JPH0741324A

JPH0741324A - ロッド状ガラスの製造方法及びその装置

Info

Publication number: JPH0741324A
Application number: JP35163293A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Shimada; 哲夫島田; Hisahiro Hayashi; 久裕林; Yoshiyuki Kubota; 良行窪田; Atsuhiro Abe; 淳博阿部
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-05-21
Filing date: 1993-12-29
Publication date: 1995-02-10

Abstract

(57)【要約】【構成】ヒータ４に下部を囲まれた坩堝３と、その下
方にストッパ機構６と冷却機構９及びロッド収納手段10
がハウジング２の内部に配設され、上部に攪拌手段５ａ
のモータ７とバルブ８を有するガス供給管13とが設置さ
れ、モータ７により駆動される回転軸５の先端及び攪拌
アーム５ａがガラス原料融液20Ａ内に浸漬されており、
ハウジング２の外部に設けた制御機構11によって動作が
制御されるようにした装置１を用い、ストッパ機構６が
坩堝３のノズル３ａから外れてノズル３ａを開き、ガス
30を坩堝３内へ送ることにより、そのガス圧と溶融ガラ
ス原料20Ａの自重によってこの融液20Ａを20〜200cm/se
c の速度で押し出し、急冷により急速凝固させ、ロッド
状ガラス20を成形する方法。【効果】従来の技術では不可能であった低融点、低反
応性のガラス組成を用いても、ロッド状のガラスの製造
が急冷急速凝固によって可能になり、生産性が向上し、
このロッド状ガラスを使用した磁気ヘッドは、高性能、
高品質でより高い信頼性が保証される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロッド状ガラスの製造
方法及びその装置に関し、例えば、磁気ヘッドに使用さ
れるコア結合のために用いられるロッド状ガラスの製造
方法及びこの方法を実施する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁気ヘッドのコアの固着又は埋め込み等
にはガラスが使用される。一対のコアを結合するには、
図７に示すように、コア素材ブロック21、22を突き合わ
せ、コア素材ブロック21の溝23に、ロッド状に形成され
たガラス棒20を挿入し、加熱してガラス融着によるボン
ディングを行い、図８に示すようにコア素材ブロック2
1、22を結合する。図中24は、トラック幅規制用の溝
で、溶融したガラスは多数の溝24を通って供給される。
このようにして、ガラス量の制御を行うと共にガラスセ
ット作業の効率化が図られている。

【０００３】近年、磁気ヘッド用ボンディングガラスの
分野においては、磁気ヘッドの高性能化に伴い、特に融
着温度の低温化及び融着温度におけるガラスのコア材と
の低反応化が要求されてきている。例えば、磁気ヘッド
のコアに高磁束密度のアモルファス合金が用いられるよ
うになってきたが、アモルファス合金は一般に結晶化温
度が低い(400〜500 ℃）ので、ガラスボンディングを結
晶化温度以下のできるだけ低温で行うことが必要であ
る。

【０００４】また、一般にデータストレージ用の磁気ヘ
ッドのコアブロックは、その構成部材の結合のため、高
融点ガラスから低融点ガラスの順に２回以上のボンディ
ング工程を経て製造される。図５はフロッピーディスク
用の磁気ヘッドコアである。先ず、一方の記録再生用コ
ア26Ａは、サイドコア26Ａａとセンタコア26Ａｂ（両コ
ア共一般にフェライトからなる）とが１回目のボンディ
ングでガラス29Ａによって結合されて形成される。

【０００５】同様にして、他方の消去用コア26Ｂも、サ
イドコア26Ｂａとセンタコア26Ｂｂとが１回目のボンデ
ィングでガラス29Ａにより結合されて形成される。次
に、両コア26Ａ、26Ｂはガラス29Ｂによる２回目のボン
ディングで一体化される。続いて、両コア26Ａ、26Ｂは
両面をスライダ27及び28に挟まれ、ガラス29Ｃによって
３回目のボンディングが行われ、コアブロックが形成さ
れる。

【０００６】図３はハードディスク用磁気ヘッドコアを
示すものであり、コア19Ａと19Ｂとがガラス16Ａによる
１回目のボンディングで結合されてから、スライダ18の
所定位置に組み込まれ、ガラス16Ｂによる２回目のボン
ディングが行われる。

【０００７】従って、上記した複数回のボンディングに
よるヘッド作製工程では、２回目以降のボンディングに
用いるガラスは、それ以前にボンディングした部材の結
合位置をずらしたりしないような物性が要求されるた
め、特にそれ以前のボンディングで既に使用したガラス
を軟化させないように低融点のガラスが使用される。

【０００８】更に、磁気ヘッドコアが良好な電磁変換特
性を示すためには、両コアの結合面に幅がサブミクロン
オーダ以下の高精度な磁気ギャップが必要である。とこ
ろが、ボンディングガラスが高温において融着の際にコ
ア材（特に、フェライト材）と多少の侵食拡散反応を生
じることが多く、この侵食によって、図13に示すよう
に、ガラス37Ａとコア材39との界面には40Ｂで示す侵食
領域が発生する。

