(57)【要約】      （修正有）【課題】  成形型に張り付いたガラス基板を確実かつ容易に離型させる。【解決手段】本発明のガラス基板の成形方法は、加熱されたガラス材１を加熱された複数の成形型２、３によって加圧することにより、各成形型２、３の表面形状をガラス材１に転写する工程（a,b）と、成形型２、３がガラス材１に印加している圧力を減少させ、かつガラス材１の温度を低下させる工程（c）と、成形型２、３の間隔を拡大し、成形型２をガラス材１の表面から引き離して、前記表面を自由表面として露出させる工程（d）と、ガラス材１の自由表面を急冷することにより、ガラス材１と密着していた成形型３とガラス材１との間の少なくとも一部に隙間を形成し、ガラス材１からなるガラス基板を成形型３から取り出す工程（e,f）とを含む。【選択図】図４
2005255453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱されたガラス材を加熱された複数の成形型によって加圧することにより、各成形型の表面形状を前記ガラス材に転写する工程（Ａ）と、
前記工程（Ａ）の後、前記成形型が前記ガラス材に印加している圧力を減少させ、かつ前記ガラス材の温度を低下させる工程（Ｂ）と、
前記複数の成形型の間隔を拡大し、前記複数の成形型のうちの少なくとも１つの成形型を前記ガラス材の表面から引き離して、前記表面を自由表面として露出させる工程（Ｃ）と、
前記ガラス材の自由表面を急冷することにより、前記ガラス材と密着していた成形型と前記ガラス材との間の少なくとも一部に隙間を形成し、前記ガラス材からなるガラス基板を前記成形型から取り出す工程（Ｄ）と、
を含むガラス基板の成形方法。
【請求項２】
前記工程（Ｄ）は、前記ガラス材の自由表面における温度が自然冷却によって下降するレートよりも高いレートで前記自由表面の少なくとも一部における温度を低下させる工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記工程（Ｄ）は、前記ガラス材の自由表面において急冷される部分の温度を、前記成形型に密着している表面において前記急冷される部分に対向する部分の温度よりも低下させる工程を含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記工程（Ｄ）は、前記ガラス材の自由表面に気体を噴射する工程を含む請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記ガラス材の自由表面に対して前記気体を噴射する位置を前記ガラス材の端部から中心部へ移動させる工程を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記工程（Ａ）は、前記複数の成形型の温度を前記ガラス材のガラス転移点以上に上昇させる工程を含み、
前記工程（Ｂ）は、前記複数の成形型の温度を前記ガラス転移点よりも低い温度まで低下させる工程を含む、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
加熱されたガラス材を加圧することによって各成形型の表面形状を前記ガラス材に転写するための複数の成形型と、
前記複数の成形型の位置を制御し、前記ガラス材に印加される圧力を調節する成形型駆動部と、
前記複数の成形型の各々の温度を調節する加熱／冷却部と、
少なくとも一部が前記複数の成形型のいずれかに密着している前記ガラス材の自由表面を急冷する手段と、
を備えているガラス成形装置。
【請求項８】
