JP6274802B2 - 磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法、及びガラスブランク成形型 - Google Patents

Description

本発明は、磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法、及びガラスブランク成形型に関する。

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

プレス方式の一例として、溶融ガラスの塊をプレス用の下型で受けた後、プレス用の上型が溶融ガラスの塊を上方から下りてきて下型と上型とで上下方向から挟み込むことにより、溶融ガラスの塊をプレスしてガラスブランクを成形する垂直ダイレクトプレス方式、及び、落下中の溶融ガラス塊を、溶融ガラス塊の落下方向に対して交差する方向に対向配置された一対の型を水平方向から溶融ガラスの塊を挟み込むことにより溶融ガラスをプレスしてガラスブランクを成形する水平ダイレクトプレス方式が知られている（特許文献１、特許文献２）。

水平ダイレクトプレス方式の一例（特許文献１）では、表面の平面度が高く、板厚が均一で、且つ表面粗さが良好なガラスブランクを得ることができる。図５は、従来の水平プレス方式の一対の型１００の構成を模式的に示す図である。一対の型１００はプレス面構成部材１０１、板厚決定部材１０２、プレス面構成部材１０１と板厚決定部材１０２の基準面となる部材１０３、均熱部材１０４、及びヒータ１０５を備える。
プレス面構成部材１０１は、プレス面を構成する部材であって、溶融ガラスの塊を挟みプレスするプレス面１０６を備える。プレス面１０６は、成形されるガラスブランクの平面度に影響を与える部分である。プレス面１０６の温度がそれぞれの型で異なる場合、この温度差によって成形されるガラスブランクに反り等が発生し平面度が悪化する。したがって、プレス中、プレス面構成部材１０１は、ガラスブランクの平面度が悪化しないように、温度が目標温度になるように管理される。板厚決定部材１０２は、プレス面構成部材１０１を囲み、プレス面から一対の型の対向方向に向けて突出した部材であり、この突出高さに基づいて、ガラスブランクの板厚、あるいは板厚公差が定まる。
部材１０３は、プレス面構成部材１０１と板厚決定部材１０２の基準面となる部材である。
均熱部材１０４は、板厚決定部材１０２に設けられたヒータ１０５からの熱を均等に伝え板厚決定部材１０２の温度を均一にする。

このような従来の型では、板厚決定部材１０２は、ヒータ１０５から均熱板１０４を介して熱をプレス面構成部材１０１に伝える。また、プレス面構成部材１０１にもプレス面構成部材１０１全体の温度を調整する図示されないヒータを備える場合もある。これにより、プレス面構成部材１０１の温度を、ガラスブランクを成形するのに適した温度に保持することができる。さらに、プレス面構成部材１０１と板厚決定部材１０２が部材１０３の同一平面状にある状態でプレス面構成部材１０１の近傍に板厚決定部材１０２を配置することによりプレス面構成部材１０１と板厚決定部材１０２の平行度は高精度に保持される。さらに、水平ダイレクトプレス方式において、板厚決定部材１０２は、プレス面構成部材１０１が移動してプレス圧力を変えるようなプレスをする場合、プレス面構成部材１０１がプレス方向に動作するときプレス面構成部材１０１が傾かないようガイドの役割を果たす。
この型を用いた水平ダイレクトプレス方式では、図５に示すように、ガラスブランクの板厚は対向する一対の型のプレス面構成部材１０１のプレス面１０６から一対の型の対向方向に突出する板厚決定部材１０２の突出高さＴ1−t1，Ｔ2−ｔ2により決定される。つまりＧ＝（Ｔ1−ｔ1）＋（Ｔ2−ｔ2）となる。ここで、一対の型の温度範囲は、ガラスのガラス転移点以上屈服点未満であることが望ましいので、実際のガラスブランクの板厚は対向する板厚決定部材の全長Ｔ1，Ｔ2に熱膨張分を加えた値からプレス面構成部材１０１の全長ｔ1,ｔ2に熱膨張分を加えた値を引いた値となる。

