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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023131823
(43)【公開日】2023-09-22
(54)【発明の名称】成形構造体
(51)【国際特許分類】
G02B 1/10 20150101AFI20230914BHJP
G02B 5/08 20060101ALN20230914BHJP
【ＦＩ】
G02B1/10
G02B5/08 F
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022036794
(22)【出願日】2022-03-10
(71)【出願人】
【識別番号】000002303
【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼木 豪朗
(72)【発明者】
【氏名】十川 博行
(72)【発明者】
【氏名】岡 遼太郎
【テーマコード（参考）】
2H042
2K009
【Ｆターム（参考）】
2H042DB11
2K009EE02
(57)【要約】 （修正有）
【課題】高い液滴排出効果を有し、防曇効果に優れた光学部品などの成形構造体を提供する。
【解決手段】曲面を含む基材の表面に複数の溝要素を第１の方向に一列に連結してなる少なくとも１つの第１の溝を有し、複数の溝要素の各々は第１領域と前記第１領域に接続された第２領域とを有し、溝要素の第２領域と該溝要素に隣接する第１領域との境界面である断面を第１開口面とし、溝要素の第１領域と第２領域との境界面である断面を第２開口面としたとき、第１領域及び前記第２領域の長さをＬ１，Ｌ２とし、第１開口面における溝幅及び溝深さをＷ１，Ｄ１とし、第２開口面における溝幅及び溝深さをＷ２，Ｄ２としたとき、溝要素は、Ｌ１＞Ｌ２、Ｗ１＜Ｗ２、Ｄ１＜Ｄ２及び（Ｄ１／Ｗ１）＞（Ｄ２／Ｗ２）を満たす。
【選択図】図２B
【解決手段】曲面を含む基材の表面に複数の溝要素を第１の方向に一列に連結してなる少なくとも１つの第１の溝を有し、複数の溝要素の各々は第１領域と前記第１領域に接続された第２領域とを有し、溝要素の第２領域と該溝要素に隣接する第１領域との境界面である断面を第１開口面とし、溝要素の第１領域と第２領域との境界面である断面を第２開口面としたとき、第１領域及び前記第２領域の長さをＬ１，Ｌ２とし、第１開口面における溝幅及び溝深さをＷ１，Ｄ１とし、第２開口面における溝幅及び溝深さをＷ２，Ｄ２としたとき、溝要素は、Ｌ１＞Ｌ２、Ｗ１＜Ｗ２、Ｄ１＜Ｄ２及び（Ｄ１／Ｗ１）＞（Ｄ２／Ｗ２）を満たす。
【選択図】図２B
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材と、
前記基材の表面に複数の溝要素を第１の方向に一列に連結してなる少なくとも１つの第１の溝と、を有し、
前記複数の溝要素の各々は、第１領域と、前記第１領域の前記第１の方向に接続された第２領域とを有し、
前記溝要素の前記第２領域と前記溝要素に隣接する溝要素の第１領域との境界面であり、前記第１の方向に垂直な面における断面を第１開口面とし、
前記溝要素の前記第１領域と前記第２領域との境界面であり、前記第１の方向に垂直な面における断面を第２開口面としたとき、
前記第１の方向に、前記第１開口面から前記第２開口面に向かうに従って溝幅及び溝深さが増大し、前記第２開口面から隣接する溝要素の前記第１領域の前記第１開口面に向かうに従って溝幅及び溝深さが減少し、
前記第１の方向における前記第１領域及び前記第２領域の長さをＬ１，Ｌ２とし、前記第１開口面における溝幅及び溝深さをＷ１，Ｄ１とし、前記第２開口面における溝幅及び溝深さをＷ２，Ｄ２としたとき、前記溝要素は、
Ｌ１＞Ｌ２ ・・・式（１）
Ｗ１＜Ｗ２ ・・・式（２）
Ｄ１＜Ｄ２ ・・・式（３）
（Ｄ１／Ｗ１）＞（Ｄ２／Ｗ２） ・・・式（４）
を満たし、
前記基材は曲面を含む成形構造体。
前記基材の表面に複数の溝要素を第１の方向に一列に連結してなる少なくとも１つの第１の溝と、を有し、
前記複数の溝要素の各々は、第１領域と、前記第１領域の前記第１の方向に接続された第２領域とを有し、
前記溝要素の前記第２領域と前記溝要素に隣接する溝要素の第１領域との境界面であり、前記第１の方向に垂直な面における断面を第１開口面とし、
前記溝要素の前記第１領域と前記第２領域との境界面であり、前記第１の方向に垂直な面における断面を第２開口面としたとき、
前記第１の方向に、前記第１開口面から前記第２開口面に向かうに従って溝幅及び溝深さが増大し、前記第２開口面から隣接する溝要素の前記第１領域の前記第１開口面に向かうに従って溝幅及び溝深さが減少し、
前記第１の方向における前記第１領域及び前記第２領域の長さをＬ１，Ｌ２とし、前記第１開口面における溝幅及び溝深さをＷ１，Ｄ１とし、前記第２開口面における溝幅及び溝深さをＷ２，Ｄ２としたとき、前記溝要素は、
Ｌ１＞Ｌ２ ・・・式（１）
Ｗ１＜Ｗ２ ・・・式（２）
Ｄ１＜Ｄ２ ・・・式（３）
（Ｄ１／Ｗ１）＞（Ｄ２／Ｗ２） ・・・式（４）
を満たし、
前記基材は曲面を含む成形構造体。
【請求項2】
前記溝要素は、深さ方向において溝幅が一定、又は深さ方向において溝幅が単調に減少する形状を有する、請求項１に記載の成形構造体。
【請求項3】
前記溝要素は、前記基材上に滴下された液滴の平衡接触角をθとし、前記第１開口面の外周長をＳ１とし、Ａ１＝Ｓ１／Ｗ１としたとき、
Ａ１・cosθ－１＞０ ・・・式（５）
を満たす、請求項１又は２に記載の成形構造体。
Ａ１・cosθ－１＞０ ・・・式（５）
を満たす、請求項１又は２に記載の成形構造体。
【請求項4】
前記基材の前記曲面部分において、前記溝要素の前記第２領域と、前記溝要素に隣接する前記第１領域と、が前記第１の方向に対して垂直な方向に角度θｃを成して接続されることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の成形構造体。
【請求項5】
前記溝要素は、前記基材に垂直な面において矩形形状、Ｖ字形状、Ｕ字形状及び放物面形状のいずれかの断面を有する、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の成形構造体。
【請求項6】
前記基材は前記表面に複数の前記第１の溝を有し、当該複数の第１の溝は前記第１の方向に直交する方向に一定の間隔を有して配列されている、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の成形構造体。
【請求項7】
前記少なくとも１つの第１の溝に交差する少なくとも１つの第２の溝を有する、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の成形構造体。
【請求項8】
前記第２の溝は、前記溝要素の前記第２開口面の位置で前記少なくとも１つの第１の溝に交差している、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の成形構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、成形構造体、特に基材の表面に微細溝が形成された成形構造体に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、光学部品などの表面が曇ることを防ぐために、部品表面に防曇コーティングを施すことや、部品表面に水滴を水膜化させるための微細溝を形成することが知られている。
【0003】
例えば、特許文献１には、スプレーや薄膜の塗布や、電気的な手段に頼ることなく、基材表面の構造だけで、親水性、防曇性、セルフクリーニング性を発現する成形構造体について開示されている。
【0004】
また、特許文献２には、親水性を有する鏡の表面に水膜として保持可能な許容量を超えた余剰の水を誘導する手段を設けた浴室用鏡について開示されている。
【0005】