前記急冷手段は、気体噴出ノズルを有している請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記気体噴出ノズルは、成形後の前記ガラス材を吸着して搬送する吸着ノズルを兼ねている請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記急冷手段は、前記ガラス材の自由表面に接触させる冷却部材を有している請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記冷却部材は、成形後の前記ガラス材を吸着して搬送する機能を有している請求項１０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスクなどの記録媒体に好適に用いられるガラス基板の成形方法およびガラス基板成形装置に関している。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスク駆動装置の磁気記録メディアは、従来、アルミニウム合金などの金属基板上に磁気記録層を積層することによって作製されてきたが、近年、金属基板の代わりに硬度および耐熱性の高いガラス基板が用いられるようになってきた。
【０００３】
ハードディスク用のガラス基板は、極めて平滑な表面を有している必要がある。このため、優れたハードディスク用ガラス基板を得るには、その製造技術を高める必要がある。このようなハードディスク用ガラス基板は、比較的大きなガラス板から所定の形状およびサイズを有するガラス基板を切り抜いた後、各ガラス基板に対して精密研磨処理を施すことによって製造される。
【０００４】
しかしながら、上記の製造方法では、全体の工程数が多くなり、しかも精密研磨工程に高い精度が要求されるため、製造工程の時間およびコストが増大するという問題がある。
【０００５】
このような問題を解決するため、加熱した型（モールド）でガラス材料を加圧する等温プレス成形法が検討されている。等温プレス成形法は、光学ガラス素子製造の分野においては数多くの検討がなされ、高品質かつ高生産性の可能な製造方法として既に実用化が図られている。
【０００６】
等温プレス法を用いてガラス成形体を製造する従来の方法は、例えば、特許文献１に開示されている。以下において、図７（ａ）から（ｄ）を参照しながら、特許文献１に開示された方法を説明する。
【０００７】
図示されるガラス基板成型装置は、ガラス材１を成形加工するための上型２および下型３を備えている。成形加工は、ガラス材１をガラス転移点（Ｔｇ）以上の温度に加熱して軟化させた後、上型２および下型３で挟み込み、加圧することによって実行される。
【０００８】
上型２および下型３は、それぞれ、上主軸４および下主軸５に連結されており、不図示の油圧装置などで上下に駆動される。なお、上型２には、離型リング８と、離型リング８を付勢するバネ９と、離型リング８の動きを規制する離型リング押さえ１０とが設けられている。
【０００９】
まず、図７（ａ）を参照する。図７（ａ）はプレス成形直前の状態を示している。このとき、下型３の成形面上にガラス材１が配置され、上型２は、ガラス材１の上方に位置している。離型リング８は、バネ９によって押し下げられているが、離型リング止め１０で止められている。
【００１０】
上型２と下型３が加熱されることにより、ガラス材１の温度がガラス転移点以上になると、下型３を上昇させてガラス材１をプレスする。プレス成形によってガラス材１の外径は、上型２の成形面の外径よりわずかに大きくなる。このとき、図７（ｂ）に示すように、プレス成形前に離型リング止め１０で止められていた離型リング８は下型３の成形面と当接することにより押し上げられる。その結果、プレス成形中に上型２の外周部より押し出されるガラス材１に接触しない。
【００１１】
プレス成形によってガラス材１が所望の形状に変形した時点で、上型２と下型３の加熱を中止して冷却する。上型２や下型３の温度がガラス転移点よりも低下したら、図７（ｃ）に示すように下型３を降下させ、離型を行う。離型の際、下型３の下降に伴ってバネ９の力で離型リング８が下降する。このとき、離型リング８とプレス成形されたガラス材１の外周部が当接し、バネ９の復元力により下方に押し下げられる。
【００１２】
このようにして、ガラス材１は上型２の成形面から離型され、下型３とともに下降して、吸着パッドなどで取り出される。
【００１３】
