(57)【要約】【課題】ガラス材のプレス成形における高温高圧下の繰り返しに対して、金型の表面荒れを防止し、金型を長寿命化する。【解決手段】プレス成形の過程を、主として全体的な形状の形成を行う第１の工程と、主として高度に平滑な金型プレス面をプレス成形品に精密に転写する第２の工程との２工程に機能分離する。これにより、第２の工程での厚さ管理が行いやすく、加熱加圧変形の際の活性な腐食ガス（Ｈ２Ｏ）の発生を抑制し、金型の腐食を確実に防止でき、結果として金型を長寿命化できる。すなわち、第１の工程および第２の工程を伴うプレス成形の繰り返しにおいて、少なくとも、第２の工程で、その金型の保護膜劣化を防止し、金型の耐久性・寿命を向上させることができ、長期にわたって、良品質のガラス成形品を生産性良く製造することができる。【選択図】　図１
2004083355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス材から目標とするガラス成形品の形状に近似するプレス素材を作製する第１の工程と、
前記目標近似形状のプレス素材に対して加熱を伴うプレス成形を施して前記目標とするガラス成形品を作製する第２の工程とを含むガラス成形品のプレス成形方法。
【請求項２】
前記第１の工程は、前記目標近似形状のプレス素材の厚さが前記目標とするガラス成形品の厚さの１．３倍以下、好ましくは１．２倍以下、さらに好ましくは１．１倍以下となる条件で、前記プレス素材を作製する請求項１に記載のガラス成形品のプレス成形方法。
【請求項３】
前記第１の工程は、前記ガラス材に対して加熱を伴うプレス成形を施して前記目標近似形状のプレス素材を作製する請求項１または請求項２に記載のガラス成形品のプレス成形方法。
【請求項４】
前記第２の工程は、前記第１の工程で用いる一対の金型のうち少なくとも一方の金型を変更して実施する請求項３に記載のガラス成形品のプレス成形方法。
【請求項５】
前記第２の工程は、雰囲気減圧下で実施する請求項１から請求項４までのいずれかに記載のガラス成形品のプレス成形方法。
【請求項６】
前記目標とするガラス成形品が円板状のガラス基板である請求項１から請求項５までのいずれかに記載のガラス成形品のプレス成形方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれかに記載のプレス成形方法を用いて、前記ガラス成形品として情報記録媒体用のガラス基板を製造するガラス基板の製造方法。
【請求項８】
ガラス材を加熱加圧して目標とするガラス成形品の形状に近似するプレス素材をプレス成形する第１の一対の金型と、
前記目標近似形状のプレス素材を加熱加圧して目標とするガラス成形品をプレス成形する第２の一対の金型とを備えるガラス成形品のプレス成形装置。
【請求項９】
前記第１の一対の金型と前記第２の一対の金型とにおいて、一対をなす下金型と上金型のうち一方の金型を兼用の金型に構成する請求項８に記載のガラス成形品のプレス成形装置。
【請求項１０】
前記兼用の金型を位置可変式に構成してある請求項９に記載のガラス成形品のプレス成形装置。
【請求項１１】
前記兼用の金型は位置固定で、前記兼用の金型と対をなす非兼用の各金型を位置可変式に構成してある請求項９に記載のガラス成形品のプレス成形装置。
【請求項１２】
請求項８から請求項１１までのいずれかに記載のプレス成形装置を備え、前記ガラス成形品として情報記録媒体用のガラス基板を製造するガラス基板の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス成形品のプレス成形方法およびプレス成形装置に関する。本発明はまた、主として情報記録媒体用の超平滑なガラス基板の製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスクなどの情報記録媒体における高密度な記録性能は、基板材料に大きく依存する。情報記録媒体に適した基板材料としてガラスが注目されている。
ガラスは、強度が大きく耐熱性が良好である上に、表面硬度が高く酸化セリウム等を使用した高精度な精密研磨が可能で、優れた平滑性が得られるからである。
これらの特性は、外部記憶装置の小型化、保磁力の向上および磁気ヘッドの低浮上高さ化（低フライングハイト化）に寄与する。
