(57)【要約】【課題】磁気ディスクに最適なガラス基板を短時間の加熱や冷却で実現し、高いスループットで製造することのできる成型装置の提供を目的とする。【解決手段】ガラス材７０を、対向して配置された一対の上下両金型１１、１２の間に挟み、加熱ならびに加圧して成型する成型装置であって、前記一対の上下両金型１１、１２の周囲を取り囲む内管２８と、前記内管２８の外側に隙間を持って配置された外管２７と、前記外管２７に巻かれて前記金型を誘導加熱する誘導コイル２６を備え、また、内管２８の内壁および外壁の一方あるいは両方に、赤外線を反射する反射層を形成したことで、前記金型を効率よく高温に加熱すると共に、前記金型からの伝導熱を遮断して、誘導コイルが許容温度を超えて過熱されるのを防ぐことができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被成型物質を、対向して配置された一対の金型の間に挟み、加熱ならびに加圧して成型する成型装置であって、前記一対の金型の周囲を取り囲む筒体の内管と、前記内管の外側に隙間を持って配置された筒体の外管と、前記外管を取り巻いて配置され、前記金型を誘導加熱する誘導コイルとを備えたことを特徴とする成型装置。
【請求項２】
前記内管の内壁および外壁の少なくとも一方に、赤外線あるいは遠赤外線を反射する反射層を形成したことを特徴とする請求項１に記載の成型装置。
【請求項３】
前記反射層が誘導コイルの長手方向に平行な一つ以上のスリットによって分断された金属薄膜であることを特徴とする請求項２に記載の成型装置。
【請求項４】
前記内管の内壁と外壁との両面に形成された前記反射層および前記スリットが、内壁に構成された前記スリットを外壁に構成された前記反射層で塞ぐような互いの位置関係で配置されていることを特徴とする請求項３に記載の成型装置。
【請求項５】
前記内管が石英ガラスで構成されていることを特徴とする請求項１〜４の１つに記載の成型装置。
【請求項６】
前記内管と前記外管との隙間に気体を流す冷却系を備えたことを特徴とする請求項１〜５の１つに記載の成型装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体とりわけ磁気ディスクの基体として最適なガラス基板の成型装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータの普及に伴い外部記憶装置の一つである、ハードディスクは、いっそうの小型化、高容量化などその高性能化への要求度が高く、それに伴って、磁気ヘッドの低浮上化が盛んに検討され、これに用いる磁気ディスクは、その表面および厚みの平滑性が極めて高い精度で要求される。
【０００３】
従来、磁気ディスクにはアルミニウム合金がその主な基板材料として用いられてきたが、アルミニウム合金基板の場合には、硬度が低くそのため高精細用の砥粒および研磨装置を使用して精密研磨加工を施しても、研磨面が塑性変形し高精度の平滑面を得ることが難しい。また、アルミニウム合金基板の場合には、より硬度の高いニッケル・リンめっき層をその基板表面に形成しても、近年の高精度な平滑性に対する高い要求にはなかなか応えることが難しい。
【０００４】
さらに、その小型化の動向によりディスク厚みの薄膜化が求められ、強度の低いアルミニウム合金基板ではこの面からも要求に応えることが難しい。
【０００５】
加えて、最近では高感度な巨大磁気抵抗効果型ヘッドの採用が進められており、これに対応すべく、磁気ディスクに対してもノイズの低減が要求され、それには基板に対して、磁性膜成膜後の熱処理によるノイズ低減化で対応することが適当であるが、アルミニウム合金では、耐熱性の面でその熱処理の要求に応えることが難しい。
【０００６】
そこで磁気ディスク用基板として、ガラス、セラミック、カーボンなどの新しい材料の利用が試みられ、中でもガラス基板は既に実用化が広く検討されている。
【０００７】
ガラス基板は強度が大きく耐熱性も良好で、加えて表面硬度が高く、高精度な精密研磨によって、高精度な平滑性の要求に十分応えることができるものである。
【０００８】
従来の磁気ディスク用ガラス基板は、所定のサイズに切り抜かれた後、平滑な表面を得るために、ガラス基板を１枚１枚精密研磨する研磨法により製造されてきた。しかしながら、研磨工程に高い精度が要求され、かつ工程数も多いのが難点であった。
【０００９】
一方、磁気ディスク用ガラス基板の新しい製造方法として、ガラス材料を金型と同じ温度で加圧成型する、いわゆる等温プレス成型法が利用されるようになった。等温プレス成型法は、光学ガラス製造の分野では、高品質かつ高生産性の可能な製造方法として既に数多く実用化が図られている。
