JP4482246B2

JP4482246B2 - Manufacturing method of glass molded body, manufacturing method of substrate, and manufacturing method of information recording medium

Info

Publication number: JP4482246B2
Application number: JP2001109545A
Authority: JP
Inventors: 匠矢田; 明村上
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2001-04-09
Filing date: 2001-04-09
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2021-04-09
Also published as: JP2002308631A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軟化状態にあるガラスをプレス成形して板状のガラス成形体を製造する方法、この製造方法により得られたガラス成形体に研削及び研磨を施して基板を製造する方法、並びにこの製造方法により得られた基板上に情報記録層を形成して磁気ディスクなどの情報記録媒体を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パソコン等に大容量記録手段として利用されているハードディスクの基板として、ガラス製あるいはガラスセラミックス製の基板が高性能かつ高信頼性を有するものとして広く使用されている。パソコンの普及、情報ネットワーク社会の発達に伴い、このようなガラス製あるいはガラスセラミックス製の情報記録媒体用基板及び情報記録媒体の需要は大きく、その需要に対応すべく、高生産性を有する基板製造技術が望まれている。そのような技術のうちで最も有力な方法は、作製しようとする基板の形状に近似する形状を有するガラス製中間体(例えば、研削・研磨しろ等、あるいは結晶化時の体積変化等を見込んだ形状のガラス製中間体)を、成形型を用いて溶融ガラスをプレス成形することにより作製するダイレクトプレス法と呼ばれる方法である。
【０００３】
一般に、上記ガラス製中間体を研削、研磨加工して情報記録媒体用基板を作製する際、前記中間体の形状を基板の形状に近似させることによって研削、研磨しろが少なくなり、研削、研磨の所要時間の短縮化、研削、研磨によって生じる廃棄物の削減、ガラスの節約、コストの低減など数々のメリットが得られる。逆に、情報記録媒体用基板のように極めて高い平坦性が求められる基板を作製する場合、プレス成形後にガラス中間体が反るなどして変形してしまうと、研削、研磨しろを多く見込まなければならなくなったり、所望の目的には使用できなくなるなど、不良品となってしまう。
【０００４】
そこで、本願出願人は先に特開平１０−２３６８３１号公報（以下、本件公報という）に開示されている発明を提案した。本件公報に開示された発明は、ガラス中間体の反りが、冷却過程における両主表面間の温度差によって引き起こされることを解明し、プレス成形後、下型上のガラス中間体に反り修正プレスを行うことによって、反りを修正して平坦化するとともに、下型に接する下面よりも高温なガラス中間体の上面の熱を奪うことによって反り修正プレス後の反りの増大を低減するというものである。本件公報に記載されている発明は、ガラス中間体の反り低減に優れた効果を示すものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、上記公報に記載の方法は、修正プレスを必要とするものであり、修正プレスを施すことなく反り低減が可能であればより好ましい。
そこで本発明は、修正プレスを施さなくても反り低減が可能なガラス中間体の製造方法を提供することを目的とする。
すなわち本発明は、塑性変形可能な温度域における反りなどの変形を低減することによって、目的とする形状の板状ガラス成形体をプレス成形により製造する方法を提供することを目的とする。
また、プレス成形によって作製されたガラス中間体を研削、研磨して情報記録媒体用基板などの基板を製造する方法において、ガラス中間体の反りを低減することにより、研削しろの低減を可能にする基板の製造方法、並びに上記基板を用いる情報記録媒体の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明者は、本件公報に記載されている発明とは、全く別の新規な手法によりガラス中間体の変形を低減する方法を考案し、この方法によって情報記録媒体用基板のガラス中間体を作製し、この中間体から情報記録媒体用基板を研削、研磨加工によって作る方法に応用し、本発明を完成させるに至った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以下に、上記課題を解決するための手段を示す。
［請求項１］軟化状態のガラスを上型及び下型を備えた成形型によりプレスして板状のガラス成形体を成形し、冷却後、上記成形型よりガラス成形体を取り出すガラス成形体の製造方法であって、前記軟化状態のガラスは溶融ガラスの状態で下型上に供給され、複数の下型をターンテーブル上に配置し、各下型を順次、キャストが行われる位置、プレスが行われる位置、テイクアウトが行われる位置へと移送、停留を繰返してガラス成形体を得ること、及びプレス終了後、ガラス成形体は上型から離型され、テイクアウト位置に移送される間下型上で冷却されることを含む方法において、前記成形型は、前記プレスにより形成されたガラス成形体の外周縁の少なくとも一部と係合し得る部分（以下を係合部分と呼ぶ）を有し、前記プレスは、前記軟化状態のガラスの外周縁の少なくとも一部が、前記係合部分と係合するまで行い、前記冷却の少なくとも一部は、前記ガラス成形体が下型上にあり、かつ前記ガラス成形体の外周縁が前記係合部分と係合した状態で行うことで冷却におけるガラス成形体外縁部の浮き上がりを抑えてガラス成形体の反りを低減し、前記ガラス成形体が冷却により収縮することで前記係合が解かれた後に、前記ガラス成形体の取り出しを行うこと、
を特徴とするガラス成形体の製造方法。
［請求項２］前記冷却の途中で、ガラス成形体を均熱化プレスすることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
［請求項３］請求項１〜２のいずれか１項に記載の方法によりガラス成形体を成形し、得られたガラス成形体を研削及び研磨加工して基板を製造することを特徴とする基板の製造方法。
［請求項４］請求項３に記載の方法により基板を作製し、得られた基板上に情報記録層を形成することを特徴とする情報記録媒体の製造方法。
【０００８】
尚、本発明では以下にも詳細に説明するが、以下の態様（２）〜（５）が好ましい。
（２）ガラスのガラス転移温度をＴｇとし、ガラス成形体の温度が（Ｔｇ―１２０℃）以上かつ（Ｔｇ＋２０℃）以下の範囲に冷却された時に前記係合が解かれる請求項１に記載のガラス成形体の製造方法。
（３）上型より離型されたガラス成形体の上面の一部に冷却部材を接触させてガラス成形体の冷却の補助を行う請求項１に記載のガラス成形体の製造方法。
（４）平円板状のガラス成形体を前記ガラス成形体の厚み方向より加圧して成形する請求項１に記載のガラス成形体の製造方法。
（５）ガラス中間体から基板を作製する工程中に、ガラスを熱処理して結晶化する工程を含む請求項３に記載の基板の製造方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】
[ガラス成形体の製造方法]
本発明のガラス成形体の製造方法は、軟化状態のガラスを上型及び下型を備えた成形型によりプレスして板状のガラス成形体を成形し、冷却後、上記成形型よりガラス成形体を取り出すことを含む方法であり、板状のガラス成形体を、極力反りを生じないように製造する方法である。本発明の製造方法により製造される板状のガラス成形体は、例えば、情報記録媒体用基板を製造するためのガラス中間体であることができる。但し、本発明の製造方法は、上記以外の用途に使用される板状のガラス成形体の製造にも好適に利用することができる。
以下、本発明のガラス成形体の製造方法を、情報記録媒体用基板に加工されるガラス中間体の製造方法を例に説明するが、上述のように、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。
【００１０】
情報記録媒体用基板を作製するにあたり、研削、研磨しろ、あるいはガラスを結晶化して結晶化ガラス基板とする場合には結晶化による形状変化を考慮して基板の形状に近似するガラス中間体をプレス成形によって作製する。このガラス中間体が本発明の製造方法におけるガラス成形体であり、以下、上記基板を製造する場合のガラス中間体をブランクと呼ぶことにする。ブランクの製造は、軟化状態にあるガラスを上型及び下型を備えた成形型によってプレス成形することにより行われる。薄板状のブランクの両主表面は上型成形面と下型成形面によってそれぞれ転写成形される。なお、上型、下型とも必要に応じて、一つ又は複数の部材から構成される。
【００１１】