【０００３】
情報記録媒体用のガラス基板のプレス成形方法は、成形用金型を用いてガラス材に対して加熱を伴うプレス成形を施こし、金型の超平滑面を転写すものである。このプレス成形方法は、品質が安定しているとともに、後加工が不要で生産性が高いなどの利点があり、広く検討されている。
【０００４】
このような情報記録媒体に対して上述したプレス成形を行う成形方法においては、以下のように成形が行われる。
【０００５】
図６は従来の情報記録媒体用のガラス基板のプレス成形装置の概略構成を示している。図６において、１は上金型、２は下金型、３は上金型１を保持する上側のステージ（プレスヘッド）、４は下金型２を保持する下側のステージ（プレスヘッド）、５，６はステージ３，４に内蔵されたヒータ、７はプランジャ、８はガラス材である。
【０００６】
下金型２の上にガラス材８を置き、プランジャ７を動作させて上金型１を下動し、上金型１と下金型２でガラス材８を上下から挟み込む。ヒータ５，６の昇温によりステージ３，４および上金型１、下金型２を介してガラス材８を軟化点温度付近まで加熱する。次に、プランジャ７の加圧によりガラス材８を所要厚さ寸法になるまでプレスする。その後、型締め状態で冷却した後、型開きして成形されたガラス基板を取り出す。
【０００７】
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は中心部に凹所が形成されている。その凹所は、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。
【０００８】
図７（ａ），（ｂ）は軸付きガラス基板に対する金型構成を示す。上金型１および下金型２のプレス面には保護膜１ａ，２ａが形成されている。下金型２の中心部にはガラス基板の軸部に対応して凹所２ｂが形成されている。上記と同様にしてガラス材８をプレス成形することにより、凹所２ｂに対応した軸部９ａを有するガラス基板９が得られる。
【０００９】
金型母材のプレス面に下地層を介して形成される上記の保護膜１ａ，２ａとしては、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、レニウム（Ｒｅ）、タンタル（Ｔａ）などの硬度の高い金属薄膜が用いられる。保護膜により、繰り返し成形によるプレス面の破損を防止するとともに、被成形ガラス材との反応を防止して離型性を高める。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、同一金型を用いてプレス成形を繰り返し行っているうちに、金型プレス面の保護膜が劣化してしまうという問題がある。保護膜の劣化はプレス面の表面粗さの増大すなわち表面荒れを招き、結果として、プレス成形品（ガラス基板）に要求される高度な表面平滑性・平坦性を阻害してしまう。つまりは、金型としての耐久性、寿命に影響を及ぼす。
【００１１】
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、加熱を伴うプレス成形の繰り返しにおける保護膜劣化の原因を究明することを通じて対策を講じることにより、長期にわたるプレス成形の繰り返しにおいても保護膜劣化を抑制し、金型の耐久性・寿命を向上させ、ガラス成形品の生産性を向上させることを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、保護膜劣化の原因を究明すべく鋭意研究を行った。その結果、次のような知見を得た。すなわち、ガラス材は、過酷な高温・高圧下で一対の金型により強制変形を受けると、ガラスが内包している水分を活性な腐食ガスとして噴出させる。この活性な腐食ガス（Ｈ２Ｏ）が金型プレス面の保護膜（金属薄膜）に接触し、化学反応を起こして保護膜を腐食する。その結果、金型プレス面の表面粗さが劣化し、金型寿命に悪影響を及ぼす。
【００１３】
そこで、この知見に基づいて、本発明は、次の手段を講じることにより上記の課題の解決を図る。
【００１４】
