JPH11189423A - ガラス基板の作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガラス基板の成形精度を向上させることによ
り、製造工程の短縮を可能ならしめ、寸法精度の良好な
ガラス基板を安価に提供することを可能とするガラス基
板の作製方法を提供する。 【解決手段】 溶融ガラスを板状にプレス成形する工程
を含むガラス基板の作製方法である。プレス成形工程
が、溶融ガラスを所定形状に固化成形するダイレクトプ
レス工程と、ダイレクトプレス工程により得られたガラ
ス基板を、加熱条件下で再プレスすることにより、形状
の微調整もしくは変形を行うリヒートプレス工程とから
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、主にコンピュー
タの情報記録媒体として使用されるハードディスク用の
基板として用いられるガラス基板の作製方法に関し、特
に、ガラス基板の成形精度を向上させることにより、製
造工程の短縮を可能ならしめるガラス基板の作製方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】 近年、コンピュータの普及が急激に進
み、コンピュータの操作性を左右するオペレーションシ
ステム等のＯＳソフトや、ＯＳ上で作動する種々のプロ
グラムソフト等のソフトウェアが高容量化する傾向にあ
り、さらに、これらのプログラムを用いて作成されるデ
ータも、高容量化する傾向にある。

【０００３】 これに伴い、このような大量の情報を高
速に記録／読出することのできる情報記録媒体としての
ハードディスクの開発においては、従来のアルミニウム
金属を用いた基板に変えて、硬度や平滑性に優れるガラ
ス基板、特に結晶化ガラスを用いたガラス基板を用いる
動きが活発になっている。

【０００４】 一般的に、ガラス基板の作製方法は、図
１０のフローチャートに示されるように、ブランク工程
とサブストレート工程とに分けられる。ここで、ブラン
ク工程においては、まず、特定の組成に調合されたガラ
ス材料を溶融したものをプレス型に流し込んでプレス成
形する。

【０００５】 このプレス成形においては、図１１に示
すように、ノズル５１から押し出された溶融ガラス５２
を一定量ほどシャー５３で切断して、周囲を胴型５４の
円筒壁で囲まれた下型５５上へ落とし、上型５６で胴型
５４の上面を蓋した後に下型５５を押し上げて、上型５
６と下型５５および胴型５４によって囲まれた空間に溶
融ガラス５２が密に充填され、ディスク状のガラス基板
５７が作製される方法が採られる。

【０００６】 こうして、得られたガラス基板を結晶化
処理し、その後にガラス基板の内孔部を切断して内孔を
開け、欠けや割れ等の表面欠陥の有無を検査する。こう
して作製されたガラス基板はブランクと呼ばれる。

【０００７】 次に、サブストレート工程においては、
ブランクの表面をＳｉＣ微粉等の研磨剤によりラッピン
グ（一次ラッピング）した後、内外径を所定寸法・所定
形状に加工（チャンファリング）し、さらに、表面をラ
ッピング（二次ラッピング）して洗浄する。こうして得
られたブランクを、酸化セリウム微粉を用いて研磨し、
所定の平滑度に仕上げた後、超音波洗浄、ＩＰＡ洗浄を
施し、最後に表面欠陥等の有無を検査する。以上の工程
を経たブランクをサブストレートという。こうして得ら
れたサブストレートに磁気記録膜を施膜することによ
り、ガラスディスクが作製される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】 上述のように、従来
のガラス基板（サブストレート）の作製方法は、多くの
工程から成り立ち、しかも、ラッピングや研磨といった
長い加工時間を要し、しかも加工設備費および加工消耗
材料費の高くつく工程を多く含むために、加工コストが
高くつく問題があった。また、ラッピング等により除去
される無駄な部分が多いために、ガラス基板の成形に必
要とする原材料費が嵩むという問題もあった。

【０００９】 さらに、溶融ガラスが常に一定量ほどプ
レス型に供給されるように、作業環境、すなわち、溶融
ガラスの押し出し量や、押し出された溶融ガラスの切断
のタイミング、あるいは溶融ガラスの粘度調節（温度管
理）といった条件を一定としなれば、都度、異なる厚さ
のガラス基板が成形されることとなる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】 本発明は上述した従来
技術の問題点に鑑みてなされたものであり、すなわち、
本発明によれば、溶融ガラスを板状にプレス成形する工
程を含むガラス基板の作製方法において、当該プレス成
形工程が、溶融ガラスを所定形状に固化成形するダイレ
クトプレス工程と、当該ダイレクトプレス工程により得
られたガラス基板を、加熱条件下で再プレスすることに
より、形状の微調整もしくは変形を行うリヒートプレス
工程と、からなることを特徴とするガラス基板の作製方
法、が提供される。

【００１１】 本発明のガラス基板の作製方法において
は、プレス成形工程において、被加工ガラスを介せず、
直接に合わせられる接触部分を有するプレス用上下型を
用いることが好ましい。また、プレス成形工程において
は、被加工ガラスの余剰体積部を、被加工ガラスの外周
部に押し出す空間部を有するプレス用上下型を用いるこ
とが好ましい。さらに、プレス成形工程において、内孔
部および／または外周部とガラス基板部との境界部に、
チャンファーを形成することが好ましい。

