JP2015505794A - 基板上顔料パターン形成 - Google Patents

Abstract

とりわけ、顔料の乾粒子のパターンが搬送層上に与えられる。乾粒子のパターンはセラミック基板の表面上に、セラミック基板上に恒久的パターンを形成するための乾粒子の焼付けに向けて、転写される。

Description

関連出願の説明

本出願は２０１１年１１月１８日に出願された米国特許出願第１３/３０００９６号による優先権を主張し、また２０１１年４月１３日に出願された米国特許出願第１３/０８６０７７号を併合する。両特許出願の明細書はそれぞれの全体が本明細書に参照として含められる。

本開示は基板上の顔料パターンの形成に関する。

本明細書に説明される基板上顔料パターン形成は、以下の態様、特徴及び実施形態の内の１つ以上を、及びその他を、特徴とする。

全般に、一態様において、顔料の乾粒子のパターンは搬送層の粘着性表面上に与えられ、乾粒子のパターンはセラミック基板の表面上に、セラミック基板上に恒久的パターンを形成するための乾粒子の焼付けに向けて、転写される。

実施形態は以下の特徴の１つ以上を有することができる。粘着性表面上に顔料の乾粒子のパターンを提供する工程は基板上に粘着性材料のパターンを形成する工程を含む。基板上に粘着性材料のパターンを形成する工程は材料をジェット射出する工程を含む。粘着性表面上に顔料の乾粒子のパターンを提供する工程は表面上の粘着性材料パターンに顔料の乾粒子を付着させる工程を含む。セラミック基板の表面上に顔料の乾粒子のパターンを転写する工程はパターンをセラミック基板に近接させるかまたは接触させる工程を含む。セラミック基板は、パターンがセラミック近傍に近接しているかまたは接触しているときに、周囲温度より高い温度を有する。セラミック基板は８０℃と１２０℃の間の温度にある。搬送層の粘着性材料上に第２の顔料の第２の乾粒子のパターンが提供される。乾粒子のパターンは第２の顔料の第２の乾粒子のパターンが提供される前に固定される。セラミック基板の移動は、正確な位置合わせを達成するため、搬送層の移動に整合される。セラミック基板の移動は、基板上のパターンと第２のパターンの正確な位置合わせを達成するため、搬送層の移動と整合される。パターンは搬送層上の複数の同等のパターンを含む。搬送層上の複数の同一パターンの間隔は同一パターンがその上に転写されるべき複数のセラミック基板の間隔に一致するように制御される。パターンは搬送層上の複数の一意的パターンを含む。搬送層上の複数の一意的パターンの間隔は複数の一意的パターンがその上に転写されるべき複数のセラミック基板の間隔に一致するように制御される。乾粒子のパターンを転写する工程は搬送層からパターンを離脱させるために乾粒子のパターンを加熱する工程を含む。粘着性材料はワックスを含む。パターンの転写中、セラミック基板は加熱されない。第２の顔料の乾粒子のパターンが第２の搬送層の粘着性表面上に提供される。搬送層及び第２の搬送層は搬送層の幅に沿って搬送層の幅のオーダーの距離で隔てられる。乾粒子は８μｍと２０μｍの間の直径を有する。乾粒子は５μｍと８μｍの間の直径を有する。乾粒子は０.５μｍと５μｍの間の直径を有する。

全般に、一態様において、顔料の乾粒子のパターンは搬送層の粘着性表面上に与えられ、乾粒子のパターンは硬質基板の表面上に、硬質基板上に恒久的パターンを形成するための乾粒子の処理に向けて、転写される。

実施形態は以下の特徴の１つ以上を有することができる。硬質基板は、石質タイル、スレートタイル、金属タイル及びセラミックタイルの内の少なくとも１つを含む。粘着性表面上に顔料の乾粒子のパターンを提供する工程は表面上に粘着性材料のパターンを形成する工程を含む。表面上に粘着性材料のパターンを形成する工程は材料をジェット射出する工程を含む。粘着性表面上に顔料の乾粒子のパターンを与える工程は表面上に粘着性材料のパターンに顔料の乾粒子を付着させる工程を含む。硬質基板の表面上に乾粒子のパターンを転写する工程はパターンを硬質基板に近接させるかまたは接触させる工程を含む。第２の顔料の第２の乾粒子のパターンは搬送層の粘着性材料上に与えられる。硬質基板の移動は、正確な位置合わせを達成するため、搬送層の移動と整合される。硬質基板の移動は、基板上のパターンと第２のパターンの正確な位置合わせを達成するため、搬送層の移動と整合される。乾粒子のパターンを転写する工程は搬送層からパターンを離脱させるために乾粒子のパターンを加熱する工程を含む。粘着性材料はワックスを含む。第２の顔料の乾粒子のパターンが第２の搬送層の粘着性表面上に提供される。搬送層及び第２の搬送層は搬送層の幅に沿って搬送層の幅のオーダーの距離で隔てられる。全般に、一態様において、転写装置は、顔料の乾粒子のパターンを一時的に保持するための第１の表面、顔料の乾粒子のパターンがその上に転写される基板を支持するための第２の表面及び顔料の乾粒子のパターンを基板上に転写させるために第２の表面に対して第１の表面を移動させるためのコンベアを有する。

実施形態は以下の特徴の１つ以上を有することができる。コンベアは、位置合わせを達成するため、第２の表面の移動を第１の表面の移動に整合させる。第１の表面からパターンを離脱させるために乾粒子のパターンを加熱するためのヒータ。第２の顔料の乾粒子のパターンを保持するための第３の表面。第１の表面と第３の表面は第１の表面の幅に沿って第１の表面の幅のオーダーの距離で隔てられる。

全般に、一態様において、プリンティングシステムは、そのような転写装置、第１の表面上に粘着性材料のパターンをジェット射出するためのインクジェットヘッド、粘着性材料のパターンに対応する顔料の乾粒子のパターンを形成するために粘着性材料のパターン上に顔料の乾粒子を付着させるためのアプリケータ、顔料の乾粒子のパターンを基板上に恒久的に焼き付けるためのキルン及び焼付けのために顔料の乾粒子を載せている基板をキルンに中継搬送するためのコンベアを備える。

