JPH01278433A - 感光性ガラス物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １産業上の利用分野］ 本発明は感光性ガラス物品の製造方法に関する。

本発明により彎られた感光性ガラス物品は、インフジエ
ラ１−プリンタ用ノズル、ドツトプリンタ用ワイヤガイ
ド、プラズマデイスプレィパネルの絶縁板、磁気ディス
クのヘッドパッド、流体素子、真空管スペーサ、薄膜・
厚膜用器機などの用途に用いられる。

［従来の技術及びその問題点］ 特公昭３２−５０８０号公報には、５ｉＯ２−Ａ１２０
３−Ｌ　ｉ２０系ガラスをベースに微ＲのＡＱ、Ａｕ等
の感光性金属を含む感光性ガラス物品が開示されており
、同公報の記載によれば、この感光性ガラス物品は以下
のような手順で製造されている。すなわち、先ず前記組
成からなる感光性ガラスを所定のパターンを有するマス
クを用いて選択的に露光し、次いで熱処理により現像処
理してリチウムメタシリケート結晶を析出させた後、エ
ツチングにより前記結晶の析出部分を溶解除去し、得ら
れた所定パターンを有する感光性ガラス物品の全体を露
光し、熱処理することによりリブウムジシリケ−１・を
主結晶相とする感光性ガラス物品が得られている。

しかしながら、上記の従来技術の方法を電子用又は精密
工業用部品の製造に用いる揚台には、以下のような問題
点がある。

例えば、上記の従来技術の方法でドツトプリンタ用ワイ
ヤガイド等を製造すると、強度が不十分なためワイヤガ
イドの穴開の細い部分がか【プてしまうという問題があ
る。

またプラズマデイスプレィパネルの絶縁板等を製造しよ
うとすると、最終工程の熱処理により１〜５％の収縮が
起るため、所望の寸法ｔｉＪａを有する製品を得ること
ができない。

従って本発明の目的は、上記の従来技術の欠点を解消し
、改善された強度、高度な寸法精度を有する感光性ガラ
ス物品の製造方法を提供することにある。

Ｅ問題点を解決するための手段］ 本発明は上記の目的を達成するためになされたものであ
り、本発明の感光性ガラス物品の製造り法は、 （へ）　感光性ガラス上に所定のパターンを有するマス
クを密着させ、該マスクを通して前記感光性ガラスを露
光し感光性ガラス内に露光部分に対応する潜像を形成す
る工程、 ＠潜像を形成した後の感光性ガラスをそのガラス転移点
と屈伏点との間の温度で熱処理し、前２露光部分を結晶
化させる工程、 （Ｄ）　露光部分を結晶化した後の感光性ガラスをエツ
チングして露光部分を溶解除去する工程、及び （Ｄ）　エツチング後の感光性ガラスをナトリウムイオ
ン及び／又はカリウムイオンを含む溶融塩中に浸漬して
感光性ガラス中のリチウムイオンと溶融塩中のナトリウ
ムイオン及び／又はカリウムイオンとをイオン交換する
工程 を含むことを特徴とする。

以下、本発明の方法を工程別に詳細に説明する。

Ｌ五カ 先ず工程（ハ）において出発材料として用いられる感光
性ガラスは、感光性成分を含有し、感光性を示すもので
あればいずれも使用できるが、例えば５ｉ０２５５〜８
５車邑％、Ａｊ！２０３２〜２０！１１！都％、Ｌｔ２
０　５〜１５イ・聞％、５ｉ０２　＋ＡＪ！２０３　＋
Ｌ　ｉ２０　　＞８５重邑％を基本成分とし、ＡＵ　　
０．００１〜０．０５１部％、Ａ（Ａ）　　０．００１
〜０，５重間％、Ｃｄ２Ｏ３，００１〜１重部％を感光
性金属成分とし、さらに−ＣｅＯ２０，００１〜０．２
重！１％を光増感剤として含￥する感光性ガラスを用い
るのが好ましい。

またこの感光性ガラスのパターン形成のために用いられ
るマスクとしては、所定のパターンを有し、かつ感光性
ガラスに密着し、感光性ガラスの選択的露光を可能にす
るものであれば、いかなるものでも使用できるが、例え
ば透光性ガラス上にクロム躾からなるパターンを形成さ
せたマスクを用いるのが好ましい。

このマスクを上記感光性ガラス上に密着させ、感光性ガ
ラスをマスクを通して露光すると、露光部分に感光性金
属（Ａｃ＋、Ａｕ等）の粒子からなる核が住成し潜像が
形成される。この露光手段として、例えば水銀ランプ、
水銀−キセノンランプ等を用いて紫外線を所定部間（例
えば１０秒〜２分）照射するのが好ましい。

