(57)【要約】      （修正有）【課題】樹脂基材の劣化を抑止すると共にセルフクリーニング機能を発揮できるカバープレートを提供する。【解決手段】アウターレンズ２は、樹脂基材２１、多層膜２２及び光触媒ハードコーティング層２３の三層構造をなしている。紫外光UV1は光触媒ハードコーティング層２３の光触媒粒子２３ａによって吸収され、超親水作用を発現してセルフクリーニング機能を発揮する。紫外光UV2は光触媒ハードコーティング層２３を透過し、多層膜２２によって反射され、光触媒ハードコーティング層２３の光触媒粒子２３ａによって吸収され、超親水作用を発現してセルフクリーニング機能を発揮する。さらに、紫外光UV3は光触媒ハードコーティング層２３を透過し、さらに、多層膜２２によって反射され、再び光触媒ハードコーティング層２３を透過して外部に出射される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂基材と、
該樹脂基材上に形成され、無機材料よりなり、紫外領域の反射率が可視領域の反射率より大きい多層膜と、
該多層膜上に形成され、紫外線により超親水作用を発現する光触媒コーティング層と
を具備するカバープレート。
【請求項２】
さらに、前記樹脂基材と前記多層膜との間に挿入された紫外線吸収層を具備する請求項１に記載のカバープレート。
【請求項３】
前記多層膜はTa2O5、Nb2O5、ZrO2、Y2O3のいずれか1つよりなる高屈折率材料及びSiO2、Mg2Fのいずれか1つよりなる低屈折率材料を積層したものである請求項１に記載のカバープレート。
【請求項４】
前記多層膜の厚さは50nm〜10μmの範囲である請求項３に記載のカバープレート。
【請求項５】
前記光触媒コーティング層は光触媒ハードコーティング層である請求項１に記載のカバープレート。
【請求項６】
前記光触媒コーティング層は光触媒粒子を含有する請求項１に記載のカバープレート。
【請求項７】
前記光触媒コーティング層は光触媒層である請求項１に記載のカバープレート。
【請求項８】
前記カバープレートはアウターレンズである請求項１に記載のカバープレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカバープレートたとえば車両用灯具等のアウターレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両用灯具のアウターレンズの材料の主流は、灯具の大型化に対応する軽量性、灯具の異形化に対応する成型の容易性等の理由から、ガラスから透明な樹脂基材に移行してきている。
【０００３】
上述の樹脂基材は一般的に紫外線等に対する耐候性に劣る。たとえば、車両用灯具に一般的に用いられるポリカーボネートは、太陽光の紫外線を受けると経年劣化により黄変して照射光が黄色味がかった色調に変化すると共に、透過率が低下して照射光量も低下する。
【０００４】
第１の従来の車両用灯具のアウターレンズは、透明な樹脂基材と、樹脂基材の表面上に設けられたポリメタクリル酸メチル（PMMA）層を有し、PMMA層により太陽光の紫外線を吸収させて樹脂基材への紫外線照射量を減少せしめ、これにより、アウターレンズの耐候性を向上せしめている（参照：特許文献１）。
【０００５】
他方、車両用灯具のアウターレンズの外表面に土埃等の汚れが付着すると、照射光の配光パターンが変化して本来照射されない領域が照射され、また、照射光量が低下する。この結果、対向車、歩行者に対して不快感を与えたり、交通環境の安全性を損なう。
【０００６】
第２の従来の車両用灯具のアウターレンズは、透明な樹脂基材の表面に酸化チタン（TiO2）を主体とする光触媒粒子を含有する薄膜を形成し、これにより、セルフクリーニング機能を発揮してアウターレンズの外表面の汚れ防止を図っている（参照：特許文献２）。
【０００７】
尚、セルフクリーニング機能の原理は、次の通りである。基材表面にコーティングされた光触媒粒子薄膜は紫外線を吸収すると、強い酸化還元作用を発現すると共に超親水作用を発現する。この超親水作用により、セルフクリーニング機能を発揮する（参照：非特許文献１）。すなわち、基材表面が雨に濡れた場合、光触媒粒子は紫外線を吸収して強い酸化還元作用と共に超親水作用を発現し、光触媒粒子薄膜に形成された水の膜が基材表面と汚れとの間に入り込む。この結果、汚れが基材表面から浮かび上がる。この汚れは洗剤を用いずに散水だけで洗い流される。このようなセルフクリーニング機能は、ビル外壁、テントシート、住宅用窓ガラス等に応用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２６６４６号公報
