(57)【要約】      （修正有）【課題】ドーナツ状ガラス基板の内周孔の形成とガラス板からのドーナツ状ガラス基板の分離を高度な加工精度で実施でき、かつ生産性に優れたドーナツ状ガラス基板の作成方法の提供。【解決手段】ワークステージ上にガラス板を固定する工程と、搬送手段を用いてガラス板を第１の穿孔手段の直下に移動させる工程と、第１の穿孔手段を用いてガラス板を下方から部分的に穿孔する工程と、搬送手段を用いてガラス板を第２の穿孔手段の直上に移動させる工程と、第２の穿孔手段を用いてガラス板の部分的に穿孔された部位を上方から穿孔してドーナツ状ガラス基板の内周孔を形成する工程と、搬送手段を用いてガラス板を第３の穿孔手段の直下に移動させる工程と、第３の穿孔手段を用いてガラス板を上方から穿孔して、ガラス板からドーナツ状ガラス基板を分離する工程と、を含むことを特徴とするドーナツ状ガラス基板を作成する方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス板を固定可能なワークステージと、コアドリルを備えた３基の穿孔手段およびワークステージを移動させる搬送手段を有するガラス基板製造装置を用いてガラス板を加工してドーナツ状ガラス基板を作成する方法であって、
前記３基の穿孔手段は、各々ドーナツ状ガラス基板の内周孔の径に相当する刃径のコアドリルが、刃部分が鉛直上方を向くように取り付けられた第１の穿孔手段、ドーナツ状ガラス基板の内周孔の径に相当する刃径のコアドリルが、刃部分が鉛直下方を向くように取り付けられた第２の穿孔手段、およびドーナツ状ガラス基板の外径に相当する刃径のコアドリルが、刃部分が鉛直下方を向くように取り付けられた第３の穿孔手段であり、
前記方法は、前記ワークステージ上にガラス板を固定する工程と、
前記搬送手段を用いて前記ガラス板を前記第１の穿孔手段のコアドリルの直下に移動させる工程と、
前記第１の穿孔手段のコアドリルを用いて前記ガラス板を下方から部分的に穿孔する工程と、
前記搬送手段を用いて前記ガラス板を前記第２の穿孔手段のコアドリルの直上に移動させる工程と、
前記第２の穿孔手段のコアドリルを用いて前記ガラス板の前記部分的に穿孔された部位を上方から穿孔してドーナツ状ガラス基板の内周孔を形成する工程と、
前記搬送手段を用いて前記ガラス板を前記第３の穿孔手段のコアドリルの直下に移動させる工程と、
前記第３の穿孔手段のコアドリルを用いて前記ガラス板を上方から穿孔して前記ガラス板から前記ドーナツ状ガラス基板を分離する工程と、を含むことを特徴とするドーナツ状ガラス基板を作成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にコンピュータ、各種情報記録装置等の情報記録媒体として使用される磁気ハードディスク用の基板として用いられるドーナツ状ガラス基板を作成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のコンピュータ、各種情報記録装置等の普及に伴い、作成・記録されるデータの高容量化、高速化が進展している。このような大量の情報を高速で記録／読出できる情報記録媒体としての磁気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の代りに、硬度や平滑性に優れるガラス基板を用いる動きが活発になっている。特に、フロート法により成形されたガラス板は、平坦性や平滑性に優れ、また、大規模生産に適しておりコスト面でも優位となる。
【０００３】
従来より、ガラス板を加工して、ドーナツ状ガラス基板を作成する方法として、各種の態様が採用されているが、大別するとコアドリルを用いてガラス板を穿孔する方法と、ホイールチップ等のカッタを用いてガラス板を割断する方法が代表的である。コアドリルを用いて穿孔する方法は、加工精度が良い反面、装置コストが高いという問題がある。一方、ホイールチップで割断する方法は、装置コストが比較的安価である利点があるが、内周孔を抜くのに工夫を要するという問題がある。このため、割断法によりガラス板からドーナツ状ガラス基板を分離した後、その後に割断された外周形状よりガラス基板の中心を計算し、該中心を基準として、内周孔をコアドリルで穿孔するのが最も一般的である。
