(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス用下型成形面上に供給された溶融ガラス塊を、前記プレス用下型に対向したプレス用上型の成形面とでプレス成形して肉薄ガラスを製造する方法であって、
前記プレス成形後に前記プレス用上型をプレス成形品上から撤去した後、プレス用下型成形面上からプレス成形品を取り出すまでの間の少なくとも一部の期間、前記プレス成形品上に冷却用上型を載置して前記プレス成形品の上下面の冷却条件をほぼ揃えることで、前記プレス成形品の上下面の冷却状態を均衡させることを特徴とする肉薄ガラスの製造方法。
【請求項２】
前記冷却用上型は、前記プレス成形品との接触面の曲率が成形品の上面の曲率と同一である請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記冷却用上型は、熱容量、表面積、熱伝導率特性、および表面の放射率特性の少なくとも１つがプレス用下型と近似する請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
前記プレス成形品上に冷却用上型を載置する時には、前記冷却用上型は、プレス用下型とほぼ同じ温度に予熱されている請求項１に記載の製造方法。
【請求項５】
前記溶融ガラス塊は、流出する溶融ガラスを所定容量に分断することで形成され、かつ順次間欠的に移動するプレス用下型成形面の上に受けられ、
前記プレス成形は、前記プレス用下型が対向したプレス用上型が設置される所定の位置で停止し、プレス用上型との間でプレス用下型の停止時間の範囲内の時間で行われ、
前記冷却用上型のプレス成形品への載置は、プレス成形の次の停止位置から、プレス成形品の取り出し位置の前の停止位置まで行われ、
プレス成形品の取り出しは、ガラス屈伏点以下の温度になってから行われ、
取り出し後のプレス成形品は、徐冷される
請求項１に記載の製造方法。
【請求項６】
所定の割り出し位置で間欠停止−回転する円形テーブル上の外周帯域の同一円周上に、割り出し位置に相当する等間隔に交換可能なプレス用下型が配され、
上記テーブルの各下型の停止位置において、少なくとも分断されたガラス塊を受ける位置、上型及び下型でプレス成形する位置、プレス成形品上に予熱した冷却用上型を積載する位置、冷却用上型を取り外す位置、下型上のプレス成形品を取り出す位置が、それぞれ独立して設定でき、
上記プレス成形する位置にプレス用上型を備え、
上記冷却用上型を積載する位置で、プレス成形品上に積載され、冷却用上型を取り外す位置で、プレス成形品上から取り外されることができる冷却用上型を備えることを特徴とする請求項１に記載の製造方法に用いられるための肉薄ガラスの製造装置。
【請求項７】
前記冷却用上型は、熱容量、表面積、熱伝導率特性、および表面の放射率特性の少なくとも１つが、下型と近似する請求項６に記載の製造装置。
【請求項８】
前記冷却用上型をガラス軟化点以下の任意の予熱温度に設定できる加熱装置をさらに含む請求項６に記載の製造装置。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法により製造された肉薄ガラスの主表面を研削及び研磨して情報記録媒体用ガラス基板を得ることを特徴とする情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の製造方法により製造された情報記録媒体用ガラス基板の主表面に少なくとも情報記録層が形成されてなる情報記録体。
【請求項１１】
請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法により製造された肉薄ガラスの主表面を研削及び研磨して光学部品を得ることを特徴とする光学部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続的に流出する溶融ガラスから所要の容量のガラス塊を分断し、形成されたガラス塊を順次プレス成形してガラスレンズや情報記録媒体用基板に用いられる肉薄ガラスを製造する方法、並びに製造装置に関する。さらに、本発明は、この肉薄ガラスに研削、研磨加工を施して光学部品や情報記録媒体用基板を製造する方法に関する。特に本発明は、情報記録媒体用基板のような薄板平板形状や、外径に比して肉薄のガラスブランクをプレス成形し、このガラスブランクを研削、研磨して光学レンズとし、あるいは、情報記録用媒体用基板の場合は更に表面に情報記録層形成して情報記録媒体を作成する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶融ガラスから成形型を用いて直接プレス成形する方法（ダイレクトプレス法）によって、比較的肉薄で曲がりの無い肉薄ガラスを得る方法が知られている。
【０００３】
第一の方法は、特開平５−１０５４５８号公報(特許文献1)に示された方法がある。この方法はダイレクトプレス法におけるある程度限られた時間のプレス成形の際に対称的な熱除去を達成し、成形表面およびガラス温度が全てガラスの軟化点より下でほとんど平衡になるようにするために、溶融ガラスとの実質的接触時間が長い受け成形（下型）表面と対向成形（上型）表面を所定の異なった温度に加熱することを特徴のひとつとしている。
【０００４】
第二の方法は、特開平１０-２３６８３１号公報(特許文献2)に示された方法である。この方法は、プレス成形をガラス内部がガラス転移点より高い温度状態にある時に上型を離して終了し、肉薄板状ガラス内部が（プレス成形時の温度より低く）ガラス転移点より高い温度状態にあるうちに反りを修正するプレスを施すことを特徴とする。
【０００５】
