JP2018515359A - 基体上に装飾をインクジェット印刷する方法 - Google Patents

Abstract

基体上に装飾を印刷する方法は、複数のインクをインクジェット印刷して、その基体の表面上に所定のパターンを有する層を形成する工程であって、そのインクの各々が溶媒を含み、異なる色を有するものである工程；その基体を加熱して、その複数のインクの各インク中の溶媒の少なくとも一部を蒸発させる工程；およびその複数のインクの各インク中の溶媒の少なくとも一部を蒸発させた後、その層を熱硬化させて、装飾を形成する工程を有してなる。その基体は、複数のインクを完全には硬化させずに、複数のインクの各インク中の溶媒の少なくとも一部を蒸発させる温度に加熱される。複数のインクの各インク中の溶媒の沸点は、互いの１０℃以内にある。

Description

関連出願の説明

本出願は、各々の内容が依拠され、ここに全てが引用される、２０１５年３月２０日に出願された米国仮特許出願第６２／１３５８５５号の米国法典第３５編第１１９条の下での優先権の恩恵、および２０１５年１２月１１日に出願された米国特許出願第１４／９６６８３７号の米国法典第３５編第１２０条の下での優先権の恩恵を所長するものである。

当該分野は、基体上に装飾をインクジェット印刷する方法に関する。

近年、携帯電話、タブレット、およびラップトップコンピュータなどの、ディスプレイを備えた家庭用電子機器のためのカバーレンズとしてのガラス（カバーガラスとも称される）の使用が、爆発的に成長してきた。この爆発的成長の理由の一部は、ガラス製造工程および組成物における改善の結果としての、ガラスカバーレンズの損傷に対する抵抗の増加のためである。ガラスカバーレンズは、その機器の美的魅力を向上させつつ、タッチ式ディスプレイ操作の触感も改善する。

ガラスカバーレンズは、典型的に、様々な理由のために、その上に装飾が印刷されている。装飾の用途の１つは、その機器の内部にある電子部品をユーザの視野から隠すことである。装飾の別の用途は、ある製品またはブランドを別のものと区別するロゴとしてである。装飾は、その機器の状態またはタッチボタンの位置を示すアイコンとしても機能することがある。装飾は、その機器の美的魅力を単に向上させるために使用されることもある。

装飾は、典型的に、カバーレンズの表面上のインクコーティングの形態にある。上述した用途に適するために、そのインクコーティングは、その機器が動作すると予測される全ての環境下で付着および色を維持すべきである。そのコーティングは、その機器のタッチ式ディスプレイモジュールへのそのカバーレンズの組付けに干渉しないように十分に薄いこと、およびその機器のワイヤレスアンテナの機能と干渉しないように十分に高い電気抵抗を有することなどのように、その機器の他の機能に適合もしているべきである。

当該技術の現状は、スクリーン印刷を使用してガラスカバーレンズ上に装飾を印刷している。多数のカバーレンズ上に同じデザインを繰り返し印刷することに関して、スクリーン印刷は成熟したプロセスである。しかしながら、スクリーン印刷には、いくつかの難題がある。スクリーン印刷プロセスは、印刷の間のインク中の溶媒の蒸発、スクリーンエマルションおよびスキージにおける摩耗、並びにスクリーンにおける張力の損失のために、常に変化する。印刷中のスクリーンのどのような環境汚染も、インクが汚染区域で基体上に堆積されるのを妨げ、ピンホール欠陥を生じるであろう。これらのピンホールは、欠陥位置にインクを手動で施すことにより、または既存のインク層の上に同じインクの追加の層を印刷して欠陥を覆うことにより、またはガラス部品からインクを全て取り去り、再び印刷することにより、作り直すことができる。これらの再加工方法の各々が、製造コストおよび追加の加工中に他の欠陥が導入される虞を増加させる。