【０００４】
しかし、この方法では割断された外周部の断面がガラス基板の面に対して垂直な形状にならないことが多く、また外周部の平面形状を真円にすることが困難である。このような外周形状に基づいて、ガラス基板の中心を計算した場合、計算された中心は誤差を含んだものとなる。誤差を含んで計算された中心を基準に内周孔を穿孔した場合、ドーナツ状ガラス基板の外周と内周孔の同心度に劣り、後加工であるチャンファーリング（エッジ部面取り加工）や最終寸法の調整のためのサイジングでの取り代（加工量）を大きくしなければならない。
【０００５】
一方、特許文献１には、ガラス板から内周孔となる部分をコアドリルで抜く工程、内周孔の中心をスクライバのスクライブ軸の中心と一致させる工程と、カッタをガラス板に押圧させながら外周切り線を入れる工程と、外周切り線の回りに曲げモーメントを加え割断する工程と、を含んだ磁気ハードディスク用ガラス基板の作成方法が開示されている。同公報に記載の方法によれば、同心度の優れたガラス基板が得られ、それにより後加工での取り代を少なくすることができるとされている。
【０００６】
しかしながら、同公報に記載の方法では、割断法によって加工する外周部の加工精度が、内周孔に比べて劣っている。また、同公報に記載の方法では、ガラス板から内周孔となる部分をコアドリルで抜く工程と、割断法により外周部を加工する工程、すなわち、スクライバのカッタでガラス板に外周切り線を入れる工程および外周切り線の回りに曲げモーメントを加え割断する工程を、異なる装置で実施するため、操作が煩雑である。また、内周孔の中心をスクライバのスクライブ軸の中心と一致させる操作が面倒である。また、これらの操作に時間を要するため、ドーナツ状ガラス基板の生産性に劣っている。
【０００７】
また、内周孔の形成およびガラス板からのドーナツ状ガラス基板の分離をコアドリルを用いた穿孔によって実施する装置も存在する。しかしながら、この装置は、同一の部位で内周孔の形成を目的とする穿孔、およびガラス板からのドーナツ状ガラス基板の分離を目的とする穿孔を実施する構成であるため装置の構造が複雑になる。また、この装置は、１度に１枚のドーナツ状ガラス基板しか作成することができないため生産性に劣っている。
コアドリルによる穿孔によって内周孔を形成する際、ガラス板にチッピング（カケ）が生じるのを防止するために、コアドリルでガラス板を一度に貫通させるのではなく、コアドリルによる穿孔を途中で中断し、ガラス板の反対側の面から残りの部分の穿孔を行い、コアドリルでガラス板を貫通させる方法が提案されている。上記の装置は、この操作を実施するためにワークステージを反転させる機構を有している。しかしながら、このような機構は装置の構造をさらに複雑にし、ドーナツ状ガラス基板の生産性をさらに低下させる。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−３１９０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記した従来技術の問題点を解決するため、本発明は、ドーナツ状ガラス基板の内周孔の形成と、ガラス板からのドーナツ状ガラス基板の分離を高度な加工精度で実施でき、かつ生産性に優れたドーナツ状ガラス基板の作成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】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明は、ガラス板を固定可能なワークステージと、コアドリルを備えた３基の穿孔手段およびワークステージを移動させる搬送手段を有するガラス基板製造装置を用いてガラス板を加工してドーナツ状ガラス基板を作成する方法であって、
