(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の発色特性を有して設けられる発色構造体の製造装置であって、
基板上に液状体材料を塗布して前記発色特性に基づく厚さで透明薄膜を成膜する成膜装置と、
互いに異なる屈折率を有する複数種の前記液状体材料を交互に塗布して積層された前記透明薄膜に対して検知光を照射して反射率を測定する反射率測定装置とを備え、
前記反射率測定装置は、前記検知光を投光する投光部と、前記透明薄膜からの反射光を受光する受光部と、前記受光部の受光結果に基づいて前記成膜装置を制御して最上層の前記透明薄膜の厚さを調整する制御部とを有し、
前記制御部は、前記受光部の受光結果に基づいて、前記複数種の液状体材料毎に用意された濃度の異なる該液状体材料から選択した前記液状体材料を前記成膜装置に塗布させることを特徴とする発色構造体製造装置。
【請求項２】
請求項１記載の発色構造体製造装置において、
前記制御部は、前記最上層の前記透明薄膜の厚さが所定厚さよりも薄く成膜されるように、前記濃度の異なる液状体材料から選択した液状体材料を塗布させることを特徴とする発色構造体製造装置。
【請求項３】
請求項１記載の発色構造体製造装置において、
前記制御部は、前記受光部の受光結果から求められた前記最上層の前記透明薄膜の厚さと、膜厚の閾値とを比較して、前記濃度の異なる液状体材料から選択した液状体材料を塗布させることを特徴とする発色構造体製造装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の発色構造体製造装置において、
前記制御部は、前記反射率と前記透明薄膜の厚さとの相関関係を記憶する記憶部を有することを特徴とする発色構造体製造装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の発色構造体製造装置において、
前記成膜装置は、前記複数種の液状体材料をそれぞれ液滴吐出法で塗布することを特徴とする発色構造体製造装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の発色構造体製造装置において、
塗布した前記透明薄膜にプラズマ処理を行い、当該透明薄膜上に塗布される前記液状体材料に対する親液性を付与するプラズマ処理装置を備えることを特徴とする発色構造体製造装置。
【請求項７】
所定の発色特性を有して設けられる発色構造体の製造方法であって、
基板上に液状体材料を塗布して前記発色特性に基づく厚さで透明薄膜を成膜する成膜装置と、
互いに異なる屈折率を有する複数種の前記液状体材料を交互に塗布して前記透明薄膜を積層する工程と、
積層された前記透明薄膜に対して検知光を照射して反射率を測定する工程と、
測定した前記反射率に基づいて最上層の前記透明薄膜の厚さを調整する工程と、
を有し、
測定した前記反射率に基づいて、前記複数種の液状体材料毎に用意された濃度の異なる該液状体材料から選択した前記液状体材料を塗布することを特徴とする発色構造体の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の発色構造体の製造方法において、
前記最上層の前記透明薄膜の厚さが所定厚さよりも薄く成膜されるように、前記濃度の異なる液状体材料から選択した液状体材料を塗布することを特徴とする発色構造体の製造方法。
【請求項９】
請求項７記載の発色構造体の製造方法において、
測定した前記反射率から求められた前記最上層の前記透明薄膜の厚さと、膜厚の閾値とを比較して、前記濃度の異なる液状体材料から選択した液状体材料を塗布することを特徴とする発色構造体の製造方法。
【請求項１０】
請求項７から９のいずれか一項に記載の発色構造体の製造方法において、
前記反射率と前記透明薄膜の厚さとの相関関係を予め記憶した結果に基づいて、前記最上層の前記透明薄膜の厚さを調整することを特徴とする発色構造体の製造方法。
【請求項１１】
請求項７から１０のいずれか一項に記載の発色構造体の製造方法において、
前記複数種の液状体材料をそれぞれ液滴吐出法で塗布することを特徴とする発色構造体の製造方法。
【請求項１２】
請求項７から１０のいずれか一項に記載の発色構造体の製造方法において、
成膜された前記透明薄膜にプラズマ処理を行い、当該透明薄膜上に塗布される前記液状体材料に対する親液性を付与するプラズマ処理工程を有することを特徴とする発色構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発色構造体製造装置及び発色構造体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
装飾用部材（例えば、時計文字盤、ブレスレット、ブローチ、携帯電話筺体等）や、自動車用部材（内装ダッシュボード等）の高級化に伴い、アルミフレーク光輝材を用いた従来のメタリック塗装だけではなく、雲母片や加工雲母などを光輝材として用いることで、塗装面の質感向上を表現する努力がなされている。
しかし、上記の技術では、色調に対しては、光輝材の影響はあるものの、その主因子は顔料や染料によるものであり、退色が避けられないのが現状である。
【０００３】
そこで、特許文献１には、モルフォ蝶の羽に着目した発色構造体の技術が記載されている。この技術は、ＴｉＯ２等で構成された短冊状の光触媒物質薄膜層と、光触媒薄膜層よりも細い短冊状のＳｉＯ２等で構成された支持物質薄膜層を交互に積層した多層構造体を形成し、この多層構造体を複数配列した光発色部材を有するものであり、スパッタリング等による多層薄膜形成の後に、ドライエッチングやウエットエッチングによって支持物質を所定量除去して空隙を設けることで形成される。このように、上記の技術は、空隙を有する多層膜構造とすることで、光触媒が接触する表面積を大きくできるため、より高い光触媒効果が期待できる。特に、光触媒層と空隙層との光学的層厚を発色光波長の１／４とすることによる光干渉効果と、配列された構造体による回折格子効果により、金属光沢を有するような鮮やかな発色を実現することができる。
