JP7523579B2 - ガラス板の製造方法、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法、磁気ディスクの製造方法、及び円環形状のガラス板 - Google Patents
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Description
磁気ディスク用ガラス基板を製造するとき、最終製品である磁気ディスク用ガラス基板の素となる円環状のガラス板の端面は、微細なパーティクルが主表面に付着して磁気ディスクの性能に悪影響を与えないためにも、パーティクルの発生しやすい端面の表面を滑らかにすることが好ましい。また、磁気ディスクを精度よくHDD装置に組み込む点から、さらには、ガラス基板の主表面に磁性膜を形成する際にガラス基板の外周端面を把持する治具の把持に適するように、ガラス板の端面を目標形状に揃えることが好ましい。
これにより、エッジに沿った許容不能な量の残留引っ張り応力、ヒビまたは欠陥の発生が抑制される。
さらに、レーザ光の照射による加熱後、アニールを行うことは生産効率の点でも不利である。
端面の面取処理を含むガラス板の製造方法であって、
前記面取処理は、
前記面取処理の前のガラス素板の端面にレーザ光を照射して面取面を形成するステップと、
前記レーザ光の照射前に前記ガラス素板を加熱するステップと、を備え、
前記ガラス素板を加熱したときの前記ガラス素板の温度をTp[℃]とし、前記ガラス素板のガラス転移点をTg[℃]とし、前記ガラス素板の平均線膨張係数をα[1/℃]としたとき、(Tg-Tp)≦-5.67×107・α+840を満足する。
前記ガラス素板は、円環形状である。
前記ガラス板の製造方法を用いて前記ガラス板を製造した後、製造した前記ガラス板の主表面に研削及び/又は研磨を行って磁気ディスク用ガラス基板を製造する。
前記円環形状のガラス板は、手法面と、前記円孔の輪郭を形成する内周端面と、外周端面とを有し、
前記内周端面及び前記外周端面には面取面を有しており、
前記内周端面の近傍の前記主表面の端部における残留応力の最大値は、前記外周端面の近傍の前記主表面の端部における残留応力の最大値よりも大きい、ことを特徴とする円環形状のガラス板である。
前記ガラス板の主表面のいずれの場所でも、残留応力はリタデーション値で50[nm]以下であることが好ましい。
前記ガラス板は磁気ディスク用ガラス基板であって、前記主表面の算術平均粗さRaは0.2nm以下であることが好ましい。
上記対策により、レーザ光の照射直後に発生するガラス板の割れを防止することができ、さらに、上記(Tg-Tp)の範囲を制限することにより、面取処理後の後工程の前に遅れて発生するガラス板の遅れ割れの発生、さらにはひびの発生を防止することができる。
ガラス板は、円環形状でなくてもよく、円孔3のあいていない外周が円形状の円板形状でもよい。さらには、ガラス板は、外周が円形状の円板形状でなくてもよく、矩形形状のガラス板でもよく、形状は特に制限されない。
ガラス板1は円環形状の場合、磁気ディスク用ガラス基板の素板として用いることができる。この磁気ディスク用ガラス基板を作製する場合、磁気ディスク用ガラス基板のサイズは制限されない。公称直径3.5インチの磁気ディスク用ガラス基板の場合、例えば、外径(公称値)は、95mm~100mmであり、内径(公称値)は25mmである。公称直径2.5インチの磁気ディスク用ガラス基板の場合、例えば、外径(公称値)は、65mm~70mmであり、内径(公称値)は20mmである。磁気ディスク用ガラス基板の板厚は、例えば0.20mm~0.7mm、好ましくは0.30mm~0.6mmであり、より好ましくは、0.30mm~0.53mmである。この磁気ディスク用ガラス基板の主表面上に磁性膜が形成されて磁気ディスクが作られる。
