JPH07109131A

JPH07109131A - ガラス製品の製造方法

Info

Publication number: JPH07109131A
Application number: JP27743293A
Authority: JP
Inventors: Motonobu Osakabe; 基延越阪部; Hiroaki Tanji; 宏彰丹治
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1993-10-08
Filing date: 1993-10-08
Publication date: 1995-04-25
Anticipated expiration: 2020-01-26
Also published as: JP3613475B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ガラスをプレス成形してガラス製品を製造す
るに当たり、従来の成形型を用いて、型の寿命を延長す
ることができ、かつ微細成形も可能な、ガラス製品の製
造方法の提供。【構成】加熱軟化した被成形ガラスを成形型により加
圧成形してガラス製品を製造する方法であって、前記被
成形ガラスとして、ガラス表面に存在する１部又は全部
のシラノール（ＳｉＯＨ）基の水素原子を不活性基で置
換したガラスを用いることを特徴とするガラス製品の製
造方法。例えば、被成形ガラスは、トリアルキルクロル
シランやシランカップリング剤と反応させることによ
り、表面を不活性化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学測定機、映像機
器、音響機器、事務機器などの光学機器に用いられるガ
ラスレンズ、あるいはディスクリート・トラック方式の
磁気記録体のガラス基板などの精密加工を要するガラス
製品のプレス成形により製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】非球面レンズは単一で収差をなくせるこ
とから、コンパクトかつ高性能のレンズ系を構成できる
という特徴を持ち、光学機器の小型化、高性能化にとっ
て、不可欠の部品となっている。非球面レンズの製作法
は、以前は研削研磨法に限られていた。しかし、研削研
磨法では加工性、量産性に限界があり、コスト高になる
ため、限られた範囲でしか実用に供されていなかった。
その後、プレス形成法が開発されて、非球面レンズを安
価かつ大量に製造することが可能になり、その応用範囲
が急速に拡大している。

【０００３】コンピュータの外部記憶装置であるハード
ディスク装置では、パーソナルコンピューターを始めと
して、取り扱うデータ容量が急速に増大しており、記憶
密度のいっそうの向上が強く望まれている。しかしこれ
までの磁気記録再生方式では、その記録密度がほぼ限界
近くにまで達しているため、種々の新しい磁気記録方式
が検討、提案されている。その中で最近注目されている
方式として、ディスクリート・トラック方式がある。こ
れはたとえば日経エレクトロニクス誌、第５８６号（１
９９３．７．１９発行）、１６９〜１８２頁の「ハード
・ディスク装置の容量を光ディスク並に上げる技術を開
発」と題する論文において詳しく説明されている。簡単
には、従来型の平面基板ではヘッド・キャップの側面か
ら生じる洩れ磁界によりトラック−トラック間の領域に
余計な記録がされるためトラックピッチに限界があっ
た。それをディスクリート・トラック方式では、ハード
ディスクの記録トラックの間に溝を設けることによって
洩れ磁界の影響を防ぎ、トラックピッチを高めて記録密
度を増大させている。この方式では、１〜数μｍ前後の
繰り返しで規則正しく溝が彫り込まれた磁気記録媒体を
用いるので、溝付きの磁気記録媒体の基板が必要であ
る。このような溝付き基板の作製方法としては種々考え
られる。例えば、所定の形状に精密加工され耐久性に優
れた成形型（雄型）によりガラス平板をプレスすること
が実現できれば、工業生産性に優れた溝付き磁気記録媒
体基板の製造方法となることが期待される。