【０００９】このような侵食拡散反応が大きい場合は、
磁気ギャップの寸法精度を悪くして良好な電磁変換特性
が保証されない不良品となるので、最小限の反応に抑え
ることが望まれ、図６のように侵食拡散反応がない状態
の界面40Ａにすることが理想である。

【００１０】上記したヘッド作製工程において使用され
るボンディングガラスは、ロッド状に加工したものであ
ることは前述したが、このロッド状ガラスの製造方法と
しては引上げ線引法と引下げ線引法との２通りの方法が
ある。

【００１１】図14は、引上げ線引法によるロッド状ガラ
スの製造の概念を示す概略図である。即ち、坩堝30の中
でガラス原料を溶融させ、この融液32が一定の粘度を保
つようにヒータ33で加熱しておき、この状態で融液32を
ピンセット等で摘んで引っ張り上げると自然冷却され、
固体のガラスロッド32Ａになる。これを駆動手段（図示
せず）により回転する一対のゴムロール31、31の間に挟
み込んで連続的に引上げ、ガラスロッドを作製する。

【００１２】図15は引下げ線引法の概念を示す概略図で
ある。即ち、坩堝34の中で溶融させたガラス原料32を、
ヒータ36を上方と下方とで適当に温度制御することによ
り、坩堝34の下部のノズルからゆっくりと自然落下させ
る。そして、これを自然冷却させ、固体化してロッド状
になったガラス32Ａを駆動手段（図示せず）で回転する
一対のゴムロール35、35に挟んで連続的に引下げ、ガラ
スロッドを作製する。

【００１３】ところで、前述の侵食拡散反応を減らすた
め、或いはアモルファス合金を用いたり、複数回のガラ
ス融着を行う磁気ヘッドを作製するため、ガラス自体の
低反応化、低融点化をガラスの組成設計によって実現し
ようとすると、ガラス状態としての組成領域を外れ、結
晶化し易くなってしまう。

【００１４】即ち、ガラス材料は、ガラスを構成する原
子が規則性のないランダムな状態（アモルファス状態）
を保つ必要があるが、ガラス組成を低反応化、低融点化
の方向にシフトさせると、ＳｉＯ₂やＢ₂Ｏ₃などのガ
ラス形成用の酸化物（アモルファス化作用を有する酸化
物）の含有率を相対的に大幅に低減させることになり、
結果としてガラス化し難く、結晶化し易い組成になる。
このような結晶化し易い組成物は、上記した従来の製造
方法でロッド状に製造する場合、アモルファス状態を保
持して確実にロッド状に成形することは困難である。

【００１５】即ち、従来の製造方法で上記のような結晶
化し易い組成物をロッド状に成形したとしても、図16に
示す如く、ガラスロッド37の表面に析出物（結晶粒）38
が隆起し、線径が一定にならず、結晶核となる成分が部
分的に凝集するので、ガラス組成が均一にならない等の
問題を生じることになる。

【００１６】そして、このようなガラスロッドを磁気ヘ
ッドコアのボンディングに用いても、ガラス質部分だけ
しか溶け出さないので、コア同士の結合強度が弱くな
る。その上、磁気ヘッド摺動面のガラス部に上記の析出
物が現れると、磁気テープ等の磁気記録媒体を傷付けて
ドロップアウトが発生する等の悪影響を及ぼす。このた
め、磁気ヘッドコアのボンディング材としての使用は不
可能であった。

【００１７】しかも、図14及び図15に示した従来のガラ
スロッド製造方法では、装置の機構上、引上げ又は引下
げの線引速度を大きくはできず、冷却速度に限界がある
ため、成形されたガラスに結晶核が生成され易い。従っ
て、用いられる原料は均一にガラス化（アモルファス
化）する組成に限られ、ガラス組成設計にも限界があ
る。

【００１８】こうした事情から、前述の要求を全て満た
す磁気ヘッド用ボンディングガラスを完全に実現するこ
とが困難な状況にあり、侵食拡散反応を起こさずかつ低
融点のガラスを使用する理想的な磁気ヘッドコアの製作
は非常に困難であった。また、従来のガラスロッド製造
方法では量産性が低いことも問題であった。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な事情に鑑みてなされたものであり、従来の技術では不
可能であった低融点、低反応性のガラス組成であっても
ガラスロッドの製造が可能で、しかも量産化が可能なガ
ラスロッド製造方法及びその装置を提供することを目的
とするものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、容器、
攪拌手段、ストッパ機構、加熱手段、ガス供給手段及び
制御機構を用い、前記容器中で溶融させた液状ガラス原
料を、ガス圧と前記液状ガラス原料の自重とにより、20
〜200cm/sec の速度で前記容器の開口から押し出す、ロ
ッド状ガラスの製造方法に係るものである。

【００２１】本発明によれば、ガラスロッドの製造に際
し、特にガス圧と原料の自重によって20〜200cm/sec の
速度で液状ガラス原料を容器から押し出すので、急勾配
で液状ガラスの温度を下げて、結晶化し易いガラス組成
でも結晶核を生成せずに固化させ、アモルファスのロッ
ドに成形することができ、かつ、ロッド状ガラスの量産
性を向上させることができる。