第三の方法は、特開２００4−１０７０９８号公報(特許文献3)に示された方法である。この方法は、プレス成形後に成形型より板状ガラスを取り出した後、ガラスの温度が屈伏点以下かつ歪点を超える温度であるときに、板状ガラスの主表面に圧力を加えるか、ないしは、圧力を加えてアニールすることにより反りを修正することを特徴のひとつとしている。
【特許文献１】特開平５−１０５４５８号公報
【特許文献２】特開平１０-２３６８３１号公報
【特許文献３】特開２００4−１０７０９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ダイレクトプレス方式ではプレス成形後、板状ガラスは一般に下型の上に載置された状態で回転テーブルの回転に伴い移動し、所定の位置に到達したところで回転テーブル脇に設置された取り出し装置により板状ガラスのみが、吸着等の方法で下型上から取り出され、次工程の徐冷装置に移し替えられるのが一般的である。この間（プレス終了して上型が上方に離脱した後、板状ガラスが下型から取り外されるまでの間）、板状ガラスの下面と上面は極めて大きく異なる冷却条件下に置かれることになる。つまり、下面側は、熱容量が比較的大きく、熱伝導率の高い金属性（鋳鉄等）の下型に面接触した状態で（熱伝導により）熱交換が成されるのに対し、上面側はほぼ室温の空気中への放射と対流による熱伝達により熱交換が成されることになる。そのため限られた下型停止時間内での短時間のプレス直後にはまだ塑性変形可能な温度域にあったと考えられる板状ガラス内部が、冷却により固化、熱収縮する際に、上下面の全く異なる冷却条件に置かれ、その結果、プレス時の形状を保つことが難しくなる。特に成形形状が、形状を保つ強度が小さい薄板形状に近い場合は、上下面の冷却速度差によって発生した応力が内部応力として残留しにくく変形（反り、うねり）として解放されやすいことになる。
【０００７】
ここで熱容量が大きく、熱伝導性に優れた下型と面接触している板状ガラス下面は型とほぼ一体のものとして全面で温度差の小さな冷却が実現できるのに対し、上型が離脱した後の上面側は基本的に大気側に露出しており、ガラスが薄ければ薄いほど、気流も含め外気の変動の影響をデリケートに受けやすく、均一な冷却を実現することは難しい。
【０００８】
特許文献1に示された方法は、ガラス塊が下型に接触を開始してから、上型と下型との間でのプレスが終了するまでの板状ガラスへの上型に対する下型の「過剰接触時間」の影響を排除するために、プレス時の下型と上型を異なった温度に維持し、プレス中に板状ガラス中央面を中心にして熱が上下に対称的に除去されることで反りの発生が起こらないとしている。また同時にそのためには板状ガラスから十分な熱が除去されるのに十分な時間板状ガラスをプレスする必要があるとしており、実施例２においては保圧（プレス）時間は１．３５秒から１．６５秒、実施例１，３においては１．５秒と記されている。プレス時間１．５秒を確保しようとした場合、プレス前後の下型の移動、停止に要する時間、上型の下降に要する時間等を含めて考慮すると、分当たりのプレス可能回数は２５枚くらいが限界となり、この長いプレス時間が当該装置での板状ガラスの時間当たり生産数の制約となってしまう問題がある。
【０００９】
また、プレスにおいて、「鋳型表面および板状ガラスの温度が全て板状ガラスの軟化点未満でほとんど平衡になるまでの十分な時間プレスする」と記しているが、軟化点未満であっても屈伏点前後の温度であれば十分に、それ以降板状ガラス上下面が不均一な冷却条件に晒されることで再び反りは発生するという問題もある。従って、この方法は、反りの無い板状ガラスを得る方法としてガラス転移点以下（更に望ましくは歪点以下）の温度に冷却されるまでプレスを継続しない限り十分な方法とは言えない。その場合、プレス時間は更に長くなることになり、当該装置での板状ガラスの時間当たり生産数はその分少なくならざるを得ない。
【００１０】
特許文献2に示された方法は、プレス後板状ガラスがプレス時より低温でガラス転移点より高温域にある時に反り修正のためのプレスを行う方法である。しかし、プレス時と同様、反り修正プレス時の上型との接触により熱交換可能な時間は極限られており、上型の接触により一旦は平面度が改善されたとしても、それ以降ガラス転移点を割り込む温度になるまでは板状ガラス上下面で大きく異なった速度で冷却されることは避けられない。そのため、０．５秒未満程度の短時間のプレス後、板状ガラス上面側に何ら強制冷却操作を加えない場合に比べて特許文献2の段落００４１の表１に示されているように、ある程度の改善効果は見込めるものの、反り量を安定的に０．０３ｍｍ未満にすることは難しい。
【００１１】
特許文献3に示された方法は、成形型より板状ガラスが取り出された後に通常の徐冷（アニール）工程に加え、平面度を改善するために別の工程を要する。そのため、生産コスト増要因になることと、一旦反りが発生した状態で歪点近くまで冷却された板状ガラスを強制的にアニール時に熱を加えて反りを修正しようとした場合、変形に伴う余剰長さ分が平坦化しようとした際に小さなうねりとして除去しきれない現象が避けられないという問題がある。
【００１２】
本発明は、ダイレクトプレス方式において、生産数を大きく減少させることなく、反りの極めて小さな肉薄ガラス成形品を得ることができる製造方法及び肉薄ガラス成形品を製造するための装置を提供することを目的とする。
【００１３】
さらに本発明は上記本発明の製造方法で得られる肉薄ガラス成形品を用いた、情報記録媒体用ガラス基板の製造方法、この製造方法で得られた情報記録媒体用ガラス基板を用いた情報記録体、更地は、本発明の製造方法により得られる肉薄ガラスを用いた、光学部品の製造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】
【００１４】
上記課題を解決するための本発明は以下のとおりである。
