JP4256146B2 - ガラスブランク、情報記録媒体用基板、情報記録媒体それぞれの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報記録媒体用基板に加工されることになる薄板状のガラスブランクを、溶融ガラスをプレス成形することによって作製する方法、およびこのガラスブランクに機械加工を施して情報記録媒体用基板を製造する方法、ならびにこの情報記録媒体用基板上に情報記録層を形成して情報記録媒体を作製する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パソコンに内蔵されているハードディスクをはじめとする情報記録媒体の基板には、ガラス又はガラスを熱処理して得られる結晶化ガラスが使われている。このようなガラス材料によって情報記録媒体用基板を作製する方法として、溶融ガラスをプレス成形型でプレスし、基板の形状に近似したガラス製の中間成形体を作り、この中間成形体に機械加工を施して基板に仕上げる方法が知られている。上記溶融ガラスをプレス成形して中間成形体（以下、「ガラスブランク」ともいう）を作る方法は、ダイレクトプレス法と呼ばれている。
【０００３】
ダイレクトプレス法の長所は、全体形状、外径、肉厚、対向する両面（両主表面）の平行度、平面度など基板に近い形状、寸法のガラスブランクが得られる点にある。逆に、上記長所が損なわれるとこの方法の価値が低下してしまう。ダイレクトプレス法には、このような要求を満たしつつ、溶融ガラスという極めて高温の物質を成形しなければならないという難しさがある。
【０００４】
一方、ダイレクトプレス法の特徴とリヒートプレス法の特徴を取り入れてガラス基板を作製する方法が知られている（特許文献１参照）。しかし、この方法は、高い平滑性及び平坦性を有するガラス基板が得られるものの、プレス時間が長く、生産性に劣るという問題があった。また、プレス時に成形型の加熱が必要であり、高コストの要因となっていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１２−３１９０２６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、ダイレクトプレス法の長所を活かし、主表面の平行度、平面度が高いガラスブランクをダイレクトプレス法によって製造する方法を提供することを目的とする。
また、上記方法によって作製されるガラスブランクから情報記録媒体用基板を製造する方法、さらには、この基板を使用して情報記録媒体を製造する方法を提供することを第二の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的は、
溶融ガラスを対向する上型と下型を用いてプレスし、中心穴を有する円盤状の情報記録媒体用基板に加工されることになる薄板形状のガラスであるガラスブランクを成形するガラスブランクの製造方法において、
前記上型及び下型として、中心型部材と周辺型部材からなる型を用い、かつ
下型側の中心型部材を周辺型部材に固定し、上型側の中心型部材を周辺型部材に固定し、溶融ガラスを下型成形面にキャストすること、及び
前記プレスにおいて、周辺型部材の成形面の温度分布が均一になる前にプレスを終了するか、又は、
前記プレスにおける保持時間が、２秒以下であることを特徴とするガラスブランクの製造方法
によって達成される。
上記製造方法において、前記中心型部材と周辺型部材との間に隙間が形成されていることが好ましく、また、前記隙間が、上下型成形面中心側から上下型外部へとつながる気流の流路の少なくとも一部を形成していることが好ましい。
更に、上記製造方法において、前記プレス時に、ガラスブランクの主表面を転写成形する中心型部材成形面と周辺型部材成形面の境界が、ガラスブランクの中心穴が開けられることになる領域内に入るように型を設計することが好ましい。
【０００８】
更に、本発明の第二の目的は、上記製造方法によりガラスブランクを作製し、得られたガラスブランクを用い、前記ガラスブランクに機械加工を施す情報記録媒体用基板の製造方法、及びこの方法により情報記録媒体用基板を作製し、得られた情報記録媒体用基板に情報記録層を形成する情報記録媒体の製造方法によって達成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、情報記録媒体用基板の形状に近似する形状を有し、機械加工を含む工程によって前記基板に仕上げられるガラス成形体をガラスブランクという。
情報記録媒体用基板は、一般に外径に比べて肉厚が薄い円盤形状を有している。従って、ガラスブランクもこの形状に近似した形状に成形される。ガラスブランクのような薄板形状のガラスをプレス成形する場合、円盤の底面に相当するガラスブランクの両主表面を極めて高い平行度、平面度になるよう成形することは容易ではない。本発明者は、その理由について考察し、次のような知見を得た。
【００１０】
ダイレクトプレス法では、極めて高温の溶融ガラスを下型の成形面に供給（以下、「キャスト」という）したり、溶融ガラスが軟化状態にある間に上下型でプレスするため、キャスト前に下型の温度を、また、プレス前に上型の温度を、ガラスと融着しない温度に調整しておく必要がある。一般に、その温度は、プレス対象のガラスの転移点近辺の温度を目安に調整される。このように温度調整された型は、キャストやプレスの際に高温のガラスと接触することにより、ガラスのもつ熱によって加熱される。逆にガラスの熱量は成形型に接触部分から急速に奪われることになる。このようなガラスから成形型への放熱は、下型成形面の溶融ガラスがキャストされた位置から始まる。そして、プレスが開始されるとともに上型成形面がガラスに接触しはじめるので、上型成形面でも進行することになる。プレスによってガラスが上下型成形面間に形成されるキャビティ内に押し広げられるにつれて、ガラスが上下型成形面の周辺部へと拡大していく。この過程で、最も高温になるのが、下型成形面においては、溶融ガラスがキャストされる位置であり、上型成形面においては、プレス時に最初にガラスに接触する位置、すなわち下型成形面のキャスト位置に対向する部分と考えられる。これによって、プレス成形型成形面のガラスによって急速に加熱された部分で局所的に大きな熱膨張が生じ、型内において応力が発生する。この応力によって成形面に反りが生じる。下型成形面の中央に溶融ガラスをキャストする場合、上下型とも成形面の中央付近が高温になるので、成形面は凸状に反る。このような成形面がガラスに転写されると、成形されるガラスブランクの平行度、平面度が低下してしまう。一方、成形型の温度分布が均一になるまでプレスし続ければ、成形面の反りが生じず、上記の問題を回避することができる。しかし、この場合は、プレスに長時間を要するため、生産性が著しく低下するという問題がある。
そこで、本発明者らは、短時間でプレス成形を行いつつ、このような平行度、平面度の低下を防ぐには、成形面の反りの原因となる熱膨張による応力を緩和すればよいとの知見を得、本発明を完成するに至った。以下、この点について更に詳細に説明する。
【００１１】
本発明では、上下型を中心型部材と周辺型部材で構成する。このように、上下型をそれぞれ２つの型部材に分割することにより、プレス時に反りの原因となる熱膨張による型内の応力を緩和することができる。なお、中心型部材と周辺型部材との間には、隙間が形成されていることが好ましい。隙間が形成されていることにより、中心型部材と周辺型部材の熱膨張によって上記隙間が狭まり、その結果、熱膨張による応力を更に緩和することができる。上下型成形面側に面する上記隙間は、中心型部材の全周に沿って設けられていることが望ましい。なお、上下型に上記の隙間を設けることで応力の緩和が完全になされない場合は、上下型成形面をプレス時に平坦になるよう形状補正させておくこともできる。中心型部材、周辺型部材などのプレス成形型の材料は、耐熱性材料であって、加工性に優れる通常のダイレクトプレス法に使用される金属材料などが好適である。更に、本発明において、周辺型部材と中心型部材の材質は、同じでもよく、異なっていてもよい。なお、一般的に、耐熱合金の熱伝導率は低く、この材質を中心型部材に適用すると、供給される熔融ガラスが中心型部材に張り付きやすい。そのため、周辺型部材の耐熱合金を使用する場合は、周辺型部材と中心型部材の材質は、変えることが好ましい。この場合、中心型部材の材質としては、ステンレスや鋳鉄などを使用することができる。