【００１２】 さらに、本発明のガラス基板の作製方法
におけるリヒートプレス工程後に得られるガラス基板に
あっては、そのガラス基板における内孔部および／また
は外周部の厚さを、ガラス基板部よりも薄くした台形形
状とすることが好ましい。あるいは、リヒートプレス工
程後に得られるガラス基板を、そのガラス基板における
内孔部および／または外周部とガラス基板部との境界部
にノッチを入れた楔形状とすることもまた、好ましく、
台形形状と楔形状とを組み合わせた形状も好適に採用さ
れる。

【００１３】 なお、ダイレクトプレス工程であるかリ
ヒートプレス工程であるかにかかわらず、使用されるプ
レス用上下型は、共に台形型であるか、もしくは共に楔
型であるか、または一方が台形型であり他方が楔型であ
るかのいずれかの組み合わせが好適に採用される。な
お、このとき、上型と下型とでいずれの形状の型を用い
るかについての制限はない。また、ダイレクトプレス工
程と、その後のリヒートプレス工程に用いられるプレス
用上下型の組み合わせが、平板型に対して台形型もしく
は楔型、または台形型に対して台形型もしくは平板型、
または楔形に対して楔形のいずれかであることが好まし
い。

【００１４】 上述した種々のプレス用上下型を用いた
場合であっても、リヒートプレス工程においてガラス基
板にノッチを形成した場合には、ノッチに熱衝撃を加え
ることにより、そのノッチおいて内孔部および／または
外周部を、ガラス基板部から離隔すると、簡単に、製品
として不要な部分を除去することができるために好まし
い。なお、ガラス基板としては、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−
Ｌｉ₂Ｏ系の結晶化ガラスが好適に用いられる。

【００１５】

【発明の実施の形態】 上述の通り、本発明のガラス基
板の作製方法によれば、特に、ガラス基板の成形段階に
おける成形精度を向上させることで、後加工工程が大幅
に短縮化され、簡便化される。したがって、生産効率が
向上し、ガラス基板を安価に供給することが可能とな
る。

【００１６】 なお、本発明によるガラス基板の作製方
法は、上述したハードディスク用のガラス基板の作製に
限定されず、その他種々のガラス基板の作製に用いるこ
とができることはいうまでもないが、以下、ハードディ
スク用等のガラス基板として用いられる平板リング状の
形状を有するガラス基板の作製を主な例として説明する
こととする。

【００１７】 図１は、本発明のガラス基板の作製方法
におけるガラス基板の成形方法を示す説明図である。ま
ず最初に、溶融ガラス２をノズル４からダイレクトプレ
ス用下型１へ向かって押し出しまたは滴下し、一定量が
供給されるようにシャー３により溶融ガラスを切断した
後、ダイレクトプレス用上型５をダイレクトプレス用下
型１に押し当ててプレスし、所定形状のガラス基板１１
を作製する。このプレス工程をダイレクトプレス工程と
呼び、このようなプレス加工をダイレクトプレスと呼ぶ
こととする。

【００１８】 次に、固化・成形されたガラス基板１１
は、搬送アーム７の端部に配設された吸引盤６により吸
着され、リヒートプレス用下型８へと搬送される。そし
て、リヒートプレス用上型９をリヒートプレス用下型８
へ押し当ててプレスすることにより、所定形状へ変形等
させる。このときのプレス工程をリヒートプレス工程と
呼び、このようなプレス加工をリヒートプレスと呼ぶこ
ととする。続いて、リヒートプレスにより所定形状に作
製されたガラス基板１２は、搬送アーム１０により次工
程へと搬送される。

【００１９】 上述の通り、本発明にあっては、溶融ガ
ラスを板状にプレス成形する工程を含むガラス基板の作
製方法において、プレス成形工程が、溶融ガラスを所定
形状に固化・成形するダイレクトプレス工程と、ダイレ
クトプレス工程により得られたガラス基板を、加熱条件
下で再プレスすることにより、形状の微調整もしくは変
形を行うリヒートプレス工程とからなる。以下、このプ
レス成形工程について詳述する。

【００２０】 まず、溶融ガラス２の作製にあっては、
所定の原料粉末を所定組成に調合・混合したもの、ある
いは予め合成されたガラスの粉末やペレット等が、溶融
原料として好適に用いられる。さらに、後述する後加工
により一旦成形されたガラス基板から離隔された内孔部
や外周部といった部分を再利用することも可能である。
なお、使用されるガラスの種類や組成に特に限定はない
が、ハードディスク用ガラス基板としては、ＳｉＯ₂−
Ａｌ₂Ｏ₃−Ｌｉ₂Ｏ系の結晶化ガラスが好適に用いられ
る。

【００２１】 溶融ガラス２は、ノズル４から押し出さ
れるかもしくは滴下されるようにしてダイレクトプレス
用下型１へと供給される。ここで、ダイレクトプレス用
下型１は、溶融ガラス２の急速な冷却・固化およびこれ
に伴う大きな熱応力の発生を防止するために、溶融ガラ
ス２のガラス転移点等を考慮して、適度な温度に保持さ
れていることが好ましい。そして、ダイレクトプレス用
下型１と同等の温度に保持されたダイレクトプレス用上
型５をダイレクトプレス用下型１に押し当てて溶融ガラ
ス２をプレスし、所定形状に成形する。なお、ダイレク
トプレス用上下型１・５の形状設計に関しては、後述し
て説明することとする。