［１］プレス用下型成形面上に供給された溶融ガラス塊を、前記プレス用下型に対向したプレス用上型の成形面とでプレス成形して肉薄ガラスを製造する方法であって、
前記プレス成形後に前記プレス用上型をプレス成形品上から撤去した後、プレス用下型成形面上からプレス成形品を取り出すまでの間の少なくとも一部の期間、前記プレス成形品上に冷却用上型を載置して、前記プレス成形品の上下面の冷却状態を均衡させることを特徴とする肉薄ガラスの製造方法。
［２］前記冷却用上型は、前記プレス成形品との接触面の曲率が成形品の上面の曲率と同一である［１］に記載の製造方法。
［３］前記冷却用上型は、熱容量、表面積、熱伝導率特性、および表面の放射率特性の少なくとも１つがプレス用下型と近似する［１］に記載の製造方法。
［４］前記プレス成形品上に冷却用上型を載置する時には、前記冷却用上型は、プレス用下型とほぼ同じ温度に予熱されている［１］に記載の製造方法。
［５］前記溶融ガラス塊は、流出する溶融ガラスを所定容量に分断することで形成され、かつ順次間欠的に移動するプレス用下型成形面の上に受けられ、
前記プレス成形は、前記プレス用下型が対向したプレス用上型が設置される所定の位置で停止し、プレス用上型との間でプレス用下型の停止時間の範囲内の時間で行われ、
前記冷却用上型のプレス成形品への載置は、プレス成形の次の停止位置から、プレス成形品の取り出し位置の前の停止位置まで行われ、
プレス成形品の取り出しは、ガラス屈伏点以下の温度になってから行われ、
取り出し後のプレス成形品は、徐冷される
［１］に記載の製造方法。
［６］所定の割り出し位置で間欠停止−回転する円形テーブル上の外周帯域の同一円周上に、割り出し位置に相当する等間隔に交換可能なプレス用下型が配され、
上記テーブルの各下型の停止位置において、少なくとも分断されたガラス塊を受ける位置、上型及び下型でプレス成形する位置、プレス成形品上に予熱した冷却用上型を積載する位置、冷却用上型を取り外す位置、下型上のプレス成形品を取り出す位置が、それぞれ独立して設定でき、
上記プレス成形する位置にプレス用上型を備え、
上記冷却用上型を積載する位置で、プレス成形品上に積載され、冷却用上型を取り外す位置で、プレス成形品上から取り外されることができる冷却用上型を備えることを特徴とする肉薄ガラスの製造装置。
［７］前記冷却用上型は、熱容量、表面積、熱伝導率特性、および表面の放射率特性の少なくとも１つが、下型と近似する［６］に記載の製造装置。
［８］前記冷却用上型をガラス軟化点以下の任意の予熱温度に設定できる加熱装置をさらに含む［６］に記載の製造装置。
［９］［１］〜［５］のいずれかに記載の製造方法により製造された肉薄ガラスの主表面を研削及び研磨して情報記録媒体用ガラス基板を得ることを特徴とする情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
［１０］［９］に記載の製造方法により製造された情報記録媒体用ガラス基板の主表面に少なくとも情報記録層が形成されてなる情報記録体。
［１１］［１］〜［５］のいずれかに記載の製造方法により製造された肉薄ガラスの主表面を研削及び研磨して光学部品を得ることを特徴とする光学部品の製造方法。
【００１５】
肉薄形状のガラス成形において、反りの発生を抑制する最も効果的な方法は、肉薄ガラスの冷却過程において新たに永久歪みが発生しない温度域（歪点近傍）近くまで、肉薄ガラスを擬似的に「熱的に肉薄でない形状」のまま、両面をできるだけ近い速度で冷却することであると本発明者らは考えた。本発明において、「熱的に肉薄でない形状」にするとは、肉薄ガラスを、変形できないよう形状を規制した状態で、熱容量が比較的大きく、熱伝導率の大きな物体で包み込んでしまうことである。これにより、肉薄ガラス全面がほとんど温度差を持つことなくゆっくり冷却したいという目的を比較的容易に実現できる。包み込んだ物体の外部が比較的大きな熱的な環境変動に晒されても、肉薄ガラス両面上の微小部分毎での冷却速度差は抑制され、反りも残留応力もほとんど発生することなく、歪点を割り込み冷却されることになり、その後不均一な冷却条件に晒されても変形を起こすことはない。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ダイレクトプレス方式での肉薄形状のガラスプレス成形において、肉薄ガラスを下型から取り外して徐冷工程に移送する前ないしは移送後に反り修正のために従来行われていた熱処理を行うことなく、反りの極めて小さな肉薄ガラスを得る成形方法ならびにそのための装置を提供することができる。さらに、本発明によれば、溶融ガラスのもつ熱量を有効に利用することができ、単位時間当たり生産数も犠牲にすることもなく、ダイレクトプレス方式での特に肉薄形状の成形において、例えば、毎分４５枚程度の生産も可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明をより具体的に説明する。
本発明の肉薄ガラスの製造方法は、プレス用下型成形面上に供給された溶融ガラス塊を、前記プレス用下型に対向したプレス用上型の成形面とでプレス成形して肉薄ガラスを製造する方法である。プレス用下型成形面上に供給された溶融ガラス塊を、前記プレス用下型に対向したプレス用上型の成形面とでプレス成形して肉薄ガラスを製造する方法は、すでに知られた方法である。
【００１８】
本発明は、上記方法において、前記プレス成形後に前記プレス用上型をプレス成形品上から撤去した後、プレス用下型成形面上からプレス成形品を取り出すまでの間の少なくとも一部の期間、前記プレス成形品上に冷却用上型を載置して、前記プレス成形品の上下面の冷却状態を均衡させることを特徴とする。
【００１９】
