JP3720547B2 - Manufacturing method of glass substrate - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスク用の原盤としてのガラス基板の製造方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のハードディスク用の原盤としてガラス基板を使用するとき、以下のようにガラス基板が製造されている。すなわち、ガラス基板の最終厚さの大略2倍の厚さのガラス原盤を用意し、ガラス原盤の上下両面を、所定の表面粗さと平行度を有するように、ポリッシュ又はラッピングして最終厚さに仕上げるようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガラス原盤を最終厚さの2倍の原盤をポリッシュ又はラッピングして最終厚さに仕上げるとき、ポリッシュ又はラッピングに時間がかかり手間であるとともに、ガラス基板の両面の平行度が5/1000程度まで仕上げるのが困難であるといった問題があった。
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、ポリッシュ又はラッピングを行うことなく、短時間で生産効率良くガラス基板を製造することができるガラス基板の製造方法及びその装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段及びその作用効果】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。本発明の第1態様によれば、ハードディスク用原盤であるガラス基板の素材となるガラス基板原盤のガラス軟化温度以上まで加熱された上記ガラス基板原盤とコアプレートとを、上記ガラス基板原盤を上記コアプレートに載置した状態で、上記ガラス軟化温度以上にそれぞれ加熱された上金型と下金型とを有するプレス成形機の上記下金型に、上記コアプレートが通過する搬送経路に配置されかつ上記コアプレートの温度制御を行うよう断熱材を挟み込んだ断熱壁で外部と遮断された搬送装置を使用して搬入し、上記下金型に搬入された上記ガラス基板原盤の上面と上記コアプレートとを上記ガラス軟化温度以上まで加熱し、上記ガラス軟化温度以上まで加熱された上記ガラス基板原盤を上記プレス成形機の上記上金型と上記下金型とによりプレス成形して、上記上金型の鏡面と上記コアプレートの上記ガラス基板原盤が載置された鏡面とを上記ガラス基板原盤の上下面にそれぞれ転写して、所定の表面粗さと平行度に成形されたガラス基板を得るようにしたことを特徴とするガラス基板の製造方法を提供する。
【0005】
本発明の第2態様によれば、上記プレス成形機に上記ガラス基板原盤を搬入する前に、上記ガラス基板原盤を上記ガラス基板原盤のガラス軟化温度以上まで加熱するようにした請求項1に記載のガラス基板の製造方法を提供する。
【0015】
上記各態様によれば、ガラス基板原盤の上下面に接触する鏡面をガラス基板の所定の表面粗さと平行度に対応して形成し、かつ、ガラス基板原盤のガラス軟化温度以上の温度でプレス成形するようにしたので、ポリッシュ又はラッピングを行うことなく、成形機でプレス成形することにより、所定の表面粗さと平行度を有するガラス基板を短時間で生産効率良くガラス基板を製造することができる。また、上記ガラス基板原盤を成形機に搬入するとき、ガラス基板原盤の上面が温度低下してガラス軟化温度以下になることがあるが、成形機内に搬入されたのち、ガラス軟化温度以上まで再びガラス基板原盤の上面を加熱するようにしたので、プレス成形時に、ガラス基板原盤の上面と下面との間で大きな温度勾配が生じて割れ等が発生するのを効果的に防止することができる。このとき、上金型の放射熱を利用してガラス基板原盤の上面を加熱するようにすれば、特別な加熱装置を備えることなく、簡単な構成でもって加熱することができる。
【0016】
上記態様において、ガラス基板原盤を直接把持するのではなく、コアプレート上にガラス基板原盤が載置された状態で、ガラス基板原盤に当接することなくコアプレートのみを把持すれば、500℃程度までガラス基板原盤が冷却されるのを成形機内で待つことなく、かつ、ガラス基板原盤の割れを確実に防止しつつ、成形機からガラス基板原盤を取り出すことができる。よって、生産効率を高めることができる。
また、コアプレートを搬送するとき、コアプレートを載置台から一旦持ち上げたのち、搬送方向に搬送し、載置台に再び載置するようにすれば、単に各コアプレートを押して搬送させるものと比較して、ゴミなどが各コアプレートに付着しにくくなり、コアプレートをクリーンに保持することができる。
上記態様において、一旦、ガラス軟化温度よりも高い所定温度までガラス基板原盤を加熱したのち、ガラス軟化温度まで降温させるようにしたので、ガラス基板原盤のガラス軟化温度まで単に加熱したまま維持するよりもガラス基板原盤をガラス軟化温度に温度制御しやすい。
【0017】
【発明の実施の形態及び実施例】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の第1の実施形態にかかるガラス基板の製造方法及び装置は、図1に示すように、ハードディスク用原盤であるガラス基板の素材となるガラス基板原盤であって予めそのガラス軟化温度以上に加熱されたガラス基板原盤4が図2のコアプレート5上に載置されたのち、コアプレート5とともにガラス基板原盤4が図3の成形機14内に搬入されて、ガラス基板原盤4がプレス成形されて所定の平行度及び表面粗さに成形されたのち、コアプレート5とともにガラス基板原盤4が成形機14から搬出されて冷却され、その後、コアプレート5からガラス基板原盤4のみが取り出される一方、コアプレート5は再び加熱されて次のガラス基板原盤4の搬入に備えるようにしている。
ガラス基板原盤4は、常温からガラス基板加熱炉60内に搬入されて、所定温度、例えば700℃まで加熱される。その後、ガラス基板原盤移載ユニット61によりコアプレート5上に載置される。
コアプレート5は、図2に示すように、大略円盤の部材であって、その外周側面には、後述する搬送チャックに係合して把持しやすいように、リング状の溝5aを形成している。コアプレート5の材質としては、大気中でも酸化しにくいものであり、800℃〜500℃程度までの間の加熱及び冷却の繰り返しに耐え得ることができ、かつ、最終製品であるガラス基板に要求される表面粗さや平行度に応じて、所望の表面粗さと平行度を転写可能な材料が選択され、例えば、超硬金属が適宜使用される。
【0018】