【特許文献１】特許第３４４３６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
多層薄膜形成に用いるスパッタリングや、支持物質薄膜層を形成する際に用いるエッチングには、工数が掛かるとともに、露光機等、大型の設備も必要になり、生産性が悪いという問題がある。
また、光の回折や干渉を利用する多層構造体においては、所望の発色特性を得るためには精密な膜厚制御が必要になるが、各層毎に膜厚を高精度に制御することは困難である。
【０００５】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、効率的、且つ高精度に発色構造体を製造可能な発色構造体製造装置及び発色構造体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】
【０００６】
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明の発色構造体製造装置は、所定の発色特性を有して設けられる発色構造体の製造装置であって、基板上に液状体材料を塗布して前記発色特性に基づく厚さで透明薄膜を成膜する成膜装置と、互いに異なる屈折率を有する複数種の前記液状体材料を交互に塗布して積層された前記透明薄膜に対して検知光を照射して反射率を測定する反射率測定装置とを備え、前記反射率測定装置は、前記検知光を投光する投光部と、前記透明薄膜からの反射光を受光する受光部と、前記受光部の受光結果に基づいて前記成膜装置を制御して最上層の前記透明薄膜の厚さを調整する制御部とを有し、前記制御部は、前記受光部の受光結果に基づいて、前記複数種の液状体材料毎に用意された濃度の異なる該液状体材料から選択した前記液状体材料を前記成膜装置に塗布させることを特徴とするものである。
従って、本発明の発色構造体製造装置では、互いに異なる屈折率を有する複数種の液状体材料をそれぞれ発色特性に基づく厚さで成膜するという簡単な方法で発色構造体を形成できるため、露光機等、大型の設備も不要になり、効率的な製造が可能になる。
【０００７】
この発色特性としては、第１の液状体材料（第１透明薄膜）、第２の液状体材料（第２透明薄膜）の屈折率をｎ１、ｎ２とし、第１透明薄膜、第２透明薄膜の厚さをｔ１、ｔ２とし、第１透明薄膜、第２透明薄膜の屈折角をθ１、θ２とすると、反射波長λは２×（ｎ１×ｔ１×ｃｏｓθ１＋ｎ２×ｔ２×ｃｏｓθ２）で表され、反射率（反射強度）Ｒは（ｎ１２−ｎ２２）／（ｎ１２＋ｎ２２）で表される。さらに、発色強度は光学厚みが、ｎ１×ｔ１＝ｎ２×ｔ２＝λ／４のときが最大となる。
従って、本発明では、用いる材料により、屈折率ｎ１、ｎ２、及び屈折角θ１、θ２が予め設定されている場合には、第１透明薄膜、第２透明薄膜の厚さｔ１、ｔ２を上記の式に基づいて適宜設定することにより、所望波長の光を高い発色強度にて発色させることが可能になる。
また、本発明では、積層された透明薄膜に対して検知光を照射して反射率を測定するため、当該反射率に基づいて、成膜された透明薄膜の厚さ情報を得ることが可能になり、当該厚さ情報に基づき、発色構造体が所望の色を発色するように、透明薄膜の厚さを高精度に調整することができる。
【０００８】
前記反射率測定装置としては、前記検知光を投光する投光部と、前記透明薄膜からの反射光を受光する受光部と、前記受光部の受光結果に基づいて前記成膜装置を制御して最上層の前記透明薄膜の厚さを調整する制御部とを有する構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、受光した反射光に基づいて、所望の色を発色させるために、最上層の透明薄膜の厚さが薄いと測定された場合には、当該最上層の透明薄膜の厚さが所定厚さ（所望の色を発色させる厚さ）となるように、液状体材料を追加で塗布して成膜することが可能になる。
【０００９】
この制御部としては、前記反射率と前記透明薄膜の厚さとの相関関係を記憶する記憶部を有する構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、測定した反射率を、予め記憶してある透明薄膜の厚さと照合することにより、既に成膜されている透明薄膜の厚さを容易に求めることができる。
【００１０】
前記制御部としては、前記最上層の前記透明薄膜の厚さが所定厚さよりも薄く成膜されるように、前記濃度の異なる液状体材料から選択した液状体材料を塗布させる構成や、前記受光部の受光結果から求められた前記最上層の前記透明薄膜の厚さと、膜厚の閾値とを比較して、前記濃度の異なる液状体材料から選択した液状体材料を塗布させる構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、最上層の透明薄膜の厚さを調整する際に、調整すべき厚さに応じて最適な濃度の液状体材料を選択することにより、最短の塗布時間で厚さ調整することができる。
【００１１】
また、本発明では、前記成膜装置が、前記複数種の液状体材料をそれぞれ液滴吐出法で塗布する構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、必要最低限の液状体材料を必要な領域にのみ効率的に塗布することが可能になり、生産性を向上させることができる。
