TW201439023A - 玻璃物品 - Google Patents
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Abstract
本發明之目的在於提供一種玻璃物品之品質降低之可能性預先得以減少的玻璃物品。本發明所關於之玻璃物品係含有P、Al、鹼土金屬、F及O之玻璃物品,其中,關於P及O之含量,玻璃物品之表面側多於玻璃物品之內部側;關於鹼土金屬及F之含量,玻璃物品之表面側少於玻璃物品之內部側。
Description
本發明係關於玻璃物品。
作為多數光學元件本身或它們的材料,使用了玻璃物品。於光學元件之製造工序中,有可能使加工液或異物等附著於玻璃物品之表面上而導致玻璃物品受到污染。因此,針對玻璃物品適當地進行清洗工序,從而使玻璃物品保持乾淨。此外,還需與清洗工序一併設置漂洗(rinse)工序,從而將清洗中所使用之清洗液漂洗掉。通常,該漂洗工序使用之漂洗液使用如專利文獻1所示之純水、或其他之去離子水(以下亦稱為DI水。)等。以下,關於清洗工序,以使用DI水之情況舉例進行說明。此外,IPA等有機化合物亦可用作漂洗液。
進一步,於這樣的工序間或向下一工序搬運之期間,需暫時保管玻璃物品。
保管玻璃物品時,可在空氣中進行保管、或使其接觸於保管液來進行保管。於使用保管液之情況下,例如如專利文獻2所示那樣於水中進行保管。
此外,於製造玻璃物品時,玻璃物品會與各種液體接觸。作為所述各種液體,可舉出上述之清洗液、漂洗液及保管液,除此之外,還可舉出研磨液。作為該研磨液,本申請
人於專利文獻3中公開了使玻璃物品之pH與含有研磨劑之分散液之pH近似的技術。該技術是基於抑制玻璃物品與研磨液之間之化學反應這一思想而提出的(專利文獻3之[0010])。
專利文獻1:日本特開2010-108590號公報
專利文獻2:日本特開2009-167039號公報
專利文獻3:日本專利第3361270號說明書
然而,經由濕製程(液體與玻璃接觸之工藝,wet process)來製作作為光學元件之透鏡的情況下,在將防反射膜塗佈(coat)於透鏡表面為止之期間,會產生於該透鏡表面出現風化()或模糊、或暗傷明顯化這樣的問題,上述濕製程包括針對玻璃物品之磨削工序、研磨工序、基於清洗液之清洗工序、基於漂洗液之漂洗工序以及保管工序等。
例如,關於光學特性(反常分散性或低分散性)優異的氟磷酸鹽玻璃,於使用水(去離子水或純水)作為處理液來進行處理(磨削、研磨、清洗、漂洗、保管等處理)之情況下,會產生下述問題:發生呈白色的風化(白)、呈干涉色的風化(青)、模糊,或暗傷明顯化,從而導致玻璃物品之表面品質之降低變得顯著。
因此,本發明之主要目的在於提供一種玻璃物品,其即使經過濕製程亦能維持高品質之表面。
本發明人為了解決上述技術問題,針對氟磷酸鹽玻璃進行了詳細的研究。具體而言,本發明人著眼於:使用DI
水或純水等水作為氟磷酸鹽玻璃之處理液之情況下,於氟磷酸鹽玻璃之表面附近發生變化。氟磷酸鹽玻璃一般具有磷(P)以及氧(O)結合而成之網眼結構,氟(F)等離子結合性強之成分會填埋該結構的間隙。本發明人發現,若氟磷酸鹽玻璃之表面與作為處理液之水接觸,則網眼結構雖不會受到較大的影響,但作為修飾成分之鹼土金屬成分、F成分會從玻璃表面向水溶出,水合氫離子(H3O+)或氫氧化物離子(OH-)等來源於水的離子容易進入玻璃內。此外,還發現該水合氫離子或氫氧化物離子等向玻璃內的移動會於氟磷酸鹽玻璃中導致呈白色之風化、呈干涉色之風化、模糊的發生或暗傷明顯化等。
並且,基於上述見解,本發明人想到,藉由使處理液中所含有之物質與玻璃中所含有之玻璃成分結合,生成難溶於水之化合物,從而使玻璃表面難溶化,可抑制水合氫離子或氫氧化物離子等向玻璃內移動。並且發現藉由於氟磷酸鹽玻璃之表面使難溶於水之化合物密集地存在,能解決上述技術問題,由此完成了本發明。
具體而言,發現藉由使用含有溶質及溶劑之處理液,使溶質之一部分與氟磷酸鹽玻璃表面所存在之玻璃成分結合,從而於與處理液接觸後的氟磷酸鹽玻璃之表面上形成難溶於溶劑的化合物,由此能將玻璃表面重建為如下程度,即,使玻璃表面相對於溶劑難溶化,能抑制溶劑中含有的氫向玻璃內移動(以水合氫離子、氫氧化物離子之形式移動)。
換言之,新創出一種方法,其中,使用作為由溶劑及溶質構成之溶液之處理液,將該溶質作為玻璃物品內之玻
璃成分之新的供給源。並且,新創出一種玻璃物品,其中,於玻璃物品之組成方面,關於可構成玻璃骨架之成分之含量,玻璃物品之表面側(較淺的部分)多於內部側(較深的部分)。
本發明之方法具有與專利文獻1、2那樣的抑制玻璃成分之溶出之以往觀點完全相反的觀點。即,本發明是基於將溶質作為玻璃成分的一個成分而導入這樣的思想而完成的。特別是,專利文獻3記載之技術與本發明是基於完全相反的思想而完成的。專利文獻3記載之技術是基於抑制玻璃物品與研磨液之間的化學反應而完成的。另一方面,本發明反而是基於較為積極地促進將處理液之溶質之一部分作為玻璃成分的一個成分而導入玻璃表面層這樣的化學反應而完成的。
此外,本發明中的處理液係指,針對玻璃進行磨削處理、研磨處理、清洗處理、漂洗處理、以及保管處理之任意一個以上的處理時所使用之液體,例如磨削液、研磨液、清洗液、漂洗液、保管液等。
將以上構成具體化之本發明之形態如下。
本發明之第一形態關於一種玻璃物品,其係含有P、Al、鹼土金屬、F以及O之玻璃物品,其特徵在於:關於P以及O之含量,玻璃物品之表面側多於玻璃物品之內部側,關於鹼土金屬之總含量以及F之含量,玻璃物品之表面側少於玻璃物品之內部側。
如第一形態所述的玻璃物品,本發明之第二形態之特徵在於:關於鹼土金屬之含量,玻璃物品之表面側少於玻璃物品之內部側。
如第一形態或第二形態所述的玻璃物品,本發明之第三形態之特徵在於:關於Al之含量,玻璃物品之表面側多於玻璃物品之內部側。
本發明之第四形態之特徵在於:如第一至第三形態中之任一形態所述的發明,上述玻璃物品為光學元件。
根據本發明,能提供一種即使經過濕製程亦能維持高品質之表面之玻璃物品。
第1圖係表示針對實施例1以及參考例之玻璃物品(玻璃基板)進行XPS(X射線光電子能譜法:X-ray Photoelectron Spectroscopy)之結果之圖,其係表示關於Al之結果之圖。(a)表示實施例1之結果,(b)表示參考例之結果。
第2圖係表示針對實施例1以及參考例之玻璃基板進行XPS之結果之圖,其係表示關於P之結果之圖。(a)表示實施例1之結果,(b)表示參考例之結果。
第3圖係表示針對實施例1以及參考例之玻璃基板進行XPS之結果之圖,其係表示關於O之結果之圖。(a)表示實施例1之結果,(b)表示參考例之結果。
第4圖係表示針對實施例1以及參考例之玻璃基板進行XPS之結果之圖,其係表示關於Ca之結果之圖。(a)表示實施例1之結果,(b)表示參考例之結果。
第5圖係表示針對實施例1以及參考例之玻璃基板進行XPS之結果之圖,其係表示關於Sr之結果之圖。(a)表示實施例1之
結果,(b)表示參考例之結果。
第6圖係表示針對實施例1以及參考例之玻璃基板進行XPS之結果之圖,其係表示關於F之結果之圖。(a)表示實施例1之結果,(b)表示參考例之結果。
第7圖係表示針對實施例1之玻璃基板進行XPS之結果之圖,其係表示關於Ba之結果之圖。
第8圖係表示針對實施例1之玻璃基板進行XPS之結果之圖,其係表示關於Mg之結果之圖。
第9圖係表示針對使用玻璃1而製成之玻璃基板進行XPS之結果之圖,其係表示關於O之結果之圖。
第10圖係表示針對使用玻璃α而製成之玻璃基板進行XPS之結果之圖,其係表示關於O之結果之圖。
以下,對本發明之實施形態進行說明。
於本實施形態中,按如下順序進行說明。下文中,關於未在說明書中特別說明之事項,可使用公知之技術。
1.玻璃物品之製造方法
A)玻璃物品之準備
B)針對玻璃物品之加工
a)CG加工
b)平滑處理(Smoothing)
c)研磨加工
d)缺陷發生抑制處理
e)第一清洗
f)第一漂洗
g)定心加工
h)第二清洗
i)第二漂洗
C)玻璃物品之保管
D)其它(成膜等)
2.玻璃物品
3.實施形態所產生之效果
4.變形例
此外,於本實施形態中,對將本發明之構成用於後述的缺陷發生抑制處理中使用的處理液之情況、以及適用於清洗液、漂洗液以及保管液之情況進行說明。如上所述,於本發明中,“處理液”除了係指於缺陷發生抑制處理中使用的液體之外,亦係包括“清洗液”、“保管液”之液體,其係用於玻璃表面之品質降低之預防處理之液體。此外,如文字所表述的那樣,“清洗液”係指作為清洗用途之液體,例如亦包括含有清潔劑之液體,亦包括用於沖洗清洗液、特別係清潔劑之漂洗液。
<1.玻璃物品之製造方法>
A)玻璃物品之準備
本實施形態之玻璃物品係指光學元件本身、或其材料(玻璃素材)或成為製品前的階段之中間物。作為玻璃素材,可示例出精密壓製成型用預成型體(preform)等。作為該玻璃物品,只要係由含有P、Al、鹼土金屬、F以及O作為玻璃成分之玻璃構
成、且具有之後能作為光學元件出廠程度之品質,則對於素材以及形狀就無特別限定。於本實施形態中,對將氟磷酸鹽玻璃用作玻璃物品之情況進行說明。此外,對該玻璃物品之組成沒有特別限定。
B)針對玻璃物品之加工(處理)
a)CG加工
針對形成為近似於最終形狀之光學元件之形狀之玻璃物品(例如光學元件胚料(blank)),進行曲面成型(curve generating)加工(CG加工),其中,進行球面加工、復曲面(toric surface)加工以及自由曲面加工作為切削/磨削方法。進行CG加工之工序亦被稱為粗削工序。
b)平滑處理
針對已進行了CG加工之玻璃物品進行平滑處理。該平滑處理係為了修整因CG加工而變粗糙之玻璃物品表面而進行的工序。CG加工以及平滑處理亦係之後的研磨工序之前階段之研磨,亦稱為磨削加工。於該磨削加工中,一邊供給磨削液一邊對玻璃物品表面(透鏡面等)進行磨削加工。該磨削液係含有表面活性劑等的液體,其用於提高磨削加工時之潤滑性、冷卻被加工物。
c)研磨
加工接下來,於研磨工序中,使用與透鏡形狀略呈反轉之
形狀之研磨工具,一邊供給供給研磨液一邊對透鏡面進行研磨加工,從而精加工為平滑之面。該研磨液例如係包含粒徑為數μm之研磨粒(氧化鈰顆粒、氧化鋯顆粒等)之液體。
此外,亦可利用精密壓製成型代替上述之a)CG加工、b)平滑處理、以及c)研磨加工來進行玻璃物品(透鏡等)之加工。
d)缺陷發生抑制處理
如上所述,於製造玻璃物品時之各工序中,玻璃物品之表面之品質有可能降低。並且,為了抑制玻璃物品之表面品質之降低,有時需使用環境負荷大之物質。
為了消除上述各問題,於本實施形態中,進行缺陷發生抑制處理,其中,使用處理液對上述玻璃物品進行處理。以下,進行詳細說明。
首先,處理液係由溶劑以及溶質構成的溶液。並且,於使處理液與玻璃物品接觸而進行缺陷發生抑制處理時,將該溶質作為玻璃物品內之玻璃成分之新的供給源。進一步而言,使該溶質之一部分與玻璃物品之表面附近之玻璃成分自由地結合,從而使其能作為玻璃成分而自由地加入玻璃表面層。
對上述內容進行具體說明,於使用本實施形態中之氟磷酸鹽玻璃之玻璃物品之情況下,作為玻璃骨架(網絡形成物:Network Former),主要係藉由P、O、Al等之離子分別結合而形成網眼。這些物質為玻璃成分,主要構成玻璃骨架,因此亦將這些成分稱為“玻璃骨架物質”。並且,於該網眼之間隙部分存在CaFx、SrFx、BaFx等玻璃成分。亦將這些成分稱為
“修飾物質”。當然,P、O、Al等之離子有時亦為修飾物質,下文中,對使用這些離子作為玻璃骨架物質之情況進行說明。
針對缺陷發生抑制處理前的玻璃物品,若如以往之保管工序那樣為浸漬於純水之狀態,則存在於玻璃表面附近之修飾物質會在純水中溶出。並且,源於水之物質(例如H+、OH-)會進入修飾物質溶出之部分。其結果,金屬化合物所代表之修飾物質溶出,從而導致玻璃物品之表面之耐久性降低,在之後的玻璃物品之製造工序中會產生缺陷或使缺陷明顯化。此外,為了便於說明而命名為“缺陷發生抑制處理”,本處理係用於抑制缺陷之產生或明顯化。
然而,藉由進行本實施形態之缺陷發生抑制處理,雖然修飾物質向處理液(以下亦稱為“溶液”)之溶劑溶出,但例如磷酸根離子這樣的處理液中之溶質之一部分會與玻璃成分結合。即,玻璃骨架物質與處理液中之溶質之一部分再次結合,從而使玻璃骨架緻密。此外,作為其它機理,可舉出:未構成網眼結構之氧化鋁(氧化狀態之Al)或其它Al向磷酸鋁(磷酸鹽狀態之Al)變化,伴隨於此,該磷酸鋁重新進入網眼結構。無論何種機理,其結果均能抑制玻璃物品之表面之耐久性之降低,能抑制在之後的玻璃物品之製造工序產生缺陷。
此外,藉由進行本實施形態之缺陷發生抑制處理,與處理液接觸後的玻璃物品之表面被重建為與及處理液接觸前的表面不同的表面,於玻璃表面形成了作為難溶於溶劑之化合物之磷酸鋁,玻璃表面相對於溶劑難溶。暫且,重建之表面能抑制處理液中所含有的導致玻璃表面之品質之降低之成
分、即氫從玻璃表面向玻璃內移動。
此外,處理液具有pH之緩衝作用較佳。於本實施形態之情況下,玻璃物品為由氟磷酸鹽玻璃構成物件,所以處理液為磷酸鹽水溶液較佳。即,使用溶劑為水、溶質為磷酸鹽之溶液較佳。
作為其理由,如下所述。首先,磷酸鹽水溶液為緩衝液,能使pH之變動平穩(mild)。如此,能減少H+、H3O+以及OH-進入玻璃物品中之可能性。
此外,對於處理液而言,如上所述,以往之處理液(DI水或純水等)會給玻璃物品表面帶來較大的品質劣化之影響。本來,本領域技術人員應該認為水或以水為基底(base)之處理液不一定理想。但是,本發明人於首次得到上述見解之基礎上,反而將水用作溶劑。
藉由本發明人深入的研究,最終想到了一種處理液,其藉由將作為能形成玻璃骨架物質之物質之溶質加入作為水之溶劑中,從而能排除上述影響。藉由該處理液,能使玻璃物品所包含之成分會於水中溶出之玻璃類型之玻璃物品亦具備抑製表面之品質劣化的功能。
水是使用便利性極為優異的物質。假設於處理液為IPA等有機化合物之情況下,亦會發生氣化時之有害性、惡臭這樣的問題。此外,若特意為了處理液(清洗液、保管液)而使用有機化合物,則會導致廢液處理之成本增加,進一步會給光學元件等玻璃製品之價格帶來較大的影響。因此,考慮到作業人員之安全、對環境之擔心,作為處理液不使用有機化合物
而使用水係極為理想的。
鑑於此,若如本實施形態這樣使用氟磷酸鹽玻璃,則可使用水作為處理液之溶劑,於此基礎上,如上述那樣地將可作為玻璃物品內之玻璃成分之新的供給源之化合物以溶質之形式加入到水中,藉由該方法能消除上述問題點。其結果,能確保操作之安全性並減少對環境之負荷,並且能抑制玻璃物品之表面之品質劣化。此外,有時並不要求玻璃物品之整個表面具有高品質。例如,即使光學元件之光學功能面以外之面、例如相當於光學透鏡之邊緣()之面等明顯出現暗傷或產生風化,亦不會導致作為光學元件之性能之降低。因此,於本實施形態中,於提到玻璃物品之表面時,係指玻璃物品之表面中之包括至少要求高品質之面(例如光學元件之光學功能面)的面,可並不一定係指玻璃物品之整個表面。此外,光學功能面意味著用於作為光學元件之控制對象之光之透過、折射、反射、衍射等的面。光學元件之光學功能面大多如透鏡之光學功能面那樣為玻璃物品的表面。
此外,作為本實施形態之其它理想例,可舉出處理液為含有與玻璃骨架物質中所包含之成分同種類之離子之水溶液之情況。具體而言,玻璃物品為含有P之玻璃物品,處理液之溶劑為水,處理液之溶質含有磷酸鹽。
