(57)【要約】【課題】ガラス成形の金型に塗布した離型剤層の厚さが５０ｎｍ以上は避けられず、厚すぎて過剰分を含んでいるために、塗布と成形を繰り返し行うと、離型剤が剥離し、残留物として金型表面に蓄積され、洗浄等を行っても十分な洗浄効果が得らず、その結果、離型性を低下させ、金型の寿命が低下する。良品質のプレス成形品の製造を継続することがむずかしい。【解決手段】金型１の凹所２の内周面に噴霧などにより離型剤を塗布し、これを仮の離型剤層５Ａとして、余剰層部分５ａを擦り棒４などで取り除いて薄層化し、所要厚さ（１〜１０ｎｍ）の離型剤層５を現出する。この金型を用いてガラス基板をプレス成形する。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型の少なくともプレス面に離型剤を塗布して仮の離型剤層を形成する第１の工程と、
前記形成された仮の離型剤層における表層側の余剰厚み相当の余剰層部分を取り除いて薄層化し所要厚さの離型剤層を現出させる第２の工程とを含む成形用金型の製造方法。
【請求項２】
前記薄層化は、柔軟体を用いて前記仮の離型剤層を擦り、前記余剰層部分を取り除くことである請求項１に記載の成形用金型の製造方法。
【請求項３】
前記擦りによる薄層化に先立って、またはこの擦りによる薄層化と共に、気体を噴射することにより前記仮の離型剤層の表層側を吹き飛ばす請求項２に記載の成形用金型の製造方法。
【請求項４】
前記薄層化は、遠心力を利用して前記仮の離型剤層から前記余剰層部分を飛散させることにより前記余剰層部分を取り除くことである請求項１に記載の成形用金型の製造方法。
【請求項５】
前記薄層化は、前記仮の離型剤層をその表層側から溶解することにより、前記余剰層部分を取り除くことである請求項１に記載の成形用金型の製造方法。
【請求項６】
金型として中心部に凹所が形成された金型を対象とし、離型剤を塗布することにより前記凹所内周面に仮の離型剤層を形成し、次いで、前記凹所に柔軟体を挿入し、挿入した前記柔軟体を前記凹所内周面に押圧した状態で前記金型と前記柔軟体とを相対的に回転することにより、前記凹所内周面の上に形成された前記仮の離型剤層における表層側の余剰厚み相当の余剰層部分を取り除いて薄層化し所要厚さの離型剤層を現出させる成形用金型の製造方法。
【請求項７】
前記柔軟体として前記凹所の内径よりも大きい径の擦り棒を用いる請求項６に記載の成形用金型の製造方法。
【請求項８】
前記仮の離型剤層として厚さが４０ｎｍ以上の仮の離型剤層を形成し、前記仮の離型剤層を薄層化して現出する前記所要厚さの離型剤層の厚さを１〜１０ｎｍとする請求項１から請求項７までのいずれかに記載の成形用金型の製造方法。
【請求項９】
金型の少なくともプレス面に離型剤を塗布して仮の離型剤層を形成する第１の工程と、
前記形成された仮の離型剤層における表層側の余剰厚み相当の余剰層部分を取り除いて薄層化し所要厚さの離型剤層を現出させる第２の工程と、
前記所要厚さの離型剤層が形成された前記金型を用いてプレス成形を行う第３の工程とを含むプレス成形方法。
【請求項１０】
金型の少なくともプレス面に離型剤を塗布して仮の離型剤層を形成する第１の工程と、
前記形成された仮の離型剤層における表層側の余剰厚み相当の余剰層部分を取り除いて薄層化し所要厚さの離型剤層を現出させる第２の工程と、
前記所要厚さの離型剤層が形成された前記金型の平滑なプレス面に成形対象としてガラス材を載置し、前記ガラス材を軟化点付近まで加熱した後、加圧成形し、その後冷却し、ガラス基板を得る第３の工程とを含むガラス基板の製造方法。
【請求項１１】
中心部に凹所が形成された中型に対して離型剤を塗布することにより前記凹所内周面に仮の離型剤層を形成する第１の工程と、
前記凹所内周面の上に形成された前記仮の離型剤層における表層側の余剰厚み相当の余剰層部分を取り除いて薄層化し、所要厚さの離型剤層を現出させる第２の工程と、
前記所要厚さの離型剤層が形成された前記凹所付き中型を金型本体に組み付けて金型とする第３の工程と、
前記金型における前記凹所付き中型のプレス面に成形対象としてガラス材を載置し、前記ガラス材を軟化点付近まで加熱した後、加圧成形し、その後冷却し、軸付きガラス基板を得る第４の工程とを含むガラス基板の製造方法。
【請求項１２】
金型の少なくともプレス面に離型剤を塗布して仮の離型剤層を形成する仮離型剤層形成手段と、
前記形成された仮の離型剤層における表層側の余剰厚み相当の余剰層部分を取り除いて薄層化し所要厚さの離型剤層を現出させる離型剤層厚さ適正化手段と、前記所要厚さの離型剤層が形成された前記金型の平滑なプレス面に成形対象としてガラス材を載置し、前記ガラス材を軟化点付近まで加熱した後、加圧成形し、その後冷却し、ガラス基板を成形するプレス成形手段とを備えているガラス基板の製造装置。
【請求項１３】
前記金型として、中心部に凹所が形成された中型と、前記中型をその背面側から支持する金型本体とを含み、前記中型が前記金型本体に対して装着および分離自在に構成されている金型が備えられている請求項１２に記載のガラス基板の製造装置。
【請求項１４】
金型の少なくともプレス面に離型剤を塗布して離型剤層を形成し、次いで、前記離型剤層が形成された前記金型を用いてプレス成形を行うプレス成形方法であって、
前記プレス成形の所定回数の終了ごとに前記金型におけるプレス成形後の離型剤残留物を除去し、再度前記プレス面に離型剤塗布により離型剤層を形成する工程に回帰するプレス成形方法。
