(57)【要約】    【課題】  互いが遊離した状態で塗料などの配合組成物の構成成分としての使用に適するようなレンズ状粒子を簡便に製造する。    【解決手段】  コンベアベルト２ｃを構成するポリオレフィン系樹脂からなる剥離シートの表面に塗布手段４により合成樹脂形成性の活性エネルギー線硬化型塗料６を滴状に塗布し、形成された半球状塗料粒子６を塗料硬化手段８により硬化させて合成樹脂からなる半球状レンズ状粒子１０となした後に、剥離シート屈曲部にて剥落手段１２によりレンズ状粒子１２を剥離する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
剥離シートの表面に合成樹脂形成性の塗料を滴状に塗布し、塗布された前記塗料を硬化させて合成樹脂からなるレンズ状粒子となした後に、前記剥離シートから前記レンズ状粒子を剥離することを特徴とする、レンズ状粒子の製造方法。
【請求項２】
前記レンズ状粒子の表面は平面部と曲面部とからなることを特徴とする、請求項１に記載のレンズ状粒子の製造方法。
【請求項３】
前記レンズ状粒子は前記平面部からの高さが１０μｍ〜２００μｍの範囲内にあることを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載のレンズ状粒子の製造方法。
【請求項４】
前記レンズ状粒子は最大径が１０μｍ〜１０００μｍの範囲内にあることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のレンズ状粒子の製造方法。
【請求項５】
前記剥離シートはポリオレフィン系樹脂からなることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のレンズ状粒子の製造方法。
【請求項６】
前記剥離シートはコンベアベルトを構成していることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のレンズ状粒子の製造方法。
【請求項７】
前記剥離シートを屈曲させた状態で前記レンズ状粒子を前記剥離シートから剥離することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のレンズ状粒子の製造方法。
【請求項８】
前記塗料は活性エネルギー線硬化型塗料であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のレンズ状粒子の製造方法。
【請求項９】
前記塗料は粘度が１０ｍＰａ・ｓ〜２０００Ｐａ・ｓの範囲内にあることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載のレンズ状粒子の製造方法。
【請求項１０】
前記塗料を前記剥離シートの表面にスクリーン印刷、インクジェット印刷またはディスペンサー吐出により塗布することを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載のレンズ状粒子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ状粒子の製造方法に関する。本発明により製造されるレンズ状粒子は、たとえば、塗料に配合することで該塗料の塗布により形成された塗膜に光学的または構造的な特徴を発現させるのに利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
従来から用いられているレンズの中でも、近年、微少な凸レンズであるマイクロレンズ、或いは、これらのマイクロレンズを規則的に配列したマイクロレンズアレイへの需要が高まっている。マイクロレンズアレイは、液晶ディスプレイを構成する部品として、例えば、発光素子や受光素子の光半導体素子を配列してなる光半導体素子アレイと、複数の光ファイバーを配列してなる光ファイバーアレイとを光学的に結合する目的などに使用され、レンズ間のバラツキが小さく製造が容易なマイクロレンズアレイが要望されている。
【０００３】
従来、マイクロレンズアレイの製造方法として、イオン拡散法を用いて、多成分ガラスからなる基板上の複数箇所を高屈折率化して、複数のレンズを形成する方法が知られている。この方法で得られたレンズは、焦点距離などのバラツキが大きく、イオン拡散装置などの大規模な製造装置が必要とされ、製造が容易でない等の問題点があった。
【０００４】
