磁気ディスク用ガラス基板の製造方法
【課題】シアマークに起因する主表面の欠陥を抑制した磁気ディスク用ガラス基板を効率よく製造する方法を提供する。
【解決手段】一対の主表面を有する磁気ディスク用ガラス基板の製造方法であって、溶融したガラスを切断してなるガラスの塊を鉛直方向下向きに落下させる落下工程と、互いに対向する一対の型から前記塊の少なくとも切断痕がはみ出すタイミングで、前記塊の落下経路の両側から、前記一対の型の面が前記塊を同じタイミングで挟み込みプレス成形することにより、板状ガラス素材を成形するプレス工程と、前記一対の型からはみ出したガラス素材を除去する除去工程と、を有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。
【解決手段】一対の主表面を有する磁気ディスク用ガラス基板の製造方法であって、溶融したガラスを切断してなるガラスの塊を鉛直方向下向きに落下させる落下工程と、互いに対向する一対の型から前記塊の少なくとも切断痕がはみ出すタイミングで、前記塊の落下経路の両側から、前記一対の型の面が前記塊を同じタイミングで挟み込みプレス成形することにより、板状ガラス素材を成形するプレス工程と、前記一対の型からはみ出したガラス素材を除去する除去工程と、を有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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の主表面を有する磁気ディスク用ガラス基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、パーソナルコンピュータ、ノート型パーソナルコンピュータ、あるいはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）記録装置等には、データ記録のためにハードディスク装置が内蔵されている。特に、ノート型パーソナルコンピュータ等の可搬性を前提とした機器に用いられるハードディスク装置では、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、磁気ディスクの面上を僅かに浮上させた磁気ヘッド（ＤＦＨ（Dynamic Flying Height）ヘッド）で磁性層に磁気記録情報が記録され、あるいは読み取られる。この磁気ディスクの基板には、金属基板等に比べて塑性変形をしにくい性質を持つことから、ガラス基板が好適に用いられている。
【０００３】
また、ハードディスク装置における記憶容量の増大の要請を受けて、磁気記録の高密度化が図られている。例えば、磁性層における磁化方向を基板の面に対して垂直方向にする垂直磁気記録方式を用いて、磁気記録情報エリアの微細化が行われている。これにより、１枚のディスク基板における記憶容量を増大させることができる。しかも、記憶容量の一層の増大化のために、磁気ヘッドの磁気記録面からの浮上距離を極めて短くして磁気記録情報エリアを微細化することも行われている。このような磁気ディスクの基板においては、磁性層の磁化方向が基板面に対して略垂直方向に向くように、磁性層が平らに形成される。このために、ガラス基板の表面凹凸は可能な限り小さく作製されている。
また、磁気ヘッドの浮上距離が短いことによりヘッドクラッシュ障害やサーマルアスペリティ障害を引き起こし易い。これらの障害は磁気ディスク面上の微小な凹凸あるいはパーティクルによって発生するため、ガラス基板の主表面の他にガラス基板の端面の表面凹凸も可能な限り小さく作製されている。
【０００４】
ところで、磁気ディスクに用いるガラス基板は、例えば、以下の方法で製造される。具体的には、当該方法では、受けゴブ形成型である下型上に、溶融ガラスからなるガラスゴブ（ガラス材の塊）が供給され、下型と対向ゴブ形成型である上型を使用してガラスゴブがプレス成形されて板状ガラス素材を作製した後、情報記録媒体用ガラス基板に加工される（特許文献１）。
【０００５】
この方法では、下型上に溶融ガラスからなるガラスゴブを供給した後に上型用胴型の下面と下型用胴型の上面を当接させ、上型と上型用胴型との摺動面および下型と下型用胴型との摺動面を超えて外側に肉薄板状ガラス成形空間を形成し、さらに上型を下降してプレス成形を行い、プレス成形直後に上型を上昇する。これにより、磁気ディスク用ガラス基板の元となる板状ガラス素材が成形される。この後、研削工程及び研磨工程を経て磁気ディスク用ガラス基板が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７０９０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、切断刃を用いて溶融ガラスを切断して溶融ガラスのゴブを形成する場合、切断刃と接触する部分において、溶融ガラスが急冷され、切断痕が形成される。切断痕を含むゴブをプレス成形する場合、切断痕に起因するシアマークが板状ガラス素材に形成される。シアマークは、例えば、板状ガラス素材の表面から一定の深さの間に密集する小さい気泡の集まりや、表面の凹みとして観察される。
【０００８】
なお、１つのゴブを形成するためには２回の切断が必要となるため、通常、１つのゴブには切断痕が２箇所存在し、その結果、シアマークも２箇所形成される。しかし、先に形成された切断痕は、プレス成形されるまでの時間に再溶解し、後に形成された切断痕に由来するシアマークより比較的小さく、消失することもある。
【０００９】
シアマークが磁気ディスク用ガラス基板に残存していると、磁気データの読み書きに支障を来たすばかりか、ヘッドと磁気ディスクとの接触を引き起こしてハードディスクドライブを故障させる要因にもなる。そのため、研削工程や研磨工程においては、シアマークを確実に除去できる深さまで研削及び研磨を行う必要があり、磁気ディスク用ガラス基板の製造効率が低下する。従来の上下型によるプレス成型では、このシアマークが成型後の板状ガラス素材のほぼ中心部に形成されるため、研削量もしくは研磨量を大きくせざるを得なかった。
【００１０】
そこで、本発明は、シアマークに起因する主表面の欠陥を抑制した磁気ディスク用ガラス基板を効率よく製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法は、一対の主表面を有する磁気ディスク用ガラス基板の製造方法であって、溶融したガラスを切断してなるガラスの塊を鉛直方向下向きに落下させる落下工程と、互いに対向する一対の型から前記塊の少なくとも切断痕がはみ出すタイミングで、前記塊の落下経路の両側から、前記一対の型の面が前記塊を同じタイミングで挟み込みプレス成形することにより、板状ガラス素材を成形するプレス工程と、前記一対の型からはみ出したガラス素材を除去する除去工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法は、一対の主表面を有する磁気ディスク用ガラス基板の製造方法であって、溶融したガラスを鉛直方向下向きに供給する供給工程と、互いに対向する一対の型の上部が接触するように前記一対の型を移動させることにより、前記溶融したガラスを切断し、溶融したガラスの塊を形成する切断工程と、前記一対の型の上部を接触させた状態で、前記一対の型の面が前記塊を挟み込みプレス成形することにより、板状ガラス素材を成形するプレス工程と、を有することを特徴とする。
【００１３】
また、前記板状ガラス素材を加工する加工工程を含み、前記加工工程は、固定砥粒を用いて前記主表面を研削する研削工程と、前記研削工程の後に、遊離砥粒を用いて前記主表面を研磨する研磨工程と、を有し、前記研削工程と前記研磨工程を合わせた取りしろは４μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法によれば、シアマークに起因する主表面の欠陥を抑制した磁気ディスク用ガラス基板を、効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は、磁気ディスク用ガラス基板を用いて作製される磁気ディスクの一例を示す概略構成図であり、（ｂ）は、磁気ディスクの断面図であり、（ｃ）は、磁気ヘッドが磁気ディスクの表面を浮上する状態を示す図である。
【図２】本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法の一実施形態のフローを示す図である。
【図３】プレス成形において用いられる装置の平面図である。
【図４】（ａ）は、溶融ガラスと切断ユニットが接触する前の側面図であり、（ｂ）は、切断ユニットが溶融ガラスを切り出した後の側面図であり、（ｃ）は、プレスユニットが溶融ガラスの塊をプレス成形している状態の側面図であり、（ｄ）は、プレスユニットからはみ出したガラス素材を除去部が除去する状態の側面図である。
【図５】（ａ）は、固定砥粒による研削に用いる装置の全体図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す装置に用いられるキャリヤを説明する図である。
【図６】板状ガラス素材を研削するときの状態を説明する図である。
【図７】（ａ）は、第２の実施形態のプレスユニットが備える型の平面図であり、（ｂ）は、第２の実施形態のプレスユニットの側面図である。
【図８】（ａ）は、溶融ガラスとプレスユニットが接触する前の側面図であり、（ｂ）は、プレスユニットが溶融ガラスを切り出した後の側面図であり、（ｃ）は、プレスユニットが溶融ガラスの塊をプレス成形している状態の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法について詳細に説明する。
（磁気ディスクおよび磁気ディスク用ガラス基板）
まず、図１を参照して、磁気ディスク用ガラス基板を用いて作製される磁気ディスクについて説明する。図１（ａ）は、磁気ディスク用ガラス基板を用いて作製される磁気ディスクの一例を示す概略構成図である。図１（ｂ）は、磁気ディスクの概略断面図である。図１（ｃ）は、磁気ヘッドが磁気ディスクの表面を浮上する状態を示す図である。
【００１７】
図１（ａ）に示されるように、磁気ディスク１はリング状であり、回転軸を中心として回転する。図１（ｂ）に示されるように、磁気ディスク１は、ガラス基板２と、少なくとも磁性層３Ａ，３Ｂと、を備える。
なお、磁性層３Ａ，３Ｂ以外には、例えば、図示されない付着層、軟磁性層、非磁性下地層、垂直磁気記録層、保護層および潤滑層等が成膜される。付着層には、例えばＣｒ合金等が用いられる。付着層は、ガラス基板２との接着層として機能する。軟磁性層には、例えばＣｏＴａＺｒ合金等が用いられる。非磁性下地層には、例えばＲｕ合金等が用いられる。垂直磁気記録層には、例えばグラニュラー磁性層等が用いられる。保護層には、例えば水素化カーボンからなる材料が用いられる。潤滑層には、例えばフッ素系樹脂等が用いられる。
【００１８】
磁気ディスク１について、より具体的な例を用いて説明する。本実施形態では、スパッタリング装置を用いて、ガラス基板２の両主表面に、ＣｒＴｉの付着層、ＣｏＴａＺｒ／Ｒｕ／ＣｏＴａＺｒの軟磁性層、Ｒｕの下地層、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2・ＴｉＯ2のグラニュラー磁性層、水素化カーボン保護膜を順次成膜される。さらに、成膜された最上層にディップ法によりパーフルオロポリエーテル潤滑層が成膜される。
【００１９】
