JP2000219522A

JP2000219522A - ガラス成形用の成形型およびそれを用いたガラスの成形方法

Info

Publication number: JP2000219522A
Application number: JP2022299A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Tojo; 正明東城; Kunio Hibino; 邦男日比野; Makoto Umetani; 梅谷　　誠
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 1999-01-28
Publication date: 2000-08-08

Abstract

(57)【要約】【課題】その表面が平坦性に優れるガラス成形用の成
形型を提供する。【解決手段】基板１の一方の表面１ａに中間層２ａと
表面層３ｂとからなるガラス成形層４を形成し、他方の
表面１ｂに、その内部応力により前記ガラス成形層４ａ
表面を平坦にする層（平坦化層）４ｂとして、中間層２
ｂと表面層３ｂとを形成する。基板が平坦性に優れる場
合は、前記ガラス成形層と平坦化層との厚みを等しくし
て、基板の平坦性を保持し、基板がたわみを有する場合
は、前記両層の厚みを変え、前記ガラス成形層の内部応
力と基板のたわみとが、前記平坦化層の内部応力と釣り
合うようにして、表面が平坦なガラス成形層とする。前
記中間層としては、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉ
ＣとＩｒとの混合物、前記表面層としては、Ｉｒ、Ｐ
ｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｏｓ、前記基板としては、ガラ
ス、セラミックス、酸化物単結晶がそれぞれ使用でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスをプレス成
形するための成形型に関し、特にプレス成形後に研磨を
必要としない高精度のガラス成形体を作製するための成
形型に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、プレス成形によるガラスレンズ
等の成形は、例えば、以下に示すようにして行うことが
できる。まず、球面形状または非球面形状に仕上げた表
面層を有する成形型間に、予め軟化させた被成形ガラス
を供給するか、もしくは被成形ガラスを供給してから、
加熱により前記被成形ガラスを軟化させる。そして、こ
れらの成形型に所定の圧力を加えることによって、ガラ
ス成形体が作製できる。

【０００３】前記ガラス成形体の中でも、特に平面状で
あるハードディスク用ガラス基板（以下、「ガラスディ
スク」という）を作製する際には、使用する成形型の表
面が、滑らかさおよび平坦性に優れることが要求されて
いる。つまり、成形型は、その表面層の表面形状が、ガ
ラス成形体の表面形状としてそのまま転写されるため、
例えば、 (i) 前記表面層に気孔等の欠陥がなく、緻密で面精度の
高い鏡面を有すること (ii)ガラス成形の際、高温状態では、その表面形状を維
持し、また、低温状態では、表面層が、ガラス片、屑等
によるキズ、損傷等の発生に耐えうる十分な硬度および
強度を有すること等が求められている。

【０００４】従来、前記ガラスディスク用成形型の材料
としては、例えば、金属粉末冶金法により作製した超硬
合金が用いられているが、前記超硬合金は金属粉体を固
めているため面精度が粗くなり、例えば、前記ガラスデ
ィスクに求められる１ｎｍ以下の面精度を得ることは困
難である。また、前記ガラスディスクは、通常、その板
厚が０．６ｍｍ、直径が９３ｍｍと大きいことから、そ
の成形型も、通常のガラスレンズ用成形型より大きくな
るため、前記成形型材料には、表面が緻密で面精度が高
く、平坦性のよい材料を用いる必要がある。

【０００５】また、前記成形型の材料として、前記超硬
合金以外に、例えば、誘電体材料等が使用されている
が、この場合、基板上に前記誘電体材料との密着性が高
い中間層を設けることが好ましく、その中間層の厚み
が、成形型表面の緻密性および滑らかさを決定する要因
となっている。

【０００６】さらに、前記ガラスディスク用成形型は、
前述のように、通常の成形型より大きいため、蓄熱効果
が高く、ガラスの成形時間に長時間要するという問題も
ある。

【０００７】前記蓄熱効果を低減するには、例えば、前
記成形型の基板を薄くする方法があるが、これは以下に
示すような問題がある。基板を薄くした場合の成形型の
一例を、図５および図６に基づき説明する。図５は、ガ
ラスディスク用成形型の一例の構成概略を示す断面図で
あり、図６は、このガラスディスク用成形型を用いてガ
ラスディスクを作製する工程の一例の概略を示す断面図
である。なお、図５および図６において、同一箇所には
同一符号を付している。

【０００８】図５に示すように、成形型８は、基板１の
一方の表面上に、中間層２と表面層３とがこの順序で形
成されている。しかし、前記中間層２および表面層３
は、その形成の際に内部応力（圧縮応力）を有するた
め、前記基板１の厚みが薄いと、図示のように、前記内
部応力により反りが生じ、前記成形型８の平坦性が劣化
するおそれがある。