図1(b)に示す例では、端面5は、径方向外側に突出した滑らかな曲線によって作られる湾曲面であるが、他の一例として、2つの主表面とそれぞれつながる2つの湾曲面と、当該2つの湾曲面の間であって端面の中央部に位置し、直線状にガラス板1の厚さ方向に延びる側壁面とを有するように形成してもよい。さらに他の一例として、2つの主表面とそれぞれつながる2つの傾斜面と、当該2つの傾斜面の間であって端面の中央部に位置する側壁面とを有し、2つの傾斜面と側壁面のいずれもが略直線状に厚さ方向に延びるように形成してもよい。なお、上記の各面の境界部は、丸みを帯びていてもよいし、角ばっていてもよい。上記の面取処理後のガラス板1の面取長は、半径方向において端面が最も突出した位置の半径と、主表面が端面に向かって傾斜し始める位置の半径との差分として定義され、例えば30~200μmとすることができる。
磁気ディスク用ガラス基板の場合、このガラス板1を必要に応じて、主表面の研削及び研磨を行った後、ガラス板1の主表面上に磁性膜が形成されて磁気ディスクが作られる。
また、ガラス素板の温度が主表面上において略均一となるように事前加熱すると、レーザ光の照射時において、円環状のガラス素板の端面近傍から中心方向に向かう半径方向において温度差を小さくできるので、後述する端面近傍に生じる残留歪の最大値(ピーク)を小さくすることができる。その結果、レーザー光による面取処理後のトラブル(割れ、後れ割れ、ひびなど)を抑制しやすくなるため好ましい。
他方、ガラス素板の端面7及びこの端面7近傍の主表面端部のみを局部的に温度Tpに加熱した場合、ガラスは熱伝導性が比較的小さい材料のため、ガラス素板の中心方向に向かって熱伝導しにくく、その結果、ガラス素板の主表面端部とこの主表面端部に対して半径方向の内側の部分との間で大きな温度差が生じる。その状態でレーザー光を照射すると、レーザー光による加熱が加わってさらに温度差が大きくなるので、高い残留歪(残留応力)が局所的に発生しやすくなるので好ましくない。
図2は、レーザ光の照射による面取面の形成の一例を示す図である。具体的には、図2に示すように、円孔16のあいた円板形状のガラス素板10は、主表面12と端面14とを有する。主表面12は通常、表と裏で略同じ形状である(以後、一対の主表面とも言う)。端面14は、主表面12に略垂直な端面である。図2に示す例では、外周端面をレーザ光Lによる形状加工の端面14としているが、円孔16に沿った内周端面もレーザ光Lによる形状加工の対象とすることができる。
本実施形態では、端面14にレーザ光Lを照射し、レーザ光Lを、円板形状のガラス素板10の周方向に端面14に対して相対的に移動しながら、端面14を目標形状に加工する。レーザ光Lの照射方法は、例えば、図示されないレーザ光源から出射したレーザ光Lを、コリーメータ等を含む光学系を通して平行光とした後、集束レンズ24を介してレーザ光Lを集束させた後、拡張するレーザ光Lを端面14に照射することができる。
なお、内周端面にレーザ光Lを照射する場合、例えば、ガラス素板10の主表面の上方から入射させたレーザ光Lを、円孔内に設置した反射ミラーで反射させればよい。
なお、外周端面の面取処理と内周端面の面取処理とを両方行う場合、それらを同時に行ってもよいし、別々に行ってもよい。それらを別々に行う場合、その順序はどちらを先に行ってもよい。また、事前加熱は、各面取処理毎に実施しても最初の1度にまとめてもよいが、後者とすると生産効率を高めることができる。
ここで、レーザ光Lの端面14への照射は、端面14の照射位置における法線方向から行うことが好ましい。ここで法線方向とは、完全な法線方向(法線方向からの傾斜角度0度)の他に、法線方向に対する傾斜角度が10度以内の範囲内も許容範囲として含まれる。なお、レーザ光Lの端面14への照射は、照射位置における端面14の法線方向に対して傾斜角度0度±45度の範囲内で傾斜させてもよい。
なお、レーザ光Lとガラス素板10の端面との相対的な移動速度は、例えば0.7~100[mm/秒]である。
この後、面取面の形成されたガラス素板10、すなわちガラス板1の主表面に、研削及び/または研磨が行われ、さらに適宜洗浄等が行われて磁気ディスク用ガラス基板が作製される。また、必要に応じて、ガラス板1の端面研磨処理を行うこともできる。また、主表面の研削や研磨の前後やこれらの合間に、適宜ガラス板1に化学強化を施してもよい。
この場合、(Tg-Tp)≦-3.67×107・α+500を満足するように、ガラス素板10の事前加熱の温度Tpを設定することが、遅れ割れの発生を防止する点から好ましい。さらに、(Tg-Tp)≦-3.28×107・α+428を満足するように、温度Tpを設定することが、ひびの発生を防止する点から好ましい。