プレス素材である軟化状態のガラス（以下、ゴブという）は、溶融ガラスの状態で下型上に供給され、ブランクが所定形状になるよう精密に重量管理されている。下型上へのゴブ供給（以下、キャストという）の際、下型との接触によりゴブが急激に冷却されてプレス成形不能にならないように下型温度は調整される。しかし、下型温度はゴブの温度よりも低く、キャストからプレス成形、そして成形されたガラスがプレス成形型から取り出される（以下、テイクアウトという）まで、ガラスと下型の接触面からゴブ及びガラス成形品のもつ熱量が奪われて行く。さらに、プレス成形時においても、上型温度は調整されているものの上型温度はゴブの温度よりも低いので、上型がゴブあるいは成形品に触れている間は、上型によって、ゴブ及びガラス成形品のもつ熱量が奪われて行く。ガラスの種類やガラスゴブの調製方法等については後述する。
【００１２】
ブランクの成形には高い量産性が求められるので、複数の下型をターンテーブル上に配置し、各下型を順次、キャストが行われる位置（以下、キャスト位置という）、プレスが行われる位置（以下、プレス位置という）、テイクアウトが行われる位置（以下、テイクアウト位置という）へと移送、停留を繰返してブランクを得るという方法が用いられる。このような方法では、プレスが終了すると、ブランクは上型から離型され、テイクアウト位置に移送される間下型上で冷却される。従来法におけるブランクの反りは、ブランクが冷却する過程(即ち、上型から離型され、テイクアウト位置に移送される間下型上で冷却される過程)で生じていた。キャスト時の溶融ガラスの温度は例えば１２５０℃程度とし、下型の温度は、例えば、４２０℃〜４８０℃である。キャスト時の溶融ガラスの温度は下型の温度と比べると遥かに高温である。したがって、下型と接触しているブランク下面からの放熱量は大きい。それに対して、ターンテーブル上での一連の工程は大気中で行われるため、ブランク上面から大気中への放熱量はブランク下面に比べて少ない。そのため、上の冷却工程では、板状ガラスであるブランクの両主表面間に大きな放熱量の差が生じ、上記両主表面間に大きな温度差が生じる。この大きな温度差に起因して、従来法では、ブランクは低温側に凸、すなわち下面中心が外周よりも凸状に反ってしまう。ブランクの反りが起るとき、ブランク中央部は下型成形面によって支えられ、ブランク外縁部が下型成形面から浮き上がる。ブランクの反りが大きくなるほどブランク外縁部の下型成形面からの浮き上がり量も増加する。
【００１３】
本発明の製造方法では、このブランク外縁部の浮き上がりを抑えることで、反りを低減する。ブランク外縁部の浮き上がりを抑えるために、前記プレスにより形成されたブランク(ガラス成形体)の外周縁の少なくとも一部と係合し得る係合部分を有する成形型を用い、かつプレスを軟化状態のガラスの外周縁の少なくとも一部が、前記係合部分と係合するまで行う。さらに、ブランクから上型が離型され、テイクアウト位置に移送される間の下型上での冷却の少なくとも一部を、ブランク(ガラス成形体)が下型上にあり、かつブランク(ガラス成形体)の外周縁が係合部分と係合した状態で行う。これにより、ブランク外縁部の浮き上がりを抑えることができ、その結果、ブランク(ガラス成形体)の反りを低減することができる。
【００１４】
より具体的には、反りを低減するために、図１に示すような成形型10を使用してプレス成形を行う。ここでは、加圧軸を中心として下型15の外周に胴型13と呼ばれるスリーブ状に成形型部材が下型15に対して摺動可能に設けられている。ターンテーブル上の各下型15にはそれぞれ胴型13が同様に設けられている。そして下型成形面16は上述のようにブランクの下面を転写成形し、胴型成形面はブランクの外周面すなわち円板形状の側面に相当する面を転写成形する。胴型成形面は、プレス成形時に軟化状態のガラスが充填される成形型キャビティに向かって開口した凹部14を有する。この凹部14が前記係合部分に相当する。この凹部14は、開口側に向かうにつれて開口幅が広くなるように形成されていても、開口幅が一定になるように形成されていてもよい。(凹部14の詳細については後述する。)すなわち、プレス成形によって凹部に充填されたガラスがプレス時の加圧方向に対して垂直な方向、すなわちブランクの主表面に平行な方向に収縮したときに、ガラスが前記凹部から抜け得る形状であれば、特に制限はない。ただし、冷却時の前記加圧方向のガラスの収縮により、ガラスが凹部から抜け得る条件は緩和される(即ち、冷却により胴型の収縮よりもガラスの収縮が大きい)ので、これらの条件(緩和の程度)を考慮して凹部の形状を適宜決定することができる。この凹部は胴型内周面の全周に沿って溝状に形成されたものであってもよいし、胴型内周面に沿った複数の箇所に断続的に設けてもよい。
【００１５】
下型成形面16の中央部にキャストされたゴブは上型11と下型15によりプレスされ、上型成形面12と下型成形面16の間の空間に広がり、胴型の成形面の凹部14に入り込みブランク20を形成する。この状態は図2の係合状態1に相当する。尚、図示されていないが、この状態ではブランク20は上型によりプレスされている。そして、ガラス(ゴブからブランクに成形する)は成形型に接触した部分から冷却され、凹部14に入り込んだガラスが大きく塑性変形しなくなった状態で、前記凹部14において胴型とブランク20の外周縁が係合する。胴型成形面の凹部14が上述の形状を有することによって、凹部14における係合がブランク20外縁部の上昇(ブランク20の両主表面の間に生じる温度差に起因して生じる反りが原因である)を拘束する。この状態は図2の係合状態2に相当する。また、この状態では、ブランク20は上型から離型されている。この際、ブランク20外縁部の上昇を有効に抑制するという観点から、下型と胴型の位置関係を変えずに保つことが適当である。
【００１６】
次に、係合が如何にして解かれるかについて説明する。係合の解除は、ガラスの冷却による収縮を利用して行う。例えば、下型15上でブランク20が冷却されていくと、ブランクは主表面に平行な方向に比較的大きく収縮する。そのため、胴型成形面の凹部14におけるブランク20の外縁部と胴型14のクリアランスが増加し、前記係合が解除されていく。そして胴型成形面の凹部14外にブランク20の外縁部の先端が完全に現れれば、ブランクをテイクアウトできる状態になる。（図２の係合解除の状態）
【００１７】
胴型成形面の凹部の形状としては例えば、図２に示すものがあるが、これらに限定されるわけではない。図３（ａ）は断面がコ字形をしており、図３（ｂ）は断面がＶ字形をしており、図３（ｃ）は断面がＵ字形をしている。図３（ａ）では、凹部が下型成形面にそれぞれ平行な面５−３と面５−４、そして面５−３と面５−４をつなぐ面５−５からなる。このような形状にすることによって、ブランクの外縁部と胴型凹部の間にクリアランスができても、すぐには係合が解除されず、ブランク外縁部の先端が凹部外に完全に出た状態で初めて前記係合が解除される。すなわちテイクアウト可能な状態になったときに係合も解除される。一方、図３（ｂ）、（ｃ）はブランク外縁部の先端が凹部外に完全に出る前に、冷却時のガラス収縮により係合が解除され得る。
【００１８】
なお、プレス成形ではガラスを前記凹部14に完全に充填させてもよいが、完全に充填せず、ガラスと胴型成形面の間にクリアランスを残し、ブランク外周に自由表面(即ち、成形型と接触していない面)を形成するようにしてもよい。このようにすることによって、ブランク外周からの放熱を抑制し、ブランクの主表面内の放熱分布を比較的小さくすることができる。上記放熱分布を減少させることによって、ブランクの変形を低減することができる。また、自由表面となる部分は冷却過程で比較的長い間、塑性変形可能な状態にあるので、ガラスの体積収縮に伴うヒケをこの部分に集中して起こさせ、主表面のヒケによる変形を低減することができる。凹部14にガラスを完全に充填させる場合、あるいは完全に充填せず自由表面を形成する場合でも、ブランクの反りが低減するようなブランク外縁部が反りによって浮き上がらないようにする必要がある。プレス成形後、ブランク20の外縁部は凹部14によって上向き方向の移動が抑制される。このブランク20の外縁部と凹部14の係合がブランク20の外縁部と成形型の係合に相当する。そして、主としてブランクの冷却による収縮によってブランク外縁部が凹部の外に出て、成形型よりブランクを取り出すことが可能になったときが前記係合(成形型との係合)の解除に相当する。
【００１９】
ブランクと成形型とが前記係合状態にあるときは、ブランクが冷却初期にあるときである。下型上におけるブランクの冷却はブランクの上下面間に大きな温度差を作り、この温度差が解消されなければ冷却過程でブランクの反りは次第に大きくなって行く。冷却初期からこの反りの増大が始ると、テイクアウト時にはかなり大きな反りになってしまう。したがって、下型上における冷却過程でブランクの反りを抑制する時間を長くとれば反りの成長を抑えることができる。本発明では、上記ブランクと成形型の係合を利用して、下型上における冷却初期に上記のようにして反りを抑制し、テイクアウトが近づいた時点で主としてブランクの径方向の収縮により係合が解除されるようにし、その後、テイクアウトする。このような方法は、ブランクの外縁部をプレス成形型とは別の部材で押えるのと異なり、未だ軟化状態にあるブランク外縁部を変形させたり、無理な力を加えて損傷させることがない。また、ガラスや成形型の冷却に自動的に連動して係合解除が行われるので、特別な操作を新たに加える必要もない。
