JP2007219396A - Nd filter for high-intensity light source and method for producing the same - Google Patents

Nd filter for high-intensity light source and method for producing the same Download PDF

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壽彦 小口
Keiki Suganami
敬喜 菅波
Masatoshi Kinoshita
正敏 木下
Yoshiharu Nagai
良晴 長井
Katsuo Yamamoto
勝夫 山本
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Shoei Co Ltd
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Shoei Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ND filter capable of controlling light quantity in an ND value range of 0-4.5 in the infrared light region and in an ND value range of 0-6 in the visible light region, and a method for producing the same. <P>SOLUTION: A light shielding pattern is formed using a laminate of a film of a metal nanoparticle ink prepared by dispersing metal nanoparticles and a film of a dye ink which absorbs ≥90% of light from a light source, or a film of a mixed ink comprising a metal nanoparticle ink and a dye ink having ability to form a monolayer film which absorbs ≥90% of light from a light source. A light shielding pattern having continuously varying density can be formed by an ink jet system. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、金属微粒子を用いた光学測距装置や光学複写装置等に使用される高輝度光源用NDフィルタ及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an ND filter for a high-intensity light source used in an optical distance measuring device, an optical copying device, or the like using metal fine particles, and a manufacturing method thereof.

従来から、光学装置の光量調節部材として、絞り装置の絞り羽根を調節して光が通過する穴径を調節するもの、ND(Neutral Density)フィルタを用いたもの、又はこれらを組み合わせたもの等が知られている。   Conventionally, as a light amount adjusting member of an optical device, a member that adjusts a diameter of a hole through which light passes by adjusting a diaphragm blade of a diaphragm device, a member that uses an ND (Neutral Density) filter, or a combination thereof, etc. Are known.

このようなNDフィルタの用途は、単なる光量調節の用途に限られず、例えば移動距離や回転角を測定する目的で、距離や回転角に対応して連続的に透過率を変化させたものを光源と受光素子との間に介挿させ、このNDフィルタを透過した光量を検出することにより、現在の移動距離や回転角を測定することが行われている。   The use of such an ND filter is not limited to simple light quantity adjustment, but for example, for the purpose of measuring a moving distance and a rotation angle, a light source whose transmittance is continuously changed according to the distance and the rotation angle is used. The current moving distance and the rotation angle are measured by detecting the amount of light transmitted through the ND filter.

従来、このようなNDフィルタとしては、次のようなものが知られている。
(1)金属膜や誘電体膜を蒸着により単層又は多層に成膜したもの。
(2)ガラスや透明フィルムの形成材料に光を吸収する顔料や染料を練り込んだもの。
(3)ガラスや透明フィルムに光を吸収する顔料や染料を塗布したもの。
(4)銀塩フィルムを利用したもの。
Conventionally, the following are known as such ND filters.
(1) A metal film or dielectric film formed into a single layer or multiple layers by vapor deposition.
(2) A material in which a pigment or dye that absorbs light is incorporated into a glass or transparent film forming material.
(3) Glass or transparent film coated with light absorbing pigment or dye.
(4) A film using a silver salt film.

しかしながら、これらのNDフィルタには次のような問題があった。
まず、(1)の蒸着で膜を形成したNDフィルタでは、製造装置が大規模となり製造工程も複雑となるため生産性が低いという問題があり、濃度勾配を付与したNDフィルタでは、さらに製造工程が複雑になるという問題がある。
However, these ND filters have the following problems.
First, the ND filter in which a film is formed by vapor deposition of (1) has a problem that the manufacturing apparatus becomes large and the manufacturing process becomes complicated, so that the productivity is low. There is a problem that becomes complicated.

また、(2)及び(3)のガラスや透明フィルムに顔料や染料を練り込んだり塗布するなどして得られたNDフィルタでは、精度の良い濃度勾配を付与することが困難であるという問題がある。また顔料や染料を練りこんだNDフィルタは光の透過率が高いために高輝度光源に対して高いND値を得ることは難しいという問題もある。   In addition, the ND filter obtained by kneading or applying pigments or dyes to the glass or transparent film of (2) and (3) has a problem that it is difficult to provide an accurate concentration gradient. is there. In addition, since an ND filter in which a pigment or a dye is kneaded has a high light transmittance, it is difficult to obtain a high ND value for a high-intensity light source.

(4)の銀塩フィルムを利用したNDフィルタは、精度の高い濃度勾配を付与することは可能であるが、高輝度光源の光量調節のための高ND値、例えばND値6(透過率100万分の1)のような濃度を持つNDフィルタを製造することは困難であるという問題がある。   The ND filter using the silver salt film of (4) can give a high-precision density gradient, but has a high ND value for adjusting the light quantity of the high-intensity light source, for example, an ND value of 6 (transmittance of 100 There is a problem that it is difficult to manufacture an ND filter having a density of 1 / 10,000.