前記３基の穿孔手段は、各々ドーナツ状ガラス基板の内周孔の径に相当する刃径のコアドリルが、刃部分が鉛直上方を向くよう取り付けられた第１の穿孔手段、ドーナツ状ガラス基板の内周孔の径に相当する刃径のコアドリルが、刃部分が鉛直下方を向くよう取り付けられた第２の穿孔手段、およびドーナツ状ガラス基板の外径に相当する刃径のコアドリルが、刃部分が鉛直下方を向くよう取り付けられた第３の穿孔手段であり、
前記方法は、前記ワークステージ上にガラス板を固定する工程と、
前記搬送手段を用いて前記ガラス板を前記第１の穿孔手段のコアドリルの直下に移動させる工程と、
前記第１の穿孔手段のコアドリルを用いて前記ガラス板を下方から部分的に穿孔する工程と、
前記搬送手段を用いて前記ガラス板を前記第２の穿孔手段のコアドリルの直上に移動させる工程と、
前記第２の穿孔手段のコアドリルを用いて前記ガラス板の前記部分的に穿孔された部位を上方から穿孔してドーナツ状ガラス基板の内周孔を形成する工程と、
前記搬送手段を用いて前記ガラス板を前記第３の穿孔手段のコアドリルの直下に移動させる工程と、
前記第３の穿孔手段のコアドリルを用いて前記ガラス板を上方から穿孔して前記ガラス板から前記ドーナツ状ガラス基板を分離する工程と、を含むことを特徴とするドーナツ状ガラス基板を作成する方法（以下、「本発明の方法」という。）を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の方法によれば、ドーナツ状ガラス基板の内周孔の形成と、ガラス板からのドーナツ状ガラス基板の分離を、高度な加工精度で実施することができる。本発明の方法は、一度に複数のガラス板を加工することができるため生産性に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の方法を説明する。本発明の方法は、ガラス板を固定可能なワークステージと、コアドリルを備えた３基の穿孔手段およびワークステージを移動させる搬送手段を有するガラス基板製造装置を用いて実施される。
【００１３】
図１は、ワークステージを説明するための図であり、ガラス板１が固定されたワークステージ２が横断面図で示されている。なお、ワークステージ２の平面形状は特に限定されず、円形、四角形、または他の形状であってもよい。
ワークステージ２のガラス板１を固定する面（以下、「ガラス板固定面」という。）には通常、フッ素樹脂のコーティングやウレタン樹脂のコーティング、あるいはその他適度に軟質で吸着作用のある合成樹脂のフィルム、たとえばポリ塩化ビニル製保護フィルム等の緩衝層２１が設けられている。これにより、ガラスの微粉（カレット）によるガラス板への押しキズを防止することができるとともに、ガラス固定面へのガラス板１の固定力を高めることができる。
【００１４】
ワークステージ２の中心部には貫通孔２２が設けられている。貫通孔２２は、ドーナツ状ガラス基板の内周孔を形成する目的でガラス板１をコアドリルで穿孔する際、図２に示すように、ガラス板１の下方から穿孔するに当たっては第１の穿孔装置のコアドリル３がガラス板１に向かって進行できるように、また図４に示すようにガラス板１の上方から第２の穿孔装置のコアドリル３′で穿孔して、ドーナツ状ガラス基板の内周孔を完成させるに当たっては、ガラス板１を貫通したコアドリル３′の刃部分３１′がワークステージ２と接触しないための逃げ部分である。ワークステージ２のガラス板固定面には、環状の溝２３，２４が設けられている。溝２３は、真空ポンプ（図示していない）と接続されており、該真空ポンプからの真空吸引によって生じる吸着力によって、ガラス板１をワークステージ２に固定するための吸引溝である。溝２４は、図５に示すように、ガラス板からドーナツ状ガラス基板を分離する目的で、ガラス板１を第３の穿孔手段のコアドリル４で穿孔した際に、ガラス板１を貫通したコアドリル４の刃部分がワークステージ２と接触しないための逃げ部分である。
本発明の方法に用いるガラス基板製造装置は、図１に示すワークステージ２を通常複数有している。
【００１５】