【請求項１５】
前記離型剤残留物除去は、柔軟体を用いて前記離型剤層を擦り、前記離型剤残留物を取り除くことである請求項１４に記載のプレス成形方法。
【請求項１６】
前記離型剤残留物除去は、加熱または有機溶剤もしくは酸による化学的処理により、前記離型剤残留物を取り除くことである請求項１４に記載のプレス成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として情報記録媒体のガラス基板の成形に好適なプレス成形に用いる成形用金型の製造方法に関する。また、プレス成形方法に関する。ただし、プレス成形品はガラス基板に限定されない。本発明はまた、ガラス基板の製造方法、ガラス基板の製造装置にも関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報記録媒体の一例である磁気ディスクの基板については、近時は、小型化、大容量化の要求とともに磁気ヘッドの低浮上化、高度な表面平滑性の要求の高まりがあり、旧来のアルミニウム基板に代わって、高剛性、高強度で、平滑化が容易なガラス基板が採用されている。その場合に、生産性が低く高価につく研磨法に代わって、光学素子の製造の分野におけるプレス成形法の技術を転用する動向がある。プレス成形法は、ガラス材を加熱して軟化する工程、加圧成形する工程、冷却する工程を経ることにより、金型の高精度に平滑な成形面をガラス材に転写するものであり、後加工の研磨を必ずしも必要としない。そのため、高品質な上に安価で生産性が高い。プレス成形法は、光学素子製造の分野では既に実用化が図られているが、磁気ディスクなどの情報記録媒体用のガラス基板にそのまま単純に適用しても、小型化、薄型化、高記録密度化、高信頼性の面で充分に望ましい結果は得にくいのが実情である。情報記録媒体用のガラス基板には、表面粗さ（Ｒａ）が１ｎｍ以下という超平滑平面が要求され、この超平滑表面の条件を充足することがむずかしいという問題が生じている。
【０００３】
磁気ディスクなどの情報記録媒体におけるガラス基板としては、全体が平板形状となっているものだけではなく、高速回転に対する高剛性確保のために中心部の軸部を一体化した軸付きガラス基板とする場合もある。この軸付きガラス基板をプレス成形するときに用いる金型としては、中心部に凹所が形成された金型を用いる。前記の凹所は、軸付きガラス基板における軸部を形成するためのものである。凹所の内部での離型性は平面での離型性とは異なり、離型性がより困難となるのが通常である。
【０００４】
従来の一例を図１０、図１１で説明する。図１０において、５１は金型であり、タングステンカーバイドのような超硬合金製のものが用いられる。耐熱性および高温時の機械強度が優れ、熱膨張係数が小さいからである。この金型５１は円筒状に加工され、中心部には軸付きガラス基板の軸部を形成するための凹所５２が形成されている。金型５１の表面にはガラス材と反応しないように保護膜が形成されている。凹所５２の内周面にも離型性を良くするために離型剤層が形成されている。これは、例えば離型剤噴霧口５３から凹所５２の内周面に離型剤を噴霧することで形成される。この際、金型５１を回転させることにより、凹所５２の内周面の全面に離型剤を塗布する。プレス成形を行うと、凹所５２の内周面の離型剤層が剥離し、離型性が低下するようになるので、プレス成形の所定回数ごとに離型剤の塗布を行い、離型剤層を再生する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１５１２１７号公報
【特許文献２】
特開平１１−１４７７２５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の方法では、塗布による離型剤層の厚さは、通常５０ｎｍ以上となる。これは、離型に必要な量以上の離型剤が塗布された状態となっている。離型剤の塗布と成形を繰り返すと、過剰な離型剤が剥離しやすく、凹所５２の内周面に離型剤残留物として付着する。プレス成形の繰り返しに伴って、離型剤残留物が蓄積され、図１１に示すように、離型剤残留物の蓄積物５４が徐々に成長する。離型剤残留物の蓄積物５４が凹所５２の内周面を覆うにつれて、成形を行った後のガラス材と金型との離型性が劣化し、ガラス材が剥離して金型に付着したり、金型の表面に形成された保護膜が剥離したりするという問題が生じる。また、離型剤残留物の蓄積物５４の形状がガラス成形品に転写されるため、ガラス成形品の表面性や形状は所望のものと異なる結果となる。
【０００７】
上記の課題は、ガラス基板の成形に限らず、プレス成形品一般に広く当てはまる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みて創案されたものであり、プレス成形を繰り返し行っても離型剤残留物の蓄積を抑制でき、良好な離型性を長期間にわたって保持しつつ、表面平滑性に優れたプレス成形品を作製することができるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、成形用金型の製造方法について本発明は次のような手段を講じる。すなわち、金型のプレス面に所要厚さの離型剤層を形成するに、次の２つの工程を順次に行うようにする。第１の工程で、金型の少なくともプレス面に離型剤を塗布して仮の離型剤層を形成する。次いで、第２の工程で、前記形成された仮の離型剤層における表層側の余剰厚み相当の余剰層部分を取り除いて薄層化し、所要厚さの離型剤層を現出させる。