【０００９】また、図５に示す前記成形型８を二つ用意
し、図６に示すように、前記両成形型８の表面層３で被
成形ガラス７を挟持し、圧力をかけ、ガラス成形を行っ
ても、前記成形型８の表面形状がそのままガラスに転写
されるため、平坦性に優れたガラス成形体を得ることは
困難である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、基板を薄化しても、ガラス成形層表面の平坦性に優
れたガラス成形型であり、特にガラスディスク成形に適
した成形型を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のガラス成形体の成形型は、基板の一方の表
面にガラス成形層が形成され、他方の表面にその内部応
力により前記ガラス成形層表面を平坦にする層（以下、
「平坦化層」という）が形成されているという構成を有
する。

【００１２】例えば、使用する基板は平坦であるが、ガ
ラス成形層が内部応力を有するために、成形型全体が反
りを有する場合、この内部応力と同じ内部応力を有する
層を、前記基板の他方の表面に形成すれば、前記両内部
応力は相殺されるため、基板の平坦性は保持され、前記
ガラス成形層の表面は平坦になる。この場合、前記平坦
化層を、前記ガラス成形層と同じ構成および同じ材料で
形成し、さらに、その厚みを同じ厚みにすれば、前記ガ
ラス成形層と同じ内部応力を容易に得ることができるた
め好ましい。

【００１３】また、例えば、使用する基板がたわみ、か
つガラス成形層が内部応力を有するために、成形型全体
が大きく反りを有する場合、前記たわみおよび内部応力
と釣り合う内部応力を有する層を、前記基板の他方の表
面に形成すれば、前記基板のたわみは修復され、かつ内
部応力も相殺されるため、前記ガラス成形層の表面は平
坦になる。この場合、前記平坦化層を、前記ガラス成形
層と同じ構成および同じ材料で形成し、かつ、その厚み
を前記ガラス成形層より厚くすれば、前記たわみおよび
前記ガラス成形層の内部応力と釣り合う内部応力を容易
に得ることができるため好ましい。

【００１４】以上のように、本発明ガラス成形用の成形
型は、例えば、蓄熱効果の低減のために、基板を薄化し
ても、前記ガラス成形層の表面が平坦性に優れる成形型
であり、この成形型を用いれば、その表面の緻密性、滑
らかさおよび平坦性に優れたガラス成形体を迅速に作製
でき、特に、ガラスディスク等の製造に好適である。

【００１５】本発明の成形型において、前記ガラス成形
層が、中間層の上に表面層が形成された構成であること
が好ましい。これにより、前記基板とガラス成形層との
密着性が向上し、例えば、ガラス成形の際に、前記ガラ
ス成形層が基板から剥離することを防止できる。

【００１６】本発明の成形型において、前記中間層の厚
みが、０．１〜１μｍの範囲であることが好ましい。前
記厚みが１μｍより厚いと、前記中間層の表面粗さが劣
化して、成形型表面の平滑性が損なわれるおそれがあ
り、前記厚みが０．１μｍより薄いと、前記中間層によ
る基板と表面層との密着性を向上することが困難となる
おそれがある。また、前記表面層の厚みは、０．１〜３
μｍの範囲であることが好ましい。前記厚みが３μｍよ
り厚いと、中間層が基板から剥離するおそれがあり、前
記厚みが０．１μｍより薄いと、ガラス成形の際に、前
記表面層が損傷して、剥離するおそれがある。

【００１７】本発明の成形型において、前記基板への密
着性に優れることから、前記中間層が、クロム（Ｃ
ｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、チタン
（Ｔｉ）およびタングステン（Ｗ）および炭化シリコン
（ＳｉＣ）とイリジウム（Ｉｒ）との混合物からなる群
から選択された少なくとも一つの金属を含むことが好ま
しい。

【００１８】本発明の成形型において、前記表面層の硬
度を向上できることから、前記表面層が、イリジウム
（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウ
ム（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）およびオスミニウム（Ｏ
ｓ）からなる群から選択された少なくとも１つの金属を
含むことが好ましい。前記表面層の硬度が向上すること
により、例えば、ガラス成形の際に、ガラスやガラスく
ず等により、前記表面層が損傷したり、剥離することを
防止できる。

【００１９】本発明の成形型において、前記基板が、ガ
ラス、セラミックおよび酸化物単結晶からなる群から選
択された少なくとも一つの材料を含むことが好ましい。
これによれば、前記成形型は、ガラス成形層の表面が平
坦性および滑らかさに優れ、かつ、ガラス成形体の離型
性に優れる。