【００２２】 図２（ａ）〜（ｃ）は、このダイレクト
プレスにより作製されるガラス基板１１の形状の種々の
実施形態を示す径方向の断面図であるが、平板形状もし
くは台形形状あるいは楔形状が代表的な例として挙げら
れる。ここで、いずれの形状のガラス基板１１も、最終
的なガラス基板となるべきガラス基板部１１Ａと、供給
された溶融ガラス２のうち、余剰に供給されたガラスが
外周に押し出されて形成された外周部１１Ｃとからな
り、平板リング状等の内孔を有する形状のガラス基板を
作製する場合には、内孔部１１Ｂをガラス基板に設ける
ことが好ましい。

【００２３】 図２（ａ）の平板形状は、平板リング状
等の内孔を形成する必要のないガラス基板のみならず、
次工程であるリヒートプレス工程との組合せにより、平
板リング状等の種々の形状のガラス基板の作製にも適し
た前駆体形状として広く用いられる。また、ここで、外
周部１１Ｃを後加工工程においてガラス基板部１１Ａか
ら離隔するときの加工負荷を低減するために、外周部１
１Ｃはガラス基板部１１Ａよりも薄く成形されるよう
に、ダイレクトプレス用上下型１・５の形状および溶融
ガラス２の供給量が調整されることが好ましい。

【００２４】 図２（ｂ）の台形形状は、内孔を形成す
る平板リング状のガラス基板の作製に好適な形状の一実
施形態であり、内孔部１１Ｂは、前述した平板形状にお
ける外周部１１Ｃと同様に後加工による離隔加工を容易
ならしめるために、ガラス基板部１１Ａよりも薄くなる
ように設定されていることが好ましい。

【００２５】 さらに、図２（ｃ）の楔形状において
は、内孔部１１Ｂおよび／または外周部１１Ｃとガラス
基板部１１Ａとの境界部にノッチ１３が形成されてお
り、後述するように、このノッチ１３に熱衝撃を加える
ことによって、容易にノッチ１３の部分において、内孔
部１１Ｂと外周部１１Ｃをガラス基板部１１Ａから離隔
することが可能である。

【００２６】 図２に例示したガラス基板１１の形状に
おいては、内孔部１１Ｂおよび／または外周部１１Ｃと
ガラス基板部１１Ａとの境界部に、チャンファー１４、
すなわち、面取り部が設けられている。このようなチャ
ンファー１４は、製品たるガラス基板（以下、「製品」
と記す。）の欠けを防止し、機械的な強度を保つ意味で
重要であるが、本発明においては、従来技術によるガラ
ス基板の作製方法において必要不可欠とされるチャンフ
ァー加工工程を省略する意味での重要度が非常に高い。
すなわち、ダイレクトプレスの状態で、ある程度の加工
精度を有するチャンファー１４を形成することで、さら
には後工程であるリヒートプレスによりその加工精度を
より高め、内孔部１１Ｂおよび／または外周部１１Ｃを
ガラス基板部１１Ａから離隔することにより、実質的に
チャンファー加工（チャンファリング）工程を省くこと
が可能となる。

【００２７】 このようにしてダイレクトプレスにより
作製されたガラス基板１１は、次いで、リヒートプレス
にかけられる。ここで、平板リング状のガラス基板を作
製する場合、リヒートプレスによりガラス基板１１は、
たとえば、図２（ａ）の平板形状または（ｂ）の台形形
状から図３（ａ）の台形形状に、あるいは、図２（ａ）
の平板形状または（ｃ）の楔形状から図３（ｂ）の楔形
状にそれぞれ、変形ないし高精度化されるようにプレス
加工され、ガラス基板１２となる。

【００２８】 なお、図２（ａ）の平板形状から、同様
の平板形状へと寸法精度を高めるリヒートプレスも好適
に採用されることはいうまでもなく、後述する図７に示
すように、図２（ｂ）に示した台形形状のガラス基板１
１における内孔部１１Ｂおよび外周部１１Ｃとガラス基
板部１１Ａとの境界に、ノッチ１３を形成したような台
形楔形状とすることも、また、好ましい。こうして、ガ
ラス基板１２においても、ガラス基板１１と同様に、ガ
ラス基板部１２Ａ、内孔部１２Ｂ、外周部１２Ｃ、ノッ
チ１３、チャンファー１４が形成される。

【００２９】 ここで、リヒートプレスに使用される上
下型８・９は、一旦ダイレクトプレスにより成形された
ガラス基板１１がリヒートプレス加工圧力下で変形する
程度に軟化する程度に高い温度に加熱維持される必要が
ある。このため、リヒートプレス工程においては、所定
のリヒートプレス温度に維持されたリヒートプレス用下
型８上に処理すべきガラス基板１１を載置し、同じく所
定温度に保持されたリヒートプレス用上型９を押し当て
てガラス基板１１をプレス処理した後、成形されたガラ
ス基板１２を搬送アーム１０を用いて所定位置まで移動
させて徐冷する方法が好適に採用される。

【００３０】 さて、上述した図２および図３に示した
種々の形状のガラス基板１１・１２を成形するにあたっ
て使用されるプレス上下型は、ダイレクトプレス工程で
あるかリヒートプレス工程であるかにかかわらず、とも
に台形型であるか、もしくは共に楔型であるか、または
一方が台形型であり他方が楔型であるか、のいずれかの
組み合わせが好適に採用される。したがって、例えば、
ガラス基板の一方の面を台形型とし、他方の面を楔型と
してもかまわず、上型と下型とでいずれの形状の型を用
いるかについての制限もない。

