(57)【要約】本発明は、薄膜ゾル−ゲル法コーテイング、特に硬質または可撓性の低溶融温度のプラスチック基板（１６）に付着したコーテイングを、基板を変形させることなく、急速硬化するための装置（１０）と関連する方法に属する。ＩＲ加熱ランプ（１８）と乾式または湿式温ガス流を用いて硬化を行なう。この硬化は、ゾル−ゲル法コーテイングの密度を高め、所望の光学的および機械的特性を付与する。ＩＲランプ（１８）と温ガスノズル（２０）の使用は、単独または組み合わせた場合でも、薄膜コーテイング層を効果的に加熱することにより急速硬化を行なう。この方法で、膜層内に十分に高い温度を達成し、ゾル−ゲル法コーテイングの密度を高め、しかも十分に短時間であるので基板の融解または変形を避けることができる。このゾル−ゲル法コーテイングは、従来のオーブン硬化の場合と比較して、２〜３桁の大きさで速く硬化でき、十分なコスト低下と製造効率をもたらすことができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に付着したゾル−ゲル法コーテイングを急速硬化するための装置であって、  支持構造、  支持構造に取り付けられ、かつ所定の加熱パターンを生成するように形成された熱源、と
熱エネルギーがゾル−ゲル法コーテイングを十分に硬化するかまたは密度を高め、しかも基板を不当に加熱して変形を起させないように、選択された距離でかつ選択された時間でコーテッド基板の部分を加熱パターンに順次暴露するように形成された移送アッセンブリとを含む装置。
【請求項２】
熱源を通ってコーテッド基板を移送させるように、移送アッセンブリが形成され、かつ約０．５〜約５０ｃｍ／秒の範囲の速度で、基板が移送させられる請求項１に記載の装置。
【請求項３】
熱源が、所定のパターンにＩＲ放射線を放射するように形成されたＩＲ源である請求項１に記載の装置。
【請求項４】
ＩＲ源が、約４０〜約８０ワット／ｃｍの範囲の電力レベルでＩＲ放射線を放射する請求項３に記載の装置。
【請求項５】
熱源が、加熱されたガス源に接続されたガスノズルであり、かつ所定のパターンに加熱されたガス流を放出するように形成された請求項１に記載の装置。
【請求項６】
さらに、このガスが、空気、窒素、アルゴン、ヘリウム、とそれらを組み合わせたものからなる群から選択された請求項５に記載の装置。
【請求項７】
加熱されたガス源が、加熱されたガス流に水蒸気またはその他の水の形態を注入させるように形成された請求項５に記載の装置。
【請求項８】
加熱されたガス流の温度が約１００〜約５００℃の範囲であり、かつ加熱されたガス流の流量が約５０〜約１０，０００ｃｍ３／秒の範囲である請求項５に記載の装置。
【請求項９】
熱源が、支持構造に取り付けられかつ所定のパターンにＩＲ放射線を放射するように形成されたＩＲ源、と加熱されたガス源に接続可能であり、ＩＲ源から離れた関係で支持構造に取り付けられかつ所定のパターンに加熱されたガス流を放出するように形成されたガスノズルとを含む請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
移送アッセンブリが、ＩＲ源とガスノズルを通過してコーテッド基板を移送させ、かつ基板が、約０．５〜５０ｃｍ／秒の範囲の速度で移送させられる請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
ＩＲ源が、約４０〜約８０ワット／ｃｍの範囲の電力レベルでＩＲ放射線を放射する請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
ＩＲ源が、互いに対向関係に配置された２個のＩＲランプであり、コーテッド基板がそれらの間を両者から選択された距離で通過できるようにした請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
第１のガスノズルに対向関係に配置された第２のガスノズルをさらに含み、コーテッド基板がそれらの間を両者から選択された距離で通過できるようにした請求項９に記載の装置。
【請求項１４】
基板が低溶融温度のプラスチック材料であり、このプラスチック材料が、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエステル、とＣＲ−３９からなる群から選択された請求項９に記載の装置。
【請求項１５】
ガスノズルに接続された加熱されたガス源をさらに含む請求項９に記載の装置。
【請求項１６】