【０００４】このようにプレス成形法は、ガラス製品の
成形加工にとって今後も重要な技術として引続き利用さ
れて行くものと思われる。現在プレス成形法が工業的規
模で利用されているのはガラスレンズである。プレス成
形法によるガラスレンズの成形加工は、予め所定の形
状、すなわち製品であるレンズの形状の雌型に精密加工
された成形モールドにより、適当な粘度を示す温度に加
熱されたガラスプリフォームを加圧成形し、成形モール
ドの成形面を転写させることにより行われる。ガラスレ
ンズには成形面の状態が転写されるので、成形モールド
の材質はガラスの成形温度で熱的に安定で、しかもその
温度でも十分な剛性を有して成形圧によっても変形しな
いものでなければならない。また、成形面は、光学的な
面精度にまで加工できるものでなければならない。さら
に、成形面は、繰り返しの加圧成形によってもそれの表
面状態が変化しないものでなければならない。このよう
な要求を満足するには、耐熱性に優れ、緻密な構造を有
し、そして成形雰囲気ガスやガラスとの反応性が低い材
料により成形型を構成する必要がある。そのような材料
として、高融点金属とその合金や高温耐熱性各種セラミ
ックスからなる硬質体あるいは基材上に形成した硬質膜
が、種々提案されてきた。たとえば特開平３−１２３３
１号公報では酸化クロムと酸化ジルコニウムを主成分と
するセラミック焼結体からなる成形型が開示されてい
る。また、特開平２−１９９０３６号公報では、ＳｉＣ
基材の表面にイオンプレーティング法でｉ−カーボン膜
を形成した成形型が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記の成形型は、ガラ
スレンズ成形において成形温度が６００℃未満の条件で
は優れた耐久性を示し、数千回以上の繰り返し成形後
も、その表面状態がほとんど変化しないという実績を示
している。しかし成形温度が６００℃を越えるようなバ
リウム含有の高屈折率、低分散の光学ガラスの成形にお
いては、これら既存の成形型材料では型表面の劣化が急
速に進み、型の表面荒れやガラスと型の付着、などの問
題が発生するという問題がある。

【０００６】また、これら既存の型材料は、ディスクリ
ート・トラック方式の磁気記録媒体の基板の製造用とし
ては、加工精度と寿命の面で十分とは言えないものであ
った。この方式に用いる溝付き基板には、幅１〜数μ
ｍ、深さ０．１μｍオーダーの加工を施すことが必要で
ある。従って、その反転イメージを有するべき成形型に
も、同等の加工精度が要求される。しかしこれまで用い
られてきた各種セラミックス製の成形型はいずれも焼結
体で、１〜１０μｍ程度の大きさの脆性の強い粒子から
なる多結晶体である。そのため、その表面にミクロン〜
サブミクロンオーダーの加工をすると、どうしても部分
的な粒子の脱落が起きたり、個々の粒子の結晶方位のば
らつきを反映し加工面の細かい凸凹やうねり等が発生し
てしまう。その結果、上記焼結体を磁気記録媒体の基板
とするとノイズや記録密度の低下の原因を作ってしま
う。磁気記録媒体では少なくとも２．５〜１．８インチ
程度の直径を有する基板全体にわたって欠陥の無いこと
が要求される。しかし、従来型のセラミックス成形型で
は、到底この要求に答えることはできなかった。また前
記特開平２−１９９０３６号公報のように、多結晶体を
基板として各種コーティングを施した成形型でも、成形
型基板の多結晶体を溝付き型に加工する際に同じ問題が
発生する。さらにまた各種金属系の成形型では、繰り返
しのプレス成形によって、型の溝部の変形や磨耗が著し
く、このような特性も工業的生産には不向きである。

【０００７】このような問題に対応するためには、高融
点ガラスのような機械的性質に異方性が無くしかも粒界
を有しない構造の材料か、あるいは各種金属材料のよう
に多結晶体で粒界はあっても、塑性を有するために微細
加工をしても粒子の脱落が起きにくい材料を用いること
考えられる。そして、これらの材料を溝付きの成形型に
加工し、その表面にこれまで成形型として提案されてい
る各種材料を薄膜としてコーティングしたものを成形型
とすることが考えられる。しかし、このような方法で型
を作製したとしても、形成型の表面を構成する材料の劣
化の問題があり、数万回もの繰り返し成形には耐えられ
ない。特にミクロン〜サブミクロンの溝を有する成形型
では、溝のコーナー部を中心に型表面の損傷磨耗が激し
く、レンズのように滑らかな表面を有する物品のプレス
成形の場合よりも、型の劣化が急速に進む傾向がある。
このため、型寿命がネックとなって製造コストが低減で
きないという問題が発生する。また貴金属の合金で成形
面を構成した成形型は、硬度、降伏応力とも低いため、
長寿命の型としては不十分である。

