JP2011111368A - ガラスブランクの製造方法、ガラスプレス用上型、プレス成型装置、情報記録媒体用基板の製造方法および情報記録媒体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下型のプレス面の中央部に、軟化状態のガラスを供給した後、上型と下型との間で軟化状態のガラスをプレス成型するプレス工程を少なくとも経て、情報記録媒体基板用のガラスブランクが作製され、プレス工程の実施直前において、上型プレス面の中央部近傍の温度が、上型プレス面の他の領域の温度よりも低いガラスブランクの製造方法、これに用いる上型およびプレス成型装置、ならびに、これを用いた情報記録媒体用基板の製造方法および情報記録媒体の製造方法。
【選択図】なし
Description
・式(1) Tg−200≦Tc<Te≦Tg+50
・式(2) 0.5≦ΔT≦6
〔式(1)および式(2)中、Tcは、プレス成型により下型プレス面上に軟化状態のガラスが略等方的に広がり終えて円板状を成したと仮定した状態において、円板状に広がり終えたガラスの中心点に対応する位置の上型プレス面におけるプレス成型直前の温度(℃)を表し、Teは、円板状に広がり終えたガラスの最外周に対応する位置の上型プレス面におけるプレス成型直前の温度(℃)を表し、Tgはガラスのガラス転移温度(℃)を表し、ΔTは、円板状に広がり終えたガラスの中心点と最外周との中間点に対応する位置のプレス面におけるプレス成型直前の温度勾配(℃/mm)を表す。〕
本実施形態のガラスブランクの製造方法は、下型のプレス面の中央部に、軟化状態のガラスを供給した後、上型と下型との間で軟化状態のガラスをプレス成型するプレス工程を少なくとも経て、情報記録媒体基板用のガラスブランクが作製され、プレス工程の実施直前において、上型プレス面の中央部近傍の温度が、上型プレス面の他の領域(以下、当該領域を「周縁部」と称す場合がある)の温度よりも低いことを特徴とする。
・式(1) Tg−200≦Tc<Te≦Tg+50
・式(2) 0.5≦ΔT≦6
式(1)および式(2)中、Tcは、プレス成型により下型プレス面上に軟化状態のガラスが略等方的に広がり終えて円板状を成したと仮定した状態において、円板状に広がり終えたガラスの中心点に対応する位置の上型プレス面におけるプレス成型直前の温度(℃)を表し、Teは、円板状に広がり終えたガラスの最外周に対応する位置の上型プレス面におけるプレス成型直前の温度(℃)を表し、Tgはガラスのガラス転移温度(℃)を表し、ΔTは、円板状に広がり終えたガラスの中心点と最外周との中間点に対応する位置のプレス面におけるプレス成型直前の温度勾配(℃/mm)を表す。
本実施形態のガラスブランクの製造方法により作製されるガラスブランクのガラス組成としては、これを用いて作製される基板や情報記録媒体に応じて適宜選択できるが、たとえば、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、ソーダアルミノケイ酸ガラス、アルミノボロシリケートガラス、ボロシリケートガラス、石英ガラス、チェーンシリケートガラスなどを挙げることができる。また、これらのガラスは加熱処理により結晶化する結晶化ガラスであってもよい。
本実施形態のガラスブランクの製造方法に用いるガラスプレス用上型(上型)は、プレス工程の実施直前において、上型プレス面の中央部近傍の温度が、上型プレス面の他の領域の温度よりも低く制御できるものであればその構造は特に限定されない。しかしながら、本実施形態のガラスブランクの製造方法に用いる上型としては、式(1)および式(2)を満たす温度プロファイルの実現がより容易なことから、具体的には、以下に説明する本実施形態の上型が特に好適である。
以上に説明した点を考慮すれば、本実施形態のプレス成型装置は、上述した本実施形態の上型を備えたものであることが好ましい。より具体的には、本実施形態のプレス成型装置は、下型と、この下型に対して、対向配置されると共に、下型に接近する方向および離間する方向に相対的に移動可能な上型と、を少なくとも備え、上型として、本実施形態の上型を用いたものであることが特に好適である。
上述した本実施形態のガラスブランクの製造方法により作製されたガラスブランクについては、このガラスブランクの少なくとも片面を研削・研磨する研削・研磨工程を少なくとも経て、情報記録媒体用基板を作製することができる。また、ガラスブランクを構成するガラスが熱処理により結晶化可能なガラス組成を有する場合は、上記工程の他に、ガラスブランクを加熱することにより結晶化させる結晶化工程を組み合わせることもできる。なお、情報記録媒体用基板の製造の一典型例としては、たとえば、(1)第1ラッピング工程、(2)切り出し工程(コアリング、フォーミング)、(3)端面研削工程、(4)第2ラッピング工程、(5)端面研磨工程、(6)主表面研磨工程、(7)化学強化工程および冷却工程、(8)精密洗浄工程、をこの順に実施することできる。以下、これら8つの工程についてより具体的に説明する。