このようなNDフィルタにより高い精度で広いレンジで移動距離や回転角を測定するためには、NDフィルタとして、透過率の高い(ND値の低い)ところから透過率の低い(ND値の高い)ところまでカバーするものを使用し高輝度の光源を使用する必要がある。   In order to measure a moving distance and a rotation angle with a high accuracy and a wide range by using such an ND filter, as the ND filter, the transmittance is low (the ND value is low) and the transmittance is low (the ND value is high). It is necessary to use a high-intensity light source using what is covered.

一般に、光透過率の高いところは遮光用のインクの塗布量を少なくしたり濃度を低くしたりすればよいので問題はあまりないが、ND値が6(透過率100万分の1)のような高い濃度をもつNDフィルタの製造は困難である。   In general, there is no problem in places where the light transmittance is high because the application amount of the light-shielding ink can be reduced or the concentration can be lowered, but the ND value is 6 (transmittance is 1 / 1,000,000). It is difficult to manufacture an ND filter having a high density.

このように高輝度光源に対する光量調節においては従来の製造方法によるNDフィルタでは生産性が低く、高ND値を高い信頼性で実現することが困難であり、今後要求される高解像度の光量調節の実現にあたって、これらの高輝度光源に用いられるNDフィルタには、さらなる技術的改良が求められている。   As described above, in the light amount adjustment for the high-intensity light source, the ND filter according to the conventional manufacturing method has low productivity, and it is difficult to achieve a high ND value with high reliability. In realization, further technical improvements are required for the ND filters used in these high-intensity light sources.

前述した通り、従来から光学装置全般における光量調節部材には、絞り装置において絞り羽根を調節する方法、NDフィルタを用いる方法又はこれらを組合わせた方法が知られているが、いずれも高輝度光源における高解像度の光量調節を行う用途に適用できるものは製造が困難であった。また金属膜や誘電体膜を蒸着等により単層又は多層に成膜するNDフィルタでは十分な遮光性能が得られるが、製造工程数が多くなり設備費がかさむ上に生産性も低くなるという問題があった。   As described above, conventionally, as a light amount adjusting member in general optical devices, a method of adjusting a diaphragm blade in a diaphragm device, a method using an ND filter, or a method combining these is known. However, it was difficult to manufacture a device that can be used for adjusting the amount of light with high resolution. In addition, an ND filter in which a metal film or a dielectric film is formed in a single layer or a multilayer by vapor deposition or the like can provide sufficient light shielding performance, but the number of manufacturing processes increases, and the cost of equipment increases, and the productivity also decreases. was there.

本発明は、かかる従来の問題点を解消すべくなされたもので、赤外光域でND値0〜4.5、可視光域でND値0〜6と解像度の高い範囲まで光量調節の可能なNDフィルタ及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and it is possible to adjust the light amount to a high resolution range with an ND value of 0 to 4.5 in the infrared light region and an ND value of 0 to 6 in the visible light region. An object of the present invention is to provide an ND filter and a manufacturing method thereof.

本発明者らは、前記課題を解決するために、透明基材上に金属微粒子を分散させた金属微粒子インクの塗布層と黒染料インクの塗布層を重ねて塗布してなる高輝度光源用NDフィルタ、もしくは透明基材上に金属微粒子インクと黒染料インクとの混合インクを塗布してなる高輝度光源用NDフィルタが、前述した従来の問題点を解決することができることを見出し本発明を完成するに至った。   In order to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention have developed an ND for a high-intensity light source, in which a coating layer of metal fine particle ink in which metal fine particles are dispersed on a transparent substrate and a coating layer of black dye ink are applied in layers. The present invention was completed by finding that a filter or a ND filter for a high-intensity light source formed by applying a mixed ink of fine metal particle ink and black dye ink on a transparent substrate can solve the above-mentioned conventional problems. It came to do.

本発明の高輝度光源用NDフィルタは、透明基材上に光源からの光を吸収するインクの塗布層を形成してなるNDフィルタにおいて、前記光源からの光を吸収するインクの塗布層が、金属微粒子を分散させた金属微粒子インクの塗膜と光源からの光を90%以上吸収する染料インクの塗膜とからなることを特徴とする。   The ND filter for a high-intensity light source according to the present invention is an ND filter formed by forming an ink application layer that absorbs light from a light source on a transparent substrate, and the ink application layer that absorbs light from the light source includes: It is characterized by comprising a coating film of a metal fine particle ink in which metal fine particles are dispersed and a coating film of a dye ink that absorbs 90% or more of light from a light source.

また、本発明の高輝度光源用NDフィルタは、上記のような積層構造とする代わりに、透明基材上に、金属微粒子インクと光源からの光を90%以上吸収する単層塗膜形成能を持つ染料インクとの混合インクを用いて、塗膜を形成させてもよい。   In addition, the ND filter for a high-intensity light source according to the present invention has a single-layer coating film forming ability that absorbs 90% or more of the light from the metal fine particle ink and the light source on the transparent substrate, instead of the laminated structure as described above. The coating film may be formed using a mixed ink with a dye ink having

本発明においては、前記光源からの光を吸収するインクの塗布層における前記金属微粒子と前記染料を含む他の成分との重量比率が、100:1〜100の範囲とすることが望ましい。   In the present invention, it is preferable that the weight ratio of the metal fine particles and the other components including the dye in the coating layer of the ink that absorbs light from the light source is in a range of 100: 1 to 100.