此外,同種類之離子係指相同之離子或與該相同離子處於平衡關係之離子,於本實施形態提到時為磷酸根離子。即,上述內容係指作為玻璃物品中所含有之成分之P以及O於從玻璃物品溶出時形成磷酸根離子的狀態。此外,該情況
下,處理液所含有之“相同離子”係指PxOy n-(其中,x、y、n為自然數)例如PO4 3-;“與相同離子處於平衡關係之離子”係指與PxOy n-為電離平衡之離子,例如除PO4 3-之外,還包括HPO4 2-、H2PO4 -之離子。
此外,本實施形態中之處理液之pH較佳為3~9.8、更佳為5~9、進而更佳為6~8、進一步更佳為6.5~7.5、更進一步更佳為6.6~7.3。若為該範圍之pH,則玻璃物品中所含有之成分不會過度從玻璃物品溶出。特別係於處理液為磷酸鹽水溶液之情況下,磷酸鹽水溶液中存在3階段之解離平衡狀態,pH之變動減少的係pH=2.15、7.20、12.38這3個狀態。其中,覆蓋pH=7.20之pH為5以上且9以下這一範圍較佳。此外,於本實施形態中,更佳的實施形態係使用含有磷酸根離子PO4 3-、且pH被控制於7左右的水溶液作為處理液。
以下,對本實施形態中之處理液之具體例進行詳細說明。
處理液係含有溶質以及溶劑之溶液,於本實施形態中,較佳為,例如使用含有磷酸根離子PxOy n-例如PO4 3-及鹼金屬離子之水溶液作為處理液,並藉由這些離子來控制水溶液之pH。該用途之處理液含有作為溶質之磷酸鹽及作為溶劑之水。對於磷酸鹽沒有特別限制,可舉出磷酸二氫鈉(NaH2PO4)、磷酸氫二鈉(Na2HPO4)、磷酸鈉(Na3PO4)、磷酸二氫鉀(KH2PO4)、磷酸氫鉀(KH2PO4)以及磷酸鉀(K3PO4)等。但是,若使用如三聚磷酸鈉(sTTP Na5P3O10)那樣的為磷酸化合物但具有螯合效果(chelate effect)之物質(螯合物)作為溶質,則金屬離子會進入具
有螯合效果之物質,玻璃表面之品質劣化。因此,不向處理液中加入具有螯合效果之物質較佳,處理液不含有具有螯合效果之物質較佳。處理液可係於溶劑中溶解有磷酸鹽等溶質之溶液,亦可係於溶劑加入酸及鹼使其中和從而與溶質溶解於溶劑之狀態同樣之溶液。任一種情況下,處理液均含有溶質及溶劑。
作為處理液之具體例,例如可舉出下述處理液:將磷酸二氫鈉及磷酸氫二鈉以莫耳比1:1的比例混合,按照使磷之濃度及鈉之濃度分別為10~1000ppm之範圍的方式將混合物導入DI水或純水內,由此得到處理液。或,還可製作規定濃度之磷酸二氫鈉水溶液及規定濃度之磷酸氫二鈉水溶液,將這些水溶液混合。此時,若提高磷酸二氫鈉之導入比率,則處理液之pH變小;若提高磷酸氫二鈉之導入比率,則處理液之pH有變大的趨勢。因此,藉由調整磷酸成分與鹼成分之導入比率,能容易地調整處理液之pH。
此外,處理液之溫度沒有特別限定,例如能於包括常溫之5℃~60℃之範圍內適當地使用。
於上述之處理液中,作為溶質之磷酸鹽基於其解離常數而電離,因此存在有磷酸根離子(H2PO4 -、HPO3 2-、PO4 3-等)。若玻璃物品(加工後的玻璃素材)與處理液接觸,則於玻璃物品之表面附近存在磷酸根離子,因此該磷酸根離子於玻璃表面與玻璃成分之至少一種例如Al結合。Al成分具有形成玻璃之網眼結構之作用,因此溶質之一部分即本實施形態中之磷酸根離子重新結合於從與處理液接觸之前就已經存在於玻璃物品內的網眼結構,於玻璃表面形成作為難溶於水之化合物之磷酸
鋁,從而使玻璃表面相對於水難溶化。
此外,作為其它機理,可舉出:未構成網眼結構之氧化鋁向磷酸鋁變化,伴隨於此,該磷酸鋁重新進入網眼結構。無論何種機理,這樣之重新結合均僅發生於玻璃物品或玻璃素材之表面附近。其結果,能抑制導致玻璃物品之品質降低之溶劑中之氫、例如水合氫離子(H3O+)或氫氧化物離子(OH-)等向玻璃物品內移動。
換言之,與處理液接觸後的玻璃物品之表面被重建為與及處理液接觸前的表面不同的表面,於玻璃表面形成作為難溶於溶劑之化合物之磷酸鋁,使玻璃表面相對於溶劑難溶化。並且,重建後的表面能抑制處理液所含有之導致玻璃表面之品質降低之成分、即氫從玻璃表面向玻璃內移動。特別係於處理液之溶劑為水之情況下,能抑制水中所含有之水合氫離子或氫氧化物離子等的氫向玻璃內移動。
此外,上述玻璃表面之難溶化係從玻璃表面與處理液接觸後的瞬間開始的。由此,玻璃表面之難溶化於初期階段急劇地進行,所以即使與處理液之接觸時間較短亦能充分地進行難溶化。因此,只要使玻璃表面與處理液接觸,即使接觸時間較短之情況,亦能得到上述效果。其結果,能抑制氫向玻璃內移動。
與此相對,於處理液為水(DI水或純水等)之情況下,不具有與存在於玻璃表面之玻璃成分結合而生成難溶性化合物之溶質,因此不會發生玻璃表面之重建。因此,無法抑制水中存在的氫向玻璃內移動,其結果,會產生呈白色的風化、
呈干涉色的風化、模糊,或暗傷明顯化。
然而,於玻璃物品內,填埋存在於網眼結構之間隙之離子結合性之化合物(例如鹼土金屬元素之氟化物)容易於處理液中溶出的情況下,因這些化合物之溶出而於玻璃結構中形成間隙。因此,導致玻璃表面之品質降低之氫更容易從處理液中進入玻璃內。其結果,玻璃表面之品質降低進一步加快。
然而,於本實施形態中,即使於這樣的玻璃成分容易溶出之情況下,磷酸根離子等溶質之一部分會優先於導致玻璃表面之品質降低之氫而進入因這些成分之溶出而形成的間隙,並與形成網眼結構之Al結合,使玻璃表面相對於溶劑難溶化。
一般而言,構成玻璃之成分流出至處理液不理想。然而,於本實施形態中,反而於鹼土金屬成分或F成分溶出之情況下,由於能抑制導致玻璃表面之品質降低之氫從處理液向玻璃內移動,因此能抑制玻璃表面之品質降低。
此外,難溶性化合物之形成(玻璃表面之難溶化)是於玻璃之表面附近產生的,該難溶性化合物之形成基於溶質之一部分例如磷酸根離子與玻璃成分之至少一種的結合。具體而言,這樣的結構形成於從表面開始向深度方向之10nm以內。因此,可認為這樣的結構基本不會影響玻璃物品之光學特性(折射率、色散值等)。
此外,Zn於與處理液接觸之前的玻璃中未形成網眼結構,其是以所謂的修飾成分而存在的。然而,於與處理液接觸後的玻璃之表面中,其會與被導入玻璃物品內之溶質之一
部分結合,能形成難溶於水之物質。因此,於氟磷酸鹽玻璃中含有Zn之情況下,於玻璃物品之表面可形成難溶於水之物質(磷酸鋅),所以更佳。
此外,於本實施形態中,選擇水作為溶劑。如上所述,於處理液為水之情況下,水合氫離子或氫氧化物離子等會從氟磷酸鹽玻璃之表面向玻璃內移動,導致玻璃表面之品質降低,因此不理想。
使用異丙醇(IPA)作為處理液亦能抑制氟磷酸鹽玻璃之表面品質之降低,然而,有機溶劑給環境帶來的負荷較大,成本亦較高。此外,由於有機溶劑多具有揮發性,所以需可充分進行排氣之作業環境。此外,還需從廢氣除去揮發性氣體之過濾裝置。若能使用水作為溶劑,則不需上述措施。此外,水比IPA之類的有機溶劑成本低,所以作為處理液之溶劑是適宜的。
如上所述,處理液中使用水之情況下,既有優點亦有缺點。然而,於本實施形態中,藉由使用上述處理液,處理液之溶質與玻璃物品之表面原本存在的玻璃成分結合,能抑制處理液中之氫等向玻璃內移動。因此,能僅享受選擇水作為溶劑時之優點,所以反而能選擇以往不適於保管氟磷酸鹽玻璃之水作為溶劑。
於本實施形態中,處理液具有pH之緩衝作用較佳。玻璃表面處之溶質之一部分與玻璃成分之結合是消耗溶質之一部分而形成的。因此,可說處理液之溶質係形成於玻璃表面之難溶性化合物之原料供給源。因此,溶質之一部分(例如
與玻璃物品之表面接觸之液體中之磷酸根離子(例如PO4 3-))於與玻璃表面之Al成分等重新結合而被消耗之情況下,根據緩衝作用,新的磷酸根離子(PO4 3-)亦被供給至處理液中。此外,即使係處理液中之氫離子增加的情況下,亦能減少該變動。
藉由能對錶面附近之元素之種類以及結合狀態進行比較的方法,能判斷於與處理液接觸後的玻璃物品之表面係否形成有如上述那樣的結構。於本實施形態中,例如可藉由如下所示的方法進行判斷。
首先,準備與處理液接觸之前的玻璃物品、以及與處理液接觸後的玻璃物品。藉由使用X射線光電子能譜分析裝置測定準備好的玻璃物品之試料之表面,由此得到XPS能譜。以XPS能譜之形式檢測得到的光電子之能量反映了存在於試料表面附近之元素之種類及結合狀態。因此,關於各元素,藉由考慮光電子之能量值及峰值之偏移等,能推斷表面附近處之元素之存在狀態。
於本實施形態中,對藉由XPS得到的表示各元素之結合狀態之特定之波峰進行解析,比較與處理液接觸前的試料及接觸後的試料。並且,例如於溶質中含有P以及O之情況下,針對接觸前的試料與接觸後的試料,對錶示P及O之結合、與P、O及其他金屬之結合之波峰的強度進行比較。比較之結果,對於接觸後的試料而言,峰強度變高的情況下,判斷為於玻璃物品之表面,由於與處理液之接觸,溶質之一部分(P以及O、即磷酸根離子)與玻璃物品之玻璃成分(Al及其他金屬)於玻璃物品之表面附近結合。進行定量,則由XPS能譜之各元素之波形
及基線圍起之區域之面積比為各元素的存在比。對於特定之元素,於存在結合狀態不同之物質之情況下,可將XPS能譜波形分離為每種結合狀態之高斯函數型波形,由這些高斯函數型波形及基線圍起的各區域之面積比為處於各結合狀態之元素的存在比。
於X射線光電子能譜分析法(XPS)中,無法檢測氫元素,但係玻璃素材或玻璃物品之表面處的氫元素之定量例如可藉由二次離子質譜(SIMS:secondary ion mass spectrometry)來測定。因此,若係基於SIMS之分析,則藉由對與處理液接觸前的玻璃物品之分析結果、以及與處理液接觸後的玻璃物品之分析結果進行比較,從而能直接地確認氫向處理中之玻璃內之移動受到抑制。
於如上所述的缺陷發生抑制處理中所使用的之理液亦可作為研磨液、清洗液、漂洗液以及保管液而適用。因此,於製造本發明之玻璃物品時,不需一定將缺陷發生抑制處理設置為獨立之工藝,藉由於研磨加工、清洗工序、漂洗工序以及保管工序之過程中使用規定之處理液,能並行實施缺陷發生抑制處理。
以上係本實施形態中之d)缺陷發生抑制處理。之後,進行e)第一清洗。
e)第一清洗(工序)
為了除去附著於進行了研磨加工之玻璃物品之表面上的附著物(研磨液或研磨劑等),針對玻璃物品進行清洗。對於該清
洗,可使用公知之方法,利用於作為本實施形態之主要特徵之上述d)缺陷發生抑制處理中所使用之處理液加入了清潔劑之液體來進行清洗較佳。具體而言,藉由將研磨加工後的玻璃物品(光學透鏡)承載於夾具上,藉由將其浸漬於存積有清洗液之清洗槽中來進行清洗(清洗工序),上述清洗液是藉由於上述處理液中添加清潔劑或表面活性劑而得到的。此時,較佳為,從清洗槽之底面周圍向清洗液以規定之頻率(例如50kHz)施加超聲波從而使清洗液振動,由此來進行超聲波清洗。能於複數個槽中以所期望的次數進行該清洗。
f)第一漂洗(工序)
於第一清洗工序結束後,為了沖洗附著於玻璃物品之表面上的清洗液,針對玻璃物品進行第一漂洗工序。第一漂洗工序可使用公知之方法,利用於作為本實施形態之主要特徵之d)缺陷發生抑制處理中所使用之處理液來進行漂洗工序較佳。此外,第一漂洗工序可作為第一清洗工序中所包含之一系列工藝來進行。
具體而言,將上述清洗工序後的光學透鏡承載於
夾具上,將其浸漬於存積有作為上述處理液之漂洗液之漂洗槽,由此來進行漂洗(漂洗工序)。此時,較佳為,向漂洗液以規定之頻率(例如50kHz)施加超聲波從而使水溶液振動,由此來進行超聲波清洗。能於複數個槽中以所期望之次數進行該漂洗工序,且不是必須施加超聲波。
g)定心加工
定心加工係將由研磨加工或精密壓製成型而得到的玻璃物品之外周部以光軸為中心磨削成所期望的形狀之工序。於該工序中,一邊供給定心液一邊對玻璃物品之外周部進行磨削。與磨削液同樣,該定心液亦用於提高定心時之潤滑性、冷卻被加工物。藉由進行定心加工,玻璃物品之外周形狀形成為將玻璃物品製成透鏡時之光軸作為中心的正圓形。關於定心加工之具體方法,適用本申請人之專利第4084919號說明書所述的公知之方法即可。
h)第二清洗(工序)
於進行了定心加工後,為了除去附著於玻璃物品之加工液或淤渣(sludge),對玻璃物品進行清洗。對於該清洗,可使用公知之方法,較佳為,與第一清洗同樣地利用於作為本實施形態之主要特徵之缺陷發生抑制處理中使用的處理液或於處理液中加入了清潔劑之液體,由此來進行清洗。
i)第二漂洗(工序)
之後,為了沖洗附著於玻璃物品之表面之清洗液,針對玻璃物品進行第二漂洗工序。對於漂洗工序,可使用公知之方法,較佳為,與第一漂洗同樣地利用於作為本實施形態之主要特徵之缺陷發生抑制處理中所使用之處理液來進行第二漂洗工序。此外,第二漂洗工序可作為第二清洗工序所包含之一系列工藝來進行。
上述的磨削加工、研磨加工以及定心加工於玻璃物品之製造方法中相當於處理工序。於本實施形態中,上述的處理液能作為磨削液以及研磨液中的任一種或兩種而使用。如此,能抑制因處理工序而導致之風化、模糊或暗傷等所帶來的玻璃物品之品質之降低。此外,於本實施形態中,使用水作為處理液之溶劑。另一方面,因為上述的定心液通常使用油系之液體,因此無需一定將處理液用作定心液。
上述的清洗工序以及漂洗工序於玻璃物品之製造方法中亦相當於處理工序。於本實施形態中,較佳為,將上述處理液作為清洗液以及漂洗液中的任一種或兩種而使用。如此,能抑制因處理工序而導致之風化、模糊或暗傷等所帶來的玻璃物品之品質之降低。該情況下,處理液可根據用途而含有清潔劑等,不含有具有螯合效果之物質較理想。
藉由以上工序來製造本實施形態之玻璃物品。該玻璃物品可作為光學元件,這自不必而言,其亦能作為形成光學元件前的中間物來使用。此外,該玻璃物品亦可用作要求高表面品質之精密壓製成型用預成型體。
C)玻璃物品之保管
於進行了上述的研磨、清洗、漂洗等各種處理後,或於各種處理之中途,可經由保管工序,該保管工序係使玻璃物品之至少一部分之表面與含有溶質及溶劑之保管液接觸由此來保管玻璃素材或玻璃物品之工序。此時,作為保管液,使用上述處理液較佳。
例如,於為了除去附著於研磨加工後的玻璃素材(玻璃物品)之研磨劑或研磨液而對玻璃素材進行清洗之情況下,若於移至清洗工序期間經過一定時間,則殘存於玻璃表面之研磨劑或研磨液乾燥而固著於玻璃表面,於清洗工序中難以容易地將其除去。該情況下,藉由將研磨加工後的玻璃素材保管於保管液中,從而能避免研磨劑或研磨液之固著。
因此,於本實施形態中,於玻璃素材之研磨工序後進行保管工序較佳。此外,於本實施形態中,於研磨工序之中途進行保管工序較佳。
對於保管工序後的玻璃物品,為了除去於上一工序中附著於玻璃表面之研磨劑或研磨液、或保管工序中所接觸的保管液,利用清洗液來進行清洗,進一步為了將清洗液沖掉而以漂洗液進行漂洗,之後進行乾燥。
D)其他(成膜等)
進行本實施形態之漂洗工序之後,將玻璃物品浸漬於存積有IPA(異丙醇)之脫水槽中,將透鏡表面之漂洗液置換為IPA從而將玻璃表面之漂洗液除去。最後,於蒸氣槽中進行IPA蒸氣乾燥(乾燥工序)。乾燥後,可基於需要於玻璃物品之表面進行防反射膜等的成膜。可於成膜之前進行使玻璃物品之表面清潔化之工序、即上述的清洗工序。成膜方法可採用公知之方法。
<2.玻璃物品>
本實施形態之特徵在於:於進行缺陷發生抑制處理後的玻
璃物品中,結構方面具有較大的特徵。具體而言,於玻璃物品中,與處理液直接接觸之部分(即最外表面側之部分)、與其它部分(即玻璃物品之內部側之部分)之間在組成方面具有較大不同。