特開２０１１−２０７７３８号公報 国際公開第２０１３／１００１５２号

しかし、従来の水平ダイレクトプレス方式及び垂直ダイレクトプレス方式では一対の型を構成する部材全体を加熱することが多く、型を構成する部材の温度がほぼ同じ温度となっている。具体的には、従来の水平ダイレクトプレス方式の一対の型の構成では、ガラスブランクを成形する温度（成形温度）までプレス面構成部材１０１を加熱するとき、プレス面構成部材１０１の外側に配置されたヒータ１０５から熱が伝えられる。特に、上記特許文献２では、熱を板厚決定部材１０２に均一に伝えるために、均熱部材１０４が板厚決定部材１０２に接触するように設けられる。これにより、プレス面構成部材１０１と板厚決定部材１０２の温度はほぼ同じ温度となる。
したがって、従来の型の構成では、プレス面構成部材１０１と板厚決定部材１０２の温度がほぼ同じになるため、板厚決定部材１０２の温度変更が磁気ディスク用ガラスブランクの成形に適した型の温度域であるガラス転移点（Ｔｇ）以上屈服点未満に限定されるという不都合が生じる。このため、ガラスブランクの板厚の調整範囲も制限される。
所定の板厚のガラスブランクを得るために板厚決定部材１０１の熱膨張量を制御するとき、ヒータ１０５の加熱温度を変えると、ガラスブランクの平面度はこの加熱温度の影響を受け、平面度が所定の範囲内に維持できなくなる。一方、ガラスブランクの平面度を調整するために、対向する一対の型のプレス面の温度を変えると板厚決定部材１０２の温度も同時に変化する。その結果、板厚決定部材１０２の熱膨張量に変化が生じ、ガラスブランク１０１の板厚が変化する。ガラスブランクの平面度と板厚の変化は、一定の範囲の平面度と板厚を有する磁気ディスク用ガラス基板を大量に製造する場合、研削や研磨の取代量を板厚に応じて変える必要が生じ、さらには、平面度の悪化による不合格品が多数ロット単位で発生する可能性がある点で好ましくない。

また、過剰な熱を型に与えて型を部分的に加熱する場合、加熱する部分以外の温度を所望の温度に低下させるためには水冷など冷却機構を付加することが考えられる。しかしながら、これらの加熱方式や冷却機構を組み合わせても、型の部材毎に温度を高精度に調整するといったことは困難であるいといった問題がある。

そこで、本発明は、溶融ガラスの塊をプレスしてガラスブランクを成形するとき、一対の型の温度が温度分布を持つように、プレス面を構成する部材及び板厚決定部材の温度を自在に調整することができる磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法、及びガラスブランク成形型を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、本願発明者は、ガラスブランクをプレス成形する型について種々検討した結果、ガラスブランクの板厚を決定する、プレス面から突出した板厚決定部材の温度と、ガラスブランクの平面度に影響を与えるプレス面の温度とが自在に調整できることが重要であることを知見した。すなわち、板厚決定部材とプレス面を構成する部材との間の熱移動を抑制することが、ガラスブランクの板厚を一定に揃えつつ、ガラスブランクの平面度を向上させる点で好ましいことを知見した。この知見により、本願発明者は以下の発明を相当した。

本発明の一態様は、磁気ディスク用ガラス基板に加工される磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法である。当該製造方法は、
ガラスを対向する一対の型のプレス面に挟み込むことにより、ガラスブランクを成形するプレス処理を有し、
前記プレス処理では、前記プレス面から前記一対の型の対向方向に突出する突出高さを有するように前記一対の型の少なくとも一方の前記プレス面の外周に設けられ、前記突出高さに基づいて前記ガラスブランクの板厚を定める板厚決定部材と前記プレス面を構成する部材との間の熱伝導を、前記プレス面を囲み前記プレス面を構成する前記部材と接触するように前記板厚決定部材と前記プレス面を構成する部材との間に設けられた熱伝導抑制部材により抑制して、前記プレス面の温度調整をし、
前記熱伝導抑制部材は、前記プレス面を構成する部材に比べて熱伝導率が低い。

その際、前記プレス処理では、前記プレス面の温度が第１目標温度になるように前記プレス面の温度調整を行い、かつ、前記板厚決定部材の温度が第２目標温度になるように前記板厚決定部材の温度調整を行い、前記プレス面の温度調整と前記板厚決定部材の温度調整とを、別々に行うことが好ましい。

また、前記プレス面の温度調整は、前記型に設けられたプレス面用温度調整部が行い、前記板厚決定部材の温度調整は、前記板厚決定部材に設けられた板厚決定部材用温度調整部が行うことが好ましい。

前記第２目標温度は、前記第１目標温度に比べて低いことが好ましい。

また、前記プレス処理では、前記一対の型によって成形されたガラスブランクの板厚に応じて、前記板厚決定部材の温度を調整することが好ましい。

前記一対の型を第１の一対の型というとき、前記プレス処理では、前記第１の一対の型の他に、さらに第２の一対の型を用いてガラスブランクを成形する。このとき、前記プレス処理では、前記第２の一対の型のプレス面の温度が第３目標温度になるように温度調整をするプレス面の温度調整と、前記プレス面から前記一対の型の対向方向に突出するように、前記プレス面の外周に設けられ、前記突出高さに基づいて前記ガラスブランクの板厚を定める板厚決定部材の温度が第４目標温度になるように温度調整する板厚決定部材の温度調整とを別々に行う。このような場合、前記第１の一対の型で成形されたガラスブランクの板厚と前記第２の一対の型で成形されたガラスブランクの板厚が揃うように、前記第２目標温度と前記第４目標温度が別々に決定されることが好ましい。
このとき、前記第２目標温度と前記第４目標温度は互いに異なる温度であることが好ましい。

また、前記プレス処理は、溶融状態のガラスを切断してつくられた溶融ガラスの塊の落下方向に対する直交方向の両側から一対の型のプレス面で前記塊を挟み込む処理であることが好ましい。

