JP2017010060A - Imaging apparatus and image forming apparatus - Google Patents

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張 祖依
Soi Cho
祖依 張
佳範 小谷
Yoshinori Kotani
佳範 小谷
杉山 享
Susumu Sugiyama
享 杉山
健二 ▲高▼嶋
健二 ▲高▼嶋
Kenji Takashima
直行 纐纈
Naoyuki Koketsu
直行 纐纈
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging apparatus employing a porous body having high strength, low reflection, and excellent dust proof property.SOLUTION: An imaging apparatus for imaging a subject image from a lens on an imaging element through an optical filter has a porous body having pores which derive from spinodal type phase separation and which three-dimensionally communicate with each other at least on a side opposite to the imaging element of the optical filter.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、塵埃等の異物付着を抑える多孔質体を用いた、撮像装置及び画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to an imaging apparatus and an image forming apparatus using a porous body that suppresses adhesion of foreign matters such as dust.

デジタルカメラ等の撮像装置では、撮影光束をCCDやC−MOS等の撮像素子で受光し、その撮像素子から出力される光電変換信号を画像データに変換して、メモリカード等の記録媒体に記録する。   In an imaging device such as a digital camera, a photographic light beam is received by an imaging device such as a CCD or C-MOS, and a photoelectric conversion signal output from the imaging device is converted into image data and recorded on a recording medium such as a memory card. To do.

このような撮像装置では、撮像素子の被写体側に、ローパスフィルタや赤外線カットフィルタが配置されている。特にレンズ交換可能な一眼レフデジタルカメラでは、シャッタ等の機械的な作動部がローパスフィルタ等の光学フィルタ近傍に配置されており、それらの作動部から発生した塵埃等の異物が、ローパスフィルタ等に付着することがある。また、レンズ交換時に、レンズマウントの開口から塵埃等がカメラ本体内に入り込み、これが付着することもある。ローパスフィルタ等の光学フィルタに塵埃が付着すると、その付着部分が黒い点となって撮影画像に写り込んでしまい、撮影画像の品質を低下させてしまうことがある。   In such an imaging apparatus, a low-pass filter and an infrared cut filter are arranged on the subject side of the imaging element. In particular, in a single-lens reflex digital camera with interchangeable lenses, a mechanical operation unit such as a shutter is disposed in the vicinity of an optical filter such as a low-pass filter, and foreign matter such as dust generated from these operation units is transferred to the low-pass filter or the like. May adhere. Further, when the lens is exchanged, dust or the like may enter the camera body from the opening of the lens mount and adhere to it. When dust adheres to an optical filter such as a low-pass filter, the attached portion becomes a black dot and appears in the photographed image, which may deteriorate the quality of the photographed image.

この問題を解決する従来の技術として、特許文献1には、撮像素子の被写体側に防塵膜を設け、これを圧電素子で振動させることにより塵埃を除去する技術が開示されている。また、特許文献2には、表面にコートを施し、塵埃等が付着しにくくする技術が開示されている。   As a conventional technique for solving this problem, Patent Document 1 discloses a technique for removing dust by providing a dust-proof film on a subject side of an image sensor and vibrating the film with a piezoelectric element. Patent Document 2 discloses a technique for applying a coat to the surface to make it difficult for dust and the like to adhere.

また、電子写真複写機・電子写真プリンタ等の画像形成装置では、感光体にレーザー光を露光して静電潜像を形成する。そして、この静電潜像をトナーで現像し、得られるトナー画像をシート状の記録媒体上に転写した後、定着装置によりトナーを加熱定着することで記録媒体上に画像形成を行なう。   Further, in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or an electrophotographic printer, an electrostatic latent image is formed by exposing a photoconductor to a laser beam. The electrostatic latent image is developed with toner, the obtained toner image is transferred onto a sheet-like recording medium, and then the toner is heated and fixed by a fixing device to form an image on the recording medium.

このような画像形成装置では、画像情報に基づいてレーザー光を発光する光源、光源から発光されたレーザー光を偏向走査する回転多面鏡、回転多面鏡により偏光走査されたレーザー光を感光体上で結像させるfθレンズ、反射ミラー等を筺体内に有する。そして、筺体内の開口部より感光体にレーザー光を射出する光学装置を有する。レーザー光路上に汚れが発生すると画像上の汚れに対応する部分に画像抜けが生じ、画像の品質を低下させてしまうことがある。このため、筺体を密封することで、埃やトナー等の侵入を防止し、レーザー光を出射する筺体の開口部に透明な防塵ガラスを取り付け、そこにシャッターを設けることで防塵ガラスの汚れを防止する装置が提案されている(特許文献3)。   In such an image forming apparatus, a light source that emits laser light based on image information, a rotating polygon mirror that deflects and scans the laser light emitted from the light source, and laser light that is polarized and scanned by the rotating polygon mirror on the photoreceptor. An fθ lens for forming an image, a reflection mirror, and the like are included in the housing. And it has the optical apparatus which inject | emits a laser beam to a photoreceptor from the opening part in a housing. When dirt is generated on the laser optical path, image omission may occur in a portion corresponding to the dirt on the image, which may deteriorate the image quality. For this reason, sealing the housing prevents intrusion of dust, toner, etc., and attaches a transparent dustproof glass to the opening of the housing that emits laser light, and prevents the dirt of the dustproof glass by providing a shutter there. An apparatus has been proposed (Patent Document 3).

特開2002−204379号公報JP 2002-204379 A 特開2006−163275号公報JP 2006-163275 A 特開平11−167080号公報JP-A-11-167080

上記の特許文献1では、防塵幕を振動させて異物を除去する方法であり、防塵膜に付着した異物を除去するためには大きなエネルギーを必要とし、構造も複雑になる。   The above-mentioned Patent Document 1 is a method of removing foreign matter by vibrating a dustproof curtain. To remove foreign matter attached to a dustproof film, a large amount of energy is required and the structure is complicated.

特許文献2に記載されているような、表面にコートを施し塵埃等が付着しにくくする方法では、光学性能を維持するために反射防止膜として何層も光学膜を形成しなければならない。   In the method described in Patent Document 2 in which a surface is coated to make it difficult for dust and the like to adhere thereto, an optical film must be formed in multiple layers as an antireflection film in order to maintain optical performance.

特許文献3の、シャッターを設ける方法では、傷が付きやすく構造も複雑になる。   The method of providing a shutter in Patent Document 3 is easily scratched and the structure is complicated.

また、従来技術ではいずれも満足のいく塵埃除去を行なうことができず、さらなる塵埃の低減が求められている。   In addition, none of the conventional techniques can perform satisfactory dust removal, and further reduction of dust is required.

本発明は、この様な背景技術に鑑みてなされたものであり、高強度であって、低反射かつ防塵性に優れている多孔質体を用いた、撮像装置及び画像形成装置を提供するものである。   The present invention has been made in view of such background art, and provides an imaging apparatus and an image forming apparatus using a porous body having high strength, low reflection, and excellent dust resistance. It is.

上記課題を解決するために、本発明の撮像装置は、レンズからの被写体像を、光学フィルタを通して撮像素子上に結像させるための撮像装置であって、少なくとも前記光学フィルタの、前記撮像素子とは反対側に多孔質体を有し、前記多孔質体は、スピノーダル型相分離に由来する三次元的に互いに連通する孔を有していることを特徴とする。   In order to solve the above problems, an imaging apparatus according to the present invention is an imaging apparatus for forming a subject image from a lens on an imaging element through an optical filter, and at least the imaging filter and the imaging element. Has a porous body on the opposite side, and the porous body has pores communicating with each other three-dimensionally derived from spinodal phase separation.

本発明の画像形成装置は、光を照射して画像を形成するために用いられる光学装置を有する画像形成装置であって、前記光学装置に設けられる防塵ガラスが、スピノーダル型相分離に由来する三次元的に互いに連通する孔を有する多孔質体を有していることを特徴とする。   The image forming apparatus of the present invention is an image forming apparatus having an optical device used for irradiating light to form an image, wherein the dustproof glass provided in the optical device is a tertiary derived from spinodal phase separation. It has the porous body which has the hole which originally communicated with each other.

本発明によれば、高強度であって、低反射かつ防塵性にも優れている多孔質体を用いた撮像装置及び画像形成装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the imaging device and image forming apparatus using the porous body which is high intensity | strength, and is excellent also in low reflection and dustproofness can be provided.

本発明の撮像装置を説明する図。1A and 1B illustrate an imaging device of the present invention. 本発明の多孔質体を説明する電子顕微鏡観察図。The electron microscope observation figure explaining the porous body of this invention. 防塵効果を表わすグラフ。Graph showing dustproof effect. 液架橋を説明する図。The figure explaining liquid bridge | crosslinking. 孔径、骨格径を説明する図。The figure explaining a hole diameter and frame | skeleton diameter. 本発明の光学部材を説明する図。The figure explaining the optical member of this invention. 本発明の撮像装置に備わる異物除去装置の一例を示す図。1 is a diagram illustrating an example of a foreign matter removing device provided in an imaging apparatus of the present invention. 圧電素子の一例を示す図。The figure which shows an example of a piezoelectric element. 本発明の圧電素子の振動原理の一例を示す図。The figure which shows an example of the vibration principle of the piezoelectric element of this invention. 本発明の撮像装置に備わる異物除去装置の振動原理を示す模式図。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a vibration principle of a foreign matter removing apparatus provided in the imaging apparatus of the present invention. 本発明の画像形成装置を説明する図。1A and 1B illustrate an image forming apparatus of the present invention. 空孔率を説明する図。The figure explaining a porosity.

以下、本発明の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。ただし、発明の範囲を限定するものではない。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the invention is not limited.

(第一の実施形態)
本発明の第一の実施形態として、多孔質体を用いた撮像装置、具体的には、レンズからの被写体像を、光学フィルタを通して撮像素子上に結像させるための撮像装置について説明する。図1は、本発明の撮像装置の一実施形態を示す図である。図1において、6は撮像装置であり、31は、撮像装置6に取り外し可能なレンズである。デジタル一眼レフカメラ等の撮像装置では、撮影に使用する撮影レンズを焦点距離の異なるレンズに交換することにより、様々な画角の撮影画面を得ることができる。4は撮像素子である。5は多孔質体であり、32はローパスフィルタ、33は赤外線カットフィルタである。撮像素子4は、パッケージ(不図示)に収納されており、このパッケージはカバーガラス(不図示)にて撮像素子を密閉状態で保持している。そして、取り外し可能なレンズ31内の結像光学系から撮像素子6に至る光路中には、撮像素子4上に物体像の必要以上に高い空間周波数成分が伝達されないように結像光学系のカットオフ周波数を制限するローパスフィルタ32が設けられている。また、赤外線カットフィルタ33も形成されている。ローパスフィルタや赤外線カットフィルタ等の光学フィルタと、カバーガラスとの間は、両面テープ等の密封部材にて密封構造となっている(不図示)。これにより撮像装置外部あるいは撮像装置内部で発生した塵埃が、これら光学フィルタとカバーガラスとの間に入り込まないようになっている。本実施形態においては、光学フィルタとして、ローパスフィルタおよび赤外線カットフィルタを両方備える例について記載するが、ローパスフィルタおよび赤外線カットフィルタのいずれか一方であってもよい。多孔質体が基材上に膜として一体に形成されていてもよい。基材は、水晶からなるローパスフィルタ32であってもよいし、石英ガラス、コーニング社の7059ガラス、日本電気硝子のネオセラムN−0等の耐熱ガラスであってもよい。耐熱ガラスとは、多孔質体を形成させるプロセスに耐えられる基材を指し、多孔質体との熱膨張のマッチングや、膜厚の調整を行ってもよい。多孔質体5は、少なくとも、光学フィルタの、撮像素子4と反対側に配置される。言い換えれば、光学フィルタの、取り外し可能なレンズ31に近い側に配置される。つまり、取り外し可能なレンズの取り付け部付近という環境に配置される。この環境は、シャッター等の機械的な作動部が近傍に配置されており、それらの作動部から発生した塵埃等の異物が、ローパスフィルタ等に付着することがある。また、レンズ交換時に、レンズマウントの開口から塵埃等がカメラ本体内に入り込み、これが付着することもある。このように、塵、埃、汚れ等が入り込みやすく、また、異物と接触しやすく傷つきやすい。もちろん、この多孔質体を撮像装置内の、塵埃が付きやすい、いかなる場所に配置することも可能である。また、多孔質体に振動等を与えて異物を除去するための異物除去装置を備えることも可能である。
(First embodiment)
As a first embodiment of the present invention, an imaging device using a porous body, specifically, an imaging device for forming a subject image from a lens on an imaging device through an optical filter will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of an imaging apparatus of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 6 denotes an imaging device, and reference numeral 31 denotes a lens that can be detached from the imaging device 6. In an imaging apparatus such as a digital single-lens reflex camera, photographing screens having various angles of view can be obtained by replacing a photographing lens used for photographing with a lens having a different focal length. Reference numeral 4 denotes an image sensor. 5 is a porous body, 32 is a low-pass filter, and 33 is an infrared cut filter. The image sensor 4 is housed in a package (not shown), and this package holds the image sensor in a sealed state with a cover glass (not shown). Then, in the optical path from the imaging optical system in the removable lens 31 to the imaging device 6, the imaging optical system is cut so that a spatial frequency component higher than necessary of the object image is not transmitted onto the imaging device 4. A low pass filter 32 for limiting the off frequency is provided. An infrared cut filter 33 is also formed. Between the optical filter such as a low-pass filter or an infrared cut filter and the cover glass, a sealing structure such as a double-sided tape is used (not shown). This prevents dust generated outside or inside the imaging apparatus from entering between the optical filter and the cover glass. In the present embodiment, an example in which both the low-pass filter and the infrared cut filter are provided as the optical filter is described, but either one of the low-pass filter and the infrared cut filter may be used. The porous body may be integrally formed as a film on the substrate. The base material may be a low-pass filter 32 made of quartz, or may be quartz glass, Corning 7059 glass, Nippon Electric Glass Neoceram N-0, or other heat resistant glass. The heat-resistant glass refers to a substrate that can withstand the process of forming a porous body, and thermal expansion matching with the porous body or adjustment of the film thickness may be performed. The porous body 5 is disposed at least on the side of the optical filter opposite to the imaging element 4. In other words, the optical filter is disposed on the side close to the removable lens 31. That is, it is arranged in an environment in the vicinity of the detachable lens mounting portion. In this environment, mechanical operating parts such as shutters are arranged in the vicinity, and foreign matters such as dust generated from these operating parts may adhere to the low-pass filter or the like. Further, when the lens is exchanged, dust or the like may enter the camera body from the opening of the lens mount and adhere to it. In this way, dust, dust, dirt, etc. are likely to enter, and it is easy to come into contact with foreign objects and be easily damaged. Of course, the porous body can be disposed in any location in the imaging apparatus where dust is easily attached. It is also possible to provide a foreign substance removing device for removing foreign substances by applying vibration or the like to the porous body.

次に、本発明の多孔質体ついて説明する。図2は、多孔質体表面の電子顕微鏡観察図である。図2において、符号1は孔であり、ガラス内部(紙面垂直方向)に向かって、紙面水平方向に曲がりながら連通した孔が形成されている。符号2は、孔を形成する骨格であり、例えば酸化ケイ素から構成される。図2は、多孔質体表面の電子顕微鏡観察図であるが、ガラス内部においても、同様の孔、骨格が形成されている。本明細書においては、図2に示すような、ガラス内部(紙面垂直方向)に向かって、紙面水平方向にも曲がりながら連通した孔を、三次元的に互いに連通する孔と称する。また、図2に示すような、骨格2、つまり三次元的に(紙面垂直方向および水平方向に)複雑に曲がりながら繋がりあったスピノーダル構造である。スピノーダル構造とは、後述するように、スピノーダル型の相分離由来の多孔構造のことである。本発明の多孔質体は、三次元的に複雑に曲がりながら繋がりあう骨格によって、三次元的に互いに連通する孔を形成する。言い換えれば、三次元的に連続した網目状の孔を有する。このような特徴的な形状の多孔質体は、例えば、少なくとも2種類の相に相分離した相分離ガラスの少なくとも1種類の相を除去することにより得られる。   Next, the porous body of the present invention will be described. FIG. 2 is an electron microscopic observation view of the surface of the porous body. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a hole, and a hole is formed that is bent in the horizontal direction on the paper surface toward the inside of the glass (in the vertical direction on the paper surface). Reference numeral 2 denotes a skeleton that forms holes, and is made of, for example, silicon oxide. FIG. 2 is an electron microscopic view of the surface of the porous body, and similar pores and skeletons are formed inside the glass. In this specification, as shown in FIG. 2, the holes communicating in the horizontal direction on the paper toward the inside of the glass (in the vertical direction on the paper) are referred to as three-dimensionally communicating holes. Further, as shown in FIG. 2, the skeleton 2, that is, a spinodal structure connected in a three-dimensional manner (in a vertical direction and a horizontal direction on the paper surface) while being bent in a complicated manner. As will be described later, the spinodal structure is a porous structure derived from spinodal phase separation. The porous body of the present invention forms pores communicating with each other three-dimensionally by a skeleton that is bent and connected in a three-dimensionally complex manner. In other words, it has three-dimensionally continuous mesh holes. Such a porous body having a characteristic shape can be obtained, for example, by removing at least one kind of phase-separated glass phase-separated into at least two kinds of phases.

