(57)【要約】      （修正有）【課題】広範な波長にわたって高い透過率を有するとともに防曇性を有する赤外線検出素子用カバーを提供する。【解決手段】樹脂からなる基材１１と、基材の表面に直接結着した酸化物系セラミック粒子からなる被覆層１２を有し、被覆層の厚さは、７０〜３００ｎｍであることを特徴とする。バインダーを使用していないため、赤外線吸収は、樹脂と酸化物系セラミックス由来の吸収のみとなる。このため、赤外線検出素子は余分な赤外線吸収を受けない。また撥水性である樹脂からなる基材の上に親水性の酸化物系セラミック粒子の被覆層を形成しているので表面は親水性となり、水の接触角を小さくすることができる。このため湿潤な環境下でも水滴が形成されにくく、入射する赤外線の散乱を防止することができ、優れた防曇効果を奏する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂からなる基材と、前記基材の表面に直接結着した酸化物系セラミック粒子からなる被覆層とを有し、前記被覆層の厚さは、７０〜３００ｎｍであることを特徴とする赤外線検出素子用カバー。
【請求項２】
前記酸化物系セラミック粒子は、シリカ粒子であることを特徴とする請求項１に記載の赤外線検出素子用カバー。
【請求項３】
前記シリカ粒子は、粒子径の中央値が１〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項２に記載の赤外線検出素子用カバー。
【請求項４】
前記基材を構成する樹脂は、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン又はポリプロピレンからなる単一成分の樹脂からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の赤外線検出素子用カバー。
【請求項５】
樹脂からなる基材に酸素プラズマ処理を施したのち、酸化物系セラミック粒子の分散液を塗布し、乾燥させて、その厚さが７０〜３００ｎｍの被覆層を形成することを特徴とする赤外線検出素子用カバーの製造方法。
【請求項６】
前記酸化物系セラミック粒子は、シリカ粒子であることを特徴とする請求項５に記載の赤外線検出素子用カバーの製造方法。
【請求項７】
前記シリカ粒子は、粒子径の中央値が１〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項６に記載の赤外線検出素子用カバーの製造方法。
【請求項８】
前記基材を構成する樹脂は、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン又はポリプロピレンからなる単一成分の樹脂からなることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の赤外線検出素子用カバーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線検出素子用カバー及び赤外線検出素子用カバーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窓、光学材料、透光性カバーなどの透明素材は、光を透過しつつ異なる２つの環境を物理的に遮断する役割を果たしている。
【０００３】
建物などの窓では、屋内外で温度差、湿度、風雨などの異なる環境が存在しても、透明な窓が介在することによって、異なる環境を維持することができ、また、異なる環境下で生じる現象を互いに視認することができる。また、炉ののぞき窓は、炉の熱を外部に逃がすことなく、炉内の様子を視認することができ、また、窓を通して炉内の温度を確認することができるため、炉の温度制御に重要な役割を果たしている。また、窓は、光学機器を砂や、汚れなどから守る保護フィルター等の光学材料として用いられている。さらに、透光性カバーは、標識、信号、受光素子などの映像、色情報を伝えつつ、汚れ、湿気、風雨、温度差、紫外線などから、対象物を保護する役割を果たしている。
【０００４】
特許文献１には、鏡、板状部材、レンズ、透明フィルムなどに適用できる防曇性、防汚性、防露性、調湿性、流滴性、さらには清掃性をそれぞれ備えた複合材料として、それらが適用される部材の表面を吸湿化する組成物であって、（ａ）ジルコニル、硝酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、及び、ハロゲン化ジルコニウムから選択される少なくとも一種と、（ｂ）吸水性有機ポリマーと、（ｃ）溶媒とを少なくとも含んでなる、組成物が開示されている。