【００２２】本発明において、液状ガラス原料の粘度を
0.5Pa・sec 以下とし、ガス圧を0.1kgf/cm²以上とする
のが望ましい。

【００２３】また、液状ガラス原料を押し出すために供
給するガスとして不活性ガスを用いるのが望ましい。

【００２４】また、上記容器をほぼ鉛直方向に配置し、
その開口から液状ガラス原料をほぼ鉛直下方へ押し出す
のが望ましい。

【００２５】上記容器について、液状ガラス原料を押し
出す開口の周囲に円筒状のガイドを設けること、そし
て、この円筒状のガイドを１〜10mmの長さに設けること
がよい。

【００２６】また、液状ガラス原料を押し出す上記開口
の径を 0.1〜3.0mm とするのがよい。

【００２７】本発明においては、押し出された液状ガラ
ス原料を冷却機構によって冷却するのが望ましい。

【００２８】この場合、液状ガラス原料の押し出し方向
に沿って円筒状の冷却通路を設け、この冷却通路内に冷
却ガスを流すのがよい。また、押し出された液状ガラス
原料に対して、対向した２方向からほぼ直交して冷却ガ
スを導入することが望ましい。

【００２９】また、本発明において、ガラス融着される
べき材料に対して低反応性で低融点のガラス原料を液状
ガラス原料として用いると、より本発明の特徴を発揮で
きる。

【００３０】本発明は、磁気ヘッド構成材料の結合用の
ロッド状ガラスを製造するのに好適である。

【００３１】本発明はまた、液状ガラス原料を押し出す
ための開口を有する容器、攪拌手段、ストッパ機構、加
熱手段、ガス供給手段及び制御機構を有する、上記製造
方法を実施するための装置も提供するものである。

【００３２】この装置において、押し出された液状ガラ
ス原料を冷却するための冷却機構を更に有することが望
ましい。この冷却機構は、上記した円筒状の冷却通路に
冷却ガスを流したり、押し出されたガラス原料に対し
て、対向した２方向からほぼ直交して冷却ガスを導入し
て、冷却を行えるように構成されるのがよい。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００３４】まず、前述したようなボンディング用のガ
ラスに要求される特性（ガラス化容易、低融点、低反応
性）とガラスを構成する成分組成との関係について、４
元系のガラスであるＰｂＯ−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−Ｆｅ
₂Ｏ₃を例に挙げて説明する。

【００３５】結晶質成分を含まず、完全にガラス化する
ためには、ＳｉＯ₂及びＢ₂Ｏ₃の含有量が高いことが
有利である。しかし、高ＳｉＯ₂では融点を低くでき
ず、高Ｂ₂Ｏ₃ではコア材料と反応し易くなる。

【００３６】融点を低くするには、ＳｉＯ₂の含有量が
低く、ＰｂＯの含有量が高いことが有利である。しか
し、低ＳｉＯ₂ではガラス化し難く、高ＰｂＯでは更に
ガラス化し難くなる。

【００３７】Ｆｅ系のコア材料との反応性を小さくする
には、Ｆｅ₂Ｏ₃を適量含有させ、Ｂ₂Ｏ₃の含有量を
低くすることが有利である。しかし、高Ｆｅ₂Ｏ₃では
ガラス化し難くなり、低Ｂ₂Ｏ₃では更にガラス化し難
くなる。

【００３８】これらのガラス構成成分は、上記のように
互いに背反的な作用を示し、上記３要件（ガラス化容
易、低融点、低反応性）を全て満足し得るガラス組成は
見出されていないのが現状である。

【００３９】本発明者は、鋭意研究の結果、ＳｉＯ₂及
びＢ₂Ｏ₃含有量を低くして、ＰｂＯ含有率を極力多く
して低融点を示し、かつＦｅ₂Ｏ₃を適度に含有させて
低反応性を示すガラス組成（従来法では完全にはガラス
化されない組成）でありながら、完全なガラス化を実現
できるロッド状ガラスの製造方法並びにこの方法に用い
る装置の開発に成功し、本発明に到達したのである。

【００４０】以下、本発明の実施例による方法及び装置
を従来の方法と比較しながら説明する。

【００４１】図１は、ロッド状ガラスを製造するための
装置１の要部を示す概略図である。この装置１のハウジ
ング２の内部上方には、下部をヒータ４で囲まれた坩堝
３が設置されている。ハウジング２の上部には、攪拌手
段５ａの駆動部としてのモータ７が設置され、その駆動
軸の先端にはベベルギヤ12ａが取付けられている。この
ベベルギヤに係合したベベルギヤ12ｂに固定された攪拌
機の回転軸５は、坩堝３の内部に挿入され、その先端に
は攪拌手段としてのアーム５ａが設けられ、融液20Ａ中
に浸漬されている。

【００４２】そして、坩堝３の上蓋３ｂをガス供給管13
が貫通してハウジング２の上方に延設され、途中にバル
ブ８が設けられ、ガス供給管13を経由してガス30が坩堝
３内へ送られるようにしてある。このガス30は、そのガ
ス圧によって後記のようにガラス原料融液をこの自重と
共に所望の速度（20〜200cm/sec)で下方へ押し出す（吹
き出す）ためのものである。