素材であるガラス材を出発材料として、目標とするガラス成形品（目標成形品）を作製するに、従来方式の高温・高圧下でガラス材から一気に目標成形品をプレス成形することに代えて、本発明は新たに２段構え方式を採用する。２段構え方式は、第１の工程と第２の工程とからなる。第１の工程において、ガラス材から目標とするガラス成形品の形状に近似するプレス素材（中間部材）を作製する。第２の工程において、前記の目標近似形状のプレス素材に対して加熱を伴うプレス成形を施して目標とするガラス成形品を作製する。第１の工程は、主として、全体的な形状の形成を行うものであり、第２の工程は、主として、高度に平滑な金型プレス面をプレス成形品に精密に転写するものである。第１の工程と第２の工程とで機能分離を行っているのである。なお、第１の工程のプレス素材そのものは、必ずしもプレス成形で作製する必要はない。
【００１５】
高温・高圧下で一対の金型によりガラス材を所定形状、所定寸法にプレス成形する過程において、加圧変形されたガラス材から活性な腐食ガス（Ｈ２Ｏ）が噴出することの条件は、本発明者らが研究した経緯の中では、ガラス材収縮の変形率がある一定の基準値（臨界値）を超えることにあると推定される。温度や圧力も要因である可能性はあるが、直接的には変形率であると考えられる。
【００１６】
ここで、目標成形品を得る際のガラス材の変形率を臨界値より小さく制限することにより、活性な腐食ガスの噴出を防止するという対策が考えられる。変形率を臨界値より小さく制限した上で、所定形状・所定寸法の目標成形品をプレス成形によって得るための技術として、本発明は、上記の２段構え方式を採用するのである。
【００１７】
ガラス材から目標成形品までを一気にプレス成形すると、変形率が臨界値を超えてしまう。そこで、予備的に目標成形品の形状に近似するプレス素材（中間部材）を作製しておく。この目標近似形状のプレス素材は、その形状・寸法が、次の条件で設定されるものである。その条件とは、このプレス素材から目標成形品へプレス成形したときの変形率が臨界値を下回るということである。中間部材としてのプレス素材は、これを目標成形品までプレス成形しても、変形率が臨界値を超えることはなく、したがって、プレス素材（ガラス）から活性な腐食ガス（Ｈ２Ｏ）が噴出することもない。
【００１８】
このような要件のために、第１の工程で、ガラス材から前記の中間部材としてのプレス素材を作製することとしているのである。すなわち、ガラス材から目標成形品の形状に近似するプレス素材を作製する。中間部材としてのプレス素材に求められるのは、変形率の臨界値についてであり、表面平滑性については、必ずしもプレス素材には求める必要はない。すなわち、ガラス材から目標近似形状のプレス素材を作製するにおいては、これを必ずしもプレス成形で行う必要はない。プレス成形で行ってもよいし、あるいは、プレス成形ではなく、切り出しなど他の方式であってもよい。
【００１９】
以上のように、目標近似形状のプレス素材に対して加熱を伴うプレス成形を行って目標成形品をまでプレス成形しても、変形率は臨界値を超えず、プレス素材からの腐食ガスの噴出も生じない。
【００２０】
ただし、第１の工程にプレス成形を採用する場合には、次のような考え方が基礎となる。ガラス材をプレス成形して目標近似形状のプレス素材を作製するときには、ガラス材から活性な腐食ガス（Ｈ２Ｏ）が噴出する可能性がある。この腐食ガスは金型保護膜を劣化させる。ここで、本発明は、第１の工程での腐食ガスの噴出、それに伴う保護膜劣化については、これをやむを得ぬものとして許容するのである。最終的に必要となるのは高度に表面平滑性に優れたガラス成形品であるが、このガラス成形品は、直接的にはプレス素材からのプレス成形で得られるのであって、ガラス材からのプレス成形で得られるのではない。したがって、第１の工程で用いる金型と第２の工程で用いる金型を別々にすればよい。第１の工程でガラス材からプレス素材をプレス成形するときに噴出した腐食ガスが金型プレス面を劣化させても、第２の工程でプレス素材からガラス成形品をプレス成形するときは劣化のない別の金型を用いることで、高度に表面平滑性に優れたプレス成形を行うことができる。さらに、第２の工程では、変形率が臨界値を超えないので、プレス素材からは腐食ガスは噴出せず、したがって、第２の工程で用いる金型プレス面には劣化をもたらさない。第１の工程の金型は劣化することがあっても、第２の工程の金型は劣化を免れる。第１の工程で劣化した金型を用いてプレス成形を行って得られたプレス素材は、表面平滑性が劣る可能性がある。