【００１０】
以下、磁気ディスク用ガラス基板の製造に利用される等温プレス成型法について、従来技術を説明する。図８は、従来の成型装置の概略構成を示す正面図である。従来の成型装置は、装置枠体６１、油圧シリンダ６２、油圧シリンダのピストンロッド６３、ピストンロッド６３の下端に装着された上側圧子６４、装置枠体６１に固定された下側圧子６５、上側圧子６４および下側圧子６５に取り付けられたヒータブロック６６およびヒータブロック６７である。それらのヒータブロック６６、６７は、ニクロム線などの抵抗発熱体を絶縁材でくるんでヒータ管内に複数本圧入した、耐熱ステンレス製のブロックである。そして、ヒータブロック６６に取り付けられた上金型６８と、ヒータブロック６７に取り付けられた下金型６９との間に成型対象のガラス材７０が置かれている。
【００１１】
ヒータブロック６６およびヒータブロック６７によって、上下両金型６８、６９がガラス軟化点温度を少し越える温度に加熱され、これら上下の各金型６８、６９間にガラス材７０を挟み、ガラス材７０が各金型６８、６９の温度と同じになったところで、油圧シリンダ６２によって加圧すると、ガラス材７０は押しつぶされ、平坦なディスク状に成型される。ガラス材７０が所定の厚さになったところで、油圧シリンダ６２の圧力を下げ、加圧力を減じるとガラス材７０はほとんど変形しなくなる。そこで、ヒータブロック６６とヒータブロック６７の加熱用電流を遮断すると、上金型６８および下金型６９の温度は下がり、ガラス軟化点温度より低くなった時点で、ガラス材７０は固化し平坦なガラス基板ができあがる。上金型６８や下金型６９の温度制御は、ヒータブロック６６やヒータブロック６７に通す加熱用電流を制御することで行う。
【００１２】
しかしながら、このような従来の成型装置では、ヒータブロック６６、６７の熱容量が大きいため、ヒータブロック６６、６７および上下両金型６８、６９を加熱や冷却するのに多大な時間を要し、したがって成型のスループットが低く、生産性が悪い。この種成型装置を多数設ければ、生産性は改善されるが製造コストやメンテナンス費用がかさみ、製品価格が高騰してしまう。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、磁気ディスク用ガラス基板の製造に利用される等温プレス成型法による上記従来技術の問題点を解決し、加熱や冷却時間を短縮し、成型のスループットの高い成型装置を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明の成型装置は、被成型物質を対向して配置された一対の金型の間に挟み、加熱ならびに加圧して成型する成型装置であって、前記一対の金型の周囲を取り囲む筒体の内管と、前記内管の外側に隙間を持って配置された筒体の外管と、前記外管を取り巻いて配置され、前記金型を誘導加熱する誘導コイルとを備えており、前記誘導コイルにより、前記一対の金型に対して、誘導電流を発生させて加熱することで、加熱や冷却の時間を短縮し成型のスループットを高めることができる。
【００１５】
また、本発明の成型装置は前記内管の内壁および外壁の少なくとも一方に、赤外線あるいは遠赤外線を反射する反射層を付加して形成したことで、前記金型を効率よく加熱することができると共に、高温になった金型の周囲にある高温の気体からの伝導熱を遮断して、誘導コイルが許容温度を超えて過熱されるのを防ぐことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態により図１〜７の各図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態である成型装置の概略構成を示す一部断面図であり、この装置は下方の固定プレート１と上方の固定プレート２が複数本のガイドポール３で連結されている。その間に設置された下側ガイドプレート４と上側ガイドプレート５は、各ガイドポール３に案内され摺動する複数のガイドブッシュ６に取り付けられている。したがって、下側ガイドプレート４と上側ガイドプレート５はガイドポール３に沿って互いに平行性を保って、上下に移動することができる。下方の固定プレート１には油圧シリンダ７が取り付けられており、油圧シリンダ７のシリンダロッド８の先端は下側ガイドプレート４に連結されている。下側ガイドプレート４および上方の固定プレート２には、それぞれ下側の金型支持体９および上側の金型支持体１０が対向するように取り付けられている。そして、下側の金型支持体９の先端には下金型１１が、上側の金型支持体１０には上金型１２が、それぞれ一対で固定されている。さらに、上側ガイドプレート５には、上記一対の上下両金型１１、１２に対して、誘導電流を発生させて加熱するコイルユニット１３が取り付けられている。