【００１２】
本発明において使用される、中心型部材と周辺型部材からなる成形型は、周辺型部材に中心型部材を嵌め込むことにより構成することができる。中心型部材の外径と、周辺型部材の中心穴内径は、型部材のキャスト及びプレス時の熱膨張を考慮して、適宜設定することができる。特に、プレス時に両型部材の境界にガラスを侵入させないためには、室温では、周辺型部材に中心型部材を嵌め込めない寸法としつつ、室温より高く、かつプレス時の型温度よりも低い温度に周辺型部材を加熱した状態で、中心型部材を嵌め込むことが好ましい。
【００１３】
中心型部材と周辺型部材との間の境界は、成形面の一部を構成するため、ガラスブランクの主表面に転写され、ガラスブランクの主表面に段差が形成される。また、プレス時において境界に隙間が存在する場合、この隙間にガラスが粘性流動して進入すると、ガラスブランク主表面に段差や突起が形成される。このような段差、突起は、平行度や平面度が高いガラスブランクを得る上で不都合であると考えられる。そこで、本発明では、プレス時に、ガラスブランクの主表面を転写成形する中心型部材成形面と周辺型部材成形面の境界が、ガラスブランクの中心穴が開けられることになる領域内に入るよう、型を設計することが好ましい。即ち、上記境界がガラスブランクの中心穴が開けられることになる領域内に転写されるよう、上下型における中心型部材と周辺型部材の位置関係を設定することが好ましい。これにより、プレスによって上記境界がガラスブランクに転写されても、この部分は中心穴開け加工によって取り除かれるため、情報記録媒体用基板主表面の平坦化などに悪影響を及ぼすことがない。
【００１４】
次に、溶融ガラスのキャスト位置について説明する。前述のように下型成形面の温度履歴において、最高温度に晒される位置は、溶融ガラスがキャストされる位置であり、上型成形面の温度履歴において、最高温度に晒される位置は、下型成形面のキャスト位置に対向する位置である。したがって、これらの位置における熱膨張量が最も大きくなると考えられ、キャスト部分が中心型部材の表面に載るように境界を設ければ、より効果的に熱膨張による応力を緩和することができる。本発明において、境界の位置は、ガラスブランクの中心穴が開けられる領域内にあることが好ましく、キャスト位置を下型成形面の中央にすることにより、上記応力の緩和を効果的に行うことができる。さらに、キャスト位置を下型成形面の中央にすることは、プレス時にガラスを上下型成形面間に形成されるキャビティ内に均一に広げる上でも有利である。以上の理由から、下型成形面の中央に溶融ガラスを供給することが好ましい。
【００１５】
本発明において、中心型部材と周辺型部材の間に隙間を形成する場合、その隙間は、上下型成形面中心側から上下型外部へとつながる気体の流路の少なくとも一部を形成していることが好ましい。プレス時、型成形面とガラスとの間に雰囲気ガスが逃げ場を失い、閉じ込められることがある。この状態でプレス成形が行われると、閉じ込められたガスの形状に相当する窪みが成形品表面に残ってしまい、成形不良になってしまうことがある。このような現象をガストラップと呼ぶ。本発明では、上記隙間を型成形面中心側から型外部に貫通させておくことにより、上下型成形面とガラスの間のガスを隙間から型外部へ排出することができ、ガストラップによる成形不良を防止することができる。
【００１６】
次に、プレス成形型の構造の一例を、具体的に説明する。図１は、プレス成形に使用する上型１０、下型２０の断面図である。この断面図は上型１０の成形面、下型２０の成形面のそれぞれに対して垂直かつ、各成形面の中心を含む断面を示している。上型１０及び下型２０は次のような構造になっている。周辺型部材１１、２１の中央には、中央型部材１２、２２を挿入するための円形の中央孔が設けられている。中心孔の奥には、中心型部材を固定するための固定孔が設けられている。上型は、止め輪１６及びＯリング１７を有し、下型は、止め輪２５を有する。中心型部材１２、２２は成形中の温度における隙間を考慮して作られた円柱部と、周辺型部材の固定孔に挿入して固定するための固定部を備えている。周辺型部材１１、２１の中心孔に中央型部材１２、２２を挿入して、固定部を固定孔によって固定したとき、成形中の温度において中心型部材１２、２２の円柱部側面と周辺型部材１１、２１の中心穴の間に全周にわたって均等な隙間１３、２３が形成される。この状態で、中心型部材１２、２２の成形面（円柱部の底面）と周辺型部材の成形面によって、上下型成形面が形成される。中心型部材１２、２２の成形面と周辺型部材１１、２１の成形面を同一平面上に配置することが好ましいが、プレス成形性、隙間１３、２３へのガラスの進入低減を考慮して中心型部材１２、２２の成形面を周辺型部材１１、２１の成形面よりも僅かに出っ張らせたり、引っ込ませるようにしてもよい。周辺型部材１１、２１の側面には、中心孔へと貫通するガス抜き穴１４、２４が設けられており、上記隙間１３、２３とガス抜き穴１４、２４を介して上下型成形面とガラスの間のガスは上下型外部へと排出される構造になっている。つまり、この場合、隙間１３、２３は上下型成形面中心側から上下型外部へとつながる気体の流路の一部を形成することになる。また、隙間１３、２３が上下型成形面中心側から上下型外部へとつながる気体の流路の全部を形成するようにしてもよい。なお、周辺型部材１１、２１の中心孔内径は、ガラスブランクの中心穴が開けられることになる領域の直径（中心穴の直径）以下とし、好ましくは中心穴の直径の７５〜９０％とすればよい。一方、中心型部材１２、２２の円柱部外径は、周辺型部材１１、２１の中心穴内径の９９．８〜１００．２％とすることが隙間間隔を適正にする上から好ましい。
【００１７】
前記隙間１３、２３近傍の周辺型部材成形面の表面粗さを周辺型部材１１、２１の成形面の他の部分よりも大きくして隙間１３、２３へのガラスの進入を低減あるいは防止すること、及び上下型成形面とガラスとの間のガスを隙間１３、２３から型外部へ排出することを促進することもできる。表面粗さを大きくする方法としては、周辺型部材１１、２１の成形面を旋盤加工などにより平滑に形成し、中心孔近傍のみをサンドブラスト加工する方法を例示できる。サンドブラスト加工を施す部分も含めてガラスブランクの中心穴が開けられる領域内に入れれば、サンドブラスト加工された成形面が転写された部分は中心穴開け加工によって取り除かれることになる。またサンドブラスト加工された成形面が中心穴開け加工される領域の外側に広がっていても、この部分の表面荒れが主表面の平坦、平滑化加工の取り代内に収めれば、サンドブラスト加工による基板表面の平滑性への悪影響を避けることもできる。なお、上型１０及び下型２０は、冷却手段を設けて冷却しながら用いてもよい。
【００１８】
上型１０の周辺型部材１１の成形面外周には全周にわたりプレス型締め時に下型２０に当接する側壁部１５が設けられている。周辺型部材１１の成形面を基準にした側壁部１５の高さは全周にわたり均等であり、この高さによってガラスブランクの肉厚が規制され、プレス型締め時に下型成形面に対して上型１０の中心型部材１２の成形面および周辺型部材１２の成形面が平行になる。
なお、ガラスが側壁部１５に接触すると、その部分が急冷され、加圧方向から見た時のキャビティ内のガラスの面内温度分布が大きくなり、ガラスブランクにうねり状の変形が発生しやすくなる。また、側壁部１５によってガラスの進行が妨げられると、中心型部材１２、２２と周辺型部材１１、２１の間の隙間１３、２３にガラスが進入しやすくなる。側壁部１５の内径をガラスブランクの外径よりも大きくすれば、隙間１３、２３へのガラスの進入を低減あるいは防止することができる。従って、側壁部１５の内径は、プレス成形しようとするガラスブランクの外径よりも大きくすることが好ましい。このようにすることにより、プレスされたガラスは側壁部１５に達することがない。