【００１０】
これは、できるだけ薄く塗布するという考え方、つまり塗布自体において、離型剤塗布量をできるだけ抑えた状態で塗布するという考え方から脱却している。できるだけ薄く塗布するという方向での課題解決は非常にむずかしい。塗布量として過剰分を含むことを許容した状態で、とりあえず塗布を行う。したがって、塗布自体はそれほどむずかしいものにはならない。第１の工程で行う金型プレス面への離型剤塗布そのものは、塗布量についてさほど厳密な条件下ではなく、比較的ゆるやかな条件下で簡単に遂行することが可能である。このように塗布量の厳密な管理は伴わない状況でとりあえず離型剤の塗布を行う。このようにして形成された離型剤層は、最終的に求める所要厚さの離型剤層ではなく、この意味で“仮の離型剤層”と表現している。仮の離型剤層の厚さは、最終的に求める所要厚さよりもかなり大きいものとなっているのが通例である。仮の離型剤層のうち、表層側の余剰厚み相当の部分が余剰層部分である。この余剰層部分を仮の離型剤層から取り除くことを通じて、離型剤層を薄層化し、つまり厚さを減じ、もって、仮の離型剤層から所要厚さの離型剤層を現出させる。これが第２の工程である。
【００１１】
塗布によって一旦形成された仮の離型剤層から薄層化の処理により離型剤層厚さを制御することは、最初から塗布のみで所要厚さの離型剤層を形成する場合に比べてはるかに容易である。
【００１２】
以上のようにしてプレス面から過剰な離型剤が除去された金型を用いてプレス成形を行えば、従来課題となっていた離型剤過剰分の剥離がなく、離型剤残留物が発生せず、良好な離型性を維持した状態でのプレス成形が可能となり、プレス成形品の品質を継続的に良品質にすることができる。
【００１３】
上記において、前記の薄層化については、次のものが好ましい。
【００１４】
（１）薄層化その１：柔軟体を用いて仮の離型剤層を擦り、余剰層部分を取り除く。柔軟体としては、不織布、無塵布、ウレタンなどが好適である。柔軟体を用いて仮の離型剤層を擦る圧力や回数を調整することにより、所要厚さの離型剤層の現出を実現する。この手法は機械的なものであり、所要厚さの離型剤層の形成を容易に実現できる。また、離型剤の塗布が不均一になる場合が生じても、柔軟体の擦りによって余剰層部分を除去する際に、擦り取られた離型剤の一部が、不均一の凹部に入り込み、補充されることになるため、結果として、所要厚さの離型剤層を均一なものにすることができる。
【００１５】
さらに好ましくは、柔軟体を用いた擦りによる薄層化に先立って、またはこの擦りによる薄層化と共に、気体を噴射することにより仮の離型剤層の表層側を吹き飛ばすことである。これによれば、除去された離型剤が柔軟体の表面に蓄積されることを防止し、余剰層部分の除去を効率良く行うことができる。
【００１６】
（２）薄層化その２：遠心力を利用して仮の離型剤層から余剰層部分を飛散させることにより余剰層部分を取り除く。塗布により仮の離型剤層が形成された金型を高速回転させることにより遠心力を作用させ、余剰層部分の除去を全面にわたって均等に、かつ効率良く行うことができる。
【００１７】
（３）薄層化その３：仮の離型剤層をその表層側から溶解することにより、余剰層部分を取り除く。余剰層部分の残留を最小限にすることができる。
【００１８】
なお、上記の（１），（２），（３）の任意の組み合わせで薄層化を行ってもよい。
【００１９】
上記のようにして製造された金型は、プレス成形を繰り返し行っても離型剤の剥離がなく、したがってまた、剥離に起因する離型剤残留物の蓄積がない。その結果、良好な離型性を長期間にわたって保持しつつ、表面平滑性に優れたプレス成形品を作製することができる。このことは、特に、近時、小型化、薄型化、高記録密度化、高信頼性が強く求められている磁気ディスクなどの情報記録媒体の基板作製を有利に展開する。すなわち、剛性および強度が高く生産性に優れていることから採用されるようになってきたガラス基板のプレス成形において、高度な表面平滑性・平坦性を有するガラス基板の製造を容易に行うことができる。
【００２０】
上記のようにして製造された金型は、プレス成形を繰り返し行っても離型剤の剥離がなく、したがってまた、剥離に起因する離型剤残留物の蓄積がない。その結果、良好な離型性を長期間にわたって保持しつつ、表面平滑性・平坦性に優れたプレス成形品を作製することができる。このことは、特に、近時、小型化、薄型化、高記録密度化、高信頼性が強く求められている磁気ディスクなどの情報記録媒体の基板作製を有利に展開する。すなわち、剛性および強度が高く生産性に優れていることから採用されるようになってきたガラス基板のプレス成形において、高度な表面平滑性・平坦性を有するガラス基板の製造を容易に行うことができる。
【００２１】
なお、離型剤としては、例えば炭素数８〜１８の高級脂肪酸を主成分とし、これにＮａやＣａなどの金属を添加した脂肪酸金属塩が好ましい。
【００２２】
磁気ディスクなどの情報記録媒体におけるガラス基板としては、高速回転に対する高剛性確保のために中心部の軸部を一体化した軸付きガラス基板とする場合もある。この軸付きガラス基板をプレス成形するときに用いる金型について、その製造を次のように行うことが好ましい。
【００２３】