【０００５】
また、特許文献１には、上記組成物で被覆可能な透明板状部材は、住宅用窓ガラス、家具のガラス、自動車用窓ガラス、自動車の計器用ガラスなどに利用され得ること、透明レンズは、メガネ、ゴーグル、カメラ用レンズ、携帯用ビデオカメラのレンズ、天体望遠鏡用レンズなどに利用され得ること、透明フィルムは、食品用の包み紙や、自動車用サイドミラー、自動車用ルームミラー、浴室や洗面所に設置する鏡に貼る防曇フィルムなどに利用され得ることが記載されている。
【０００６】
そのほかに、上記組成物で被覆可能な部材は、防汚性、防露性を有する浴室用天井材、便器用配管、給水用配管、小便器、大便器、便器用トラップ、洗面ボウル、洗面トラップのいずれにも好適に利用できこと、防汚性、防露性を有する浴槽、浴室用壁材、浴室用床材、浴室用グレーチング、シャワーフック、浴槽ハンドグリップ、浴槽エプロン部、浴槽排水栓、浴室用窓、浴室用窓枠、浴室窓の床板、浴室照明器具、排水目皿、排水ピット、浴室扉、浴室扉枠、浴室窓の桟、浴室扉の桟、すのこ、マット、石鹸置き、手桶、浴室用鏡、風呂椅子、トランスファーボード、給湯機、浴室用収納棚、浴室用手すり、風呂蓋、浴室用タオル掛け、シャワーチェア、洗面器置き台等の浴室用部材、台所用キッチンバック、台所用床材、シンク、キッチンカウンタ、排水籠、食器乾燥機、食器洗浄器、コンロ、レンジフード、換気扇、コンロ着火部、トイレ用床材、トイレ用壁材、トイレ用天井、ボールタップ、止水栓、紙巻き器、便座、昇降便座、トイレ用扉、トイレブース用鍵、トイレ用タオル掛け、便蓋、トイレ用手すり、トイレ用カウンタ、フラッシュバルブ、タンク、洗浄機能付き便座の吐水ノズル等のトイレ用部材、洗面トラップ、洗面所用鏡、洗面用収納棚、排水栓、歯ブラシ立て、洗面鏡用照明器具、洗面カウンタ、水石鹸供給器、洗面器、口腔洗浄器、手指乾燥機、洗濯槽、洗濯機蓋、洗濯機パン、脱水槽、空調機フィルター、タッチパネル、水栓金具、人体検知センサーのカバー、シャワーホース、シャワーヘッド、シャワー吐水部、シーラント、目地のいずれにも利用できることが記載されている。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−５３７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記されている人体検知センサーなどの赤外線検出素子では、性能が向上し、赤外線検出素子だけでなく、周辺の部材の性能も合わせて向上が求められるようになった。
従来の赤外線検出素子のカバーでは、カバーを構成する素材やカバーのコーティング層の持つ赤外線吸収が赤外線素子の感度を低下させてしまう。このため、従来の赤外線検出素子のカバーよりも広範な波長にわたってＳＮ比の低下を防ぎ、より高い透過率を有するカバーが求められるようになった。
本発明では、前記課題に鑑み、より広範な波長にわたって高い透過率を有するとともに防曇性を有する赤外線検出素子用カバー及び赤外線検出素子用カバーの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の赤外線検出素子用カバーは、樹脂からなる基材と、上記基材の表面に直接結着した酸化物系セラミック粒子からなる被覆層を有し、上記被覆層の厚さは、７０〜３００ｎｍであることを特徴とする。
【００１０】
上記赤外線検出素子用カバーによれば、樹脂からなる基材の上に有機バインダーを介することなく酸化物系セラミックスからなる被覆層が直接結着しており、バインダーを使用していないため、赤外線検出素子用カバーの持つ赤外線吸収は、樹脂と酸化物系セラミックス由来の吸収のみとなる。このため、赤外線検出素子は余分な赤外線吸収を受けず感度の高い赤外線検出素子用カバーを提供することができる。また、形成された被覆層は、基材に直接結着しているので、基材と強い結着力を有する被覆層となる。
【００１１】
さらに、上記被覆層の厚さを７０ｎｍ以上としているので、表面が摩耗されても基材を露出しにくくすることができる。また、被覆層の厚さを３００ｎｍ以下としているので、酸化物系セラミック粒子が面方向に強固な結合を形成しにくく、熱歪み、変形などによって被覆層にストレスが加わっても、変形に追随して膨張、収縮し易く、クラックを生じにくくすることができる。
【００１２】