【００１２】
また、本発明では、塗布した前記透明薄膜にプラズマ処理を行い、当該透明薄膜上に塗布される前記液状体材料に対する親液性を付与するプラズマ処理装置を備える構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、先に成膜された透明薄膜の上に液状体材料を塗布する際に、当該液状体材料を濡れ拡がらせることが可能となり、所定の厚さの透明薄膜を均一に成膜することができる。
【００１３】
一方、本発明の発色構造体の製造方法は、所定の発色特性を有して設けられる発色構造体の製造方法であって、基板上に液状体材料を塗布して前記発色特性に基づく厚さで透明薄膜を成膜する成膜装置と、互いに異なる屈折率を有する複数種の前記液状体材料を交互に塗布して前記透明薄膜を積層する工程と、積層された前記透明薄膜に対して検知光を照射して反射率を測定する工程と、測定した前記反射率に基づいて最上層の前記透明薄膜の厚さを調整する工程と、を有し、測定した前記反射率に基づいて、前記複数種の液状体材料毎に用意された濃度の異なる該液状体材料から選択した前記液状体材料を塗布することを特徴とするものである。
従って、本発明の発色構造体製造装置では、互いに異なる屈折率を有する複数種の液状体材料をそれぞれ発色特性に基づく厚さで成膜するという簡単な方法で発色構造体を形成できるため、露光機等、大型の設備も不要になり、効率的な製造が可能になる。
【００１４】
この発色特性としては、第１の液状体材料（第１透明薄膜）、第２の液状体材料（第２透明薄膜）の屈折率をｎ１、ｎ２とし、第１透明薄膜、第２透明薄膜の厚さをｔ１、ｔ２とし、第１透明薄膜、第２透明薄膜の屈折角をθ１、θ２とすると、反射波長λは２×（ｎ１×ｔ１×ｃｏｓθ１＋ｎ２×ｔ２×ｃｏｓθ２）で表され、反射率（反射強度）Ｒは（ｎ１２−ｎ２２）／（ｎ１２＋ｎ２２）で表される。さらに、発色強度は光学厚みが、ｎ１×ｔ１＝ｎ２×ｔ２＝λ／４のときが最大となる。
従って、本発明では、用いる材料により、屈折率ｎ１、ｎ２、及び屈折角θ１、θ２が予め設定されている場合には、第１透明薄膜、第２透明薄膜の厚さｔ１、ｔ２を上記の式に基づいて適宜設定することにより、所望波長の光を高い発色強度にて発色させることが可能になる。
また、本発明では、積層された透明薄膜に対して検知光を照射して反射率を測定するため、当該反射率に基づいて、成膜された透明薄膜の厚さ情報を得ることが可能になり、当該厚さ情報に基づき、発色構造体が所望の色を発色するように、透明薄膜の厚さを高精度に調整することができる。
【００１５】
また、本発明では、測定した前記反射率に基づいて最上層の前記透明薄膜の厚さを調整する工程を有する手順も好適に採用できる。
これにより、本発明では、受光した反射光に基づいて、所望の色を発色させるために、最上層の透明薄膜の厚さが薄いと測定された場合には、当該最上層の透明薄膜の厚さが所定厚さ（所望の色を発色させる厚さ）となるように、液状体材料を追加で塗布して成膜することが可能になる。
【００１６】
また、本発明では、記反射率と前記透明薄膜の厚さとの相関関係を予め記憶した結果に基づいて、前記最上層の前記透明薄膜の厚さを調整する手順も好適に採用できる。
これにより、本発明では、測定した反射率を、予め記憶してある透明薄膜の厚さと照合することにより、既に成膜されている透明薄膜の厚さを容易に求めることができる。
【００１７】
また、本発明では、  前記最上層の前記透明薄膜の厚さが所定厚さよりも薄く成膜されるように、前記濃度の異なる液状体材料から選択した液状体材料を塗布する手順や、測定した前記反射率から求められた前記最上層の前記透明薄膜の厚さと、膜厚の閾値とを比較して、前記濃度の異なる液状体材料から選択した液状体材料を塗布する手順も好適に採用できる。
これにより、本発明では、最上層の透明薄膜の厚さを調整する際に、調整すべき厚さに応じて最適な濃度の液状体材料を選択することにより、最短の塗布時間で厚さ調整することができる。
【００１８】
また、本発明では、前記複数種の液状体材料をそれぞれ液滴吐出法で塗布する手順も好適に採用できる。
これにより、本発明では、必要最低限の液状体材料を必要な領域にのみ効率的に塗布することが可能になり、生産性を向上させることができる。
【００１９】
また、本発明では、成膜された前記透明薄膜にプラズマ処理を行い、当該透明薄膜上に塗布される前記液状体材料に対する親液性を付与するプラズマ処理工程を有する手順も好適に採用できる。
これにより、本発明では、先に成膜された透明薄膜の上に液状体材料を塗布する際に、当該液状体材料を濡れ拡がらせることが可能となり、所定の厚さの透明薄膜を均一に成膜することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の発色構造体製造装置及び発色構造体の製造方法の実施の形態を、図１ないし図１５を参照して説明する。
なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２１】
（発色構造体製造装置）
まず、本実施形態に係る発色構造体製造装置について説明する。
本実施形態では、基板上に液状体材料を塗布して透明薄膜を成膜する成膜装置として、液状体材料の液滴を吐出して塗布・成膜する液滴吐出装置を用いる場合について説明する。
【００２２】
図１は、本発明の発色構造体製造装置の実施形態を示す図である。
図１において、符合ＣＬは発色構造体製造装置である。この発色構造体製造装置ＣＬは、液滴吐出装置（成膜装置）３０と、反射率測定装置ＲＦと、プラズマ処理装置ＰＳ等とから概略構成されている。