然而,有時於玻璃制光學元件之表面塗佈有防反射膜等、或於玻璃表面塗佈有塗佈物。這樣的塗層或塗佈物與進行了塗佈之玻璃或塗佈有塗佈物之玻璃於性質方面不同。
即使表面側及內部側之間於組成方面具有較大不同,本實施形態之玻璃物品之表面側與塗層或塗佈物可明確地區分開。因此,即使於玻璃表面存在塗層或塗佈物等異質之物質,於本實施形態中,塗層或塗佈物亦不包括於玻璃物品中。
於玻璃物品之表面,要求高表面品質之部分係進行了光學研磨之面即光學研磨面、或光學元件之光學功能面;於精密壓製成型用預成型體中,係藉由精密壓製成型而成為光學功能面之面。因此,於本實施形態中,玻璃物品之表面側係指玻璃物品之要求高表面品質之面之表面側,例如光學研磨面、光學功能面、形成於光學功能面之面等之表面側。又,玻璃物品之內部側係指與上述表面側相比處於深層部之部分。對於內部側之自最外表面之深度,以下會進行說明。
眾所週知,光學功能面係使光透過、折射、衍射、反射、部分反射之面,入射至該面之光不發生散射較佳。表面缺陷係光之散射原因,因此於光學功能面中要求抑制缺陷發生。
當然,於玻璃物品之要求高表面品質之面之外,亦可使以下所說明的表面側及內部側之預定之關係成立。
首先,本實施形態之玻璃物品中,從特定之玻璃成分之觀點出發,使玻璃物品之表面側之含量與玻璃物品之內部側之含量之間產生分佈。若舉出具體例,如本實施形態中所使用之利用了氟磷酸鹽玻璃之玻璃物品,含有P、Al、鹼土金屬、F及O之玻璃物品之情況下,於第1形態中,對於P及O之含量,玻璃物品之表面側(較淺的部分)多於玻璃物品之內部側(較深的部分)。對於Al之含量而言,玻璃物品之表面側(較淺的部分)多於玻璃物品之內部側(較深的部分)較佳。另一方面,對於鹼土金屬之總含量及F之含量,玻璃物品之表面側少於玻璃物品之內部側。如第2形態,對於鹼土金屬之含量,玻璃物品之表面側少於玻璃物品之內部側較佳。
於第3形態中,對於P、Al及O之含量,玻璃物品之表面側(較淺的部分)多於玻璃物品之內部側(較深的部分)。另一方面,對於鹼土金屬及F之含量,玻璃物品之表面側少於玻璃物品之內部側。即,玻璃物品之表面側與內部側同樣存在有P、Al及O。
此處,玻璃物品之表面側係指玻璃物品之自最外表面深度為4nm~5nm為止的範圍。玻璃物品之內部側係指以玻璃物品之最外表面(濺射(sputter)前之最外表面)為基準從100nm深度到104nm~105nm深度為止的部分。
P、Al、鹼土金屬、F及O之定量是藉由XPS求出各元素之存在比來進行的。於XPS波形中,在相當於元素特有之束縛能(亦稱為結合能或Binding Energy)之位置出現來源於各元素的光譜。對於每一個檢測出的元素,求出由來源於各元素
之XPS波形及基線圍成之區域的面積。並且,每個元素之上述面積之比為各元素之存在比。按照存在比之合計為100%之方式對各元素之存在比進行標準化,則可得到以原子%(atomic%)表示之各元素之存在量、即各元素的含量。關於特定之元素,對玻璃物品之表面側及內部側之含量、存在量進行比較之情況下,這些含量、存在量係基於原子%(atomic%)表示的量。關於玻璃物品之最外表面,進行各元素之定量時,將C、N等污染物(試料污染(contamination))除外,然後求出各元素之存在比。另一方面,可認為於真空腔室內藉由濺射對玻璃表面進行挖掘,在所形成的面上幾乎沒有污染物之附著,因此可藉由XPS求出檢測到之元素之存在比。
又,玻璃物品之要求高表面品質之面(光學功能面、形成於光學功能面之面等)例如藉由與上述處理液接觸而進行了處理,因此無需對要求高表面品質之面之整個區域進行XPS分析來調查表面側及內部側之各元素之組成比、結合狀態,只要針對要求高表面品質之面之至少一處進行XPS分析,由此來調查表面側及內部側之各元素之組成比、或調查結合狀態即可。
作為其理由,可認為係因為修飾物質(鹼土金屬及F)雖然會向處理液之溶劑溶出,但玻璃骨架物質(P、Al及O)及處理液之溶質(例如磷酸鹽)重新結合,從而使玻璃骨架緻密。其結果,本實施形態之玻璃物品可發揮與<1.玻璃物品之製造方法>所述的效果同樣之效果。
此外,作為本實施形態中之使用了氟磷酸鹽玻璃
之玻璃物品,以下玻璃物品是適宜的。
.含有Al及鹼土金屬之玻璃物品(鹼土類金屬較佳為Mg、Ca、Sr及Ba之中之至少一種。)
.含有Zn之玻璃物品.含有稀土元素之玻璃物品
當然,亦可為進一步含有上述之外之物質之玻璃物品。
此外,於氟磷酸鹽玻璃中,將構成玻璃之玻璃成分區分為陽離子成分及陰離子成分之情況下,眾所週知,P、Al、鹼土金屬、Zn及稀土元素為陽離子,O及F為陰離子。
玻璃物品含有稀土元素成分之情況下,以原子%表示,將內部側之稀土元素之總含量設為RE(in)、將表面側之稀土元素之總含量設為RE(su)時,RE(su)相對於RE(in)之比(RE(su)/RE(in))為3以下,從抑制玻璃物品表面之缺陷發生、維持高品質之表面之角度出發,這是理想的。若將玻璃浸漬於DI水或純水,則如上所述,容易於水中溶出之成分選擇性溶出,難以於水中溶出之稀土元素殘留於玻璃表面,因此玻璃之表面側之稀土元素之存在量增加,玻璃表面發生白濁等,從而導致表面品質降低。例如,於後述的玻璃C中,將玻璃浸漬於純水中,從而導致比(RE(su)/RE(in))超過5。相對於此,若比(RE(su)/RE(in))為3以下,則可良好地維持玻璃表面之品質。從良好地維持玻璃表面之品質之角度出發,比(RE(su)/RE(in))更佳為2.5以下、進而更佳為2.0以下、進一步更佳為1.5以下。
無論是否存在稀土元素,以原子%表示,將內部側之O之含量設為O(in)、將表面側之O之含量設為O(su)時,可認為O(su)相對於O(in)之比(O(su)/O(in))係表示玻璃表面處之玻
璃骨架之疏密的基準之一。
例如,將F-之含量為80陰離子%以上、O2-之含量為20陰離子%以下之玻璃浸漬於pH為7左右之磷酸鹽水溶液時,於浸漬前的玻璃中,比(O(su)/O(in))小於2.0,與此相對,浸漬後的比(O(su)/O(in))為2.0以上。因此,從維持高品質之玻璃表面之角度出發,比(O(su)/O(in))較佳為2.0以上。從維持高品質之玻璃表面之角度出發,比(O(su)/O(in))更佳為2.1以上、進而更佳為2.2以上、進一步更佳為2.4以上。
於本實施形態中,於玻璃物品之表面,作為修飾物質之F向處理液之溶劑溶出,玻璃骨架物質(P、Al及O)與處理液之溶質(例如磷酸鹽)重新結合,可得到表面側之F之含量少於內部側之F之含量的玻璃物品。如後述的表7所示,於使用磷酸鹽水溶液進行了處理之玻璃物品(玻璃C)中,比(表面側之F之含量/內部側之F之含量)為0.80以下,與此相對,使用乙醇對研磨後的面進行擦拭從而去除了污垢之玻璃物品中,比(表面側之F之含量/內部側之F之含量)超過0.80。又,如表9所示,對於使用磷酸鹽水溶液進行了處理之玻璃物品(玻璃D),比(表面側之F之含量/內部側之F之含量)為0.80以下。
如此,比(表面側之F之含量/內部側之F之含量)係玻璃物品表面相對於水之難溶化之指標之一,因此於本實施形態中,比(表面側之F之含量/內部側之F之含量)較佳為0.80以下、更佳為0.75以下、進而更佳為0.70以下。
又,本實施形態之玻璃物品為含有F及O之玻璃物品,從得到具有優異的光學特性(低分散性或異常部分散性)之
玻璃之角度出發,F之含量為20陰離子%以上、O之含量為80陰離子%以下較佳。特別是,F之含量為55陰離子%以上、且O之含量為45陰離子%以下更佳,F之含量為70陰離子%以上、O之含量為30陰離子%以下進而更佳,F之含量為80陰離子%以上、O之含量為20陰離子%以下更進一步更佳,F之含量為85陰離子%以上、O之含量為15陰離子%以下更加進一步更佳。
玻璃物品之組成於深度方向具有分佈。玻璃物品之最外表面之組成與玻璃物品之內部之組成不同。玻璃物品內之組成與深度一同連續地發生變化,自最外表面之深度達到某一程度深度時,深度即使變化,組成亦為恆定。因此,於深度方向具有一定組成之範圍可認為係具有玻璃本來之組成之部分、即相當於主體(bulk)之部分。上述F、O之含量分別為該主體部分中之含量。主體部分之組成可藉由下述方法測定得到。藉由濺射對玻璃物品之表面進行挖掘,於挖掘面處藉由XPS對檢測到之各元素之存在比進行測定。若即使挖掘至較深處,所檢測到之元素之種類、各元素之存在比並未發生變化,則該元素之存在比為主體部分之組成。主體部分之組成均勻,為恆定之組成。
於未對部位進行特定之情況下提起玻璃物品之組成或玻璃成分之含量時,意味著該主體部分中之組成或玻璃成分之含量。
如上所述,玻璃物品之主體部分中之組成或玻璃成分之含量能以陽離子%、陰離子%表示之形式來進行表示。例如,於決定阿貝數之組成方面較重要之因素為F、O之含量的
比。因此,考慮到阿貝數表現之情況下,最好利用陰離子%來表示F之含量、O之含量。如此,對於玻璃物品整體之性質,以陽離子%、陰離子%來表示更容易把握與玻璃組成之關係。
玻璃物品之主體部分中之組成、或玻璃成分之含量可藉由ICP-AES法、ICP-MS法、原子吸光光度法等來進行定量。
氟磷酸鹽玻璃之情況下,玻璃骨架物質之Al或修飾物質之Ca、Sr與F結合。若滿足上述範圍,則會表現出:於玻璃骨架物質中,Al與F之間之結合被切斷,再次充分地形成Al與O之間之結合,以代替金屬氟化物作為修飾物質之形式溶出。
伴隨於此,關於氧化狀態之Al及磷酸鹽狀態之Al之總含量,玻璃物品之表面側多於玻璃物品之內部側較佳。又,關於磷酸鹽狀態之Al之含量,玻璃物品之表面側多於玻璃物品之內部側較佳。關於氧化狀態之Al及磷酸鹽狀態之Al之含量,玻璃物品之表面側多於玻璃物品之內部側較佳。若於缺陷發生抑制處理之前,則Al與F結合,該部分形成為玻璃骨架之末端。但是,於缺陷發生抑制處理之後,如上所述,Al與F之間結合被切斷,於Al與O之間重新形成結合,基於該結合,新的玻璃骨架連續不斷地形成。其結果,氧化狀態之Al及磷酸鹽狀態之Al的總含量、磷酸鹽狀態之Al之含量於與處理液接觸之玻璃物品之表面側多於玻璃物品之內部側。又,對於氧化狀態之Al及磷酸鹽狀態之Al之含量,與處理液接觸之表面側即玻璃物品之表面側多於玻璃物品之內部側較佳。此外,氧化狀態之
Al意味著與氧直接結合之狀態之Al;磷酸鹽狀態之Al意味著與PxOy之P直接結合之狀態之Al。其中,x、y為自然數。此外,於XPS能譜中,來源於氧化狀態之Al之波形於束縛能為74.07eV附近具有波峰,來源於磷酸鹽狀態之Al之波形於束縛能為74.93eV附近具有波峰。存在氧化狀態之Al及磷酸鹽狀態之Al之情況下,XPS能譜之波形為來源於氧化狀態之Al之波形與來源於磷酸鹽狀態之Al之波形疊加而成的波形。進一步存在具有氧化狀態、磷酸鹽狀態以外之結合狀態之Al之情況下,波形中進一步重疊有來源於氧化狀態、磷酸鹽狀態以外之結合狀態之Al之波形。因此,藉由對XPS之測定數據進行處理,可利用如上所述的XPS之分析結果來判斷Al為氧化狀態還係為磷酸鹽狀態。
進一步,關於氧化狀態之Al及磷酸鹽狀態之Al之總含量,以原子%表示,將Al之含量(總量)設為Al(all)、將氧化狀態之Al之含量設為Al(ox)、將磷酸鹽狀態之Al之含量設為Al(ph)時,於表面側Al(ox)及Al(ph)之總量相對於Al(all)之比((Al(ox)+Al(ph))/Al(all))較佳為0.5以上;即,於表面側,處於氧化狀態或磷酸鹽狀態之任一種狀態之Al佔據Al之總量之中之一半以上,這從使玻璃表面相對於水等難溶化之方面考慮是較佳的。從使玻璃表面相對於水等而難溶化之方面考慮,比((Al(ox)+Al(ph))/Al(all))更佳為0.55以上、進而更佳為0.60以上。
與此相同,關於氟化狀態之鹼土金屬之含量,玻璃物品之表面側少於玻璃物品之內部側。
具有上述組成之玻璃物品之表面之霧度值為1%以下,可極為有效地抑制缺陷發生。霧度值之較佳之範圍為0.5%以下、更佳的範圍為0.1%以下、進而更佳為0.0%。
本實施形態中之玻璃物品極其適合作為光學元件(例如光學玻璃物品透鏡)。當然,作為其它具體例,可舉出球面透鏡、非球面透鏡、微透鏡等各種透鏡;衍射光柵、具備衍射光柵之透鏡、透鏡陣列、光學稜鏡等。又,從形狀方面考慮,可舉出凹彎月形透鏡、雙凹透鏡、平凹透鏡、凸彎月形透鏡、雙凸透鏡、平凸透鏡等。
此外,針對這些透鏡,基於需要可設置防反射膜、全反射膜、部分反射膜、具有分光特性之膜等光學薄膜或多層膜,從而得到光學元件。
又,上述光學元件適合作為高性能且小型之攝影光學系統之部件,其適合於數位相機(digital still camera)、數位視訊攝影機(digital video camera)、移動電話搭載相機、車載相機等攝影光學系統。
又,上述玻璃物品之中,對於具有研磨面、特別係光學研磨面之玻璃物品而言,液體處理後之表面品質降低容易引起深刻之問題。
因此,上述玻璃物品較佳為經由包括研磨之工序而製作得到的玻璃物品、即具有研磨面之玻璃物品,更佳為具有光學研磨面之玻璃物品。因此,上述玻璃物品較佳為具有光學研磨面之光學元件。
<3.由實施形態產生之效果>
於上述實施形態中,藉由使玻璃物品與處理液接觸,從而使處理液所含有的溶質之一部分與存在於玻璃表面之玻璃成分結合,於玻璃表面形成相對於處理液為難溶性之化合物(玻璃表面之難溶化),使其與氟磷酸鹽玻璃原本所具有的網眼結構一體化。如此,與和處理液接觸前相比,於玻璃物品之表面附近會存在有更加緻密之網眼結構。該網眼結構具有較強之結合,因此難以與溶劑反應。因此,溶劑為水之情況下,可抑制溶劑中之水合氫離子或氫氧化物離子等向玻璃內移動。
特別係於氟磷酸鹽玻璃中,被認為以離子或離子結合性化合物之形式存在於網眼結構之間隙之元素(鹼金屬元素、鹼土金屬元素、氟等)在處理液中容易溶出之情況下,溶質之一部分進入因溶出而形成之玻璃結構中之間隙並與玻璃成分結合,從而可將玻璃表面重建為處理液中之氫難以向玻璃內移動之部分,可進一步抑制氫向玻璃內移動。
又,對於構成玻璃物品之氟磷酸鹽玻璃,採用磷酸鹽作為處理液之溶質之情況下,於氟磷酸鹽玻璃中,作為網眼結構之主成分之含有P及O這兩種元素之磷酸根離子(PO4 3-等)被導入至玻璃內。因此,被導入至玻璃內之磷酸根離子與玻璃成分結合,從而可抑制玻璃表面之品質降低。
又,藉由採用被認為不適於氟磷酸鹽玻璃之處理之水作為處理液之溶劑,可減小環境負荷,並且能以低成本製作得到處理液。進一步,可使處理液具有pH之緩衝作用,因此可將處理液中之與玻璃成分結合之溶質之一部分之濃度保持
恆定,可穩定地得到抑制玻璃表面之品質降低之效果。又,藉由使pH之範圍為特定之範圍,從而可進一步抑制玻璃成分之溶出。
其結果,可提供一種品質降低之可能性預先得以減少且即使經由濕製程亦能維持高品質之表面之玻璃物品、這種玻璃物品之製造方法以及作為品質降低之預防處理方法之玻璃物品之缺陷發生抑制方法。
<4.變形例>
以下對上述本實施形態以外之變形例進行敘述。
(玻璃物品之等級)
如上所述,作為本實施形態中之玻璃物品沒有特別限定,適用本發明時,即使為耐暗傷性(DNaOH)較低之玻璃物品,亦可減輕由處理液所帶來的對玻璃物品表面之不良影響。特別係對於因暗傷之明顯化等而容易產生品質降低之玻璃類型(即耐暗傷性低之玻璃類型),適用本發明是適宜的。具體而言,特別適合因空氣中之保存或水中之保存而產生由風化、模糊之發生或暗傷之明顯化等而導致之品質降低這樣的玻璃類型(耐暗傷性低之玻璃類型)。又,使用水作為處理液(磨削液、研磨液、清洗液、漂洗液等)之情況下,特別適合於由風化、模糊之發生或暗傷之明顯化等而導致之品質降低這樣的玻璃類型(耐暗傷性低之玻璃類型)。
