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特開2024-74579成形構造体

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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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】P2024074579

(43)【公開日】2024-05-31

(54)【発明の名称】成形構造体

(51)【国際特許分類】

G02B 1/12 20060101AFI20240524BHJP

G02B 5/00 20060101ALI20240524BHJP

G02B 5/02 20060101ALI20240524BHJP

G02B 1/18 20150101ALI20240524BHJP

G02B 27/00 20060101ALN20240524BHJP

【ＦＩ】

G02B1/12

G02B5/00 Z

G02B5/02 C

G02B1/18

G02B27/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022185840

(22)【出願日】2022-11-21

(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

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】デロイトトーマツ弁理士法人

(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）】

2H042AA03

2H042AA07

2H042AA33

2H042BA03

2H042BA11

2H042BA13

2H042BA18

2K009DD11

2K009EE02

2K009EE05

(57)【要約】（修正有）

【課題】高い吸水性及び親水性を有し、液滴排出性及び防曇性に優れた成形構造体を提供する。
【解決手段】基材と、基材の表面に複数の溝要素を第１の方向に沿って一列に連結してなる少なくとも１つの第１の溝と、を有している。複数の溝要素の各々は、第１領域と、第１領域の第１の方向に接続された第２領域とを有し、溝要素の第２領域と溝要素に隣接する溝要素の第１領域との境界面であり、第１の方向に垂直な面における断面を第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り、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、第２領域は、第２開口面から第１開口面に向かうに従って溝幅及び溝深さが減少し、第１領域は、境界面において第２開口面より大きく第２開口面を包含する大きさの溝断面を有し、第１の方向に一定の溝断面を有して伸長している成形構造体。
【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の方向に沿って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２領域は、前記第２開口面から前記第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領域は、前記境界面において前記第２開口面より大きく前記第２開口面を包含する大きさの溝断面を有し、前記第１の方向に一定の溝断面を有して伸長している、
成形構造体。

【請求項2】

前記第１の方向における前記第１領域及び前記第２領域の長さをそれぞれＬ１，Ｌ２としたとき、Ｌ１≧Ｌ２である請求項１に記載の成形構造体。

【請求項3】

前記境界面における前記第１領域及び前記第２領域の溝深さをそれぞれＤ３，Ｄ２としたとき、Ｄ３＞Ｄ２である請求項１に記載の成形構造体。

【請求項4】

前記第１領域は、深さ方向における溝幅が一定、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5】

前記第１領域は直方体形状を有し、
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領域の前記境界面における溝幅及び溝深さをＷ２，Ｄ２とし、前記第１領域の前記境界面における溝幅及び溝深さをＷ３，Ｄ３としたとき、前記溝要素は、
Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３・・・式（１）
Ｄ１＜Ｄ２≦Ｄ３・・・式（２）
（Ｄ１／Ｗ１）＞（Ｄ２／Ｗ２）・・・式（３）
を満たす、請求項１に記載の成形構造体。

【請求項6】

前記第１領域は、前記前記第１領域の伸長方向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に記載の成形構造体。

【請求項7】

前記基材の前記表面は曲面形状をなし、前記第１の溝は前記曲面形状の前記表面に沿って連結されている請求項１に記載の成形構造体。

【請求項8】

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に記載の成形構造体。

【請求項9】

前記第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８に記載の成形構造体。

【請求項10】

前記第２の溝は、前記溝要素の前記第１領域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９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、特許文献３には、第１領域１及び第２領域からなる溝要素を連結した溝が形成された成形構造体について開示されている。

【0006】

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】

【0007】

【特許文献1】特開２００９－１９３００２号公報

【特許文献2】特開２０００－２７９２９６号公報

【特許文献3】特開２０２２－０５３２２９号公報

【非特許文献】

【0008】

【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】

【0009】

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。

【0010】

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、高い吸水性及び親水性を有し、液滴排出性及び防曇性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】

【0011】

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の方向に沿って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２領域は、前記第２開口面から前記第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領域は、前記境界面において前記第２開口面より大きく前記第２開口面を包含する大きさの溝断面を有し、前記第１の方向に一定の溝断面を有して伸長している。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【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】連結された溝要素ＧＥを模式的に示す斜視図である。

【図2D】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3A】ｘ方向から見たときの溝要素ＧＥの側面を示す図である。