このスクリーン印刷プロセスは、また、製造できるパターンのタイプが制限される。カバーレンズ上に多色を施す場合、各色は別の層で印刷されなければならず、各層は塗布の間に硬化される。多数の工程は、加工時間全体を大幅に長くし、各追加層のプリンタに関する製造コストを増し、余計な加工のために歩留まり率の損失を増加させる。これらの難題により、カバーレンズのデザインについて機器のデザイナーが利用できる選択肢が制限される。今まで、機器のカバーレンズは、典型的に、６色以下の異なる色を、通常は、たった２から４色の異なる色を有する。装飾デザインに使用される各新色は、他のインクとは別に施されなければならない新しいインクを必要とする。要求されるカスタマイズは、新しいデザインの注文からカバーレンズの完成までの応答時間を遅くする。

したがって、スクリーン印刷などの従来の印刷方法の欠点のない、複数のパターンおよび／または色を有する装飾を施す方法が必要とされている。

本開示の主題は、複数のインクをインクジェット印刷して、基体の表面上に装飾を形成する方法およびここに開示された方法にしたがって基体上に印刷された装飾を有する基体に関する。その装飾は、デザイン、ロゴ、エンブレム、または他のグラフィックであり得る。いくつかの実施の形態において、その装飾は、実際の写真、絵、または絵柄であるように見える「写真のようにリアルな描写の」グラフィックであり得る。この方法は、高解像度特徴を有する装飾を作り出し、スクリーン印刷などの従来の印刷方法では一般に可能ではないデザインの融通性を与える。

装飾を印刷する方法は、複数のインクをインクジェット印刷して、基体の表面上に所定のパターンを有する層を形成する工程であって、それらのインクの各々が溶媒を含み、異なる色を有するものである工程；その基体を加熱して、その複数のインクの各インク中の溶媒の少なくとも一部を蒸発させる工程；およびその複数のインクの各インク中の溶媒の少なくとも一部を蒸発させた後、その層を熱硬化させて、装飾を形成する工程を有してなり、その基体は、複数のインクを完全には硬化させずに、複数のインクの各インク中の溶媒の少なくとも一部を蒸発させる温度に加熱され、複数のインクの各インク中の溶媒の沸点は、互いの１０℃以内にある。いくつかの実施の形態において、複数のインクの各インク中の溶媒の質量百分率は、互いの５％以内にある。いくつかの実施の形態において、その装飾は、約５以下または約３以下の粒状性を有する。

ここに記載された方法によりその上に印刷された装飾を有する基体およびそのような基体を有する電子機器も、ここに開示されている。いくつかの実施の形態において、その装飾は、約５以下または約３以下の粒状性を有する。

ここに記載されたインクジェット印刷プロセスには、従来のスクリーン印刷方法を上回る利点がいくつかある。カラーインクジェット印刷は、ピコリットル程度の微小なインク液滴を、描画ファイルにより規定される基板上の位置に堆積させ、これにより、印刷インクの最高の可能な利用率が確保される。唯一の消耗は、目詰まりの場合のインクジェットノズルの目詰まりの取り除き、および空になったときのインク容器内の少量の使い残しから来る。より大きい利用率により、装飾プロセスに関連する材料コストが減少する。

別の利点は、着色インクジェット用インクは、使用前に、スクリーン印刷用インクの場合の、ベースインク、硬化剤、溶媒、および他の添加剤などの異なる成分の混合を必要としないことである。その上、そのインクは、スクリーン印刷の場合のように、スクリーンおよびスキージなどの転写媒体を介して印刷されない。さらに、カラーインクジェット印刷プロセスは、一度に一色ではなく、ワンパスで装飾グラフィックの多色を生成できる。描画ファイルから解釈されて、印刷ソフトウェアにより命令されるように、原色の各々のインク液滴の様々な相対的割合および密度により、色の変化およびグラデーションを達成できる。このようにして、インクジェット印刷プロセスは、高精度、適切な費用で、写真のようにリアルな描写のグラフィックを含む、数多くの色を印刷することができ、唯一の制限は、インクジェットできない色（金属、ＩＲおよびＵＶ透過性色など）である。インクジェットプロセスのこれらの属性は、印刷後に洗浄する必要がある器具のタイプと量を大幅に減らし、洗浄費用および有害の洗浄溶媒への暴露を減らす。操作要員は、硬化前の濡れた印刷インク表面に触れた場合にだけ、濡れたインクと直接接触し得、これは、コーティングの完全性および製品の品質を確保するために固く禁じられている。カスタマイズされたインク混合物および転写媒体を入手する必要なく、カラーインクジェット印刷は、スクリーン印刷の場合の数日から数週間と比べて、一日未満で顧客からの新しい装飾デザインの試作品を製造できる。最後に、汚染され得るスクリーンの存在がなく、インクジェット印刷は、環境汚染により生じるピンホール欠陥を受けにくい。