【００２０】
本発明の製造方法では、前記ブランク(ガラス成形体)が冷却により収縮することで前記係合が解かれた後に、前記ブランク(ガラス成形体)の取り出し(テイクアウト)を行う。テイクアウトはブランクに外力が加わっても変形しにくくするように、ブランクの温度がガラス転移温度付近またはガラス転移温度よりも低くなってから行う。そして、成形型の材質、ガラスの膨張係数、プレス成形時のガラスの温度および成形型の温度、テイクアウト時のガラスおよび成形型の温度を考慮して、ガラス成形体を構成するガラスのガラス転移温度をＴｇとしたときに、ガラス成形体の温度が（Ｔｇ―１２０℃）以上かつ（Ｔｇ＋２０℃）以下の範囲、より好ましくは（Ｔｇ―１２０℃）以上かつＴｇ以下の範囲に冷却された時に係合解除されるように成形型の係合部の形状、寸法、位置を決めることが好ましい。
【００２１】
テイクアウトされたブランクは、さらに、両主表面間の放熱量を均衡させる工程、前記放熱量を均衡させるために型を押し付ける工程、または急冷してブランクが変形しない温度にするなどの工程に付すことにより、さらに反りを低減させることができる。その後、ブランク内部の歪みを除くため、ブランクはアニール炉内に搬入されて徐冷される。
ブランクの形状としては、磁気ディスク用基板のように加圧方向に対称な形状、すなわち円盤形状が好ましい。円盤状のブランクでは、円盤の側面が外縁部となる。そして、本発明の製造方法は、厚みが例えば、０．８〜２．２ｍｍのブランク成形に好適である。また本発明の製造方法は、外径が例えば、６０〜１００ｍｍφのブランクの成形に対して好適である。
上述のようにガラス成形体の外縁部全周が係合するようにしてもよいし、全周に沿って等間隔に係合する部分を設けてもよい。ガラス成形体が部分的に係合する部分を有する場合、これらの係合する部分は、研削、研磨しろとして利用され得る。
【００２２】
ガラスとしては、溶融ガラスを成形型上に流入して、高温状態でプレス成形可能なものであればよい。また、情報記録媒体用基板の材料としては、化学強化可能なアルカリ金属酸化物を含むガラス、高速回転時にたわみの少ない高ヤング率のガラス、あるいは結晶化させることによってヤング率を高めることができるとともに、研削、研磨仕上げによって平坦かつ平滑な結晶化ガラス基板表面が得られるガラスなどであることが好ましい。また、基板自体又は表面に光学薄膜を設けることにより光学フィルターとなる基板材料に適したガラスなどを用いることもできる。このようなガラスとしては、例えば、アルカリ金属酸化物、特に酸化リチウムを含むアルミノシリケートガラス、さらに酸化ジルコニウムを加えたアルミノシリケートガラス、酸化マグネシウムなどの２価成分を含むアルミノシリケートガラスなどを挙げることができる。
【００２３】
軟化状態のガラスは、前記ガラス素材の原料を溶解、清澄、攪拌均一化して得られた溶融ガラスを流出ノズルから一定の流出速度で連続して排出することで得られる。この溶融ガラス流をシアと呼ばれる切断機によって、常に一定重量のゴブが得られるように周期的に切断する。切断されたゴブは、キャスト位置において、流出ノズル直下で待機している下型により受け取られる。流出ノズルから排出される溶融ガラスの粘度は、例えば、数ポアズ〜１０³ポアズであることができ、下型の温度はゴブの温度よりも低温ではあるが、ゴブ温度が急降下してプレス不能とならない温度に適宜加熱調温される。
【００２４】
上記キャストが終わってゴブを載置した下型は上型が待機しているプレス位置に移送されて、上型及び下型によりプレス成形される。このときの上下型温度、プレス圧力、プレス時間等は、適宜設定することができる。例えば、上型の温度を２５０〜５５０℃、下型の温度を３５０〜６５０℃とし、上型温度を前記範囲内で（下型温度）から（下型温度−１００℃）の範囲に設定することができる。プレス時の加圧力については数ＧＰａ程度を目安にできるが、特にこの範囲に限定されるものではなく、適宜調整すればよい。
【００２５】
プレス成形が終わると成形品上面が上型から離型され、成形体を載置した下型はテイクアウトを行う位置に移送される。なお、プレス位置とテイクアウト位置の間で下型を停留させて、ガラス成形体よりも低温の部材をガラス成形体の上面（上型成形面によって成形された面）の比較的高温部分にのみ接触させて前記上面を局部的に冷却することもできる。また上記上面全域に前記低温部材を接触させて冷却することもできるが、この方法では、比較的低温部分も高温部分と同様に冷却してしまうため、温度分布を低減する効果はやはり、前記局部的な冷却のほうが優れている。さらに高温の部材をガラス成形体の上面に接触させて、前記上面を局部的に加熱することもできる。また反り修正プレスと組み合せブランクの反りをさらに低減させることもできる。このように低温部分でガラス成形体の上面をプレスして、ガラス成形体の均熱化（温度分布の低減）を行うプレスを均熱化プレスという。
【００２６】
テイクアウトは、例えば、ブランク(ガラス成形体)の上面を吸着手段で吸着保持して行われる。テイクアウトされた成形品は、例えば、大気中で急冷され、アニール炉へと入れられてアニールされる。アニールによって除歪されたブランクは、研削工程、あるいは内径外径加工、または結晶化のための熱処理工程へと移される。
本発明の製造方法は、ブランクが円盤状の場合、直径が６０〜１００ｍｍの範囲のもの、四角形などの多角形の場合においては、一辺の長さが６０〜１００ｍｍの範囲のものに好適であるが、加圧方向に対して回転対称な円盤状ブランクの成形に対して特に好適である。
【００２７】
[基板の製造方法]
次に、上記ブランク(ガラス成形体)を用いて情報記録媒体用基板を作製する工程を例にして、基板の製造方法について説明する。
上記ブランクに内径外径加工を施した後、研削、研磨加工を施し、基板形状に整えられるとともに平坦かつ平滑な主表面を付与されて基板が得られる。アルカリ金属酸化物を含むガラスからなる基板の場合、基板をアルカリ金属溶融塩に浸漬させてイオン交換による化学強化を行ってもよい。上記各工程において、適宜、洗浄などの工程を加えることができる。
【００２８】
結晶化ガラス基板を製造する場合、適宜、研削や内径外径加工などの加工を施したブランクを熱処理し、結晶相をアモルファス相中に析出させる結晶化を行い、これに研削、研磨加工を施して、あるいは内径外径加工を加えて基板を得ることができる。上記各工程においても、適宜、洗浄などの工程を加えることができる。
いずれの場合も、前記本発明の製造方法で得られたブランクは反りを低減されたものであるため、研削、研磨しろを低減することができ、省資源、環境負荷の低減、コスト低減、研削、研磨加工時間の短縮化などのメリットが得られる。
【００２９】
[情報記録媒体の製造方法]
上記のようにして得られた情報記録媒体用基板の主表面に、情報記録層を形成することで情報記録媒体を製造することができる。情報記録層は例えば、磁気記録層であることができ、情報記録層が磁気記録層の場合、磁気記録媒体が得られる。磁気記録媒体の他、同様にして記録層を設けて、光磁気記録媒体、光メモリなどの情報記録媒体を得ることもできる。
【００３０】
尚、本発明の製造方法により得られる基板は、情報記録媒体の他、光学フィルター基板、この基板表面に光学薄膜（多層膜を含む）を設けた光学素子などのための基板とすることもできる。
【００３１】
【実施例】
以下本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
（実施例１）
まず、酸化リチウム、酸化ジルコニウムを含むアルミノシリケートガラスを溶解、清澄、均質化する。そして、その均質化された溶融ガラスを白金合金製の温度制御されている流出ノズルから一定のスピードで流下させ、それをシアで一定重量になるように、繰返し切断し、ターンテーブルで搬送されてくる下型成形面上にキャストさせる。図３（ｂ）は、プレス成形型の構造の概略を示すものであるが、この成形型は鋳鉄からなるものである。
ここで、ガラス材料のガラス転移温度は４９５℃、ガラス転移温度以上における熱膨張係数は、３．６６５×１０^-5Ｋ^-1である。また成形型材料である鋳鉄の熱膨張係数は、ガラス材料の半分程度であり、温度変化時の単位長さあたりの寸法変化は、成形型に比べてガラスのほうが大きくなっている。
【００３２】
本実施例では、情報記録媒体用基板の円盤状ブランクの成形について説明する。このブランクの室温における寸法は外径φ９６．０ｍｍ、肉厚１．３ｍｍである。このようなブランクを成形するための成形型は、上型、下型、および胴型からなる。
胴型の内周面には全周にわたりブランクの外縁部と係合する凹状の溝が形成されている（図３（ｂ）参照）。この溝部分で胴型の内径は最大となるが、この最大値を胴型内径と呼ぶことにすると、２０℃における胴型内径は９６．５００ｍｍである。また、２０℃において型締めした時、下型成形面と上型成形面の間隔は、１．３０６ｍｍである。各温度における前記下型成形面と上型成形面の間隔を胴型深さと呼ぶと、各温度における胴型内径と胴型深さは表１のようになる。これらの値はいずれも計算によって求めることができる。なお、プレス時の胴型の温度は４００℃に調温されている。