ガスが、空気、窒素、アルゴン、ヘリウム、とそれらを組み合わせたものから選択された請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
加熱されたガス源が、加熱されたガス流に水蒸気またはその他の水の形態を注入させるように形成された請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
加熱されたガス流の温度が約１００〜約５００℃の範囲であり、かつ加熱されたガス流の流量が約５０〜約１０，０００ｃｍ３／秒の範囲である請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
基板に付着したゾル−ゲル法コーテイングを急速硬化するための方法であって、コーテッド基板を選択された距離および選択された速度で、熱源に順次暴露し、この熱エネルギーがゾル−ゲル法コーテイングを最適の物理的および光学的特性に十分に硬化または密度を高めること、しかも基板を不当に加熱して変形を起させないことを含む方法。
【請求項２０】
請求項１９の方法で製造された製品。
【請求項２１】
コーテッド基板が熱源を通って移送させられ、かつこの基板が約０．５〜約５０ｃｍ／秒の範囲の速度で移送させられる請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
熱源が、所定のパターンにＩＲ放射線を放射するように形成されたＩＲ源である請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
ＩＲ源が、約４０〜約８０ワット／ｃｍの範囲の電力レベルでＩＲ放射線を放射する請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
熱源が、加熱されたガス源に接続可能なガスノズルであり、かつ所定のパターンに加熱されたガス流を放出するように形成された請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
ガスが、空気、窒素、アルゴン、ヘリウム、とそれらを組み合わせたものからなる群から選択された請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
加熱されたガス源が、加熱されたガス流に水蒸気またはその他の水の形態を注入させるように形成された請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
加熱されたガス流の温度が約１００〜約５００℃の範囲であり、かつ加熱されたガス流の流量が約５０〜約１０，０００ｃｍ３／秒の範囲である請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
熱源が、ＩＲ源および加熱されたガス流を含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２９】
請求項２８の方法で製造された製品。
【請求項３０】
この方法が、ゾル−ゲル法コーテイングの多層膜を有する製品を製造するよう反復実施される請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
基板が低溶融温度のプラスチック材料であり、このプラスチック材料が、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエステル、とＣＲ−３９からなる群から選択された請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
加熱されたガスが、空気、窒素、アルゴン、ヘリウム、とそれらを組み合わせたものからなる群から選択された請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
水蒸気またはその他の水の形態を加熱されたガス流に注入することにより、この硬化方法に水分を導入することをさらに含む請求項２８に記載の方法。
【請求項３４】
加熱されたガス流の温度が約１００〜約５００℃の範囲であり、かつ加熱されたガス流の流量が約５０〜約１０，０００ｃｍ３／秒の範囲である請求項２８に記載の方法。
【請求項３５】
基板が、約０．５〜約５０ｃｍ／秒の範囲の速度でＩＲ源および加熱されたガス流に順次暴露される請求項２８に記載の方法。
【請求項３６】
ＩＲ源が、約４０〜約８０ワット／ｃｍの範囲の電力レベルでＩＲ放射線を放射する請求項２８に記載の方法。
【請求項３７】
