JP3875748B2

JP3875748B2 - ガラス板の製造方法及び製造装置

Info

Publication number: JP3875748B2
Application number: JP20505196A
Authority: JP
Inventors: 伸広前田; 一弥内田; 栄昭遠藤
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1996-08-02
Filing date: 1996-08-02
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2016-08-02
Also published as: JPH1053426A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
溶融ガラスを板状に成形して、冷却された該板状ガラスを引き抜くガラス板の製造方法及びガラス板の製造装置に関し、各種ガラス板の製造に適用し得るものであり、特に情報記録媒体用ガラス基板に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス板の製造方法として、ガラス板を垂直下方に引き抜くダウンドロー方式やガラス板を垂直上方に引き上げるフルコール式引き上げ方式、フロート法等が知られている。
【０００３】
ダウンドロー方式の一方式として、溶融ガラスをくさび状成形体の両側面に沿って流下させて、成形体の下端部で合流させて、徐々に冷却しながら引っ張りローラによって下方に引っ張ることによりガラス板の成形を行うものがある。
【０００４】
ダウンドロー方式のガラス板の製造装置の一例として、例えば特開平５−１３９７６６号公報には、ガラス板の成形雰囲気と冷却雰囲気とを分離する隔壁を水平に設けて、ガラスを板状に成形した後は、速やかに冷却して、ガラスが収縮してガラス板の板幅が小さくなるのを防止するガラス板の製造装置が記載されている。
【０００５】
従来は、このようなガラス板の製造装置を用いて、例えば無アルカリガラスからなる液晶等のディスプレイ基板に用いられるガラス板を製造していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年、磁気ディスク装置等の情報記録媒体用の基板としてガラス板の需要が増加している。このような情報記録媒体の基板用のガラス板には、１００゜Ｃから３００゜Ｃまでの平均線熱膨張係数が８０×１０^-7〜１１０×１０^-7/ ゜Ｃ程度の比較的大きな平均線熱膨張係数を持つものが用いられている。
【０００７】
このような情報記録媒体用ガラス基板用に好ましく使用されるガラスとして、例えば下記のようなガラスが挙げられる。
【０００８】
まず、優れたイオン交換性能を有し、イオン交換によって得られた化学強化ガラスに深い圧縮層、及びこれに基づく高い抗折強度、そして高いヌープ硬さを付与できるガラスとして、重量％で、ＳｉＯ2 が６０〜７５％、Ａｌ2 Ｏ3 が５〜１８％、Ｌｉ2 Ｏが４〜１０％、Ｎａ2 Ｏが４〜１２％、ＺｒＯ2 が５．５〜１５％含有するガラスが挙げられる。
【０００９】
また、ＺｒＯ2 の未溶解物の発生を防止して、表面が平坦な化学強化用ガラスを与えるガラスとして、重量％でＳｉＯ2 が５８〜７５％、Ａｌ2 Ｏ3 が５〜１８％、Ｌｉ2 Ｏが３〜１０％、Ｎａ2 Ｏが４〜１２％、ＺｒＯ2 が５．５％未満含有するガラスが挙げられる。
【００１０】
また、Ｂ2 Ｏ3 やアルカリ土類金属を含み溶融しやすいガラスとして、重量％で、ＳｉＯ2 が５８〜７５％、Ｂ2 Ｏ3 が１〜１０％、Ａｌ2 Ｏ3 が５〜１８％、Ｌｉ2 Ｏが３〜１０％、Ｎａ2 Ｏが４〜１１％、ＭｇＯとＣａＯが合量で２〜１２％含有するガラスが挙げられる。
【００１１】
また、情報記録媒体の基板用のガラス板に用いられるガラスは、線熱膨張係数が無アルカリガラスに比べて２倍以上と大きいため、成形時に大きな歪が残りやすく割れやすいとい特徴がある。
【００１２】
従来の製造方法で、このようなガラス板を製造すると、ガラス板が割れたり、あるいは、ガラス板の反りが大きくなるという問題を生じる。これらの現象は、情報記録媒体用の基板に用いられるガラス板の特殊な熱特性に起因するものと考えられる。
