JP2008511433A

JP2008511433A - パターンを設置する方法および機器ならびにそのようなパターンを備える素子および装置

Info

Publication number: JP2008511433A
Application number: JP2007529115A
Authority: JP
Inventors: ウィールストラ，イトセン; デウォウデ−ウィンケル，ヨランダハーエスファン; ヨンフ，ヘリットイェーデ; フューフツ，リーン
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2004-09-03
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2008-04-17
Also published as: EP1796918A1; CN101014468A; US20080318008A1; WO2006025016A1

Abstract

本発明は、コーティング層がコーティングされた基板に装飾的なパターンを設置する方法および機器、そのようなパターンを有するコーティング層がコーティングされた表面を有する素子、ならびにそのような素子を備える装置に関する。この方法では、コーティング層に、レーザーアブレーション処理を利用してパターンが形成され、その後、レーザーアブレーション処理されたパターンに、インクが設置される。本発明による方法は、従来の方法に比べて、コーティングの性状に対する自由度が高い。

Description

本発明は、コーティング層がコーティングされた基板にパターンを設置する方法および機器に関する。また本発明は、そのようなパターンを有するコーティング層がコーティングされた表面を有する素子に関する。また、本発明は、そのような素子を備える装置に関する。

電気装置、音響機器およびビデオ機器のような多くの装置は、装飾的なまたは情報提供用のパターンを有する。例えば、装置のボタンには、そのボタンの機能に関する情報が提供されるとともに、メーカーロゴのような装飾的なパターンが設置される。

基板への装飾的なまたは情報提供用のパターンの設置は、通常の場合、パッド印刷技術で行われる。しかしながら、パッド印刷技術では、得られる印刷の品質および解像度は、パターンが設置される表面の性状に大きく依存するため、この技術は自由度が低い。

インクジェット印刷法では、より高い自由度が得られる。しかしながら、インクジェット印刷技術によって得られる解像度も、同様に、基板の性状により制約を受ける。高い解像度で印刷を行うためには、基板は、適正なインク吸収特性を有する必要がある。これは、インクジェット印刷技術の自由度をむしろ低下させることになる。多くの種類の基板には、適当な吸収特性を有さないものが多いため、設置されたインクが表面を伝って好ましくない「たれ」を作り、結果的に、比較的解像度が低く不鮮明なパターンが得られる。従って、これらの印刷技術では、ある不適当な基板、特に、着色ラッカーのようなコーティング、およびプラスチックまたは金属の光沢仕上げには、高解像度でパターンを設置することはできない。

既知の印刷技術の別の問題は、印刷パターンの機械的な耐久性が乏しいことである。例えば、よく使われる装置のあるボタンに印刷された情報は、ボタン表面からすり減ってしまう傾向にある。

本発明の目的は、コーティング層がコーティングされた表面に、比較的高解像度で、耐久性があり、既知の方法に比べて、コーティングの性状に対してより自由度の高いパターンを設置するための方法を提供することである。

本発明では、コーティング層がコーティングされた基板にパターンを設置する方法であって、
A）前記コーティング層に、前記パターンをレーザーアブレーション処理するステップと、
B）前記レーザーアブレーション処理されたパターンに、インクを設置するステップと、を有する方法が提供される。レーザーアブレーション処理によって、インクを含む高解像パターンが提供されるとともに、インクの「たれ」が回避され、コーティングの性状に関わらず、高解像度が維持される。従って、本発明の方法により、インクの「たれ」および「にじみ」が生じやすいコーティング上にも、高解像パターンを得ることが可能となる。レーザーによってアブレーション処理される微細部においても、キャピラリ力によりインクが吸収される。また、パターンのインクは、コーティング層に埋設され、パターンは、コーティング層の上部に印刷されたパターンに比べて、より高い耐摩耗性を有する。さらに、インクは、化学薬品と接触しにくく、このため、通常の印刷パターンに比べて、耐久性がさらに向上する。

レーザーアブレーション処理は、基板から離れた位置にあるコーティング層の表面に設置されたコーティング層の区画に限定されることが好ましい。この場合、基板は、コーティング層により完全にコーティングされたままであり、インクは、基板とは接触しない。従って、この方法の際に、コーティング層によって基板が環境の影響から保護された状態が維持される。コーティング層のレーザーアブレーション処理される区画は、マルチレイヤコーティング層の上部層を有することが特に好ましい。マルチレイヤコーティング層において、上部層は、レーザーアブレーション処理に対して、特に適した特性を有するように選定され、これにより高品質のパターンが提供される。