上記の方法による場合、離型リングによってガラス成形体を成形型から強制的に引きはがしているが、別の方法が特許文献２に開示されている。以下、図８を参照して、特許文献２に開示されている方法を説明する。
【００１４】
図８の装置は、上型２と下型３を加熱するヒータ６と、冷却気体を噴射するノズル７とを備えている。図８の装置では、プレス成形されたガラス材１をある程度冷却してから、上型２と下型３を離型するときにノズル７によってガラス材１の一端部に冷却気体を噴射する。冷却気体との接触により、ガラス成形体の一部における温度が他の部分によりも急速に低下するため、ガラス成形体の収縮が生じる結果、応力の集中が発生する。このような応力の集中が生じた部分（応力集中部）の形成により、成形型とガラス材１の離型が容易に行われることになる。また、冷却時に上型２の温度よりも下型３の温度を１０℃程度低くなるように制御することにより、ガラス材１と上型２との間の離型が先に行われ、ガラス材１が確実に下型３に付着して型開きされる。プレス成形後、下型３に付着したガラス材１はオートハンドなどで取り出される。
【特許文献１】特開２００１−１９２２１５号公報（第７−８頁、図２）
【特許文献２】特開２００２−３２１９３１号公報（第４−５頁、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献１および特許文献２には、プレス成形されたガラス材を下型に付着した状態で型開きする方法が開示されているが、下型に付着または吸着されたガラス成形体を下型から取り出す方法については具体的な記述はなく、単に吸着パッドやオートハンドにより取り出すと記載されているのみである。
【００１６】
実際、ガラス成形体が肉厚の厚いレンズ形状ならば、その外周部を把持したり、レンズ面全体を広く吸着するような吸着パッドを用いて吸着すれば下型に付着したり吸着しているガラス材を下型から離型して搬送することができる。
【００１７】
しかし、薄肉の光学素子基板やハードディスク用ガラス基板等の場合、その外周部を把持するのに十分な厚さがない。特にハードディスク用ガラス基板の場合、データを記録する領域の要求される表面粗さが数Åと非常に滑らかでかつ清浄な面であるので、その領域を吸着パッドで吸着把持することもできない。また、ガラス材と下型が真空吸着しているのでハードディスクの記録領域ではない中央部の限られた領域を吸着して搬送しようとしても引きはがすことができない。更に、下型とガラス基板との間に薄い板をさしこみ、無理矢理剥離させる方法ではガラス基板や型に傷をつけたり、異物を付着させたりするおそれが大である。
【００１８】
このように、従来の方法では、ガラス成形体が薄い場合、成形後のガラス材を型から取り出すことが非常に困難であった。
【００１９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、成形型に張り付いたガラス基板を確実かつ容易に取り外すことできる生産性の高いガラス基板成形方法およびガラス基板成形装置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】
【００２０】
本発明によるガラス基板の成形方法は、加熱されたガラス材を加熱された複数の成形型によって加圧することにより、各成形型の表面形状を前記ガラス材に転写する工程（Ａ）と、前記工程（Ａ）の後、前記成形型が前記ガラス材に印加している圧力を減少させ、かつ前記ガラス材の温度を低下させる工程（Ｂ）と、前記複数の成形型の間隔を拡大し、前記複数の成形型のうちの少なくとも１つの成形型を前記ガラス材の表面から引き離して、前記表面を自由表面として露出させる工程（Ｃ）と、前記ガラス材の自由表面を急冷することにより、前記ガラス材と密着していた成形型と前記ガラス材との間の少なくとも一部に隙間を形成し、前記ガラス材からなるガラス基板を前記成形型から取り出す工程（Ｄ）とを含む。
【００２１】
好ましい実施形態において、前記工程（Ｄ）は、前記ガラス材の自由表面における温度が自然冷却によって下降するレートよりも高いレートで前記自由表面の少なくとも一部における温度を低下させる工程を含む。