【特許文献２】特開平１０−２５５５１０号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】光触媒の働き（５）＜セルフクリーニング機能＞, http://hikarisyokubai-net.com/knowledge/hataraki05.html
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述の第１の従来の車両用灯具のアウターレンズにおいては、土埃等の汚れを防止するクリーニング機能がないという課題がある。
【００１１】
また、上述の第２の従来の車両用灯具のアウターレンズにおいては、太陽光の紫外線等に対する耐候性が劣るという課題がある。
【００１２】
尚、上述の第１の従来の車両用灯具のアウターレンズと第２の従来の車両用灯具のアウターレンズとを組合わせれば、太陽光の紫外線等に対する耐候性の向上及び汚れの防止の向上の両立を図ることもできるが、この場合には、紫外線吸収層が光触媒薄膜を透過した太陽光の紫外線を吸収した分、セルフクリーニング機能の発揮が不十分となる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題を解決するために、本発明に係るカバープレートたとえばアウターレンズは、樹脂基材と、樹脂基材上に形成され、無機材料よりなり、紫外領域の反射率が可視領域の反射率より大きい多層膜と、多層膜上に形成され、紫外線により超親水作用を発現する光触媒コーティング層とを具備するものである。これにより、紫外線が光触媒コーティング層に照射されると、光触媒コーティング層は超親水作用によるセルフクリーニング機能を発揮する。このとき、超親水作用をし損なって光触媒コーティング層を透過した紫外線は多層膜によって反射されて再び光触媒コーティング層に入射してセルフクリーニング機能を発揮する。
【００１４】
さらに、樹脂基材と多層膜との間に挿入された紫外線吸収層を具備する。これにより、超親水作用をし損なって光触媒コーティング層を透過し、さらに、多層膜で反射し損なって紫外線吸収層に入射した紫外線は紫外線吸収層によって吸収される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光触媒コーティング層に照射された紫外線は少なくとも2回超親水作用を発揮するので、セルフクリーニング機能を十分発揮できる。また、紫外線は光触媒コーティング層の吸収及び多層膜の反射によって樹脂基材にほとんど到達できず、従って、樹脂基材の耐候性を向上できる。  
【００１６】
さらに、多層膜で反射し損なった紫外線は紫外線吸収層に吸収されるので、樹脂基材の耐候性をさらに向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るアウターレンズの実施の形態を含む車両用灯具を示す断面図である。
【図２】図１のアウターレンズの部分拡大断面図である。
【図３】図１の多層膜の詳細を示す断面図である。
【図４】図３の多層膜の波長／反射率特性を示すグラフである。
【図５】図２のアウターレンズの変更例を示す断面図である。
【図６】図２、図５のアウターレンズの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は本発明に係るアウターレンズの実施の形態を含む車両用灯具を示す断面図である。
【００１９】
図１において、車両用灯具は、ハウジング１と、ハウジング１に固定され、灯室Cを形成するアウターレンズ２と、ハウジング１内に設置された光源３と、光源３を中心として光源３を囲むリフレクタ４とによって構成されている。
【００２０】
土埃、雨風、太陽光の紫外線等の大気の影響を防止するために、アウターレンズ２は、樹脂基材２１、多層膜２２及び光触媒ハードコーティング層２３の三層構造をなしている。このアウターレンズ２は太陽光の紫外線UVを受ける。アウターレンズ２の詳細については後述する。
【００２１】
光源３はたとえばフィラメント電球、メタルハライドランプ、高圧水銀灯等のHID、発光ダイオード（LED）素子等で構成されている。車両用灯具がヘッドライトの場合、光源３の色は白色であり、車両用灯具がリアランプの場合、光源３の色は赤色であり、車両用灯具がターンシグナルランプであれば、光源３の色はアンバー（日本、欧州）もしくは赤（米国）である。