また、非特許文献１には、開口表面の微細溝の形状と、接触角、毛細管流動に関する動力学の研究について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２００９－１９３００２号公報
【特許文献2】特開２０００－２７９２９６号公報
【非特許文献】
【0007】
【非特許文献1】R.R.Rye et al., Capillary Flow in Irregular Surface Grooves,Langmuir 1998, 14, 3937-3943
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、防曇コーティングでは保水量に限界があり、液滴排出効果も無い。また、毛細管現象を利用した従来の縦溝加工では、水滴のピン止め効果が発現し、液滴が移動しなくなってしまう問題があった。また、液滴が移動しなくなると、視認できるような大きな水滴が形成されるという問題があった。
【0009】
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、高い液滴排出効果を有し、防曇効果に優れた光学部品などの成形構造体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】
【0010】
本発明の１実施形態による成形構造体は、
基材と、
前記基材の表面に複数の溝要素を第１の方向に一列に連結してなる少なくとも１つの第１の溝と、を有し、
前記複数の溝要素の各々は、第１領域と、前記第１領域の前記第１の方向に接続された第２領域とを有し、
前記溝要素の前記第２領域と前記溝要素に隣接する溝要素の第１領域との境界面であり、前記第１の方向に垂直な面における断面を第１開口面とし、
前記溝要素の前記第１領域と前記第２領域との境界面であり、前記第１の方向に垂直な面における断面を第２開口面としたとき、
前記第１の方向に、前記第１開口面から前記第２開口面に向かうに従って溝幅及び溝深さが増大し、前記第２開口面から隣接する溝要素の前記第１領域の前記第１開口面に向かうに従って溝幅及び溝深さが減少し、
前記第１の方向における前記第１領域及び前記第２領域の長さをＬ１，Ｌ２とし、前記第１開口面における溝幅及び溝深さをＷ１，Ｄ１とし、前記第２開口面における溝幅及び溝深さをＷ２，Ｄ２としたとき、前記溝要素は、
Ｌ１＞Ｌ２ ・・・式（１）
Ｗ１＜Ｗ２ ・・・式（２）
Ｄ１＜Ｄ２ ・・・式（３）
（Ｄ１／Ｗ１）＞（Ｄ２／Ｗ２） ・・・式（４）
を満たし、
前記基材は曲面を含んでいる。
基材と、
前記基材の表面に複数の溝要素を第１の方向に一列に連結してなる少なくとも１つの第１の溝と、を有し、
前記複数の溝要素の各々は、第１領域と、前記第１領域の前記第１の方向に接続された第２領域とを有し、
前記溝要素の前記第２領域と前記溝要素に隣接する溝要素の第１領域との境界面であり、前記第１の方向に垂直な面における断面を第１開口面とし、
前記溝要素の前記第１領域と前記第２領域との境界面であり、前記第１の方向に垂直な面における断面を第２開口面としたとき、
前記第１の方向に、前記第１開口面から前記第２開口面に向かうに従って溝幅及び溝深さが増大し、前記第２開口面から隣接する溝要素の前記第１領域の前記第１開口面に向かうに従って溝幅及び溝深さが減少し、
前記第１の方向における前記第１領域及び前記第２領域の長さをＬ１，Ｌ２とし、前記第１開口面における溝幅及び溝深さをＷ１，Ｄ１とし、前記第２開口面における溝幅及び溝深さをＷ２，Ｄ２としたとき、前記溝要素は、
Ｌ１＞Ｌ２ ・・・式（１）
Ｗ１＜Ｗ２ ・・・式（２）
Ｄ１＜Ｄ２ ・・・式（３）
（Ｄ１／Ｗ１）＞（Ｄ２／Ｗ２） ・・・式（４）
を満たし、
前記基材は曲面を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1A】静止状態における固体の表面張力γａｓ、液体の表面張力γａｌ、及び固体／液体間の界面張力γｓｌの３つの張力を説明する図である。
【図1B】溝構造と液滴移動の関係を説明する図である。
【図2A】本発明の第１の実施形態による成形構造体１０の上面を模式的に示す上面図である。
【図2B】成形構造体１０の表面に形成された溝ＧＲの一部を拡大して示す部分拡大図である。
【図2C】溝要素ＧＥの第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を模式的に示す斜視図である。
【図2D】ｘ方向から見たとき（図中、方向Ｖ）の溝要素ＧＥの側面を示す図である。
【図2E】ｚ方向から見たときの溝要素ＧＥの断面を模式的に示す断面図である。
【図3】溝要素ＧＥ１から、溝要素ＧＥ１のｚ方向に接続された溝要素ＧＥ２への液滴の移動を説明する図である。
【図4A】本発明の第２の実施形態による成形構造体１０における溝要素ＧＥの第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を模式的に示す斜視図である。
【図4B】ｚ方向から見たときの溝要素ＧＥの断面を模式的に示す断面図である。
【図5A】実施例１（Ex.1）の溝ＧＲにノズルから水滴を滴下し、滴下された水滴の変化を基板１１の側面側から観察した観察像を示す図である。
【図5B】基材１１上に滴下された水滴ＡＱの接触角φを模式的に示す図である。
【図6A】実施例１における水滴滴下後の経過時間に対する水滴端部ＡＱ２の接触角φの測定結果を示すグラフである。
【図6B】実施例１における水滴端部ＡＱ２の＋ｚ方向の移動距離及び水滴端部ＡＱ１の＋ｚ方向の移動距離を示すグラフである。
【図6C】実施例１における溝ＧＲに垂直な方向（－ｙ方向）の水滴頂部の高さを示すグラフである。
【図6D】実施例１における水滴両端部の溝ＧＲに垂直な方向＋ｘ方向の移動距離を示すグラフである。
【図7A】比較例１－３（Comp.1 - 3）の溝要素ＧＥを模式的に示す斜視図である。
【図7B】比較例１－３において、ｚ方向から見たときの溝要素ＧＥの断面を模式的に示す断面図である。
【図8A】比較例１の水滴端部ＡＱ２の＋ｚ方向の移動距離及び水滴端部ＡＱ１の＋ｚ方向の移動距離を示すグラフである。
【図8B】比較例２の水滴端部ＡＱ２の＋ｚ方向の移動距離及び水滴端部ＡＱ１の＋ｚ方向の移動距離を示すグラフである。
【図8C】比較例３の水滴端部ＡＱ２の＋ｚ方向の移動距離及び水滴端部ＡＱ１の＋ｚ方向の移動距離を示すグラフである。
【図9A】実施例２（Ex.2）の水滴端部ＡＱ２の＋ｚ方向の移動距離及び水滴端部ＡＱ１の＋ｚ方向の移動距離を示すグラフである。
【図9B】実施例３（Ex.3）の水滴端部ＡＱ２の＋ｚ方向の移動距離及び水滴端部ＡＱ１の＋ｚ方向の移動距離を示すグラフである。
【図10A】実施例４（Ex.4）の水滴端部ＡＱ２の＋ｚ方向の移動距離及び水滴端部ＡＱ１の＋ｚ方向の移動距離を示すグラフである。
【図10B】比較例４（Comp.4）の水滴端部ＡＱ２の＋ｚ方向の移動距離及び水滴端部ＡＱ１の＋ｚ方向の移動距離を示すグラフである。
【図11】比較例５，６（Comp.5，Comp.6）の溝要素ＧＥの上面図（左上）、側面図（左下）及び断面図（右下）を纏め示す図である。
【図12A】比較例５の水滴端部ＡＱ２の＋ｚ方向の移動距離及び水滴端部ＡＱ１の＋ｚ方向の移動距離を示すグラフである。
【図12B】比較例６の水滴端部ＡＱ２の＋ｚ方向の移動距離及び水滴端部ＡＱ１の＋ｚ方向の移動距離を示すグラフである。
【図13】比較例７，８（Comp.7，Comp.8）の溝要素ＧＥの上面図（左上）、側面図（左下）及び断面図（右下）を纏め示す図である。
【図14A】比較例７の水滴端部ＡＱ２の＋ｚ方向の移動距離及び水滴端部ＡＱ１の＋ｚ方向の移動距離を示すグラフである。
【図14B】比較例８の水滴端部ＡＱ２の＋ｚ方向の移動距離及び水滴端部ＡＱ１の＋ｚ方向の移動距離を示すグラフである。
【図15】実施例１－４（Ex.1－Ex.4）及び比較例１－８（Comp.1 －Comp.8）についての結果を纏めた表である。
【図16A】第３の実施形態の成形構造体２０の基材１１の表面１１Ｓを模式的に示す上面図である。
