JP2018502806A - ガラスでできた反射体ベース上に反射体を制作する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ガラスでできた反射体主要部上に反射体を作る周知の方法に関する。金属含有塗布流体は、塗布表面上に塗布されて、ガラス軟化温度より下の温度で燃焼処理を受けて、これにより反射体層を形成する。本発明の目的は、周知の方法に基づいてランプ、照明器具、または別々の反射体コンポーネント上に反射体を作る方法を提供することである。指定の層厚を有する反射体層は、再生可能な方法で、かつ堅い許容度によって堆積することができ、きれいなエッジが印刷版等なしで作られることができる。本発明によれば、これは、インクジェット技術を用いた非接触方法における塗布流体を塗布することによって達成される。塗布流体は、複数のノズルを備えてそして塗布表面に対して少なくとも移動平面において移動可能である印刷ヘッドによって移動され、塗布流体は、圧力下でそしてノズルから吐出される液滴の形で印刷ヘッドによって塗布表面上に吹き付けられる。【選択図】なし

Description

本発明は、金属含有塗布流体が塗布表面上に堆積されて、ガラスの軟化温度より下の温度で燃焼処理を受ける、金属含有（特に貴金属含有）反射層を有する塗布表面の領域に設けられる、湾曲面を有するガラスでできた反射体ベース上に反射体を制作する方法に関する。

反射する金属から作られる機能層は、ランプ、光源、または別々の反射体コンポーネント上に堆積される。ここで、反射体コンポーネントは、光源において用いられる要素または光放射を反射する他の装置である。適切な反射体材料は、それぞれのスペクトル範囲によるそれらの反射率に基づいて、例えば、金、銀、銅、アルミニウムである。

特許文献１から、この一般的なクラスの方法は、前照灯反射体を製作するために知られている。ここで、金属含有ペーストから作られたほぼ５μｍ厚の層が、ガラスでできた反射体ボディの凹状内側上にパッド印刷方法によって堆積される。反射体ボディは、ほぼ５５０℃の軟化点Ｔｇを有する高温ガラスを備える。ペーストは、粘着のためのガラス形成剤からレジネートの低添加物（〜１％）を有するファットオイルにおけるプラチナまたは金のレジネートの溶液を含む。堆積したレジネート層を有する反射体ボディは、炉内で５００℃周辺の温度にもたらされる。この熱処理の間、金レジネートは、金属的な金および樹脂酸に分解する。そしてそれは、高い燃焼温度によって、ペーストの他の成分のように次々に揮発される。ほぼ０．１μｍの厚みを有する薄い金属反射層は、反射体ボディ上に残る。これは腐食に抵抗する。その結果、塗布層は、腐食からの保護を必要とされない。

パッド印刷方法において、印刷ペーストは、シリコーンゴムでできた弾性パッドによって印刷ブロックから印刷目的へ移される。

この方法の代わりに、反射体を製作する目的で、燃焼されることができる貴金属レジネート層を堆積させるために、テンプレートまたはスクリーン印刷方法も、一般的である。スクリーン印刷のために、印刷ペーストは、印刷目的上に微細メッシュファブリックによるゴム・スキージによって堆積する。そして、ファブリックのメッシュ開口は、ペーストがテンプレートを通過してはならない位置でしみ通らない。

上記の印刷方法は、先に印刷ブロックの複雑な製作または印刷ペーストの正確な移送のためのテンプレートを必要とする。この不利な点は、ペーストがそれに塗られるかまたはそれにスプレーされるデポジション法によって回避される。適切な金および他の貴金属レジネート組成物のためと同様に、ＩＲエミッタの赤外線反射ライニングの製作のためのこれらの手順は、例えば、特許文献２に記載されている。

しかしながら、これらの方法では、定義された輪郭および端部と同様に、貴金属含有ペーストの指定の層厚を再現的に維持すること、および２ｍｍ未満の小さい構造を製作することは、困難である。しばしば、ビード、まっすぐでないプロファイル、スプレーおよび液滴アーチファクトが観察される。そしてそれは、複雑な再加工処理を必要とする。過剰分注、滴下、オーバースプレー、浪費、および再加工に起因する通常高価なペーストの損失は、高い材料費に至る。

特に、貴金属の使用は、不正確な分注、消費量の変化、高い損失、ならびに残りの材料の監視の組合せを悪化させる。このように、特定の製品または注文に正確な消費を割り当てることは、不満足な方法においてのみ可能である。窃盗の監視および防止も、不満足な方法においてのみ可能である。