肉薄ガラスの典型的なものは、平面寸法（例えば、円盤形状の場合は直径）に対する最も厚みが薄い部分（最薄部）の厚みの比（最薄部の厚み／平面寸法）が１／５０以下であるようなガラスである。中でも前記比（最薄部の厚み／平面寸法）が１／１０以下のガラスの成形に本発明は好適である。前記比の下限に特に制限はないが、前記比が１／２００以上のガラスの成形により好適であり、１／１００以上のガラスの成形にさらに好適である。こうしたものの典型例は板状ガラスであり、より具体的には円盤状ガラスである。
【００２０】
以下、本明細書において、単に下型、上型と表記する型は、いずれも、プレス用の下型及び、プレス用の上型を意味する。
【００２１】
本発明で用いられる冷却用上型は、プレス成形後からプレス用下型から取り出される前までの間の少なくとも一部の期間における、プレス成形品の上下面の冷却状態を均衡させるために用いられる。そのため、そのような機能を有するものであれば、良い。冷却用上型は、得られる肉薄ガラスが反りの極めて小さないものとなるという観点からは、プレス成形品との接触面の曲率が成形品の上面の曲率と同一であることが好ましい。プレス成形品の上面及び下面の形状や曲率は、目的物である肉薄ガラスの用途に応じて適宜決定でき、それに応じて、冷却用上型のプレス成形品との接触面の曲率も、適宜決定できる。
【００２２】
冷却用上型は、熱容量、表面積、熱伝導率特性、および表面の放射率特性の少なくとも１つがプレス用下型と近似することが、プレス成形後からプレス用下型から取り出される前までの間の少なくとも一部の期間における、プレス成形品の上下面の冷却状態を均衡させるという観点からは好ましい。表面の放射率特性とは、黒体放射を１．０とした時の、その物体表面が持つ放射率を意味する。放射率が高ければ（１．０に近ければ）単位面積、単位時間当たりより多くの熱量を放射できる。
【００２３】
熱容量、表面積、熱伝導率特性、および表面の放射率特性の「近似」とは、プレス用下型に対して、±２０％以内、好ましくは±１０％以内より好ましくは±５％以内、最も好ましくは±１％以内である。熱容量は、±２０％以内であり、熱伝導率及び表面の放射率特性はほぼ同等（±１％以内）であることが好ましい。本発明においては、前記のように、上面側と下面側で、単位時間当たりの熱伝導＋熱放射等（厳密には＋対流熱伝達も）で奪われる熱量がほぼ等しければ所定の目的が達成できるため、表面の放射率特性を規定することで冷却状態を把握できる。しかし、表面積、体積、材質（熱伝導率）、表面の放射率をほぼ等しくすることでも、同様に冷却状態を把握できる。
【００２４】
本発明の方法において、溶融ガラス塊は、流出する溶融ガラスを所定容量に分断することで形成され、かつ順次間欠的に移動するプレス用下型成形面の上に受けられるものであることができる。
【００２５】
本発明の方法において、プレス成形は、プレス用下型が対向したプレス用上型が設置される所定の位置で停止し、プレス用上型との間でプレス用下型の停止時間の範囲内の時間で行われることができる。
【００２６】
本発明の平面寸法に対して比較的肉薄（直径に対して最薄部の肉厚が１／１０以下であるよう）な、例えば板状ガラスは、例えば、磁気ディスク用ガラス基板等の情報記録用基板に代表されるような薄板状（円盤状）ガラス基板であることができる。但し、本発明の肉薄ガラスは、情報記録用基板に限らず、光学部品用のガラスブランクであることもできる。情報記録用基板の場合、例えば、板厚が２〜４ミリ以下、直径、長さが１５センチ以下のガラスが代表的である。
【００２７】
冷却用上型のプレス成形品への載置は、プレス成形の次の停止位置から、プレス成形品の取り出し位置の前の停止位置まで行われることができる。即ち、プレス成形後からプレス用下型から取り出される前までの間の少なくとも一部の期間とは、上記プレス成形の次の停止位置から、プレス成形品の取り出し位置の前の停止位置までのプレス用下型の移動時間であることができる。プレス成形品の取り出し位置の前の停止位置は、プレス成形品の取り出し位置の直前の停止位置とすることもできるが、冷却速度に応じて、プレス成形品の取り出し位置の２つ、または３つ前の停止位置とすることもできる。
【００２８】
冷却用上型は、プレス成形品上に冷却用上型を載置する時には、プレス用下型とほぼ同じ温度に予熱されていることが、冷却状態を均衡させるという観点からは好ましい。
【００２９】
本発明においては、プレスが終了してプレス用上型が肉薄ガラスから離れたらできるだけ速やかに、予め下型に近い温度（±５０℃以内、望ましくは±１０℃以内）に加熱された、冷却用上型をガラス成形品の上に直接載置することが好ましい。載置した時点から肉薄ガラスは、内部がまだ塑性変形可能な温度域にあるうちに上下面がガラス転移点近傍の熱容量の大きな近い温度の上下型により挟み込まれることになり、上に記したような、擬似的に「熱的に肉薄でない形状」でかつ「両面側の冷却条件をほぼ揃える」ことを実現できたことになる。このことでプレス成形時の下型―上型間の温度差、及び上型が離れた後の不均一な冷却によって発生した肉薄ガラスの内部応力が、次の下型と冷却用上型との長時間の継続的挟み込みにより反りの無い形状を保ったまま緩和されることになる。
【００３０】
プレス成形品の取り出しは、ガラス屈伏点以下の温度になってから行われ、取り出し後のプレス成形品は、徐冷されることが適当である。
【００３１】
例えば、表面積はプレス成形品の２〜３倍以内でありながら、熱容量は５倍以上でかつ高い熱伝導率を持つガラス転移点近傍の、例えば金属製の上下型に挟まれた状態で熱交換及び型表面からの放熱が進むことにより、肉薄ガラスはほとんど変形することなくほぼ均一な温度分布を持ってガラス転移点を割り込むことができる。この後、例えば、肉薄ガラスからまず冷却用上型、次に下型が外されて徐冷装置に転載される。冷却用上型を外す際のガラス温度は低ければ低いほどその後の変形は起こりにくく、理想的には肉薄ガラス温度が歪点を割り込むまで上下型で挟んだ状態を維持することが望ましい。現実的には、ガラスの屈伏点以下で、できるだけ低い温度（最も望ましくはガラス温度が歪点以下になるまで）に冷却されるまで肉薄ガラス成形品を、プレス用下型と冷却用上型の間に挟まれた状態に、連続して維持することが適当である。