【００２０】つぎに、本発明のガラス成形体の製造方法
は、本発明のガラス成形用の成形型を二つ準備し、前記
両成形型をその表面が対面する状態で配置し、その間に
被成形ガラスを供給して、これを成形する方法である。
この方法によれば、その表面の緻密性、滑らかさおよび
平坦性に優れたガラス成形体を得ることができる。

【００２１】本発明の製造方法において、前記被成形ガ
ラスの熱膨張率と異なる熱膨張率である前記二つの成形
型を用いることが好ましく、特に好ましくは、前記二つ
の成形型の熱膨張率も異なることである。これにより、
ガラス成形体の離型性が向上し、効率良くガラス成形を
行うことができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、図に
基づいて、以下に説明する。なお、本発明は、以下の実
施形態に制限されない。

【００２３】（第1の実施形態）図１は、本実施形態に
おけるガラス成形型の一例の構成概略を示す断面図であ
る。図示のように、成形型５は、基板１の一方の表面１
ａ（図において上方表面）に、ガラス成形層４ａが形成
され、他方の表面１ｂ（図において下方表面）に、平坦
化層４ｂが形成されている。これら両層４ａ、４ｂにお
いて、その構成は、それぞれ中間層２ａ、２ｂの上に、
表面層３ａ、３ｂが積層された構成であり、前記２つの
中間層２ａ、２ｂの厚みは同じであり、また前記２つの
表面層３ａ、３ｂの厚みも同じである。

【００２４】前記基板１の厚みは、通常、４〜１９ｍｍ
の範囲であり、好ましくは、４〜６ｍｍの範囲である。
また、前述のように、前記中間層２の厚みは、通常、
０．１〜１μｍの範囲であり、好ましくは、０．１〜
０．２μｍの範囲、前記表面層３の厚みは、０．１〜３
μｍの範囲であり、好ましくは、０．６〜１μｍの範囲
である。

【００２５】前記成形型５の表面の平坦性は、後述する
基板１の平坦性と同様であり、通常、平坦度３μｍ以
下、特に好ましくは、０．１μｍ以下である。なお、前
記平坦度とは、平面内の凹凸のうねりにおける、凸部と
凹部の高さの差をいい、光学的干渉等により測定でき
る。

【００２６】前記基板１としては、例えば、耐熱温度が
高く、硬度および高温状態における機械強度に優れ、ま
た、熱膨張率が小さいものであることが好ましく、前述
のようにガラス、セラミック、酸化物単結晶等を含むも
のが使用できる。このような基板は、熱による変形や変
質が生じにくい。

【００２７】前記ガラスを含む基板は、非晶質であるた
め、その表面を非常に滑らかに研磨加工することが可能
であり、通常、ホウ珪酸ガラス、石英等が使用できる。
この中でも特に好ましくは、耐熱温度が高く、熱膨張率
の低い石英である。

【００２８】前記酸化物単結晶を含む基板は、結晶性で
あり、かつ耐熱性に優れている。また、例えば、ダイヤ
モンド砥粒を用いて、その表面を滑らかに仕上げること
により、緻密性および平面性に優れる平面を得ることが
できる。前記酸化物単結晶としては、例えば、アルミナ
単結晶、人造水晶等が使用でき、この中でも特に好まし
くは、アルミナ単結晶である。

【００２９】また、前記セラミックを含む基板は、その
表面が滑らかであり、耐熱性および平面性にも優れる。
前記セラミックとしては、通常、粒子の小さなアルミ
ナ、ジルコニア等が使用でき、この中でも特に好ましく
は、アルミナである。例えば、前記セラミック粒子を圧
縮して、焼成することにより、透明なセラミック基板を
得ることができる。

【００３０】前記基板１の平坦度は、通常、３μｍ以下
であり、特に好ましくは、０．１μｍ以下である。

【００３１】また、前記基板１表面は、滑らかであるこ
とが好ましく、その表面粗さ（Ｒａ）は、０．５ｎｍ以
下であることが好ましい。このため、前記基板表面は、
通常、ダイヤモンド、アルミナ等により研磨する方法
や、反応性化学エッチング等の方法により、鏡面状に処
理される。なお、前記表面粗さ（Ｒａ）は、原子間力顕
微鏡などにより測定できる。