【００４３】坩堝３の下部のノズル（又はオリフィス）
３ａにはストッパ機構６が上下動及び回動可能に設置さ
れ、ガラス原料の融液20Ａを断続的に下方へ押し出す
（落下させる）ようになっている。更に、その下方には
冷却機構９が設置され、また最下部には製品としてのガ
ラスロッド20を収納する収納機構10が設置されている。
外部には制御機構11が設置され、ハウジング２の内部と
は配線によって接続され、各部の動作を制御する仕組み
になっている。

【００４４】予めストッパ機構６を用いてノズル（又は
オリフィス）３ａを塞いだ状態で、坩堝３内に供給され
たガラス原料（ガラス粉末又はカレット）は、ヒータ４
によって加熱されて溶融し、融液20Ａとなる。この溶融
に際しては、ガラス組成が均一になるように融液20Ａの
粘度が0.5Pas・sec 以下程度になる温度にして、一定時
間攪拌しながらガラス原料を完全に溶融させた後、清澄
（泡抜き）工程（攪拌を停止して泡を逃がすこと）を経
てガラスの吹き出し可能な温度に保つ。この温度は、ガ
ラス組成及び吹き出しガス圧やノズルの径等に依存して
決めることができる。

【００４５】ガラス原料融液20Ａの吹き出しは、図２に
示すように、ストッパ機構６を下降及び回動させて坩堝
３のノズル３ａから瞬時のうちに離し、その時点からタ
イミングＴ₁を経て電磁バルブ８を開いてガス30を坩堝
３内に送り、予め設定したガス圧を坩堝３内にかける。

【００４６】これにより、坩堝３の下部のノズル３ａか
ら融液20Ａが連続的に吹き出され、高速で落下する間に
極めて急速に冷却されて急速凝固し、アモルファス状態
でロッド状に固まってロッド状ガラス20となる。タイミ
ングＴ₁は融液20Ａの表面張力に応じて変えることがで
きる。装置をこのように構成することにより、ロッド状
ガラスの成形（線引き）がスピーディになされ、かつ、
量産に適したものとなる。

【００４７】こうしたガラスの超急冷を実現するため、
装置を上記のように構成し、坩堝３の底部のオリフィス
またはノズル３ａからガラス20Ａをガス圧とガラスの自
重により吹き出させるが、ガラスを吹き出すためのガス
がオリフィスまたはノズル以外の部分から坩堝外へ漏れ
ない構造の装置とし、ガス圧を任意に制御することによ
り、ガラス組成ごとに、冷却速度を変えられるようにし
ている。なお、ガス圧の制御だけでは冷却速度が不十分
な場合は、オリフィスまたはノズル３ａの下側に取付け
た冷却機構９を活用し、この冷却機構での冷却ガスの噴
出等により更に急冷効果を高めて、超急冷によるロッド
状ガラスの作製を一層確実に実現できる。

【００４８】また、吹き出し前の溶融攪拌中に液状のガ
ラス原料20Ａが坩堝３の底部のオリフィスまたはノズル
３ａから漏れないように、上記の可動ストッパ６を密着
させられる構造にしてある。ストッパ６の位置は、図１
のように坩堝３の外側に設けるほか、坩堝内にてオリフ
ィスまたはノズルの内側に設けても良い。

【００４９】ガラスの吹き出し速度（押し出し速度）の
制御は極めて重要である。即ち、ガラスの吹き出し速度
が20cm/sec未満であると超急冷性を失い、従来の図14、
図15に示したような引上げまたは引下げ法でロッド状に
作製したガラスと同等の性質しか得られず、また、200c
m/sec を超えるとガラス原料や溶融ガラスが飛び散って
しまい、ロッド状にすることが難しくなる。従って、吹
き出し速度は20〜200cm/sec とすることが必須不可欠で
ある。

【００５０】この吹き出し速度は、吹き出し用ガス30の
圧力及びガラス融液の自重によって制御する。そのガス
圧は、ガラスの重量や吹き出し温度、さらに坩堝のオリ
フィス径によって異なる。吹き出し速度は20〜200cm/se
c とすべきであるが、特に好ましい吹き出し速度は、30
〜100cm/sec である。

【００５１】液状のガラス原料（ガラス融液）20Ａは、
実際には、流れの良い状態でなければ、上記した超急冷
を達成できない。本発明による20〜200cm/sec の速度で
線引きするためには、ガラス粘度を 0.5Pa・sec 以下と
する必要がある。ガラス粘度が高くても(0.5Pa・sec 以
上でも）吹き出せるが、超急冷が困難となり、従来の線
引きとの差が少なくなる（但し、線引き量を多くする目
的では 0.5Pa・sec 以上でも差支えない）。

【００５２】ガラス融液20Ａを吹き出すためのガス圧
は、０であると、20〜200cm/sec の吹き出し速度を実現
できない（ガラス融液の自重だけが作用するので）。こ
の吹き出し速度を実現するには、ガス圧を0.1kgf/cm²以
上とすること（更には、上記した 0.5Pa・sec 以下のガ
ラス粘度を併用すること）が望ましい。