【図17】第４の実施形態の成型構造体３０の側面を模式的に示した側面図である。
【図19A】第４の実施形態における水滴滴下後の経過時間に対する水滴端部ＡＱ２の接触角φの測定結果を示すグラフである。
【図19B】第４の実施形態における水滴端部ＡＱ２の＋ｚ方向の移動距離及び水滴端部ＡＱ１の＋ｚ方向の移動距離を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下においては、本発明の好適な実施形態について説明するが、これらを適宜改変し、組合せてもよい。また、以下の説明及び添付図面において、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符を付して説明する。
【0013】
［毛細管現象による微細溝内の液滴移動］
毛細管現象が発生した溝内で液滴は、以下の式により移動の可否が決定される。
毛細管現象が発生した溝内で液滴は、以下の式により移動の可否が決定される。
【0014】
【0015】
図１Ａを参照すると、液滴の端点では、固体の表面張力γａｓ（気体/固体間の界面張力）、液体の表面張力γａｌ（気体/液体間の界面張力）、及び固体/液体間の界面張力γｓｌの3つが働いており、静止状態では下記式が成り立つ（Youngの式）。
γａｓ＝γａｌ・ｃｏｓθ＋γｓｌ
図１Ｂ及び非特許文献１を参照して溝部でのYoungの式の拡張について以下に説明する。
γａｓ＝γａｌ・ｃｏｓθ＋γｓｌ
図１Ｂ及び非特許文献１を参照して溝部でのYoungの式の拡張について以下に説明する。
【0016】
表面張力（表面自由エネルギー）は、単位面積あたり移動するときに必要となるエネルギーであるため、表面張力γの試料が、微小表面積ｄσだけ動いた場合の仕事は次式のように表される。
ｄＷ＝γｄσ
固体/液体間での微小面積ΔＡｓｌと、気体／液体間での微小面積ΔＡａｌを用いて、そのエネルギー変化は次式のようになる。
ΔＥ＝（γｓｌ－γａｓ）・ΔＡｓｌ＋γａｌ・ΔＡａｌ
＝（ΔＡａｌ－ΔＡｓｌ・ｃｏｓθ）
微小面積は、図１Ｂのような溝構造の場合、溝の外周長Ｓ、溝幅ｗ、奥行き方向の微小長さΔｚから次式のように算出される。
ΔＡｓｌ≒ＳΔｚ
ΔＡａｌ≒ｗΔｚ
以上より、水滴端点にかかる力Ｆγは次式のように定義される。
ΔＥ＝γａｌ（ｗ・Δｚ－Ｓ・ｃｏｓθΔｚ）
Ｆγ＝－ｄＥ／ｄｚ＝γａｌ（Ｓ・ｃｏｓθ－ｗ）
なお、上記したYoungの式及び拡張したYoungの式において、θは平衡接触角（equilibrium contact angle）である。また、外周長Ｓは、溝の当該断面における溝の外周の全長又は弧長（arc length）である。
ｄＷ＝γｄσ
固体/液体間での微小面積ΔＡｓｌと、気体／液体間での微小面積ΔＡａｌを用いて、そのエネルギー変化は次式のようになる。
ΔＥ＝（γｓｌ－γａｓ）・ΔＡｓｌ＋γａｌ・ΔＡａｌ
＝（ΔＡａｌ－ΔＡｓｌ・ｃｏｓθ）
微小面積は、図１Ｂのような溝構造の場合、溝の外周長Ｓ、溝幅ｗ、奥行き方向の微小長さΔｚから次式のように算出される。
ΔＡｓｌ≒ＳΔｚ
ΔＡａｌ≒ｗΔｚ
以上より、水滴端点にかかる力Ｆγは次式のように定義される。
ΔＥ＝γａｌ（ｗ・Δｚ－Ｓ・ｃｏｓθΔｚ）
Ｆγ＝－ｄＥ／ｄｚ＝γａｌ（Ｓ・ｃｏｓθ－ｗ）
なお、上記したYoungの式及び拡張したYoungの式において、θは平衡接触角（equilibrium contact angle）である。また、外周長Ｓは、溝の当該断面における溝の外周の全長又は弧長（arc length）である。
【0017】
［第１の実施形態］
上記したように、溝内の流体の移動のしやすさについては、溝形状によらず、基材表面における溝幅Ｗおよび溝の軸に垂直な断面における溝の外周長Ｓが関係していることがわかっている。
本出願の発明者らは、溝の軸方向でこの移動のしやすさに変化を設けることで移動方向の特定が可能と想定し検討を行った。
（１）構造
上記したように、溝内の流体の移動のしやすさについては、溝形状によらず、基材表面における溝幅Ｗおよび溝の軸に垂直な断面における溝の外周長Ｓが関係していることがわかっている。
本出願の発明者らは、溝の軸方向でこの移動のしやすさに変化を設けることで移動方向の特定が可能と想定し検討を行った。
（１）構造
【0018】
【0019】
図２Ａに示すように、成形構造体１０の基材１１の表面１１Ｓには、ｚ方向（以下、第１の方向ともいう。）に伸長する互いに平行な複数の微細な溝ＧＲ（以下、第１の溝ともいう。）が形成されている。当該複数の溝ＧＲはｘ方向（第２の方向）に配列され、ｙ方向（深さ方向、第３の方向）に掘られた溝である。
複数の溝ＧＲはｘ方向（第２の方向）に一定の間隔で配列されていても、あるいは異なる間隔で配列されていてもよい。
複数の溝ＧＲはｘ方向（第２の方向）に一定の間隔で配列されていても、あるいは異なる間隔で配列されていてもよい。
【0020】
図２Ｂに示すように、溝ＧＲの各々は、溝要素ＧＥがｚ方向に繰り返し連結又は接続された構造を有する。溝要素ＧＥは、第１領域Ｒ１とその＋ｚ方向に接続された第２領域Ｒ２とからなる。第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２は、ｚ方向においてそれぞれ長さ（領域長）Ｌ１及びＬ２を有する。
【0021】
図２Ｃは、溝要素ＧＥの第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を模式的に示す斜視図である。なお、理解の容易さのため、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を分離して図示している。図２Ｄは、ｘ方向から見たとき（図中、方向Ｖ）の溝要素ＧＥの側面を示す図であり、図２Ｅは、ｚ方向から見たときの溝要素ＧＥの断面を模式的に示す断面図である。
【0022】
第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２は、溝ＧＲの伸長方向（＋ｚ方向）に垂直な断面（ｘｙ面）において矩形形状を有している。第１領域Ｒ１においては、溝ＧＲの伸長方向に向かうに従って基材表面１１Ｓにおける溝幅Ｗ及び溝深さＤが増大し、第２領域Ｒ２においては、溝ＧＲの伸長方向（＋ｚ方向）に向かうに従って溝幅Ｗ及び溝深さＤが減少している。
【0023】
また、溝要素ＧＥ（すなわち第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２）は、溝ＧＲのｚ方向の中心線ＣＬ（図２Ｂ参照）を含み、基材１１の表面１１Ｓに垂直な面に対して対称な構造を有している。
【0024】
より詳細には、図２Ｃに示すように、第１領域Ｒ１は、溝ＧＲの伸長方向（ｚ方向）に垂直な断面（ｘｙ面）における領域端部の開口部の面（以下、開口面という。）ＯＰ１（第１開口面）と、第２領域Ｒ２との境界面であり、溝幅Ｗ及び溝深さＤが第１開口面ＯＰ１よりも大なる開口面ＯＰ２（第２開口面）とを有している。
【0025】
また、第２領域Ｒ２は、第２開口面ＯＰ２を第１領域Ｒ１との共通の面として有し、溝ＧＲの伸長方向（＋ｚ方向）に向かうに従って溝幅Ｗ及び溝深さＤが減少し、隣接する溝要素ＧＥの第１領域Ｒ１との境界面であり共通面でもある開口面ＯＰ１を有している。
【0026】
具体的には、図２Ｅに示すように、第１開口面ＯＰ１は溝幅Ｗ１及び溝深さＤ１を有し、第２開口面ＯＰ２は溝幅Ｗ２及び溝深さＤ２を有している（Ｗ１＜Ｗ２、Ｄ１＜Ｄ２）。
また、第１領域Ｒ１は、側面（溝の内壁）ＳＳ１と、底面ＢＳ１とを有し、第２領域Ｒ２は、側面（溝の内壁）ＳＳ２と、底面ＢＳ２とを有している。
（２）液滴移動の要件
また、第１領域Ｒ１は、側面（溝の内壁）ＳＳ１と、底面ＢＳ１とを有し、第２領域Ｒ２は、側面（溝の内壁）ＳＳ２と、底面ＢＳ２とを有している。
（２）液滴移動の要件
【0027】
本願の発明者は、検討及び実験の結果、上記した溝構造を有し、溝要素ＧＥの第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２が所定の形状及び条件を満たすとき、液滴が微細溝内をｚ方向に移動することを見出した。この溝要素ＧＥの形状及び条件について、以下に詳細に説明する。
