JPH11228149A

JPH11228149A - ガラス基板の作製方法

Info

Publication number: JPH11228149A
Application number: JP2539998A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ota; 隆太田; Akio Enomoto; 明夫榎本; Hideto Sandaiji; 秀人三大寺; Toshiki Goto; 利樹後藤
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1998-02-06
Filing date: 1998-02-06
Publication date: 1999-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】滴下等される溶融ガラスを切断して形成され
るゴブに生じたシャーマークを、汎用的かつ簡便な方法
によって消失させ、品質の良好なガラス基板を提供する
とともに、ガラス基板の作製工程を短縮させる。【解決手段】溶融ガラス２を所定形状にプレス成形す
る工程を含むガラス基板の作製方法である。プレス下型
１Ａに滴下され、もしくは押し出された溶融ガラスたる
ゴブ５を加熱しながら、もしくは加熱後に、プレス上下
型１Ａ・１Ｂによりプレス成形を行う。

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に伴っ
て、これらのプログラム上で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きている。

【０００４】一般的に、このようなガラス基板の作製
方法は、図９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
でプレス成形が行われる。

【０００５】このプレス成形においては、従来から、
図１０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
ることで、上型５６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を密に充填し、ディスク
状のガラス基板５７を作製する方法が採られている。

【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中心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（１次ラッピング）した後、内外径を所定寸法および
所定形状に加工するチャンファリングを行い、さらに、
表面をラッピング（２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、ＩＰ
Ａ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は最終的に磁気記録膜が
施膜される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従
来の製品たるガラス基板、すなわち、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、成形
されたガラス基板においては、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。加えて、
ガラス基板の欠けを防止し、機械的な強度を保つ意味で
も重要なチャンファー加工にも長い加工時間を要し、か
つ、専用の加工機械を必要とする問題もある。

【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
ガラスの滴下量もしくは押し出し量や、滴下等される溶
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といった問題
も生ずる。

【００１０】ここで、シャーにより切断され、プレス
下型上に滴下等された溶融ガラスは一般的に「ゴブ」と
呼ばれ、プレス下型に滴下等するまでの間、およびプレ
ス下型に滴下されてから実際にプレス成形されるまでの
間の温度低下によって粘度が上昇し、プレス成形時に必
要とされる十分な流動性を得ることができなくなる場合
がある。この場合、たとえゴブの体積が所定量とされて
いても、所定の厚みまでプレスすることができなくなり
所定の外径を得ることが困難となる問題が生ずる。

【００１１】これらガラス基板を所定形状に成形する
上での問題に対し、図１０に示したように、溶融ガラス
５２をシャー５３で切断するガラス基板の作製方法にあ
っては、シャー５３が接する溶融ガラス５２表面あるい
は内部に、急冷による収縮跡、傷、泡等のいわゆるシャ
ーマークと呼ばれる欠陥を生ずるといった品質的な問題
がある。

【００１２】このような問題点に対し、シャーマーク
の発生を抑制した、特にレンズを主としたガラス素子の
作製方法が、特開昭６１−１４６７２１号公報や特開平
２−３４５２５号公報および特開平６−４８７４６号公
報等に開示されている。

【００１３】しかしながら、これらに開示されたガラ
ス素子の製造方法は、シャーを用いずに溶融ガラスの滴
下条件や滴下方法を検討してなされたものであるため、
溶融ガラスの粘度調節や滴下条件をガラスの材質ごとに
適宜好適な値に設定しなければならない点で汎用性に欠
け、また、ゴブの表面張力を一定とする温度条件に設定
しなければ所定形状のガラス素子が得られ難い点で、製
造条件の厳密な管理が要求される方法と考えることがで
きる。

【００１４】

【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、その目的と
するところは、汎用性があり、しかも簡便な方法によっ
てシャーマークを消失させた品質的に良好なガラス基板
を提供し、かつガラス基板の作製工程を短縮することに
ある。

【００１５】すなわち、本発明によれば、溶融ガラス
を所定形状にプレス成形する工程を含むガラス基板の作
製方法であって、プレス下型に滴下され、もしくは押し
出された溶融ガラスを加熱し、その後にプレス上下型に
よりプレス成形を行うことを特徴とするガラス基板の作
製方法、が提供される。

【００１６】本発明のガラス基板の作製方法において
は、プレス上下型として、溶融ガラスを介せず、直接に
合わせられる接触部を有するものが好適に用いられ、さ
らに、溶融ガラスの余剰体積部を、溶融ガラスの外周部
に押し出すための空間部が形成されているものが好適に
用いられる。そして、このようなプレス上下型を用いて
成形されるガラス基板には、ガラス基板における内孔部
および／または外周部と本体部との境界部に、チャンフ
ァーを形成することが好ましい。

