１２２のプレス面で溶融ガラス塊Ｇを挟み込むことにより溶融ガラス塊Ｇをプレスしてガラスブランクを成形する方式である。溶融ガラス塊Ｇからガラスブランク（以降では、ガラスブランクも符号Ｇを用いる）を成形するとき、プレス面１２１ａ，１２２ａから対向する型の方向（対向方向）に突出した板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂ同士が接触する。これにより、プレス面１２１ａとプレス面１２２ａとの間に一定の隙間が形成され、この隙間がガラスブランクＧの板厚を定める。このとき、溶融ガラス塊Ｇを一対の型１２１，１２２のプレス面１２１ａ，１２２ａに挟み込むことによりプレス面１２１ａ，１２２ａに沿って拡がる溶融ガラス塊Ｇの先端がプレス面１２１ａ，１２２ａの端に到達しないように溶融ガラス塊Ｇはプレスされる。

垂直ダイレクトプレス方式は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、図示されない溶融ガラス供給部から供給される溶融ガラス流を切断して溶融ガラス塊Ｇを落下させ、この溶融ガラス塊Ｇをプレス用の下型２２１で受けた後、上方から下りて来る上型２２２と下型２２１とで溶融ガラス塊Ｇを上下方向から挟み込むことにより、溶融ガラス塊ＧをプレスしてガラスブランクＧを成形する方式である。溶融ガラス塊ＧからガラスブランクＧを成形するとき、プレス面２２１ａ，２２２ａから対向する型の方向（対向方向）に突出した板厚決定部２２１ｂ，２２２ｂ同士が当接する。これにより、プレス面２２１ａとプレス面２２２ａとの間に一定の隙間が形成され、この隙間がガラスブランクＧの板厚を定める。このとき、溶融ガラス塊Ｇを一対の型２２１，２２２のプレス面２２１ａ，２２２ａに挟み込むことによりプレス面２２１ａ，２２２ａに沿って拡がる溶融ガラス塊Ｇの先端がプレス面２２１ａ，２２２ａの端に到達しないように溶融ガラス塊Ｇはプレスされる。
以降では、図２（ａ）に示す水平ダイレクトプレス方式を用いてプレスを説明する。

このようなプレスは、例えば、図４に示すようなプレス装置によって行われる。図４は、本実施形態のプレス装置の一例を説明する図である。図４に示されるように、プレス装置１０１は、溶融ガラス流出口１１１を中心として、４組のプレスユニット１２０，１３０，１４０及び１５０が９０度おきに設けられている。

プレスユニット１２０，１３０，１４０及び１５０の各々は、図示しない移動機構によって駆動されて、溶融ガラス流出口１１１に対して進退可能となっている。すなわち、溶融ガラス流出口１１１の真下に位置するキャッチ位置（図４においてプレスユニット１４０が実線で描画されている位置）と、溶融ガラス流出口１１１から離れた退避位置（図４において、プレスユニット１２０，１３０及び１５０が実線で描画されている位置、及びプレスユニット１４０が破線で描画されている位置）との間で移動可能となっている。

切断ユニット１６０は、プレスユニットによる溶融ガラス塊Ｇの捕獲位置（キャッチ位置）と溶融ガラス流出口１１１との間の溶融ガラスの経路上に設けられ、溶融ガラス流出口１１１から流出される溶融ガラスを適量に切り出して溶融ガラス塊Ｇを形成する。切断ユニット１６０は、一対の切断刃１６１，１６２を有する。各切断刃１６１，１６２は、一定のタイミングで溶融ガラスの経路上で交差するよう駆動され、各切断刃１６１，１６２が交差したとき、溶融ガラスが切り出されて溶融ガラス塊Ｇが得られる。得られた溶融ガラス塊Ｇは、キャッチ位置に向かって落下する。

プレスユニット１２０は、図２（ａ）に示すような型１２１、型１２２を有している。型１２１及び型１２２は、互いに対向するように配置されている。さらに、プレスユニット１２０は、第１駆動部２２５及び第２駆動部２２６を有している。プレスユニット１３０，１４０，１５０もプレスユニット１２０と同様の構成を有するので、その説明は省略する。