テイクアウト時のガラスの温度を４８４℃、プレス直後のガラスの温度を６００℃とし、ガラスの温度が変化したときのブランクの外径、ブランク主表面の平坦面の直径、ブランクの肉厚を表２に示す。プレス時にはガラスと成形型は熱平衡状態になっておらず、両者の温度は異なる。また、ガラスの温度、成形型の温度は熱膨張による寸法変化を考えるときの実効的な温度である。
【００３３】
プレス成形時にブランク外縁部と胴型凹部とが係合し、テイクアウト前に前記係合が解除されるようにするには、表１(金型の熱膨張収縮シュミレーション)及び表２(ガラスの熱膨張収縮シュミレーション)に基づき、胴型内径、胴型上部開口径を決めることができる。すなわち、テイクアウト時には既に上記係合の解除が完了した状態とするには、テイクアウト時の成形型温度である４００℃で胴型上部開口径が、テイクアウト時のブランクの温度４８４℃におけるブランクの外径φ９６．４２１ｍｍよりも大きければよい。このような条件を満たすためには、室温２０℃での胴型上部開口径をφ９５．９５０ｍｍ以上にすればよい。胴型の温度は４００℃になるように調温されているのでキャスト時の温度変化などはあるものの、操業中の胴型内径はほぼφ９６．９７２ｍｍ、胴型上部開口径はほぼφ９６．４７０ｍｍである。ブランクの温度がプレス温度の６００℃から５００℃まで冷却してもブランクの外径はφ９６．４７８ｍｍ以上と胴型上部開口径よりも大きく、係合は解除されない。ブランクの温度がさらに低下し、テイクアウト温度の４８４℃になるとブランク外径はφ９６．４２１ｍｍとなり、胴型上部開口径φ９６．４７０ｍｍよりも小さくなり、テイクアウトが可能になる。実際には、ブランク外径は胴型上部開口径よりも０．２〜０．３ｍｍ程度小さいことが、容易に取り出せるという観点からは好ましい。
【００３４】
【表１】

【００３５】
【表２】

【００３６】
上記指針に基づき、室温において胴型上部開口径φ９６．０ｍｍ、金型径φ９６．５ｍｍの胴型を用いてプレス成形を行った。その結果、プレス直後はブランク外縁部全周と胴型凹部とが係合することによって、ブランク外縁部の浮き上がりが防止され、冷却が進むにつれてブランクが収縮し、テイクアウト時には胴型上部開口部からブランクを吸引、取り出すことができた。
テイクアウトされたブランクを室温まで冷却（以下、ホットサンプルという）し、主表面の平坦度、平行度を測定したところ、平坦度は２０μｍ、平行度は２０μｍであった。また、テイクアウトされたブランクをアニール炉に入れてアニールを行った後（以下、エンドサンプルという）に、同じく主表面の平坦度、平行度を測定したところ、エンドサンプルの平坦度は２０μｍ、平行度は２０μｍであった。
このように、ブランクと成形型を係合させて冷却する本発明の方法により、ブランクの反りが低減されることが確かめられた。
【００３７】
なお、本実施例で下型上でブランクを冷却する際、ブランク上面の高温部分である箇所に金属製の冷却部材を局部的に接触させて（均熱化プレス）、ブランク上面の温度分布を低減させることもでき、それによって、反りの成長を低減させることもできる。
本実施例の場合、ブランク上面の中央を中心とした直径３５〜７０ｍｍの円内が高温であり、この部分に冷却部材を接触させることにより、上記冷却を行うことができる。
【００３８】
（実施例２）
実施例１で得られたアニール済みのブランクの両主表面を研削、研磨するとともに、外周加工、中心穴開け加工を行い、平坦なディスク形状に仕上げた。このディスクを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行い、情報記録媒体用ガラス基板を得た。
【００３９】
なお、熱処理により高剛性を有する結晶化ガラスが得られるガラス材料を用い、実施例１と同様にしてブランクを作製し、これに熱処理を施した後、両主表面に研削、研磨加工を施すとともに、外周加工、中心穴開け加工を行うか、あるいは両主表面に研削、研磨加工を施すとともに、外周加工、中心穴開け加工を行った後に常法により熱処理することにより結晶化ガラスからなる情報記録媒体用基板を作製することもできる。
また、実施例１の方法と同様にして、光学ガラスからなる基板ブランクを作製し、表面を研削、研磨加工して光学フィルター用の基板を作製することもできる。さらに、この基板の表面に光学薄膜を形成し、光学フィルターなどの光学部品を作製することもできる。
上記基板はいずれも高い平坦性などが要求される基板であり、ブランクに大きな反りがあると研削、研磨加工によって大きな取り代を除去しなければならなくなる。しかし、本実施例によれば、反りが低減されたブランクを使用するので、研削、研磨加工への負担を軽減することができる。
【００４０】
（実施例３）
実施例２で得られた情報記録媒体用基板の主表面に常法により磁性薄膜などの情報記録層を設け、情報記録媒体を作製した。
尚、情報記録層を適宜選択することにより、磁気記録媒体、光磁気記録媒体、光メモリなどの情報記録媒体を作製することができる。
【００４１】
このように溶融ガラスからブランクを作製し、基板を作製し、情報記録媒体を製造する過程で、ブランクの研削、研磨工程の負担が軽減するので、情報記録媒体の製造全体についても中間工程における負担が軽減されるという効果が得られる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、塑性変形可能な温度域における反りなどの変形を低減することによって、目的とする形状の板状ガラス成形体をプレス成形により製造する方法を提供することができる。
また、プレス成形によって作製されたガラス中間体を研削、研磨して情報記録媒体用基板、光学部品用基板などの基板を製造する方法において、ガラス中間体の反りを低減することにより、研削しろの低減を可能にする基板の製造方法、並びに上記基板を備えた情報記録媒体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法に使用される成形型の一態様を示す。
【図２】本発明の製造方法における、ガラスの温度変化と工程の流れの関係及びブランク（ガラス成形体）の係合状態及び係合解除の状態を示す説明図。
【図３】本発明の製造方法に使用される成形型（胴型及び下型）の各種態様を示す。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a plate-like glass molded body by press molding glass in a softened state, a method for producing a substrate by grinding and polishing the glass molded body obtained by this production method, and this The present invention relates to a method of manufacturing an information recording medium such as a magnetic disk by forming an information recording layer on a substrate obtained by the manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
As a hard disk substrate used as a large-capacity recording means in a personal computer or the like, a glass or glass ceramic substrate is widely used as a high performance and high reliability substrate. With the spread of personal computers and the development of information network society, the demand for such information recording media substrates and information recording media made of glass or glass ceramics is large, and the production of substrates with high productivity to meet the demand. Technology is desired. The most promising method among such technologies is to anticipate a glass intermediate having a shape that approximates the shape of the substrate to be fabricated (for example, grinding and polishing margins, or volume change during crystallization). This is a method called a direct press method in which a glass intermediate body having a shape is produced by press-molding molten glass using a mold.