第1ラッピング工程では、ガラスブランクの両主表面をラッピング加工することで、ディスク状のガラス素板を得る。このラッピング加工は、遊星歯車機構を利用した両面ラッピング装置により、アルミナ系遊離砥粒を用いて行うことができる。具体的には、ガラス素板の両面に上下からラップ定盤を押圧させ、遊離砥粒を含む研削液をガラス素板の主表面上に供給し、これらを相対的に移動させてラッピング加工を行うことができる。このラッピング加工により、平坦な主表面を有するガラス素板が得られる。
次に、ダイヤモンドカッタを用いてガラス素板を切断し、このガラス素板から、円盤状のガラス基板を切り出す。次に、円筒状のダイヤモンドドリルを用いて、このガラス基板の中心部に円孔を形成し、ドーナツ状のガラス基板を得る(コアリング)。
そして内周端面および外周端面をダイヤモンド砥石によって研削し、所定の面取り加工を施す(フォーミング)。
次に、得られたガラス基板の両主表面について、第1ラッピング工程と同様に、第2ラッピング加工を行う。この第2ラッピング工程を行うことにより、前工程である切り出し工程や端面研磨工程において主表面に形成された微細な凹凸形状を予め除去しておくことができ、後続の主表面に対する研磨工程を短時間で完了させることができる。
次に、ガラス基板の端面について、ブラシ研磨方法により、鏡面研磨を行う。このとき、研磨砥粒としては、酸化セリウム砥粒を含むスラリー(遊離砥粒)を用いることができる。この端面研磨工程により、ガラス基板の端面から、パーティクル等の発塵を防止できる。
主表面研磨工程の前半工程として、まず第1研磨工程を実施する。この第1研磨工程は、前述のラッピング工程において主表面に残留したキズや歪みの除去を主たる目的とする。この第1研磨工程においては、遊星歯車機構を有する両面研磨装置により、硬質樹脂ポリッシャを用いて、主表面の研磨を行う。研磨液としては、たとえば、酸化セリウム砥粒を用いることができる。そして、この第1研磨工程を終えたガラス基板を、中性洗剤、純水、IPA(イソプロピルアルコール)の各洗浄槽に順次浸漬して、洗浄する。
情報記録媒体用基板の作製に用いるガラスブランクが、リチウムやナトリウムなどのアルカリ金属を含むガラスからなる場合は、前述のラッピング工程及び研磨工程を終えたガラス基板に、化学強化を施すのが好ましい。化学強化工程を行うことにより、情報記録媒体用基板の表層部に高い圧縮応力を生じさせることができる。このため、情報記録媒体用基板の表面の耐衝撃性を向上させることができる。このような化学強化処理は、情報を記録再生するヘッドが、機械的に情報記録媒体表面に接触する可能性のある磁気記録媒体を作製する上で非常に好適である。
次に、研磨剤残渣や外来の鉄系コンタミなどを除去し、ガラス基板の表面をより平滑かつ清浄にするために、精密洗浄工程を実施するのが好ましい。このような精密洗浄工程の実施は、情報を記録再生するヘッドが、機械的に情報記録媒体表面に接触する可能性のある磁気記録媒体を作製する上で非常に好適である。精密洗浄の実施によりヘッドクラッシュやサーマルアスペリティの発生を抑制できるためである。なお、精密洗浄工程としては、アルカリ性水溶液による洗浄の後に、水リンス洗浄、IPA洗浄工程を行うようにしてもよい。
このようにして得られた情報記録媒体用基板の少なくとも片面に、情報記録層を形成する情報記録層形成工程を少なくとも経ることで、情報記録媒体を製造することができる。なお、磁気記録媒体を作製する場合は、情報記録層として磁気記録層が設けられる。この磁気記録媒体は、水平磁気記録方式および垂直磁気記録方式のいずれであってもよいが、垂直磁気記録方式であることが好ましい。垂直磁気記録方式の磁気記録媒体を作製する場合は、たとえば、情報記録媒体用基板の両面に、Cr合金からなる付着層、FeCoCrB合金からなる軟磁性層、Ruからなる下地層、CoCrPt−TiO2合金からなる垂直磁気記録層、水素化炭素からなる保護層、パーフルオロポリエーテルからなる潤滑層を、この順に順次成膜することができる。なお、付着層、軟磁性層、下地層、垂直磁気記録層は、スパッタリング法により成膜することができ、保護層は、スパッタリング法やCVD法(Chemical Vapor Deposition法)により成膜することができ、潤滑層は浸漬塗布法により成膜することができる。また、付着層から保護層までの成膜は、各層の連続成膜が可能なインライン型または枚葉型のスパッタリング装置を用いることができ、潤滑層の成膜は浸漬塗布装置を用いることができる。