型１２１，１２２は、プレス面１２１ａ，１２２ａを含む柱状のプレス部と、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂを有する。プレス面１２１ａ，１２２ａは、溶融ガラス塊Ｇをプレス成形するための面（プレス成形面）である。板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂは、このプレス部の側面全面を覆うように形成され、プレス成形面１２１ａ，１２２ａの外周から対向する型１２２，１２１の側に向けて突出するように、プレス成形面１２１ａ，１２２ａを囲むように設けられる。板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂは、突出部分の突出高さに基づいて、ガラスブランクの板厚を定めるようになっている。型１２１，１２２は、プレス成形時にかかる荷重に耐えうるという観点から、例えば、超硬合金や、ダクタイル鋳鉄（ＦＣＤ：Ferrum Casting Ductile）、ＳＫＤ（Steel Kogu Dice）等から構成されていることが好ましい。さらに、軟鋼（ＳＳ４１等）に対して、めっき等の金属コーティングを施したものから構成してもよい。特に、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂは、後述するように、プレス成形時に互いに当接する部分であるため、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂは、プレスに耐えうる硬度が必要である。これより、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂは、例えば、超硬合金や、ＦＣＤ、ＳＫＤ等のように、ビッカース硬さが１０００ＨＶ以上の材料で形成されている、ことが好ましい。

プレスユニット１２０，１３０，１４０、１５０の各型で成形されたガラスブランクＧは、型とともにガラスブランク搬送装置１７１，１７２，１７３，１７４の上方の退避位置に移動した後、型が開いてガラスブランクＧが取り出される。ガラスブランクＧは、ガラスブランク搬送装置１７１，１７２，１７３，１７４上に載置されて後処理に向かって流れる。
このようなプレス装置を用いるガラスブランクの型を用いた成形については後述する。

（ｂ）スクライブ（ステップＳ２０）
次に、スクライブ処理について説明する。プレス成形の後、スクライブ処理では、成形されたガラスブランクＧに対してスクライブが行われる。
ここでスクライブとは、成形されたガラスブランクＧを所定のサイズのリング形状とするために、ガラスブランクＧの表面に超鋼合金製あるいはダイヤモンド粒子からなるスクライバにより２つの同心円（内側同心円および外側同心円）状の切断線（線状のキズ）を設けることをいう。２つの同心円の形状にスクライブされたガラスブランクＧは、部分的に加熱され、ガラスブランクＧの熱膨張の差異により、外側同心円の外側部分および内側同心円の内側部分が除去される。これにより、円環状のガラス基板が得られる。
なお、ガラスブランクに対してコアドリル等を用いて円孔を形成することにより円環状のガラス基板を得ることもできる。

（ｃ）形状加工（ステップＳ３０）
次に、形状加工について説明する。形状加工では、スクライブ後のガラス基板の端部に対するチャンファリング加工（外周端部および内周端部の面取り加工）を含む。チャンファリング加工は、スクライブ後のガラス基板の外周端部および内周端部において、主表面と、主表面と垂直な側壁部との間で、ダイヤモンド砥石により面取りを施す形状加工である。面取り角度は、主表面に対して例えば４０〜５０度である。

（ｄ）端面研磨（ステップＳ４０）
次に、形状加工後のガラス基板の端面研磨が行われる。
端面研磨では、ガラス基板の内周端面及び外周端面をブラシ研磨により鏡面仕上げを行う。このとき、酸化セリウム等の微粒子を遊離砥粒として含むスラリーが用いられる。端面研磨を行うことにより、ガラス基板の端面での塵等が付着した汚染、ダメージあるいはキズ等の損傷の除去を行うことにより、サーマルアスペリティの発生の防止や、ナトリウムやカリウム等のコロージョンの原因となるイオン析出の発生を防止することができる。

（ｅ）精研削（ステップＳ５０）
精研削では、例えば固定砥粒による研削が行われる。この場合、遊星歯車機構を備えた両面研削装置を用いて、ガラス基板の主表面に対して研削加工を行う。具体的には、ガラスブランクＧから生成されたガラス基板の外周側端面を、両面研削装置の保持部材に設けられた保持孔内に保持しながらガラス基板の両側の主表面の研削を行う。精研削は、研削による取り代が、例えば数μｍ〜１００μｍ程度の加工処理である。両面研削装置は、上下一対の定盤（上定盤および下定盤）を有しており、上定盤及び下定盤の間にガラス基板が狭持される。上定盤及び下定盤のガラス基板に対向する面には、固定砥粒が設けられている。そして、上定盤または下定盤のいずれか一方、または、双方を移動操作させることで、ガラス基板と各定盤とを相対的に移動させることにより、このガラス基板の両主表面を研削することができる。