この液滴吐出装置３０は、ベース３１、基板移動手段３２、ヘッド移動手段３３、吐出ヘッド３４、液状体タンク３５、制御装置ＣＯＮＴ（制御部）等を有して構成されたものである。
【００２３】
ベース３１は、その上に前記基板移動手段３２、ヘッド移動手段３３を設置したものである。
基板移動手段３２は、ベース３１上に設けられたもので、Ｙ軸方向に沿って配置されたガイドレール３６を有したものである。この基板移動手段３２は、例えばリニアモータにより、スライダ３７をガイドレール３６に沿って移動させるよう構成されたものである。スライダ３７には、θ軸用のモータ（図示せず）が備えられている。このモータは、例えばダイレクトドライブモータからなるものであり、これのロータ（図示せず）はテーブル３９に固定されている。このような構成のもとに、モータに通電するとロータおよびテーブル３９は、θ方向に沿って回転し、テーブル３９をインデックス（回転割り出し）するようになっている。
【００２４】
テーブル３９は、基板Ｐを位置決めし、保持するものである。すなわち、このテーブル３９は、公知の吸着保持手段（図示せず）を有し、この吸着保持手段を作動させることにより、基板Ｐをテーブル３９の上に吸着保持するようになっている。基板Ｐは、テーブル３９の位置決めピン（図示せず）により、テーブル３９上の所定位置に正確に位置決めされ、保持されるようになっている。テーブル３９には、吐出ヘッド３４がインク（液状体）を捨打ちあるいは試し打ちするための捨打ちエリア（フラッシングエリア）４１が設けられている。この捨打ちエリア４１は、Ｘ軸方向に延びて形成されたもので、テーブル３９の後端部側に設けられたものである。
【００２５】
ヘッド移動手段３３は、ベース３１の後部側に立てられた一対の架台３３ａ、３３ａと、これら架台３３ａ、３３ａ上に設けられた走行路３３ｂとを備えてなるもので、該走行路３３ｂをＸ軸方向、すなわち前記の基板移動手段３２のＹ軸方向と直交する方向に沿って配置したものである。走行路３３ｂは、架台３３ａ、３３ａ間に渡された保持板３３ｃと、この保持板３３ｃ上に設けられた一対のガイドレール３３ｄ、３３ｄとを有して形成されたもので、ガイドレール３３ｄ、３３ｄの長さ方向に吐出ヘッド３４を保持させるスライダ４２を移動可能に保持したものである。スライダ４２は、リニアモータ（図示せず）等の作動によってガイドレール３３ｄ、３３ｄ上を走行し、これにより吐出ヘッド３４をＸ軸方向に移動させるよう構成されたものである。
【００２６】
吐出ヘッド３４には、揺動位置決め手段としてのモータ４３、４４、４５、４６が接続されている。そして、モータ４３を作動させると、吐出ヘッド３４はＺ軸に沿って上下動し、Ｚ軸上での位置決めが可能になっている。なお、このＺ軸は、前記のＸ軸、Ｙ軸に対しそれぞれに直交する方向（上下方向）である。また、モータ４４を作動させると、吐出ヘッド３４は図１中のβ方向に沿って揺動し、位置決め可能になり、モータ４５を作動させると、吐出ヘッド３４はγ方向に揺動し、位置決め可能になり、モータ４６を作動させると、吐出ヘッド３４はα方向に揺動し、位置決め可能になる。
【００２７】
このように吐出ヘッド３４は、スライダ４２上において、Ｚ軸方向に直線移動して位置決め可能となり、かつ、α、β、γに沿って揺動し、位置決め可能となっている。したがって、吐出ヘッド３４のインク吐出面を、テーブル３９側の基板Ｐに対する位置あるいは姿勢を、正確にコントロールすることができるようになっている。
【００２８】
図２（ａ）、（ｂ）は吐出ヘッド３４を説明するための概略構成図である。
図２（ａ）に示すように、吐出ヘッド３４は、例えばステンレス製のノズルプレート１２と振動板１３とを備え、両者を仕切部材（リザーバプレート）１４を介して接合したものである。ノズルプレート１２と振動板１３との間には、仕切部材１４によって複数のキャビティ１５…とリザーバ１６とが形成されており、これらキャビティ１５…とリザーバ１６とは流路１７を介して連通している。
また、吐出ヘッド３４には、ヒータ（加熱手段）３が設けられており、当該ヒータ３に供給される電力量が制御装置ＣＯＮＴによって制御されている。
【００２９】
各キャビティ１５とリザーバ１６の内部とは、液状体で満たされるようになっており、これらの間の流路１７はリザーバ１６からキャビティ１５に液状体を供給する供給口として機能するようになっている。また、ノズルプレート１２には、キャビティ１５から液状体を噴射するための孔状のノズル１８が縦横に整列した状態で複数形成されている。一方、振動板１３には、リザーバ１６内に開口する孔１９が形成されており、この孔１９には液状体タンク３５がチューブ２４（図１参照）を介して接続されている。
【００３０】
また、振動板１３のキャビティ１５に向く面と反対の側の面上には、図２（ｂ）に示すように圧電素子（ピエゾ素子）２０が接合されている。この圧電素子２０は、一対の電極２１、２１間に挟持され、通電により外側に突出するようにして撓曲するよう構成されたもので、本発明における吐出手段として機能するものである。
【００３１】
このような構成のもとに圧電素子２０が接合された振動板１３は、圧電素子２０と一体になって同時に外側へ撓曲し、これによりキャビティ１５の容積を増大させる。すると、キャビティ１５内とリザーバ１６内とが連通しており、リザーバ１６内に液状体が充填されている場合には、キャビティ１５内に増大した容積分に相当する液状体が、リザーバ１６から流路１７を介して流入する。このとき、流入した液状体の容積分が液状体タンク３５からチューブ２４を介してリザーバ１６に供給される。
【００３２】