【００２２】
好ましい実施形態において、前記工程（Ｄ）は、前記ガラス材の自由表面において急冷される部分の温度を、前記成形型に密着している表面において前記急冷される部分に対向する部分の温度よりも低下させる工程を含む。
【００２３】
好ましい実施形態において、前記工程（Ｄ）は、前記ガラス材の自由表面に気体を噴射する工程を含む。
【００２４】
好ましい実施形態において、前記ガラス材の自由表面に対して前記気体を噴射する位置を前記ガラス材の端部から中心部へ移動させる工程を含む。
【００２５】
好ましい実施形態において、前記工程（Ａ）は、前記複数の成形型の温度を前記ガラス材のガラス転移点以上に上昇させる工程を含み、前記工程（Ｂ）は、前記複数の成形型の温度を前記ガラス転移点よりも低い温度まで低下させる工程を含む。
【００２６】
本発明のガラス成形装置は、加熱されたガラス材を加圧することによって各成形型の表面形状を前記ガラス材に転写するための複数の成形型と、前記複数の成形型の位置を制御し、前記ガラス材に印加される圧力を調節する成形型駆動部と、前記複数の成形型の各々の温度を調節する加熱／冷却部と、少なくとも一部が前記複数の成形型のいずれかに密着している前記ガラス材の自由表面を急冷する手段とを備えている。
【００２７】
好ましい実施形態において、前記急冷手段は、気体噴出ノズルを有している。
【００２８】
好ましい実施形態において、前記気体噴出ノズルは、成形後の前記ガラス材を吸着して搬送する吸着ノズルを兼ねている。
【００２９】
好ましい実施形態において、前記急冷手段は、前記ガラス材の自由表面に接触させる冷却部材を有している。
【００３０】
好ましい実施形態において、前記冷却部材は、成形後の前記ガラス材を吸着して搬送する機能を有している。
【発明の効果】
【００３１】
本発明のガラス基板成形方法およびガラス基板成形装置によれば、薄肉の光学素子基板やハードディスク用ガラス基板のように搬送するためのつかみシロが少ない薄板状ガラス基板を生産性高く製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００３３】
まず、図１を参照する。図１は、本実施形態におけるガラス基板成形装置の構成を模式的に示す断面図である。
【００３４】
図１に示される装置は、ガラス材１をハードディスク用のガラス基板に成形加工するための上型２および下型３を備えている。
【００３５】
成形加工は、略球状のガラス材１をガラス転移点（Ｔｇ）以上の温度に加熱して軟化させた後、そのガラス材１を上型２および下型３で挟み込み、上下から加圧することによって実行される。
【００３６】
上型２および下型３は、それぞれ、型支持台１１を介して上主軸４および下主軸５に連結されている。本実施形態では、このような連結は、締結部材１２によって行なわれている。ハードティク用ガラス基板の表面は平滑であることが求められるため、上型２および下型３の加圧面の表面粗さも数Å程度のものが用いられる。ただし、ガラス基板の表面に微細な溝パターンを意図的に形成する場合には、そのパターンに応じた凸部のパターンが上型２および／または下型３の成形面に形成される。上型２および下型３は、例えば、ＭｏやＷなどの高融点金属、ＷＣなどの超硬合金、炭化珪素や窒化アルミニウム名とセラミックス材料などから好適に作製される。また、上型２や下型３の成形面には、保護膜として貴金属薄膜やダイヤモンドライクカーボン薄膜などが形成されていることが好ましい。
【００３７】
本実施形態で使用する型支持台１１には、それぞれ、上型２や下型３を加熱するための発熱体が埋め込まれている。この発熱体に通電することにより、ジュール熱を発生させ、上型２および下型３の温度をガラス材１のガラス転移点Ｔｇ以上の温度（例えば６００℃以上）に上昇させることができる。なお、上型２および下型３の加熱方法は、上記の方法に限定されない。
【００３８】