（ｆ）第１研磨（ステップＳ６０）
次に、研削のガラス基板の主表面に第１研磨が施される。具体的には、ガラス基板の外周側端面を、両面研磨装置の保持部材に設けられた保持孔内に保持しながらガラス基板の両側の主表面の研磨が行われる。第１研磨は、例えば固定砥粒による研削を行った場合に主表面に残留したキズや歪みの除去、あるいは微小な表面凹凸（マイクロウェービネス、粗さ）の調整を目的とする加工処理である。

（ｇ）化学強化工程（ステップＳ７０）
次に、ガラス基板は化学強化される。化学強化液として、例えば硝酸カリウムと硫酸ナトリウムの混合液等を用いることができる。化学強化工程では、ガラス基板を化学強化液中に浸漬する。
ガラス基板を化学強化液に浸漬することによって、ガラス基板の表層にあるガラス組成中のリチウムイオン及びナトリウムイオンが、化学強化液中のイオン半径が相対的に大きいナトリウムイオン及びカリウムイオンにそれぞれ置換されることで表層部分に圧縮応力層が形成され、ガラス基板が強化される。

（ｈ）第２研磨（最終研磨）（ステップＳ８０）
次に、化学強化後のガラス基板に第２研磨が施される。第２研磨は、主表面の鏡面研磨を目的とする。研磨されたガラス基板を中性洗剤、純水、ＩＰＡ等を用いて洗浄することで、磁気ディスク用ガラス基板が得られる。
第２研磨を実施することは必ずしも必須ではないが、ガラス基板の主表面の表面凹凸のレベルをさらに良好なものとすることができる点で実施することが好ましい。

［プレス成形の詳細説明］
次に、ステップＳ１０のプレス成形について詳細に説明する。プレス成形では、図２（ａ），（ｂ）に示すように、溶融ガラス塊Ｇを一対の型１２１，１２２のプレス面１２１ａ，１２２ａに挟み込む。このときプレス面１２１ａ，１２２ａに沿って拡がる溶融ガラス塊Ｇの先端がプレス面１２1ａ，１２２ａの端に到達しないように溶融ガラス塊Ｇをプレスする。これにより、ガラスブランクＧが成形される。このようなプレス成形は、水平ダイレクトプレス方式及び垂直ダイレクトプレス方式に適用される。
このとき、ガラスブランクＧの厚さに応じて、プレスにおける型１２１，１２２のプレス圧力の圧力値を調整する。プレス圧力の圧力値の調整は、図示されない制御装置からの指示により型１２１，１２２を押す第１駆動部２２５及び第２駆動部２２６の駆動動作が制御されることにより行われる。

上述したように、本実施形態のプレス成形では、プレス面１２１ａ，１２２ａを取り巻くように、プレス面１２１ａ，１２２ａから対向する型の側に突出した板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂ同士が当接してプレス面１２１ａ，１２２ａの離間距離が定まり、ガラスブランクＧの板厚が定まる。ここで、プレス成形時、溶融ガラス塊Ｇをプレスする型１２１，１２２には、数トンの荷重を負荷し、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂは互いに当接するので、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂは弾性的に圧縮変形する。この圧縮変形は、プレス圧力の圧力値によって変化する。このため、プレス圧力の圧力値に応じて、ガラスブランクＧの板厚は変化する。したがって、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂが弾性的に変形する範囲内の圧力値をプレス圧力として与える限りにおいて、プレス圧力の圧力値を調整することにより、成形されるガラスブランクＧの板厚を一定に揃えることができる。

なお、型１２１，１２２は、プレス成形に用いる使用回数に応じて、すなわち使用履歴に応じて、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂのプレス面１２１ａ，１２２ａの突出高さは板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂの磨耗等により変化する。したがって、プレス成形により得られるガラスブランクＧの板厚は、型１２１，１２２の使用履歴に応じて変化する（薄くなる）。このため、型１２１，１２２の使用履歴に応じて変化するガラスブランクの板厚の変化に応じて、ガラスブランクＧの板厚が一定になるようにプレス圧力を調整することが好ましい。なお、ガラスブランクＧの板厚は、例えば、ガラスブランクＧの周上の異なる４箇所においてマイクロメータ等を用いて計測した平均値が用いられる。