【０００８】そこで本発明の目的は、ガラスをプレス成
形してガラス製品を製造するに当たり、従来の成形型を
用いて、型の寿命を延長することができ、かつ微細成形
も可能である、ガラス製品の製造方法を提供することに
ある。特に本発明の目的は、成形温度が６００℃を越え
るようなバリウム含有の高屈折率、低分散の光学ガラス
の成形や磁気記録媒体の基板の微細成形に適した、ガラ
ス製品の製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、加熱軟化
した被成形ガラスを成形型により加圧成形してガラス製
品を製造する方法であって、前記被成形ガラスとして、
ガラス表面に存在する一部又は全部のシラノール基の水
素原子を不活性基で置換したガラスを用いることを特徴
とするガラス製品の製造方法に関する。

【００１０】本願発明者らはガラスのプレス成形型の損
傷機構について検討し、成形時におけるガラス表面と成
形型の間の接着が、型の損傷に深く関係していることを
見いだした。まずプレス成形の過程を整理すると、成形
時には型表面に沿ってガラスが流動して型表面で規定さ
れる形状に変形する。この後、型とガラスは冷却され、
両者の熱膨張率の差によって発生する応力によってガラ
スが型から離れる（いわゆる離型工程）。すなわち成形
から離型までの間、ガラスと成形型とは何等かの機構に
よって付着している。そして離型の際に、ガラスと成形
型の分離が必ずしも両者の界面でのみ起きるのではな
く、ミクロにみれば、局所的なガラスや型表面の破損が
起き、この過程が繰り返されることによって、徐々に型
表面の劣化が進んでいるのではないかと推察される。

【００１１】通常の大きさの成形型とガラスの組み合せ
では、付着したままの状態を室温まで維持することがで
きないので、付着界面の様子を詳しく解析することがで
きない。しかし、本発明者らは１〜１０μｍ程度の大き
さにした型材料とガラスの粉末を混合し、これをプレス
成形温度で熱処理した試料を電子顕微鏡で解析すること
により、両者の付着界面の状態を詳しく観察することに
成功した。その結果、両者が付着している状態は種々あ
るが、ほぼつぎのように大別されることがわかった。す
なわち、型とガラス界面に反応層が形成されこの反応
層によって付着する場合、ガラスの成分の中で修飾成
分が選択的に界面に移動し、これが接着層を形成する場
合、そしてガラスと型の間でシャープな界面が形成さ
れ反応層が認められないが、両者が結合している場合、
である。この内、最初の２つの場合は、ガラスと成形型
の間で物質移動を伴った結合層の形成が起きている。従
って、型として繰り返し使用すると徐々に型表面の反応
劣化が進むので好ましくない。

【００１２】一方、第３の場合には、ガラスと型を高温
で接触させても界面に反応層は形成されず、しかも接触
時間をのばしても反応層が現れその厚みが時間と共に増
大するという現象は全く観察されず、ガラスと型材料の
間で物質移動が起きている様子が全く認められない。即
ち、第３の場合には、ガラスと型材料は反応しない組み
合わせであるにも関わらず、何等かの原因で界面近傍の
ごく限られた領域、おそらく１〜２原子層の領域、で両
者の間に化学結合が形成されていると考えられる。従っ
て、この場合には型の劣化は、ガラスと成形型のシャー
プな界面における、おそらく界面の１〜２原子層のみが
関与した結合の形成によりガラスと型が付着し、成形後
の冷却過程で発生する熱応力によって型表面が局所破壊
もしくは疲労する、あるいはガラスが破壊して微少なガ
ラス片が型表面に付着残留する、ことを引金として徐々
に進行していくものと思われる。特に溝付きの物品を成
形する際には、溝のコーナー部において応力集中が起き
やすく、急速な型の劣化につながって行くものと思われ
る。