【００１９】
本発明では、成形型によるプレスを、周辺型部材の成形面の温度分布が均一になる前に終了する。このように短時間のプレス成形により生産性を向上させつつ、上記の成形型を用いることにより、平坦性および平滑性に優れたガラスブランクを得ることができる。周辺型部材の成形面の温度分布は、接触式温度計、熱電対、赤外線放射温度計等によって測定することができる。
【００２０】
本発明において、具体的には、プレスにおける保持時間（プレス保持時間）は、２秒以下とする。好ましくは１秒以下である。ここで、プレス保持時間とは、上下型によるガラスの加圧が開始されてから、成形が終わって上型からガラス成形品が離れるまでの時間をいう。プレス保持時間が２秒を超えると、ガラスの温度が低下して流動性が低下するため、所望の外径までガラスが伸びず、得られるガラスブランクは、肉厚で、かつ径が小さいものになってしまう。また、ガラスが十分伸びるための時間を与える上から、プレス保持時間を０．３秒以上とすることが好ましい。プレス保持時間は、プレス成形装置の制御信号をもとに求めてもよいし、プレス成形型の動きをビデオカメラ、又は高速度ビデオカメラで撮影し、再生画像から求めてもよい。
【００２１】
なお、ガラスゴブがプレスによって板状の成形品に成形されるまでの時間をプレス時間とすると、所望の肉厚および形状を有する成形品を得るためには、プレス時間を０．５秒以下とすることが好ましく、０．１秒以下とすることがより好ましい。プレス時間の下限は、プレス装置の性能によって決まるが、より短時間でプレスすることにより、肉厚の良好な形状の成形品を得ることができる。
【００２２】
本発明において上記のごとく短時間でプレス成形を行うためには、ガラス粘度は２００〜１０００ｄＰａ・Ｓであることが好ましく、また、プレス圧力は１０〜１００ｋｇ／ｃｍ2であることが好ましい。
【００２３】
本発明では、上記のように極めて短時間でプレス成形を行うため、ガラスのキャストからテイクアウトまでの間、ヒーター等によって成形型を加熱する必要がない。よって、ガラスのキャストからテイクアウトまでの間、ガラスの温度は単調に低下する。本発明によれば、成形型の加熱などの工程を必要とせずに、極めて短時間でプレス成形を行いつつ、平坦性および平滑性に優れたガラスブランクを得ることができる。
【００２４】
次に、周辺型部材と中心型部材との間に隙間を有するプレス成形型で肉厚の薄いガラスブランクをプレス成形する際、どのようにしてガストラップが解消されるかを上型側にガストラップした場合を想定して図２（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明する。キャストによって、溶融ガラスは下型成形面の中央に供給される。これを肉薄のガラスブランクに成形するためには、短時間で上下型でプレスしてガラスを薄く押し広げなければならない。このような短時間のプレスでのガラスの広がり方の模式図を図２（ａ）〜（ｄ）に示す。ガラスの過渡的な肉厚は、図２（ｂ）及び（ｃ）のように中心部が最も厚く、次いで周囲に広がろうとする先端部（外周部）が厚く、中心部と先端部の間の肉厚が薄くなる。このまま、上型と下型の間隔を狭めていくと、中心部と先端部の間の上型側にガストラップが発生してしまうが、本形態の型構造によれば、中心部と先端部の中間の肉薄部分と上型成形面の間にあるガスは、上型の隙間からガス抜き穴を通り、型外部へと排出されるので、ガストラップを防止することができる。
また、下型側にガストラップした場合も、図２（ｅ）〜（ｈ）に模式図を示すように、ガストラップを防止しつつプレス成形を行うことができる。
【００２５】
プレス終了とともに、上型をガラスブランクから離型し、ガラスブランクの表面温度が屈伏点以下、好ましくは転移点以下に低下するまで下型成形面上で冷却する。この温度になるまで下型成形面上で冷却すれば、型からの取り出し時にガラスが変形することがなく好ましい。冷却時に、ガラスブランクの上面にガラスよりも温度の低い部材を接触、あるいは前記上面をこの部材で押圧して冷却を促進させるとともに、ガラスブランクの反りを修正させてもよい。ガラスブランクが上記のように冷却された後、下型から取り出し、アニールを行う。
【００２６】
アニールされた後、室温まで冷却されたガラスブランクの平行度は１０〜３０μｍ、平面度は２０〜５０μｍの範囲であることが好ましい。一方、上型を一つの部材で構成し、同様にプレス成形を行った後、アニールし、室温まで冷却されたガラスブランクの平行度、平面度を測定したところ、平行度は１０〜３０μｍ、平面度は７０〜１００μｍであった。
【００２７】
次に、本発明が好適であるガラスブランクの寸法を例示しておく。
▲１▼外径φ0が２７．４〜３０ｍｍの場合（直径１インチの情報記録媒体基板用）
周辺型部材によってプレスされた部分の厚みが０．８ｍｍ以下、好ましくは０．４４〜０．８ｍｍ。
中心型部材によってプレスされた部分の厚みが０．８〜１．０ｍｍ。
両主表面の平坦、平滑化加工における取り代が０．０５〜０．４ｍｍ。
中心型部材によってプレスされた部分の直径が４〜６ｍｍ。
平行度が５〜１０μｍ。
平面度が１０〜２０μｍ。
基板の外径は２７．４ｍｍ、厚みは０．３８１ｍｍ、中心穴内径は７．０ｍｍ。
▲２▼外径φ0が６５〜６８ｍｍの場合（直径２．５インチの情報記録媒体基板用）
周辺型部材によってプレスされた部分の厚みが１．０ｍｍ以下、好ましくは０．７〜１．０ｍｍ。
中心型部材によってプレスされた部分の厚みが１．１〜１．５ｍｍ。
両主表面の平坦、平滑化加工における取り代が０．０５〜０．４ｍｍ。
中心型部材によってプレスされた部分の直径が１６〜１９ｍｍ。
平行度が１０〜２０μｍ。
平面度が２０〜４０μｍ。
基板の外径は６５．０ｍｍ、厚みは０．６３５ｍｍ、中心穴内径は２０．０ｍｍ。
▲３▼外径φ0が９５〜９８ｍｍの場合（直径３．５インチの情報記録媒体基板用）
周辺型部材によってプレスされた部分の厚みが１．４ｍｍ以下、好ましくは１．０５〜１．４ｍｍ。
中心型部材によってプレスされた部分の厚みが１．５〜２．１ｍｍ。
両主表面の平坦、平滑化加工における取り代が０．０５〜０．４ｍｍ。
中心型部材によってプレスされた部分の直径が２１〜２４ｍｍ。
平行度が１０〜３０μｍ。
平面度が２０〜５０μｍ。
基板の外径は９５．０ｍｍ、厚みは１．０ｍｍ、中心穴内径は２５．０ｍｍ。
【００２８】
本発明に使用するガラスとしては、情報記録媒体用基板のガラス材料として、又は熱処理による結晶化によって結晶化ガラス基板が得られるガラス材料として、それぞれ公知のガラス材料であって、プレス成形可能なものを用いることができる。このようなガラス材料としては、アルカリ金属酸化物含有のアルミノシリケートガラス、さらに上記ガラスにアルカリ土類金属酸化物や酸化チタンを導入したガラス、希土類酸化物含有ガラスなどを例示することができる。
【００２９】
アニールされた後、室温まで冷却されたガラスブランクには、例えば、中心穴開け加工、内外径を仕上げる加工（面取り加工を含む）、両主表面の平坦、平滑化加工（ラッピング加工、粗研磨加工、仕上げ研磨加工）を施すことができる。上記ラッピング加工は番手＃４００の研削砥粒によるラッピング加工、番手＃１０００の研削砥粒によるラッピング加工を通常行うが、プレス成形型の反りを上記のようにして低減するなどして、ラッピング加工時の取り代を削減すれば、番手＃１０００の研削砥粒によるラッピング加工のみで十分な平坦性、平滑性が得られ、従来必要とされていた番手＃４００の研磨剤によるラッピング加工を省略することもできる。
なお、本発明において、中心穴開け加工後に両主表面の平坦、平滑化加工を行えば、上下型成形面の隙間が転写された部分の平坦、平滑化加工を不要とすることができる。