【００３１】 なお、プレス用上下型における台形型と
は、台形形状のガラス基板１１・１２の作製に使用され
るものであり、そのプレス面の形状は、台形形状のガラ
ス基板１１・１２と相補するものであることはいうまで
もない。したがって、台形型のプレス面は、台形形状の
ガラス基板１１・１２におけるガラス基板部１１Ａ・１
２Ａを形成するための深い溝部と、内孔部１１Ｂ・１２
Ｂおよび外周部１１Ｃ・１２Ｃを形成する浅い溝部、お
よびこれらの溝部の間にチャンファー１４が形成される
部分を有する。

【００３２】 プレス用上下型における平板型および楔
型においても、台形型と同様に定義され、したがって、
平板型のプレス面は、ガラス基板部１１Ａ・１２Ａを形
成する深い溝部と外周部１１Ｃ・１２Ｃを形成する浅い
溝部、およびこれらの溝部の間にチャンファー１４が形
成される部分を有し、また、楔型のプレス面は、ガラス
基板部１１Ａ・１２Ａや内孔部１１Ｂ・１２Ｂ、外周部
１１Ｃ・１２Ｃを形成する溝部において、ガラス基板部
１１Ａ・１２Ａと内孔部１１Ｂ・１２Ｂとの間およびガ
ラス基板部１１Ａ・１２Ａと外周部１１Ｃ・１２Ｃとの
間にノッチ１３を形成する凸部を有する。

【００３３】 また、ダイレクトプレス工程と、これに
続いて行われるリヒートプレス工程に用いられるプレス
用上下型の組み合わせとしては、表１に示す種々のもの
が挙げられるが、このうち、特に、ダイレクトプレス工
程にあっては平板型でリヒートプレス工程にあっては台
形型もしくは楔型、またはダイレクトプレス工程にあっ
ては台形型でリヒートプレス工程にあっては台形型もし
くは平板型、またはダイレクトプレス工程にあっては楔
形でリヒートプレス工程にあっても楔形のいずれかであ
ることが、特に好ましい。

【００３４】

【表１】

【００３５】 なお、上述したダイレクトプレス用上下
型１・５およびリヒートプレス用上下型８・９として
は、好適には、熱伝導性が良好な炭化タングステンや金
属炭化物もしくは金属窒化物等のセラミック製のものが
好適に用いられる。また、ハードディスク用ガラス基板
には、現状、製品として厚みが０．６４５ｍｍ±０．０
０３ｍｍ、平行度が６μｍ以下、平坦度が５μｍ以下お
よび面粗度がＲａで０．１μｍ以下の形状が要求されて
いるが、上述したダイレクトプレス工程とリヒートプレ
ス工程との組合せにより、ダイレクトプレス工程後に、
厚みが０．９ｍｍ±０．０２ｍｍ、平行度が２０μｍ以
下、平坦度が１００μｍ以下および面粗度がＲａで０．
５μｍ以下の形状が得られ、さらに、リヒートプレス後
においては、厚みが０．７ｍｍ±０．０１ｍｍ、平行度
が１０μｍ以下、平坦度が１０μｍ以下および面粗度が
Ｒａで０．２μｍ以下のガラス基板を得ることが可能と
なる。

【００３６】 さらに、ガラス基板の結晶化処理を７０
０℃〜８００℃程度の範囲で、約３時間から１２時間の
範囲で行うことにより、厚みが０．６９ｍｍ±０．０１
ｍｍ、平行度が１０μｍ以下、平坦度が５μｍ以下およ
び面粗度がＲａで０．２μｍ以下の形状を有するガラス
基板が得られる。最後に、製品として要求される厚み
０．６４５ｍｍ±０．００３ｍｍ、平行度が６μｍ以
下、平坦度が５μｍ以下および面粗度がＲａで０．１以
下の仕様が満たされない場合は、＃６００のレジン砥石
で精研磨することにより、前記の製品に対する要求形状
を満足するガラス基板を得ることが可能となる。

【００３７】 このように、本発明のガラス基板の作製
方法にあっては、ガラス基板のプレス成形段階におい
て、製品形状に極めて近い厚みや平行度等が得られるこ
とから、基本的に従来のガラス基板の作製方法に必要不
可欠であり、しかも製品のコスト高の大きな原因となっ
ていたガラス基板面のラッピング工程を省くことが可能
となり、また、最終研磨工程における研磨代を従来より
浅くすることができることから、加工時間の短縮と設備
コストの低減が図られる。

【００３８】 上述したダイレクトプレスとリヒートプ
レスを用いる本方法によるガラス基板の成形方法および
これに使用するプレス用上下型１・５・８・９と、これ
により成形されるガラス基板１１・１２の形状は、ガラ
ス基板部１１Ａ・１２Ａより離隔すべき、内孔部１１Ｂ
・１２Ｂおよび／または外周部１１Ｃ・１２Ｃの離隔方
法と密接な関係を有する。