【００１８】
上側ガイドプレート５は、連結部材１４を介して、電動ステージ１５に接続されており、その位置が設定される。また、下側ガイドプレート４の位置は、これを検出するための位置センサー１６で所定位置に設定される。
【００１９】
このような構成により、下側の金型支持体９は油圧シリンダ７のシリンダロッド８の動きに合わせて上下する。また、コイルユニット１３は、上側ガイドプレート５と共に、電動ステージ１５によって、位置決めされる。コイルユニット１３には二重になった筒体の内管２８および外管２７がある。そして外管２７に上下両金型１１、１２を誘導加熱するための誘導コイル２６が取り付けられている。
【００２０】
以下、図１に示した実施の形態の成型装置について、さらなる細部とその機能を説明する。図２は、図１の成型装置における下側の金型支持体９の構造の細部を示した断面図である。
【００２１】
図２において、下側の金型支持体９は断熱ロッド１７と押圧ロッド１８とから構成される。また、断熱ロッド１７と押圧ロッド１８との接続、およびこれら全体の、下側の金型支持体９への下金型１１の取り付けは、それぞれ複数のクリップ１９をもって、一体に固定接続される。断熱ロッド１７と押圧ロッド１８の中心部には、連通する気体の通路２０が形成されている。下金型１１を冷却するための気体は、流入口２１から圧送され、通路２０を通って断熱ロッド１７の金型支持面２２に導かれる。
【００２２】
図３は、断熱ロッド１７の詳細な形状の斜視図であり、断熱ロッド１７の金型支持面２２には、図２における気体の通路２０の先端にあたる、開口部２３があり、さらにこの開口部２３から放射状に連なる多数の溝２４が形成されている。そこで、この通路２０に導かれた気体は、開口部２３および溝２４に導出される。溝２４に導出された冷却気体は、下金型１１の裏面と接触しながら周辺に向かって流れ、その間に下金型１１を冷却する。
【００２３】
断熱ロッド１７は、誘導電流で加熱されないように、固有抵抗の高い材質であって、しかも、下金型１１の加熱時にはその熱を逃がさないために、熱伝導率の低いものが望ましく、現実にはガラスの成型温度に耐えるだけの耐熱性のある材料で、かつ上記の条件を満たす材質として、石英ガラスや窒化珪素、ジルコニア系のセラミックスなどが適当である。
【００２４】
図４は、下金型１１と断熱ロッド１７との結合部の拡大図であり、これにより下金型１１の温度測定方法を説明すると、耐熱性ステンレスのシースに熱電対が格納された、いわゆるシース型の熱電対２５が下金型１１と断熱ロッド１７とを接合するクリップ１９に鑞付けされている。下金型１１とクリップ１９とは、クリップ１９の弾性によって、しっかりと接触しているので下金型１１の温度が正確に熱電対２５に伝わる。その結果、下金型１１の温度を再現性よく正確に測定できる。
【００２５】
なお、上側の金型支持体１０および上金型１２の構成並びにその接合形態も、詳細には述べていないが、図２、図３、図４の各図で説明した下側の金型支持体９の構成および下金型１１の構成並びにその接合形態と実質的に同じである。
【００２６】
ところで、ガラスの成型工程において、成型中のガラスの温度は高い方が、ガラスの粘度が低くなり、したがって成型時間は短縮される。一般に成型に用いられるガラス材では、軟化点が４００℃から７００℃程度である。成型工程では、金型の温度をガラス軟化点以上に維持しなければならない。しかしながら、一般に、被覆された誘導コイルの耐熱温度は２００℃以下であるから、成型工程中は、金型から誘導コイルに伝導する熱を遮断して、誘導コイルが過熱しないようにすることが現実的に重要である。
【００２７】
図５は図１で示した成型装置の内、コイルユニット１３を中心とした要部の構造を説明するための断面図である。図５において、下金型１１および上金型１２の一対の金型を誘導加熱するための誘導コイル２６は、筒体の外管２７に巻かれており、またこの外管２７の内側には、それより径小な筒体の内管２８が同心状に配置されている。そして、コイルユニット筐体２９は、流入口３０から導入された冷却気体が外管２７と内管２８との隙間を通って排出口３１に流れるような構成となっている。さらに、誘導コイル２６の外側にも、誘導コイル２６の外側から冷却するための気体を導入し、排出するための、流入口３２と排出口３３とを持った冷却系も備えている。このような構成にしたことで、誘導コイル２６をその内側と外側とから冷却し、かつ高温になった一対の上下両金型１１、１２の周囲にある高温の気体からの伝導熱を遮断して、誘導コイル２６が許容温度を超えて過熱されるのを防ぐことができる。また、このように誘導コイル２６をコイルユニット筐体２９並びに内管２８で囲むことによって、温度が上昇した際に誘導コイル２６から出る塵埃や、誘導コイル２６の電線の被覆材料から放出されるガスを被成型物のガラス基板に付着させることもない。