[0003]
In general, when an information recording medium substrate is manufactured by grinding and polishing the above glass intermediate, the grinding and polishing margins are reduced by approximating the shape of the intermediate to the shape of the substrate. There are many advantages such as shortening the required time, reducing waste generated by grinding and polishing, saving glass, and reducing costs. Conversely, when producing a substrate that requires extremely high flatness, such as a substrate for information recording media, if the glass intermediate is warped and deformed after press molding, a lot of grinding and polishing margins must be expected. It becomes a defective product, such as being unable to be used for a desired purpose.
[0004]
Therefore, the applicant of the present application has previously proposed the invention disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-236831 (hereinafter referred to as the present gazette). The invention disclosed in this publication clarifies that the warpage of the glass intermediate is caused by the temperature difference between the two main surfaces in the cooling process, and after the press molding, a warp correction press is applied to the glass intermediate on the lower mold. By doing so, the warpage is corrected and flattened, and the increase in warpage after the warp correction press is reduced by removing heat from the upper surface of the glass intermediate that is hotter than the lower surface in contact with the lower mold. The invention described in this publication shows an excellent effect in reducing the warpage of the glass intermediate.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the method described in the above publication requires a correction press, and it is more preferable if the warp can be reduced without applying the correction press.
Then, this invention aims at providing the manufacturing method of the glass intermediate body which can reduce curvature without performing correction press.
That is, an object of the present invention is to provide a method for producing a plate-shaped glass molded body having a desired shape by press molding by reducing deformation such as warpage in a plastically deformable temperature range.
Further, in a method of manufacturing a substrate such as an information recording medium substrate by grinding and polishing a glass intermediate produced by press molding, it is possible to reduce a grinding margin by reducing the warpage of the glass intermediate. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a substrate and a method for manufacturing an information recording medium using the substrate.
[0006]
The present inventor has devised a method for reducing the deformation of the glass intermediate by a completely different method from the invention described in this publication, and the glass intermediate of the information recording medium substrate is produced by this method. Then, the present invention was completed by applying the method for producing an information recording medium substrate from the intermediate by grinding and polishing.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Means for solving the above-described problems will be described below.
[Claim 1] A glass molded body is formed by pressing a glass in a softened state with a mold having an upper mold and a lower mold to form a plate-shaped glass molded body, and taking out the glass molded body from the mold after cooling. A manufacturing method comprising: The glass in the softened state is supplied on the lower mold in the form of molten glass, a plurality of lower molds are arranged on a turntable, and each lower mold is sequentially placed at a position where casting is performed, a position where pressing is performed, and a takeout is performed. The glass molded body is obtained by repeatedly transferring and stopping to the position to be performed, and after the press, the glass molded body is released from the upper mold and cooled on the lower mold while being transferred to the takeout position. How to include The mold has a portion (hereinafter referred to as an engagement portion) that can be engaged with at least a part of the outer peripheral edge of the glass molded body formed by the press, and the press is in the softened state. Until at least a part of the outer peripheral edge of the glass engages with the engaging portion, at least a part of the cooling is performed such that the glass molded body is on the lower mold and the outer peripheral edge of the glass molded body is the Line with engaged part engaged By suppressing the rising of the outer edge of the glass molded body during cooling, the warpage of the glass molded body is reduced, Taking out the glass molded body after the engagement is released by shrinking the glass molded body by cooling;
A method for producing a glass molded body characterized by the above.
[Claims 2 In the course of the cooling, the glass molded body is subjected to uniform temperature pressing. 1 The manufacturing method as described.
[Claims 3 ] By the method of any one of Claims 1-2 Mold the glass molded body, Obtained A glass molded body is ground and polished to produce a substrate. Ruko A method for manufacturing a substrate, characterized by:
[Claims 4 Claim 3 By the method described in Board Make and Obtained An information recording medium manufacturing method comprising forming an information recording layer on a substrate.
[0008]
The present invention will be described in detail below, but the following aspects ( 2 ) To (5) are preferable.
(2) The glass transition temperature of the glass is Tg, and the engagement is released when the temperature of the glass molded body is cooled to a range of (Tg−120 ° C.) or more and (Tg + 20 ° C.) or less. A method for producing a glass molded body.
(3) The method for producing a glass molded body according to claim 1, wherein a cooling member is brought into contact with a part of the upper surface of the glass molded body released from the upper mold to assist cooling of the glass molded body.
(4) The manufacturing method of the glass molded object of Claim 1 which presses and shape | molds a flat disk-shaped glass molded object from the thickness direction of the said glass molded object.
(5) The method of crystallizing by heat-treating the glass during the step of producing the substrate from the glass intermediate. 3 The manufacturing method of the board | substrate of description.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Method for producing glass molded body]
In the method for producing a glass molded body of the present invention, a soft glass is pressed with a molding die having an upper mold and a lower mold to form a plate-like glass molded body, and after cooling, the glass molded body is cooled from the molding mold. This is a method for producing a plate-shaped glass molded body so as not to warp as much as possible. The plate-like glass molded body produced by the production method of the present invention can be, for example, a glass intermediate for producing an information recording medium substrate. However, the production method of the present invention can also be suitably used for the production of a plate-like glass molded body used for applications other than those described above.
Hereinafter, although the manufacturing method of the glass forming body of this invention is demonstrated to the example of the manufacturing method of the glass intermediate body processed into the board | substrate for information recording media, as mentioned above, this invention is limited to these forms. It is not a thing.
[0010]
When producing a substrate for an information recording medium, when grinding, polishing, or crystallizing glass into a crystallized glass substrate, a glass intermediate that approximates the shape of the substrate is pressed in consideration of the shape change due to crystallization. Made by molding. This glass intermediate is a glass molded body in the production method of the present invention, and hereinafter, the glass intermediate in the case of producing the substrate is referred to as a blank. The blank is manufactured by press-molding glass in a softened state with a molding die having an upper die and a lower die. Both main surfaces of the thin plate-like blank are transferred and molded by the upper mold surface and the lower mold surface, respectively. Note that both the upper mold and the lower mold are constituted by one or a plurality of members as required.
[0011]
The softened glass (hereinafter referred to as gob), which is a press material, is supplied onto the lower mold in the form of molten glass, and the weight is precisely controlled so that the blank has a predetermined shape. When the gob is supplied onto the lower mold (hereinafter referred to as casting), the lower mold temperature is adjusted so that the gob is not cooled rapidly due to contact with the lower mold and cannot be press-molded. However, the lower mold temperature is lower than the temperature of the gob, and the gob and the glass molding from the contact surface of the glass and the lower mold until the molded glass is removed from the press mold (hereinafter referred to as take-out). The amount of heat the product has is deprived. Furthermore, even during press molding, the upper mold temperature is adjusted but the upper mold temperature is lower than the temperature of the gob. Therefore, while the upper mold is in contact with the gob or the molded product, the upper mold is used by the gob and the glass. The amount of heat that the molded product has is lost. The type of glass and the method for preparing the glass gob will be described later.