【００３２】前記中間層２としては、前記基板１と表面
層３との密着性を向上するものであれば特に制限されな
いが、通常、前述のようにＣｒ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、
Ｗ、またはＳｉＣとＩｒとの混合物等の金属が使用で
き、特に好ましくは、Ｃｒである。これらの金属は、酸
化されやすく、かつ薄膜化しやすいことからも好まし
い。また、前記酸化物単結晶を含む基板を用いる場合、
前記金属は、前記酸化物結晶中の酸素との共有結合によ
り前記基板と密着するため、前記基板への中間層の付着
力が向上する。なお、前記金属は、一種類でもよいし、
二種類以上を併用してもよい。

【００３３】前記表面層３としては、例えば、硬度に優
れ、ガラス成形の際、被成形ガラスを軟化する高温条件
下でも酸化しにくい金属が好ましい。前記金属として
は、通常、前述のような、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒ
ｅ、Ｏｓ等の金属が使用でき、特に好ましくは、Ｉｒで
ある。なお、前記金属は、一種類でもよいし、二種類以
上を併用してもよい。

【００３４】つぎに、前記成形型５は、例えば、以下に
示すようにして作製できる。まず、基板１を準備し、こ
の基板１の一方の表面１ａ上に中間層２ａを形成し、こ
の中間層２ａ上に表面層３ａを形成する。そして、前記
基板１の他方の表面１ｂ上に、中間層２ｂおよび表面層
３ｂをこの順序で形成することにより、前記成形型５が
得られる。

【００３５】なお、前記中間層２ａ、２ｂおよび表面層
３ａ、３ｂの形成順序は、特に制限されず、例えば、前
記各中間層２ａ、２ｂを前記基板１の表面１ａ、１ｂに
形成してから、表面層３ａ、３ｂを形成してもよい。

【００３６】前記中間層２の形成方法としては、通常、
前記金属をターゲット金属とし、これをスパッタリング
して前記基板１上に形成する方法が採用できる。前記ス
パッタリング法は、例えば、直接スパッタ法、マグネト
ロンスパッタリング法、高周波スパッタ法等があげら
れ、特に好ましくは、高周波スパッタ装置を用いた高周
波スパッタ法である。このスパッタリング法による成膜
条件は、前記ターゲット金属の種類等により適宜決定さ
れるが、厚み０．１〜５μｍの成膜を行う場合、通常、
ガス圧１×１０^-2〜１×１０^-4ｔｏｒｒ、パワー密度１
〜１０Ｗ／ｃｍ²である。

【００３７】前記表面層３の形成も、前記金属をターゲ
ット金属として、前述の中間層２の形成方法と同様にし
て行うことができる。

【００３８】前記成形型５は、基板１の一方の表面１ａ
にガラス成形層４ａが形成され、他方の表面１ｂに、前
記ガラス成形層４ａと同じ構成および同じ材料かつ同じ
厚みである平坦化層４ｂが形成されていることから、前
記ガラス成形層４ａと平坦化層４ｂの内部応力が相殺さ
れ、前記基板１と同様の平坦性を得ることが可能とな
る。なお、このように前記基板の両面が平坦性に優れる
場合は、前記平坦化層４ｂもガラス成形層として使用で
きる。

【００３９】ただし、前記成形型において、前記ガラス
成形層と平坦化層の内部応力が等しければ、前記各層の
材料、構成および厚みは特に制限されない。

【００４０】（第２の実施形態）図２は、本実施形態に
おける、両表面が凸面状である基板を用いた場合の、成
形型の製造工程の一例の概略を示す断面図である。

【００４１】例えば、基板を鏡面状に研磨した場合、前
記基板の中央部よりも周辺部の方が研磨され易いため、
前記中央部が突き出た凸面状となる場合がある。同図
（ａ）に示すように、その両表面１ａ、１ｂの中央部が
突き出た凸面である基板１を用いる場合、例えば、以下
に示すようにして成形型を作製できる。

【００４２】前記基板１の一方の表面１ａに、前記第１
の実施形態と同様にして、ガラス成形層４ａとして、中
間層２ａおよび表面層３ａを形成する。前記各層２ａ、
３ａは内部応力を有するため、前記基板１の表面１ａ
は、平坦性が更に劣化した凸面となる。

【００４３】つぎに、前記基板１の他方の表面１ｂに、
平坦化層４ｂとして、その全体の厚みが前記ガラス成形
層４ａよりも厚い中間層２ｂおよび表面層３ｂを、前述
と同様にして形成する。

【００４４】なお、前述と同様に、前記中間層２ａ、２
ｂおよび表面層３ａ、３ｂの形成順序は、特に制限され
ず、前記各中間層２ａ、２ｂを前記基板１の表面１ａ、
１ｂに形成してから表面層３ａ、３ｂを形成してもよ
い。