(使用了有機化合物之處理液)
對於使用水溶液作為處理液時之優點如上所述,但只要可接受溶質作為玻璃骨架之一員,則亦可使用採用了有機化合物之處理液。
(磷酸鹽水溶液以外之處理液)
若可接受溶質作為玻璃骨架之一員,則對於處理液沒有特別限定。例如溶質可為基於酸及鹼之組合之鹽。又,溶質與玻璃成分之其中一種結合,因此由玻璃成分所含有的元素構成更佳。作為磷酸鹽水溶液以外之處理液,可舉出例如硅酸鹽水溶液,此時,玻璃物品較佳為硅酸鹽玻璃物品。又,亦可為硼硅酸鹽水溶液。又,亦可使用加入了磷酸鹽及硼硅酸鹽之水溶液作為處理液。
又,亦可向作為緩衝液所使用之化合物(乙酸、檸檬酸、鄰苯二甲酸等)之水溶液混合適當之化合物,並將其作為處理液。其中,包含具有螯合功能之溶質之液體有可能使玻璃物品之表面品質降低,因此作為處理液是不理想的。
(進行缺陷發生抑制處理之時機)
於本實施形態中,於c)研磨加工後進行缺陷發生抑制處理。但是,該處理只要係於發生玻璃物品之缺陷、或該缺陷明顯化之前進行則可於任意之時機進行。例如,可與保存工序一併進行缺陷發生抑制處理。對於研磨工序、清洗工序或漂洗工序,玻璃物品與處理液接觸之時間短,但是表面之難溶化瞬間
產生,因此可發揮本發明之效果。對光學元件進行磨削、研磨來製造之情況下,要求高品質之光學功能面最終藉由研磨工序創造得到。即使於研磨工序前玻璃表面之品質發生劣化,只要藉由研磨工序將品質劣化之表面除去則仍可得到具有高品質之表面。表面品質之劣化中,尤其會成為問題之係研磨工序後或研磨工序之最終階段之光學功能面的品質劣化。因此,缺陷發生抑制處理於研磨工序後的工序、或包括研磨工序之最終階段之研磨工序中進行較佳。利用精密壓製成型來製造光學元件之情況下,精密壓製成型用預成型體之表面品質之良否會對光學元件之光學功能面之品質的良否產生較大影響。因此,於精密壓製成型用預成型體之研磨工序之最終階段或研磨工序後的預成型體清洗工序、漂洗工序進行缺陷發生抑制處理較佳。
(缺陷發生抑制處理條件之多樣性)
此外,為了實現上述實施形態之效果之條件因玻璃物品之玻璃類型等的不同而有所不同。於本說明書中,主要針對玻璃物品為氟磷酸鹽玻璃之情況進行了舉例。根據不同之玻璃物品之玻璃類型,有可能於處理液為磷酸鹽水溶液時無法發揮本發明之效果。
儘管如此,本發明之技術思想在於“使處理液中之溶質為重新供給玻璃物品內之玻璃成分之來源,將溶質之一部分(例如磷酸根離子)作為玻璃成分加入從而使其作為玻璃物品之一員”,該思想本身具有保護價值。具體的缺陷發生抑制處理條件(溶劑、溶質、處理溫度、處理pH、與處理液之接觸時
間等)以使用包括與玻璃物品之玻璃骨架物質相同之物質之物質為中心進行調查,從而使本領域技術人員能把握每一個玻璃物品之玻璃類型。
(玻璃物品之製造方法)
於上述的實施形態中,對玻璃素材進行磨削加工及研磨加工由此來製造光學透鏡,但光學透鏡亦可藉由壓製成型、例如精密壓製成型法製造得到。該成型法為如下所示的方法。首先,將預成型為球狀或橢圓狀等預定形狀之玻璃素材供給至由上模及下模構成之成型模具之間,將玻璃素材與成型模具一同進行加熱。加熱後,於使玻璃素材軟化之狀態下使用上下之成型模具進行壓製,從而使玻璃素材變形。其後,玻璃素材達到玻璃化轉變溫度以下之後,從成型模具取出,由此得到作為玻璃物品之光學透鏡。
又,該精密壓製成型法還包括下述方法:對於在向成型模具內供給之前已於模具外進行了預熱之玻璃素材,將其供給至加熱至預定溫度之成型模具後,對玻璃素材進行壓製成型,玻璃素材達到玻璃化轉變溫度以下之後,從成型模具中取出。
又,對藉由上述精密壓製成型法等壓製成型所得到的光學透鏡之外周進行定心加工之情況下,只要與上述實施形態之研磨透鏡之情況相同即可。定心加工後,對附著於透鏡之定心液進行清洗時,可使用上述處理液作為清洗液及漂洗液之任意一種或兩種。又,於由壓製成型得到的光學透鏡上形成
覆膜之前進行清洗工序之情況下,亦可使用上述處理液作為清洗液及漂洗液之任意一種或兩種。
進一步,利用精密壓製成型方法製造光學透鏡之情況下,於製造工序中,為了防止玻璃素材與成型模具之熱粘,有時於玻璃素材之表面形成硬質碳膜等薄膜。於該成膜過程之前一工序進行清洗,進行該清洗之情況下,亦可使用上述處理液作為清洗液及漂洗液之任意一種或兩種
(玻璃物品之組成)
接著,對氟磷酸鹽玻璃之組成例進行說明,但本實施形態中所使用之玻璃並不限於這些組成例之玻璃。此外,這些組成例為主體部分之組成。
氟磷酸鹽玻璃之第1較佳玻璃(以下稱為玻璃1)係F之含量為55陰離子%以上、O之含量為45陰離子%以下之玻璃,即其係含有55陰離子%以上之F-、45陰離子%以下之O2-之玻璃。使玻璃表面與水接觸時,表面品質之降低隨著玻璃中之F之含量之增加而變得更為顯著。因此,本實施形態之效果於F之含量較多的玻璃中更為顯著。因此,對於玻璃1,更佳的玻璃係含有70陰離子%以上之F-、30陰離子%以下之O2-之玻璃,進而更佳的玻璃係含有80陰離子%以上之F-、20陰離子%以下之O2-之玻璃,進一步更佳的玻璃係含有85陰離子%以上之F-、15陰離子%以下之O2-之玻璃。於玻璃1之中,更佳的玻璃係含有1~35陽離子%之P5+、10~40陽離子%之Al3+、0~25陽離子%之Li+、55~99陰離子%之F-、1~45陰離子%之O2-作為玻璃成
分之氟磷酸鹽玻璃(玻璃1A)。進一步,於玻璃1A之中,更佳的玻璃(玻璃1B)係含有3~25陽離子%之P5+、超過30陽離子%且40陽離子%以下之Al3+、0~20陽離子%之Li+、65~99陰離子%之F-、1~35陰離子%之O2-作為玻璃成分之氟磷酸鹽玻璃。進一步,於玻璃1B中,從可得到色散更低的玻璃之方面考慮,F-之含量之下限值為70陰離子%之玻璃較佳、F-之含量之下限值為80陰離子%之玻璃更佳、F-之含量之下限值為85陽離子%之玻璃進而更佳。
玻璃1、玻璃1A、玻璃1B之任一種均進而更佳為除上述成分之外、以陽離子%表示還含有0~15%之Mg2+、0~35%之Ca2+、0~25%之Sr2+、0~20%之Ba2+、0~10%之Na+、0~10%之K+、合計為0~12%之稀土離子之玻璃。其中,稀土離子之總含量之上限值較佳為10%、更佳為7%、進而更佳為5%。又,稀土離子之總含量之下限值較佳為0.1%。又,含有3~35%之Ca2+之玻璃較佳。作為稀土離子,不會使玻璃著色之Y3+、Gd3+、La3+、Yb3+、Lu3+之任一種較佳;它們的總含量較佳為0.1陽離子%以上、較佳為12陽離子%以下。其中,使Y3+、Gd3+、La3+及Yb3+之總含量為0.1~10陽離子%較佳、0.1~7陽離子%更佳、0.1~5陽離子%進而更佳。並且,於這些稀土離子之中,從維持玻璃之穩定性之方面考慮,含有Y3+較佳,較佳為含有0.1~12陽離子%之Y3+,更佳為含有0.1~10陽離子%之Y3+,進而更佳為含有0.1~7陽離子%之Y3+,進一步更佳為含有0.1~5陽離子%之Y3+。
玻璃1(包括玻璃1A、玻璃1B)之阿貝數νd較佳為78
以上、更佳為80以上、進而更佳為85以上、進一步更佳為90以上、更進一步更佳為93以上。阿貝數νd之上限自然由上述組成而決定,但以100以下為基準。阿貝數νd基本依存於玻璃中之F之含量,隨著F之含量之增加,阿貝數νd亦增加。因此,越係阿貝數νd大之玻璃,與水接觸時之表面品質之降低越顯著。因此,越係阿貝數νd大的玻璃,本實施形態之效果越為顯著。
P5+具有形成玻璃之網眼結構之功能。從維持玻璃之穩定性、抑制玻璃溶解時之揮發而得到光學性均勻之玻璃這樣的方面考慮,使P5+之含量為上述範圍較佳。
Al3+具有提高玻璃之穩定性之作用,其係在與溶質之一部分結合而形成相對於水等溶劑為難溶性之化合物之方面有用的成分。從得到這樣的作用之方面考慮,使Al3+之含量為上述範圍較佳。
Li+可使玻璃熔液之粘性降低,但其降低液相溫度之作用非常強,結果會使液相溫度之玻璃之粘度增大,於形成熔融玻璃時具有抑制波筋發生之作用。又,亦具有降低玻璃化轉變溫度之作用。從得到這種作用之方面考慮,使Li+之含量為上述範圍。Li+之含量之較佳之下限為0.1陽離子%較佳。
F-係用於向玻璃賦予低分散性、異常分散性之必要成分。從得到所期望的低分散性、異常分散性這樣的方面考慮,使F-之含量為上述範圍較佳。
玻璃1中之陰離子成分實質上由F-及O2-構成。除此之外,亦可導入少量之Cl-作為陰離子成分。熔融玻璃從白金系管流出時,玻璃於管外周面溢出從而成為波筋等發生之主要原
因,但藉由添加Cl-,可得到減少玻璃熔液之溢出之效果。
從實現熱穩定性優異的玻璃這樣的方面考慮,使F-及O2-之總含量以陰離子%表示為95%以上較佳。
從改善玻璃之熱穩定性、耐水性這樣的方面考慮,使Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Na+、K+各成分之含量為上述範圍較佳。
對於Y3+,藉由少量之導入可期待玻璃之熱穩定性提高,但若過量導入,則玻璃之熔融溫度上昇,會助長從熔融玻璃之揮發、並且會使玻璃之熱穩定性降低。因此,使Y3+之含量為上述範圍較佳。Y3+之含量之更佳的範圍為0.1~12陽離子%、進而更佳的範圍為0~10陽離子%、進一步更佳的範圍為0.1~7陽離子%、更進一步更佳的範圍為0.1~5陽離子%。
除此之外,出於折射率之調整等目的,可導入少量之La3+、Gd3+、Zr4+、Zn2+。或亦可導入Yb3+、Lu3+。
B3+會顯著助長玻璃之揮發性,因此使B3+之含量為0~1%較佳、實質不含有B3+更佳。此外,“實質不含有”包括完全不含有B3+之情況,亦指即使含有B3+亦係不會助長玻璃之揮發性之程度的微量。
Pb、As、Cd、Tl、Te、Cr、Se、U、Th係環境負荷大之物質,因此不導入至玻璃中較佳。
玻璃1中,Sc、Hf、Ge這樣的成分不是必要的。Sc、Hf、Ge係昂貴之成分,因此不導入其較佳。又,Lu並非必要成分、且係昂貴之成分,因此從減少玻璃物品之原料成本之方面考慮,不導入至玻璃中較佳。玻璃1於可見區域之較寬的波段
中顯示出優異的透光性。從活用這種性質之方面考慮,不導入Cu、Cr、V、Fe、Ni、Co、Nd、Er、Tb、Eu等會導致著色之物質較佳。
折射率nd之較佳的範圍為1.42~1.53。此外,從抑制玻璃1之揮發性、侵蝕性這樣的方面考慮,期望使O2-之含量相對於P5+之含量的莫耳比O2-/P5+為3.5以上、即7/2以上。
氟磷酸鹽玻璃之第2較佳玻璃(以下稱為玻璃2)為下述玻璃,其中,以原子%表示,含有0.1%~6%之P、0.8%~22%之Al、1%~20%之O、30%~60%之F,Ca、Sr及Ba之總含量超過0原子%,P及Al之總量除以F之含量之值((P+Al)/F)為0.1~0.4。
於玻璃2中,含有1原子%~20原子%之Ca、1原子%~20原子%之Sr、1原子%~20原子%之Ba、30原子%~60原子%之F、1原子%~20原子%之O、0原子%~10原子%之Mg、0原子%~10原子%之Y較佳。藉由玻璃2,可得到阿貝數νd為90~100之玻璃。
此外,從維持玻璃之熱穩定性之方面考慮,玻璃1、玻璃1A、玻璃1B、玻璃2之任一種均係O2-之含量相對於P5+之含量的莫耳比O2-/P5+為2.5以上較佳、為2.8以上更佳、為2.9以上進而更佳、為3以上進一步更佳。
此外,於上述的實施形態中,舉出使用了氟磷酸鹽玻璃之玻璃物品作為示例。但是,本發明亦能適用於由除此以外的物質構成之玻璃物品。
以下對使用硼酸鹽玻璃物品作為玻璃物品之示例進行敘
述。
硼酸鹽玻璃物品含有B。並且,此時,溶劑為水,溶質包括硼酸鹽。此時,作為溶質,可進一步含有磷酸鹽。
此外,作為本實施形態中之硼酸鹽玻璃物品,以下玻璃物品是適合的。
.含有鹼土金屬及Zn之玻璃物品
.含有稀土金屬(稀土元素)之玻璃物品
.含有鹼金屬之玻璃物品
當然,亦可為進一步含有上述以外的物質之玻璃物品,與氟磷酸鹽玻璃同樣,可為含有F之玻璃物品。
以上對本發明之實施形態進行了說明,但本發明不受上述實施形態之任何限定,於不脫離本發明之要點之範圍內可進行各種各樣的改變。
【實施例】
接著,示出實施例對本發明進行具體說明。當然,本發明並不限於以下實施例。
(實施例1)
首先,作為玻璃物品,使用圓盤狀之平面玻璃基板(直徑43.7mm、厚度5mm)。該平面基板已經進行了研磨加工,具有光學研磨面。又,該玻璃基板之玻璃材料係含有5.4陽離子%之P5+、33.7陽離子%之Al3+、1.0陽離子%之Li+、1.2陽離子%之Na+、6.8陽離子%之Mg2+、28.7陽離子%之Ca2+、17.2陽離子%之Sr2+、4.7陽離子%之Ba2+、1.3陽離子%之Y3+作為陽離子成
分,含有91.6陰離子%之F-、8.2陰離子%之O2-、0.2陰離子%之Cl-作為陰離子成分之氟磷酸鹽玻璃(莫耳比O2-/P5+=3.5),折射率nd為1.433、阿貝數νd為96(稱為玻璃A)。此處,上述的玻璃組成、光學特性為上述玻璃基板之主體部分之組成、特性。
對於以原子%(atomic%)表示之玻璃A之組成,P之含量為1.64%、Al之含量為10.21%、Mg之含量為2.06%、Ca之含量為8.69%、Sr之含量為5.21%、Ba之含量為1.42%、Li之含量為0.3%、Na之含量為0.36%、Y之含量為0.39%、F之含量為63.85%、O之含量為5.72%、Cl之含量為0.14%。
然後,將該玻璃基板浸漬於作為處理液之磷酸鹽水溶液。此外,作為磷酸鹽水溶液,使用了按照使NaH2PO4與Na2HPO4之莫耳比為1:1並調整為pH7.0之方式製作得到的水溶液。又,處理液中之磷(P)濃度及鈉(Na)濃度均為160ppm,處理液之溫度為16℃,浸漬時間合計為15小時。
(參考例)
於參考例中,使用乙醇直接對實施例1中之研磨後的玻璃基板之表面進行擦拭,從而去除附著於玻璃表面之漿料或淤渣。將如此得到的玻璃基板作為參考例。因此,參考例之玻璃基板未與磷酸鹽水溶液接觸。除此之外,使用與實施例1相同之手法製作得到玻璃基板。此外,於玻璃物品之量產中,使用乙醇對研磨後不久之玻璃表面進行擦拭從而去除會成為固著之原因之研磨磨料粒等的作業會使生產率降低,因此這樣的方法於實際應用方面不理想。
(評價)
使用乙醇對實施例1中得到的玻璃基板之表面進行擦拭後,針對實施例1及參考例之各玻璃基板,進行XPS能譜之測定,對玻璃基板之表面附近(4~5nm)所含有的元素之種類及結合狀態進行評價。又,為了進行比較,對組成及玻璃基板之內部(自表面起100nm左右)亦進行元素之種類及結合狀態之評價。此外,對玻璃基板之內部進行測定時,藉由濺射將表面削去100nm左右。
又,XPS之測定條件如下。
激發X射線:Al mono
檢測區域:φ100μm
飛離角(take-off angle(TOA)):45deg
檢測深度:虛線:4nm~5nm、實線:100nm(濺射)
濺射條件:Ar+ 2.0kV
濺射速率:約5nm/min(SiO2換算)
藉由上述測定條件,可對存在於玻璃基板、即玻璃物品之表面側及內部側之元素之種類、各元素之存在比及結合狀態進行評價。
此外,第1圖~第6圖係示出進行了XPS之結果之曲線圖,(a)表示實施例1之結果、(b)表示參考例之結果。於玻璃基板之組成之中,第1圖為示出Al2p之結果之曲線圖、第2圖為示出P2s之結果之曲線圖、第3圖為示出O1s之結果之曲線圖、