本発明の別の態様は、前記磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法にて成形されたガラスブランクに対して研削及び研磨の少なくとも一方を行い磁気ディスク用ガラス基板とする磁気ディスク用ガラス基板の製造方法である。
本発明のさらに別の一態様は、ガラスブランク成形型である。当該ガラスブランク成形型は、ガラスブランクを成形するためのプレス処理用の一対の型であって、前記一対の型は、ガラスを挟みこむプレス面と、前記プレス面の少なくとも一方の外周に設けられ、前記プレス面から突出した突出高さを有し、前記突出高さに基づいて前記ガラスブランクの板厚を定める板厚決定部材と、前記板厚決定部材と前記プレス面を構成する部材との間の熱伝導を抑制する、前記プレス面を構成する前記部材と接触するように設けられた熱伝導抑制部材と、を有する。前記熱伝導抑制部材は、前記プレス面を構成する部材に比べて熱伝導率が低い。

上述の磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法、及びガラスブランク成形型によれば、プレス面及び板厚決定部材の温度を自在に調整することができる。このため、ガラスブランクの板厚を調整するための板厚決定部材の突出量を熱膨張により自在に変えることができ、また、ガラスブランクの平面度に影響を与えるプレス面の温度も自在に変えることができるので、ガラスブランクの品質を向上させることができる。

本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法のフローの一例を示す図である。 本実施形態で用いる水平ダイレクトプレス方式の型の一例を説明する図である。 図２に示す型を用いてプレス成形をするときの型が溶融ガラス塊を挟む直前の状態を示す図である。 本実施形態の型であって、垂直ダイレクトプレス方式に用いる型の一例を示す図である。 従来の水平プレス方式の一対の型の構成を模式的に示す図である。

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

［磁気ディスク用ガラス基板］
以下、本実施形態で作製される磁気ディスク用ガラス基板について説明する。
本実施形態における磁気ディスク用ガラス基板は、円環状の薄板のガラス基板である。磁気ディスク用ガラス基板のサイズは問わないが、磁気ディスク用ガラス基板は、例えば、公称直径２．５インチの磁気ディスク用ガラス基板として好適である。公称直径２．５インチの磁気ディスク用ガラス基板の場合、例えば、外径が６５ｍｍ、中心穴の径が２０ｍｍ、板厚が０．６〜１．０ｍｍである。実施形態で作製される磁気ディスク用ガラス基板の主表面の平面度は例えば４μｍ以下であり、主表面の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）は例えば０．２ｎｍ以下である。

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

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

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

（ａ）プレス成形（ステップＳ１０）
プレス成形（ステップＳ１０）では、プレス成形により、円形状のガラスブランクを得る。プレス成形の方法は、水平ダイレクトプレス方式あるいは垂直ダイレクトプレス方式を含む。図２は、水平ダイレクトプレス方式の型の一例を説明する図である。図３は、図２に示す型を用いてプレス成形をするときの型が溶融ガラス塊Ｇを挟む直前の状態を示す図である。

水平ダイレクトプレス方式は、図３に示すように、落下中の溶融ガラス塊Ｇを、溶融ガラス塊Ｇの落下方向に対して交差する方向に対向配置された一対の型１２１，１２２を水平方向から溶融ガラス塊Ｇを挟み込むことにより溶融ガラス塊Ｇをプレスしてガラスブランクを成形する方式である。すなわち、溶融ガラス塊Ｇの落下方向に対する直交方向の両側から一対の型のプレス面１２１ａ，１２２ａで溶融ガラス塊Ｇを挟み込みプレスする方式である。溶融ガラス塊Ｇからガラスブランク（以降では、ガラスブランクも符号Ｇを用いる）を成形するとき、プレス面１２１ａ，１２２ａから対向する型の方向（対向方向）に突出した板厚設定部１２１ｂ，１２２ｂ同士が接触する。これにより、プレス面１２１ａとプレス面１２２ａとの間に一定距離Ｄを有する隙間が形成され、この隙間がガラスブランクＧの板厚を定める。このとき、溶融ガラス塊Ｇを一対の型１２１，１２２のプレス面１２１ａ，１２２ａに挟み込むことによりプレス面１２１ａ，１２２ａに沿って拡がる溶融ガラス塊Ｇの先端がプレス面１２１ａ，１２２ａの端に到達しないように溶融ガラス塊Ｇはプレスされる。

垂直ダイレクトプレス方式は、溶融ガラス塊Ｇをプレス用の下型で受けた後、プレス用の上型が溶融ガラスの塊を上方から下りてきて下型と上型とで上下方向から挟み込むことにより、溶融ガラス塊Ｇをプレスしてガラスブランクを成形する方式である。溶融ガラス塊ＧからガラスブランクＧを成形するとき、プレス面から対向する型の方向（対向方向）に突出した板厚決定部材同士が接触する。これにより、プレス面の間に一定の距離の隙間が形成され、この隙間がガラスブランクＧの板厚を定める。このとき、溶融ガラス塊Ｇを一対の型のプレス面に挟み込むことによりプレス面に沿って拡がる溶融ガラス塊Ｇの先端がプレス面の端に到達しないように溶融ガラス塊Ｇはプレスされる。
このようなプレス成形及びプレス成形に用いる型については後述する。