このように、温度Tpを設定することにより、割れおよび遅れ割れの発生を抑制するので、従来のように残留歪を低減するために、面取り処理後のガラス素板10にアニール処理をしなくてよい。ここで、アニール処理とは、面取り処理後のガラス素板10を、例えば当該ガラスの歪点以上の温度に加熱し、その後ゆっくり冷却してガラス内部の残留歪(残留応力)を小さくする処理のことを言う。
図3に示す直線L1、L2、L3は、ガラス素板10の“割れ”、“遅れ割れ”、および、“ひび”が発生する領域を区切る直線である。
“割れ”は、面取面の形成直後に発生する割れをいい、“遅れ割れ”は、面取面の形成直後に割れは発生しないが、面取処理後約1時間以内におよそ50~70%の確率で割れが発生する割れをいう。“ひび”は、面取面の形成直後の“割れ”や“遅れ割れ”とは異なり、ごくまれに、後工程(主表面の研削、研磨)の際中にガラス板1に亀裂や割れが発生するものをいう。
直線L1は、“割れ”が発生する場合と、“割れ”が発生しない場合とを区分けする直線である。
直線L2は、“遅れ割れ”が発生しない場合と、“遅れ割れ”が発生する場合とを区分けする直線である。
直線L3は、“ひび”が発生する場合と、“ひび”が発生しない場合とを区分けする直線である。
直線L1よりも上に位置する領域では、“割れ”が発生する。
直線L1と同等からそれよりも下に位置する領域RAでは、“割れ”が発生しない。
直線L2と同等かそれよりも下に位置する領域RBでは、“割れ”も“遅れ割れ”も発生すしない。
直線L3と同等かそれより下に位置する領域RCでは、“割れ”、“遅れ割れ”が発生せず、“ひび”も発生しない。
このように、平均線膨張係数αと温度差(Tg-Tp)により、“割れ”、“遅れ割れ”、“ひび”の発生の有無を区分けすることができる。
さらに、“遅れ割れ”が発生しないようにするためには、温度差(Tg-Tp)が直線L2と同等かそれより低い領域RB,RCに位置するように、ガラス板1の平均線膨張係数αとTgに応じて温度Tpを設定すればよい。すなわち、直線L2は、(Tg-Tp)=-5.67×107・α+840で表されるので、(Tg-Tp)≦-3.67×107・α+500を満足するように温度Tpを設定する。
さらに、“ひび”が発生しないようにするためには、温度差(Tg-Tp)が直線L3と同等かそれより低い領域RCに位置するように、ガラス板1の平均線膨張係数αとTgに応じて温度Tpを設定すればよい。すなわち、直線L3は、(Tg-Tp)=-3.28×107・α+428で表されるので、(Tg-Tp)≦-3.28×107・α+428を満足するように温度Tpを設定する。
ここで、ガラス板1の内周端面近傍の主表面の部分(内周端面の半径を基準(ゼロ)として半径方向に3mm以内の主表面上の円環状の領域)、すなわち内周端面近傍の主表面端部における残留応力の最大値は、外周端面近傍の主表面の部分(外周端面の半径を基準(ゼロ)として半径方向に3mm以内の主表面上の円環状の領域)、すなわち外周面近傍の主表面端部における残留応力の最大値よりも大きくすることが好ましい。事前加熱においてガラス素板の主表面全体を略均一な温度とすることによって、ガラス板1の半径方向に残留応力を見たとき、上記の内周端面近傍及び外周端面近傍の主表面端部にそれぞれ残留応力のピークを形成することができる。
レーザ光の照射により主表面端部や端面に生じる残留応力は通常は圧縮応力である。一方、円環状のガラス板1を用いて磁気ディスク用ガラス基板、さらには磁気ディスクを製造し、HDD装置に磁気ディスクを内蔵する場合、その内周端面側の主表面端部や端面は、HDD装置のスピンドル、スペーサ、クランパー等と強く接触し、傷がつく可能性がある。そのようなとき、残留応力は上記接触による磁気ディスクの傷つきを抑制する。すなわち、内周端面側の主表面端部におけるリタデーション値を、外周端面側の主表面端部におけるリタデーション値よりも大きくすることで、上記のような効果を得ることができる。なお、内周端面近傍の主表面端部における残留応力はリタデーション値で50[nm]以下であることが好ましく、20[nm]以下であるとより好ましい。また、外周端面近傍の主表面端部における残留応力はリタデーション値で30[nm]以下であることが好ましい。