【0028】
図３は、溝要素ＧＥ１から、溝要素ＧＥ１のｚ方向に接続された溝要素ＧＥ２への液滴の移動を説明する図である。説明の容易さのため、図２Ｂ，２Ｄ及び２Ｅと同様な図を一組として示している。また、溝要素ＧＥ１、ＧＥ２を特に区別しない場合には、溝要素ＧＥとして説明する。
なお、液滴が水の場合を例に説明する。また、溝要素ＧＥ中の水についてハッチングを施して示している。
なお、液滴が水の場合を例に説明する。また、溝要素ＧＥ中の水についてハッチングを施して示している。
【0029】
初期状態ＳＴ１において、溝要素ＧＥ１に水が入り始める。さらに水が溝要素ＧＥ１に入ると水位が上昇し、溝要素ＧＥ１に水が蓄えられる（ＳＴ２：水位上昇）。
【0030】
さらに、毛細管現象による駆動力が生じる程度に溝要素ＧＥ１に水が流入すると、ＳＴ２（水位上昇）の状態から、溝要素ＧＥ１から溝要素ＧＥ２への水の移動（ＳＴ３）が生じる状態に遷移する。
基材１１の表面まで水位が上昇することで、溝要素ＧＥ１の上部に存在する水滴が移動するため接触角が小さくなり親水性を示す（ＳＴ４：親水化）。
そして、隣接する溝要素ＧＥ２が、初期状態ＳＴ１となり、ＳＴ１（初期状態）～ＳＴ４（親水化）が繰り返される。
従って、表面張力により水が広がり、溝要素ＧＥに水が入る状態が続く限り、水位は上昇し続け、特定方向（＋ｚ方向）への水の移動が生じる。
基材１１の表面まで水位が上昇することで、溝要素ＧＥ１の上部に存在する水滴が移動するため接触角が小さくなり親水性を示す（ＳＴ４：親水化）。
そして、隣接する溝要素ＧＥ２が、初期状態ＳＴ１となり、ＳＴ１（初期状態）～ＳＴ４（親水化）が繰り返される。
従って、表面張力により水が広がり、溝要素ＧＥに水が入る状態が続く限り、水位は上昇し続け、特定方向（＋ｚ方向）への水の移動が生じる。
【0031】
本願の発明者は、溝を有する成形構造体が以下の条件を満たすときに、基材１１上の余剰の水を特定方向へ移動させやすい構造体を提供することができることを見出した。具体的には、溝要素ＧＥが以下の条件を満たすときに、溝要素ＧＥ１から隣接する溝要素ＧＥ２への水の移動が生じる。
【0032】
まず、第１領域Ｒ１における溝幅Ｗ及び溝深さＤの増大率（絶対値）が第２領域Ｒ２における溝幅の減少率（絶対値）よりも大きいことである。すなわち、溝幅Ｗ及び領域長Ｌが（Ｗ２－Ｗ１）／Ｌ１＞（Ｗ２－Ｗ１）／Ｌ２を満たし、溝深さＤ及び領域長Ｌが（Ｄ２－Ｄ１）／Ｌ１＞（Ｄ２－Ｄ１）／Ｌ２を満たす。以上の条件から、下記の条件が導出された。
Ｌ１＞Ｌ２ ・・・式（１）
Ｗ１＜Ｗ２ ・・・式（２）
Ｄ１＜Ｄ２ ・・・式（３）
Ｌ１＞Ｌ２ ・・・式（１）
Ｗ１＜Ｗ２ ・・・式（２）
Ｄ１＜Ｄ２ ・・・式（３）
【0033】
なお、ここで、溝幅Ｗは基材１１の表面１１Ｓにおける幅であり、溝深さＤは基材１１の表面１１Ｓに垂直な方向（ｙ方向）における深さであり、領域長Ｌは溝ＧＲの伸長方向（ｚ方向）における長さである。
【0034】
また、開口面における溝幅Ｗに対する溝深さＤの比をアスペクト比ＡＲ（＝Ｄ／Ｗ）と定義すると、ＡＲ１＞ＡＲ２、すなわち次式を満たすことを条件とする。
（Ｄ１／Ｗ１）＞（Ｄ２／Ｗ２） ・・・式（４）
（Ｄ１／Ｗ１）＞（Ｄ２／Ｗ２） ・・・式（４）
【0035】
換言すれば、アスペクト比ＡＲ（＝Ｄ／Ｗ）は、第１開口面ＯＰ１から第２開口面ＯＰ２に向かうに従って減少し（すなわち、ＡＲ１からＡＲ２へ減少）、第２開口面ＯＰ２から第１開口面ＯＰ１に向かうに従って増大する（すなわち、ＡＲ２からＡＲ１へ増大）。
【0036】
なお、上記においては、溝幅Ｗ又は溝深さＤは単調に変化（すなわち、増大又は減少）していることが好ましい。なお、ここで単調に増大又は減少とは、実際の溝ＧＲの表面が小さな凹凸を有する場合には、溝ＧＲの表面の包絡面における溝幅Ｗ及び溝深さＤが単調に増大又は減少することを意味する。
さらに、溝幅Ｗ又は溝深さＤは線形に増大又は減少することが好ましい。
（２）毛細管現象による駆動力
さらに、溝幅Ｗ又は溝深さＤは線形に増大又は減少することが好ましい。
（２）毛細管現象による駆動力
【0037】
次に、水滴端点にかかる力Ｆγ＝γａｌ（Ｓ・ｃｏｓθ－ｗ）から、毛細管現象による駆動力は式Ｃ＝Ｓ・cosθ－Ｗによって決定されると考察された。
【0038】
すなわち、Ｃ＝Ｓ・cosθ－Ｗ＞０を満たすときに、駆動流が生じ、水滴は＋ｚ方向に移動する。逆に、Ｃ＝Ｓ・cosθ－Ｗ≦０のときには、水滴は移動しない、又は凝集する。
【0039】
なお、以下においては、Ｃを無次元化した式、Ｃ／Ｗ＝Ａ・cosθ－１（Ａ＝Ｓ／Ｗ）によって、上記した構造を有する溝ＧＲ中の＋ｚ方向（特定方向）への水の移動が決定されるとの結論が得られた。
なお、本明細書において、「特定方向」とは、溝ＧＲの伸長方向であり、溝要素ＧＥにおいて第１領域Ｒ１から第２領域Ｒ２に向かう方向（＋ｚ方向）である。
なお、本明細書において、「特定方向」とは、溝ＧＲの伸長方向であり、溝要素ＧＥにおいて第１領域Ｒ１から第２領域Ｒ２に向かう方向（＋ｚ方向）である。
【0040】
より具体的には、溝要素ＧＥ１の第２領域Ｒ２の第１開口面ＯＰ１、すなわち当該溝要素ＧＥ１に隣接する溝要素ＧＥ２の第１領域Ｒ１の第１開口面ＯＰ１について、次式を満たすことが好ましい。
Ａ１・cosθ－１＞０ ・・・式（５）
Ａ１・cosθ－１＞０ ・・・式（５）
【0041】
ここで、Ａ１＝Ｓ１／Ｗ１であり、また、上記したようにθは平衡接触角（equilibrium contact angle）であり、溝ＧＲの伸長方向の中心軸ＣＬに垂直な断面における溝ＧＲの外周長Ｓは、溝の外周の全長又は全弧長（arc length）である。
【0042】
具体的には、第１開口面ＯＰ１が矩形形状を有する場合には、当該外周長Ｓ１は、Ｓ１＝２・Ｄ１＋Ｗ１で表され、第１開口面ＯＰ１が三角形状を有する場合には、当該外周長Ｓ１は、Ｓ１＝２（Ｄ１＾２＋（Ｗ１／２）＾２）＾（１／２）で表される。
【0043】
すなわち、溝要素ＧＥ１から当該溝要素ＧＥ１に隣接する溝要素ＧＥ２（すなわち、＋ｚ方向）への毛細管現象による駆動力は、これらの間の開口面である第１開口面ＯＰ１が式（５）を満たすときに発揮される。
【0044】
この条件を満たすとき、水滴の接触角φが減少し、親水性が発揮され、溝要素ＧＥ１の第２領域Ｒ２から＋ｚ方向において当該溝要素ＧＥ１に隣接する溝要素ＧＥ２の第１領域Ｒ１に水滴が容易に移動する。
【0045】
なお、実際の溝ＧＲの表面が溝形成上の理由などにより、小さな凹凸を有する場合には、外周長Ｓは、当該断面における凹凸による溝の輪郭をなぞった長さである。
［第２の実施形態］
［第２の実施形態］
【0046】
図４Ａは、本発明の第２の実施形態による成形構造体１０における溝要素ＧＥの第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を模式的に示す斜視図である。なお、理解の容易さのため、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を分離して図示している。図４Ｂは、ｚ方向から見たときの溝要素ＧＥの断面を模式的に示す断面図である。
第２の実施形態による成形構造体１０は第１の実施形態と同様の上面（図２Ａ、図２Ｂ参照）及び側面（図２Ｄ参照）を有している。
第２の実施形態による成形構造体１０は第１の実施形態と同様の上面（図２Ａ、図２Ｂ参照）及び側面（図２Ｄ参照）を有している。
【0047】
第２の実施形態の溝ＧＲ（第１の溝）は、Ｖ字形状の溝として形成されている。より詳細には、溝要素ＧＥの第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２は、溝ＧＲの伸長方向に垂直な断面（ｘｙ面）において三角形形状を有している。
【0048】