しかし、このプレス素材は中間部材であって、これには高度な平滑性は必ずしも要求されない。表面平滑性がやや劣るプレス素材となっても、第２の工程を経ることで、高度に表面平滑性に優れた状態へ移行させることができる。第２の工程では、腐食ガスの噴出がなくプレス面劣化を免れ、プレス面の高度な平滑性を維持することができるからである。この金型の高度な平滑性を転写して得られるガラス成形品は、高度に表面平滑性に優れたものとなる。そのことが、繰り返しのプレス成形において維持される。
【００２１】
以上のように、第１の工程および第２の工程を伴うプレス成形の繰り返しにおいて、少なくとも、第２の工程で、その金型の保護膜劣化を防止し、金型の耐久性・寿命を向上させ、長期にわたって、良品質のガラス成形品を生産性良く製造することができる。
【００２２】
上記の変形率臨界値を具体的に考察する。目標成形品の厚さをｔ０として、中間部材としてのプレス素材の厚さｔは、〔ｔ≦１．３×ｔ０〕とするのがよく、好ましくは、〔ｔ≦１．２×ｔ０〕がよく、さらに好ましくは、〔ｔ≦１．１×ｔ０〕とするのがよい。すなわち、プレス素材厚さｔについて、目標成形品厚さｔ０の１．３倍を超えない厚さまで厚さ制限をかける。１．３倍ではわずかに腐食ガス（Ｈ２Ｏ）の噴出が認められるが、その噴出量は金型プレス面劣化の程度において許容レベル以下となるからである。第２の工程の金型の寿命延長を期するなら、目標成形品厚さｔ０の１．２倍以下に抑えるのがよい。腐食ガス（Ｈ２Ｏ）の噴出量は変形率の減少に伴って減少する。腐食ガスの噴出を実質的にゼロにするには、目標成形品厚さｔ０の１．１倍以下とすればよい。この場合は、金型寿命は充分に長いものとなる。プレス素材厚さｔの下限は目標成形品厚さｔ０を超える値である。プレス素材厚さｔは、目標成形品厚さｔ０を上回る値であって、ｔ０になるべく近い値が好ましい。
【００２３】
上記のプレス成形方法を実施する上で使用されるプレス成形装置については、ガラス材を加熱加圧して目標とするガラス成形品の形状に近似するプレス素材をプレス成形する第１の一対の金型と、前記目標近似形状のプレス素材を加熱加圧して目標とするガラス成形品をプレス成形する第２の一対の金型とを備えたものとして構成する。なお、これとは別に、第２の一対の金型と、ダイレクト成形の金型装置との組み合わせや、ガラス材切り出し装置との組み合わせでもよい。
【００２４】
上記のようなガラス成形品のプレス成形装置において、第１の工程で用いる一対の金型と第２の工程で用いる一対の金型について考察すると、第１の工程での金型は腐食ガスによって劣化が進行する可能性が高いことから、第２の工程に転用しないのがよいと考えられる。ただし、プレス成形によって得られるガラス成形品において、その全外周面が均等に高度な平滑性を要求されないものであるなら、要求されない側の金型については、第２の工程に転用することが許容される。高度な平滑性を要求される側の金型については、第１の工程のものとは別の金型を第２の工程で用いるようにする。
【００２５】
一対の金型を上金型と下金型で代表させる場合、一対をなす下金型と上金型のうち一方の金型を兼用の金型に構成する。型開きにおいて、プレス素材は下金型上に載置された状態が一般的である。したがって、上金型側を高度な平滑性のための金型とし、第１の工程と第２の工程とで上金型を変更することとし、下金型は第１の工程と第２の工程とで兼用するようにする。このようにすれば、下金型上にプレス素材を載置したまま、第１の工程から第２の工程へ移行することが可能となり、生産性向上に有利に作用する。
【００２６】
上記の兼用の金型を第１の工程と第２の工程とで兼用する構成としては、次の２通りがある。１つは、兼用の金型の方を位置可変式に構成することである。もう１つは、兼用の金型は位置固定で、前記兼用の金型と対をなす非兼用の各金型の方を位置可変式に構成することである。下金型を兼用の金型とする場合、前者は下金型を第１の工程と第２の工程との間で往復移動させ、後者は上金型を往復移動させる。往復移動については、直線移動でもよいし、旋回移動でもよい。往復移動に代えて、サイクリックな回転移動でもよい。
【００２７】