【００１７】また、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本体部よりも薄くした台形形状
とすることも好ましく、内孔部および／または外周部と
本体部との境界にノッチを入れた楔形状とすることもま
た好ましい。ここで、ノッチの形状としては、Ｖ字型が
好適に採用され、このノッチに熱衝撃を加えることによ
り、ノッチにおいて内孔部および／または外周部を、本
体部から離隔する手段が好適に採られる。なお、ガラス
基板としては、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｌｉ₂Ｏ系の結晶化
ガラスを用が好適に用いられる。

【００１８】

【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、簡便な方法により、ゴブにおけ
るシャーマークを消失させて均質化を図るとともに、ゴ
ブがプレス時に適度な流動性を有するようになるため、
確実に所定の厚みに、ゴブをプレス成形することが可能
となる。

【００１９】以下、本発明の実施の形態について、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方法を主な例と
して説明するが、本発明のガラス基板の作製方法は、上
述して例示したハードディスク用ガラス基板の作製に限
定して用いられるものではなく、その他種々のガラス基
板の作製に用いることができる。したがって、本発明が
以下の実施の形態に限定されるものでないことは言うま
でもない。

【００２０】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からプレス下型１Ａ
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２を切断して、ゴブ５
を形成する。このとき、ゴブ５にはシャーマーク６と呼
ばれるシャー３による切断跡が形成される。

【００２１】次いで、ゴブ５をシャーマーク６が消失
し、かつ、ゴブ５全体が略平坦な形状となる程度にまで
加熱し、適切な粘度と流動性を有する状態とした後に、
プレス上型１Ｂをプレス下型１Ａ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。こうしてプ
レス成形されたガラス基板１１については、次工程にお
いて、内外径加工を行うことが好ましいが、内外径加工
を行わずに、リヒートプレス工程もしくは徐冷工程等の
後工程へ送られる場合もある。

【００２２】このように、本発明のガラス基板の作製
方法は、溶融ガラスを所定形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って、プレス下型に滴下
され、もしくは押し出された溶融ガラスを加熱しなが
ら、もしくは加熱後にプレス上下型によりプレス成形を
行うものである。以下、これらの各工程について詳述す
る。

【００２３】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、後加工工程にお
いて一旦成形されたガラス基板から離隔された内孔部や
外周部といった不要部の回収が容易であることから、こ
れら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、たとえば、ハ
ードディスク用ガラス基板としては、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ
₃−Ｌｉ₂Ｏ系の結晶化ガラスが好適に用いられる。

【００２４】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プレス用下型１Ａ
へと供給される。ここで、プレス下型１Ａ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、適度な温度に予熱・保持されているこ
とが好ましい。

【００２５】一定量の溶融ガラス２がプレス下型１Ａ
に供給されるようにシャー３で溶融ガラス２を切断し、
ゴブ５を形成する。このときのゴブ５は、シャー３との
温度差によって切断された部分が冷却され、また、ゴブ
５は大気に触れるために、その表面温度が内部温度より
も低くなって粘度が上昇する。そして、粘度の高くなっ
た外表面部が粘度の低い内部に落ち込もうとするときに
気泡を巻き込む場合があり、これにより、ゴブ５には、
シャーマーク６と呼ばれる収縮跡や泡、傷といた欠陥が
生ずる。

【００２６】このシャーマーク６を残したまま、プレ
ス成形を行うと、成形されたガラス基板にシャーマーク
６の跡が残り、また、部分的な厚み斑を生ずる場合があ
る。したがって、このような種々の欠陥を製品たるサブ
ストレートに残さないためには、十分な厚み研磨（ラッ
ピング）を行わなければならず、従来のガラス基板の作
製方法と同様に、加工工程に大きな労力を払わねばなら
なくなる。

【００２７】また、ゴブ５の粘度が上昇した状態でプ
レス成形を行うと、十分な流動性が確保されずに、所定
厚みまでプレス成形することができなくなる。この場合
にも、上述したシャーマーク６の跡の除去同様に、十分
な厚み研磨を行わなければならない問題がある。したが
って、プレス成形前に、シャーマーク６を消失させ、か
つ、ゴブ５の流動性を適切な値にまで低下させる必要が
ある。

【００２８】そこで、本発明においては、ゴブ５をプ
レス成形する前に、プレス下型１Ａ上において、ゴブ５
を加熱し、ゴブ５全体が表面張力によって略平坦な形状
となる程度にまで加熱し、適切な粘度と流動性を有する
状態とする。ここで、ゴブ５の加熱方法としては、アセ
チレンバーナー等の火炎による加熱、高周波誘導加熱、
近赤外線加熱、電気ヒーターによる加熱等の種々の方法
を代表的なものとして挙げることができる。