磁気ディスク１は、ハードディスク装置で用いられる場合、例えば７２００ｒｐｍの回転速度で回転軸を中心として回転する。図１（ｃ）に示されるように、ハードディスク装置の磁気ヘッド４Ａ，４Ｂのそれぞれは、磁気ディスク１の高速回転に伴って、磁気ディスク１の表面から距離Ｈだけ浮上する。磁気ヘッド４Ａ，４Ｂが浮上する距離Ｈは、例えば、５ｎｍである。この状態で、磁気ヘッド４Ａ，４Ｂは、磁性層に情報を記録し、あるいは読み出しを行う。この磁気ヘッド４Ａ，４Ｂの浮上によって、磁気ディスク１に対して摺動することなく、しかも近距離で磁性層に対して記録あるいは読み出しを行うことにより、磁気記録情報エリアの微細化と磁気記録の高密度化を実現する。
このとき、磁気ディスク１のガラス基板２の中央部から外周エッジ部５まで、目標とする表面精度で正確に加工され、距離Ｈ＝５ｎｍを保った状態で磁気ヘッド４Ａ，４Ｂを正確に動作させることができる。
【００２０】
このような磁気ディスク１に用いられるガラス基板２の主表面の表面凹凸は、平坦度が例えば４μｍ以下であり、表面の粗さが例えば０．２ｎｍ以下である。最終製品としての磁気ディスク用基板に求められる目標平坦度は、例えば４μｍ以下である。
【００２１】
平坦度は、例えば、Ｎｉｄｅｋ社製フラットネステスターＦＴ−９００を用いて測定することができる。
主表面の粗さ（Ｒａ）は、例えば、エスアイアイナノテクノロジーズ社製走査型プローブ顕微鏡（原子間力顕微鏡）を用いて、１μｍ×１μｍの範囲を５１２×２５６ピクセルの解像度で測定したときに得られる表面粗さの算術平均Ｒａとすることができる。
【００２２】
このような平坦度が例えば４μｍ以下であり、表面の粗さが例えば０．２ｎｍ以下の表面凹凸を有する磁気ディスク用ガラス基板は、後述するようにプレス成形後、研削工程、第１研磨工程および第２研磨工程を経て初めて得ることができる。
但し、このうち平坦度に関しては、本願のプレス成形方法を用いることで、研削及び研磨工程を経なくても４μｍ以下を実現することが可能である。この場合、プレス成形後は表面粗さの低減のみ達成すればよいため、研削量または研磨量を大幅に減らすことが可能となる。一般的には研削で平坦度を低減、研磨で表面粗さを低減する場合が多いため、本願のプレス成形方法を使うことで、研削工程自体をなくすことも可能となる。
【００２３】
ガラス基板２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を用いることができる。特に、化学強化を施すことができ、また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、アルミノシリケートガラスを好適に用いることができる。
アルミノシリケートガラスとして、モル％表示で、ＳｉＯ２を５０〜７５％、Ａｌ２Ｏ３を１〜１５％、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏから選択される少なくとも１種の成分を合計で５〜３５％、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｎＯから選択される少なくとも１種の成分を合計で０〜２０％、及び、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５及びＨｆＯ２から選択される少なくとも１種の成分を合計で０〜１０％を用いることが好ましい。また、アミノシリケートガラスとして、モル％表示で、ＳｉＯ2を５７〜７４％、ＺｎＯ2を０〜２．８％、Ａｌ2Ｏ3を３〜１５％、Ｌｉ2Ｏを１〜１６％、Ｎａ2Ｏを４〜１４％、を主成分として含有するガラス材を用いると、化学強化を好適に行うことができる。
【００２４】
（磁気ディスク用ガラス基板の製造方法）
次に、図２を参照して、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法のフローを説明する。図２は、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法の一実施形態のフローを示す図である。
図２に示されるように、まず、板状ガラス素材をプレス成形により作製する（ステップＳ１０）。次に、成形された板状ガラス素材をスクライブする（ステップＳ２０）。次に、スクライブされた板状ガラス素材を形状加工する（ステップＳ３０）。次に、板状ガラス素材に対して、固定砥粒による研削を施す（ステップＳ４０）。次に、板状ガラス素材の端面研磨を行う（ステップＳ５０）。次に、板状ガラス素材の主表面に、第１研磨を施す（ステップＳ６０）。次に、第１研磨後の板状ガラス素材に化学強化を施す（ステップＳ７０）。次に、化学強化された板状ガラス素材に第２研磨を施す（ステップＳ８０）。
以下、各工程について、詳細に説明する。
【００２５】
（ａ）プレス成形工程
まず、図３を参照して、プレス成形工程（ステップＳ１０）について説明する。図３は、プレス成形において用いられる装置の平面図である。図３に示されるように、装置１０１は、４組のプレスユニット１２０，１３０，１４０，１５０と、切断ユニット１６０と、除去部１６５（図３には不図示）を備える。
切断ユニット１６０は、溶融ガラス流出口１１１から溶融ガラスが流出する経路上に設けられる。切断ユニット１６０によって溶融ガラスが切断されることにより、溶融ガラスの塊が鉛直方向下向きに落下する。プレスユニット１２０，１３０，１４０，１５０は、塊の落下経路の両側から、互いに対向する一対の型の面で塊を同じタイミングで挟み込みプレス成形することにより、板状ガラス素材を成形する。
図３に示される例では、４組のプレスユニット１２０，１３０，１４０，１５０は、溶融ガラス流出口１１１を中心として９０度おきに設けられている。
【００２６】
プレスユニット１２０，１３０，１４０，１５０の各々は、図示しない移動機構によって駆動されて、溶融ガラス流出口１１１に対して進退可能となっている。すなわち、溶融ガラス流出口１１１の真下に位置するキャッチ位置（図３においてプレスユニット１４０が実線で描画されている位置）と、溶融ガラス流出口１１１から離れた退避位置（図３において、プレスユニット１２０，１３０及び１５０が実線で描画されている位置及び、プレスユニット１４０が破線で描画されている位置）との間で移動可能となっている。
【００２７】
切断ユニット１６０は、キャッチ位置と溶融ガラス流出口１１１との間の溶融ガラスの経路上に設けられる。切断ユニット１６０は、溶融ガラス流出口１１１から流出される溶融ガラスを適量に切り出して、溶融ガラスの塊（以降、ゴブともいう）を形成する。切断ユニット１６０は、第１切断刃１６１と第２切断刃１６２とを有する。第１切断刃１６１と第２切断刃１６２とは、一定のタイミングで溶融ガラスの経路上で交差するよう駆動される。第１切断刃１６１と第２切断刃１６２とが交差したとき、溶融ガラスが切り出されてゴブが得られる。得られたゴブは、キャッチ位置に向かって下向きに落下する。
【００２８】
プレスユニット１２０は、第１の型１２１と、第２の型１２２と、第１駆動部１２３と、第２駆動部１２４と、を有する。
第１の型１２１と第２の型１２２の各々は、ゴブをプレス成形するための面を有するプレート状の部材である。この２つの面の法線方向が略水平方向となり、この２つの面が互いに平行に対向するよう配置されている。
【００２９】
第１駆動部１２３は、第１の型１２１を第２の型１２２に対して進退させる。一方、第２駆動部１２４は、第２の型１２２を第１の型１２１に対して進退させる。第１駆動部１２３及び第２駆動部１２４は、第１の型１２１の面と第２の型１２２の面とを急速に近接させる機構を有する。第１駆動部１２３及び第２駆動部１２４は、例えば、エアシリンダやソレノイドとコイルばねを組み合わせた機構である。
なお、プレスユニット１３０，１４０及び１５０の構造は、プレスユニット１２０と同様であるため、説明は省略する。
【００３０】
プレスユニットの各々は、キャッチ位置に移動した後、第１駆動部と第２駆動部の駆動により、落下するゴブを第１の型と第２の型の問で挟み込んで所定の厚さに成形すると共に急速に冷却し、円形状の板状ガラス素材Ｇを作製する。その後、プレスユニットは退避位置に移動し、第１の型と第２の型を引き離し、成形された板状ガラス素材Ｇを落下させる。
【００３１】
プレスユニット１２０，１３０，１４０，１５０の退避位置の下には、それぞれ、第１コンベア１７１、第２コンベア１７２、第３コンベア１７３、第４コンベア１７４が設けられている。第１〜第４コンベア１７１〜１７４の各々は、対応する各プレスユニットから落下する板状ガラス素材Ｇを受け止めて図示しない次工程の装置に板状ガラス素材Ｇを搬送する。
【００３２】
本実施形態では、プレスユニット１２０，１３０，１４０及び１５０が、順番にキャッチ位置に移動して、ゴブを挟み込んで退避位置に移動するよう構成されている。そのため、各プレスユニットでの板状ガラス素材Ｇの冷却を待たずに、連続的に板状ガラス素材Ｇの成形を行うことができる。
なお、１つのプレスユニット１２０のみを用いて、連続的にゴブを挟み込んで板状ガラス素材Ｇの成形を行うこともできる。この場合、第１の型１２１と第２の型１２２は、ゴブＧＧをプレス成形した直後に開放され、次に落下する溶融ガラスの塊をプレス成形する。
【００３３】
ここで、図４に示される側面図を参照して、本実施形態のプレス成形工程について説明する。図４（ａ）は、溶融ガラス材料ＬＧと切断ユニット１６０が接触する前の側面図である。図４（ｂ）は、切断ユニット１６０が溶融ガラス材料ＬＧを切り出した後の側面図である。図４（ｃ）は、プレスユニット１２０が溶融ガラスの塊ＧＧをプレス成形している状態の側面図である。図４（ｄ）は、プレスユニットからはみ出したガラス素材を除去部が除去する状態の側面図である。
除去部１６５は、例えば、プレスユニット１２０からはみ出した状態で冷却されたガラス素材を切断する刃である。図４に示されるように、プレスユニット１２０の上面付近に設けられている。除去部１６５は、プレスユニット１２０の上面において、水平方向に移動することができる。そのため、除去部１６５は、後述するように、プレスユニット１２０からはみ出したガラス素材を除去することができる。
【００３４】
図４（ａ）に示されるように、溶融ガラス材料ＬＧは、溶融ガラス流出口１１１から連続的に流出される。図４（ｂ）に示されるように、所定のタイミングで切断ユニット１６０を駆動し、第１切断刃１６１と第２切断刃１６２によって、溶融ガラス材料ＬＧを切断する。これにより、切断された溶融ガラスは、その表面張力によって、概略球状のゴブＧＧとなる。図４（ｂ）に示される例では、切断ユニット１６０を駆動する度に、例えば、直径１５ｍｍ程度のゴブＧＧが形成されるように、溶融ガラス材料ＬＧの時間当たりの流出量や切断ユニット１６０の駆動間隔が調整される。
なお、切断ユニット１６０を用いて溶融ガラス材料ＬＧを切断する場合、切断ユニット１６０と接触する部分において溶融ガラス材料ＬＧが急冷される。これにより、ゴブＧＧの上部には切断痕Ｔが形成される。
【００３５】
ゴブＧＧのうち少なくとも切断痕Ｔを含む一部がはみ出すタイミングで、第１駆動部１２３と第２駆動部１２４が駆動される。これにより、図４（ｃ）に示されるように、第１の型１２１と第２の型１２２の間にゴブＧＧのうち切断痕Ｔを含まない部分が捕獲（キャッチ）され、切断痕Ｔがプレスユニット１２０からはみ出した状態となる。
【００３６】
次に、図４（ｄ）に示されるように、除去部１６５が、プレスユニット１２０からはみ出したガラス素材を除去する。なお、プレスユニット１２０からはみ出したガラス素材を除去できるものであれば、除去部１６５は特に限定されるものではない。
【００３７】