【００１３】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、ガラス板の反りを小さくすることが可能なガラス板の製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、溶融ガラスを板状に成形し、引っ張りながら冷却することによって、ガラス板を製造するガラス板の製造方法であって、ガラスの進行方向に対して順次温度が下がるように、複数個に分割した室を設け、ガラス板を前記複数の室に順次進行させて、ガラス板を段階的に冷却することを特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１に記載のガラス板の製造方法において、ガラス板を段階的に冷却するガラスの冷却工程において、該ガラス転移点から歪点までの平均冷却速度を１．２゜Ｃ／秒以下にしたことを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明は、溶融ガラスを板状に成形して、冷却することによってガラス板を製造するガラス板の製造方法であって、板状に成形されたガラスの冷却工程における該ガラス転移点から歪点までの平均冷却速度を１．２゜Ｃ／秒以下にしたことを特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１〜３の何れかに記載のガラス板の製造方法において、上記ガラス転移点から歪点までの平均冷却速度を１．０゜Ｃ／秒以下にしたことを特徴とする。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１〜４の何れかに記載のガラス板の製造方法において、上記ガラス転移点から歪点までの平均冷却速度を０．４〜０．９゜Ｃ／秒にしたことを特徴とする。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項１〜５の何れかに記載のガラス板の製造方法において、上記ガラスの１００〜３００゜Ｃまでの平均線熱膨張係数が８０×１０^-7〜１１０×１０^-7/ ゜Ｃである
ことを特徴とする。
【００２０】
請求項７の発明の情報記録媒体用ガラス基板は、請求項１〜６の何れかに記載のガラス板の製造方法によって製造されたガラス板を用いたことを特徴とする。
【００２１】
請求項８の発明の磁気記録媒体は請求項７に記載の情報記録媒体用ガラス基板上に、少なくとも磁性層を設けたことを特徴とする。
【００２２】
請求項９の発明は、溶融ガラスを板状に成形して、冷却することによってガラス板を製造するガラス板の製造装置であって、板状に成形されたガラスの冷却工程における該ガラス転移点から歪点までの平均冷却速度を１．２゜Ｃ／秒以下にしたことを特徴とする。
【００２３】
請求項１０の発明は、請求９に記載のガラス板の製造装置において、上記ガラス転移点から歪点までの平均冷却速度を０．４〜０．９゜Ｃ／秒にしたことを特徴とする。
【００２４】
請求項１１の発明は、溶融ガラスを板状に成形し、冷却することによって、ガラス板を製造するガラス板の製造装置であって、ガラスの進行方向に対して順次温度が下がるように、複数個に分割した室を設け、ガラス板を前記複数の室に順次進行させて、ガラス板を段階的に冷却することを特徴とする。
【００２５】
本発明においては、ガラスの成形時の該ガラスのガラス転移点から歪点までの平均冷却速度を１．２゜Ｃ／秒にすることにより、歪みを小さくして、割れ、反りを防止する。この冷却速度の好ましい範囲は０．４〜０．９゜Ｃ／秒であり、より好ましい範囲は０．６〜０．７゜Ｃ／秒である。冷却速度を０．４゜Ｃ／秒以上にすることにより、冷却を短縮でき、装置の小型化が可能になる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるガラス板の製造方法の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
（第１の実施の形態）
図１は第１の実施の形態におけるガラス板製造装置の縦断面を概略的に示した図である。なお、第１の実施の形態におけるガラス板製造装置は、炉壁１、成形体２、炉室５、引っ張りローラ６及び隔壁７と図示しない溶融ガラス供給管からなる。
【００２８】