独国特許出願公開第３５３０８７３Ａ１号 独国特許第１５４０７４０号

したがって、本発明の１つの目的は、ランプ、光源、または別々の反射体コンポーネント上に反射体を作る方法を提供することである。そしてそれは、堅い許容度で再生可能な方法において指定の層厚を有する反射体層を堆積させること、ならびに印刷ブロック等のないきれいなエッジを生成することを可能にする。特に、貴金属の損失は最小化されなければならない。そして、材料流れの近い監視およびオーダー関連のトラッキング、および個々のオーダーまたはワークピースに対する消費の配分は、より単純にならなければならない。

最初に言及されるタイプの方法から始めて、この目的は、塗布流体の堆積がインクジェット技術によって非接触方法を用いて進行し、塗布流体は、複数のノズルを備えてそして塗布表面に対して少なくとも移動平面において移動可能である印刷ヘッドによって移動され、塗布流体は、圧力下でそしてノズルから現れる液滴の形で印刷ヘッドによって塗布表面上に吹き付けられる、本発明によって達成される。

本発明による方法において、反射する表面層を作るための金属含有塗布流体は、インクジェット技術によって堆積される。ここで、移動可能であり、したがって、コンピュータおよびプログラム制御された方法を用いて塗布表面に沿った平面において少なくとも位置決め可能である、１つ以上の産業用印刷ヘッドを備えるプリンタが、用いられる。

印刷ヘッドの各々は、塗布流体用の貯蔵部に流動的に接続していて、１つ以上の平行列に位置する複数の出口ノズルを備える。出口ノズルの各々は、ノズル開口が開閉されるという意味で個々に好ましくは制御されることができる。ノズル開口が開くときに、金属含有塗布流体は、液滴および非接触方法を用いて指定されることができる圧力で、塗布されるべき表面上に供給される。

ここで、塗布表面は、印刷ヘッドと関連して移動する。ノズルの相対的な移動および制御の速度および方向に応じて、堆積プロセスは、金属含有塗布流体が表面上に指定されたパターンで印刷されるように制御される。この構成は、単純で完全な表面層の堆積だけでなく、例えば個々の（表面接触または非接触）層領域から構築される構造の堆積も許容する。

塗布流体は、次いで乾燥され、燃焼され、そしてミラー反射する反射層に変換される。燃焼プロセスの間、有機分は、空気による酸化によってガスに変換されて、ガラスに対して良好な粘着性を有する閉じた金属層の完全な架橋結合および形成を作る。

インクジェット技術は、塗布流体の適応力のあるそして微細要素の堆積を可能にする。その結果、電気回路の部分である構造、または伝送（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）と反射領域との間の段階的移行（ｇｒａｄｕａｌ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）を有する、またはさもなければ、例えば、ランプの内部を調べるためのウインドウとして使われることができる反射表面における非反射領域さえ有する構造は、都合よく作られることができる。

欠陥をコーティングして、初めで言及される技術で起こるものが回避されるように、印刷マスク、テンプレート、または印刷ブロックの事前の制作は必要とされない。方法の１つの特別な利点は、層を制作するために必要とされる金属の量は、指定されたそして最適の結果が再生可能なそして理解可能な方法において達成されるようにセットされることができるということである。ここでの最適の結果は、材料の最少の使用をともなう高反射率を意味する。

塗布流体は、好ましくは基本的な形の金属または複数の金属を含む。

これは、磨かれた、反射面の製作を単純化する。有機金属インクでは、金属は、錯化合物（例えば塩素化合物による錯体の金）において存在する。他の適切な金属は、反射が生じる波長範囲に応じて、または層の他の機能が所望である（例えば、良好な電気伝導率）、特に、アルミニウム、銅、または銀である。

コーティングが１０〜３０ｍＰａ．ｓの範囲の粘性を有する場合、それは効果的であると判明した。

この塗布流体の流れの挙動は、
（ｉ）インクジェット技術によって印刷されることになり、
（ｉｉ）塗布されるガラス質の表面に対して良好な湿潤を生じて、そして、
（ｉｉｉ）容易に流れ落ちないかまたは液滴を形成しない、
ような特性を有するためにつくられる。