全般に、一態様において、処理ラインは、基板が熱生地タイルを含む、そのようなプリンティングシステムを備え、プリンティングシステムは第２の表面上に複数の熱生地タイルを受け取ることができる。

全般に、一態様において、物品は、ワックス、グルー、エポキシ樹脂及び接着剤の内の少なくとも１つのジェット射出パターン、及びジェット射出パターンに保持された顔料の乾粒子を載せているセラミック基板を含む。

上記及びその他の特徴及び態様、及びそれらの組合せは、機能を実施するためのシステム、コンポーネント、装置、方法、手段または工程、及びビジネスを推進するための方法として、またその他の態様で、表すことができる。

その他の特徴、態様、実施形態及び利点は説明及び特許請求の範囲から明らかであろう。

図１はプロセスラインの略図である。 図２Ａは顔料転写ステーションの部分領域の簡略な側断面図である。 図２Ｂは顔料転写ステーションの部分領域の簡略な側断面図である。 図２Ｃは連続ステージにおけるベルトの略図である。 図２Ｄは顔料転写ステーションの部分領域の簡略な側断面図である。 図２Ｅは顔料転写ステーションの部分領域の簡略な側断面図である。 図２Ｆは粘着性材料の状態の簡略なグラフである。 図３はフローチャートである。 図４Ａは顔料転写ステーションの部分領域の簡略な側断面図である。 図４Ｂは顔料転写ステーションの部分領域の簡略な側断面図である。 図５は顔料転写ステーションの部分領域の簡略な側断面図である。

発明者等の議論において、発明者等は用語「ジェット射出」を広く、例えば、ドロップオンデマンドシステムを含む、液体のオリフィスからの及びターゲット上へのいかなる強制射出も含めるために、用いる。発明者等は、いかなる種類のターゲット上にも、既存の及び将来開発され得るものを含む、広汎なインクジェットシステム及びインクジェットシステムの一部であるインクジェットヘッドを、これらには限定せずに、含めることにしている。

発明者等が用語「粘着性」を用いる場合、発明者等は広く、例えば、材料または表面の、乾顔料の（いかなる径の、ただし大粒子を含む）粒子のような、実質的に乾燥した粒子を、そのような粒子を接触させた場合に、材料または表面による保持を可能にするいかなる特性も含める。粒子は、例えば外力の影響の下にあるときに非粘着性表面に粒子が保持され得なければ、実質的に乾燥している。

発明者等が用語「粘着性材料」を用いる場合、発明者等は粘着性状態にあるいかなる種類の材料も指している。粘着性材料は、あるときは粘着性であり、他のときには粘着性でないことがあり得る。そのような材料に対し、材料の全体的性質、温度、湿潤度及び化学的状態のようなその他の特性、及び広汎な他の特性は、ある特定の時点に材料が粘着性であるか否かにかかわらず、決定することができる。粘着性材料には、例えば、非固体状態にあるときの、在来型または非在来型のワックスを含めることができる。粘着性材料はラテックス及びグルーも含む。一般に、粘着性材料には、例えば、いかなる接着剤、エポキシ樹脂、ガム、ポリマー、ゴム、（溶剤を含むいずれかの形態の）塗料及びワニス（顔料を含まない塗料）も含めることができる。グルーの例には、コラーゲンベース動物グルー、植物ベースグルー、溶剤タイプグルー、及び合成のモノマーグルー及びポリマーグルーがある。

発明者等が用語「相変化」材料を用いる場合、発明者等は広く、例えば４０℃〜２００℃の範囲の温度において、例えば固体から液体への可逆相変化を受けるいかなる材料も含めることにしている。相変化材料には、例えば、在来型または非在来型のワックスがあり、またそのような可逆相変化を受ける（ワックスと呼ばれるか否かにかかわらず）いかなる他の材料もある。他の温度及び他の温度範囲において相変化を受ける材料も含めることができる。相変化材料はその相の１つ以上にある間または相間遷移状態にあるときに粘着性になり得る。例えば、相変化材料が液相にあるとき、材料は粘着性になり得る。材料は液相と固相の間の遷移状態にあるときにも粘着性になり得る。一般に、発明者等が材料の固相に言及する場合、発明者等は粘着性ではない相を意味している。しかし、固相において、材料が粘着性であるときに材料に保持された粒子は材料に載ったまま材料に保持され続け得る。発明者等が用語「ワックス」を用いる場合、発明者等は単一のワックスまたは任意の比率のいかなるワックス混合物も含む材料を含める。

発明者等は用語「粒子」を広く、例えば、１００ｎｍより十分下から数１００ｎｍ、亜での範囲の寸法（例えば、直径または最大直径）を有する材料のいかなる種類の要素も含めるために用いる。発明者等が大粒子に言及する場合、発明者等は広く、例えば、１〜１０００μｍの範囲（１〜２０μｍの間、１００〜５００μｍの間、５００〜１０００μｍの間）にある粒子を含める。粒子は、丸いか、不規則形状であるか、結晶であるか、平板様であるかまたは球形であり得る。

用語「顔料」は一般に１つまたは複数の色を付与する何かを指すが、本明細書において発明者等は広い意味で顔料を指し、広く、例えば、顔料がその上に被着される（ある場合には後に焼き付けられる）基板に１つまたは複数の色及び、例えば、（無色を含む）可視または触感性または保護または仕上げの性質または品質を与える、いかなる種類の材料も含めることにしている。いくつかの場合、顔料は「土質顔料」と称され、これにより発明者等は、岩石及びその他の硬質材料のような、天然産物質から得られる含量を含めることにしている。発明者等が以下で論じるように、「顔料」は基板に色を与えることができるが、この用語を用いる発明者等の態様において「顔料」は、例えば、基板に付着されて焼き付けられると、（連続層、大規模または小規模のパターンまたは表面模様の）釉薬またはフリットのような、他の特性を与える粒子も含むことができるであろう。