型支持体１１、上主軸４、および下主軸５の各々には、冷却気体通路（直径：例えば４〜８mm）１３が設けられている。この冷却気体通路１３は、上型２および下型３と型支持体１１との間に形成されている溝を介して外部と連通しており、適切な流量で冷却用ガス（室温程度の窒素ガスなど）を流すことにより、前記発熱体によって加熱された上型２および下型３を冷却し、その温度を調節することができる。
【００３９】
図２は、型支持体１１の構造を示す斜視図である。型支持体１１は、図示されているように、成形型（上型２または下型３）が固定される型支持面１９と、型支持面１９に形成された型冷却溝２０とを有している。型冷却溝２０は、図１の冷却気体経路１３の一部を構成しており、成形型を冷却するための気体（冷却用ガス）が流れる。型支持体１１は、例えばセラミックスなどの材料から好適に作製される。
【００４０】
上記構成を有する型支持面１９に固定された上型２または下型３は、上述のとおり、型支持部材１２に内蔵された発熱体によって加熱され、また、冷却気体通路１３から型冷却溝２０に流れる冷却気体により冷却される。これらの加熱／冷却を適切に調節することにより、上型２および下型３の温度を高い精度で制御し、ガラス材１のガラス転移点以上に上昇させたり、ガラス転移点よりも充分に低い温度まで下降させたりすることができる。図３は、６００℃に昇温した成形型の温度が冷却気体通路１３を流れる冷却気体の流量に応じてどのように降下してゆくかを示すグラフである。なお、冷却に際して成形型の加熱は停止している。冷却気体の流量が０リットル／分（Ｌ／ｍｉｎ）の場合、すなわち自然冷却の場合、３００℃以下に降下するまでの時間は６００秒を超えているが、流量が５０Ｌ／ｍｉｎの場合、３００℃に降下するまでに要する時間は１１０秒程度にまで短縮される。図３のグラフからわかるように、冷却気体の流量を調節することにより、成形型の温度低下レートを広い範囲で調節することができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、型支持体１１からの熱伝導によって成形型が加熱されるが、誘電加熱や赤外線加熱などによって成形型を直接加熱しても良い。本実施形態の型支持体１１は成形型を加熱するための発熱体（図示せず）を内蔵しているが、誘導加熱装置などを利用する場合は、発熱体を型支持対１１の内部に設ける必要はない。
【００４２】
再び図１を参照して、本実施形態のガラス基板成形装置の構造および動作を更に説明する。
【００４３】
図１に示す上型２と下型３との相対距離（間隔）は、上主軸４および下主軸５の少なくとも一方を不図示の油圧装置などで上下に移動させることによって調節される。上主軸４および／または下主軸５は、不図示の駆動装置に連結されており、駆動装置の動作に応じて上下動する。上型２を徐々に降下させるか、あるいは下型３を徐々に上昇させてゆくと、やがてガラス材１の上面が上型２の加圧面（成形面）と接触することになり。その後、上型２と下型３との間隔を更に縮小してゆくと、ガラス材１に印加される圧力が上昇し、軟化したガラス材１を成形型内部に形状によって規定される任意の形状に変形することができる。
【００４４】
上記のような成形動作を行うプレス機構とは別に、本実施形態のガラス基板成形装置は、ガラス材１の搬送機能を有する急冷装置を備えている。この急冷装置は、図１に示すように、ガラス材１を搬送するための吸着パッド１４と、吸着パッド１４から気体を吸引したり、冷却気体を噴出させるための気体流路を持ったパイプアーム１５と、排気ポンプ１６と、気体を供給するための圧送ポンプ１７と、気体を通じたり遮断したりする三方弁１８とを備えている。三方弁１８を操作することにより、圧送ポンプ１７から送られる冷却気体を吸着パッド１４から噴射したり、吸着パッド１４にガラス材１を吸着させたりすることができる。パイプアーム１５は、図示しないロボットなどによって駆動されて移動する。
【００４５】
次に、図４（ａ）〜（ｆ）および図５を参照しながら、図１の装置を用いて行うガラス基板成形方法の実施形態を説明する。図５は、ガラス材１の温度Ｔおよびガラス材１に印加される圧力Ｐが工程開始の時間経過に伴ってどのように変化するかを模式的に示している。