【００２２】
リフレクタ４は光源３からの光の配光を制御する。この配光制御は他の要素たとえばレンズ、シェードを用いることもある。
【００２３】
図２は図１のアウターレンズの部分拡大断面図である。
【００２４】
図２に示すように、樹脂基材２１は屈折率n=1.59のポリカーボネートよりなる。この場合、樹脂基材２１は光源３の可視光VLに対して透明であり、つまり、可視光VLを通過させる。他方、樹脂基材２１は紫外光を吸収すると、劣化する、たとえば、黄変する。
【００２５】
多層膜２２は無機材料よりなり、可視光源３の可視光VLに対して透明であり、つまり、可視光VLを通過させる。他方、多層膜２２は紫外線を反射させる。多層膜２２の詳細は後述する。
【００２６】
光触媒ハードコーティング層２３は、たとえば酸化チタン（TiO2）よりなる光触媒粒子２３ａをエチルアルコール等の溶媒に分散させ、樹脂バインダ及びハード材料として酸化シリコン（SiO2）を添加してスプレー塗布したものである。光触媒ハードコーティング層２３も光源３の可視光VLに対して透明であり、つまり、可視光VLを通過させる。他方、光触媒ハードコーティング層２３の光触媒粒子２３ａは紫外線を吸収して強い酸化還元作用と共に超親水作用を発現する。尚、光触媒粒子２３ａはTiO2粒子以外の粒子で可視光VLに対して透明でない場合には、光触媒ハードコーティング層２３の厚さを小さくして可視光VLに対して透明とする。
【００２７】
図２においては、太陽光の紫外光UVのうち、紫外光UV1は光触媒ハードコーティング層２３の光触媒粒子２３ａによって吸収され、超親水作用を発現してセルフクリーニング機能を発揮する。また、太陽光の紫外光UVのうち、紫外光UV2は光触媒ハードコーティング層２３に吸収し損ない、これを透過するが、多層膜２２によって反射され、光触媒ハードコーティング層２３の光触媒粒子２３ａによって吸収され、やはり超親水作用を発現してセルフクリーニング機能を発揮する。さらに、太陽光の紫外光UVのうち、紫外光UV3は光触媒ハードコーティング層２３に吸収し損ない、これを透過し、さらに、多層膜２２によって反射され、再び光触媒ハードコーティング層２３に吸収し損ない、これを透過して外部に出射される。
【００２８】
このように、光触媒ハードコーティング層２３の光触媒粒子２３ａが太陽光の紫外光UV1を吸収してセルフクリーニング機能を発揮し、さらに、光触媒粒子２３ａによって吸収し損なった太陽光の紫外光UV2も光触媒粒子２３ａによって再吸収されてセルフクリーニング機能をさらに発揮する。従って、セルフクリーニング機能の発揮の機会が2回となる。
【００２９】
他方、太陽光の紫外光UVの紫外光UV1、UV2、UV3のいずれも樹脂基材２１に到達しない。しかも、多層膜２２は無機材料よりなるので、光触媒ハードコーティング層２３の強い酸化還元作用によって多層膜２２は分解されることはない。従って、多層膜２２によって樹脂基材２１の劣化を防止できる。
【００３０】
尚、図２において、光触媒粒子２３ａは略球状をなしているが、他の形状になし得る。
【００３１】
図３は図１の多層膜２２の詳細を示す断面図である。尚、一般に、多層膜は高屈折率材料と低屈折率材料とを交互に積層することにより、たとえば、ある波長より短波長側の光を透過させたりあるいは反射させたり、また、特定の波長の光だけを透過させたりする。
【００３２】
図３に示すように、多層膜２２は高屈折率材料Ta2O5(屈折率n=2.08)及び低屈折率材料SiO2(屈折率n=1.44)の8層構造、つまり、SiO2(95nm)/Ta2O5(140nm)/SiO2(30nm)/Ta2O5(30nm)/SiO2(95nm)/Ta2O5(140nm)/SiO2(30nm)/Ta2O5(30nn)の8層構造よりなる。図４に示すように、この場合、多層膜２２の波長／反射率特性は紫外領域（波長400nm未満）で大きな反射率を示す一方、可視領域（波長400nm以上）で小さな反射率を示した。これにより、この多層膜２２は紫外線の大部分を反射するので、その下層の樹脂基材２１を紫外線から保護できる。
【００３３】
上述の光触媒ハードコーティング層２３の光触媒粒子２３ａの強い酸化還元作用から樹脂基材２１を保護するためには、多層膜２２の厚さは好ましくは少なくとも約50nm必要である。また、多層膜２２の製造のタクトタイムから多層膜２２の厚さは好ましくは約10μm以下とする。
【００３４】