【００３９】 平板リング状のガラス基板の作製におけ
る内孔部と外周部の離隔、すなわち、内径加工と外形加
工の方法としては、内外径同芯カップ砥石を使用する方
法もしくは別々の内径加工用砥石と外径加工用砥石を用
いる方法、あるいはチルカットによる方法のいずれかを
用いることが好ましく、前者の砥石による方法を用いる
場合には、リヒートプレス工程においてガラス基板は好
ましくは図３（ａ）の台形形状に成形され、後者の方法
を用いる場合には、ガラス基板は好ましくは図３（ｂ）
の楔形状に成形される。以下、これら各場合について説
明する。

【００４０】 図４は、台形形状のガラス基板２１を、
内外径同芯カップ砥石２２（以下、単に「カップ砥石」
という。）を用いて加工する状態を示す説明図である。
カップ砥石２２においては、内径砥石２２Ａと外径砥石
２２Ｂとが、同芯円状に配置されており、カップ砥石２
２を回転させながらガラス基板２１に押し当てること
で、ガラス基板２１における内孔部２１Ｂおよび外周部
２１Ｃが、ガラス基板部２１Ａから切断される。

【００４１】 ここで、内孔部２１Ｂおよび外周部２１
Ｃは、ガラス基板部２１Ａよりも薄く成形されているの
で、平坦な一枚板状のガラス基板を切断するよりも、切
断代が少ない分だけ加工時間が短縮され、カップ砥石２
２の摩耗も少なくなり、加工コストを抑えることが可能
となる。また、内孔部２１Ｂおよび外周部２１Ｃとガラ
ス基板部２１Ａとの境界にはチャンファー２３が形成さ
れているので、内外径加工後に、改めてチャンファリン
グを行う必要がない。さらに、ガラス基板部２１Ａから
離隔された内孔部２１Ｂと外周部２１Ｃは、ガラスの塊
の状態で得られることから、これらを分離・洗浄するこ
とは容易であり、したがって、ガラス基板を作製する際
の溶融原料として再利用することも可能である。

【００４２】 このようなカップ砥石２２による内外径
加工を可能ならしめるために、台形形状のガラス基板２
１の成形に使用されるダイレクトプレス用もしくはリヒ
ートプレス用の上下型３１の詳細な形状について図５に
示す。ここで、上下型３１は、図１１に示したものとは
異なり、それぞれがガラス基板２１となる被加工ガラ
ス、すなわち溶融ガラス２もしくはダイレクトプレス後
のガラス基板１１を介せず、直接に合わせられる部分、
すなわち接触部分３２を有している。

【００４３】 つまり、従来のプレス成形においては、
図１１に示したように、プレス用の上下型５５・５６が
被加工ガラス（溶融ガラス５２）を介して接するため
に、プレス後のガラス基板５７の厚みは、上下型５５・
５６に充填されたガラス量に依存し、そのため、下型５
５へ供給される溶融ガラス５２の重量管理を厳重に行う
ことが必要とされる。これに対し、本方法においては、
上下型３１の接触により常に一定厚みのガラス基板２１
を作製することができ、余剰に供給された溶融ガラスも
しくはリヒートプレスによる変形により生じた余剰体積
分のガラスは空間部３３に押し出され、しかも、空間部
３３に押し出されたガラスにより形成される外周部２１
Ｃも一定厚みに成形される。

【００４４】 なお、供給された溶融ガラスの量が多す
ぎたときのダイレクトプレス、および供給された溶融ガ
ラスの量が多すぎたために外周部が大きく形成されたガ
ラス基板のリヒートプレスにあっても、接触部分３２に
余剰のガラスが浸入しないように、空間部３３は完全に
充填されず、ある程度の空間が残る大きさに設定されて
いることが好ましい。

【００４５】 こうして、本方法においては、上下型３
１の形状精度に応じた高いプレス加工精度を有するガラ
ス基板２１が得られる利点がある。これにより、後工程
において成形されたガラス基板２１の厚みを研磨する工
程を省くことができるか、もしくは研磨を行うとしても
その研磨代を極めて薄くすることが可能となり、加工コ
ストを低減することが可能となる。

【００４６】 次に、上下型３１の各部の寸法設定につ
いて説明する。まず、最終的なチャンファー２３の勾配
θは、一般的には４５゜であるが、これに限定されな
い。また、ガラス基板部２１Ａの厚みは、製品の厚さ
と、後加工に研磨工程を含む場合は加工代を考慮して決
定される。さらに、内孔部２１Ｂおよび外周部２１Ｃの
厚みは、製品に要求されるチャンファー寸法の許容幅と
上述したカップ砥石２２を用いた内外径加工精度により
決定され、その説明図を図６に示した。

【００４７】 図６（ａ）、（ｂ）においては、勾配部
の勾配θは４５゜に設定されている。ここで、図６
（ａ）において、内孔部２１Ｂもしくは外周部２１Ｃと
ガラス基板部２１Ａとの境界である線ＡＡ’を基準線と
して、勾配部をほとんど加工しない位置、すなわち、勾
配部を最小限に削除する位置と基準線ＡＡ’との距離を
加工の最小値Ａｍｉｎ、一方、勾配部を多く削除する位
置と基準線ＡＡ’との距離を加工の最大値Ａｍａｘとす
る。これに対し、図６（ｂ）に示されるように、ガラス
基板部２１Ａにおける勾配部と平板部との境界線ＢＢ’
を基準線として、製品として要求されるチャンファーの
許容寸法のうち、最も短いチャンファー規格位置と基準
線ＢＢ’との距離をＣｍｉｎ、一方、最も長いチャンフ
ァー規格位置と基準線ＢＢ’との距離をＣｍａｘとす
る。