第１領域Ｒ１においては、溝ＧＲの伸長方向に向かうに従って溝幅Ｗ及び溝深さＤが増大し、第２領域Ｒ２においては、溝ＧＲの伸長方向（＋ｚ方向）に向かうに従って溝幅Ｗ及び溝深さＤが減少している。また、溝ＧＲの深さ方向（＋ｙ方向）に溝幅Ｗが減少している。
【0049】
以下に、第２の実施形態の実施例（Example）及び比較例（Comparative Example）について、図１５に示す表６（Table 6）を参照して詳細に説明する。実施例および比較例を構成するサンプルは、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）からなる基板にレーザ加工により溝を形成して作成した。また実施例および比較例を構成するサンプルでの水滴の観察は、接触角計（協和界面科学製ＰＣＡ－１１）を用い、いずれも接触角計のノズルから２μｌの水滴を滴下して行った。また、溝の形成されていない基板上に滴下した水の平衡接触角θは、７６°であった。これは溝の形成されていない基板に水を滴下して、３０秒後の液滴の接触角をθ／２法により測定したものである。図１５は、以下に詳細に説明する実施例１－４（Ex.1－Ex.4）及び比較例１－８（Comp.1 －Comp.8）についての結果を纏めた表である。
【0050】
なお、以下に説明する実施例１－４、及び比較例１－８において、溝幅または溝深さは、本発明の実施形態として一例である。実施例１－４、及び比較例１－８において、溝幅Ｗおよび溝深さＤは線形に増大又は減少する構成とした。また、以下に説明する実施例１－４、及び比較例１－８において、溝ＧＲのピッチは、１４０μｍとした。溝ＧＲのピッチは、１つの液滴内に溝が複数本含まれるように配置することが好ましく、２００μｍ以下が好ましいと考えられる。
（１）実施例１（Ex.1）
第２の実施形態の実施例１（Ex.1）の溝ＧＲにおける水滴の移動について、図５Ａ５Ｂ、図６Ａ～図６Ｄを参照して以下に説明する。
（１）実施例１（Ex.1）
第２の実施形態の実施例１（Ex.1）の溝ＧＲにおける水滴の移動について、図５Ａ５Ｂ、図６Ａ～図６Ｄを参照して以下に説明する。
【0051】
第２の実施形態の実施例１（Ex.1）の溝ＧＲにおいて、溝要素ＧＥ、すなわち第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２は上記した式（１）～式（５）を満たすように形成された。
【0052】
図５Ａは、実施例１（Ex.1）の溝ＧＲにノズルから２μlの水滴を滴下し、滴下された水滴の変化を基板１１の溝ＧＲの伸長方向の中心軸に平行な側面側から接触角計のカメラで観察した観察像を示している。なお、水滴の滴下後の経過時間が１sec（秒）、１０sec、２０sec、３０secの像を順次並べて示している。
【0053】
また、図５Ｂは、基材１１上に滴下された水滴ＡＱの接触角φを模式的に示している。接触角φが大きい場合（φ＝φ１）と小さい場合（φ＝φ２）の水滴ＡＱを模式的に示している。以下において、接触角φは、基材１１上の水滴ＡＱが基材表面１１Ｓとなす角度として測定された。
【0054】
図５Ａを参照すると、滴下直後（経過時間１sec）の位置から、時間の経過とともに水滴ＡＱの＋ｚ側の水滴端部ＡＱ２が溝方向（＋ｚ方向）に向かって移動しており、一方、－ｚ側の水滴端部ＡＱ１には殆ど移動が観察されなかった。なお、水滴端部ＡＱ２の移動のデータは経過時間１２secまでしか取得できなかった。
【0055】
図６Ａは、水滴滴下後の経過時間に対する水滴端部ＡＱ２の接触角φの測定結果を示すグラフである。図６Ｂは、水滴端部ＡＱ２の溝方向（＋ｚ方向）の移動距離（黒丸）及び水滴端部ＡＱ１の溝方向（ｚ方向）の移動距離（黒三角）を示すグラフである。なお、以降説明する図６Ｃ、図８、図９、図１０、図１２、図１４、図１９においても同様に示している。
【0056】
図６Ｃは、溝ＧＲに垂直な方向（－ｙ方向）の水滴頂部の高さを示すグラフである。すなわち、水滴ＡＱの頂部の位置と基材１１の表面１１Ｓとの間のｙ方向の距離を示すグラフである。
【0057】
図６Ｄは、水滴ＡＱを基板１１の溝ＧＲの伸長方向の中心軸に垂直な側面から観察したときの両端部について溝と垂直方向（ｘ方向）の移動距離を示したものである。図６Ｄは、水滴滴下後の経過時間に対する水滴の右端部のｘ方向の移動距離（黒丸）及び水滴の左端部のｘ方向の移動距離（黒△）を示すグラフである。
【0058】
図６Ａに示すように、水滴端部ＡＱ２の接触角φは時間の経過とともに低減し、経過時間が３０secでは２３．４°であった。平坦な基材１１の素地上に滴下した場合の平衡接触角θ＝７６°に比べ、時間の経過とともに水滴ＡＱの接触角が大きく低減されることが確認された。
【0059】
また、図５Ａ及び図６Ｂに示すように、時間の経過とともに、水滴端部ＡＱ２が溝方向（＋ｚ方向）に移動することが確認された。これに対して、水滴端部ＡＱ１の移動はほぼなかった。そして、経過時間が５～１０sec程度の短時間で水滴が大きく移動することが確認された。
【0060】
一方、図５Ａに示すように、水滴ＡＱの他端（水滴端部ＡＱ１）の－ｚ方向への移動は観察されなかった。また、図６Ｃに示すように、時間の経過に伴って（水滴端部ＡＱ２の+ｚ方向の移動に伴って）、水滴頂部の高さが低くなることを確認できた。そして、表１に示すように接触角φが２３．４°と小さくなっていることと一致する結果となった。
【0061】
さらに、図６Ｄに示すように、水滴ＡＱについて、基板１１の溝ＧＲの伸長方向の中心軸に垂直な側面から観察した結果、両端部のｘ方向の移動はほとんど観察されなかった。
【0062】
以上のことから、実施例１（Ex.1）の溝ＧＲにおいて、毛細管現象による駆動力及び親水化によって特定方向（＋ｚ方向）に水滴が移動することが確認された。
（２）比較例１－３（Comp.1 - 3）
（２）比較例１－３（Comp.1 - 3）
【0063】
【0064】
比較例１－３（Comp.1 - 3）の溝要素ＧＥは、溝ＧＲの伸長方向（ｚ方向）に垂直な断面における断面が溝ＧＲの伸長方向において一定の三角形状（Ｖ字形状）である溝として形成されている。すなわち、比較例１－３（Comp.1 - 3）の溝ＧＲは、伸長方向において溝深さＤ、基材１１の表面１１Ｓにおける溝幅Ｗが一定で、三角形状の断面を有している。
【0065】
【0066】
また、下記の表１（Table 1）は、実施例１（Ex.1）の結果と、比較例１－３（Comp.1 - 3）の結果を対比して示している。なお、表１における「＋ｚ方向の移動」欄には、水滴端部ＡＱ２の＋ｚ方向へ移動し、かつ、水滴端部ＡＱ１の±Ｚ方向の移動がない又は微小であるものを「○」、水滴端部ＡＱ２の＋Ｚ方向の移動が見られなかったもの又は不十分なもの、あるいは、水滴端部ＡＱ２の＋Ｚ方向の移動は見られるが水滴端部ＡＱ１の－Ｚ方向の移動が微小ではないものを「×」で示している。ここで、水滴端部ＡＱ１の移動距離について、微小と評価したのは、水滴滴下位置に依存した平衡位置への移動分と考えられる程度であって、水滴端部ＡＱ２の＋Ｚ方向への移動距離より小さい距離である。また、接触角φは、水滴の滴下後３０sec後の値を示している。以降に示す表２～表５の「＋ｚ方向の移動」欄、および図１５中の「結果」欄においても同様の基準での結果を示している。
【0067】
なお、比較例１、比較例２及び比較例３の水滴ＡＱについて、基板１１の溝ＧＲの伸長方向の中心軸に垂直な側面から観察した結果、時間の経過に伴う端部のｘ方向の移動は観察されなかった。
【0068】
【表1】
【0069】
表１（Table 1）を参照すると、溝ＧＲの構造を数値で具体的に示すように、比較例２の溝ＧＲは実施例１の溝ＧＲに近いサイズ（溝幅Ｗ及び溝深さＤ）を有し、比較例１の溝ＧＲは実施例１の溝ＧＲよりも小さいサイズを有し、比較例３の溝ＧＲは実施例１の溝ＧＲよりも大きいサイズを有している。
（接触角φ）
（接触角φ）
【0070】
表１（Table 1）に示すように、比較例２（Comp.2）及び比較例３（Comp.3）の場合では、接触角φが基材１１の素地上の平衡接触角θ（７６°）と比較して大きな変化が見られなかった。
【0071】