発明者等は用語「プリント効果」を広い意味で、例えば、１つまたは複数の色、その他の可視、触感性、保護または仕上げの性質または品質を、可視であるか否かにかかわらず、また、とりわけ、（可視であれば）不透明、半透明または透明であるかにかかわらず、含めるために用いる。

一般的な「グラフィック用顔料」（例えば、紙または織布上の高解像度の凸版、オフセットまたはインクジェットであることが多い、多色のプリントに用いられる顔料）は直径が約１００ｎｍの粒子を有する。しかし、グラフィック用顔料を含有するインクにおいて、粒子は１００ｎｍより十分下から１μｍをこえるまでの範囲にわたる寸法を有し得る。（例えばセラミック基板上の印刷に用いられる）「セラミック顔料」は、平均で、さらに大きい粒子を有する。そのようなセラミック顔料の例には、μｍサイズの粒子を有する、微粉砕セラミック顔料がある。

用語「色」により、発明者等は、例えば、可視スペクトル及び不可視スペクトルにあるいかなる色も、また黒、白及びグレイスケールも、意味する。

発明者等は用語「基板」も広く、例えば、パターンまたは画像またはテキストがその上に転写されるいかなる加工物も含めるために用いる。時に、加工物はパターンまたは画像またはテキストがその上に配置されて焼き付けられるガラスまたはセラミックタイルまたはその他の物品である。しかし、加工物は、任意の形態、相、形状、寸法、重量、密度または構成にあるいかなる種類の材料とすることができるであろう。「セラミック基板」は、所定の形状にプレスされ、高温でベーキングまたは焼成される、１つ以上の粘土（例えば、赤粘土、白土、イライト質粘土及び／またはカオリン質粘土）と１つ以上の他の材料（例えば、砂、滑石、長石、方解石、ドロマイト及び／または石英）のいずれかの混合物とすることができる。

発明者等は用語「焼付け」を広く、例えば、粒子を溶融させて、冷却されると基板上に恒久的であるような硬質材料を形成する、素材を形成させるための、高熱の印加を含めるために用いる。いくつかの例において、焼付けはキルン内でおこる高温加熱を含む。高温加熱には、例えば５５０〜１３５０℃の範囲の温度までの加熱を含めることができる。例えば、釉薬掛けまたは絵付けのためのキルンは５５０℃と８００℃の間または５８６℃と７６３℃の間の温度で動作することができ、ガラス火入れのためのキルンは７５０℃から９５０℃の間、例えば７５７℃から９１５℃の間の温度で動作することができ、低温焼成セラミックのためのキルンは９５０℃から１２００℃の間、例えば９８１℃から１１５４℃の間の温度で動作することができ、中温焼成セラミックのためのキルンは１１００℃から１３００℃の間、例えば１１１２℃から１２５７℃の間の温度で動作することができ、高温焼成セラミックのためのキルンは１２００℃から１３５０℃の間、例えば１２１１℃から１３０５℃の間の温度で動作することができる。いくつかの例において、素材は粒子とは呼べないであろう何かから形成され、素材がそれから形成される何かには上述したばかりの温度範囲ほどの高温での加熱は必要ではないであろう。

発明者等は用語「固化」を、例えば、材料が液体から固体への相変化を受けるような、材料の冷却を含めるために用いる。冷却は、低温の周囲環境内に熱が放散されるにつれて自然におこることができ、あるいは冷却装置によって強制的におこさせることができるであろう。

用語「オリフィス」を用いる場合、発明者等は広く、例えば、ターゲットに向けて流体がそれを通してジェット射出される、流体通路の末端におけるいかなる開口も含める。

発明者等は用語「パターン」を広く、例えば、とりわけ、いかなる画像、デザイン、テキスト、グラフィックス、アレンジメントまたはアレイ、あるいはこれらの組合せも含めるために用いる。

ペーパープリンティングプロセスにおいては、極めて複雑なパターンにおいて広い色域を高解像度で（減色的に）つくりだすため、少数の異なる基本色のインクを重ね合わせることができる。ペーパープロセスインクは一般に透明であり、入射光は紙から反射され、見る人の目に至る途中で、重ね合わされたインク色の全てを通過する。透明インクはそれぞれのインクの色にしたがって反射光の波長を吸収する。ペーパープロセスインクの透明性により、広い色域を達成するためのインクの重ね合わせが可能になる。対照的に、セラミック顔料は（必ずではないが）一般に、不透明であり、最後に配置された顔料が、見ることができる色を決定する。

硬質表面基板には、セラミックタイル、金属タイル、石質タイル及びスレートタイルがある。いくつかの例において、セラミックタイル上に多色パターンをプリントするため、パターンを複数の領域に分割することができ、領域のそれぞれは完成タイル上に見えるべき少数の最終色の内の１つを示すであろう。一般に完成タイル上の最終色が多色の重ね合わせにより加色的に達成されることはないが、いくらかの色の重ね合わせは可能であり得る。

プリント工程のため、セラミックタイルは一般に処理ラインに沿い一連のプリントステーションを通して移動させられ、プリントステーションのそれぞれは、最終色が見えるべき（他の色がその上に配置される領域に重ね合わされても重ね合わされなくても差し支えない）領域を含むサブパターンにおいて、最終色の１つを有する顔料を配置することができる。それぞれのプリントステーションによるサブパターンの連続配置は、完成焼付けパターンが完成タイル上で申し分なく見えるように、慎重に位置合わせされなければならない。位置合わせの正確度は、連続するプリントステーション対の間の距離が大きくなるにつれて低下し得る。