【図3B】ｚ方向から見たときの溝要素ＧＥを模式的に示す図である。

【図4】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5A】基材の表面部に形成された比較例１（ＣＭＰ１）の溝要素ＧＣを拡大して示す部分拡大上面図である。

【図5B】比較例１の溝要素ＧＣ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5C】ｘ方向から見たときの溝要素ＧＣの側面を示す図である。

【図6A】溝要素ＧＥが連結された溝が配列された実施例１（ＥＸ１）の成形構造体を模式的に示す上面図である。

【図6B】溝要素ＧＣが連結された溝が配列された比較例１（ＣＭＰ１）の成形構造体を模式的に示す上面図である。

【図7A】実施例１（ＥＸ１）の溝に滴下された水滴の変化を溝の伸長方向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す図である。

【図7B】基材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8】比較例１（ＣＭＰ１）の溝に滴下された水滴の変化を観察した観察像である。

【図9】実施例１（ＥＸ１）及び比較例１（ＣＭＰ１）の場合について、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10】実施例１（ＥＸ１）について、水滴端部ＡＱ２及びＡＱ１の溝方向の移動距離を示すグラフである。

【図11】比較例１（ＣＭＰ１）について、水滴端部ＡＱ２及びＡＱ１の溝方向の移動距離を示すグラフである。

【図12A】本実施形態の改変例１の溝要素ＧＥを示す斜視図である。

【図12B】ｚ方向から見たときの改変例１の溝要素ＧＥを模式的に示す図である。

【図13A】本実施形態の改変例２の溝における連結された２つの溝要素ＧＥを示す上面図である。

【図13B】図１３Ａの２つの溝要素ＧＥを側方から見た側面図である。

【図14A】第２の実施形態の溝（ＧＲ）における溝要素ＧＥを示す側面図である。

【図14B】ｘ方向から見たときの溝要素ＧＥの側面を示す図である。

【図15A】第３の実施形態の溝（ＧＲ）における溝要素ＧＥを示す側面図である。

【図15B】ｘ方向から見たときの溝要素ＧＥの側面を示す図である。

【図16A】第４の実施形態の成形構造体の断面を示す断面図である。

【図16B】図１６Ａの溝の一部を拡大して示す部分拡大断面図である。

【図17A】第５の実施形態の成形構造体の基材の表面を模式的に示す上面図である。

【図17B】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。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。

【0014】

［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。

【0015】

【数1】

【0016】

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。

【0018】

本出願の発明者らは、溝要素の保水性を高め、毛細管力による液滴の移動のしやすさを考慮することによって、保水性及び親水性に優れ、液滴排出性及び防曇性に優れた溝を実現するに至った。

【0019】

（１）成形構造体の構造
図２Ａは、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り、図２Ｂは、成形構造体１０の表面に形成された溝（ＧＲ）１５の一部を拡大して示す部分拡大図である。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

図２Ｂに示すように、本実施形態の溝（ＧＲ）１５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。

【0023】

図２Ｃは、連結された溝要素ＧＥを模式的に示す斜視図である。具体的には、成形構造体１０に形成された、ｚ軸方向に連結する溝要素ＧＥのみを立体的に示した斜視図である。また、図２Ｄ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。

【0024】

また、図３Ａは、ｘ方向から見たときの溝要素ＧＥの側面を示す図であり、図３Ｂは、ｚ方向に沿って（図３Ａ、方向ＶＺ）見たときの溝要素ＧＥを模式的に示す図である。ここで、ｚ方向に沿って見たときの方向をＶＺと表している。

【0025】

溝要素ＧＥの第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２は、溝１５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。すなわち、第１領域Ｒ１は、直方体形状を有し、溝ＧＲの伸長方向（＋ｚ方向）において溝幅Ｗ及び溝深さＤは一定であり、Ｗ＝Ｗ３，Ｄ＝Ｄ３である（図３Ｂ）。

【0026】

また、第２領域Ｒ２においては、溝１５の伸長方向（＋ｚ方向）に沿って溝幅Ｗ及び溝深さＤが減少している。具体的には、溝幅ＷがＷ２からＷ１に減少し、溝深さＤがＤ２からＤ１に減少している。

【0027】

かかる構造によって、毛細管現象による駆動力が＋ｚ方向（水滴を移動させたい方向）に働く。

【0028】

また、溝要素ＧＥ（すなわち第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２）は、溝１５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。