加熱炉60で加熱されたガラス基板原盤4は、図1に示されるように、ガラス基板原盤移載ユニット61によりガラス基板原盤・コアプレート昇温安定ユニット62に搬送されて、所定温度まで加熱されたのち、課題解決手段の欄に記載した上記投入装置の一例としてのコアプレート及びガラス基板原盤投入ユニット63から成形機14内にコアプレート5とガラス基板原盤4とが一体的に搬入され成形機14でプレス成形される。その後、コアプレート及びガラス基板原盤取り出しユニット65で成形機14からプレス成形されたガラス基板原盤4がコアプレート5とともに取り出され、課題解決手段の欄に記載した上記徐冷ユニットの一例としてのコアプレート及びガラス基板原盤降温ユニット66内に搬送されて所定温度まで冷却される。その後、ガラス基板原盤取り出しユニット67でコアプレート5からガラス基板原盤4のみが取り出されてガラス基板原盤整列機68に搬送される。一方、ガラス基板原盤4が取り除かれたコアプレート5は、第1コアプレート昇温安定ユニット69で所定温度まで昇温される。その後、コアプレート移載ユニット70で第1コアプレート昇温安定ユニット69から第2コアプレート昇温安定ユニット71まで搬送されて、所定温度までさらに昇温される。その後、ガラス基板原盤移載ユニット61により加熱炉60で加熱されたガラス基板原盤4がコアプレート5上に載置される。本実施形態では、基本的に、このようなサイクルを繰り返すようになっている。なお、第1,第2コアプレート昇温安定ユニット69,71により上記課題解決手段の欄に記載した上記第1加熱ユニットの一例を構成し、ガラス基板原盤・コアプレート昇温安定ユニット62により上記課題解決手段の欄に記載した上記第2加熱ユニットの一例を構成する。
【0019】
ガラス基板原盤移載ユニット61は、図4,5に示すように、移載レール25沿いに移載ユニット55が加熱炉60側とガラス基板原盤・コアプレート昇降安定ユニット62側との間で往復移動するものである。移動ユニット55は、エアシリンダ等の昇降装置24の駆動により吸着ヘッド23を昇降させてガラス基板原盤4を吸着又は吸着解放するものである。よって、例えば、加熱炉60内から搬送されてきたガラス基板原盤4は、加熱炉側のコンベヤ(図5では26に相当)上の一端の位置から、移載ユニット55の吸着ヘッド23が下降して吸着保持されたのち、吸着ヘッド23が上昇し、移載レール25沿いに加熱炉60側からガラス基板原盤・コアプレート昇降安定ユニット62側まで移動する。次いで、吸着ヘッド23が下降して、ガラス基板原盤4をガラス基板原盤移載ユニット61のガラス基板原盤移載位置に位置したコアプレート5上に載置して吸着解放する。このようにして、一枚ずつガラス基板原盤4を各コアプレート5上に順に載置する。このとき、コアプレート5上に載置したガラス基板原盤4の温度を非接触温度計51(図5では27に相当)により測定して、所定温度まで加熱炉60で加熱されているか否かを確認する。もし、加熱されていないならば、加熱炉60の温度を上昇させるなどの処理を行う。
【0020】
ガラス基板原盤・コアプレート昇温安定ユニット62では、ガラス基板原盤4の軟化温度以上の700℃±5℃までコアプレート5及びガラス基板原盤4を加熱させて安定させる。上記温度で安定したコアプレート5及びガラス基板原盤4はコアプレート及びガラス基板原盤投入ユニット63により成形機14内に搬入される。このガラス基板原盤・コアプレート昇温安定ユニット62では、図7,8に示すようなコアプレート搬送装置30を使用して、所定距離ずつ徐々にコアプレート5を搬送する。搬送装置30は、コアプレート5の幅寸法より小さな幅を有して複数個のコアプレート5,・・・,5が載置される載置台31と、載置台31より両側に突出した各コアプレート5の両端部の下面に当接して支持する多数の組みの移載爪33,・・・,33と、180度だけ正逆回転させる回転軸35aを有するモータ35と、モータ35の回転軸35aに連結された連結棒34と、連結棒34に連結されかつ移載爪33,・・・,33の下端を支持する駆動板32と、駆動板32の前後に回転自在に支持された4個の車輪39,・・・,39と、車輪39,・・・,39が転動する4個の昇降カム36,・・・,36と、昇降カム36,・・・,36を搬送方向に前後動させる駆動シリンダ37と、昇降カム36,・・・,36が固定されて駆動シリンダ37の駆動により昇降カム36,・・・,36を一斉に搬送方向に前後動させる支持板29と、支持板29の移動を案内する4個の案内車輪38,・・・,38とを備えている。よって、図7において、駆動シリンダ37の駆動により、支持板29が左方向に案内車輪38,・・・,38の案内により移動すると、各車輪39が各昇降カム36の下側のカム面36aから傾斜カム面36bを経て上側カム面36cに転動することにより、駆動板32全体が上昇して、各一対の移載爪33,33により各コアプレート5が載置台31から持ち上げられる。この状態で、モータ35の回転軸35aが図7において時計方向に180度回転すると、連結棒34及び駆動板32が右側に移動させられ、各一対の移載爪33,33が各コアプレート5を持ち上げた状態で一斉に右方向に移動する。次いで、駆動シリンダ37の上記とは逆の駆動により、支持板29が右方向に案内車輪38,・・・,38の案内により移動すると、各車輪39が各昇降カム36の上側のカム面36cから傾斜カム面36bを経て下側カム面36aに転動することにより、駆動板32全体が下降して、各一対の移載爪33,33により持ち上げられていた各コアプレート5が載置台31に載置される。次いで、モータ35の回転軸35aが反時計方向に180度回転することにより、連結棒34及び駆動板32が左側に移動させられ、各一対の移載爪33,33が各コアプレート5に接触することなく、一斉に左方向に移動する。この結果、各コアプレート5の下方には、前回持ち上げられた一対の移載爪33,33の右隣に配置されている一対の移載爪33,33が位置していることになる。以後、上記した動作を繰り返すことにより、各コアプレート5が順に右方向に搬送される。このように、徐々に搬送することにより、各コアプレート5に対してガラス基板原盤・コアプレート昇温安定ユニット62での温度制御が行える。温度制御用のヒータ200は載置台31内に内蔵しており(ヒータ200は載置台31内に内蔵されているため、図示を省略。)、主として、各コアプレート5が載置台31に載置されて接触しているとき、ヒータ200からの伝熱により加熱されるようにしている。また、温度制御をより確実に行うため、搬送装置30は、間に断熱材を挟み込んだ2重の断熱壁53(図4参照)で外部と遮断されるようにして、より精度良く温度制御が行えるようにしている。また、各ユニットの出口付近では、原則として非接触型温度計を設けるなどしてガラス基板原盤4の温度を測定し、所望の温度制御が達成されているか否か判定し、所望の温度範囲よりも温度が高すぎる場合には、ヒータ200の温度を下げる、載置台31に各コアプレート5が接触している時間を長くするなどの処置を採る一方、所望の温度範囲よりも温度が低すぎる場合には、ヒータ200の温度を上げる、載置台31に各コアプレート5が接触している時間を短くするなどの処置を採る。このような搬送装置30は、ガラス基板原盤・コアプレート昇温安定ユニット62の他、後述する、コアプレート及びガラス基板原盤降温ユニット66、第1,第2コアプレート昇温安定ユニット69,71にも同様な搬送装置を備えて、同様な手法で二重の断熱壁53内でコアプレート5,・・・,5を徐々に搬送しつつ所定の温度制御が行えるようにしている。ただし、コアプレート及びガラス基板原盤降温ユニット66では、各ガラス基板原盤4を冷却させる工程であるため、断熱壁53は設けずに、大気中に開放された状態で搬送装置30で搬送するようにしている。