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

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

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

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

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

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

（ｈ）第２研磨（最終研磨）（ステップＳ８０）
次に、化学強化後のガラス基板に第２研磨が施される。第２研磨は、主表面の鏡面研磨を目的とする。
第２研磨を実施することは必ずしも必須ではないが、ガラス基板の主表面の表面凹凸のレベルをさらに良好なものとすることができる点で実施することが好ましい。なお、第２研磨後（第２研磨を省略する場合には第１研磨後）のガラス基板の板厚は、ガラスブランクの板厚の９０％以上となることが好ましい。

［プレス成形及び型の詳細説明］
次に、ステップＳ１０のプレス成形及び型について詳細に説明する。プレス成形では、図２に示すように、溶融ガラス塊Ｇを一対の型１２１，１２２のプレス面１２１ａ，１２２ａに挟み込むことによりプレス面１２１ａ，１２２ａに沿って拡がる溶融ガラス塊Ｇの先端がプレス面１２1ａ，１２２ａの端に到達しないように溶融ガラス塊Ｇをプレスすることにより、ガラスブランクＧを成形する。このようなプレス成形は、水平ダイレクトプレス方式及び垂直ダイレクトプレス方式にも適用される。
このとき、プレス処理では、プレス面１２１ａ，１２２ａから一対の型１２１，１２２の対向方向に突出するようにプレス面１２１ａ，１２２ａの外周に設けられ、突出高さに基づいてガラスブランクＧの板厚を定める板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂとプレス面１２１ａ，１２２ａとの間の熱伝導を抑制した状態で、プレス面１２１ａ，１２２ａの温度調整が行われる。このとき、プレス面１２１ａ，１２２ａの温度が第１目標温度になるように温度調整するプレス面の温度調整と、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂの温度が第２目標温度になるように温度調整する板厚決定部材の温度調整とを別々に行うことが、好ましい。

このようなプレス成形に用いる型１２１，１２２は、互いに同一の構造を有する。型１２１，１２２は、プレス面構成部材１２１ｄ，１２２ｄと板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂを有している。
プレス面構成部材１２１ｄ，１２２ｄは、プレス面を構成する円柱状の部材であり、溶融ガラス塊Ｇをプレス成形するための面（プレス面）１２１ａ，１２２ａを有する。板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂは、プレス面構成部材１２１ｄ，１２２ｄの側面全面を覆うように形成され、プレス面１２１ａ，１２２ａの外周に設けられる。板厚決定部材１２１ｂは、プレス面１２１ａ，１２２ａから、対向する型１２２，１２１の側それぞれに向けて突出している。この突出部分の突出高さに基づいて、ガラスブランクの板厚が定まる。
型１２１，１２２は、プレス成形時にかかる荷重に耐えうるという観点から、例えば、超硬合金や、ダクタイル鋳鉄（ＦＣＤ：Ferrum Casting Ductile）、ＳＫＤ（Steel Kogu Dice）等から構成されていることが好ましい。さらに、軟鋼（ＳＳ４１等）に対して、めっき等の金属コーティングを施したものから構成してもよい。特に、板厚設定部１２１ｂ，１２２ｂは、プレス成形時に型１２２，１２１に当接する部分であるため、プレス成形時にかかる荷重が型１２１，１２２の他の部分と比べて大きい。このため、板厚設定部１２１ｂ，１２２ｂは、プレス成型に耐えうる硬度が必要であることから、例えば、超硬合金や、ＦＣＤ、ＳＫＤ等のように、ビッカース硬さが１０００ＨＶ以上の材料で形成されている、ことが好ましい。

板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂの外側には、ヒータ１２１ｅ，１２２ｅが設けられている。プレス面構成部材１２１ｄ，１２２ｄには、ヒータ１２１ｆ，１２２ｆが、プレス面構成部材１２１ｄ，１２２ｄに内蔵されている。これらのヒータ１２１ｅ，１２２ｅ及びヒータ１２１ｆ，１２２ｆは、図示されない制御装置に接続され、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂ及びプレス面１２１ａ，１２２ａを含むプレス面構成部材１２２ｄ，１２２ｄの温度を調整する温度調整部として機能する。板厚決定部材１２１ｂ,１２２ｂ及びプレス面構成部材１２１ｄ，１２２ｄを冷却する場合は、ヒータ１２１ｅ，１２２ｅ，１２１ｆ，１２２ｆに代えて冷却装置が設けられてもよい。また、ヒータの代わりに電磁誘導加熱源等の公知の温度調整素子が用いられてもよい。
このように、本実施形態では、プレス面１２１ａ，１２２ａの温度調整と板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂの温度調整は、それぞれ別々の温度調整部により行われることが、プレス面１２１ａ，１２２ａの温度と板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂの温度を自在に調整する上で好ましい。