【００４８】 内孔部２１Ｂもしくは外周部２１Ｃの厚
みをＴｈ、チャンファー部の最大厚み、すなわち平板部
の厚みをＴｃとすると、 （Ｔｃ−Ｔｈ）／２＝Ｃｍａｘ＋Ａｍｉｎ＝Ｃｍｉｎ＋
Ａｍａｘ の関係が成り立ち、ここで、上下型３１それぞれの型に
おける内孔部２１Ｂおよび外周部２１Ｃの厚みをＴ２と
すると、 Ｔｈ＝２×Ｔ２ であるので、 Ｔ２＝Ｔｃ／２−（Ｃｍａｘ＋Ａｍｉｎ） ＝Ｔｃ／２−（Ｃｍｉｎ＋Ａｍａｘ） となり、すなわち、Ｔ２が製品のチャンファー寸法許容
幅と内外径加工精度に依存して決まることとなる。

【００４９】 ガラス基板２１の半径および内径を決定
する上下型３１の寸法Ｒ２およびＲ３は、製品の規格寸
法により定められ、上下型３１においてガラスで充填す
ることの可能な部分の外側半径Ｒ１は、上下型３１に供
給されるガラス量のばらつきによって定まる。すなわ
ち、空間部３３の容積は、 （ガラス供給量の最大値）−（ガラス供給量の最小値）
／ガラス密度＜ ２×（Ｒ１²−Ｒ２²）×π×Ｔ２ の関係を満たさなければならず、これにより、外側半径
Ｒ１を求めることができる。なお、これにより空間部３
３の径方向の長さＥは、Ｒ１とＲ２との差により求めら
れる。

【００５０】 続いて、図７に、楔形状のガラス基板２
４を、チルカットにより加工する状態を示す説明図を示
す。ここで、図７は、ガラス基板２４の径方向における
断面図であり、ガラス基板２４は、上述した台形形状の
ガラス基板２１において、ノッチ２５を形成した台形楔
形状のものである。なお、ガラス基板２４においてもチ
ャンファー２６が形成されている。

【００５１】 チルカットとは、高温に熱したガラス基
板に、冷却した金属等を接触させ、そこに生じる熱歪み
を利用して、所定の寸法にガラスを切断する方法であ
り、前述したカップ砥石２２を用いる内外径加工方法に
比べて、短時間で加工を行うことができる利点がある。
こうして、図７においては、ガラス基板２４に設けられ
たノッチ２５において、冷却された同心円の内径加工刃
２７Ａと外径加工刃２７Ｂを有する金属治具２７を接触
させてノッチ２５に熱衝撃を加え、ノッチ２５において
クラックを発生せしめて、内孔部２４Ｂおよび外周部２
４Ｃをガラス基板部２４Ａから離隔する。したがって、
チルカットを行う方法は、ガラス基板２４が加熱されて
いる状態で行う必要があるため、ダイレクトプレスの
後、もしくはリヒートプレスの後、あるいはリヒートプ
レス後の徐冷工程の途中のいずれかの段階で行うことが
できる。

【００５２】 ガラス基板２４のように、チルカットに
適した形状のガラス基板を作製するにあたって使用され
る上下型３５の例を図８に示した。上下型３５は、それ
ぞれ同じ形状のものを対向させて用いることが一般的で
あり、また、好ましいが、図２あるいは図３に示した種
々のガラス基板の形状を与える型、たとえば、ガラス基
板２４の一面を平板とするような形状の型や、これらの
型の形状を組み合わせた型を用いても構わない。

【００５３】 上下型３５は、前述した図５に示した台
形形状のガラス基板２１の作製に使用された上下型３１
と同様の特徴を有している。さらに、上下型３５は、そ
れぞれがガラス基板２４を介せずに接する接触部分３６
を有するため、ガラス基板２４の両面に形成される対向
するノッチ２５の深部間の厚さＧを一定とする加工精度
が保たれることから、チルカットにおける内外径加工形
状をも一定に制御することが可能となる。

【００５４】 こうして、上述したカップ砥石２２また
はチルカットによる内外径加工を終了したガラス基板に
ついては、ガラス基板材料が結晶化ガラスである場合に
は、続いて結晶化処理が行われる。この結晶化処理によ
りガラス基板には若干の体積変化が生ずることから、こ
の体積変化によって次工程である最終的なガラス基板の
内外径の同芯度加工（以下、「同芯度加工」という。）
における加工代が多くならないように、カップ砥石２２
またはチルカットによる内外径加工位置を設定すること
が好ましい。なお、ガラス基板材料が結晶化処理を必要
としないものの場合には、内外径加工後に同芯度加工が
行われる。

【００５５】 同芯度加工は、カップ砥石２２またはチ
ルカットにより形成された加工端面のエッジが立たない
ように、細かい砥石で研削しながら、同芯度をより高精
度に仕上げる工程であり、必要に応じて酸化セリウムを
研磨材といてナイロンブラシにより端面研磨工程が付加
される。そして最後に、製品に要求されるガラス基板特
性に満足するように、ガラス基板の両表面に微浅な精研
磨が施され、製品たるガラス基板、即ち、サブストレー
トが作製される。なお、精研磨の方法としては、＃６０
０のレジン砥石を用い、１０００ｒｐｍから５０００ｒ
ｐｍの回転数で行うものが好ましい。