炉壁１は耐火レンガ及びこれを被覆する耐火ボードからなり、成形体２は断面がほぼくさび状になっている。本実施の形態における成形体２は、溶融ガラス３を収容する凹部２ａを有するいわゆるフィーディングセルと称されるものであるが、他の種類のものを用いても良い。成形体２の凹部２ａは図示しない溶融ガラス供給管に接続されている。この溶融ガラス供給管から供給された溶融ガラス３は、凹部２ａの上側スリット状開口から溢れ、成形体２の両側面に沿って流下し、成形体２の下端部で合流する。合流した溶融ガラス３は炉室５内で直ちに冷却されてガラス板３’となり、引っ張りローラ６によって下方に引き抜かれる。
【００２９】
第１の実施の形態のガラス板の製造装置には、成形体２の下方に炉室５を分離する隔壁７を上下方向に片側１１個（両側２２個）設けて炉室５を分離して、各室毎に、室温度を制御するニクロムヒーター等を備えた図示しない室温制御装置を設けている。
【００３０】
第１の実施の形態では、分離した各室の温度を、上から順にそれぞれ５２０゜Ｃ、５１０゜Ｃ、５００゜Ｃ、４８０゜Ｃ、４４０゜Ｃ、４００゜Ｃ、３６０゜Ｃ、３２０゜Ｃ、２８０゜Ｃ、２４０゜Ｃ、２００゜Ｃ、１６０゜Ｃに制御した。
【００３１】
このようなガラス板の製造装置を用いて、ＳｉＯ2 を６３．５％、Ａｌ2 Ｏ3 を８．２％、Ｌｉ2 Ｏを８．０％、Ｎａ2 Ｏを１０．４％、ＺｒＯ2 を１１．９％含むガラスから、幅６００ｍｍ、厚み１．１ｍｍのガラス板３’を、成形速度１．２ｃｍ／秒で引き抜いて製造した。なお、このガラスの歪点は４５８゜Ｃであり、ガラス転移点は５００゜Ｃであり、１００゜Ｃから３００゜Ｃまでの平均線熱膨張係数は９０×１０^-7/ ゜Ｃである。また、このときのガラス転移点から歪点までの平均冷却速度は０．６３゜Ｃ／秒であった。
【００３２】
このようにして製造されたガラス板は、６００ｍｍ四方の範囲における反りの最大値は、３００μｍであった。
【００３３】
一方、比較例として従来のガラス板の製造装置を用いて製造した。なお、このときのガラス転移点から歪点までの平均冷却速度は１．３０゜Ｃ／秒であった。このようにして製造されたガラス板は、６００ｍｍ四方の範囲における反りの最大値は、２ｍｍ以上であった。
【００３４】
以上のように第１の実施の形態によれば、炉室を複数の隔壁によって分離して、各室の温度を室温制御装置によって制御して、ガラス転移点から歪点までの平均冷却速度を０．６３゜Ｃ／秒にして、１００゜Ｃから３００゜Ｃまでの平均線熱膨張係数は９０×１０^-7/ ゜Ｃのガラス板を製造することにより、ガラス板の反りを小さくすることができ、ガラスの割れを防止することができる。
【００３５】
さらに上述のようにして製造したガラス板を切断し、６６ｍｍφの磁気ディスク用ガラス基板とし、面取り加工後＃４００と＃１０００低粒の砂かけ工程を経て、表面粗さＲｍａｘ２０オングストローム程度に仕上げた。このとき、ガラス板の反りが小さいために、研磨工程が簡略化され、安価に磁気ディスク用ガラス基板が製造できた。
【００３６】
続いて、上記磁気ディスク用ガラス基板に低温型イオン交換処理を施して化学強化した。次に、基板の両面に、Ａｌ（膜厚５０オングストローム）／Ｃｒ（１０００オングストローム）／ＣｒＭｏ（１０オングストローム）からなる下地層、ＣｏＰｔＣｒ（１２０オングストローム）／ＣｒＭｏ（５０オングストローム）／ＣｏＰｔＣｒ（１２０オングストローム）からなる磁性層、Ｃｒ（５０オングストローム）保護層をインライン型スパッタ装置で形成した。
【００３７】
この基板を、シリカ微粒子（粒径１００オングストローム）を分散した有機ケイ素化合物溶液（水とイソプロピルアルコールとテトラエトキシシランとの混合液）に浸し、焼成することによってＳｉＯ2 からなる保護層を形成し、さらに、この保護層上をパーフロロポリエーテルからなる潤滑剤でディップ処理して潤滑層を形成して、ＭＲヘッド用磁気ディスクを得た。
【００３８】
この磁気ディスクについて磁気ヘッドの浮上試験を行ったところ、ヘッドクラッシュを起こさないことが確認された。また、磁気ヘッドの浮上高さをより低くでき、磁気ディスクの高密度化に対応できるという利点を有することが分かった。
【００３９】
（第２の実施の形態）
図２は第２の実施の形態におけるガラス板製造装置の縦断面を概略的に示した図である。図２に示した隔壁７は、第１の実施の形態とは異なり、断面がコの字の形状になっている。なお、第２の実施の形態におけるガラス板製造装置の他の部分は、第１の実施の形態と同様に機能するのでその説明は省略する。
【００４０】