複雑な装置を必要としないマイクロレンズアレイの製造方法としては、例えば、特開平５−１６４９０４号公報（特許文献１）に記載されているように、マスクを介してレンズ母層をエッチングしてレンズ要素を製造し、それを加熱してレンズ形状に変形させる方法や、特開平８−２０１７９３号公報（特許文献２）に記載されているように、ガラス基板に形成したフォトレジストマスクを用いてガラスエッチングによりレンズ形状の凹部を形成し、そこにレンズ形成材料を充填する方法がある。
【０００５】
しかしながら、これらの方法は、大規模な装置を使用しないものの、特許文献１の方法は、レンズ母層のエッチングが等方向であるなどの理由から微細なレンズの形成が困難であり、また、特許文献２の方法は、ガラスエッチング工程における形状の制御が複雑で、得られるレンズの屈折率にも制限があった。
【０００６】
また、以上の様に、従来、マイクロレンズはマイクロレンズアレイとして所定の位置関係を維持するように固定配置されていた。
【特許文献１】特開平５−１６４９０４号公報
【特許文献２】特開平８−２０１７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のようなアレイ状に固定配置されたものではなく、互いが遊離した状態で塗料などの配合組成物の構成成分としての使用に適するようなレンズ状粒子を簡便に製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、上記目的を達成するものとして、
剥離シートの表面に合成樹脂形成性の塗料を滴状に塗布し、塗布された前記塗料を硬化させて合成樹脂からなるレンズ状粒子となした後に、前記剥離シートから前記レンズ状粒子を剥離することを特徴とする、レンズ状粒子の製造方法、
が提供される。
【０００９】
本発明の一態様においては、前記レンズ状粒子の表面は平面部と曲面部とからなる。本発明の一態様においては、前記レンズ状粒子は前記平面部からの高さが１０μｍ〜２００μｍの範囲内にある。本発明の一態様においては、前記レンズ状粒子は最大径が１０μｍ〜１０００μｍの範囲内にある。
【００１０】
本発明の一態様においては、前記剥離シートはポリオレフィン系樹脂からなる。本発明の一態様においては、前記剥離シートはコンベアベルトを構成している。本発明の一態様においては、前記剥離シートを屈曲させた状態で前記レンズ状粒子を前記剥離シートから剥離する。
【００１１】
本発明の一態様においては、前記塗料は活性エネルギー線硬化型塗料である。本発明の一態様においては、前記塗料は粘度が１０ｍＰａ・ｓ〜２０００Ｐａ・ｓの範囲内にある。本発明の一態様においては、前記塗料を前記剥離シートの表面にスクリーン印刷、インクジェット印刷またはディスペンサー吐出により塗布する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、互いが遊離した状態で塗料などの配合組成物の構成成分としての使用に適するようなレンズ状粒子が簡便に製造される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１は本発明によるレンズ状粒子の製造方法の一実施形態を説明するための模式的側面図であり、図２はその模式的平面図である。これらの図において、ベルトコンベア装置２が配置されている。該ベルトコンベア装置２は、不図示の駆動モータにより矢印の向きに駆動回転せしめられる駆動ローラ２ａ及び該駆動ローラと平行に配置され回転自由な従動ローラ２ｂとにコンベアベルト２ｃを巻き掛けてなるものである。コンベアベルト２ｃの少なくとも外側の表面は、合成樹脂形成性の塗料が塗布され硬化せしめられて形成される合成樹脂からなるレンズ状粒子が容易に剥離され得る剥離シートとして機能する。この剥離シートとしては、ポリオレフィン系樹脂シートが好適に使用される。ポリオレフィン系樹脂シートとしては、ポリエチレン系樹脂シート、ポリプロピレン系樹脂シート等の一般的なものが例示される。
【００１５】
コンベアベルト２ｃは矢印の向きに走行し、その上側走行経路における上流側領域の上方には、塗料塗布手段４が配置されている。この塗料塗布手段４としては、例えば、スクリーン印刷手段、インクジェット印刷手段、及びディスペンサーなどが例示される。この塗料塗布手段４により、コンベアベルト２ｃの外面に、滴状（ドット状）に塗料が塗布される。ここで、滴状とは、他の滴状塗料から独立して存在していることを意味しており、その大きさについては後述する。
【００１６】