【００１３】第３の場合のようなガラスと型材料の付着
には、ガラス表面に必ず存在し、また貴金属を除く各種
金属そしてセラミックスからなる成形型の表面において
存在する可能性が非常に高い水酸基が、深く関わってい
ると本発明者らは考えた。ＳｉＯ₂やＢ₂Ｏ₃を主成分
とするシリケート系あるいはボロシリケート系ガラスの
表面には水酸基が存在する。特に、ＳｉにＯＨ基が結合
したシラノール基は、１００℃以上で脱水し始めるが、
表面からほぼ完全に脱離するには６００℃以上の高温に
加熱することが必要である。一方、成形型表面は非酸化
物セラミックスや貴金属以外の金属の場合でもその表面
数原子層は通常酸化されており、表面の性状は酸化物に
きわめて近いと推察される。即ち、成形型の表面は、ほ
とんどの場合は、酸化物として振舞うと考えられる。し
かし、酸化物は、しばしば雰囲気中の水分との反応によ
り部分的に酸素の部分が水酸基に置換されていると考え
られる。これらのことから、プレス成形においては、ガ
ラスも成形型もその表面に相当量の水酸基が存在すると
考えられる。このような両者を接触させて高温に加熱す
ると、水酸基間での脱水縮合反応が起き、水酸基が結合
していた金属原子との間に、金属−酸素−金属型の結合
が生成する。この脱水縮合反応がガラス中のシラノール
基間のみで起きるとすれば、ガラス表面にＳｉ−Ｏ−Ｓ
ｉ型の結合が生成するだけであって問題はない。しか
し、例えば、ガラス中のシラノール基と型表面の水酸基
間で脱水縮合反応が起きた場合には、Ｓｉ−Ｏ−Ｍ（た
だしＭは型を構成する材料の金属原子）型の結合が生成
し、この結合を介してガラスと型とが付着することにな
る。この様子を模式的に以下に示す。

【００１４】

【化１】

【００１５】このような反応によってガラスと型表面と
の付着が起きているのだとすると、ガラスおよび型の少
なくとも一方の表面を水酸基が存在しない状態にできれ
ば、ガラスと型の付着を抑止することができると考えら
れる。そして、本発明者らは、ガラス表面の水酸基を型
表面の水酸基と反応できない状態に不活性化すること
で、型の劣化も抑えられることを見出して本発明に至っ
た。尚、成形型の成形表面の水酸基を不活性化すること
も可能ではある。成形型は繰り返し加熱冷却を受けるの
で、単独ではその表面の水酸基は数回程度の成形繰り返
しでほぼ完全に除去される。しかし、実際の成形では成
形原料となるガラスとして成形毎に新しいものが供給さ
れるので、１００℃程度で始まるといわれているガラス
表面からの脱水により、結局成形の度に型表面が水酸化
される可能性がある。従って、ガラス表面の水酸基を不
活性化する方がより効果的である。よって、本発明で
は、被成形ガラスの表面のシラノール基を不活性化す
る。

【００１６】前述のように、加熱軟化した被成形ガラス
を成形型により加圧成形してガラス製品を製造する方法
自体は、公知である。本発明において、被成形ガラス
は、ガラス製品の形状に近似したガラスプレフォームで
あっても、ガラスゴブ等のガラスプレフォーム以外のも
のでも良い。また、ガラスプレフォームは、ガラス製品
がレンズの場合には、球形、ラクビーボール状、円板等
であることができる。また、ガラス製品が磁気記録媒体
の基板である場合には、ガラスプレフォームは、板状、
円板状等であることができる。また、成形対象であるガ
ラスの種類は、表面にシラノール基を有するガラスであ
れば、特に制限はない。例えば、シリケートガラス、ボ
ロシリケートガラス、アルミノシリケート、ケイリン酸
ガラス等を挙げることができる。