評価には、外周縁に沿って等間隔に下型が16個配置され、プレスに際しては、一方向に22.5度毎に移動と停止とを交互に繰り返しながら回転する回転テーブルを備えたプレス装置を用いた。また、回転テーブルの外周縁上に配置された16個の下型に対応する16個の下型停止位置に対して、回転テーブルの回転方向に沿ってP1〜P16の番号を付した際に、以下の下型停止位置の下型プレス面上または下型の側には、各々下記の部材が配置されている。
・下型停止位置P1:ガラス供給手段
・下型停止位置P2:上型
・下型停止位置P4:反り修正プレス用上型
・下型停止位置P12:取出手段(真空吸着装置)
評価には、以下に示す下型を用いた。
−上型A1−
上型A1として、図6に示す形状を有する鋳鉄製の上型を準備した。なお、各部の主要な寸法は以下の通りである。
・胴体部42の外径D(out)=120mm
・空洞部44の内径D(in)=66mm
・D(in)/成形されるガラスブランクの外径(71mm)=93%
・凹部48の直径D(h)=15mm
・内壁面46Aにおける底部肉厚Ta=13mm
・内壁面46Bにおける底部肉厚Tb=18mm
・Ta/Tb=0.72
上型A2として、上型A1に対して下記の寸法を変更したものを準備した。なお、この変更点以外は上型A2は、上型A1と同様である。
・空洞部44の内径D(in)=58mm
・D(in)/成形されるガラスブランクの外径(71mm)=82%
上型A3として、上型A1に対して下記の寸法を変更したものを準備した。なお、この変更点以外は上型A3は、上型A1と同様である。
・空洞部44の内径D(in)=76mm
・D(in)/成形されるガラスブランクの外径(71mm)=107%
上型A4として、上型A1に対して下記の寸法を変更したものを準備した。なお、この変更点以外は上型A4は、上型A1と同様である。
・内壁面46Aにおける底部肉厚Ta=12mm
・内壁面46Bにおける底部肉厚Tb=20mm
・Ta/Tb=0.6
上型A5として、上型A1に対して下記の寸法を変更したものを準備した。なお、この変更点以外は上型A5は、上型A1と同様である。
・凹部48の直径D(h)=20mm
上型B1として、図7に示す形状を有する鋳鉄製の上型を準備した。なお、各部の主要な寸法は以下の通りである。
・胴体部42の外径D(out)=120mm
・空洞部44の内径D(in)=66mm
・D(in)/ガラスブランクの外径(71mm)=93%
・内壁面46の曲率半径=140mm
・内壁面46の最小底部肉厚Tmin(内壁面中心部の肉厚)=13mm
・内壁面46の最大底部肉厚Tmax(内壁面最外部の肉厚)=21mm
上型C1として、上型A1に対して下記の寸法を変更したものを準備した。なお、この変更点以外は上型C1は、上型A1と同様である。
・空洞部44の内径D(in)=53mm
・D(in)/成形されるガラスブランクの外径(71mm)=75%
上型D1として、図10に示す形状を有する鋳鉄製の上型を準備した。なお、各部の主要な寸法は以下の通りである。また、図10は、従来の上型の一例を示す模式断面図であり、図10に示す上型100は凹部48を有さない点を除けば、図6に示す上型30と同様の構成を有するものである。なお、図中、図6に示すものと同様の機能・構造を有する部材については同じ符号が付してある。
・胴体部42の外径D(out)=120mm
・空洞部44の内径D(in)=66mm
・D(in)/ガラスブランクの外径(71mm)=93%
・内壁面46における底部肉厚T=18mm
後述する全ての実験例において用いた下型および反り修正プレス用上型は、図10に示す鋳鉄製の上型とほぼ同様の構造を有するものを用いた。また、テストに際しては、冷却用媒体として空気に水粒子を噴霧分散させた室温(22℃)のガスを用いて、空洞部44中を矢印F方向に流した。なお、この際のガスの流量はいずれの実験例においても同じ値とした。
アルミノシリケートガラスを溶融した溶融ガラスを、下型のプレス面上に供給した後、上型と下型とによりサイドフリー方式でプレスすることにより断面形状が図2に示す形状を有するガラスブランク2(厚みt0.9mm、直径d71mm、t/d=0.013)を1000枚作製した。なお、このガラスブランクの作製に際しては、下型として下型A1を用いた。ガラスブランクを作製する際の主要な製造条件は以下の通りである。
・ガラス転移温度Tg:485℃
・ガラスの平均線膨張係数:95×10−7/K(100〜300℃)、98×10−7/K(300〜Tg℃)、37×10−6/K(Tg〜530℃)