このような型１２１，１２２において、上述したように板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂとプレス面１２１ａ，１２２ａとの間の熱伝導を抑制するのは、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂのプレス面１２１ａ，１２２ａの突出高さを調整する一方、プレス面１２１ａ，１２２ａの温度を自在に調整するためである。上記突出高さは、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂの温度に起因した熱膨張により変化する。この突出高さがプレス面１２１ａ，１２２ａの温度の影響を受けて変化すると、ガラスブランクＧの板厚も変化する。一方、板厚決定部材１２１ｂ，１２２の突出高さを調整するために温度を変更し、この変更した温度がプレス面１２１ａ，１２２ａの温度に変化を与えると、プレス面１２１ａ，１２２ａの間で温度差が生じ易く、ガラスブランクＧの平面度が悪化し易くなる。このため、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂとプレス面１２１ａ，１２２ａとの間の熱伝導は抑制される。板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂとプレス面１２１ａ，１２２ａとの間の熱伝導の抑制のために、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂとプレス面構成部材１２１ｄ，１２２ｄとの間にプレス面１２１ａ，１２２ａを囲むように熱伝導抑制部材を設けることが好ましい。熱伝導抑制部材として、プレス面１２１ａ，１２２ａを構成するプレス面構成部材１２１ｄ，１２２ｄに比べて熱伝導率が低い部材を用いられることが好ましい。ここで、熱伝導抑制部材としては、常温（２０℃）における熱伝導率が０．０１〜０．３Ｗ／ｍ・Ｋの材料を用いることが好ましい。また、熱伝導抑制部材としては、例えばイソウール（登録商標）などのセラミックファイバーや、ガラス繊維やポリエステル繊維で補強されたシリカエアロゲルなどのエアロゲルを用いることができる。図２には、プレス面１２１ａ，１２２ａを構成するプレス面構成部材１２１ｄ,１２２ｄに比べて熱伝導率の低い断熱部材１２１ｃ，１２２ｃが、プレス面１２１ａ，１２２ａを構成するプレス面構成部材１２１ｄ，１２２ｄと板厚決定部材１２１ｂ,１２２ｂとの間にプレス部材１２１ｄ，１２２ｄを囲むように設けられている。
本実施形態では、プレス面構成部材１２１ｄ,１２２ｄに比べて熱伝導率の低い断熱部材１２１ｃ，１２２ｃが用いられるが、断熱部材１２１ｃ，１２２ｃに制限されない。例えば、プレス面構成部材１２１ｄ，１２２ｄと板厚決定部材１２１ｃ,１２２ｃとの間に空気層が設けられてもよい。空気層は、プレス面構成部材１２１ｄ，１２２ｄに比べて熱伝導率が低いので、プレス面構成部材１２１ｄ，１２２ｄと板厚決定部材１２１ｃ,１２２ｃとの間の熱伝導を抑制する。

プレス面１２１ａ,１２２ａを構成する板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂの外周には、板厚決定部材１２１ｂ,１２２ｂの温度を調整するためのヒータ１２１ｅ，１２２ｅが設けられている。板厚決定部材１２１ｂ,１２２ｂを冷却する場合は、ヒータ１２１ｅ，１２２ｅに代えて冷却デバイスが設けられてもよい。また、図示されないが、プレス面構成部材１２１ｄ，１２２ｄの温度を自在に調整するための複数の熱源が設けられている。熱源には例えば電熱ヒータや電磁誘導加熱源等が用いられる。このように、本実施形態では、プレス面１２１ａ，１２２ａの温度調整と板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂの温度調整は、それぞれ別々の温度調整部により別々に行われることが、プレス面１２１ａ，１２２ａの温度と板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂの温度を自在に調整する上で好ましい。この場合、プレス面１２１ａ，１２２ａの温度が第１目標温度になるようにプレス面１２１ａ，１２２ａの温度が調整され、かつ、板厚決定部材１２１ｄ，１２２ｄの温度が第２目標温度になるように板厚決定部材１２１ｄ，１２２ｄの温度が調整される。このとき、プレス面構成部材１２１ｄ，１２２ｄと板厚決定部材１２１ｃ,１２２ｃとの間の熱伝導が抑制されているので、第２目標温度は、第１目標温度に比べて低く設定することができる。これにより、板厚決定部材１２１ｄ，１２２ｄの温度を自在に調整できるので、板厚決定部材１２１ｄ，１２２ｄの熱膨張による突出高さを細かく調整でき、ガラスブランクの板厚を調整することができる。

なお、プレス処理の際、一対の型１２１ａ，１２２ａによって成形されたガラスブランクの板厚に応じて、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂに設定された目標温度を変更するように板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂの温度調整のフィードバック制御を行うことが好ましい。この場合、図示されない制御装置が、成形されたガラスブランクの板厚の計測結果に基づいて、ガラスブランクの板厚が目標とする板厚になるように板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂの目標温度を再設定し、この再設定された目標温度になるようにヒータ１２１ｅ，１２２ｅの加熱を制御するとよい。例えば、型１２１，１２２の使用履歴によって、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂは摩耗し、突出高さが低くなる。このため、型１２１，１２２を使用するにしたがって、型１２１，１２２でつくられるガラスブランクの板厚は薄くなる場合がある。このような場合に、ガラスブランクの板厚を一定にするために、設定された目標温度を変更することができる。

