JP7458511B2 - ガラス板の製造方法、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法、磁気ディスクの製造方法、およびガラス板の処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は、円環形状のガラス板の内周端面に対してレーザー光を照射する処理を含むガラス板の製造方法およびこのガラス板の製造方法を用いた磁気ディスク用ガラス基板の製造方法、磁気ディスクの製造方法、及びガラス板の処理装置に関する。
データ記録のためのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）装置には、円環形状の非磁性の磁気ディスク用ガラス基板に磁性層が設けられた磁気ディスクが用いられる。
磁気ディスク用ガラス基板を製造するとき、最終製品である磁気ディスク用ガラス基板の素となる円環状のガラス板の端面は、微細なパーティクルが主表面に付着して磁気ディスクの性能に悪影響を与えないためにも、パーティクルの発生しやすい端面の表面を滑らかにすることが好ましい。また、磁気ディスクを精度よくＨＤＤ装置に組み込む点から、さらには、ガラス基板の主表面に磁性膜を形成する際にガラス基板の外周端面を把持する治具の把持に適するように、ガラス板の端面を目標形状に揃えることが好ましい。
磁気ディスク用ガラス基板を製造するとき、最終製品である磁気ディスク用ガラス基板の素となる円環状のガラス板の端面は、微細なパーティクルが主表面に付着して磁気ディスクの性能に悪影響を与えないためにも、パーティクルの発生しやすい端面の表面を滑らかにすることが好ましい。また、磁気ディスクを精度よくＨＤＤ装置に組み込む点から、さらには、ガラス基板の主表面に磁性膜を形成する際にガラス基板の外周端面を把持する治具の把持に適するように、ガラス板の端面を目標形状に揃えることが好ましい。
円環形状のガラス板の端面を目標形状にするための方法として、ガラス板のエッジを、レーザー光を用いて面取り加工する方法が知られている。例えば、情報記録媒体用ガラス基板の内外周端面を、レーザー光を用いて低コストで容易に滑らかにすることができる技術が知られている（特許文献１）。
具体的には、内周端面の面取り加工をする場合、円環形状のガラス板の内孔に反射ミラーを配置して、ガラス板の主表面の上方からレーザー光を反射ミラーに向けて照射し、反射ミラーで反射したレーザー光の反射光を内周端面に照射する。
具体的には、内周端面の面取り加工をする場合、円環形状のガラス板の内孔に反射ミラーを配置して、ガラス板の主表面の上方からレーザー光を反射ミラーに向けて照射し、反射ミラーで反射したレーザー光の反射光を内周端面に照射する。
しかし、上記技術を用いて複数のガラス板の内周端面にレーザー光を照射する場合、ガラス板と反射ミラーがぶつかることがないように、例えば、ガラス板を交換する度に反射ミラーを内孔から退避させ、また、次に加工するガラス板の内孔内に移動させる必要がある。この場合反射ミラーを移動させるための移動機構が必要になるとともに、反射ミラーの移動の時間もかかる。一方、反射ミラーを移動させずにガラス板を移動させる場合も移動経路が複雑になる。そのため、反射ミラーを用いたレーザー光照射装置の装置構成は複雑になるとともに生産性が悪化する。
そこで、本発明は、円環形状のガラス板の内周端面に対してレーザー光の照射を行ってガラス板を製造するとき、簡素な装置構成によりレーザー光の照射を行うことができるガラス板の製造方法、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法、および磁気ディスクの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様は、内孔を有するガラス板の前記内孔に沿った内周端面に沿ってレーザー光を照射する処理を含むガラス板の製造方法である。
前記処理では、前記内周端面に前記レーザー光を照射する際、前記レーザー光を集光レンズにより集光させた後拡散光にし、前記拡散光を前記ガラス板の主表面に対して傾斜した方向から前記内周端面に照射させ、
前記レーザー光が前記集光レンズにより集光する位置は、前記レーザー光の前記内周端面上の照射位置に対して前記内孔の中心を挟んで対向する前記内周端面の位置よりも径方向外側の前記主表面を含む平面の上方にある。
前記処理により、前記ガラス板の両側の前記主表面のそれぞれと前記内周端面との間の角部が面取される、ことが好ましい。
前記処理では、前記内周端面に前記レーザー光を照射する際、前記レーザー光を集光レンズにより集光させた後拡散光にし、前記拡散光を前記ガラス板の主表面に対して傾斜した方向から前記内周端面に照射させ、
前記レーザー光が前記集光レンズにより集光する位置は、前記レーザー光の前記内周端面上の照射位置に対して前記内孔の中心を挟んで対向する前記内周端面の位置よりも径方向外側の前記主表面を含む平面の上方にある。
前記処理により、前記ガラス板の両側の前記主表面のそれぞれと前記内周端面との間の角部が面取される、ことが好ましい。
前記レーザー光の中心軸の前記主表面に対する傾斜角度は、２０度以下である、ことが好ましい。
前記レーザー光の拡散角度は、２０度以下である、ことが好ましい。
前記処理により、前記ガラス板の両側の前記主表面のそれぞれと前記内周端面との間の角部が面取され、
前記角部が面取された前記内周端面の断面形状は、前記ガラス板の厚さ方向の中心を通り前記主表面に平行な中心線に対して線対称形状である、ことが好ましい。
前記角部が面取された前記内周端面の断面形状は、前記ガラス板の厚さ方向の中心を通り前記主表面に平行な中心線に対して線対称形状である、ことが好ましい。