【００５３】上記した装置の基本機構及びガラスの粘
度、吹き出し速度により、ガラスロッドを超急冷下で作
製することが可能になる。

【００５４】ガラス吹き出し用のガス30としてはＡｒ、
Ｘｅ等の希ガス等の不活性ガスを用いるのが、得られる
ガラスロッドの性質を安定化させる上で望ましい。

【００５５】ガラス組成に影響がなければ圧縮空気でも
使用可能である。但し、圧縮空気を用いる場合は、ガラ
スに不純物が混入しないように、油分等を除去した清浄
な空気を使用するのが望ましい。また、酸素ガスを使用
すると、酸素過多となってガラス中に泡が混入し易いの
で、これを注意する必要がある。また、供給するガスの
種類によっては、ガラス原料の組成自体をコントロール
できる場合も考えられる。

【００５６】ガラス融液20Ａを収容する坩堝３の配置は
重要である。即ち、坩堝３の向き（中心軸方向）は、ほ
ぼ鉛直方向とし、かつ、そのノズル（又はオリフィス）
３ａの向き（ガラス融液の押し出し方向）もほぼ鉛直下
方に設定することにより、ガス圧とガラス自重の作用方
向が一致し、最も効率よく良質のガラスロッドを得るこ
とができる。

【００５７】仮に、坩堝３やノズル３ａの向きが斜めに
なっていると、特にガラス自重の作用方向がガラスの吹
き出しと共に変化し易く、ガラスロッドの変形、変質等
が生じることがある。但し、こうした問題に対する対策
を講じたり、ガラスロッドの変形等が許容される範囲で
あれば、坩堝３及びノズル３ａを鉛直方向以外に配置す
ることもできる。

【００５８】また、坩堝３の特にノズル（又はオリフィ
ス）３ａの形状も、安定してガラスロッドを作製するの
に重要である。仮に、図９（Ｂ）のように、坩堝３の底
部に単に開口３ａが開いているだけでは、坩堝３の底部
外側に、ガラス20Ａがその表面張力で伸びてくっつき、
まわりに飛び散ったり、オリフィスを塞いだりし易い。
また、オリフィス径があまりに小さいと、ガラスの表面
張力により吹き出し不可能となり、オリフィス径が大き
すぎると、まわりに飛び散り易い。いずれにしても、ガ
ラスをロッド状に押し出すことが困難となる。

【００５９】これに対し、図９（Ａ）のように（上記し
た図１、図２でも同様であるが）、ノズル（又はオリフ
ィス）３ａの外側に円筒状のガイド３ｃを設けると、こ
のガイド３ｃに導かれてガラス原料が安定して押し出さ
れ、ガラスロッドを安定して作製することができる。こ
の円筒状ガイド３ｃの長さｌをｌ＝１〜10mmにすると、
効果が良好となる。このｌが短かすぎると、効果が現れ
にくく、また長すぎると、ガス圧を強くしても吹き出し
難いのでガラスを急冷し難くなる。

【００６０】また、ノズル（又はオリフィス）３ａの開
口径も、安定したガラスロッドの作製に影響を与え、
0.1〜3.0mm Φとするのが望ましい。この開口径が小さ
すぎると、ガラスの表面張力によってガラスの吹き出し
が困難となり、また大きすぎると、ガラスが飛び散り易
くなる。

【００６１】この装置によるガラスロッドの製造におい
て、 0.5mmΦ以上の線径の太いガラスロッドの場合や、
ガラス転移温度が 350℃以下の低融点ガラスの場合は固
化され難いため、液状のまま収納機構10の中に落下する
ことを防止するために冷却機構９を通して線引きするの
が良い。

【００６２】冷却機構９は、落下する液状ガラス原料20
Ａが変形しないように、周囲から均等にガスを吹き付け
て冷却するようにしている。仮に、急冷を重視するあま
り、ガラスを液体窒素等に吹き出すと、ガラスロッド内
部に応力が残留し、割れが発生し易い。従って、上記の
如き吹き出し式のガラスロッド作製装置では、適切に制
御されたガラス急冷法が求められるが、冷却機構９によ
る冷却ガスの吹きつけは満足すべき結果をもたらすもの
である。

【００６３】こうした冷却機構としては、図10に示すも
のが望ましい。この冷却機構９によれば、坩堝３から押
し出された液状ガラス原料20Ａの押し出し方向に沿っ
て、ガラス20Ａを囲む円筒状ハウジング50と、このハウ
ジングの下部に接続された冷却ガス導入部51と、このガ
ス導入部へ導入された冷却ガス（例えば冷却された空
気）52を環状分配空間53を巡らせてからスリット状等の
導入孔54を通して流入させる円筒状の冷却管55とが設け
られている。

【００６４】従って、導入孔54から流入した冷却ガス52
は冷却管55内をガラス押し出し方向に沿ってほぼ鉛直方
向に流動しながら、ガラス20Ａを効率よく冷却し、急冷
効果を高めることができる。この場合、冷却長、冷却ガ
ス温度により、ガラスロッドの冷却速度をコントロール
できる。

【００６５】図11は、冷却管55の側面に複数の（例えば
８本の）冷却ガス導入ノズル56、57、58、59、60、61、
62、63を設け、対向するノズル同士をガラスロッド20Ａ
に対して対称位置(180度反対側）に設けた冷却機構９を
示す。