上記において、第２の工程は、雰囲気減圧下で実施するのが好ましい。第１の工程で得られた目標近似形状のプレス素材の表面がある程度平滑化されている場合、このプレス素材に対して第２の工程で改めて金型を型締めすると、金型プレス面がプレス素材表面に当接するときに、両者間に雰囲気中の気体が封入され、その状態でプレス成形が行われると、封入された気体分子がガラス成形品の表層部に圧入され、気泡を発生させてしまう。これはプレス成形品の表面平滑性を損ねることになる。これに対して、プレス成形の雰囲気を減圧しておけば、雰囲気中の気体分子の数が減少し、改めての型締めの際に金型プレス面とプレス素材表面との間には気体封入が実質的に防止される。したがって、気泡発生に起因する表面平滑性の劣化は防止され、高度に表面平滑性に優れたガラス成形品を作製することができる。
【００２８】
上記したガラス成形品のプレス成形方法は、これを情報記録媒体用のガラス基板のプレス成形に適用すると、その効能を十二分に発揮することができる。この場合に、前記の目標とするガラス成形品は円板状のガラス基板となる。軸付きガラス基板でもよい。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかわるガラス成形品のプレス成形方法／装置の実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、情報記録媒体用の軸付きガラス基板への適用の場合を説明する。
【００３０】
図１は本発明の実施の形態における情報記録媒体用のガラス基板の製造装置（プレス成形装置）の構成の要部を示す正面図である。図２は実施の形態における第１の工程の説明図、図３は実施の形態における第２の工程の説明図である。ここでは、目標とするガラス成形品について、具体的な一例として、直径６４ｍｍ、厚み０．６４ｍｍの軸付きガラス基板を想定する。
【００３１】
図１において、１０は真空チャンバー、１１は下金型、２０は第１の上金型ユニット、３０は第２の上金型ユニットである。下金型１１は、第１の工程と第２の工程とに兼用される構成となっている。下金型１１は、ヒータ１２を内蔵したステージ（プレスヘッド）１３の上面に載置固定されている。ステージ１３は往復式の金型移動機構１４によって往復移動自在に構成されている。金型移動機構１４は、ステージ１３および下金型１１を、第１の工程の第１プレス位置Ｐ１と第２の工程の第２プレス位置Ｐ２との間で往復移動させるように構成されている。第１プレス位置Ｐ１にある下金型１１に対応して第１の上金型ユニット２０が配置されているとともに、第２プレス位置Ｐ２にある下金型１１に対応して第２の上金型ユニット３０が配置されている。
【００３２】
第１の上金型ユニット２０は、第１の上金型２１と、ヒータ２２を内蔵したステージ（プレスヘッド）２３と、第１の加圧プランジャ２４とを備えている。また、第２の上金型ユニット３０は、第２の上金型３１と、ヒータ３２を内蔵したステージ（プレスヘッド）３３と、第２の加圧プランジャ３４とを備えている。
上金型２１，３１はそれぞれステージ２３，３３の下面に保持され、ステージ２３，３３はそれぞれ加圧プランジャ２４，３４の下面に取り付けられている。軸付きガラス基板を目標成形品とする関係で、下金型１１の中心部には軸付きガラス基板の軸部に対応した凹所１１ａが形成されている。軸付きでないガラス基板の場合には、凹所は不要である。下金型１１、第１の上金型２１および第２の上金型３１のそれぞれは、その金型母材のプレス面に保護膜が形成されている。
【００３３】
初めに予備工程として、金型移動機構１４により下金型１１を第１プレス位置Ｐ１に位置決めした状態で、下金型１１の上にガラス材４１を配置する（図１参照）。次いで、真空チャンバー１０を脱気して雰囲気を減圧し、１０００パスカル以下の真空状態に保つ。
【００３４】
続いて、第１の工程を実施する。図２に示すように、第１プレス位置Ｐ１に位置決めされ、ガラス材４１を載置している下金型１１に対して、第１の上金型ユニット２０における加圧プランジャ２４を伸張して、上金型２１と下金型１１で上下からガラス材４１を挟み込む。そして、ヒータ１２，２２によって、ステージ１３，２３を加熱し、下金型１１および第１の上金型２１の温度がガラス軟化点温度（１０７．６５ｐｏｉｓｅ）付近となるように温度制御する。ガラス軟化点温度付近まで昇温すると、次に、加圧プランジャ２４により矢印Ａで示す方向に加圧を行い、ガラス材４１を変形させて成形を行う。この成形における厚さ制御は、次のようにする。