【００４５】前記ガラス成形層４ａ（中間層２ａおよび
表面層３ａ）の厚みより、前記平坦化層４ｂ（中間層２
ｂおよび表面層３ｂ）の厚みが厚ければ、それらが有す
る内部応力も大きくなる。したがって、前記各層の厚み
を最適化することによって、前記ガラス成形層４ａの内
部応力と、基板１のたわみとの合計が、前記平坦化層４
ｂの内部応力と釣り合い、前記たわみが修復され、ガラ
ス成形層４ａ表面の平坦性に優れる成形型６となる。な
お、前記平坦化層４ｂは、それ自身の平坦性がさらに劣
化するため、ガラス成形層として利用するには不適であ
る。

【００４６】本実施形態において、前記各層を形成する
前の前記基板１の凸面における平坦度は、特に制限され
ないが、通常、１〜１０μｍの範囲であり、好ましく
は、１〜５μｍの範囲である。この場合、前記各層の条
件は、例えば、中間層２ａの厚みが、０．１〜１μｍの
範囲、表面層３ａの厚みが、０．１〜３μｍの範囲、前
記中間層２ｂの厚みが、０．１〜２μｍの範囲、表面層
３ｂの厚みが、２〜１０μｍの範囲である。

【００４７】なお、前記各層の厚みは、中間層のみの厚
みを変えたり、中間層と表面層の両方の厚みを変えるこ
ともできるが、操作の簡便性からも前記表面層の厚みを
最適化することが好ましい。

【００４８】ただし、前記成形型において、前記ガラス
成形層の内部応力および基板のたわみが、前記平坦化層
の内部応力と釣り合えば、前記各層の材料、構成および
厚みは特に制限されない。

【００４９】（第３の実施形態）図３は、前記第１の実
施形態における成形型を用いて、被成形ガラスを成形す
る工程の一例の概略を示す断面図である。なお、図３に
おいて、図１と同一部分には同一符号を付している。

【００５０】同図に示すように、成形型５を二つ準備す
る。被成形ガラス７を、前記両成形型５で挟持し、これ
らを加熱して、前記成形型５の外側から圧力を加える。
そして、これらを冷却して、前記両成形型５を取りはず
すことにより、ガラスディスク７が得られる。前記成形
型５は、その表面の平坦性に優れることから、前記ガラ
スディスク７もその平坦性に優れる。

【００５１】前記成形型５は、本発明の成形型であれ
ば、特に制限されず、例えば、二つの成形型が異なる構
成で、異なる材料からなるガラス成形層を有していても
よいし、前記第１の実施形態の成形型と前記第２の実施
形態の成形型とを用いてもよい。

【００５２】前記ガラス成形は、通常、電気ヒーター等
を用いて、温度５００〜７００℃で、５〜１０分間加熱
した後、窒素雰囲気下、温度５００〜７００℃、圧力１
０〜５０ｋｇ／ｃｍ²で１０〜２０分間処理することに
より行うことができる。なお、熱処理と加圧処理は、同
時に行ってもよい。

【００５３】（第４の実施形態）図４は、熱膨張率が異
なる二つの本発明の成形型を用いて、被成形ガラスをガ
ラスディスクに成形する工程の一例の概略を示す断面図
である。図４において、図１と同一部分には同一符号を
付しており、７は、被成形ガラスまたはガラスディスク
を示す。

【００５４】同図に示すように、ガラス成形を行うため
に、上型１５および下型の成形型５を準備する。例え
ば、熱膨張率の異なる基板を使用して、異なる熱膨張率
である２つの成形型を、前記第１の実施形態と同様にし
て作製する。そして、前記２つの成形型のうち、熱膨張
率の小さい成形型を前記下型の成形型５、熱膨張率の大
きい成形型を前記上型の成形型１５としてそれぞれ配置
し、前記上型の成形型１５より大きい熱膨張率である被
成形ガラス７を供給する以外は、前記第３の実施形態と
同様にして、ガラスディスクの成形を行う。なお、同図
において、１１は基板、１１ａ、１１ｂは基板１１の表
面、１２a、１２ｂは中間層、１３ａ、１３ｂは表面
層、１４ａはガラス成形層、１４ｂは平坦化層をそれぞ
れ示す。

【００５５】前記下型成形型５、上型成形型１５および
ガラスディスク７を冷却すると、前記三者の熱膨張率が
異なるため、特に前記ガラスディスク７と成形型５との
間で滑りが生じて、前記両者７、５の間が離型し易くな
る。そして、前記ガラスディスク７と成形型５との間が
離型すると、ガラスディスク７は、成形型１５に押し付
けられていないため、前記両者７、１５の間も容易に離
型できる。