【００６６】この場合は、冷却ガス52を共通した導管か
ら各ノズルに分配してもよいし、或いは各ノズル毎に別
々に冷却ガスを導いてもよいが、各ノズルからの冷却ガ
ス52はガラスロッド20Ａに対して対向する２方向からそ
れぞれほぼ直交して冷却管内部64に導入される。従っ
て、ガラスロッド20Ａは全周において冷却ガスによる冷
却を均等に受けると共に、ガス圧も均等となるためにガ
ラスロッドは変形の少ないほぼ真っ直ぐな形状に作製さ
れることになる。

【００６７】なお、上記の冷却機構９を構成する壁部を
断熱材で形成し、断熱膨張型の空気冷却装置として構成
して冷却空気を供給すれば、低コストで高効率にランニ
ングできる。

【００６８】次に、本例の装置により、従来の線引き方
法では問題のあったガラス組成を用いてガラスロッドを
作製した結果、及びそのガラスロッドを用いて磁気ヘッ
ドコアを作製した結果について説明する。

【００６９】試料として用いたガラスの組成は下記の表
１に示す通りである。各試料は、夫々下記に示す特徴の
ある組成からなるが、従来の線引き法によっては、ロッ
ド状ガラスに成形し難く、かつ、次のような問題を生じ
た組成のガラスである。

【００７０】試料１：ＳｉＯ₂を少なくして低融点化を
図り、Ｂ₂Ｏ₃を少なくし、かつＦｅ₂Ｏ₃を多量に添
加し、Ｆｅが90％以上のコア材との反応を抑制する特徴
を持つガラス。従来の線引法で作製すると、図16に示し
たようにガラロッド上に必ず析出物が発生した。

【００７１】試料２：上記試料１と略同様（但し、Ｓｉ
Ｏ₂、Ｂ₂Ｏ₃を試料１よりも若干低くし、Ｆｅ₂Ｏ₃
を更に多くしたガラス）。連続的に線引きすることが不
可能で、引上げると数cmごとに切れ、表面に連続して析
出物が発生した。

【００７２】試料３：ＳｉＯ₂を大幅に減少し、Ｂ₂Ｏ
₃を一層少なくし、ＰｂＯをできる限り含有させて一層
の低融点化を図り、磁気ヘッドコア材にマッチングする
ように熱膨張係数を 110×10^-7／℃以下にし、Ａｌ₂Ｏ
₃とＺｎＯで耐水性を確保した超低融点のガラス。特に
アモルファス合金のコアに好適。ＳｉＯ₂及びＢ₂Ｏ₃
の含有量を極力減らしたため、連続的に線引きすること
が不可能で、引上げると数cmごとに切れ、表面に析出物
が発生した。

【００７３】

【００７４】上記のように夫々特徴のあるガラス組成
は、従来の線引き方法では問題を生じていたのが、本例
の装置によってロッドを作製したところ、吹き出し速度
30cm/secで析出物のないロッドを連続的に作製でき、表
面光沢の有る（ガラス質）ロッドを作製できた。

【００７５】次に、本例の装置による上記の結果と比較
するため、従来のロッド作製法で作製可能でＦｅ₂Ｏ₃
が比較的少ない低反応性ガラス（試料４）、及び低Ｓｉ
Ｏ₂として融点を低くしたガラス（試料５）の組成でロ
ッド状ガラスを作製した。これらの成分組成は下記の表
２に示す通りである。

【００７６】（注）１．試料４は表１における試料１及び２に近い組
成のガラス（但し、Fe₂O₃を減少）。２．試料５は表１における試料３の組成よりもSiO₂、B₂
O₃を多くしたガラス。

【００７７】ここで、試料４及び試料５のロッド状ガラ
スをボンディングに用いるヘッドの例について述べる。

【００７８】まず、図３に示すハードディスク用磁気ヘ
ッドの２回目のボンディングガラス16Ｂについて説明す
る。図12は図３の当該部分の抽出拡大図である。この磁
気ヘッドコアはメタルインギャップ型であり、１回目の
ボンディングによってギャップ部分をガラス16Ａで接着
した後、２回目のボンディングによってガラス16Ｂでセ
ラミックス製スライダ18に埋め込む。そして、このボン
ディングガラス16Ｂは、Ｆｅを90％以上含有する鉄系の
高磁束密度を有するメタル薄膜15とフェライトコア19
Ａ、19Ｂとに直接接する。メタル薄膜15は、例えばセン
ダストを改良した高磁束密度合金からなる。

【００７９】このボンディングガラス16Ｂとして、表２
の試料４（低反応性ガラス）の組成で従来の線引き方法
によって作製できるガラスロッドを使用した。ボンディ
ングガラス16Ｂとして使用した試料４のガラスは、コア
材との低反応性を特徴とする材質のガラスであるが、メ
タル15に対して周辺において侵食反応物17を発生させて
いた。また、フェライトコア19Ｂとの間にも若干の反応
が起き、界面がギザギザになっていた。