本発明に使用される透明基材としては無機、有機いずれのものでもよく、その形状はモールド品のような固形状のもの、板状のもの、あるいはフィルム状のもの、のいずれであってもよい。このような透明基材としては、ポリエステル、ポリエーテルサルフォン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ガラスなどの板状又はフィルム状のもの、熱可塑性樹脂とガラス繊維のような有機バインダと無機フィラーからなるモールド品などが例示される。   The transparent base material used in the present invention may be either inorganic or organic, and the shape may be any of a solid shape such as a molded product, a plate shape, or a film shape. Good. Such transparent substrates include polyester, polyethersulfone, polyvinylidene chloride, polyvinyl chloride, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, acrylic resin, glass or other plate or film, thermoplastic resin and glass fiber. Examples thereof include a molded product made of an organic binder and an inorganic filler.

また、本発明の透明基材として、その表面にインク層を保持させるための1nm〜100nmの細孔を形成したものは、アンカー効果より遮光パターンの密着性を高めて、さらに信頼性の高いNDフィルタを作製できる。このような細孔は、透明基材そのものの表面を改質するか、あるいは透明基材の表面に有機化合物、無機化合物あるいはその複合体からなる厚み1μm以上の透明な層として形成することができ、たとえばバインダ樹脂溶液に有機あるいは無機の微粒子を分散させた塗料を透明基材表面に塗布・乾燥することによって容易に形成することができる。またこの場合、細孔の大きさと密度は、微粒子の粒径とバインダ樹脂との比率を変えることによって容易に調節することができる。   In addition, the transparent substrate of the present invention having 1 nm to 100 nm pores for holding the ink layer on the surface enhances the adhesion of the light shielding pattern due to the anchor effect, and is more reliable ND. A filter can be produced. Such pores can modify the surface of the transparent substrate itself, or can be formed on the surface of the transparent substrate as a transparent layer having a thickness of 1 μm or more made of an organic compound, an inorganic compound or a composite thereof. For example, it can be easily formed by applying and drying a paint in which organic or inorganic fine particles are dispersed in a binder resin solution on the surface of the transparent substrate. In this case, the size and density of the pores can be easily adjusted by changing the ratio of the particle size of the fine particles to the binder resin.

さらに、透明基材がたとえばガラス板のような場合には、その表面にフッ化水素酸の蒸気を接触させて表面を梨地処理するようなエッチング法によっても細孔を形成することが可能である。   Furthermore, when the transparent substrate is, for example, a glass plate, pores can be formed also by an etching method in which the surface of the surface is treated with hydrofluoric acid vapor. .

本発明において上記のようなインク受容層を有する透明基材に、金属微粒子インクと染料インクを重ねて塗布すると、染料インクは細孔を通って受容層の中に吸収され、細孔に入れない粒子径である金属微粒子インクは、受容層表面に膜を形成する。この結果、染料インクと金属微粒子インクにより形成された膜のピンホールは極めて少ないものとなり、高濃度NDフィルタを製造することができる。   In the present invention, when the metal fine particle ink and the dye ink are applied on the transparent substrate having the ink receiving layer as described above, the dye ink is absorbed into the receiving layer through the pores and cannot enter the pores. The metal fine particle ink having a particle size forms a film on the surface of the receiving layer. As a result, there are very few pinholes in the film formed of the dye ink and the metal fine particle ink, and a high-concentration ND filter can be manufactured.

上記細孔を有する透明層における細孔径は非常に重要であり、例えば細孔径が1nm以下の場合にはこのような染料インク層の浸透層が形成されない。また逆に、細孔径が大きすぎると金属微粒子が細孔内に充填されてしまうため金属微粒子が表面に配列しにくくなる結果、効率的な遮光性能が得られない。したがって、遮光性能のあるNDフィルタを迅速に得るための細孔の大きさは1nm〜100nm、望ましくは1nm〜10nmの範囲となるように調節される。   The pore diameter in the transparent layer having pores is very important. For example, when the pore diameter is 1 nm or less, such a permeation layer of the dye ink layer is not formed. On the other hand, if the pore diameter is too large, the fine metal particles are filled in the fine pores, making it difficult for the fine metal particles to be arranged on the surface. As a result, efficient light shielding performance cannot be obtained. Therefore, the pore size for rapidly obtaining an ND filter having a light shielding performance is adjusted to be in the range of 1 nm to 100 nm, preferably 1 nm to 10 nm.

本発明に係る金属微粒子インクは、Au、Pt、Ag、Cu、Ni、Cr、Rh、Pd、Zn、Co、Mo、Ru、W、Os、Ir、Fe、Mn、Ge、Sn、Ga、Al、Ti、V、Ta及び In から選ばれた少なくとも1種の金属微粒子を水または有機溶剤に分散させて得られる。使用する金属微粒子としては、Ag、Au、Pt、Ni、Cr、Snなどが特に望ましい。     The metal fine particle ink according to the present invention includes Au, Pt, Ag, Cu, Ni, Cr, Rh, Pd, Zn, Co, Mo, Ru, W, Os, Ir, Fe, Mn, Ge, Sn, Ga, Al. It is obtained by dispersing at least one metal fine particle selected from Ti, V, Ta and In in water or an organic solvent. As the metal fine particles to be used, Ag, Au, Pt, Ni, Cr, Sn and the like are particularly desirable.