前記ガラス板は、磁気ディスク用ガラス基板の元となるガラス基板である、ことが好ましい。
前記レーザー光の照射後、前記内周端面を研磨処理することなく、前記ガラス板の主表面を研削あるいは研磨する、ことが好ましい。
本発明の他の一態様は、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法である。当該磁気ディスク用ガラス基板の製造方法では、前記ガラス板の製造方法によってガラス板を製造した後、前記ガラス板の主表面を研削あるいは研磨して前記磁気ディスク用ガラス基板を製造することを特徴とする。
本発明のさらに他の一態様は、前記磁気ディスク用ガラス基板の製造方法により製造されたガラス板の主表面に磁性膜を形成する、ことを特徴とする磁気ディスクの製造方法である。
本発明のさらに他の一態様は、内孔を有するガラス板の前記内孔に沿った内周端面に沿ってレーザー光を照射する処理を行うガラス板の処理装置である。
前記処理では、前記内周端面に前記レーザー光を照射する際、前記レーザー光を集光レンズにより集光させた後拡散光にし、前記拡散光を前記ガラス板の主表面に対して傾斜した方向から前記内周端面に照射させ、
前記レーザー光が前記集光レンズにより集光する位置は、前記レーザー光の前記内周端面上の照射位置に対して前記内孔の中心を挟んで対向する前記内周端面の位置よりも径方向外側の前記主表面を含む平面の上方にある。
前記処理により、前記ガラス板の両側の前記主表面のそれぞれと前記内周端面との間の角部が面取される、ことが好ましい。
前記処理では、前記内周端面に前記レーザー光を照射する際、前記レーザー光を集光レンズにより集光させた後拡散光にし、前記拡散光を前記ガラス板の主表面に対して傾斜した方向から前記内周端面に照射させ、
前記レーザー光が前記集光レンズにより集光する位置は、前記レーザー光の前記内周端面上の照射位置に対して前記内孔の中心を挟んで対向する前記内周端面の位置よりも径方向外側の前記主表面を含む平面の上方にある。
前記処理により、前記ガラス板の両側の前記主表面のそれぞれと前記内周端面との間の角部が面取される、ことが好ましい。
上述のガラス板の製造方法、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法、磁気ディスクの製造方法、及びガラス板の処理装置によれば、円環形状のガラス板の内周端面に対してレーザー光を照射してガラス板を製造する装置において簡素な装置構成によりレーザー光の照射を行うことができる。
以下、一実施形態のガラス板の製造方法、ガラス板の処理装置、磁気ディスクガラス基板の製造方法、および磁気ディスクの製造方法について詳細に説明する。
一実施形態のガラス板の製造方法で製造されるガラス板は、円環形状のガラス板の端面に面取加工が施されたもので、例えば磁気ディスク用ガラス基板に用いられる。図１（ａ）は、一実施形態であるガラス板の製造方法で製造される円環形状のガラス板の一例の斜視図である。円環形状のガラス板は、外周が円形状をしたガラス板である。また、円環形状のガラス板は、上記円形状の円と同心円の内孔があいて内周を有する。また、円環形状のガラス板は、一対の主表面を有する。
図１（ａ）に示すガラス板１は、磁気ディスク用ガラス基板として用いることができる。ガラス板１を磁気ディスク用ガラス基板として用いる場合、磁気ディスク用ガラス基板のサイズは制限されないが、例えば、公称直径２．５インチや３．５インチの磁気ディスク用ガラス基板のサイズである。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、外径（直径）が５５～７０ｍｍ、例えば、外径が６５ｍｍや６７ｍｍ、内孔の径（直径）が２０ｍｍ、板厚が０．３～１．３ｍｍである。公称直径３．５インチの磁気ディスク用ガラス基板の場合、外径が８５～１００ｍｍ、例えば、外径が９５ｍｍ、９６ｍｍや９７ｍｍであり、内孔の径が２５ｍｍであり、板厚が０．３～１．３ｍｍである。
図１（ａ）に示すガラス板１には、端面の形状加工により端面（内周端面及び／または外周端面）と主表面との間の角部が面取されて面取面（もしくは面取部）が形成されている。なお、本発明では、後述のように面取された後の領域である面取部が平坦面ではない場合でも、その面取部を面取面と呼ぶ。図１（ｂ）は、本発明により角部が面取された端面全体の断面形状の一例を示す図である。２つの角部が面取りされた端面は、２つの面取面５を有している。断面形状は、ガラス板１の円環形状の中心を通り径方向及び板厚方向に沿ったガラス板１の形状である。図１（ｂ）に示すように、面取面５の断面形状は、ガラス板の表面において外側に凸の滑らかな曲線によって作られる湾曲面形状を成している。面取後（面取済）の端面の断面形状は、図１（ｂ）に示す例のように、２つの主表面それぞれに接続する面取面５、及び、２つの面取面５の間に存在する側壁面６、が全体として１つの湾曲面を形成したものであってもよい。なお、図１（ｂ）に示す断面形状の他の例として、２つの主表面にそれぞれ接続する面取面が２つの湾曲形状で形成され、２つの面取面の間に存在する側壁面が主表面に直交する直線形状又は面取面とは別の湾曲した曲線形状で形成されてもよい。上記の面取加工後のガラス板１の半径方向の面取長は、半径方向において端面が最も突出した位置の半径と、主表面が端面に向かって傾斜し始める位置の半径との差分として定義され、例えば３０～２００μｍとすることができる。
磁気ディスク用ガラス基板の場合、このガラス板１に対して必要に応じて、主表面の研削及び／又は研磨を行った後、ガラス板１の主表面上に磁性膜が形成されて磁気ディスクが作られる。
磁気ディスク用ガラス基板の場合、このガラス板１に対して必要に応じて、主表面の研削及び／又は研磨を行った後、ガラス板１の主表面上に磁性膜が形成されて磁気ディスクが作られる。