【0021】
コアプレート及びガラス基板原盤投入ユニット63では、図6に示すように、エアシリンダ等の搬入チャック駆動装置41の駆動により、大略C字状の把持部45aを有する搬入チャック45がコアプレート5の外周側面の溝5a内に係合して把持し、ガラス基板原盤・コアプレート昇温安定ユニット62内のコアプレート5とガラス基板原盤4とを一体的に成形機14内に投入する。コアプレート及びガラス基板原盤投入ユニット63から成形機14内にガラス基板原盤4が投入されるとき、非接触型温度計49により、コアプレート及びガラス基板原盤投入ユニット63内の搬送位置に位置したコアプレート5上のガラス基板原盤4の温度を測定して、所定温度まで加熱されているか否か、700℃±5℃以内に保持されているか否かを測定し、上記範囲外ならば、コアプレート及びガラス基板原盤投入ユニット63を温度制御して、上記範囲内に保持されるようにする。
【0022】
ガラス基板原盤4を所定の平行度及び表面粗さに成形するプレス成形機14は、図3に示すように、固定プレート1と、固定プレート1に固定された上金型2と、コアプレート5がその凹部3a内に嵌合固定可能な下金型3と、下金型3が固定された可動プレート6と、可動プレート6をリンク機構7を介して案内ロッド13,…,13沿いに上下動させるクロスヘッド8と、クロスヘッド8を上下動させるボールネジ9と、ボールネジ9を正逆回転させるモータ10と、モータ10の回転を検出するエンコーダ11と、エンコーダ11からの出力によりモータ10を駆動制御する成形機用コントローラ100と、歪みセンサー12とを備えている。上金型2において、ガラス基板原盤4の上面をプレスする下端面は、最終製品であるガラス基板の表面粗さ(例えば7オングストローム程度)と大略同等の表面粗さの鏡面に仕上げられている。また、下金型3の凹部3aには、ガラス基板原盤4をその上面に載置しているコアプレート5が着脱可能に取り付けられるようにしている。このコアプレート5の上面は、ガラス基板原盤4が載置される面であって、最終製品であるガラス基板の表面粗さ(例えば7オングストローム程度)と大略同等の表面粗さの鏡面に仕上げられている。よって、上金型2の下端面の鏡面と下金型3のコアプレート5の鏡面がそれぞれプレス成形時に軟化温度まで加熱されたガラス基板原盤4の上下面にそれぞれ転写され、上記所定の平行度(例えば5/1000)と表面粗さ(例えば7オングストローム)が得られるようになっている。
【0023】
上金型2及び下金型3は、予め、内蔵するヒータで、ガラス基板原盤4の軟化温度以上のプレス温度まで加熱されている。従って、コアプレート5を成形機14内に投入しても、コアプレート5上のガラス基板原盤4はその軟化温度以下には下がらず、軟化温度以上の状態でガラス基板原盤4のプレス成形が行えるようにしている。上記成形機14では、予め所定のプレス成形温度、言い換えればガラス基板原盤4の軟化温度近傍まで加熱されたコアプレート5が、ガラス基板原盤・コアプレート昇温安定ユニット62から一旦大気中を介して成形機14内に投入され、プレス成形機14の下金型3にコアプレート5ごと取り付ける。その後、上金型2に向けて下金型3を可動プレート4とともに上昇させてガラス基板原盤4の上面を上金型2の下端面に向けて上昇させ、上金型2の下端面である鏡面がガラス基板原盤4の上面に接触する直前(例えば、図11(A),(B)に示すように、0.1〜0.3mm程度の隙間が形成される隙間)又はガラス基板原盤4の上面に接触した直後のタッチ状態(図11の(C),(D)参照)で、一旦、下金型3の上昇を停止させる。このように、下金型3を一旦停止させることにより、図11の(B)において所定時間t1加熱された上金型2の放射熱によりガラス基板原盤4の上面を加熱する。これは、コアプレート5とともにガラス基板原盤4を大気中を介してプレス成形機14内に挿入するとき、ガラス基板原盤4の上面が所定プレス成形温度よりも若干低下し、ガラス基板原盤4のコアプレート5に接触する下部とガラス基板原盤4の上面との間で温度勾配が生じてしまい、そのままプレス成形すれば、ガラス基板原盤4に歪みが生じたり、割れが生じたりすることになる。これを防止するため、温度低下したガラス基板原盤4の上面を上金型2の放射熱で所定プレス温度まで加熱するようにしているのである。所定プレス温度までガラス基板原盤4の上面が加熱されたか否かは、非接触型の温度センサ等により検出してもよいが、下金型3の上昇停止時間を制御することにより判断するようにしてもよい。上記ガラス基板原盤4を上金型2により放射加熱させる時間t1は、成形機14への投入時のガラス基板原盤4の表面温度に応じて、自在に設定することができる。
【0024】
上記上金型2とガラス基板原盤4との接触直前の状態又は金型タッチ状態の検出は胃かのように行うことができる。すなわち、上記下金型3を上昇させるモータ10に備えられた位置検出装置の例として機能するエンコーダ11により、上記上金型2の下面が上記ガラス基板原盤4に接触する直前の状態又は接触した直後の金型タッチ状態で上記下金型3の上昇を一旦停止させる位置を検出することができる。具体的には、上記モータ10の駆動によっても上記下金型3の位置が変化しないことをエンコーダ11で検出すればよい。検出後、モータ10の駆動を停止させることにより、上記接触直前の状態又は金型タッチ状態で上記型締め動作を一時停止し、一定時間経過後(ガラス基板原盤4の上面が上金型2からの放射加熱によりガラス軟化温度以上まで加熱された後)に、モータ10をょ再び駆動して型締め動作を再開すればよい。
【0025】
ガラス基板原盤4の上面が所定プレス温度(例えば700℃)まで加熱されると、図11(A)〜(D)に示すように、下金型3を所定の圧力でもって上昇させてプレスし、ガラス基板原盤4の上下面に上金型2の下端面の鏡面と下金型3に支持されたコアプレート5の鏡面がそれぞれ転写され、ガラス基板原盤4の内部歪みを除去しつつ、所定の平行度でかつ所定の表面粗さのガラス基板原盤4をプレス成形により得ることができる。