なお、第１の型１２１の内周面１２１ａと第２の型１２２の内周面１２２ａの間隔を一定に維持するために、第２の型１２２の内周面１２２ａには、突起状のスペーサ１２２ｂが設けられる。第２の型のスペーサ１２２ｂが第１の型１２１の内周面１２１ａに当接することによって、第１の型１２１の内周面１２１ａと第２の型１２２の内周面１２２ａの間隔は一定に維持されて、板状の空間が作られる。
【００３８】
第１の型１２１及び第２の型１２２には、図示しない温度調節機構が設けられていることが好ましい。第１の型１２１及び第２の型１２２の温度は、温度調節機構により、溶融ガラスＬＧの歪点以下の温度に調整される。
【００３９】
ゴブＧＧが第１の型１２１の内周面１２１ａ又は第２の型１２２の内周面１２２ａに接触してから、第１の型１２１と第２の型１２２とがゴブＧＧのうち切断痕Ｔを含まない部分を完全に閉じ込める状態になるまでの時間は約０．０６秒と極めて短い。このため、ゴブＧＧのうち切断痕Ｔを含まない部分は極めて短時間の内に第１の型１２１の内周面１２１ａ及び第２の型１２２の内周面１２２ａに沿って広がり略円形状に成形され、さらに、急激に冷却されて非晶質のガラスとして固化する。これによって、板状ガラス素材Ｇが作製される。
なお、本実施形態において成形される板状ガラス素材Ｇは、例えば、直径７５〜８０ｍｍ、厚さ約１ｍｍの円形状の板である。
【００４０】
第１の型１２１と第２の型１２２が閉じられた後、プレスユニット１２０は速やかに退避位置に移動する。続いて、他のプレスユニット１３０がキャッチ位置に移動し、このプレスユニット１３０によって、ゴブＧＧのプレスが行われる。
【００４１】
プレスユニット１２０が退避位置に移動した後、板状ガラス素材Ｇが十分に冷却されるまで（例えば、屈服点よりも低い温度となるまで）、第１の型１２１と第２の型１２２は閉じた状態を維特する。この後、第１駆動部１２３及び第２駆動部１２４が駆動されて第１の型１２１と第２の型１２２が離間し、板状ガラス素材Ｇは、プレスユニット１２０を離れて落下し、下部にあるコンベア１７１に受け止められる（図３参照）。
【００４２】
本実施形態では、０．１秒以内（約０．０６秒）という極めて短時間の問に第１の型１２１と第２の型１２２が閉じられ、第１の型１２１の内周面１２１ａと第２の型１２２の内周面１２２ａの全体に、略同時に溶融ガラスが接触することになる。このため、第１の型１２１の内周面１２１ａと第２の型１２２の内周面１２２ａが局所的に加熱されることが抑制され、内周面１２１ａと内周面１２２ａに歪みは殆ど生じない。
【００４３】
また、ゴブＧＧから第１の型１２１及び第２の型１２２に熱が移動する前に、ゴブＧＧが円形状に成形されるため、成形される板状ガラス素材Ｇの温度分布は略一様となる。このため、溶融ガラスの冷却時、ガラス材料の収縮量の分布は小さく、板状ガラス素材Ｇの歪みが発生しにくい。したがって、作製された板状ガラス素材Ｇの主表面の平坦度は、従来のプレス成形により作製される板状ガラス素材に比べて向上し、磁気ディスク用ガラス基板として必要な主表面の目標平坦度にすることができる。
【００４４】
また、内周面１２１ａ及び内周面１２２ａの表面の粗さは、板状ガラス素材Ｇの算術平均粗さＲａが０．０１μｍ〜１０μｍとなるように、好ましくは、０．０１μｍ〜１μｍとなるように、調整することができる。
【００４５】
プレスユニットが切断痕Ｔを含むゴブＧＧをプレスする場合、切断痕Ｔに起因するシアマークが板状ガラス素材に形成される。シアマークがガラス基板に形成されていると、磁気データの読み書きに支障を来たす可能性がある。そのため、後述する研削工程や研磨工程において、シアマークを確実に除去する必要がある。
【００４６】
これに対し、本実施形態では、ゴブＧＧのうち少なくとも上部に形成される切断痕Ｔを含む部分がはみ出すタイミングで、第１の型１２１と第２の型１２２とがゴブＧＧのうち上部に形成される切断痕Ｔを含まない部分を挟み込む。そのため、プレスユニット１２０によって作製される板状ガラス素材Ｇに上部に形成される切断痕Ｔに由来するシアマークが形成されることがない。板状ガラス素材Ｇにシアマークが形成されない場合、後述する研削工程や研磨工程における取り代を小さくすることができる。このことは、生産効率の向上に寄与するのみならず、研削工程や研磨工程によるクラックの発生を抑制する効果もある。
【００４７】
（ｂ）スクライブ工程
次に、スクライブ工程（ステップＳ２０）について説明する。プレス成形工程の後、スクライブ工程では、成形された板状ガラス素材Ｇに対してスクライブが行われる。
ここでスクライブとは、成形された板状ガラス素材Ｇを所定のサイズのリング形状とするために、板状ガラス素材Ｇの表面に超鋼合金製あるいはダイヤモンド粒子からなるスクライバにより２つの同心円（内側同心円および外側同心円）状の切断線（線状のキズ）を設けることをいう。２つの同心円の形状にスクライブされた板状ガラス素材Ｇは、部分的に加熱され、板状ガラス素材Ｇの熱膨張の差異により、外側同心円の外側部分および内側同心円の内側部分が除去される。これにより、リング形状の板状ガラス素材となる。
なお、板状ガラス素材をスクライブを必要としない程度の外径、真円度とし、このような板状ガラス素材に対してコアドリル等を用いて円孔を形成することによりリング形状とすることもできる。
【００４８】
（ｃ）形状加工工程（チャンファリング工程）
次に、形状加工工程（ステップＳ３０）について説明する。形状加工工程では、スクライブされた板状ガラス素材Ｇの形状加工が行われる。形状加工は、チャンファリング（外周端部および内周端部の面取り）を含む。
リング形状の板状ガラス素材Ｇの外周端部および内周端部に、ダイヤモンド砥石により
面取りが施される。
【００４９】
（ｄ）固定砥粒による研削工程
次に、固定砥粒による研削工程（ステップＳ４０）について説明する。固定砥粒による研削工程では、リング形状の板状ガラス素材Ｇに対して、固定砥粒による研削が施される。固定砥粒による研削による取り代は、例えば、数μｍ〜１００μｍ程度である。固定砥粒の粒子サイズは、例えば１０μｍ程度である。
【００５０】
ここで、図５及び図６を参照して、板状ガラス素材Ｇを研削する工程について説明する。図５（ａ）は、固定砥粒による研削に用いる装置の全体図である。図５（ｂ）は、この装置に用いられるキャリヤを示す図である。図６は、板状ガラス素材Ｇの研削中の状態を説明する図である。
図５（ａ）及び図６に示されるように、装置４００は、下定盤４０２と、上定盤４０４と、インターナルギヤ４０６と、キャリヤ４０８と、ダイヤモンドシート４１０と、太陽ギヤ４１２と、インターナルギヤ４１４と、容器４１６と、ポンプ４２０と、を有する。また、容器４１６は、クーラント４１８を有する。
【００５１】
装置４００は、下定盤４０２と上定盤４０４との間に、インターナルギヤ４０６を上下方向から挟む。インターナルギヤ４０６内には、研削時に複数のキャリヤ４０８が保持される。図５（ｂ）に示される例では、インターナルギヤ４０６は５つのキャリヤ４０８を保持する。
下定盤４０２および上定磐４０４に平面的に接着したダイヤモンドシート４１０の面が研削面となる。すなわち、板状ガラス素材Ｇは、ダイヤモンドシート４１０を用いた固定砥粒による研削が行われる。
【００５２】
研削すべき複数の板状ガラス素材Ｇは、図５（ｂ）に示されるように、各キャリヤ４０８に設けられた円形状の孔に配置されて保持される。板状ガラス素材Ｇの一対の主表面は、研削時、下定盤４０２および上定盤４０４に挟まれてダイヤモンドシート４１０に当接する。
一方、板状ガラス素材Ｇは、下定盤４０２の上で、外周にギヤ４０９を有するキャリヤ４０８に保持される。このキャリヤ４０８は、下定盤４０２に設けられた太陽ギヤ４１２、インターナルギヤ４１４と噛合する。太陽ギヤ４１２を矢印方向に回転させることにより、各キャリヤ４０８はそれぞれの矢印方向に遊星歯車として自転しながら公転する。これにより、板状ガラス素材Ｇは、ダイヤモンドシート４１０を用いて研削が行われる。
【００５３】
図５（ａ）に示されるように、装置４００は、容器４１６内のクーラント４１８をポンプ４２０によって上定盤４０４内に供給し、下定盤４０２からクーラント４１８を回収し、容器４１６に戻すことにより、循環させる。このとき、クーラント４１８は、研削中に生じる切子を、研削面から除去する。具体的には、装置４００は、クーラント４１８を循環させる際に、下定盤４０２内に設けられたフィルタ４２２で濾過し、そのフィルタ４２２に切子を滞留させる。
【００５４】
研削装置４００では、ダイヤモンドシート４１０を用いて研削を行うが、ダイヤモンドシート４１０の代わりに、ダイヤモンド粒子を設けた固定砥粒を用いることができる。例えば、複数のダイヤモンド粒子を樹脂で結合することによりペレット状にしたものを固定砥粒による研削に用いることができる。
【００５５】
（ｅ）端面研磨工程
次に、端面研磨工程（ステップＳ５０）について説明する。固定砥粒による研削後、端面研磨工程では、板状ガラス素材Ｇの端面研磨が行われる。
端面研磨では、板状ガラス素材Ｇの内周側端面及び外周側単面にブラシ研磨により鏡面仕上げを行う。このとき、酸化セリウム等の微粒子を遊離砥粒として含むスラリーが用いられる。端面研磨を行うことにより、板状ガラス素材Ｇの端面での塵等が付着した汚染、ダメージあるいはキズ等の損傷の除去を行うことにより、ナトリウムやカリウム等のコロージョンの原因となるイオン析出の発生を防止することができる。
【００５６】
（ｆ）第１研磨（主表面研磨）工程
次に、第１研磨工程（ステップＳ６０）について説明する。端面研磨工程の後、第１研磨工程では、板状ガラス素材Ｇの主表面に第１研磨が施される。第１研磨による取り代は、例えば数μｍ〜５０μｍ程度である。
第１研磨は、固定砥粒による研削により主表面に残留したキズ、歪みの除去を目的とする。第１研磨では、固定砥粒による研削（ステップＳ４０）で用いた装置４００を用いる。固定砥粒による研削と異なり、第１研磨工程では、固定砥粒の代わりにスラリーに混濁した遊離砥粒を用いる。また、第１研磨工程では、クーラントは用いない。また、第１研磨工程では、ダイヤモンドシート４１０の代わりに樹脂ポリッシャが用いられる。
第１研磨に用いる遊離砥粒として、例えば、スラリーに混濁させた酸化セリウム等の微粒子（粒子サイズ：直径１〜２μｍ程度）が用いられる。
【００５７】
（ｇ）化学強化工程
次に、化学強化工程（ステップＳ７０）について説明する。第１研磨工程の後、化学強化工程では、第１研磨後の板状ガラス素材Ｇが化学強化される。
化学強化液として、例えば、硝酸カリウム（６０％）と硫酸ナトリウム（４０％）の混合液等を用いられる。化学強化では、化学強化液が、例えば３００℃〜４００℃に加熱され、洗浄した板状ガラス素材Ｇが、例えば２００℃〜３００℃に予熱された後、板状ガラス素材Ｇが化学強化液中に、例えば３時間〜４時間浸漬される。この浸漬の際には、板状ガラス素材Ｇの両主表面全体が化学強化されるように、複数の板状ガラス素材Ｇが端面で保持されるように、ホルダに収納した状態で行うことが好ましい。
【００５８】
このように、板状ガラス素材Ｇを化学強化液に浸漬することによって、板状ガラス素材Ｇの表層のリチウムイオン及びナトリウムイオンが、化学強化液中のイオン半径が相対的に大きいナトリウムイオン及びカリウムイオンにそれぞれ置換され、板状ガラス素材Ｇが強化される。
なお、化学強化処理された板状ガラス素材Ｇは洗浄される。例えば、硫酸で洗浄された後に、純水、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等で洗浄される。
【００５９】
（ｈ）第２研磨（最終研磨）工程
次に、第２研磨工程（ステップＳ８０）について説明する。第２研磨工程では、化学強化されて十分に洗浄された板状ガラス素材Ｇに第２研磨が施される。第２研磨による取り代は、例えば１μｍ程度である。