なお、三次元的に互いに連通し、網目状の孔を有する本発明の多孔質体は、膜厚方向だけでなく、膜厚方向に垂直な方向に対しても骨格(孔以外の部分)が密に存在するため、十分な強度が得られる。例えば、多孔質体に付着した異物を、人間(あるいは機械)が直接触れて除去する場合が考えられるが、少なくとも、ゴム、繊維などのクリーニング部材を用いて除去しても、表面構造に変化が起らない程度の強度は十分に得られる。   It should be noted that the porous body of the present invention having three-dimensionally communicating with each other and having mesh-like pores has a skeleton (portion other than pores) not only in the film thickness direction but also in the direction perpendicular to the film thickness direction Since it exists densely, sufficient strength can be obtained. For example, it is conceivable that the foreign matter adhering to the porous body is removed by direct contact with a human (or machine), but even if it is removed using at least a cleaning member such as rubber or fiber, the surface structure changes. A strength that does not occur is sufficiently obtained.

図3は、表面に孔のないシリカガラスと本発明の多孔質体に対して、測定前(初期)、25KPa、50KPaのエアー圧をかけた後に表面に付着していたゴミの個数を測定し、それをグラフ化したものである。表面に孔のないシリカガラスに対して、本発明の多孔質体は、そもそも初期(エアー圧をかける前)からゴミの付着が少ないことがわかる。本発明の多孔質体が、優れた防塵効果を有する理由としていくつか考えられる。表面に孔のないシリカガラスはガラス表面全体に塵、埃、汚れ等を吸引する力が発生する。しかし、本発明の多孔質体は、多孔質体の骨格部分のみに吸引力が発生する。よって吸引力を弱めることができると考えられる。また、本発明の多孔質体の孔は、内部に向かって三次元的にからみあい互いに連通しており、通気性に優れている。このことも、表面への塵、埃、汚れ等の吸着を防止する作用があると考えられる。また、本発明の多孔質体は、液架橋による吸着力を弱める作用により、優れた防塵効果を発揮する。   FIG. 3 shows the number of dust adhering to the surface after applying air pressure of 25 KPa and 50 KPa before measurement (initial stage) to silica glass having no pores on the surface and the porous body of the present invention. It is a graph of it. It can be seen that the porous body of the present invention has less dust from the beginning (before applying air pressure) to silica glass having no pores on the surface. There are several possible reasons why the porous body of the present invention has an excellent dustproof effect. Silica glass having no holes on the surface generates a force to suck dust, dirt, dirt, etc. over the entire glass surface. However, the porous body of the present invention generates a suction force only in the skeleton portion of the porous body. Therefore, it is considered that the suction force can be weakened. Further, the pores of the porous body of the present invention are entangled three-dimensionally toward the inside and communicate with each other, and are excellent in air permeability. This is also considered to have an effect of preventing the adsorption of dust, dirt, dirt, etc. to the surface. In addition, the porous body of the present invention exhibits an excellent dustproof effect by the action of weakening the adsorption force by liquid crosslinking.

図4は、液架橋による吸着力を模式的に示したものである。物体71と埃72間に液体73があると、物体71と埃72間に液架橋が形成され、その液架橋の空気界面の内側と外側で圧力が異なり、液側の圧力の方が低い。気側の圧力が大気圧に等しい場合、液側の圧力が大気圧より低い負圧となる。この負圧は、式(1)で表わされることが知られている。また、吸引力は式(2)で表わされることが知られており、負圧pに面積Sをかけた値となる。ここで、R1は、物体71と埃72の間に形成される液体73の空気界面の曲率半径であり、R2は物体71と液体73の接触領域の半径である。また、Sは表面の面積S0と孔の比率αとの積で表される。   FIG. 4 schematically shows the adsorption force by liquid crosslinking. If there is a liquid 73 between the object 71 and the dust 72, a liquid bridge is formed between the object 71 and the dust 72, the pressure is different between the inside and the outside of the air interface of the liquid bridge, and the pressure on the liquid side is lower. When the pressure on the gas side is equal to the atmospheric pressure, the pressure on the liquid side is a negative pressure lower than the atmospheric pressure. This negative pressure is known to be expressed by the equation (1). Further, it is known that the suction force is represented by the formula (2), and is a value obtained by multiplying the negative pressure p by the area S. Here, R1 is the radius of curvature of the air interface of the liquid 73 formed between the object 71 and the dust 72, and R2 is the radius of the contact area between the object 71 and the liquid 73. S is represented by the product of the surface area S0 and the hole ratio α.

図4(a)は、物体71の表面が平滑な面である場合を示し、R2は埃の半径Rとなる。図4(b)は物体81が多孔質体である場合を示し、この場合R2は多孔質体の骨格径の半分R´となる。   FIG. 4A shows a case where the surface of the object 71 is a smooth surface, and R2 is the dust radius R. FIG. FIG. 4B shows a case where the object 81 is a porous body, in which case R2 is half R ′ of the skeleton diameter of the porous body.

吸引力を小さくするためには、R2をR1の値に近づけること、つまり、物体71(もしくは81)と液体73の接触面積を小さくすればよい。図4(b)では、R1は、接触部の凹凸および表面での毛細管凝縮により決まるが、およそ10nmに近いと考えられる。そして、本発明の多孔質体では、R2は埃のサイズ2Rではなく、骨格径2R´によって定義され、骨格径2R´は、埃のサイズ2Rに対して小さい。このため、R2はR1と同じくらい小さくなるため、式(1)で示すようにpの絶対値が小さくなり、吸引力を低下させることができる。また、空孔率を上げることによっても低下させることができる。   In order to reduce the suction force, R2 should be close to the value of R1, that is, the contact area between the object 71 (or 81) and the liquid 73 should be reduced. In FIG. 4B, R1 is determined by the unevenness of the contact portion and capillary condensation on the surface, but is considered to be close to about 10 nm. In the porous body of the present invention, R2 is defined not by the dust size 2R but by the skeleton diameter 2R ′, and the skeleton diameter 2R ′ is smaller than the dust size 2R. For this reason, since R2 becomes as small as R1, the absolute value of p becomes small as shown in the equation (1), and the suction force can be reduced. It can also be lowered by increasing the porosity.

上述のように、本発明の多孔質体が、強度を保ち、かつ、防塵の効果を得るためには、多孔質体表面の骨格径の平均が、5nm以上80nm以下であることが望ましい。さらに好ましくは、骨格径の平均が5nm以上50nm以下であることが望ましい。本発明における骨格径の平均とは、多孔質体表面の骨格を複数の楕円で近似し、近似したそれぞれの楕円における短径の平均値であると定義する。具体的には、例えば図5(b)にしめすように、多孔質体表面の電子顕微鏡写真を用い、骨格2を複数の楕円13で近似し、それぞれの楕円における短径14の平均値を求めることで得られる。少なくとも30点以上計測し、その平均値を求める。なお、計測は、多孔質体全体である必要はなく、所望の領域で行えばよい。平均骨格径が5nmよりも小さいと、形成するのが難しくなり、また、平均骨格径が80nmよりも大きいと、防塵効果が低下する傾向にある。平均骨格径が50nm以下であると、より高い防塵効果を発揮する。   As described above, in order for the porous body of the present invention to maintain strength and obtain a dustproof effect, it is desirable that the average skeleton diameter on the surface of the porous body is 5 nm to 80 nm. More preferably, the average skeleton diameter is 5 nm or more and 50 nm or less. The average skeleton diameter in the present invention is defined as an average value of the minor axis in each approximated ellipse by approximating the skeleton on the surface of the porous body with a plurality of ellipses. Specifically, for example, as shown in FIG. 5B, the skeleton 2 is approximated by a plurality of ellipses 13 using an electron micrograph of the surface of the porous body, and the average value of the minor axis 14 in each ellipse is obtained. Can be obtained. Measure at least 30 points and find the average value. Note that the measurement need not be performed on the entire porous body, and may be performed in a desired region. When the average skeleton diameter is smaller than 5 nm, it becomes difficult to form, and when the average skeleton diameter is larger than 80 nm, the dustproof effect tends to be lowered. When the average skeleton diameter is 50 nm or less, a higher dustproof effect is exhibited.

また、多孔質体表面の孔径の平均が、5nm以上500nm以下、特に10nm以上100nm以下、さらには15nm以上80nm以下であることが望ましい。本発明における孔径の平均とは、多孔質体表面の孔を複数の楕円で近似し、近似したそれぞれの楕円における短径の平均値であると定義する。具体的には、例えば図5(a)にしめすように、多孔質体表面の電子顕微鏡写真を用い、孔1を複数の楕円11で近似し、それぞれの楕円における短径12の平均値を求めることで得られる。少なくとも30点以上計測し、その平均値を求める。   The average pore diameter on the surface of the porous body is preferably 5 nm or more and 500 nm or less, particularly 10 nm or more and 100 nm or less, and more preferably 15 nm or more and 80 nm or less. The average pore diameter in the present invention is defined as the average value of the minor axis in each approximated ellipse by approximating the pores on the surface of the porous body with a plurality of ellipses. Specifically, for example, as shown in FIG. 5A, an electron micrograph of the surface of the porous body is used to approximate the hole 1 with a plurality of ellipses 11, and the average value of the minor axis 12 in each ellipse is obtained. Can be obtained. Measure at least 30 points and find the average value.

さらに、機械的性質を考慮すると、多孔質体の空孔率が、通常は10%以上80%以下、特に20%以上75%以下であることが望ましい。本明細書における空孔率とは、多孔質体表面の面積を1とした場合の孔の割合であると定義する。具体的には、図1で示すような多孔質体からなる多孔質体表面の電子顕微鏡写真を用い、骨格部分と孔部分とで2値化する処理を行ないその比率から求める。空孔率が80%以下であると、機械的性質が発揮でき、且つ防塵機能も発現される。   Further, considering the mechanical properties, it is desirable that the porosity of the porous body is usually 10% to 80%, particularly 20% to 75%. The porosity in this specification is defined as the ratio of pores when the surface area of the porous body is 1. Specifically, using an electron micrograph of the porous body surface made of a porous body as shown in FIG. 1, binarization processing is performed on the skeleton portion and the pore portion, and the ratio is obtained from the ratio. When the porosity is 80% or less, mechanical properties can be exhibited and a dustproof function is also exhibited.

その中、反射防止機能が必要とされる時、空孔率を大きくすると、空気との界面での反射が低減される。この場合、空孔率は、30%以上、より好ましくは、50%以上が望ましい。本発明の多孔質体は、三次元的に複雑に曲がりながら繋がりあう骨格を有しているため、空孔率を上げても強度が落ちない。よって、強度を保ったまま屈折率を下げることができる。このように、優れた反射防止性能を持ちながら、かつ表面に触れても傷つくことのない強度をもつ多孔質体を提供することが可能となる。   Among them, when the antireflection function is required, if the porosity is increased, reflection at the interface with air is reduced. In this case, the porosity is preferably 30% or more, more preferably 50% or more. Since the porous body of the present invention has a skeleton that is connected three-dimensionally in a complicated manner, the strength does not decrease even when the porosity is increased. Therefore, the refractive index can be lowered while maintaining the strength. In this way, it is possible to provide a porous body that has excellent antireflection performance and has a strength that is not damaged even if it touches the surface.

多孔質体の形状は、特に制限されず、例えば板状の多孔質体、曲面を有する多孔質体、多孔質体が基材上に形成されている形態が挙げられる。これらの形状は、適宜選択することができる。基材は、石英ガラス、コーニング社の7059ガラス、日本電気硝子のネオセラムN−0、サファイア、水晶等の耐熱性のある基材を用いることができる。水晶からなるローパスフィルタに直接、多孔質体を形成する形態も好適に用いることができる。優れた反射防止性能を有するため、別途反射防止膜を設ける必要はなく、表面に反射防止効果及び防塵効果の優れた光学性能を有する光学部材を得ることが可能となる。   The shape of the porous body is not particularly limited, and examples thereof include a plate-like porous body, a curved porous body, and a form in which the porous body is formed on a substrate. These shapes can be selected as appropriate. As the base material, a heat-resistant base material such as quartz glass, Corning 7059 glass, Nippon Electric Glass Neoceram N-0, sapphire, or quartz can be used. A form in which a porous body is directly formed on a low-pass filter made of quartz can also be suitably used. Since it has excellent antireflection performance, it is not necessary to provide a separate antireflection film, and it becomes possible to obtain an optical member having excellent optical performance of antireflection effect and dustproof effect on the surface.

次に、多孔質体が基材上に一体に形成されている形態について、その概略的な構成を以下に説明する。この形態を本明細書では光学部材と称する。図6において、光学部材101は、基材103上に、第一の実施形態で説明した三次元的に互いに連通する孔を有する多孔質体102を有している。ただし、本発明では、多孔質体102のみからなる光学部材を排除するものではない。   Next, a schematic configuration of the form in which the porous body is integrally formed on the substrate will be described below. This form is referred to herein as an optical member. In FIG. 6, the optical member 101 has a porous body 102 having holes that communicate with each other three-dimensionally described in the first embodiment on a base material 103. However, the present invention does not exclude an optical member made only of the porous body 102.

光学部材101は、表面に三次元的に互いに連通する孔を有する多孔質体102を有するため、高い表面強度と、高い空孔率を兼ね備えた表面特性を有し、防塵性能も高い。また、光学部材101は、基材103を用いることにより、より高い強度を達成することができる。さらには、基材上に多孔質体を形成しているため、多孔質体の厚さを制御できる。なお、必要に応じて、前記多孔質体全体または一部分で、孔の空孔率が連続的、または断続的に変化してもよい。   Since the optical member 101 includes the porous body 102 having pores that communicate with each other three-dimensionally on the surface, the optical member 101 has surface characteristics that combine high surface strength and high porosity, and has high dustproof performance. Moreover, the optical member 101 can achieve higher strength by using the base material 103. Furthermore, since the porous body is formed on the base material, the thickness of the porous body can be controlled. If necessary, the porosity of the pores may change continuously or intermittently in the whole or a part of the porous body.

この光学部材は、多孔質体と基材との境界が明確なために、光学部材として使用する際にサンプルごとのばらつきが少なくなり、高い設計精度を実現することができる。また、詳しくは後述するが、製造時の熱処理条件(相分離を発生させる熱処理条件)を任意に変更することで、目的に応じた孔を持つ多孔質体を形成可能である。   Since this optical member has a clear boundary between the porous body and the base material, when used as an optical member, variations among samples are reduced, and high design accuracy can be realized. In addition, as will be described in detail later, a porous body having pores according to the purpose can be formed by arbitrarily changing the heat treatment conditions during production (heat treatment conditions for causing phase separation).

この光学部材は、スピノーダル構造の骨格を有し、多孔質体表面と基材とが連続した孔を通じて連続的につながっている。したがって、任意の孔径、任意の基材を使用することで基材の特徴とスピノーダル構造を活かした様々な応用展開が可能である。   This optical member has a spinodal structure skeleton, and the surface of the porous body and the substrate are continuously connected through continuous holes. Therefore, various application developments utilizing the characteristics of the base material and the spinodal structure are possible by using an arbitrary hole diameter and an arbitrary base material.