【００２９】加熱されるゴブ５の粘度は、１０⁵ポイ
ズ程度以下とすることが好ましいが、プレス上型１Ｂを
プレス下型１Ａに押し当てたときに、プレス上型１Ｂの
プレス面がゴブ５に接触しないような低粘度の状態にま
で加熱、溶融することは避けなければならない。

【００３０】こうして、加熱によりシャーマーク６が
消失し、適切な粘度に維持されたゴブ５は、プレス用下
型１Ａと同等の温度に予熱されたプレス用上型１Ｂとプ
レス用下型１Ａによりプレス成形され、ガラス基板１１
となる。

【００３１】なお、このような一連の工程を行う方法
としては、溶融ガラス２をシャー３により切断してゴブ
５を形成した位置において、ゴブ５を加熱し、所定の粘
度および形状とした後に、プレス下型１Ａをプレス上型
１Ｂが設置された位置まで移動させ、ゴブ５が所定の粘
度および形状に維持された状態で、プレス上下型１Ａ・
１Ｂにより所定形状にプレス成形する方法がある。ま
た、ゴブ５を形成した後に、ゴブ５の加熱を行う所定位
置にまでプレス下型１Ａとともにゴブ５を移動させて加
熱し、所定の粘度および形状とした後に、プレス下型１
Ａをプレス上型１Ｂが設置された位置まで移動させ、プ
レス上下型１Ａ・１Ｂにより所定形状にプレス成形する
方法も好適に採用される。

【００３２】さらに、ゴブ５を形成した位置において
ゴブ５を加熱し、所定の粘度および形状とした後に、プ
レス下型１Ａをプレス上型１Ｂが設置された位置まで移
動させ、この位置においてもゴブ５を加熱して、プレス
上下型１Ａ・１Ｂによりプレス成形する、といった２ヶ
所で加熱を行う方法もある。

【００３３】このように、ゴブ５の加熱は、ゴブ５が
形成された後プレス成形前のどの段階で行ってもよい
が、プレス成形は、ゴブ５の加熱が終了した時点から長
い時間をかけることなく、ゴブ５全体の粘度が一定の状
態に維持されている状態で行われることが好ましい。し
たがって、ゴブ５が形成された後、プレス上型をプレス
下型に押し当てるまで、ゴブ５を加熱し続けてもよい。

【００３４】なお、ガラス基板１１の形状は、後工程
である内外径加工の方法等を考慮して決定されるが、特
に好適な形状として、図２のガラス基板１１の径方向の
断面図に示すような、台形形状および楔形状が挙げられ
る。これら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本体部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１１に設けることが好
ましい。

【００３５】図２（ａ）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および外周部１１Ｃは、後
工程における本体部１１Ａからの離隔を容易ならしめる
ために、本体部１１Ａよりも薄くなるように設定され、
本体部１１Ａの内孔部１１Ｂおよび外周部１１Ｃ側の部
分に、斜面状の勾配部１４が形成されている。また、図
２（ｂ）の楔形状においては、内孔部１１Ｂおよび／ま
たは外周部１１Ｃと本体部１１Ａとの境界部にノッチ１
３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を本体部１１
Ａから離隔することができる。

【００３６】なお、図２（ａ）に例示した台形形状の
ガラス基板１１においては、勾配部１４が後述するチャ
ンファー１６、すなわち、面取り部となるように設計さ
れていることが好ましい。また、図２（ｂ）の楔形状の
ガラス基板１１にあっては、ノッチ１３がチャンファー
１６を兼ねていることが好ましい。このようなチャンフ
ァー１６は、製品たるサブストレートの欠けを防止し、
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して加工
工程を短縮する意味での重要度が非常に高い。

【００３７】ゴブ５を、これら種々の形状に成形する
ために用いられるプレス上下型１Ａ・１Ｂの具体例とし
ては、図３（ａ）、（ｂ）に示されるような、それぞれ
図２（ａ）、（ｂ）に示した各形状と相補する形状をプ
レス面に有する台形型１９Ａ・１９Ｂおよび楔型２０Ａ
・２０Ｂを挙げることができる。

【００３８】したがって、台形型１９Ａ・１９Ｂのプ
レス面は、図３（ａ）に示されるように、ガラス基板１
１の本体部１１Ａを形成するための深い溝部２１と、内
孔部１１Ｂおよび外周部１１Ｃを形成するための浅い溝
部２２、および内孔部１１Ｂおよび外周部１１Ｃと本体
部１１Ａとの間に形成されるチャンファー１６を形成す
るための斜面部２３を有する。また、楔型２０Ａ・２０
Ｂのプレス面は、図３（ｂ）に示すように、楔形状のガ
ラス基板１１における本体部１１Ａと内孔部１１Ｂおよ
び外周部１１Ｃを形成するための深い溝部２４と、ノッ
チ１３を形成するためのＶ字凸部２５を有する。