また、ガラスブランクＧの板厚は、ガラスブランクＧの成形に用いた型によって異なる場合もある。型は、互いに同じ仕様の構造、材料を用いた場合であっても、加工の微小なばらつきや材料の微小な特性のばらつきによって、成形されるガラスブランクＧの板厚が異なる場合がある。したがって、この場合、一対の型、例えば図４に示すプレスユニット１２０の型１２１，１２２と別の一対の型、例えば図３に示すプレスユニット１３０の型によって成形されるガラスブランクＧの厚さが揃うように、一対の型と別の一対の型で成形されるガラスブランクの板厚の差異に応じて、一対の型及び別の一対の型の少なくとも一方の型におけるプレス圧力を調整することが好ましい。なお、ガラスブランクＧの板厚は、例えば、ガラスブランクＧの周上の異なる４箇所においてマイクロメータ等を用いて計測した平均値が用いられる。

図５は、図２（ａ），（ｂ）に示す型１２１，１２２を用いたときの板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂにかかるプレス荷重に対するガラスブランクＧの板厚の変化の一例を示す図である。プレス圧力の圧力値は、上記プレス荷重を板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂの互いに当接する接触面の面積で割り算した値に相当する。ここで、接触面の面積を１００ｃｍ²とした場合には、図５の横軸をプレス圧力の圧力値で表すと、１目盛あたり０．０２トン／ｃｍ²となる。接触面の面積は一定であるので、プレス荷重はプレス圧力の圧力値に比例する。図５からわかるように、プレス圧力の圧力値を高くするほど（プレス荷重を高くするほど）、ガラスブランクＧの板厚は薄くなることがわかる。したがって、ガラスブランクＧの板厚を厚くする場合、プレス圧力（プレス荷重）を低くする。図５に示す例では、ガラスブランクＧの板厚を１μｍ厚くするには、プレス荷重を１００ｋｇ低下させればよいことがわかる。すなわち、プレス圧力の圧力値とガラスブランクＧの厚さとの対応関係を予め取得しておき、プレスするとき、プレスにより成形されたガラスブランクＧの厚さに基づいて、プレス圧力の圧力値（プレス荷重）の調整を行うとよい。

図５に示すようなプレス荷重とガラスブランクＧの板厚の対応関係は、同じ仕様、材料の型に対して１つ予め用意しておけばよい。同じ仕様、材料で構成された型では、上記対応関係の個体間差は小さい。したがって、同じ仕様、材料で構成された型を複数用いる場合、少なくとも1つの型についての上記対応関係を予め調べておき、この対応関係を他の型についても用いて、プレス圧力の調整を行うことができる。しかし、より正確な圧力の調整を行うには、型毎にプレス荷重とガラスブランクＧの板厚の対応関係を調べてその対応関係を予め用意しておき、この対応関係を型毎に用いて型毎のプレス圧力の調整を行ってもよい。

［プレス成形の変形例］
図２（ａ），（ｂ）に示す実施形態のプレス成形では、プレス成形中の型１２１，１２２にかかるプレス圧力は一定であるが、本変形例のプレス成形では、プレス圧力を時間とともに変化させる例である。この場合においてもプレス圧力の圧力値を調整することにより、成形されるガラスブランクＧの板厚を一定に揃えることができる。以下、本変形例について説明する。

本変形例は、図２（ａ），（ｂ）に示す実施形態と比較して、プレス成形が異なる。本変形例において、上述した実施形態と同一の内容については重複説明を省略する。
本実施形態のプレス成形は、１次プレスと２次プレスからなる。図６は、プレス圧力の変化を示す模式図である。

図５に示すような圧力値でプレス成形を始める直前、一対の型のプレス面の温度は、溶融ガラス塊Ｇを構成するガラス材料のガラス転移点以上、屈服点未満の温度で加熱され平衡状態にされている。ガラス転移点は、ガラス材料によって異なり、例えば５００℃である。一方、屈服点は、ガラス材料によって異なり、例えば５６０℃である。プレス面の温度を、上述した範囲内とすることにより、溶融ガラス塊Ｇにおいて温度分布があったとしても、２次プレスにおいて、ガラス転移点以上の温度で、ガラスブランクの温度分布を略均一にすることができる。これにより、温度分布が略均一になったガラスブランクＧを一対の型から取り出して、大気中で放冷することにより、残留応力の少ないガラスブランクＧを作製することができる。一対の型のプレス面の温度を屈服点未満とするのは、ガラスブランクＧを型から離型した後に平面度が大きく悪化してしまうことを防ぐことができるためである。