[0012]
Since high mass productivity is required for forming a blank, a plurality of lower molds are arranged on a turntable, and each lower mold is sequentially cast at a position (hereinafter referred to as a cast position) and pressed at a position (hereinafter referred to as a cast position). Hereinafter, a method is used in which a blank is obtained by repeatedly transferring and stopping to a position where the takeout is performed (hereinafter referred to as a takeout position). In such a method, when the press is completed, the blank is released from the upper die and cooled on the lower die while being transferred to the takeout position. The warping of the blank in the conventional method has occurred in the process of cooling the blank (that is, the process of cooling on the lower mold while being released from the upper mold and transferred to the takeout position). The temperature of the molten glass at the time of casting is, for example, about 1250 ° C., and the temperature of the lower mold is, for example, 420 ° C. to 480 ° C. The temperature of the molten glass at the time of casting is far higher than that of the lower mold. Therefore, the amount of heat released from the lower surface of the blank in contact with the lower mold is large. On the other hand, since a series of processes on the turntable are performed in the atmosphere, the heat radiation from the blank upper surface to the atmosphere is smaller than that of the blank lower surface. Therefore, in the upper cooling step, a large difference in heat release occurs between the two main surfaces of the blank, which is plate glass, and a large temperature difference occurs between the two main surfaces. Due to this large temperature difference, in the conventional method, the blank is convex on the low temperature side, that is, the center of the lower surface is warped more convexly than the outer periphery. When the warp of the blank occurs, the blank central portion is supported by the lower mold forming surface, and the blank outer edge portion is lifted from the lower mold forming surface. As the warpage of the blank increases, the amount of lifting from the lower mold surface of the blank outer edge also increases.
[0013]
In the manufacturing method of the present invention, warpage is reduced by suppressing the floating of the blank outer edge. In order to suppress lifting of the outer edge of the blank, a mold having an engagement portion that can be engaged with at least a part of the outer peripheral edge of the blank (glass molded body) formed by the press is used, and the press is in a softened state. This is performed until at least a part of the outer peripheral edge of the glass engages with the engaging portion. Furthermore, at least part of the cooling on the lower mold while the upper mold is released from the blank and transferred to the takeout position, the blank (glass molded body) is on the lower mold, and the blank (glass molded body) ) In a state where the outer peripheral edge is engaged with the engaging portion. Thereby, the floating of a blank outer edge part can be suppressed, As a result, the curvature of a blank (glass molding) can be reduced.
[0014]
More specifically, in order to reduce warpage, press molding is performed using a molding die 10 as shown in FIG. Here, a molding die member is provided on the outer periphery of the lower die 15 around the pressure shaft in a sleeve shape called a barrel die 13 so as to be slidable with respect to the lower die 15. Each lower die 15 on the turntable is similarly provided with a barrel die 13. The lower mold forming surface 16 is formed by transfer molding the lower surface of the blank as described above, and the body mold forming surface is formed by transfer forming the outer peripheral surface of the blank, that is, the surface corresponding to the disk-shaped side surface. The body mold surface has a recess 14 that opens toward a mold cavity filled with softened glass during press molding. The recess 14 corresponds to the engagement portion. The recess 14 may be formed so that the opening width becomes wider toward the opening side or may be formed so that the opening width becomes constant. (Details of the recess 14 will be described later.) That is, when the glass filled in the recess by press molding shrinks in a direction perpendicular to the pressing direction during pressing, that is, in a direction parallel to the main surface of the blank. As long as the glass can be removed from the recess, there is no particular limitation. However, the shrinkage of the glass in the pressurizing direction during cooling relaxes the conditions under which the glass can come out of the recesses (i.e., the shrinkage of the glass is larger than the shrinkage of the barrel due to cooling). The shape of the recess can be appropriately determined in consideration of the degree of the above. The recess may be formed in a groove shape along the entire circumference of the body mold inner peripheral surface, or may be provided intermittently at a plurality of locations along the cylinder mold inner peripheral surface.
[0015]
The gob cast to the center of the lower mold forming surface 16 is pressed by the upper mold 11 and the lower mold 15 and spreads in the space between the upper mold forming surface 12 and the lower mold forming surface 16, and the concave portion of the molding surface of the barrel mold 14 enters and forms a blank 20. This state corresponds to the engagement state 1 in FIG. Although not shown, in this state, the blank 20 is pressed by the upper die. And the glass (molded from the gob into the blank) is cooled from the portion in contact with the mold, and the outer periphery of the body mold and the blank 20 in the recess 14 in a state in which the glass that has entered the recess 14 is not greatly plastically deformed. Engage. Since the concave portion 14 of the cylinder molding surface has the above-described shape, the engagement in the concave portion 14 is caused by the rise of the outer edge of the blank 20 (due to the warp caused by the temperature difference generated between both main surfaces of the blank 20 Is). This state corresponds to the engagement state 2 in FIG. In this state, the blank 20 is released from the upper mold. At this time, it is appropriate to keep the positional relationship between the lower mold and the trunk mold unchanged from the viewpoint of effectively suppressing the rise of the outer edge of the blank 20.
[0016]
Next, how the engagement is released will be described. The engagement is released by utilizing the shrinkage caused by cooling of the glass. For example, when the blank 20 is cooled on the lower mold 15, the blank contracts relatively greatly in a direction parallel to the main surface. Therefore, the clearance between the outer edge of the blank 20 and the body mold 14 in the recess 14 of the body molding surface increases, and the engagement is released. And if the front-end | tip of the outer edge part of the blank 20 appears completely out of the recessed part 14 of a cylinder molding surface, it will be in the state which can take out a blank. (The disengaged state in FIG. 2)
[0017]
Examples of the shape of the concave portion of the body mold forming surface include those shown in FIG. 2, but are not limited thereto. 3A has a U-shaped cross section, FIG. 3B has a V-shaped cross section, and FIG. 3C has a U-shaped cross section. In FIG. 3A, the concave portion includes a surface 5-3 and a surface 5-4 parallel to the lower mold forming surface, and a surface 5-5 connecting the surfaces 5-3 and 5-4. By adopting such a shape, even if there is a clearance between the outer edge of the blank and the body recess, the engagement is not released immediately, and the end of the blank outer edge is completely out of the recess. For the first time, the engagement is released. That is, the engagement is also released when the takeout state is enabled. On the other hand, in FIG. 3B and FIG. 3C, the engagement can be released by glass contraction during cooling before the front end of the blank outer edge portion completely comes out of the recess.
[0018]
In press molding, the concave portion 14 may be completely filled with glass, but is not completely filled, leaving a clearance between the glass and the barrel molding surface, and a free surface (i.e., with the molding die) on the outer periphery of the blank. A surface that is not in contact may be formed. By doing in this way, the heat radiation from the blank outer periphery can be suppressed and the heat radiation distribution in the main surface of the blank can be made relatively small. By reducing the heat dissipation distribution, the blank deformation can be reduced. In addition, the free surface part is in a state where it can be plastically deformed for a relatively long time during the cooling process, so that the sink caused by the volume shrinkage of the glass is caused to concentrate on this part and the deformation due to the sink on the main surface is reduced. can do. Even when the recess 14 is completely filled with glass, or when the free surface is formed without being completely filled, it is necessary to prevent the blank outer edge portion from being lifted by the warp so as to reduce the warp of the blank. After the press molding, the outer edge portion of the blank 20 is restrained from moving upward by the recess 14. The engagement between the outer edge of the blank 20 and the recess 14 corresponds to the engagement between the outer edge of the blank 20 and the mold. Then, when the blank outer edge part comes out of the recess mainly due to shrinkage due to cooling of the blank and the blank can be taken out from the mold, it corresponds to the release of the engagement (engagement with the mold). .
[0019]
When the blank and the mold are in the engaged state, the blank is in the initial stage of cooling. The cooling of the blank on the lower mold creates a large temperature difference between the upper and lower surfaces of the blank, and if the temperature difference is not eliminated, the warpage of the blank gradually increases during the cooling process. If this warpage increases from the beginning of cooling, the warpage will be quite large at the time of takeout. Therefore, if the time for suppressing the warpage of the blank in the cooling process on the lower mold is increased, the growth of the warpage can be suppressed. In the present invention, by utilizing the engagement between the blank and the mold, the warpage is suppressed in the initial stage of cooling on the lower mold as described above, and the engagement is mainly performed by contraction in the radial direction of the blank when the takeout approaches. Is released, and then take-out. Such a method, unlike pressing the outer edge of the blank with a member different from the press mold, does not deform the outer edge of the blank that is still softened or damage it by applying an excessive force. Further, since the engagement is automatically released in conjunction with the cooling of the glass and the mold, there is no need to add a special operation.