別の利点は、インクジェット印刷され、硬化されたカラーコーティング厚は、１．５μｍから５μｍで、印刷パターンのエッジで８μｍ超の厚さのコーティングを通常生成する、スクリーン印刷により達成できるよりもずっと薄いことである。より薄いコーティングは、下記に記載されるような家庭用電子ディスプレイ装置アセンブリにおける一般的な後続加工により一層適合する。

また、インクジェット印刷には、スクリーン印刷の場合のように、各個別の色の生成、収集、印刷および硬化を必要としない。スクリーン印刷では一般的な別々のカラー層（シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの各層）間のずれの難題がないので、インクジェット印刷されたグラフィックの解像度は、スクリーン印刷により達成できるようもずっと微細である。

先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、例示であり、特許請求の範囲に記載された本開示の性質および特徴を理解するための概要または骨子を提供することが意図されているのが理解されよう。添付図面は、本開示のさらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に包含され、その一部を構成する。その図面は、本開示の様々な実施の形態を図示しており、説明と共に、本開示の原理および作動を説明する働きをする。

本特許または出願のファイルは、カラーで実行される図面を少なくとも１つ含む。カラー図面を含む本特許または特許出願の公報のコピーは、請求と必要な費用の支払いにより、特許庁により提供される。

以下は、添付図面の図の説明である。図は、必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、図の特定の特徴および特定の視野は、明瞭さおよび簡潔さのために、縮尺または図式で誇張して示されることがある。

基体の表面に装飾コーティングを施すための第１の例示のプロセスを示す流れ図 基体上に装飾を印刷するための例示のインクジェット装置の説明図 １つ以上の実施の形態により印刷された例示の写真のようにリアルな描写のグラフィックをカラーで示す図 １つ以上の実施の形態による、縁がギザギザのインクジェット層を示す図 １つ以上の実施の形態による、基体上のインク層の縁のレーザ・トリミングを示す図 基体の表面に装飾コーティングを施すための第２の例示のプロセスを示す流れ図 基体の表面に装飾コーティングを施すための第３の例示のプロセスを示す流れ図 １つ以上の実施の形態による、基体上に印刷された開口を有する例示のマスクの図 １つ以上の実施の形態により堆積されたカラーインクで開口が充填された、図７のマスクの図 ある温度に加熱された基体上に印刷された例示の写真のようにリアルな描写のグラフィックをカラーで示す図 異なる温度に加熱された基体上に印刷された例示の写真のようにリアルな描写のグラフィックをカラーで示す図 さらに異なる温度に加熱された基体上に印刷された例示の写真のようにリアルな描写のグラフィックをカラーで示す図

以下の詳細な説明において、本開示の実施の形態の完全な理解を与えるために、数多くの特定の詳細が述べられることがある。しかしながら、本開示の実施の形態は、これらの特定の詳細のいくつかまたは全てがなくとも実施され得ることが、当業者には明白であろう。他の場合では、本開示を不必要に分かりにくくしないように、よく知られた特徴またはプロセスは、詳細に記載されていないことがある。その上、共通または類似の要素を特定するために、同様または同一の参照数字が使用されるであろう。

図１は、基体上に装飾を印刷するための例示のプロセスを示す。このプロセスは、複数のインクをインクジェット印刷して、基体の表面上に所定のパターンを有する層を形成する工程であって、それらのインクの各々が、溶媒を含み、異なる色を有するものである工程１０；その基体を加熱して、複数のインクの各インク中の溶媒の少なくとも一部を蒸発させる工程１２；およびその溶媒の少なくとも一部を蒸発させた後、その層を熱硬化させて、装飾を形成する工程１４を有してなる。