１次プレスでは、プレス面を囲むように設けられた板厚決定部材のプレス面から突出した突出部分が当接するので、プレス面間の距離がガラスブランクＧの板厚となる。この板厚決定部材の突出部分の高さは、板厚決定部材の弾性的な変形により縮むので、１次プレスのプレス圧力によってガラスブランクＧの板厚は調整される。１次プレスは、ガラスブランクＧが破損しない程度の時間行われる。
一方、２次プレスは、１次プレスを行った後、１次プレス後に１次プレスに用いるプレス圧力よりも低いプレス圧力でガラスブランクを一対の型で保持する処理である。１次プレスにおける、プレス圧力の圧力値は、例えば０．０４〜０．４０トン／ｃｍ²であり、２次プレスにおけるプレス圧力の圧力値は、例えば１×１０^−５〜４×１０^−３トン／ｃｍ²である。

このように、１次プレスと２次プレスでプレス圧力の圧力値を変化させるのは、１次プレスの機能と、２次プレスの機能とを異なるものとするためである。
１次プレスにおいて高いプレス圧力を用いてプレスをすることにより、ガラスブランクを所定の厚さ（薄さ）にすることができる。２次プレスにおいて低いプレス圧力を用いてプレスすることにより、ガラスブランクの温度分布を均一に近づけることができ、ガラスブランクの平面度を向上することができる。
具体的に説明すると、１次プレスでは、高いプレス圧力により、溶融ガラス塊Ｇの不均一な温度分布に起因して成形直後のガラスブランクＧの温度分布は不均一である。この不均一な温度分布のガラスブランクＧから熱が一対の型それぞれに移動して、一対の型に不均一の温度分布を生じさせる。２次プレスにおいて低いプレス圧力を用いることにより、２次プレスでは、ガラスブランクＧとプレス面との間の実質的な接触面積が低下する。その結果、ガラスブランクＧから一対の型への熱移動が低下する。その間、一対の型の不均一な温度分布は、熱伝導による拡散により均一に近づき、温度分布が均一に近づいた一対の型が、ガラスブランクＧと接触することにより、ガラスブランクＧの温度分布は均一に近づく。この結果ガラスブランクＧの両側のガラス主表面間の温度差は小さくなるので、ガラスブランクＧの平面度は向上する。

図７は、１次プレス及び２次プレスを行う型１２１，１２２を説明する図である。型１２１，１２２は、プレス面１２１ａ，１２２ａを含む柱状のプレス部１２１ｄ，１２２ｄと、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂと、押出部材１２１ｃ，１２２ｃと、を有する。プレス面１２１ａ，１２２ａ及び板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂは、図２（ａ）に示すプレス部及び板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂと同様であるので、その構成の説明は省略する。
押出部材１２１ｃ，１２２ｃは、プレス面１２１ａ，１２２ａを構成するプレス部１２１ｄ，１２２ｄの、プレス面１２１ａ，１２２ａと反対側の端に接続され、プレス面１２１ａ，１２２ａがガラスブランクＧに与える１次プレス時の荷重を抜くことができるように構成されている。したがって、１次プレス及び２次プレスは、以下のように行われる。
一対の型１２１，１２２の板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂ同士を当接させて板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂのプレス面１２１ａ，１２２ａから突出する部分を弾性的に圧縮変形させることにより、第１の圧力値をプレス圧力値として溶融ガラスの塊をプレスする（１次プレス）。この後に、第１の圧力値を低下させるために、型１２１，１２２に負荷する荷重を低くして、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂの突出する部分の圧縮変形を小さくし、かつ一対の型１２１，１２２のプレス面１２１ａ，１２２ａの間の距離を一定に維持した状態にする。プレス面１２１ａ，１２２ａの間の距離を一定に維持するとき、押出部材１２１ｃ，１２２ｃがガラスブランクＧに加える荷重を調整する。こうして、第１の圧力値に比べて小さい第２の圧力値で型１２１，１２２がガラスブランクＧをプレスする（２次プレス）。第１の圧力値及び第２の圧力値は、型１２１，１２２に負荷した荷重を、プレス面１２１ａ，１２２ａの面積と板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂ同士が当接する部分の面積の合計面積で割った値である。