図５に示す従来の型を複数組用いてガラスブランクを作製したとき、複数の型の寸法が冷間状態で互いに同じであっても、ガラスブランクの平面度が所定の平面度になるようにプレス面１２１ａ，１２２ａの温度を高くすると、プレス面１２１ａ，１２２ａのプレス成形時の温度が異なるという現象が生じる。複数の型の間でプレス面の温度が異なると従来の型構成では、板厚決定部材の温度も変化するので、複数の型間で板厚のばらつきが大きくなり易い。図２，３に示すような型の構成にするとプレス面１２１ａ，１２２ａのプレス成形時の温度が複数の型の間で異なっていても、板厚決定部材１２１ｂ、１２２ｂの温度を揃えることが可能となる。この結果、複数の型ので、ガラスブランクの板厚のばらつきを抑制することができる。
すなわち、プレス処理を、第１の一対の型と第２の一対の型を用いて行う場合、第１の一対の型では、第１の一対の型のプレス面の温度が第１目標温度になるように温度調整をするプレス面の温度調整と、板厚決定部材の温度が第２目標温度になるように温度調整する板厚決定部材の温度調整とが別々に行われる。一方、第２の一対の型では、第２の一対の型のプレス面の温度が第３目標温度になるように温度調整をするプレス面の温度調整と、板厚決定部材の温度が第４目標温度になるように温度調整する板厚決定部材の温度調整とが別々に行われる。
このとき、第２目標温度と第４目標温度が別々に決定されることが、第１の一対の型で成形されたガラスブランクの板厚と第２の一対の型で成形されたガラスブランクの板厚を容易に揃えることができる点で、好ましい。ガラスブランクの板厚が、型の間で異なる場合、上記第２目標温度と上記第４目標温度は互いに異なる温度に定められる。

このように、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂとプレス面１２１ａ，１２２ａとの間の熱伝導を抑制するので、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂの温度の調整の範囲が、大気の雰囲気温度である略３０℃からガラスの屈服点未満の温度までの広い範囲に広がる。なお、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂとプレス面１２１ａ，１２２ａとの間の熱伝導を抑制しない従来の型の場合、プレス面構成部材１２１ｄ,１２２ｄと板厚決定部材１２１ｂ,１２２ｂの温度が略同じ温度である。この点でも、本実施形態はプレス成形をする上で好ましい。

本実施形態では、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂの温度を、プレス面構成部材１２１ｄ，１２２ｄと同じ温度まで加熱することがなくなったので、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂの温度をプレス面構成部材１２１ｄ,１２２ｄと比べて低く定めることができる。つまり、板厚決定部材１２１ｄ,１２２ｄの突出高さが熱膨張により変化することを考慮する必要がなくなる。この結果、板厚決定部材１２１ｂ、１２２ｂの突出高さを型の加工時の状態のまま使用することが可能となり、ガラスブランクＧの板厚偏差を小さく維持することができる。
板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂの温度をプレス面構成部材１２１ｄ，１２２ｄと同じ温度まで加熱していた従来の型では、ガラスの種類によっては板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂの熱処理温度を超えてしまうことがあった。板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂの温度が板厚決定部材の熱処理温度を超えてしまうと、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂの硬度が下がり、この結果プレスにより板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂ自体が塑性変形を起こすという問題があった。しかし、本実施形態では、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂの温度をプレス面構成部材１２１ｄ，１２２ｄと同じ温度まであげることはないので、上記熱処理の低下の問題はなくなる。

従来、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂの材料として、ガラスブランクの成形温度で縦弾性係数（ヤング率）が高いことが求められていたが、本実施形態では板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂの温度は、熱伝導の抑制によりプレス面１２１ａ，１２２ａの温度まで上がらないので、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂの材料として、高温下でのヤング率が高い材料を用いるといった制約が無くなる。このため、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂに用いる材料の選択幅が広がる。