第4圖為示出Ca2p之結果之曲線圖、第5圖為示出Sr3p3/2之結果之曲線圖、第6圖為示出F1s之結果之曲線圖。此外,第7圖~第8圖僅示出了實施例1之結果。第7圖為示出Ba3d5/2之結果之曲線圖、第8圖為示出Mg1s之結果之曲線圖。
第1圖~第3圖係關於在氟磷酸鹽玻璃中形成網眼結構之元素Al、P、O之結果。於各圖中,由實線表示的玻璃內部之XPS能譜並未受到處理液之影響,因此可認為實施例1與參考例示出了大致相同之光譜。
與參考例(各圖(b))相比,實施例1(各圖(a))中,相比於玻璃基板之內部,於玻璃基板之表面處形成網眼結構之元素(P、Al及O)之峰強度顯著較高。可認為,這是因為玻璃基板之表面與處理液接觸,從而將溶質之一部分導入玻璃基板內,與玻璃成分結合,結果使顯示結合之峰強度變高。該結果表明於玻璃基板之表面形成了難溶性化合物(磷酸鋁)。
另一方面,第4圖~第6圖係關於存在於網眼結構之間隙之元素之結果。與第1圖~第3圖相反,相比於參考例(各圖(b)),實施例1(各圖(a))中,於玻璃基板之表面處鹼土金屬及F之峰強度顯著低於玻璃基板之內部。可認為這是由於以下兩個原因。其中一個原因係有鹼土金屬元素及氟從玻璃表面向處理液流出之可能性。另一個原因係有下述可能性:磷酸根離子於表面附近與網眼結構之Al結合,結果使表面處之鹼土金屬元素及氟之比例相對減少。無論係哪一種理由,結果均顯示出於表面形成了難溶性化合物(磷酸鋁)。
又,第7圖~第8圖亦係關於實施例1中之存在於網
眼結構之間隙之元素之結果,其示出了與第4圖(a)~第6圖(a)同樣之傾向。
特別係於第2圖~第3圖中,於實施例1與參考例之間,不僅係峰強度,峰位置亦產生了顯著之差異。於第2圖中,於實施例1(第2圖(a))中,相比於參考例(第2圖(b)),起因於金屬及POx之間之結合之峰強度極端增加,峰位置從起因於P2O5之波峰產生偏移。同樣,形成網眼結構之Al(第1圖(a))或O(第3圖(a))之峰強度亦增大,於O(第3圖(a))中,起因於金屬與POx之間之結合之峰強度極端增加,峰位置從起因於金屬與O之間之結合之波峰產生偏移。這表明由Al、P及O構成之網眼結構於玻璃表面有所增加。
進一步,利用於上述的實施例1及參考例相同之方法分別製作玻璃基板,對其深度方向進行二次離子質譜分析(SIMS)。其結果為,實施例1之試料(浸漬於磷酸鹽水溶液之試料)及參考例之試料(未浸漬於磷酸鹽水溶液之試料)中,氫之二次離子強度均顯示出了從表面開始逐漸降低、於某一深度之後基本達到恆定值之傾向。因此,實施例1中之處理液中之氫向玻璃內之移動與不發生處理液中之氫之移動的參考例為相同等級,這表明處理液中所含有的氫向玻璃內之移動受到抑制。
進一步,於實施例1中確認到,藉由在處理液中之浸漬,可防止玻璃表面上的研磨磨料粒之固著、並且可維持沒有模糊且高品質之玻璃表面。
接著,對玻璃A進行磨削從而加工為透鏡形狀,進一步使用研磨液進行光學研磨,從而製作得到光學透鏡。研磨
液是藉由使研磨磨料粒分散於上述處理液中而得到的。研磨後,將與上述處理液相同種類之液體作為保存液,將透鏡浸漬於該保存液之中進行保存。進一步,從保存液中取出透鏡,利用於與上述處理液相同種類之液體中加入了清洗劑之液體將附著於透鏡表面之異物清洗、除去,進一步將與上述處理液相同種類之液體作為漂洗液對透鏡進行漂洗。並且於最後利用IPA(異丙醇)對透鏡進行處理,使其乾燥從而得到表面沒有模糊且清潔之透鏡。
(每種玻璃類型之實施例及比較例)
接著,對每種玻璃類型之實施例及比較例之結果進行敘述。
(實施例2~18)
首先,對於作為試料之玻璃物品,使用與實施例1相同之由玻璃A構成之圓盤狀平面玻璃基板(直徑43.7mm、厚度5mm)。該平面基板已經進行了研磨加工,且具有光學研磨面。
然後,將該玻璃基板浸漬於表1所示的處理液。又,磷酸鹽水溶液之溫度為16℃、浸漬時間合計為15小時。此外,作為參考,處理液中之元素分析濃度亦記載於表1。
對於上述的進行了保存處理之玻璃物品,利用如下所示的方法對保存前後的重量變化值(△Wt(mg))及保存後的霧度值(%)進行評價。又,藉由目視來評價於玻璃物品之表面是否產生缺陷。進一步,求出進行上述處理前後的處理液之pH。結果列於表1。
(重量變化值)
重量變化值係藉由下述方法計算出的:對浸漬於處理液前後的試料之重量進行計測,以各自的計測結果之差分之形式計算求出。重量變化值較大時,暗傷擴大的可能性高,因此重量變化值較小較佳。結果列於表1。
(霧度值)
霧度值係表示所謂的玻璃模糊之程度之值,數值越小則透明性越高,因而霧度值小較佳。具體而言,由霧度值(%)=Td/Tt×100(Td:擴散透過率、Tt:全光線透過率)之式特定。這樣的霧度值藉由下述方法測定:使用“日本光學硝子工業會標準JOGIS光學玻璃物品之化學耐久性之測定方法(表面法)07-1975”規定之霧度計,於處理液中浸漬預定時間後,使測定光垂直地透過玻璃材料試料之相對之兩個表面,由此來進行測定。結果列於表1。
【表1】
由表1可確認到,於一些實施例中,雖然存在少數觀察到呈干涉色的風化或白濁的徵兆之試料(表中以○進行標記),但總體而言是良好的(表中以◎進行標記)。
(比較例1~21)
與表2所示的處理液接觸,除此之外,與實施例2~18同樣地進行評價。結果列於表2。
【表2】
由表2可確認到,全部比較例之玻璃物品之表面均發生了白濁、風化、細微傷痕之顯現等缺陷。實施例2~18中,與實施例1同樣地得到了由玻璃A構成之表面沒有模糊且清潔之透鏡。
(實施例19~22)
作為玻璃材料,使用莫耳比O2-/P5+為3、折射率nd為1.497、阿貝數νd為81.6之氟磷酸鹽玻璃(稱為玻璃B),使其與表3所示的處理液接觸,除此之外,與實施例2~18同樣地進行評價,該氟磷酸鹽玻璃中,含有27.4陽離子%之P5+、20.9陽離子%之Al3+、8.3陽離子%之Mg2+、14.2陽離子%之Ca2+、16.9陽離子%之Sr2+、11.7陽離子%之Ba2+、0.6陽離子%之Y3+作為陽離子成分,含有62.9陰離子%之F-、37.1陰離子%之O2-作為陰離子成分。此外,玻璃基板之主體部分之組成為上述玻璃材料的組成。
對於以原子%(atomic%)表示的玻璃B之組成,P之含量為8.52%、Al之含量為6.5%、Mg之含量為2.58%、Ca之含量為4.42%、Sr之含量為5.26%、Ba之含量為3.64%、Y之含量為0.19%、F之含量為43.34%、O之含量為25.56%。
【表3】
由表3可確認到,於一些實施例中,雖然存在少數觀察到呈干涉色的風化或白濁之徵兆之試料,但總體而言是良好的。
接著,對玻璃B進行磨削從而加工為透鏡形狀,進一步使用研磨液進行光學研磨,從而製作得到光學透鏡。研磨液是藉由使研磨磨料粒分散於上述各處理液中而得到的。研磨後,將與上述處理液相同種類之液體作為保存液,將透鏡浸漬於該保存液之中進行保存。進一步,從保存液中取出透鏡,利用於與上述處理液相同種類之液體中加入了清洗劑之液體將附著於透鏡表面之異物清洗、除去,進一步將與上述處理液相同種類之液體作為漂洗液對透鏡進行漂洗。並且於最後利用IPA(異丙醇)對透鏡進行處理,使其乾燥從而得到表面沒有模糊且清潔之透鏡。
(比較例22~30)
與表4所示的處理液接觸,除此之外,與實施例19~22同樣地進行評價。結果列於表4。
【表4】
由表4可確認到,全部比較例之玻璃物品之表面均發生了白濁、渾濁、細微傷痕之顯現等缺陷。
此外,由表1~4所示的結果可確認到,處理液無需一定具有緩衝功能。又可確認到,處理液之pH無需一定處於上述範圍內。又,處理液中無需具有磷酸鹽作為溶質,例如可為磷酸(H3PO4)及氫氧化鈉(NaOH)之組合。
即,由第1圖~第8圖可知,只要按照溶質之一部分能與存在於玻璃物品之表面之玻璃成分結合之方式選定處理液即可。
此外,若考慮到表1~4所示的結果,處理液並非一定具有緩衝功能即可,處理液之pH並非一定為6以上8以下就是較佳的。需根據玻璃物品之玻璃類型來調整處理液及處理條件。然而,如第1圖~第8圖所示,於缺陷發生抑制處理時,只要處理液中之溶質能作為向玻璃物品重新供給玻璃成分之來源即可。即,本領域技術人員藉由調節pH、處理液之溶質或溶劑之種類,從而能適當設定條件以使處理液中之溶質與玻璃物品內之玻璃成分自由結合從而使其作為該玻璃成分(特別係玻璃骨架物質)自由地導入。結果為,對於可構成玻璃骨架之成分之含量,玻璃物品之表面側多於玻璃物品之內部側,這樣的構思正係本發明之很大的特徵。
(實施例23)
接著,使用折射率nd為1.437、阿貝數νd為95.1之氟磷酸玻璃(以下稱為玻璃C),準備7片與實施例1相同之具有光學研磨
面之圓盤狀之平面玻璃基板,上述氟磷酸玻璃中,以原子%(atomic%)表示含有1.89%之P、9.74%之Al、2.04%之Mg、8.55%之Ca、5.11%之Sr、1.4%之Ba、1.47%之Li、0.61%之Na、0.38%之Y、61.41%之F、7.28%之O、0.12%之Cl。
此外,玻璃C之莫耳比(O2-/P5+)為3.85,陽離子%、陰離子%表示之組成中,P5+之含量為6.06陽離子%、Al3+之含量為31.23陽離子%、Mg2+之含量為6.54陽離子%、Ca2+之含量為27.41陽離子%、Sr2+之含量為16.38陽離子%、Ba2+之含量為4.49陽離子%、Li+之含量為4.71陽離子%、Na+之含量為1.96陽離子%、Y3+之含量為1.22陽離子%,F-之含量為89.25陰離子%、O2-之含量為10.58陰離子%、Cl-之含量為0.17陰離子%。
此外,玻璃基板之主體部分之組成為上述玻璃材料之組成。
於以下所示的條件C-1至條件C-5之5種條件下分別對各基板進行處理。
(條件C-1)
首先,準備作為處理液之磷酸鹽水溶液。磷酸鹽水溶液為按照使NaH2PO4與Na2HPO4之莫耳比為1:1並調整為pH7.0之方式製作得到的水溶液。處理液中之磷(P)濃度及鈉(Na)濃度均為150ppm。
使用由7個槽構成之漂洗裝置,從第1槽至第3槽中加入上述處理液作為漂洗液,從第4槽至第6槽中加入異丙醇(IPA)作為漂洗液。
於第1槽、第2槽、第4槽、第5槽中進行超聲波清洗。將玻
璃基板依序浸漬於第1槽至第6槽,玻璃基板表面之清潔度得以提高。於第1槽至第6槽之各槽中,玻璃基板之浸漬時間均為100秒。又,於從第1槽至第6槽之各槽中,對於每個槽,使槽內之液體按照從槽內向過濾器、離子交換樹脂、槽內之方式進行循環,從而不會使作為漂洗液之功能降低。於第1槽至第6槽之各槽中,漂洗液之溫度均為室溫。第7槽被稱為蒸氣槽(Vapour槽)。於蒸氣槽中,於103℃進行60秒之基於異丙醇(IPA)之Vapour處理(IPA蒸氣乾燥處理),於清潔之狀態下對玻璃基板之表面進行乾燥。
(條件C-1+條件C-2)
於250℃對由條件C-1進行了漂洗之平面玻璃基板進行30分鐘之真空加熱(條件C-2)。條件C-2中,設想在將光學多層膜塗佈於光學研磨面時進行基板加熱。
(條件C-1+條件C-2+條件C-3)
進行條件C-2之真空加熱,並且導入氧、氬氣,使用熱電子離子槍,對平面玻璃基板之光學研磨面進行離子清潔(條件C-3)。條件C-3中,設想在將光學多層膜塗佈於光學研磨面時進行基板加熱。
(條件C-4)
將平面玻璃基板浸漬於與實施例1相同之磷酸鹽水溶液15小時。使磷酸鹽水溶液之溫度為16℃。磷酸鹽水溶液相當於保
存液。
(條件C-5)
將平面玻璃基板浸漬於與實施例1相同之磷酸鹽水溶液1分鐘。使磷酸鹽水溶液之溫度為16℃。
(試驗例A)
使用乙醇直接對研磨後的玻璃基板之表面進行擦拭,將附著於玻璃表面之漿料或淤渣除去。
(試驗例B)
將平面玻璃基板浸漬於16℃之純水15小時。
(評價)
針對於條件C-1~條件C-5之各條件下進行了處理之各玻璃基板,進行XPS能譜之測定,對玻璃基板之表面附近(4nm~5nm)所含有之元素之存在比及結合狀態進行了評價。又,為了進行比較,對於玻璃基板之內部(自表面起100nm左右)亦進行了XPS能譜之測定,對元素之存在比及結合狀態進行評價。此外,於對玻璃基板之內部進行測定時,藉由濺射將表面削去100nm左右。
XPS之測定條件與實施例1同樣。
於XPS能譜中,於元素特有之束縛能(BindingEnergy)之位置出現波峰。測定由這些波峰週邊之光譜
波形與光譜之基線所圍成之區域的面積,計算出每個元素之面積比,該比值為各元素之存在比。
單一元素處於單一之結合狀態之情況下,來源於該元素之XPS能譜之波形為高斯函數形。結合狀態並非單一、而係處於2個以上之結合狀態之情況下,XPS能譜之波形為峰位置稍有不同之2個以上之高斯函數形合成而成的形狀。因此,將由XPS得到的光譜波形分解(分離)為以對應於所設想的結合狀態之束縛能之位置作為波峰之兩種以上的高斯函數,求出由所得到的各高斯函數及基線圍成之區域之面積之比,由此可計算出各結合狀態之元素之存在比。XPS能譜分解(分離)為兩種以上之高斯函數隻要藉由最小二乘法等對各高斯函數中之常數進行擬合即可。
玻璃基板之內部(內部側)之元素之存在比、結合狀態於條件C-1~條件C-5、試驗例A、試驗例B之各條件下大致相同。因此,對於藉由條件C-1進行了處理之玻璃基板,將所得到的內部側之各元素之存在量及Al之每種結合狀態之存在量作為玻璃基板之內部側之各元素之存在量及Al之每種結合狀態的存在量。此處,存在量係除C、N等試料污染之外的剩餘元素之存在量,其以原子%(atomic%)表示。
[關於表5]
針對分別進行了條件C-1~C-5之處理之玻璃基板進行XPS測定,表5中示出了玻璃基板之表面側之P、Al、Mg、Ca、Sr、Ba、F、O之各存在量及內部側之各元素之存在量的比例。
由表5可知,於使用磷酸鹽水溶液進行了處理之任一條件下,P、Al、O之存在量之比例分別超過了1.0,表面側之存在量多於內部側的存在量。Mg、Ca、Sr、Ba、F之各存在量之比例以及Mg、Ca、Sr、Ba之合計存在量(總含量)的比例均小於1.0,表面側之存在量少於內部側之存在量。
進行了條件C-1~C-5之處理之各玻璃基板之光學研磨面之霧度值為0.0%、重量變化量為1.6×10-3mg/(cm2.hour)以下。
[關於表6]
針對分別進行了條件C-1~C-5之處理之玻璃基板、及試驗例B之玻璃基板進行XPS測定,表6中示出了由測定結果求出的玻璃基板之表面側之Y之存在量及內部側之Y之存在量之比例。
【表6】
由表6可知,對於使用磷酸鹽水溶液進行處理之條件C-1~C-5,Y之表面側之存在量相對於內部側之存在量的比例(表面側之存在量/內部側之存在量)為1.13以下,與此相對,於表面發生白濁之試驗例B中,比例(表面側之存在量/內部側之存在量)為5.13、顯示出極大的值。
[關於表7]
針對分別進行了條件C-1~C-5之處理之玻璃基板、及試驗例A之玻璃基板進行XPS測定,表7中示出了由測定結果求出的玻璃基板之表面側之O之存在量及內部側之O之存在量的比例、以及玻璃基板之表面側之F之存在量及內部側之F之存在量的比例。
【表7】
由表7可知,對於使用磷酸鹽水溶液進行處理之條件C-1~C-5,O之表面側之存在量相對於內部側之存在量的比例(表面側之存在量/內部側之存在量)為2.45~4.45、顯示出較高的值。另一方面,關於試驗例A,比例(表面側之存在量/內部側之存在量)為1.91,小於2.0。