【0029】

より詳細には、図２Ｄに示すように、第１領域Ｒ１は、溝１５の伸長方向（ｚ方向）に垂直な断面（ｘｙ面）における溝要素ＧＥの端部の開口部の面（以下、開口面という。）ＯＰ１（第１開口面）と、第１領域Ｒ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。換言すれば、開口面ＯＰ２の面積は、開口面ＯＰ１よりも大きい。

【0030】

すなわち、第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１との境界における共通面として第２開口面ＯＰ２を有するとともに、溝１５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との境界における共通面でもある第１開口面ＯＰ１を有している。

【0031】

換言すれば、第２領域Ｒ２は、図２Ｄに示すように、開口面ＯＰ２及び開口面ＯＰ１をそれぞれ底面及び上面とする四角錐台形状を有している。また、より具体的には、図３Ｂ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≦Ｄ３）。

【0032】

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。

【0033】

（２）液滴移動の要件
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。

【0034】

図４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，図３Ａ及び図３Ｂ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。

【0035】

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。

【0036】

初期状態ＳＴ１において、溝要素ＧＥ１に水ＷＴ（図中、ハッチングを施している）が入り始める。さらに水ＷＴが溝要素ＧＥ１に入ると水位が上昇し、溝要素ＧＥ１に水ＷＴが蓄えられる（ＳＴ２：水位上昇）。

【0037】

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ＷＴ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。

【0038】

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ＡＱ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）。

【0039】

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。

【0040】

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、第１の方向（＋ｚ方向）への水の移動が生じる。

【0041】

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から溝要素ＧＥ２への水の移動が生じる。

【0042】

まず、溝要素ＧＥの第２領域Ｒ２は、第２開口面ＯＰ２から当該第２領域Ｒ２に隣接する溝要素ＧＥの第１領域Ｒ１の第１開口面ＯＰ１に向かうに従って（すなわち、上記第１の方向に）溝幅Ｗ及び溝深さＤが減少する構造を有している。

【0043】

また、溝要素ＧＥの第１領域Ｒ１は、直方体形状を有している。すなわち、第１領域Ｒ１の溝幅Ｗ３及び溝深さＤ３は伸長方向で一定である。第１開口面ＯＰ１における溝幅及び溝深さをＷ１，Ｄ１とし、第２開口面ＯＰ２における溝幅及び溝深さをＷ２，Ｄ２としたとき、溝要素ＧＥは、
Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３・・・式（１）
Ｄ１＜Ｄ２≦Ｄ３・・・式（２）
（Ｄ１／Ｗ１）＞（Ｄ２／Ｗ２）・・・式（３）
を満たしている。

【0044】

さらに、図２Ｂ及び図２Ｄに示すように、第１領域Ｒ１は、一端において第１開口面ＯＰ１を包含する溝断面ＧＳ１と、他端において第２開口面ＯＰ２を包含する溝断面ＧＳ２とを有している。

【0045】

また、溝断面ＧＳ１は、隣接する溝要素ＧＥの第２領域Ｒ２との連結部（境界面）における第１領域Ｒ１の溝断面であり、溝断面ＧＳ２は、１の溝要素ＧＥの第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との境界面における第１領域Ｒ１の溝断面である。

【0046】

すなわち、１の溝要素ＧＥにおける第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との境界面における第１領域Ｒ１の溝断面ＧＳ２は、第２開口面ＯＰ２よりも大なる面積の溝断面を有している。また、隣接する２つの溝要素ＧＥの境界面における第１領域Ｒ１の溝断面ＧＳ１は隣接する第２領域Ｒ２の第１開口面ＯＰ１よりも大きい。

【0047】

より具体的には、第１領域Ｒ１の溝断面ＧＳ２は、第２開口面ＯＰ２よりも大なる溝幅Ｗ３及び溝深さＤ３を有する。また、本実施形態においては、第１領域Ｒ１は直方体形状を有し、溝断面ＧＳ１は溝断面ＧＳ２と同一の溝幅Ｗ３及び溝深さＤ３を有する。

【0048】

なお、第２領域Ｒ２の溝幅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。さらに、溝幅Ｗ又は溝深さＤは、第１の方向に線形に増大又は減少していることが好ましい。