前記多孔質体の厚さは特に制限はしないが、好ましくは0.05μm以上200.00μm以下であり、より好ましくは0.10μm以上50.00μm以下である。0.05μmよりも小さいとスピノーダル構造の形成が困難になる傾向があり、また、200.00μmよりも大きいと、多孔質体を形成させるのに、製造コストが高くなる恐れがある。   The thickness of the porous body is not particularly limited, but is preferably 0.05 μm or more and 200.00 μm or less, more preferably 0.10 μm or more and 50.00 μm or less. If it is smaller than 0.05 μm, it tends to be difficult to form a spinodal structure, and if it is larger than 200.00 μm, the production cost may be high for forming a porous body.

基材の形状は、多孔質体が形成できるのであれば、いかなる形状の基材でも使用することが可能である。基材の形状は曲率を有しているものでもよい。   As the shape of the substrate, any shape of substrate can be used as long as a porous body can be formed. The base material may have a curvature.

前記基材の軟化温度は、後述する前記多孔質体のスピノーダル構造を形成する相分離加熱温度以上であることが好ましく、さらに好ましくは相分離加熱温度に100℃を加算した温度以上であることが好ましい。ただし、基材が結晶の場合は溶融温度を軟化温度とする。軟化温度が多孔質体のスピノーダル構造を形成する温度よりも低いと、相分離の熱処理工程時に基材の変形するため、好ましくない。なお、スピノーダル構造を形成する相分離加熱温度とは、前記スピノーダル構造の多孔質体(多孔質ガラス層)を形成する温度のうち、最大温度を表す。   The softening temperature of the base material is preferably equal to or higher than a phase separation heating temperature that forms a spinodal structure of the porous body described later, and more preferably equal to or higher than a temperature obtained by adding 100 ° C. to the phase separation heating temperature. preferable. However, when the substrate is a crystal, the melting temperature is the softening temperature. When the softening temperature is lower than the temperature at which the spinodal structure of the porous body is formed, the base material is deformed during the heat treatment step of the phase separation, which is not preferable. In addition, the phase separation heating temperature which forms a spinodal structure represents the maximum temperature among the temperatures which form the said porous body (porous glass layer) of a spinodal structure.

前記基材は、ガラス層のエッチングに対する耐性があることが好ましい。   The substrate is preferably resistant to etching of the glass layer.

光学部材は、空孔率を制御することで任意に屈折率を変化させ、さらには多孔質体(多孔質ガラス層)の厚さを任意に変化させることができる。   The optical member can arbitrarily change the refractive index by controlling the porosity, and further can arbitrarily change the thickness of the porous body (porous glass layer).

本発明の撮像装置は、上述したように異物除去装置を備えていてもよい。図7(a)、(b)は、その異物除去装置470の一例を示す概略図である。異物除去装置470は、振動部材410、圧電素子430に接続されるフレキシブルプリント基板420、密閉部材450と呼ばれる固定部材とにより構成されていて、撮像素子等を備えた支持体501に設置されている。圧電素子430と振動部材410は、図7(b)に示すように圧電素子430の第1の電極面で振動部材410の板面に固着される。また、圧電素子430の第2の電極面437の一部にはフレキシブルプリント基板420が電気的に接続され、圧電素子430に電源から交番電圧を印加できるようになっている。詳細は後述するが、この交番電圧を印加することで振動部材410を振動させる。この異物除去装置470が本発明の多孔質体に接触されて設けられると、本発明の多孔質体は、塵、埃、汚れ等の異物が付着しづらく、さらに、異物除去装置により振動等を与えることにより効率的に異物を除去することができる。   The imaging device of the present invention may include a foreign matter removing device as described above. FIGS. 7A and 7B are schematic views showing an example of the foreign matter removing device 470. FIG. The foreign matter removing device 470 includes a vibration member 410, a flexible printed circuit board 420 connected to the piezoelectric element 430, and a fixing member called a sealing member 450, and is installed on a support body 501 provided with an imaging element and the like. . The piezoelectric element 430 and the vibration member 410 are fixed to the plate surface of the vibration member 410 at the first electrode surface of the piezoelectric element 430 as shown in FIG. In addition, a flexible printed circuit board 420 is electrically connected to a part of the second electrode surface 437 of the piezoelectric element 430 so that an alternating voltage can be applied to the piezoelectric element 430 from a power source. Although details will be described later, the vibration member 410 is vibrated by applying the alternating voltage. When this foreign matter removing device 470 is provided in contact with the porous body of the present invention, the porous body of the present invention is difficult to adhere foreign matter such as dust, dust, dirt, etc. It is possible to efficiently remove the foreign matters by applying.

図8は、異物除去装置が備える圧電素子430の一例を示す図である。圧電素子430は圧電材料431と第1の電極432と第2の電極433より構成され、第1の電極432と第2の電極433は圧電材料431の板面に対向して配置されている。図中右側(c)の圧電素子430の手前に出ている第1の電極432が設置された面を第1の電極面436、図中左側(a)の圧電素子430の手前に出ている第2の電極432が設置された面が第2の電極面437である。ここで、本発明における電極面とは電極が設置されている圧電素子の面を指しており、例えば図8に示すように第1の電極432が第2の電極面437に回りこんでいても良い。さらに第2の電極面にセンシング用等に利用される第3の電極等があってもよい。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the piezoelectric element 430 included in the foreign matter removing apparatus. The piezoelectric element 430 includes a piezoelectric material 431, a first electrode 432, and a second electrode 433, and the first electrode 432 and the second electrode 433 are disposed to face the plate surface of the piezoelectric material 431. In the drawing, the surface on which the first electrode 432 that comes out in front of the piezoelectric element 430 on the right side (c) is placed is in front of the first electrode surface 436 and the piezoelectric element 430 on the left side (a) in the figure. A surface on which the second electrode 432 is provided is a second electrode surface 437. Here, the electrode surface in the present invention refers to the surface of the piezoelectric element on which the electrode is installed. For example, even if the first electrode 432 wraps around the second electrode surface 437 as shown in FIG. good. Furthermore, there may be a third electrode used for sensing or the like on the second electrode surface.

第1の電極432と第2の電極433は、厚み5nmから5000nm程度の導電層よりなる。その材料は特に限定されず、圧電素子に通常用いられているものであればよい。例えば、Ti、Pt、Ta、Ir、Sr、In、Sn、Au、Al、Fe、Cr、Ni、Pd、Ag、Cuなどの金属およびこれらの化合物を挙げることができる。第1の電極432と第2の電極433は、これらのうちの1種からなるものであっても、あるいはこれらの2種以上を積層してなるものであってもよい。また、第1の電極432と第2の電極433は、それぞれ異なる材料であってもよい。   The first electrode 432 and the second electrode 433 are each formed of a conductive layer having a thickness of about 5 nm to 5000 nm. The material is not particularly limited as long as it is usually used for piezoelectric elements. Examples thereof include metals such as Ti, Pt, Ta, Ir, Sr, In, Sn, Au, Al, Fe, Cr, Ni, Pd, Ag, and Cu, and compounds thereof. The first electrode 432 and the second electrode 433 may be made of one of these, or may be made by laminating two or more of these. In addition, the first electrode 432 and the second electrode 433 may be made of different materials.

図9は、異物除去装置が備える圧電素子430の動作原理の一例を示す図である。圧電素子430は圧電材料431があらかじめ第1の電極面436の垂直方向に分極されており、電源から第1の電極432と第2の電極433とに高周波数の電圧が印加できるようになっている。圧電素子430は、電界方向435の矢印が示す方向に発生する交番電界により生じる圧電材料431の伸縮歪みにより、圧電素子430の長さ方向に伸縮振動が発生する。圧電素子の長さ方向の伸縮振動の大きさは、圧電セラミックスの圧電横効果に起因した圧電変位の大きさと密接に関係している。なお、符号434は分極方向を表す。   FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the operation principle of the piezoelectric element 430 included in the foreign matter removing apparatus. In the piezoelectric element 430, the piezoelectric material 431 is polarized in the direction perpendicular to the first electrode surface 436 in advance, so that a high frequency voltage can be applied from the power source to the first electrode 432 and the second electrode 433. Yes. The piezoelectric element 430 generates stretching vibration in the length direction of the piezoelectric element 430 due to stretching strain of the piezoelectric material 431 generated by an alternating electric field generated in the direction indicated by the arrow in the electric field direction 435. The magnitude of the stretching vibration in the length direction of the piezoelectric element is closely related to the magnitude of the piezoelectric displacement caused by the piezoelectric lateral effect of the piezoelectric ceramic. Reference numeral 434 represents the polarization direction.

図10は本発明の異物除去装置470の振動原理の一例を示す模式図である。便宜上、図には圧電素子430と振動部材410のみ図示している。図10(a)は左右一対の圧電素子430に同位相の交番電圧を印加して、振動部材410に定在波の面外振動を発生させた状態を表している。左右一対の圧電素子430は圧電材料431の分極が圧電素子430の厚さ方向に向きを同じくしており、異物除去装置470は7次の振動モードで駆動している。ここで、本発明の振動モードとは、振動部材の面外振動により作り出すことができる複数の節部や腹部をもつ複次の定在波や、節部や腹部がある時間に対し振動部材410の長さ方向に移動する進行波を指す。   FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of the vibration principle of the foreign matter removing apparatus 470 of the present invention. For convenience, only the piezoelectric element 430 and the vibration member 410 are shown in the figure. FIG. 10A shows a state in which an alternating voltage having the same phase is applied to the pair of left and right piezoelectric elements 430 to cause the vibration member 410 to generate a standing wave out-of-plane vibration. In the pair of left and right piezoelectric elements 430, the polarization of the piezoelectric material 431 is the same in the thickness direction of the piezoelectric element 430, and the foreign matter removing device 470 is driven in a seventh-order vibration mode. Here, the vibration mode of the present invention refers to the vibration member 410 for a standing wave having a plurality of nodes and abdomen that can be generated by out-of-plane vibration of the vibration member, and for a time when the nodes and abdomen are present. A traveling wave that moves in the length direction of.

図10(b)は左右一対の圧電素子430に位相が180°反対である逆位相の交番電圧をフレキシブルプリント基板420を介して印加して、振動部材410に定在波の面外振動を発生させた状態を表している。左右一対の圧電素子430は圧電材料431の分極が圧電素子430の厚さ方向に向きを同じくしており、異物除去装置470は6次の振動モードで駆動している。このように、本実施形態の異物除去装置470は、少なくとも2つの振動モードを効果的に使い分けることで振動部材410の表面に付着した塵埃をより効率的に除去できる。   In FIG. 10B, an anti-phase alternating voltage having a phase opposite to 180 ° is applied to the pair of left and right piezoelectric elements 430 through the flexible printed circuit board 420 to generate a standing wave out-of-plane vibration on the vibration member 410. It represents the state that was made to. In the pair of left and right piezoelectric elements 430, the polarization of the piezoelectric material 431 is the same in the thickness direction of the piezoelectric element 430, and the foreign matter removing device 470 is driven in the sixth vibration mode. As described above, the foreign matter removing device 470 according to the present embodiment can more efficiently remove dust attached to the surface of the vibration member 410 by effectively using at least two vibration modes.

しかし、本発明で使用できる異物除去装置470は必ずしもこのような振動モードのみで駆動するものではない。例えば、一個の圧電素子430が振動部材410に備えられていればよく、また、左右一対の圧電素子430は圧電材料431の分極が圧電素子430の厚さ方向に向きを同じにしなくてもよい。さらに、前述した6次や7次の振動モードではなく、例えば18次や19次の振動モード等別の振動モードを利用してもよいし、3種類以上の振動モードを利用してもよい。なお、図10では、定在波の振動モードを用いて振動原理を示したが、任意の周波数と任意の位相を制御し、定在波ではなく進行波を用いた振動モードを用いてもよい。ただし、異物除去装置470が不快な音を発生しないように、振動部材410に発生させる面外振動の共振周波数は可聴域外となるような固有モードを選ぶことが好ましい。   However, the foreign substance removing device 470 that can be used in the present invention is not necessarily driven only in such a vibration mode. For example, one piezoelectric element 430 may be provided on the vibration member 410, and the pair of left and right piezoelectric elements 430 may not have the same polarization direction of the piezoelectric material 431 in the thickness direction of the piezoelectric element 430. . Furthermore, instead of the 6th and 7th vibration modes described above, another vibration mode such as an 18th and 19th vibration mode may be used, or three or more vibration modes may be used. In FIG. 10, the vibration principle is shown using the standing wave vibration mode. However, the vibration mode using the traveling wave instead of the standing wave may be used by controlling an arbitrary frequency and an arbitrary phase. . However, it is preferable to select a natural mode in which the resonance frequency of the out-of-plane vibration generated by the vibration member 410 is outside the audible range so that the foreign matter removing device 470 does not generate unpleasant sound.

なお、異物除去装置470は、図1で表した撮像装置の撮像素子4と、多孔質体5の間であればどの位置に配置されていてもよい。例えば、多孔質体5に振動部材410が接触するように設けられていてもよいし、ローパスフィルタ32に振動部材410が接触するように設けられていてもよいし、赤外線カットフィルタ33に振動部材410が接触するように設けられていてもよい。特に、多孔質体5に接触して設けられる場合には、上述したように、より効率的に異物を除去することができる。なお、異物除去装置470の振動部材410が多孔質体5やローパスフィルタ32、赤外線カットフィルタ33などの光学フィルタと一体形成されていてもよい。また、振動部材410が多孔質体5で構成されていてもよいし、ローパスフィルタ32、赤外線カットフィルタ33などの機能を有していてもよい。   The foreign matter removing device 470 may be disposed at any position between the imaging element 4 of the imaging device shown in FIG. For example, the vibration member 410 may be provided in contact with the porous body 5, the vibration member 410 may be provided in contact with the low-pass filter 32, or the vibration member may be provided in the infrared cut filter 33. 410 may be provided so that it may contact. In particular, when provided in contact with the porous body 5, as described above, foreign substances can be more efficiently removed. Note that the vibration member 410 of the foreign matter removing device 470 may be integrally formed with an optical filter such as the porous body 5, the low-pass filter 32, and the infrared cut filter 33. Further, the vibration member 410 may be formed of the porous body 5 and may have functions such as the low-pass filter 32 and the infrared cut filter 33.

(第二の実施形態)
次に、第一の実施形態で説明した多孔質体を用いた画像形成装置、具体的には、光を照射して画像を形成するために用いられる光学装置を有する画像形成装置について説明する。
(Second embodiment)
Next, an image forming apparatus using the porous body described in the first embodiment, specifically, an image forming apparatus having an optical device used to form an image by irradiating light will be described.

図11は、画像形成装置の一例をしめす。図11において、21は画像読取装置もしくはパーソナルコンピュータ等から送られてきた画像情報に基づいてレーザー光を感光ドラムに照射するための光学装置である。22は感光ドラムに摩擦帯電されたトナーで感光ドラム上にトナー像を形成する現像器である。23は感光ドラム上のトナー像を転写用紙に搬送するための中間転写ベルトである。24はトナー像を形成する用紙を格納する給紙カセットである。25は用紙上に転写されたトナー像を熱により用紙に吸着させる定着器である。26は定着された転写用紙を積載する排紙トレイである。27は感光ドラムに残ったトナーを清掃するクリーナーである。28は、前記光学装置の構成部品であるミラーやレンズ等の光学部材にトナーや埃が付着しないように感光ドラムへのレーザー光の照射口に配置される防塵ガラスである。   FIG. 11 shows an example of an image forming apparatus. In FIG. 11, reference numeral 21 denotes an optical device for irradiating a photosensitive drum with laser light based on image information sent from an image reading device or a personal computer. A developing device 22 forms a toner image on the photosensitive drum with toner frictionally charged on the photosensitive drum. Reference numeral 23 denotes an intermediate transfer belt for conveying the toner image on the photosensitive drum to a transfer sheet. Reference numeral 24 denotes a paper feed cassette for storing paper on which a toner image is formed. Reference numeral 25 denotes a fixing device that adsorbs the toner image transferred onto the sheet to the sheet by heat. Reference numeral 26 denotes a paper discharge tray on which the fixed transfer paper is stacked. A cleaner 27 cleans toner remaining on the photosensitive drum. A dust-proof glass 28 is disposed at the laser light irradiation port of the photosensitive drum so that toner and dust do not adhere to optical members such as mirrors and lenses that are components of the optical device.