そして、このような状態から圧電素子２０への通電を解除すると、圧電素子２０と振動板１３はともに元の形状に戻る。よって、キャビティ１５も元の容積に戻ることから、キャビティ１５内部の液状体の圧力が上昇し、ノズル１８から液状体の液滴２２が吐出される。
【００３３】
本実施形態では、液状体タンク３５には複数種（実際には液状体の種類としては２種類で各種類毎に濃度を変えた２種類の合計４種類、詳細は後述する）の液状体が貯溜されており、各液状体は各液状体毎に接続されたチューブ２４によって、各液状体に対応するリザーバ１６に供給され、各液状体に対応するキャビティ１５に充填され、各液状体に対応するノズル１８から液滴として吐出される。
なお、圧電素子２０を選択して駆動させ、所定種類の液状体を吐出させることも制御装置ＣＯＮＴが制御する。
【００３４】
なお、吐出ヘッドの吐出手段としては、前記の圧電素子（ピエゾ素子）２０を用いた電気機械変換体以外でもよく、例えば、エネルギ発生素子として電気熱変換体を用いた方式や、帯電制御型、加圧振動型といった連続方式、静電吸引方式、さらにはレーザーなどの電磁波を照射して発熱させ、この発熱による作用で液状体を吐出させる方式を採用することもできる。
【００３５】
次に、図１に戻り、液滴吐出装置３０の他の構成について説明する。
制御装置ＣＯＮＴは、上記吐出ヘッド３４の液滴吐出動作、基板移動手段３２とヘッド移動手段３３の駆動動作、ヒータ３への電力供給等を制御する。
また、上述した液状体タンク３５は、前記架台３３ａ、３３ａの一方の上に配置されたもので、この液状体タンク３５には、その内部、あるいはその外側にヒータ（図示せず）が設けられている。このヒータは、貯留している液状体を加熱するためのもので、特に液状体が高粘性のものの場合などに、加熱することで粘度を低くし、液状体タンク３５から吐出ヘッド３４への液状体の流入を容易にできるようにしたものである。
【００３６】
なお、架台３３ａは走行路３３ｂを支持するものとなっていることから、この走行路３３ｂ上を走行する吐出ヘッド３４に十分近い位置となっている。したがって、液状体タンク３５から吐出ヘッド３４に液状体を送るためのチューブ２４は、従来のものに比べ十分に短いもの、すなわち走行路３３ｂの長さにほぼ等しい長さとなっている。
【００３７】
反射率測定装置ＲＦは、ガイドレール３６近傍の吐出ヘッド３４とは逆側のベース３１上に設置されたＬ字状に形成されており、図３に示すように、先端部には基板Ｐの上方に基板Ｐの表面を臨む位置に延びる延出部５１が設けられている。延出部５１には、基板Ｐ（すなわち基板Ｐに成膜された透明薄膜Ｆ１、Ｆ２、…（後述））と対向する位置に投光部５２と受光部５３とが設けられている。
【００３８】
投光部５２は、基板Ｐ（透明薄膜Ｆ）へ向けてハロゲン光等の検知光Ｌを投光するものである。受光部５３は、透明薄膜Ｆで干渉・反射した反射光（干渉光）を受光し、受光結果を制御装置ＣＯＮＴに出力するものであり、例えば各波長毎に光量を測定する分光センサ等で構成される。制御装置ＣＯＮＴには、記憶部５４が接続されている。この記憶部５４には、予め測定された、またはシミュレーションされた反射率と膜厚との相関関係が記憶されている。
【００３９】
制御装置ＣＯＮＴは、受光部５３の受光結果と、記憶部５４に記憶されている反射率と膜厚との相関関係とに基づいて、滴吐出装置３０において吐出する液滴の種類・吐出量を制御する。
【００４０】
プラズマ処理装置ＰＳは、基板移動手段３２による基板Ｐの移動経路のヘッド移動手段３３とは逆側に配置されており、基板Ｐに透明薄膜Ｆが成膜された後に、当該透明薄膜Ｆに対して、例えば大気圧プラズマ法を用い、基板Ｐの表面または透明薄膜Ｆの表面に、プラズマ状態の酸素を照射することにより、その表面が親液化あるいは活性化される。これにより、基板Ｐの表面または透明薄膜Ｆの表面の濡れ性が向上し、その上に成膜する際の透明薄膜の膜厚の均一性の向上が図れる。
【００４１】
続いて、上記の発色構造体製造装置ＣＬを用いて、基板Ｐ上に形成される発色構造体について、図４を参照して説明する。
図４は、多層構造を有する発色構造体Ｃが基板Ｐ上に形成された断面図である。
【００４２】
この図に示す発色構造体Ｃは、互いに屈折率が異なる第１透明薄膜Ｆ１と第２透明薄膜Ｆ２とが、交互に複数層ずつ成膜されて形成されたものである。本実施形態では、基板Ｐから数えて第１層、第３層、…、第１１層の奇数層に第１透明薄膜Ｆ１が成膜され、第２層、…、第１０層の偶数層に第２透明薄膜Ｆ２が成膜された１１層の薄膜により発色構造体Ｃが形成されている。
【００４３】
本実施形態では、第１透明薄膜Ｆ１の屈折率（第１の屈折率）が第２透明薄膜Ｆ２の屈折率（第２の屈折率）よりも小さい上記薄膜材料を用い、また第１透明薄膜Ｆ１の厚さが第２透明薄膜Ｆ２の厚さよりも大きい厚さで発色構造体Ｃが形成されている。
【００４４】
基板Ｐとしては、ガラス、Ｓｉ基板、プラスチック基板、金属等を適宜選択することができる。
第１透明薄膜Ｆ１、第２透明薄膜Ｆ２の形成材料としては、ポリシロキサン系樹脂（屈折率１．４２）、ＳｉＯ２（石英；屈折率１．４５）、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ；屈折率１．７６）、ＺｎＯ（酸化亜鉛；屈折率１．９５）、酸化チタン（屈折率２．５２）、Ｆｅ２Ｏ３（酸化第二鉄；屈折率３．０１）等を適宜選択できる。
【００４５】
上記多層膜構造の発色構造体Ｃの発色特性としては、入射光ＩＬに対して最上層の透明薄膜で反射した反射光ＲＬ１と、透明薄膜に屈折して入射し、次層及び同様に次層以下の層の透明薄膜で反射して出射する反射光ＲＬ２〜ＲＬ１１とが干渉する。薄膜干渉理論に基づき、その干渉色（反射波長）、強度は、第１透明薄膜Ｆ１、第２透明薄膜Ｆ２の屈折率をｎ１、ｎ２とし、第１透明薄膜Ｆ１、第２透明薄膜Ｆ２の厚さをｔ１、ｔ２とし、第１透明薄膜Ｆ１、第２透明薄膜Ｆ１の屈折角をθ１、θ２とすると、反射波長λは次式で表される。