このように１次プレスおよび２次プレスを用いることにより、ガラスブランクＧの板厚のばらつきを低下し、かつガラスブランクＧの平面度を向上させることができる。しかし、上述したように、型の使用履歴によって板厚は変化し、あるいは、複数の型の個体間差により、成形されるガラスブランクＧの板厚は異なる。このため、本変形例では、上述の１次プレスにおけるプレス圧力の圧力値を調整することにより、使用履歴による板厚の変化を抑制し、また、型の個体間差に起因するガラスブランクＧの板厚を一定に揃えることができる。

なお、本変形例のプレス成形は、１次プレス及び２次プレスの２つのプレスを含むが、プレス成形は、２次プレスのプレス圧力が複数設定され、複数の圧力でプレスを行ってもよい。この場合、１次プレス及び２次プレスを含むプレス成形では、プレス圧力の最高圧力値を、ガラスブランクＧの板厚を調整するための圧力値として用いて調整することが、ガラスブランクＧの板厚を一定に揃える点で好ましい。
なお、上述の実施形態及び変形例ではいずれも、一対の型１２１，１２２のそれぞれは板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂを有するが、一対の型１２１，１２２のいずれか一方のみに板厚決定部材を有してもよい。この場合の板厚決定部材も、プレス処理における一対の型１２１，１２２を閉じる際のプレス圧力の圧力値を調整することにより、複数のガラスブランクの板厚を揃えることができる。すなわち、本実施形態及び変形例のプレス処理に用いる一対の型の少なくとも一方が、プレス面から一対の型の対向方向に突出する板厚決定部材を有していればよい。

本実施形態では、成形されたガラスブランクの板厚に応じて、プレス処理における型のプレス圧力の圧力値を調整するので、ガラスブランクの板厚を揃えることができる。
また、プレス成形に用いる型の使用履歴に応じて変化するガラスブランクの厚さの変化に応じて、ガラスブランクの板厚が一定になるようにプレス圧力を調整するので、長期間用いられる型で成形されるガラスブランクの板厚を一定に維持することができる。
また、複数の対の型を用いてガラスブランクを成形するとき、複数の対の型によって成形されるガラスブランクの板厚が揃うように、複数の対の型で成形されるガラスブランクの厚さの差異に応じて、各対の型におけるプレス圧力の圧力値を調整するので、プレス成形に用いる型の個体間差によらない一定の板厚のガラスブランクを作製することができる。
磁気ディスク用ガラス基板を作製するとき、本実施形態で作製されたガラスブランクを用いることにより、ガラス基板の板厚が一定の範囲内で揃うので、研削あるいは研磨による取代量を揃えることができる。したがって、ガラス主表面の傷等の欠陥を残すおそれが小さくなり、ガラス基板の品質のばらつきを抑制することができる。

［実験例］
図２（ａ），（ｂ）に示すような型を１０対作製し、この型によってプレス成形で得られるガラスブランクＧの板厚を調べた。１０対の型は互いに同じ構造を有し、同じ材料で構成した。プレス成形のプレス圧力は、プレス成形中、一定の圧力値となるようにした。このときのプレス荷重を６０００ｋｇｆとし、目標の板厚を０．７４５ｍｍとした。プレス圧力の圧力値は、プレス荷重は板厚決定部材同士の接触面の面積で割った値である。成形されたガラスブランクＧの板厚については、ガラスブランクＧの周上の異なる４点において、マイクロメータを用いて調べ、板厚の測定値の平均値を板厚として用いた。１０対の型から作製される合計１０００枚のガラスブランクＧの板厚の全平均値は０．７４５ｍｍであったが、各型で成形されたガラスブランクＧの板厚（型毎の板厚の平均値）の最大値は０．７５１ｍｍであり、最小値は０．７３８ｍｍであり、最大値と最小値の間で０．０１３ｍｍの差があった。すなわち、１０対の型において成形されるガラスブランクの板厚に関して０．０１３ｍｍの型の個体間差があった。