画像形成は、光学装置21によって、画像情報に基づいてレーザー発光した光を感光ドラム上に照射することで、帯電器により帯電された感光ドラムに像を形成する。その後、現像器22内でトナーを像に付着させることで感光ドラム上にトナー像が形成される。トナー像は感光ドラム上から中間転写ベルト23上に転写され、給紙カセット24から搬送された用紙にトナー像を再度転写することで画像が用紙に形成される。用紙上に転写された画像は定着器25によりトナーを定着され、排紙トレイ26上に積載される。光学装置21は、画像情報に基づいてレーザー光を発光する光源、光源から発光されたレーザー光を偏向走査する回転多面鏡、回転多面鏡により偏光走査されたレーザー光を感光体上で結像させるfθレンズ、反射ミラー等の光学部材を筺体内に有する。前記光学装置を構成するミラーやレンズ等の光学部材に塵、埃、トナー等の汚れが付着しないように、前記筺体の、感光ドラムへのレーザー光の照射口には防塵ガラス28が設けられる。現像器などから飛散したトナーが防塵ガラスに蓄積するとレーザー光の光量落ちや白抜け等の画像不良となってしまう。そこで、本発明の画像形成装置に配される防塵ガラスは、少なくとも一部に、第一の実施形態で説明した多孔質体を用いる。多孔質体が基材上に膜として一体的に形成されていてもよい。基材は、石英ガラス、コーニング社の7059ガラス、日本電気硝子のネオセラムN−0、サファイア、水晶等の耐熱性のある基材が好適に用いられる。   In the image formation, the optical device 21 irradiates the photosensitive drum with light emitted by laser based on the image information, thereby forming an image on the photosensitive drum charged by the charger. Thereafter, a toner image is formed on the photosensitive drum by attaching toner to the image in the developing unit 22. The toner image is transferred from the photosensitive drum to the intermediate transfer belt 23, and the toner image is transferred again to the paper conveyed from the paper feed cassette 24, whereby the image is formed on the paper. The image transferred onto the paper is fixed with toner by the fixing device 25 and is stacked on the paper discharge tray 26. The optical device 21 forms a light source that emits laser light on the basis of image information, a rotating polygon mirror that deflects and scans the laser light emitted from the light source, and forms laser light polarized and scanned by the rotating polygon mirror on the photoreceptor. An optical member such as an fθ lens and a reflection mirror is provided in the casing. A dust-proof glass 28 is provided at the irradiation port of the laser beam to the photosensitive drum of the housing so that dirt such as dust, dust and toner does not adhere to optical members such as mirrors and lenses constituting the optical device. If toner scattered from a developing device or the like accumulates in the dust-proof glass, image defects such as a drop in the amount of laser light or white spots may occur. Therefore, the dust-proof glass disposed in the image forming apparatus of the present invention uses, at least in part, the porous body described in the first embodiment. The porous body may be integrally formed as a film on the substrate. As the base material, a heat-resistant base material such as quartz glass, Corning 7059 glass, Nippon Electric Glass Neoceram N-0, sapphire, or quartz is preferably used.

画像形成装置に好適に用いるためには、実施形態1と同様の理由で、多孔質体表面の骨格径の平均が、5nm以上80nm以下、更に好ましくは、骨格径が5nm以上50nm以下であることが望ましい。また、多孔質体表面の孔径の平均が、5nm以上500nm以下、特に10nm以上100nm以下、さらには15nm以上80nm以下であることが望ましい。さらに、多孔質体の空孔率が、通常は10%以上80%以下、特に20%以上75%以下であることが望ましい。   In order to be suitably used in an image forming apparatus, for the same reason as in the first embodiment, the average skeleton diameter on the surface of the porous body is 5 nm or more and 80 nm or less, and more preferably the skeleton diameter is 5 nm or more and 50 nm or less. Is desirable. The average pore diameter on the surface of the porous body is preferably 5 nm or more and 500 nm or less, particularly 10 nm or more and 100 nm or less, and more preferably 15 nm or more and 80 nm or less. Furthermore, it is desirable that the porosity of the porous body is usually from 10% to 80%, particularly from 20% to 75%.

反射防止機能が必要とされる時、空孔率を大きくすると、空気との界面での反射が低減される。この場合、空孔率が30%以上、より好ましくは、50%以上が好ましい。   When the antireflection function is required, the reflection at the interface with the air is reduced by increasing the porosity. In this case, the porosity is preferably 30% or more, more preferably 50% or more.

本発明の多孔質体は、塵、埃、汚れ等が付着しづらいという優れた特徴を有しているが、シャッター等を取り付けることにより、感光ドラムへの照射が必要ない時は、トナー等の汚れ、塵、埃から防塵ガラスを保護する形態も用いることができる。また、汚れをふき取るためのクリーニング機構を取り付けることも可能である。本発明の多孔質体は、高強度であるため、シャッター、クリーニング機構等による、多孔質体への衝撃にも耐えることができる。また、本実施形態の画像形成装置は上述した異物除去装置を備えていてもよい。   The porous body of the present invention has an excellent feature that it is difficult for dust, dirt, dirt and the like to adhere to it, but when a photosensitive drum is not required to be irradiated by attaching a shutter or the like, toner or the like can be used. A form that protects the dust-proof glass from dirt, dust, and dust can also be used. It is also possible to attach a cleaning mechanism for wiping off dirt. Since the porous body of the present invention has high strength, it can withstand the impact on the porous body by a shutter, a cleaning mechanism, and the like. In addition, the image forming apparatus according to the present embodiment may include the foreign matter removing apparatus described above.

(製造方法)
以下、本発明の多孔質体を製造するための製造方法について述べる。まず、多孔質体のみからなる部材の製造方法について述べる。本発明の多孔質体は、例えば、少なくとも2種類の相に相分離した相分離ガラスの少なくとも1種類の相を除去することにより得られる。
(Production method)
Hereinafter, a production method for producing the porous body of the present invention will be described. First, a method for producing a member made only of a porous body will be described. The porous body of the present invention can be obtained, for example, by removing at least one type of phase-separated glass that has been phase-separated into at least two types of phases.

相分離性母体ガラスの材質としては、例えば、酸化ケイ素系母体ガラスとして酸化ケイ素−酸化ホウ素−アルカリ金属酸化物、酸化ケイ素−リン酸塩−アルカリ金属酸化物などが挙げられる。なかでも、酸化ケイ素−酸化ホウ素−アルカリ金属酸化物の硼珪酸系ガラスを相分離性母体ガラスに用いることが好ましい。   Examples of the material of the phase-separable base glass include silicon oxide-boron oxide-alkali metal oxide and silicon oxide-phosphate-alkali metal oxide as the silicon oxide base glass. Among these, it is preferable to use borosilicate glass of silicon oxide-boron oxide-alkali metal oxide for the phase-separable base glass.

相分離性母体ガラスの製造方法は、上記組成となるように原料を調製し、各成分の供給源を含む原料を加熱溶融し、必要に応じて所望の形態に成形することにより製造することができる。加熱溶融するための溶融加熱温度は、原料組成等により適宜設定すれば良いが、通常は1350から1450℃、特に1380から1430℃の範囲とすることが好ましい。本明細書においては、原料を溶融させるための加熱を溶融加熱と称することにする。   The method for producing the phase-separable base glass can be produced by preparing the raw materials so as to have the above composition, heating and melting the raw materials including the supply sources of the respective components, and molding the raw materials as necessary. it can. The melting and heating temperature for heating and melting may be appropriately set depending on the raw material composition and the like, but it is usually preferably in the range of 1350 to 1450 ° C, particularly 1380 to 1430 ° C. In the present specification, heating for melting the raw material is referred to as melting heating.

例えば、上記原料として炭酸ナトリウム、ホウ酸及び二酸化珪素を均一に混合し、1350から1450℃に加熱し溶融させれば良い。この場合、原料は、前記のとおりアルカリ金属酸化物、酸化ホウ素及び酸化ケイ素の成分を含むものであればどのような原料を用いても良い。   For example, sodium carbonate, boric acid and silicon dioxide may be uniformly mixed as the raw material, heated to 1350 to 1450 ° C. and melted. In this case, any raw material may be used as long as it contains components of alkali metal oxide, boron oxide and silicon oxide as described above.

また、多孔質ガラスを所定の形状にする場合は、相分離性の母体ガラスを合成した後、概ね1000から1200℃の温度下で管状、板状、球状等の各種の形状に成形すれば良い。例えば、上記原料を溶融して、母体ガラスを合成した後、溶融温度から温度を降下させて1000から1200℃に維持した状態で成形する方法を好適に採用することができる。   When the porous glass has a predetermined shape, after synthesizing the phase-separable base glass, it may be formed into various shapes such as a tube, a plate, and a sphere at a temperature of about 1000 to 1200 ° C. . For example, after melting the raw materials and synthesizing the base glass, it is possible to suitably employ a method of molding in a state where the temperature is lowered from the melting temperature and maintained at 1000 to 1200 ° C.

一般的には、相分離性の母体ガラスを加熱処理することにより、母体ガラスを相分離させる。「相分離」とは、たとえば母体ガラスに酸化ケイ素−酸化ホウ素−アルカリ金属酸化物の硼珪酸系ガラスを用いた場合、ガラス内部で酸化ケイ素リッチ相とアルカリ金属酸化物−酸化ホウ素リッチ相とに、nmスケールで相分離を起こさせることを意味する。相分離のための相分離加熱温度は400から800℃とし、相分離加熱時間は通常数時間から100時間の範囲内において、得られる多孔質ガラスの孔径等に応じて適宜設定することができる。本明細書においては、母体ガラスを相分離させるための加熱を相分離加熱と称することにする。   In general, the base glass is phase-separated by heat-treating the phase-separable base glass. “Phase separation” means, for example, when a borosilicate glass of silicon oxide-boron oxide-alkali metal oxide is used for the base glass, a silicon oxide rich phase and an alkali metal oxide-boron oxide rich phase inside the glass. , Meaning to cause phase separation on the nm scale. The phase separation heating temperature for phase separation is 400 to 800 ° C., and the phase separation heating time is usually set within a range of several hours to 100 hours according to the pore diameter of the obtained porous glass. In the present specification, heating for phase separation of the base glass is referred to as phase separation heating.

このように相分離加熱工程より得られる相分離性ガラスを酸溶液と接触させることにより酸可溶成分を溶出除去させる。酸溶液としては、例えば塩酸、硝酸等の無機酸等を好ましく用いることができ、酸溶液は通常は水を溶媒とした形態で好適に使用することができる。酸溶液の濃度は、通常は0.1から2mol/L(0.1から2規定)の範囲内で適宜設定すれば良い。この酸溶液に接触させる酸処理工程(エッチング処理工程)では、その酸溶液の温度を室温から100℃の範囲とし、処理時間は1から50時間程度とすれば良い。その後、水による洗浄処理を経て酸化ケイ素による骨格を持つ多孔質体が得られる。水による洗浄処理工程における水の温度は、一般的には室温から100℃の範囲内とすれば良い。水による洗浄処理工程の時間は、対象となるガラスの組成、大きさ等に応じて適宜定めることができるが、通常は1から50時間程度とすれば良い。   Thus, the acid-soluble component is eluted and removed by bringing the phase-separable glass obtained from the phase separation heating step into contact with the acid solution. As the acid solution, for example, an inorganic acid such as hydrochloric acid or nitric acid can be preferably used, and the acid solution can be suitably used usually in a form using water as a solvent. What is necessary is just to set the density | concentration of an acid solution suitably in the range of 0.1 to 2 mol / L (0.1 to 2 normal) normally. In the acid treatment step (etching treatment step) in contact with the acid solution, the temperature of the acid solution may be in the range of room temperature to 100 ° C., and the treatment time may be about 1 to 50 hours. Thereafter, a porous body having a skeleton made of silicon oxide is obtained through a washing treatment with water. The temperature of the water in the washing process with water is generally in the range of room temperature to 100 ° C. The time for the water washing treatment step can be appropriately determined according to the composition, size, etc. of the target glass, but is usually about 1 to 50 hours.

なお、相分離加熱工程において、母体ガラスの表面に酸処理で除去できない酸化ケイ素リッチ相の層が形成される場合がある。この場合では、研磨などにより酸化ケイ素リッチ相の層を除去してから酸処理することが好ましい。研磨手段としては、CeOの粉を用いた鏡面仕上げが好ましい。 In the phase separation heating step, a silicon oxide rich phase layer that cannot be removed by acid treatment may be formed on the surface of the base glass. In this case, it is preferable to remove the silicon oxide rich phase layer by polishing or the like before acid treatment. As the polishing means, mirror finish using CeO 2 powder is preferable.

また、相分離加熱処理や酸処理を経ないで本発明の多孔質体を製造することも可能である。この方法は、4重量%以上20重量%以下の酸化ナトリウム、10重量%以上40重量%以下の酸化ホウ素、50重量%以上80重量%以下の酸化ケイ素を混合する工程を有する。次に、前記混合した材料を加熱して、溶融させ、冷却して、相分離した母体ガラスを得る工程と、前記母体ガラスを、再び加熱することなく水と接触させて多孔質体を得る工程とを有している。   It is also possible to produce the porous body of the present invention without undergoing phase separation heat treatment or acid treatment. This method includes a step of mixing 4% by weight to 20% by weight of sodium oxide, 10% by weight to 40% by weight of boron oxide, and 50% by weight to 80% by weight of silicon oxide. Next, the mixed material is heated, melted and cooled to obtain a phase-separated base glass, and the base glass is brought into contact with water without being heated again to obtain a porous body. And have.

上記の母体ガラスを水と接触させる水洗処理をすることにより多孔質体を得ることができる。この方法では、前記母体ガラスを前記組成範囲に特定することにより、母体ガラスを相分離加熱処理や酸処理を経ることなく水洗処理することだけで多孔質体からなる多孔質体を得ることができる。この製造方法において用いる混合材料および母体ガラスの好ましい組成は、酸化ナトリウムの含有量は通常4重量%以上20重量%以下であり、特に4.5重量%以上15重量%以下であることが好ましい。酸化ホウ素の含有量は通常10重量%以上40重量%以下であり、特に12重量%以上35重量%以下であることが好ましい。酸化ケイ素の含有量は通常50重量%以上80重量%以下であり、特に58重量%以上75重量%以下であることが好ましい。   A porous body can be obtained by performing a water washing treatment in which the base glass is brought into contact with water. In this method, by specifying the base glass in the composition range, a porous body made of a porous body can be obtained only by washing the base glass with water without undergoing phase separation heat treatment or acid treatment. . In the preferred composition of the mixed material and the base glass used in this production method, the content of sodium oxide is usually 4% by weight or more and 20% by weight or less, and particularly preferably 4.5% by weight or more and 15% by weight or less. The content of boron oxide is usually 10% by weight or more and 40% by weight or less, and particularly preferably 12% by weight or more and 35% by weight or less. The content of silicon oxide is usually 50% by weight or more and 80% by weight or less, and particularly preferably 58% by weight or more and 75% by weight or less.

特定組成を採用することにより、相分離加熱処理や酸処理を必要とすることなく、水洗処理のみで多孔質体を得ることができる。一般的に、相分離ガラスの表面に、エッチングしにくい層が形成されるが、研磨の機械的な手段、フッ酸、アルカリ水溶液でエッチングする化学的な手段より、取り除かれてから、酸の水溶液でエッチングを行う。好ましく水洗処理は、通常中性領域の水を使用し、50℃以上100℃以下の温度の水溶液に浸漬して行う。水洗処理の時間は1から50時間程度とすれば良い。   By adopting a specific composition, a porous body can be obtained only by washing with water without requiring phase separation heat treatment or acid treatment. Generally, a layer that is difficult to etch is formed on the surface of phase-separated glass, but it is removed by mechanical means of polishing, chemical means of etching with hydrofluoric acid or alkaline aqueous solution, and then an aqueous solution of acid. Etching is performed. The washing treatment is preferably carried out by using water in a neutral region and immersing it in an aqueous solution having a temperature of 50 ° C. or higher and 100 ° C. or lower. The washing time may be about 1 to 50 hours.