本発明の方法に用いるガラス基板製造装置は、ガラス板１を穿孔するためのコアドリルを備えた３基の穿孔手段を有している。第１の穿孔手段は、刃径がドーナツ状ガラス基板の内周孔の径に相当するコアドリルを備えている。第１の穿孔手段は、ガラス板１を下方から穿孔するために、コアドリルの刃部分が鉛直上方を向くように取り付けられている。第２の穿孔手段は、刃径がドーナツ状ガラス基板の内周孔の径に相当するコアドリルを備えている。但し、第２の穿孔手段は、ガラス板１を上方から穿孔するために、コアドリルの刃部分が鉛直下方を向くように取り付けられている。第３の穿孔手段は、刃径がドーナツ状ガラス基板の外径に相当するコアドリルを備えている。第３の穿孔手段は、ガラス板１を上方から穿孔するために、コアドリルの刃部分が鉛直下方を向くように取り付けられている。
【００１６】
図２は、穿孔手段を説明するための図であり、第１の穿孔手段のコアドリル、およびガラス板が固定されたワークステージが横断面図として示されている。カップ状の形状をしたコアドリル３先端の刃部分３１は、製造するドーナツ状ガラス基板の内周孔の径に相当する刃径を有している。コアドリルの刃部分３１には、所望の砥粒がメタルボンド、レジンボンド、電着等により固着された砥粒層が形成されている。砥粒は、ダイヤモンド、ＳｉＣ、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＣＢ、ＣＮ等、ガラス板の研削加工に通常使用されるものから選択される。
【００１７】
図３に示すように、コアドリル３を軸を中心に回転させつつ上方に移動させて、刃部分をガラス板１に接触させることによってガラス板１の穿孔が開始される。この際、コアドリル３の軸中心３２から研削液を吐出させることによって、穿孔領域を冷却し、穿孔により発生する切り粉を洗い流す。なお、第２の穿孔手段は、コアドリルの刃部分が鉛直下方を向いた状態で、ガラス板１よりも上方に配置されている点以外はコアドリル３と同様である。また、第３の穿孔手段は、コアドリルの刃径がドーナツ状ガラス基板の外径に相当する点以外はコアドリル３と同様である。
【００１８】
本発明の方法に用いられるガラス基板製造装置では、各穿孔手段によるガラス板の穿孔は、装置の異なる部位で実施される。すなわち、各穿孔手段は、ガラス基板製造装置の異なる部位に配置されている。したがって、各穿孔手段を用いてガラス板を穿孔するために、ガラス板が固定されたワークステージを穿孔手段間で移動させることが必要となる。穿孔手段間でのワークステージの移動には搬送手段が使用される。
搬送手段は、穿孔手段間でのワークステージの移動を高い位置精度で実施できる限り特に限定されない。搬送手段の具体例としては、インデックステーブルによるもの、ベルトコンベアによるもの等が挙げられる。インデックステーブルによる搬送手段では、円板状のインデックステーブル上に複数のワークステージが間隔を開けて設けられている。インデックステーブルが時計回りまたは反時計回りに間欠回転することによって、ガラス板が固定されたワークステージを穿孔手段間で移動させる。ベルトコンベアによる搬送手段では、コンベアベルト上に複数のワークステージが配置されている。コンベアベルトが長手方向に間欠移動することによって、ワークステージを穿孔手段間で移動させる。
【００１９】
本発明の方法は、以下の手順で実施される。まずはじめに、図１に示すように、ガラス板１をワークステージ２上に配置する。図６（ａ）〜（ｄ）は、本発明の方法の各工程におけるガラス板の状態を示しており、図６（ａ）は、コアドリルを用いて穿孔される前のガラス板を示している。図６（ａ）に示すように、本発明の方法では、主にフロート板から所望の大きさで切り出された方形のガラス板を用いる。但し、ガラス板の形状はこれに限定されず、必要に応じて所望の形状のガラス板を使用することができる。
ガラス板１は、溝２３からの真空吸着力によってワークステージ２に固定される。ワークステージ２上にガラス板１を配置する操作は、手作業で実施してもよいし、ロボットハンドのようなロード機構を用いて機械的に実施してもよい。
【００２０】
ワークステージ２上に固定されたガラス板１は、搬送手段によって第１の穿孔手段の位置へと移動する。上記したように第１の穿孔手段は、ガラス板を下方から穿孔するために、コアドリルの刃先が鉛直上方を向くように取り付けられているので、ワークステージ２に固定されたガラス板１は、より具体的には、コアドリルの直上へと移動する。図２は、この状態を示しており、ワークステージ２に固定されたガラス板１は、第１の穿孔手段のコアドリル３の直上に位置している。