本発明の赤外線検出素子用カバーでは、上記酸化物系セラミック粒子は、シリカ粒子であることが望ましい。
【００１３】
上記基材を構成する樹脂はもともと撥水性であり、結露すると細かな水滴が付着しやすくなるが、本発明では、撥水性である樹脂からなる基材の上に親水性のシリカ粒子の被覆層を形成しているので表面は親水性となり、水の接触角を小さくすることができる。このため湿潤な環境下でも水滴が形成されにくく、入射する赤外線の散乱を防止することができ、優れた防曇効果を奏する。
【００１４】
本発明の赤外線検出素子用カバーでは、上記シリカ粒子は、粒子径の中央値が１〜１００ｎｍであることが望ましい。
【００１５】
本発明の赤外線検出素子用カバーでは、上記シリカの粒子径の中央値を１ｎｍ以上としているので、充分な厚みの被覆層を形成することができ、良好な耐摩耗性を確保することができる。また、上記シリカの粒子径の中央値を１００ｎｍ以下としているので、被覆層の単位表面積当たりの重量を軽くすることができ、樹脂からなる基材との結着力を充分に確保することができ、被覆層を剥がれ難くすることができる。なお、本発明において、粒子径とは粒子の直径を意味しており、動的光散乱法を用いて測定した値である。また、本発明における粒子径の中央値とは、粒子個数の累積値の中央値（Ｄ−５０）である。
【００１６】
本発明の赤外線検出素子用カバーでは、上記基材を構成する樹脂は、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン又はポリプロピレンからなる単一成分の樹脂からなることが望ましい。
【００１７】
本発明の赤外線検出素子用カバーにおいて、上記基材を構成する樹脂が、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン又はポリプロピレンからなる単一成分の樹脂からなると、赤外線吸収の数を減らすことができ、赤外線が充分に透過できる帯域を広くとることができる。また、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン及びポリプロピレンは、１７００ｃｍ−１以上の領域において、赤外線吸収のピークの数が少なく、酸化物系セラミック粒子からなる被覆層と合わせて、赤外線の幅広い透過帯域を確保することができる。
【００１８】
具体的には、１７００ｃｍ−１以上の領域において、ポリカーボネートは、−ＣＨに由来する２９００〜３０００ｃｍ−１付近のピーク、ポリメチルメタクリレートは、−ＯＨに由来する３４００ｃｍ−１付近のピークと−ＣＨに由来する２９００〜３０００ｃｍ−１付近のピーク、ポリエチレンは、−ＣＨに由来する２８００〜２９００ｃｍ−１付近のピーク、ポリプロピレンは、−ＣＨに由来する２８００〜２９００ｃｍ−１付近のピーク、をそれぞれ有するのみであり、赤外線検出素子への影響を少なくすることができる。
【００１９】
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法は、樹脂からなる基材に酸素プラズマ処理を施したのち、酸化物系セラミック粒子の分散液を塗布し、乾燥させて、その厚さが７０〜３００ｎｍの被覆層を形成することを特徴とする。
【００２０】
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法は、酸素プラズマ処理を施すことにより、基材表面を清浄化するとともに、疎水性である樹脂製の基材の表面を親水化し、続いて、セラミック粒子分散液を塗布し、乾燥させ被覆層を形成するので、基材と強い結着力を有する被覆層を形成することができる。
すなわち、基材を構成する樹脂はもともと撥水性（疎水性）であり、結露すると細かな水滴が付着しやすい。しかしながら、本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法では、撥水性である樹脂の表面を、酸素プラズマ処理を施すことにより親水性にした後、親水性の酸化物系セラミック粒子の被覆層を形成しているので、基材と強い結着力を有する被覆層となり、かつ、該被覆層の表面は親水性であるので、水の接触角を小さくすることができる。このため湿潤な環境下でも水滴が形成されにくく、入射する赤外線の散乱を防止することができる。
【００２１】