【００８０】このように、従来のガラスロッド作製方法
で作製可能な低反応性ガラス（試料４）は、低反応性が
十分な組成ではなく、満足できる磁気ヘッドが作れない
ことが多い。特にメタル成分がガラス中に拡散した部分
17については結晶質になってしまい、而も非常に脆い物
質に変化するため、ひび割れが発生し、不良品となるこ
とが多い。

【００８１】これに対し、本実施例の装置で作製した試
料１、２のガラスロッドを用いたハードディスク用磁気
ヘッドは、図３の部分拡大図である図４に示すように、
何れもフェライトとの界面の反応は抑制された。但し、
試料１のものはメタルとの間には若干の反応が現れてい
たが、実用的に問題はなく、また試料２の場合はメタル
との反応は皆無である。

【００８２】次に、表１における試料３の超低融点ガラ
スを用いたフロッピーディスク用磁気ヘッドの３回目の
ボンディングについて説明する。図５がフロッピーディ
スク用磁気ヘッドのコアブロックである。この超低融点
ガラス29Ｃは熱膨張係数が 110×10^-7／℃以下で、ヘッ
ド加工中の研削水でも溶出し難い耐水性のあるガラスで
ある。

【００８３】図５において３回目のボンディングガラス
29Ｃは、リードライト側コア26Ａとイレーズ側コア26Ｂ
とを結合する２回目のボンディングガラス29Ｂのガラス
転移点が 470℃であるため、これより低い融着温度が必
要である。しかも、体積の大きいセラミックス製スライ
ダ27と熱膨張係数αをマッチングさせる必要があるた
め、α＝ 110×10^-7／℃以下であり、研削水によってガ
ラス表面が侵食されて段差を生じないことが必要であ
る。

【００８４】このガラス29Ｃとして本例の装置で作製し
た試料３のガラスロッドを用いた場合、３回目のボンデ
ィングでは 460℃の融着温度で結合が可能であるため、
２回目以前のボンディング部分への影響が軽くてすむ。
また、試料３の組成は耐水性を向上させる成分（Ａｌ₂
Ｏ₃、ＺｎＯ）が添加されているので、信頼性の高いヘ
ッドを作製できる。

【００８５】次に、試料５は、従来使用されていた３回
目のボンディング用のガラスである。これによれば、融
着温度が 500℃になるため、２回目以前のボンディング
部分が若干動いてしまい、歩留を下げる結果になる。

【００８６】試料５の組成は、次のような妥協の結果と
して決められたものである。

【００８７】融着温度を低下させるためにはＰｂＯを増
加させたいのであるが、ＳｉＯ₂やＢ₂Ｏ₃のようなガ
ラス化を容易にする成分を15％程度以上含有させない
と、従来の線引き法ではロッド状に成形することが困難
であり、従ってＰｂＯを増加させるには限界がある。こ
れに加えて、熱膨張係数αの制御、コア材との反応抑
制、耐水性の維持のためにＦｅ₂Ｏ₃を添加しているの
で、更にＰｂＯ含有量を減らさざるを得なくなり、この
ために融着温度が 500℃程度になってしまう。

【００８８】これによって、上記のような不都合が起こ
ることになる。また、耐水性改善のためにＡｌ₂Ｏ₃や
ＺｎＯを添加したいのであるが、ガラスロッドに成形で
きなくなるのでこれも断念せざるを得ず、耐水性にも不
安のあるガラスである。

【００８９】以上説明したように、本実施例によれば、
従来は結晶質を含んでいて完全なロッド状ガラスに成形
できなかった低融点、低反応性の組成（表１の試料１、
２、３の組成）でも、完全なガラス状態としたロッドを
製造でき、磁気ヘッドのコア結合用として極めて有用で
ある。

【００９０】以上、本発明の実施例を説明したが、上述
の実施例は本発明の技術的思想に基いて更に変形が可能
である。

【００９１】例えば、液状ガラス原料の坩堝からの押出
し方向は、ガス圧と液状ガラス原料の自重とによって可
能な範囲で鉛直方向以外の適宜の方向として良く、上記
押出しのためのノズルの位置も、適宜の位置として良
い。また、装置の各構成部分の構造、形状や配置等も種
々変更してよい。

【００９２】また、本発明によって製造されたロッド状
ガラスは、磁気ヘッドのコア結合用以外の目的（電子デ
バイスの封止やブラウン管のパネルとファンネルとの結
合等）に使用しても良好な結果が得られる。この場合、
ロッド状ガラスの組成は、目的に対応できる性質を示す
ような組成にできることは言う迄もない。

【００９３】

【発明の作用効果】本発明は上述した如く、溶融した液
状ガラス原料を、ガス圧と液状ガラス原料の自重とによ
り、20〜200cm/sec の速度で容器から押し出すようにし
ているので、押し出された液状ガラス原料が急冷されて
急速に凝固する。この急速凝固により、従来は結晶質を
含んで完全なロッド状ガラスになり得なかった組成の液
状ガラス原料でも、アモルファス状態で完全なロッド状
ガラスとすることができる。