Ｊ稈■ 工程咎で冑られた、冶像形成感光竹ガラスを次いで熱処
理する。この熱処理は用いられたガラスの転移点と屈伏
点との間のｍｌで行なわれる。転移点と屈伏点との間の
温度に限定した理由は、転移点未満では瀉麿が低過ぎて
熱処理の効果がなく、また屈伏点を超えると収縮が起り
寸法粘度が低下するからである。またこの熱処理の時間
は３０分〜５時間とするのが好ましい。

この熱処理により、上記露光部分（潜像）内に存在する
感光性金属の粒子を核として例えばリチウムメタシリケ
ート結晶が成長する。このリチウムメタンシリケート結
晶は酸に容易に溶解するという性質を有するので、後続
の工程（Ｃ）におけるエツチングを円滑に行なうことが
できる。

工程（Ｃ） 工程Ｏ）で術られた、露光部分に酸易溶性リチウムメタ
シリケート結晶が析出した感光性ガラスを、例えば希弗
化水素酸でエツチングして露光部分を溶解除去して所望
のパターンを有する感光性ガラスをＶする。希弗化水素
酸の濃度や温度、エツチング時間等は、用いられたガラ
スの種類、所望するエツチングの程度に応じて適宜決定
される。

工程（Ｄ） 工程（Ｃ）で得られた、所望のパターンを為する感光性
ガラスを次いでナトリウムイオン及び／又はカリウムイ
オンを含む溶融塩中に浸浪する。この溶融塩としては、
硝酸ナトリウム単独、硝酸カリウム単独又は硝酸ナトリ
ウムと硝酸カリウムとの混合物を用いるのが好ましい。

また硝酸塩の代りに塩化物、ｉ酸塩等も用いることもで
きる。また溶融塩温度は３００〜６００℃とするのが好
ましい。また浸漬時間は１〜１６時間とするのが良い。

この溶融塩浸漬処理により、感光性ガラス中のリチウム
イオンが、該リチウムイオンよりもイオン半径の大きな
すｌ−リウムイオン及び／又はカリウムイオンとイオン
交換することによって、それらの交換層すなわらガラス
の表面層に圧縮応力層が形成され、最終的に機械的強度
にづぐれた感光性ガラス物品が得られる。

ガラスの強化方法として、従来、風冷強化法が用いられ
ているが、上記工程（ハ）、　（Ｂ）　、　（Ｃ）及び
（［）を順次実施することにより冑られた本発明の感光
性ガラス物品は、この風冷強化法によるものと同等また
はそれ以上の高い機械的強度を有している。

また風冷強化法によれば、ガラスの屈伏点に近い高温に
してから急冷する工程が入るため、＾瀉と歪によりガラ
スが初期の形状を保つことができず、十分な形状精度を
冑ることができないのに対し、本発明の方法によれば工
程０における熱処理温度が低く、また工程（Ｄ）におけ
るイオン交換湿度も低いため、ガラスが初期の形状を保
つことができ、形状精度にもすぐれている。

工程（ハ）、　＠、　（Ｃ）及び（Ｄ）を順次経て得ら
れた、強度及び形状ｙＪ度にでぐれた感光性ガラス物品
は、例えばプラズマデイスプレィのパネルの絶縁板に使
用した場合高強度で寸法粘度の良いセルを形成できる。

本発明の７Ｊ　払によれば、前記工程（Ｃ）を実施した
後、前記工程（Ｄ）を実施する前に、■　感光性ガラス
全体を露光する工程 を付加的に実施し、次いで （［）　　感光性ガラスをその屈伏点よりも高い温度で
熱処理し、感光性ガラス全体を結晶化させる工程 を付加的に実施することもできる。

また本発明においては、前記工程（Ｂ）を実施した後、
前記工程（Ｃ）を実施する前に、前記工程０を付加的に
実施し、前記工程（Ｃ）を実施した後、前記工程（Ｄ）
を実施する前に、前記工程（Ｆ）を付加的に実施するこ
ともできる。

上記工程■において、感光性ガラス全体を露光すると、
感光性ガラス全体に亘って感光性金属粒子の核が生成す
る。感光性金属粒子の核を生成させるだめのこの工程０
は、前記の如く、工Ｒ（Ｆ）の後、工程（Ｄ）の前に行
なっても良く、また工程■の後、工程（Ｃ）の前に行な
ってもよい。

この工程０を経た後、工程（Ｆ）において、感光性ガラ
スをそのガラス屈伏点よりも高い温度で熱処理すると、
ガラス全体に亘って主としてリチウムジシリケート結晶
が析出してガラスがセラミック化され、機械的強度がざ
らに増加する。