【００３５】
後述する第２の工程でのプレス成形によって得ようとする目標成形品であるガラス基板４３（図３参照）の厚さ（目標成形品厚さ）ｔ０に対して、この第１の工程で得ようとする中間部材としてのプレス素材４２の厚さｔを、１．１倍以下とする。ここでは、一例として、目標成形品厚さｔ０＝０．６４ｍｍとし、プレス素材厚さｔ＝０．７０ｍｍとする（この場合の倍率は、約１．０９４である）。すなわち、図２に示すプレス素材４２の厚さが所定の寸法０．７０ｍｍになるまでプレスを行う。その後、型締め状態のままプレス素材４２をガラス転移点温度以下まで冷却する。この状態の成形ガラスがプレス素材４２である。プレス素材４２の下面中心部は、下金型１１の凹所１１ａに押し込められ、軸部となる。
【００３６】
次に、第２の工程への移行過程を実行する。すなわち、図３に示すように、加圧プランジャ２４を矢印Ｂ方向に引退させて型開きを行い、第１の上金型２１を離脱させる。さらに、金型移動機構１４を動作させて、下金型１１を矢印Ｃの方向へ移動させ、下金型１１を第２プレス位置Ｐ２で停止して、第２の上金型ユニット３０における第２の上金型３１に対向する位置に位置決めする。
【００３７】
そして、第２の工程を実施する。第２の工程でも第１の工程の雰囲気減圧状態（１０００パスカル以下）を維持する。図３に示すように、第２プレス位置Ｐ２に位置決めされ、プレス素材４２を載置している下金型１１に対して、第２の上金型ユニット３０における加圧プランジャ３４を伸張して、上金型３１と下金型１１で上下からプレス素材４２を挟み込む。このとき、プレス素材４２の上側の表面に対して第２の上金型３１の超平滑なプレス面が当接する。しかし、雰囲気減圧下であるので、気体分子がプレス素材４２の表層部に圧入されて気泡になるといったことはない。実験によれば、成形時の雰囲気を大気圧（１．０１３×１０５Ｐａ）に対して１００分の１以下にすれば、実用上問題となる気泡は発生しないことが認められた。そこで、成形時の雰囲気を１０００パスカル以下に保っている。
【００３８】
そして、ヒータ１２，３２によって、ステージ１３，３３を加熱し、下金型１１および第２の上金型３１の温度がガラス軟化点温度（１０７．６５ｐｏｉｓｅ）付近となるように温度制御する。ガラス軟化点温度付近まで昇温すると、次に、加圧プランジャ３４により矢印Ｄで示す方向に加圧を行い、プレス素材４２を変形させて成形を行う。この成形において、目標成形品であるガラス基板４３の厚さ寸法が目標成形品厚さｔ０＝０．６４ｍｍになるまでプレスを行う。その後、型締め状態のままガラス基板４３をガラス転移点温度以下まで冷却する。この状態の成形ガラスがガラス基板４３である。この第２の工程では、プレス成形の厚み管理を厳密に行っているので、活性な腐食ガス（Ｈ２Ｏ）の噴出はなく、腐食ガスによる金型保護膜の劣化もない。
【００３９】
次に、第１の工程への回帰過程を実行する。すなわち、加圧プランジャ３４を引退させて型開きを行い、第２の上金型３１を上方向に離脱させる。さらに、金型移動機構１４を動作せて、下金型１１を矢印Ｃとは反対方向へ移動させ、下金型１１を第１プレス位置Ｐ１で停止して、第１の上金型ユニット２０における第１の上金型２１に対向する位置に位置決めする（図１参照）。
【００４０】
軸付きのガラス基板４３は磁気ディスクなどの情報記録媒体用の基板である。
軸部がない上側の表面は、これが情報記録面となることから、高度な表面平滑性・平坦性が求められる。したがって、プレス素材４２の上側の表面は第２の工程での被転写面とされなければならない。これに対して、ガラス基板４３の軸部４３ａがある下側の表面は情報記録面ではない。したがって、上側の表面ほどには表面平滑性・平坦性は求められない。したがって、プレス素材４２の下側の表面は必ずしも第２の工程での被転写面とする必要はない。そこで、ガラス基板４３の軸部４３ａの側に対応する下金型１１にプレス素材４２を載置したまま、金型移動機構１４を動作させて、下金型１１を第１の工程（第１プレス位置Ｐ１）から第２の工程（第２プレス位置Ｐ２）に移動させている。すなわち、下金型１１を第１の工程と第２の工程とで兼用している。
【００４１】