コーティング層は、ゾルゲルコーティングを有することが好ましい。ゾルゲルコーティングのレーザーアブレーション処理によって、極めてシャープな切除パターンが得られ、高い解像度が得られる。融点を持たないシラン系材料で、ゾルゲルコーティングの主成分が構成されることが好ましい。通常、可溶解性コーティングを含むコーティング層は、解像度の点からは、好ましくはない。パターンの輪郭部でコーティング材料が溶融する、部分溶融が生じるためである。融点のないゾルゲルコーティングにより、シャープに切除されたレーザーアブレーションパターンが得られ、最適な形状の解像度が得られる。

本発明の好適実施例では、前記インクは、照射硬化性成分を有し、当該方法は、さらに
C）前記インクを設置した後、インク材料に照射を行うステップ
を有する。照射ステップを利用することにより、パターン内へのインクの制御された固定化が可能となる。照射は、いかなる種類の適当な照射であっても良く、これは、インク内の照射硬化性成分に依存する。照射処理は、例えば、赤外線を利用しても良く、これにより熱硬化性インクが硬化される。インクは、UV硬化性成分を有することが好ましく、照射処理には、UV線を利用することが含まれる。UVは、紫外放射線を表し、適当な成分の急速硬化が可能となる。多くの適切なUV硬化性成分が適用できる。

ステップB）では、インク材料は、マイクロドロップ法で、アブレーション処理されたパターン内に設置されることが好ましい。マイクロドロップ法では、パターンの正確な位置に、インクを高精度に分散させることが可能である。マイクロドロップ法は、インクジェット法を有することが特に好ましい。インクジェット法は、高速で、微少量のインクを高精度に設置することに適している。

本発明の好適実施例では、当該方法のステップは、共通の制御装置で実施される。通常の場合、共通の制御装置は、マイクロプロセッサを有し、この場合、当該方法の自動化が可能となり、当該方法を、制御された処理プロセスで高速で実施することが可能となる。

さらに、本発明では、本発明の前記いずれかによる方法を実施するための機器であって、基板のコーティング層に、パターンのアブレーション処理を行うレーザー手段と、前記アブレーション処理されたパターンに、インクを設置する塗布手段と、前記基板の位置を定める位置決め手段と、前記レーザー手段および前記塗布手段を駆動する制御装置と、を有する機器が提供される。そのような機器は、コーティング層がコーティングされた表面に、比較的高解像度で装飾的なパターンを設置することに適しており、従来の方法に比べて、コーティング性状に対して、より高い自由度を有するようになる。当該機器では、自動化された方法で、そのようなパターンを設置することができ、制御された方法で、迅速な製造が可能になるという利点が得られる。当該機器は、スタンドアローン型の装置であっても良く、あるいは製造ラインに統合されても良い。また当該機器は、基板にコーティングを施工する手段のような、他の製造ステップ用の手段を有しても良い。

また制御装置は、位置決め手段を駆動することが好ましい。レーザー手段と塗布手段の最適な連携によって、より高速の製造が可能となる。

好適実施例では、さらに、当該機器は、照射手段を有する。これにより、パターンを充填する際に、放射線硬化性インクを使用することが可能となり、比較的迅速にパターン内にインクの固定化を行うことが可能となる。照射手段は、例えば、ランプまたはレーザー（通常の場合、レーザーアブレーション処理ステップで使用される切除処理用レーザーに比べて、低出力で作動する）を有する。照射手段は、UV光線手段を有することが好ましい。UV光線により、UV硬化性インクの迅速な硬化が可能となる。UV手段は、例えば、UVランプまたは低出力UVレーザーを有する。

塗布手段は、マイクロドロップヘッドを有することが好ましい。マイクロドロップヘッドは、アブレーション処理されたパターンに、正確な微少量のインクを供給することが可能である。また、マイクロドロップヘッドを正確に設置することも可能であり、これによりインクの流出量を最小限に抑制することが可能となる。マイクロドロップヘッドは、インクジェットヘッドであることが特に好ましい。インクジェットヘッドは、極めて少量のインクを供給し、これによりさらに高い精度が得られる。さらに、インクジェットヘッドでは、高いインク設置速度で操作を行うことができる。

また、本発明では、本発明による方法によって得られたパターンを有するコーティング層がコーティングされた表面を有する素子が提供される。そのような装飾的な素子は、高い耐久性を有するパターンを備えており、インクは、コーティング内に埋設されているため、化学的なおよび機械的な擦れに対する耐久性が高い。また、得られたパターンの解像度は、比較的高い。さらに、本発明による方法を使用することで、コーティング層の選定の際に、より大きな自由度が得られる。