【００３９】上記台形型１９Ａ・１９Ｂおよび楔型２
０Ａ・２０Ｂといったプレス上下型にあっては、図３
（ａ）、（ｂ）に示されるように、上下の各型が互いに
直接に接する接触部２６を有することで、常に一定厚み
のガラス基板１１を作製することができるようになって
いる。また、ゴブ５の余剰体積部、すなわち、本体部１
１Ａの形成に不要な余剰なガラスは、空間部２７に押し
出されて外周部１１Ｃとなるが、このとき、接触部２６
にまでゴブ５の余剰体積部が浸入しないように、空間部
２７は完全に充填されずに、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。

【００４０】なお、楔型２０Ａ・２０Ｂを用いた場合
には、ガラス基板１１の両面に形成される対向するノッ
チ１３の底部間の間隔が一定となるように加工精度が保
たれることから、後述するチルカットによる内外径加工
を行った場合にも、加工形状をほぼ一定に制御すること
が可能となる。

【００４１】これら各種のプレス上下型に設けられた
接触部２６および空間部２７は、後述するガラス基板１
１を再加熱しながらプレス成形して形状の修正を行うリ
ヒートプレス用の上下型にも好適に形成される。また、
プレス上下型には、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、このような材料はまた、リヒート
プレス上下型についても同様に用いられる。

【００４２】上述した条件を満たす工程を経て得られ
たガラス基板１１は、シャーマーク６が消失して品質が
均質化されているのみならず、厚みが一定で、しかも、
厚み研磨深さの浅いという特徴を有する。

【００４３】なお、ガラス基板１１の形状は、上述し
た台形形状および楔形状に限定されるものではなく、一
方の面を台形形状とし、他方の面を楔形状に成形しても
構わない。この場合に、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、ガラス基板
を、台形形状のガラス基板１１の内周部１１Ｂおよび外
周部１１Ｃの本体部１１Ａ側の境界部に、ノッチ１３を
形成するような台形楔形状としてもよい。このような台
形楔形状のガラス基板を成形するに用いられるプレス上
下型のプレス面の形状が、ガラス基板の表面形状に相補
するものであることは言うまでもない。

【００４４】次に、こうして作製されたガラス基板１
１の後加工工程について説明する。図４に示すように、
後加工の順序は、ガラス基板１１の内外径加工を施した
後に、リヒートプレスと呼ばれる形状の修正を行うプレ
ス加工を行い、次いで徐冷し、さらに結晶化処理を行う
方法と、ガラス基板１１をリヒートプレスして形状の修
正を行った後に徐冷し、内外径加工を施して結晶化させ
る方法、とに大別される。さらに、ガラス基板１１をリ
ヒートプレスにより形状修正を行い、その後に結晶化処
理を行い、次いで、内外径加工を施す方法もあるが、一
旦、結晶化させてしまうとガラス基板の強度が大きくな
るので、研削による内外径加工を行う場合には、研削砥
石への負荷が大きくなる点で不利となる。

【００４５】これらのうち、いずれの後工程を採用し
た場合であっても、その順序が異なるのみで、各加工工
程における加工方法は同等である。そこで、まず、内外
径加工の方法について説明する。図２（ａ）に示した台
形形状のガラス基板１１の内外径加工は、図５に示すよ
うに、内外径同芯カップ砥石４１（以下、単に「カップ
砥石４１」という。）を用いて加工することが好まし
い。カップ砥石４１は、内径砥石４１Ａと外径砥石４１
Ｂとが、同芯円状に配置されて形成され、カップ砥石４
１を回転させながらガラス基板１１に押し当てること
で、ガラス基板１１における内孔部１１Ｂおよび外周部
１１Ｃが、本体部１１Ａから切断される。

【００４６】ここで、内孔部１１Ｂおよび外周部１１
Ｃは、本体部１１Ａ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、また、カップ砥石４
１の摩耗も少なくなるので、全体として加工コストを抑
えることが可能となる。さらに、本体部１１Ａから離隔
された内孔部１１Ｂと外周部１１Ｃ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が可能である。

【００４７】このようなカップ砥石４１を用いる内外
径加工に対して、図２（ｂ）に示した楔形状のガラス基
板１１のようにノッチ１３を形成したガラス基板１１の
内外径加工を行う場合には、チルカットと呼ばれる、高
温に熱せられたガラス基板１１のノッチ１３の、特に、
ガラス基板１１の厚みが最も薄くなっている底の部分に
冷却した金属等からなる治具を接触させ、そこに生じる
熱歪みを利用して、ノッチ１３の形成位置において、ガ
ラス基板１１を切断する方法が好適に用いられ、簡便
に、しかも短時間に加工を行うことができる。