【００１７】本発明では、被成形ガラスとして、ガラス
表面に存在する一部又は全部のシラノール基の水素原子
を不活性分子で置換したガラス（以下、不活性化ガラス
ということがある）を加熱軟化して成形型により加圧成
形してガラス製品を得る。被成形ガラスの表面のシラノ
ール基の水素原子を不活性基と置換する方法としては、
シラノール基を不活性基を含む他の物質と反応させ、シ
ラノール基の水素を不活性基で置換する方法がある。シ
ラノール基は、一般に、アルカリとの反応による塩の生
成、ハロゲン化、エステル化などの反応により、その水
素を種々のイオンや官能基で置換することが可能であ
る。

【００１８】そこで本発明の一態様として、被成形ガラ
スをトリアルキルクロルシランと反応させてガラス表面
のシラノール基をシラノレート基に変換し、次いで得ら
れたガラスを加熱軟化し、成形型により加圧成形するこ
とを特徴とするガラス製品の製造方法を挙げることがで
きる。

【００１９】トリアルキルクロルシランとしては、例え
ばトリメチルクロルシラン及びトリエチルクロルシラン
を挙げることができる。トリメチルクロルシラン及びト
リエチルクロルシランは、ガラスとの反応性及び置換後
の安定性の観点から好ましい。トリアルキルクロルシラ
ンは、通常、気体又は液体である。そして、被成形ガラ
スの表面を気体又は液体のトリアルキルクロルシランで
処理する。尚、トリアルキルクロルシランは適当な希釈
剤で希釈したものを用いることもできる。気体の場合、
希釈剤は、アルゴン、窒素、水素等を例示できる。ま
た、液体の場合、希釈剤は、各種アルコール等の有機溶
媒を用いることができる。処理のための条件は、ガラス
の種類やトリアルキルクロルシランの種類、トリアルキ
ルクロルシランの希釈の程度等により異なるが、例え
ば、１０〜１００℃で１００〜１０分間とすることが適
当である。トリアルキルクロルシランによりが表面の不
活性化されたガラスは、次いで加熱軟化し、成形型によ
り加圧成形する。この成形時の加熱条件及び加圧条件等
は、被成形ガラスの種類により、従来の方法から適宜選
択することができる。例えば、加熱温度は３００〜７０
０℃の範囲とし、加圧の圧力は、１０〜１００Kgf/cm²
の範囲とすることが適当である。尚、トリアルキルクロ
ルシランとガラス表面のシラノール基との反応を、トリ
メチルクロルシランの場合の例を以下に示す。

【００２０】

【化２】

【００２１】またガラス表面の不活性化の別の方法とし
て、シランカップリング剤を用いる方法がある。即ち、
本発明の一態様として、被成形ガラスをシランカップリ
ング剤で処理してガラス表面のシラノール基を不活性化
し、次いで得られたガラスを加熱軟化し、成形型により
加圧成形することを特徴とするガラス製品の製造方法を
挙げることができる。

【００２２】被成形ガラスは、シランカップリング剤の
水溶液又はアルコール溶液等に浸漬することで、ガラス
表面に存在するシラノール基を不活性化することができ
る。シランカップリング剤とシラノール基との反応によ
りシラノール基の水素原子と置換して残る不活性基は、
シランカップリング剤の種類により異なる。尚、シラン
カップリング剤の水溶液又はアルコール溶液等への浸漬
後、好ましくは、水又はアルコール等により洗浄した
後、表面を不活性化した被成形ガラスを加熱軟化し、成
形型により加圧成形してガラス製品を作製する。ここ
で、加熱軟化及び加圧成形の方法及び条件は、従来の方
法及び条件から、適宜選択することができる。例えば、
加熱温度は３００〜７００℃の範囲とし、加圧の圧力
は、１０〜１００Kgf/cm²の範囲とすることが適当であ
る。