また酸化ナトリウム−酸化ホウ素−酸化ケイ素系の母体ガラスにおいて、酸化ナトリウム、酸化ホウ素および酸化ケイ素の合計の含有量が、相分離ガラスの全体に対し95重量%以上100重量%以下であることを特徴とする。母体ガラスには、上記3成分系酸化物以外に、3成分以上の酸化物を含んでいてもよい。たとえば、酸化ケイ素系母体ガラスとして酸化ケイ素−酸化ホウ素−アルカリ金属酸化物−(アルカリ土類金属酸化物,酸化亜鉛,酸化アルミニウム,酸化ジルコニウム)、酸化チタン系母体ガラス(酸化ケイ素−酸化ホウ素−酸化カルシウム−酸化マグネシウム−酸化アルミニウム−酸化チタン)、希土類系母体ガラス(酸化ホウ素−アルカリ金属酸化物−(酸化セリウム,酸化トリウム,酸化ハフニウム,酸化ランタン))などが挙げられる。3成分以上の第4成分としては、例えば酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、アルカリ土類金属酸化物などが挙げられるが、それらに限定するものではない。第4成分の含有量は5重量%未満である。   Further, in the base glass of the sodium oxide-boron oxide-silicon oxide system, the total content of sodium oxide, boron oxide and silicon oxide is 95% by weight or more and 100% by weight or less based on the whole phase-separated glass. And The base glass may contain an oxide of three or more components in addition to the above three-component oxide. For example, as silicon oxide base glass, silicon oxide-boron oxide-alkali metal oxide- (alkaline earth metal oxide, zinc oxide, aluminum oxide, zirconium oxide), titanium oxide base glass (silicon oxide-boron oxide-oxidation) And calcium-magnesium oxide-aluminum oxide-titanium oxide) and rare earth base glass (boron oxide-alkali metal oxide- (cerium oxide, thorium oxide, hafnium oxide, lanthanum oxide)). Examples of the third component or more of the fourth component include, but are not limited to, aluminum oxide, zirconium oxide, alkaline earth metal oxide, and the like. The content of the fourth component is less than 5% by weight.

上記の組成範囲の酸化ナトリウム−酸化ホウ素−酸化ケイ素系相分離ガラスは、加熱処理や酸処理を行うことなく水洗処理のみであっても、一般的な製造方法で作製したものと同様の多孔質体を得ることができる。   The sodium oxide-boron oxide-silicon oxide phase-separated glass having the above composition range is the same porous material as that produced by a general manufacturing method even if it is only washed with water without performing heat treatment or acid treatment. You can get a body.

次に、基材上に多孔質体(多孔質ガラス層)の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of a porous body (porous glass layer) on a base material is demonstrated.

基材上に多孔質体(多孔質ガラス層)を形成するためには、基材上に、少なくとも多孔質ガラス生成原料を混合溶融して得られた基礎ガラスを主成分とするガラス粉末を含有するガラス粉末層を形成する工程を有する。そして、前記ガラス粉末層を前記ガラス粉末のガラス転移点以上で熱処理して相分離した相分離ガラス層を得る工程と、前記相分離ガラス層をエッチングして、連続した孔を有するスピノーダル構造の多孔質ガラス層を得る工程を有している。   In order to form a porous body (porous glass layer) on a base material, the base material contains glass powder mainly composed of basic glass obtained by mixing and melting the porous glass forming raw material. Forming a glass powder layer. A step of obtaining a phase-separated glass layer obtained by heat-treating the glass powder layer at a temperature equal to or higher than a glass transition point of the glass powder; and etching the phase-separated glass layer to form a porous spinodal structure having continuous pores. A step of obtaining a glassy glass layer.

製造方法の一例として、印刷法、真空蒸着法、スパッタ法、スピンコート法、ディップコート法などガラス層形成が可能な全ての製造方法が挙げられ、本発明の構造を達成可能な製造方法であればいずれの製造方法を使用してもよい。   Examples of the manufacturing method include all manufacturing methods capable of forming a glass layer, such as a printing method, a vacuum deposition method, a sputtering method, a spin coating method, a dip coating method, and the manufacturing method capable of achieving the structure of the present invention. Any manufacturing method may be used.

本発明は、基材上の多孔質体にスピノーダル構造を形成することが必須である。スピノーダル構造の形成には、ガラスの緻密な組成制御が必要であり、一度ガラス組成を確定したのちに、ガラス粉末を作成し、融合することで膜形成をする製膜方法が、容易に組成制御ができる点で優れている。   In the present invention, it is essential to form a spinodal structure in the porous body on the substrate. The formation of the spinodal structure requires precise composition control of the glass. Once the glass composition has been determined, the film formation method that forms the glass powder by fusing and fusing it is easy to control the composition. It is excellent in that it can.

本発明においては、ガラス粉末層を前記ガラス粉末のガラス転移点以上で熱処理して相分離した相分離ガラス層を得ることができる。ガラス粉末のガラス転移点よりも低い温度では、ガラス粉末の融合が進行せず層形成がなされない。一方で、ガラス粉末を単純に熱処理するだけでは、相分離がなされず、スピノーダル構造の多孔質体(多孔質ガラス層)を形成することができない場合がある。   In the present invention, it is possible to obtain a phase-separated glass layer obtained by subjecting the glass powder layer to heat treatment at a temperature higher than the glass transition point of the glass powder. At a temperature lower than the glass transition point of the glass powder, the fusion of the glass powder does not proceed and no layer is formed. On the other hand, if the glass powder is simply heat-treated, phase separation may not be achieved, and a spinodal porous body (porous glass layer) may not be formed.

本発明者らは、鋭意検討の結果、スピノーダル構造の形成を妨げる現象は、ガラス粉末の熱処理における結晶化が原因の一つであることを見出し、熱処理条件を緻密に制御することによって、本発明の課題を解決することを見出した。すなわち、ガラスの相分離現象は非晶質状態で起こるため、ガラス粉末を融合し、多孔質体(ガラス層)を形成する際には非晶質状態を維持しながら、層形成する熱処理方法を選択する必要があると考えられる。非晶質状態を維持しながら、層形成する熱処理方法としては、非晶質状態が維持可能ないかなる手段を用いてもよい。一例を挙げると、結晶化温度以下の温度で熱処理をすることで結晶核形成を抑制する手法や、ガラスの高温(結晶化温度以上)での溶融状態から急冷することで結晶核形成を抑制する手法が挙げられる。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the phenomenon that prevents the formation of the spinodal structure is one of the causes of crystallization in the heat treatment of the glass powder, and the present invention is precisely controlled by controlling the heat treatment conditions. I found out to solve the problem. That is, since the phase separation phenomenon of glass occurs in an amorphous state, when a glass powder is fused and a porous body (glass layer) is formed, a heat treatment method for forming a layer while maintaining the amorphous state is employed. It is thought that it is necessary to choose. As a heat treatment method for forming a layer while maintaining the amorphous state, any means capable of maintaining the amorphous state may be used. For example, a method of suppressing crystal nucleation by performing a heat treatment at a temperature below the crystallization temperature, or suppressing crystal nucleation by quenching from a molten state at a high temperature (above the crystallization temperature) of glass. A method is mentioned.

以下、本発明の多孔質体(多孔質ガラス)生成原料を混合溶融して得られた基礎ガラスを主成分とするガラス粉末を含有するガラス粉末層を形成する工程の実施形態について説明する。具体的には、基材上に、少なくとも多孔質ガラス生成原料を混合溶融して得られた基礎ガラスを主成分とするガラス粉末および溶媒を含有するガラスペーストを塗布した後、前記溶媒を除去してガラス粉末層を形成する。ガラス粉末層を形成する方法の一例として、印刷法、スピンコート法、ディップコート法などが挙げられる。   Hereinafter, an embodiment of a process of forming a glass powder layer containing glass powder whose main component is a basic glass obtained by mixing and melting the porous body (porous glass) production raw material of the present invention will be described. Specifically, after applying a glass paste containing a glass powder mainly composed of a basic glass obtained by mixing and melting at least a porous glass forming raw material and a solvent on a substrate, the solvent is removed. To form a glass powder layer. Examples of the method for forming the glass powder layer include a printing method, a spin coating method, and a dip coating method.

以下にガラス粉末を含有するガラス粉末層を形成する方法として、一般的なスクリーン印刷法を用いた方法を例示しながら説明する。   Hereinafter, a method using a general screen printing method will be described as an example of a method for forming a glass powder layer containing glass powder.

スクリーン印刷法では、ガラス粉末をペースト化しスクリーン印刷機を使用して印刷されるため、ペーストの調製が必須である。   In the screen printing method, since glass powder is pasted and printed using a screen printer, preparation of the paste is essential.

また、本発明の多孔質体(多孔質ガラス層)はガラスの相分離によって形成されるため、ガラスペーストに使用されるガラス粉末は相分離可能な相分離性母体ガラスを用いるのが好ましい。   Moreover, since the porous body (porous glass layer) of the present invention is formed by phase separation of glass, it is preferable to use phase-separable base glass capable of phase separation as the glass powder used for the glass paste.

本発明のスピノーダル構造を形成する相分離性母体ガラス基材の材質としては、特に限定されるものではないが、例えば、酸化ケイ素系ガラスI(母体ガラス組成:酸化ケイ素−酸化ホウ素−アルカリ金属酸化物)、酸化ケイ素系ガラスII(母体ガラス組成:酸化ケイ素−酸化ホウ素−アルカリ金属酸化物−(アルカリ土類金属酸化物,酸化亜鉛,酸化アルミニウム,酸化ジルコニウム))、酸化チタン系ガラス(母体ガラス組成:酸化ケイ素−酸化ホウ素−酸化カルシウム−酸化マグネシウム−酸化アルミニウム−酸化チタン)などが挙げられる。それらの中でも、酸化ケイ素−酸化ホウ素−アルカリ金属酸化物のホウケイ酸系ガラスが好ましい。   The material of the phase-separable base glass substrate that forms the spinodal structure of the present invention is not particularly limited. For example, silicon oxide glass I (base glass composition: silicon oxide-boron oxide-alkali metal oxidation) Product), silicon oxide glass II (matrix glass composition: silicon oxide-boron oxide-alkali metal oxide- (alkaline earth metal oxide, zinc oxide, aluminum oxide, zirconium oxide)), titanium oxide glass (matrix glass) (Composition: silicon oxide-boron oxide-calcium oxide-magnesium oxide-aluminum oxide-titanium oxide) and the like. Among them, borosilicate glass of silicon oxide-boron oxide-alkali metal oxide is preferable.

さらには、ホウケイ酸系ガラスにおいて、酸化ケイ素の割合が50.0重量%以上80.0重量%以下、特に55.0重量%以上75.0重量%以下の組成のガラスが好ましい。酸化ケイ素の割合が上記の範囲であると、骨格強度が高い相分離ガラスを得やすい傾向にあり、強度が必要とされる場合に特に有用である。   Furthermore, in the borosilicate glass, a glass having a composition in which the ratio of silicon oxide is 50.0 wt% or more and 80.0 wt% or less, particularly 55.0 wt% or more and 75.0 wt% or less is preferable. When the ratio of silicon oxide is in the above range, phase-separated glass having a high skeleton strength tends to be obtained, which is particularly useful when strength is required.

相分離性母体ガラスの製造方法は、上記組成となるように原料を調製するほかは、公知の方法を用いて製造することができる。例えば、各成分の供給源を含む原料を加熱溶融し、必要に応じて所望の形態に成形することにより製造することができる。加熱溶融する場合の加熱温度は、原料組成等により適宜設定すれば良いが、通常は1300から1450℃、特に1320から1430℃の範囲が好ましい。   The manufacturing method of the phase-separable base glass can be manufactured using a known method except that the raw materials are prepared so as to have the above composition. For example, it can be produced by heating and melting a raw material containing a supply source of each component and forming it into a desired form as necessary. The heating temperature in the case of heating and melting may be appropriately set depending on the raw material composition or the like, but is usually in the range of 1300 to 1450 ° C, particularly 1320 to 1430 ° C.

例えば、上記原料として酸化ナトリウム、ホウ酸及び二酸化珪素を均一に混合し、1300から1450℃に加熱溶融すれば良い。この場合、原料は、上記のアルカリ金属酸化物、酸化ホウ素及び酸化ケイ素の成分を含むものであればどのような原料を用いても良い。   For example, sodium oxide, boric acid and silicon dioxide may be uniformly mixed as the raw material and heated and melted at 1300 to 1450 ° C. In this case, as the raw material, any raw material may be used as long as it contains the above-mentioned alkali metal oxide, boron oxide and silicon oxide components.

また、相分離性母体ガラスを所定の形状にする場合は、相分離性母体ガラスを合成した後、概ね1000から1200℃の温度範囲で管状、板状、球状等の各種の形状に成形すれば良い。例えば、上記原料を溶融して相分離性母体ガラスを合成した後、溶融温度から温度を降下させて1000から1200℃に維持した状態で成形する方法を好適に採用することができる。   In addition, when the phase-separable base glass is formed into a predetermined shape, after synthesizing the phase-separable base glass, it is formed into various shapes such as a tube, a plate, and a sphere in a temperature range of about 1000 to 1200 ° C. good. For example, a method in which the raw material is melted to synthesize a phase-separable base glass and then molded in a state where the temperature is lowered from the melting temperature and maintained at 1000 to 1200 ° C. can be suitably employed.

結晶化しやすい相分離ガラスにおいては、溶融温度から温度を降下させる際には、急冷させる手段を用いることが好ましい。急冷することでガラス中の結晶核の形成を抑制することができ、非晶質の均質なガラス層を形成しやすくなり、相分離がなされやすくなる。   In the phase-separated glass that is easily crystallized, it is preferable to use a means for rapid cooling when the temperature is lowered from the melting temperature. By rapid cooling, the formation of crystal nuclei in the glass can be suppressed, and it becomes easy to form an amorphous homogeneous glass layer and phase separation is easily performed.

ペーストとして使用するためには、ガラスを粉砕してガラス粉末を得る。粉砕方法は、特に方法を限定する必要がなく、公知の粉砕方法が使用可能である。粉砕化方法の一例として、ビーズミルに代表される液相での粉砕方法や、ジェットミルなどに代表される気相での粉砕方法が挙げられる。   For use as a paste, glass is crushed to obtain glass powder. The pulverization method is not particularly limited, and a known pulverization method can be used. Examples of the pulverization method include a liquid phase pulverization method typified by a bead mill and a gas phase pulverization method typified by a jet mill.

ガラス粉末を含有するガラス粉末層を形成するには、上記ガラス粉末を含有するペーストを用いて形成する。ペーストには、上記ガラス粉末と共に、熱可塑性樹脂、可塑剤、溶剤等を含有する。   In order to form the glass powder layer containing glass powder, it forms using the paste containing the said glass powder. The paste contains a thermoplastic resin, a plasticizer, a solvent and the like together with the glass powder.

ペーストに含有されるガラス粉末の割合としては、30.0重量%以上90.0重量%以下、好ましくは35.0重量%以上70.0重量%以下の範囲が望ましい。   The ratio of the glass powder contained in the paste is in the range of 30.0 wt% to 90.0 wt%, preferably 35.0 wt% to 70.0 wt%.

ペーストに含有される熱可塑性樹脂は、乾燥後の膜強度を高め、また柔軟性を付与する成分である。熱可塑性樹脂として、ポリブチルメタアクリレート、ポリビニルブチラール、ポリメチルメタアクリレート、ポリエチルメタアクリレート、エチルセルロース等が使用可能である。これら熱可塑性樹脂は、単独あるいは複数を混合して使用することが可能である。   The thermoplastic resin contained in the paste is a component that increases film strength after drying and imparts flexibility. As the thermoplastic resin, polybutyl methacrylate, polyvinyl butyral, polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate, ethyl cellulose and the like can be used. These thermoplastic resins can be used alone or in combination.

ペーストに含有される前記熱可塑性樹脂の含有量は、0.1重量%以上30.0重量%以下が好ましい。0.1重量%よりも小さい場合は乾燥後の膜強度が弱くなる傾向にある。30.0重量%よりも大きい場合はガラス層を形成する際にガラス中に樹脂の残存成分が残りやすくなるため、好ましくない。   The content of the thermoplastic resin contained in the paste is preferably 0.1% by weight or more and 30.0% by weight or less. If it is less than 0.1% by weight, the film strength after drying tends to be weak. When it is larger than 30.0% by weight, it is not preferable because a residual component of the resin tends to remain in the glass when the glass layer is formed.