【００４８】また、チルカットは、ガラス基板１１が
所定温度以上に加熱されている状態で行う必要がある
が、ゴブ５をプレス成形した直後のガラス基板１１は、
低くとも、プレス上下型１Ａ・１Ｂの予熱温度以上の高
温に保持されているため、あらためてガラス基板１１を
加熱する必要はない。

【００４９】図６にチルカットの説明図を示す。ここ
で、ガラス基板１１としては、台形楔形状のものを記し
ており、ガラス基板１１に設けられたノッチ１３に、冷
却された同心円の内径加工刃１５Ａと外径加工刃１５Ｂ
を有する金属治具１５を接触させて熱衝撃を加え、ノッ
チ１３においてクラックを発生せしめて、内孔部１１Ｂ
および外周部１１Ｃを本体部１１Ａから切り離す。な
お、チルカットを良好に行うためのノッチ１３の形状と
しては、図２（ｂ）や図６に示したようなＶ字型が好適
に採用される。なお、図２（ｂ）に示した楔形状のガラ
ス基板１１における内外径加工にあっても、チルカット
が好適に用いられる。

【００５０】上述した内外径加工を経て得られたガラ
ス基板１１の本体部１１Ａは、図７（ａ）に示すよう
に、その内外周に勾配部１４を残したガラス基板１２と
なる。このような勾配部１４は、最終的な製品であるサ
ブストレートの内外周に形成されるべきチャンファー１
６そのものとなるか、あるいは、次工程にリヒートプレ
スを行う場合には、チャンファー１６の形成が容易なら
しめられる。

【００５１】続いて、リヒートプレスについて説明す
る。リヒートプレスは、ガラス基板１１・１２の厚みや
平面度、平行度といった寸法精度を高めるとともに、内
外径加工を行った後では、図７（ａ）に示したガラス基
板１２における勾配部１４を、図７（ｂ）に示したチャ
ンファー１６の形状に調整するようにガラス基板１２を
変形させる工程である。一方、内外径加工を行わずに、
リヒートプレスを行う場合には、図２（ａ）のガラス基
板１１における勾配部１４や、図２（ｂ）のガラス基板
１１におけるノッチ１３の勾配部１４を、例えば、図７
（ｃ）に示したチャンファー１６の形状に調整するよう
に、ガラス基板１１を変形させて、ガラス基板１８を得
る工程である。

【００５２】したがって、リヒートプレスにおいて処
理されるべきガラス基板１１・１２は、リヒートプレス
時の圧力下で変形するように軟化する程度の高い温度に
加熱、維持される必要がある。このため、リヒートプレ
スは、所定温度に予熱されたリヒートプレス下型上に処
理すべきガラス基板１１・１２を載置し、その上から、
下型と同様に予熱されたリヒートプレス上型を押し当て
て行われる。

【００５３】リヒートプレス上下型の具体例として
は、図８（ａ）〜（ｃ）に示されるような台形型２９Ａ
・２９Ｂや平板型３０Ａ・３０Ｂあるいは楔形３１Ａ・
３１Ｂ等を挙げることができる。ここで、図２（ａ）、
（ｂ）に示されたガラス基板１１に対しては、内外径加
工を施しているといないとにかかわらず、たとえば、勾
配部１４やノッチ１３が予めチャンファー１６として形
成され、リヒートプレスによってこれらの形状が大きく
変化しない場合には、平板型３０Ａ・３０Ｂが最も好適
に用いられる。すなわち、平板型３０Ａ・３０Ｂは形状
の微調整を主目的として使用される。なお、この場合に
楔型３１Ａ・３１Ｂあるいは台形型２９Ａ・２９Ｂを用
いることもできる。

【００５４】これに対し、ガラス基板１１をプレス成
形する際に、勾配部１４やノッチ１３をおおよその寸法
のチャンファーとして形成しておき、後にリヒートプレ
スによる形状修正を行って正確な寸法のチャンファー１
６を形成する場合や、リヒートプレスにより勾配部１４
やノッチ１３の形状が大きく変化する場合には、台形型
２９Ａ・２９Ｂが最も好適に用いられ、また、楔型３１
Ａ・３１Ｂを用いることもできる。

【００５５】さらに、ガラス基板１１に内外径加工を
施した後に、リヒートプレスを行う場合であって、内外
径加工時に、加工跡にチッピングといった小さな欠け等
の欠陥が生じた場合には、台形型２９Ａ・２９Ｂあるい
は楔型３１Ａ・３１Ｂを用いることで、内外径加工跡の
欠陥を修復して、チャンファー１６を再形成することが
できる。