【0049】

なお、ここで単調に増大又は減少とは、実際の溝１５の表面又は内壁面に微細な凹凸を有する場合には、溝１５の表面又は内壁面が全体として単調に溝幅Ｗ及び溝深さＤが増大又は減少していればよい。

【0050】

（３）評価
第１の実施形態の溝１５（実施例１、ＥＸ１）を有する成形構造体１０における水滴の移動について、比較例１（ＣＭＰ１）と比較して以下に詳細に説明する。

【0051】

図５Ａは、基材１１１の表面部に形成された比較例１（ＣＭＰ１）の溝要素ＧＣを拡大して示す部分拡大上面図である。なお、２つの溝要素ＧＣが連結された場合を示しているが、多数の溝要素ＧＣが連結されて溝が形成され、また、当該溝が複数配列されて成形構造体が形成されている点は実施例１の場合と同様である。

【0052】

図５Ｂは、溝要素ＧＣ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、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を分離して図示している。

【0053】

また、図５Ｃは、ｘ方向（図５Ａ、方向ＶＸ）から見たときの溝要素ＧＣの側面を示す図である。ここで、ｘ方向に沿って見たときの方向をＶＸと表している。

【0054】

なお、説明及び理解の容易さのため、比較例１（ＣＭＰ１）の溝要素ＧＣに関し、第１及び第２領域、第１及び第２開口面、第１及び第２領域の側面（溝の内壁）及び底面等について実施例１（ＥＸ１）と同一の参照符号を付して説明する。

【0055】

図５Ｂに示すように、比較例１の溝要素ＧＣの第２領域Ｒ２は、実施例１の第２領域Ｒ２とは異なり、第１領域Ｒ１との共通の面（同一面）として第２開口面ＯＰ２を有している。すなわち、溝要素ＧＣにおいては、第２領域Ｒ２の第１領域Ｒ１側の端面と、第１領域Ｒ１の第２領域Ｒ２側の端面とは同一面である。

【0056】

さらに、図５Ａ～図５Ｃに示すように、比較例１の第１領域Ｒ１は、溝の伸長方向（＋ｚ方向）に向かうに従って溝幅Ｗ及び溝深さＤが増大している点において、実施例１の第１領域Ｒ１と異なっている。

【0057】

（３.１）保水量及び毛細管力
実施例１（ＥＸ１）の溝１５及び比較例１（ＣＭＰ１）の溝が形成された成形構造体のサンプルを作成し、液滴移動の効果を検証した。

【0058】

なお、実施例および比較例の成形構造体のサンプルは、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、接触角計を用い、いずれも接触角計のノズルから２．０μｌの水滴を滴下して行った。

【0059】

図６Ａは、溝要素ＧＥが連結された溝１５が配列された実施例１（ＥＸ１）の成形構造体１０を模式的に示す上面図である。複数の溝１５が間隔ＳＰで配列されている。なお、２つの溝要素ＧＥの連結状態を図示しているが、液滴の大きさを超える多数の溝要素ＧＥが連結されている。

【0060】

同様に、図６Ｂは、溝要素ＧＣが連結された溝１５Ｃが配列された比較例１（ＣＭＰ１）の成形構造体を模式的に示す上面図である。複数の溝１５Ｃが間隔ＳＰで配列されている。

【0061】

実施例１（ＥＸ１）の溝要素ＧＥについては、Ｌ１＝７０μｍ、Ｌ２＝３０μｍ、Ｗ１＝７０μｍ、Ｗ２＝８４μｍ、Ｗ３＝１００μｍ、Ｄ１＝１６８μｍ、Ｄ２＝１７８μｍ、Ｄ３＝２００μｍとした。

【0062】

また、比較例１（ＣＭＰ１）の溝要素ＧＣについては、Ｌ１＝７０μｍ、Ｌ２＝３０μｍ、Ｗ１＝７０μｍ、Ｗ２＝Ｗ３＝８４μｍ、Ｄ１＝１６８μｍ、Ｄ２＝Ｄ３＝１７８μｍとした。

【0063】

実施例１の溝要素ＧＥの第１領域Ｒ１の体積ＶＥ１は１４００×１０³μｍ³、第２領域Ｒ２の体積ＶＥ２は４００×１０³μｍ³である。また、比較例１の溝要素ＧＣの第１領域Ｒ１の体積ＶＣ１は９３３×１０³μｍ³、第２領域Ｒ２の体積ＶＣ２（＝ＶＥ２）は４００×１０³μｍ³である。