【００２３】シランカップリング剤としては後述するよ
うに多種多様なものが存在する。但し、本発明の実施に
あたっては、このシランカップリング剤を水溶液または
アルコール溶液とし、これに被成形ガラスを１〜１０分
間程度浸漬した後、洗浄乾燥するというきわめて簡便な
方法で、ガラス表面のシラノール基を不活性化させるこ
とができる。溶液中のシランカップリング剤の濃度は、
０．０１〜５％、好ましくは０．１〜１％の範囲とする
ことが適当である。０．０１％よりも濃度が薄いと、不
活性化されずに残留するシラノール基が多くなり、その
影響により、繰り返し成形において型の寿命が低下する
傾向がある。他方、５％を超える濃度では、以下のよう
な不都合が生じることがある。即ち、実際のプレス成形
では、これらガラス表面のシランカップリング剤由来の
不活性基は熱分解され、不活性基に含まれていたＳｉ原
子はそのままガラス表面に酸素原子を介して固定され、
その他の官能基は炭化水素ガスあるいは水素ガスとなっ
てガラスと成形型の界面にトラップされ、ガラスと型の
付着をさらに防止するという副次的な効果も有するもの
と思われる。しかしガラス表面に結合、吸着したシラン
カップリング剤の量が多すぎると、熱分解時に発生する
これらガスの量が多すぎて成形表面の面精度が低下した
り、あるいはまたガラス最外層に形成されるＳｉＯ₂の
量が増えて、本来のガラスの光学特性とは異なった層が
形成されることになり、いずれの場合も成形ガラスの光
学特性に悪影響を及ぼすことがある。このため特に光学
用レンズのプレス成形においては、シランカップリング
剤溶液の濃度を低く抑えることが好ましく、前記のよう
に０．１〜１％の範囲とすることが特に好ましい。光学
特性が要求されない磁気記録媒体の基板では、これより
も高い濃度すなわち５％までの溶液が使用しても支障は
ない。しかし、５％を越えると成形表面精度が低下し
て、磁気記録媒体としての性能も低下する傾向がある。

【００２４】シランカップリング剤としては多数の種類
がすでに市販されている。しかし、分子量のあまりに大
きいものは熱分解時に副生するガスの量が多くなり過ぎ
て悪影響が出るので、シランカップリング剤としては分
子量３００以下のものが適当である。そのようなシラン
カップリング剤の例としては、具体的には以下のような
ものがある。但し、これらは、例示であって、本発明は
これらの制限されるものてはない。ビニルトリクロルシ
ラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシ
シラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラ
ン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルト
リメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメト
キシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキ
シシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラ
ン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラ
ン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、
γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、
γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−
β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキ
シシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピル
トリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミ
ノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルト
リメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシ
ラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシ
シラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−
メルカプトプロピルトリメトキシシラン

【００２５】本発明はこれまで述べてきたことからも明
らかなように、レンズ等のガラス製品の製造方法であ
り、非球面レンズを含む各種の光学レンズや磁気記録媒
体の基板、さらにはプリズム等の光学用品等を本方法に
より作製することができる。尚、光学レンズやプリズム
等は、前述のように表面処理した被成形ガラスを従来の
方法により加熱軟化し、成形型により加圧成形して作製
することができる。また、磁気記録媒体の基板の製造で
は、成形型として予め所定の形状を有する表面に加工さ
れた石英ガラス、各種耐熱合金、などの基材に各種材料
の薄膜をコーティングしたものが利用することが好まし
い。コーティング層の材料は幅広く選択できるが、その
代表例としては、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、Ｃｒ
₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂、
ＨｆＯ₂などの酸化物、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＣ、および遷
移金属、特に周期律表第４族および第５族の元素の窒化
物、炭化物、ホウ化物などを挙げることができる。さら
に、本発明により形成される溝付きの円板状ガラス基材
は、さらにその上に、公知の下地層、場合によっては中
間層、潤滑層を形成することにより、いわゆるハードデ
ィスク装置として知られる磁気記録装置の高密度媒体を
作製することができる。