上記の金属微粒子としては、蒸着あるいはスパッタして得られた金属粒子のクラスタ、有機金属粒子を分解して析出させた金属微粒子、あるいは金属イオンを含む溶液中に還元剤を添加して析出させた金属微粒子などに保護膜を被覆して作製した金属微粒子が適している。この保護膜を被覆した金属微粒子は、水または有機溶剤中で極めて安定に分散する。これらの保護膜を被覆した金属微粒子のうち、金属イオンを含む溶液中に還元剤を添加して金属微粒子を析出させた保護膜を被覆した金属微粒子は、特に水やアルコールあるいはアクリル系モノマーなどの親水性分散媒中に安定な分散体を与える。典型的な金属微粒子の一つである銀微粒子は、たとえば硝酸銀の水溶液中に櫛型ポリマーに代表されるような分散剤を共存せしめた中に、第3級アミンを加えて徐々に注下して銀粒子が析出せしめることにより得られる。析出した銀微粒子の表面には、ただちに櫛型ポリマーが吸着して保護コロイド層が形成され、粒径1〜100nm の粒度範囲で平均粒径20nm程度の粒度分布のシャープな銀微粒子の分散液を容易に得ることができる。得られた銀微粒子液は、たとえば限外ろ過によって硝酸イオン及び余剰の櫛型ポリマーを除去したのち、所望濃度に濃縮して用いる。   As the above metal fine particles, clusters of metal particles obtained by vapor deposition or sputtering, metal fine particles obtained by decomposing organometallic particles, or precipitated by adding a reducing agent in a solution containing metal ions. Metal fine particles produced by coating metal fine particles with a protective film are suitable. The metal fine particles coated with the protective film are very stably dispersed in water or an organic solvent. Among the metal fine particles coated with these protective films, the metal fine particles coated with the protective film in which the metal fine particles are deposited by adding a reducing agent in a solution containing metal ions are particularly water, alcohol or acrylic monomers. Provides a stable dispersion in a hydrophilic dispersion medium. Silver fine particles, one of the typical metal fine particles, are gradually dropped by adding a tertiary amine to a silver nitrate aqueous solution coexisting with a dispersant such as a comb polymer. Thus, it is obtained by precipitating silver particles. A protective colloid layer is immediately formed by adsorbing the comb polymer on the surface of the precipitated silver fine particles, and a dispersion of sharp silver fine particles having a particle size range of 1 to 100 nm and an average particle size of about 20 nm is obtained. Can be easily obtained. The obtained silver fine particle liquid is used after being concentrated to a desired concentration after removing nitrate ions and excess comb polymer by ultrafiltration, for example.

このようにして得られた金属微粒子の分散性は非常に安定で常温下、密栓状態で1年間以上保存しても凝集あるいは沈殿して固形化するような問題は生じないのみならず、高固形分であっても低粘度を示すので、高濃度の金属微粒子インクをインクジェットプリンターでも使用することができる。   The dispersibility of the metal fine particles obtained in this way is very stable and does not cause problems such as aggregation or precipitation and solidification even when stored for 1 year or more in a sealed state at room temperature. Even if it is a minute, since it shows a low viscosity, a high concentration metal fine particle ink can be used also in an inkjet printer.

遮光性と、分散安定性の観点から、金属微粒子の粒径は0.5〜300 nm 、望ましくは1〜100 nmの範囲のものが適しており、粒径が0.5nmより小さい粒子で作製された金属微粒子のインクでは十分な遮光性が得られず、また粒径が300nmより大きい粒子で作製された金属微粒子のインクでは粒子の分散安定性を維持することが困難となる。   From the viewpoints of light-shielding properties and dispersion stability, the metal fine particles have a particle size of 0.5 to 300 nm, preferably 1 to 100 nm, and are prepared with particles having a particle size smaller than 0.5 nm. In the case of the metal fine particle ink, sufficient light shielding properties cannot be obtained, and in the case of the metal fine particle ink made of particles having a particle diameter larger than 300 nm, it is difficult to maintain the dispersion stability of the particles.

また、あらかじめ金属微粒子を酸化や硫化等の処理をすることによって、黒色等に着色した金属微粒子を分散させた金属微粒子インクはより効果的な遮光性能が得られる。   In addition, the metal fine particle ink in which the metal fine particles colored in black or the like are dispersed by treating the metal fine particles in advance with oxidation or sulfurization can obtain more effective light shielding performance.