ゾル−ゲル法コーテイングが、光学コーテイングおよび／または耐磨耗性コーテイングを形成する請求項２８に記載の方法。
【請求項３８】
光学コーテイングが、反射防止膜を形成する多層光学スタックである請求項３７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、一般的には薄膜ゾル−ゲル法コーテイングに関係し、具体的には、低溶融温度の基板に塗布された薄膜ゾル−ゲル法コーテイングに関するものである。
【０００２】
（背景技術）
ゾル−ゲル法材料は、商業的および工業的製品に多くの用途が見出されており、例えば、精密対象物の形成、光学繊維の収納、および表示装置用反射防止膜の提供を含む。ゾル−ゲル法コーテイングは、一般的に、アルコキシド、アルコール、と水を共に混合して調整し、プレ重合された溶液またはゾルを作成する。このプレ重合溶液は、ディップコーテイング、スピンコーテイング、スプレーコーテイング、グラビアコーテイング、およびメニスカスコーテイングを含む任意のある方法で基板に塗布される。このような塗布方法は、それぞれ、所定量の溶液を基板に付着させる。次に、付着した溶液を硬化させ、基板上に個別の重合した層を形成する。多くの用途で、特に光学コーテイングの場合、異なる光学指数をもち異なるゾル組成を含む複数のゾルーゲル層を基板上に塗布することが容認され、所望の光学特性を達成している。Ｃｈｅｎらに与えられた米国特許第５，８５６，０１８号は、反射防止膜を作成するためのゾル−ゲル法コーテイングに関する１つの適切な用途を説明しており、これを本明細書に参考として援用する。
【０００３】
全ての場合に、湿性ゾル層が基板に付着した後に、このゾル層を適切に硬化させる必要がある。硬化は、通常、オーブン内で熱エネルギーを適用することにより達成され、付着した層から溶液の残留有機物およびその他の液状化合物を蒸発させる。この硬化方法は、高められた温度で一定の時間実施され、層の密度を高める。一般的に、温度が高いほど、硬化はよく進み、かつ温度に対する暴露時間が長いほど、硬化はよく進む。このコーテイングが高められた温度に保持される時間とこの温度の数値の間に相対関係が存在する。高い温度は、短い暴露時間を必要とする。この温度は、特殊な基板が変形しないで耐えられる最高温度であるように選択されることが好ましい。硬化温度と時間は、得られた層の、引っかき抵抗力または接着力などの、機械的強度に影響を与える。不完全な硬化は、結果的に機械的特性を低下させるであろう。
【０００４】
この基板が、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、またはその他のプラスチックなどの低溶融温度から形成される時に、問題が発生する場合がある。このような場合、硬化温度は、基板の溶融や歪みを回避するために、特殊な基板材料に応じて、約１００〜１５０℃以下に維持されなければならない。十分な高密度化と機械的強度を達成するために、このような低温度で十分な硬化エネルギーを与えるためには、一般的には、およそ数十分または時には数十時間の長い硬化時間が必要になる。これは、実質的には、処理時間と製品コストを高めることがあり、ある場合には、経済的に実行できない製品を作ることになる。
【０００５】
（発明の目的）
基板を歪めることなく、あるいは基板を損傷することなく、低溶融温度の基板上に塗布されたゾル−ゲル法コーテイングを急速硬化し、比較的短い処理時間で密度の高いかつ機械的に強いコーテイングを与えるための装置および方法に対するニーズが存在することが明らかになった筈である。本発明はこのニーズを満たす。
【０００６】
（発明の概要）
本発明は、基板を歪めたり、あるいは損傷させたりすることなく、基板に付着したゾル−ゲル法コーテイングを急速硬化するための改良された装置に関するものである。この装置は、所定の加熱パターンを生成するように形成された熱源、と選択された距離かつ選択された時間でコーテッド基板の任意の部分を加熱パターンに順次暴露するように形成されたアッセンブリを含み、したがってこの熱エネルギーは、ゾル−ゲル法コーテイングを十分に硬化しまたは密度を高め、しかも基板を不当に加熱して変形を起させることがない。
【０００７】
また、本発明は、基板に付着したゾル−ゲル法コーテイングを急速硬化するための方法に関するものである。この方法は、コーテッド基板を熱源に順次通過させることを含み、その結果与えられる熱エネルギーが、ゾル−ゲル法コーテイングを十分に硬化させまたは密度を高めて、最適の物理的かつ光学的特性を与え、しかも基板を不当に加熱して変形を起させることがない。