図１（ｃ）は、面取面形成前のガラス板（以後、ガラス素板とも言う）の内周端面７の断面形状の一例を示す図である。この内周端面７に、後述するレーザー光を照射することにより、ガラス素板の主表面と内周端面７との境界部の角部が軟化点以上の温度に加熱されて一部溶解し、例えば図１（ｂ）のように湾曲面となることで面取処理がなされる。面取面形成前のガラス素板の内周端面７は、ガラス素板の主表面に対して略直交する面である。外周端面も、内周端面７と同じように、ガラス素板の主表面に対して略直交する面を有する。このような面に後述するレーザー光を照射することにより、主表面と内周端面７との間の角部を面取りすること、例えば、図１（ｂ）に示す面取面５を形成させることができる。なお、図１（ｃ）に示す内周端面７の断面形状は、一例であって、主表面に対して略直交する形状に制限されず、角部が僅かに丸まっている形状や主表面に対して傾斜した形状であってもよいが、内周端面７の断面形状が、面取面５の形成前において、ガラス素板の厚さ方向の厚さの中心を通り主表面に平行な中心線に対して線対称（後述）となっていると、レーザー光を照射後の内周端面、すなわち、面取面５の形成後の内周端面の断面形状も同様に線対称になりやすいので好ましい。
図２及び図３は、一実施形態であるガラス板１の製造方法において行うレーザー光の照射を説明する図である。レーザー光Ｌの照射により、内周端面７に面取面５を形成することができ、また、内周端面７あるいは面取面５の表面粗さを小さくすることができる。レーザー光Ｌの照射後の内周端面（面取面５及び／又は側壁面６）の表面粗さは、算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１ ２００１）で５０ｎｍ以下、及び／または、最大高さＲｚ（ＪＩＳ Ｂ０６０１ ２００１）で５００ｎｍ以下である。当該表面粗さは、例えばレーザー顕微鏡で測定することができる。
図２及び図３に示すように、レーザー光照射前の円環形状のガラス板（すなわち、円環形状のガラス素板２）の内孔３に沿った内周端面７にレーザー光Ｌの照射を行う際、内周端面７に対してレーザー光Ｌがガラス素板２の周方向に相対的に移動するように内周端面７にレーザー光Ｌを照射する。換言すれば、その際、レーザー光Ｌを、集光レンズ１０による集光位置１２を通過させて収束光Ｌ１から拡散光Ｌ２にし、この拡散光Ｌ２をガラス素板２の主表面に対して傾斜した方向から内周端面７に照射させる。すなわち、図２，３に示す実施形態では、レーザー光Ｌを集光レンズ１０により集光させた後に拡散光Ｌ２にし、この拡散光Ｌ２を、主表面に対して傾斜した方向から内周端面７に照射する。拡散光Ｌ２を主表面に対して傾斜した方向から照射するとは、拡散光Ｌ２の光束の中心軸を、主表面に対して傾斜させて照射することをいう。さらに換言すれば、図２，３に示す実施形態では、集光レンズ１０により集光させたレーザー光Ｌが集光位置（焦点）１２を過ぎて拡散光Ｌ２となったところで内周端面７に照射するようにする。なお、レーザー光Ｌの収束及び拡散は、少なくともガラス素板の板厚方向において生じていれば良い。
図２及び図３に示すように、レーザー光照射前の円環形状のガラス板（すなわち、円環形状のガラス素板２）の内孔３に沿った内周端面７にレーザー光Ｌの照射を行う際、内周端面７に対してレーザー光Ｌがガラス素板２の周方向に相対的に移動するように内周端面７にレーザー光Ｌを照射する。換言すれば、その際、レーザー光Ｌを、集光レンズ１０による集光位置１２を通過させて収束光Ｌ１から拡散光Ｌ２にし、この拡散光Ｌ２をガラス素板２の主表面に対して傾斜した方向から内周端面７に照射させる。すなわち、図２，３に示す実施形態では、レーザー光Ｌを集光レンズ１０により集光させた後に拡散光Ｌ２にし、この拡散光Ｌ２を、主表面に対して傾斜した方向から内周端面７に照射する。拡散光Ｌ２を主表面に対して傾斜した方向から照射するとは、拡散光Ｌ２の光束の中心軸を、主表面に対して傾斜させて照射することをいう。さらに換言すれば、図２，３に示す実施形態では、集光レンズ１０により集光させたレーザー光Ｌが集光位置（焦点）１２を過ぎて拡散光Ｌ２となったところで内周端面７に照射するようにする。なお、レーザー光Ｌの収束及び拡散は、少なくともガラス素板の板厚方向において生じていれば良い。
拡散光Ｌ２の光束は、集光位置１２近傍では小さい。光束が大きいと、内周端面７のレーザー光Ｌの照射位置１４に対して円環形状のガラス素板２の中心を挟んで対向するガラス素板２の部分が光路の障害物となって光が散乱し、あるいは、対向部分を透過するにしても透過光の光強度は低下し、面取面５の形成が困難になったり、内周端面の断面形状を線対称形状にするほどの光強度を確保できない。
本実施形態では、あえて集光位置１２を通過した後の拡散光Ｌ２を用いることにより、ガラス素板２が障害物になり易い場所（後述の位置Ａ）の傍において光束を小さくすることができる。これにより、レーザー光Ｌはガラス素板２の当該障害物となり易い場所を回避しやすくなる。このため、拡散光Ｌ２の、ガラス素板２の主表面に対する傾斜角度を小さくすることができる。
そして、ガラス素板２の主表面に対する傾斜角度を小さくして拡散光Ｌ２を照射することによって、照射時、集光位置１２における内周端面７の厚さ方向の両側の角部の温度は略同じ温度に近づく。このため、内周端面の断面形状を線対称形状であって、目標形状にすることが容易にできる。すなわち、内周端面の断面形状を、ガラス板１の厚さ方向の真ん中を通り主表面に平行な中心線に対して線対称形状にすることができる。