中心部に凹所が形成された金型を対象とする。前記の凹所は、軸付きガラス基板における軸部を形成するためのものである。凹所を有する金型に対して離型剤を塗布することにより凹所内周面に仮の離型剤層を形成する。離型剤塗布は噴霧で行うのが効率が良い。その場合、平板状の基板本体への噴霧と凹所への噴霧とは同時でもよいし、別個でもよい。次いで、凹所に柔軟体を挿入し、挿入した柔軟体を凹所内周面に押圧した状態で金型と柔軟体とを相対的に回転することにより、凹所内周面上に形成された仮の離型剤層における表層側の余剰厚み相当の余剰層部分を取り除いて薄層化し、所要厚さの離型剤層を現出させる。
【００２４】
情報記録媒体の軸付きガラス基板における軸部は、その形状・寸法精度として非常に高いものが要求される。軸部を基板本体と一体にプレス成形するには、金型の凹所に成形素材を押し込んで加圧成形する必要がある。成形で得られた平板状の基板本体については、金型から離型するときは、プレス面に対する法線方向での離間であり、プレス面から直ちに離間する。これに対して、成形で得られた軸部については、金型からの離型に際して、軸部外周面が凹所内周面に擦れるようにして離型される。このとき摩擦抵抗が作用する。すなわち、基板本体の離型に比べて、軸部の離型にはより大きい困難性が伴う。凹所内周面に形成されている離型剤層の性状が非常に大きな影響を及ぼす。このような特殊性を有する軸部形成のための凹所を有する金型において、上記方式の離型剤層形成は非常に有利に作用する。離型剤の塗布によって凹所内周面に形成された仮の離型剤層を、凹所に挿入した柔軟体で擦り取る。その際に、柔軟体を凹所内周面に押圧し、金型と柔軟体とを相対回転させることにより、仮の離型剤層の表層側の余剰層部分を擦り取る。金型と柔軟体との相対回転については、金型を固定して柔軟体を回転させるのでもよいし、逆に、柔軟体は固定で金型の方を回転させるのでもよい。いずれの場合も、１方向のみの回転としてもよいし、正転逆転の繰り返しを行うのでもよい。あるいは、金型と柔軟体の両者を共に回転させるのでもよい。その場合に、互いに逆方向に回転させるのでもよいし、回転速度を異にする状態での同一方向回転でもよい。いずれの場合も、回転速度を固定してもよいし、適時に可変するのでもよい。
【００２５】
以上のようにして薄層化されて凹所内周面に得られた所要厚さの離型剤層はガラス基板軸部のプレス成形および離型にとって非常に優れたものとなり、形状・寸法精度に優れた軸付きガラス基板を得ることができる。
【００２６】
上記において、前記の柔軟体としては、凹所の内径よりも大きい径の擦り棒を用いることが好ましい。径が凹所の径以下の擦り棒を用いてもよいのであるが、凹所より大径の擦り棒を用いるときは、その擦り棒を凹所に挿入することだけで、擦り棒と凹所内周面との押圧の状態が現出される。擦り棒に半径方向外方に向かう外力を特別に与える必要がない。また、挿入するだけで擦り棒と凹所との中心合わせが行われる。さらに、挿入するだけで、擦り棒と凹所内周面との押圧力が周方向で均等化される。すなわち、きわめて簡単な方式でありながら、余剰層部分除去の作用が非常に優れており、所要厚さの離型剤層の形成を合理的に実現することができる。
【００２７】
上記において、離型剤層の厚さ関係については、仮の離型剤層として厚さが４０ｎｍ以上の仮の離型剤層を形成し、仮の離型剤層を薄層化して現出する所要厚さの離型剤層の厚さを１〜１０ｎｍとする。ここで、仮の離型剤層について４０ｎｍ以上に形成するというのは、特別な手段を用いてのことではなく、従来と同様にすると、仮の離型剤層は通常は４０ｎｍ以上はあるであろうという解釈である。そして最終的に求める離型剤層の厚さが１〜１０ｎｍが好ましいのである。本発明の擦り取り等による薄層化方式を適用すれば、実現可能である。
離型剤層を構成する材料の種類にもよるが、１ｎｍは原子数個分に相当する。離型の役割は原子１個分でも可能と考えられ、それが理想であるが、そのような超精密レベルでの薄層化は現実にはむずかしいと思われる。原子が１０数個から数十個のオーダーでの薄層化が非常に好ましいといえる。最終的に求める離型剤層の厚さの上限については、初期に形成された仮の離型剤層に対して薄層化を施せば、必ず仮の離型剤層の厚さよりも薄い離型剤層が現出されることから、特に上限を限る必要はないといえる。しかし、実際的には、３０ｎｍ程度以下になるように薄層化するとよい。好ましくは、２０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは、１０ｎｍ以下である。薄ければ薄いほど良い。
【００２８】
本発明はまた、プレス成形方法に関するものである。それは、次のような複数の工程を含むものである。すなわち、第１の工程において、金型の少なくともプレス面に離型剤を塗布して仮の離型剤層を形成する。次いで、第２の工程において、前記形成された仮の離型剤層における表層側の余剰厚み相当の余剰層部分を取り除いて薄層化し、所要厚さの離型剤層を現出させる。次いで、第３の工程において、前記所要厚さの離型剤層が形成された前記金型を用いてプレス成形を行う。
【００２９】
このプレス成形方法によれば、離型剤層が所要厚さに薄層化された金型を用いてプレス成形を行うので、上記同様に、優れた離型性のもとで高品質なプレス成形品を継続的に生産性良く得ることができる。
【００３０】
本発明はまた、ガラス基板の製造方法に関するものである。それは、次のような複数の工程を含むものである。すなわち、第１の工程において、金型の少なくともプレス面に離型剤を塗布して仮の離型剤層を形成する。次いで、第２の工程において、前記形成された仮の離型剤層における表層側の余剰厚み相当の余剰層部分を取り除いて薄層化し、所要厚さの離型剤層を現出させる。次いで、第３の工程において、前記所要厚さの離型剤層が形成された金型の平滑なプレス面に成形対象としてガラス材を載置し、次いで、ガラス材を軟化点付近まで加熱した後、加圧成形し、その後冷却し、ガラス基板を得る。