このような下金型１１の兼用は、生産性の向上をもたらす。それは、次の理由による。もし、第１の工程の下金型と第２の工程の下金型とを別々にすると、第１の工程の終了時点の型開きにおいて、成形されたプレス素材４２を下金型から脱型した上で、別の下金型にセットする必要がある。そのセットにおいては、軸部を下金型の凹所に嵌入しなければならない。この煩わしい脱型および軸部嵌入を伴う再設置が効率を低下させる。下金型を兼用すれば、そのような煩わしさはなく、効率がアップする。
【００４２】
上記において、第１の工程ではプレス成形の際の厚み管理が厳密ではないので、ガラス材４１に対する加熱を伴うプレス成形の際に、ガラス材４１から活性な腐食ガス（Ｈ２Ｏ）が噴出する可能性があり、腐食ガスが噴出すると、金型保護膜が腐食ガスによって劣化する可能性がある。しかし、この第１の工程における金型保護膜劣化は許容することとし、プレス成形の繰り返しの回数が所定回数になるごとに、あるいは、劣化の程度に応じて、金型を交換するか再生すればよい。
【００４３】
図４は、ガラスの変形率とガラスから発生するガス量との関係を表したグラフである。横軸の変形率γは、中間部材としてのプレス素材４２の厚さｔと目標成形品であるガラス基板４３の厚さｔ０との比と定義している（γ＝ｔ／ｔ０）。また、縦軸のガス量Ｖｉは、プレス成形時に発生するガスの量をガス分析装置で計測した結果である（電流値（ｍＡ）換算で得られる）。
【００４４】
図４より、発生するガス量Ｖｉは、変形率γに対してリニアな特性を有し、変形率γが小さいほど減少することが分かる。特に、変形率γが１．１以下の領域では、ガスはほとんど発生しない。従来例における変形率は少なくとも２以上に相当することを考えると、本実施形態における成形方法では、第２の工程でのガス発生量を大幅に低減できることが分かる。
【００４５】
変形率γ＝１．３ではガス量Ｖｉ＝２．４（ｍＡ）であり、これ以下であれば、金型劣化をある程度に抑えることができる。変形率γ＝１．２ではガス量Ｖｉ＝１．０（ｍＡ）であり、これ以下であれば、金型劣化を確実に抑制することができる。変形率γ＝１．１でガス量Ｖｉ＝０（ｍＡ）であり、理想的には変形率γを１．１以下とするのがよい。
【００４６】
図５は、本実施形態における金型劣化の推移を示したグラフである。横軸は成形回数（ショット数）を表す。また、縦軸は金型における表面粗さ（Ｒａ（中心線平均粗さ）：ｎｍ）を表す。グラフ中、黒点および実線で示したものが本実施形態における結果である。比較のため、従来例における結果を白丸および破線で示した。比較例の場合、１００ショットで表面粗さＲａ＝８ｎｍとなり、これで許容限界を大きく越えているので、１００ショット以上については実験しなかった。本発明実施形態の場合、図示していないが、１０００ショットでもほとんど変わらず、表面粗さＲａ＝１ｎｍを保っていた。
【００４７】
図５より、本実施形態では、表面粗さの変化がほとんど現れず、従来例に比べて金型の劣化が極めて小さいことが分かる。
【００４８】
以上のように、本実施形態においては、成形過程を、概ねガラス基板の形状に形成する第１の工程と、金型のプレス面を精密に転写し平滑な基板表面を形成する第２の工程とに分離した上で、第２の工程におけるガラスの変形率を管理している。そのことによって、精密な金型面を保持することが要求される第２の工程でガス発生量を格段に低減でき、金型の腐食を大幅に抑えることができる。その結果、金型を長寿命化することができる。
【００４９】
また、上述のように本実施形態の成形装置は、成形時の雰囲気を減圧下（例えば１０００パスカル以下）に保つ構成となっており、気体分子の圧入による気泡発生を防止し、高品質のガラス基板を製造することができる。
【００５０】
なお、本実施形態の成形装置においては、第１の工程で中間部材のプレス素材を作製する方法として、第２の工程と同様ないわゆるリヒート成形工法としたが、本発明は中間部材のプレス素材の製造方法は限定されるものではなく、いわゆるダイレクト成形工法であってもよい。また、第１の工程は、研磨など機械加工によって中間部材のプレス素材を成形する工法であってもよい。上記いずれの場合でも、中間部材のプレス素材からガラス基板への変形率γを上記同様に管理すれば、本実施形態と同様の効果が得られる。
【００５１】