【００４６】
まず、図４（ａ）を参照する。図４（ａ）は、プレス成形前の段階を示している。この段階では、成形される前のガラス材１が下型３の上に設置され、ガラス材１のガラス転移点Ｔｇ以上の温度まで加熱される。ガラス材１の昇温は、型支持体１１の温度を上昇させることによって下型３の温度をＴｇ以上に上昇させ、下型３を介してガラス材１を加熱することによって行なう。この加熱昇温を行っている間、図５に示すように、ガラス材１にはプレス用の圧力Ｐは印加されていない。
【００４７】
なお、下型３の中央部には、ガラス材１を受ける凹部が形成され、本実施形態では略球状のガラス材１を凹部に位置決めしている。このような凹部の存在により、成形によって得られる円盤状ガラス基板の中央部に小さな凸部が形成されることになるが、ガラス基板の中央部には孔が開けられるため、問題ない。
【００４８】
次に、図４（ｂ）に示すように、プレス成形工程を開始する。プレス成形工程は、ガラス材１の温度がガラス転移点Ｔｇ以上の或る温度に達した時刻ｔ１（図５参照）から開始する。具体的には、上主軸４を下方向に駆動し、上型２でガラス材１を下方に押圧する。このとき、上主軸４を固定したまま、あるいは上主軸４を駆動するとともに、下主軸５を上昇させても良い。上主軸４および下主軸５の間隔を狭めることにより、ガラス材１は上型２および下型３に挟み込まれ、図５に示すように圧力Ｐを受ける。ガラス転移点Ｔｇ以上の温度にあるガラス材１は、この圧力Ｐを受けて変形する。
【００４９】
次に、図４（ｃ）に示すように、ガラス材１が所望の厚さＸｍｍになったとき、上主軸４の駆動を停止する。この後、型支持体１１の発熱を停止し、冷却気体流路１３に冷却気体を導入する。こうして、上型２および下型３を冷却し、その温度を低下させる。上型２および下型３の温度をガラス転移点Ｔｇよりも充分に低い温度（例えば「Ｔｇ−２００」℃から「Ｔｇ−１００」℃程度の範囲内の温度）まで下げることにより、ガラス材１を冷却・固化することができる。ガラス材１の温度Ｔがガラス転移点Ｔｇ以下になる時刻ｔ２よりも前に、ガラス材１に印加する圧力を図５に示すように低減してもよい。本実施形態では、成形型の加熱を停止するとともに成形圧力Ｐの低下を開始する。
【００５０】
この後、図４（ｄ）に示すように、上型２および下型３の間隔を広げ、型開きを実行する。図５では、上型２がガラス材１から離れる時刻ｔ３において、成形圧力Ｐがゼロ（厳密にはガラス材は大気圧の圧力を受けているが、成形型による印加圧力はゼロである）に低下している。この段階では、ガラス材１の温度Ｔはガラス転移点Ｔｇよりも低いが、室温よりは十分高い温度（例えば４００℃程度）である。また、成形時に印加された高い圧力のため、ガラス材１は下型３と密着しており、ガラス材１の底面と下型３の上面との間は真空吸着状態が形成されている。
【００５１】
本実施形態では、上記の型開きに際して上型２が成形後のガラス材１から速やかに引き離されるように、上型２の温度を下型３の温度よりも数℃（好ましくは４℃以上、例えば８℃程度）は高めの値を示すように冷却している。このため、上型２と下型３との間隔を拡大するとき、ガラス材１の下面が上面よりも熱収縮しようとするため、薄板状のガラス材１は上を凸に湾曲して上型２から離れ、下型３に密着する。このとき、下型３がガラス材１の変形を規制するため、ガラス材１が現実に湾曲していない場合でも、厚さ方向の温度勾配によって発生する応力が下型３との間で真空金吸着状態の形成に寄与することになる。こうして、上型２がガラス材１から離れた後、ガラス材１と上型２とが接触していた面２１は、雰囲気中に露出する。本明細書では、この面を「自由表面」と称することとする。
【００５２】