第２研磨は、主表面の鏡面研磨を目的とする。第２研磨では、固定砥粒による研削（ステップＳ４０）および第１研磨（ステップＳ６０）で用いた装置４００を用いる。第２研磨では、遊離砥粒の種類及び粒子サイズが第１研磨と異なる。また、第２研磨では、樹脂ポリッシャの硬度が第１研磨とは異なる。
【００６０】
第２研磨に用いる遊離砥粒として、例えば、スラリーに混濁させたコロイダルシリカ等の微粒子（粒子サイズ：直径０．１μｍ程度）が用いられる。
こうして、研磨された板状ガラス素材Ｇは、洗浄される。洗浄では、中性洗剤、純水、ＩＰＡが用いられる。
第２研磨により、主表面の平坦度が４μｍ以下であり、主表面の粗さが０．２ｎｍ以下
の表面凹凸を有する、磁気ディスク用ガラス基板２が得られる。
この後、磁気ディスク用ガラス基板２に、図１に示されるように、磁性層層３Ａ，３Ｂが成膜されて、磁気ディスク１が作製される。
【００６１】
以上が、図２に示されるフローの説明である。図２に示されるフローでは、スクライブ（ステップＳ２０）及び形状加工（ステップＳ３０）は、固定砥粒による研削（ステップＳ４０）と第１研磨（ステップＳ６０）の間に行われる。また、化学強化（ステップＳ７０）は、第１研磨（ステップＳ６０）と第２研磨（ステップＳ８０）との間に行われる。
しかし、これらの工程の順番は、特に限定されるものではない。固定砥粒による研削（ステップＳ４０）の後、第１研磨（ステップＳ６０）、その後第２研磨（ステップＳ８０）が行われる限り、スクライブ（ステップＳ２０）、形状加工（ステップＳ３０）および化学強化（ステップＳ７０）の各工程は、適宜配置することができる。
【００６２】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法について説明する。本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法は、プレス成形工程が上述した第１の実施形態と異なる。その他の工程は上述した第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。第１の実施形態と異なり、本実施形態の装置１０１は、切断ユニット１６０と、除去部１６５を備えていない。また、本実施形態では、プレスユニットの形状及び動作が上述した第１の実施形態とは異なる。
【００６３】
まず、図７を参照して、本実施形態のプレスユニット２２０について説明する。図７（ａ）は、本実施形態のプレスユニット２２０が備える第１の型２２１の平面図である。図７（ｂ）は、本実施形態のプレスユニット２２０の側面図である。
図７（ａ）に示されるように、本実施形態の第１の型２２１は、略円形状の弧の一部を直線状に切り取った形状である。弧の一部を直線状に切り取られた直線部Ｌが鉛直上方に位置するように、第１の型２２１は配置される。なお、図７（ａ）には示されていないが、第２の型２２２の平面図も第１の型２２１と同様である。
【００６４】
図７（ｂ）に示されるように、第１の型２２１と第２の型２２２は、開状態ではゴブをプレス成形するための面の法線方向が水平方向に対して傾斜した状態で対向するように配置されている。また、閉状態において第１の型２２１の内周面２２１ａと第２の型２２２の内周面２２２ａの間隔を一定に維持し、プレスユニット２２０内に板状の空間を形成するように、第２の型２２２の内周面２２２ａには、突起状のスペーサ２２２ｂが設けられている。
【００６５】
次に、図８に示される側面図を参照して、本実施形態のプレス成形工程について説明する。図８（ａ）は、溶融ガラス材料ＬＧとプレスユニット２２０とが接触する前の側面図である。図８（ｂ）は、プレスユニット２２０が溶融ガラス材料ＬＧを切り出した後の側面図である。図８（ｃ）は、プレスユニット２２０が溶融ガラスの塊ＧＧをプレス成形している状態の側面図である。
【００６６】
図８（ａ）に示されるように、溶融ガラス材料ＬＧは、溶融ガラス流出口１１１から連続的に流出される。このとき、第１の型２２１と第２の型２２２は、それぞれ、図８（ａ）に矢印で示されるように、水平方向に移動する。第１の型２２１の上部に配置された直線部Ｌと、第２の型２２２の上部に配置された直線部Ｌとが互いに接触することにより、図８（ｂ）に示されるように、溶融ガラス材料ＬＧが切断される。また、溶融ガラス材料ＬＧが切断されることにより、ゴブＧＧが形成される。この際、切断痕Ｔは各直線部Ｌの近傍に位置している。
【００６７】
各直線部Ｌが接触した状態を保ったまま、第１の型２２１と第２の型２２２は、ぞれぞれ、図８（ｂ）に矢印で示されるように、第１の型２２１と第２の型２２２とが閉じるように移動する。これにより、図８（ｃ）に示されるように、第１の型２２１と第２の型２２２の間にゴブＧＧが捕獲（キャッチ）され、板状ガラス素材Ｇが作製される。
【００６８】
本実施形態によれば、各直線部Ｌが接触することにより形成されたゴブＧＧの切断痕Ｔが各直線部Ｌの近傍に位置しているタイミングで、ゴブＧＧがプレス成形される。そのため、切断痕Ｔに起因するシアマークは、板状ガラス素材Ｇの外周付近に形成される。
板状ガラス素材Ｇの外周付近に形成されたシアマークは、スクライブ工程やチャンファリング工程において除去される。その結果、研削工程や研磨工程における取り代を小さくすることができ、研削工程や研磨工程においてクラックが発生するのを抑制することができる。
また、各直線部Ｌが接触してから第１の型２２１と第２の型２２２とが閉じるまでの時間を短くすることにより、切断痕Ｔに起因するシアマークを、より確実に板状ガラス素材Ｇの外周付近に形成することができる。
【実施例】
【００６９】
以下、実施例、比較例を用いて、本発明の効果を確認するためのシミュレーション及び実験の結果について説明する。
【００７０】
（実施例１−３、比較例１）
図４を参照して説明した第１の実施形態のプレス成形工程により、板状ガラス素材Ｇを作製した。実施例１−３、比較例１は、図４（ｃ）に示されるように、第１の型１２１と第２の型１２２の間にゴブＧＧが捕獲された状態において、プレスユニット１２０からはみ出す部分の長さがそれぞれ異なる。プレスユニット１２０からはみ出す部分の長さは、超高速度カメラによる撮影により測定される。実施例１−３においてプレスユニット１２０からはみ出す部分の長さは、下記表１に示される通りである。
なお、比較例１は、切断痕Ｔがプレスユニット１２０からはみ出すことなく、第１の型１２１と第２の型１２２の間に５ｍｍ入り込んだ状態でプレスされる。
【００７１】
また、実施例１−３、比較例１において作製された板状ガラス素材Ｇを目視及び顕微鏡にて観察することにより、ゴブＧＧのうち上部に形成される切断痕Ｔに由来するシアマークの有無、及び、ゴブＧＧのうち下部に形成される切断痕に由来するシアマークの有無を調べた。更に、シアマークが形成されている場合、目視及び顕微鏡にてシアマークの位置を特定し、シアマークの位置において板状ガラス素材Ｇを割ってシアマークの最大深さを測定した。
ゴブＧＧのうち上部に形成される切断痕Ｔに由来するシアマークの有無、ゴブＧＧのうち下部に形成される切断痕に由来するシアマークの有無、及び、シアマークの最大深さの測定結果は、表１に示される通りである。
【００７２】
【表１】
【００７３】
表１に示されるように、ゴブＧＧのうち上部に形成される切断痕Ｔがはみ出すタイミングでプレス成形を行うことにより、切断痕Ｔに由来するシアマークが板状ガラス素材Ｇに形成されないことが確認された。
なお、実施例１−３において、ゴブＧＧのうち下部に形成される切断痕に由来するシアマークは確認されたが、このシアマークの最大深さはいずれも２μｍ以下であった。最大深さが２μｍ以下のシアマークは、研磨工程によって十分に除去することができるため、特に大きな問題とはならない。
【００７４】
（実施例４−６）
図８を参照して説明した第２の実施形態のプレス成形工程により、板状ガラス素材Ｇを作製した。実施例４−６は、図８（ａ）に示される状態において、第１の型２２１と第２の型２２２との成す角（初期角度）がそれぞれ異なる。実施例４−６において、第１の型２２と第２の型２２２との成す角は、下記表２に示される通りである。
【００７５】
また、実施例４−６において作製された板状ガラス素材Ｇを目視及び顕微鏡にて観察することにより、ゴブＧＧのうち上部に形成される切断痕Ｔに由来するシアマークの有無、及び、ゴブＧＧのうち下部に形成される切断痕に由来するシアマークの有無を調べた。更に、シアマークが形成されている場合、目視及び顕微鏡にてシアマークの位置を特定し、シアマークの位置において板状ガラス素材Ｇを割ってシアマークの最大深さを測定した。
ゴブＧＧのうち上部に形成される切断痕Ｔに由来するシアマークの有無、ゴブＧＧのうち下部に形成される切断痕に由来するシアマークの有無、及び、シアマークの最大深さの測定結果は、表２に示される通りである。
【００７６】
【表２】
【００７７】
表２に示されるように、実施例４−６によれば、切断痕Ｔに由来するシアマークが板状ガラス素材Ｇに形成されないことが確認された。
【００７８】
以上、本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではない。また、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００７９】
１ 磁気ディスク
２ ガラス基板
３Ａ，３Ｂ 磁性層
４Ａ，４Ｂ 磁気ヘッド
５ 外周エッジ部
１０１ 装置
１１１ 溶融ガラス流出口
１１２ ガラス把持機構
１２０、１３０、１４０，１５０、２２０ プレスユニット
１２１ 第１の型
１２１ａ、１２２ａ 内周面
１２２ 第２の型
１２２ｂ スペーサ
１２３ 第１駆動部
１２４ 第２駆動部
１６０ 切断ユニット
１６１ 第１切断刃
１６２ 第２切断刃
１６５ 除去部
１７１ 第１コンベア
１７２ 第２コンベア
１７３ 第３コンベア
１７４ 第４コンベア
１８０ ゴブ形成型
１８０ｃ 凹部
１８１，１８２ ブロック
２２１ 第１の型
２２１ａ，２２２ａ 内周面
２２２ 第２の型
２２２ｂ スペーサ
４０２ 下定盤
４０４ 上定盤
４０６ インターナルギヤ
４０８ キャリヤ
４０９ ギヤ
４１０ ダイヤモンドシート
４１２ 太陽ギヤ
４１４ インターナルギヤ
４１６ 容器
４１８ クーラント
４２０ ポンプ
４２２ フィルタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の主表面を有する磁気ディスク用ガラス基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、パーソナルコンピュータ、ノート型パーソナルコンピュータ、あるいはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）記録装置等には、データ記録のためにハードディスク装置が内蔵されている。特に、ノート型パーソナルコンピュータ等の可搬性を前提とした機器に用いられるハードディスク装置では、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、磁気ディスクの面上を僅かに浮上させた磁気ヘッド（ＤＦＨ（Dynamic Flying Height）ヘッド）で磁性層に磁気記録情報が記録され、あるいは読み取られる。この磁気ディスクの基板には、金属基板等に比べて塑性変形をしにくい性質を持つことから、ガラス基板が好適に用いられている。
【０００３】