隔壁７は耐火性の材質でできていて、ガラス板３’の両側にガラス板３’とほぼ平行に設けられている。実際には隔壁７とガラス板との間の距離は上部のほうが大きくなっていて、隔壁７の最上部での距離は１５ｍｍ以下、隔壁７の最上部での距離は１．０ｍｍ以下に設定される。なお、隔壁７とガラス板３’の間隔は外気の影響を受けにくくするため狭いほうが好ましい。
【００４１】
第２の実施の形態では５つの隔壁７が上下に重ねられて設置されている。なお、それぞれの隔壁７の断面はコの字に折れ曲がっていて、折れ曲がった部分の端が炉壁１につながっている。
【００４２】
第２の実施の形態のガラス板の製造装置にも、隔壁によって分離された各室の室温度を制御するニクロムヒーター等を備えた図示しない室温制御装置を設けていて、分離した各室の温度を、それぞれ所定の温度に制御する。
【００４３】
以上のような第２の実施の形態のガラス板の製造装置を用いることにより、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００４４】
（その他の実施の形態）
本発明の情報記録媒体用のガラス基板は、本発明のガラス板の製造方法によって得られたガラス板に、研削、研磨等の加工を施し、所望の形状に形成することによって得られる。研磨は、通常の研磨方法の後に、ラッピング（砂掛け）及び酸化セリウム等の研磨粉によるポリシング加工することによって行われる。
【００４５】
さらに、本発明による磁気記録媒体は、上記情報記録媒体用ガラス基板に少なくとも磁性層が設けられたもので、例えば、上記情報記録媒体用のガラス基板の表面に化学強化処理を施し、次いで、下地層、磁性層、保護層、潤滑層等を順次積層して製造される。
【００４６】
磁気記録媒体における下地層としては、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ａｌ等の非磁性層が挙げられ、Ａｌ／Ｃｒ／ＣｒＭｏ等の多層下地層としてもよい。
【００４７】
磁性層としては、Ｃｏを主成分とするＣｏＰｔＣｒやＣｏＮｉＣｒＴａ等の磁性薄膜が挙げられ、磁性層を非磁性層で分割してノイズの低減を図ったＣｏＰｔＣｒ／ＣｒＭｏ／ＣｏＰｔＣｒ等の多層構成としてもい。
【００４８】
保護層としては、例えば、Ｃｒ膜、Ｃｒ合金膜、炭素膜、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。
【００４９】
上記保護層には、さらに他の保護層を形成してもよい。例えば、上記保護層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。
【００５０】
潤滑層は、一般に、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、溶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、必要に応じて加熱処理を行って形成する。
【００５１】
本発明は、上記の実施の形態のものに限定されるものでなく、種々の変形を許容するものである。
【００５２】
上記の実施の形態では、ガラス板を垂直下方に引き抜くダウンドロー方式のガラス板の製造装置を示したが、本発明は、例えば、フルコール式、フロート法等の他の成形方法のガラス板の製造装置にも同様に適用できる。
【００５３】
また、上記の実施の形態では、炉室を分離する隔壁を片側１１個（両側２２個）設けたものを示したが、炉室の数、間隔は任意に定めてもよい。同様に引っ張りローラの数も任意に定めてもよい。図３に、炉室内に片側１２個（両側２４個）の隔壁と片側７個（両側１４個）に引っ張りローラを設けたガラス板の製造装置の断面を示した。
【００５４】
さらに、第２の実施の形態では、断面がコの字の形状の隔壁を４つ重ねたものを示したが、隔壁の数は任意に定めてもよい。
【００５５】
さらにまた、隔壁の形状も上記の実施の形態に限定されるものでなく、他の形状のものを用いてもよい。また、２種類以上の形状の隔壁を同一のガラス板の製造装置に備えてもよい、例えば、第１と第２の実施の形態で示した２種類の形状の隔壁を同一ガラス板の製造装置に備えてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ガラス板の冷却工程で、該ガラスのガラス転移点から歪点までの平均冷却速度を１．２゜Ｃ／秒以下に調整するようにしたので、ガラス板の反りを小さくすることができ、ガラスの割れを防止することができる。
【００５７】
また、本発明の情報記録媒体用ガラス基板は、反りが小さく、優れた平坦性を有し、安価に製造できる。