【００２６】以下実施例により、本発明をさらに詳細に
説明する。実施例実施例１、比較例１低分散高屈折率の光学用バリウム含有ホウケイ酸ガラス
の一種であるＳＫ−５ガラスプリフォーム（直径約１５
ｍｍの略球状のガラス）を８０℃でトリメチルクロルシ
ラン蒸気に１０分間晒し、表面のシラノール基を不活性
化させたガラスプリフォームを用意した（実施例１）。
また比較のため、未処理のガラスプリフォームも用意し
た（比較例１）。これらガラスプリフォームを、特開平
３−１２３３１号に記載の酸化ジルコニウムを分散させ
た酸化クロム焼結体からなる成形型を用い、次の条件で
レンズとして繰り返し成形し、直径約２３ｍｍ、厚さ約
５ｍｍのレンズを成形した。成形条件：成形温度６５０℃ 成形圧力１０ＭＰａ加圧時間２０秒雰囲気窒素実施例１のガラスプリフォームを用いた場合には、２万
回を越す繰り返し成形後も型表面の荒れは認められなか
った。これに対し比較例１のガラスプリフォームを用い
た場合には、第１回目のプレスでガラスが成形型に付着
し、ガラスを剥がした後の成形型表面は成形型を構成す
る焼結体粒子の脱落による型の表面荒れが発生し、成形
不能であった。

【００２７】実施例２〜６、比較例２〜３表１に示す各濃度のビニルトリメトキシシランのエタノ
ール溶液を調製した。この溶液にＳＫ−５ガラスのプリ
フォームを５分間浸漬し、アルコール洗浄した後、乾燥
して、表面を不活性化したガラスプリフォームを作製し
た。成形型として実施例１と同じもの（実施例２〜５、
比較例２〜３）および酸化アルミニウム焼結体からなる
もの（実施例６）を用い、実施例１と条件でプレス成形
した。その結果、実施例２〜６では繰り返し２万回以上
の成形が可能であった。成形されたガラスプリフォーム
の表面荒さ（Ｒｍａｘ）は実施例２〜４および６では
０．００８μｍ以下、実施例５で０．０１〜０．０１２
μｍであった。これに対し比較例２では３回のプレスで
ガラスが型に部分付着した。また比較例３ではガラスが
型に付着することなく２万回以上の成形が可能であった
が、成形ガラス表面荒さが０．０２〜０．０３μｍと大
きく、光学性能が満足できるものではなかった。

【００２８】

【表１】

【００２９】実施例７〜１０ビニルトリクロルシラン（実施例７）、ビニルトリエト
キシシラン（実施例８）、γ−メタクリロキシプロピル
トリエトキシシラン（実施例９）、γ−アミノプロピル
トリメトキシシラン（実施例１０）の１％エタノール溶
液を調製した。これらの溶液にＳＫ−５ガラスのプリフ
ォームをそれぞれ５分間浸漬し、アルコール洗浄した
後、乾燥して、表面を不活性化した４種類のガラスプリ
フォームを作製した。成形型として実施例１と同じもの
を用い、実施例１と条件でプレス成形した。いずれの場
合も繰り返し２万回以上の成形が可能で、成形されたガ
ラスの表面荒さ（Ｒｍａｘ）は０．００８μｍ以下であ
った。