また、ハードディスク装置における記憶容量の増大の要請を受けて、磁気記録の高密度化が図られている。例えば、磁性層における磁化方向を基板の面に対して垂直方向にする垂直磁気記録方式を用いて、磁気記録情報エリアの微細化が行われている。これにより、１枚のディスク基板における記憶容量を増大させることができる。しかも、記憶容量の一層の増大化のために、磁気ヘッドの磁気記録面からの浮上距離を極めて短くして磁気記録情報エリアを微細化することも行われている。このような磁気ディスクの基板においては、磁性層の磁化方向が基板面に対して略垂直方向に向くように、磁性層が平らに形成される。このために、ガラス基板の表面凹凸は可能な限り小さく作製されている。
また、磁気ヘッドの浮上距離が短いことによりヘッドクラッシュ障害やサーマルアスペリティ障害を引き起こし易い。これらの障害は磁気ディスク面上の微小な凹凸あるいはパーティクルによって発生するため、ガラス基板の主表面の他にガラス基板の端面の表面凹凸も可能な限り小さく作製されている。
【０００４】
ところで、磁気ディスクに用いるガラス基板は、例えば、以下の方法で製造される。具体的には、当該方法では、受けゴブ形成型である下型上に、溶融ガラスからなるガラスゴブ（ガラス材の塊）が供給され、下型と対向ゴブ形成型である上型を使用してガラスゴブがプレス成形されて板状ガラス素材を作製した後、情報記録媒体用ガラス基板に加工される（特許文献１）。
【０００５】
この方法では、下型上に溶融ガラスからなるガラスゴブを供給した後に上型用胴型の下面と下型用胴型の上面を当接させ、上型と上型用胴型との摺動面および下型と下型用胴型との摺動面を超えて外側に肉薄板状ガラス成形空間を形成し、さらに上型を下降してプレス成形を行い、プレス成形直後に上型を上昇する。これにより、磁気ディスク用ガラス基板の元となる板状ガラス素材が成形される。この後、研削工程及び研磨工程を経て磁気ディスク用ガラス基板が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７０９０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、切断刃を用いて溶融ガラスを切断して溶融ガラスのゴブを形成する場合、切断刃と接触する部分において、溶融ガラスが急冷され、切断痕が形成される。切断痕を含むゴブをプレス成形する場合、切断痕に起因するシアマークが板状ガラス素材に形成される。シアマークは、例えば、板状ガラス素材の表面から一定の深さの間に密集する小さい気泡の集まりや、表面の凹みとして観察される。
【０００８】
なお、１つのゴブを形成するためには２回の切断が必要となるため、通常、１つのゴブには切断痕が２箇所存在し、その結果、シアマークも２箇所形成される。しかし、先に形成された切断痕は、プレス成形されるまでの時間に再溶解し、後に形成された切断痕に由来するシアマークより比較的小さく、消失することもある。
【０００９】
シアマークが磁気ディスク用ガラス基板に残存していると、磁気データの読み書きに支障を来たすばかりか、ヘッドと磁気ディスクとの接触を引き起こしてハードディスクドライブを故障させる要因にもなる。そのため、研削工程や研磨工程においては、シアマークを確実に除去できる深さまで研削及び研磨を行う必要があり、磁気ディスク用ガラス基板の製造効率が低下する。従来の上下型によるプレス成型では、このシアマークが成型後の板状ガラス素材のほぼ中心部に形成されるため、研削量もしくは研磨量を大きくせざるを得なかった。
【００１０】
そこで、本発明は、シアマークに起因する主表面の欠陥を抑制した磁気ディスク用ガラス基板を効率よく製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法は、一対の主表面を有する磁気ディスク用ガラス基板の製造方法であって、溶融したガラスを切断してなるガラスの塊を鉛直方向下向きに落下させる落下工程と、互いに対向する一対の型から前記塊の少なくとも切断痕がはみ出すタイミングで、前記塊の落下経路の両側から、前記一対の型の面が前記塊を同じタイミングで挟み込みプレス成形することにより、板状ガラス素材を成形するプレス工程と、前記一対の型からはみ出したガラス素材を除去する除去工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法は、一対の主表面を有する磁気ディスク用ガラス基板の製造方法であって、溶融したガラスを鉛直方向下向きに供給する供給工程と、互いに対向する一対の型の上部が接触するように前記一対の型を移動させることにより、前記溶融したガラスを切断し、溶融したガラスの塊を形成する切断工程と、前記一対の型の上部を接触させた状態で、前記一対の型の面が前記塊を挟み込みプレス成形することにより、板状ガラス素材を成形するプレス工程と、を有することを特徴とする。
【００１３】
また、前記板状ガラス素材を加工する加工工程を含み、前記加工工程は、固定砥粒を用いて前記主表面を研削する研削工程と、前記研削工程の後に、遊離砥粒を用いて前記主表面を研磨する研磨工程と、を有し、前記研削工程と前記研磨工程を合わせた取りしろは４μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法によれば、シアマークに起因する主表面の欠陥を抑制した磁気ディスク用ガラス基板を、効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は、磁気ディスク用ガラス基板を用いて作製される磁気ディスクの一例を示す概略構成図であり、（ｂ）は、磁気ディスクの断面図であり、（ｃ）は、磁気ヘッドが磁気ディスクの表面を浮上する状態を示す図である。
【図２】本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法の一実施形態のフローを示す図である。
【図３】プレス成形において用いられる装置の平面図である。
【図４】（ａ）は、溶融ガラスと切断ユニットが接触する前の側面図であり、（ｂ）は、切断ユニットが溶融ガラスを切り出した後の側面図であり、（ｃ）は、プレスユニットが溶融ガラスの塊をプレス成形している状態の側面図であり、（ｄ）は、プレスユニットからはみ出したガラス素材を除去部が除去する状態の側面図である。
【図５】（ａ）は、固定砥粒による研削に用いる装置の全体図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す装置に用いられるキャリヤを説明する図である。
【図６】板状ガラス素材を研削するときの状態を説明する図である。
【図７】（ａ）は、第２の実施形態のプレスユニットが備える型の平面図であり、（ｂ）は、第２の実施形態のプレスユニットの側面図である。
【図８】（ａ）は、溶融ガラスとプレスユニットが接触する前の側面図であり、（ｂ）は、プレスユニットが溶融ガラスを切り出した後の側面図であり、（ｃ）は、プレスユニットが溶融ガラスの塊をプレス成形している状態の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法について詳細に説明する。
（磁気ディスクおよび磁気ディスク用ガラス基板）
まず、図１を参照して、磁気ディスク用ガラス基板を用いて作製される磁気ディスクについて説明する。図１（ａ）は、磁気ディスク用ガラス基板を用いて作製される磁気ディスクの一例を示す概略構成図である。図１（ｂ）は、磁気ディスクの概略断面図である。図１（ｃ）は、磁気ヘッドが磁気ディスクの表面を浮上する状態を示す図である。
【００１７】
図１（ａ）に示されるように、磁気ディスク１はリング状であり、回転軸を中心として回転する。図１（ｂ）に示されるように、磁気ディスク１は、ガラス基板２と、少なくとも磁性層３Ａ，３Ｂと、を備える。
なお、磁性層３Ａ，３Ｂ以外には、例えば、図示されない付着層、軟磁性層、非磁性下地層、垂直磁気記録層、保護層および潤滑層等が成膜される。付着層には、例えばＣｒ合金等が用いられる。付着層は、ガラス基板２との接着層として機能する。軟磁性層には、例えばＣｏＴａＺｒ合金等が用いられる。非磁性下地層には、例えばＲｕ合金等が用いられる。垂直磁気記録層には、例えばグラニュラー磁性層等が用いられる。保護層には、例えば水素化カーボンからなる材料が用いられる。潤滑層には、例えばフッ素系樹脂等が用いられる。
【００１８】
磁気ディスク１について、より具体的な例を用いて説明する。本実施形態では、スパッタリング装置を用いて、ガラス基板２の両主表面に、ＣｒＴｉの付着層、ＣｏＴａＺｒ／Ｒｕ／ＣｏＴａＺｒの軟磁性層、Ｒｕの下地層、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2・ＴｉＯ2のグラニュラー磁性層、水素化カーボン保護膜を順次成膜される。さらに、成膜された最上層にディップ法によりパーフルオロポリエーテル潤滑層が成膜される。
【００１９】
磁気ディスク１は、ハードディスク装置で用いられる場合、例えば７２００ｒｐｍの回転速度で回転軸を中心として回転する。図１（ｃ）に示されるように、ハードディスク装置の磁気ヘッド４Ａ，４Ｂのそれぞれは、磁気ディスク１の高速回転に伴って、磁気ディスク１の表面から距離Ｈだけ浮上する。磁気ヘッド４Ａ，４Ｂが浮上する距離Ｈは、例えば、５ｎｍである。この状態で、磁気ヘッド４Ａ，４Ｂは、磁性層に情報を記録し、あるいは読み出しを行う。この磁気ヘッド４Ａ，４Ｂの浮上によって、磁気ディスク１に対して摺動することなく、しかも近距離で磁性層に対して記録あるいは読み出しを行うことにより、磁気記録情報エリアの微細化と磁気記録の高密度化を実現する。
このとき、磁気ディスク１のガラス基板２の中央部から外周エッジ部５まで、目標とする表面精度で正確に加工され、距離Ｈ＝５ｎｍを保った状態で磁気ヘッド４Ａ，４Ｂを正確に動作させることができる。
【００２０】
このような磁気ディスク１に用いられるガラス基板２の主表面の表面凹凸は、平坦度が例えば４μｍ以下であり、表面の粗さが例えば０．２ｎｍ以下である。最終製品としての磁気ディスク用基板に求められる目標平坦度は、例えば４μｍ以下である。
【００２１】
平坦度は、例えば、Ｎｉｄｅｋ社製フラットネステスターＦＴ−９００を用いて測定することができる。
主表面の粗さ（Ｒａ）は、例えば、エスアイアイナノテクノロジーズ社製走査型プローブ顕微鏡（原子間力顕微鏡）を用いて、１μｍ×１μｍの範囲を５１２×２５６ピクセルの解像度で測定したときに得られる表面粗さの算術平均Ｒａとすることができる。
【００２２】
このような平坦度が例えば４μｍ以下であり、表面の粗さが例えば０．２ｎｍ以下の表面凹凸を有する磁気ディスク用ガラス基板は、後述するようにプレス成形後、研削工程、第１研磨工程および第２研磨工程を経て初めて得ることができる。
但し、このうち平坦度に関しては、本願のプレス成形方法を用いることで、研削及び研磨工程を経なくても４μｍ以下を実現することが可能である。この場合、プレス成形後は表面粗さの低減のみ達成すればよいため、研削量または研磨量を大幅に減らすことが可能となる。一般的には研削で平坦度を低減、研磨で表面粗さを低減する場合が多いため、本願のプレス成形方法を使うことで、研削工程自体をなくすことも可能となる。
【００２３】
ガラス基板２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を用いることができる。特に、化学強化を施すことができ、また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、アルミノシリケートガラスを好適に用いることができる。