ペーストに含有される可塑剤として、ブチルベンジルフタレート、ジオクチルフタレート、ジイソオクチルフタレート、ジカプリルフタレート、ジブチルフタレート等があげられる。これらの可塑剤は、単独あるいは複数を混合して使用することが可能である。   Examples of the plasticizer contained in the paste include butylbenzyl phthalate, dioctyl phthalate, diisooctyl phthalate, dicapryl phthalate, and dibutyl phthalate. These plasticizers can be used alone or in combination.

ペーストに含有される可塑剤の含有量は10.0重量%以下が好ましい。可塑剤を添加することで、乾燥速度をコントロールすると共に、乾燥膜に柔軟性を与えることができる。   The content of the plasticizer contained in the paste is preferably 10.0% by weight or less. By adding a plasticizer, it is possible to control the drying speed and to give flexibility to the dried film.

ペーストに含有される溶剤として、ターピネオール、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタジオールモノイソブチレート等が挙げられる。前記溶剤は単独あるいは複数を混合して使用することが可能である。   Examples of the solvent contained in the paste include terpineol, diethylene glycol monobutyl ether acetate, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentadiol monoisobutyrate and the like. These solvents can be used alone or in combination.

ペーストに含有される溶剤の含有量は、10.0重量%以上90.0重量%以下が好ましい。10.0重量%よりも小さいと均一な膜が得難くなる傾向にある。また、90.0重量%を超えると均一な膜が得難くなる傾向にある。   The content of the solvent contained in the paste is preferably 10.0% by weight or more and 90.0% by weight or less. If it is less than 10.0% by weight, it tends to be difficult to obtain a uniform film. On the other hand, when it exceeds 90.0% by weight, it tends to be difficult to obtain a uniform film.

ペーストの作製は、上記の材料を所定の割合で混練することにより行うことができる。   The paste can be produced by kneading the above materials at a predetermined ratio.

基材上に、ペーストをスクリーン印刷法を用いて塗布した後、ペーストの溶媒成分を乾燥・除去することで、ガラス粉末を含有するガラス粉末層を形成することができる。また、目的とする膜厚にするために任意の回数、ガラスペーストを重ねて塗布、乾燥してもよい。   A glass powder layer containing glass powder can be formed by applying the paste on the substrate using a screen printing method and then drying and removing the solvent component of the paste. Moreover, in order to make it the target film thickness, you may apply | coat and dry a glass paste, repeating arbitrary times.

溶媒を乾燥・除去する温度、時間は使用する溶媒に応じて適宜、変更することができるが、熱可塑性樹脂の分解温度より低い温度でレべリング工程を設け、表面を平坦にすることが好ましい。   The temperature and time for drying and removing the solvent can be appropriately changed depending on the solvent used, but it is preferable to provide a leveling step at a temperature lower than the decomposition temperature of the thermoplastic resin to flatten the surface. .

次に、前記ガラス粉末層の樹脂を分解させて、前記ガラス粉末のガラス転移点以上で熱処理して相分離した相分離ガラス層を得る工程を行う。   Next, a step of decomposing the resin of the glass powder layer and obtaining a phase-separated glass layer by performing a heat treatment at or above the glass transition point of the glass powder is performed.

この間に、ガラス粉末どうしが融着し、相分離させ、相分離ガラス層が形成される。   During this time, the glass powders are fused and phase separated to form a phase separated glass layer.

相分離のうちには、細孔が非連続なバイノーダル型相分離と、孔が連続なスピノーダル型相分離が存在する。   Among phase separations, there are binodal type phase separation in which pores are discontinuous and spinodal type phase separation in which pores are continuous.

その中でも、スピノーダル型相分離構造により得られる多孔質ガラスの孔は表面から内部にまで連結した三次元網目状の貫通連続細孔であり、熱処理条件を変えることで任意に空孔率を制御することが可能である。また、三次元網目状の貫通連続孔であるため、高い表面強度を有している。   Among them, the pores of the porous glass obtained by the spinodal type phase separation structure are three-dimensional network-like continuous continuous pores connected from the surface to the inside, and the porosity can be arbitrarily controlled by changing the heat treatment conditions. It is possible. Moreover, since it is a three-dimensional network-like continuous through-hole, it has high surface strength.

熱可塑性樹脂の分解温度は、差動型示差熱天秤(TG−DTA)などを使用して測定することが可能である。   The decomposition temperature of the thermoplastic resin can be measured using a differential type differential thermobalance (TG-DTA) or the like.

ガラス粉末を融合する際には、樹脂の炭素成分を残さないように適宜脱バインダー工程を設ける。また、ガラス粉末を融合する際には、ガラス粉末のガラス転移点以上で、より好ましくはガラスの軟化温度領域で熱処理することが好ましい。ガラス転移点よりも低い場合、ガラス粉末の溶融が進行せず、ガラス層が形成されない傾向にある。   When fusing the glass powder, a binder removal step is appropriately provided so as not to leave the carbon component of the resin. Moreover, when fusing glass powder, it is preferable to heat-treat at or above the glass transition point of the glass powder, more preferably in the softening temperature region of the glass. When it is lower than the glass transition point, the melting of the glass powder does not proceed and the glass layer tends not to be formed.

ガラス粉末を熱処理する熱処理温度は、例えば200℃以上1000℃以下とし、加熱処理時間は通常1時間から100時間の範囲内において、得られる多孔質ガラスの孔径等に応じて適宜設定することができる。このガラス粉末を熱処理する工程内に相分離する工程も含まれる。   The heat treatment temperature for heat-treating the glass powder is, for example, 200 ° C. or more and 1000 ° C. or less, and the heat treatment time can be appropriately set within the range of 1 hour to 100 hours according to the pore diameter of the obtained porous glass. . A step of phase separation is included in the step of heat-treating the glass powder.

また、前記熱処理温度は一定温度である必要はなく、温度を連続的に変化させたり、異なる複数の温度段階を経てもよい。   Further, the heat treatment temperature does not have to be a constant temperature, and the temperature may be continuously changed or may be subjected to a plurality of different temperature steps.

次に、前記相分離ガラス層をエッチングして、連続した孔を有するスピノーダル構造の多孔質体(多孔質ガラス層)を得る工程を行う。   Next, the phase separation glass layer is etched to obtain a spinodal porous body (porous glass layer) having continuous pores.

上記の加熱処理工程より得られる相分離ガラス層の非骨格部分を除去することで多孔質ガラス層を得る。   A porous glass layer is obtained by removing the non-skeleton portion of the phase-separated glass layer obtained from the heat treatment step.

非骨格部分を除去する手段は、水溶液に接触させることで可溶相を溶出することが一般的である。水溶液をガラスに接触させる手段としては、水溶液中にガラスを浸漬させる手段が一般的であるが、ガラスに水溶液を塗布するなど、ガラスと水溶液が接触する手段であれば何ら限定されない。   As a means for removing the non-skeleton portion, the soluble phase is generally eluted by contacting with an aqueous solution. The means for bringing the aqueous solution into contact with the glass is generally a means for immersing the glass in the aqueous solution, but is not limited as long as it is a means for bringing the glass and the aqueous solution into contact, such as applying an aqueous solution to the glass.

水溶液としては、水、酸溶液、アルカリ溶液など、可溶相を溶出可能な既存の如何なる溶液を使用することが可能である。   As the aqueous solution, any existing solution capable of eluting a soluble phase, such as water, an acid solution, or an alkaline solution, can be used.

また、用途に応じてこれらの水溶液に接触させる工程を複数種類選択してもよい。   Moreover, you may select multiple types of processes made to contact these aqueous solutions according to a use.

一般的な相分離ガラスのエッチングでは、非可溶相部分への負荷の小ささと選択エッチングの度合いの観点から酸処理が好適に用いられる。酸溶液と接触させることによって、酸可溶成分であるアルカリ金属酸化物−酸化ホウ素リッチ相が溶出除去される一方で、非可溶相は安定性を損なうことなく、高い選択エッチング性が得られる。   In general phase-separated glass etching, acid treatment is preferably used from the viewpoint of a small load on the insoluble phase portion and the degree of selective etching. By contacting with an acid solution, an alkali metal oxide-boron oxide rich phase, which is an acid-soluble component, is eluted and removed, while a non-soluble phase has high selective etching properties without impairing stability. .

酸溶液としては、例えば塩酸、硝酸等の無機酸が好ましい。酸溶液は通常は水を溶媒とした水溶液を用いるのが好ましい。酸溶液の濃度は、通常は0.1から2.0mol/Lの範囲内で適宜設定すれば良い。場合によっては、水のみでもよい。   As the acid solution, for example, inorganic acids such as hydrochloric acid and nitric acid are preferable. As the acid solution, it is usually preferable to use an aqueous solution containing water as a solvent. What is necessary is just to set the density | concentration of an acid solution suitably in the range of 0.1-2.0 mol / L normally. In some cases, only water may be used.

酸処理工程では、酸溶液の温度を室温から100℃の範囲とし、処理時間は1から500時間程度とすれば良い。   In the acid treatment step, the temperature of the acid solution may be in the range of room temperature to 100 ° C., and the treatment time may be about 1 to 500 hours.

一般に、酸溶液やアルカリ溶液などで処理(エッチング工程1)をした後に水処理(エッチング工程2)をすることが好ましい。水処理を施すことで、多孔質ガラス骨格への残存成分を除くことができ、より安定性が高い多孔質体(多孔質ガラス)が得られる傾向にある。   In general, it is preferable to perform water treatment (etching step 2) after treatment with an acid solution or an alkali solution (etching step 1). By performing water treatment, residual components in the porous glass skeleton can be removed, and a more stable porous body (porous glass) tends to be obtained.

水処理工程における温度は、一般的には室温から100℃の範囲が好ましい。水処理工程の時間は、対象となるガラスの組成、大きさ等に応じて適宜定めることができるが、通常は1から50時間程度とすれば良い。   The temperature in the water treatment step is generally preferably in the range of room temperature to 100 ° C. The time for the water treatment step can be appropriately determined according to the composition, size, etc. of the target glass, but is usually about 1 to 50 hours.

また、本発明では必要に応じて複数回のエッチング工程を行なうことができる。   Moreover, in this invention, the etching process can be performed in multiple times as needed.

まず、本発明の実施例1から実施例3における各種の評価方法を示す。   First, various evaluation methods in Examples 1 to 3 of the present invention will be described.

<ガラス粉末のガラス転移点(Tg)の測定方法>
本発明におけるガラス粉末のガラス転移点(Tg)は、差動型示差熱天秤(TG−DTA)により測定されるDTA曲線において測定される。測定装置として、たとえばThermoplus TG8120(リガク社)を使用することができる。
<Measuring method of glass transition point (Tg) of glass powder>
The glass transition point (Tg) of the glass powder in the present invention is measured in a DTA curve measured by a differential type differential thermal balance (TG-DTA). As a measuring device, for example, Thermoplus TG8120 (Rigaku Corporation) can be used.

具体的には、白金パンを使用して室温から昇温速度10℃/分で加熱してDTA曲線を測定した。前記曲線において、吸熱ピークにおける吸熱開始温度を接線法により外挿して求め、ガラス転移点(Tg)とした。   Specifically, the DTA curve was measured by heating from room temperature at a heating rate of 10 ° C./min using a platinum pan. In the curve, the endothermic onset temperature at the endothermic peak was obtained by extrapolation by the tangent method and used as the glass transition point (Tg).

<結晶化温度測定方法>
本発明におけるガラス粉末の結晶化温度は、下記のようにして算出される。
<Method for measuring crystallization temperature>
The crystallization temperature of the glass powder in the present invention is calculated as follows.

ガラス粉末を300℃で1時間熱処理を行う。得られたサンプルをX線回折構造解析装置(XRD)にて評価し、結晶によるピークが確認されない場合は、新たなガラス粉末を50℃高い350℃で1時間熱処理を行いXRDで評価した。   The glass powder is heat treated at 300 ° C. for 1 hour. The obtained sample was evaluated with an X-ray diffraction structure analyzer (XRD). When a peak due to a crystal was not confirmed, a new glass powder was heat-treated at 350 ° C. higher by 50 ° C. for 1 hour and evaluated by XRD.

結晶が確認されるまでこの動作を繰り返し、結晶によるピークが確認された温度を結晶化温度とした。測定装置として、たとえばXRDとしてRINT2100(リガク社)を使用することができる。   This operation was repeated until the crystal was confirmed, and the temperature at which the peak due to the crystal was confirmed was defined as the crystallization temperature. As the measuring device, for example, RINT2100 (Rigaku Corporation) can be used as XRD.

<空孔率測定方法>
電子顕微鏡写真の画像を骨格部分と孔部分とで2値化する処理を行った。具体的には走査電子顕微鏡(FE−SEM S−4800、日立製作所製)を用いて加速電圧5.0kVにて骨格の濃淡観察が容易な10万倍(場合によっては5万倍)の倍率で多孔質ガラスの表面観察を行う。
<Porosity measurement method>
Processing for binarizing the image of the electron micrograph into a skeleton portion and a hole portion was performed. Specifically, using a scanning electron microscope (FE-SEM S-4800, manufactured by Hitachi, Ltd.) at a magnification of 100,000 times (in some cases 50,000 times), which makes it easy to observe the density of the skeleton at an acceleration voltage of 5.0 kV. Observe the surface of the porous glass.

観察された像を画像として保存し、画像解析ソフトを使用して、SEM画象を画像濃度ごとの頻度でグラフ化する。図12は、スピノーダル相分離構造の多孔質の画像濃度ごとの頻度を示す図である。図12の画像濃度の下矢印で示したピーク部分が前面に位置する骨格部分を示している。   The observed image is saved as an image, and an image analysis software is used to graph the SEM image at a frequency for each image density. FIG. 12 is a diagram showing the frequency for each porous image density of a spinodal phase separation structure. The peak portion indicated by the down arrow of the image density in FIG. 12 indicates the skeleton portion located in front.

ピーク位置に近い変曲点を閾値にして明部(骨格部分)と暗部(孔部分)を白黒2値化する。黒色部分の面積の全体部分の面積(白色と黒色部分の面積の和)における割合について全画像の平均値を取り、空孔率とした。   The bright part (skeleton part) and the dark part (hole part) are binarized into black and white using an inflection point close to the peak position as a threshold value. The average value of all the images was taken for the ratio of the area of the black part to the area of the entire part (the sum of the areas of the white part and the black part), which was defined as the porosity.

<孔径、骨格径測定方法>
走査電子顕微鏡(FE−SEMS−4800、日立製作所製)を用いて加速電圧5.0kVにて、5万倍、10万倍、15万倍の倍率で像(電子顕微鏡写真)を撮影した。撮影した画像から多孔質の孔部分の幅を30点以上計測し、その平均をして孔径とした。
<Pore diameter and skeleton diameter measurement method>
Images (electron micrographs) were taken using a scanning electron microscope (FE-SEMS-4800, manufactured by Hitachi, Ltd.) at an acceleration voltage of 5.0 kV at magnifications of 50,000, 100,000, and 150,000 times. From the photographed image, the width of the porous pore portion was measured at 30 points or more, and the average was taken as the pore diameter.

また、同様にして骨格部分の幅を30点以上計測し、その平均をして骨格径とした。   Similarly, the width of the skeleton portion was measured at 30 points or more, and the average was taken as the skeleton diameter.

<ガラス層の厚さ測定方法>
走査電子顕微鏡(FE−SEMS−4800、日立製作所製)を用いて加速電圧5.0kVにて、1万から15万倍の倍率でSEMの像(電子顕微鏡写真)を撮影した。撮影した画像から基材上のガラス層部分の厚さを30点以上計測し、その平均値をガラス層の厚さとした。
<Method for measuring thickness of glass layer>
Using a scanning electron microscope (FE-SEMS-4800, manufactured by Hitachi, Ltd.), an SEM image (electron micrograph) was taken at an acceleration voltage of 5.0 kV and a magnification of 10,000 to 150,000 times. From the photographed image, the thickness of the glass layer portion on the substrate was measured at 30 points or more, and the average value was taken as the thickness of the glass layer.