上記の黒染料インクは直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料、反応染料、媒染・酸性媒染染料、アゾイック染料、硫化・硫化建染染料、建染染料から選ばれた少なくとも1種の黒染料を水または有機溶剤に分散させて得られる。使用する黒染料としては直接染料系、酸性染料系、分散染料系、反応染料系などが特に望ましい。黒染料インクは、分散媒及び溶剤100重量部に対してこれらの染料の少なくとも1種を1〜40重量部含有するように調製される。なお、光源が特定波長の色相を持つものの場合には、黒染料に変えてその光源特有の波長を少なくとも99%吸収する染料であれば、黒染料以外の色相の染料も使用可能である。   The black dye ink is at least one black selected from direct dyes, acid dyes, basic dyes, disperse dyes, reactive dyes, mordanting / acidic mordant dyes, azoic dyes, sulfurized / sulfurized vat dyes, and vat dyes. It is obtained by dispersing a dye in water or an organic solvent. As the black dye to be used, a direct dye system, an acid dye system, a disperse dye system, a reactive dye system and the like are particularly desirable. The black dye ink is prepared so as to contain 1 to 40 parts by weight of at least one of these dyes with respect to 100 parts by weight of the dispersion medium and the solvent. In the case where the light source has a hue of a specific wavelength, a dye having a hue other than the black dye can be used as long as the dye absorbs at least 99% of the wavelength specific to the light source instead of the black dye.

通常、インク中には金属微粒子が1wt%〜50wt%望ましくは5wt%〜30wt%、黒染料が1wt%〜30wt%望ましくは3wt%〜10wt%を含有するように調節されるが、これを水やアルコールなどの有機溶剤に分散させたものの粘度は10cP 以下であり、インクジェット装置を使用して塗布するのに適している。印刷版を用いて塗布する場合にはあまりにも低粘度であるため、水溶性樹脂あるいは樹脂エマルションと混合してその粘度を 10cP〜200cP の範囲に調節する。   Usually, the ink is adjusted so that the metal fine particles contain 1 wt% to 50 wt%, preferably 5 wt% to 30 wt%, and the black dye contains 1 wt% to 30 wt%, preferably 3 wt% to 10 wt%. Viscosity of those dispersed in an organic solvent such as alcohol or alcohol is 10 cP or less, and is suitable for application using an ink jet apparatus. When it is applied using a printing plate, the viscosity is too low, so it is mixed with a water-soluble resin or resin emulsion and the viscosity is adjusted to the range of 10 cP to 200 cP.

上記インクを透明基材表面に塗布して遮光パターンを形成するための塗布方法としては、静電塗装印刷、インクジェット印刷、電子写真印刷、凹版印刷などを適用可能であるが、インクの塗布量を制御できるインクジェット装置が好適している。インクジェット装置はサーマル方式・ピエゾ方式のいずれも使用可能である。インクジェット装置によるNDフィルタの作成方法としては、透明基材上にインクジェット装置から吐出されるインク量によって所望する濃淡を有する遮光パターンが塗布される。塗布するインクは金属微粒子インクと黒染料インクを、個別の又は同一のインクカートリッジから吐出せしめることによって塗布できる。ちなみに、インクジェット方式によるインクの吐出量は、コンピュータ制御により非常に高い精度で制御可能であるから、例えば予め作成した原稿パターンをスキャナーで読み取り、この原稿パターンに忠実に透明基材上に印刷パターンを形成することができる。また、他の印刷法とは異なり、一旦パターンを読取れば、ただの一枚でも特別な作業の段取りを必要とすることなく、透明基材上に印刷することが可能である。   As an application method for applying the ink to the surface of the transparent substrate to form a light-shielding pattern, electrostatic coating printing, ink jet printing, electrophotographic printing, intaglio printing, etc. can be applied. A controllable ink jet device is preferred. The ink jet apparatus can use either a thermal method or a piezo method. As a method for creating an ND filter by an ink jet device, a light shielding pattern having a desired shade is applied on a transparent base material according to the amount of ink ejected from the ink jet device. The ink to be applied can be applied by discharging the metal fine particle ink and the black dye ink from individual or the same ink cartridge. Incidentally, the amount of ink ejected by the ink jet method can be controlled with very high precision by computer control.For example, a pre-prepared original pattern is read by a scanner, and a print pattern is faithfully printed on a transparent substrate. Can be formed. Unlike other printing methods, once a pattern is read, even a single sheet can be printed on a transparent substrate without requiring special work setup.

なお、凹版印刷は通常グラビア印刷の印刷版に用いられており、本発明の高輝度光源用NDフィルタをこの方法で制作することも可能であるが、必ずしもこのような方法に限定されるものではない。すなわち、凹版の印刷版には基材のインク吸収量に応じて適量のインクを供給し、この版を透明基材表面に押圧することによって基材上には所望厚みのインク層からなる遮光パターンを形成することも可能である。   Intaglio printing is usually used for printing plates for gravure printing, and the ND filter for a high-intensity light source of the present invention can be produced by this method, but is not necessarily limited to such a method. Absent. In other words, an appropriate amount of ink is supplied to the intaglio printing plate according to the amount of ink absorbed by the substrate, and the plate is pressed against the surface of the transparent substrate to form a light-shielding pattern comprising an ink layer having a desired thickness on the substrate. It is also possible to form