図６（ａ）は、型開き開始直後のガラス材１の断面を模式的に示している。図６（ａ）では、薄板板状に成形されたガラス材１が上に凸に湾曲しているように記載されている。このような湾曲は、肉眼では観察されない微視的なレベルで生じていると考えられるが、図面では湾曲の程度を強調して記載している。下型３に対するガラス材１の密着は、成形後のガラス材１が厚くて湾曲しにくい形状であれば無視できる。しかし、本発明の実施形態のように、下型３の成形面に沿って薄く広がるような形状のガラス基板を作製する場合は、この密着度は強く、しかも、薄いガラス基板はチャックすることが難しいため、下型３に対する型離れの低下が大きな問題となる。より具体的には、成形によって形成するガラス基板の厚さＸに対する横方向のサイズ（最大寸法Ｙ）の比率Ｙ／Ｘ（本明細書では、「アスペクト比」と称することとする）が５以上の場合に本発明は特に有効である。このアスペクト比は７以上であっても良い。なお、下型３からガラス板を取り上げることの困難性を考慮すると、ガラス基板の厚さが１ｍｍを下回るような場合において本発明は特に顕著な効果を発揮する。
【００５３】
上記の密着は、ガラス材１の表面の平滑性が高いほど強くなる。だたし、成形されたガラス材１の表面に数十ｎｍの凹凸パターンを意図的に設ける場合でも、真空吸着状態が形成されるため、本発明は有効である。
【００５４】
本実施形態では、ガラス材１の自由表面２１を急冷することにより、自由表面２１の少なくとも一部を冷却し、その部分の温度をガラス材１の下面（下型３と密着している面）の温度よりも（一時的にしろ）低下させる。具体的には、急冷装置のパイプアーム１５を駆動し、吸着パッド１４をガラス材１の自由表面２１に近づける。そのとき、三方弁１８を操作することによって圧送ポンプ１７から送られてくる冷却気体を吸着パッド１４の先端からガラス材１の自由表面２１に噴射する。
【００５５】
このとき、吸着パッドが下型３の外周から中心に向かって移動するようにパイプアーム１５を駆動すると、吸着パッド１４から噴出される冷却気体によって急冷される部位がガラス材１の周辺部から中心部にわたって移動し、広い範囲で自由表面２１を急冷することができる。
【００５６】
自由表面２１の温度は、急冷によって急激に低下する。図５では、時刻ｔ４で急冷を開始しているため、その後、ガラス材１の温度（自由表面における温度）が急激に低下している。急冷は、ガラス材１の自由表面の温度を急速に低下させるが、ガラスの熱伝導率は高くないため、ガラス材１の底面（下型３に接触している面）の温度は十分に低下しない。このため、ガラス材１の自由表面２１の温度が、その底面における温度よりも低くなり、自由表面２１の側が凹となるようにガラス材１が僅かに湾曲しようとする。この湾曲により、ガラス材１と下型３の間に一瞬の隙間が生じ、真空吸着状態が消滅する。図６（ｂ）は、急冷によって真空吸着状態が消滅したときのガラス基板の断面を模式的に示している。また、図６（ｂ）における矢印は、雰囲気ガスの流れを模試的に示している。
【００５７】
実際に実験を行ってみると、吸着パッド１４から噴射される気体（室温程度の窒素ガス）が、成形後のガラス材１の自由表面にあたった瞬間に、真空吸着状態では見られなかったニュートンリングが観察される。このことは、ガラス材１と下型３との間に気体（雰囲気ガス）が入り込み、僅かな隙間が生じたことを示している。
【００５８】
このような急冷工程の開始は、ガラス材１や下型３の温度が３００〜５００℃程度のときに行うことが効果的である。冷却ガスの噴きつけによって急冷を行う場合、急冷ガスを吹き付ける時間は１秒以下の極めて短い時間でも十分である。自由表面２１を局所的に冷却することによってガラス材１の厚さ方向の温度分布を上下反転させ、薄板の凸型湾曲状態を凹型湾曲状態に一瞬でも変化させることができれば、下型３との間に隙間を形成できるからである。なお、現実に凹型湾曲状態を形成する必要はなく、真空吸着状態を小さな力で壊すことが可能な状態を形成できればよい。
【００５９】
図４（ｅ）は、ガラス材１を下型３から取り出す工程を示している。具体的には、まず三方弁１８を操作することによって吸着パッド１４と排気ポンプが１６とを接続し、吸着パッド１４がガラス材１を吸着できるようにする。次に、ガラス材１の一部を吸着パッドで吸着してガラス材１を持ち上げ、図４（ｆ）に示すように搬送する。