【００３２】
但し、プレス後冷却用上型を積載するタイミングが遅く、例えば肉薄ガラス内部もがガラス転移点以下まで十分冷却が進んでいる場合は、いくら低温まで上下型で挟み込んで冷却しても当該方法での変形（反り）抑制効果は期待できない。
【００３３】
本発明の方法は、以下の本発明の肉薄ガラスの製造装置を用いて実施することができる。
【００３４】
本発明の肉薄ガラスの製造装置は、
所定の割り出し位置で間欠停止−回転する円形テーブル上の外周帯域の同一円周上に、割り出し位置に相当する等間隔に交換可能なプレス用下型が配され、
上記テーブルの各下型の停止位置において、少なくとも分断されたガラス塊を受ける位置、上型及び下型でプレス成形する位置、プレス成形品上に予熱した冷却用上型を積載する位置、冷却用上型を取り外す位置、下型上のプレス成形品を取り出す位置が、それぞれ独立して設定でき、
上記プレス成形する位置にプレス用上型を備え、
上記冷却用上型を積載する位置で、プレス成形品上に積載され、冷却用上型を取り外す位置で、プレス成形品上から取り外されることができる冷却用上型を備えることを特徴とする。
【００３５】
本発明の肉薄ガラスの製造装置で用いられる冷却用上型は、上記本発明の製造方法で説明したものと同様である。
【００３６】
プレス用の下型及び上型、さらには、冷却用上型の材料は、耐熱性がありかつ高い熱伝導率のものが好ましく、例えば、グラファイト、タングステン合金、窒化物、炭化物、耐熱金属等が候補になるが、特に鋳鉄が、安価で加工しやすく、十分な強度、耐久性を持つため用い易い。
【００３７】
プレス用下型は、ガラス塊の供給の工程、プレス成形の工程、冷却の工程、成形品の取り出し工程等の工程を順次経るように設計され、例えばターンテーブルの円周上に複数個の下型を配置し、下型が各工程を経るようにターンテーブルを回転させることが好ましいが、直線方向に移動するように設計してもよい。また、各工程に、同時に供せられる下型の数は、単数個であってもよい。一方、プレス用上型は、プレス成形の工程に位置したプレス用下型に対向して配置される。従って、上型は、一度のプレス成形に使用される下型と少なくとも同数が必要であるが、それ以上の個数を備えてもよい。また、プレス成形後に溶融ガラスから上型に移動した熱を除去して、上型の温度が成形時の適切温度になるように短時間で温度コントロールすることができれば、上型は１個でもよい。
【００３８】
次に、プレス用上型及び下型（以下、上型及び下型を成形型と呼ぶことがある）のそれぞれの成形面の温度は、プレス成形開始時に、ある所定の温度に調節される。ここで、成形型について所定の温度とは、ガラス材料を、肉薄の板状に成形するのに適した温度をいう。かかる温度は、硝子種、肉厚、ガラス板のサイズ等により適宜決定される温度である。
【００３９】
さらに、プレス成形開始時の上型および下型の成形面の温度を前記所定温度に調節するために、上型および下型に対して、必要に応じて加熱する手段、および冷却する手段が講じられる。加熱する手段としては、例えば、ニクロムヒータを下型（上型）の周囲に複数配置して加熱する手段、下型（上型）の周囲を取り囲むように配置したコイルに電流を流して導電体からなる成形型を誘導加熱する手段、ガスにより加熱する手段等がある。
【００４０】
一方、プレス成形に供せられた成形型の温度は、高温のガラスからの熱移動によりプレス成形前に比べて上昇している。１個ないしは小数の型で連続してガラスの成形を行うためには、次のプレス成形までに成形型を冷却して、どの成形品についても同等の温度条件で成形する必要が生じる。したがって、その場合は加熱手段と同時に、冷却手段も設ける。冷却手段としては、型の中空部に水や空気を循環させる手段、水等の液体を型の中空部内面に吹き付けて気化させる手段などを採用することができる。プレス用上型の冷却に時間がかかり、成形後、次の成形までに所定の温度までに冷却できない場合等には、プレス用上型を複数個用意し、どれか１つのプレス用上型がプレス成形を行っているときに、他のプレス用上型を冷却しておき、冷却後のプレス用上型を順次プレス成形に供するようにしてもよい。
【００４１】
上記本発明の肉薄ガラスの製造装置の説明を、動作説明を含めて図１を参照して行う。以下の表１に各停止位置とその機能について説明する。
【００４２】
【表１】
0004834654.tif 000002
【００４３】
図１のＰ−１の真上には溶融ガラスが連続流出するフィーダーが設置されており、２枚の切断刃が間欠動作するガラス切断装置により所定容量のガラス塊がＰ−１の下型上に供給される。この時のガラス温度はプレス成形に最も適した温度というわけではなく、ダイレクトプレス方式の場合、ガラスの液相温度に大きな制約を受けることが多く、成形に適した粘度よりは大幅に低粘度にせざるを得ないことが多い。型温度はガラス塊が型表面に焼き付かない範囲で、プレス前に必要以上に表面が冷却され過ぎないよう十分高い温度（具体的にはガラス転移点よりやや高い温度）に保持される。下型表面にはガラスの焼き付きを防止するために離型剤と呼ばれる粉体を塗布することもできる。
【００４４】
テーブルの回転動作−停止により位置Ｐ−２に移動するとそこには下型に対向してプレスのための上型が設置されており、上型の下降動作により下型との間でガラス塊のプレス成形が行われ、次に下型がテーブル回転による移動を開始する前に上型は上方に退避しプレスを終える。
【００４５】