このようにして各種の方法で形成されたNDフィルタの遮光パターンは、自然乾燥、紫外線あるいは熱線を照射して透明基材に定着させる。透明基板の表面に細孔が存在する場合、塗布されたインク量は、定着時に細孔に浸入した樹脂バインダ及び樹脂エマルション量が細孔の吸収能力以上の量となって細孔からあふれ出ない量に調節する。このようにして得られた乾燥・定着工程後の遮光パターンでは、塗布されたパターンの表面上に、遮光効果のある金属微粒子が配列しており、黒染料はこの金属微粒子層の下もしく基板表面に細孔が存在する場合は細孔内に存在する。金属微粒子のみのインクパターンではピンホールやインク層の厚さの関係から高輝度光源に対して十分な遮光効果が得られないが、本発明においては、黒染料による遮光効果と組み合わせることによって赤外光域でND値0〜4.5、可視光域でND値0〜6と解像度の高い光量調節のできるNDフィルタを単純で設備コストの安い製造費工程で高い生産性のもとに生産することができる。   The light shielding pattern of the ND filter formed by various methods in this manner is fixed to the transparent substrate by natural drying, irradiation with ultraviolet rays or heat rays. If there are pores on the surface of the transparent substrate, the amount of ink applied will not overflow from the pores because the amount of resin binder and resin emulsion that has penetrated into the pores at the time of fixing exceeds the pore absorption capacity. Adjust to the amount. In the light-shielding pattern after the drying / fixing process obtained in this way, metal fine particles having a light-shielding effect are arranged on the surface of the applied pattern. When pores exist on the surface, they exist in the pores. An ink pattern containing only metal fine particles cannot provide a sufficient light-shielding effect for a high-intensity light source due to the pinhole and ink layer thickness. Produce high-resolution ND filters that can adjust light quantity with high resolution, with ND values of 0 to 4.5 in the light region and ND values of 0 to 6 in the visible light region, with high productivity in a low-cost manufacturing process. be able to.

本発明における遮光膜を構成する塗膜のパターンは、用途によって、各種のパターンとすることができる。   The pattern of the coating film which comprises the light shielding film in this invention can be made into various patterns by a use.

例えば、移動距離の検出等の用途に用いる場合には、連続的に濃度が変化する帯状のパターン、回転角の検出には連続的に濃度が変化する円弧状、開螺旋状又は放射状のパターン、その他バーコード状、散点状、中心から外側へ連続的に濃度が変化する円状等任意の形状に形成することが可能である。   For example, when used for applications such as detection of moving distance, a band-like pattern with a continuously changing concentration, an arc-shaped, open spiral or radial pattern with a continuously changing concentration for detecting a rotation angle, In addition, it can be formed in an arbitrary shape such as a bar code shape, a dotted shape, or a circular shape whose density continuously changes from the center to the outside.

本発明によれば可視光域でND値0〜6.3、赤外光域でND値0〜4.6という広い濃度勾配を有するNDフィルタを簡便に製造することが出来る。例えば透明基材の両面にNDフィルタを作製したり、2枚重ねることで、ND値0〜11程度の1011倍という広い光量調節も可能である。また金属微粒子インクを使用していることで、さらに長波長の光源の高輝度光源用NDフィルタとしての応用も期待できる。 According to the present invention, it is possible to easily manufacture an ND filter having a wide density gradient with an ND value of 0 to 6.3 in the visible light region and an ND value of 0 to 4.6 in the infrared light region. For example, to prepare a ND filter on both sides of a transparent substrate, by overlaying two sheets, it is also possible broad light amount adjusting of 10 11 times the order of ND values 0 to 11. In addition, since the metal fine particle ink is used, application as an ND filter for a high-intensity light source of a light source having a longer wavelength can be expected.

以下、本発明の実施例について説明する。   Examples of the present invention will be described below.

厚さ0.1mmのPET透明フィルムに、インク受容層としてアルミナ微粒子を主材とした30μm厚の多孔質膜を形成した透明基材上に、Ag微粒子0.1wt%、1wt%、10wt%、15wt%を含有するインク(Agの平均粒子径10nm、保護コロイド樹脂5wt%、水分散体)と黒染料含有量5wt%を含有するインク(反応染料:Reactive Black 31)とをそれぞれのインク供給装置に入れ、サーマル式のインクジェット装置を用いて同じ吐出量で重ねて遮光パターンを形成した。その後80℃で1時間乾燥させ、可視光の光束径0.2mmφ及び50mmφで最大濃度を測定した。測定結果を図1に示す。図中、A1は光束径0.2mmφで未焼成状態、A2は光束径0.2mmφで焼成後、B1は光束径50mmφで未焼成状態、B2は光束径50mmφで焼成後に、それぞれ測定した結果である。図1の結果に示されるように、ND値は最大5.5と6.3とすぐれた遮光性が得られた。   On a transparent substrate formed by forming a 30 μm thick porous film mainly composed of alumina fine particles as an ink receiving layer on a PET transparent film having a thickness of 0.1 mm, Ag fine particles of 0.1 wt%, 1 wt%, 10 wt%, Inks containing 15 wt% (Ag average particle size 10 nm, protective colloid resin 5 wt%, aqueous dispersion) and black dye content 5 wt% (reactive dye: Reactive Black 31) And a light-shielding pattern was formed by overlapping with the same discharge amount using a thermal ink jet apparatus. Thereafter, the sample was dried at 80 ° C. for 1 hour, and the maximum density was measured with visible light beam diameters of 0.2 mmφ and 50 mmφ. The measurement results are shown in FIG. In the figure, A1 is a non-fired state with a light beam diameter of 0.2 mmφ, A2 is a fired state with a light beam diameter of 0.2 mmφ, B1 is a non-fired state with a light beam diameter of 50 mmφ, and B2 is a result of measurement after firing with a light beam diameter of 50 mmφ. is there. As shown in the results of FIG. 1, the ND values were 5.5 and 6.3 at the maximum, and excellent light shielding properties were obtained.