アルミノシリケートガラスとして、モル％表示で、ＳｉＯ２を５０〜７５％、Ａｌ２Ｏ３を１〜１５％、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏから選択される少なくとも１種の成分を合計で５〜３５％、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｎＯから選択される少なくとも１種の成分を合計で０〜２０％、及び、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５及びＨｆＯ２から選択される少なくとも１種の成分を合計で０〜１０％を用いることが好ましい。また、アミノシリケートガラスとして、モル％表示で、ＳｉＯ2を５７〜７４％、ＺｎＯ2を０〜２．８％、Ａｌ2Ｏ3を３〜１５％、Ｌｉ2Ｏを１〜１６％、Ｎａ2Ｏを４〜１４％、を主成分として含有するガラス材を用いると、化学強化を好適に行うことができる。
【００２４】
（磁気ディスク用ガラス基板の製造方法）
次に、図２を参照して、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法のフローを説明する。図２は、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法の一実施形態のフローを示す図である。
図２に示されるように、まず、板状ガラス素材をプレス成形により作製する（ステップＳ１０）。次に、成形された板状ガラス素材をスクライブする（ステップＳ２０）。次に、スクライブされた板状ガラス素材を形状加工する（ステップＳ３０）。次に、板状ガラス素材に対して、固定砥粒による研削を施す（ステップＳ４０）。次に、板状ガラス素材の端面研磨を行う（ステップＳ５０）。次に、板状ガラス素材の主表面に、第１研磨を施す（ステップＳ６０）。次に、第１研磨後の板状ガラス素材に化学強化を施す（ステップＳ７０）。次に、化学強化された板状ガラス素材に第２研磨を施す（ステップＳ８０）。
以下、各工程について、詳細に説明する。
【００２５】
（ａ）プレス成形工程
まず、図３を参照して、プレス成形工程（ステップＳ１０）について説明する。図３は、プレス成形において用いられる装置の平面図である。図３に示されるように、装置１０１は、４組のプレスユニット１２０，１３０，１４０，１５０と、切断ユニット１６０と、除去部１６５（図３には不図示）を備える。
切断ユニット１６０は、溶融ガラス流出口１１１から溶融ガラスが流出する経路上に設けられる。切断ユニット１６０によって溶融ガラスが切断されることにより、溶融ガラスの塊が鉛直方向下向きに落下する。プレスユニット１２０，１３０，１４０，１５０は、塊の落下経路の両側から、互いに対向する一対の型の面で塊を同じタイミングで挟み込みプレス成形することにより、板状ガラス素材を成形する。
図３に示される例では、４組のプレスユニット１２０，１３０，１４０，１５０は、溶融ガラス流出口１１１を中心として９０度おきに設けられている。
【００２６】
プレスユニット１２０，１３０，１４０，１５０の各々は、図示しない移動機構によって駆動されて、溶融ガラス流出口１１１に対して進退可能となっている。すなわち、溶融ガラス流出口１１１の真下に位置するキャッチ位置（図３においてプレスユニット１４０が実線で描画されている位置）と、溶融ガラス流出口１１１から離れた退避位置（図３において、プレスユニット１２０，１３０及び１５０が実線で描画されている位置及び、プレスユニット１４０が破線で描画されている位置）との間で移動可能となっている。
【００２７】
切断ユニット１６０は、キャッチ位置と溶融ガラス流出口１１１との間の溶融ガラスの経路上に設けられる。切断ユニット１６０は、溶融ガラス流出口１１１から流出される溶融ガラスを適量に切り出して、溶融ガラスの塊（以降、ゴブともいう）を形成する。切断ユニット１６０は、第１切断刃１６１と第２切断刃１６２とを有する。第１切断刃１６１と第２切断刃１６２とは、一定のタイミングで溶融ガラスの経路上で交差するよう駆動される。第１切断刃１６１と第２切断刃１６２とが交差したとき、溶融ガラスが切り出されてゴブが得られる。得られたゴブは、キャッチ位置に向かって下向きに落下する。
【００２８】
プレスユニット１２０は、第１の型１２１と、第２の型１２２と、第１駆動部１２３と、第２駆動部１２４と、を有する。
第１の型１２１と第２の型１２２の各々は、ゴブをプレス成形するための面を有するプレート状の部材である。この２つの面の法線方向が略水平方向となり、この２つの面が互いに平行に対向するよう配置されている。
【００２９】
第１駆動部１２３は、第１の型１２１を第２の型１２２に対して進退させる。一方、第２駆動部１２４は、第２の型１２２を第１の型１２１に対して進退させる。第１駆動部１２３及び第２駆動部１２４は、第１の型１２１の面と第２の型１２２の面とを急速に近接させる機構を有する。第１駆動部１２３及び第２駆動部１２４は、例えば、エアシリンダやソレノイドとコイルばねを組み合わせた機構である。
なお、プレスユニット１３０，１４０及び１５０の構造は、プレスユニット１２０と同様であるため、説明は省略する。
【００３０】
プレスユニットの各々は、キャッチ位置に移動した後、第１駆動部と第２駆動部の駆動により、落下するゴブを第１の型と第２の型の問で挟み込んで所定の厚さに成形すると共に急速に冷却し、円形状の板状ガラス素材Ｇを作製する。その後、プレスユニットは退避位置に移動し、第１の型と第２の型を引き離し、成形された板状ガラス素材Ｇを落下させる。
【００３１】
プレスユニット１２０，１３０，１４０，１５０の退避位置の下には、それぞれ、第１コンベア１７１、第２コンベア１７２、第３コンベア１７３、第４コンベア１７４が設けられている。第１〜第４コンベア１７１〜１７４の各々は、対応する各プレスユニットから落下する板状ガラス素材Ｇを受け止めて図示しない次工程の装置に板状ガラス素材Ｇを搬送する。
【００３２】
本実施形態では、プレスユニット１２０，１３０，１４０及び１５０が、順番にキャッチ位置に移動して、ゴブを挟み込んで退避位置に移動するよう構成されている。そのため、各プレスユニットでの板状ガラス素材Ｇの冷却を待たずに、連続的に板状ガラス素材Ｇの成形を行うことができる。
なお、１つのプレスユニット１２０のみを用いて、連続的にゴブを挟み込んで板状ガラス素材Ｇの成形を行うこともできる。この場合、第１の型１２１と第２の型１２２は、ゴブＧＧをプレス成形した直後に開放され、次に落下する溶融ガラスの塊をプレス成形する。
【００３３】
ここで、図４に示される側面図を参照して、本実施形態のプレス成形工程について説明する。図４（ａ）は、溶融ガラス材料ＬＧと切断ユニット１６０が接触する前の側面図である。図４（ｂ）は、切断ユニット１６０が溶融ガラス材料ＬＧを切り出した後の側面図である。図４（ｃ）は、プレスユニット１２０が溶融ガラスの塊ＧＧをプレス成形している状態の側面図である。図４（ｄ）は、プレスユニットからはみ出したガラス素材を除去部が除去する状態の側面図である。
除去部１６５は、例えば、プレスユニット１２０からはみ出した状態で冷却されたガラス素材を切断する刃である。図４に示されるように、プレスユニット１２０の上面付近に設けられている。除去部１６５は、プレスユニット１２０の上面において、水平方向に移動することができる。そのため、除去部１６５は、後述するように、プレスユニット１２０からはみ出したガラス素材を除去することができる。
【００３４】
図４（ａ）に示されるように、溶融ガラス材料ＬＧは、溶融ガラス流出口１１１から連続的に流出される。図４（ｂ）に示されるように、所定のタイミングで切断ユニット１６０を駆動し、第１切断刃１６１と第２切断刃１６２によって、溶融ガラス材料ＬＧを切断する。これにより、切断された溶融ガラスは、その表面張力によって、概略球状のゴブＧＧとなる。図４（ｂ）に示される例では、切断ユニット１６０を駆動する度に、例えば、直径１５ｍｍ程度のゴブＧＧが形成されるように、溶融ガラス材料ＬＧの時間当たりの流出量や切断ユニット１６０の駆動間隔が調整される。
なお、切断ユニット１６０を用いて溶融ガラス材料ＬＧを切断する場合、切断ユニット１６０と接触する部分において溶融ガラス材料ＬＧが急冷される。これにより、ゴブＧＧの上部には切断痕Ｔが形成される。
【００３５】
ゴブＧＧのうち少なくとも切断痕Ｔを含む一部がはみ出すタイミングで、第１駆動部１２３と第２駆動部１２４が駆動される。これにより、図４（ｃ）に示されるように、第１の型１２１と第２の型１２２の間にゴブＧＧのうち切断痕Ｔを含まない部分が捕獲（キャッチ）され、切断痕Ｔがプレスユニット１２０からはみ出した状態となる。
【００３６】
次に、図４（ｄ）に示されるように、除去部１６５が、プレスユニット１２０からはみ出したガラス素材を除去する。なお、プレスユニット１２０からはみ出したガラス素材を除去できるものであれば、除去部１６５は特に限定されるものではない。
【００３７】
なお、第１の型１２１の内周面１２１ａと第２の型１２２の内周面１２２ａの間隔を一定に維持するために、第２の型１２２の内周面１２２ａには、突起状のスペーサ１２２ｂが設けられる。第２の型のスペーサ１２２ｂが第１の型１２１の内周面１２１ａに当接することによって、第１の型１２１の内周面１２１ａと第２の型１２２の内周面１２２ａの間隔は一定に維持されて、板状の空間が作られる。
【００３８】
第１の型１２１及び第２の型１２２には、図示しない温度調節機構が設けられていることが好ましい。第１の型１２１及び第２の型１２２の温度は、温度調節機構により、溶融ガラスＬＧの歪点以下の温度に調整される。
【００３９】
ゴブＧＧが第１の型１２１の内周面１２１ａ又は第２の型１２２の内周面１２２ａに接触してから、第１の型１２１と第２の型１２２とがゴブＧＧのうち切断痕Ｔを含まない部分を完全に閉じ込める状態になるまでの時間は約０．０６秒と極めて短い。このため、ゴブＧＧのうち切断痕Ｔを含まない部分は極めて短時間の内に第１の型１２１の内周面１２１ａ及び第２の型１２２の内周面１２２ａに沿って広がり略円形状に成形され、さらに、急激に冷却されて非晶質のガラスとして固化する。これによって、板状ガラス素材Ｇが作製される。
なお、本実施形態において成形される板状ガラス素材Ｇは、例えば、直径７５〜８０ｍｍ、厚さ約１ｍｍの円形状の板である。
【００４０】
第１の型１２１と第２の型１２２が閉じられた後、プレスユニット１２０は速やかに退避位置に移動する。続いて、他のプレスユニット１３０がキャッチ位置に移動し、このプレスユニット１３０によって、ゴブＧＧのプレスが行われる。
【００４１】
プレスユニット１２０が退避位置に移動した後、板状ガラス素材Ｇが十分に冷却されるまで（例えば、屈服点よりも低い温度となるまで）、第１の型１２１と第２の型１２２は閉じた状態を維特する。この後、第１駆動部１２３及び第２駆動部１２４が駆動されて第１の型１２１と第２の型１２２が離間し、板状ガラス素材Ｇは、プレスユニット１２０を離れて落下し、下部にあるコンベア１７１に受け止められる（図３参照）。
【００４２】
本実施形態では、０．１秒以内（約０．０６秒）という極めて短時間の問に第１の型１２１と第２の型１２２が閉じられ、第１の型１２１の内周面１２１ａと第２の型１２２の内周面１２２ａの全体に、略同時に溶融ガラスが接触することになる。このため、第１の型１２１の内周面１２１ａと第２の型１２２の内周面１２２ａが局所的に加熱されることが抑制され、内周面１２１ａと内周面１２２ａに歪みは殆ど生じない。
【００４３】
また、ゴブＧＧから第１の型１２１及び第２の型１２２に熱が移動する前に、ゴブＧＧが円形状に成形されるため、成形される板状ガラス素材Ｇの温度分布は略一様となる。このため、溶融ガラスの冷却時、ガラス材料の収縮量の分布は小さく、板状ガラス素材Ｇの歪みが発生しにくい。したがって、作製された板状ガラス素材Ｇの主表面の平坦度は、従来のプレス成形により作製される板状ガラス素材に比べて向上し、磁気ディスク用ガラス基板として必要な主表面の目標平坦度にすることができる。