【０００８】
この熱源が、ゾル−ゲル法コーテイングを加熱して密度を高めるための２つの方法−ＩＲ放射線と温ガスを含むことが好ましく、それによって、ゾル−ゲル層に対して熱を、その内側すなわちプラスチック基板に接触する側、とその外側すなわち環境に曝される側の両方から移送させる。
【０００９】
本発明の詳細な特徴として、水蒸気またはその他の水の形態を加熱されたガス流に注入することにより、水分を硬化プロセスに導入してもよい。
【００１０】
本発明のもう１つの詳細な特徴として、加熱されたガス流の温度が約１００〜約５００℃の範囲であり、かつ加熱されたガス流の流量が約５０〜約１０，０００ｃｍ３／秒の範囲である。
【００１１】
このコーテッド基板は、十分な熱をゾル−ゲル層中に流し膜密度を高めて最良の光学的かつ機械的特性を達成するように選択された、所定の速度で熱源に順次暴露されることが好ましい。本発明のさらにもう１つの詳細な特徴では、コーテッド基板が約０．５〜約５０ｃｍ／秒の範囲の速度で暴露される。
【００１２】
本発明は、光学コーテイングおよび反射防止膜に用いられる、ゾル−ゲル法酸化物コーテイング、例えばＳｉＯ２およびＴｉＯ２、に特に好都合である。ゾル−ゲル法コーテイング自身は、５００℃を上まわって、高温度に耐えられる。このような高温度では、非常に高速硬化（高密度化）をもたらすことが可能になる。しかし、比較的低溶融温度の基板に付着したコーテイングでは、このような高温度は基板を損傷することがある。この基板とゾル−ゲル法コーテイングは、できるだけ高い温度と短い時間の加熱モードの組み合わせを用い、基板を損傷させることなく、ゾル−ゲル膜に必要な高密度化を施すように加熱されることが好ましい。このプロセスを繰り返し実施して、多層ゾル−ゲル法コーテイングを有する製品を製造できる。
【００１３】
下記の好ましい実施形態の記述、および例示の本発明の原理を説明する付属の図面を関連付けることにより、本発明のその他の特徴と利点が明白になるであろう。
【００１４】
（好ましい実施態様の説明）
この章では、本発明は、上に簡単に説明した特徴について詳細に説明する。説明図、特に図１を参照して、本発明の好ましい実施形態が、ＩＲアッセンブリ１２と温ガスアッセンブリ１４を有する硬化装置１０に示されており、基板上のゾル−ゲル法コーテイングの急速硬化に使用される。この実施形態は、基板の両面に付着したゾル−ゲル付きのコーテッド基板１６を硬化するように形成されている。特に、２つの対向するＩＲランプ１８および２つの対向する温ガスノズルアッセンブリ２０が順次配置されている。コーテッド基板は移送アッセンブリ２２に取り付けられ、２つの熱源を通過させられ、各面に付着したゾル−ゲル法コーテイングの硬化を行なう。その他の実施形態では、熱源が、硬化に効果的な方法で静止した基板上を通過させられてもよい。
【００１５】
続けて図１を参照して、ＩＲアッセンブリ１２と温ガスアッセンブリ１４により放射されるＩＲエネルギーと温ガス流が、それぞれ、通常はコーテイング表面に垂直に向けられる。このことは、硬化時にＩＲエネルギーと温ガス流が基板移動方向に垂直であることを意味している。硬化段階で、ゾル−ゲル法コーテイングを付着した基板が、連続的に移動することが重要である。また、他の実施形態では、硬化を連続的なインライン法で実施してもよい。効果的には、硬化は、数秒足らず行なわれ、従来のオーブン硬化より１００〜１０００倍の速さである。オーブン硬化は静止状態で行なわれる故、基板全面が全時間、高温度に暴露されなければならず、これにより歪みの恐れが増す。
【００１６】
図２Ａおよび２Ｂに示すように、熱を両側、すなわち内側２６、すなわちプラスチック基板２８に接触する側、と外側３０、すなわち環境に曝される側から、ゾル−ゲル法コーテイング２４に移送することは、有利である。図２Ａを参照して、ＩＲランプ１８からのＩＲエネルギー３２が、プラスチック基板と容易に結合してそれを急激に加熱する。これは、熱をゾル−ゲル層に対して内部から外部へ効果的に移送する。また、ゾル−ゲル層自身は、ランプからのＩＲエネルギーの一部を部分的に吸収して加熱される。図２Ｂを参照して、ゾル−ゲル法コーテイングの外表面上に衝突する温ガス流３４が、熱を外部から内部に加える。この熱源の組み合わせの結果として、ゾル−ゲル層は十分な熱エネルギーを受理して急速に密度を高める。基板が、所定の速度で熱源を通過して垂直に移動している故、硬化時の任意の瞬間に、ゾル−ゲル法コーテイングを施されたプラスチック基板の狭い幅だけが熱源に暴露される。したがって、プラスチック基板が十分な熱を吸収してその温度を上げて、基板が軟化または変形することはない。