実施例1と同じ透明基材上に、Ag微粒子25wt%と黒染料含有量5wt%を含有するインクをサーマル式のインクジェット装置を用いて、薄い濃度から絶縁コイル濃度まで連続的に変化する帯状の遮光パターンを形成した。その後、80℃で1時間乾燥させ、5μm厚の透明PETフィルムに5μm厚のアクリル樹脂接着剤が均一塗布されている保護フィルムでラミネートして長さ120mmにわたって連続した濃度勾配を有するNDフィルタを得た。このNDフィルタについて波長850nmの赤外光、光束2mmφで濃度勾配を測定した。測定結果を図2に示す。図2の結果に示されるように、ND値0〜4.6のすぐれた濃度勾配を有することが認められた。   On the same transparent substrate as in Example 1, an ink containing 25 wt% of Ag fine particles and a black dye content of 5 wt% is continuously changed from a thin concentration to an insulating coil concentration using a thermal ink jet apparatus. A light shielding pattern was formed. Then, it is dried at 80 ° C. for 1 hour and laminated with a protective film in which a 5 μm thick acrylic resin adhesive is uniformly applied to a 5 μm thick transparent PET film to obtain an ND filter having a continuous density gradient over a length of 120 mm. It was. The density gradient of the ND filter was measured with infrared light having a wavelength of 850 nm and a light flux of 2 mmφ. The measurement results are shown in FIG. As shown in the results of FIG. 2, it was found to have an excellent concentration gradient with an ND value of 0 to 4.6.

厚さ0.1mmのPET透明フィルム上に、Ag微粒子40wt%と黒染料含有量1wt%とを含有するインクを膜厚5μmのグラビアコーターで塗布した。その後、80℃で1時間乾燥させ、可視光の光束径0.2mmφ及び50mmφで最大濃度を測定したところND値は最大4.5と5.6とすぐれた遮光性が得られた。   On a PET transparent film having a thickness of 0.1 mm, an ink containing 40 wt% Ag fine particles and a black dye content of 1 wt% was applied by a gravure coater having a thickness of 5 μm. Thereafter, the film was dried at 80 ° C. for 1 hour, and the maximum density was measured with visible light beam diameters of 0.2 mmφ and 50 mmφ. As a result, excellent ND values of 4.5 and 5.6 were obtained.

比較例1Comparative Example 1

実施例1と同じ透明基材上にAg微粒子40wt%のインクをサーマル式のインクジェット装置を用いて、実施例1と同様の条件で塗布、乾燥させた。可視光の光束径0.2mmφ及び50mmφで最大濃度を測定したところND値は最大2.5と3.1であり、Ag微粒子のみの塗布層では十分な遮光性が得られなかった。   On the same transparent substrate as in Example 1, 40 wt% Ag fine ink was applied and dried under the same conditions as in Example 1 using a thermal ink jet apparatus. When the maximum density was measured with visible light beam diameters of 0.2 mmφ and 50 mmφ, the maximum ND values were 2.5 and 3.1, and sufficient light-shielding properties could not be obtained with a coating layer containing only Ag fine particles.

比較例2Comparative Example 2

実施例1と同じ透明基材上に黒染料含有量30wt%のインクをサーマル式のインクジェット装置を用いて、実施例1と同様の条件で塗布、乾燥させた。可視光の光束径0.2mmφ及び50mmφで最大濃度を測定したところND値は最大1.3と1.7であり、黒染料のみの塗布層では十分な遮光性が得られなかった。   On the same transparent substrate as in Example 1, an ink having a black dye content of 30 wt% was applied and dried under the same conditions as in Example 1 using a thermal ink jet apparatus. When the maximum density was measured at visible light beam diameters of 0.2 mmφ and 50 mmφ, the ND values were 1.3 and 1.7 at maximum, and sufficient light-shielding properties could not be obtained with a coating layer containing only black dye.