【００５６】前記基板の熱膨張率は、例えば、基板の材
料等により適宜決定できる。前記下型の成形型５に使用
する前記基板１と、前記上型の成形型１５に使用する基
板１１との組み合わせとしては、例えば、石英とホウ珪
酸ガラス、石英とアルミナ単結晶、石英とセラミックス
等があげられる。

【００５７】

【実施例】つぎに、本発明の実施例について説明する。

【００５８】（実施例１）まず、予め、直径８６ｍｍ、
厚み４ｍｍ、平坦度１μｍである円板状の石英基板１を
準備し、ターゲット金属としてＣｒをセットした高周波
スパッタ装置（日本真空技術社製、以下同じ）により、
Ａｒガス圧２．５×１０^-3ｔｏｒｒ、パワー密度４Ｗ／
ｃｍ²の条件で、前記基板の一方の表面上に、厚み０．
２μｍの中間層を形成した。そして、この中間層上に、
ターゲット金属としてＩｒをセットした高周波スパッタ
装置により、Ａｒガス圧３．３×１０^-3ｔｏｒｒ、パワ
ー密度４Ｗ／ｃｍ²の条件で、厚み１μｍの表面層を形
成した。その後、前述の方法と同様にして、前記基板の
他方の表面上に、Ｃｒからなる厚み０．２μｍの中間層
と、Ｉｒからなる厚み１μｍの表面層とを、この順序で
形成して、成形型を作製した。

【００５９】前記成形型は、前記基板の両面に、同じ金
属からなる同じ厚みの中間層および表面層をそれぞれ形
成したことから、前記各層の持つ内部応力が相殺され、
前記成形型表面は、前記基板と同じ約１μｍの平坦性が
得られた。また、この成形型を用いてガラス成形を行っ
ても、前記表面層の硬度が高いため、前記表面層に損傷
がないことを確認した。

【００６０】（実施例２）まず、直径８６ｍｍ、厚み４
ｍｍであり、片面が平坦度２μｍの凸面状である円板状
石英基板を準備し、この凸状表面（以下、「表面Ａ」と
いう）上に、前記実施例１と同様にして、Ｃｒからなる
厚み０．２μｍの中間層と、Ｉｒからなる厚み１μｍの
表面層とをこの順序で成膜した。

【００６１】前記スパッタ法により形成した前記中間層
と表面層とは、内部応力を有するため、前記基板の表面
Ａの平坦度は、さらに１μｍ劣化し、前記基板のたわみ
と合わせて平坦度は３μｍとなった。

【００６２】つぎに、前記基板の他方の表面(以下、
「表面Ｂ」という)上に、前記実施例１と同様にして、
Ｃｒからなる厚み０．２μｍの中間層と、Ｉｒからなる
厚み３μｍの表面層とをこの順序で形成し、成形型を作
製した。

【００６３】その結果、得られた成形型において、前記
表面Ａ側の平坦度は、０．1μｍ以下であった。これは
前記表面Ｂ上に形成した表面層は、その厚みが３μｍと
厚いことから、大きい内部応力を有するため、この内部
応力が、前記基板の表面Ａのたわみと表面Ａ上の表面層
の内部応力との合計と、釣り合ったためである。なお、
得られた成形型において、基板の表面Ｂ側は、形成した
層の内部応力のために、突起して平坦性は劣化した。

【００６４】以上のように、平坦性の良くない表面を有
する基板の両面に、厚みの異なる層をそれぞれ形成する
ことにより、一方の表面の平坦性が優れた成形型を作製
でき、また、前記基板表面を表面層で覆うため、基板表
面の損傷を防止できる。

【００６５】（実施例３）まず、直径８６ｍｍ、厚み４
ｍｍ、平坦度１μｍの円板状の石英基板を準備し、この
一方の表面に、ターゲット金属としてＴａを用いた以外
は、前記実施例１と同様にして、厚み０．１μｍの中間
層と、Ｉｒからなる厚み１μｍの表面層を形成した。

【００６６】そして、前記基板の他方の表面上に、前述
と同様にして、Ｔａからなる厚み０．１μｍの中間層
と、Ｉｒからなる厚み１μｍの表面層とをこの順序で形
成して、成形型を作製した。

【００６７】得られた成形型について、前記中間層の前
記基板に対する密着性を確認した。まず、前記成形型を
二つ準備し、これらの表面で被成形ガラスを挟持した。
そして、これらを温度７００℃に加熱した電気炉の中に
１時間放置した後、７００℃の窒素雰囲気中、１０ｋｇ
／ｃｍ²の圧力を加えてガラスディスクを成形した。こ
のガラスディスクの成形を、数百回繰り返した結果、前
記中間層は前記基板から剥離しなかった。