【００５６】このようなガラス基板１１・１２の変形
を行うため、台形型２９Ａ・２９Ｂのプレス面は、ガラ
ス基板１１・１２の厚みや平面度を調整するための深い
溝部３２と、勾配部１４やノッチ１３をチャンファー１
６に再成形するための斜面部３３を有する。同様に、楔
形３１Ａ・３１Ｂは、ガラス基板１１・１２の厚みや平
面度を調整するための深い溝部３６と、勾配部１４をチ
ャンファー１６に再成形するための斜面部３５を有す
る。

【００５７】なお、内外径加工を行った後のガラス基
板１２に対し、これら台形型２９Ａ・２９Ｂあるいは楔
形３１Ａ・３１Ｂを用いてリヒートプレスを行った場合
には、リヒートプレス後のガラス基板１８には、図７
（ｂ）に示すような膨らみ１７が形成され、内外径が変
化する場合がある。しかし、その変化は、通常、大きな
ものではないために、後述する同芯度加工時に所定形状
へと容易に加工することができる。

【００５８】また、このような膨らみ１７の発生がガ
ラス基板１８の体積等から予測できるような場合には、
前加工工程であるゴブ５のプレス成形においては、この
膨らみ１７を考慮した位置にノッチ１３もしくは勾配部
１４を形成しておくことが好ましく、また、内外径加工
においては、この膨らみ１７を考慮して内外径加工位置
を決定することが好ましい。

【００５９】一方、平板型３０Ａ・３０Ｂのプレス面
は、深い溝部３４を有するのみであるが、特に、図７
（ａ）に示した内外径加工が施されたガラス基板１２を
リヒートプレスに用いると、ガラス基板１２において、
内径加工跡の近傍は中心部へ向かって膨らみ、外径加工
跡の近傍は外周部へ膨らむように変形が容易に起こるた
め、平面度と平行度の寸法精度を他の形状の型よりも高
めることができる特徴を有する。なお、上述した通り、
平板型３０Ａ・３０Ｂは、形状の微調整に用いられるこ
とから、加工された内外径の形状が大きく変形すること
はなく、後述する同芯度加工において、容易に、所定形
状に加工される。

【００６０】上述の通り、内外径加工を施したガラス
基板１２の内外径が、リヒートプレスにより変化して
も、その変化に伴う形状の補正処理を行うことは、リヒ
ートプレスを行わずにガラス基板１２の厚みや平面度の
補正をラッピング等の研磨により行う処理工程に比し
て、後工程と同時に行うことができる点、および加工が
容易でしかも短時間に行うことができる点において有利
である。

【００６１】さらに、本発明のガラス基板の作製方法
にあっては、従来のガラス基板の作製方法に別途、必要
不可欠であったチャンファー加工工程が、内外径加工と
リヒートプレスの順序にかかわらず、ゴブ５のプレス成
形時および内外径加工時に同時に行われるため、別途、
チャンファー加工工程を行う必要がない点で、加工設備
や加工時間といった加工工程上、有利である。

【００６２】こうして、内外径加工とリヒートプレス
の両加工を終了したガラス基板は、徐冷工程へと送られ
るが、ガラス基板が結晶化ガラスである場合には、徐冷
工程を経ることなく、引き続いて結晶化処理を行うこと
ができる。なお、この結晶化処理は、リヒートプレス後
に徐冷処理されたものを再加熱して行ってもよい。

【００６３】この結晶化処理によって、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、内外径加工位置を、リヒートプ
レスにおけるガラス基板１１・１２の変形をも考慮して
設定しておくことが好ましい。一方、ガラス基板の材料
が結晶化処理を必要としないものの場合には、リヒート
プレス後の徐冷工程を経た後に、同芯度加工が行われ
る。

【００６４】この同芯度加工は、ガラス基板の加工端
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、サブスト
レートに要求されるガラス基板特性を満足するように、
ガラス基板の両表面に微浅な精研磨が施され、製品たる
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、＃６００のレジン砥石を用い、１０００ｒｐｍか
ら５０００ｒｐｍの回転数で行う方法が好ましい。

【００６５】上述した本発明によるガラス基板の作製
方法によれば、図４のフローチャートに示されるよう
に、サブストレートたるサブストレートの完成までの工
程が、図９に示した従来の作製方法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、厚み方向
の研磨およびラッピングといった最も加工時間が長くか
かり、設備コストの嵩む加工工程が省略される。

【００６６】このように、本発明のガラス基板の作製
方法にあっては、シャーマーク等の欠陥のないゴブをプ
レス成形することから、従来のシャーマーク等の欠陥を
除去を見込んだ余分な厚みを有するガラス基板をプレス
成形する必要がなく、また、ゴブのプレス成形時から、
サブストレートに厚みに近い一定厚みの平行度等が良好
なガラス基板が得られる利点がある。したがって、従来
のガラス基板の作製方法に必要不可欠であり、しかもサ
ブストレート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。したがって、このラッピング工程を省くこ
とで、ラッピングによってガラス基板に偏摩耗が生ずる
こともない。こうして、加工時間の短縮と設備コストの
低減が図られる。