[0020]
In the manufacturing method of the present invention, the blank (glass molded body) is taken out after the blank (glass molded body) is contracted by cooling to release the engagement. Takeout is performed after the temperature of the blank becomes lower than the vicinity of the glass transition temperature or lower than the glass transition temperature so that the blank is not easily deformed even when an external force is applied to the blank. Then, considering the material of the mold, the glass expansion coefficient, the temperature of the glass at the time of press molding and the temperature of the mold, the temperature of the glass and the mold at the time of take-out, the glass transition temperature of the glass constituting the glass molded body When Tg is Tg, the temperature of the glass molded body is (Tg−120 ° C.) or more and (Tg + 20 ° C.) or less, more preferably (Tg−120 ° C.) or more and Tg or less. It is preferable to determine the shape, size, and position of the engaging portion of the mold so that the engagement is released.
[0021]
The taken-out blank is further subjected to a step of balancing the heat radiation amount between both main surfaces, a step of pressing a mold to balance the heat radiation amount, or a step of rapidly cooling to a temperature at which the blank does not deform. Thus, warpage can be further reduced. Thereafter, in order to remove distortion inside the blank, the blank is carried into an annealing furnace and gradually cooled.
As the shape of the blank, a shape that is symmetrical in the pressing direction as in the magnetic disk substrate, that is, a disk shape is preferable. In a disk-shaped blank, the side surface of the disk is the outer edge. And the manufacturing method of this invention is suitable for the blank shaping | molding whose thickness is 0.8-2.2 mm, for example. Moreover, the manufacturing method of this invention is suitable with respect to shaping | molding of the blank whose outer diameter is 60-100 mmphi, for example.
As described above, the entire periphery of the outer edge of the glass molded body may be engaged, or portions that engage at equal intervals along the entire periphery may be provided. In the case where the glass molded body has partially engaging portions, these engaging portions can be used as grinding and polishing margins.
[0022]
Any glass that can be press-molded in a high temperature state by flowing molten glass onto a mold. In addition, as a material for an information recording medium substrate, glass containing chemically temperable alkali metal oxide, glass having high Young's modulus with little deflection at high speed rotation, or crystallizing can increase Young's modulus. It is preferable to use glass that can provide a flat and smooth crystallized glass substrate surface by grinding or polishing. Moreover, the glass etc. which were suitable for the board | substrate material used as an optical filter by providing an optical thin film in the board | substrate itself or the surface can also be used. Examples of such glass include an aluminosilicate glass containing an alkali metal oxide, particularly lithium oxide, an aluminosilicate glass added with zirconium oxide, and an aluminosilicate glass containing a divalent component such as magnesium oxide. it can.
[0023]
The glass in the softened state can be obtained by continuously discharging molten glass obtained by melting, clarifying and stirring uniform the raw material of the glass material from the outflow nozzle at a constant outflow rate. This molten glass stream is periodically cut by a cutting machine called a shear so that a gob having a constant weight is always obtained. The cut gob is received by the lower mold waiting directly under the outflow nozzle at the cast position. The viscosity of the molten glass discharged from the outflow nozzle is, for example, several poise to 10 ^Three Although the temperature of the lower mold is lower than the temperature of the gob, the temperature of the lower mold is appropriately adjusted by heating to a temperature at which the gob temperature drops rapidly and does not become pressable.
[0024]
The lower die on which the gob is placed after the casting is finished is transferred to a press position where the upper die is waiting, and is press-formed by the upper die and the lower die. At this time, the upper and lower mold temperatures, the pressing pressure, the pressing time, and the like can be appropriately set. For example, the upper mold temperature is set to 250 to 550 ° C., the lower mold temperature is set to 350 to 650 ° C., and the upper mold temperature is set within the above range from (lower mold temperature) to (lower mold temperature−100 ° C.). be able to. The pressing force at the time of pressing can be about several GPa, but is not particularly limited to this range, and may be adjusted as appropriate.
[0025]
When the press molding is finished, the upper surface of the molded product is released from the upper mold, and the lower mold on which the molded body is placed is transferred to a take-out position. In addition, the lower mold is stopped between the press position and the take-out position, and the member having a lower temperature than the glass molded body is brought into contact with only the relatively high temperature portion of the upper surface of the glass molded body (the surface formed by the upper mold molding surface). Thus, the upper surface can be locally cooled. Although the low temperature member can be brought into contact with the entire upper surface for cooling, this method also cools the relatively low temperature portion in the same manner as the high temperature portion, so the effect of reducing the temperature distribution is still the local portion. Cooling is better. Further, the upper surface can be locally heated by bringing a high-temperature member into contact with the upper surface of the glass molded body. Further, the warpage of the warp correction press and the combination blank can be further reduced. A press that presses the upper surface of the glass molded body at the low-temperature portion and performs temperature-uniformization (reduction in temperature distribution) of the glass molded body is referred to as a temperature-uniforming press.
[0026]
Takeout is performed, for example, by adsorbing and holding the upper surface of a blank (glass molded body) with an adsorbing means. The take-out molded product is, for example, rapidly cooled in the atmosphere, put into an annealing furnace, and annealed. The blank subjected to strain removal by annealing is transferred to a grinding process, an inner diameter outer diameter processing, or a heat treatment process for crystallization.
The production method of the present invention is suitable for a blank having a disc shape, having a diameter in the range of 60 to 100 mm, and in a polygonal shape such as a quadrangle, having a side length in the range of 60 to 100 mm. However, it is particularly suitable for forming a disk-shaped blank that is rotationally symmetric with respect to the pressing direction.
[0027]
[Substrate manufacturing method]
Next, the manufacturing method of a board | substrate is demonstrated for the example of the process of producing the board | substrate for information recording media using the said blank (glass molding).
After the inner and outer diameters are processed on the blank, grinding and polishing are performed to adjust the substrate shape and to give a flat and smooth main surface to obtain a substrate. In the case of a substrate made of glass containing an alkali metal oxide, chemical strengthening by ion exchange may be performed by immersing the substrate in an alkali metal molten salt. In each of the above steps, a step such as washing can be appropriately added.
[0028]
When manufacturing a crystallized glass substrate, heat treatment is performed on a blank that has been subjected to processing such as grinding or inner diameter / outer diameter processing, and crystallization is performed to precipitate the crystal phase in the amorphous phase, which is then ground and polished. Alternatively, the substrate can be obtained by processing the inner and outer diameters. In each of the above steps, a step such as washing can be appropriately added.
In any case, since the blank obtained by the manufacturing method of the present invention has reduced warpage, grinding and polishing margins can be reduced, resource saving, environmental load reduction, cost reduction, grinding Advantages such as shortening the polishing time can be obtained.
[0029]
[Method of manufacturing information recording medium]
An information recording medium can be manufactured by forming an information recording layer on the main surface of the information recording medium substrate obtained as described above. The information recording layer can be, for example, a magnetic recording layer. When the information recording layer is a magnetic recording layer, a magnetic recording medium is obtained. In addition to the magnetic recording medium, an information recording medium such as a magneto-optical recording medium or an optical memory can be obtained by providing a recording layer in the same manner.
[0030]
The substrate obtained by the production method of the present invention can be a substrate for an optical filter substrate, an optical element provided with an optical thin film (including a multilayer film) on the substrate surface, in addition to an information recording medium. .
[0031]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
Example 1
First, aluminosilicate glass containing lithium oxide and zirconium oxide is dissolved, clarified and homogenized. Then, the homogenized molten glass is made to flow down at a constant speed from a temperature-controlled outflow nozzle made of platinum alloy, and is repeatedly cut so as to have a constant weight in the shear, and is conveyed by a turntable. Cast onto the lower mold surface. FIG. 3B shows an outline of the structure of the press mold, and this mold is made of cast iron.
Here, the glass transition temperature of the glass material is 495 ° C., and the thermal expansion coefficient above the glass transition temperature is 3.665 × 10 6. ^-Five K ^-1 It is. In addition, the thermal expansion coefficient of cast iron, which is a mold material, is about half that of glass material, and the dimensional change per unit length at the time of temperature change is larger in glass than in the mold.