【００１７】
付着したゾル−ゲル法コーテイング２４に与えられたＩＲ熱エネルギーに影響を及ぼす因子は、ランプの電力、ランプから基板までの距離、および基板がランプを通過する速度を含む。これらの指標は実験的に選択可能であり、ＩＲエネルギーは、基板に十分に浸透せず、コーテイングを急速かつ効果的に加熱し硬化させる。
【００１８】
同様に、付着したゾル−ゲル法コーテイング２４に与えられた温ガス熱エネルギーに影響を及ぼす因子は、ガスの温度、ガスの流量、ノズルとコーテッド表面間の距離、および基板がノズルを通過する速度を含む。また、ガスに水分が添加される場合、水の量は熱エネルギーに影響を及ぼすであろう。これらの指標は実験的に選択可能であり、ガス中のエネルギーは、基板に十分に浸透することなく、コーテイングを急速かつ効果的に加熱し硬化させる。したがって、コーテッド基板が比較的低溶融温度のプラスチック材料から形成される場合でも、硬化プロセス時に基板は歪まずまたは溶融しない。
【００１９】
図３は、２個の市販ＩＲランプ１８、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ，Ｅｄｅｎ  ＰｒａｉｒｉｅのＲｅｓｅａｒｃｈ  Ｉｎｃ．が製造する型式番号５１９３−１０、を使用するＩＲアッセンブリ１２を示しており、それぞれのランプは標準の放物面集束反射鏡３６を組み込んでいる。最適には、それぞれのＩＲランプは、基板に接する側のゾル−ゲルコーテッド表面がその放物面反射鏡の焦点に位置するように、配置される。各ランプは２インチの焦点距離を有し、かつ２個のランプ間の距離は、典型的には４インチ＋基板厚さである。このランプは０〜８０ワット／ｃｍの範囲の出力電力をもっている。図１に示すように、このランプが所定の位置に固定され、基板が取り付けられる移送アッセンブリ２２は、コーテッド基板をランプ間で垂直に通過させる。移送アッセンブリは、０．５〜５０ｃｍ／秒の範囲の線速度をもつことができる。
【００２０】
最適の硬化エネルギーは、ＩＲランプ電力と基板速度の組み合わせにより決まる。ランプ電力が高すぎる場合、または移送速度が遅すぎる場合には、十分な熱エネルギーが基板に浸透して、歪みまたは溶融を引き起すであろう。反対に、ランプ電力が低すぎる場合、または移送速度が速すぎる場合には、十分に硬化されずに、コーテイングは貧弱な機械的特性をもつことになるであろう。最速硬化を実施するために、典型的には、最高ランプ電力が、プラスチック基板を軟化させることなく、完全硬化を行なうよう実験的に決められた移送速度とともに用いられる。
【００２１】
図４Ａは、基板の両側に付着したゾル−ゲル法コーテイングをさらに硬化させるための、２個の対向する温ガスノズルアッセンブリ２０を示す。任意の多くのガス、例えば空気、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、またはこのようなガスを組み合わせたものを含むガスが用いられる。実際のガスの選択は、ガスの経済的コスト、ガスの比熱、および硬化されるゾル−ゲル法コーテイングの性質などの因子に依存して行なわれる。ガスは、加圧シリンダーから供給することができ、あるいは送風機の配列を用いて循環することもできる。ガスが粒状物を含まず、異物または欠陥がゾル−ゲル法コーテイングに入り込まないことが重要である。高純度ガスを購入できるし、または使用前にろ過により作成可能である。
【００２２】
ガスは、数種の代替手段で加熱できる。加熱とガス温度調節に対する１つの特殊な直接的アプローチは、図４Ｂに説明する、温ワイヤフィラメント３８の手段である。電流が、調整自在にフィラメントに供給され、熱電対４０により測定して、選択された数値にガス温度を維持する。ガス温度は、１００〜約５００℃の範囲で任意の選択された数値に調節可能である。特に有用な温度範囲は、３００〜４００℃である。硬化プロセスで、水分の供給が望まれる場合には、水蒸気または他の形態の水分が、水分注入部４２を経てガス水蒸気中に注入可能である。
【００２３】