【００６７】なお、ハードディスク用ガラス基板に
は、現状、サブストレートとして厚みの平均値が０．６
４５ｍｍ、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、上述したゴブのプレス成形と内外径加工および
リヒートプレスの組合せにより、プレス工程後に、厚み
の平均値が１．０ｍｍ以下、平行度が０．２ｍｍ以下の
形状を有するガラス基板が得られ、さらに、リヒートプ
レス後においては、厚みの平均値が０．７ｍｍ、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。

【００６８】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、厚みの平均値が０．６９ｍｍ、
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、サブストレートとして要求される厚
みの平均値が０．６４５ｍｍ、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、前記のサブストレートに対する要求
形状を満足するガラス基板を得ることが可能となる。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。

【００６９】

【実施例】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−Ｌｉ₂Ｏ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、６０
０℃に予熱された楔形状のガラス基板を与えるプレス下
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、ゴブとした。

【００７０】続いて、ゴブをアセチレンバーナーを用
いて加熱しつつ、６００℃に予熱されたプレス上型によ
り、ゴブを１２０ｋｇ／ｃｍ²で１秒間ほど加圧し、プ
レス成形を行った。ここで、プレス成形後のガラス基板
は、通常、冷却することなく次工程へと送られるが、別
試験により、この段階で、成形されたガラス基板は、厚
みの平均値が０．９ｍｍ以下となり、平行度が０．１ｍ
ｍ以下に仕上がっていることを確認した。この測定結果
を図１１に示す。なお、このようなガラス基板の厚みの
測定は、図１３に示すように、ガラス基板１１上の任意
のＸ−Ｙ直交座標上に一定間隔にて設定した複数の測定
点３７において行った。

【００７１】次に、プレス成形後、上型を成形された
ガラス基板から外し、ガラス基板を６００℃に予熱され
た下型に載置したままの状態で、冷却した金属治具をガ
ラス基板に形成されたノッチに当てて、内孔部と外周部
を本体部から切り離すチルカットによる内外径加工を行
った。こうして、内外径加工後のチルカット後のガラス
基板を徐冷し、内径が２３．８ｍｍ±０．１５ｍｍ、外
径が８５．２ｍｍ±０．１５ｍｍのガラス基板を得た。

【００７２】次いで、内外径加工後のガラス基板を、
搬送アームによりリヒートプレス下型へと移した。ここ
で、リヒートプレス上下型として、平板型を用いた。下
型の温度を６５０℃に予熱し、同様に６５０℃に予熱さ
れた上型を、押し当てて、３０ｋｇ／ｃｍ²の圧力で３
０秒間ほどプレス処理した。上型を外した後、こうして
得られたリヒートプレス後のガラス基板を搬送アームに
より、下型から４５０℃に設定された徐冷炉に移した。
徐冷が終了したガラス基板は、この段階で厚みの平均値
が０．７ｍｍ、平行度が１０μｍ以下に仕上がった。

【００７３】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、厚みの平均値が
０．６８ｍｍ、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、厚みの平
均値が０．６４５ｍｍ、平行度が５μｍ、平坦度が４μ
ｍ、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。

【００７４】上述した実施例に対し、比較例として、
ゴブの加熱を行わずに、また、他の条件を同じくしてプ
レス成形したガラス基板を作製した。この比較例のガラ
ス基板は、図１２に示すように、最初のプレス成形後の
厚みが、１．３ｍｍ以上、平行度が１００μｍ以上とな
り、十分に薄い厚みに成形することができなかった。な
お、この場合の厚み測定は、前述した実施例の場合と同
様にして行った。

【００７５】また、ガラス基板表面には、気泡が連な
ったシャーマークが観察された。これは、ゴブの加熱を
行わなかったことにより、シャーマークが残留し、ま
た、ゴブの粘度が自然冷却により上昇して十分なプレス
処理が行えなかったことによるものと考えられる。

【００７６】

【発明の効果】上述の通り、本発明のガラス基板の作
製方法においては、シャーマーク等の欠陥のないゴブを
プレス成形することから、従来のシャーマーク等の欠陥
を除去を見込んだ余分な厚みを有するガラス基板をプレ
ス成形する必要がなく、また、ゴブのプレス成形時か
ら、サブストレートに厚みに近い一定厚みの平行度等が
良好なガラス基板が得られる利点がある。したがって、
従来のガラス基板の作製方法に必要不可欠であり、しか
もサブストレート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、これにより、ガラス基板にラッピングに起因する偏
摩耗が生ずることがない。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という利点があ
る。さらに、チャンファーの形成が、ゴブのプレス成形
時および内外径加工時に同時に行われるため、別途、チ
ャンファー加工工程を行う必要がない。こうして、本発
明のガラス基板の作製方法によれば、大幅な加工時間の
短縮と設備コストの低減が図られ、品質が一定して優れ
たガラス基板を安価に提供することができるという優れ
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
す断面図であり、（ａ）は台形形状を示し、（ｂ）は楔
形状を示す。