【００３０】
本発明において、結晶化ガラス基板を得る際には、結晶化の熱処理工程を両主表面の平坦、平滑化加工前に行うことが望ましい。結晶化しない場合は、イオン交換法などによりガラスに化学強化を施して基板としてもよい。上記各工程の間には適宜、洗浄工程を設けてもよい。
このように、本発明によれば、ダイレクトプレス法の長所を活かしつつ、主表面の平行度、平面度が高いガラスブランクをダイレクトプレス法によって製造することができる。
また、本発明によりガラスブランクの主表面の平行度、平面度を向上させることによって、機械加工による主表面の平坦化加工への負担を軽減することができ、磁気記録媒体用基板、光磁気記録媒体用基板、光記録媒体用基板などの情報記録媒体用基板、さらには、この基板を使用した各種情報記録媒体を、高い生産性のもとに製造することが可能になる。
上記記録方式に応じて、磁気記録層、光磁気記録層、光記録層などを基板主表面上に設けることにより磁気記録媒体、光磁気記録媒体、光記録媒体などの情報記録媒体を製造することができる。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例により、本発明を具体的に説明する。
（実施例１）
まず、いずれもダクタイル鋳鉄製の中央型部材、周辺型部材を図１のような構造に組み立ててプレス成形型とする。なお、下型成形面および上型成形面の外径はφ９０ｍｍ、周辺型部材の中心孔内径は１６．０ｍｍ0 +0.01、中心型部材の円柱部の直径は１６．０ｍｍ+0.02 +0.01として（ここで、上付文字および下付文字は加工公差である）、室温では周辺型部材の中心貫通孔に中心型部材を嵌め込めない構成とし、周辺型部材を１５０℃に加熱した状態で中心型部材を嵌め込んだ。この中央型部材と周辺型部材の間にはプレス成形時に全周にわたり０．０１ｍｍ程度の隙間が発生した。また、下型側の中心型部材の成形面は周辺型部材の成形面から深さ０．４ｍｍの位置になるよう配置、固定した。また、上型側の中心型部材の成形面は周辺型部材の成形面から０．２ｍｍ出っ張るよう配置し、固定した。
次に、アルカリ金属酸化物を含むアルミノ珪酸塩ガラスの溶融ガラスを溶解、清澄、均質化し、これを一定速度で白金合金製のフィーダーから流下させ、その溶融ガラス流を切断刃で切断して所定重量の溶融ガラスゴブを下型成形面の中央にキャストした。キャスト時のガラスゴブの寸法は、Φ２５ｍｍ、中心部の高さは８ｍｍであった。また、キャストされるガラスの転移点は４８５℃、キャスト時のガラスの粘度および下型成形面の温度を４００ポアズおよび５００℃とした。
【００３２】
キャストされたガラスは下型とともに、上型が上方で待機するプレス位置へ移送され、この位置で下型および上型によってプレスされる。プレス保持時間は０．５〜０．８秒、プレス時間は０．０１秒程度とした。ここで、接触式温度計で、周辺型部材の温度分布が均一でないことを確認した。なお、熱電対、赤外線放射温度計等でも、周辺型部材の温度分布を測定することができる。次いで、上型を上方へ退避して成形されたガラスブランクの上面から離し、下型成形面上にてガラスブランクの温度がガラス転移温度付近まで下がるのを待つ。ガラスブランクの温度がガラス転移温度付近まで下がってから、下型上のガラスブランクを大気中へ取り出す。ダイレクトプレス成形は大気中で行われるが、ガラスブランクは高温の下型に接している間は急冷されないが、その下型からテイクアウトされた瞬間にガラス転移温度付近から全面が室温雰囲気に晒されることになり、急冷される。なお、キャストからテイクアウトまでガラスの温度は単調に低下する。ガラスブランクをレア炉でアニールを施した後に、室温まで冷却してから平行度、平面度を測定した。
得られたガラスブランクの外径は６６ｍｍ、肉厚は０．９ｍｍ、平行度は１５μｍ、平面度は３０μｍと良好な結果であった。また、ガストラップによる形状悪化も見られなかった。
【００３３】
このようにして作製したガラスブランクに中心穴を開ける加工、内外径加工、両主表面へのラッピング加工、粗研磨加工、精密研磨加工を施し、磁気記録媒体用ガラス基板を得た。これらの工程中、適宜、洗浄工程を入れることもできる。得られたガラス基板には必要に応じて、アルカリ金属溶融塩に浸漬してイオン交換による化学強化を施してもよい。
【００３４】
（実施例２）
加熱処理によって結晶化ガラスが得られる成分、例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、Ｎａ2Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｙ2Ｏ3などの各成分を含む溶融ガラスをダイレクトプレス成形し、実施例１と同様にしてガラスブランクを作り、このガラスブランクに結晶化のための熱処理工程、研削、研磨工程を適宜施して、結晶化ガラスよりなる中央穴付きディスク状基板を得ることができた。
このようにして得られた各基板は磁気記録媒体用基板としてだけではなく、光磁気記録媒体用基板、光ディスクなどの情報記録媒体用基板としても好適である。
【００３５】
（比較例１）
上型を一体の部材で構成した以外は、上記実施例と同様のプレス成形を行い、アニールを施して室温にまで冷却し、平行度、平面度を測定した。得られた平行度は６０μｍ、平面度は８０μｍと実施例に比べ、低い値であった。このガラスブランクに機械加工を施して情報記録媒体用基板を作製したところ、平坦化に要した労力は約１５０％と上記実施例に比べ、大きなものであった。
【００３６】
（比較例２）
プレス時間を４秒とした以外は、上記実施例と同様のプレス成形を行った。成形品の外径は６６ｍｍに達せず、肉厚も厚く、このプレス成形はガラスの伸び不良と判定された。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、ダイレクトプレス法の長所を活かしつつ、主表面の平行度、平面度が高いガラスブランクをダイレクトプレス法によって製造することができる。
また、ガラスブランクの主表面の平行度、平面度を向上させることにより、機械加工による主表面の平坦化加工への負担を軽減することができ、磁気記録媒体用基板、光磁気記録媒体用基板、光記録媒体用基板などの情報記録媒体用基板、さらには、この基板を使用した各種情報記録媒体を高い生産性のもとに製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 プレス成形に使用する上型及び下型の断面図である。
【図２】 短時間のプレスでのガラス伸延図である。
【符号の説明】
１０…上型
１１…上型周辺型部材
１２…上型中心型部材
１３…上型隙間
１４…上型ガス抜き穴
１５…側壁部
１６…上型止め輪
１７…Ｏリング
２０…下型
２１…下型周辺型部材
２２…下型中心型部材
２３…下型隙間
２４…下型ガス抜き穴
２５…下型止め輪
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報記録媒体用基板に加工されることになる薄板状のガラスブランクを、溶融ガラスをプレス成形することによって作製する方法、およびこのガラスブランクに機械加工を施して情報記録媒体用基板を製造する方法、ならびにこの情報記録媒体用基板上に情報記録層を形成して情報記録媒体を作製する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パソコンに内蔵されているハードディスクをはじめとする情報記録媒体の基板には、ガラス又はガラスを熱処理して得られる結晶化ガラスが使われている。このようなガラス材料によって情報記録媒体用基板を作製する方法として、溶融ガラスをプレス成形型でプレスし、基板の形状に近似したガラス製の中間成形体を作り、この中間成形体に機械加工を施して基板に仕上げる方法が知られている。上記溶融ガラスをプレス成形して中間成形体（以下、「ガラスブランク」ともいう）を作る方法は、ダイレクトプレス法と呼ばれている。
【０００３】