【００２８】
外管２７や内管２８の材質としては、誘導電流が流れないように、電気伝導性の低い、ないしは不導体材料であることが望ましい。また、内管２８には一対の上下両金型１１、１２の加熱、冷却による熱衝撃が加わるので、耐熱衝撃性の高い材料が適している。さらに、表面が平滑で、塵埃やガスの付着も少ない材料が適している。このような要求を満たす材質としては石英ガラスがもっとも適当である。さらにまた、外管２７の材質としては、誘導コイル２６の熱を効率よく冷却媒体の冷却窒素に伝えるため、窒化アルミニウムなどの熱伝導度の高い材質が適している。
【００２９】
図６は、コイルユニット１３の外管２７と内管２８との具体例を示す断面斜視図である。この例では、内管２８の内面には高温になった金型から出る遠赤外線を反射するための反射膜３４が形成されている。遠赤外線を反射するため反射膜３４の材質としては金や銀、アルミニウムなどの金属が適当である。それらの金属による薄膜も、内管２８の内面全体に形成してしまうと、同金属の固有抵抗が低い場合、誘導電流が流れて発熱してしまう。そこで、内管２８の内面では図６に示すように、反射膜３４に誘導コイル２６の長手方向にスリット３５を形成し、薄膜を分断する切り目を設ける。このようにすることにより、反射膜３４には、誘導コイル２６による誘導電流は流れない。したがって、反射膜３４は発熱しない。スリット３５の幅は、可能な限り狭い方が遠赤外線のスリット３５からの通過量を少なくでき、誘導コイル２６や外管２７の温度上昇を少なくすることができる。
【００３０】
図７は、外管２７および内管２８の長手方向に直角な断面での断面図である。
【００３１】
この例では内管２８の内面の反射膜３４およびスリット３５のほかに、内管２８の外面にも、反射膜３６を形成したものである。そして、反射膜３６は内管２８の内面に形成された反射膜３４のスリット３５を塞ぐ位置に形成することにより、このスリット３５を通過する遠赤外線をも、一対の上下両金型１１、１２の方に向けて反射することができ、このようにすれば一対の上下両金型１１、１２から出る遠赤外線が外管２７や誘導コイル２６に全く届かない。その結果、誘導コイル２６の温度上昇をさらに低減できる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の成型装置によれば金型の熱が誘導コイルにほとんど伝導せず、誘導コイルが過熱しない。その結果、一対の上下両金型を充分高温に維持することができ、ガラス材を短時間で成型することができる。また金型や被成型材であるガラス材に誘導コイルから出る塵埃やガス成分が付着することなもなく、かつこの成型装置によれば、一対の上下各金型の加熱あるいは冷却のいずれの時間をも短縮することができ、高品質な磁気ディスク用ガラス基板を安価にかつ大量に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の概略構成を示す一部断面の正面図
【図２】本発明の実施の形態における金型支持体の構成を示す断面図
【図３】本発明の実施の形態における断熱ロッドの構成を示す斜視図
【図４】本発明の実施の形態における金型の斜視断面図
【図５】本発明の実施の形態におけるコイルユニットの詳細を示す断面図
【図６】本発明の実施の形態におけるコイルユニットの一部拡大斜視断面図
【図７】本発明の実施の形態におけるコイルユニットの断面図
【図８】従来の成型装置の概略構成図
【符号の説明】
１　下方の固定プレート
２　上方の固定プレート
３　ガイドポール
４　下側ガイドプレート
５　上側ガイドプレート
６　ガイドブッシュ
７　油圧シリンダ
８　シリンダロッド
９　下側の金型支持体
１０　上側の金型支持体
１１　下金型
１２　上金型
１３　コイルユニット
１４　連結部材
１５　電動ステージ
１６　位置センサー
２６　誘導コイル
２７　外管
２８　内管
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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