セラミックタイル上の一般的なプリント工程において、それぞれのプリントステーションは、円筒形ドラム上に取り付けられたプレートを用いる代わりに、パターン付シリコーン層が２つのプーリーを巡って巻き付けられた長ベルト上を運ばれることを除き、輪転式グラビアペーパーブリンティングステーションに若干似た、アナログモードで動作する。基板に隣接する、プーリーの１つを巡って層が巻かれている場所の非常に近くのパターン付層のリセスに顔料の乾粒子が充填される。層の表面が、リセス内ではなく表面上にある粒子を除去するためにこすられる。ベルトがプーリーを巡って移動するにつれて、粒子がタイル上に移載される（落とされる）。リセスは、厚さが一般に１/１６インチ（１.５８７５ｍｍ）から１/８インチ（３.１７５ｍｍ）のベルトにある一連の深穴を形成する。穴の直径は一般にベルトの厚さの１倍から２倍をこえることはない。これらの穴のアスペクト比は乾粒子を、粒子がタイル上に移載される前に、ベルトに保持するに役立つ。ベルトは、ウエットインクの場合と異なり、移載の目的のためにタイルに実際に接触することはない。

製造業者は時にそのようなプロセスラインに沿って、インクをインクジェットからタイル上にデジタルに配置することができる、デジタルプリンティングステーションも備える。加色的高色域カラープリンティングを可能にするため、良好な位置合わせで、連続するデジタルプリンティングステーションにより多くの色を配置することができる。

完成タイル上に見えるべきいくつかの色に対し、焼き付けられたときに所望の色を示すように、顔料は比較的大寸の（例えば直径が、１μｍより大きいか、５μｍより大きいか、または８μｍより大きい）粒子の形態で与えられなければならない。このことは、例えば、金粒子をベースにし、完成タイルに赤色をプリントするために設計された、いくつかの顔料に当てはまる。

いくつかのプリント工程において、顔料は、インクを形成するため、液媒内またはワックスベース媒質内に懸濁したままでいるに十分に小さい粒子に粉砕される。インクをタイル上にパターンをなして配置し、次いで焼き付けることができる。アナログプリンティングステーションにおいては、特定の色をタイル上にプリントするため、シリコーン外周プレートをもつ輪転式グラビアドラムが用いられる。シリコーンプレートにはリセスまたは穴によるパターンがつけられる。インクは層に重ねて広げられ、表面上の余分のインクを拭き取るためにスキージーが用いられ、次いでドラムをタイルと接触させることによってインクがリセスから転写される。大粒子を含む顔料を有するインクでは、粒子が容易に沈降することができる。

図１に示されるように、発明者等が本明細書に説明している概念のいくつかの例において、プリント工程は、例えば、粘土、水及び土質材料を含む粉末混合物８で形成された、単体前駆体加工物１０の順次列上になされる。最終的に完成セラミックタイル２２になるであろう加工物は（例えば加工物をコンベア１５上で運ぶことができる）処理ライン１２に入る。前駆体加工物１０は、例えば５〜１２％の水を含有する湿生地タイル１３を得るため、前駆体加工物１０に約４００ポンド/平方インチ（２８.１２ｋｇ/ｃｍ^２）の圧力をかけるプレス１１を用いて処理される。湿生地タイル１３は一辺が７００ｍｍの正方形とすることができる。処理ライン１２に沿って、２００℃で動作している乾燥オーブン１７が湿生地タイル１３を受け取り、湿生地タイル１３を乾燥してタイル１９にする。タイル１９は、一時的に在庫２３に送られ（後に処理ラインに再投入される）か、あるいは装飾またはその他のプリンティングのために処理ライン１２に沿ってさらに送られ得る。装飾は第１の焼成の前または後に着けることができ、装飾を着ける工程及び焼成する工程のプロセスは数回繰り返すことができる。より高価なタイルは一般の４回以上にわたり様々に焼成され、一つながりの連続焼成はなされてはならない。いくつかの場合、タイルは一日に焼成及び装飾され、冷却されて保管され、さらに次の日に追加の装飾及び焼成によって処理され得る。

タイルまたはその他の加工物は、キルン内のベーキングまたは焼成プロセスを受ける前は「生地」と呼ばれることがあり、処理後は一般に「生地」と呼ばれることはない。発明者等が説明する基板上にパターンを転写するための方法及び装置は、例えば、生地タイル上にまたは、先に一回以上焼成した、タイル上にパターンを転写するために用いることができる。いくつかの例において、タイルが先に焼成済であり、再度装飾されている場合、タイルは一般に（先の処理工程によるかまたは意図的再加熱により）熱く、よってタイルに与えられる材料（例えばジェット射出された材料）は乾燥するであろう。

セラミックタイル装飾プロセス３７は、この例において、とりわけ、タイル１９に溝、パターン、画像、テキストまたは表面模様をつくるため、釉薬掛け、プリンティングまたはブラシの使用（またはこれらの組合せ）の内の１つ以上の工程を含む。

タイル装飾のプロセスにおける一工程として、フリット釉薬ステーション２５において、小ガラス粒子である、フリットがタイル１９上にフラッドコーティングされる（被着される）。フリット粒子はキルン２０内で焼成されてフリット釉薬になる。フリット釉薬はタイル１９をシールして、パターンのプリンティング及び他の装飾効果を受け入れることができる基板ユニット２２を形成するためのタイル上の光沢仕上げを与える。また装飾プロセスの一環として、１つ以上のインクジェットプリンティング（顔料移載）ステーション１４を備えるインクジェットプリンティングシステム２８においてインクジェットプリンティングがなされる。

図２Ａに示されるように、デジタルプリンティングステーション１４のいくつかの例において、材料２００（例えば相変化材料）がインクジェットプリンタ２９の一部である１つ以上のインクジェットヘッド１８のインクジェット１９５のオリフィス１９８からジェット射出される。材料２００は弾力のある閉ループベルト２０１（または図２Ｅに示されるようなドラム２９０）の露出表面１９９上にパターン２０２（すなわち基板ユニット２０上に見られるべき所望のパターン）にジェット射出される。