温ガス用ノズルは、ゾル−ゲル法コーテイング全体に亘りガスを均一比例分布しなければならない。図４Ａは、これを達成するための１つの適切な形態を示し、末端４８が密封された銅管４６に穿孔した数列の等間隔の孔４４を含む。当業者は、多くの代替のノズル形態が、望ましい均等なガス流を提供できることを理解するであろう。ガス流量は、５０ｃｃ／秒より小さい値〜１０，０００ｃｃ／秒より大きい値で変更できる。説明された形態に対する満足な流量範囲は、２５０〜２５００ｃｃ／秒の範囲である。好ましくは、ガス流は、最高に均一な熱エネルギーの伝達のために層流管理体制を維持して、ゾル−ゲル法コーテイングを硬化させる。層流を達成するための指標は、ノズルの形態、基板とノズル配列の間隔、およびガス流量により決められる。
【００２４】
本発明は、基板に塗布された後のゾル−ゲル法コーテイングを急速硬化し、製品を経済的に製造可能にする効果的方法を提供する。膜の要件が用途ごとに変わることが理解されるべきである。したがって、両硬化方法を用いる必要がないかも知れない。このような場合、期待する結果に応じて、ＩＲランプだけまたは温空気だけの本発明の加熱方法を、個々に用いることができる。また、硬化時に、湿度調節した環境を用いることが推奨される。
【００２５】
また、基板の一方の側だけが、スピンコーテイング塗布などによりゾルで被覆されている場合は、必要な熱源が、唯一の加熱ランプおよび基板の被覆側に配置された１つのガスノズル配列からなることは、当業者には明白であろう。この場合、ＩＲランプおよび温ガスノズルに対する硬化指標が再び選択されて、加熱エネルギーは、基板材料を損傷することなく、急速硬化を効果的に行い、ゾル−ゲル層の密度を高めるであろう。
【００２６】
（発明を実施するための最良の形態）
下記の実施例を参照することにより本発明の実施を一層理解できるであろう。
【００２７】
実施例
米国特許第５，８５６，０１８号で与えられる配合に従って、アルコキシド、アルコール、と水からＳｉＯ２ゾル−ゲル法溶液が調整される。１００℃の軟化温度をもつＰＭＭＡ基板をゾル−ゲル法溶液中でディップコートし、次に図１に示したものと同様の移送アームに固定して、一対のＩＲランプと温ガスノズル配列を通して移送する。ランプに５０ワット／ｃｍの電力をそれぞれ付勢する。基板表面から約０．５〜２．０ｃｍの所にノズルを対称的に配置する。加熱されたフィラメントワイヤーが、ガス、この場合は精製空気を３００〜３５０℃の範囲の温度に加熱し、次に、この加熱されたガスは、５００〜１０００ｃｃ／秒の範囲の流量で基板表面に分配される。基板は、約１．２ｃｍ／秒で熱源を通過して移送される。
【００２８】
基板表面は、瞬時に１１０〜１５０℃の範囲の温度に達することが測定され、しかし基板は歪むことなく、または変形しない。４０ｃｍ長のコーテッド基板を硬化するために必要な全時間は、約３５秒である。このゾル−ゲル法コーテイングは、以前に８４℃で１２時間オーブン硬化により到達したものと同程度に硬化される。ＩＲ硬化したゾル−ゲル法コーテイングの機械的強度の試験が行なわれ、５Ｈの鉛筆引っかき抵抗性試験と１０，０００回の耐乾式摩擦試験に合格している。さらに、これらの数値は、以前に８４℃で１２時間オーブン硬化により得た結果と同等である。
【００２９】
本発明を好適な方法だけを参照して説明したが、好適な指標の組み合わせに対して、本発明から逸脱することなく、種々の変更が可能であることを、当業者は理解するであろう。したがって、本発明は、特許請求の範囲によってのみ定義される。
【図面の簡単な説明】
下記の図面を参照して本発明の実施形態を説明する
【図１】
本発明に従うＩＲランプ配列と温ガスノズル配列を通過して基板を移送するための装置の斜視図である。
【図２Ａと２Ｂ】
プラスチック基板の１側面に付着したゾル−ゲル法コーテイングの断面図であり、さらに高密度化時の内部および外部の熱径路を示す。
【図３】
２個のＩＲランプをもつＩＲ硬化装置の略側面図であり、基板がランプ間を垂直に通過する際、各ランプは基板の表面最近傍に焦点を合わせている。
【図４Ａと４Ｂ】
２個のノズルアッセンブリをもつ温ガス硬化装置の略図であり、基板がノズルアッセンブリ間を垂直に通過する際、各ノズルは基板の表面最近傍に焦点を合わせている。図４Ａは、ノズル形態を表し、一方図４Ｂは、ガスの加熱とガスへの水分の添加を表している。
【国際公開パンフレット】
2004523387.tif 000003
2004523387.tif 000004
2004523387.tif 000005
2004523387.tif 000006
2004523387.tif 000007
2004523387.tif 000008
2004523387.tif 000009
2004523387.tif 000010
2004523387.tif 000011