プレス成形後、図6に示すように、ガラス基板原盤4はコアプレート5とともに一体的にプレス成形機14から搬出チャック46により取り出されて、コアプレート及びガラス基板原盤降温ユニット66内に搬入される。この搬出チャック46及びその駆動装置42は、上記した搬入チャック45及びその駆動装置41と同様なものであって、図6に示すように、エアシリンダ等の搬出チャック駆動装置42の駆動により、大略C字状の把持部46aを有する搬出チャック46が、成形機14内のコアプレート5の外周側面の溝5a内に係合して把持し、成形機14内のコアプレート5とガラス基板原盤4とを一体的にコアプレート及びガラス基板原盤降温ユニット66内に搬出する。
【0026】
このようにコアプレート5ごとガラス基板原盤4を取り出すのは、もし、ガラス基板原盤4のみを下金型3から取り出そうとすると、取り出し時に搬出チャックなどによりガラス基板原盤4を直接把持したとき、ガラス基板原盤4が割れる恐れがあるためである。このようなガラス基板原盤4の割れを確実に防止するためには、下金型3内でガラス基板原盤4が500℃程度まで冷却されるのを待つ必要があり、このように冷却されるまで成形機14内で待機すると、生産効率が極めて悪くなるためである。よって、コアプレート5上にガラス基板原盤4が載置された状態で、ガラス基板原盤4に当接することなくコアプレート5のみを把持すれば、500℃程度までガラス基板原盤4が冷却されるのを成形機14内で待つことなく、かつ、ガラス基板原盤4の割れを確実に防止しつつ、成形機14からガラス基板原盤4を取り出すことができる。
【0027】
コアプレート及びガラス基板原盤降温ユニット66では、約700℃のガラス基板原盤4を常温の大気中に開放した状態で、搬送装置30の載置台31中にヒータ20の代わりに冷却水通路を設けて、水冷によりコアプレート5とともにガラス基板原盤4の冷却を開始し、最終的に、後述するガラス基板原盤取り出しユニット67の近傍で500℃±25℃程度まで温度を低下させる。降温ユニット66の端部のガラス基板原盤取り出しユニット67に位置したガラス基板原盤4とコアプレート5は、ガラス基板原盤4のみを図4,5に示す移載ユニットの吸着ヘッド23により吸着してコアプレート5から取り除き、ガラス基板原盤4を徐冷炉に向かうガラス基板原盤整列機68のコンベヤ(図5では26に相当)上に搬送する。この後、ガラス基板原盤4は、徐々に冷却することにより、歪みや割れの発生を防止する。降温ユニット66の端部のガラス基板原盤取り出しユニット67に位置したガラス基板原盤4は、図4に示すように、非接触型温度計52(図5では27に相当)により温度が測定され、ガラス基板原盤4が500℃±25℃程度まで下降されたか否か検出する。もし、上記した温度範囲まで下降されていないならば、降温ユニット66でのガラス基板原盤4の冷却をより強く行うように制御する。例えば、冷却水の温度を下げる、冷却水の流速を速める、降温ユニット66で載置台31に各コアプレート5が接触している時間を長くするなどの処置を採る。一方、逆に、上記した温度範囲よりも低い温度まで冷却されている場合には、冷却水の温度を上げる、冷却水の流速を遅くする、降温ユニット66で載置台31に各コアプレート5が接触している時間を短くするなどの処置を採る。
【0028】
一方、ガラス基板原盤4が取り外された各コアプレート5は、第1コアプレート昇温安定ユニット69内に搬送装置30により搬入され、プレス成形温度よりも高い温度、例えばプレス成形温度が700℃の場合には800℃±40℃まで加熱する。これは、プレス成形機14に各コアプレート5を最終的に搬入するときプレス成形温度である700℃になるように温度制御する場合、プレス成形温度まで単に加熱するよりも、一旦、プレス成形温度よりも高い温度まで加熱したのち、降温させる方が温度制御しやすいためである。
第1コアプレート昇温安定ユニット69内で800℃±40℃まで加熱された各コアプレート5は、一旦大気中に排出され、コアプレート移載ユニット70により、第2コアプレート昇温安定ユニット71内に搬入される。コアプレート移載ユニット70は、図5に示す移載ユニット55又は56と同様な移載ユニットにより、第1コアプレート昇温安定ユニット69の一端まで搬送されたコアプレート5を、第2コアプレート昇温安定ユニット71の一端に移載するものである。
この第2コアプレート昇温安定ユニット71では、移載動作中に、大気中を通過して若干冷却されたコアプレート5を700℃±35℃の範囲内に温度制御しつつ、ガラス基板原盤移載ユニット61まで搬送する。ガラス基板原盤移載ユニット61に位置したコアプレート5は、非接触型温度計51により温度測定されて、所望の温度範囲内に制御されているか否か判定し、温度範囲外ならば、前記したようにヒータ200の温度の上下調整、搬送装置30でのコアプレート5の搬送速度調整などが適宜行われて、所望の温度制御が行えるようにする。
【0029】
ガラス基板原盤位置ユニット61では、前記したように、加熱炉60で予め700℃程度まで加熱されたガラス基板原盤4をコアプレート5上に載置する。
図9には、上記各装置及び部材等の全体の制御構成を示す。図9において、成形機14の上金型2と下金型3の加熱、上金型2からガラス基板原盤4に対する放射加熱動作、下金型3の移動及びプレス成形動作などは、成形機用コントローラ100により制御され、CRTコンソール101の画面を作業者が見ながら操作盤102から適宜指示を入力することにより、最適な成形動作を行わせるように調整することができる。コアプレート投入ユニット63、コアプレート取り出しユニット65、加熱炉60、コアプレートピッチ送りユニット(搬送装置)30、コアプレート移載ユニット70、温調器105(各加熱用のユニット69,71,62のヒータ200の温度調節器)は、非接触型温度計27,49,51,52からの温度測定結果及び上記成形機用コントローラ100からの情報などに基づき、課題解決手段の欄に記載した温度制御装置の一例としての加熱・移載コントローラ103により、適宜、動作制御される。また、ガラス基板原盤投入ユニット61及びガラス基板原盤取り出しユニット67の動作もガラス基板原盤投入・取り出しコントローラ104により動作制御される。上記成形機用コントローラ100、加熱・移載コントローラ103、ガラス基板原盤投入・取り出しコントローラ104は相互に制御情報などを交換して、ガラス基板製造装置全体として効率良くガラス基板を製造することができるように各装置等を制御する。
【0030】