塗布表面と印刷ヘッドとの間の相対的な移動は、塗布表面に沿った印刷ヘッドのプログラム制御された移動によって、または印刷ヘッドに沿った塗布表面の変化によって、または両方のタイプの移動の組合せによって、実現される。

特に、塗布表面と印刷ヘッドとの間の相対的な移動が印刷ヘッドに沿った反射体ベースの並進移動から成る場合、細長い円筒状プロファイルの塗布のために、それは効果的であると判明した。

ここで、複数メートルの長さを有することができる塗布表面を有する変位ユニット（例えば、コンベヤーベルト）によって、塗布されるコンポーネントは、印刷ヘッドに沿って案内される。ここで、印刷ヘッドは、軸方向において静止される。それは円周方向においておよび／または半径方向において移動することができる。

最も単純な場合、反射体ベースは、シリンダとして設けられる。そして、塗布表面は、シリンダの部分的な円周を通じて延びる外部表面の縦長片である。そして、印刷ヘッドは、６０°の角度の部分的な円周を通じて塗布流体を堆積するために、好ましくは９０°の角度の部分的な円周のために、設計される。

丸いプロファイルの１８０°の角度をカバーする層を生成するために、２〜３の印刷ヘッドがそれに応じて使用される。そのノズル出口平面は、９０°以下の角度を囲む。

出口ノズルのパターンは、通常矩形の設計を有する。そして、複数のノズルは、１つの列においてまたは２〜３の列において配置される。印刷ヘッドはそれに応じて短辺および長辺を有する。したがって、小さい曲率半径（例えば５ｍｍ）を有する丸いまたは複雑な形状の表面のためにさえ、コーティングの所望の高い均一性を確実にすること、およびきれいな、くっきりした、そしてオーバースプレーのない端部を製作することは、可能である。細長いプロファイルを印刷するために、１または複数の印刷ヘッドは、それらの長辺側がプロファイルの長手軸方向に対して横に配置される。

ここで、塗布される縦長片が２０〜６５ｍｍの範囲の幅を有する場合、それは効果的であると判明した。

最も単純な場合、反射体ベースは、赤外線エミッタのランプバルブとして作られる。それは、例えば、丸い、卵円の、またはポリゴン横断面を有する、あるいは特殊な形状（例えば、いわゆる双子管）のチューブとして作られる。それは、好ましくは石英ガラスまたは硼珪酸ガラスで作られる。

ノズルが共通の出口平面に位置する出口開口を有して、５〜１０ｍｍの範囲の距離が出口平面と塗布表面との間にセットされる手順は、好ましい。

この範囲の距離を維持することによって、塗布流体のオーバースプレーは、湾曲面にとってさえ主に回避されることができる。

塗布流体による塗布表面の最小の範囲が算出されて、塗布流体の塗布がプログラム制御される場合、それは有利であるとさらに判明した。その結果、最小限の範囲に基本的に対応する表面被膜率が製作される。

塗布流体の堆積は、金属が一様な表面被膜率を生じるように、このように制御される。そして、最小限の表面被膜率は、まだ実行される変換後の反射体層のための最小限の伝送および材料費のための最適性を生じる。

ガラス上の塗布流体の層厚は、２０μｍと４０μｍとの間の範囲に好ましくはある。例えば、個々のノズルの流量を（液滴を計数することによって）評価して、カバーされた表面を測定することによって、層厚は測定されることができる。層の金属含有量は、概して１０〜１５重量％の範囲である。

燃焼によって作られる反射体層は、好ましくは５０ナノメートル〜２００ナノメートルの範囲の所望厚を有する。５つの測定点で測定される厚みによって明示される層厚の均一性は、所望厚から最大１０％それている反射体層を通じて一様に分布される。

金属層の厚さは、最初の塗布流体層の層厚、および塗布流体の金属的成分の周知のボリューム部分から決定されることができる。あるいはまたはさらに、それは、スパッタリングまたは極めて短波長の放射線（Ｘ線またはγ線）の伝送によって測定されることもできる。

実施形態
本発明は、実施形態および図面を用いて下でさらに詳細に記載される。ここで、概略図の詳細を示す。

図１は、縦断面の印刷ヘッドとともに赤外線ランプ管上の部分的な反射体層としての、本発明により製作される反射体の実施形態である。 図２は、線Ａに沿った軸横断面における図１の印刷ヘッドを有する反射体層の拡大図である。