また、図３における高屈折率材料としては、Ta2O5以外にNb2O5(屈折率n=2.32)、ZrO2(屈折率n=2.21)あるいはY2O3(屈折率n=2.15)でもよい。また、図３の低屈折率材料としては、SiO2以外にMg2F (屈折率n=1.38)でもよい。
【００３５】
さらに、図３においては、高屈折率材料と低屈折率材料との間に歪みを緩和するための歪み緩和層として中間の屈折率材料たとえばAl2O3を適宜挿入してもよい。
【００３６】
図５は図２のアウターレンズの変更例を示す断面図である。
【００３７】
図５のアウターレンズ２’においては、図２のアウターレンズ２の樹脂基材２１と多層膜２２との間に紫外線吸収層２４を挿入する。可視光VLに対して透明である紫外線吸収層２４はPMMA層もしくは紫外線吸収粒子たとえば酸化亜鉛（ZnO）粒子を含む樹脂層である。
【００３８】
一般に、多層膜２２においては、入射光の角度によって波長／反射率特性が変化する。この変化は多層膜２２の積層数を増加すれば小さくなるが、完全にゼロにすることはできない。これに対し、紫外線吸収層２４においては、一般に、入射光の角度による波長／反射率特性の変化は小さい。従って、図５に示すように、光触媒ハードコーティング層２３で吸収し損ねないかつ多層膜２２で反射し損なった紫外光UV4は紫外線吸収層２４によってぼぼ完全に吸収され、これにより、樹脂基材２１の紫外線による劣化をより確実に防止できる。
【００３９】
図６の（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、図２、図５のアウターレンズ２、２’の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【００４０】
図２のアウターレンズ２の製造方法について図６の（Ａ）を参照して説明する。
【００４１】
初めに、成型工程６０１にて、樹脂たとえばポリカーボネートを金型成型して樹脂基材２１を形成する。
【００４２】
次に、成膜工程６０２にて、樹脂基材２１上に多層膜２２をたとえばTa2O5、SiO2を交互に化学的気相成長（CVD）法もしくはスパッタリング法によって成長させて積層する。尚、これらの積層間に、適宜、Al2O3歪み緩和層形成工程を挿入する。
【００４３】
最後に、塗布乾燥工程６０３にて、多層膜２２上に酸化チタン（TiO2）粒子をエチルアルコール等の溶媒中に分散させ、樹脂バインダ及びハード材料としての酸化シリコン（SiO2）を添加したコーティング液を加熱された多層膜２２上にスプレー塗布する。そして、乾燥して光触媒ハードコーティング層２３が完成する。
【００４４】
図５のアウターレンズ２’の製造方法について図６の（Ｂ）を参照して説明する。図６の（Ｂ）においては、図６の（Ａ）の樹脂基材の成型工程６０１の後に、形成工程６０４にて樹脂基材２１上に紫外線吸収層２４を形成する。たとえば、PMMA層のフィルムを樹脂基材２１に貼付ける。その他の製造工程は図６の（Ａ）の場合と同一である。
【００４５】
尚、上述の実施の形態において、光触媒ハードコーティング層２３は光触媒（たとえばTiO2）粒子２３ａを含むものであるが、光触媒ハードコーティング層２３の光触媒は必ずしも粒子であることを要しない。たとえば、チタンアルコモンドを出発材料とし、加水分解して得られたゾルをシリコンと共に多層膜２２もしくは紫外線吸収層２４上にディップコーティングした酸化チタン層でもよい。
【００４６】
また、本発明は、上述の実施の形態の自明の範囲内のいかなる変更にも適用し得る。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
上述の実施の形態は車両用灯具のアウターレンズとしたが、これに限るものではなく、広く、アウターレンズを含むカバープレートに適用できる。本発明は、たとえば、屋外照明のカバープレート、信号灯のカバープレートにも適用できる。この場合、最表面の光触媒ハードコーティング層は必ずしもハードコート機能を必要としない。
【符号の説明】
【００４８】
１... ハウジング 
２、２’... アウターレンズ
３... 光源
４... リフレクタ
２１... 樹脂基材
２２... 多層膜
２３... 光触媒ハードコーティング層
２３ａ... 光触媒粒子 
２４... 紫外線吸収層
C...灯室 
VL... 可視光
UV、UV1、UV2、UV3、UV4... 紫外光    
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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