そして、ガラス素板２の主表面に対する傾斜角度を小さくして拡散光Ｌ２を照射することによって、照射時、集光位置１２における内周端面７の厚さ方向の両側の角部の温度は略同じ温度に近づく。このため、内周端面の断面形状を線対称形状であって、目標形状にすることが容易にできる。すなわち、内周端面の断面形状を、ガラス板１の厚さ方向の真ん中を通り主表面に平行な中心線に対して線対称形状にすることができる。
ここで、線対称形状とは、ガラス板１の厚さ方向の真ん中を通り主表面に平行な中心線に対して断面形状の輪郭線を折り返したときの厚さ方向の各位置における端面の輪郭線同士の主表面に平行な方向のずれのうち最大ずれが３０［μｍ］以下であることをいう。当該最大ずれは２０［μｍ］以下であるとより好ましい。当該最大ずれが３０［μｍ］を超えると、磁気ディスクとして機能させるための磁性膜等を成膜する成膜装置内において内孔３を保持するときにガラス板１の姿勢が不安定となり、ガラス板１の割れや落下のトラブルが発生しやすくなる。また、ガラス素板２の内周端面の断面形状に関して線対称形状とは、ガラス板１の代わりにガラス素板２を用いたときの上記最大ずれが３０［μｍ］以下であることをいう。
なお、内周端面７の照射位置１４の内孔３の中心を挟んだ対向部分２０が光路の障害物とならないようにするために、集光位置１２は、拡散光Ｌ２の内周端面７上の照射位置１４に対して内孔３の中心を挟んで対向する内周端面７の位置（以後、「位置Ａ」とも言う）の上方を中心としたエリアにセットされるのが好ましい。集光位置１２は、レーザー光Ｌの仕様（傾斜角度θや拡散角度φなど）、ガラス素板２の板厚及び内孔３の直径などを考慮して種々調整してよい。また、集光位置１２は、位置Ａよりも径方向外側の主表面を含む平面の上方に位置するようにセットされることが好ましい。こうすることで、照射位置１４における拡散光Ｌ２の光束の面積（スポット径）を十分広くする効果も得られる。集光位置１２は、換言すれば、平面視において、上記の位置Ａから径方向外側に０ｍｍ超の距離離れていることが好ましい。当該距離は、１０ｍｍ以上であるとより好ましく、２０ｍｍ以上であるとより一層好ましい。当該距離について上限は特に設ける必要はないが、装置の大型化を避けるために例えば３００ｍｍ以下とすればよい。なお、本明細書において、平面視とは、ガラス板の主表面に対し垂直な方向から見たことを意味する。
レーザー光Ｌは、図示されないレーザー発振装置から出射して得ることができる。また、内周端面７に対してレーザー光Ｌ（拡散光Ｌ２）をガラス素板２の周方向に相対的に移動させるには、例えば、ガラス素板２の円環形状の中心を、図示されない回転台の回転中心に位置合わせして固定し、ガラス素板２を回転させる方法を用いることができる。例えば、回転台と共に回転するガラス素板２の内周端面７に対してレーザー光Ｌを照射することによって、ガラス素板２の内周端面７に沿って、レーザー光Ｌを走査すればよい。レーザー光Ｌとガラス素板２の内周端面７との相対的な移動速度は、例えば０．７～１００［ｍｍ／秒］とすればよい。
レーザー光Ｌとしては、例えばＣＯ２レーザー光を用いることができる。ＣＯ２レーザー光の波長は３μｍ以上とすることが好ましい。なお、レーザー光Ｌは、ガラスに対し吸収がある発振波長であればＣＯ２レーザー光以外でもよく、例えば、ＣＯレーザー光（発振波長約５μｍ又は約１０．６μｍ）、Ｅｒ－ＹＡＧレーザー光（発振波長約２．９４μｍ）等でもよい。
レーザー光Ｌの、内周端面７上の照射位置における光束（照射スポット）のサイズおよび形状は、例えば直径１～１０ｍｍの円形状とすればよいが、これと同等の面積の楕円形状としてもよい。照射スポットのサイズ及び形状は、面取加工対象のガラス素板２の板厚に応じて適宜選択すればよいが、内周端面７の断面形状を線対称形状にする観点から、少なくとも板厚方向においてガラス素板２の板厚よりも大きいサイズとするのが好ましい。
レーザー光Ｌの照射位置における光束の平均パワー密度は、例えば１～３０［Ｗ／ｍｍ２］とすればよい。平均パワー密度は、レーザー光Ｌの全パワー［Ｗ］を、レーザー光Ｌが照射される内周端面７の部分を含む面上における光束の面積［ｍｍ２］（すなわち、光束の一部が内周端面７からはみ出る場合は、当該はみ出た部分の面積も含める）で割った値である。レーザー光Ｌの全パワーは、例えば１０～３００［Ｗ］とすればよい。
レーザー光Ｌとしては、例えばＣＯ２レーザー光を用いることができる。ＣＯ２レーザー光の波長は３μｍ以上とすることが好ましい。なお、レーザー光Ｌは、ガラスに対し吸収がある発振波長であればＣＯ２レーザー光以外でもよく、例えば、ＣＯレーザー光（発振波長約５μｍ又は約１０．６μｍ）、Ｅｒ－ＹＡＧレーザー光（発振波長約２．９４μｍ）等でもよい。
レーザー光Ｌの、内周端面７上の照射位置における光束（照射スポット）のサイズおよび形状は、例えば直径１～１０ｍｍの円形状とすればよいが、これと同等の面積の楕円形状としてもよい。照射スポットのサイズ及び形状は、面取加工対象のガラス素板２の板厚に応じて適宜選択すればよいが、内周端面７の断面形状を線対称形状にする観点から、少なくとも板厚方向においてガラス素板２の板厚よりも大きいサイズとするのが好ましい。
レーザー光Ｌの照射位置における光束の平均パワー密度は、例えば１～３０［Ｗ／ｍｍ２］とすればよい。平均パワー密度は、レーザー光Ｌの全パワー［Ｗ］を、レーザー光Ｌが照射される内周端面７の部分を含む面上における光束の面積［ｍｍ２］（すなわち、光束の一部が内周端面７からはみ出る場合は、当該はみ出た部分の面積も含める）で割った値である。レーザー光Ｌの全パワーは、例えば１０～３００［Ｗ］とすればよい。
内周端面７への拡散光Ｌ２の照射では、拡散光Ｌ２の光束の中心軸が、ガラス素板２の円環形状の中心の上方（主表面と直交するガラス素板２の中心軸上のガラス素板２より上方の位置）を通るようにレーザー光Ｌを照射することが好ましい。こうすることで、レーザー光Ｌの内周端面７への入射角度が垂直に近づくため、レーザー光Ｌの反射によるエネルギーロスを最小限に抑制できるため、面取面５を効率よく形成することができる。