図１は、金含有反射体層３を有する部分的な円周コーティングがそれに沿って印刷されるランプ管中心軸２を有する石英ガラスでできた水平に向いたランプ管１を概略的に示す。図２は、縦軸２に対して垂直な断面Ａにおけるランプ管１の拡大図を示す。両方の図は、一定の比率ではない。特に、インク層の厚さ３は、より良い可視性の理由で極端に厚く示される。

各新規な印刷プロセスのために、
（ｉ）印刷されるガラスプロファイルの幾何学的形状および塗布輪郭、そして、
（ｉｉ）印刷ヘッドのジェット特性、
を考慮する製法は、最初に作成される。

ガラスプロファイルおよびコーティング輪郭
１９ｍｍの外径を有するランプ管１の外側ジャケットは、１０００ｍｍの長さを通じて、そして２００ナノメートルの厚さを有する反射する金の層を有する１８０°の円周方向角度を通じて、印刷されなければならない。

印刷装置
この目的のために使用するプリンタは、２つの構造的に同一の、加熱可能な印刷ヘッド４を有する。そしてそれは、半円１２（図２に破線によって示される）に沿って移動することができる。これらは、ランプ管１の半円周上のまわりに一様に分配されて、９０°の角度αで互いに関して配置される。

印刷ヘッドの最大印刷幅は、６５ｍｍである。両方の印刷ヘッド４は、規則的な２×５１２パターンに配置される多くの１０２４の印刷セルを備える。各印刷セルは、インク出口ノズル７を備える。そしてそれは、同様に加熱されることができる印刷媒体の貯蔵容器に供給チャネルによって接続している。各印刷セルは、インク出口ノズル７が要求に応じて開閉されることができるピエゾ素子を備える。印刷セルの別々の制御のために、そして指定された移動平面［８］における印刷ヘッドの移動制御のために、マイクロコンピュータが設けられる。

印刷インキ
市販の、有機金属、金含有インクが用いられる。そして、有機複合体中の１５重量パーセントの基本的な金は、ｎ−ヘプタン、テレピン油、エタノール、および炭酸エチレンでできた溶液に溶解される。

このインクは、それがインクジェット技術によって印刷されることができるような特性を有するために作られる。そうすると、それはガラス質のランプ表面に対して良好な湿潤を生じて、容易に流れ落ちないかまたは液滴を形成しない。その粘性は、印刷ヘッド加熱システムおよび貯蔵部加熱システムの温度にしたがってセットされる。

印刷プロセス
最初に、インクによって塗布される表面の範囲が算出される。そしてそれは、最終的な反射体層の最も低い可能な層厚（＝最小限の範囲）を有する指定された最小限の反射を発生することを必要とする。最小限の反射は、ＩＥＣ６２７９８標準（「赤外線エミッタのための試験方法」）を用いて決定される９０％よりも概して大きい。インクは、プログラム制御された方法を用いて堆積する。そうすると、最小限の範囲による表面被膜率は発生する。

この層厚は、反射率の要件に応じて、５０ナノメートル〜２００ナノメートルの範囲である。流体塗布媒体層の要求厚さおよび塗布媒体の消費は、塗布媒体の金の部分を用いて、そして、個々の出口ノズルの流量を（液滴を計数することによって）評価して、カバーされた表面積を測定することによって、決定される。

加熱温度は３５℃にセットされる、そしてこのように、印刷媒体の粘性は特定される。ここで、各液滴は、３５ｐｌ（ピコリットル）の量を有する。したがって、出口ノズルから現れる液滴の直径は、ほぼ１００μｍにセットされる。印刷ヘッド４のノズル７の出口開口は、共通の出口平面５にある。出口平面５と塗布表面６との間の距離は、ノズルからノズルまで変化するが、印刷プロセスの間、一定に保たれる。平均して、それはほぼ１ｍｍである。その結果、液滴の平均飛距離はほぼ３５μｍである印刷周波数は、５ｋＨｚ（５０００液滴／秒）である。

ランプ管１は、プログラム制御された方法を用いて静止印刷ヘッド４の下でほぼ１ｍｍの指定された距離で、搬送コンベヤ１４によって導かれる。ここで、金含有インク９は、ノズル７から微細液滴１１（図２参照）の形で現れて、ランプ管１の表面上の１８０度（図２参照）の指定された円周方向角度の範囲内で印刷される。