好適実施例では、パターンは、基板から離れた位置にあるコーティング層の表面に設置されたコーティング層の区画に埋設される。基板は、コーティング層によって完全にコーティングされた状態のままであり、インクは、基板と接触しない。コーティング層のレーザーアブレーション処理された区画は、マルチレイヤコーティング層の上部層を有することが特に好ましい。マルチレイヤコーティング層では、上部層は、レーザーアブレーション処理に対して、特に適した特性を有するように選択され、高品質のパターンが得られる。

コーティング層は、ゾルゲルコーティングを有することが好ましい。ゾルゲルコーティングのレーザーアブレーション処理によって、極めてシャープな切除パターンが高解像度で得られ、大部分の他のコーティングは、パターンの極めて微細な細部には到達することができない。マルチレイヤコーティング層では、いくつかの材料層が積層されて、コーティングが構成され、少なくとも上部層は、ゾルゲルコーティング層であることが好ましく、この結果、最適な外観が得られる。

また、本発明では、本発明による方法によって得られたパターンを備えるコーティング層がコーティングされた表面を有する、少なくとも一つの素子を有する装置が提供される。この場合、素子上のパターンは、高い耐久性を有し、化学的なおよび機械的な耐摩耗性が向上するとともに、比較的高い解像度が得られる。特に、パターンは、例えば、装置の作動の際に、繰り返し押し付けられるボタンのような、機械的および／または化学的な繰り返し負荷の下で作動される装置に使用される素子に適用されても良い。

好適実施例では、装置は、電気シェーバーである。例えば、電気シェーバーのシェービングユニットには、本発明による方法で設置された、コーティングおよび装飾的なパターンが設置されても良い。シェービングユニットは、ひげを剃る際の（シェービング添加物、特に、プレシェーブおよびアフターシェーブトニック、泡ならびにオイルのような腐食性成分の有無に関わらず）、複数回の機械的および化学的な負荷に耐える。しかしながら、例えば、従来の印刷技術を用いてコーティングの上部に印刷されたパターンに比べて、その改善された耐久性のため、設置されたパターンは、保護される。

以下、実施例により本発明をより詳しく説明する
図1には、本発明による方法のレーザーアブレーションのステップを示す。図には、コーティング層2がコーティングされた基板1が示されている。切除用レーザー4、インクジェットヘッド5およびUV光源6を作動させる制御ユニット3を有する機器によって、本発明により、パターンが設置される。また、共通の制御ユニットは、コンベヤベルト、可調節クランプまたはロボットアームのような位置決め手段（図示されていない）によって、切除用レーザー4、インクジェットヘッド5およびUV光源6に対する基板1の位置を定める。これらの位置決め手段によって、基板表面のいかなる部分にも、パターンを設置することができる。この図では、切除用レーザー4により生じるレーザービーム7によって、コーティング層2の少なくとも一部のレーザーアブレーション処理により、被コーティング表面にパターンが設置され、結果的にギャップ8が得られる。この非限定的な例では、ギャップは、コーティング層2の上部表面から、基板1の上部表面に延伸している。ただし、コーティング層2の厚さの一部のみに延伸するような、より浅いギャップ8にアブレーション処理することも可能である。従って、基板1は、完全にコーティングされた部分を有しており、基板1には、環境側の悪影響に対して、一様の保護が可能となる。一方、レーザーアブレーションによって形成されたギャップ8は、コーティング層2を超えて、基板1内部にまで延伸しても良く、この結果、より深いパターンが得られ、耐久性がさらに向上する。

図1bには、レーザーアブレーションパターン内にインクを設置するところを示す。参照符号は、図1aの符号と対応する。ここで、インクジェットヘッド5’は、制御ユニット3’により誘導され、レーザーアブレーションギャップ8’上に、正確に位置決めされている。ギャップ8’には、インクジェットヘッド5’によって設置されるUV硬化性インクの微小液滴9が充填される。液体充填インク10は、平滑な表面を得るため、コーティング層2’の上部表面のレベルにまで設置される。