2004523387.tif 000012
2004523387.tif 000013
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2004523387.tif 000022
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【手続補正書】
【提出日】平成14年11月19日(2002.11.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に付着したゾル−ゲル法コーテイングを急速硬化するための装置であって、
支持構造、
支持構造に取り付けられ、かつ所定の加熱パターンを生成するように形成された熱源、と
熱エネルギーがゾル−ゲル法コーテイングを十分に硬化するかまたは密度を高め、しかも、基板を冷却する必要がなく、基板を不当に加熱して変形を起させないように、選択された距離でかつ選択された時間でコーテッド基板の部分を加熱パターンに順次暴露するように形成された移送アッセンブリとを含む装置。
【請求項２】
熱源を通ってコーテッド基板を移送させるように、移送アッセンブリが形成され、かつ約０．５〜約５０ｃｍ／秒の範囲の速度で、基板が移送させられる請求項１に記載の装置。
【請求項３】
熱源が、所定のパターンにＩＲ放射線を放射するように形成されたＩＲ源である請求項１に記載の装置。
【請求項４】
ＩＲ源が、約４０〜約８０ワット／ｃｍの範囲の電力レベルでＩＲ放射線を放射する請求項３に記載の装置。
【請求項５】
熱源が、加熱されたガス源に接続されたガスノズルであり、かつ所定のパターンに加熱されたガス流を放出するように形成された請求項１に記載の装置。
【請求項６】
さらに、このガスが、空気、窒素、アルゴン、ヘリウム、とそれらを組み合わせたものからなる群から選択された請求項５に記載の装置。
【請求項７】
加熱されたガス源が、加熱されたガス流に水蒸気またはその他の水の形態を注入させるように形成された請求項５に記載の装置。
【請求項８】
加熱されたガス流の温度が約１００〜約５００℃の範囲であり、かつ加熱されたガス流の流量が約５０〜約１０，０００ｃｍ３／秒の範囲である請求項５に記載の装置。
【請求項９】
熱源が、支持構造に取り付けられかつ所定のパターンにＩＲ放射線を放射するように形成されたＩＲ源、と加熱されたガス源に接続可能であり、ＩＲ源から離れた関係で支持構造に取り付けられかつ所定のパターンに加熱されたガス流を放出するように形成されたガスノズルとを含む請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
移送アッセンブリが、ＩＲ源とガスノズルを通過してコーテッド基板を移送させ、かつ基板が、約０．５〜５０ｃｍ／秒の範囲の速度で移送させられる請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
ＩＲ源が、約４０〜約８０ワット／ｃｍの範囲の電力レベルでＩＲ放射線を放射する請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
ＩＲ源が、互いに対向関係に配置された２個のＩＲランプであり、コーテッド基板がそれらの間を両者から選択された距離で通過できるようにした請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
第１のガスノズルに対向関係に配置された第２のガスノズルをさらに含み、コーテッド基板がそれらの間を両者から選択された距離で通過できるようにした請求項９に記載の装置。
【請求項１４】
基板が低溶融温度のプラスチック材料であり、このプラスチック材料が、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエステル、とＣＲ−３９からなる群から選択された請求項９に記載の装置。
【請求項１５】
ガスノズルに接続された加熱されたガス源をさらに含む請求項９に記載の装置。
【請求項１６】
ガスが、空気、窒素、アルゴン、ヘリウム、とそれらを組み合わせたものから選択された請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
加熱されたガス源が、加熱されたガス流に水蒸気またはその他の水の形態を注入させるように形成された請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