【0064】

したがって、実施例１の溝要素ＧＥの全体積ＶＥ（＝ＶＥ１＋ＶＥ２）は、１８００×１０³μｍ³、比較例１の溝要素ＧＣの全体積ＶＣ（＝ＶＣ１＋ＶＣ２）は、１３３３×１０³μｍ³である。

【0065】

すなわち、実施例１の溝要素ＧＥの全体積ＶＥ（＝ＶＥ１＋ＶＥ２）は比較例１の溝要素ＧＣの全体積ＶＣ（＝ＶＣ１＋ＶＣ２）の１３５％であり、実施例１の溝要素ＧＥは比較例１の溝要素ＧＣよりも大きな保水量を有する。なお、実施例１と比較例１の溝のｚ方向における長さＬ（＝Ｌ１＋Ｌ２）は等しい値で計算されている。つまり、実施例１の溝要素ＧＥは、比較例１の溝要素ＧＣに対して単位長さあたりの体積が１３５％となっていることがわかる。

【0066】

また、接触角計のノズルから成形構造体上に滴下する液適量を２．００μｌ（＝２．００×１０⁹μｍ³）とし、滴下直後の接触角（平衡接触角）θを９０°とすると、成形構造体の基材上の液適の断面積ＳＱは３．０５×１０⁹μｍ³、当該断面に含まれる溝要素ＧＥ及び溝要素ＧＣの個数（１００×１４０μｍ²に１個で計算される）は、２１７．６個である。

【0067】

そうすると、当該液適に接する比較例１の溝要素ＧＣの全体積の当該液適（２．００μｌ）に対する割合は、１３３３×１０³μｍ³×２１７．６／２．００×１０⁹μｍ³＝１４．５％である。

【0068】

一方当該液適に接する実施例１の溝要素ＧＥの全体積の当該液適（２．００μｌ）に対する割合は、１８００×１０³μｍ³×２１７．６／２．００×１０⁹μｍ³＝１９．６％である。したがって、実施例１の溝要素ＧＥは比較例１の溝要素ＧＣよりも大きな保水量を有する。

【0069】

さらに、本実施形態の溝要素ＧＥの第１領域Ｒ１は直方体形状を有し、溝方向（ｚ方向）において一定の溝幅Ｗ及び溝深さＤを有している。一方、比較例１の溝要素ＧＣの第１領域Ｒ１においては、液滴の移動方向（＋ｚ方向）とは反対方向（－ｚ方向）に溝幅Ｗ及び溝深さＤが減少する構造を有している。

【0070】

したがって、比較例１の溝要素ＧＣにおいては、液滴を移動させたい方向とは反対方向（－ｚ方向）に毛細管現象による駆動力が生じ、液滴の移動が阻害される。

【0071】

なお、
すなわち、本実施形態の溝要素ＧＥにおいては、比較例１に比較してより大きな液滴の駆動力が発現され、液滴の移動効果が高い。

【0072】

（３.２）水滴の移動及び接触角の測定結果
実施例１（ＥＸ１）の溝１５における水滴の移動について、比較例１（ＣＭＰ１）の場合と比較して以下に説明する。

【0073】

図７Ａは、実施例１（ＥＸ１）の溝１５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の溝１５の伸長方向の中心軸に平行な側面（図中、方向ＶＸ）側から接触角計（協和界面科学製ＰＣＡ－１１）のカメラで観察した観察像を示している。なお、基板１１の斜め上方から観察した。また、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。

【0074】

また、図７Ｂ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。

【0075】

図８は、実施例１（ＥＸ１）の場合と同様に、比較例１（ＣＭＰ１）の溝１５Ｃに滴下された水滴の変化を観察した観察像である。

【0076】

図７Ａを参照すると、実施例１（ＥＸ１）においては、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。

【0077】

また、図８を参照すると、比較例１（ＣＭＰ１）においては、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いるが、その移動量は実施例１（ＥＸ１）よりも小さかった。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。

【0078】

図９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。実施例１（ＥＸ１）及び比較例１（ＣＭＰ１）の場合について示している。

【0079】

図９に示すように、比較例１（ＣＭＰ１）の場合、水滴端部ＡＱ２の接触角φは滴下直後において８８．４°であり、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６３．８°であった。