ベルト２０１は、この実施形態においては上下に垂直に配された２つの比較的直径が小さい（例えば、直径が１〜４インチ（２.５４〜１０.１６ｃｍ）の範囲の）プーリー２０９を巡って巻き付けられる（また、少なくとも一方のプーリー上でモーター２２０によって駆動される）。材料２００はインクジェットのオリフィスを出るときは粘着性であり得るか、あるいはオリフィスを出るときはより液相にあって、配置後、例えば温度が下がるにつれて粘着性になり得るであろう。例えば、材料２００は、インクジェットシステム内では温液相に維持され、ジェット射出されるときは液体であり、ベルトの表面に与えられると迅速に冷え、冷えるにつれて、固化する前に粘着性になる、ワックス基材を含むことができるであろう。

材料２００の温度の関数としての相変化を示すグラフである図２Ｆに示されるように、材料２００はインクジェットヘッド１８内では温度Ｔ_１に保たれる。この温度において、材料２００は温液相にあり、ジェット射出されるときは液相のままである。材料２００がベルト２０１上に射出された後、材料２００は急速にＴ_ｔまで冷える。この温度において、材料２００は粘着性である。材料２００はさらに冷えて温度Ｔ_０以下になることができ、この温度において材料は固化し、もはや粘着性ではない。

さらに一般に、ジェット射出された材料は冷却の代わりにＵＶ硬化させることができる。

配置場所２０３におけるベルト２０１の一セグメントの上面図である図２Ｃに示されるように、粘着性材料３００（発明者等は粘着性状態にある相変化材料を粘着性材料３００と称する）がパターン２０２をなして与えられ、所望のプリント効果を生じるであろう乾セラミック顔料２０３の粒子が、焼き付けられてしまうと、パターン２０２を有するベルト２０１の領域２０６に一様に与えられ得る。ジェット射出されたパターン２０２に配されたセラミック顔料の乾粒子の内の粘着性材料３００と接触した一部だけが保持される（無パターンの非接着性領域１９７には保持されない）。言い換えれば、パターン２０２の（図２Ｃに示される）境界２０６の先に緩く被着されたセラミック顔料２０３の粒子の一部２１５は粘着性材料３００に保持されず、（重力によって）落下するか、または別の手段でベルト２０１から除去されて、収集槽２０７に集められ、再使用されるかまたは廃棄される。

顔料の乾粒子が与えられた直後でパターンが基板ユニット２２に転写される前に、顔料の粒子をさらに確実に粘着性材料３００に埋め込むためにセラミック顔料２０３の粒子の保持領域２０４に機械的に圧力を印加するため、ローラー２０８（図２Ａ）を用いることができる。

一連の単一パターンのコピー、または一連の（連のそれぞれのパターンが一意的である可能性がある）異なるパターン２１１，２１３，２１５，２１７が、ベルトが２つのプーリーを巡って移動している間、ベルトに沿って連続する場所に配置される。連続するパターンのそれぞれの対の間の間隔２１９は基板の連続するユニット２２のそれぞれ対応する対の間の間隔２２１と整合するように慎重に制御される。ベルト上のそれぞれのパターンの位置も、システムの他のインクジェットプリンティングステーションによって配置されるであろう他の関連パターンとの位置合わせが正確であるように、慎重に制御される。

ベルトが移動するにつれて、それぞれのパターンは、順々に、対応する基板ニット２２の上面２２９に達する。この例ではベルトの最下位置２３０にある、この点において、ベルト上の粘着性材料に表面に埋め込まれたセラミック顔料２０３の乾粒子は基板ユニット２２の上面２３１と接触（またはほぼ接触）させられる。

ベルトが移動し続けるにつれて、連続する基板ユニットがその上で運ばれる、（図１に示されるコンベア１５の一部とすることができる）コンベア２３２もベルトと同期して方向２３２に移動される。図２Ａに示される例ではベルト及び該当基板ユニットが一緒に移動し、顔料のパターンが基板ユニットに転写される。

基板ユニットへの顔料パターンの転写は様々な態様で達成することができるであろう。図２Ａに示される例において、転写は、粘着性材料をさらに液相にして付帯する顔料パターンの基板ユニット２２の表面上への転写を可能にし、同時に、ジェット射出されたパターンを傷つけず、埋め込まれた顔料粒子を目的の場所に保持するに適する粘度を維持するように、粘着性材料を暖めることによって達成される。接着性材料の流動性が高くなりすぎて、先にジェット射出されたパターンを劣化させ得るであろうような、粘着性材料の過熱をおこさないように注意が払われなければならない。

図２Ｄに示されるように、いくつかの実施形態において、粘着性材料３００のパターン２０２を溶融させてベルト２０１から離脱させるのは基板ユニット２２からの熱である。パターン２０２がベルト２０１から完全に離れる前の中間状態において、粘着性材料３００の一部はベルトに付着したままであり、よってパターンを支持している粘着性材料のセグメントは熱基板ユニット２２とベルト２０１の間をブリッジする。粘着性材料を熱くするに必要な熱は様々な熱源から届くことができるであろう。図２Ａに示される実施形態においては、基板ユニットは乾燥オーブン１７（図１）を通過した約１００℃にある熱生地タイルとすることができる。他のタイプのプリンティングにおいて、乾燥オーブン１７からの熱生地タイルは一般にプリント工程前に強制冷却される。乾燥オーブン１７を通過した熱生地タイル上への直接プリントは、熱生地タイルを強制冷却する必要がなく、粘着性材料をベルト２０１から離脱させで熱生地タイル上に被着させるために別途に過熱する必要もないから、エネルギー節約に役立つ。熱生地タイルからの熱は粘着性材料３００を融かし、粘着性材料３００を随伴するセラミック顔料２０３の粒子とともにベルト２０１から離脱させる。

ベルト２０１は粘着性材料と埋め込まれた粒子の複合厚２４０より大きい間隙２３８で基板ユニット２２から隔てることができる。そのような構成においては、熱基板ユニットから立ち上る熱２４２が粘着性材料の溶融を生じさせ、重力が粒子パターンの基板表面上への落下を可能にする。いくつかの実施形態において、ベルトは、粘着性材料の溶融前に、埋め込まれた粒子の基板表面との接触をおこさせるに十分に基板表面に近づき得るであろう。