また、レーザー光Ｌの照射前及び／又は照射中に、ガラス素板２を加熱することが好ましい。こうすることで、レーザー光Ｌによる面取加工後の内周端面近傍に生じる残留歪を低減することができる。加熱方法としては、例えば、ガラス素板２の周りにヒータ等を配置して、ガラス素板２全体の温度を上昇させればよい。ヒータとしては例えば、ハロゲンランプヒータ、カーボンヒータ、シーズヒータなどの赤外線ヒータ等を用いることができる。
このように、集光位置１２を通過したレーザー光Ｌの拡散光Ｌ２を内周端面７に照射することにより、従来のように内孔３に反射ミラーを配置する必要がなくなるので、ガラス素板２及びガラス板１の搬送経路が制限されず、装置構成を簡素化することができる。
図４は、本発明とは異なる方法を用いたガラス板１の製造方法において行うレーザー光の照射を説明する図である。図４は、収束光Ｌ１を内周端面７に照射する例である。収束光Ｌ１は、内周端面７の照射位置１４から離れるほど光束は広がるので、内周端面７のレーザー光Ｌの照射位置１４に対向するガラス素板２の対向部分２０が障害物となって光の一部が散乱し、あるいは、透過するにしても透過光の強度は低下して、面取面５の形成が困難になったり、内周端面の断面形状を線対称形状にするほどの光強度を確保できない。
拡散光Ｌ２（レーザー光）の光束の中心軸の主表面に対する傾斜角度θ（図３参照）は、上述したように、内周端面の断面形状を線対称形状にするために小さくすることが好ましく、具体的には２０度以下であることが好ましく、１５度以下であることがより好ましく、１０度以下であるとより一層好ましい。また、拡散光Ｌ２をガラス素板２の一方の主表面の側からのみ、この主表面に対して傾斜した方向から照射することが好ましい。この場合、一方の主表面に対して反対側の他方の主表面の側からガラス素板２をしっかりと固定することができ、ガラス素板２の位置ずれを抑制することができる。これにより精密な形状制御が可能となるので、内周端面の全体に渡って、内周端面を前述の線対称形状にすることが容易となる。また、装置構成を大幅に簡略化することができる。傾斜角度θの最小値は、特に制限されないが、例えば１度以上であることが好ましい。傾斜角度θが１度未満であると、量産時に光学系の調整が困難となる場合がある。
また、レーザー光Ｌの拡散角度φ（図４参照。集光または拡散するときの光束の狭まりまたは広がりを示す角度）は、上記の傾斜角度θを小さくしやすくなる観点から、全角表示で２０度以下であることが好ましく、１０度以下であることがより好ましく、５度以下であるとより一層好ましい。また、拡散角度φが小さいほど、レーザー発振装置及び／又はレンズ等の光学系部品の位置を加工対象物であるガラス素板２から比較的遠ざけやすくなるので、例えばガラス素板２をレーザー光照射装置にロード／アンロードする付帯装置などの設計自由度が高くなるというメリットもある。拡散角度φの最小値は、特に制限されないが、例えば全角表示で０．５度以上であることが好ましい。拡散角度φが０．５度未満であると、装置が大型化してしまう場合がある。
また、レーザー光Ｌの拡散角度φ（図４参照。集光または拡散するときの光束の狭まりまたは広がりを示す角度）は、上記の傾斜角度θを小さくしやすくなる観点から、全角表示で２０度以下であることが好ましく、１０度以下であることがより好ましく、５度以下であるとより一層好ましい。また、拡散角度φが小さいほど、レーザー発振装置及び／又はレンズ等の光学系部品の位置を加工対象物であるガラス素板２から比較的遠ざけやすくなるので、例えばガラス素板２をレーザー光照射装置にロード／アンロードする付帯装置などの設計自由度が高くなるというメリットもある。拡散角度φの最小値は、特に制限されないが、例えば全角表示で０．５度以上であることが好ましい。拡散角度φが０．５度未満であると、装置が大型化してしまう場合がある。
レーザー光Ｌを照射する対象であるガラス素板２の製造方法について、その製造方法は特に制限されないが、例えば、フロート法、ダウンドロー法、あるいはプレス法により製造される。フロート法やダウンドロー法により製造された広いシート状のガラス板から内孔の設けられた円盤形状のガラス板を複数枚、取りだすことができる。広いシート状のガラス板から円盤形状のガラス板を取りだす方法は、周知のスクライバを用いた割断によって行ってもよいし、レーザー光をガラス板に照射して、円形状に欠陥を形成して、円環形状に切り出してもよい。
一実施形態であるガラス板の処理装置は、上述したガラス板の製造方法を行うよう構成されている。ガラス板の処理装置は、レーザー光照射装置を備えている。レーザー光照射装置は、レーザー発振装置と、光学系部品とを有している。光学系部品は、集光レンズ１０を含むレンズ等を有している。また、ガラス板の処理装置は、ガラス素板を固定又は載置等により保持する保持部と、当該保持部を回転させるための回転機構とを備えていてもよい。また、ガラス板の処理装置は、保持部と回転機構の機能が一体化した回転台を備えていてもよい。
磁気ディスク用ガラス基板を、上述した面取面５の形成されたガラス板１から製造する場合、最終製品である磁気ディスク用ガラス基板に適した特性を有するように以下に説明する各種処理が行われる。
ガラス板１は、主表面の研削・研磨処理が行われる。
研削・研磨処理では、ガラス板１に対して研削及び／又は研磨が行われる。両方行う場合は、研削後に研磨が行われる。