λ＝２×（ｎ１×ｔ１×ｃｏｓθ１＋ｎ２×ｔ２×ｃｏｓθ２）…（１）
また、反射率（反射強度）Ｒは次式で表される。
Ｒ＝（ｎ１２−ｎ２２）／（ｎ１２＋ｎ２２）…（２）
この反射率を表す式（１）から明かなように、第１透明薄膜Ｆ１と第２透明薄膜Ｆ２との屈折率の差が大きいほど、反射強度（発色強度）は大きくなる。
さらに、発色強度は光学厚みが、次式を満足するときに最大となる。
ｎ１×ｔ１＝ｎ２×ｔ２＝λ／４  …（３）
【００４６】
そして、例えば反射強度等に基づいて、第１透明薄膜Ｆ１、第２透明薄膜Ｆ２の材料を選定すると屈折率ｎ１、ｎ２及び屈折角θ１、θ２が決まるため、所望の発色特性（λ）と、式（１）〜式（３）とを用いることで、第１透明薄膜Ｆ１、第２透明薄膜Ｆ２の各層の厚さｔ１、ｔ２と、所望の反射率を得るための積層数とを設定することができる。
【００４７】
次に、上述した発色構造体製造装置ＣＬを用いて、基板Ｐ上に発色構造体Ｃを形成する手順について、図５に示すフローチャートに基づいて説明する。
ここでは、第１透明薄膜Ｆ１をポリシロキサン系樹脂（シロキサンポリマー；屈折率１．４２）で形成し、当該ポリシロキサン系樹脂を含む液状体材料として濃度３ｗｔ％、６ｗｔ％の種類を用意した。また、第２透明薄膜Ｆ２を酸化チタン（屈折率２．５２）で形成し、当該酸化チタンを含む液状体材料として濃度２ｗｔ％、４ｗｔ％の種類を用意した。また、ここでは、予め基板Ｐ上に成膜された１層目の第１透明薄膜Ｆ１上に第２透明薄膜Ｆ２を成膜する場合について説明する。
【００４８】
成膜処理が開始されると（ステップＳ０）、二層目の第２透明薄膜Ｆ２を成膜する際に用いる液状体材料の濃度を選定する。ここでは各層が当初設定された厚さよりも薄く成膜されるように（厚くならないように）、低濃度（濃度２ｗｔ％）の第２透明薄膜形成材料を含む液状体材料（酸化チタンを含む液状体材料）を選択する（ステップＳ１）。
なお、予め高濃度（濃度４ｗｔ％）の第２透明薄膜形成材料を含む液状体材料を選択しても、当初設定された厚さよりも薄く成膜されること（厚くならないこと）が既知である場合には、高濃度の材料を選択してもよい。
【００４９】
そして、ステップＳ２で上述した液滴吐出装置３０を用いて第２透明薄膜形成材料を含む第２液状体材料の液滴を基板Ｐ上に所定の厚さで塗布した後に、例えば１８０℃で１分の乾燥処理及び２００℃で３分の焼成処理を行うことにより（ステップＳ３）、第１透明薄膜Ｆ１上に第２透明薄膜Ｆ２を成膜する。
【００５０】
次に、必要に応じて第２透明薄膜Ｆ２の表面に親液性を付与すべく表面処理を行う（ステップＳ４）。この表面処理は、次に塗布する液状体材料に対する下地層（この場合は第２透明薄膜Ｆ２）の濡れ性（親液性）を向上させるものであり、下地層と塗布する液状体材料とが同一である場合は元々親和性があるため、必ずしも必要ではないが、後に測定する膜厚が所定厚さであった場合、第２透明薄膜Ｆ２上に材料が異なる液状体材料を塗布するため、本実施形態では基板移動手段３２を介して基板Ｐをプラズマ処理装置ＰＳに移動させる。そして、基板Ｐに成膜された第２透明薄膜Ｆ２の表面を大気圧プラズマ処理して、第１液状体材料に対する濡れ性（親液性）を向上させる。
【００５１】
第２透明薄膜Ｆ２に対する表面処理が完了すると、基板Ｐ（第２透明薄膜Ｆ２）が投光部５２の直下に位置するように、基板移動手段３２を介して当該基板Ｐを移動させる。そして、投光部５２から基板Ｐ（第２透明薄膜Ｆ２）に向けて検知光Ｌを投光・照射するとともに、受光部５３によって反射光を受光する。
制御装置ＣＯＮＴは、受光部５３の測定結果から反射率を算出し、記憶部５４に記憶されている相関関係と照合することにより、第２透明薄膜Ｆ２の膜厚を求める。
そして、制御装置ＣＯＮＴは、求めた膜厚が所定厚さであるかどうかを判断し（ステップＳ６）、所定厚さであると判断すると、次層の成膜処理（第１透明薄膜Ｆ１の成膜処理）に移行する（ステップＳ７）。
【００５２】
一方、ステップＳ６において、制御装置ＣＯＮＴは、第２透明薄膜Ｆ２の膜厚が所定の厚さよりも薄いと判断すると、第２透明薄膜Ｆ２の膜厚を調整するべく、ステップＳ１以降の処理を再度実施させる。このとき、再度実施されるステップ１では、ステップＳ５で求められた第２透明薄膜Ｆ２の膜厚と所定厚さとの差の厚さを有する第２透明薄膜Ｆ２を成膜するべく、液状体材料を選択する。例えば、先の成膜処理で高濃度の第２液状体材料を選択したものの、所定の膜厚の半分程度の厚さで第２透明薄膜Ｆ２が成膜された場合は、再度高濃度の第２液状体材料を選択し、所定の膜厚の半分を超す厚さで第２透明薄膜Ｆ２が成膜された場合は、低濃度の第２液状体材料を選択し、また先の成膜処理で低濃度の第２液状体材料を選択していた場合は、再度低濃度の第２液状体材料を選択し、且つ液滴の吐出量も調整する。
この後、第２透明薄膜Ｆ２の膜厚が所定厚さとなるまで、ステップＳ１〜Ｓ５を順次繰り返す。
【００５３】
さらに、第２透明薄膜Ｆ２が所定厚さで成膜されると、上記と同様の手順を順次繰り返すことにより、第１透明薄膜Ｆ１と第２透明薄膜Ｆ２とを交互に繰り返して積層し、図４に示した発色構造体Ｃを形成する。
【００５４】
（実施例）
第１透明薄膜形成材料としてシロキサンポリマー（屈折率１．４２）を含む第１液状体材料を用い、第２透明薄膜形成材料として酸化チタン（屈折率２．５２）を含む第２液状体材料を用いて第１透明薄膜Ｆ１、第２透明薄膜Ｆ２を成膜した。