［型の変形例］
図４は、本実施形態の他の形態の型であって、垂直ダイレクトプレス方式に用いる型の一例を示す図である。図４に示す型２００は、下型２２１と上型２２２を有する。
下型２２１は、プレス面２２１ａと板厚決定部材２２１ｂを有する。板厚決定部材２２１ｂは、先端部２２１ｆと断熱部材２２１ｃとを有する。先端部２２１ｆは温度調整部として機能する図示されないヒータを内蔵する。上型２２２もプレス面２２２ａと板厚決定部材２２２ｂを有する。板厚決定部材２２２ｂは、先端部２２２ｆと断熱部材２２２ｃとを有する。先端部２２２ｆは温度調整部として機能する図示されないヒータを内蔵する。
先端部２２１ｆ，２２２ｆは、断熱部材２２１ｃ，２２２ｃに対して積層するように設けられ、先端部２２１ｆと先端部２２２ｆが互いに対向するように設けられている。プレス成形時、先端部２２１ｆと先端部２２２ｆが当接する。したがって、先端部２２１ｆ，２２２ｆと断熱部材２２１ｃ，２２２ｃの積層部材は、プレス面２２１ａ，２２２ａを囲み、プレス面２２１ａ，２２２ａに対して突出するように設けられている。したがって、先端部２２１ｆ，２２２ｆと断熱部材２２１ｃ，２２２ｃの積層部材のプレス面２２１ａ，２２２ａからの突出高さが板厚を決定する距離となる。
上型２２２には、プレス面構成部材２２２ｄを囲むようにスリーブ２２２ｇが設けられている。このスリーブ２２２ｇの表面に、板厚決定部材２２２ｂ部材が設けられて固定されている。スリーブ２２２ｇの外側には、温度調整部として機能するヒータ２２２ｅが設けられ、スリーブ２２２ｇを介してプレス面構成部材２２２ｄの温度を調整することができる。また、プレス面構成部材２２２ｄの内部に、必要に応じて水冷等を利用した冷却機構が設けられ、プレス面構成部材２２２ｄの温度を調整してもよい。

下型２２１には、プレス面２２１ａを有する金属製の本体部材２２１ｄの表面に、先端部２２１ｆと断熱部材２２１ｃの積層部材である板厚決定部材２２１ｂが設けられて固定されている。
下型２２１の側面を取り巻くように、温度調整部として機能する加熱装置２２１ｅが設けられている。加熱装置２２１ｅは、例えば、高周波磁場を形成し、金属製の本体部材２２１ｄが磁場による誘導電流で発熱するようになっている。すなわち加熱装置２２１ｅは、本体部材２２１ｄを加熱する加熱装置となっている。したがって、下型２２１のプレス面２２１ａは、加熱装置２２１ｅにより自在に温度調整される。
一方、先端部２２１ｆのスリーブ２２ｇとの接続部分、及び先端部２２２ｆの本体部材２２１ｄとの接続部分には、熱伝導抑制部材である断熱部材２２１ｃ，２２２ｃが設けられている。これにより、先端部２２１ｆ，２２２ｆと、スリーブ２２ｇ及び本体部材２２１ｄとの間の熱伝導は抑制される。したがって、先端部２２１ｆ，２２２ｆの温度は、スリーブ２２ｂ及び本体部材２２１ｄの温度とは別に自在に調整され得る。したがって、図４に示す型１００においても、図２に示す型と同様に、先端部２２１ｆ，２２２ｆのプレス面１２１ａ，１２２ａからの突出高さを調整する一方、プレス面２２１ａ，２２２ａの温度を自在に調整することができる。
この型１００においても、図２に示す型と同様に、プレス成形時、溶融ガラス塊Ｇを、一対の型２２１，２２２のプレス面２２１ａ，２２２ａに挟み込むことにより、プレス面２２１ａ，２２２ａに沿って拡がる溶融ガラス塊Ｇの先端がプレス面２２１ａ，２２２ａの端に到達しないようにプレス成形される。

本実施形態及び変形例の型は、いずれも一対の型のそれぞれに板厚決定部材を有するが、一対の型のうちいずれか一方のみに板厚決定部材を有してもよい。この場合、この板厚決定部材の突出高さによってガラスブランクの厚さが定められる。このような型であっても、本実施形態及び変形例と同様の作用及び効果を発揮する。

［実験例］
本実施形態で用いる図２に示す型１２１，１２２を用いて１０００枚のガラスブランクを作製した。また、図５に示す一対の型１００を用いて１０００枚のガラスブランクを作製した。作製したガラスブランクは、その周上の異なる４箇所の位置における板厚をマイクロメータを用いて計測し、その平均値を1つのガラスブランクの板厚とし、合計２０００枚のガラスブランクの板厚を調べた。いずれのガラスブランクも、目標の板厚を０．７４５ｍｍとした。

プレス成形に用いる型において、本実施形態の型１２１，１２２の断熱部材１２１ｃ，１２２ｃには、セラミックファイバーを用いた。型１００と、型１２１，１２２の板厚決定部材１０２，１２１ｃ，１２２ｃには、熱膨張率が１２．８×１０^-6［℃^-1］のＳＫＤ６１の鋼材を用いた。板厚決定部材１０２，１２１ｃ，１２２ｃの厚さは５０ｍｍとした。本実施形態の型１２１，１２２では、プレス面構成部材１２１ｄ，１２２ｄと板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂとの間に断熱部材１２１ｃ，１２２ｃを設けたため、板厚決定部材１２１ｃ，１２２ｃの温度を３０〜６００℃の範囲で自由に制御できた。これに対し、図５に示す型１００では、板厚決定部材１０２の温度を４５０〜６００℃の範囲しか調整することはできなかった。したがって、板厚決定部材１０２では、熱膨張による板厚の制御幅は０．０９６ｍｍとなり、板厚決定部材１２１ｂ、１２２ｂでは、熱膨張による板厚の制御幅は０．３６５ｍｍとなった。
板厚の計測結果については、型１００で成形されたガラスブランクの板厚の変動幅は０．０１５ｍｍであったが、型１２１，１２２で成形されたガラスブランクの板厚の変動幅は０．００５ｍｍ以下であった。これより、板厚決定部材１２１ｂ，１２２ｂとプレス面１２１ａ，１２２ａとの間の熱伝導を抑制した状態で温度を調整してプレス成形をした場合、作製したガラスブランクの板厚の変動幅は小さいことがわかる。