又,對於使用磷酸鹽水溶液進行處理之條件C-1~C-5,F之表面側之存在量相對於內部側之存在量的比例(表面側之存在量/內部側之存在量)為0.13~0.68、顯示出0.80以下的值。另一方面,關於試驗例A,比例(表面側之存在量/內部側之存在量)為0.84,超過0.80。
[關於表8]
針對分別進行了條件C-1~C-5之處理之玻璃基板、及試驗例A之玻璃基板進行XPS測定,表8中示出了由測定結果求出的玻璃基板之表面側之每種結合狀態之Al的存在量、及試驗例A
之玻璃基板之內部側之每種結合狀態之Al的存在量。
此外,於表8中,Al之存在量是按照Al及其他的玻璃成分元素之存在量之合計為100原子%(atomic%)之方式而確定的。
又,Al之XPS能譜波形可分離為6種結合狀態之高斯函數形。
6種結合狀態係束縛能相當於70.60eV之帶電狀態不同之金屬Al、束縛能相當於73.05eV之金屬Al、束縛能相當於74.07eV之Al2O3等氧化狀態之Al、束縛能相當於74.93eV之Al-POx等磷酸鹽狀態之Al、束縛能相當於75.45eV之AlOF等、束縛能相當於76.90eV之AlF3等氟化狀態之Al。
藉由上述方法,將Al之XPS能譜波形分離為6種不同結合狀態各自的波形,藉由由所分離之各波形及基線圍成之區域之面積之比求出處於各結合狀態之Al之存在量。
由表8可知,藉由條件C-3、C-4進行了處理之玻璃基板之最外表面之氧化狀態之Al之存在量多於玻璃基板之內部側之氧化狀態之Al之存在量。
又可知,藉由條件C-1~C-4進行了處理之玻璃基板之最外表面之磷酸鹽狀態之Al之存在量多於玻璃基板之內部側之磷酸鹽狀態之Al之存在量。
進一步可知,藉由條件C-1~C-4進行了處理之玻璃基板之最外表面之氧化狀態之Al之存在量及磷酸鹽狀態之Al之存在量之合計多於玻璃基板之內部側之氧化狀態之Al之存在量及磷酸鹽狀態之Al之存在量的合計。
進一步可知,對於氧化狀態之Al之存在量及磷酸鹽狀態之Al之存在量之總量相對於Al之總量(各狀態之Al之存在量之總量)的比例((氧化狀態之Al之存在量+磷酸鹽狀態之Al之存在量)/Al之總量),藉由條件C-1~C-4進行了處理之玻璃基板均為0.5以上,與此相對,於試驗例A之玻璃基板中,上述比例為0.43,氧化狀態或磷酸鹽狀態之Al之合計存在量未達到Al之總量的一半。
其結果,表8表明:若藉由利用處理液(磷酸鹽水溶液)對玻璃基板進行處理,處理液之溶質進入玻璃內部從而使玻璃基板之表面難溶化,則即使之後進行加熱等處理而導致表面側之磷酸鹽狀態之Al減少,缺陷發生抑制效果仍得以維持。
(實施例24)
接著,使用折射率nd為1.497、阿貝數νd為81.61之氟磷酸玻璃(以下稱為玻璃D),準備與實施例1相同之具有光學研磨面之圓盤狀之平面玻璃基板,上述氟磷酸玻璃以原子%(atomic%)表示含有8.53%之P、6.5%之Al、2.58%之Mg、4.41%之Ca、5.25%
之Sr、3.64%之Ba、0.2%之Y、43.32%之F、25.58%之O。
此外,玻璃D之莫耳比(O2-/P5+)為3.00,陽離子%、陰離子%表示之組成係P5+之含量為27.42陽離子%、Al3+之含量為20.89陽離子%、Mg2+之含量為8.29陽離子%、Ca2+之含量為14.18陽離子%、Sr2+之含量為16.88陽離子%、Ba2+之含量為11.70陽離子%、Y3+之含量為0.64陽離子%、F-之含量為62.87陰離子%、O2-之含量為37.13陰離子%。
此外,玻璃基板之主體部分之組成為上述玻璃材料的組成。
於與條件C-1同樣的條件D-1下對上述玻璃基板進行處理。
[關於表9]
與實施例23同樣,對藉由條件D-1進行了處理之玻璃基板之表面側及內部側之玻璃成分元素的存在量進行定量。將所得到的表面側之P、Al、Mg、Ca、Sr、Ba、Y、F、O之存在量及內部側之各元素之存在量的比例列於表9。
由表9可知,P、O之比例(表面側之存在量/內部側之存在量)分別超過1.0,各鹼土金屬之比例(表面側之存在量/內部側之存在量)、鹼土金屬之合計存在量AE之比例(表面側之合計存在量/內部側之合計存在量)、F之比例(表面側之存在量/
內部側之存在量)分別小於1.0。
又,Y之比例(表面側之存在量/內部側之存在量)為1.00,與於實施例23中使用磷酸鹽水溶液進行處理時同樣,上述比例之增大因磷酸鹽水溶液之使用而得到抑制。
基於條件D-1之處理後的光學研磨面之霧度值為0.0%、重量變化量小於0.9×10-3mg/(cm2.hour)。
[關於表10]
與實施例23同樣,針對基於條件D-1之處理後的玻璃基板進行XPS測定,求出玻璃基板之表面側及內部側之每種結合狀態之Al的存在量。將各結合狀態之Al之存在量(原子%)列於表10。
由表10可知,磷酸鹽狀態之Al之存在量、比例((氧化狀態之Al之存在量+磷酸鹽狀態之Al之存在量)/Al之總量)超過0.5。
(實施例25)
對於具有表11(原子%表示)及表12(陽離子%及陰離子%表示)所示的組成及特性之玻璃E1~E10、玻璃F1、玻璃F2這12
種氟磷酸玻璃,與上述實施例同樣,製作具有光學研磨面之平面玻璃基板,於條件C-1~條件C-5之各條件下進行處理,藉由XPS對玻璃基板之表面側及內部側之各元素之存在量、結合狀態進行分析、定量。
【表11】
【表12】
[關於玻璃E1~E10之分析結果]
對於藉由條件C-1~C-5進行了處理之玻璃基板,P、Al及O之含量在玻璃物品之表面側多於玻璃物品之內部側;鹼土金屬之含量、鹼土金屬之總含量及F之含量在玻璃物品之表面側少於玻璃物品之內部側。
玻璃E1~E10均含有稀土元素成分。以原子%表示,將內部側之稀土元素之含量設為RE(in)、表面側之稀土元素之含量設為RE(su)時,對於藉由條件C-1~C-5進行了處理之各玻璃基板,RE(su)相對於RE(in)之比(RE(su)/RE(in))為2以下;對於使用玻璃E1~E10之各種玻璃、且藉由與試驗例B相同之方法進行了處理之玻璃基板,光學研磨面發生白濁,比(RE(su)/RE(in))超過3。
於藉由條件C-1~C-5進行了處理之各玻璃基板中,以原子%表示,將內部側之O之含量設為O(in)、將表面側之O之含量設為O(su)時,O(su)相對於O(in)之比(O(su)/O(in))為2.0以上。另一方面,於藉由與試驗例A相同之方法進行了處理之玻璃基板中,比(O(su)/O(in))小於2.0。
於藉由條件C-1~C-5進行了處理之各玻璃基板中,磷酸鹽狀態之Al之含量、氧化狀態之Al及磷酸鹽狀態之Al之總含量均在玻璃物品之表面側多於玻璃物品的內部側。
又,於藉由條件C-1~C-5進行了處理之各玻璃基板中,以原子%表示,將各結合狀態之Al之含量(Al之總量)設為Al(all)、將氧化狀態之Al之含量設為Al(ox)、將磷酸鹽狀態之Al之含量設為Al(ph)時,表面側Al(ox)及Al(ph)之總量相對於Al(all)之比((Al(ox)+Al(ph))/Al(all))為0.5以上。
對於藉由條件C-1~C-5進行了處理之各玻璃基板,求出F之表面側之存在量相對於內部側之存在量的比例(表面側之F之存在量/內部側之F之存在量),結果為0.1~0.69,任一玻璃基板均為0.70以下。
藉由條件C-1~C-5進行了處理之各玻璃基板之光學研磨面均未確認到模糊、白濁等缺陷。又,上述各玻璃基板之光學研磨面之霧度值為0.0%。又,重量減少量亦與實施例23中之重量減少量同等。
[關於玻璃F1、玻璃F2之分析結果]
對於藉由條件C-1~C-5進行了處理之玻璃基板,P及O之含量在玻璃物品之表面側多於玻璃物品之內部側;鹼土金屬之含量、鹼土金屬之總含量及F之含量在玻璃物品之表面側少於玻璃物品之內部側。
玻璃F1、玻璃F2均含有稀土金屬成分。以原子%表示,將內部側之稀土元素之總含量設為RE(in)、表面側之稀土元素之總含量設為RE(su)時,對於藉由條件C-1~C-5進行了處理之各玻璃基板,RE(su)相對於RE(in)之比(RE(su)/RE(in))為2以下;對於藉由與試驗例B相同之方法進行了處理之玻璃基板,光學研磨面發生白濁,比(RE(su)/RE(in))超過3。
於藉由條件C-1~C-5進行了處理之各玻璃基板中,以原子%表示,將內部側之O之含量設為O(in)、將表面側之O之含量設為O(su)時,O(su)相對於O(in)之比(O(su)/O(in))超過1.0。
於藉由條件C-1~C-5進行了處理之各玻璃基板中,磷酸鹽
狀態之Al之含量在玻璃物品之表面側多於玻璃物品之內部側。
又,於藉由條件C-1~C-5進行了處理之各玻璃基板中,以原子%表示,將各結合狀態之Al之含量(Al之總量)設為Al(all)、將氧化狀態之Al之含量設為Al(ox)、將磷酸鹽狀態之Al之含量設為Al(ph)時,在表面側Al(ox)及Al(ph)之總量相對於Al(all)之比((Al(ox)+Al(ph))/Al(all))為0.5以上。
對於藉由條件C-1~C-5進行了處理之各玻璃基板,求出F之表面側之存在量相對於內部側之存在量之比例(表面側之F之存在量/內部側之F之存在量),結果為0.69~0.75,任一玻璃基板均為0.75以下。
對於與試驗例A進行了同樣的處置之玻璃基板,其比例(表面側之存在量/內部側之存在量)均為0.85以上。
藉由條件C-1~C-5進行了處理之各玻璃基板之光學研磨面均未確認到模糊、白濁等缺陷。又,上述各玻璃基板之光學研磨面之霧度值為0.0%。又,重量減少量亦與實施例24中之重量減少量同等。
(實施例26)
利用包括研磨工序之工序將玻璃A~玻璃D之各玻璃加工為雙凸透鏡、凸彎月形透鏡、凹彎月形透鏡、雙凹透鏡等透鏡形狀。於研磨工序途中,於上述各實施例中所使用的磷酸鹽水溶液(保存液)之中進行玻璃之浸漬、保存,其後,從磷酸鹽水溶液中將玻璃取出,進一步進行研磨從而加工為上述透鏡形狀。
接著,對由玻璃A~玻璃D之各玻璃構成之透鏡進行清洗從而去除研磨漿料或加工屑,於與條件C-1同樣的條件下對清洗後的透鏡進行漂洗,進行基於IPA之vapour處理,從而得到具有清潔表面之透鏡。
對於所得到的透鏡之光學研磨面(相當於光學功能面),藉由XPS對錶面側及內部側之各元素之存在量、處於特定狀態之元素之存在量進行分析,結果為,與上述實施例中得到的結果一致。
接著,藉由條件C-2(條件C-1+真空加熱)對由玻璃C構成之透鏡進行處理後,藉由XPS進行分析,結果得到了與實施例23同樣的結果。
進一步,藉由條件C-3(條件C-2+離子清潔)對由玻璃C構成之透鏡進行處理後,藉由XPS進行分析,結果得到了與實施例23同樣的結果。
無論於哪一種情況下,各透鏡之光學功能面均未確認到模糊、白濁,霧度值為0.0%。又,由於進行了充分之清洗、漂洗,因此研磨劑或加工屑、污垢被完全除去。如此,即使於基於磷酸鹽水溶液之處理後進行真空加熱或離子清潔,亦可維持玻璃物品之表面品質。
將防反射用之光學多層膜塗佈於透鏡之光學研磨面上。即使進行了塗佈,透鏡之表面側之狀態亦保持為塗佈前之狀態,於光學功能面未確認到模糊、白濁。
因此,即使對玻璃物品之表面進行塗佈,玻璃物品之表面品質亦得以維持。
上述透鏡為經由包括研磨工序之工序而加工得到之玻璃物品,但未經研磨工序而藉由精密壓製成型而成型之透鏡亦同樣可得到清潔且沒有模糊或白濁之透鏡,對於表面側及內部側之元素之存在量、結合狀態而言,與上述實施例同樣的關係成立。
如此得到的各種透鏡適於構成相機等攝影光學系統之光學元件、構成投影儀等投射光學系統之光學元件、構成用於將數據記錄至光盤等、或讀取記錄至光盤之數據之光學系統之微透鏡等光學元件、CCTV等之監視相機或車載相機之攝影光學系統、搭載於內視鏡之光學元件等。
與現有之光學元件相比,這些光學元件可將模糊、白濁、污垢之附著等表面之缺陷抑制於極低之水平,因此於攝影光學系統中能提供極為鮮明之圖像。例如,適合於內窺鏡等要求極其鮮明之圖像之醫療領域的機器。又,表面缺陷為低級別,因此即使入射激光亦不會發生損害,所以適合作為用於引導激光之光學元件。
上文中,舉出透鏡作為光學元件之示例,但亦可應用於光學稜鏡等其它種類之光學元件。
玻璃E1~E10、玻璃F1、玻璃F2亦同樣可製作表面品質高的光學元件。
(實施例27)
作為能適用本發明之玻璃之示例,舉出玻璃1及玻璃2。另一方面,根據玻璃之性質,存在適用本發明之更理想之情況。舉例而言,與即使於純水中浸漬規定時間表面原本就難以發生
白濁之玻璃相比,對於在純水中浸漬規定時間時容易發生白濁之玻璃可更明顯地體現出抑制白濁、維持玻璃物品之品質之效果,從這方面考慮,本發明之適用更有效。
因此,為了設定一個可區別“能適用本發明之玻璃”及“適宜適用本發明之玻璃”的規定,本發明人進行了調查。進行該調查時,針對在純水中浸漬15小時表面發生白濁之玻璃(上述的玻璃1)、及即使於純水中浸漬15小時表面亦未發生白濁之氟系玻璃(玻璃α)這兩種玻璃進行了XPS能譜之測定。測定條件與上述的實施例同樣。下文中,沒有特別說明之事項視為與實施例相同。此外,玻璃α含有24.4陽離子%之P5+、49.7陰離子%之O2-、50.3陰離子%之F-、其他陽離子成分。
首先,將針對玻璃1所進行的XPS之結果作為檢證例1,於下文中進行說明。第9圖係示出針對使用玻璃1製作得到的玻璃基板進行XPS得到的結果之曲線圖。
第9圖中,橫軸為束縛能、縱軸為XPS之信號強度。此處,著眼於氧O1s,示出了束縛能為525eV~540eV之範圍之XPS能譜。
於第9圖中,空心圓為將由玻璃1構成之玻璃基板浸漬於純水中15小時情況下之玻璃基板之最外表面所得到的數據。實心圓為針對藉由濺射將上述玻璃基板之最外表面挖掉100nm之面進行XPS分析而得到的數據。即,實心圓係關於純水浸漬後的表面側(最外表面)之標繪(plot)、實心圓係關於玻璃基板之內部側之標繪。
於本示例中,自玻璃基板之最外表面起比100nm更深的部
分無論為何種深度,均具有大致恆定之組成。
此外,由玻璃1構成之玻璃基板於純水中浸漬15小時後,表面發生白濁。
另一方面,將針對玻璃α所進行的XPS之結果作為檢證例2,於下文中進行說明。第10圖係示出針對使用玻璃α製作得到的玻璃基板進行XPS得到的結果之曲線圖,其係示出O之結果之曲線圖。
於第10圖中,橫軸為束縛能、縱軸為XPS之信號強度。
第10圖亦示出了束縛能為525eV~540eV範圍之XPS波形。於第10圖中,空心圓係將由玻璃α構成之璃基板浸漬於純水15小時情況下之玻璃基板之最外表面的標繪,實心圓係針對藉由濺射將上述玻璃基板之最外表面挖去100nm之面進行XPS分析而得到的數據。即,空心圓係關於純水浸漬後的表面側(最外表面)之標繪、實心圓係關於玻璃基板之內部側之標繪。
於本示例中,自玻璃基板之最外表面起比100nm更深的部分無論為何種深度,均具有大致恆定之組成。
此外,由玻璃α構成之玻璃基板於浸漬後表面未發生白濁。
於表面未發生白濁之玻璃α(第10圖)中,對純水浸漬後的表面側即最外表面(空心圓)與內部側(實心圓)進行對比,束縛能531.9eV處之XPS之信號強度相等,或最外表面之信號強度(空心圓)之波峰小於內部側之信號強度(實心圓)之波峰。
另一方面,於表面發生白濁之玻璃1(第9圖)中,對於束縛能531.9eV處之XPS之信號強度而言,純水浸漬後之表面
側即最外表面(空心圓)明顯大於深度100nm之內部側(實心圓)。
作為束縛能對應於531.9eV附近之結合,可舉出金屬-POx、金屬-OH、金屬-CO3、金屬-OF等。與此相對,對應於金屬-O結合之束縛能處於低能量側。