ここで、例えば青色（λ＝４８０ｎｍ）を発色させる場合には、式（３）に基づいて、各第１透明薄膜Ｆ１を厚さｔ１＝８４．５ｎｍで成膜し、各第２透明薄膜Ｆ２を厚さｔ２＝４７．６ｎｍで成膜した。この結果、図６（ａ）に示すように、反射率が８０％以上で青色の発色特性が得られた。
【００５５】
同様に、例えば緑色（λ＝５２０ｎｍ）を発色させる場合には、式（３）に基づいて、各第１透明薄膜Ｆ１を厚さｔ１＝９１．５ｎｍで成膜し、各第２透明薄膜Ｆ２を厚さｔ２＝５２．０ｎｍで成膜した。この結果、図６（ｂ）に示すように、反射率が８０％以上で緑色の発色特性が得られた。
【００５６】
さらに、例えば赤色（λ＝６３０ｎｍ）を発色させる場合には、式（３）に基づいて、各第１透明薄膜Ｆ１を厚さｔ１＝１１１．０ｎｍで成膜し、各第２透明薄膜Ｆ２を厚さｔ２＝６２．５ｎｍで成膜した。この結果、図６（ｃ）に示すように、反射率が８０％以上で赤色の発色特性が得られた。
【００５７】
このように、本実施形態では、液滴吐出法を用いて所望の発色特性に基づく厚さで第１透明薄膜Ｆ１、第２透明薄膜Ｆ２を交互に成膜・積層することにより、工数が掛かったり、大型の設備が必要になることなく、容易、且つ効率的に所望の発色特性を有する発色構造体Ｃを製造することができる。
【００５８】
また、本実施形態では、検知光Ｌを透明薄膜Ｆに照射した反射光の反射率を測定することにより、容易に透明薄膜の膜厚を検出し、最上層の透明薄膜の膜厚を調整することが可能になるため、透明薄膜の膜厚を高精度に制御して、所望の発色特性を容易に得ることができる。また、本実施形態では、予め上記反射率と膜厚との相関関係を求めて記憶してあるため、成膜処理工程中でも迅速に透明薄膜の厚さを得ることができ、生産性の向上に寄与できる。
【００５９】
さらに、本実施形態では、複数種の液状体材料毎に用意された濃度の異なる液状体材料から選択した液状体材料を用いるため、最上層の透明薄膜の厚さを調整する際に、調整すべき厚さに応じて最適な濃度の液状体材料を選択することにより、最短の塗布時間で厚さ調整することができ、さらなる生産性の向上を実現できる。
また、本実施形態では、透明薄膜Ｆの表面に適宜プラズマ処理を施して親液性を付与するため、この層を下地層として次層の液状体材料を塗布した際には、当該液状体材料を良好に濡れ拡がらせることが可能になり、所定の厚さの透明薄膜Ｆを均一に成膜することができる。
また、本実施形態では、液滴吐出法により液状体材料を塗布しているため、必要最低限の液状体材料を必要な領域にのみ効率的に塗布することが可能になり、生産性を一層向上させることができる。
【００６０】
続いて、発色構造体Ｃの他の実施形態について、図７乃至図１４を参照して説明する。
上記第１実施形態では、第１透明薄膜Ｆ１、第２透明薄膜Ｆ２をそれぞれについて同じ厚さで成膜する構成としたが、第２実施形態では最上層及び最下層については、他の層と厚さを異ならせている。
【００６１】
図７（ａ）は、上記と同様に、奇数層にシロキサンポリマー（屈折率１．４２）により成膜された第１透明薄膜Ｆ１と、偶数層に酸化チタン（屈折率２．５２）により成膜された第２透明薄膜Ｆ２との膜厚を示すものであり、ここでは波長が４３０〜４５０ｎｍ近辺の青色の反射スペクトルを得るために、便宜上、第１透明薄膜Ｆ１の厚さを７０ｎｍ、第２透明薄膜Ｆ２の厚さを４０ｎｍとしている。そして、図７（ｂ）は、これらの膜厚で形成された発色構造体Ｃにおける発光波長と反射率との関係で表される発光特性を示す図である。
【００６２】
そして、図８（ａ）〜図１４（ａ）は、図７（ａ）に示した第１透明薄膜Ｆ１、第２透明薄膜Ｆ２の膜厚に対して、最下層である第１層と、最上層である第１１層の膜厚をそれぞれ０倍（すなわち、厚さゼロ）、０．５倍、１．５倍、２倍、３倍、４倍、５倍に変化させたことを示す図である。また、図７（ｂ）〜図１４（ｂ）は、図７（ａ）〜図１４（ａ）で示された膜厚の第１透明薄膜Ｆ１、第２透明薄膜Ｆ２で構成される発色構造体Ｃにおける発光波長と反射率との関係で表される発光特性を示す図である。
【００６３】
図７（ｂ）、図８（ｂ）及び図９（ｂ）の発光特性で示されるように、最上層及び最下層の膜厚が他の層よりも小さい場合には、所定領域以外の波長領域における反射ピークが大きくなってしまう。一方、図１０（ｂ）、図１１（ｂ）、図１４（ｂ）の発光特性で示されるように、最上層及び最下層の膜厚が他の層の膜厚の１．５倍、２倍、５倍である場合には、所定領域以外の波長領域における反射ピークを小さくすることができる。
【００６４】
そして、図１１（ｂ）、図１２（ｂ）、図１３（ｂ）の発光特性で示されるように、最上層及び最下層の膜厚が他の層の膜厚の２倍、３倍、４倍である場合には、所定領域以外に出現する反射ピークの波長領域を小さくすることができる。
このような膜厚の発色構造体Ｃを製造する際にも、上述した反射率測定を用いることにより、より高精度に膜厚及び発色特性を制御することが可能になる。
【００６５】
従って、本実施形態では、上記第１実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、最上層及び最下層の膜厚を他の層よりも大きくすることにより、より良好な発色特性を得ることができる。特に、本実施形態では、最上層及び最下層の膜厚を他の層の膜厚の二倍の厚さで成膜することにより、所定領域以外の波長領域における反射ピークを小さくできるとともに、所定領域以外に出現する反射ピークの波長領域を小さくでき、一層良好な発色特性を得ることが可能になる。
【００６６】
さらに、発色構造体Ｃの他の実施形態について、図１５を参照して説明する。
上記実施形態では、第１透明薄膜Ｆ１、第２透明薄膜Ｆ２について、屈折率の小さい第１透明薄膜Ｆ１の膜厚が、屈折率の大きい第２透明薄膜Ｆ２よりも大きな膜厚で形成する構成としたが、本実施形態ではこれとは逆の構成としている。