より詳細には、比較例１（Comp.1）の溝ＧＲでは、接触角φが素地上の接触角（７６°）に比べて低減され、比較例２及び比較例３の場合に比較すると高い親水性が観察された。これは、比較例１の溝ＧＲが比較例２及び比較例３に比べ、高いアスペクト比ＡＲ（＝Ｄ／Ｗ）を有しているためであると考察された。
（＋ｚ方向の移動）
（＋ｚ方向の移動）
【0072】
比較例１においては、上記したように接触角φは小さいが、図８Ａを参照すると、水滴端部ＡＱ２の＋ｚ方向の移動は殆ど見られなかった。なお、図８Ａにおいて、初めの３秒間に＋ｚ方向の僅かな移動が示されているが、この移動は、その後に移動が確認されないことから、水滴の滴下位置による平衡位置への移動分と考察した。また、水滴端部ＡＱ１の移動も確認できなかった。
【0073】
比較例２（Comp.2）及び比較例３（Comp.3）の場合は、接触角φが大きく、図８Ｂ及び図８Ｃに示すように、いずれも、水滴端部ＡＱ１は－ｚ方向に、水滴端部ＡＱ２は＋ｚ方向に移動した。特に比較例３において水滴端部ＡＱ１および水滴端部ＡＱ２の移動が大きかった
【0074】
以上から、溝の伸長方向において、溝の深さＤ及び溝幅Ｗを変化させることが水滴の移動に有効であることが確認された。また、アスペクト比ＡＲを大きくすることが水滴移動及び親水化に有効であることが確認された。
（３）実施例２，３（Ex.2,3）
（３）実施例２，３（Ex.2,3）
【0075】
【0076】
また、下記の表２（Table 2）は、実施例２（Ex.2）及び実施例３（Ex.3）の結果を実施例１（Ex.1）の結果と対比して示している。
【0077】
【表2】
【0078】
表２（Table 2）に示すように、実施例２及び実施例３は、実施例１と同様な溝構造、すなわち溝要素ＧＥ、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を有するが、実施例２においては第１領域長Ｌ１が実施例１の場合の０．５倍と短くなっており、実施例３においては第１領域長Ｌ１が実施例１の場合の２．５倍と長くなっている点において実施例１と相違する。なお、第２領域長Ｌ２は実施例１、２及び３で同一とした。
なお、実施例２及び実施例３における第２領域長Ｌ２は、実施例１の場合と同一である。また、アスペクト比ＡＲも実施例１の場合と同一である。
第２の実施形態の実施例２，３（Ex.2,3）の溝ＧＲにおいて、溝要素ＧＥは上記した式（１）～式（５）を満たすように形成された。
なお、実施例２及び実施例３における第２領域長Ｌ２は、実施例１の場合と同一である。また、アスペクト比ＡＲも実施例１の場合と同一である。
第２の実施形態の実施例２，３（Ex.2,3）の溝ＧＲにおいて、溝要素ＧＥは上記した式（１）～式（５）を満たすように形成された。
【0079】
表２（Table 2）を参照すると、実施例２及び実施例３の両者において、溝の形成されていない平坦な基材に基づく平衡接触角θ（７６°）と比較して、接触角φは低減されたが、実施例１の場合よりは大きいことが観察された。
【0080】
また、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、実施例２及び実施例３の両者において、＋ｚ方向への水滴端部ＡＱ２の移動が確認された。一方、実施例２及び実施例３の両者において水滴端部ＡＱ１のｚ方向の移動は確認されなかった。なお、実施例２において、４秒後までに水滴端部ＡＱ１に僅かな移動が確認されているが、この移動は、その後に移動が確認されないこと、および、第１領域長Ｌ１より小さい距離であることから、水滴端部ＡＱ１が最寄りの第１開口面ＯＰ１に引き寄せられた移動分であり、水滴の滴下位置に依存した平衡位置への移動分と考察した。
また、実施例２の場合、実施例１の場合よりも移動距離は減少し、実施例３の場合、移動距離はさらに減少することが観察された。
また、実施例２の場合、実施例１の場合よりも移動距離は減少し、実施例３の場合、移動距離はさらに減少することが観察された。
【0081】
実施例２及び実施例３の場合、溝要素ＧＥの全長ＴＬ（＝Ｌ１＋Ｌ２）が実施例１の場合とは異なる。すなわち、実施例２では、溝ＧＲの単位長当たりの溝要素ＧＥの繰り返し数は、実施例１よりも多いが、第１領域長Ｌ１が短くなったことで、第１領域Ｒ１におけるアスペクト比ＡＲの増大率と第２領域Ｒ２のアスペクト比ＡＲの減少率（絶対値）との差が実施例１と比較して小さくなり、駆動力が減少したと考えられる。
【0082】
逆に、実施例３では、第１領域Ｒ１におけるアスペクト比ＡＲの増大率と第２領域Ｒ２のアスペクト比ＡＲの減少率（絶対値）との差が実施例１と比較して大きくなったが、単位長当たりの繰り返し数が減少して毛細管力が小さくなったと考えられる。
【0083】
すなわち、溝要素ＧＥの当該繰り返し数と、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２間の毛細管力の差（＝駆動力）と、をパラメータとして溝ＧＲ中の水の移動及び親水化が決定されると考えられる。
（４）実施例４（Ex.4），比較例４（Comp.4）
（４）実施例４（Ex.4），比較例４（Comp.4）
【0084】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、それぞれ実施例４（Ex.4）及び比較例４（Comp.4）の水滴端部ＡＱ２の＋ｚ方向の移動距離及び水滴端部ＡＱ１の＋ｚ方向の移動距離を示すグラフである。
また、下記の表３（Table 3）は、実施例４及び比較例４の結果を、上記した実施例１の場合と対比して示している。
また、下記の表３（Table 3）は、実施例４及び比較例４の結果を、上記した実施例１の場合と対比して示している。
【0085】
なお、実施例４及び比較例４においても、水滴ＡＱの、基板１１の溝ＧＲの伸長方向の中心軸に垂直な側面から観察した結果、時間の経過に伴い、水滴頂部の高さは減少したものの、端部のｘ方向の移動は観察されなかった。
【0086】
【表3】
【0087】
実施例４は、表３（Table 3）に示すように、実施例４の溝ＧＲは、溝幅Ｗ１，Ｗ２が実施例１の場合よりも小さく、比較例４の溝ＧＲは、溝幅Ｗ１，Ｗ２が実施例１の場合よりも大きい点で実施例１と相違する。
【0088】
具体的には、実施例４の溝ＧＲの溝幅Ｗ１，Ｗ２は実施例１の場合の約１．２倍であり、比較例４の溝ＧＲの溝幅Ｗ１が実施例１の場合の約０．９７倍であり，Ｗ２が実施例１の場合の約０．７４倍である。
【0089】
実施例１のアスペクト比ＡＲ（＝Ｄ／Ｗ）に着目すると、第１開口面ＯＰ１におけるアスペクト比ＡＲ１（＝Ｄ１／Ｗ１）は２．２０であり、第２開口面ＯＰ２におけるアスペクト比ＡＲ２（＝Ｄ２／Ｗ２）の１．７９よりも大となっている（ＡＲ１＞ＡＲ２）。
【0090】
図１５の表６に示すように、実施例４（Ex.4）の溝ＧＲは式（１）～式（５）の全ての条件を満たすように形成されているが、比較例４（Comp.4）の溝ＧＲは式（４）のアスペクト比ＡＲの条件（ＡＲ１＞ＡＲ２）を満たしていない。また、比較例４は式（５）のＡ１・cosθ－１＞０を満たしていない。
実施例１においては、上記したように接触角φが大きく低減し、短時間で＋ｚ方向に水滴が移動することが確認された。
実施例１においては、上記したように接触角φが大きく低減し、短時間で＋ｚ方向に水滴が移動することが確認された。
【0091】
同様に、実施例４においても、アスペクト比がＡＲ１＞ＡＲ２が満たされており、接触角φが大きく低減し、親水性が発揮されていることが確認された。また、図１０Ａに示すように、水滴端部ＡＱ２の＋ｚ方向への大きな移動が確認され、水滴端部ＡＱ１の移動は観察されなかった。
【0092】
一方、比較例４の場合、アスペクト比がＡＲ１＜ＡＲ２、また、Ａ１・cosθ－１（＝－０．１２４）＜０となっており、接触角φの低減は小さく、図１０Ｂに示すように、水滴端部ＡＱ２の＋ｚ方向への移動は小さく、水滴端部ＡＱ１の－ｚ方向への移動が観察された。
（５）比較例５，６（Comp.5，Comp.6）