次に下型がＰ−３に移動すると、冷却用上型予熱装置で予め下型温度近くに予熱された冷却用上型が、冷却用上型予熱装置の取り出し位置で取り出され、互いに接する面が平行に保たれたまま、図示されない載置装置により下型上の肉薄ガラス成形品の上に載置される。この時、冷却用上型は肉薄ガラス成形品の表面に傷をつけないようソフトに載置することが適当である。
【００４６】
Ｐ−３からＰ−８までの間、冷却用上型が肉薄ガラス成形品の上に載ったまま、下型が移動、停止を繰り返す際、双方共自然放冷しながら徐々に温度低下していく。冷却用上型は下型移動時にガラス成形品上で水平方向にずれないような位置ずれ防止機構を持つことが好ましい。防止機構は、具体的には例えば冷却用上型外周に複数箇所設置された位置決め用の突起が、下型外周にかぶさることで構成することができる。
【００４７】
Ｐ-８の位置に達すると、冷却用上型は肉薄ガラス上から取り外され、冷却用上型予熱装置の戻し位置に戻される。
【００４８】
Ｐ−９では、図示されない肉薄ガラス成形品取り出し装置により、肉薄ガラス成形品のみが下型から取り外され徐冷装置に移送される。Ｐ−９までに自然放冷により温度が低下した下型は、図示されていない例えば、高周波金型加熱装置により、Ｐ−１で溶融ガラスを受けるのに適切な温度までＰ−１０からＰ−１２間で急速に加熱される。
【００４９】
また冷却用上型予熱装置の戻し位置に戻った冷却用上型は、冷却用上型予熱装置上の取り出し位置に移動するまでの間に、所定の温度に再加熱される。
【００５０】
上記の例は回転テーブル式プレス装置での実施形態を示したものだが、プレス後早期に肉薄ガラスの上面側に冷却用上型を積載し、肉薄ガラスが所要の温度以下になったら冷却用上型及び下型から肉薄ガラスを取り外すという当該発明に基づく方法の適用は回転テーブル式に限るものではない。
【００５１】
本発明の成形プレス及び冷却用上型の積載による冷却を経て完成した肉薄ガラスは、反りがない場合と、わずかながら反りが残存している場合がある。反りを機械的研削、研磨で除去することができれば反りが残存したプレス完成品としてもよい。肉薄であるため低剛性の反ったガラス基板を単純に通常の研削、研磨すると、加工時の負荷（荷重）で一時的に弾性変形して見かけ上平坦になってしまうため、加工後にその完成品は再び反った状態に戻ってしまう。したがって、わずかながらでも反ったプレス品を研削、研磨するには、工夫が必要になる。良好な研削方法を実現するには、要は、研削する際、プレス品の湾曲が、研削のラップ盤の荷重により弾性変形することを抑制して研削すればよい。具体的には、ラップ盤の荷重を、研削開始から時間がたつに従って徐々に上げて、まず平坦なガラス基板を形成した後、板厚が所定の寸法になるように更に荷重を上げて研削すればよい。
【００５２】
本発明の製造方法により得られた肉薄ガラスは、研削、研磨等の機械加工を経て例えば情報記録媒体用ガラス基板となる。その際の研削、研磨の工程は、通常、大きく分けて、（１）荒ずり（粗研磨）、（２）砂掛け（精研削、ラッピング）、（３）第一研磨（ポリッシュ）、（４）第二研磨（ファイナル研磨、ポリッシュ）の各工程からなる。場合によっては、（１）荒ずり（粗研磨）を省略してもよい。
【００５３】
次に本発明を適用することが、実用面から好適な情報記録媒体用ガラス基板のための肉薄ガラス（ガラスブランク）の形状、寸法を例示する。
（１）外径が２７．４〜３０ｍｍのガラスブランク（直径１インチの情報記録媒体基板用）基板に加工されることになる部分の厚さが０．４４〜０．８ｍｍの範囲で均一であるものが好ましい。中心穴が開けられる部分の肉厚が０．８〜１．０ｍｍの範囲であるものが、ガラスの体積と総熱量を稼ぎ、薄いガラスブランクでもプレスによって外径いっぱいに均一な厚み（基板に加工されることになる部分）のガラスブランクを成形する上で好ましい。両主表面の平坦、平滑化加工における取り代が０．０５〜０．４ｍｍ、中心肉厚部分の直径が４〜６ｍｍ、目的とする基板の外径は２７．４ｍｍ、厚みは０．３８１ｍｍ、中心穴内径は７．０ｍｍであることが好ましい。
【００５４】
（２）外径が６５〜６８ｍｍのガラスブランク（直径２．５インチの情報記録媒体基板用）基板に加工されることになる部分の厚さが０．７〜１．０ｍｍの範囲で均一であるものが好ましい。中心穴が開けられる部分の肉厚が１．１〜１．５ｍｍの範囲であるものが、ガラスの体積と総熱量を稼ぎ、薄いガラスブランクでもプレスによって外径いっぱいに均一な厚み（基板に加工されることになる部分）のガラスブランクを成形する上で好ましい。両主表面の平坦、平滑化加工における取り代が０．０５〜０．４ｍｍ、中心肉厚部分の直径が１６〜１９ｍｍ、目的とする基板の外径は６５．０ｍｍ、厚みは０．６３５ｍｍ、中心穴内径は２０．０ｍｍであることが好ましい。
【００５５】
（３）外径が９５〜９８ｍｍのガラスブランク（直径３．５インチの情報記録媒体基板用）基板に加工されることになる部分の厚さが１．０５〜１．４ｍｍの範囲で均一であるものが好ましい。中心穴が開けられる部分の肉厚が１．５〜２．１ｍｍの範囲であるものが、ガラスの体積と総熱量を稼ぎ、薄いガラスブランクでもプレスによって外径いっぱいに均一な厚み（基板に加工されることになる部分）のガラスブランクを成形する上で好ましい。両主表面の平坦、平滑化加工における取り代が０．０５〜０．４ｍｍ、中心肉厚部分の直径が２１〜２４ｍｍ、目的とする基板の外径は９５．０ｍｍ、厚みは１．０ｍｍ、中心穴内径は２５．０ｍｍであることが好ましい。
【００５６】