セラミック顔料２０３を含有しているパターン２０２が基板ユニット２２上に転写され、（意図されていれば）多色パターンを完成させるために他のプリンティングステーションにおいて基板ユニット２２の表面上に他のセラミック顔料の関連パターンが転写された後、基板ユニット２２は（おそらくは焼成に先立つ他の処理工程が行われてから）キルン２１（図１）内で焼成されるであろう。キルンは、粘着性材料２０２を蒸発または燃焼させるか、あるいはこれら２つを合わせて行わせることによって、粘着性材料をパターン付タイルから除去し、タイルの表面上に恒久的パターンを形成するために焼成されるべき二次元多色パターンを残す。このようにして、基板ユニット２２のそれぞれの露出された上面１６上に二次元パターン１５がつくられる。

一般に、いかなる粒径及び粒子形状も有するセラミック顔料２０３を用いることができる。与えられるいかなる顔料においても、粒子は恒久的パターンにおいて所望の色及び効果を達成するための範囲の粒径及び粒径分布を有することができる。そのような目的のため、粒子は一様な形状または様々な異なる形状及び形状分布も有することができる。例えば、（８μｍより大きい）大粒子または（１μｍより小さい）小粒子を有するセラミック顔料を用いることができる。

セラミック顔料の粒子を乗せている所望のパターンが基板ユニット２２上に転写された後、基板ユニット２２は、別のフリットを基板ユニット２２上に、いくつかの場合には選択的に、フラッドコーティングまたは被着することができる第２の釉薬掛けステーション２７を通過することができる。そのような釉薬は処理ラインにおいて先にプリントされた色に深みを加える。さらに、基板ユニット２２上に表面模様及びデザインを形成するために様々なタイプのブラシを必要に応じて用いることができる。

図３はセラミック基板上への顔料パターン被着に関わる工程のフローチャートを示す。工程１において、相変化材料２００のパターン２０２が、弾力性のある閉ループベルト２０１のような、搬送層の露出表面上に被着される。材料２００は冷えて粘着性材料になることができる。工程３０２において、セラミック顔料２０３の乾粒子が、パターン２０２の領域及び無パターン領域１９７のいずれも含む、搬送層の領域２０５に一様に（または、いくつかの場合には、及びいくつかの目的に対しては、非一様に）被着される。粘着性材料３００のパターン２０２を含む領域に被着されたセラミック顔料２０３の乾粒子は、セラミック顔料の乾粒子のパターンを形成するように保持される。パターン２０２の境界２０６の先に被着されたセラミック顔料２０３の乾粒子には粘着性材料による保持がなされない。その後、工程３０３において、乾粒子のパターンは基板ユニット２２の上面２２９上に転写される。工程３０１から３０３はセラミック基板上に異なるセラミック顔料の乾粒子を保持するための異なるパターンを被着するために繰り返すことができる。所望のパターンの全てがセラミック基板上に転写されると、工程３０４において、セラミック基板上に色またはその他のプリント効果の恒久的パターンを形成するため、乾粒子が焼き付けられる。

基板（例えばセラミックタイル）上に比較的高解像度を有する最終多色パターンを形成するため、複数のプリンティングステーションの複数のベルトを処理ラインに沿って極めて近接させて配置して、複数の単色パターンを相互に密に位置合わせして重ね合わせることができる。

図４Ａは、それぞれが直径４０５を有する２つの小直径プーリー２０９を巡ってそれぞれが巻き付けられたベルト２０１，３２１及び３２２を示し、それぞれのベルトのためのプーリーは垂直に上下に配置されている。プーリー２０９の直径が小さいことにより隣接するベルトを、異なる色のパターンの間の正確な位置合わせのために、相互に直径４０５と同等の距離４１５をおいて配置することが可能になる。

ベルト２０１は、粘着性材料３００がベルトの露出表面上に所望のパターンで被着された後に、第１の色（または他のプリント効果）を与えるためにセラミック顔料２０３の粒子を受け取る。熱基板ユニット２０２がコンベア２３２によってベルト２０１の下の位置に移動される。基板ユニット２２からの熱２４が粘着性材料３００を融かし、随伴するセラミック顔料の粒子をベルト２０１から離脱させる。重力が粒子パターンを基板ユニット２２に表面上に落下させる。

いくつかの実施形態において、それぞれのベルトは、粘着性材料の溶融の前に随伴粒子を基板の表面と接触させるに十分に基板の表面と近接させることができるであろう。基板ユニット２２は次いでコンベア２３２によってベルト３２１の下の位置（例えば最下位置）に移動される。材料２００をベルト３２１の露出表面３９９上にパターン３１０でジェット射出する別のインクジェットヘッド４１８が上部プーリーの上方及びベルト３２１の上方に配置される。パターン３１０は基板ユニット２２上に被着されるべき別の色（または他のプリント効果）に対する所望のパターンである。このプリント効果のためのセラミック顔料３０３の粒子はパターン３１０を含む領域及び無パターン領域を含むベルト３２１の露出表面３９９の領域４５０に一様に与えられる。パターン３１０を有する領域に被着された粒子だけが保持される。パターン３１０はベルト３２１に沿って下部プーリーの下の位置まで搬送され、基板ユニット２２と近接して配置される。同様の態様で、基板ユニット２２からの熱がパターン３１０をベルト３２１から離し、熱基板ユニット２２上に被着させる。パターン３１０は先に被着されたパターン４２９の上に少なくともある程度重なることができる。

同じプロセスが基板ユニット２２に第３の（または別の）色（または他のプリント効果）を与えるために繰り返される。パターン４２９及び３１０がその上に被着されている熱基板ユニット２２がコンベア２３２によってベルト３２２の下の位置に搬送される。材料２００の別のパターン３３０をジェット射出する第３のインクジェットヘッド４１９がベルト３２２の上方にある。パターン３３０は基板ユニット２２に被着されるべき第３の色（または他のプリント効果）に対する所望のパターンである。第３の色（または他のプリント効果）のためのセラミック顔料３０４の粒子はベルト３２２上のパターン３３０を含む領域及び無パターン領域を有するベルト３２２の露出表面上の領域に一様に与えられる。パターン３３０を有する領域に被着された粒子だけが保持される。パターン３３０はベルト３２２に沿って下部プーリーの下の位置まで搬送され、基板ユニット２２と近接して配置される。同様の態様で、基板ユニット２２からの熱がパターン３３０をベルト３２２から離し、熱基板ユニット２２上に被着させる。