上記において、下金型１１、第１の上金型２１および第２の上金型３１は、いずれもその金型母材を高温機械強度と耐酸化性に優れた構成材料のものとし、具体的には次のものがある。
【００５２】
（１）タングステンカーバイド（ＷＣ）を主成分とする超硬合金
（２）チタンナイトライド（ＴｉＮ）、チタンカーバイド（ＴｉＣ）、クロムカーバイド（Ｃｒ３Ｃ２）、アルミナ、サファイヤ（Ａｌ２Ｏ３）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、窒化硼素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のいずれか
（３）上記（２）のいずれかを主成分とするサーメット（セラミックスと焼結金属との複合材料）
（４）ステンレス、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル合金、モリブデン（Ｍｏ）、モリブデン合金、コバルト（Ｃｏ）、コバルト合金、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、チタン（Ｔｉ）、チタン合金、タンタル（Ｔａ）、タンタル合金、タングステン（Ｗ）、タングステン合金のいずれか
上記において、保護膜については、高温機械強度、耐ガラス反応性に優れた構成材料のものとし、具体的には次のものがある。
【００５３】
（１）白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏｓ）、ルテニウム（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）のいずれか
（２）上記（１）のうち少なくとも１種類以上の金属を含む合金
【００５４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、プレス成形の過程を、主として全体的な形状の形成を行う第１の工程と、主として高度に平滑な金型プレス面をプレス成形品に精密に転写する第２の工程との２工程に機能分離し、かつ第２の工程での厚さ管理を行っているので、加熱加圧変形の際の活性な腐食ガス（Ｈ２Ｏ）の発生を抑制し、金型の腐食を確実に防止でき、結果として金型を長寿命化できる。すなわち、第１の工程および第２の工程を伴うプレス成形の繰り返しにおいて、少なくとも、第２の工程で、その金型の保護膜劣化を防止し、金型の耐久性・寿命を向上させることができ、長期にわたって、良品質のガラス成形品を生産性良く製造することができる。
【００５５】
さらに、第２の工程を雰囲気減圧下で実施することにより、改めての型締めの際の気泡封入を防止し、高度に表面平滑性に優れたガラス成形品を作製することができる。
【００５６】
本発明は、ガラス成形品として情報記録媒体用のガラス基板の成形に適用する場合に、大きな効果をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における情報記録媒体用のガラス基板の製造装置（プレス成形装置）の構成の要部を示す正面図
【図２】本発明の実施の形態における第１の工程の説明図
【図３】本発明の実施の形態における第２の工程の説明図
【図４】本発明の実施の形態におけるガラスの変形率とガラスから発生するガス量との関係を表すグラフ
【図５】本発明の実施の形態における金型劣化の推移を示すグラフ
【図６】従来の情報記録媒体用のガラス基板のプレス成形装置の概略構成を示す正面図
【図７】軸付きガラス基板に対する金型構成を示す正面図
【符号の説明】
１０　真空チャンバー
１１　下金型
１１ａ　凹所
１２　ヒータ
１３　ステージ（プレスヘッド）
１４　金型移動機構
２０　第１の上金型ユニット
２１　第１の上金型
２２　ヒータ
２３　ステージ（プレスヘッド）
２４　第１の加圧プランジャ
３０　第２の上金型ユニット
３１　第２の上金型
３２　ヒータ
３３　ステージ（プレスヘッド）
３４　第２の加圧プランジャ
４１　ガラス材
４２　プレス素材
４３　ガラス基板
４３ａ　軸部
Ｐ１　第１プレス位置
Ｐ２　第２プレス位置
【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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