ダイレクトプレス法の長所は、全体形状、外径、肉厚、対向する両面（両主表面）の平行度、平面度など基板に近い形状、寸法のガラスブランクが得られる点にある。逆に、上記長所が損なわれるとこの方法の価値が低下してしまう。ダイレクトプレス法には、このような要求を満たしつつ、溶融ガラスという極めて高温の物質を成形しなければならないという難しさがある。
【０００４】
一方、ダイレクトプレス法の特徴とリヒートプレス法の特徴を取り入れてガラス基板を作製する方法が知られている（特許文献１参照）。しかし、この方法は、高い平滑性及び平坦性を有するガラス基板が得られるものの、プレス時間が長く、生産性に劣るという問題があった。また、プレス時に成形型の加熱が必要であり、高コストの要因となっていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１２−３１９０２６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、ダイレクトプレス法の長所を活かし、主表面の平行度、平面度が高いガラスブランクをダイレクトプレス法によって製造する方法を提供することを目的とする。
また、上記方法によって作製されるガラスブランクから情報記録媒体用基板を製造する方法、さらには、この基板を使用して情報記録媒体を製造する方法を提供することを第二の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的は、
溶融ガラスを対向する上型と下型を用いてプレスし、中心穴を有する円盤状の情報記録媒体用基板に加工されることになる薄板形状のガラスであるガラスブランクを成形するガラスブランクの製造方法において、
前記上型及び下型として、中心型部材と周辺型部材からなる型を用い、かつ
下型側の中心型部材を周辺型部材に固定し、上型側の中心型部材を周辺型部材に固定し、溶融ガラスを下型成形面にキャストすること、及び
前記プレスにおいて、周辺型部材の成形面の温度分布が均一になる前にプレスを終了するか、又は、
前記プレスにおける保持時間が、２秒以下であることを特徴とするガラスブランクの製造方法
によって達成される。
上記製造方法において、前記中心型部材と周辺型部材との間に隙間が形成されていることが好ましく、また、前記隙間が、上下型成形面中心側から上下型外部へとつながる気流の流路の少なくとも一部を形成していることが好ましい。
更に、上記製造方法において、前記プレス時に、ガラスブランクの主表面を転写成形する中心型部材成形面と周辺型部材成形面の境界が、ガラスブランクの中心穴が開けられることになる領域内に入るように型を設計することが好ましい。
【０００８】
更に、本発明の第二の目的は、上記製造方法によりガラスブランクを作製し、得られたガラスブランクを用い、前記ガラスブランクに機械加工を施す情報記録媒体用基板の製造方法、及びこの方法により情報記録媒体用基板を作製し、得られた情報記録媒体用基板に情報記録層を形成する情報記録媒体の製造方法によって達成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、情報記録媒体用基板の形状に近似する形状を有し、機械加工を含む工程によって前記基板に仕上げられるガラス成形体をガラスブランクという。
情報記録媒体用基板は、一般に外径に比べて肉厚が薄い円盤形状を有している。従って、ガラスブランクもこの形状に近似した形状に成形される。ガラスブランクのような薄板形状のガラスをプレス成形する場合、円盤の底面に相当するガラスブランクの両主表面を極めて高い平行度、平面度になるよう成形することは容易ではない。本発明者は、その理由について考察し、次のような知見を得た。
【００１０】
ダイレクトプレス法では、極めて高温の溶融ガラスを下型の成形面に供給（以下、「キャスト」という）したり、溶融ガラスが軟化状態にある間に上下型でプレスするため、キャスト前に下型の温度を、また、プレス前に上型の温度を、ガラスと融着しない温度に調整しておく必要がある。一般に、その温度は、プレス対象のガラスの転移点近辺の温度を目安に調整される。このように温度調整された型は、キャストやプレスの際に高温のガラスと接触することにより、ガラスのもつ熱によって加熱される。逆にガラスの熱量は成形型に接触部分から急速に奪われることになる。このようなガラスから成形型への放熱は、下型成形面の溶融ガラスがキャストされた位置から始まる。そして、プレスが開始されるとともに上型成形面がガラスに接触しはじめるので、上型成形面でも進行することになる。プレスによってガラスが上下型成形面間に形成されるキャビティ内に押し広げられるにつれて、ガラスが上下型成形面の周辺部へと拡大していく。この過程で、最も高温になるのが、下型成形面においては、溶融ガラスがキャストされる位置であり、上型成形面においては、プレス時に最初にガラスに接触する位置、すなわち下型成形面のキャスト位置に対向する部分と考えられる。これによって、プレス成形型成形面のガラスによって急速に加熱された部分で局所的に大きな熱膨張が生じ、型内において応力が発生する。この応力によって成形面に反りが生じる。下型成形面の中央に溶融ガラスをキャストする場合、上下型とも成形面の中央付近が高温になるので、成形面は凸状に反る。このような成形面がガラスに転写されると、成形されるガラスブランクの平行度、平面度が低下してしまう。一方、成形型の温度分布が均一になるまでプレスし続ければ、成形面の反りが生じず、上記の問題を回避することができる。しかし、この場合は、プレスに長時間を要するため、生産性が著しく低下するという問題がある。
そこで、本発明者らは、短時間でプレス成形を行いつつ、このような平行度、平面度の低下を防ぐには、成形面の反りの原因となる熱膨張による応力を緩和すればよいとの知見を得、本発明を完成するに至った。以下、この点について更に詳細に説明する。
【００１１】
本発明では、上下型を中心型部材と周辺型部材で構成する。このように、上下型をそれぞれ２つの型部材に分割することにより、プレス時に反りの原因となる熱膨張による型内の応力を緩和することができる。なお、中心型部材と周辺型部材との間には、隙間が形成されていることが好ましい。隙間が形成されていることにより、中心型部材と周辺型部材の熱膨張によって上記隙間が狭まり、その結果、熱膨張による応力を更に緩和することができる。上下型成形面側に面する上記隙間は、中心型部材の全周に沿って設けられていることが望ましい。なお、上下型に上記の隙間を設けることで応力の緩和が完全になされない場合は、上下型成形面をプレス時に平坦になるよう形状補正させておくこともできる。中心型部材、周辺型部材などのプレス成形型の材料は、耐熱性材料であって、加工性に優れる通常のダイレクトプレス法に使用される金属材料などが好適である。更に、本発明において、周辺型部材と中心型部材の材質は、同じでもよく、異なっていてもよい。なお、一般的に、耐熱合金の熱伝導率は低く、この材質を中心型部材に適用すると、供給される熔融ガラスが中心型部材に張り付きやすい。そのため、周辺型部材の耐熱合金を使用する場合は、周辺型部材と中心型部材の材質は、変えることが好ましい。この場合、中心型部材の材質としては、ステンレスや鋳鉄などを使用することができる。
【００１２】
本発明において使用される、中心型部材と周辺型部材からなる成形型は、周辺型部材に中心型部材を嵌め込むことにより構成することができる。中心型部材の外径と、周辺型部材の中心穴内径は、型部材のキャスト及びプレス時の熱膨張を考慮して、適宜設定することができる。特に、プレス時に両型部材の境界にガラスを侵入させないためには、室温では、周辺型部材に中心型部材を嵌め込めない寸法としつつ、室温より高く、かつプレス時の型温度よりも低い温度に周辺型部材を加熱した状態で、中心型部材を嵌め込むことが好ましい。
【００１３】