【００６０】
ハードディスク用ガラス基板の表面の面粗さは、その記録領域において数Å程度であることが要求されるため、成形後のガラス材１を搬送するとき、その記録面を把持することはできない。把持によって記録面に傷をつけたり、ゴミを付着させる可能性があるからである。このため、成形後のガラス材１の中心部（非記録領域）を吸着して搬送することが好ましい。
【００６１】
本実施形態によれば、吸着パッド１４で成形後のガラス材１を吸着するとき、ガラス材１と下肩３との間には真空吸着状態が壊れているため、吸着パッド１４によってガラス材１を下型３から持ち上げることが容易に行える。その結果、成形後のガラス材や型を傷つけることもなく、確実かつ容易に成形後のガラス材１を型から取り出すことができる。
【００６２】
なお、本実施形態では型を加熱するのに型支持台に埋め込まれた発熱体を用いているがこれに限定するものではなく、赤外線ランプ加熱、電磁誘導加熱など他の様々な加熱方法を用いることができる。さらに、型の冷却方法についても、本実施形態では、型の背面に気体を流して冷却したが、自然冷却や型支持台に冷却液体を流して冷却する方法など様々な冷却方法を用いることができる。
【００６３】
また、本実施形態では、型開きした後、搬送用の吸着パッド１４からガラス材に冷却気体を噴射しているが、冷却気体を噴射する専用のノズルを別途設けてもよい。急冷のために噴射するガスの流量は、例えば１〜１０Ｌ／ｍｉｎであり、その温度も室温より低い必要はない。
【００６４】
型開きした後、ガラス材１の自由表面２１に冷却気体を噴射する代わりに室温程度の固体を接触させても同じ効果が得られる。吸着パッド１４をステンレス等の金属材料で構成すれば、ガラス材１の自由表面２１を効率よく冷却することができ、より確実な効果が期待できる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明によれば、成形後のガラス材を成形型から容易に取り外すことが可能になるため、ハードディスク用ガラス基板のように極めて滑らかな表面を有する薄いガラス成形体を効率良く量産することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明によるガラス基板成形装置の実施形態の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示すガラス基板成形装置の型支持部材を詳細に示す斜視図である。
【図３】６００℃に昇温した成形型の温度が冷却気体通路１３を流れる冷却気体の流量に応じてどのように降下してゆくかを示すグラフである。
【図４】（ａ）から（ｆ）は、本発明によるガラス基板成形方法を示す工程断面図である。
【図５】本発明によるガラス基板成形方法の実施形態において、ガラス材の温度およびガラス材に印加される圧力の時間変化を示す図である。
【図６】（ａ）は、急冷前におけるガラス材１と下型３との密着の様子を示す断面図であり、（ｂ）は、急冷後におけるガラス材１と下型３との関係を示す断面図である。
【図７】（ａ）から（ｃ）は、従来のガラス基板成形方法を示す工程断面図である。
【図８】従来のガラス基板成形装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１     ガラス材
２     上型
３     下型
４     上主軸
５     下主軸
６     ヒータ
７     ノズル
８     離型リング
９     バネ
１０   離型リング止め
１１   型支持体
１２   締結部材
１３   冷却気体通路
１４   吸着パッド
１５   パイプアーム
１６   排気ポンプ
１７   圧送ポンプ
１８   三方弁
１９   型支持面
２０   型冷却溝
２１   自由表面
【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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