【００６８】このように、前記基板表面に酸化性の高い
Ｔａからなる中間層を形成すると、前記基板に対する中
間層の接着力が優れるため、剥離が起こりにくく、成形
型の寿命が長くなる。

【００６９】（実施例４）まず、直径８６ｍｍ、厚み４
ｍｍ、平坦度１μｍの円板状の石英基板を準備し、この
一方の表面に、前記実施例１と同様にしてＣｒからなる
厚み０．２μｍの中間層を形成した。そして、この中間
層の上に、ターゲット金属として７０％のＩｒと３０％
のＲｕとの混合物を用いた以外は、前記実施例１と同様
にして、厚み１μｍの表面層を成膜した。

【００７０】そして、前記基板の他方の表面に、前述と
同様にして、Ｃｒからなる厚み０．２μｍの中間層と、
ＩｒとＲｕとからなる厚み１μｍの表面層とを形成し
て、成形型を作製した。

【００７１】得られた成形型について、前記表面層の前
記中間層に対する密着性を確認するため、前記実施例３
と同様にして、ガラスディスクの成形を行った。このガ
ラスディスクの成形を数百回繰り返した結果、前記表面
層は、中間層から剥がれたり、損傷することもなかっ
た。

【００７２】このように、ＩｒとＲｕとの混合金属を用
いて表面層を形成すると、表面層の硬度が向上するた
め、ガラス成形の際に、成形型表面が損傷することを防
ぐことができ、成形型の寿命が長くなる。

【００７３】(実施例５)まず、直径８６ｍｍ、厚み４ｍ
ｍのアルミナ単結晶基板を準備し、この表面を、粒径
０．２μｍのダイヤモンド粒子で研磨して、表面が緻
密、且つ、滑らかであり、平坦度が１μｍの基板を準備
した。得られた研磨済みの基板は、硬度が９と非常に硬
く、また剛性、耐熱性（溶融温度：１８００℃）も高
く、表面粗さはＲａ＝０．１ｎｍと非常に小さく、成形
型の基板に適していた。

【００７４】この基板の一方の表面に、前記実施例１と
同様にしてＣｒからなる厚み０．２μｍの中間層と、Ｉ
ｒからなる厚み１μｍの表面層とをこの順序で形成し
た。そして、前記基板の他方の表面に、同様にして、Ｃ
ｒからなる厚み０．２μmの中間層と、Ｉｒからなる厚
み１μｍの表面層とを形成し、成形型を作製した。

【００７５】得られた成形型は、前記基板の両面に、同
じ厚みの中間層と表面層とをそれぞれ形成したことか
ら、各層の有する内部応力が相殺され、前記基板と同様
の約１μｍの平坦度を示した。

【００７６】前記成形型を二つ準備し、これらを用いて
ガラスディスクの成形を行った。前記成形は、前記両成
形型の間に、被成形ガラスを挿入し、圧力１０kg/cm²、
温度７００℃、時間３０分の条件で加熱加圧処理するこ
とにより行った。

【００７７】前記両成形型のアルミナ単結晶基板は、熱
伝導性に優れることから、加熱冷却操作が比較的容易で
あり、ガラスの成形時間を従来よりも短縮することがで
きた。また、前記基板は硬く、かつＣｒからなる中間層
により前記表面層と基板との密着性に優れることから、
ガラス成形により前記表面層が剥離することもなく、寿
命の長い成形型を得ることができた。

【００７８】（実施例６）まず、直径８６ｍｍ、厚み４
ｍｍ、平坦度１μｍの円板状の石英基板を準備し、前記
実施例１と同様にして、この一方の表面に、Ｃｒからな
る厚み０．２μｍの中間層と、Ｉｒからなる厚み１μｍ
の表面層とをこの順序で形成した。そして、他方の表面
にも、同じ中間層と表面層とを前述と同様に形成して、
第１の成形型を作製した。

【００７９】一方、直径８６ｍｍ、厚み４ｍｍ、平坦度
１μｍの円板状のホウ珪酸ガラス基板を準備し、この表
面に、ターゲット金属として、ＳｉＣとＩｒとの混合物
を用いた以外は、前記実施例１と同様にして、厚み０．
２μｍの中間層と、Ｉｒからなる厚み１μｍの表面層と
を形成した。また、前述と同様にして、前記ホウ珪酸ガ
ラス基板の他方の表面にも、同様の中間層と表面層とを
形成して、第２の成形型を作製した。