また、ガラス板1の主表面上の、内周端面側の主表面端部及び外周端面側の主表面端部を除いた領域(以後、中周領域とも呼ぶ)の残留応力は、内周端面側の主表面端部及び/又は外周端面側の主表面端部の残留応力の最大値よりも小さいことが好ましい。この中周領域の残留応力は、リタデーション値で20[nm]以下であることが好ましく、10[nm]以下であるとより好ましい。
また、ガラス板1の主表面のいずれの場所でも、残留応力はリタデーション値で50[nm]以下であると好ましく、20[nm]以下であるとより好ましい。
本発明において残留応力の値は、リタデーション値を用いる。リタデーション値は、例えば、フォトニックラティス社製PA-200などの二次元複屈折評価装置を用いて測定することができる。ガラス板1の主表面におけるリタデーション値の分布を調べる場合、測定分解能は面内方向において例えば約0.05~0.2mmとすればよい。
上記のようなガラス板1を得るには、図3に示す領域RCの条件を満たす範囲内において、例えば、内周端面の面取処理時の温度Tpを、外周端面の面取処理時の温度Tpよりも低くすればよい。同一のガラス板1であれば、ガラス転移点Tg及び平均線膨張係数αは変わらないので、温度Tpを低くすると(Tg-Tp)が大きくなり、残留応力が増加する。なお、上記のようなガラス板1を得る場合、(1)事前加熱、(2)外周端面の面取処理、(3)内周端面の面取処理、の順に実施することが好ましい。この順序では自然放冷を利用して内周端面の面取処理時のガラス素板の温度を低下させやすいので、事前加熱を最初の1度で済ませることができる。
研削処理と研磨処理の両方を行う場合、ガラス板1の研削後、研磨が行われる。
研削処理では、例えば、遊星歯車機構を備えた両面研削装置を用いて、ガラス板1の両側の主表面に対して研削加工を行う。具体的には、ガラス板1を、両面研削装置の保持部材(キャリア)に設けられた保持孔内に保持しながらガラス板1の両側の主表面の研削を行う。両面研削装置は、上下一対の定盤(上定盤および下定盤)を有しており、上定盤および下定盤の間にガラス板1が狭持される。そして、上定盤または下定盤のいずれか一方、または、双方を移動操作させ、クーラントを供給しながらガラス板1と各定盤とを相対的に移動させることにより、ガラス板1の両主表面を研削することができる。例えば、ダイヤモンドを樹脂で固定した固定砥粒をシート状に形成した研削部材を定盤に装着して研削処理をすることができる。研削処理を行うことで、主表面の平坦度を小さくすることができる。研削処理後の主表面の平坦度は、例えばフラットネスのPV値で10μm以下である。
なお、化学強化処理の要否については、ガラス組成や必要性を考慮して適宜選択すればよい。また、第1研磨処理及び第2研磨処理の他にさらに別の研磨処理を加えてもよく、2つの主表面の研磨処理を1つの研磨処理で済ませてもよい。また、上記各処理の順番は、適宜変更してもよい。
こうして、ガラス板1の主表面を研磨して、磁気ディスク用ガラス板に要求される条件を満足した磁気ディスク用ガラス基板を得ることができる。
この後、主表面が研磨されて作製されたガラス板1(磁気ディスク用ガラス基板)に、少なくとも磁性膜を形成して磁気ディスクが作製される。
本実施形態のガラス板1の製造方法の効果を確認するために、平均線膨張係数αの異なるガラス素板10を種々用意し、ガラス素板10の事前加熱における温度Tpを種々変更して、ガラス板1を作製し、ガラス板1の“割れ”、“遅れ割れ”を目視で観察した。さらに、“割れ”、“遅れ割れ”のないものは、研削及び研磨を行った後、“ひび”を目視により観察した。
ガラス板1の外径は95mm、内孔の内径は25mm、厚さThは0.7mmであった。 事前加熱では、ガラス素板10の主表面全体を赤外線ヒータにより加熱した。この事前加熱により内周端面及び外周端面も同時に加熱される。ガラス素板10の温度Tpは、非接触温度計(サーモグラフィ)を用いて計測した。加熱したときのガラス素板10の主表面の温度を計測したところ、主表面の中周部において温度Tpとなっており、内周端面及び外周端面の近傍を含む主表面全体において略均一な温度であった。