【００２１】
次に、図３に示すように、コアドリル３を軸を中心に回転させつつ上方に移動させる。刃部分がガラス板１に接触することによって、ガラス板１の穿孔が開始される。コアドリル３の刃部分は、ドーナツ状ガラス基板の内周孔に相当する刃径を有しているのでドーナツ状ガラス基板の内周孔の形成が開始される。この際、コアドリル３の軸中心３２から研削液を吐出させることによって、穿孔領域を冷却し、穿孔により発生する切り粉を洗い流す。
【００２２】
本発明の方法では、図３に示す状態からコアドリル３の刃部分でガラス板１を一度で貫通させるのではなく、ガラス板１が部分的に穿孔された時点、例えば、ガラス板１が、その板厚のおおよそ半分程度から２／３程度まで穿孔された時点で一旦穿孔を停止する。ガラス板１を一度で貫通させた場合、ガラス板１に生じるチッピング（カケ）が顕著となるためである。
【００２３】
次に、ワークステージ２上に固定されたガラス板１は、搬送手段によって第２の穿孔手段の位置へと移動する。上記したように第２の穿孔手段は、ガラス板を上方から穿孔するために、コアドリルの刃先が鉛直下方を向くように取り付けられているので、ワークステージ２に固定されたガラス板１は、より具体的には、コアドリルの直下へと移動する。図４は、この状態を示しており、ワークステージ２に固定されたガラス板１は、第２の穿孔手段のコアドリル３′の直上に位置している。図４に示すように、コアドリル３′の刃部分３１′は、ガラス板１の前工程において部分的に穿孔された部位と一致する。
【００２４】
図４に示す状態から、コアドリル３′を軸を中心に回転させつつ下方に移動させて、コアドリル３′の刃部分３１′をガラス板１と接触させる。コアドリル３′の刃部分３１′は、ガラス板１の前工程において部分的に穿孔された部位と一致しているので、ガラス板１の残りの板厚部分が穿孔される。コアドリル３′の刃部分３１′でガラス板１を貫通させることによって、ガラス板１からドーナツ状ガラス基板の内周孔となる部分が抜かれ、ドーナツ状ガラス基板の内周孔が完成する。図６（ｂ）は、上記の手順によって、ドーナツ状ガラス基板の内周孔１１が形成されたガラス板１を示している。
【００２５】
このような手順でガラス板の穿孔を行うことで、コアドリルの貫通時にガラス板１に発生するチッピング（カケ）を軽減または防止できる。なお、図２および図３に示すように、ガラス板１を下方から部分的に穿孔し、その後ガラス板１を上方から穿孔してドーナツ状ガラス基板の内周孔となる部分を抜くのは、コアドリル３′の刃部分３１′がガラス板１を貫通した際に、ドーナツ状ガラス基板の内周孔となる部分を下方に落下させて排出するためである。
【００２６】
次に、ワークステージ２上に固定されたガラス板１は、搬送手段によって第３の穿孔手段の位置へと移動する。上記したように第３の穿孔手段は、ガラス板を上方から穿孔するために、コアドリルの刃先が鉛直下方を向くように取り付けられているので、ワークステージ２に固定されたガラス板１はコアドリルの直下へと移動する。この際、コアドリルの軸中心と、前工程で形成された内周孔の中心と、が一致する。
続いて図５に示すように、コアドリル４を軸を中心に回転させつつ下方に移動させて、コアドリル４の刃部分をガラス板１と接触させることによって、ガラス板１の穿孔が開始される。コアドリル４の刃部分は、ドーナツ状ガラス基板の外径に相当する刃径を有するので、ガラス板からのドーナツ状ガラス基板の分離が開始される。但し、上記した内周孔を形成する手順とは異なり、本手順ではコアドリル４の刃先部分でガラス板１を一度に貫通させる。この理由は、ワークステージ２の構造上、ガラス板１を上下方向から穿孔することが困難であるためである。上記したように、コアドリル４の刃先部分でガラス板１を一度に貫通させた場合、ガラス板１に発生するチッピングが問題となる。本手順では、ワークステージ１の溝２４付近を予めバックアップ処理することで、ガラス板１に発生するチッピングを軽減または防止する。バックアップ処理とは、ワークステージ２のガラス固定面、具体的には緩衝層２１およびその下に位置するワークステージ２本体の一部を、コアドリル４で共加工して、コアドリル４の刃部分と同一の性状にする処理を指す。