また、樹脂からなる基材の上に有機バインダーの層を形成することなく、基材表面に直接、酸化物系セラミック粒子からなる被覆層を形成しており、バインダーを使用していないため、上記製造法により得られる赤外線検出素子用カバーの持つ赤外線吸収は、樹脂からなる基材と酸化物系セラミックス由来の吸収のみとなる。このため、製造された赤外線検出素子は余分な赤外線吸収を受けず感度の高い赤外線検出素子用カバーの製造方法を提供することができる。
【００２２】
また、その厚さが７０ｎｍ以上の厚さの被覆層を形成しているので、表面が摩耗されても基材を露出しにくくすることができる。さらに、３００ｎｍ以下の厚さの被覆層を形成しているので、酸化物系セラミック粒子が面方向に強固な結合を形成しにくく、熱歪み、変形などによって被覆層にストレスが加わっても、変形に追随して膨張、収縮し易く、クラックを形成しにくくすることができる。
【００２３】
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法では、上記酸化物系セラミック粒子は、シリカ粒子であることが望ましい。
【００２４】
ＯＨ基を有する微粒子のシリカは、シリカを構成する−ＯＨの基本振動に由来する赤外の吸収を３７００〜３９００ｃｍ−１に有している。水もまた、−ＯＨに由来する赤外の吸収を３７００〜３９００ｃｍ−１に有しており、表面が吸湿して生じる吸収と同位置である。このため、製造した赤外線検出素子を、この周波数帯域で影響を受けにくい用途の赤外線検出素子として使用することにより性能に与える影響を小さくすることができる。
【００２５】
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法では、上記シリカ粒子は、粒子径の中央値が１〜１００ｎｍであることが望ましい。
【００２６】
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法においては、上記シリカの粒子径の中央値を１ｎｍ以上としているので、充分な厚みの被覆層を形成することができ、良好な耐摩耗性を確保することができる。また、上記シリカの粒子径の中央値を１００ｎｍ以下としているので、形成する被覆層の単位表面積当たりの重量を軽くすることができ、樹脂からなる基材との結着力を充分に確保することができ、被覆層を剥がれ難くすることができる。
【００２７】
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法では、上記基材を構成する樹脂は、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン又はポリプロピレンからなる単一成分の樹脂からなることが望ましい。
【００２８】
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法において、上記基材を構成する樹脂が、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン又はポリプロピレンからなる単一成分の樹脂からなると、赤外線吸収の数を減らすことができ、赤外線が充分に透過できる帯域を広くとることができる。また、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン及びポリプロピレンは、１７００ｃｍ−１以上の領域において、赤外線吸収のピークの数が少なく、酸化物系セラミック粒子からなる被覆層と合わせて、赤外線の幅広い透過帯域を確保することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の赤外線検出素子用カバーによれば、樹脂からなる基材の上に有機バインダーを介することなく酸化物系セラミックスが直接結着し、バインダーを使用していないため、赤外線検出素子用カバーの持つ赤外線吸収は、樹脂と酸化物系セラミックス由来の吸収のみとなる。このため、赤外線検出素子は余分な赤外線吸収を受けず感度の高い赤外線検出素子用カバーを提供することができる。また、形成された被覆層は、基材に直接結着しているので、基材と強い結着力を有する被覆層となる。
【００３０】
また、本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法によれば、酸素プラズマ処理で基材の表面を活性化し、続いて、セラミック粒子分散液を塗布したのち乾燥させ被覆層を形成するので、基材との強い結着力を有する被覆層を有する赤外線検出素子用カバーを製造することができる。