【００６７】
図１５（ａ）は、上記と同様に、奇数層にシロキサンポリマー（屈折率１．４２）により成膜された第１透明薄膜Ｆ１と、偶数層に酸化亜鉛（屈折率１．９５）により成膜された第２透明薄膜Ｆ２との膜厚を示すものであり、図１５（ｂ）は、これらの膜厚で形成された発色構造体Ｃにおける発光波長と反射率との関係で表される発光特性を示す図である。
【００６８】
図１５（ａ）に示すように、本実施形態では、最上層及び最下層の膜厚を除いて、屈折率の小さい第１透明薄膜Ｆ１の膜厚が、屈折率の大きい第２透明薄膜Ｆ２よりも小さな膜厚で形成されている。そして、上記第２実施形態と同様に、最上層及び最下層の膜厚が他の層の膜厚よりも大きく成膜されている。
そして、図１５（ｂ）に示すように、本実施形態においても、所定領域以外の波長領域における反射ピークを小さくできるとともに、所定領域以外に出現する反射ピークの波長領域を小さくでき、良好な発色特性を得ることが可能になる。
【００６９】
上記実施形態で説明した発色構造体Ｃとしては、例えば時計文字盤、ブレスレット、ブローチ、携帯電話筺体等の装飾用部材（意匠部材、外装部材）に広く適用可能であり、この発色構造体Ｃ及びその製造方法を用いることにより、効率的に装飾用部材（意匠部材、外装部材）を製造することができ、製造コストが削減された生産性に優れた装飾用部材（意匠部材、外装部材）を得ることができる。
【００７０】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００７１】
例えば、上記実施形態では、奇数層に第１透明薄膜Ｆ１を成膜し、偶数層に第２透明薄膜Ｆ２を成膜する構成としたが、これに限定されるものではなく、逆の積層配置としてもよい。また、透明薄膜の積層数についても、上記実施形態で示した数は一例であり、所望の反射特性が得られるのであれば、１１層以下でも１１層以上であってもよい。
【００７２】
また、上記実施形態における透明薄膜の膜厚調整としては、第１透明薄膜Ｆ１、第２透明薄膜Ｆ２の少なくとも一方を、第１透明薄膜形成材料、第２透明薄膜形成材料の粒子径で形成することもできる。この場合、塗布した液状体材料に含まれる粒子が積み重ならないように、液状体材料に分散促進剤を含有させる等の方法を採ることが好ましい。
さらに、粒子径以上の膜厚で透明薄膜を形成する場合には、透明薄膜の膜厚を粒子径の整数倍とすることにより、上記粒子径の厚さで膜を成膜する工程を複数回繰り返すことにより、ばらつきが少ない一定の厚さで精度よく成膜することが可能になる。
【００７３】
また、上記実施形態では、第１透明薄膜Ｆ１、第２透明薄膜Ｆ２を形成するための液体材料塗布に液滴吐出法を用いる構成としたが、これに限定されるものではなく、例えば、スピンコートや印刷法等、液相法による他の塗布方法を用いてもよい。
【００７４】
また、上記実施形態では、親液化処理として大気圧プラズマ法を例示したが、これに限定されるものではなく、例えば波長１７０〜４００ｎｍの紫外光を照射する処理や、基板Ｐ（透明薄膜Ｆ）をオゾン雰囲気にさらす処理を好適に採用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】液滴吐出装置の概略的な構成図である。
【図２】液滴吐出ヘッド３０１の断面図である。
【図３】反射率測定装置の要部詳細図である。
【図４】多層構造を有する発色構造体Ｃが基板Ｐ上に形成された断面図である。
【図５】発色構造体Ｃの製造方法のフローチャート図である。
【図６】本実施形態に係る発光波長と反射率との関係を示す図である。
【図７】他の実施形態に係る膜厚と発光特性との関係を示す図である。
【図８】他の実施形態に係る膜厚と発光特性との関係を示す図である。
【図９】他の実施形態に係る膜厚と発光特性との関係を示す図である。
【図１０】他の実施形態に係る膜厚と発光特性との関係を示す図である。
【図１１】他の実施形態に係る膜厚と発光特性との関係を示す図である。
【図１２】他の実施形態に係る膜厚と発光特性との関係を示す図である。
【図１３】他の実施形態に係る膜厚と発光特性との関係を示す図である。
【図１４】他の実施形態に係る膜厚と発光特性との関係を示す図である。
【図１５】他の実施形態に係る膜厚と発光特性との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
Ｃ…発色構造体、  ＣＬ…発色構造体製造装置、  ＣＯＮＴ…制御装置（制御部）、  Ｆ…透明薄膜、  Ｆ１…第１透明薄膜、  Ｆ２…第２透明薄膜、  Ｐ…基板、  ＰＳ…プラズマ処理装置、  ＲＦ…反射率測定装置、  ３０…液滴吐出装置（成膜装置）、  ５２…投光部、  ５３…受光部
【図１】
0004669522.tif 000002
【図２】
0004669522.tif 000003
【図３】
0004669522.tif 000004
【図４】
0004669522.tif 000005
【図５】
0004669522.tif 000006
【図６】
0004669522.tif 000007
【図７】
0004669522.tif 000008
【図８】
0004669522.tif 000009
【図９】
0004669522.tif 000010
【図１０】
0004669522.tif 000011
【図１１】
0004669522.tif 000012
【図１２】
0004669522.tif 000013
【図１３】
0004669522.tif 000014
【図１４】
0004669522.tif 000015
【図１５】
0004669522.tif 000016