於第9圖中,與內部側(實心圓)相比,純水浸漬後的表面側(空心圓)之峰位置向高能量側偏移。
若將使用玻璃A製作得到的玻璃基板浸漬於純水,則作為修飾物質之鹼土金屬成分或F成分會從基板表面向純水溶出,水合氫離子或氫氧化物離子等來源於水之離子進入玻璃內。因此認為,藉由於純水中進行浸漬,基板表面之處於金屬-POx、金屬-OH等結合狀態之氧相對增加。對於這樣的玻璃而言,浸漬於純水中容易導致表面發生白濁。
另一方面,即使將使用玻璃α製作得到的玻璃基板浸漬於純水,亦未發現基板表面之處於金屬-POx、金屬-OH等結合狀態之氧相對增加。對於這樣的玻璃而言,即使浸漬於純水中亦比較難以導致表面發生白濁。
又,由XPS數據求出表面側及內部側之各元素之存在量,由表面側之氧O之存在量(原子%)及內部側之氧O之存在量(原子%)之比例亦可區分是浸漬於純水時容易發生白濁之玻璃、還是難以發生白濁之玻璃。
對於在與試驗例B同樣的條件下浸漬於純水之玻璃C而言,表面側之氧O之存在量相對於內部側之氧O之存在量之比例(表面側之氧O之存在量/內部側之氧O之存在量)為3.3。
另一方面,對於在同樣的條件下浸漬於純水之玻璃α而言,
比例(表面側之氧O之存在量/內部側之氧O之存在量)為1.8。
如此,對於浸漬於純水時難以發生白濁之玻璃,其比例(表面側之氧O之存在量/內部側之氧O之存在量)小於2.0;與此相對,容易發生白濁之玻璃之上述比例為2.0以上。
因此,在與試驗例B同樣的條件下浸漬於純水之後的比例(表面側之氧O之存在量/內部側之氧O之存在量)為2.0以上之玻璃物品為適用本發明理想之玻璃物品。對於在與試驗例B同樣的條件下浸漬於純水之後的比例(表面側之氧O之存在量/內部側之氧O之存在量)為2.5以上之玻璃物品,本發明之適用更適宜;對於上述比例為3.0以上之玻璃物品,本發明之適用進而適宜。特別係於F之含量為80陰離子%以上、O之含量為20陰離子%以下之玻璃中,在與試驗例B同樣的條件下浸漬於純水之後的比例(表面側之氧O之存在量/內部側之氧O之存在量)為上述範圍內之玻璃較理想。
對於F之含量為80陰離子%以上之玻璃A、玻璃E1~玻璃E10而言,於與試驗例B同樣的條件下浸漬於純水之後的比例(表面側之氧O之存在量/內部側之氧O之存在量)為3.0以上。
對於玻璃B、玻璃D、玻璃F1、玻璃F2,於與參考例3同樣的條件下浸漬於純水之後的比例(表面側之氧O之存在量/內部側之氧O之存在量)為2.5以上。
對於浸漬於水之後表面容易發生白濁之玻璃而言,來自玻璃表面之氟之溶出量多,因此與浸漬於水之後表面難以發生白濁之玻璃相比,表面側之氟F之存在量(原子%)相對於內部側之氟F之存在量(原子%)之比例(表面側之氟F之存在量/內部側之
氟F之存在量)變小。
對於在與實驗例B同樣的條件下浸漬於純水之玻璃C而言,比例(表面側之氟F之存在量/內部側之氟F之存在量)為0.5。
另一方面,對於在同樣條件下浸漬於純水之玻璃α而言,比例(表面側之氟F之存在量/內部側之氟F之存在量)為0.74。
如此,對於浸漬於純水時難以發生白濁之玻璃,其比例(表面側之氧O之存在量/內部側之氧O之存在量)為0.7以上;與此相對,容易發生白濁之玻璃之上述比例為小於0.7。
因此,於與試驗例B同樣的條件下浸漬於純水之後的比例(表面側之氟F之存在量/內部側之氟F之存在量)小於0.7之玻璃物品為適用本發明理想之玻璃物品。對於在與試驗例B同樣的條件下浸漬於純水之後的比例(表面側之氟F之存在量/內部側之氟F之存在量)為0.65以下之玻璃物品,本發明之適用更適宜;對於上述比例為0.6以下之玻璃物品,本發明之適用進而適宜;對於上述比例為0.55以下之玻璃物品,本發明之適用進一步適宜。
對於玻璃A、玻璃E1~玻璃E10,於與試驗例B同樣的條件下浸漬於純水之後的比例(表面側之氟F之存在量/內部側之氟F之存在量)為0.55以下。
此外,於對玻璃物品之表面側進行XPS分析之情況下,使進行分析之面為光學研磨面較佳。
如此,可將純水浸漬後的最外表面之XPS能譜及藉由濺射向下挖去100nm之面之XPS能譜之間所能確認的關係與純水浸漬後的玻璃表面之容易發生白濁之程度關聯起來。
總而言之,除上述實施形態所述的內容之外,只要為使用滿足以下關係之玻璃製作得到的玻璃物品,本發明之適用就更為適宜。
Isur>Iin
Isur:在浸漬於純水15小時之玻璃之表面,束縛能531.9eV處之XPS之信號強度
Iin:於純水中浸漬15小時之玻璃之自最外表面向深度方向挖去100nm之面,束縛能531.9eV處之XPS之信號強度
其中,Isur、Iin為任意單位,但它們係藉由共通之單位求出之值。
又,XPS之測定條件如下,與上述條件相同。
激發X射線:Al mono
檢測區域:φ100μm
飛離角:45deg
檢測深度:4nm~5nm(表面)
濺射深度:100nm
濺射條件:Ar+ 2.0kV
濺射速率:約5nm/min(SiO2換算)
於浸漬於16℃之純水15小時後比例(表面側之氧O之存在量/內部側之氧O之存在量)為2.0以上之玻璃物品較佳,上述比例為2.5以上之玻璃物品更佳,上述比例為3.0以上之玻璃物品進而更佳。
此外,於上述示例中,對浸漬之對象為純水之情況進行了敘述,但於氫氧化鈉(NaOH)之情況下,可說是同樣
的。即,與即使於NaOH水溶液(pH=8.2)中浸漬規定時間表面原本就難以發生白濁之玻璃α相比,對於在NaOH水溶液(pH=8.2)中浸漬規定時間時玻璃內之特定成分溶出而使表面容易發生白濁之玻璃1可更明顯地體現出抑制白濁、維持玻璃物品之品質之效果,從這方面考慮,本發明之適用更為有效。並且,對於浸漬於NaOH水溶液(pH=8.2)時之表面之容易發生白濁之程度,亦可與條件“Isur>Iin”關聯起來。
此時,除上述實施形態所述的內容之外,只要為滿足以下關係之玻璃,本發明之適用就進而適宜。
浸漬於NaOH水溶液(pH=8.2)15小時後的玻璃之表面之霧度值>1%
作為進而適宜之關係如下所示。
浸漬於NaOH水溶液(pH=8.2)15小時後的玻璃之表面之霧度值>5%
作為進一步適宜之關係如下所示。
浸漬於NaOH水溶液(pH=8.2)15小時後的玻璃之表面之霧度值>10%。
即,越係玻璃之表面之品質會因NaOH水溶液與玻璃物品之接觸而降低之玻璃,適用本發明越能產生顯著之價值。因此,越係使用具有上述性質之玻璃製作得到之玻璃物品越為適宜。
此外,若將玻璃A~D、玻璃E1~E10、玻璃F1、玻璃F2浸漬於上述氫氧化鈉水溶液15小時,則表面均發生白濁。
以下,備註有本發明之其它形態。
[備註1]
一種玻璃物品之製造方法,其係具有使用液體對玻璃物品進行清洗之清洗工序之玻璃物品之製造方法,該製造方法之特徵在於:將構成上述液體之物質作為向玻璃物品之表面重新供給玻璃成分之來源,玻璃物品之與上述液體接觸之表面之缺陷發生得到抑制。
[備註2]
一種玻璃物品之製造方法,其係具有使用液體對玻璃物品進行清洗之清洗工序之玻璃物品之製造方法,該製造方法之特徵在於:上述液體為由溶劑及溶質構成之溶液,於進行上述清洗工序時,將上述溶質作為向玻璃物品重新供給玻璃成分之來源。
[備註3]
一種玻璃物品之製造方法,其係製造藉由玻璃素材之加工而得到之玻璃物品之方法,該方法之特徵在於:其具有處理工序,其中,使上述玻璃素材或上述玻璃物品之至少一部分之表面與含有溶質及溶劑之處理液(磨削液、研磨液、清洗液、漂洗液、保存液等)接觸從而對上述玻璃素材或上述玻璃物品進行處理,上述玻璃素材至少含有P、Al、鹼土金屬元素、O及F作為玻璃成分,於上述處理液所接觸之上述玻璃素材或上述玻璃物品之表面,上述溶質之一部分與上述玻璃成分之至少一種結合從而使上述表面相對於上述溶劑難溶化。
[備註4]
如備註3所述之玻璃物品之製造方法,其特徵在於:於上述玻璃物品之表面形成有難溶性化合物。
[備註5]
如備註4所述之玻璃物品之製造方法,其中,上述難溶性化合物為磷酸鋁。
[備註6]
如備註3~備註5任一項所述之玻璃物品之製造方法,其特徵在於:上述玻璃素材之F之含量為55陰離子%以上、O之含量為45陰離子%以下。
[備註7]
一種玻璃物品之製造方法,其係製造藉由玻璃素材之加工而得到之玻璃物品之方法,該方法之特徵在於:其具有處理工序,其中,使上述玻璃素材或上述玻璃物品之至少一部分之表面與含有溶質及溶劑之處理液(磨削液、研磨液、清洗液、漂洗液、保存液等)接觸從而對上述玻璃素材或上述玻璃物品進行處理,上述玻璃素材至少含有P、Al、鹼土金屬元素、O及F作為玻璃成分,上述處理液為磷酸鹽溶液。
[備註8]
如備註3~備註7任一項所述之玻璃物品之製造方法,其特徵在於:上述處理液中所含有之氫向上述玻璃素材或上述玻璃物品中之移動得到抑制。
[備註9]
一種玻璃物品之製造方法,其係製造藉由玻璃素材之加工而得到之玻璃物品之方法,該方法之特徵在於:其具有處理工
序,其中,使上述玻璃素材或上述玻璃物品之至少一部分之表面與含有溶質及溶劑之處理液(磨削液、研磨液、清洗液、漂洗液、保存液等)接觸從而對上述玻璃素材或上述玻璃物品進行處理,上述玻璃素材至少含有P、Al、鹼土金屬元素、O及F作為玻璃成分,於上述處理液所接觸之上述玻璃素材或上述玻璃物品之表面,上述溶質之一部分與上述玻璃成分之至少一種結合從而使上述處理液中所含有之氫向上述玻璃素材或上述玻璃物品內之移動得到抑制。
[備註10]
如備註7~備註9任一項所述之玻璃物品之製造方法,其特徵在於:上述玻璃素材之F之含量為55陰離子%以上、O之含量為45陰離子%以下。
[備註11]
如備註3~備註10任一項所述之玻璃物品之製造方法,其中,上述溶質為磷酸鹽。
[備註12]
如備註3~備註11任一項所述之玻璃物品之製造方法,其特徵在於:上述溶劑含有水。
[備註13]
如備註3~備註12任一項所述之玻璃物品之製造方法,其特徵在於:上述玻璃素材含有Zn。
[備註14]
如備註3~備註13任一項所述之玻璃物品之製造方法,其特徵在於:上述玻璃素材含有稀土元素。
[備註15]
如備註3~備註14任一項所述之玻璃物品之製造方法,其特徵在於:上述處理液具有pH之緩衝作用。
[備註16]
如備註3~備註15任一項所述之玻璃物品之製造方法,其特徵在於:上述處理液之pH為3~9.8。
[備註17]
如備註3~備註16任一項所述之玻璃物品之製造方法,其中,上述處理工序選自使用上述處理液作為磨削液之磨削工序、使用上述處理液作為研磨液之研磨工序、使用上述處理液作為清洗液之清洗工序之至少一個工序。
[備註18]
如備註17所述之玻璃物品之製造方法,其特徵在於:上述清洗工序包括使用上述處理液作為漂洗液之漂洗工序。
[備註19]
如備註17或備註18所述之玻璃物品之製造方法,其特徵在於:於上述清洗工序後具有於上述玻璃物品上形成覆膜之覆膜形成工序。
[備註20]
如備註3~備註19任一項所述之玻璃物品之製造方法,其特徵在於:上述玻璃物品為光學元件。
[備註21]
一種玻璃物品之處理方法,其係使玻璃物品之至少一部分之表面與處理液(磨削液、研磨液、清洗液、漂洗液、保存液
等)接觸從而對上述玻璃物品進行處理之玻璃物品之處理方法,該處理方法之特徵在於:上述玻璃物品至少含有P、Al、鹼土金屬元素、O及F作為玻璃成分,於上述處理液所接觸之上述玻璃物品之表面,上述處理液中所含有之溶質之一部分與上述玻璃成分之至少一種結合從而使上述表面相對於上述溶劑難溶化。
[備註22]
一種玻璃物品之處理方法,其係使玻璃物品之至少一部分之表面與處理液(磨削液、研磨液、清洗液、漂洗液、保存液等)接觸從而對上述玻璃物品進行處理之玻璃物品之處理方法,該處理方法之特徵在於:上述玻璃物品至少含有P、Al、鹼土金屬元素、O及F作為玻璃成分,上述處理液為磷酸鹽溶液。
[備註23]
一種玻璃物品之處理方法,其係使玻璃物品之至少一部分之表面與處理液(磨削液、研磨液、清洗液、漂洗液、保存液等)接觸從而對上述玻璃物品進行處理之玻璃物品之處理方法,該處理方法之特徵在於:上述玻璃物品至少含有P、Al、鹼土金屬元素、O及F作為玻璃成分,於上述處理液所接觸之上述玻璃物品之表面,上述處理液中所含有之溶質之一部分與上述玻璃成分之至少一種結合從而使上述處理液中所含有之氫向上述玻璃素材或上述玻璃物品內之移動得到抑制。
[備註24]
如備註3~備註16任一項所述之玻璃物品之製造方法,其特徵在於:上述處理工序為使研磨加工後之玻璃物品與上述保存
液接觸從而進行保存之保存工序。
[備註25]
如備註24所述之玻璃物品之製造方法,其特徵在於:具有清洗工序,其中,對在上述保存工序中所保存之玻璃素材或玻璃物品進行清洗。
接下來,對實施形態進行總結。
本發明之實施形態1為一種玻璃物品,其係含有P、Al、鹼土金屬、F及O之玻璃物品,其特徵在於:關於P及O之含量,玻璃物品之表面側多於玻璃物品之內部側,關於鹼土金屬之總含量及F之含量,玻璃物品之表面側少於玻璃物品之內部側。鹼土金屬之含量在玻璃物品之表面側亦少於玻璃物品之內部側之玻璃物品較佳。
如形態1之玻璃物品,本發明之實施形態2之特徵在於:關於Al之含量,玻璃物品之表面側多於玻璃物品之內部側。
本發明之實施形態3較佳為,於形態1或形態2中,關於氧化狀態之Al及磷酸鹽狀態之Al之總含量,玻璃物品之表面側多於玻璃物品之內部側。
本發明之實施形態4較佳為,於形態1或形態3任一形態中,關於磷酸鹽狀態之Al之含量,玻璃物品之表面側多於玻璃物品之內部側。
本發明之實施形態5較佳為,於形態1或形態4任一形態中,關於氧化狀態之Al及磷酸鹽狀態之Al之含量,玻璃物品之表面側多於玻璃物品之內部側。
本發明之實施形態6較佳為,於形態1或形態5任一形態中,關於氟化狀態之鹼土金屬之含量,玻璃物品之表面側少於玻璃物品之內部側。
本發明之實施形態7較佳為,於形態1或形態6中,上述鹼土類金屬為Mg、Ca、Sr及Ba之中之至少一種。
本發明之實施形態8而言,於形態1或形態7任一形態中,使用F之含量(F-之含量)為55陰離子%以上、O之含量(O2-之含量)為45陰離子%以下之玻璃製作得到之玻璃物品較佳,使用F之含量為80陰離子%以上、O之含量為20陰離子%以下之玻璃製作得到之玻璃物品更佳,使用F之含量為85陰離子%以上、O之含量為15陰離子%以下之玻璃製作得到之玻璃物品進而更佳。
對於本發明之實施形態9而言,於形態1或形態8任一形態中,上述玻璃物品之表面之霧度值為1%以下較佳。於本發明之實施形態中,使用O2-含量相對於P5+含量之莫耳比O2-/P5+為2.8以上之玻璃製作得到之玻璃物品較佳。
於本發明之實施形態中,使用F之含量為55陰離子%以上、O之含量為45陰離子%以下、莫耳比O2-/P5+為2.5以上之玻璃製作得到之玻璃物品較佳,使用F之含量為80陰離子%以上、O之含量為20陰離子%以下、莫耳比O2-/P5+為2.5以上之玻璃製作得到之玻璃物品更佳,使用F之含量為85陰離子%以上、O之含量為15陰離子%以下、莫耳比O2-/P5+為2.5以上之玻璃製作得到之玻璃物品進而更佳。
本發明之實施形態中,使用滿足下述(1)式之玻璃
製作得到之玻璃物品較佳。
Isur>Iin...(1)
其中,Isur:在浸漬於純水15小時之玻璃之表面,束縛能531.9eV處之XPS之信號強度
Iin:於純水中浸漬15小時之玻璃之自最外表面向深度方向挖去100nm之面,束縛能531.9eV處之XPS之信號強度
Isur、Iin為任意單位,但它們係藉由共通之單位求出之值。