図1cには、UV放射線硬化性インクの硬化処理を示す。参照符号は、図1aおよび1bの符号と対応している。制御ユニット3”は、UV光源6を、UV硬化性インク10”が充填されたレーザーアブレーションギャップ8”の上部に誘導する。UV放射線は、UV硬化性インクを迅速かつ正確に硬化させる。制御器3”は、処理プロセスを迅速に行うため、基板1”の異なる領域で、切除用レーザー4”、インクジェットヘッド5”およびUV光源6”を同時に作動させる。また、処理プロセス製造速度を最適化させるため、より遅い作動ユニットの数は、最も速い作動ユニットの数よりも多い。例えば、本発明による方法を実施する機器は、レーザーアブレーションステップを極めて迅速に行うことのできる一つのレーザーと、比較的ゆっくりと、アブレーション処理されたパターンにインクの設置を行う複数の、例えば3つのインクジェットヘッドを有しても良い。

図2には、マルチレイヤコーティング41を有する基板40に設置された各種パターンを示す。マルチレイヤコーティング41は、3つの積層されたコーティング層を有する：基板40に設置されたグランド層42、グランド層42の表面に設置された中間層43、および中間層43を被覆する上部層44である。これらの層42、43、44は、別個のコーティングステップで、基板40に設置される。この例では、任意の3種類の層状コーティング41が選定されているが、この例を変更して、一つの層状コーティング、2つの層状コーティング、または3以上の層を有するコーティングなど、いかなるコーティングを設置しても良いことは、当業者には明らかである。積層コーティング層41に設置される、いくつかの種類のパターンが示されている。第1のパターン45は、従来の方法によって、上部コーティング層44の上部に、単純にインクを印刷することにより設置される。この第1のパターンは、摩耗しやすい。本発明による第2のパターン46は、上部コーティング層44の厚み部分のレーザーアブレーションによって設置され、その後、インクが設置され、レーザーアブレーションギャップが充填される。第1のパターン45と比べると、この第2のパターン46は、耐久性が向上している。第3のパターン47は、複数の層（上部層44および中間層43の一部）にレーザーアブレーション処理されたギャップを示し、その後、ギャップは、一部のみがインクで充填される。従って、インク表面は、上部層44の表面より下方に位置し、その結果、改良された耐久性と、美的で魅力的な効果が得られる。第4のパターン48は、上部層44の下方に位置する。これは、中間コーティング層43およびグランドコーティング層42のレーザーアブレーション処理により得られ、レーザーアブレーションギャップは、上部コーティング層44が設置される前に、インクで充填される。従って、上部コーティング層44は、パターン48をシールし、改良された耐久性が得られる。パターン48が視認できるように、上部層は、少なくとも部分的に透明であることが好ましい。第5のパターン49は、例えば、コーティング層41を貫通して、基板40までレーザーアブレーション処理されたパターンであり、この結果、パターン49に改良された耐久性が得られる。最後のパターン50は、例えば、コーティング層41に部分的に埋設され、部分的に上部層44の表面から突出している。この結果、美しい視覚的効果が得られる。上部コーティング層44から突出したパターン部分は、繰り返し機械的負荷によって、摩耗しやすい傾向にあるが、それでも、コーティング層41に埋設されているパターン50の一部は、本発明による方法により提供される改良された耐久性の効果を享受するため、パターン50の耐久性は、維持される。

図3には、例えばmp3プレーヤのような携帯型メディアプレーヤ装置20を示すが、この装置には、本発明による方法を用いて、各種装飾的なおよび情報提供用のパターンが設置されている。メディアプレーヤ装置20には、いくつかの動作ボタン21と、入力および出力ポート22と、制御スクリーン23とが設けられている。動作ボタン21には、メディアプレーヤ装置20の作動の際に、繰りかえし負荷が加わるため、これらのボタンは、摩耗されやすい。全てのボタン21は、いかなる流行的な色のコーティングラッカーで仕上げられても良い。動作ボタン21には、これらのボタンの機能（例えば、よく知られた再生、停止／ポーズ、およびメニュースクロールボタン）を示すための、情報提供用の目印、表示および記印が設置される。これらの目印は、本発明による方法を用いて、濃淡インクを設置することにより得ることができる。本発明による方法の結果、情報提供用の目印、表示および記印が得られ、これらは、コーティングラッカーの上部に印刷された目印に比べて、より良好な耐摩耗性を有する。本願の装置20では、これらのボタンの繰り返し使用によって、ボタンの目印が消失してしまうという問題は生じない。また、レーザーアブレーションの利用により、目印の解像度は、顕著に向上する。さらに、コーティングラッカーまたは装置に使用可能な他の仕上げ処理の種類について、自由度が極めて高くなる。本発明による方法を用いて装飾されるメディアプレーヤ装置20の他の部品は、入力および出力ポート22の表示25、ならびにスクリーン23の境界26である。