研削処理では、遊星歯車機構を備えた両面研削装置を用いて、ガラス板１の一対の主表面に対して研削が行われる。具体的には、ガラス板１の外周端面を、両面研削装置の保持部材（研削用キャリア）に設けられた保持孔内に保持しながらガラス板１の両側の主表面の研削を行う。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、上定盤および下定盤の間にガラス板１が狭持される。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、クーラントを供給しながらガラス板１と各定盤とを相対的に移動させることにより、ガラス板１の両主表面を研削することができる。例えば、ダイヤモンドの微粒子を樹脂で固定した固定砥粒をシート状に形成した研削部材を定盤に装着して研削することができる。
研削・研磨処理では、ガラス板１に対して研削及び／又は研磨が行われる。両方行う場合は、研削後に研磨が行われる。
研削処理では、遊星歯車機構を備えた両面研削装置を用いて、ガラス板１の一対の主表面に対して研削が行われる。具体的には、ガラス板１の外周端面を、両面研削装置の保持部材（研削用キャリア）に設けられた保持孔内に保持しながらガラス板１の両側の主表面の研削を行う。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、上定盤および下定盤の間にガラス板１が狭持される。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、クーラントを供給しながらガラス板１と各定盤とを相対的に移動させることにより、ガラス板１の両主表面を研削することができる。例えば、ダイヤモンドの微粒子を樹脂で固定した固定砥粒をシート状に形成した研削部材を定盤に装着して研削することができる。
次に、研削後のガラス板１の一対の主表面に第１研磨が施される。具体的には、ガラス板１の外周端面を、両面研磨装置の研磨用キャリアに設けられた保持孔内に保持しながらガラス板１の両側の主表面の研磨が行われる。第１研磨は、研削処理後の主表面に残留したキズや歪みの除去、あるいは微小な表面凹凸（マイクロウェービネス、粗さ）の調整を目的とする。
第１研磨処理では、固定砥粒による上述の研削処理に用いる両面研削装置と同様の構成を備えた両面研磨装置を用いて、研磨スラリを与えながらガラス板１が研磨される。第１研磨処理では、遊離砥粒を含んだ研磨スラリが用いられる。第１研磨に用いる遊離砥粒として、例えば、酸化セリウム、あるいはジルコニア等の砥粒が用いられる。両面研磨装置も、両面研削装置と同様に、上下一対の定盤の間にガラス板１が狭持される。下定盤の上面及び上定盤の底面には、全体として円環形状の平板の研磨パッド（例えば、樹脂ポリッシャ）が取り付けられている。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、ガラス板１と各定盤とを相対的に移動させることにより、ガラス板１の両主表面を研磨する。研磨砥粒の大きさは、平均粒径（Ｄ５０）で０．５～３μｍの範囲内であることが好ましい。
第１研磨後、ガラス板１を化学強化してもよい。この場合、化学強化液として、例えば硝酸カリウムと硝酸ナトリウムの混合熔融液等を用い、ガラス板１を化学強化液中に浸漬する。これにより、イオン交換によってガラス板１の表面に圧縮応力層を形成することができる。
次に、ガラス板１に第２研磨が施される。第２研磨処理は、主表面の鏡面研磨を目的とする。第２研磨においても、第１研磨に用いる両面研磨装置と同様の構成を有する両面研磨装置が用いられる。具体的には、ガラス板１の外周端面を、両面研磨装置の研磨用キャリアに設けられた保持孔内に保持させながら、ガラス板１の両側の主表面の研磨が行われる。第２研磨処理では、第１研磨処理に対して、遊離砥粒の種類及び粒子サイズが異なり、樹脂ポリッシャの硬度が異なる。樹脂ポリッシャの硬度は第１研磨処理時よりも小さいことが好ましい。例えばコロイダルシリカを遊離砥粒として含む研磨液が両面研磨装置の研磨パッドとガラス板１の主表面との間に供給され、ガラス板１の主表面が研磨される。第２研磨に用いる研磨砥粒の大きさは、平均粒径（ｄ５０）で５～５０ｎｍの範囲内であることが好ましい。第２研磨後のガラス板１の一対の主表面の粗さは、算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１ ２００１）で０．２ｎｍ以下とすることが好ましい。当該表面粗さは、例えばＡＦＭで測定することができる。
化学強化処理の要否については、ガラス組成や必要性を考慮して適宜選択すればよい。第１研磨処理及び第２研磨処理の他にさらに別の研磨処理を加えてもよく、２つの主表面の研磨処理を１つの研磨処理で済ませてもよい。また、上記各処理の順番は、適宜変更してもよい。
こうして、上述したレーザー光Ｌ（拡散光Ｌ２）の端面への照射により端面の面取面５を形成したガラス板１を製造した後、ガラス板１の主表面を研削あるいは研磨することにより、磁気ディスク用ガラス基板に要求される条件を満足した磁気ディスク用ガラス基板が製造される。
この後、磁気ディスク用ガラス基板の主表面に少なくとも磁性膜を形成することにより、磁気ディスクが製造される。
こうして、上述したレーザー光Ｌ（拡散光Ｌ２）の端面への照射により端面の面取面５を形成したガラス板１を製造した後、ガラス板１の主表面を研削あるいは研磨することにより、磁気ディスク用ガラス基板に要求される条件を満足した磁気ディスク用ガラス基板が製造される。
この後、磁気ディスク用ガラス基板の主表面に少なくとも磁性膜を形成することにより、磁気ディスクが製造される。
なお、レーザー光Ｌ（拡散光Ｌ２）の端面への照射により面取面５を形成した後に、ガラス板１の端面（内周端面及び／又は外周端面）を研磨する端面研磨を行ってもよい。