このような１０対の型に適用するプレス荷重を、図５に示す対応関係を用いて調整した。この対応関係は、１０対の型のうちの1つの型におけるプレス荷重と板厚との間の対応関係である。具体的には、図５に示す対応関係では、ガラスブランクの板厚を１μｍ変えるためにプレス荷重を１００ｋｇｆ変化させればよいことがわかる。したがって、この対応関係を用いて、プレス荷重を６０００ｋｇｆから変更した。例えば、板厚が０．７３８ｍｍであるガラスブランクを成形した型では、プレス荷重を５３００ｋｇｆに変更し、板厚が０．７５１ｍｍであるガラスブランクを成形した型では、プレス荷重を６６００ｋｇｆに変更した。これにより、１０対の型から成形されたガラスブランクＧの板厚は型によらず全て０．７４５ｍｍとなった。さらに、プレス成形されたガラスブランクＧの平面度の全平均値は１．５μｍ以下となった。
これより、型のプレス圧力の圧力値を調整することによりガラスブランクＧの板厚を調整することができることがわかる。

以上、本発明の磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法及び磁気ディスク用ガラス基板の製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

１０１成形装置
１１１溶融ガラス流出口
１２０，１３０，１４０，１５０プレスユニット
１２１，１２２，２２１，２２２型
１２１ａ，１２２ａ，２２１ａ，２２２ａプレス面
１２１ｂ，１２２ｂ，２２１ｂ，２２２ｂ板厚決定部材
１２１ｃ，１２２ｃ押出部材
１２１ｄ，１２２ｄプレス部
１６０切断ユニット
１６１，１６２切断刃
１７１，１７２，１７３，１７４ガラスブランク搬送装置

Claims

磁気ディスク用ガラス基板に加工される磁気ディスク用ガラスブランクを、互いに対向する一対の型を用いて製造するガラスブランクの製造方法であって、
前記一対の型のそれぞれは、溶融ガラスの塊をプレスするプレス面を有し、
前記一対の型の少なくとも一方は、前記プレス面から前記一対の型の対向方向に突出する部分を持ち、前記突出する部分の突出高さに基づいてガラスブランクの厚さを定めるための板厚決定部材を更に有し、
前記一対の型が閉じた際に、前記板厚決定部材が他方の型に当接し、前記溶融ガラスの塊を前記一対の型のプレス面に挟み込むことにより溶融ガラスをプレスして、ガラスブランクを成形するプレス処理と、
成形された前記ガラスブランクの厚さに応じて、前記プレス処理における前記一対の型を閉じる際のプレス圧力の圧力値を調整する調整処理と、を含む、ことを特徴とする磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法。
溶融ガラス供給部から供給される溶融ガラス流を切断して溶融ガラスの塊を落下させる処理をさらに含み、
前記プレス処理は、前記塊の落下方向に対する直交方向の両側から一対の型のプレス面で前記塊を挟み込む処理である、請求項１に記載の磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法。
前記プレス圧力の圧力値と前記ガラスブランクの厚さとの対応関係を予め取得しておき、
前記調整処理では、前記プレス処理により成形された前記ガラスブランクの厚さに基づいて、前記圧力値の調整を行う、請求項１または２に記載の磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法。
前記プレス処理では、前記一対の型の他に、さらに別の一対の型を用いてガラスブランクを成形し、
前記調整処理では、前記一対の型と前記別の一対の型によって成形されるガラスブランクの厚さが揃うように、前記一対の型と前記別の一対の型で成形されるガラスブランクの厚さの差異に応じて、前記一対の型及び前記別の一対の型の少なくとも一方の型におけるプレス圧力の圧力値を調整する、請求項１または２に記載の磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法。
前記プレス処理は、前記板厚決定部材を前記他方の型に当接させて前記板厚決定部材の突出する部分を弾性的に圧縮変形させることにより、第１の圧力値を前記プレス圧力値として溶融ガラスの塊をプレスする１次プレスと、１次プレス後に、前記突出する部分の圧縮変形を小さくし、かつ前記一対の型の前記プレス面の間の距離を一定に維持した状態で、第１の圧力値に比べて小さい第２の圧力値で前記プレス面がガラスブランクをプレスする２次プレスと、を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法にて成形されたガラスブランクに対して研削及び研磨の少なくとも一方を行い、磁気ディスク用ガラス基板とする、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。