ガラス全体を結晶化させるための工程（Ｆ）は、工程０
を工程（Ｃ）と工程（Ｄ）との間に行なう場合には、工
程０の直後に行なうのが良く、また工程０を工程■と工
程（Ｆ）との間に行なう場合には、工程（Ｃ）を実施し
た後に行なうのが良い。

これらの工程Ｏ及び工程（Ｆ）を付加的に実施すること
により、術られた感光性ガラス物品は上記工程Ｈ，ａ、
（Ｆ）及び０のみを経て得られたものよりも強度が更に
向上している。従って、例えばドツトプリンタのワイヤ
ガイドに使用しても穴間の細い部分が欠けることなく、
長期間使用することができる。

［実施例］ 以下、実施例により本発明を更に説明するが、本発明は
これらの実施例に限定されるものではない。

実施例１１工程（ハ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）〕Ｉ　
Ｐｉ！（ハ）ニガラス原料として、ＳｉＯ２，Ｌｉ２Ｃ
Ｏ３、に２　ＣＯ３、ＡＩ　（ＯＨ）３　、　　Ｎａ２
ＣＯ３，ＺｎＯ，Ｓｂ＋０３．ＣｅＯ２，／’ｌｃ＋Ｃ
Ｉ及びＡｕｃｊ！３・２Ｈ２０を所定割合で配合したの
ち、温度１３５０℃で溶解し、脱泡、清澄後、板状に成
形し、下記の組成からなり、転移点が５５０℃、屈伏点
が６００℃である母ガラスをｇｔた。

５ｉ０２　　　　　　７９．５（型部％）Ｌｉ２０　　
　　　　　１０．２ に２０　　　　　　　　　４．　Ｏ ＡＪ！２０３　　　　　　　４．０ Ｎａ２０　　　　　　　　１．０ ＺｎＯ１，０ Ｓｂ２０ａ　　　　　　　　Ｏ，４ ＣｅＯ２０，０１ ＡＱ　　　　　　　　　　　　　　　　　０．　０８Ａ
Ｕ　　　　　　　　　　　　　　　　　０．　００３こ
の母ガラスを切り出し１００＃＋×１００ＭＩ×１．５
ｍｍの両面研磨した平板を作成し、これを感光性ガラス
試料片とした。

次に、上で得られた感光性ガラス試Ｆｌハに、クロム躾
からなるパターンを有するマスクを密着させ、１０００
Ｗ水銀−キセノンランプにより、マスクを通して紫外線
を１０秒間照射して露光部分に感光性金属ＡＱ、ＡＵの
粒子からなる核を生成させて潜像を形成した。

ｍ：潜像形成後の試料ハをその転移点と屈伏点との間の
湿度である５８０℃で３時間熱処理して、露光部分（潜
像）の感光性金属Ａｑ、Ａｕの粒子を核として、酸に易
溶のリチウムメタシリケート結晶を析出させた。

工程（ｏ：露光部分に結晶を析出さゼた後の試料片を希
弗化水素酸で処理して、酸に易溶の結晶部分を溶解する
ことにより、前記のマスクのパターンに対応するパター
ンを有する１００ｓＸ１００厘Ｘ１．５ａｍの感光性ガ
ラス試Ｆｌハを得た。

得られたパターン付き感光性ガラス試料ハを切り出して
４０＃＋×５顛Ｘ１．５ａｎのパターン付き試料片（以
下試料片１ａという）を複数個作成した。得られた試料
片１ａについて３点加重方式により抗折強度を測定した
ところ１８Ｋｇ／ｍ２であった。

工程（６）二次に、試料片１ａを硝酸ナトリウムと硝酸
カリウムからなる溶融塩浴（ＮａＮＯ３／ＫＮＯ３＝４
／６）に浸漬して３５０℃で１時間イオン交換処理し、
ガラス中のリチウムイオンと溶融塩中のナトリウムイオ
ン及びカリウムイオンとをイオン交検することにより化
学強化された最終試料片（以下試料片１ｂという）を得
た。

この試料片１ｂについて同様に抗折強度を測定したとこ
ろ、３９Ｋｇ／＃Ｉ２であり、イオン交換処理していな
い試料片１ａに比べ強度比は２．１６倍であり、大幅な
強度の向上が認められた。また初期形状が保持され、収
縮は認められなかった。

実施例２［工程（Ａ）→０３）→０→Ｃ）→（Ｆ）→（
Ｄ）］工程（ハ）、Ｇ３）、（Ｃ）：実施例１と同一の
母ガラスを実施例１の工程（Ａ）、＠、（Ｆ）と同様に
処理して、４０ｍＸ５＃Ｘ　１．５ｍのパターン付き試
料片（以下ＫＦ１片２ａという）を複数個作成した。