図１１は、比較例５，６（Comp.5，Comp.6）の溝要素ＧＥの上面図（左上）、側面図（左下）及び断面図（右下）を纏めて示している。
（５）比較例５，６（Comp.5，Comp.6）
図１１は、比較例５，６（Comp.5，Comp.6）の溝要素ＧＥの上面図（左上）、側面図（左下）及び断面図（右下）を纏めて示している。
【0093】
比較例５，６の溝要素ＧＥは、溝ＧＲの伸長方向（ｚ方向）において、溝幅Ｗが一定であり、第１開口面ＯＰ１における溝深さがＤ１、第２開口面ＯＰ２における溝深さがＤ２（Ｄ１＜Ｄ２）である。すなわち、溝深さＤのみが溝ＧＲの伸長方向に変化する三角形状の断面を有している。
【0094】
図１２Ａ及び図１２Ｂは、それぞれ比較例５，６の水滴端部ＡＱ２の＋ｚ方向の移動距離及び水滴端部ＡＱ１の＋ｚ方向の移動距離を示すグラフである。また、下記の表４（Table 4）は、比較例５，６の結果を具体的に示している。
【0095】
なお、比較例５及び比較例６の水滴ＡＱについて、基板１１の溝ＧＲの伸長方向の中心軸に垂直な側面から観察した結果、時間の経過に伴う端部のｘ方向の移動は観察されなかった。
【0096】
【表4】
【0097】
表４（Table 4）を参照し、比較例５，６のアスペクト比ＡＲ（＝Ｄ／Ｗ）に着目すると、第１開口面ＯＰ１におけるアスペクト比ＡＲ１（＝Ｄ１／Ｗ１）はそれぞれ１．７、２．０であり、第２開口面ＯＰ２におけるアスペクト比ＡＲ２（＝Ｄ２／Ｗ２）のそれぞれ２．５、３．１よりも小さい（ＡＲ１＜ＡＲ２）。
【0098】
すなわち、比較例５，６の溝ＧＲは、いずれもアスペクト比ＡＲの条件ＡＲ１＞ＡＲ２（式（４））を満たしておらず、また、式（５）のＡ１・cosθ－１＞０も満たしていない。
【0099】
また、比較例５，６の接触角φの低減は小さく、親水性は発揮されていない。図１２Ａに示すように、比較例５の場合では、水滴端部ＡＱ２の＋ｚ方向への移動を確認したが、水滴端部ＡＱ１の－ｚ方向の移動についても確認された。また、図１２Ｂに示すように、比較例６の場合では、水滴端部ＡＱ２及び水滴端部ＡＱ１のいずれも＋ｚ方向への移動は殆ど見られなかった（図１２Ｂにおいてプロット点が重なっている）。
（６）比較例７，８（Comp.7，Comp.8）
図１３は、比較例７，８（Comp.7，Comp.8）の溝要素ＧＥの上面図（左上）、側面図（左下）及び断面図（右下）を纏めて示している。
（６）比較例７，８（Comp.7，Comp.8）
図１３は、比較例７，８（Comp.7，Comp.8）の溝要素ＧＥの上面図（左上）、側面図（左下）及び断面図（右下）を纏めて示している。
【0100】
比較例７，８の溝要素ＧＥは、溝ＧＲの伸長方向（ｚ方向）において、溝深さＤが一定であり、第１開口面ＯＰ１における溝幅がＷ１、第２開口面ＯＰ２における溝幅がＷ２（Ｗ１＜Ｗ２）である。すなわち、溝幅Ｗのみが溝ＧＲの伸長方向に変化する三角形状の断面を有している。
【0101】
図１４Ａ及び図１４Ｂは、それぞれ比較例７，８の水滴端部ＡＱ２の＋ｚ方向の移動距離及び水滴端部ＡＱ１の＋ｚ方向の移動距離を示すグラフである。また、下記の表５（Table 5）は、比較例５，６の結果を具体的に示している。
【0102】
なお、比較例７及び比較例８の水滴ＡＱについて、基板１１の溝ＧＲの伸長方向の中心軸に垂直な側面から観察した結果、時間の経過に伴う端部のｘ方向の移動は観察されなかった。
【0103】
【表5】
【0104】
表５（Table 5）を参照し、比較例７，８のアスペクト比ＡＲ（＝Ｄ／Ｗ）に着目すると、第１開口面ＯＰ１におけるアスペクト比ＡＲ１（＝Ｄ１／Ｗ１）はそれぞれ２．８、４．１であり、第２開口面ＯＰ２におけるアスペクト比ＡＲ２（＝Ｄ２／Ｗ２）のそれぞれ１．９、２．５よりも小さい）。
【0105】
すなわち、比較例７，８の溝ＧＲは、いずれもアスペクト比ＡＲの条件ＡＲ１＞ＡＲ２（式（４））を満たしている。また、式（５）のＡ１・cosθ－１＞０も満たしている。
一方、上記したように、比較例７，８の溝要素ＧＥは溝ＧＲの伸長方向（ｚ方向）において、溝深さＤが一定であり、式（３）のＤ１＜Ｄ２を満たしていない。
一方、上記したように、比較例７，８の溝要素ＧＥは溝ＧＲの伸長方向（ｚ方向）において、溝深さＤが一定であり、式（３）のＤ１＜Ｄ２を満たしていない。
【0106】
表５（Table 5）に示すように、比較例７，８の接触角φの低減は見られず、むしろ溝の形成されていない平坦な基材１１の素地上に滴下した場合の平衡接触角θ＝７６°よりも大きくなっている。
【0107】
図１４Ａに示すように、比較例７の場合では、水滴端部ＡＱ２及び水滴端部ＡＱ１のいずれも＋ｚ方向への移動はほぼ観察されなかった。また、図１４Ｂに示すように、比較例８の場合では、水滴端部ＡＱ２の＋ｚ方向への移動は観察されず、水滴端部ＡＱ１の－ｚ方向への僅かな移動が観察された。
［第３の実施形態］
［第３の実施形態］
【0108】
上記した実施形態においては、基材１１の表面１１Ｓの第１の方向（ｚ方向）に伸長する互いに平行な複数の溝ＧＲが形成されている場合について説明した。第３の実施形態においては、当該複数の溝ＧＲに交差する溝ＧＸ（第２の溝）が形成されている。
【0109】
図１６Ａは、第３の実施形態の成形構造体２０の基材１１の表面１１Ｓを模式的に示す上面図である。基材表面１１Ｓには、ｚ方向（第１の方向）に伸長する互いに平行な複数の微細な溝ＧＲが形成されている。
【0110】
複数の溝ＧＲの各々の溝要素ＧＥがｚ方向において同一位置であるように複数の溝ＧＲが配置されている。すなわち、各溝ＧＲの第１開口面ＯＰ１がｘ軸に平行な線上に整列し、また、第２開口面ＯＰ２がｘ軸に平行な線上に整列するように複数の溝ＧＲが整列して配置されている。
【0111】
また、基材表面１１Ｓには、ｘ方向（第２の方向）に伸長し、少なくとも１つの溝ＧＲに交差する少なくとも１つの微細な溝ＧＸが形成されている。図１６Ａに示す場合では、互いに平行な複数の溝ＧＸが形成されている。また、溝ＧＸは、基材表面１１Ｓにおいて一定の幅を有している。
【0112】
図１６Ｂは、溝ＧＸが溝ＧＲに交差する部分Ｗを拡大して示す部分拡大図である。溝ＧＸは、溝要素ＧＥの第２開口面ＯＰ２の位置、すなわち第２開口面ＯＰ２を含む領域で溝ＧＲに交差している。
【0113】
水滴に対する第１領域Ｒ１から第２領域Ｒ２への駆動力が発揮される点で、溝ＧＸが第２開口面ＯＰ２の位置で溝ＧＲに交差していることが特に好ましい。
【0114】
しかし、溝ＧＸが溝ＧＲに交差する位置は、第２開口面ＯＰ２の位置に限定されないが、第１開口面ＯＰ１の位置以外の領域で溝ＧＲに交差することが好適である。上記した溝要素ＧＥの構成によれば、第１開口面ＯＰ１において毛細管現象による駆動力が発揮され、溝要素ＧＥから当該ＧＥに隣接する溝要素ＧＥへの水滴の移動が促進されるからである。
【0115】
溝ＧＲに交差する複数の溝ＧＸを配列することによって、水滴を基材表面１１Ｓ上に伸ばして水膜化することができる。従って、複数の溝ＧＸを配列する間隔は水滴の大きさに応じて定めることが好適である。
【0116】
例えば、図１６Ａに示すように、ｚ方向において、複数の溝ＧＸが溝要素ＧＥの複数周期（ＰＺ＝ｎ×ＧＥ、ｎは２以上の整数）毎に溝ＧＲに交差するように設けられている。
【0117】
図１６Ａに示すように、複数の溝ＧＲが周期ＰＸ、複数の溝ＧＸが周期ＰＺで溝ＧＲに交差するように配列される場合、周期ＰＸ及びＰＺは、水滴の大きさに応じて、例えば、成形構造体の用途に応じた、所定の水滴の大きさの範囲内であるように定めることが好適である。
溝ＧＸが溝ＧＲに交差する角度に特に限定は無いが、複数の溝ＧＸが複数の溝ＧＲに直交するように設けられていることが好ましい。
溝ＧＸが溝ＧＲに交差する角度に特に限定は無いが、複数の溝ＧＸが複数の溝ＧＲに直交するように設けられていることが好ましい。
【0118】
溝ＧＲに交差する溝ＧＸの部分は、当該部分の基材表面１１Ｓ上の幅をＷ４とし、溝深さをＤ４としたとき、Ｄ４＝Ｄ２、Ｗ１＜Ｗ４＜Ｗ２であることが好ましい。
【0119】