また、樹脂からなる基材の上に有機バインダーを介することなく酸化物系セラミック粒子からなる被覆層を形成しているおり、バインダーを使用していないため、製造した赤外線検出素子用カバーの持つ赤外線吸収は、樹脂からなる基材と酸化物系セラミックス由来の吸収のみとなる。このため、余分な赤外線吸収を受けず感度の高い赤外線検出素子用カバーを製造することができる。また、基材に酸素プラズマ処理を施した後、被覆層を形成しているので、形成された被覆層は、基材に直接結着しており、基材と強い結着力を有する被覆層となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の赤外線検出素子用カバーの製造行程を示す工程図である。
【００３２】
（発明の詳細な説明）
本発明の赤外線検出素子用カバーは、樹脂からなる基材と、前記基材の表面に直接結着した酸化物系セラミック粒子からなる被覆層を有し、上記被覆層の厚さは、７０〜３００ｎｍであることを特徴とする。
【００３３】
本発明の赤外線検出素子用カバーが使用される赤外線検出素子は、熱型、量子型のいずれでもよくその種類は特に限定されないが、５．９μｍ以下（１７００ｃｍ−１以上）に感度を有するものが好ましく、さらに近赤外（０．７−２．５μｍ）〜中赤外（２．５−４μｍ）に感度を有するものが望ましい。
【００３４】
赤外線検出素子の用途としては、放射温度計、ＨＭＤ（ホットメルトディテクタ）、フレームモニタ、水分計、ガス分析計、分光光度計、膜厚計、レーザモニタ、光パワーメータ、レーザダイオード、Ｏ／Ｅ変換器、ＦＴＩＲ、赤外線映像装置、リモードセンシング、人体検知装置等が挙げられる。
【００３５】
熱型赤外線検出素子の種類としては、サーモカップル、サーモパイル、ボロメータ、ゴーレイセル、焦電素子等が挙げられ、焦電素子の検出器としてはＰＺＴ、ＴＧＳ、ＬｉＴａＯ３等を利用することができる。
【００３６】
量子型赤外線検出素子の種類としては、真性型検出素子と不純物型検出素子とがあるが、いずれの素子であってもよい。真性型検出素子を構成する検出器としては、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＩｎＳｂ、ＨｇＣｄＴｅ、Ｇｅ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂなどを利用することができる。不純物型検出素子を構成する検出器としては、Ｇｅ：Ａｕ、Ｇｅ：Ｈｇ、Ｇｅ：Ｃｕ、Ｇｅ：Ｚｎ、Ｓｉ：Ｇａ、Ｓｉ：Ａｓなどを利用することができる。中でも、素子内部の熱電子に起因する暗電流の影響を受けにくく常温で使用可能な熱型検出素子、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、Ｇｅ、ＩｎＧａＡｓなどが好適に利用できる。
【００３７】
また、本発明の赤外線検出素子用カバーは、シリコンを用いた可視光用の撮像素子にも用いることができる。通常可視光用の撮像素子は、赤外域にも感度があるため、赤外線がカラーバランスを崩さないように赤外線カットフィルターを用いて赤外線が届かないようにされている。可視光用の撮像素子であっても赤外線カットフィルターを用いなかったり、帯域フィルターを用いるなどして赤外域で使用する機器には、本発明の赤外線検出素子用カバーを用いることができる。
【００３８】
本発明の赤外線検出素子用カバーを構成する基材に用いられる樹脂としては、赤外線を透過する素材であれば特に限定されない。樹脂の種類としては、例えば、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。これらの樹脂は、１７００ｃｍ−１以上の短波長域において赤外線検出素子の感度を下げる化学結合に由来する赤外線吸収ピークが少なく、赤外線検出素子用カバーとして使用すると、感度が高く信頼性の高い赤外線検出素子を得ることができる。また、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレートは、機械的強度を有しているうえに可視光の透過率も高いので、赤外線だけでなく可視光用の窓として使用することができる。さらに、ポリエチレン、ポリプロピレンは、水素と炭素のみからなり、２重結合をもっていないので、赤外線吸収ピークが少なく、基材である樹脂の影響を少なくすることができる。
【００３９】
本発明の赤外線検出素子用カバーでは、上記被覆層の厚さは、７０〜３００ｎｍである。
【００４０】