加熱されたガス流の温度が約１００〜約５００℃の範囲であり、かつ加熱されたガス流の流量が約５０〜約１０，０００ｃｍ３／秒の範囲である請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
基板に付着したゾル−ゲル法コーテイングを急速硬化するための方法であって、コーテッド基板を選択された距離および選択された速度で、熱源に順次暴露し、この熱エネルギーがゾル−ゲル法コーテイングを最適の物理的および光学的特性に十分に硬化または密度を高めること、しかも、基板を冷却する必要がなく、基板を不当に加熱して変形を起させないことを含む方法。
【請求項２０】
請求項１９の方法で製造された製品。
【請求項２１】
コーテッド基板が熱源を通って移動させられ、かつこの基板が約０．５〜約２０ｃｍ／秒の範囲の速度で移動させられる請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
熱源が、所定のパターンにＩＲ放射線を放射するように形成されたＩＲ源である請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
ＩＲ源が、約４０〜約８０ワット／ｃｍの範囲の電力レベルでＩＲ放射線を放射する請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
熱源が、加熱されたガス源に接続可能なガスノズルであり、かつ所定のパターンに加熱されたガス流を放出するように形成された請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
ガスが、空気、窒素、アルゴン、ヘリウム、とそれらを組み合わせたものからなる群から選択された請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
加熱されたガス源が、加熱されたガス流に水蒸気またはその他の水の形態を注入させるように形成された請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
加熱されたガス流の温度が約１００〜約５００℃の範囲であり、かつ加熱されたガス流の流量が約５０〜約１０，０００ｃｍ３／秒の範囲である請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
熱源が、ＩＲ源および加熱されたガス流を含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２９】
請求項２８の方法で製造された製品。
【請求項３０】
この方法が、ゾル−ゲル法コーテイングの多層膜を有する製品を製造するよう反復実施される請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
基板が低溶融温度のプラスチック材料であり、このプラスチック材料が、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエステル、とＣＲ−３９からなる群から選択された請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
加熱されたガスが、空気、窒素、アルゴン、ヘリウム、とそれらを組み合わせたものからなる群から選択された請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
水蒸気またはその他の水の形態を加熱されたガス流に注入することにより、この硬化方法に水分を導入することをさらに含む請求項２８に記載の方法。
【請求項３４】
加熱されたガス流の温度が約１００〜約５００℃の範囲であり、かつ加熱されたガス流の流量が約５０〜約１０，０００ｃｍ３／秒の範囲である請求項２８に記載の方法。
【請求項３５】
基板が、約０．５〜約５０ｃｍ／秒の範囲の速度でＩＲ源および加熱されたガス流に順次暴露される請求項２８に記載の方法。
【請求項３６】
ＩＲ源が、約４０〜約８０ワット／ｃｍの範囲の電力レベルでＩＲ放射線を放射する請求項２８に記載の方法。
【請求項３７】
ゾル−ゲル法コーテイングが、光学コーテイングおよび／または耐磨耗性コーテイングを形成する請求項２８に記載の方法。
【請求項３８】
光学コーテイングが、反射防止膜を形成する多層光学スタックである請求項３７に記載の方法。
【国際調査報告】
2004523387.tif 000024
2004523387.tif 000025
2004523387.tif 000026