・プレス前の下型プレス面への固体潤滑剤粉末の散布:無し(固体潤滑剤粉末不使用)
・プレス時の上型プレス面の温度:450℃(面内平均温度)
・下型上に投入される溶融ガラスの粘度:40Pa・s
・プレス時間(ガラスに圧力を加える時間):0.6秒
・上型のプレス面を構成する材料:鋳鉄
・下型からガラスブランクをテイクアウトする際のガラスブランクの温度:520℃
・テイクアウト後のガラスブランクの放置環境:常温大気中環境
使用する下型の種類や、プレス成型直前の上型のプレス面の温度特性を表1に示した状態に制御した上で、プレス時のプレス圧力を表1に示す目標アスペクト比が得られるように調整した以外は実験例1と同様にしてガラスブランクを製造した。
各実験例のプレステストの結果を表1に示す。なお、表1中、実験例1〜8は本発明のガラスブランクの製造方法の実施例に該当するものであり、実験例9および10は本発明のガラスブランクの製造方法の比較例に該当するものである。また、実験例1〜7は本発明の上型の実施例に該当するものであり、実験例8〜10は本発明の上型の比較例に該当するものである。
なお、表1中に示す平面性は、反り修正プレス法を併用した上で、連続10000枚のプレステストを行った際に、9001枚目〜10000枚目の合計1000枚のサンプルについて、ガラスブランク2の中央φ30mm内につき、それより外側が形成する基準面に対する盛り上がり高さをサーフコム(株式会社東京精密製)により直径方向に測定することにより評価した。なお、基準面からの盛り上がり高さが20μmを超えたものを不良品としてカウントした。評価基準は以下の通りである。
A:不良品は発生せず。
B:1000枚当たり1枚以上5枚未満の不良品が発生
C:1000枚当たり6枚以上10枚未満の不良品が発生
D:1000枚当たり10枚以上100枚未満の不良品が発生
E:1000枚当たり100枚以上の不良品が発生
2、3、4 ガラスブランク
10 薄肉部
12、14 厚肉部
20 上型
22 下型
24 胴型
26 ガラス塊
30、32 上型
40 プレス面
42 胴体部
44 空洞部
46、46A、46B 内壁面
48 凹部
50、50R、50L 仕切り部材
100 上型
Claims (8)
- 下型のプレス面の中央部に、軟化状態のガラスを供給した後、上型と上記下型との間で上記軟化状態のガラスをプレス成型するプレス工程を少なくとも経て、情報記録媒体基板用のガラスブランクが作製され、
上記プレス工程の実施直前において、上記上型プレス面の中央部近傍の温度が、上記上型プレス面の他の領域の温度よりも低いことを特徴とするガラスブランクの製造方法。 - 軟化状態のガラスを上型との間で挟んでプレス成型するためのプレス面を有する柱状の胴体部と、
該胴体部の内部であって、上記プレス面と近接する位置に設けられた空洞部と、を備え、
上記空洞部の上記プレス面と平行な方向における内径が、プレス成形するガラスブランクの外径の80%以上であり、
上記胴体部の軸方向における、上記空洞部の上記プレス面側の内壁面と、上記プレス面との間の距離が、上記プレス面の中央部において極小となることを特徴とするガラスプレス用上型。 - 請求項2に記載のガラスプレス用上型において、
前記プレス面の中央部近傍に対応する位置の前記空洞部の前記プレス面側の内壁面に、凹部が設けられていることを特徴とするガラスプレス用上型。 - 請求項2に記載のガラスプレス用上型において、
前記空洞部の前記プレス面側の内壁面が、前記プレス面側に窪むように湾曲した曲面であることを特徴とするガラスプレス用上型。 - 下型と、
該下型に対して、対向配置されると共に、上記下型に接近する方向および離間する方向に相対的に移動可能な上型と、
を少なくとも備え、
上記上型が、請求項3または請求項4に記載のガラスプレス用上型であることを特徴とするプレス成型装置。 - 請求項1に記載のガラスブランクの製造方法により作製されたガラスブランクの少なくとも片面を研削・研磨する研削・研磨工程を少なくとも経て、情報記録媒体用基板を作製することを特徴とする情報記録媒体用基板の製造方法。
- 請求項6に記載の情報記録媒体用基板の製造方法において、
前記ガラスブランクを加熱することにより結晶化させる結晶化工程を有することを特徴とする情報記録媒体用基板の製造方法。 - 請求項6または請求項7に記載の情報記録媒体用基板の製造方法により作製された情報記録媒体用基板の少なくとも片面に情報記録層を形成する情報記録層形成工程を少なくとも経て、情報記録媒体を製造することを特徴とする情報記録媒体の製造方法。
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