このような端面研磨を行う場合であっても、レーザー光Ｌの照射によって面取面５が形成されたガラス板１の端面の算術平均粗さＲａを５０ｎｍ以下、及び／または、Ｒｚを５００ｎｍ以下にできるので、端面研磨に要する時間を短くすることができる。
端面研磨は、遊離砥粒を端面に供給しながら研磨ブラシを用いて研磨する研磨ブラシ方式を用いてもよい。しかし、生産効率を高めるためには、端面研磨をすることなく、ガラス板１の主表面を研削あるいは研磨することが好ましい。すなわち、ガラス板１の端面の表面粗さを、レーザー光Ｌの照射によって得られる端面の表面粗さに保持したまま、ガラス板１の主表面を研削あるいは研磨することが好ましい。なお、本実施形態で行うレーザー光Ｌの照射により形成される端面の表面粗さは小さいので、面取面５の形成は端面研磨を兼ねているといえる場合がある。この場合、上述の端面研磨とは、面取面５の形成で同時に行われる端面研磨以外の、追加の端面研磨をいう。
なお、追加の端面研磨は、第１研磨を行う前に行うことが好ましい。第１研磨後に追加の端面研磨を行うと、研磨された主表面にキズをつける場合がある。また、追加の端面研磨は、主表面の研削処理の前又は後に行ってもよい。
このような端面研磨を行う場合であっても、レーザー光Ｌの照射によって面取面５が形成されたガラス板１の端面の算術平均粗さＲａを５０ｎｍ以下、及び／または、Ｒｚを５００ｎｍ以下にできるので、端面研磨に要する時間を短くすることができる。
端面研磨は、遊離砥粒を端面に供給しながら研磨ブラシを用いて研磨する研磨ブラシ方式を用いてもよい。しかし、生産効率を高めるためには、端面研磨をすることなく、ガラス板１の主表面を研削あるいは研磨することが好ましい。すなわち、ガラス板１の端面の表面粗さを、レーザー光Ｌの照射によって得られる端面の表面粗さに保持したまま、ガラス板１の主表面を研削あるいは研磨することが好ましい。なお、本実施形態で行うレーザー光Ｌの照射により形成される端面の表面粗さは小さいので、面取面５の形成は端面研磨を兼ねているといえる場合がある。この場合、上述の端面研磨とは、面取面５の形成で同時に行われる端面研磨以外の、追加の端面研磨をいう。
なお、追加の端面研磨は、第１研磨を行う前に行うことが好ましい。第１研磨後に追加の端面研磨を行うと、研磨された主表面にキズをつける場合がある。また、追加の端面研磨は、主表面の研削処理の前又は後に行ってもよい。
ガラス板１、及びその元板となるガラス素板２のガラスの材料として、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のアモルファスのガラスを用いることができる。特に、主表面の平坦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、ガラスの材料は、アモルファスのガラスであることが好ましい。また、磁性膜を形成する際の加熱に耐えうるように、ガラス板１及びガラス素板２のガラス転移温度Ｔｇは、４５０～８５０℃であることが好ましい。
（実験例１）
円環状ガラス素板の内周端面へのレーザー光Ｌの照射条件を種々変更した場合に、光束が当該ガラス素板によって遮られるかどうかをシミュレーションにより確かめた。
円環状ガラス素板の内周端面へのレーザー光Ｌの照射条件を種々変更した場合に、光束が当該ガラス素板によって遮られるかどうかをシミュレーションにより確かめた。
（シミュレーション条件）
・円環状ガラス素板の形状：外径９７ｍｍ、内径２５ｍｍ、厚さ１ｍｍ、内周端面の断面は上記図１（ｃ）に示す断面形状と同じ形状
・レーザー光の傾斜角度θ、拡散角度φ、照射スポット径（直径）、照射方法（収束光か拡散光か）、照射位置１４から集光位置１２までの距離（平面視したときの距離）のそれぞれを、表１のとおり種々変えて、上記ガラス素板の内周端面に照射した場合を想定した。なお、照射スポット径は、計算を簡略化するため、内周端面の照射位置におけるガラス板の板厚方向の光束の断面の最大長さとした（すなわち、傾斜角度θのレーザー光Ｌの中心軸に垂直な断面から得た長さではない）。また、照射スポット径の中心は内周端面の板厚の中心に合わせた。
・評価結果：光束が少しでもガラス素板で遮られる場合をＢＡＤ（すなわち、図４のような場合）、全く遮られない場合をＧＯＯＤ（すなわち、図３のような場合）とした。
・円環状ガラス素板の形状：外径９７ｍｍ、内径２５ｍｍ、厚さ１ｍｍ、内周端面の断面は上記図１（ｃ）に示す断面形状と同じ形状
・レーザー光の傾斜角度θ、拡散角度φ、照射スポット径（直径）、照射方法（収束光か拡散光か）、照射位置１４から集光位置１２までの距離（平面視したときの距離）のそれぞれを、表１のとおり種々変えて、上記ガラス素板の内周端面に照射した場合を想定した。なお、照射スポット径は、計算を簡略化するため、内周端面の照射位置におけるガラス板の板厚方向の光束の断面の最大長さとした（すなわち、傾斜角度θのレーザー光Ｌの中心軸に垂直な断面から得た長さではない）。また、照射スポット径の中心は内周端面の板厚の中心に合わせた。
・評価結果：光束が少しでもガラス素板で遮られる場合をＢＡＤ（すなわち、図４のような場合）、全く遮られない場合をＧＯＯＤ（すなわち、図３のような場合）とした。
表１からわかるように、従来の収束光を用いる条件では光束が遮られるケースでも、拡散光を用いることによって光束が遮られずにレーザー光を照射できることがわかった。
照射位置から集光位置までの距離が２５ｍｍを超える場合、平面視において焦点の位置はガラス素板の内径端よりも径方向外側に位置している。すなわち、前述の「位置Ａ」よりも径方向外側に位置している。このような場合、レーザー発振装置及び／又はレンズ等の光学系部品の位置を加工対象物であるガラス素板から比較的遠ざけやすくなる。その結果、例えばガラス素板をレーザー光照射装置にロード／アンロードする付帯装置などの設計自由度が高くなるので好ましい。