【００３０】実施例１１、比較例４平坦度５μｍ、表面荒さ（Ｒｍａｘ）０．１μｍに平面
加工、研磨した直径２．５インチ（６３．５ｍｍ）、厚
さ１０ｍｍの金属クロム円板に、幅１．４μｍ、高さ
０．２μｍの溝をピッチ２μｍで同心円状にエッチング
で形成した。これを空気中６５０℃で３０分間加熱処理
して、表面に酸化クロムの膜を形成し、成形型とした。
表面荒さ（Ｒｍａｘ）０．０５μｍに研磨加工したアル
ミノシリケート系ガラスの円板（直径２．５インチ、厚
さ１ｍｍ）被成形ガラス（プリフォーム）をビニルトリ
メトキシシランの０．５％アルコール溶液に５分間浸漬
し、アルコール洗浄した後、乾燥して表面を不活性化し
た（実施例１１）。比較としてシランカップリング剤で
処理しないガラス円板（比較例４）も準備した。酸化ク
ロム膜を有する成形型を窒化ケイ素焼結体でバックアッ
プ（窒化ケイ素を台として）し、前記ガラス円板を次の
条件でプレス成形した。成形条件：成形温度８５０℃ 成形圧力２０ＭＰａ加圧時間２０秒雰囲気窒素

【００３１】表面を不活性化したガラスを成形した実施
例１１では繰り返し２万回以上の成形後も成形型の表面
荒れやガラスの付着は認められなかった。また繰り返し
数２万回の時に成形されたガラス表面を走査型電子顕微
鏡で観察したところ、ガラス表面の全面にわたって、直
径２．５インチ、厚さ約１ｍｍの円板上に、幅０．６μ
ｍ、深さ０．２μｍの溝が２μのピッチで形成され、欠
けや深さ不良などの欠陥の無いことが確認された。一方
表面を不活性化していないガラスを用いた比較例４で
は、成形３回目で型とガラスの全面付着が発生し、また
成形されたガラスも、第１回目の成形のものから表面に
微細な欠けが発生していた。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、従来用いられている成
形型を用いてガラス製品をプレス成形する場合、成形型
の寿命を従来より長くすることができる。特に、高屈折
率低分散という優れた光学特性を有する成形温度６００
℃以上のバリウム含有ホウケイ酸ガラスのレンズや、微
細な溝加工を要するディスクリート・トラック方式の磁
気記録媒体のガラス基板のプレス成形においても、成形
型の寿命を飛躍的に延ばすことが可能になる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱軟化した被成形ガラスを成形型によ
り加圧成形してガラス製品を製造する方法であって、前
記被成形ガラスとして、ガラス表面に存在する一部又は
全部のシラノール（ＳｉＯＨ）基の水素原子を不活性基
で置換したガラスを用いることを特徴とするガラス製品
の製造方法。
【請求項２】被成形ガラスをトリアルキルクロルシラ
ンと反応させてガラス表面のシラノール基をシラノレー
ト基に変換し、次いで得られたガラスを加熱軟化し、成
形型により加圧成形することを特徴とするガラス製品の
製造方法。
【請求項３】トリアルキルクロルシランがトリメチル
クロルシラン又はトリエチルクロルシランである請求項
２記載の製造方法。
【請求項４】被成形ガラスをシランカップリング剤で
処理してガラス表面のシラノール基を不活性化し、次い
で得られたガラスを加熱軟化し、成形型により加圧成形
することを特徴とするガラス製品の製造方法。
【請求項５】シランカップリング剤がビニルトリクロ
ルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエト
キシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シ
ラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチル
トリメトメキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリ
メトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエ
トキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシ
シラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシ
シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラ
ン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、
Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメ
トキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロ
ピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−
アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピ
ルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキ
シシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメト
キシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、
及びγ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、から
なる群から選ばれる１種又は２種以上の化合物である請
求項４記載の製造方法。
【請求項６】ガラス製品がレンズである請求項１〜５
のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項７】ガラス製品が磁気記録媒体の基板である
請求項１〜５のいずれか１項に記載の製造方法。