【００４４】
また、内周面１２１ａ及び内周面１２２ａの表面の粗さは、板状ガラス素材Ｇの算術平均粗さＲａが０．０１μｍ〜１０μｍとなるように、好ましくは、０．０１μｍ〜１μｍとなるように、調整することができる。
【００４５】
プレスユニットが切断痕Ｔを含むゴブＧＧをプレスする場合、切断痕Ｔに起因するシアマークが板状ガラス素材に形成される。シアマークがガラス基板に形成されていると、磁気データの読み書きに支障を来たす可能性がある。そのため、後述する研削工程や研磨工程において、シアマークを確実に除去する必要がある。
【００４６】
これに対し、本実施形態では、ゴブＧＧのうち少なくとも上部に形成される切断痕Ｔを含む部分がはみ出すタイミングで、第１の型１２１と第２の型１２２とがゴブＧＧのうち上部に形成される切断痕Ｔを含まない部分を挟み込む。そのため、プレスユニット１２０によって作製される板状ガラス素材Ｇに上部に形成される切断痕Ｔに由来するシアマークが形成されることがない。板状ガラス素材Ｇにシアマークが形成されない場合、後述する研削工程や研磨工程における取り代を小さくすることができる。このことは、生産効率の向上に寄与するのみならず、研削工程や研磨工程によるクラックの発生を抑制する効果もある。
【００４７】
（ｂ）スクライブ工程
次に、スクライブ工程（ステップＳ２０）について説明する。プレス成形工程の後、スクライブ工程では、成形された板状ガラス素材Ｇに対してスクライブが行われる。
ここでスクライブとは、成形された板状ガラス素材Ｇを所定のサイズのリング形状とするために、板状ガラス素材Ｇの表面に超鋼合金製あるいはダイヤモンド粒子からなるスクライバにより２つの同心円（内側同心円および外側同心円）状の切断線（線状のキズ）を設けることをいう。２つの同心円の形状にスクライブされた板状ガラス素材Ｇは、部分的に加熱され、板状ガラス素材Ｇの熱膨張の差異により、外側同心円の外側部分および内側同心円の内側部分が除去される。これにより、リング形状の板状ガラス素材となる。
なお、板状ガラス素材をスクライブを必要としない程度の外径、真円度とし、このような板状ガラス素材に対してコアドリル等を用いて円孔を形成することによりリング形状とすることもできる。
【００４８】
（ｃ）形状加工工程（チャンファリング工程）
次に、形状加工工程（ステップＳ３０）について説明する。形状加工工程では、スクライブされた板状ガラス素材Ｇの形状加工が行われる。形状加工は、チャンファリング（外周端部および内周端部の面取り）を含む。
リング形状の板状ガラス素材Ｇの外周端部および内周端部に、ダイヤモンド砥石により
面取りが施される。
【００４９】
（ｄ）固定砥粒による研削工程
次に、固定砥粒による研削工程（ステップＳ４０）について説明する。固定砥粒による研削工程では、リング形状の板状ガラス素材Ｇに対して、固定砥粒による研削が施される。固定砥粒による研削による取り代は、例えば、数μｍ〜１００μｍ程度である。固定砥粒の粒子サイズは、例えば１０μｍ程度である。
【００５０】
ここで、図５及び図６を参照して、板状ガラス素材Ｇを研削する工程について説明する。図５（ａ）は、固定砥粒による研削に用いる装置の全体図である。図５（ｂ）は、この装置に用いられるキャリヤを示す図である。図６は、板状ガラス素材Ｇの研削中の状態を説明する図である。
図５（ａ）及び図６に示されるように、装置４００は、下定盤４０２と、上定盤４０４と、インターナルギヤ４０６と、キャリヤ４０８と、ダイヤモンドシート４１０と、太陽ギヤ４１２と、インターナルギヤ４１４と、容器４１６と、ポンプ４２０と、を有する。また、容器４１６は、クーラント４１８を有する。
【００５１】
装置４００は、下定盤４０２と上定盤４０４との間に、インターナルギヤ４０６を上下方向から挟む。インターナルギヤ４０６内には、研削時に複数のキャリヤ４０８が保持される。図５（ｂ）に示される例では、インターナルギヤ４０６は５つのキャリヤ４０８を保持する。
下定盤４０２および上定磐４０４に平面的に接着したダイヤモンドシート４１０の面が研削面となる。すなわち、板状ガラス素材Ｇは、ダイヤモンドシート４１０を用いた固定砥粒による研削が行われる。
【００５２】
研削すべき複数の板状ガラス素材Ｇは、図５（ｂ）に示されるように、各キャリヤ４０８に設けられた円形状の孔に配置されて保持される。板状ガラス素材Ｇの一対の主表面は、研削時、下定盤４０２および上定盤４０４に挟まれてダイヤモンドシート４１０に当接する。
一方、板状ガラス素材Ｇは、下定盤４０２の上で、外周にギヤ４０９を有するキャリヤ４０８に保持される。このキャリヤ４０８は、下定盤４０２に設けられた太陽ギヤ４１２、インターナルギヤ４１４と噛合する。太陽ギヤ４１２を矢印方向に回転させることにより、各キャリヤ４０８はそれぞれの矢印方向に遊星歯車として自転しながら公転する。これにより、板状ガラス素材Ｇは、ダイヤモンドシート４１０を用いて研削が行われる。
【００５３】
図５（ａ）に示されるように、装置４００は、容器４１６内のクーラント４１８をポンプ４２０によって上定盤４０４内に供給し、下定盤４０２からクーラント４１８を回収し、容器４１６に戻すことにより、循環させる。このとき、クーラント４１８は、研削中に生じる切子を、研削面から除去する。具体的には、装置４００は、クーラント４１８を循環させる際に、下定盤４０２内に設けられたフィルタ４２２で濾過し、そのフィルタ４２２に切子を滞留させる。
【００５４】
研削装置４００では、ダイヤモンドシート４１０を用いて研削を行うが、ダイヤモンドシート４１０の代わりに、ダイヤモンド粒子を設けた固定砥粒を用いることができる。例えば、複数のダイヤモンド粒子を樹脂で結合することによりペレット状にしたものを固定砥粒による研削に用いることができる。
【００５５】
（ｅ）端面研磨工程
次に、端面研磨工程（ステップＳ５０）について説明する。固定砥粒による研削後、端面研磨工程では、板状ガラス素材Ｇの端面研磨が行われる。
端面研磨では、板状ガラス素材Ｇの内周側端面及び外周側単面にブラシ研磨により鏡面仕上げを行う。このとき、酸化セリウム等の微粒子を遊離砥粒として含むスラリーが用いられる。端面研磨を行うことにより、板状ガラス素材Ｇの端面での塵等が付着した汚染、ダメージあるいはキズ等の損傷の除去を行うことにより、ナトリウムやカリウム等のコロージョンの原因となるイオン析出の発生を防止することができる。
【００５６】
（ｆ）第１研磨（主表面研磨）工程
次に、第１研磨工程（ステップＳ６０）について説明する。端面研磨工程の後、第１研磨工程では、板状ガラス素材Ｇの主表面に第１研磨が施される。第１研磨による取り代は、例えば数μｍ〜５０μｍ程度である。
第１研磨は、固定砥粒による研削により主表面に残留したキズ、歪みの除去を目的とする。第１研磨では、固定砥粒による研削（ステップＳ４０）で用いた装置４００を用いる。固定砥粒による研削と異なり、第１研磨工程では、固定砥粒の代わりにスラリーに混濁した遊離砥粒を用いる。また、第１研磨工程では、クーラントは用いない。また、第１研磨工程では、ダイヤモンドシート４１０の代わりに樹脂ポリッシャが用いられる。
第１研磨に用いる遊離砥粒として、例えば、スラリーに混濁させた酸化セリウム等の微粒子（粒子サイズ：直径１〜２μｍ程度）が用いられる。
【００５７】
（ｇ）化学強化工程
次に、化学強化工程（ステップＳ７０）について説明する。第１研磨工程の後、化学強化工程では、第１研磨後の板状ガラス素材Ｇが化学強化される。
化学強化液として、例えば、硝酸カリウム（６０％）と硫酸ナトリウム（４０％）の混合液等を用いられる。化学強化では、化学強化液が、例えば３００℃〜４００℃に加熱され、洗浄した板状ガラス素材Ｇが、例えば２００℃〜３００℃に予熱された後、板状ガラス素材Ｇが化学強化液中に、例えば３時間〜４時間浸漬される。この浸漬の際には、板状ガラス素材Ｇの両主表面全体が化学強化されるように、複数の板状ガラス素材Ｇが端面で保持されるように、ホルダに収納した状態で行うことが好ましい。
【００５８】
このように、板状ガラス素材Ｇを化学強化液に浸漬することによって、板状ガラス素材Ｇの表層のリチウムイオン及びナトリウムイオンが、化学強化液中のイオン半径が相対的に大きいナトリウムイオン及びカリウムイオンにそれぞれ置換され、板状ガラス素材Ｇが強化される。
なお、化学強化処理された板状ガラス素材Ｇは洗浄される。例えば、硫酸で洗浄された後に、純水、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等で洗浄される。
【００５９】
（ｈ）第２研磨（最終研磨）工程
次に、第２研磨工程（ステップＳ８０）について説明する。第２研磨工程では、化学強化されて十分に洗浄された板状ガラス素材Ｇに第２研磨が施される。第２研磨による取り代は、例えば１μｍ程度である。
第２研磨は、主表面の鏡面研磨を目的とする。第２研磨では、固定砥粒による研削（ステップＳ４０）および第１研磨（ステップＳ６０）で用いた装置４００を用いる。第２研磨では、遊離砥粒の種類及び粒子サイズが第１研磨と異なる。また、第２研磨では、樹脂ポリッシャの硬度が第１研磨とは異なる。
【００６０】
第２研磨に用いる遊離砥粒として、例えば、スラリーに混濁させたコロイダルシリカ等の微粒子（粒子サイズ：直径０．１μｍ程度）が用いられる。
こうして、研磨された板状ガラス素材Ｇは、洗浄される。洗浄では、中性洗剤、純水、ＩＰＡが用いられる。
第２研磨により、主表面の平坦度が４μｍ以下であり、主表面の粗さが０．２ｎｍ以下
の表面凹凸を有する、磁気ディスク用ガラス基板２が得られる。
この後、磁気ディスク用ガラス基板２に、図１に示されるように、磁性層層３Ａ，３Ｂが成膜されて、磁気ディスク１が作製される。
【００６１】
以上が、図２に示されるフローの説明である。図２に示されるフローでは、スクライブ（ステップＳ２０）及び形状加工（ステップＳ３０）は、固定砥粒による研削（ステップＳ４０）と第１研磨（ステップＳ６０）の間に行われる。また、化学強化（ステップＳ７０）は、第１研磨（ステップＳ６０）と第２研磨（ステップＳ８０）との間に行われる。
しかし、これらの工程の順番は、特に限定されるものではない。固定砥粒による研削（ステップＳ４０）の後、第１研磨（ステップＳ６０）、その後第２研磨（ステップＳ８０）が行われる限り、スクライブ（ステップＳ２０）、形状加工（ステップＳ３０）および化学強化（ステップＳ７０）の各工程は、適宜配置することができる。
【００６２】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法について説明する。本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法は、プレス成形工程が上述した第１の実施形態と異なる。その他の工程は上述した第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。第１の実施形態と異なり、本実施形態の装置１０１は、切断ユニット１６０と、除去部１６５を備えていない。また、本実施形態では、プレスユニットの形状及び動作が上述した第１の実施形態とは異なる。
【００６３】
まず、図７を参照して、本実施形態のプレスユニット２２０について説明する。図７（ａ）は、本実施形態のプレスユニット２２０が備える第１の型２２１の平面図である。図７（ｂ）は、本実施形態のプレスユニット２２０の側面図である。