より具体的には、図10に示すように、コアプレート取り出しユニット65で成形機14からコアプレート5が取り出されるタイミングに少し遅れて、コアプレート投入ユニット63でコアプレート5を成形機14内に投入する。また、成形機14の上下金型2,3の型締めのために下金型3の上昇開始のタイミングと大略同期してコアプレートピッチ送りユニット(搬送装置)30でコアプレート5の搬送を開始する。1枚のコアプレート5分だけ搬送されると搬送装置30を停止させ、そのタイミングでコアプレート移載ユニット70で1枚のコアプレート5を第1コアプレート昇温安定ユニット69から第2コアプレート昇温安定ユニット71に移載する。これに同期して、ガラス基板原盤投入ユニット63では1枚のガラス基板原盤4を加熱炉60からコアプレート5上に載置する一方、ガラス基板原盤取り出しユニット65では、コアプレート5上のプレス成形された1枚のガラス基板原盤4を整列機68側に移載する。このようにして、ガラス基板の製造装置を効率良く稼働させるようにしている。
【0031】
上記実施形態によれば、ガラス基板原盤4の上下面に接触する鏡面をガラス基板の所定の表面粗さと平行度に対応して形成し、かつ、ガラス基板原盤4のガラス軟化温度以上の温度でプレス成形するようにしたので、ポリッシュ又はラッピングを行うことなく、成形機14でプレス成形することにより、所定の表面粗さと平行度を有するガラス基板を短時間で生産効率良くガラス基板を製造することができる。
また、上記ガラス基板原盤4を成形機14に搬入するとき、ガラス基板原盤4の上面が温度低下してガラス軟化温度以下になることがあるが、成形機14内に搬入されたのち、ガラス軟化温度以上まで再びガラス基板原盤4の上面を加熱するようにしたので、プレス成形時に、ガラス基板原盤4の上面と下面との間で大きな温度勾配が生じて割れ等が発生するのを効果的に防止することができる。このとき、上金型2の放射熱を利用してガラス基板原盤4の上面を加熱するようにすれば、特別な加熱装置を備えることなく、簡単な構成でもって加熱することができる。
【0032】
また、ガラス基板原盤4を直接把持するのではなく、コアプレート5上にガラス基板原盤4が載置された状態で、ガラス基板原盤4に当接することなくコアプレート5のみを把持すれば、500℃程度までガラス基板原盤4が冷却されるのを成形機14内で待つことなく、かつ、ガラス基板原盤4の割れを確実に防止しつつ、成形機14からガラス基板原盤4を取り出すことができる。よって、生産効率を高めることができる。また、一旦、ガラス軟化温度よりも高い所定温度までガラス基板原盤4を加熱したのち、ガラス軟化温度まで降温させるようにしたので、ガラス基板原盤4のガラス軟化温度まで単に加熱したまま維持するよりもガラス基板原盤4をガラス軟化温度に温度制御しやすい。また、上記ガラス基板原盤・コアプレート昇温安定ユニット62、コアプレート及びガラス基板原盤降温ユニット66、第1,第2コアプレート昇温安定ユニット69,71内では、搬送装置30によりコアプレート5,・・・,5が搬送される。すなわち、各コアプレート5は、伝熱台として機能する載置台31上から一旦上方に持ち上げられたのち、搬送方向に1ピッチだけ送られたのち下降して再び載置台31上に載置される。この動作を繰り返すことにより、各コアプレート5が徐々に1ピッチずつ搬送される。従って、この場合、単に各コアプレート5を押して搬送させるものと比較して、ゴミなどが各コアプレート5に付着しにくくなり、コアプレート5をクリーンに保持することができる。
【0033】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、ガラス基板原盤4は予め700℃まで加熱したのちコアプレート5に載置するものに限らず、常温のガラス基板原盤4をコアプレート5上に載置するようにしてもよい。具体的には、降温ユニット66から搬出されてガラス基板原盤4が取り除かれたコアプレート5、又は、第1又は第2コアプレート昇温安定ユニット69,71で加熱された後のコアプレート5に常温のガラス基板原盤4を載置するようにしてもよい。これは、ガラス基板原盤4は急激に加熱しても割れが発生しにくいためである。また、第1,第2コアプレート昇温安定ユニット69,71は1つの昇温安定ユニットで兼用してもよい。さらに、第1,第2昇温安定ユニット69,71及びガラス基板原盤・コアプレート昇温安定ユニット62も1つの昇温安定ユニットで兼用するようにしてもよい。
【0034】
また、プレス成形機14において、下金型3を上昇させるとき、上金型2の下端面がコアプレート5上のガラス基板原盤4の上面に接触する直前又は接触した直後のタッチ状態で一旦下降を停止させるものに限るものではない。すなわち、要するに、下金型3にコアプレート5とともにガラス基板原盤4を配置したとき、ガラス基板原盤4の上面がプレス成形温度よりも低下しているのを補償するため、ガラス基板原盤4の上面の温度をプレス成形温度以上まで加熱できればよいのであるから、他の種々の実施形態を採用することができる。例えば、下金型3を上記位置で完全に停止させるのではなく、ガラス基板原盤4に上金型2からの放射熱を作用させることができる領域において低速で下金型3を上昇させることによりガラス基板原盤4の上面を加熱するようにしてもよい。また、代わりに、下金型3を上昇させることなく、公知の加熱手段によりガラス基板原盤4の上面を加熱したのち、下金型3を上金型2に対して上昇させてプレス成形するようにしてもよい。公知の加熱手段の一例としては、熱風吹出し装置から熱風をガラス基板原盤4の上面に吹き付けてガラス基板原盤4の上面を加熱して所定のプレス成形温度に加熱するようにしてもよい。
【0035】
また、各ユニットにおいて、ガラス基板原盤4又はコアプレート5を加熱するとき、搬送装置30のヒータ200により加熱するものに限らず、ハロゲンランプを備え、上記ハロゲンランプからの放射熱でガラス基板原盤4又は上記コアプレート5を照射して加熱するようにしてもよい。また、上金型2によるガラス基板原盤4の放射加熱終了後、下金型3を上金型2に対して型締めするとき、図11(A)〜(D)では、ガラス基板原盤4の内部歪み状況などに応じて、最初は比較的小さな型締め力で型締めを行った後、比較的大きな型締め力で型締めを行うようにしているが、これに限られるものではない。例えば、一挙に所定のプレス圧力を加えるようにしてもよい。また、複数段階に分けて型締めする場合でも、ガラス基板原盤4の内部歪みの状況に応じて、3段階以上に分けて下金型3を上昇させて型締め(ロックアップ)するようにしてもよい。また、上記成形機14において、下金型3を上昇させる代わりに、上金型2を下降させることにより上記実施形態と同様な作用効果を奏するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態にかかるガラス基板原盤の製造方法を実施するための一実施形態にかかるガラス基板原盤製造装置の全体構成を示す概略図である。