中心型部材と周辺型部材との間の境界は、成形面の一部を構成するため、ガラスブランクの主表面に転写され、ガラスブランクの主表面に段差が形成される。また、プレス時において境界に隙間が存在する場合、この隙間にガラスが粘性流動して進入すると、ガラスブランク主表面に段差や突起が形成される。このような段差、突起は、平行度や平面度が高いガラスブランクを得る上で不都合であると考えられる。そこで、本発明では、プレス時に、ガラスブランクの主表面を転写成形する中心型部材成形面と周辺型部材成形面の境界が、ガラスブランクの中心穴が開けられることになる領域内に入るよう、型を設計することが好ましい。即ち、上記境界がガラスブランクの中心穴が開けられることになる領域内に転写されるよう、上下型における中心型部材と周辺型部材の位置関係を設定することが好ましい。これにより、プレスによって上記境界がガラスブランクに転写されても、この部分は中心穴開け加工によって取り除かれるため、情報記録媒体用基板主表面の平坦化などに悪影響を及ぼすことがない。
【００１４】
次に、溶融ガラスのキャスト位置について説明する。前述のように下型成形面の温度履歴において、最高温度に晒される位置は、溶融ガラスがキャストされる位置であり、上型成形面の温度履歴において、最高温度に晒される位置は、下型成形面のキャスト位置に対向する位置である。したがって、これらの位置における熱膨張量が最も大きくなると考えられ、キャスト部分が中心型部材の表面に載るように境界を設ければ、より効果的に熱膨張による応力を緩和することができる。本発明において、境界の位置は、ガラスブランクの中心穴が開けられる領域内にあることが好ましく、キャスト位置を下型成形面の中央にすることにより、上記応力の緩和を効果的に行うことができる。さらに、キャスト位置を下型成形面の中央にすることは、プレス時にガラスを上下型成形面間に形成されるキャビティ内に均一に広げる上でも有利である。以上の理由から、下型成形面の中央に溶融ガラスを供給することが好ましい。
【００１５】
本発明において、中心型部材と周辺型部材の間に隙間を形成する場合、その隙間は、上下型成形面中心側から上下型外部へとつながる気体の流路の少なくとも一部を形成していることが好ましい。プレス時、型成形面とガラスとの間に雰囲気ガスが逃げ場を失い、閉じ込められることがある。この状態でプレス成形が行われると、閉じ込められたガスの形状に相当する窪みが成形品表面に残ってしまい、成形不良になってしまうことがある。このような現象をガストラップと呼ぶ。本発明では、上記隙間を型成形面中心側から型外部に貫通させておくことにより、上下型成形面とガラスの間のガスを隙間から型外部へ排出することができ、ガストラップによる成形不良を防止することができる。
【００１６】
次に、プレス成形型の構造の一例を、具体的に説明する。図１は、プレス成形に使用する上型１０、下型２０の断面図である。この断面図は上型１０の成形面、下型２０の成形面のそれぞれに対して垂直かつ、各成形面の中心を含む断面を示している。上型１０及び下型２０は次のような構造になっている。周辺型部材１１、２１の中央には、中央型部材１２、２２を挿入するための円形の中央孔が設けられている。中心孔の奥には、中心型部材を固定するための固定孔が設けられている。上型は、止め輪１６及びＯリング１７を有し、下型は、止め輪２５を有する。中心型部材１２、２２は成形中の温度における隙間を考慮して作られた円柱部と、周辺型部材の固定孔に挿入して固定するための固定部を備えている。周辺型部材１１、２１の中心孔に中央型部材１２、２２を挿入して、固定部を固定孔によって固定したとき、成形中の温度において中心型部材１２、２２の円柱部側面と周辺型部材１１、２１の中心穴の間に全周にわたって均等な隙間１３、２３が形成される。この状態で、中心型部材１２、２２の成形面（円柱部の底面）と周辺型部材の成形面によって、上下型成形面が形成される。中心型部材１２、２２の成形面と周辺型部材１１、２１の成形面を同一平面上に配置することが好ましいが、プレス成形性、隙間１３、２３へのガラスの進入低減を考慮して中心型部材１２、２２の成形面を周辺型部材１１、２１の成形面よりも僅かに出っ張らせたり、引っ込ませるようにしてもよい。周辺型部材１１、２１の側面には、中心孔へと貫通するガス抜き穴１４、２４が設けられており、上記隙間１３、２３とガス抜き穴１４、２４を介して上下型成形面とガラスの間のガスは上下型外部へと排出される構造になっている。つまり、この場合、隙間１３、２３は上下型成形面中心側から上下型外部へとつながる気体の流路の一部を形成することになる。また、隙間１３、２３が上下型成形面中心側から上下型外部へとつながる気体の流路の全部を形成するようにしてもよい。なお、周辺型部材１１、２１の中心孔内径は、ガラスブランクの中心穴が開けられることになる領域の直径（中心穴の直径）以下とし、好ましくは中心穴の直径の７５〜９０％とすればよい。一方、中心型部材１２、２２の円柱部外径は、周辺型部材１１、２１の中心穴内径の９９．８〜１００．２％とすることが隙間間隔を適正にする上から好ましい。
【００１７】
前記隙間１３、２３近傍の周辺型部材成形面の表面粗さを周辺型部材１１、２１の成形面の他の部分よりも大きくして隙間１３、２３へのガラスの進入を低減あるいは防止すること、及び上下型成形面とガラスとの間のガスを隙間１３、２３から型外部へ排出することを促進することもできる。表面粗さを大きくする方法としては、周辺型部材１１、２１の成形面を旋盤加工などにより平滑に形成し、中心孔近傍のみをサンドブラスト加工する方法を例示できる。サンドブラスト加工を施す部分も含めてガラスブランクの中心穴が開けられる領域内に入れれば、サンドブラスト加工された成形面が転写された部分は中心穴開け加工によって取り除かれることになる。またサンドブラスト加工された成形面が中心穴開け加工される領域の外側に広がっていても、この部分の表面荒れが主表面の平坦、平滑化加工の取り代内に収めれば、サンドブラスト加工による基板表面の平滑性への悪影響を避けることもできる。なお、上型１０及び下型２０は、冷却手段を設けて冷却しながら用いてもよい。
【００１８】
上型１０の周辺型部材１１の成形面外周には全周にわたりプレス型締め時に下型２０に当接する側壁部１５が設けられている。周辺型部材１１の成形面を基準にした側壁部１５の高さは全周にわたり均等であり、この高さによってガラスブランクの肉厚が規制され、プレス型締め時に下型成形面に対して上型１０の中心型部材１２の成形面および周辺型部材１２の成形面が平行になる。
なお、ガラスが側壁部１５に接触すると、その部分が急冷され、加圧方向から見た時のキャビティ内のガラスの面内温度分布が大きくなり、ガラスブランクにうねり状の変形が発生しやすくなる。また、側壁部１５によってガラスの進行が妨げられると、中心型部材１２、２２と周辺型部材１１、２１の間の隙間１３、２３にガラスが進入しやすくなる。側壁部１５の内径をガラスブランクの外径よりも大きくすれば、隙間１３、２３へのガラスの進入を低減あるいは防止することができる。従って、側壁部１５の内径は、プレス成形しようとするガラスブランクの外径よりも大きくすることが好ましい。このようにすることにより、プレスされたガラスは側壁部１５に達することがない。
【００１９】
本発明では、成形型によるプレスを、周辺型部材の成形面の温度分布が均一になる前に終了する。このように短時間のプレス成形により生産性を向上させつつ、上記の成形型を用いることにより、平坦性および平滑性に優れたガラスブランクを得ることができる。周辺型部材の成形面の温度分布は、接触式温度計、熱電対、赤外線放射温度計等によって測定することができる。
【００２０】
本発明において、具体的には、プレスにおける保持時間（プレス保持時間）は、２秒以下とする。好ましくは１秒以下である。ここで、プレス保持時間とは、上下型によるガラスの加圧が開始されてから、成形が終わって上型からガラス成形品が離れるまでの時間をいう。プレス保持時間が２秒を超えると、ガラスの温度が低下して流動性が低下するため、所望の外径までガラスが伸びず、得られるガラスブランクは、肉厚で、かつ径が小さいものになってしまう。また、ガラスが十分伸びるための時間を与える上から、プレス保持時間を０．３秒以上とすることが好ましい。プレス保持時間は、プレス成形装置の制御信号をもとに求めてもよいし、プレス成形型の動きをビデオカメラ、又は高速度ビデオカメラで撮影し、再生画像から求めてもよい。