【００３１】
このガラス基板の製造方法によれば、離型剤層が所要厚さに薄層化された金型を用いてガラス材をプレス成形するので、上記同様に、優れた離型性のもとで高度に表面平滑性・平坦性に優れたガラス基板を継続的に生産性良く得ることができる。特に、磁気ディスクなどの情報記録媒体のガラス基板作製を有利に展開することができる。
【００３２】
ガラス基板の製造方法について、別の解決手段として、本発明は次のように構成する。それは、次のような複数の工程を含むものである。すなわち、第１の工程において、中心部に凹所が形成された中型に対して離型剤を塗布することにより前記凹所内周面に仮の離型剤層を形成する。次いで、第２の工程において、凹所内周面の上に形成された前記仮の離型剤層における表層側の余剰厚み相当の余剰層部分を取り除いて薄層化し、所要厚さの離型剤層を現出させる。次いで、第３の工程において、前記所要厚さの離型剤層が形成された凹所付き中型を金型本体に組み付けて金型とする。次いで、第４の工程において、金型における凹所付き中型のプレス面に成形対象としてガラス材を載置し、ガラス材を軟化点付近まで加熱した後、加圧成形し、その後冷却し、軸付きガラス基板を得る。
【００３３】
このガラス基板の製造方法によれば、凹所内周面を含めて離型剤層が所要厚さに薄層化された凹所付き中型を伴う金型を用いてガラス材をプレス成形するので、上記同様に、優れた離型性のもとで高度に表面平滑性・平坦性に優れた軸付きガラス基板を継続的に生産性良く得ることができる。特に、磁気ディスクなどの情報記録媒体の軸付きガラス基板作製を有利に展開することができる。
【００３４】
本発明はまた、ガラス基板の製造装置に関するものである。それは、次のような機能を有する構成要素〜仮離型剤層形成手段、離型剤層厚さ適正化手段およびプレス成形手段〜を含んでいる。前記仮離型剤層形成手段は、金型の少なくともプレス面に離型剤を塗布して仮の離型剤層を形成するものである。前記離型剤層厚さ適正化手段は、仮離型剤層形成手段によって形成された仮の離型剤層における表層側の余剰厚み相当の余剰層部分を取り除いて薄層化し、所要厚さの離型剤層を現出させるものである。前記プレス成形手段は、所要厚さの離型剤層が形成された金型の平滑なプレス面に成形対象としてガラス材を載置し、ガラス材を軟化点付近まで加熱した後、加圧成形し、その後冷却し、ガラス基板を成形するものである。
【００３５】
このガラス基板の製造装置によれば、離型剤層が所要厚さに薄層化された金型を用いてガラス材をプレス成形するので、上記同様に、優れた離型性のもとで高度に表面平滑性・平坦性に優れたガラス基板を継続的に生産性良く得ることができる。特に、磁気ディスクなどの情報記録媒体のガラス基板作製を有利に展開することができる。
【００３６】
上記ガラス基板の製造装置において、次のような金型を備えるものが好ましい。すなわち、中心部に凹所が形成された中型と、中型をその背面側から支持する金型本体とを含み、中型が金型本体に対して装着および分離自在に構成されている金型である。
【００３７】
このガラス基板の製造装置によれば、凹所内周面を含めて離型剤層が所要厚さに薄層化された凹所付き中型を伴う金型を用いてガラス材をプレス成形するので、上記同様に、優れた離型性のもとで高度に表面平滑性・平坦性に優れた軸付きガラス基板を継続的に生産性良く得ることができる。特に、磁気ディスクなどの情報記録媒体の軸付きガラス基板作製を有利に展開することができる。
【００３８】
上記のプレス成形方法において、別の観点から本発明を次のように展開することも好ましい。それは、塗布した離型剤層の余剰層部分の除去に代えて、離型剤残留物を除去するものである。すなわち、金型の少なくともプレス面に離型剤を塗布して離型剤層を形成し、次いで、離型剤層が形成された前記金型を用いてプレス成形を行うプレス成形方法であって、前記プレス成形の所定回数の終了ごとに前記金型におけるプレス成形後の離型剤残留物を除去し、再度前記プレス面に離型剤塗布により離型剤層を形成する工程に回帰するものである。なお、プレス成形は、金型プレス面に成形素材を載置し、加熱しながら型締めして所定形状に成形し、型開き後、成形品を取り出すという複数過程を繰り返すものである。
【００３９】
このプレス成形方法によれば、離型剤残留物の蓄積が抑制され、離型性の劣化を許容範囲内に収めることができる。その結果、良好な離型性を維持した状態でのプレス成形が可能となり、プレス成形品の品質を継続的に良品質にすることができる。
【００４０】
上記において、前記の離型剤残留物の除去については、柔軟体を用いて離型剤層を擦り、離型剤残留物を取り除くようにすること、あるいは、加熱または有機溶剤もしくは酸による化学的処理により、離型剤残留物を取り除くようにすることが好ましい。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかわる成形用金型の製造方法およびプレス成形方法の実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。