図７（ａ）に示されるように、本実施形態の第１の型２２１は、略円形状の弧の一部を直線状に切り取った形状である。弧の一部を直線状に切り取られた直線部Ｌが鉛直上方に位置するように、第１の型２２１は配置される。なお、図７（ａ）には示されていないが、第２の型２２２の平面図も第１の型２２１と同様である。
【００６４】
図７（ｂ）に示されるように、第１の型２２１と第２の型２２２は、開状態ではゴブをプレス成形するための面の法線方向が水平方向に対して傾斜した状態で対向するように配置されている。また、閉状態において第１の型２２１の内周面２２１ａと第２の型２２２の内周面２２２ａの間隔を一定に維持し、プレスユニット２２０内に板状の空間を形成するように、第２の型２２２の内周面２２２ａには、突起状のスペーサ２２２ｂが設けられている。
【００６５】
次に、図８に示される側面図を参照して、本実施形態のプレス成形工程について説明する。図８（ａ）は、溶融ガラス材料ＬＧとプレスユニット２２０とが接触する前の側面図である。図８（ｂ）は、プレスユニット２２０が溶融ガラス材料ＬＧを切り出した後の側面図である。図８（ｃ）は、プレスユニット２２０が溶融ガラスの塊ＧＧをプレス成形している状態の側面図である。
【００６６】
図８（ａ）に示されるように、溶融ガラス材料ＬＧは、溶融ガラス流出口１１１から連続的に流出される。このとき、第１の型２２１と第２の型２２２は、それぞれ、図８（ａ）に矢印で示されるように、水平方向に移動する。第１の型２２１の上部に配置された直線部Ｌと、第２の型２２２の上部に配置された直線部Ｌとが互いに接触することにより、図８（ｂ）に示されるように、溶融ガラス材料ＬＧが切断される。また、溶融ガラス材料ＬＧが切断されることにより、ゴブＧＧが形成される。この際、切断痕Ｔは各直線部Ｌの近傍に位置している。
【００６７】
各直線部Ｌが接触した状態を保ったまま、第１の型２２１と第２の型２２２は、ぞれぞれ、図８（ｂ）に矢印で示されるように、第１の型２２１と第２の型２２２とが閉じるように移動する。これにより、図８（ｃ）に示されるように、第１の型２２１と第２の型２２２の間にゴブＧＧが捕獲（キャッチ）され、板状ガラス素材Ｇが作製される。
【００６８】
本実施形態によれば、各直線部Ｌが接触することにより形成されたゴブＧＧの切断痕Ｔが各直線部Ｌの近傍に位置しているタイミングで、ゴブＧＧがプレス成形される。そのため、切断痕Ｔに起因するシアマークは、板状ガラス素材Ｇの外周付近に形成される。
板状ガラス素材Ｇの外周付近に形成されたシアマークは、スクライブ工程やチャンファリング工程において除去される。その結果、研削工程や研磨工程における取り代を小さくすることができ、研削工程や研磨工程においてクラックが発生するのを抑制することができる。
また、各直線部Ｌが接触してから第１の型２２１と第２の型２２２とが閉じるまでの時間を短くすることにより、切断痕Ｔに起因するシアマークを、より確実に板状ガラス素材Ｇの外周付近に形成することができる。
【実施例】
【００６９】
以下、実施例、比較例を用いて、本発明の効果を確認するためのシミュレーション及び実験の結果について説明する。
【００７０】
（実施例１−３、比較例１）
図４を参照して説明した第１の実施形態のプレス成形工程により、板状ガラス素材Ｇを作製した。実施例１−３、比較例１は、図４（ｃ）に示されるように、第１の型１２１と第２の型１２２の間にゴブＧＧが捕獲された状態において、プレスユニット１２０からはみ出す部分の長さがそれぞれ異なる。プレスユニット１２０からはみ出す部分の長さは、超高速度カメラによる撮影により測定される。実施例１−３においてプレスユニット１２０からはみ出す部分の長さは、下記表１に示される通りである。
なお、比較例１は、切断痕Ｔがプレスユニット１２０からはみ出すことなく、第１の型１２１と第２の型１２２の間に５ｍｍ入り込んだ状態でプレスされる。
【００７１】
また、実施例１−３、比較例１において作製された板状ガラス素材Ｇを目視及び顕微鏡にて観察することにより、ゴブＧＧのうち上部に形成される切断痕Ｔに由来するシアマークの有無、及び、ゴブＧＧのうち下部に形成される切断痕に由来するシアマークの有無を調べた。更に、シアマークが形成されている場合、目視及び顕微鏡にてシアマークの位置を特定し、シアマークの位置において板状ガラス素材Ｇを割ってシアマークの最大深さを測定した。
ゴブＧＧのうち上部に形成される切断痕Ｔに由来するシアマークの有無、ゴブＧＧのうち下部に形成される切断痕に由来するシアマークの有無、及び、シアマークの最大深さの測定結果は、表１に示される通りである。
【００７２】
【表１】
【００７３】
表１に示されるように、ゴブＧＧのうち上部に形成される切断痕Ｔがはみ出すタイミングでプレス成形を行うことにより、切断痕Ｔに由来するシアマークが板状ガラス素材Ｇに形成されないことが確認された。
なお、実施例１−３において、ゴブＧＧのうち下部に形成される切断痕に由来するシアマークは確認されたが、このシアマークの最大深さはいずれも２μｍ以下であった。最大深さが２μｍ以下のシアマークは、研磨工程によって十分に除去することができるため、特に大きな問題とはならない。
【００７４】
（実施例４−６）
図８を参照して説明した第２の実施形態のプレス成形工程により、板状ガラス素材Ｇを作製した。実施例４−６は、図８（ａ）に示される状態において、第１の型２２１と第２の型２２２との成す角（初期角度）がそれぞれ異なる。実施例４−６において、第１の型２２と第２の型２２２との成す角は、下記表２に示される通りである。
【００７５】
また、実施例４−６において作製された板状ガラス素材Ｇを目視及び顕微鏡にて観察することにより、ゴブＧＧのうち上部に形成される切断痕Ｔに由来するシアマークの有無、及び、ゴブＧＧのうち下部に形成される切断痕に由来するシアマークの有無を調べた。更に、シアマークが形成されている場合、目視及び顕微鏡にてシアマークの位置を特定し、シアマークの位置において板状ガラス素材Ｇを割ってシアマークの最大深さを測定した。
ゴブＧＧのうち上部に形成される切断痕Ｔに由来するシアマークの有無、ゴブＧＧのうち下部に形成される切断痕に由来するシアマークの有無、及び、シアマークの最大深さの測定結果は、表２に示される通りである。
【００７６】
【表２】
【００７７】
表２に示されるように、実施例４−６によれば、切断痕Ｔに由来するシアマークが板状ガラス素材Ｇに形成されないことが確認された。
【００７８】
以上、本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではない。また、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００７９】
１ 磁気ディスク
２ ガラス基板
３Ａ，３Ｂ 磁性層
４Ａ，４Ｂ 磁気ヘッド
５ 外周エッジ部
１０１ 装置
１１１ 溶融ガラス流出口
１１２ ガラス把持機構
１２０、１３０、１４０，１５０、２２０ プレスユニット
１２１ 第１の型
１２１ａ、１２２ａ 内周面
１２２ 第２の型
１２２ｂ スペーサ
１２３ 第１駆動部
１２４ 第２駆動部
１６０ 切断ユニット
１６１ 第１切断刃
１６２ 第２切断刃
１６５ 除去部
１７１ 第１コンベア
１７２ 第２コンベア
１７３ 第３コンベア
１７４ 第４コンベア
１８０ ゴブ形成型
１８０ｃ 凹部
１８１，１８２ ブロック
２２１ 第１の型
２２１ａ，２２２ａ 内周面
２２２ 第２の型
２２２ｂ スペーサ
４０２ 下定盤
４０４ 上定盤
４０６ インターナルギヤ
４０８ キャリヤ
４０９ ギヤ
４１０ ダイヤモンドシート
４１２ 太陽ギヤ
４１４ インターナルギヤ
４１６ 容器
４１８ クーラント
４２０ ポンプ
４２２ フィルタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の主表面を有する磁気ディスク用ガラス基板の製造方法であって、
溶融したガラスを切断してなるガラスの塊を鉛直方向下向きに落下させる落下工程と、
互いに対向する一対の型から前記塊の少なくとも切断痕がはみ出すタイミングで、前記塊の落下経路の両側から、前記一対の型の面が前記塊を同じタイミングで挟み込みプレス成形することにより、板状ガラス素材を成形するプレス工程と、
前記一対の型からはみ出したガラス素材を除去する除去工程と、
を有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２】
一対の主表面を有する磁気ディスク用ガラス基板の製造方法であって、
溶融したガラスを鉛直方向下向きに供給する供給工程と、
互いに対向する一対の型の上部が接触するように前記一対の型を移動させることにより、前記溶融したガラスを切断し、溶融したガラスの塊を形成する切断工程と、
前記一対の型の上部を接触させた状態で、前記一対の型の面が前記塊を挟み込みプレス成形することにより、板状ガラス素材を成形するプレス工程と、
を有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３】
前記板状ガラス素材を加工する加工工程を含み、
前記加工工程は、
固定砥粒を用いて前記主表面を研削する研削工程と、
前記研削工程の後に、遊離砥粒を用いて前記主表面を研磨する研磨工程と、を有し、
前記研削工程と前記研磨工程を合わせた取りしろは４μｍ以上１００μｍ以下である、請求項１又は２に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項１】
一対の主表面を有する磁気ディスク用ガラス基板の製造方法であって、
溶融したガラスを切断してなるガラスの塊を鉛直方向下向きに落下させる落下工程と、
互いに対向する一対の型から前記塊の少なくとも切断痕がはみ出すタイミングで、前記塊の落下経路の両側から、前記一対の型の面が前記塊を同じタイミングで挟み込みプレス成形することにより、板状ガラス素材を成形するプレス工程と、
前記一対の型からはみ出したガラス素材を除去する除去工程と、
を有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２】
一対の主表面を有する磁気ディスク用ガラス基板の製造方法であって、
溶融したガラスを鉛直方向下向きに供給する供給工程と、
互いに対向する一対の型の上部が接触するように前記一対の型を移動させることにより、前記溶融したガラスを切断し、溶融したガラスの塊を形成する切断工程と、
前記一対の型の上部を接触させた状態で、前記一対の型の面が前記塊を挟み込みプレス成形することにより、板状ガラス素材を成形するプレス工程と、
を有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３】
前記板状ガラス素材を加工する加工工程を含み、
前記加工工程は、
固定砥粒を用いて前記主表面を研削する研削工程と、
前記研削工程の後に、遊離砥粒を用いて前記主表面を研磨する研磨工程と、を有し、
前記研削工程と前記研磨工程を合わせた取りしろは４μｍ以上１００μｍ以下である、請求項１又は２に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１６０２５２（Ｐ２０１２−１６０２５２Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５５７４（Ｐ２０１２−５５７４）
【出願日】平成２４年１月１３日（２０１２．１．１３）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１月１３日（２０１２．１．１３）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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