【0080】

一方、実施例１（ＥＸ１）の場合では、水滴端部ＡＱ２の接触角φは、滴下直後ではφ＝８９．５°、経過時間が３０secではφ＝４３．０°であった。比較例１と比べ、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。

【0081】

したがって、本実施形態の溝要素ＧＥによれば、保水量が増大されたことで、接触角が大きく低減されることが確認された。

【0082】

図１０及び図１１は、それぞれ実施例１（ＥＸ１）及び比較例１（ＣＭＰ１）について、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の溝方向の移動距離（黒三角）を示すグラフである。

【0083】

図１０に示すように、実施例１（ＥＸ１）の場合、水滴端部ＡＱ１には殆ど移動が観察されず、水滴端部ＡＱ２は溝方向に大きく移動することが確認された。図１１に示す比較例１（ＣＭＰ１）の場合では、水滴端部ＡＱ２は溝方向に移動するものの、実施例１の場合の１／２程度の移動距離であった。

【0084】

したがって、本実施形態の溝要素ＧＥによれば、大きな接触角の低下及び高い液滴の移動効果が得られることが確認された。

【0085】

以上、述べたように、本実施形態の溝要素ＧＥによれば、大きな保水量によって高い吸水性を有するとともに、液滴の接触角が大きく低減されることによって高い親水性を有する。したがって、高い液滴排出性、防曇性を有する成形構造体を提供することができる。
（４）本実施形態の改変例
図１２Ａは、本実施形態の改変例１の溝要素ＧＥを示す斜視図である。また、図１２Ｂは、ｚ方向から見たときの改変例１の溝要素ＧＥを模式的に示す図である。

【0086】

上記した実施形態においては、溝要素ＧＥの第１領域Ｒ１が直方体形状を有する場合を例に説明したが、これに限らない。

【0087】

図１２Ａに示すように、第１領域Ｒ１は、第１領域Ｒ１の上面（基材表面での開口面）及び底面を、上面及び底面とする四角錐台形状（又は切頭錐台形状）を有していてもよい。この場合、溝ＧＲの伸長方向（ｚ方向）の中心軸ＣＬに垂直な面における溝ＧＲの断面は台形状である。

【0088】

図１２Ｂに示すように、本改変例１の場合においても、第１領域Ｒ１の溝断面ＧＳ２は、第２開口面ＯＰ２よりも大なる溝幅Ｗ３（最小の溝幅）及び溝深さＤ３を有する。また、溝断面ＧＳ２及び溝断面ＧＳ１は同一の形状及びサイズを有する。

【0089】

なお、第１領域Ｒ１は、深さ方向に溝幅Ｗが狭くなる溝断面を有することが好ましい。この場合、第１領域Ｒ１における水位（液滴）の上昇がより早くなるため、第２領域Ｒ２への水の移動が促進され、水の移動効果が高い。

【0090】

また、第１領域Ｒ１の形状は四角錐台形状に限らない。例えば、第１領域Ｒ１は、中心軸ＣＬに垂直な面における溝断面が多角形である多角錐柱形状を有していてもよい。

【0091】

図１３Ａは、本実施形態の改変例２の溝２５における連結された２つの溝要素ＧＥを示す上面図であり、図１３Ｂは、当該２つの溝要素ＧＥを側方（図１３Ａに示す方向ＶＸ）から見た側面図である。

【0092】

具体的には、溝要素ＧＥの第１領域Ｒ１は、内壁面及び底面における各辺が面取りされたフィレット部（面取り）ＲＣを有していてもよい。

【0093】

このようなフィレット部ＲＣを有することにより第２領域Ｒ２への液滴の移動がより促進される。

【0094】

さらに、第１領域Ｒ１は、第１領域Ｒ１の伸長向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等の断面を有していてもよい。これらの場合においても、第１領域Ｒ１は、第２領域Ｒ２との境界面において第２開口面ＯＰ２より大きく第２開口面ＯＰ２を包含する大きさの溝断面ＧＳ２を有し、伸長方向（第１の方向）に一定の断面を有して伸長した構造を有していればよい。

【0095】

なお、第１領域Ｒ１は、深さ方向における溝幅Ｗが単調に減少する溝断面を有することが好ましい。また、伸長方向における第１領域Ｒ１の長さＬ１及び第２領域Ｒ２の長さＬ２は、Ｌ１≧Ｌ２を満たすことが好ましい。また、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との境界面における第１領域Ｒ１の溝深さＤ３及び第２領域Ｒ２の溝深さは、Ｄ３＞Ｄ２を満たすことが好ましい。