[0032]
In the present embodiment, the formation of a disk-shaped blank of an information recording medium substrate will be described. The dimensions of this blank at room temperature are an outer diameter of 96.0 mm and a wall thickness of 1.3 mm. Molds for molding such blanks include an upper mold, a lower mold, and a body mold.
A concave groove that engages with the outer edge of the blank is formed on the inner peripheral surface of the trunk mold (see FIG. 3B). The inner diameter of the body mold is maximum at this groove portion. If this maximum value is called the body mold inner diameter, the body inner diameter at 20 ° C. is 96.500 mm. When the mold is clamped at 20 ° C., the distance between the lower mold surface and the upper mold surface is 1.306 mm. When the distance between the lower mold surface and the upper mold surface at each temperature is referred to as the body mold depth, the cylinder inner diameter and the cylinder depth at each temperature are as shown in Table 1. Any of these values can be obtained by calculation. The temperature of the body mold during pressing is adjusted to 400 ° C.
Table 2 shows the outer diameter of the blank, the diameter of the flat surface of the blank main surface, and the thickness of the blank when the glass temperature is changed to 484 ° C. and the glass temperature immediately after pressing is 600 ° C. Shown in At the time of pressing, the glass and the mold are not in thermal equilibrium, and the temperatures of the two are different. Moreover, the temperature of glass and the temperature of a shaping | molding die are effective temperature when considering the dimensional change by thermal expansion.
[0033]
In order to engage the outer edge of the blank and the body mold recess during press molding and release the engagement before take-out, Table 1 (thermal expansion / shrinkage simulation of the mold) and Table 2 (Glass heat Based on the expansion and contraction simulation), the inner diameter of the body mold and the upper opening diameter of the body mold can be determined. That is, in order to make the above-mentioned disengagement complete at the time of takeout, the outer diameter of the blank at 400 ° C, which is the mold temperature at the time of takeout, It only needs to be larger than φ96.421 mm. In order to satisfy such a condition, the upper diameter of the upper part of the body mold at room temperature of 20 ° C. may be set to φ95.950 mm or more. Although the temperature of the body mold is adjusted to 400 ° C., there is a temperature change at the time of casting, but the inner diameter of the body mold during operation is approximately φ96.972 mm, and the upper opening diameter of the trunk mold is approximately 96.470 mm. is there. Even if the temperature of the blank is cooled from the press temperature of 600 ° C. to 500 ° C., the outer diameter of the blank is φ96.478 mm or larger, which is larger than the upper diameter of the body mold upper opening, and the engagement is not released. When the temperature of the blank further decreases and the takeout temperature reaches 484 ° C., the blank outer diameter becomes φ96.421 mm, which is smaller than the trunk upper opening diameter φ96.470 mm, and takeout is possible. Actually, the outer diameter of the blank is preferably about 0.2 to 0.3 mm smaller than the diameter of the upper opening of the body mold from the viewpoint of easy removal.
[0034]
[Table 1]

[0035]
[Table 2]

[0036]
Based on the above guidelines, press molding was performed at room temperature using a barrel mold having a barrel upper opening diameter of φ96.0 mm and a mold diameter of φ96.5 mm. As a result, immediately after pressing, the entire periphery of the blank outer edge engages with the body recess to prevent the blank outer edge from being lifted, and the blank shrinks as cooling progresses. Was sucked out.
The taken-out blank was cooled to room temperature (hereinafter referred to as a hot sample), and the flatness and parallelism of the main surface were measured. The flatness was 20 μm and the parallelism was 20 μm. Further, after the taken-out blank was put into an annealing furnace and annealed (hereinafter referred to as an end sample), the flatness and parallelism of the main surface were also measured. The end sample had a flatness of 20 μm and parallelism. Was 20 μm.
Thus, it was confirmed that the warpage of the blank was reduced by the method of the present invention in which the blank and the mold were engaged and cooled.
[0037]
In addition, when cooling a blank on a lower mold in this example, a metal cooling member is brought into local contact with a portion that is a high temperature portion on the upper surface of the blank (a soaking press), and the temperature distribution on the upper surface of the blank is determined. It can also be reduced, thereby reducing warpage growth.
In the case of this example, the inside of a circle having a diameter of 35 to 70 mm centered on the center of the upper surface of the blank is high temperature, and the cooling can be performed by bringing a cooling member into contact with this portion.
[0038]
(Example 2)
Both main surfaces of the annealed blank obtained in Example 1 were ground and polished, and peripheral processing and center drilling were performed to finish a flat disk shape. This disk was immersed in an alkali metal molten salt and chemically strengthened by ion exchange to obtain a glass substrate for an information recording medium.
[0039]
In addition, using a glass material from which a crystallized glass having high rigidity can be obtained by heat treatment, a blank is prepared in the same manner as in Example 1, and after heat-treating this, both main surfaces are ground and polished. Information recording consisting of crystallized glass by performing peripheral processing, center drilling, or grinding and polishing both main surfaces, and after peripheral processing and center drilling, heat treatment in the usual way A medium substrate can also be manufactured.
Further, in the same manner as in the method of Example 1, a substrate blank made of optical glass can be produced, and the surface can be ground and polished to produce a substrate for an optical filter. Furthermore, an optical thin film can be formed on the surface of the substrate to produce an optical component such as an optical filter.
All of the above substrates are substrates that require high flatness and the like, and if there is a large warp in the blank, a large machining allowance must be removed by grinding and polishing. However, according to the present embodiment, since the blank with reduced warpage is used, the burden on grinding and polishing can be reduced.
[0040]
(Example 3)
An information recording medium was manufactured by providing an information recording layer such as a magnetic thin film on the main surface of the information recording medium substrate obtained in Example 2 by a conventional method.
An information recording medium such as a magnetic recording medium, a magneto-optical recording medium, or an optical memory can be produced by appropriately selecting the information recording layer.
[0041]
In this way, blanks are made from molten glass, substrates are produced, and the information recording medium is manufactured, so the burden on the blank grinding and polishing process is reduced. Can be reduced.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a method for producing a plate-shaped glass molded body having a desired shape by press molding by reducing deformation such as warpage in a temperature range in which plastic deformation is possible. it can.
Further, in a method of manufacturing a substrate such as an information recording medium substrate and an optical component substrate by grinding and polishing a glass intermediate produced by press molding, by reducing the warpage of the glass intermediate, It is possible to provide a method for manufacturing a substrate that can be reduced, and a method for manufacturing an information recording medium including the substrate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an embodiment of a mold used in the production method of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view showing the relationship between the temperature change of the glass and the flow of the process and the engagement state and disengagement state of the blank (glass molded body) in the manufacturing method of the present invention.
FIG. 3 shows various aspects of a mold (body mold and lower mold) used in the production method of the present invention.

Claims

A method for producing a glass molded body, comprising pressing a glass in a softened state with a mold having an upper mold and a lower mold to form a plate-shaped glass molded body, and taking out the glass molded body from the mold after cooling. The softened glass is supplied on the lower mold in a molten glass state, a plurality of lower molds are arranged on the turntable, and each lower mold is sequentially cast, pressed, and taken out. The glass molded body is obtained by repeatedly transferring and stopping to the position where it is performed, and after the press, the glass molded body is released from the upper mold and cooled on the lower mold while being transferred to the take-out position. The mold includes a portion (hereinafter referred to as an engagement portion) that can engage with at least a part of an outer peripheral edge of the glass molded body formed by the press, and the press Softened state Until at least a part of the outer peripheral edge of the glass engages with the engaging portion, at least a part of the cooling is performed such that the glass molded body is on the lower mold and the outer peripheral edge of the glass molded body is the by suppressing the floating of the glass shaped outside edge to reduce the warpage of the glass shaped material in the cooling in line Ukoto with engaging portion engaged with the state, the engagement is a solution by the glass shaped material is contracted by cooling After the glass molded body is removed,
A method for producing a glass molded body characterized by the above.

The method according to claim 1, wherein the glass molded body is subjected to soaking in the middle of the cooling.

The method of molding a glass shaped material by the method, the substrate and the resulting glass shaped body grinding and polishing to be characterized and Turkey to produce substrate manufacturing according to any one of claims 1-2 .

A method for producing an information recording medium, comprising producing a substrate by the method according to claim 3 and forming an information recording layer on the obtained substrate.