スクリーン印刷手段では、適当なメッシュ数の紗に任意の模様部分以外を樹脂等により隠蔽したスクリーンをコンベアベルト２ｃ上に置き、該コンベアベルト２ｃ上にてスキージを用いて塗料を移動させ、隠蔽されていない模様部分の紗の網の目にのみ塗料を刷り込んだ後、スクリーンをコンベアベルト２ｃから持ち上げる。これにより、網の目を通過した塗料が、ポリオレフィン系樹脂などからなるコンベアベルト２ｃの外側表面上にて互いに独立に例えば一定の間隔をおいて半球状の形（塗料粒子を符号６で示す）で残る。スクリーン印刷手段による印刷は所要の広さの領域に対して一時に行われるので、その間はコンベアベルトの走行を一時停止する。
【００１７】
インクジェット印刷手段としては、従来から公知のインクジェットプリンターを使用することができ、その制御方法も、例えば、オンディマンド方式、荷電制御方式、サーマルヘッドによりインクを吐出させる方式が代表的なものとして挙げられる。
【００１８】
ディスペンサーとしては、従来から公知のオートディスペンサーを使用することができ、その制御方法も、連続吐出（但し、所要の滴状塗料粒子６を形成する時間内での連続した吐出）又は間欠的吐出を行っても良い。
【００１９】
本発明で用いられる合成樹脂形成性の塗料としては、従来から、一般的に使用されている塗料を使用することができ、例えば、不飽和ポリエステル系、アクリル系、エポキシ系の無溶剤型塗料；アクリルウレタン系、アミノアルキド系、ウレタン系、エポキシ系の溶剤型塗料等を使用することができる。但し、固形分含有率の低い塗料は乾燥すると希釈剤が揮発し塗膜表面が凹凸状になりやすいので、塗料の固形分含有率は６０％以上であることが好ましい。
【００２０】
特に、本発明においては、高固形分含有率である活性エネルギー線硬化型塗料が好ましい。本発明で特に好ましい活性エネルギー線硬化型塗料としては、活性エネルギー線硬化性樹脂及び光重合開始剤を必須成分として配合せしめたものである。
【００２１】
活性エネルギー線硬化性樹脂としては、具体的には、比較的低分子量のポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリブタジエン樹脂、アクリル系オリゴマー又はプレポリマー、及び２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等の反応性モノマーの単独又は混合物が代表的なものとして挙げられる。
【００２２】
また、活性エネルギー線硬化性樹脂としてカチオン開環重合型のビニル−２−エチルヘキシルエーテル、ビニルデシルエーテル、１，２−エポキシシクロヘキサン、ジシクロペンタジエンジオキサイド、ソルビトールポリグリシジルエーテル等も使用出来る。
【００２３】
光重合開始剤は、紫外線や可視光線等の活性光線により増感させて形成した塗膜の光硬化を促進させるために配合するものであり、従来から公知の各種光重合開始剤が使用可能である。具体的には、ソジウムメチルジチオカーバメイトサルファイド、ジフェニルモノサルファイド、ジベンゾチアゾイルモノサルファイド及びジサルファイド等のサルファイド類；チオキサントン、２−エチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン等のチオキサントン誘導体；ヒドラゾン、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物；ベンゼンジアゾニウム塩等のジアゾ化合物；ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾフェノン、ジメチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンジルアントラキノン、ｔ−ブチルアントラキノン、２−メチルアントラキノン、２−エチルアントラキノン、２−アミノアントラキノン、２−クロロアントラキノン等の芳香族カルボニル化合物；ｐ−ジメチルアミノ安息香酸メチル、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチル、Ｄ−ジメチルアミノ安息香酸ブチル、ｐ−ジエチルアミノ安息香酸イソプロピル等のジアルキルアミノ安息香酸エステル；ベンゾイルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等の過酸化物；９−フェニルアクリジン、９−ｐ−メトキシフェニルアクリジン、９−アセチルアミノアクリジン、ベンズアクリジン等のアクリジン誘導体；９，１０−ジメチルベンズフェナジン、９−メチルベンズフェナジン、１０−メトキシベンズフェナジン等のフェナジン誘導体；６，４’，４”−トリメトキシ−２、３−ジフェニルキノキサリン等のキノキサリン誘導体；２，４，５−トリフェニルイミダゾイル二量体、２−ニトロフルオレン、２，４，６−トリフェニルピリリウム四弗化ホウ素塩、２，４，６−トリス（トリクロロメチル）−１，３，５−トリアジン、３，３’−カルボニルビスクマリン、チオミヒラーケトン、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキシド、オリゴ（２−ヒドロキシ−２−メチル−１−（４−（１−メチルビニル）フェニル）プロパノン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）−ブタノン等が挙げられる。
【００２４】
本発明で用いる塗料は、必要により、体質顔料、重合開始剤や、硬化触媒、酸化防止剤、分散剤、レベリング剤、シランカップリング剤等の各種添加剤を含有してもよい。
【００２５】
本発明の塗料で用いられる体質顔料としては、珪砂、珪酸塩、タルク、カオリン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、粉末状、フレーク状又はファイバー状のガラス、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリスチレン等の樹脂粉末等が代表的なものとして挙げられる。
【００２６】
本発明で用いられる塗料組成物の粘度は、１０ｍＰａ・ｓ〜２０００Ｐａ・ｓ、好ましくは、３０ｍＰａ・ｓ〜１０００Ｐａ・ｓであることが好ましい。この様な粘度の塗料を用いることで、後述の好適な滴状形状特に略半球状の塗料粒子が容易に得られる。即ち、塗料の粘度が低すぎる場合には塗布した塗料粒子が所要のレンズ形状例えば略半球状にならず、逆に塗料の粘度が高すぎる場合には流動性が低く、塗布することが困難となりがちである。
【００２７】
さて、コンベアベルト２ｃの上側走行経路における中流領域の上方には、塗料硬化手段８が配置されている。この塗料硬化手段８としては、使用される塗料の硬化に適するエネルギー源が使用される。たとえば、塗料が活性エネルギー線硬化型塗料である場合には紫外線や可視光線や電子線などの活性エネルギー線源が使用される。塗料が無溶剤型塗料や溶剤型塗料の場合には、加熱源または送風源などを使用することができる。
【００２８】
塗料硬化手段８により塗料粒子６を硬化することで、該塗料粒子を合成樹脂からなるレンズ状粒子１０となす。レンズ状粒子１０は、塗料粒子６とほぼ同等の形状及び寸法を持つ。レンズ状粒子１０は、やがてコンベアベルト２ｃの上側走行経路における下流領域の従動ローラ２ｂに沿ってコンベアベルト２ｃが屈曲する部分に至る。レンズ状粒子１０は、コンベアベルト上側表面に対する付着力が低く該表面から容易に剥離することができる。従って、コンベアベルト２ｃの外方に凸の屈曲部分では、レンズ状粒子の底面（特にコンベアベルトの走行方向に関して下流側の部分）がコンベアベルト上側表面から剥離する。この剥離を更に容易にするために、コンベアベルトの外側表面に剥離剤を塗布したり、或いはコンベアベルトの外側表面に適宜の表面処理を施すことができる。
【００２９】
以上のようなレンズ状粒子の剥離が生ずるコンベアベルト屈曲部分には、剥落手段１２が配置されている。該剥落手段は、コンベアベルト屈曲部分の外側表面から部分的に剥離したレンズ状粒子１０を剥落させるために該外側表面に当接するへらを供えている。このへらはたとえばポリオレフィン系樹脂からなるシート状物である。このへらによりコンベアベルトから完全に剥離されたレンズ状粒子１０は、剥落手段１２の下方に位置する集積手段（収容容器）１４に集積せしめられる。
【００３０】
図３はレンズ状粒子１０の模式的平面図であり、図４はその模式的側面図である。レンズ状粒子１０の表面は平面部（底面部分）１０ａと曲面部１０ｂとからなる。平面部１０ａは、長径がＤで短径がｄである。短径ｄが長径Ｄと等しい場合には、平面部１０ａを円形状にすることができ、レンズ状粒子１０を半球状にすることができる。また、レンズ状粒子１０の平面部１０ａからの高さはＨである。長径Ｄは例えば１０μｍ〜１０００μｍの範囲内にあり、高さＨは例えば１０μｍ〜２００μｍの範囲内にある。
【００３１】
図５及び図６は、それぞれレンズ状粒子の更に別の形態を示す模式的側面図である。上記の図４の形態では平面部１０ａと曲面部１０ｂとは大略直角αをなすようにして連なっているが、図５の形態では平面部１０ａと曲面部１０ｂとは鈍角βをなすようにして連なっている。従って、図５の形態では、平面部１０ａの長径Ｄがレンズ状粒子１０の直径Ｄ０より小さい。一方、図６の形態では平面部１０ａと曲面部１０ｂとは鋭角γをなすようにして連なっている。