<主元素の測定方法>
基材を構成する主元素及び、多孔質ガラス層を構成する主元素の測定には、例えばX線光電子分光装置(XPS)を用いて構成元素の定量分析を行うことで求めることができる。測定装置としてはESCALAB 220i−XL(Thermo Scientific社製)を用いる。
<Measurement method of main elements>
The main element constituting the base material and the main element constituting the porous glass layer can be measured by quantitative analysis of the constituent elements using, for example, an X-ray photoelectron spectrometer (XPS). As a measuring device, ESCALAB 220i-XL (manufactured by Thermo Scientific) is used.

具体的な測定方法を説明する。はじめに、本発明の構造体の最表面の元素分析をXPSにて行うことで、多孔質ガラス層を構成する主元素を分析する。   A specific measurement method will be described. First, the main element constituting the porous glass layer is analyzed by performing elemental analysis of the outermost surface of the structure of the present invention by XPS.

次いで、最表面のガラス層を研磨などの任意の方法により取り除き、ガラス層がなくなっていることをSEMなどにより確認した後に、再度XPS測定することで基材の主元素を分析する。もしくは、構造体の断面の基材部分をXPS測定することで、基材の主元素を分析することが可能である。   Next, the glass layer on the outermost surface is removed by an arbitrary method such as polishing, and after confirming that the glass layer is lost by SEM or the like, the main element of the base material is analyzed by XPS measurement again. Alternatively, the main element of the base material can be analyzed by XPS measurement of the base material portion of the cross section of the structure.

<表面反射率の測定方法>
レンズ反射率測定機(USPM−RU III、オリンパス株式会社製)を用いて、波長550nmでの表面反射率を測定した。
<Measurement method of surface reflectance>
The surface reflectance at a wavelength of 550 nm was measured using a lens reflectance measuring machine (USPM-RU III, manufactured by Olympus Corporation).

以下に実施例を示して本発明を説明するが、本発明は実施例によって制限されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples.

(実施例1)
ガラス原料として、炭酸ナトリウム、ホウ酸及び二酸化珪素を用い、それらをNaO:B:SiO:Al2O=7.3:27.2:62.5:3.0(重量%)組成比で均一に混合した。そして、1350から1450℃で加熱溶融し、その後板状に成形した状態で自然冷却し厚み約1mmの板状ガラスを得た。
Example 1
Sodium carbonate, boric acid and silicon dioxide were used as glass raw materials, and they were Na 2 O: B 2 O 3 : SiO 2 : Al 2 O 3 = 7.3: 27.2: 62.5: 3.0 (wt% ) Uniform mixing at composition ratio. And it heat-melted at 1350-1450 degreeC, and then naturally cooled in the state shape | molded in plate shape, and obtained the plate-shaped glass of thickness about 1 mm.

上記板状ガラスを約1cm角に切断した、7.3NaO・27.2B・62.5SiO・3.0Al(重量%)組成の母体ガラスを540℃で50時間熱処理した。表面層を取り除くために、ガラスを表面研磨した。80℃に温めた1N硝酸に30時間浸漬し、イオン交換水でリンスし、多孔質ガラス層を得た。得られた多孔質ガラスのガラス表面を電子顕微鏡観察した結果を図6に示す。スピノーダル構造が形成されていることがわかった。骨格径:40nm、空孔径:30nm、空孔率:35%であった。 Was cut into approximately 1cm square the plate glass, 7.3Na 2 O · 27.2B 2 O 3 · 62.5SiO 2 · 3.0Al 2 O 3 ( wt%) 50 hours the mother glass composition at 540 ° C. Heat treated. The glass was surface polished to remove the surface layer. It was immersed in 1N nitric acid warmed to 80 ° C. for 30 hours and rinsed with ion-exchanged water to obtain a porous glass layer. The result of having observed the glass surface of the obtained porous glass with the electron microscope is shown in FIG. It was found that a spinodal structure was formed. The skeleton diameter was 40 nm, the pore diameter was 30 nm, and the porosity was 35%.

また、得られた多孔質体に吸水させ、吸水に伴う割れを確認したが、割れはみられなかった。   Moreover, although the obtained porous body was made to absorb water and the crack accompanying water absorption was confirmed, the crack was not seen.

また、得られた多孔質ガラスと多孔質体ではないシリカガラスを大気中に2時間暴露させた後、2cm×2cm領域での埃を写真撮影し、その数を数えたところ、多孔質体ではないシリカガラスは666個付着していたのに対して、得られた多孔質ガラスには43個付着していた。   In addition, after exposing the obtained porous glass and non-porous silica glass to the atmosphere for 2 hours, taking a photograph of dust in a 2 cm × 2 cm region and counting the number, There were 666 silica glasses not attached, whereas 43 silica glasses were attached.

また、得られた多孔質ガラスの表面反射率は、0.6%であった。   Moreover, the surface reflectance of the obtained porous glass was 0.6%.

(実施例2)
ガラス原料として、炭酸ナトリウム、ホウ酸及び二酸化珪素を用い、それらをNaO:B:SiO:Al=9:30.5:59:1.5(重量%)組成比で均一に混合した。そして、1350から1450℃で加熱溶融し、その後板状に成形した状態で自然冷却し厚み約1mmの板状ガラスを得た。
(Example 2)
Sodium carbonate, boric acid and silicon dioxide are used as glass raw materials, and they are composed of Na 2 O: B 2 O 3 : SiO 2 : Al 2 O 3 = 9: 30.5: 59: 1.5 (% by weight) Mix evenly in the ratio. And it heat-melted at 1350-1450 degreeC, and then naturally cooled in the state shape | molded in plate shape, and obtained the plate-shaped glass of thickness about 1 mm.

上記板状ガラスを約1cm角に切断した、9NaO・30.5B・59SiO・1.5Al(重量%)組成の母体ガラスを560℃で25h相分離処理を行った。表面層を取り除くために、ガラスを表面研磨した。80℃に温めた1N硝酸に50時間浸漬し、イオン交換水でリンスし、多孔質ガラス層を得た。得られた多孔質ガラスのガラス表面を電子顕微鏡観察したところ、実施例1と同様にスピノーダル構造が形成されていることがわかった。骨格径:35nm、空孔径:50nm、空孔率:55%であった。 The base glass having a composition of 9Na 2 O · 30.5B 2 O 3 · 59SiO 2 · 1.5Al 2 O 3 (wt%) obtained by cutting the plate glass into approximately 1 cm square is subjected to a phase separation treatment at 560 ° C. for 25 hours. It was. The glass was surface polished to remove the surface layer. The porous glass layer was obtained by immersing in 1N nitric acid warmed to 80 ° C. for 50 hours and rinsing with ion-exchanged water. When the glass surface of the obtained porous glass was observed with an electron microscope, it was found that a spinodal structure was formed as in Example 1. The skeleton diameter was 35 nm, the pore diameter was 50 nm, and the porosity was 55%.

また、得られた多孔質ガラスと多孔質体ではないシリカガラスを大気中に2時間暴露させた後、2cm×2cm領域での埃を写真撮影し、その数を数えたところ、多孔質体ではないシリカガラスは754個付着していたのに対して、得られた多孔質ガラスには55個付着していた。   In addition, after exposing the obtained porous glass and non-porous silica glass to the atmosphere for 2 hours, taking a photograph of dust in a 2 cm × 2 cm region and counting the number, While 754 non-silica glasses were attached, 55 pieces were attached to the obtained porous glass.

また、得られた多孔質ガラスの表面反射率は、0.5%であった。   Moreover, the surface reflectance of the obtained porous glass was 0.5%.

(実施例3)
ガラス原料として、炭酸ナトリウム、ホウ酸及び二酸化珪素を用い、それらをNaO:B:SiO=9.3:28.8:62.9(重量%)組成比で均一に混合した。そして、1350から1450℃で加熱溶融し、その後板状に成形した状態で自然冷却し厚み約1mmの板状ガラスを得た。
(Example 3)
Sodium carbonate, boric acid and silicon dioxide are used as glass raw materials, and they are uniformly mixed at a composition ratio of Na 2 O: B 2 O 3 : SiO 2 = 9.3: 28.8: 62.9 (% by weight). did. And it heat-melted at 1350-1450 degreeC, and then naturally cooled in the state shape | molded in plate shape, and obtained the plate-shaped glass of thickness about 1 mm.

上記板状ガラスを約1cm角に切断した、9.3NaO・28.8B・62.9SiO(重量%)組成の母体ガラスを580℃で40H熱処理し、相分離させた。表面層を取り除くために、ガラスを表面研磨した。80℃に温めた1N硝酸に50H浸漬し、イオン交換水でリンスして、多孔質ガラスを得た。得られた多孔質ガラスのガラス表面を電子顕微鏡観察したところ、実施例1と同様にスピノーダル構造が形成されていることがわかった。骨格径:45nm、空孔径:50nm、空孔率:50%であった。 The base glass having a composition of 9.3Na 2 O · 28.8B 2 O 3 · 62.9SiO 2 (% by weight) obtained by cutting the plate glass into approximately 1 cm square was heat-treated at 580 ° C. for 40H to cause phase separation. The glass was surface polished to remove the surface layer. It was immersed in 1N nitric acid warmed to 80 ° C. for 50 H and rinsed with ion-exchanged water to obtain porous glass. When the glass surface of the obtained porous glass was observed with an electron microscope, it was found that a spinodal structure was formed as in Example 1. The skeleton diameter was 45 nm, the pore diameter was 50 nm, and the porosity was 50%.

また、得られた多孔質ガラスと多孔質体ではないシリカガラスを大気中に2時間暴露させた後、2cm×2cm領域での埃を写真撮影し、その数を数えたところ、多孔質体ではないシリカガラスは350個付着していたのに対して、得られた多孔質ガラスには36個付着していた。   In addition, after exposing the obtained porous glass and non-porous silica glass to the atmosphere for 2 hours, taking a photograph of dust in a 2 cm × 2 cm region and counting the number, While 350 silica glasses were attached, 36 pieces were attached to the obtained porous glass.

また、得られた多孔質ガラスの表面反射率は、0.6%であった。   Moreover, the surface reflectance of the obtained porous glass was 0.6%.

次に、本発明の実施例4から実施例9における実施方法および評価方法を示す。   Next, implementation methods and evaluation methods in Examples 4 to 9 of the present invention will be described.

<ガラス粉末1の作製例>
仕込み組成が、SiO− 64重量%、B 27重量%、NaO 6重量%、Al 3重量%になるように、石英粉末、酸化ホウ素、酸化ナトリウム、及びアルミナの混合粉末を白金るつぼを用いて、1500℃、24時間溶融した。その後、ガラスを1300℃に下げてから、グラファイトの型に流し込んだ。大気中で、約20分間放冷した後、500℃の徐冷炉に5時間保持した後、24時間かけて冷却させた。得られたホウケイ酸塩ガラスのブロックをジェットミルを使用して、平均粒径が4.5μmになるまで粉砕を行い、ガラス粉末1を得た。
<Example of production of glass powder 1>
Feed composition, SiO- 2 64 wt%, B 2 O 3 27 wt%, Na 2 O 6% by weight, Al 2 O 3 3 in a weight%, quartz powder, boron oxide, sodium oxide, and alumina The mixed powder was melted at 1500 ° C. for 24 hours using a platinum crucible. Thereafter, the glass was lowered to 1300 ° C. and then poured into a graphite mold. After being allowed to cool in the atmosphere for about 20 minutes, it was kept in a slow cooling furnace at 500 ° C. for 5 hours and then cooled for 24 hours. The resulting borosilicate glass block was pulverized using a jet mill until the average particle size became 4.5 μm, whereby glass powder 1 was obtained.

ガラス粉末1の結晶化温度は800℃であった。   The crystallization temperature of the glass powder 1 was 800 ° C.

<ガラス粉末2の作製例>
仕込み組成が、SiO− 63.0重量%、B 28.0重量%、NaO 9.0重量%になるように、石英粉末、酸化ホウ素、および酸化ナトリウムの混合粉末を使用する以外は、ガラス粉末1と同様の方法で、ガラス粉末2を得た。
<Example of production of glass powder 2>
A mixed powder of quartz powder, boron oxide and sodium oxide is used so that the charged composition is 63.0 wt% of SiO- 2 , 28.0 wt% of B 2 O 3 and 9.0 wt% of Na 2 O. A glass powder 2 was obtained in the same manner as the glass powder 1 except that.

ガラス粉末2の結晶化温度は750℃であった。   The crystallization temperature of the glass powder 2 was 750 ° C.

<ガラスペースト1の作製例>
ガラス粉末1 60.0質量部
α−ターピネオール 44.0質量部
エチルセルロース(登録商標 ETHOCEL Std 200(ダウ・ケミカル社製))
2.0質量部
<Example of production of glass paste 1>
Glass powder 1 60.0 parts by mass α-Terpineol 44.0 parts by mass Ethylcellulose (registered trademark ETHOCEL Std 200 (manufactured by Dow Chemical Company))
2.0 parts by weight

上記原材料を撹拌混合し、ガラスペースト1を得た。ガラスペースト1の粘度は31300mPa・sであった。   The said raw material was stirred and mixed and the glass paste 1 was obtained. The viscosity of the glass paste 1 was 31300 mPa · s.

<ガラスペースト2の作製例>
ガラス粉末1の代わりにガラス粉末2を使用する以外は、ガラスペースト1と同様の方法でガラスペースト2を得た。ガラスペースト2の粘度は38000mPa・sであった。
<Production example of glass paste 2>
Glass paste 2 was obtained in the same manner as glass paste 1 except that glass powder 2 was used instead of glass powder 1. The viscosity of the glass paste 2 was 38000 mPa · s.

<基材1乃至4の例>
石英基板(株式会社飯山特殊硝子社製、軟化点1700℃)を基材1とした。
<Examples of base materials 1 to 4>
A quartz substrate (made by Iiyama Special Glass Co., Ltd., softening point 1700 ° C.) was used as the base material 1.

サファイア基板(テクノ・ケミックス有限会社製、融点2030℃)を基材2とした。   A sapphire substrate (manufactured by Techno-Chemics Co., Ltd., melting point 2030 ° C.) was used as the base material 2.

ガラス基板(登録商標7059 コーニング社製、軟化点844℃)を基材3とした。   A glass substrate (registered trademark 7059, Corning, softening point 844 ° C.) was used as the base material 3.

ガラス基板(登録商標 S−TIM 1 株式会社オハラ社製、軟化点699℃)を基材4とした。   A glass substrate (registered trademark S-TIM 1 manufactured by OHARA INC., Softening point 699 ° C.) was used as the base material 4.

なお、いずれの基板も大きさは50mm×50mmの大きさに切断した厚さ1.1mmのものを、鏡面研磨したものを3枚ずつ使用した。   In addition, each board | substrate used the board | substrate which carried out the mirror polishing of the thing of 1.1 mm thickness cut | disconnected to the magnitude | size of 50 mm x 50 mm.

<構造体1の作製例>
前記ガラスペースト1を基材1上にスクリーン印刷により塗布した。印刷機はマイクロテック社製、MT−320TVを使用した。また、版は#500の30mm×30mmのベタ画像を使用した。
<Production Example of Structure 1>
The glass paste 1 was applied onto the substrate 1 by screen printing. The printing machine used was MT-320TV manufactured by Microtech. The plate used was a solid image of 30 mm × 30 mm of # 500.

次いで、100℃の乾燥炉に10分間静置し、溶剤分を乾燥させた。製膜された膜の膜厚をSEMにて測定したところ10.00μmであった。   Subsequently, it was left still for 10 minutes in a 100 degreeC drying furnace, and the solvent part was dried. The film thickness of the formed film was measured by SEM and found to be 10.00 μm.

この膜を熱処理工程1として昇温速度20℃/minで700℃まで昇温し、1時間熱処理した。その後に、熱処理工程2として降温速度10℃/minで600℃まで降温し、600℃、50時間熱処理し、膜最表面を研磨して相分離性ガラス層1を得た。   This film was heated to 700 ° C. at a heating rate of 20 ° C./min as a heat treatment step 1 and heat-treated for 1 hour. Thereafter, as heat treatment step 2, the temperature was lowered to 600 ° C. at a temperature drop rate of 10 ° C./min, heat treated at 600 ° C. for 50 hours, and the outermost surface of the film was polished to obtain phase-separable glass layer 1.