【図2】 (A),(B)はそれぞれ上記製造装置で使用するコアプレートにガラス基板原盤が載置された状態での平面図及びコアプレートのみの側面図である。
【図3】 上記製造装置の成形機の一部破断した状態での概略図である。
【図4】 上記製造装置のガラス基板原盤移載ユニットとガラス基板原盤取り出しユニットにおけるガラス基板原盤を移載するための移載ユニットの概略斜視図である。
【図5】 上記製造装置のユニットとユニット外のコンベヤとの間でガラス基板原盤を移載するための移載ユニットの概略図である。
【図6】 上記製造装置の成形機へのガラス基板原盤とコアプレートの投入ユニットと取り出しユニットにおけるガラス基板原盤とコアプレートとを移載するための移載ユニットの概略斜視図である。
【図7】 上記製造装置のコアプレート搬送装置の側面図である。
【図8】 図7のコアプレート搬送装置の正面図である。
【図9】 上記製造装置の各駆動装置等とコントローラとの関係を示すブロック図である。
【図10】 上記製造装置の各装置の動作関係を示す説明図である。
【図11】 (A),(B)はそれぞれ上記製造装置の上記成形機において上下金型が接触する直前で下金型の上昇を一旦停止させてガラス基板原盤を上金型で放射加熱したのち、型締めを行う場合の動作時間と型締め位置との関係を示す図、動作時間と型締め力との関係を示す図、(C),(D)はそれぞれ上記製造装置の上記成形機において上下金型が接触した直後の金型タッチ状態で下金型の上昇を一旦停止させてガラス基板原盤を上金型で放射加熱したのち、型締めを行う場合の動作時間と型締め位置との関係を示す図、動作時間と型締め力との関係を示す図である。
【符号の説明】
1・・・固定プレート、2・・・上金型、3・・・下金型、3a・・・凹部、4・・・ガラス基板原盤、5・・・コアプレート、5a・・・溝、6・・・可動プレート、7・・・リンク機構、8・・・クロスヘッド、9・・・ボールネジ、10・・・モータ、11・・・エンコーダ、12・・・歪みセンサー、13・・・案内ロッド、14・・・成形機、23・・・吸着ヘッド、24・・・昇降装置、25・・・移載レール、26・・・コンベヤ、29・・・支持板、30・・・コンベヤ搬送装置、31・・・載置台、32・・・駆動板、33・・・移載爪、34・・・連結棒、35・・・モータ、35a・・・回転軸、36・・・昇降カム、37・・・駆動シリンダ、38・・・案内車輪、39・・・車輪、41・・・搬入チャック駆動装置、42・・・搬出チャック駆動装置、45・・・搬入チャック、45a・・・把持部、46・・・搬出チャック、46a・・・把持部、49・・・非接触型温度計、51,52・・・非接触型温度計、53・・・断熱壁、55,56・・・移載ユニット、60・・・基板加熱炉、61・・・ガラス基板原盤移載ユニット、62・・・ガラス基板原盤・コアプレート昇温安定ユニット、63・・・コアプレート及びガラス基板原盤投入ユニット、65・・・コアプレート及びガラス基板原盤取り出しユニット、66・・・コアプレート及びガラス基板原盤降温ユニット、67・・・ガラス基板原盤取り出しユニット、68・・・ガラス基板原盤整列機、69・・・第1コアプレート昇温安定ユニット、70・・・コアプレート移載ユニット、71・・・第2コアプレート昇温安定ユニット、100・・・プレス成形機用コントローラ、101・・・CRTコンソール、102・・・操作盤、103・・・加熱・移載コントローラ、104・・・ガラス基板原盤投入・取り出しコントローラ、105・・・温調器、200・・・ヒータ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing a glass substrate as a master for a hard disk.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when a glass substrate is used as a master for this type of hard disk, the glass substrate is manufactured as follows. That is, a glass master having a thickness approximately twice the final thickness of the glass substrate is prepared, and the upper and lower surfaces of the glass master are polished or lapped so as to have a predetermined surface roughness and parallelism to obtain a final thickness. I try to finish it.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the glass master is polished or lapped to the final thickness twice as much as the final thickness, the polishing or lapping takes time and effort, and the parallelism of both sides of the glass substrate is about 5/1000. There was a problem that it was difficult to finish.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a glass substrate manufacturing method and apparatus capable of manufacturing a glass substrate in a short time and with high production efficiency without performing polishing or lapping. There is to do.
[0004]
[Means for solving the problems and their effects]