【００４２】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における成形用金型の製造方法を図１〜図３に基づいて説明する。各図の（ａ）は概略的な斜視図、（ｂ）は要部の拡大断面図である。
【００４３】
図１において、１は金型であって、例えばタングステンカーバイドなどの超硬合金で構成されている。この金型１は円筒状に加工されており、中心部に凹所（円孔）２が軸方向に沿って貫通状態に形成されている。この凹所２は軸付きガラス基板の軸部を形成するためのものである。金型１のプレス面１ａおよび凹所２の内周面の離型性を良くするために、例えば離型剤噴霧口３からプレス面１ａおよび凹所２の内周面に離型剤を噴霧する。この際、金型１を回転させることにより、プレス面１ａおよび凹所２の内周面の全面に離型剤を均等に塗布する。離型剤としては、例えば炭素数８〜１８の高級脂肪酸を主成分とし、これにＮａやＣａなどの金属を添加した脂肪酸金属塩が好ましい。離型剤層５Ａの厚さは通常５０ｎｍ以上となり、離型に必要な量以上の離型剤が塗布された状態となる。そこで、余剰分を含む離型剤層５Ａの表層側を取り除くことにする。取り除かれることとなる離型剤層５Ａを仮の離型剤層と呼ぶ。つまり、離型剤噴霧口３から塗布されて凹所２の内周面に形成されたものが仮の離型剤層５Ａである。
【００４４】
図２に示すように、仮の離型剤層５Ａを薄層化するのに、例えば不織布からなる柔軟体４ａを支持棒４ｂに取り付けた擦り棒４を用いる。柔軟体４ａは回転楕円体状に構成されている。金型１を回転させながら、擦り棒４の柔軟体４ａを金型１の凹所２内に挿入し、凹所２の内周面に柔軟体４ａを擦りつけることにより、仮の離型剤層５Ａにおける表層側の余剰厚み相当の余剰層部分５ａを取り除いて薄層化する。この薄層化により所要厚さの離型剤層５が現出する。擦り棒４の柔軟体４ａの径は凹所２の内周面よりも少し大きい。したがって、柔軟体４ａは、その弾性により凹所２の内周面に押圧される。擦り棒４の柔軟体４ａを凹所２に押し込み、凹所２の内周面の全面に均一に押し付けた状態で、金型１を回転させることにより、凹所２の内周面を同時に擦る。これにより、余剰層部分５ａを均一に取り除くことができる。なお、プレス面１ａ上の仮の離型剤層の余剰層部分の除去については、後述する図８の方式で行えばよい。
【００４５】
図３は余剰層部分５ａが除去された後の金型１を示す。この金型１の凹所２の内周面およびプレス面１ａには所要厚さの離型剤層５が形成されている。この離型剤層５の厚さは１〜１０ｎｍとなり、離型効果は十分にある。それでいて、過剰な離型剤が実質的にゼロになるため、離型剤層５の形成と成形を繰り返し行っても、離型剤残留物の蓄積も最小限に抑えられる。よって離型性が劣化することがないため、連続して成形を繰り返すことができ、ガラス成形品の製造を効率良く行うことができる。
【００４６】
なお、本実施の形態では擦り棒における柔軟体の材質を不織布としたが、無塵布やウレタン等の、離型剤を拭い取る効果がある材質であれば他のどのような材質のものでも良い。
【００４７】
また、金型の材質を従来例と同様にタングステンカーバイドなどの超硬合金としたが、金型として用いることができる硬度や耐久度を有しており、所望のガラス成形品の形状を得られるものならば、他のどのような材質のものを用いても良い。
【００４８】
（実施の形態２）
図４〜図８は本発明の実施の形態２におけるガラス成形品の製造方法を示す概略的な斜視図である。
【００４９】
図４は金型表面に離型剤を塗布する工程を示している。金型６を回転させながら、離型剤噴霧口７から金型６に向けて離型剤８を噴霧し、金型６の表面の所望の領域に離型剤８を塗布する。ここでは、離型剤層余剰層部分の除去の方法については、実行しなくてもよい。もっとも、必要性があれば実行してもよい。
【００５０】
次に、図５に示すように、ガラス材９を下側の金型６の上に載置した後、図６に示すように上下一対の金型６，６を加熱し、両金型６，６でガラス材９を挟持加圧することにより、所望の形状のガラス基板１０を作製する。
【００５１】
ガラス材を取り替えながら、図４から図７までの工程を繰り返すと、金型６の表面には離型剤残留物が蓄積されるようになる。そこで、上記繰り返しの工程を所定回数行った後、図８に示すように、例えば不織布からなる柔軟体を表面に取り付けた回転式の擦り棒１１を用いて金型６の表面を押圧摩擦することにより、金型６の表面に蓄積された離型剤残留物を除去する。これにより、金型とガラス成形品の離型性が劣化することを防止でき、効率的にガラス成形品を生産することができる。
【００５２】
なお、本実施の形態においては、離型剤を塗布する面を金型の上面である平面とし、擦り棒を上面に沿う形状のものとしたが、離型剤を塗布する面は他のどのような形状でもよい。
【００５３】
また、蓄積された離型剤残留物を除去するのに擦り棒を用いたが、それに代えて、例えば加熱によって除去したり、あるいは、有機溶剤または酸を用いた化学処理によって除去してもよく、蓄積された離型剤残留物を除去できる方法ならば他のどのような方法を用いても構わない。
【００５４】
（実施の形態３）
図９は本発明の実施の形態３におけるガラス基板の製造装置を示す概略断面図である。図９において、Ａ１は仮離型剤層形成手段、Ａ２は離型剤層厚さ適正化手段、Ａ３はプレス成形手段である。仮離型剤層形成手段Ａ１は、離型剤塗布室２０において中型２１のプレス面および凹所内周面に離型剤を塗布して仮の離型剤層を形成するものであり、離型剤層厚さ適正化手段Ａ２は、中型２１の凹所内周面に形成された仮の離型剤層における余剰層部分を取り除いて薄層化し、所要厚さの離型剤層を現出させるものである。プレス成形手段Ａ３は、プレス室３０において、金型の平滑なプレス面に成形対象としてガラス材を載置し、ガラス材を軟化点付近まで加熱した後、加圧成形し、その後冷却し、ガラス基板を成形するものである。