【００５６】 上述した本発明によるガラス基板の作製
方法をフローチャートで示すと図９のように表され、製
品たるサブストレートの完成までの工程は、図１０と比
較して極端に短縮される。しかも、ガラス基板の作製工
程中、最も加工時間が長くかかり、設備コストの嵩むラ
ッピング工程が省略される。以下、本発明を実施例によ
り説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。

【００５７】

【実施例】 （実施例１）溶融ガラスとして、ＳｉＯ₂
が７７ｗｔ％、Ａｌ₂Ｏ₃が５ｗｔ％、Ｌｉ₂Ｏが５ｗｔ
％で、残部が微量成分からなるＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｌ
ｉ₂Ｏ系ガラスを用いた。このガラスをガラス溶融炉に
て１４００℃にて溶融し、１３００℃に保持されたノズ
ルより、６００℃に予熱された図５に示した台形形状の
ガラス基板を与えるダイレクトプレス用下型に押し出し
た。このとき、下型に供給される溶融ガラスの重量が約
１５ｇとなるように、ノズル端部近くに配設されたシャ
ーにより押し出された溶融ガラスを切断した。

【００５８】 続いて、６００℃に予熱されたダイレク
トプレス用上型により、溶融ガラスを１２０ｋｇ／ｃｍ
²で１秒間ほど加圧し、ダイレクトプレスを行った。通
常、ダイレクトプレス後のガラス基板は冷却することな
く、次工程であるリヒートプレス工程に送られるが、別
試験により、この段階で、成形されたガラス基板は、厚
みが０．９ｍｍ±０．０２ｍｍ、平行度が２０μｍ以下
に仕上がっていることを確認した。

【００５９】 次に、ダイレクトプレス後、上型を成形
されたガラス基板から外し、ガラス基板は、搬送アーム
によりリヒートプレス用下型へと移される。ここで、リ
ヒートプレス用下型としても、ダイレクトプレス用上下
型と同様に、台形形状のガラス基板を与える形状のもの
を用いて、その予熱温度を７００℃とし、同様に７００
℃に予熱されたリヒートプレス用上型により、ガラス基
板に、３０ｋｇ／ｃｍ２の圧力で９秒間のプレス成形を
施した。

【００６０】 リヒートプレス後のガラス基板を、上型
を外した後に搬送用アームにより、リヒートプレス用下
型から４５０℃に設定された徐冷炉に移した。こうし
て、徐冷の終了したガラス基板は、この段階で、厚みが
０．７ｍｍ±０．０１ｍｍ、平行度が１０μｍ以下に仕
上がった。次いでこのガラス基板を内外径同芯カップ砥
石により、内外径加工を行い、内孔部および外周部を離
隔し、内径が２３．８ｍｍ±０．１５ｍｍ、外径が８
５．２ｍｍ±０．１５ｍｍに仕上げた。

【００６１】 さらに、ガラス基板の結晶化処理を、窒
素雰囲気下、７７０℃で４時間行い、厚みが０．６８ｍ
ｍ±０．０１ｍｍ、平行度が７μｍ、平坦度が５μｍ、
面粗度がＲａで０．０２μｍ以下のガラス基板を得、次
いで同芯度加工を行い同芯度を７μｍ以下とし、最後
に、＃６００のレジン砥石で精研磨することにより、厚
みが０．６４５ｍｍ±０．００３ｍｍ、平行度が５μ
ｍ、平坦度が４μｍ、面粗度がＲａで０．０８μｍとい
う、製品としての要求規格を満足するガラス基板（サブ
ストレート）が得られた。

【００６２】（実施例２）実施例１と同様にして、溶融
ガラスを、図８に示した楔形状のガラス基板の形状を与
えるダイレクトプレス用下型に所定量ほど押し出した。
このときの下型の予熱温度は６００℃である。続いて、
６００℃に予熱された下型と同形状を有するダイレクト
プレス用上型により、溶融ガラスを２０ｋｇ／ｃｍ²で
１秒間ほど加圧し、ダイレクトプレスを行った。

【００６３】 ダイレクトプレス後のガラス基板を、ダ
イレクトプレスと同様の楔形状のガラス基板の与えるリ
ヒートプレス用上下型により、さらに、３０ｋｇ／ｃｍ
²の圧力で９秒間ほどプレス成形し、４５０℃に設定さ
れた徐冷炉に移した。この徐冷の途中で、冷却した金属
治具によるチルカットを、ガラス基板に形成されたノッ
チに施し、内孔部と外交部の離隔、すなわち内外径加工
を施した。こうして徐冷が終了したガラス基板の各部の
寸法は、厚みが０．６４５ｍｍ±０．００２ｍｍ、平行
度が５μｍ以下、平坦度が５μｍ以下および面粗度がＲ
ａで０．０５であった。

【００６４】

【発明の効果】 上述の通り、本発明のガラス基板の作
製方法によれば、従来よりも高精度にガラス基板が成形
されるため、後加工工程が短縮され、これにより、原材
料費、加工設備費、加工消耗材料費、加工時間等の大幅
な節減が可能となり、結果として、ガラス基板の製品価
格を大幅に低減することが可能となる優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のガラス基板の作製方法におけるガラ
ス基板の成形方法の説明図である。