於本發明之實施形態中,使用F之含量為55陰離子%以上、O之含量為45陰離子%以下、滿足上述(1)式之玻璃製作得到之玻璃物品較佳,使用F之含量為80陰離子%以上、O之含量為20陰離子%以下、滿足上述(1)式之玻璃製作得到之玻璃物品更佳,使用F之含量為85陰離子%以上、O之含量為15陰離子%以下、滿足上述(1)式之玻璃製作得到之玻璃物品進而更佳。
於本發明之實施形態中,使用F之含量為55陰離子%以上、O之含量為45陰離子%以下、莫耳比O2-/P5+為2.5以上、滿足上述(1)式之玻璃製作得到之玻璃物品較佳,使用F之含量為80陰離子%以上、O之含量為20陰離子%以下、莫耳比O2-/P5+為2.5以上、滿足上述(1)式之玻璃製作得到之玻璃物品更佳,使用F之含量為85陰離子%以上、O之含量為15陰離子%以下、莫耳比O2-/P5+為2.5以上、滿足上述(1)式之玻璃製作得到之玻璃物品進而更佳。
於本發明之實施形態中,使用浸漬於NaOH水溶液
(pH=8.2)15小時後之玻璃之表面之霧度值超過1%之玻璃製作得到之玻璃物品較佳。
又,於上述各形態中,下述玻璃物品較佳,其含有稀土元素,以原子%表示,將內部側之稀土元素之總含量設為RE(in)、將表面側之稀土元素之總含量設為RE(su)時,RE(su)相對於RE(in)之比(RE(su)/RE(in))為3以下。
又,於上述各形態中,以原子%表示,將內部側之O之含量設為O(in)、將表面側之O之含量設為O(su)時O(su)相對於O(in)之比(O(su)/O(in))為2.0以上之玻璃物品較佳,特別是F-之含量為80陰離子%以上更佳。
又,於上述各形態中,下述玻璃物品較佳,其中,關於氧化狀態之Al及磷酸鹽狀態之Al之總含量,玻璃物品之表面側多於玻璃物品之內部側。
又,於上述各形態中,稀土元素之總含量為0.1陽離子%以上之玻璃物品較佳;Y、La、Gd、Yb及Lu之總含量為0.1陽離子%以上之玻璃物品較佳。
又,於上述各形態中,稀土元素之總含量為12陽離子%以下之玻璃物品較佳;Y、La、Gd、Yb及Lu之總含量為12陽離子%以下之玻璃物品較佳。
又,於上述各形態中,下述玻璃物品較佳,其中,以原子%表示,將Al之含量設為Al(all)、將氧化狀態之Al之含量設為Al(ox)、將磷酸鹽狀態之Al之含量設為Al(ph)時,在表面側Al(ox)及Al(ph)之總量相對於Al(all)之比((Al(ox)+Al(ph))/Al(all))為0.5以上。
於上述之各形態中,玻璃物品較佳為在浸漬於16℃之純水15小時後表面側之氧O之存在量(原子%)相對於內部側之氧O之存在量(原子%)之比例(表面側之氧O之存在量/內部側之氧O之存在量)為2以上之玻璃物品,更佳為上述比例為2.5以上之玻璃物品,進而更佳為上述比例為3.0以上之玻璃物品。
於上述之各形態中,玻璃物品較佳為在浸漬於16℃之純水後表面側之氟F之存在量(原子%)相對於內部側之氟F之存在量(原子%)之比例(表面側之氟F之存在量/內部側之氟F之存在量)小於0.7之玻璃物品,更佳為上述比例為0.65以下之玻璃物品,進而更佳為上述比例為0.60以下之玻璃物品,進一步更佳為上述比例為0.55以下之玻璃物品。
於上述之各形態中,表面側之F之含量相對於內部側之F之含量之比(表面側之F之含量/內部側之F之含量)較佳為0.80以下,更佳為0.75以下,進而更佳為0.70以下。
對於本發明之實施形態10而言,於上述各形態中,上述玻璃物品較佳為光學元件。
又,於本發明之實施形態10中,較佳為具有光學研磨面之玻璃物品。
最後,對本發明之其它形態進行總結。
本發明之其它形態1為一種玻璃物品之製造方法,其係製造藉由玻璃素材之加工而得到之玻璃物品之方法,該方法之特徵在於:其具有使玻璃素材或玻璃物品之至少一部分之表面與含有溶質及溶劑之處理液(磨削液、研磨液、清洗液、漂洗液、保存液等)接觸從而對玻璃素材或玻璃物品進行
處理之處理工序,玻璃素材至少含有P、Al、鹼土金屬元素、O及F作為玻璃成分,於處理液所接觸之玻璃素材或玻璃物品之表面,溶質之一部分與玻璃成分之至少一種結合從而使表面相對於溶劑難溶化。
於其它形態1中,較佳為下述玻璃物品之製造方法,其中,於處理液所接觸之玻璃素材或玻璃物品之表面,玻璃素材所含有之鹼土金屬成分及F成分之中之至少一種向處理液溶出,溶質之一部分與玻璃成分之至少一種結合從而形成難溶性化合物。
又,於其它形態1中,較佳為,溶質為磷酸鹽。
又,於其它形態1中,較佳為,處理液中之磷酸根離子與玻璃中之Al成分結合從而形成難溶性化合物。
又,於其它形態1中,較佳為,玻璃素材含有Zn作為玻璃成分,處理液中之磷酸根離子與玻璃中之Zn成分結合從而形成難溶性化合物。
本發明之其它形態2為一種玻璃物品之製造方法,其係製造藉由玻璃素材之加工而得到之玻璃物品之方法,該方法之特徵在於:其具有使玻璃素材或玻璃物品之至少一部分之表面與含有溶質及溶劑之處理液(磨削液、研磨液、清洗液、漂洗液、保存液等)接觸從而對玻璃素材或玻璃物品進行處理之處理工序,玻璃物品至少含有P、Al、鹼土金屬元素、O及F作為玻璃成分,於處理液所接觸之玻璃素材或玻璃物品之表面,溶質之一部分與玻璃成分之至少一種結合從而使處理液中所含有之氫向玻璃內之移動得到抑制。
於其它形態2中,較佳為,於處理液所接觸之玻璃素材或玻璃物品之表面,玻璃素材所含有之鹼土金屬成分及F成分之中之至少一種向處理液溶出,溶質之一部分與玻璃成分之至少一種結合從而抑制氫之移動。
又,於其它形態2中,較佳為,溶質為磷酸鹽。
本發明之其它形態3為一種玻璃物品之製造方法,其係製造藉由玻璃素材之加工而得到之玻璃物品之方法,該方法之特徵在於:其具有使玻璃素材或玻璃物品之至少一部分之表面與含有溶質及溶劑之處理液(磨削液、研磨液、清洗液、漂洗液、保存液等)接觸從而對玻璃素材或玻璃物品進行處理之處理工序,玻璃素材至少含有P、Al、鹼土金屬、O及F作為玻璃成分,處理液為磷酸鹽溶液。
於其它形態3中,下述玻璃物品之製造方法較佳,其中,於處理液所接觸之玻璃素材或玻璃物品之表面,玻璃素材所含有之鹼土類金屬成分及F成分之中之至少一種向處理液溶出,處理液中所含有之磷酸根離子與玻璃成分之至少一種結合。
於上述其它形態1~其它形態3中,較佳為處理液中所含有之氫於玻璃中之移動得到抑制之玻璃物品之製造方法。
於上述其它形態1~其它形態3中,較佳為,溶劑含有水。
又,於上述其它形態1~其它形態3中,較佳為,於玻璃素材中,F之含量(F-之含量)為20陰離子%以上、O之含
量(O2-之含量)為80陰離子%以下。
又,於上述其它形態1~其它形態3中,較佳為,於玻璃素材中,F之含量(F-之含量)為55陰離子%以上、O之含量(O2-之含量)為45陰離子%以下。
又,於上述其它形態1~其它形態3中,較佳為,玻璃素材是藉由使用O2-含量相對於P5+含量之莫耳比O2-/P5+為2.8以上之玻璃而製作得到的。
又,較佳為,玻璃素材是藉由使用F之含量為55陰離子%以上、O之含量為45陰離子%以下、莫耳比O2-/P5+為2.5以上之玻璃而製作得到的。
又,較佳為,玻璃素材是藉由使用滿足下述(1)式之玻璃而製作得到的。
Isur>Iin...(1)
其中,Isur:在浸漬於純水15小時之玻璃之表面,束縛能531.9eV處之XPS之信號強度
Iin:於純水中浸漬15小時之玻璃之自最外表面向深度方向挖去100nm之面,束縛能531.9eV處之XPS之信號強度
Isur、Iin為任意單位,但它們係藉由共通之單位求出之值。
又,較佳為,玻璃素材是藉由使用F之含量為55陰離子%以上、O之含量為45陰離子%以下、滿足上述(1)式之玻璃而製作得到的。
又,較佳為,玻璃素材是藉由使用F之含量為55陰離子%以上、O之含量為45陰離子%以下、莫耳比O2-/P5+為2.5
以上、滿足上述(1)式之玻璃而製作得到的。
又,較佳為,玻璃素材是藉由使用浸漬於NaOH水溶液(pH=8.2)15小時後的玻璃之表面之霧度值超過1%之玻璃而製作得到的。
又,於上述其它形態1~其它形態3中,較佳為,玻璃素材含有Zn。
又,於上述其它形態1~其它形態3中,較佳為,玻璃素材含有稀土元素。
又,於上述其它形態1~其它形態3中,較佳為,玻璃素材含有0.1陽離子%以上之稀土元素。
又,於上述其它形態1~其它形態3中,較佳為,玻璃素材含有Y3+作為稀土元素。
又,於上述其它形態1~其它形態3中,較佳為,玻璃素材含有0.1陽離子%以上之Y3+。
又,於上述其它形態1~其它形態3中,較佳為,玻璃素材含有鹼金屬。
又,於上述其它形態1~其它形態3中,較佳為,處理液具有pH之緩衝作用。
又,於上述其它形態1~其它形態3中,較佳為,處理液之pH為3~9.8。
又,於上述其它形態1~其它形態3中,較佳為,處理工序為選自使用處理液作為磨削液之磨削工序、使用處理液作為研磨液之研磨工序及使用處理液作為清洗液之清洗工序之至少一種工序。
又,於上述其它形態1~其它形態3中,較佳為,清洗工序包括使用處理液作為漂洗液之漂洗工序。
又,於上述其它形態1~其它形態3中,較佳為,於清洗工序後具有於玻璃物品上形成覆膜之覆膜形成工序。
又,於上述其它形態1~其它形態3中,較佳為,玻璃物品為光學元件。
又,較佳為具有光學研磨面之玻璃物品。
本發明之其他形態4為一種玻璃物品之處理方法,其係使玻璃物品之至少一部分之表面與處理液(磨削液、研磨液、清洗液、漂洗液、保存液等)接觸從而對玻璃物品進行處理之玻璃物品之處理方法,該處理方法之特徵在於:玻璃物品至少含有P、Al、鹼土金屬、O、F作為玻璃成分,處理液含有溶質及溶劑,於處理液所接觸之玻璃物品之表面,溶質之一部分與玻璃成分之至少一種結合,從而形成相對於溶劑為難溶之化合物。
本發明之其他形態5為一種玻璃素材之處理方法,其係使藉由加工可形成玻璃物品之玻璃素材之至少一部分之表面與含有溶質及溶劑之處理液(磨削液、研磨液、清洗液、漂洗液、保存液等)接觸從而對玻璃素材進行處理之玻璃素材之處理方法,該處理方法之特徵在於:玻璃素材至少含有P、Al、鹼土金屬、O、F作為玻璃成分,於處理液所接觸之玻璃素材之表面,溶質之一部分與玻璃成分之至少一種結合,從而形成相對於溶劑為難溶之化合物。
本發明之其他形態6為一種玻璃物品之處理方
法,其係使玻璃物品之至少一部分之表面與處理液(磨削液、研磨液、清洗液、漂洗液、保存液等)接觸從而對玻璃物品進行處理之玻璃物品之處理方法,該處理方法之特徵在於:玻璃物品至少含有P、Al、鹼土金屬、O、F作為玻璃成分,處理液含有溶質及溶劑,於處理液所接觸之玻璃物品之表面,溶質之一部分與玻璃成分之至少一種結合,從而使表面相對於溶劑難溶化。
本發明之其他形態7為一種玻璃素材之處理方法,其係使藉由加工可形成玻璃物品之玻璃素材之至少一部分之表面與處理液(磨削液、研磨液、清洗液、漂洗液、保存液等)接觸從而對玻璃素材進行處理之玻璃素材之處理方法,該處理方法之特徵在於:玻璃素材至少含有P、Al、鹼土金屬、O、F作為玻璃成分,處理液含有溶質及溶劑,於處理液所接觸之玻璃素材之表面,溶質之一部分與玻璃成分之至少一種結合,從而使表面相對於溶劑難溶化。
本發明之其他形態8為一種玻璃物品之處理方法,其係使玻璃物品之至少一部分之表面與處理液(磨削液、研磨液、清洗液、漂洗液、保存液等)接觸從而對玻璃物品進行處理之玻璃物品之處理方法,該處理方法之特徵在於:於處理液所接觸之玻璃物品之表面,溶質之一部分與玻璃成分之至少一種結合,從而抑制了處理液中所含有之氫向玻璃內移動。
本發明之其他形態9為一種玻璃素材之處理方法,其係使藉由加工可形成玻璃物品之玻璃素材之至少一部分之表面與處理液(磨削液、研磨液、清洗液、漂洗液、保存液
等)接觸從而對玻璃素材進行處理之玻璃素材之處理方法,該處理方法之特徵在於:玻璃素材至少含有P、Al、鹼土金屬、O、F作為玻璃成分,處理液含有溶質及溶劑,於處理液所接觸之玻璃素材之表面,溶質之一部分與上述玻璃成分之至少一種結合,從而抑制了處理液中所含有之氫向玻璃內移動。
本發明之其他形態10為一種玻璃物品之處理方法,其係使玻璃物品之至少一部分之表面與處理液(磨削液、研磨液、清洗液、漂洗液、保存液等)接觸從而對玻璃物品進行處理之玻璃物品之處理方法,該處理方法之特徵在於:玻璃物品至少含有P、Al、鹼土金屬、O、F作為玻璃成分,處理液為磷酸鹽溶液。
本發明之其他形態11為一種玻璃素材之處理方法,其係使藉由加工可形成玻璃物品之玻璃素材之至少一部分之表面與處理液(磨削液、研磨液、清洗液、漂洗液、保存液等)接觸從而對玻璃素材進行處理之玻璃素材之處理方法,該處理方法之特徵在於:玻璃素材至少含有P、Al、鹼土金屬、O、F作為玻璃成分,處理液為磷酸鹽溶液。
此外,上述處理方法所關於之其它形態4~其它形態11中之理想形態與上述玻璃物品之製造方法所關於之其它形態中之理想形態相同。
上述各形態、各形式只要不相互產生矛盾,則可進行任意之組合。
Claims (14)
- 一種玻璃物品,其係含有P、Al、鹼土金屬、F及O之玻璃物品,其特徵在於:關於P及O之含量,玻璃物品之表面側多於玻璃物品之內部側;關於鹼土金屬之總含量及F之含量,玻璃物品之表面側少於玻璃物品之內部側。
- 如申請專利範圍第1項之玻璃物品,其中,關於鹼土金屬之含量,玻璃物品之表面側少於玻璃物品之內部側。
- 如申請專利範圍第1或2項之玻璃物品,其中,關於Al之含量,玻璃物品之表面側多於玻璃物品之內部側。
- 如申請專利範圍第1或2項之玻璃物品,其中,上述玻璃物品含有稀土元素,以原子%表示,將玻璃物品之內部側之稀土元素之總含量設為RE(in)、將玻璃物品之表面側之稀土元素之總含量設為RE(su)時,RE(su)相對於RE(in)之比(RE(su)/RE(in))為3以下。
- 如申請專利範圍第1或2項之玻璃物品,其中,以原子%表示,將玻璃物品的內部側的O的總含量設為O(in)、將玻璃物品的表面側的O的總含量設為O(su)時,O(su)相對於O(in)的比(O(su)/O(in))為2.0以上。
- 如申請專利範圍第1或2項之玻璃物品,其中,關於氧化狀態的Al及磷酸鹽狀態的Al的總含量,玻璃物品的表面側多於玻璃物品的內部側。
- 如申請專利範圍第1或2項之玻璃物品,其中,關於磷酸鹽狀態的Al的含量,玻璃物品的表面側多於玻璃物品的內部側。
- 如申請專利範圍第1或2項之玻璃物品,其中,以原子%表示,將每種結合狀態的Al的含量的合計設為Al(all)、將氧化狀態的Al的含量設為Al(ox)、將磷酸鹽狀態的Al的含量設為Al(ph)時,在表面側Al(ox)及Al(ph)的總量相對於Al(all)的比((Al(ox)+Al(ph))/Al(all))為0.5以上。
- 如申請專利範圍第1或2項之玻璃物品,其中,關於氧化狀態的Al及磷酸鹽狀態的Al的含量,玻璃物品的表面側多於玻璃物品的內部側。
- 如申請專利範圍第9項之玻璃物品,其中,關於氟化狀態的鹼土金屬的含量,玻璃物品的表面側少於玻璃物品的內部側。
- 如申請專利範圍第1或2項之玻璃物品,其特徵在於:上述鹼土金屬為Mg、Ca、Sr及Ba中的至少任一種。
- 如申請專利範圍第1或2項之玻璃物品,其中,F的含量為55陰離子%以上、O的含量為45陰離子%以下。
- 如申請專利範圍第1或2項之玻璃物品,其中,上述玻璃物品的表面的霧度值為1%以下。
- 如申請專利範圍第1或2項之玻璃物品,其中,上述玻璃物品為光學元件。
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