照射位置から集光位置までの距離が２５ｍｍを超える場合、平面視において焦点の位置はガラス素板の内径端よりも径方向外側に位置している。すなわち、前述の「位置Ａ」よりも径方向外側に位置している。このような場合、レーザー発振装置及び／又はレンズ等の光学系部品の位置を加工対象物であるガラス素板から比較的遠ざけやすくなる。その結果、例えばガラス素板をレーザー光照射装置にロード／アンロードする付帯装置などの設計自由度が高くなるので好ましい。
（実験例２）
表１の条件１０、１２、１４を用いて、実際にガラス素板の内周端面の面取処理を行った。円環状ガラス素板の形状は厚さを０．７ｍｍに変更した以外は実験例１と同様とした。ガラス素板の材料としてはガラス転移点が約５００℃のアモルファスのアルミノシリケートガラスを用いた。レーザー光ＬにはＣＯ２レーザーを用いた。レーザー光Ｌの照射前にガラス素板２の主表面全体を赤外線ヒータにより加熱した。その他の照射を実施するための条件や方法は、面取処理後の内周端面が図１（ｂ）と同様の断面形状を有するように、前述の実施形態を参照して適宜調節した。
表１の条件１０、１２、１４を用いて、実際にガラス素板の内周端面の面取処理を行った。円環状ガラス素板の形状は厚さを０．７ｍｍに変更した以外は実験例１と同様とした。ガラス素板の材料としてはガラス転移点が約５００℃のアモルファスのアルミノシリケートガラスを用いた。レーザー光ＬにはＣＯ２レーザーを用いた。レーザー光Ｌの照射前にガラス素板２の主表面全体を赤外線ヒータにより加熱した。その他の照射を実施するための条件や方法は、面取処理後の内周端面が図１（ｂ）と同様の断面形状を有するように、前述の実施形態を参照して適宜調節した。
その結果、いずれの条件においても、得られたガラス板の内周端面は、図１（ｂ）と同様の断面形状を有し、面取面が形成されていた。また、それらの内周端面の表面粗さは算術平均粗さＲａで５０ｎｍ以下（レーザー顕微鏡で測定）であった。また、ガラス板の厚さ方向の中心を通り前記主表面に平行な中心線に対して線対称形状であった。
以上、本発明のガラス板の製造方法、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法、磁気ディスクの製造方法、およびガラス板の処理装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更してもよいのはもちろんである。
１ ガラス板
２ ガラス素板
３ 内孔
５ 面取面
６ 側壁面
７ 内周端面
１０ 集光レンズ
１２ 集光位置
１４ 照射位置
２０ 対向部分
２ ガラス素板
３ 内孔
５ 面取面
６ 側壁面
７ 内周端面
１０ 集光レンズ
１２ 集光位置
１４ 照射位置
２０ 対向部分
Claims (9)
- 内孔を有するガラス板の前記内孔に沿った内周端面に沿ってレーザー光を照射する処理を含むガラス板の製造方法であって、
前記処理では、前記内周端面に前記レーザー光を照射する際、前記レーザー光を集光レンズにより集光させた後拡散光にし、前記拡散光を前記ガラス板の主表面に対して傾斜した方向から前記内周端面に照射させ、
前記レーザー光が前記集光レンズにより集光する位置は、前記レーザー光の前記内周端面上の照射位置に対して前記内孔の中心を挟んで対向する前記内周端面の位置よりも径方向外側の前記主表面を含む平面の上方にある、ことを特徴とするガラス板の製造方法。 - 前記レーザー光の中心軸の前記主表面に対する傾斜角度は、２０度以下である、請求項１に記載のガラス板の製造方法。
- 前記レーザー光の拡散角度は、２０度以下である、請求項１または２に記載のガラス板の製造方法。
- 前記処理により、前記ガラス板の両側の前記主表面のそれぞれと前記内周端面との間の角部が面取され、
前記角部が面取された前記内周端面の断面形状は、前記ガラス板の厚さ方向の中心を通り前記主表面に平行な中心線に対して線対称形状である、請求項１～３のいずれか１項に記載のガラス板の製造方法。 - 前記ガラス板は、磁気ディスク用ガラス基板の元となるガラス基板である、請求項１～４のいずれか１項に記載のガラス板の製造方法。
- 前記レーザー光の照射後、前記内周端面を研磨処理することなく、前記ガラス板の主表面を研削あるいは研磨する、請求項１～５のいずれか１項に記載のガラス板の製造方法。
- 磁気ディスク用ガラス基板の製造方法であって、
請求項１～５のいずれか１項に記載のガラス板の製造方法によってガラス板を製造した後、前記ガラス板の主表面を研削あるいは研磨して前記磁気ディスク用ガラス基板を製造することを特徴とする、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。 - 請求項７に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法により製造されたガラス板の主表面に磁性膜を形成する、ことを特徴とする磁気ディスクの製造方法。
- 内孔を有するガラス板の前記内孔に沿った内周端面に沿ってレーザー光を照射する処理を行うガラス板の処理装置であって、
前記処理では、前記内周端面に前記レーザー光を照射する際、前記レーザー光を集光レンズにより集光させた後拡散光にし、前記拡散光を前記ガラス板の主表面に対して傾斜した方向から前記内周端面に照射させ、
前記レーザー光が前記集光レンズにより集光する位置は、前記レーザー光の前記内周端面上の照射位置に対して前記内孔の中心を挟んで対向する前記内周端面の位置よりも径方向外側の前記主表面を含む平面の上方にある、ことを特徴とするガラス板の処理装置。
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