【００２７】
上記手順でコアドリル４先端の刃部分がガラス板１を貫通することによって、ガラス板１からドーナツ状ガラス基板がくり貫かれて、ガラス板１からドーナツ状ガラス基板が分離される。図６（ｃ）は、この段階におけるドーナツ状ガラス基板１２およびガラス板１を示した図であり、図６（ｄ）に示すドーナツ状ガラス基板１２を示した図である。
ガラス板１から分離されたドーナツ状ガラス基板１２は、ワークステージ２上から回収される。ドーナツ状ガラス基板１２の回収は、手作業で実施してもよいし、ロボットハンドのようなロード機構を用いて機械的に実施してもよい。
【００２８】
なお、本発明の方法において、ドーナツ状ガラス基板の内周孔の形成を目的とする穿孔を実施してから、ガラス板からのドーナツ状ガラス基板の分離を目的とする穿孔を実施するのは以下の理由による。
ガラス板からドーナツ状ガラス基板の分離を目的とする穿孔を先に実施した場合、図６（ｃ）に示す状態でドーナツ状ガラス基板の内周孔の形成を目的とする穿孔を実施することになる。この場合、ガラス板１から分離されて面積が小さくなったドーナツ状ガラス基板１２、より具体的には、ドーナツ状ガラス基板１２の内周孔１１となる部分を除いた部分、で生じる吸着力のみでワークステージ２に固定することが必要になる。この場合吸着面積が小さくなるため、ドーナツ状ガラス基板１２の吸着力が不十分になる恐れがある。ドーナツ状ガラス基板１２の吸着力が不十分であると、内周孔１１を形成する際に、ドーナツ状ガラス基板１２がずれて、所望の同心度を達成できなかったり、ドーナツ状ガラス基板１２の外周部にキズを付けるおそれがある。
【００２９】
上記したように、本発明の方法では、ドーナツ状ガラス基板の内周孔の形成を目的するガラス板の穿孔、およびガラス板からのドーナツ状ガラス基板の分離を目的とするガラス板の穿孔を、ガラス基板製造装置の異なる部位に設けられた３基の穿孔手段を用いて実施する。したがって、本発明の方法では、１度に複数のガラス板を加工することが可能であり、生産性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、ワークステージを説明するための図であり、ガラス板が固定されたワークステージが横断面図として示されている。
【図２】図２は、穿孔手段を説明するための図であり、第１の穿孔手段のコアドリルと、ガラス板が固定されたワークステージと、が横断面図として示されている。
【図３】図３は、図２と同様の図であり、ガラス板がコアドリルによって穿孔されている状態を示している。
【図４】図４は、図３と同様の図である。但し、第２の穿孔手段が示されている。
【図５】図５は、図３と同様の図である。但し、第３の穿孔手段が示されている。
【図６】図６（ａ）〜（ｄ）は、本発明のドーナツ状ガラス基板を作成する方法の各工程におけるガラス板の状態を示している。図６（ａ）は、コアドリルを用いて穿孔される前のガラス板を示している。図６（ｂ）は、ドーナツ状ガラス基板の内周孔が形成されたガラス板を示している。図６（ｃ）は、ガラス板からドーナツ状ガラス基板が分離された状態を示している。図６（ｄ）は、本発明の方法により作成されたドーナツ状ガラス基板を示している。
【符号の説明】
【００３１】
１：ガラス板
１１：内周孔
１２：ドーナツ状ガラス基板
２：ワークステージ
２１：緩衝層
２２：貫通孔
２３：吸引溝
２４：逃げ用の溝
３，３′，：コアドリル
３１，３１′：刃部分
３２，３２′：軸中心
４：コアドリル
４２：軸中心
【図１】
2006206344.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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