本発明において、アニールが施されたガラスブランク（肉薄ガラス）を室温まで冷却してから、機械加工を施すことにより、情報記録媒体用基板を製造することができる。機械加工には、中心穴を開ける加工、外径を所望の寸法に整える外径加工、面取りを行う面取り加工、ガラスブランクの主表面を平坦、平滑化するためのラッピング加工、ポリッシング加工などがある。上記ガラスブランクはプレス成形品であるが、反りがないか、非常に低減されているので、主表面の平坦化加工への負担を軽減できる。例えば、番手＃４００の研削砥粒を用いた一次ラッピング加工と番手＃１０００の研削砥粒を用いた二次ラッピング加工によって平坦化加工を行うところを、一次ラッピング加工を省略し、二次ラッピング加工とその後のポリッシング加工で主表面の平坦、平滑化加工を済ませることもできる。さらに、作製されたガラス基板を化学強化して表面に圧縮応力層を形成してもよい。
【００５７】
なお、ガラスブランクの材料を結晶化ガラス母材とすれば、ガラスブランクを熱処理することによって結晶化ガラスよりなるガラスブランクを作製することもできる。そして、このガラスブランクに上記機械加工を施せば、結晶化ガラス製の情報記録媒体用基板を作製することもできる。
【００５８】
上記結晶相を含まないガラス基板材料、結晶相を含まず化学強化されるガラス基板材料にはアルカリ金属酸化物含有のアルミノ珪酸塩ガラスやアルミノ硼珪酸塩ガラスなどの公知のガラスを使用することができる。上記結晶化ガラス基板材料にも公知のガラスを使用することができる。例えば、チタンなどの結晶核になり得る成分を含む珪酸塩ガラスなどを示すことができる。
【００５９】
以上のようにして結晶相を含まないガラス基板、結晶相を含まず、表面に圧縮応力層を有するガラス基板、結晶化ガラス基板などの各種、情報記録媒体用基板を作製することができる。
【００６０】
このようにして得られた基板上に情報記録層を設けて情報記録媒体を作ることができる。この基板上に情報記録層として磁性層を形成すれば磁気ディスクなどの磁気記録媒体や、光磁気記録媒体を作製することができる。さらに光記録層を設けることによって光記録媒体を作ることもできる。基板上の膜構成、膜の種類、形成方法などは公知のものを適用すればよい。
【００６１】
さらに、上記情報記録媒体用ガラス基板は、そのガラス基板上に下地層、磁性層、保護層、潤滑層を順次積層することにより、磁気記録媒体を構成することができる。ここで、磁気記録媒体のガラス基板の材質としては、たとえば、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、ソーダアルミノケイ酸ガラス、アルミノボロシリケートガラス、ボロシリケートガラス、石英ガラス、チェーンシリケートガラス、または、結晶化ガラス等のガラスセラミックなどが挙げられる。さらに、好ましくは、次のような組成のガラスが使用される。
【００６２】
（１）結晶化ガラス１重量％表示で、ＳｉＯ2 が６０〜８７％、Ｌｉ2 Ｏが５〜２０％、Ｎａ2 Ｏが０〜５％、Ｋ2 Ｏが０〜１０％、Ｎａ2 ＯとＫ2 Ｏが合計で０．５〜１０％、ＭｇＯが０．５〜７．５％、ＣａＯが０〜９．５％、ＳｒＯが０〜１５％、ＢａＯが０〜１３％、ＺｎＯが０〜１３％、Ｂ2 Ｏ3 が０〜１０％、Ａｌ2 Ｏ3 が０〜１０％、Ｐ2 Ｏ5 が０．５〜８％、ＴｉＯ2 が０〜５％、ＺｒＯ2 が０〜３％、ＳｎＯ2 が０〜３％、Ａｓ2 Ｏ3 とＳｂ2 Ｏ3 が合計で０〜２％、上記金属酸化物の１種以上の金属元素のフッ化物をＦの合計量として０〜５％含有し、場合により着色成分として、Ｖ2 Ｏ5 、ＣｕＯ、ＭｎＯ2 、Ｃｒ2 Ｏ3 、ＣｏＯ、ＭｏＯ3 、ＮｉＯ、Ｆｅ2 Ｏ3 、ＴｅＯ2 、ＣｅＯ2 、Ｐｒ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｅｒ2 Ｏ3 の群より選ばれた少なくとも１種を０〜５％含有し、主結晶としてリチウムジシリケート、場合によりα−クリストバライト、α−クオーツ、リチウムモノシリケート、β−スポジューメン等を含有し、結晶粒の大きさが３．０μｍ以下である結晶化ガラス。
【００６３】
（２）結晶化ガラス２重量％表示で、ＳｉＯ2 が４５〜７５％、ＣａＯが４〜３０％、Ｎａ2 Ｏが２〜１５％、Ｋ2 Ｏが０〜２０％、Ａｌ2 Ｏ3 が０〜７％、ＭｇＯが０〜２％、ＺｎＯが０〜２％、ＳｎＯ2 が０〜２％、Ｓｂ2 Ｏ3 が０〜１％、Ｂ2 Ｏ3 が０〜６％、ＺｒＯ2 が０〜１２％、Ｌｉ2 Ｏが０〜３％、上記金属酸化物の１種以上の金属元素のフッ化物をＦの合計量として３〜１２％含有し、場合により着色成分としてＣｒ2 Ｏ3 、Ｃｏ3 Ｏ4 等を含有し、主結晶としてカナサイト又はカリウム・フルオロ・リヒテライトを含有し、結晶粒の大きさが１．０μｍ以下である結晶化ガラス。
【００６４】
（３）ガラス３重量％表示で、ＳｉＯ2 が６２〜７５％、Ａｌ2 Ｏ3 が４〜１８％、ＺｒＯ2が０〜１５％、Ｌｉ2 Ｏが３〜１２％、Ｎａ2 Ｏが３〜１３％含有するガラス。重量％で、６２〜７５％のＳｉＯ2 、５〜１５％のＡｌ2 Ｏ3 、４〜１０％のＬｉ2 Ｏ、４〜１２％のＮａ2 Ｏ、および５．５〜１５％のＺｒＯ2 を含有し、かつＮａ2 Ｏ／ＺｒＯ2 の重量比が０．５〜２．０であり、さらにＡｌ2 Ｏ3 ／ＺｒＯ2 の重量比が０．４〜２．５である化学強化用ガラス。
【００６５】
このようなガラス基板は、耐衝撃性や耐振動性等の向上を目的として、表面に低温イオン交換法による化学強化処理を施すことができる。ここで、化学強化方法としては、公知の化学強化法であれば特に制限されないが、例えば、ガラス転移点の観点から転移温度を超えない領域でイオン交換を行う低温型化学強化などが好ましい。化学強化に用いるアルカリ溶融塩としては、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、あるいは、それらを混合した硝酸塩などが挙げられる。
【００６６】