【００８０】つぎに、前記第１の成形型を下型、前記第
２の成形型を上型として、これらで被成形ガラスを挟持
し、７００℃の窒素雰囲気中で前記両成形型の外側から
１ｋｇ／ｃｍ²の圧力を加えて、ガラスディスクを成形
した。前記第１の成形型、第２の成形型およびガラスデ
ィスクのそれぞれの熱膨張率は、第１の成形型＜第２の
成形型＜ガラスディスクの順に大きい。したがって、前
記加熱加圧処理後、これらを冷却すると、熱膨張率の違
いから前記第１の成形型とガラスディスクとの間で滑り
が生じて、両者が離型した。さらに冷却すると、前記第
２の成形型とガラスディスクの間で滑りが生じ、前記ガ
ラスディスクが前記第２の成形型から離型した。

【００８１】以上のように、熱膨張率の異なる２枚の成
形型を用いてガラスディスクを成形すると、冷却時の熱
収縮の大きさが違うことから、前記両成形型とガラスデ
ィスクとの間で滑りが生じ、ガラスディスクが成形型か
ら容易に離型することができた。

【００８２】

【発明の効果】以上のように、本発明のガラス成形型
は、基板の一方の表面にガラス成形層が、他方の表面に
平坦化層がそれぞれ形成されているため、前記各層が有
する内部応力や、前記基板のたわみがあっても、ガラス
成形層表面の平坦性に優れたガラス成形型となる。した
がって、このようなガラス成形型を用いれば、平坦性に
優れたガラス成形体を得ることができるため、例えば、
ガラスディスクの成形等に適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における成形型の一例の構
成概略を示す断面図である。

【図２】本発明のその他の実施形態における成形型の製
造工程の一例の概略を示す断面図であり、（ａ）は、基
板の断面図であり、（ｂ）は、前記基板にガラス成形層
と平坦化層とを形成した状態を示す断面図である。

【図３】本発明のさらにその他の実施形態における成形
型を用いたガラス成形工程の一例の概略を示す断面図で
ある。

【図４】本発明のさらにその他の実施形態における成形
型を用いたガラス成形工程の一例の概略を示す断面図で
ある。

【図５】従来の成形型の構成概略を示す断面図である。

【図６】従来の成形型を用いたガラス成形工程の一例の
概略を示す断面図である。

【符号の説明】

１、１１基板２、１２中間層３、１３表面層４ａ、１４ａガラス成形層４ｂ、１４ｂ平坦化層５、６、８、１５成形型７被成形ガラス(ガラスディスク)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の一方の表面にガラス成形層が形成
され、他方の表面にその内部応力により前記ガラス成形
層表面を平坦にする層が形成されているガラス成形用の
成形型。
【請求項２】ガラス成形層表面を平坦にする層が、前
記ガラス成形層と同じ構成および同じ材料で形成されて
いる請求項１記載の成形型。
【請求項３】ガラス成形層と、前記ガラス成形層表面
を平坦にする層とが、同じ厚みである請求項１または２
記載の成形型。
【請求項４】ガラス成形層と、前記ガラス成形層表面
を平坦にする層とが、異なる厚みである請求項１または
２記載の成形型。
【請求項５】ガラス成形層が、中間層の上に表面層が
形成された構成である請求項１〜４のいずれか一項に記
載の成形型。
【請求項６】中間層の厚みが、０．１〜１μｍの範囲
であり、表面層の厚みが、０．１〜３μｍの範囲である
請求項５記載の成形型。
【請求項７】中間層が、クロム、モリブデン、タンタ
ル、チタン、タングステンおよび炭化シリコンとイリジ
ウムとの混合物からなる群から選択された少なくとも一
つの金属を含む請求項５または６記載の成形型。
【請求項８】表面層が、イリジウム、白金、ロジウ
ム、ルテニウム、レニウムおよびオスミニウムからなる
群から選択された少なくとも１つの金属を含む請求項５
〜７のいずれか一項に記載の成形型。
【請求項９】基板が、ガラス、セラミックおよび酸化
物単結晶からなる群から選択された少なくとも一つの材
料を含む請求項１〜８のいずれか一項に記載の成形型。
【請求項１０】請求項１〜９のいずれか一項に記載の
ガラス成形用の成形型を二つ準備し、前記両成形型をそ
の表面が対面する状態で配置し、その間に被成形ガラス
を供給して、これを成形するガラス成形体の製造方法。
【請求項１１】被成形ガラスの熱膨張率と異なる熱膨
張率である二つの成形型を用いる請求項１０記載の製造
方法。
【請求項１２】熱膨張率の異なる二つの成形型を用い
る請求項１１記載の製造方法。