レーザ光Lの照射条件は、幅W1=1mm、長さW2=10mmとし、平均パワー密度Pdを5.1[W/mm2]とした。レーザ光Lの端面14に沿って移動する移動速度20[mm/秒]とした。先にガラス素板10の外周端面を面取処理し、その後内周端面を面取処理した。事前加熱は外周端面の面取処理の前に温度Tpで実施し、温度を維持しつつ外周端面の面取処理と内周端面の面取処理とをこの順で行った。なお、面取り処理後、主表面の残留応力を低減させるためのアニール処理を行わなかった。
また、(Tg-Tp)≦-3.67×107・α+500を満足するように事前加熱をする(条件16~25)ことにより、“遅れ割れ”が発生しないことがわかる。
また、(Tg-Tp)≦-3.28×107・α+428を満足するように事前加熱をする(条件26~30)ことにより、“ひび”が発生しないことがわかる。
次に、条件26~28において、内周端面の面取処理時の温度Tpが、外周端面の面取処理時の温度Tpより20℃低くなるように調節して円環状のガラス板1を作製し、さらに、算術平均粗さRaが0.2nm以下となるように主表面の研磨を行って磁気ディスク用ガラス基板を得た(条件31~33)。条件31~33のそれぞれにおいて得られた、主表面研磨前の円環状のガラス板1及び主表面研磨後の磁気ディスク用ガラス基板についてリタデーションを測定したところ、いずれの条件においても主表面研磨前後におけるリタデーション値の値や分布はほぼ同一であった。具体的には、いずれの条件においても、主表面の残留応力の最大値は50nm以下であり、半径方向において外周端面近傍及び内周端面近傍にリタデーション値のピークが存在し、内周端面近傍の主表面端部の残留応力の最大値は、外周端面近傍の主表面端部における残留応力の最大値よりも大きかった。また、内周端面近傍の主表面端部の残留応力の最大値は50nm以下であり、外周端面近傍の主表面端部の残留応力の最大値は30nm以下であり、中周領域の残留応力は20nm以下であった。また、外周端面及び内周端面の表面粗さRaは50nm以下であった。
3 円孔
5,7 端面
10 ガラス素板
12 主表面
14 端面
16 円孔
24 集束レンズ
Claims (15)
- 端面の面取処理を含むガラス板の製造方法であって、
前記面取処理は、
前記面取処理の前のガラス素板の端面にレーザ光を照射して面取面を形成するステップと、
前記レーザ光の照射前に前記ガラス素板を加熱するステップと、を備え、
前記ガラス素板を加熱したときの前記ガラス素板の温度をTp[℃]とし、前記ガラス素板のガラス転移点をTg[℃]とし、前記ガラス素板の平均線膨張係数をα[1/℃]としたとき、(Tg-Tp)≦-3.28×107・α+428を満足し、
前記ガラス素板のガラス転移点は、650℃以上であることを特徴とするガラス板の製造方法。 - 端面の面取処理を含むガラス板の製造方法であって、
前記面取処理は、
前記面取処理の前のガラス素板の端面にレーザ光を照射して面取面を形成するステップと、
前記レーザ光の照射前に前記ガラス素板を加熱するステップと、を備え、
前記ガラス素板を加熱したときの前記ガラス素板の温度をTp[℃]とし、前記ガラス素板のガラス転移点をTg[℃]とし、前記ガラス素板の平均線膨張係数をα[1/℃]としたとき、(Tg-Tp)≦-5.67×107・α+840を満足し、
前記ガラス素板は中心部に円孔を有する円環形状であって、一対の主表面と、前記円孔の輪郭を形成する内周端面と、外周端面とを有し、
前記面取面を形成するステップは、さらに、前記ガラス素板の前記外周端面にレーザ光を照射するステップと、前記ガラス素板の前記内周端面にレーザ光を照射するステップとを、この順に含み、
前記内周端面にレーザ光を照射する時の前記ガラス素板の温度Tpを、前記外周端面にレーザ光を照射する時の前記ガラス素板の温度Tpよりも低くする、
ことを特徴とするガラス板の製造方法。 - (Tg-Tp)≦-3.67×107・α+500を満足する、請求項2に記載のガラス板の製造方法。
- (Tg-Tp)≦-3.28×107・α+428を満足する、請求項2に記載のガラス板の製造方法。
- (Tg-Tp)≧50℃を満足する、請求項1~4のいずれか1項に記載のガラス板の製造方法。
- 前記ガラス素板の平均線膨張係数αは、20×10-7[1/℃]~60×10-7[1/℃]である、請求項1~5のいずれか1項に記載のガラス板の製造方法。