【００３２】
レンズ状粒子１０の表面に金属膜などからなる反射膜を付してもよい。
【００３３】
以上の様にして得られたレンズ状粒子は、例えば、塗料などの配合組成物の構成成分としての使用に適する。このレンズ状粒子を含む塗料を塗布することで形成された塗膜は、そのレンズ形状に応じた光学的機能を発揮する。即ち、光が塗膜に入射した場合には、該塗膜内のレンズ状粒子により、その配置姿勢及び光入射の様式に応じて適宜屈折及び反射せしめられて出射する。また、このレンズ状粒子を含む塗料を塗布することで形成された塗膜は、そのレンズ形状に応じた機械的機能を発揮する。即ち、塗膜の表面をレンズ状粒子の配置姿勢に応じた微細凹凸形状となすことができる。この塗膜内でのレンズ状粒子の配置姿勢は、該塗膜形成のための塗布の方法により適宜制御することができ、塗膜面に対して同等の姿勢でレンズ状粒子を配列することができる。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明の実施例を、図１及び図２を参照して説明する。
【００３５】
本実施例では、コンベアベルト２ｃとして表面にポリプロピレン樹脂からなる剥離シートを貼り付けてなるものを使用し、塗料塗布方法としてはスクリーン印刷を採用した。スクリーン印刷で使用するスクリーンとして、１００メッシュの紗に対して、直径約４００μｍの円形の模様が印刷できるように模様印刷部分以外の部分を樹脂等にて隠蔽したものを使用した。合成樹脂形成性塗料として紫外線硬化型のクリアー塗料を使用した。このクリアー塗料は、アクリルウレタンオリゴマー（イソホロンジイソシアネート１モルと２−ヒドロキシエチルアクリレート２モルとを付加反応させて平均分子量５００に調整したもの）５０部、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフォンオキサイド５部、及びトリメチロールプロパントリアクリレート４５部を調合混合し調整したものであった。この塗料の粘度は、増粘剤など必要な添加剤を加えて３００Ｐａ・ｓに調整した。
【００３６】
コンベアベルト２ｃの表面に、塗料塗布手段としてのスクリーン印刷機４にて、上記紫外線硬化型クリアー塗料を、ドット状の印刷模様にて印刷し、各ドット状模様の塗料を滴状である半球状の塗料粒子６に形成した。
【００３７】
続いて、コンベアベルトの走行に伴い、半球状塗料粒子６は、塗料硬化手段としての紫外線照射機８の下方に至り、ここで３００ｍＪ／ｃｍ2の紫外線照射により硬化し半球状のレンズ状粒子１０とされた。
【００３８】
続いて、コンベアベルトの走行に伴い、レンズ状粒子１０は剥落手段１２に到達した。剥落手段１０としては、コンベアベルトの表面のポリプロピレン樹脂製剥離シートを傷つけないように、該剥離シートと同一のポリプロピレン樹脂製のものを用いた。レンズ状粒子１０が、剥落手段１０によりコンベアベルトから剥落し、回収手段１４に回収された。
【００３９】
以上の工程により、直径約４００μｍで高さ約８０μｍの半球状のレンズ状粒子が多数得られた。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明によるレンズ状粒子の製造方法の一実施形態を説明するための模式的側面図である。
【図２】本発明によるレンズ状粒子の製造方法の一実施形態を説明するための模式的平面図である。
【図３】レンズ状粒子の模式的平面図である。
【図４】レンズ状粒子の模式的側面図である。
【図５】レンズ状粒子の更に別の形態を示す模式的側面図である。
【図６】レンズ状粒子の更に別の形態を示す模式的側面図である。
【符号の説明】
【００４１】
２    ベルトコンベア装置
２ａ    駆動ローラ
２ｂ    従動ローラ
２ｃ    コンベアベルト
４    塗料塗布手段
６    塗料粒子
８    塗料硬化手段
１０    レンズ状粒子
１０ａ    平面部
１０ｂ    曲面部
１２    レンズ状粒子剥落手段
１４    レンズ状粒子集積手段
【図１】
2005081610.tif 000003
【図２】
2005081610.tif 000004
【図３】
2005081610.tif 000005
【図４】
2005081610.tif 000006
【図５】
2005081610.tif 000007
【図６】
2005081610.tif 000008