図4には、電気シェーバー装置30を示す。特に、作動の際に、ユーザの肌と接する部分は、摩耗しやすく、さらにこの部分は、プレシェーブ剤およびアフターシェーブ剤のようなひげ剃り用添加物の影響に曝されやすい。シェーバー30のシェービングユニット31は、シェーバー30の外表面の全てにわたって広がる着色コーティング層によって、ひげ剃りの際に生じやすい、機械的なおよび化学的な繰り返し負荷から保護される。例えばメーカーロゴのような装飾的なパターン32は、本発明による方法を用いて、着色コーティング層の特定の部分に設置される。着色コーティング層内に埋設されたパターンの性状により、パターンは、その代わりに従来の印刷パターンが設置された場合、一般にパターンの擦れにつながるような、機械的な悪影響に対して、改善された耐久性を有する。本発明の方法を用いて設置されたパターン32の別の利点は、比較的高い解像度が、比較的容易に得られることである。繰り返し使用のため、同様に摩耗されやすい傾向にあるシェーバー装置30の他の素子は、動作ボタン33である。従って、動作ボタン33の表示も、同様に、本発明による方法を用いて設置される。

本発明の範囲は、ここに明確に示された実施例に限定されるものではないことは、当業者には明らかである。当業者にとって、本発明による方法、当該方法を実施する機器、ならびに当該方法の各種素子および装置への適用に際して、各種変更は容易である。

本発明による方法の概略図である。本発明による方法の概略図である。本発明による方法の概略図である。マルチレイヤコーティングを有する基板に設置された各種パターンを示す図である。本発明の方法により設置されたパターンを有する素子を備える装置を示す図である。本発明の方法により設置されたパターンを有する素子を備える別の装置を示す図である。

Claims

コーティング層がコーティングされた基板にパターンを設置する方法であって、
A）前記コーティング層に、前記パターンをレーザーアブレーション処理するステップと、
B）前記レーザーアブレーション処理されたパターンに、インクを設置するステップと、
を有する方法。
前記レーザーアブレーション処理は、前記基板から離れた位置にある前記コーティング層の表面に設置された前記コーティング層の区画に限定されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
前記コーティング層の前記レーザーアブレーション処理された区画は、マルチレイヤコーティング層の上部層を有することを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
前記コーティング層は、ゾルゲルコーティングを有することを特徴とする前記請求項のいずれか一つに記載の方法。
前記インクは、照射硬化性成分を有し、
当該方法は、さらに
C）前記インクを設置した後、インク材料に照射を行うステップ
を有することを特徴とする前記請求項のいずれか一つに記載の方法。
前記インクは、UV硬化性成分を有し、前記照射を行うステップは、UV光線を使用するステップを有することを特徴とする請求項4に記載の方法。
ステップB）において、前記インク材料は、マイクロドロップ法により、前記アブレーション処理されたパターン内に設置されることを特徴とする前記請求項のいずれか一つに記載の方法。
前記マイクロドロップ法は、インクジェット法を有することを特徴とする請求項7に記載の方法。
当該方法の前記ステップは、共通の制御装置によって実施されることを特徴とする前記請求項のいずれか一つに記載の方法。
前記請求項のいずれか一つに記載の方法を実施するための機器であって、
基板のコーティング層に、パターンのアブレーション処理を行うレーザー手段と、
前記アブレーション処理されたパターンに、インクを設置する塗布手段と、
前記基板の位置を定める位置決め手段と、
前記レーザー手段および前記塗布手段を駆動する制御装置と、
を有する機器。
さらに前記制御装置は、前記位置決め手段を駆動することを特徴とする請求項10に記載の機器。
さらに、照射手段を有することを特徴とする請求項10または11に記載の機器。
前記照射手段は、UV光線手段を有することを特徴とする請求項12に記載の機器。
前記塗布手段は、マイクロドロップヘッドを有することを特徴とする請求項10乃至13のいずれか一つに記載の機器。
前記マイクロドロップヘッドは、インクジェットヘッドであることを特徴とする請求項14に記載の機器。
パターンを有するコーティング層がコーティングされた表面を有する素子であって、
前記請求項1乃至9のいずれか一つに記載の方法によって得られる素子。
前記パターンは、前記基板から離れた位置にある前記コーティング層の表面に設置された前記コーティング層の区画に埋設されることを特徴とする請求項16に記載の素子。
前記コーティング層は、ゾルゲルコーティングを有することを特徴とする請求項17に記載の素子。
請求項16乃至18のいずれか一つに記載の素子を少なくとも一つ有する装置。
当該装置は、電気シェーバーであることを特徴とする請求項19に記載の装置。