本発明の赤外線検出素子用カバーにおいて、上記被覆層の厚さを７０〜３００ｎｍとしているので、表面が摩耗されても基材を露出しにくくすることができる。また、酸化物系セラミック粒子が面方向に強固な結合を形成しにくく、熱歪み、変形などによって被覆層にストレスが加わっても、変形に追随して膨張、収縮し易く、クラックを形成しにくくすることができる。
【００４１】
上記被覆層の厚さが７０ｎｍ未満であると、被覆層の厚さが薄すぎるので、表面が摩耗されると基材が露出し易くなり、被覆層を形成した効果が生じにくくなる場合がある。一方、被覆層の厚さが３００ｎｍを超えると、酸化物系セラミック粒子が面方向に強固な結合を形成し易くなり、被覆層にストレスが加わると、クラック等が発生し易くなる場合がある。
【００４２】
本発明の赤外線検出素子用カバーでは、上記基材の表面に直接結着した酸化物系セラミック粒子からなる被覆層を有し、被覆層と基材との間にバインダー層を有さない。このため、赤外線検出素子用カバーの有する赤外線吸収を最小限にすることができる。
酸化物系セラミック粒子を構成するセラミックとしては、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア等が挙げられる。
【００４３】
本発明の赤外線検出素子用カバーでは、上記酸化物系セラミック粒子は、シリカ粒子であることが望ましい。
【００４４】
上記基材を構成する樹脂はもともと撥水性であり、結露すると細かな水滴が付着しやすくなるが、本発明では、撥水性である樹脂からなる基材の上に親水性のシリカ粒子の被覆層を形成しているので表面は親水性となり、水の接触角を小さくすることができる。このため湿潤な環境下でも水滴が形成されにくく、入射する赤外線の散乱を防止することができ、優れた防曇効果を奏する。
【００４５】
本発明の赤外線検出素子用カバーにおいて、上記酸化物系セラミック粒子がシリカ粒子であると、シリカは、シリカを構成する−ＯＨの基本振動に由来する赤外の吸収を３７００〜３９００ｃｍ−１に有しているが、水も−ＯＨに由来する赤外の吸収を３７００〜３９００ｃｍ−１に有しており、表面が吸湿して生じる水の吸収と同位置である。このため、この周波数帯域で影響を受けにくい用途の赤外線検出素子として本願発明の赤外線検出素子を使用することにより信頼性の高い赤外線検出素子となる。
【００４６】
本発明の赤外線検出素子用カバーでは、上記シリカは、粒子径の中央値が１〜１００ｎｍであることが望ましい。
【００４７】
本発明の赤外線検出素子用カバーでは、上記シリカの粒子径の中央値を１〜１００ｎｍとしているので、充分な厚みの被覆層を形成することができ、良好な耐摩耗性を確保することができ、また、被覆層の単位表面積当たりの重量を軽くすることができ、樹脂からなる基材との結着力を充分に確保することができ、被覆層を剥がれ難くすることができる。
【００４８】
上記シリカの粒子径の中央値を１ｎｍ未満とすることは技術的にも難しく、凝集して２次粒子を形成し易くなるため、均一な厚さの被覆層を形成することが難しくなる場合がある。一方、上記シリカの粒子径の中央値が１００ｎｍを超えると、単位面積当たりに結着するシリカ粒子の数が少なくなるので、樹脂からなる基材との結着力を充分に確保することが難しくなる場合がある。
【００４９】
次に、本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法について説明する。
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法は、樹脂からなる基材に酸素プラズマ処理を施した後、酸化物系セラミック粒子の分散液を塗布し、乾燥させて、その厚さが７０〜３００ｎｍの被覆層を形成することを特徴とする。
【００５０】
図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の赤外線検出素子用カバーの製造行程を示す工程図である。
（１）準備工程
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法では、まず、準備工程として、樹脂からなる基材１１を準備する（図１（ａ）参照）。
【００５１】
基材１１を構成する樹脂としては、上記本発明の赤外線検出素子用カバーで説明したポリカーボネート等の樹脂を用いる。
基材１１の形状は、特に限定されるものではなく、図１（ａ）では、板状であるが、被覆層を形成する部分が曲面を有するものであってもよい。
【００５２】
（２）プラズマ処理工程