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. According to the first aspect of the present invention, The glass substrate master and the core plate heated to the glass softening temperature or higher of the glass substrate master, which is the glass substrate material for the hard disk master, with the glass substrate master placed on the core plate, the glass Heat insulation is performed so that the core plate is disposed in a transport path through which the core plate passes and is controlled in the lower die of a press molding machine having an upper die and a lower die each heated to a softening temperature or higher. Carrying in using a transfer device cut off from the outside with a heat insulating wall sandwiching the material, heating the upper surface of the glass substrate master and the core plate carried into the lower mold to the glass softening temperature or higher, The glass substrate master heated to the glass softening temperature or higher is press-molded by the upper mold and the lower mold of the press molding machine, and the upper mold The mirror surface and the mirror surface of the core plate on which the glass substrate master is placed are transferred to the upper and lower surfaces of the glass substrate master, respectively, so as to obtain a glass substrate molded with a predetermined surface roughness and parallelism. Glass substrate manufacturing method I will provide a.
[0005]
According to a second aspect of the invention, The method for producing a glass substrate according to claim 1, wherein the glass substrate master is heated to a temperature equal to or higher than a glass softening temperature of the glass substrate master before the glass substrate master is carried into the press molding machine. I will provide a.
[0015]
According to each of the above aspects, the mirror surfaces that contact the upper and lower surfaces of the glass substrate master are formed corresponding to the predetermined surface roughness and parallelism of the glass substrate, and press molding is performed at a temperature equal to or higher than the glass softening temperature of the glass substrate master. Thus, a glass substrate having a predetermined surface roughness and parallelism can be produced in a short time with high production efficiency by press molding with a molding machine without polishing or lapping. In addition, when the glass substrate master is carried into the molding machine, the temperature of the upper surface of the glass substrate master may drop to below the glass softening temperature. Since the upper surface of the substrate master is heated, it is possible to effectively prevent the occurrence of a crack or the like due to a large temperature gradient between the upper surface and the lower surface of the glass substrate master during press molding. At this time, if the upper surface of the glass substrate master is heated using the radiant heat of the upper mold, the heating can be performed with a simple configuration without providing a special heating device.