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

１２１，１２２ 型
１２１ａ，１２２ａ，２２１ａ，２２２ａ プレス面
１２１ｂ，１２２ｂ，２２１ｂ，２２２ｂ 板厚決定部材
１２１ｃ，１２２ｃ，２２１ｃ，２２２ｃ 断熱部材
１２１ｄ，１２２ｄ プレス面構成部材
１２１ｅ，１２２ｅ，断熱部材 ヒータ
２００ 型
２２１ 下型
２２２ 上型
２２１ｅ，２２２ｅ 加熱装置
２２１ｆ，２２２ｆ 先端部
２２２ｇ スリーブ

Claims (10)

1. 磁気ディスク用ガラス基板に加工される磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法であって、
   ガラスを対向する一対の型のプレス面に挟み込むことにより、ガラスブランクを成形するプレス処理を有し、
   前記プレス処理では、前記プレス面から前記一対の型の対向方向に突出する突出高さを有するように前記一対の型の少なくとも一方の前記プレス面の外周に設けられ、前記突出高さに基づいて前記ガラスブランクの板厚を定める板厚決定部材と前記プレス面を構成する部材との間の熱伝導を、前記プレス面を囲み前記プレス面を構成する前記部材と接触するように前記板厚決定部材と前記プレス面を構成する部材との間に設けられた熱伝導抑制部材により抑制して、前記プレス面の温度調整をし、
   前記熱伝導抑制部材は、前記プレス面を構成する部材に比べて熱伝導率が低い、ことを特徴とする磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法。
2. 前記プレス処理では、前記プレス面の温度が第１目標温度になるように前記プレス面の温度調整を行い、かつ、前記板厚決定部材の温度が第２目標温度になるように前記板厚決定部材の温度調整を行い、前記プレス面の温度調整と前記板厚決定部材の温度調整とを、別々に行う、請求項１に記載の磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法。
3. 前記プレス面の温度調整は、前記型に設けられたプレス面用温度調整部が行い、前記板厚決定部材の温度調整は、前記板厚決定部材に設けられた板厚決定部材用温度調整部が行う、請求項２に記載の磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法。
4. 前記第２目標温度は、前記第１目標温度に比べて低い、請求項２または３に記載の磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法。
5. 前記プレス処理では、前記一対の型によって成形されたガラスブランクの板厚に応じて、前記板厚決定部材の温度を調整する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法。
6. 前記一対の型を第１の一対の型というとき、
   前記プレス処理では、前記第１の一対の型の他に、さらに第２の一対の型を用いてガラスブランクを成形し、
   前記プレス処理では、
   前記第２の一対の型のプレス面の温度が第３目標温度になるように温度調整をするプレス面の温度調整と、前記プレス面から前記一対の型の対向方向に突出するように、前記プレス面の外周に設けられ、前記突出高さに基づいて前記ガラスブランクの板厚を定める板厚決定部材の温度が第４目標温度になるように温度調整する板厚決定部材の温度調整とを別々に行い、さらに、
   前記第１の一対の型で成形されたガラスブランクの板厚と前記第２の一対の型で成形されたガラスブランクの板厚が揃うように、前記第２目標温度と前記第４目標温度が別々に決定される、請求項２〜４のいずれか１項に記載の磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法。
7. 前記第２目標温度と前記第４目標温度は互いに異なる温度である、請求項６に記載の磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法。
8. 前記プレス処理は、溶融状態のガラスを切断してつくられた溶融ガラスの塊の落下方向に対する直交方向の両側から一対の型のプレス面で前記塊を挟み込む処理である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の磁気ディスク用ガラスブランクの製造方法にて成形されたガラスブランクに対して研削及び研磨の少なくとも一方を行い磁気ディスク用
   ガラス基板とする磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
10. ガラスブランクを成形するためのプレス処理用の一対の型であって、
    前記一対の型は、
    ガラスを挟みこむプレス面と、
    前記プレス面の少なくとも一方の外周に設けられ、前記プレス面から突出した突出高さを有し、前記突出高さに基づいて前記ガラスブランクの板厚を定める板厚決定部材と、
    前記板厚決定部材と前記プレス面を構成する部材との間の熱伝導を抑制する、前記プレス面を構成する前記部材と接触するように設けられた熱伝導抑制部材と、を有し、
    前記熱伝導抑制部材は、前記プレス面を構成する部材に比べて熱伝導率が低い、
    ことを特徴とするガラスブランク成形型。

Images