【００５５】
仮離型剤層形成手段Ａ１は、中型２１を載置固定して回転するターンテーブル２２と、ターンテーブル２２を駆動回転するモータ２３と、ターンテーブル２２上の中型２１に対して離型剤を噴霧する離型剤噴霧器２４などから構成されている。
【００５６】
離型剤層厚さ適正化手段Ａ２は、中型２１の凹所に挿入する擦り棒２５と、擦り棒２５を出退させるとともに駆動回転するシリンダモータ２６などから構成されている。擦り棒２５は図２と同様のもので、柔軟体を支持棒に取り付けたものである。
【００５７】
プレス成形手段Ａ３は、次のように構成されている。
【００５８】
３０はプレス室、３１はシリンダを利用した押圧機構、３２ａは上側の押圧子、３２ｂは下側の押圧子、３３ａは上側のヒータブロック、３３ｂは下側のヒータブロック、３４は上側の金型、３５はガス導入口、３６は出し入れ処理室、３７は移載機である。下側の押圧子３２ｂの上にヒータブロック３３ｂが載置固定され、ヒータブロック３３ｂ上に金型３８が載置固定されている。この金型３８は、金型本体３９、胴型４０および前記の中型２１からなる。ヒータブロック３３ｂの上に金型本体３９が載置固定され、金型本体３９に胴型４０が嵌合され、胴型４０に落とし込むようにして中型２１が金型本体３９の上に載置されている。下側の金型３８のうちの中型２１に対して、上述の離型剤層の形成が行われる。
【００５９】
以下、ガラス基板を製造する手順を説明する。
【００６０】
中型２１を図示しない移載機により離型剤塗布室２０に搬入し、ターンテーブル２２上に載置固定する。仮離型剤層形成手段Ａ１における離型剤噴霧器２４から離型剤を中型２１に向けて噴射する。このとき、モータ２３を駆動してターンテーブル２２を回転させる。これにより、回転中の中型２１の凹所内周面に対して余剰層部分を含む仮の離型剤層が形成される。中型２１のプレス面にも離型剤層を形成する。
【００６１】
次に、離型剤層厚さ適正化手段Ａ２におけるシリンダモータ２６を伸張させて擦り棒２５の柔軟体を中型２１の凹所内に挿入し、シリンダモータ２６を駆動することにより、中型２１の凹所内周面に形成された仮の離型剤層から余剰層部分を除去して所要厚さ（１〜１０ｎｍ）の離型剤層を現出させる。
【００６２】
次に、離型剤層を形成した中型２１を図示しない移載機を用いて離型剤塗布室２０から取り出した上で、プレス室３０内に移載し、胴型４０に嵌め込むようにして金型本体３９の上に載置し、金型３８の組み立てを行う。ガス導入口３５より窒素ガスをプレス室３０内に導入して窒素雰囲気とする。移載機３７にガラス材４１を吸着保持し、出し入れ処理室３６からプレス室３０にガラス材４１を搬入し、金型３８における中型２１のプレス面上に載置する。次いで、上下のヒータブロック３３ａ，３３ｂに通電して上下の金型３４，３８を加熱しながら、押圧機構（シリンダ）３１を伸張させて上側の金型３４を下降させ、下側の金型３８の上に載置してあるガラス材４１の上に上側の金型３４のプレス面を押圧する。この状態で、ガラス材４１の昇温を待つ。すなわち、ガラス材４１がそのガラス軟化点温度付近まで昇温されるのを待って、押圧機構３１をさらに伸張し、上側の金型３４を胴型４０の上面に当接するまで下降し、上下の金型３４，３８によりガラス材４１に所定の圧力を印加する。この加熱加圧を所定時間にわたって継続することにより、胴型４０によって厚み規制した状態で、ガラス材４１をプレス成形する。加熱加圧されたガラス材４１は軟化し上下の金型３４，３８の表面形状が転写される状態に成形され、ガラス基板となる。
【００６３】
次に、上下のヒータブロック３３ａ，３３ｂに対する通電を停止し、上下の金型３４，３８およびガラス基板をガラス転移点温度以下まで冷却する。所定温度までの冷却が行われると、押圧機構３１を収縮させて上側の金型３４を上昇させ、型開きする。中型２１のプレス面および凹所内周面には所要厚さの離型剤層が形成されているため、型開き時の軸付きガラス基板の離型性が良い。特に、中型凹所からの軸部の離型が良好に行われる。余剰層部分はあらかじめ取り除かれていて、凹所内周面の離型剤層は必要最小限の厚さとなっているため、離型剤残留物の発生は充分に抑制することができる。
【００６４】
上記において、プレス室３０の窒素雰囲気は、少なくともガラス材４１に対する加熱加圧の開始初期から所要の冷却が完了するまで継続する。窒素雰囲気中でプレス成形を行うことにより、離型膜の酸化を防止し、離型効果を安定に発揮させる。
【００６５】
次いで、移載機３７を用いて、成形されたガラス基板を出し入れ処理室３６に移載し、さらに外部に取り出す。このガラス基板は、磁気ディスク用のガラス基板に必要な高精度な平滑性を有している。
【００６６】
一方、金型本体３９の上に載置されていた中型２１を図示しない移載機で取り出し、離型剤塗布室２０に戻し、再度、上記と同様に仮離型剤層形成手段Ａ１と離型剤層厚さ適正化手段Ａ２とにより、中型２１の凹所内周面に所要厚さの離型剤層を形成する。離型剤残留物がきわめて少ないので、繰り返しの離型剤層形成を行っても、凹所内周面の離型剤層の精度は良好な状態に維持される。凹所内周面に離型剤層が形成された中型２１をプレス室３０に戻し、上記と同様にしてガラス材４１のプレス成形を行う。このようにしてプレス成形を繰り返し行っても、離型剤残留物の蓄積は良好に抑制することができ、離型性が劣化することがないため、連続して成形を繰り返すことができ、効率的なガラス成形品の製造が行える。