[0016]
In the above aspect, instead of directly gripping the glass substrate master, if the glass substrate master is placed on the core plate and only the core plate is gripped without contacting the glass substrate master, up to about 500 ° C. It is possible to take out the glass substrate master from the molding machine without waiting for the glass substrate master to be cooled in the molding machine and reliably preventing the glass substrate master from cracking. Therefore, production efficiency can be increased.
Also, when transporting the core plate, if the core plate is once lifted from the mounting table and then transported in the transporting direction and then mounted again on the mounting table, it is compared with simply pushing each core plate to transport it. As a result, dust or the like hardly adheres to each core plate, and the core plate can be kept clean.
In the above aspect, since the glass substrate master is once heated to a predetermined temperature higher than the glass softening temperature and then lowered to the glass softening temperature, rather than simply being kept heated to the glass softening temperature of the glass substrate master. It is easy to control the temperature of the glass substrate master to the glass softening temperature.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the glass substrate manufacturing method and apparatus according to the first embodiment of the present invention is a glass substrate master serving as a material for a glass substrate that is a master for a hard disk, and has a glass softening temperature or higher in advance. After the heated
The
As shown in FIG. 2, the
[0018]
The
[0019]
As shown in FIGS. 4 and 5, the glass substrate
[0020]
Glass substrate master In the core plate temperature rising and stabilizing
[0021]
In the core plate and glass substrate
[0022]
As shown in FIG. 3, a
[0023]
The
[0024]
The state immediately before the contact between the
[0025]
When the upper surface of the
After the press molding, as shown in FIG. 6, the
[0026]
The
[0027]
In the core plate and glass substrate master
[0028]
On the other hand, each
Each
In the second core plate temperature rising and stabilizing
[0029]
In the glass substrate master
FIG. 9 shows the overall control configuration of the above devices and members. In FIG. 9, the heating of the
[0030]
More specifically, as shown in FIG. 10, the
[0031]
According to the above embodiment, the mirror surfaces contacting the upper and lower surfaces of the
Further, when the
[0032]
If the
[0033]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can implement with another various aspect. For example, the
[0034]
Further, in the
[0035]
Further, in each unit, when the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a glass substrate master manufacturing apparatus according to an embodiment for carrying out a method of manufacturing a glass substrate master according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are a plan view and a side view of only the core plate in a state where the glass substrate master is placed on the core plate used in the manufacturing apparatus, respectively.
FIG. 3 is a schematic view showing a partially broken state of the molding machine of the manufacturing apparatus.
FIG. 4 is a schematic perspective view of a transfer unit for transferring a glass substrate master in a glass substrate master transfer unit and a glass substrate master take-out unit of the manufacturing apparatus.
FIG. 5 is a schematic view of a transfer unit for transferring a glass substrate master between a unit of the manufacturing apparatus and a conveyor outside the unit.
FIG. 6 is a schematic perspective view of a transfer unit for transferring a glass substrate master and a core plate in a glass substrate master and a core plate input unit and a take-out unit to a molding machine of the manufacturing apparatus.
FIG. 7 is a side view of the core plate transport device of the manufacturing apparatus.
FIG. 8 is a front view of the core plate transfer device of FIG. 7;
FIG. 9 is a block diagram showing a relationship between each drive unit and the like of the manufacturing apparatus and a controller.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an operational relationship of each device of the manufacturing apparatus.
FIGS. 11A and 11B show that the upper mold is temporarily stopped immediately before the upper and lower molds contact each other in the molding machine of the manufacturing apparatus, and the glass substrate master is radiatively heated by the upper mold. After that, a diagram showing the relationship between the operation time and mold clamping position when performing mold clamping, a diagram showing the relationship between the operation time and mold clamping force, and (C) and (D) are the molding machines of the manufacturing apparatus, respectively. In the mold touch state immediately after the upper and lower molds are in contact with each other, temporarily stop the ascent of the lower mold and radiate and heat the glass substrate master with the upper mold. It is a figure which shows the relationship of these, and is a figure which shows the relationship between operation | movement time and mold clamping force.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fixed plate, 2 ... Upper metal mold, 3 ... Lower metal mold, 3a ... Recessed part, 4 ... Glass substrate original disk, 5 ... Core plate, 5a ... Groove, 6 ... movable plate, 7 ... link mechanism, 8 ... cross head, 9 ... ball screw, 10 ... motor, 11 ... encoder, 12 ... strain sensor, 13 ... Guide rod, 14 ... molding machine, 23 ... suction head, 24 ... lifting device, 25 ... transfer rail, 26 ... conveyor, 29 ... support plate, 30 ... conveyor Conveying device, 31 ... mounting table, 32 ... drive plate, 33 ... transfer claw, 34 ... connecting rod, 35 ... motor, 35a ... rotating shaft, 36 ... lifting Cam, 37... Drive cylinder, 38... Guide wheel, 39... Wheel, 41. 42... Unloading chuck driving device, 45... Loading chuck, 45 a .. gripping part, 46... Unloading chuck, 46 a. ... Non-contact type thermometer, 53 ... Thermal insulation wall, 55, 56 ... Transfer unit, 60 ... Substrate heating furnace, 61 ... Glass substrate master transfer unit, 62 ... Glass substrate master Core plate temperature rising and stabilizing unit, 63 ... Core plate and glass substrate master input unit, 65 ... Core plate and glass substrate master taking unit, 66 ... Core plate and glass substrate master cooling unit, 67 ... Glass substrate master take-out unit, 68... Glass substrate master aligner, 69... First core plate temperature rise stabilization unit, 70... Core plate transfer unit, 71. Unit: 100 ... Controller for press molding machine, 101 ... CRT console, 102 ... Control panel, 103 ... Heating / transfer controller, 104 ... Glass substrate master loading / unloading controller, 105 ... ..Temperature controller, 200 ... heater
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