前記相分離性ガラス層1を、80℃に加熱した1.0mol/Lの硝酸水溶液中に浸漬し、80℃にて24時間静置した。次いで、80℃に加熱した蒸留水中に浸漬し、24時間静置した。溶液からガラス体を取り出し、室温にて12時間乾燥して基材上に多孔質ガラス膜が形成された構造体1を得た。   The phase-separable glass layer 1 was immersed in a 1.0 mol / L nitric acid aqueous solution heated to 80 ° C. and allowed to stand at 80 ° C. for 24 hours. Then, it was immersed in distilled water heated to 80 ° C. and allowed to stand for 24 hours. The glass body was taken out from the solution and dried at room temperature for 12 hours to obtain a structure 1 in which a porous glass film was formed on a substrate.

SEMで膜厚を観察したところ、膜厚が7.00μmで均一な膜の形成が確認された。構造体の1の製造条件を表1に示す。得られた構造体1の各評価の測定結果を表2に示す。   When the film thickness was observed by SEM, formation of a uniform film with a film thickness of 7.00 μm was confirmed. Table 1 shows the manufacturing conditions of 1 of the structure. Table 2 shows the measurement results of each evaluation of the obtained structure 1.

<構造体2の作製例>
前記相分離性ガラス層1を作製する際の膜最表面の研磨時間を延長する以外は、構造体1と同様にして基材上に多孔質ガラス膜が形成された構造体2を得た。SEMで膜厚を観察したところ0.09μmであった。得られた構造体2の各評価の測定結果を表2に示す。
<Example of manufacturing structure 2>
A structure 2 in which a porous glass film was formed on a substrate was obtained in the same manner as in the structure 1 except that the polishing time for the outermost surface of the film when the phase-separable glass layer 1 was produced was extended. When the film thickness was observed by SEM, it was 0.09 μm. Table 2 shows the measurement results of each evaluation of the structure 2 obtained.

<構造体3乃至5の作製例>
表1に記載の作製条件に変更する以外は、前記構造体1と同様にして基材上に多孔質ガラス膜が形成された構造体3乃至5を得た。得られた各構造体の測定結果を表2に示す。
<Examples of Structures 3 to 5>
Structures 3 to 5 in which a porous glass film was formed on a substrate were obtained in the same manner as in Structure 1 except that the production conditions shown in Table 1 were changed. Table 2 shows the measurement results of the obtained structures.

<構造体6の作製例>
使用する基材を基材1から基材2に変更する以外は、前記構造体1と同様にして基材上に多孔質ガラス膜が形成された構造体6を得た。得られた構造体6の測定結果を表2に示す。
<Production Example of Structure 6>
Except changing the base material to be used from the base material 1 to the base material 2, a structure 6 in which a porous glass film was formed on the base material was obtained in the same manner as in the structure 1 described above. Table 2 shows the measurement results of the obtained structure 6.

(実施例4)
得られた構造体1を下記評価手段にて評価した。
Example 4
The obtained structure 1 was evaluated by the following evaluation means.

<細孔構造の評価>
走査電子顕微鏡(FE−SEMS−4800、日立製作所製)を用いて加速電圧5.0kVにて、1万から15万倍の倍率でSEMの像(電子顕微鏡写真)を撮影した。撮影した画像から、スピノーダル型相分離による連続した細孔構造を判断した。
ランクA:スピノーダル型相分離による連続した細孔構造が確認される。
ランクB:スピノーダル型相分離による連続した細孔構造が確認されない
<Evaluation of pore structure>
Using a scanning electron microscope (FE-SEMS-4800, manufactured by Hitachi, Ltd.), an SEM image (electron micrograph) was taken at an acceleration voltage of 5.0 kV and a magnification of 10,000 to 150,000 times. From the photographed image, a continuous pore structure by spinodal type phase separation was judged.
Rank A: A continuous pore structure due to spinodal type phase separation is confirmed.
Rank B: A continuous pore structure due to spinodal phase separation is not confirmed

<構造体の歪み評価>
構造体の歪みの評価を、下記判断基準で行った。平坦な台の上に構造体を乗せ、構造体の反りがあるか否かで歪みの判断を行った。
ランクA:構造体の反りが確認されない。
ランクB:構造体の反りが確認される。
<Evaluation of structure distortion>
The distortion of the structure was evaluated according to the following criteria. The structure was placed on a flat table, and the distortion was judged based on whether the structure was warped.
Rank A: No warping of the structure is confirmed.
Rank B: Warping of the structure is confirmed.

<強度の評価>
得られた構造体の向かい合う辺のそれぞれ10mm部分を固定し、構造体中央に10mm×10mmの面積の100gの重りを乗せて、構造体が破壊されるか否かで構造体の強度を評価した。
ランクA:構造体が破壊されない。
ランクB:構造体が破壊される。
<Strength evaluation>
The 10 mm portion of each of the opposite sides of the obtained structure was fixed, and a weight of 100 g with an area of 10 mm × 10 mm was placed in the center of the structure, and the strength of the structure was evaluated by whether or not the structure was destroyed. .
Rank A: The structure is not destroyed.
Rank B: The structure is destroyed.

<膜密着性の評価>
得られた構造体の多孔質ガラス層部分と基材との界面をSEMを用いて観察し、膜密着性を評価した。評価基準は下記のとおりである。
<Evaluation of film adhesion>
The interface between the porous glass layer portion of the obtained structure and the substrate was observed using SEM, and the film adhesion was evaluated. The evaluation criteria are as follows.

なお、装置は(株)日立ハイテクノロジー社製、電界放出形走査電子顕微鏡S−4800(商品名)を使用し、加速電圧:5.0kV、倍率:150000倍で観察を行った。具体的には、多孔質ガラス層の骨格部分と基材との界面が観察されるか否かで膜密着性を判断した。
ランクA:多孔質ガラス骨格部分と基材との界面が観察されない。
ランクB:多孔質ガラス骨格部分と基材との界面が明確に観察される。
The apparatus was a field emission scanning electron microscope S-4800 (trade name) manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, and was observed at an acceleration voltage of 5.0 kV and a magnification of 150,000 times. Specifically, film adhesion was judged by whether or not the interface between the skeleton portion of the porous glass layer and the substrate was observed.
Rank A: The interface between the porous glass skeleton part and the substrate is not observed.
Rank B: The interface between the porous glass skeleton and the substrate is clearly observed.

<防塵評価>
構造体4の一枚と、5cm×5cmの多孔質体ではないシリカガラスを大気中に4時間暴露し、その後、20×20mm領域を撮影し、その埃の数を数えた。
ランクA:シリカガラス上の個数に対し、1/10以下。
ランクB:シリカガラス上の個数に対し、1/10より多く1/5より小さい。
ランクC:シリカガラス上の個数に対し、1/5以上。
<Dustproof evaluation>
One piece of the structure 4 and silica glass that is not a porous body of 5 cm × 5 cm were exposed to the atmosphere for 4 hours, and then a 20 × 20 mm region was photographed and the number of dust was counted.
Rank A: 1/10 or less of the number on the silica glass.
Rank B: More than 1/10 and less than 1/5 of the number on the silica glass.
Rank C: 1/5 or more of the number on the silica glass.

(実施例5乃至9)
構造体2乃至6を実施例4と同様の評価手段にて評価した。評価結果を表3に記す。
(Examples 5 to 9)
The structures 2 to 6 were evaluated by the same evaluation means as in Example 4. The evaluation results are shown in Table 3.

(実施例10)
母体ガラスを520℃で80時間熱処理して相分離した以外は、実施例1と同じで工程で多孔質ガラスを得た。得られた多孔質ガラスのガラス表面を電子顕微鏡観察したところ、実施例1と同様、スピノーダル構造が形成されていることがわかった。骨格径:10nm、孔径:20nm、空孔率:35%であった。
(Example 10)
A porous glass was obtained in the same manner as in Example 1 except that the base glass was heat-treated at 520 ° C. for 80 hours and phase-separated. When the glass surface of the obtained porous glass was observed with an electron microscope, it was found that a spinodal structure was formed as in Example 1. The skeleton diameter was 10 nm, the pore diameter was 20 nm, and the porosity was 35%.

得られた多孔質ガラスと多孔質体ではないシリカガラスを大気中に2時間暴露させた後、2cm×2cm領域での埃を写真撮影し、その数を数えたところ、多孔質体ではないシリカガラスは620個付着していたのに対して、得られた多孔質ガラスには20個付着していた。   The obtained porous glass and non-porous silica glass were exposed to the atmosphere for 2 hours, then dust was photographed in a 2 cm × 2 cm region, and the number was counted. While 620 glasses were attached, 20 pieces were attached to the obtained porous glass.

また、得られた多孔質ガラスの表面反射率は、0.8%であった。   Moreover, the surface reflectance of the obtained porous glass was 0.8%.

(実施例11)
母体ガラスを600℃で30時間熱処理して相分離した以外は、実施例1と同じで工程で多孔質ガラスを得た。得られた多孔質ガラスのガラス表面を電子顕微鏡観察したところ、実施例1と同様、スピノーダル構造が形成されていることがわかった。骨格径:70nm、孔径:60nm、空孔率:60%であった。
(Example 11)
A porous glass was obtained in the same manner as in Example 1 except that the base glass was heat-treated at 600 ° C. for 30 hours and phase-separated. When the glass surface of the obtained porous glass was observed with an electron microscope, it was found that a spinodal structure was formed as in Example 1. The skeleton diameter was 70 nm, the pore diameter was 60 nm, and the porosity was 60%.

得られた多孔質ガラスと多孔質体ではないシリカガラスを大気中に2時間暴露させた後、2cm×2cm領域での埃を写真撮影し、その数を数えたところ、多孔質体ではないシリカガラスは620個付着していたのに対して、得られた多孔質ガラスには100個付着していた。   The obtained porous glass and non-porous silica glass were exposed to the atmosphere for 2 hours, then dust was photographed in a 2 cm × 2 cm region, and the number was counted. While 620 pieces of glass were attached, 100 pieces were attached to the obtained porous glass.

また、得られた多孔質ガラスの表面反射率は、0.5%であった。   Moreover, the surface reflectance of the obtained porous glass was 0.5%.

(実施例12)
母体ガラスを470℃で25時間熱処理して相分離した以外は、実施例1と同じで工程で多孔質ガラスを得た。しかし、相分離ガラスが弱く、乾燥時で割れ安かった。得られた多孔質ガラスのガラス表面を電子顕微鏡観察したところ、実施例1と同様、スピノーダル構造が形成されていることがわかった。骨格径:2nm、孔径:6nmであった。
(Example 12)
A porous glass was obtained in the same manner as in Example 1 except that the base glass was heat-treated at 470 ° C. for 25 hours and phase-separated. However, the phase-separated glass was weak and it was easy to crack when dried. When the glass surface of the obtained porous glass was observed with an electron microscope, it was found that a spinodal structure was formed as in Example 1. The skeleton diameter was 2 nm and the pore diameter was 6 nm.

得られた多孔質ガラスと多孔質体ではないシリカガラスを大気中に2時間暴露させた後、2cm×2cm領域での埃を写真撮影し、その数を数えたところ、多孔質体ではないシリカガラスは623個付着していたのに対して、得られた多孔質ガラスは175個付着していた。骨格径が小さく、2つ以上の骨格に跨って埃が吸着されたため、実施例10又は11よりも埃の付着が多くなったと考えられる。   The obtained porous glass and non-porous silica glass were exposed to the atmosphere for 2 hours, then dust was photographed in a 2 cm × 2 cm region, and the number was counted. While 623 glasses were adhered, 175 obtained porous glasses were adhered. Since the skeleton diameter is small and dust is adsorbed across two or more skeletons, it is considered that the adhesion of dust is larger than in Example 10 or 11.

(実施例13)
母体ガラスを610℃で50時間熱処理して相分離した以外は、実施例1と同じで工程で多孔質ガラスを得た。得られた多孔質ガラスのガラス表面を電子顕微鏡観察したところ、実施例1と同様、スピノーダル構造が形成されていることがわかった。骨格径:100nm、孔径:100nm、空孔率:70%であった。
(Example 13)
A porous glass was obtained in the same process as in Example 1, except that the base glass was heat-treated at 610 ° C. for 50 hours and phase-separated. When the glass surface of the obtained porous glass was observed with an electron microscope, it was found that a spinodal structure was formed as in Example 1. The skeleton diameter was 100 nm, the pore diameter was 100 nm, and the porosity was 70%.

得られた多孔質ガラスと多孔質体ではないシリカガラスを大気中に2時間暴露させた後、2cm×2cm領域での埃を写真撮影し、その数を数えたところ、多孔質体ではないシリカガラスは600個付着していたのに対して、得られた多孔質ガラスには180個付着していた。   The obtained porous glass and non-porous silica glass were exposed to the atmosphere for 2 hours, then dust was photographed in a 2 cm × 2 cm region, and the number was counted. While 600 pieces of glass were attached, 180 pieces were attached to the obtained porous glass.

以上のことから、スピノーダル型構造を有する構造体は、高強度、かつ、高い防塵効果を有することがわかった。また、骨格径が、5nm以上80nm以下を有する構造体は、高い防塵効果を有していることがわかった。   From the above, it was found that a structure having a spinodal structure has high strength and a high dustproof effect. Moreover, it turned out that the structure which has frame | skeleton diameter 5 nm or more and 80 nm or less has a high dustproof effect.

Claims (11)

レンズからの被写体像を、光学フィルタを通して撮像素子上に結像させるための撮像装置であって、前記光学フィルタの、前記撮像素子とは反対側に多孔質体を有し、
前記多孔質体は、スピノーダル型相分離に由来する三次元的に互いに連通する孔を有していることを特徴とする撮像装置。
An image pickup apparatus for forming a subject image from a lens on an image pickup device through an optical filter, the porous filter on the opposite side of the optical filter from the image pickup device,
The imaging device according to claim 1, wherein the porous body has three-dimensionally communicating holes derived from spinodal type phase separation.
前記多孔質体の前記光学フィルタとは反対側の表面で前記孔が大気に露出していることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。   The imaging device according to claim 1, wherein the hole is exposed to the atmosphere on a surface of the porous body opposite to the optical filter. 前記多孔質体表面の骨格径の平均が5nm以上50nm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。   3. The imaging device according to claim 1, wherein an average skeleton diameter of the surface of the porous body is 5 nm or more and 50 nm or less. 前記多孔質体表面の孔径の平均が5nm以上500nm以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項記載の撮像装置。   The imaging device according to any one of claims 1 to 3, wherein an average pore diameter of the surface of the porous body is 5 nm or more and 500 nm or less. 前記多孔質体の空孔率が10%以上90%以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項記載の撮像装置。   The imaging device according to any one of claims 1 to 4, wherein the porosity of the porous body is 10% or more and 90% or less. 前記多孔質体は酸化ケイ素による骨格を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項記載の撮像装置。   6. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the porous body has a skeleton made of silicon oxide. 前記光学フィルタは、ローパスフィルタおよびまたは赤外線カットフィルタであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein the optical filter is a low-pass filter and / or an infrared cut filter. 前記多孔質体が、水晶または石英ガラスの表面に一体に形成されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項記載の撮像装置。   The imaging device according to claim 1, wherein the porous body is integrally formed on a surface of quartz or quartz glass. 光を照射して画像を形成するために用いられる光学装置を有する画像形成装置であって、
前記光学装置に設けられる防塵ガラスが、スピノーダル型相分離に由来する三次元的に互いに連通する孔を有する多孔質体を有している
ことを特徴とする画像形成装置。
An image forming apparatus having an optical device used for irradiating light to form an image,
An image forming apparatus, wherein the dust-proof glass provided in the optical device has a porous body having holes communicating with each other three-dimensionally derived from spinodal phase separation.
前記多孔質体の表面で前記孔が大気に露出していることを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 9, wherein the hole is exposed to the atmosphere on a surface of the porous body. 前記多孔質体が、耐熱ガラスの表面に一体に形成されていることを特徴とする請求項9または10に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 9, wherein the porous body is integrally formed on a surface of the heat resistant glass.
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