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法では、次に、プラズマ処理工程として、樹脂からなる基材１１に酸素プラズマ処理装置２１により酸素プラズマ処理を施す（図１（ｂ）参照）。
上記酸素プラズマ処理とは、酸素の存在下で高電圧を発生させ、発生した酸素ラジカルやオゾン等を対象物の表面にアタックさせる操作である。
高電圧で電極から放出された電子は、電界中で加速され、雰囲気中の電子や分子と衝突し、分子をイオン化させたり、励起させたりする。イオン化した分子からも電子が放出され、電子が繰り返し発生するようになり、プラズマ状態となる。
【００５３】
このプラズマ処理工程により、電極から発生した電子や、イオン化によって生じた電子が高電圧の電極間に挟まれた樹脂の表面に達し、表面を清浄化するとともに、高分子結合の主鎖や側鎖を切断し、活性なラジカルを有する反応性末端基１３を生じさせる。雰囲気中にも活性な酸素ラジカルや、オゾンが存在しているので、互いに結合し、表面のごく薄い層に親水性の層を形成することができる（図１（ｃ）参照）。
なお、プラズマ装置としては、マイクロ波を用いた処理装置のほか、大気圧の火炎中で処理する火炎処理装置などでも利用できる。マイクロ波を用いたプラズマ処理の条件としては、赤外線検出素子用カバーの大きさ、処理数、材質に応じて適宜選択する。たとえば、マイクロ波を用いた処理装置で１００ｃｍ２の赤外線検出素子用カバーに処理を施す場合、出力５０〜２０００Ｗ、酸素流量０．１〜１０００ｍｌ／分、圧力１Ｐａ〜大気圧、処理時間１〜６００秒の範囲で処理を施すことができる。
【００５４】
（３）塗布工程
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法では、上記プラズマ処理工程の後、塗布工程として、酸化物系セラミック粒子の分散液を塗布し、塗布層を形成する。
具体的には、微細な酸化物系セラミック粒子を溶媒に分散させて塗布液を調製し、該塗布液を基材の表面に塗布する。上記塗布工程は、上記プラズマ処理工程の後、なるべく早い時間に行うことが望ましい。時間が経過すると、プラズマ処理により形成された親水性の層が酸化されて疎水性の層となるからである。プラズマ処理工程の後、塗布液を塗布するまでの望ましい時間は１２時間以内である。
【００５５】
上記したように、酸化物系セラミック粒子としては、シリカ粒子が好ましく、その粒子径の中央値は、１〜１００ｎｍであることが望ましい。
溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、ＰＧＭ（プロピレングリコールモノメチルエーテル）等のグリコールエーテル類等が挙げられる。
親水性を有するシリカ粒子としては、例えば、アドマテックス社製ナノシリカ粒子アドマナノ、日産化学株式会社製オルガノシリカゾルＭＡ−ＳＴ、ＩＰＬ−ＳＴ、ＥＧ−ＳＴ、ＮＰＣ−ＳＴ、ＰＧＭ−ＳＴ、ＤＭＡＣ−ＳＴ、ジャパンナノコート株式会社製ＡＳＷ−３０、ＢＷ−３０などを使用することができる。
【００５６】
上記分散液中の酸化物系セラミック粒子の濃度は、酸化物系セラミック粒子としてシリカ粒子を使用した場合、０．１〜５．０重量％が望ましい。
一般的に微細なシリカの粒子は、固形化しないよう分散液の状態で提供されている。このためシリカ粒子の分散液をさらに溶媒で希釈することにより、目的の含有割合の分散液を得ることができる。
基材表面に酸化物系セラミック粒子の分散液を塗布する方法は、特に限定されるものではなく、バーコーター、アプリケーター等を用いた塗膜形成法、ディップコート法、スピンコート法が挙げられ、赤外線検出素子カバーの形状などによって塗布方法を適宜選定することができる。平板であれば、スピンコート法が望ましい。
スピンコート法は、高速で回転する基材の中心に溶液又は懸濁液を滴下し、遠心力で余分な液を除去しつつ基材の表面に薄い塗布層を形成する方法である。塗布層形成途中、又は、塗布層形成後に溶液又は懸濁液が揮散することにより基材の表面にごく薄い被覆層を形成することができる。また、スピンコート法では、余分な液が除去されてしまうので、液の供給量と被覆層の厚みとの間に相関はなく、酸化物系セラミック粒子の濃度、分散液の粘度、回転数、スピンコートの回数により厚みを調整することができる。
【００５７】
（４）乾燥工程
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法では、上記塗布工程の後、乾燥工程として、塗布層を乾燥させて被覆層１２を形成する（図１（ｄ））。