【００６７】
以上のような手順でのプレス成形の繰り返し回数が所定回数に達すると、離型剤層を完全除去した上で離型剤層の再生を行う。この離型剤層の除去においては、前もって、水または酸性水溶液を用いて中型２１のプレス面を洗浄することが望ましい。あらかじめ洗浄しておくと、成形過程でガラス材４１より溶出したアルカリ成分をあらかじめ除去でき、洗浄による離型剤層の除去が良好になる。
【００６８】
離型剤層の完全除去においては、加熱処理、酸素プラズマ処理、不活性ガスによるスパッタ処理、酸への浸漬処理のうち少なくとも１種類以上の処理を行う。酸への浸漬処理による離型膜除去の場合は、硫酸、硝酸などの酸を用いることができる。効率を上げるため、超音波を併用してもよい。
【００６９】
なお、上記の製造装置においては、凹所付きの中型を中心に説明したが、離型剤を塗布する金型の面は平面でもよく、平面に離型剤を塗布した後に平面上に擦り棒を押し付けて余剰層部分を除去し、所要厚さの離型剤層を現出するのでもよい。また、擦り棒に代えて、遠心力などを用いて余剰層部分を除去するのでも構わない。この際、揮発性成分を含む離型剤を用いると離型剤層を薄くすることができ、効果的である。また、移載機を有する場合を示したが、移載機はなくても構わない。
【００７０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、仮の離型剤層から余剰層部分を除去することで所要厚さの離型剤層の形成を容易に実現するとともに、プレス成形において離型膜過剰分の剥離がなく、離型剤残留物が発生しない良品質な金型を効率良く作製することができる。そして、この金型を用いてプレス成形を行うと、プレス成形の繰り返しにかかわらず、離型剤残留物の発生が抑制され、優れた離型性のもとで表面平滑性に優れたプレス成形品を生産性良く得ることができる。
【００７１】
また、離型剤余剰層部分を除去しない場合に、プレス成形の所定回数の終了ごとに離型剤残留物を除去して離型剤層を再生するので、金型における離型剤残留物の蓄積を防止し、その結果、良好な離型性を維持した状態でのプレス成形が可能となり、プレス成形品の品質を継続的に良品質にすることができる。
【００７２】
本発明は、情報記録媒体のガラス基板、特に軸付きガラス基板のプレス成形において、表面平滑性・平坦性に優れた良品質のガラス基板を生産性良く製造する上で非常に有利な展開をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における成形用金型の製造方法において離型剤を塗布する状態を示す概略的な斜視図と要部の拡大断面図
【図２】本発明の実施の形態１における成形用金型の製造方法において擦り棒を用いて離型剤余剰層部分の除去の様子を説明するための概略的な斜視図と要部の拡大断面図
【図３】本発明の実施の形態１における成形用金型の製造方法において所要厚さの離型剤層が形成された金型（中型）を示す概略的な斜視図と要部の拡大断面図
【図４】本発明の実施の形態２におけるガラス成形品の製造方法において離型剤を塗布する状態を示す概略的な斜視図
【図５】本発明の実施の形態２におけるガラス成形品の製造方法においてガラス材を金型上に載置した状態を示す概略的な斜視図
【図６】本発明の実施の形態２におけるガラス成形品の製造方法において型締めによりプレス成形を行っている状態を示す概略的な斜視図
【図７】本発明の実施の形態２におけるガラス成形品の製造方法において型開きで得られたガラス基板を示す概略的な斜視図
【図８】本発明の実施の形態２におけるガラス成形品の製造方法において離型剤残留物の除去の様子を示す概略的な斜視図
【図９】本発明の実施の形態３におけるガラス基板の製造装置を示す概略断面図
【図１０】従来技術において金型に離型剤を塗布する状態を示す概略的な斜視図
【図１１】従来技術においてプレス成形を繰り返し行った後の金型に離型剤残留物が蓄積された状態を示す概略的な斜視図
【符号の説明】
１　金型
２　凹所
３　離型剤噴霧口
４　擦り棒
４ａ　柔軟体
４ｂ　支持棒
５　所要厚さの離型剤層
５Ａ　仮の離型剤層
５ａ　余剰層部分
６　金型
７　離型剤噴霧口
８　離型剤
９　ガラス材
１０　ガラス基板
１１　擦り棒
２０　離型剤塗布室
２１　中型
２２　ターンテーブル
２４　離型剤噴霧器
２５　擦り棒
３０　プレス室
３１　押圧機構
３３ａ，３３ｂ　ヒータブロック
３４　上側の金型
３７　移載機
３８　下側の金型
３９　金型本体
４０　胴型
４１　ガラス材
Ａ１　仮離型剤層形成手段
Ａ２　離型剤層厚さ適正化手段
Ａ３　プレス成形手段
【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】
2004131315.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004131315.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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