下地層としては、例えば、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｖ、Ｂ、Ａｌなどの非磁性金属から選ばれる少なくとも一種以上の材料からなる下地層等が挙げられる。Ｃｏを主成分とする磁性層の場合には、磁気特性向上等の観点からＣｒ単体やＣｒ合金であることが好ましい。また、下地層は単層とは限らず、同一又は異種の層を積層した複数層構造とすることもできる。例えば、Ｃｒ／Ｃｒ、Ｃｒ／ＣｒＭｏ、Ｃｒ／ＣｒＶ、ＣｒＶ／ＣｒＶ、Ａｌ／Ｃｒ／ＣｒＭｏ、Ａｌ／Ｃｒ／Ｃｒ、Ａｌ／Ｃｒ／ＣｒＶ、Ａｌ／ＣｒＶ／ＣｒＶ等の多層下地層等が挙げられる。
【００６７】
磁性層としては、例えば、Ｃｏを主成分とするＣｏＰｔ、ＣｏＣｒ、ＣｏＮｉ、ＣｏＮｉＣｒ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＰｔＣｒ、ＣｏＮｉＰｔや、ＣｏＮｉＣｒＰｔ、ＣｏＮｉＣｒＴａ、ＣｏＣｒＴａＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＳｉＯなどの磁性薄膜が挙げられる。磁性層は、磁性膜を非磁性膜（例えば、Ｃｒ、ＣｒＭｏ、ＣｒＶなど）で分割してノイズの低減を図った多層構成（例えば、ＣｏＰｔＣｒ／ＣｒＭｏ／ＣｏＰｔＣｒ、ＣｏＣｒＴａＰｔ／ＣｒＭｏ／ＣｏＣｒＴａＰｔなど）としてもよい。磁気抵抗型ヘッド（ＭＲヘッド）又は大型磁気抵抗型ヘッド（ＧＭＲヘッド）対応の磁性層としては、Ｃｏ系合金に、Ｙ、Ｓｉ、希土類元素、Ｈｆ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｚｎから選択される不純物元素、又はこれらの不純物元素の酸化物を含有させたものなども含まれる。また、磁性層としては、上記の他、フェライト系、鉄−希土類系や、ＳｉＯ2 、ＢＮなどからなる非磁性膜中にＦｅ、Ｃｏ、ＦｅＣｏ、ＣｏＮｉＰｔ等の磁性粒子が分散された構造のグラニュラーなどであってもよい。また、磁性層は、内面型、垂直型のいずれの記録形式であってもよい。
【００６８】
保護層としては、例えば、Ｃｒ膜、Ｃｒ合金膜、カーボン膜、ジルコニア膜、シリカ膜等が挙げられる。これらの保護層は、下地層、磁性層等とともにインライン型スパッタ装置で連続して形成できる。また、これらの保護層は、単層としてもよく、あるいは、同一又は異種の膜からなる多層構成としてもよい。さらに、上記保護層上に、あるいは上記保護層に替えて、他の保護層を形成してもよい。例えば、上記保護層に替えて、Ｃｒ膜の上にテトラアルコキシランをアルコール系の溶媒で希釈した中に、コロイダルシリカ微粒子を分散して塗布し、さらに焼成して酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）膜を形成してもよい。
【００６９】
潤滑層は、例えば、液体潤滑剤であるパーフロロポリエーテル（ＰＦＰＥ）をフレオン系などの溶媒で希釈し、媒体表面にディッピング法、スピンコート法、スプレイ法によって塗布し、必要に応じ加熱処理を行って形成する。
【００７０】
また、平面形状が円、一方の主表面が凹面で他方の主表面が凸面の肉薄ガラス（プレス成形品）を作製し、このプレス成形品を研削、研磨してメニスカスレンズを作製することもできる。その場合、プレス成形品はレンズブランクと呼ばれ、完成品のレンズに近似する形状に成形される。前記凹面と凸面の中心肉厚を周辺の肉厚より薄く成形したものは凹メニスカスレンズのレンズブランクとして好適であり、逆に前記凹面と凸面の中心肉厚を周辺の肉厚より厚く成形したものは凸メニスカスレンズのレンズブランクとして好適である。このように、各種レンズブランクを作製し、研削、研磨することにより各種レンズを作ることができる。
【実施例】
【００７１】
以下、本発明を実施例によってさらに詳細に説明する。
溶解、脱泡、均質化され、流出フィーダーから連続流出するＬｉ2Ｏ，Ｎａ2Ｏ，ＺｒＯ2を含むアルミノ珪酸塩ガラスが所定容量に切断され、表面が５００℃に保たれたＰ−１位置にある金属（鋳鉄）製の下型上に供給される。流出時のガラス温度は約１１５０℃である。下型表面には、溶融ガラスが焼き付きにくいよう、窒化ホウ素の微細なパウダーが予め塗布されている。なお、当該ガラスの屈伏点は５６０℃、ガラス転移点は４８５℃、歪点は４６２℃である。Ｐ−２位置に移動後、表面が約４００℃の上型で０．３秒間プレスすることで、厚み１．２ｍｍ、外径６６ｍｍの肉薄ガラスを成形し、次のＰ−３位置に移動後、全体が約５００℃に予熱された、下型と同一の金属材質でほぼ同一体積、類似表面積を持つ円柱形状の冷却用上型を肉薄ガラス上面に傷を付けないよう注意して載置する。冷却用上型はＰ−４、Ｐ−５、Ｐ−６、Ｐ−７を経て自然放冷しながらＰ−８に移動したところで取り外される。さらに位置Ｐ−９では肉薄ガラスのみがバキューム吸引装置により下型から取り外され、徐冷装置内に搬送される。この時点でサンプリングした肉薄ガラスの平面度を測定したところ、平均値で２０μｍ未満、最大でも３０μｍ未満であった。
【００７２】
上記肉薄ガラスをラップ、中心孔開け加工、ポリッシュなどして円盤状の磁気ディスク基板、すなわち磁気記録媒体用基板を作製した。
さらに、前記基板に磁気記録層を含む膜を形成して磁気記録媒体を作製した。
なお、上記基板に化学強化を施してから磁気記録層を含む膜を形成してもよい。
【００７３】
上記例は磁気記録媒体用基板の作製に関するものであったが、各型の形状を所望形状にして凹メニスカスレンズのレンズブランクや凸メニスカスレンズのレンズブランクなどの各種レンズブランクを成形することもできる。これらブランクを研削、研磨して凹メニスカスレンズ、凸メニスカスレンズなどの各種レンズを得た。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、情報記録用基板や光学部品用のガラスブランクスとなる肉薄ガラスの製造分野に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の装置の一例の説明図である。
【図１】
0004834654.tif 000003