【００９４】その結果、液状ガラス原料の組成を、所望
の性質を示す組成としてロッド状ガラスを製造すること
ができ、ガラス組成設計の自由度が大きくなって種々の
目的に対応できる。また、急冷急速凝固により、ロッド
状ガラスの製造スピードが速くなって量産性が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるロッド状ガラス製造装置
の概略断面図である。

【図２】液状ガラス原料押出し時の図１と同様の概略断
面図である。

【図３】ハードディスク用磁気ヘッドコアの拡大斜視図
である。

【図４】図３の部分拡大図である。

【図５】フロッピーディスク用磁気ヘッドコアの拡大斜
視図である。

【図６】同コアの磁気ギャップ周辺の拡大平面図であ
る。

【図７】ロッド状ガラス（ガラス棒）によるコア素材結
合の要領を示す斜視図である。

【図８】結合された同コア素材の斜視図である。

【図９】（Ａ）、（Ｂ）は坩堝の要部断面図である。

【図10】押し出された液状ガラス原料の冷却機構の一例
を示す概略縦断面図である。

【図11】同冷却機構の他の例を示す概略横断面図であ
る。

【図12】従来例によるハードディスク用磁気ヘッドコア
の図４と同様の拡大部分斜視図である。

【図13】低反応性ガラスを使用しない磁気ヘッドコアの
磁気ギャップ周辺の図６と同様の拡大平面図である。

【図14】従来例による引上げ線引法に用いるロッド状ガ
ラス製造装置の概略正面図である。

【図15】従来例による引下げ線引法に用いるロッド状ガ
ラス製造装置の概略正面図である。

【図16】同ロッド状ガラスの正面図である。

【符号の説明】

１・・・ロッド状ガラス製造装置２・・・ハウジング３・・・坩堝３ａ・・・ノズル４・・・ヒータ５・・・回転軸５ａ・・・アーム６・・・ストッパ機構７・・・モータ８・・・バルブ９・・・冷却機構 10・・・ロッド収納機構 11・・・制御機構 12ａ、12ｂ・・・ベベルギヤ 13・・・ガス供給管 15・・・メタル薄膜 16Ａ、16Ｂ、29Ａ、29Ｂ、29Ｃ、37Ａ・・・ボンディン
グガラス 19Ａ、19Ｂ、26Ａａ、26Ａｂ、26Ｂａ、26Ｂｂ、39・・
・コア 20、37・・・ロッド状ガラス 20Ａ・・・融液（溶融ガラス原料） 21、22・・・コア素材ブロック 30・・・ガス 38・・・結晶粒 40Ａ・・・界面 40Ｂ・・・侵食領域 52・・・冷却ガス 55・・・冷却管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者阿部淳博東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】容器、攪拌手段、ストッパ機構、加熱手
段、ガス供給手段及び制御機構を用い、前記容器中で溶
融させた液状ガラス原料を、ガス圧と前記液状ガラス原
料の自重とにより、20〜200cm/sec の速度で前記容器の
開口から押し出す、ロッド状ガラスの製造方法。
【請求項２】液状ガラス原料の粘度を 0.5Pa・sec 以
下とし、ガス圧を0.1kgf/cm²以上とする、請求項１に記
載された製造方法。
【請求項３】液状ガラス原料を押し出すために供給す
るガスとして不活性ガスを用いる、請求項１又は２に記
載された製造方法。
【請求項４】容器をほぼ鉛直方向に配置し、その開口
から液状ガラス原料をほぼ鉛直下方へ押し出す、請求項
１〜３のいずれか１項に記載された製造方法。
【請求項５】液状ガラス原料を押し出す開口の周囲に
円筒状のガイドを設ける、請求項１〜４のいずれか１項
に記載された製造方法。
【請求項６】円筒状のガイドを１〜10mmの長さに設け
る、請求項５に記載された製造方法。
【請求項７】液状ガラス原料を押し出す開口の径を
0.1〜3.0mm とする、請求項１〜６のいずれか１項に記
載された製造方法。
【請求項８】押し出された液状ガラス原料を冷却機構
によって冷却する、請求項１〜７のいずれか１項に記載
された製造方法。
【請求項９】液状ガラス原料の押し出し方向に沿って
円筒状の冷却通路を設け、この冷却通路内に冷却ガスを
流す、請求項８に記載された製造方法。
【請求項10】押し出された液状ガラス原料に対して、
対向した２方向からほぼ直交して冷却ガスを導入する、
請求項８又は９に記載された製造方法。
【請求項11】ガラス融着されるべき材料に対して低反
応性で低融点のガラスの原料を液状ガラス原料として用
いる、請求項１〜10のいずれか１項に記載された製造方
法。
【請求項12】磁気ヘッド構成材料の結合用のロッド状
ガラスを製造する、請求項１〜11のいずれか１項に記載
された製造方法。
【請求項13】液状ガラス原料を押し出すための開口を
有する容器、攪拌手段、ストッパ機構、加熱手段、ガス
供給手段及び制御機構を有する、請求項１〜12のいずれ
か１項に記載された方法を実施するための装置。
【請求項14】押し出された液状ガラス原料を冷却する
ための冷却機構を更に有する、請求項13に記載された装
置。
【請求項15】冷却機構が、請求項９又は10に記載され
た冷却を行えるように構成されている、請求項14に記載
された装置。