本発明の実施例1で形成したNDフィルタの遮光性を示すグラフThe graph which shows the light-shielding property of the ND filter formed in Example 1 of this invention 本発明の実施例2で形成したNDフィルタの遮光性を示すグラフThe graph which shows the light-shielding property of the ND filter formed in Example 2 of this invention

Claims (9)

透明基材上に光源からの光を吸収するインクの塗布層を形成してなるNDフィルタにおいて、
前記光源からの光を吸収するインクの塗布層が、金属微粒子を分散させた金属微粒子インクの塗膜と光源からの光を90%以上吸収する染料インクの塗膜とからなることを特徴とする高輝度光源用NDフィルタ。
In an ND filter formed by forming an ink coating layer that absorbs light from a light source on a transparent substrate,
The coating layer of ink that absorbs light from the light source comprises a coating film of metal fine particle ink in which metal fine particles are dispersed and a coating film of dye ink that absorbs 90% or more of light from the light source. ND filter for high brightness light source.
透明基材上に光源からの光を吸収するインクの塗布層を形成してなるNDフィルタにおいて、
前記光源からの光を吸収するインクの塗布層が、金属微粒子インクと光源からの光を90%以上吸収する単層塗膜形成能を持つ染料インクとの混合インクによる塗布層であることを特徴とする高輝度光源用NDフィルタ。
In an ND filter formed by forming a coating layer of ink that absorbs light from a light source on a transparent substrate,
The ink coating layer that absorbs light from the light source is a coating layer of a mixed ink of a metal fine particle ink and a dye ink having a single-layer coating film forming ability that absorbs light from the light source by 90% or more. An ND filter for a high-intensity light source.
前記光源からの光を吸収するインクの塗布層における前記金属微粒子と前記染料を含む他の成分との重量比率が、100:1〜100の範囲であることを特徴とする請求項1又は2記載の高輝度光源用NDフィルタ。   The weight ratio of the metal fine particles and the other components including the dye in the ink coating layer that absorbs light from the light source is in a range of 100: 1 to 100. ND filter for high brightness light source. 前記透明基材の表面には、透明なインク受容層が形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の高輝度光源用NDフィルタ。   The ND filter for a high-intensity light source according to any one of claims 1 to 3, wherein a transparent ink receiving layer is formed on a surface of the transparent substrate. 前記インク受容層が、超微粒無機粒子と樹脂バインダからなり、その表面には孔径1nm〜100nmの細孔が形成されていることを特徴とする請求項4記載の高輝度光源用NDフィルタ。   The ND filter for a high-intensity light source according to claim 4, wherein the ink receiving layer is composed of ultrafine inorganic particles and a resin binder, and pores having a pore diameter of 1 nm to 100 nm are formed on a surface thereof. 前記金属微粒子インクが、分散媒100重量部に対してAu、Pt、Ag、Cu、Ni、Cr、Rh、Pd、Zn、Co、Mo、Ru、W、Os、Ir、Fe、Mn、Ge、Sn、Ga、Al、Ti、V、Ta及び Inから選ばれた少なくとも1種の粒径 1nm〜100nm の金属微粒子を1〜100重量部含有するよう調製した分散体であって、前記金属微粒子の表面には有機物質による保護コロイド層が形成されていることを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項記載の高輝度光源用NDフィルタ。   The metal fine particle ink is Au, Pt, Ag, Cu, Ni, Cr, Rh, Pd, Zn, Co, Mo, Ru, W, Os, Ir, Fe, Mn, Ge, 100 parts by weight of the dispersion medium. A dispersion prepared by containing 1 to 100 parts by weight of metal fine particles having a particle size of 1 nm to 100 nm selected from Sn, Ga, Al, Ti, V, Ta and In, The ND filter for a high-intensity light source according to any one of claims 2 to 5, wherein a protective colloid layer made of an organic substance is formed on the surface. 前記光源からの光を90%以上吸収する染料インクが黒染料インクであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の高輝度光源用NDフィルタ。   The ND filter for a high-intensity light source according to any one of claims 1 to 3, wherein the dye ink that absorbs 90% or more of light from the light source is a black dye ink. 前記黒染料インクが、分散媒及び溶剤100重量部に対して直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料、反応染料、媒染・酸性媒染染料、アゾイック染料、硫化・硫化建染染料、建染染料の少なくとも1種を1〜40重量部含有するよう調整されていることを特徴とする請求項7記載の高輝度光源用NDフィルタ。   The black dye ink is a direct dye, an acid dye, a basic dye, a disperse dye, a reactive dye, a mordant / acid mordant dye, an azoic dye, a sulfur / sulfur vat dye, a vat dye with respect to 100 parts by weight of a dispersion medium and a solvent. The ND filter for a high-intensity light source according to claim 7, wherein the ND filter is adjusted to contain 1 to 40 parts by weight of at least one dye. 透明基材の表面に、金属微粒子インクの塗布層、黒染料インクの塗布又は金属微粒子インクと黒染料インクとの混合インクの塗布層を所定のパターンとなるように塗布する工程が、静電塗装、印刷、インクジェット印刷及び電子写真から選ばれた少なくとも1種の塗布方法により行われることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項記載の高輝度光源用NDフィルタの製造方法。   The process of applying a coating layer of a metal fine particle ink, a black dye ink or a mixed ink of a metal fine particle ink and a black dye ink in a predetermined pattern on the surface of the transparent substrate is electrostatic coating. The method for producing an ND filter for a high-intensity light source according to any one of claims 1 to 8, wherein the method is performed by at least one coating method selected from printing, inkjet printing, and electrophotography.
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