所望の層厚を生成するために、単層堆積は充分である。インク層３は、ランプ管外部表面の１８０°の円周方向角度を通じて中心軸に沿って延びる縦長片を形成する。２つの印刷ヘッド４の各々は、９０°の部分的な円周方向角度を通じて部分的な塗布を堆積させるために設計される。それにより、部分的な塗布は互いに当接するかまたは重なり合うことを確実にされる。ここで、２×５１２パターンの両側上の外側ノズル１０（塗布表面６まで最も大きな距離を有する）のいくつかは、スイッチオフされることができる。

層３は、印刷プロセスの間、加熱されて、このようにして容易に乾燥する。公称厚さに到達した後、乾燥インク層３は、空気中で７００℃まで加熱することによって燃焼されて、これにより反射層に変換される。ここで、有機分は酸化されるかまたは揮発される。そしてそれは、ランプ管１のガラスに対して良好な粘着性を有する閉じた金属層の完全な架橋結合および形成に結果としてなる。

生成された金含有反射体層は、２００ナノメートルの公称厚さを有する。５つの一様に分布された測定位置で測定される所望の厚さから最大２０ナノメートルそれる厚さによって、層厚の均一性は明示される。

この層は、０．１２ｇの純粋な金の公称含有量を有する塗布剤の０．７５ｇ（管状メートル当たり）の重量を有する。実際の消費量は０．１３ｇであり、このように理論値以上のわずかほぼ８％である。

粘着性は、いわゆる「テープ剥離試験」によって測定される。接着テープが表面に適用されて、次いで直ちに剥ぎ取られた後、金属トレースが肉眼でテープ上に検出されることができない場合に、十分な粘着性は示される。

本発明の印刷方法は、コード形のガラスプロファイルを印刷するために実際最適化される。しかしながら、同じ印刷プロセスにおいて、そして同じ印刷装置によって、ランプ管１の一端の領域に加えて、ランプの動作状態を検出することができる温度センサーの一部を形成する電気回路のラインが印刷される。

Claims (10)

1. 金属含有（特に貴金属含有）ミラー反射層（３）を有する塗布表面の範囲に設けられる、湾曲面を有するガラスでできた反射体ベース（１）上に反射体を作る方法であり、前記塗布表面（６）上に金属含有塗布流体（９）が堆積され、前記金属含有塗布流体（９）は、前記反射層（３）を形成するガラスの軟化温度の下の温度で燃焼処理を受ける、方法であって、前記塗布流体は、インクジェット技術によって非接触方法を用いて堆積され、前記塗布流体（９）は、複数のノズル（７）を備えてそして前記塗布表面に対して少なくとも移動平面（８）において移動可能である印刷ヘッド（４）によって移動され、前記塗布流体は、圧力下でそして前記ノズル（７）から現れる液滴（１１）の形で前記印刷ヘッドによって前記塗布表面（６）上に吹き付けられる、ことを特徴とする方法。
2. 前記塗布流体（９）は、基本的な形の金属を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記塗布流体（９）は、１０〜３０ｍＰａ．ｓの範囲の粘性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。
4. 前記塗布表面（６）と前記印刷ヘッド（４）との間の相対的な移動は、前記印刷ヘッド（４）に沿った前記反射体ベースの並進移動を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記反射体ベース（１）はシリンダとして設けられ、前記塗布表面（６）は、前記シリンダの部分的な円周方向に延びる外部表面上の縦長片として設けられ、前記印刷ヘッド（４）は、６０°の部分的な円周方向角度（好ましくは９０°の部分的な円周方向角度）を通じて前記塗布流体（９）を堆積させるように設計されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記縦長片は、２０〜６５ｍｍの範囲の幅を有することを特徴とする、請求項６に記載の方法。
7. 前記反射体は、赤外線エミッタのランプバルブ上に形成されることを特徴とする、請求項６または７に記載の方法。
8. 前記ノズル（７）は、共通の出口平面（５）に位置する出口開口を有し、そして前記出口平面（５）と前記塗布表面（６）との間には、５〜１０ｍｍの範囲の距離がセットされることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 所望厚が５０ナノメートル〜２００ナノメートルの範囲である反射体層（３）が生成され、前記反射体層（３）を通じて分布された５つの測定位置で測定される厚さが所望厚から最大１０％それることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記塗布流体（９）は、燃焼プロセスの後に、伝送と反射との間の移行を生成する構造において堆積されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
    
    

Images