【0096】

［第２の実施形態］
図１４Ａは、第２の実施形態の成形構造体における溝（ＧＲ）３５の溝要素ＧＥを示す側面図であり、図１４Ｂは、ｘ方向（図１４Ａ、方向ＶＺ）から見たときの溝要素ＧＥの側面を示す図である。なお、溝３５は、図２Ａに示した場合と同様に基材１１の表面１１Ｓに形成され、成形構造体が構成されている。

【0097】

第２の実施形態の溝２５においては、第１の実施形態と同様に、第１領域Ｒ１は直方体形状を有するが、その深さＤ３は、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との境界面における第２領域Ｒ２の深さＤ２に等しい（Ｄ３＝Ｄ２）。その他の点においては、第１の実施形態の溝１５と同一である。

【0098】

第１の実施形態の溝１５と比較すると、保水量は低減し、吸収性は低下するものの、本実施形態の溝２５によれば、液滴の接触角が大きく低減されることによって高い親水性を有する。

【0099】

［第３の実施形態］
図１５Ａは、第３の実施形態の成形構造体における溝（ＧＲ）４５の溝要素ＧＥを示す側面図であり、図１５Ｂは、ｘ方向（図１５Ａ、方向ＶＸ）から見たときの溝要素ＧＥの側面を示す図である。溝４５が基材１１の表面１１Ｓに形成され、成形構造体が構成されている点は上記した実施形態の場合と同様である。

【0100】

図１５Ａに示すように、隣接する溝要素ＧＥは、それらの中心線ＣＬ１及びＣＬ２間の間隔がΔｘであるように連結されている。各々は、上記した第１の実施形態の改変例２における溝２５の溝要素ＧＥと同一である。

【0101】

本実施形態の溝４５によれば、液滴の移動方向を基材面内で変更することができる。また、基材面内における溝要素ＧＥの疎密を調整することができる。したがって、液滴の排出方向及び液滴の排出量を基材面内で自由に調整することができる。

【0102】

［第４の実施形態］
図１６Ａは、第４の実施形態の成形構造体５０の断面を示す断面図である。また図１６Ｂは、溝５５の一部を拡大して示す部分拡大断面図である。

【0103】

成形構造体５０の基材５１は曲面形状を有し、内側の面５１Ｉに溝５５が設けられている。図１６Ｂに示すように、溝５５の溝要素ＧＥ１は溝要素ＧＥ２に対して角度θjで溝要素ＧＥ２に連結されている。すなわち、各溝要素ＧＥｊ（j=1,2,・・・）がｚ方向（第１の方向）に対して垂直な方向に角度θjで連結されている。

【0104】

すなわち、角度θjを順次変更して溝要素ＧＥを連結することによって、基材５１の曲面形状の表面に沿って溝５５が形成されている。

【0105】

なお、溝５５の溝要素ＧＥｊについては、上記した実施形態の溝要素ＧＥを適用することができる。

【0106】

また、平板状の基材１１に上記した実施形態の溝要素ＧＥを形成して平板状の成形構造体を形成し、当該成形構造体を曲げることによって、曲面状の成形構造体５０を形成してもよい。この場合、溝要素ＧＥは当該曲面に沿って湾曲し、曲面状の成形構造体５０が形成される。

【0107】

本実施形態によれば、曲面状の基材１１の表面においても溝５５を形成することができ、高い液滴排出性、防曇性を有する曲面状の成形構造体を提供することができる。

【0108】

［第５の実施形態］
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５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１７Ａは、第５の実施形態の成形構造体６０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１７Ａ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１７Ｂ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】

本実施形態においては、溝ＧＸが第１領域Ｒ１において溝ＧＲに交差している。第１領域Ｒ１の保水量が大きい点で溝ＧＸが第１領域Ｒ１の位置で溝ＧＲに交差していることが特に好ましい。

【0114】

なお、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に交差していてもよい。

【0115】

しかし、溝ＧＸが溝ＧＲに交差する位置は、第１領域Ｒ１及び第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。

【0116】

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。

【0117】

例えば、図１７Ａ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。

【0118】

図１７Ａ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。

【0119】

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。

【0120】

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が基材表面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。

【0121】

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１領域Ｒ１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。