なお、溝ＧＸの上面形状及び断面形状は特に限定されないが、溝ＧＸの基材表面１１Ｓにおいて一定の幅を有する場合には、溝ＧＸの基材表面１１Ｓにおける幅は溝ＧＲの第２領域Ｒ２の長さＬ２未満であることが好ましい。
【0120】
また、溝ＧＸとして上記した溝ＧＲと同様な構造を有していてもよい。この場合、溝ＧＸ及び溝ＧＲは、溝ＧＸ及び溝ＧＲの各第２開口面ＯＰ２を含む領域が互いに交差するように接続されていることが好ましい。
【0121】
あるいは、溝ＧＸは、基材表面１１Ｓにおいて一定の幅を有し、溝ＧＸの伸長方向に垂直な面における断面が矩形形状、三角形形状（Ｖ字形状）又はＵ字形状又は放物面形状を有していてもよく、あるいは不規則形状の溝であってもよい。
［第４の実施形態］
［第４の実施形態］
【0122】
上記した実施形態においては、基材１１が平坦である面に溝ＧＲが形成されている場合について説明した。第４の実施形態においては、成形構造体１０が平面及び曲面を有する基材３０の平面部分に溝ＧＲ、曲面部分に溝ＧＳが形成されている。ここで、溝ＧＳは溝要素ＧＥを曲面に適用したものである。
【0123】
図１７は、第４の実施形態の溝ＧＳを形成する基材３０を模式的に示した側面図である。平面領域Ｔ１はｘ―ｚ平面に対して平行であり、平面領域Ｔ３はｘ―ｙ平面に対して平行であり、曲面領域Ｔ２は領域Ｔ１と領域Ｔ３とを所定の曲率半径を有する曲面で滑らかに接続している領域である。
【0124】
図１８は、図１７の曲面領域Ｔ２に形成されている溝ＧＳのｘ方向から見たときの溝要素ＧＥの側面を表す図である。溝ＧＳは、上記溝要素ＧＥ１の第１開口面ＯＰ１が隣接する他方の溝要素ＧＥ２のＯＰ１に、式（１）～式（５）を満たす範囲で角度θｃを成しつつ接続して形成された溝である。換言すると、溝ＧＳは、溝要素ＧＥ１の領域Ｒ１の一部が隣接する他方の溝要素ＧＥ２の領域Ｒ２に角度θｃを成し、領域Ｒ１が領域Ｒ２に重なりつつ連続して接続されて形成されている。また、平面領域Ｔ１及び曲面領域Ｔ２の境界部分において、平面領域Ｔ１の溝要素ＧＥ１の領域Ｒ１（Ｒ２）と、曲面領域Ｔ２の溝要素ＧＥ２の領域Ｒ２（Ｒ１）と、が角度θｃを成しつつ接続されている。
【0125】
角度θｃは、溝要素ＧＥ１の領域Ｒ１の上面と、隣接する他方の溝要素ＧＥ２の領域Ｒ２の上面と、が成す角度である。角度θｃの角度が大きくなればなるほど、溝要素の領域Ｒ１の一部が、隣接する他方の溝要素ＧＥ２の領域Ｒ２と重複する領域が大きくなる。このとき、隣接する他方の溝要素ＧＥ２の領域Ｒ２の開口面ＯＰ１の面積は一定である。
【0126】
溝ＧＳは相互に角度θｃを成す溝要素ＧＥが連続して接続されて形成されている。角度θｃは曲面領域Ｔ２の傾斜角度によって、式（１）～（５）を満たす範囲で任意の角度に変化させることが可能である。
例えば、基材３０の曲面領域Ｔ２に半径ＦＬを有するフィレット（円弧）形状Ｆが形成された曲面である場合、角度θｃは次式で表現できる。
θｃ＝θｄ／（（２π・ＦＬ）・（θｄ／３６０）／（Ｌ１＋Ｌ２））・・・式（６）
例えば、基材３０の曲面領域Ｔ２に半径ＦＬを有するフィレット（円弧）形状Ｆが形成された曲面である場合、角度θｃは次式で表現できる。
θｃ＝θｄ／（（２π・ＦＬ）・（θｄ／３６０）／（Ｌ１＋Ｌ２））・・・式（６）
【0127】
ここで、θｄはフィレット（円弧）形状Ｆを成す円の中心角θｄであり、（２π・ＦＬ）・（θｄ／３６０）はフィレット（円弧）形状の長さを表し、（Ｌ１＋Ｌ２）は溝要素ＧＥの長さを表している。なお、式（６）の右辺の分母はフィレット（円弧）に設けられた溝ＧＥの個数が表されている。
次に、式（６）において、フィレット（円弧）形状Ｆの半径ＦＬがＦＬ＝２０ｍｍ、中心角θｄ＝９０°と設定して行った実験結果を示す。
次に、式（６）において、フィレット（円弧）形状Ｆの半径ＦＬがＦＬ＝２０ｍｍ、中心角θｄ＝９０°と設定して行った実験結果を示す。
【0128】
図１９Ａに示すように、水滴端部ＡＱ２の接触角φは時間の経過とともに低減し、経過時間が３０ｓｅｃでは３８．１°であった。平坦な基材１１の素地上に滴下した場合の平衡接触角θ＝７６°に比べ、時間の経過とともに水滴ＡＱの接触角が大きく低減されることが確認された。
【0129】
図１９Ａに示すように、水滴端部ＡＱ２の接触角φは時間の経過とともに低減し、経過時間が３０ｓｅｃでは３８．１°であった。平坦な基材１１の素地上に滴下した場合の平衡接触角θ＝７６°に比べ、時間の経過とともに水滴ＡＱの接触角が大きく低減されることが確認された。
【0130】
また、図１９Ｂに示すように、時間の経過とともに、水滴端部ＡＱ２が溝方向（＋ｚ方向）に移動することが確認された。これに対して、水滴端部ＡＱ１の移動はほぼなかった。
【0131】
なお、溝ＧＳの上面形状及び断面形状は特に限定されないが、溝ＧＳの基材表面１１Ｓにおいて一定の幅を有する場合には、溝ＧＳの基材表面１１Ｓにおける幅は溝ＧＳの第２領域Ｒ２の長さＬ２未満であることが好ましい。
【0132】
そして、上記第３の実施形態にも第４の実施形態を適用可能である。この場合、当該複数の溝ＧＲ及び溝ＧＳに交差する溝ＧＸ（第２の溝）が形成されている。
【0133】
また、溝ＧＳは、基材表面１１Ｓにおいて一定の幅を有し、溝ＧＳの伸長方向に垂直な面における断面が矩形形状、三角形形状（Ｖ字形状）又はＵ字形状又は放物面形状を有していてもよく、あるいは不規則形状の溝であってもよい。
また、曲面の領域Ｒ４は、本実施形態においてフィレットに適用した場合を説明したが、適用対象はこれに限定されない。
［他の実施形態］
また、曲面の領域Ｒ４は、本実施形態においてフィレットに適用した場合を説明したが、適用対象はこれに限定されない。
［他の実施形態］
【0134】
上記した実施形態においては、溝要素ＧＥの伸長方向に垂直な面における断面が矩形形状又は三角形形状（Ｖ字形状）の場合を例に説明したがこれに限定されない。溝要素ＧＥは、深さ方向において溝幅が一定、又は深さ方向において溝幅が単調に減少する構造を有していればよく、例えばＵ字形状、放物面形状を有していてもよい。
【0135】
また、上記した実施形態においては、溝要素ＧＥ（すなわち第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２）が、溝ＧＲの中心線ＣＬを含み、基材表面１１Ｓに垂直な面に対して対称な構造を有している場合を例に説明したが、非対称であってもよい。
本発明による成形構造体は、特に車両（Vehicle）の灯具又はウインドウなどの内外表面に好適に用いることができるが、これに限定されない。
本発明による成形構造体は、特に車両（Vehicle）の灯具又はウインドウなどの内外表面に好適に用いることができるが、これに限定されない。
【0136】
また、基材１１はガラス、樹脂などを用いることができる。基材１１は透明な素材に限らず、着色されていてもよい。あるいは、鏡など裏面に反射層が形成されていてもよい。
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、高い液滴排出効果を有し、防曇効果に優れた光学部品などの成形構造体を提供することができる。
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、高い液滴排出効果を有し、防曇効果に優れた光学部品などの成形構造体を提供することができる。
【符号の説明】
【0137】
１０，２０，３０：成形構造体
１１：基材
１１Ｓ：基材表面
ＡＱ：水滴
ＧＥ：溝要素
ＧＲ：溝
ＧＸ：溝
ＧＳ：溝
ＯＰ１：第１開口面
ＯＰ２：第２開口面
Ｒ１：第１領域
Ｒ２：第２領域
Ｔ１：平面領域
Ｔ２：曲面領域
Ｔ３：平面領域
１１：基材
１１Ｓ：基材表面
ＡＱ：水滴
ＧＥ：溝要素
ＧＲ：溝
ＧＸ：溝
ＧＳ：溝
ＯＰ１：第１開口面
ＯＰ２：第２開口面
Ｒ１：第１領域
Ｒ２：第２領域
Ｔ１：平面領域
Ｔ２：曲面領域
Ｔ３：平面領域
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図15】
【図16A】
【図16B】
【図17】
【図18】
【図19A】
【図19B】