【００２１】
なお、ガラスゴブがプレスによって板状の成形品に成形されるまでの時間をプレス時間とすると、所望の肉厚および形状を有する成形品を得るためには、プレス時間を０．５秒以下とすることが好ましく、０．１秒以下とすることがより好ましい。プレス時間の下限は、プレス装置の性能によって決まるが、より短時間でプレスすることにより、肉厚の良好な形状の成形品を得ることができる。
【００２２】
本発明において上記のごとく短時間でプレス成形を行うためには、ガラス粘度は２００〜１０００ｄＰａ・Ｓであることが好ましく、また、プレス圧力は１０〜１００ｋｇ／ｃｍ2であることが好ましい。
【００２３】
本発明では、上記のように極めて短時間でプレス成形を行うため、ガラスのキャストからテイクアウトまでの間、ヒーター等によって成形型を加熱する必要がない。よって、ガラスのキャストからテイクアウトまでの間、ガラスの温度は単調に低下する。本発明によれば、成形型の加熱などの工程を必要とせずに、極めて短時間でプレス成形を行いつつ、平坦性および平滑性に優れたガラスブランクを得ることができる。
【００２４】
次に、周辺型部材と中心型部材との間に隙間を有するプレス成形型で肉厚の薄いガラスブランクをプレス成形する際、どのようにしてガストラップが解消されるかを上型側にガストラップした場合を想定して図２（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明する。キャストによって、溶融ガラスは下型成形面の中央に供給される。これを肉薄のガラスブランクに成形するためには、短時間で上下型でプレスしてガラスを薄く押し広げなければならない。このような短時間のプレスでのガラスの広がり方の模式図を図２（ａ）〜（ｄ）に示す。ガラスの過渡的な肉厚は、図２（ｂ）及び（ｃ）のように中心部が最も厚く、次いで周囲に広がろうとする先端部（外周部）が厚く、中心部と先端部の間の肉厚が薄くなる。このまま、上型と下型の間隔を狭めていくと、中心部と先端部の間の上型側にガストラップが発生してしまうが、本形態の型構造によれば、中心部と先端部の中間の肉薄部分と上型成形面の間にあるガスは、上型の隙間からガス抜き穴を通り、型外部へと排出されるので、ガストラップを防止することができる。
また、下型側にガストラップした場合も、図２（ｅ）〜（ｈ）に模式図を示すように、ガストラップを防止しつつプレス成形を行うことができる。
【００２５】
プレス終了とともに、上型をガラスブランクから離型し、ガラスブランクの表面温度が屈伏点以下、好ましくは転移点以下に低下するまで下型成形面上で冷却する。この温度になるまで下型成形面上で冷却すれば、型からの取り出し時にガラスが変形することがなく好ましい。冷却時に、ガラスブランクの上面にガラスよりも温度の低い部材を接触、あるいは前記上面をこの部材で押圧して冷却を促進させるとともに、ガラスブランクの反りを修正させてもよい。ガラスブランクが上記のように冷却された後、下型から取り出し、アニールを行う。
【００２６】
アニールされた後、室温まで冷却されたガラスブランクの平行度は１０〜３０μｍ、平面度は２０〜５０μｍの範囲であることが好ましい。一方、上型を一つの部材で構成し、同様にプレス成形を行った後、アニールし、室温まで冷却されたガラスブランクの平行度、平面度を測定したところ、平行度は１０〜３０μｍ、平面度は７０〜１００μｍであった。
【００２７】
次に、本発明が好適であるガラスブランクの寸法を例示しておく。
▲１▼外径φ0が２７．４〜３０ｍｍの場合（直径１インチの情報記録媒体基板用）
周辺型部材によってプレスされた部分の厚みが０．８ｍｍ以下、好ましくは０．４４〜０．８ｍｍ。
中心型部材によってプレスされた部分の厚みが０．８〜１．０ｍｍ。
両主表面の平坦、平滑化加工における取り代が０．０５〜０．４ｍｍ。
中心型部材によってプレスされた部分の直径が４〜６ｍｍ。
平行度が５〜１０μｍ。
平面度が１０〜２０μｍ。
基板の外径は２７．４ｍｍ、厚みは０．３８１ｍｍ、中心穴内径は７．０ｍｍ。
▲２▼外径φ0が６５〜６８ｍｍの場合（直径２．５インチの情報記録媒体基板用）
周辺型部材によってプレスされた部分の厚みが１．０ｍｍ以下、好ましくは０．７〜１．０ｍｍ。
中心型部材によってプレスされた部分の厚みが１．１〜１．５ｍｍ。
両主表面の平坦、平滑化加工における取り代が０．０５〜０．４ｍｍ。
中心型部材によってプレスされた部分の直径が１６〜１９ｍｍ。
平行度が１０〜２０μｍ。
平面度が２０〜４０μｍ。
基板の外径は６５．０ｍｍ、厚みは０．６３５ｍｍ、中心穴内径は２０．０ｍｍ。
▲３▼外径φ0が９５〜９８ｍｍの場合（直径３．５インチの情報記録媒体基板用）
周辺型部材によってプレスされた部分の厚みが１．４ｍｍ以下、好ましくは１．０５〜１．４ｍｍ。
中心型部材によってプレスされた部分の厚みが１．５〜２．１ｍｍ。
両主表面の平坦、平滑化加工における取り代が０．０５〜０．４ｍｍ。
中心型部材によってプレスされた部分の直径が２１〜２４ｍｍ。
平行度が１０〜３０μｍ。
平面度が２０〜５０μｍ。
基板の外径は９５．０ｍｍ、厚みは１．０ｍｍ、中心穴内径は２５．０ｍｍ。
【００２８】
本発明に使用するガラスとしては、情報記録媒体用基板のガラス材料として、又は熱処理による結晶化によって結晶化ガラス基板が得られるガラス材料として、それぞれ公知のガラス材料であって、プレス成形可能なものを用いることができる。このようなガラス材料としては、アルカリ金属酸化物含有のアルミノシリケートガラス、さらに上記ガラスにアルカリ土類金属酸化物や酸化チタンを導入したガラス、希土類酸化物含有ガラスなどを例示することができる。
【００２９】
アニールされた後、室温まで冷却されたガラスブランクには、例えば、中心穴開け加工、内外径を仕上げる加工（面取り加工を含む）、両主表面の平坦、平滑化加工（ラッピング加工、粗研磨加工、仕上げ研磨加工）を施すことができる。上記ラッピング加工は番手＃４００の研削砥粒によるラッピング加工、番手＃１０００の研削砥粒によるラッピング加工を通常行うが、プレス成形型の反りを上記のようにして低減するなどして、ラッピング加工時の取り代を削減すれば、番手＃１０００の研削砥粒によるラッピング加工のみで十分な平坦性、平滑性が得られ、従来必要とされていた番手＃４００の研磨剤によるラッピング加工を省略することもできる。
なお、本発明において、中心穴開け加工後に両主表面の平坦、平滑化加工を行えば、上下型成形面の隙間が転写された部分の平坦、平滑化加工を不要とすることができる。
【００３０】
本発明において、結晶化ガラス基板を得る際には、結晶化の熱処理工程を両主表面の平坦、平滑化加工前に行うことが望ましい。結晶化しない場合は、イオン交換法などによりガラスに化学強化を施して基板としてもよい。上記各工程の間には適宜、洗浄工程を設けてもよい。
このように、本発明によれば、ダイレクトプレス法の長所を活かしつつ、主表面の平行度、平面度が高いガラスブランクをダイレクトプレス法によって製造することができる。
また、本発明によりガラスブランクの主表面の平行度、平面度を向上させることによって、機械加工による主表面の平坦化加工への負担を軽減することができ、磁気記録媒体用基板、光磁気記録媒体用基板、光記録媒体用基板などの情報記録媒体用基板、さらには、この基板を使用した各種情報記録媒体を、高い生産性のもとに製造することが可能になる。
上記記録方式に応じて、磁気記録層、光磁気記録層、光記録層などを基板主表面上に設けることにより磁気記録媒体、光磁気記録媒体、光記録媒体などの情報記録媒体を製造することができる。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例により、本発明を具体的に説明する。