乾燥条件としては、乾燥温度は、８０〜１４０℃が望ましく、乾燥時間は、３分〜３時間が望ましい。
【００５８】
上記プラズマ処理により親水性になった基材の表面と、酸化物系セラミック粒子、特にシリカ粒子からなる被覆層とは、水素結合によって強固に結着していると考えられる。このため樹脂の表面に、耐久性を有し、剥離しにくい被覆層が形成され、防曇性を長期間に渡り維持することができる。
【００５９】
基材表面に形成される被覆層の厚さは、７０〜３００ｎｍである。
上記被覆層を形成することにより、防曇効果を有する赤外線検出素子用カバーを製造するのが本発明の目的であるので、通常、被覆層を基材１１の一方の主面に形成するが、用途等によっては、両主面に被覆層を形成してもよい。
【実施例】
【００６０】
（実施例１〜４及び比較例１〜３）
（１）準備工程
基材として、ポリカーボネートからなる基材を準備した。基材は、９０ｍｍ×９０ｍｍ×５ｍｍの平板である。この基板をイソプロピルアルコールで洗浄した後、純水で再洗浄した。
【００６１】
（２）プラズマ処理工程
神港精機株式会社製のマイクロ波を用いたプラズマ処理装置ＥＸＡＭ（Ｅ１１２４−Ｓ２５）を用い、基材の表面に対し、酸素プラズマ処理を実施した。なお酸素プラズマ処理は、下記の条件で、処理時間のみを変えて実施した。
酸素プラズマ処理の条件は、出力５００Ｗ、酸素の流量１００ｍｌ／ｍｉｎ、圧力２０Ｐａであり、酸素プラズマ処理の時間は、処理なし（０秒）、２０秒、４０秒、８０秒と変化させた。
【００６２】
（３）塗布工程及び乾燥工程
塗布工程では、下記の表１に記載する組成の分散液１〜３のシリカ粒子分散液を用い、スピンコート法を用いて基材表面に塗布層を形成し、１２０℃で１時間乾燥させることにより被覆層を形成した。シリカ粒子はジャパンナノコート株式会社製ＡＳＷ−３０を溶媒で希釈し、表１の各分散液の濃度となるよう調整した。各実施例及び比較例におけるプラズマ処理時間、スピンコートの回転数、形成された被覆層の厚さを、下記の表２に記載している。
本実施例及び比較例では、表１に記載する組成のものを用い、スピンコートの回転数を変え、比較的薄い被覆層を形成し、表面を目視により観察し、均一性、クラックの有無を評価した。評価結果を表２に記載している。なお、被覆層の厚さは、マスクを用いて被覆層のない部分をあらかじめ形成し、レーザー顕微鏡を用いて被覆のない部分との段差を測定して求めた。
【００６３】
【表１】
2020094860.tif 000003
【００６４】
【表２】
2020094860.tif 000004
【００６５】
（実施例５〜１０及び比較例４〜９）
本実施例及び比較例では、実施例１〜４及び比較例１〜３と同様に、準備工程、プラズマ処理工程、塗布工程及び乾燥工程を行い、被覆層を形成した。本実施例及び比較例では、実施例１〜４及び比較例１〜３と比較してより厚い被覆層を形成した。
【００６６】
得られた被覆層に対し、クラックが発生していないことが判明したものには、下記の試験により、剥離性の評価を行った。評価結果を表３に示す。
【００６７】
（剥離性の評価試験）
まず、最初に、カッターナイフで被覆層に格子状のスジを形成する。それぞれのスジの間隔は１ｍｍで縦横方向にそれぞれ１１本形成する。格子を構成するマス目の数は１００個となる。
形成した格子の上に粘着テープを貼り、真上に向かって剥がし、剥離の起こったマス目の数を数え、剥離性を評価した。表中の被覆層の剥離性の評価結果において、分子は剥離の起こったマス目の数であり、分母はマス目全体の数（１００個）である。分子の数が少ないほど剥離しにくい被覆層である。
【００６８】
【表３】
2020094860.tif 000005
【００６９】
上記表２及び表３の結果より明らかなように、プラズマ処理を施さないものは、均一性に欠けたり、クラックが発生したり、基材との密着性が充分でなく、良好な特性を示す被覆層が形成されていないことが明らかになった。
また、プラズマ処理を施したものの中でも、被覆層の厚さが７０ｎｍ以上３００ｎｍ以下では、シリカ粒子が表面に均一に分散しムラのない被覆層が得られ、かつ、基材との強固な密着性が得られることが明らかになった。
【符号の説明】
【００７０】
１１    基材
１２    被覆層
１３    反応性末端基
２１    プラズマ処理装置
【図１】
2020094860.tif 000006