【００５８】
さらに、本発明の磁気記録媒体では、ガラス基板が優れた平坦性を持つため、ヘッドクラッシュを起こすことはない。さらに、本発明の磁気記録媒体では、磁気ヘッドの浮上高さをより低くでき、磁気記録媒体の高密度化に対応できるという利点を有する。また、本発明で得られたガラス板は、平坦度が高いため、簡単な研磨等を行うだけで、高い表面平滑度を要求されるガラス基板を得ることができ、従来に比べ非常に安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態におけるガラス板の製造装置の概略縦断面図である。
【図２】第２の実施の形態におけるガラス板の製造装置の概略縦断面図である。
【図３】その他の実施の形態におけるガラス板の製造装置の概略縦断面図である。
【符号の説明】
１炉壁
２成形体
２ａ成形体の凹部
３溶融ガラス
３’ガラス板
５炉室
６引っ張りローラ
７隔壁

Claims

ダウンドロー方式の成形体の両側面に沿って流下してこの成形体下部で合流した熔融ガラスを板状に成形し、この板状ガラスを下方に引っ張りながら冷却することによって、ガラス板を製造するガラス板の製造方法であって、
前記板状ガラスの進行方向に対して複数個に分割した室を設け、前記板状ガラスの進行方向に対して順次温度が下がるように前記各室毎に室温度を制御するヒーターを設け、前記板状ガラスを前記複数の室に順次進行させて段階的に冷却することを特徴とするガラス板の製造方法。
ガラス板を段階的に冷却するガラスの冷却工程において、該ガラス転移点から歪点までの平均冷却速度を１．２℃／秒以下にしたことを特徴とする請求項１に記載のガラス板の製造方法。
上記ガラス転移点から歪点までの平均冷却速度を１．０゜Ｃ／秒以下にしたことを特徴とする請求項１〜２の何れかに記載のガラス板の製造方法。
上記ガラス転移点から歪点までの平均冷却速度を０．４〜０．９゜Ｃ／秒にしたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のガラス板の製造方法。
上記ガラスの１００〜３００℃までの平均線熱膨張係数が８０×１０^−７〜１１０×１０^−７／℃であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のガラス板の製造方法。
ダウンドロー方式の成形体の両側面に沿って流下してこの成形体下部で合流した熔融ガラスを板状に成形し、この板状ガラスを下方に引っ張りながら冷却することによってガラス板を製造し、前記ガラス板を切断することによって情報記録媒体用ガラス基板を製造する情報記録媒体用ガラス基板の製造方法であって、
前記板状ガラスの進行方向に対して複数個に分割した室を設け、前記板状ガラスの進行方向に対して順次温度が下がるように前記各室毎に室温度を制御するヒーターを設け、前記板状ガラスを前記複数の室に順次進行させて段階的に冷却することにより前記ガラス板を製造する、
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。
ダウンドロー方式の成形体の両側面に沿って流下してこの成形体下部で合流した熔融ガラスを板状に成形し、この板状ガラスを下方に引っ張りながら冷却することによってガラス板を製造し、前記ガラス板を切断することによって情報記録媒体用ガラス基板を製造し、前記情報記録媒体用ガラス基板上に磁性層を設けることによって磁気記録媒体を製造する磁気記録媒体の製造方法であって、
前記板状ガラスの進行方向に対して複数個に分割した室を設け、前記板状ガラスの進行方向に対して順次温度が下がるように前記各室毎に室温度を制御するヒーターを設け、前記板状ガラスを前記複数の室に順次進行させて段階的に冷却することにより前記ガラス板を製造する、
ことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
ダウンドロー方式の成形体の両側面に沿って流下してこの成形体下部で合流した熔融ガラスを板状に成形し、この板状ガラスを下方に引っ張りながら冷却することによって、ガラス板を製造するガラス板の製造装置であって、
前記板状ガラスの進行方向に対して複数個に分割した室を設け、前記板状ガラスの進行方向に対して順次温度が下がるように前記各室毎に室温度を制御するヒーターを設け、前記板状ガラスを前記複数の室に順次進行させて段階的に冷却することを特徴とするガラス板の製造装置。