図４Ｂは、単一ベルト３４０が熱基板ユニット２２上に多色パターン３６０を被着するために用いられる実施形態を示す。図４Ｃは図４Ｂの上部の拡大図である。特定の温度Ｔ_０より高温でのみ粘着性であり、固化すると（すなわち、Ｔ_０以下の温度においては）粘着性ではない材料２００を用いて、材料２００の第１のパターン３２１を、第１の色（または他のプリント効果）に対する顔料２０３の粒子がパターン３５１の領域及び無パターン領域のいずれも有する領域上に一様に被着される前に、ジェット射出することができる。ジェット射出されたパターン３５１はベルト３４０に沿って、ジェット射出されたパターン３５１の材料３５０をＴ_０より低温まで冷却して材料３５０を固化パターン３５２に変えさせる、冷却装置３１０の下の位置に搬送される。固化パターン３５２は先に被着された顔料２０３の粒子を随伴するが、パターン３５２が固化された後にパターン３５２上に被着された粒子は随伴しない。固化パターン３５２は第２のインクジェットヘッド４６８の下の位置に搬送され、材料３５０の第２のパターン３５３がジェット射出される。その後、第２の色の顔料３０３の粒子が、第２のパターン３５３，固化パターン３５２及び無パターン領域の１つ以上を有する領域に被着される。固化パターン３５２は第２の色の顔料３０３の粒子を保持することができないから、顔料３０３の粒子は第２のパターン３５３を有する領域だけに保持される。第２のパターン３５３を固化して第２の固化パターン３５４にした後、第３のパターン３５５に第３の色（または他のプリント効果）に対する顔料４０３の粒子を付加することで、プロセスを繰り返すことができる。固化パターン３５２及び３５４及び最後にジェット射出されたパターン３５５は次いでベルトによって最下端のプーリーの下の場所に移動される。

基板ユニット２２を搬送するコンベア４７０は矢印４７２及び４７３に示されるように双方向に動作させることができる。基板は、第１の固化パターン３５２が基板ユニット２２から出る熱によってベルト３４０から離される間は方向４７３に移動させることができる。方向４７３の基板の移動をともなうベルト３４０の反時計回りの移動により、ベルト３４０から離された第１の固化パターン３５２の基板ユニット２２上への被着が可能になる。第２の固化パターン３５４が第１の固化パターン３５２の上に重ねられるべきである場合、第２の固化パターン３５４が過熱されてベルト３４０から離されるときに、基板ユニット２２を第２の固化パターン３５４を受け取るに適する場所に配置するため、基板ユニット２２は逆方向４７２に駆動される。ベルト３４０は、基板ユニット２２の双方向運動の間、反時計回りの運動を続ける。電子プロセッサ４７１がコンベア４７０の移動を制御する。このようにして、基板ユニット２２上に多色画像をつくることができる。例えば、いくつかの実施形態において、ベルト３４０上の色顔料のそれぞれの被着後に余分の顔料を除去するため、真空システムを用いることができる。

処理ライン１２にはアナログシステムを備えることもできる。図５に示されるアナログプリンティングシステムにおいては、特定の色を有するパターンをタイル上にプリントするため、輪転式グラビアシリコーンベルト５０１が用いられる。プリントされるべきパターンはリセス５０２または穴でパターンが付けられたシリコーンベルト５０１を用いて与えられる。インク５０３がローラー５０４を用いてベルト５０１上に広げられ、インクがシリコーンベルト５０１のリセス内だけに存在するようにベルト５０１の表面上の余分のインクを拭き取るためにスキージー５０５が用いられる。リセス内のインクは次いでベルトからタイル５２２に転写される。

発明者等が説明したシステムは、処理ラインを下流に移動しているタイル上に、小粒子顔料及び大粒子顔料の比較的高解像度の多色パターンを提供することができる。広汎な他の可能性の内では、配置されるパターンを、１つ以上の色を有し、とりわけ、装飾、テキスト、画像またはグラフィックスを表す、いかなる可能なプリント効果も達成するためのパターンとすることができる。

動作が継続的に一方向である図４Ｂに示される実施形態においては、多色パターンの全体が転送ベルト３４０上に配置され、一度に全ての色が基板ユニット２２に転写される。

他の実施形態も添付される特許請求の範囲内にある。

８ 粉末混合物
１０ 前駆体加工物
１１ プレス
１２ 処理ライン
１３ 湿生地タイル
１４ インクジェットプリンティングステーション
１５ 二次元パターン
１６ 基板ユニット上面
１７ 乾燥オーブン
１８ インクジェットヘッド
１９ タイル
２０，２１ キルン
２２ 完成セラミックタイル
２３ 在庫
２７ 釉薬掛けステーション
２８ インクジェットプリンティングシステム
２９ インクジェットプリンタ
３７ タイル装飾プロセス
１９７ 非接着性領域
１９８ オリフィス
１９９ ベルトの露出表面
２００ 材料
２０１ ベルト
２０２，２１１，２１３，２１５，２１７ パターン
２０３ 配置場所
２０４ 顔料粒子保持領域
２０６ パターン境界
２０７ 収集槽
２０９ プーリー
２１９ パターン間隔
２２０ モーター
２３０ ベルト最下位置
２９０ ドラム

Claims (40)