１ｑられた試料片２ａの抗折強度を実施例１と同一の方
法で測定したところ、試料片１ａと同様に１８Ｋｇ／＃
Ｉ２であった。

工程ｆ）二次に試′ＦＡハ２ａの全体に１０００Ｗ水銀
−キセノンランプにより紫外線を３０秒間照射し、試料
片２ａの全体に感光性金属Ａｏ、Ａｕの粒子からなる核
を生成させた。

工ＰＰ、　（＋’）　：次に、当該ガラスの屈伏点より
高い８６０℃で２時間熱処理することによりリチウムジ
シリケート結晶を析出させた試料片（以下試料片２ｂと
いう）を冑だ。

この試料片２ｂについて同様に抗折強度を測定したとこ
ろ、３５Ｋｇ／ｊ１＋＋２であり、試料片２ａに比べ強
度比は１．９４倍であった。

工程（Ｄ）二次に溶融塩温度を３５０℃から４５０℃に
、浸漬部間を１時間から１６時間にした以外は実流例１
の工程（Ｄ）と同様に処理して、試Ｆｌハの残渣ガラス
中のリチウムイオンをプトリウムイオン及びカリウムイ
オンとイオン交換して化学強化された最終試料片（以下
試料片２ｃという）を冑だ。

この試料片２Ｃについて同様に抗折強度を測定したとこ
ろ、４９Ｎ＃／ｓ＋ｌＩ’であり、強度比が試料片２ａ
に比べ２．７２倍（実施例１の最終試料片１ｂに比べ１
．２６ｆ８）という高い値を示した。

実施例３［工程（ハ）→■→０→（Ｃ）→（Ｆ）→（Ｄ
）］■程０を工Ｐｉｌ（へ）と工程（Ｃ）との間に、そ
して工程（Ｆ）を工程（へ）と工程（Ｄ）との間に実施
した。以外は実施例２と同様にして最結試料片（以下試
料片３という）を得た。

この試料片３はその抗折強度が４９ＫＩ／ｌｔｍ２であ
り、実施例２の最終試料片２Ｃと同様の強度を有してい
た。

［発明の効果］ 以上の通り、本発明によれば、選択的霧光、熱処理によ
る露光部分の結晶化、エツチングによる露光部分の溶解
除去及びイオン交換の各工程を順次実施することにより
、改善された強度、高度な寸法粘度を有するパターン付
き感光性ガラス物品が得られる。

さらに前記の選択的露光工程の後、イオン交換工程の前
に、付加的に感光性ガラス全体を露光し、熱処ｌ！！す
る工程を設けると、感光性ガラス物品の強度は更に向上
する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、（Ａ）感光性ガラス上に所定のパターンを有す
   るマスクを密着させ、該マスクを通して前記感光性ガラ
   スを露光し感光性ガラス内に露光部分に対応する潜像を
   形成する工程、 （Ｂ）潜像を形成した後の感光性ガラスをそのガラス転
   移点と屈伏点との間の温度で熱処理し、前記露光部分を
   結晶化させる工程、 （Ｃ）露光部分を結晶化した後の感光性ガラスをエッチ
   ングして露光部分を溶解除去する工程、及び （Ｄ）エッチング後の感光性ガラスをナトリウムイオン
   及び／又はカリウムイオンを含む溶融塩中に浸漬して感
   光性ガラス中のリチウムイオンと溶融塩中のナトリウム
   イオン及び／又はカリウムイオンとをイオン交換する工
   程 を含むことを特徴とする、前記マスクのパターンに対応
   するパターンを有する感光性ガラス物品の製造方法。
2. （２）、前記工程（Ｃ）を実施した後、前記工程（Ｄ）
   を実施する前に、 （Ｆ）感光性ガラス全体を露光する工程 を付加的に実施し、次いで （Ｆ）感光性ガラスをその屈伏点よりも高い温度で熱処
   理し、感光性ガラス全体を結晶化させる工程 を付加的に実施する、請求項（１）に記載の方法。
3. （３）、前記工程（Ｂ）を実施した後、前記工程（Ｃ）
   を実施する前に、 （Ｅ）感光性ガラス全体を露光する工程 を付加的に実施し、さらに前記工程（Ｃ）を実施した後
   、前記工程（Ｄ）を実施する前に、 （Ｆ）感光性ガラスをその屈伏点よりも高い温度で熱処
   理し、感光性ガラス全体を結晶化させる工程 を付加的に実施する、請求項（１）に記載の方法。