【図３】本発明のガラス基板の作製方法に使用される
プレス上下型の形状に関する説明図であり、（ａ）は台
形型を示し、（ｂ）は楔型を示す。

【図４】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５】本発明のガラス基板の作製方法におけるカッ
プ砥石を用いた内外径加工の説明図である。

【図６】本発明のガラス基板の作製方法におけるチル
カットによる内外径加工の説明図である。

【図７】本発明のガラス基板の作製方法における、
（ａ）は内外径加工後に得られるガラス基板の形状を示
す断面図であり、（ｂ）は内外径加工後さらにリヒート
プレスを行って得られるガラス基板の形状の一例を示す
断面図であり、（ｃ）は内外径加工を行わずにリヒート
プレスを行って得られるガラス基板の形状の一例を示す
断面図である。

【図８】本発明のガラス基板の作製方法に使用される
リヒートプレス上下型の形状に関する説明図であり、
（ａ）は台形型を示し、（ｂ）は平板型を示し、（ｃ）
は楔型を示す。

【図９】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１０】従来のガラス基板の成形方法を示す説明図
である。

【図１１】実施例におけるガラス基板の厚み分布の測
定結果である。

【図１２】比較例におけるガラス基板の厚み分布の測
定結果である。

【図１３】ガラス基板の厚み測定点を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１Ａ…プレス下型、１Ｂ…プレス上型、２…溶融ガラ
ス、３…シャー、４…ノズル、５…ゴブ、６…シャーマ
ーク、１１…ガラス基板、１１Ａ…本体部、１１Ｂ…内
孔部、１１Ｃ…外周部、１２…ガラス基板、１３…ノッ
チ、１４…勾配部、１５…金属治具、１５Ａ…内径加工
刃、１５Ｂ…外径加工刃、１６…チャンファー、１７…
膨らみ、１８…ガラス基板、１９Ａ・１９Ｂ…台形型、
２０Ａ・２０Ｂ…楔型、２１…溝部、２２…溝部、２３
…斜面部、２４…溝部、２５…Ｖ字凸部、２６…接触
部、２７…空間部、２９Ａ・２９Ｂ…台形型、３０Ａ・
３０Ｂ…平板型、３１Ａ・３１Ｂ…楔型、３２…溝部、
３３…斜面部、３４…溝部、３５…斜面部、３６…溝
部、３７…測定点、４１…内外径同芯カップ砥石、４１
Ａ…内径砥石、４１Ｂ…外径砥石、５１…ノズル、５２
…溶融ガラス、５３…シャー、５４…胴型、５５…下
型、５６…上型、５７…ガラス基板。

フロントページの続き (72)発明者後藤利樹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

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融ガラスを所定形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って、プレス下型に滴下され、もしくは押し出された溶融ガラ
スを加熱しながら、もしくは加熱後に、プレス上下型に
よりプレス成形を行うことを特徴とするガラス基板の作
製方法。
【請求項２】当該プレス上下型が、当該溶融ガラスを
介せず、直接に合わせられる接触部を有することを特徴
とする請求項１記載のガラス基板の作製方法。
【請求項３】当該プレス上下型が、当該溶融ガラスの
余剰体積部を、当該溶融ガラスの外周部に押し出すため
の空間部を有す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。
【請求項４】当該プレス上下型を用いて成形されるガ
ラス基板において、当該ガラス基板における内孔部および／または外周部と
本体部との境界部に、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。
【請求項５】当該プレス上下型を用いて成形されるガ
ラス基板において、当該ガラス基板における内孔部および／または外周部の
厚さを本体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。
【請求項６】当該プレス上下型を用いて成形されるガ
ラス基板において、当該ガラス基板における内孔部および／または外周部と
本体部との境界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。
【請求項７】当該ノッチの形状が、Ｖ字型であること
を特徴とする請求項６記載のガラス基板の作製方法。
【請求項８】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、当該本体部から離隔することを特徴とする請
求項６または７記載のガラス基板の作製方法。
【請求項９】当該ガラス基板として、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂
Ｏ₃−Ｌｉ₂Ｏ系の結晶化ガラスを用いることを特徴とす
る請求項１〜８のいずれか一項に記載のガラス基板の作
製方法。