（実施例１）
まず、いずれもダクタイル鋳鉄製の中央型部材、周辺型部材を図１のような構造に組み立ててプレス成形型とする。なお、下型成形面および上型成形面の外径はφ９０ｍｍ、周辺型部材の中心孔内径は１６．０ｍｍ0 +0.01、中心型部材の円柱部の直径は１６．０ｍｍ+0.02 +0.01として（ここで、上付文字および下付文字は加工公差である）、室温では周辺型部材の中心貫通孔に中心型部材を嵌め込めない構成とし、周辺型部材を１５０℃に加熱した状態で中心型部材を嵌め込んだ。この中央型部材と周辺型部材の間にはプレス成形時に全周にわたり０．０１ｍｍ程度の隙間が発生した。また、下型側の中心型部材の成形面は周辺型部材の成形面から深さ０．４ｍｍの位置になるよう配置、固定した。また、上型側の中心型部材の成形面は周辺型部材の成形面から０．２ｍｍ出っ張るよう配置し、固定した。
次に、アルカリ金属酸化物を含むアルミノ珪酸塩ガラスの溶融ガラスを溶解、清澄、均質化し、これを一定速度で白金合金製のフィーダーから流下させ、その溶融ガラス流を切断刃で切断して所定重量の溶融ガラスゴブを下型成形面の中央にキャストした。キャスト時のガラスゴブの寸法は、Φ２５ｍｍ、中心部の高さは８ｍｍであった。また、キャストされるガラスの転移点は４８５℃、キャスト時のガラスの粘度および下型成形面の温度を４００ポアズおよび５００℃とした。
【００３２】
キャストされたガラスは下型とともに、上型が上方で待機するプレス位置へ移送され、この位置で下型および上型によってプレスされる。プレス保持時間は０．５〜０．８秒、プレス時間は０．０１秒程度とした。ここで、接触式温度計で、周辺型部材の温度分布が均一でないことを確認した。なお、熱電対、赤外線放射温度計等でも、周辺型部材の温度分布を測定することができる。次いで、上型を上方へ退避して成形されたガラスブランクの上面から離し、下型成形面上にてガラスブランクの温度がガラス転移温度付近まで下がるのを待つ。ガラスブランクの温度がガラス転移温度付近まで下がってから、下型上のガラスブランクを大気中へ取り出す。ダイレクトプレス成形は大気中で行われるが、ガラスブランクは高温の下型に接している間は急冷されないが、その下型からテイクアウトされた瞬間にガラス転移温度付近から全面が室温雰囲気に晒されることになり、急冷される。なお、キャストからテイクアウトまでガラスの温度は単調に低下する。ガラスブランクをレア炉でアニールを施した後に、室温まで冷却してから平行度、平面度を測定した。
得られたガラスブランクの外径は６６ｍｍ、肉厚は０．９ｍｍ、平行度は１５μｍ、平面度は３０μｍと良好な結果であった。また、ガストラップによる形状悪化も見られなかった。
【００３３】
このようにして作製したガラスブランクに中心穴を開ける加工、内外径加工、両主表面へのラッピング加工、粗研磨加工、精密研磨加工を施し、磁気記録媒体用ガラス基板を得た。これらの工程中、適宜、洗浄工程を入れることもできる。得られたガラス基板には必要に応じて、アルカリ金属溶融塩に浸漬してイオン交換による化学強化を施してもよい。
【００３４】
（実施例２）
加熱処理によって結晶化ガラスが得られる成分、例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、Ｎａ2Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｙ2Ｏ3などの各成分を含む溶融ガラスをダイレクトプレス成形し、実施例１と同様にしてガラスブランクを作り、このガラスブランクに結晶化のための熱処理工程、研削、研磨工程を適宜施して、結晶化ガラスよりなる中央穴付きディスク状基板を得ることができた。
このようにして得られた各基板は磁気記録媒体用基板としてだけではなく、光磁気記録媒体用基板、光ディスクなどの情報記録媒体用基板としても好適である。
【００３５】
（比較例１）
上型を一体の部材で構成した以外は、上記実施例と同様のプレス成形を行い、アニールを施して室温にまで冷却し、平行度、平面度を測定した。得られた平行度は６０μｍ、平面度は８０μｍと実施例に比べ、低い値であった。このガラスブランクに機械加工を施して情報記録媒体用基板を作製したところ、平坦化に要した労力は約１５０％と上記実施例に比べ、大きなものであった。
【００３６】
（比較例２）
プレス時間を４秒とした以外は、上記実施例と同様のプレス成形を行った。成形品の外径は６６ｍｍに達せず、肉厚も厚く、このプレス成形はガラスの伸び不良と判定された。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、ダイレクトプレス法の長所を活かしつつ、主表面の平行度、平面度が高いガラスブランクをダイレクトプレス法によって製造することができる。
また、ガラスブランクの主表面の平行度、平面度を向上させることにより、機械加工による主表面の平坦化加工への負担を軽減することができ、磁気記録媒体用基板、光磁気記録媒体用基板、光記録媒体用基板などの情報記録媒体用基板、さらには、この基板を使用した各種情報記録媒体を高い生産性のもとに製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 プレス成形に使用する上型及び下型の断面図である。
【図２】 短時間のプレスでのガラス伸延図である。
【符号の説明】
１０…上型
１１…上型周辺型部材
１２…上型中心型部材
１３…上型隙間
１４…上型ガス抜き穴
１５…側壁部
１６…上型止め輪
１７…Ｏリング
２０…下型
２１…下型周辺型部材
２２…下型中心型部材
２３…下型隙間
２４…下型ガス抜き穴
２５…下型止め輪
Claims (7)
- 溶融ガラスを対向する上型と下型を用いてプレスし、中心穴を有する円盤状の情報記録媒体用基板に加工されることになる薄板形状のガラスであるガラスブランクを成形するガラスブランクの製造方法において、
前記上型及び下型として、中心型部材と周辺型部材からなる型を用い、かつ
下型側の中心型部材を周辺型部材に固定し、上型側の中心型部材を周辺型部材に固定し、溶融ガラスを下型成形面にキャストすること、及び
前記プレスにおいて、周辺型部材の成形面の温度分布が均一になる前にプレスを終了することを特徴とするガラスブランクの製造方法。 - 溶融ガラスを対向する上型と下型を用いてプレスし、中心穴を有する円盤状の情報記録媒体用基板に加工されることになる薄板形状のガラスであるガラスブランクを成形するガラスブランクの製造方法において、
前記上型及び下型として、中心型部材と周辺型部材からなる型を用い、かつ
下型側の中心型部材を周辺型部材に固定し、上型側の中心型部材を周辺型部材に固定し、溶融ガラスを下型成形面にキャストすること、及び前記プレスにおける保持時間が、２秒以下であることを特徴とするガラスブランクの製造方法。 - 前記中心部材と周辺型部材との間に隙間が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のガラスブランクの製造方法。
- 前記隙間が、上下型成形面中心側から上下型外部へとつながる気流の流路の少なくとも一部を形成していることを特徴とする請求項３に記載のガラスブランクの製造方法。
- 前記プレス時に、ガラスブランクの主表面を転写成形する中心型部材成形面と周辺型部材成形面の境界が、ガラスブランクの中心穴が開けられることになる領域内に入るように型を設計することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のガラスブランクの製造方法。
- 請求項１〜５のいずれかに記載の方法によりガラスブランクを作製し、得られたガラスブランクを用い、前記ガラスブランクに機械加工を施す情報記録媒体用基板の製造方法。
- 請求項６に記載の方法により情報記録媒体用基板を作製し、得られた情報記録媒体用基板に情報記録層を形成する情報記録媒体の製造方法。
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