1. 搬送層上の粘着性表面上に顔料の乾粒子のパターンを提供する工程、及び
   セラミック基板の表面上に前記乾粒子の前記パターンを、前記セラミック基板上に恒久的パターンを形成するための前記乾粒子の焼付けに向けて、転写する工程、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 粘着性表面上に顔料の乾粒子のパターンを提供する前記工程が、前記表面上に粘着性材料のパターンを形成する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記表面上に粘着性材料のパターンを形成する前記工程が、材料をジェット射出する工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 粘着性表面上に顔料の乾粒子のパターンを提供する前記工程が、前記表面上の粘着性材料のパターンに前記顔料の乾粒子を付着させる工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記セラミック基板の前記表面上に前記乾粒子の前記パターンを転写する前記工程が、前記パターンを前記セラミック基板に近接させるかまたは接触させる工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記パターンが前記セラミック基板に近接しているかまたは接触しているときに、前記セラミック基板が周囲温度より高い温度を有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記セラミック基板が８０℃と１２０℃の間の温度にあることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記搬送層上の粘着性材料上に第２の顔料乾粒子の第２のパターンを提供する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 第２の顔料の乾粒子の前記第２のパターンを提供する前記工程の前に、乾粒子の前記パターンを恒久化する工程を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 位置合わせを達成するため、前記セラミック基板の移動を前記搬送層の移動と整合させる工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 前記基板上の前記パターンと前記第２のパターンの位置合わせを達成するため、前記セラミック基板の移動を前記搬送層の移動と整合させる工程を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
12. 前記パターンが前記搬送層上の複数の同一パターンを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 前記搬送層上の前記複数の同一バターンの間の間隔が、前記同一パターンがその上に転写されるべき複数のセラミック基板の間の間隔に一致するように制御されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記パターンが前記搬送層上の複数の一意的パターンを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
15. 前記搬送層上の前記複数の一意的パターンの間の間隔が、前記複数の一意的パターンがその上に転写されるべき複数のセラミック基板の間の間隔に一致するように制御されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 乾粒子の前記パターンを転写する前記工程が、前記搬送層から前記パターンを離脱させるために乾粒子の前記パターンを加熱する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
17. 前記粘着性材料がワックスを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
18. 前記セラミック基板が前記パターンの前記転写中に加熱されないことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
19. 第２の搬送層上の粘着性表面上に第２の顔料の乾粒子のパターンを提供する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
20. 前記搬送層と前記第２の搬送層が前記搬送層の幅に沿って前記搬送層の前記幅のオーダーの距離で隔てられることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. 前記乾粒子が８μｍと２０μｍの間の直径を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
22. 前記乾粒子が５μｍと８μｍの間の直径を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
23. 前記乾粒子が０.５μｍと５μｍの間の直径を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
24. 搬送層上の粘着性表面上に顔料の乾粒子のパターンを提供する工程、及び
    硬質基板の表面上に前記乾粒子の前記パターンを、前記硬質基板上に恒久的パターンを形成するための前記乾粒子の処理に向けて、転写する工程、
    を含むことを特徴とする方法。
25. 前記硬質基板が、石質タイル、スレートタイル、金属タイル及びセラミックタイルの内の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
26. 前記粘着性表面がジェット射出された材料を含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
27. 粘着性表面上に顔料の乾粒子のパターンを提供する前記工程が、前記表面上の粘着性材料のパターンに前記顔料の乾粒子を付着させる工程を含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
28. 前記硬質基板の前記表面上に前記乾粒子の前記パターンを転写する前記工程が、前記パターンを前記硬質基板に近接させるかまたは接触させる工程を含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
29. 位置合わせを達成するため、前記硬質基板の移動を前記搬送層の移動に整合させる工程を含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
30. 乾粒子の前記パターンを転写する前記工程が、前記パターンを前記搬送層から離脱させるために乾粒子の前記パターンを加熱する工程を含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
31. 第２の搬送層上の粘着性表面上に第２の顔料の乾粒子のパターンを提供する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
32. 前記搬送層と前記第２の搬送層が前記搬送層の幅に沿って前記搬送層の前記幅のオーダーの距離で隔てられることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
33. 搬送装置において、
    顔料の乾粒子のパターンを一時的に保持するための第１の表面、
    顔料の乾粒子の前記パターンがその上に転写されるべき基板を支持するための第２の表面、及び
    顔料の乾粒子の前記パターンを前記基板上に転写させるため、前記第１の表面を前記第２の表面に対して移動するためのコンベア、
    を備えることを特徴とする搬送装置。
34. 前記コンベアが、位置合わせを達成するため、前記第２の表面の移動を前記第１の表面の移動に整合させることを特徴とする請求項３３に記載の搬送装置。
35. 乾粒子の前記パターンを前記第１の表面から離脱させるために前記パターンを加熱するためのヒータをさらに備えることを特徴とする請求項３３に記載の搬送装置。
36. 第２の顔料の乾粒子のパターンを保持するための第３の表面をさらに備えることを特徴とする請求項３３に記載の搬送装置。
37. 前記第１の表面と前記第３の表面が前記第１の表面の幅に沿って前記第１の前記幅のオーダーの距離で隔てられることを特徴とする請求項３６に記載の搬送装置。
38. プリンティングシステムにおいて、
    請求項３３に記載の搬送装置、
    前記第１の表面上に粘着性材料のパターンをジェット射出するためのインクジェットヘッド、
    粘着性材料の前記パターンに対応する顔料の乾粒子のパターンを形成するために粘着性材料の前記パターン上に前記乾粒子を付着させるための、顔料の乾粒子のアプリケータ、
    前記基板上に顔料の乾粒子の前記パターンを恒久的に焼き付けるためのキルン、及び
    顔料の前記乾粒子を載せている前記基板を焼付けのために前記キルンに移動させるためのコンベア、
    を備えることを特徴とするプリンティングシステム。
39. 処理ラインにおいて、
    請求項３８に記載のプリンティングシステム、
    を備え、
    前記基板が熱生地タイルを含み、
    前記第２の表面上の複数の前記熱生地タイルを前記プリンティングシステムが受け取ることができる、
    ことを特徴とする処理ライン。
40. 物品において、
    ワックス、グルー、エポキシ樹脂及び接着剤の内の少なくとも１つを含むジェット射出されたパターン、及び
    前記ジェット射出されたパターンに保持された顔料の乾粒子、
    を載せているセラミック基板を含むことを特徴とする物品。

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