- 前記面取処理の後の前記ガラス素板にアニール処理を行わない、請求項1~6のいずれか1項に記載のガラス板の製造方法。
- 請求項1~7のいずれか1項に記載のガラス板の製造方法を用いて磁気ディスク用ガラス基板を製造する方法であって、
前記ガラス素板は、円環形状であり、
前記ガラス板の製造方法を用いて前記ガラス板を製造した後、製造した前記ガラス板の主表面に研削及び/又は研磨を行って磁気ディスク用ガラス基板を製造することを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。 - 請求項8に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法により製造された前記磁気ディスク用ガラス基板の主表面に磁性膜を形成する、ことを特徴とする磁気ディスクの製造方法。
- 中心部に円孔を有する円環形状のガラス板であって、
前記円環形状のガラス板は、主表面と、前記円孔の輪郭を形成する内周端面と、外周端面とを有し、
前記内周端面及び前記外周端面には面取面を有しており、
前記内周端面及び前記外周端面の前記面取面は、加熱溶融により形成された面であり、
前記内周端面の近傍の前記主表面の端部における残留応力の最大値は、前記外周端面の近傍の前記主表面の端部における残留応力の最大値よりも大きい、ことを特徴とする円環形状のガラス板。 - 前記ガラス板の半径方向において、前記外周端面の近傍及び前記内周端面の近傍の前記主表面の端部に、それぞれリタデーション値のピークが存在する、請求項10に記載の円環形状のガラス板。
- 中心部に円孔を有する円環形状のガラス板であって、
前記円環形状のガラス板は、主表面と、前記円孔の輪郭を形成する内周端面と、外周端面とを有し、
前記内周端面及び前記外周端面には面取面を有しており、
前記内周端面の近傍の前記主表面の端部における残留応力の最大値は、前記外周端面の近傍の前記主表面の端部における残留応力の最大値よりも大きく、
前記ガラス板の半径方向において、前記外周端面の近傍及び前記内周端面の近傍の前記主表面の端部に、それぞれリタデーション値のピークが存在する、ことを特徴とする円環形状のガラス板。 - 前記ガラス板の表面に、化学強化層を有しない、請求項10~12のいずれかに記載の円環形状のガラス板。
- 前記ガラス板の主表面のいずれの場所でも、残留応力はリタデーション値で50[nm]以下である、請求項10~13のいずれか1項に記載の円環形状のガラス板。
- 前記ガラス板は磁気ディスク用ガラス基板であって、
前記主表面の算術平均粗さRaは0.2nm以下である、請求項10~14のいずれか1項に記載の円環形状のガラス板。
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003160348A (ja) | 2001-11-21 | 2003-06-03 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 情報記録媒体用ガラス基板及びその製造方法 |
JP2004035333A (ja) | 2002-07-04 | 2004-02-05 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | ガラス材料の加工方法 |
WO2009050938A1 (ja) | 2007-10-16 | 2009-04-23 | Mitsuboshi Diamond Industrial Co., Ltd. | 脆性材料基板のu字状溝加工方法およびこれを用いた除去加工方法およびくり抜き加工方法および面取り方法 |
JP2013206517A (ja) | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Konica Minolta Inc | 情報記録媒体用ガラス基板の製造方法 |
WO2020111282A1 (ja) | 2018-11-30 | 2020-06-04 | Hoya株式会社 | ガラス板の製造方法、ガラス板の面取り方法、および磁気ディスクの製造方法 |
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