【図２】 本発明のガラス基板の作製方法におけるダイ
レクトプレスにより成形されるガラス基板の形状の一実
施形態を示す断面図である。

【図３】 本発明のガラス基板の作製方法におけるリヒ
ートプレスにより成形されるガラス基板の形状の一実施
形態を示す断面図である。

【図４】 本発明のガラス基板の作製方法に使用される
カップ砥石によるガラス基板の内外径加工の説明図であ
る。

【図５】 本発明のガラス基板の作製方法に使用される
プレス用上下型の形状設計に関する説明図である。

【図６】 本発明のガラス基板の作製方法によるガラス
基板のチャンファーの形状設計に関する説明図である。

【図７】 本発明のガラス基板の作製方法におけるチル
カットの説明図である。

【図８】 本発明のガラス基板の作製方法に使用される
プレス用上下型の形状設計に関する別の説明図である。

【図９】 本発明のガラス基板の作製方法を示すフロー
チャートである。

【図１０】 従来のガラス基板の作製方法を示すフロー
チャートである。

【図１１】 従来のガラス基板の成形方法を示す説明図
である。

【符号の説明】 １…ダイレクトプレス用下型、２…溶融ガラス、３…シ
ャー、４…ノズル、５…ダイレクトプレス用上型、６…
吸引盤、７…搬送アーム、８…リヒートプレス用下型、
９…リヒートプレス用上型、１０…搬送アーム、１１・
１２…ガラス基板、１１Ａ・１２Ａ…ガラス基板部、１
１Ｂ・１２Ｂ…内孔部、１１Ｃ・１２Ｃ…外周部、１３
…ノッチ、１４…チャンファー、２１…ガラス基板、２
１Ａ…ガラス基板部、２１Ｂ…内孔部、２１Ｃ…外周
部、２２…内外径同芯カップ砥石（カップ砥石）、２２
Ａ…内径砥石、２２Ｂ…外径砥石、２３…チャンファ
ー、２４…ガラス基板、２４Ａ…ガラス基板部、２４Ｂ
…内孔部、２４Ｃ…外周部、２５…ノッチ、２６…チャ
ンファー、２７…金属治具、２７Ａ…内径加工刃、２７
Ｂ…外径加工刃、３１…上下型、３２…接触部分、３３
…空間部、３５…上下型、３６…接触部分、５１…ノズ
ル、５２…溶融ガラス、５３…シャー、５４…胴型、５
５…下型、５６…上型、５７…ガラス基板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三大寺 秀人 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融ガラスを板状にプレス成形する工程
   を含むガラス基板の作製方法において、 当該プレス成形工程が、 溶融ガラスを所定形状に固化成形するダイレクトプレス
   工程と、 当該ダイレクトプレス工程により得られたガラス基板
   を、加熱条件下で再プレスすることにより、形状の微調
   整もしくは変形を行うリヒートプレス工程と、 からなることを特徴とするガラス基板の作製方法。
2. 【請求項２】 当該プレス成形工程において、 被加工ガラスを介せず、直接に合わせられる接触部分を
   有するプレス用上下型を用いることを特徴とする請求項
   １記載のガラス基板の作製方法。
3. 【請求項３】 当該プレス成形工程において、 被加工ガラスの余剰体積部を、当該被加工ガラスの外周
   部に押し出す空間部を有するプレス用上下型を用いるこ
   とを特徴とする請求項１または２記載のガラス基板の作
   製方法。
4. 【請求項４】 当該プレス成形工程において、 内孔部および／または外周部とガラス基板部との境界部
   に、チャンファーを形成することを特徴とする請求項１
   〜３のいずれか一項に記載のガラス基板の作製方法。
5. 【請求項５】 当該リヒートプレス工程後に得られるガ
   ラス基板を、 当該ガラス基板における内孔部および／または外周部の
   厚さをガラス基板部よりも薄くした台形形状とすること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のガラ
   ス基板の作製方法。
6. 【請求項６】 当該リヒートプレス工程後に得られるガ
   ラス基板を、 当該ガラス基板における内孔部および／または外周部と
   ガラス基板部との境界部にノッチを入れた楔形状とする
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の
   ガラス基板の作製方法。
7. 【請求項７】 当該プレス用上下型が、共に台形型、も
   しくは共に楔型、または一方が台形型で他方が楔型のい
   ずれかの組み合わせで用いられることを特徴とする請求
   項１〜６のいずれか一項に記載のガラス基板の作製方
   法。
8. 【請求項８】 当該ダイレクトプレス工程と、その後の
   当該リヒートプレス工程に用いられるプレス用上下型の
   組み合わせが、平板型に対して当該台形型もしくは当該
   楔型、または当該台形型に対して当該台形型もしくは当
   該平板型、または当該楔形に対して当該楔形のいずれか
   であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に
   記載のガラス基板の作製方法。
9. 【請求項９】 当該ノッチに熱衝撃を加えることによ
   り、当該ノッチにおいて当該内孔部および／または当該
   外周部を、当該ガラス基板部から離隔することを特徴と
   する請求項６〜８のいずか一項に記載のガラス基板の作
   製方法。
10. 【請求項１０】 ガラス基板として、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ
    ₃−Ｌｉ₂Ｏ系の結晶化ガラスを用いることを特徴とする
    請求項１〜９のいずれか一項に記載のガラス基板の作製
    方法。