図２は、複数のインクをインクジェット印刷する（工程１０）例示の図である。いくつかの実施の形態において、基体２０が提供され、複数のインクを、インクジェットプリントヘッド２６からの液滴２４の形態で、基体２０の表面２２上にインクジェット印刷することができる。いくつかの実施の形態において、基体２０は、以下に限られないが、ガラス、溶融シリカ、合成石英、ガラスセラミック、セラミック、およびサファイヤなどの結晶質材料を含む透明材料から製造できる。いくつかの実施の形態において、その基体は、約３９０ｎｍから約７００ｎｍの範囲の少なくとも１つの波長に対して透明であり得る。いくつかの実施の形態において、その基体は、約３９０ｎｍから約７００ｎｍの範囲の少なくとも１つの波長の少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、または少なくとも９０％を透過させることができる。いくつかの実施の形態において、基体２０は、以下に限られないが、不透明セラミックまたはガラスセラミック、金属、金属酸化物、または高分子を含む不透明材料であり得る。いくつかの実施の形態において、基体２０はガラスであり得、そのガラスは、アルカリ含有ガラス、無アルカリガラス（例えば、無アルカリアルカリ性アルミノホウケイ酸塩ガラス）、または異なるガラス組成物を含有する層を有する積層ガラス片を含み得る。いくつかの実施の形態において、基体２０はガラスであり得、そのガラスは、例えば、ガラスの表面層中のイオンが、同じ価数または酸化状態を有するより大きいイオンにより交換される、イオン交換プロセスによって、化学強化することができる。１つの特定の実施の形態において、表面層中のイオンおよびより大きいイオンは、Ｌｉ⁺（ガラス中に存在する場合）、Ｎａ⁺、Ｋ⁺、Ｒｂ⁺、およびＣｓ⁺などの一価アルカリ金属陽イオンである。それゆえ、例えば、ガラス中に存在するＮａ⁺は、より大きいＫ⁺イオンにより交換されることがある。このイオン交換プロセスにより、ガラス物品またはガラス基板の表面に圧縮応力が生じる。これらの圧縮応力は、層の深さ（ＤＯＬ）と称される特定の深さまで、ガラス物品またはガラス基板の表面下に延在する。その圧縮応力は、ガラス物品またはガラス基板における正味応力がゼロになるように、引張応力（中央張力と称される）の層により釣り合わされる。成形されたガラス物品の表面での圧縮応力の発生は、ガラスを強力かつ機械的損傷に対して耐性にし、このように、層の深さを通じて延在しない傷に関する、成形ガラス物品の破損を軽減する。

いくつかの実施の形態において、複数のインクジェット用インクの各々は、顔料ペースト、１種類以上の溶媒、および／または１種類以上の樹脂を含み得る。いくつかの実施の形態において、その複数のインクジェット用インクは、流動促進剤および脱ガス剤などの追加の添加剤を含有し得る。いくつかの実施の形態において、その複数のインクジェット用インクの各々は、異なる色を有し得る。その色としては、シアン、ライトシアン（例えば、シアンよりシアン顔料の少ないインク）、マゼンタ、ライトマゼンタ（例えば、マゼンタよりマゼンタ顔料の少ないインク）、イエロー、およびブラックが挙げられる。他の色としては、ホワイト、ライトブラック（例えば、ブラックよりもブラック顔料の少ないインク）、およびライトライトブラック（例えば、ブラックおよびライトブラックよりもブラック顔料の少ないインク）が挙げられる。ここに開示されたプロセスに使用するのに適した例示のインクジェット用インクとしては、ここに全てが引用される、「Inkjet Ink Composition, Ink Coating Method, and Coated Article」と題する、２０１５年３月２０日に出願された同一出願人の出願第６２／１３５８６４号明細書に記載されているインクジェット用インクが挙げられる。

インクジェットプリントヘッド２６は、従来のインクジェットプリントヘッド、例えば、Ｅｐｓｏｎから入手できるものであって差し支えなく、複数のインクジェット用インクの色のカートリッジを受け入れられる。デザインを印刷するのに使用されるインクジェットプリンタは、どの適切なデジタルインクジェットフラットベッドプリンタであっても差し支えない。例えば、３ＭａｃＪｅｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏ．Ｌｔｄ．から市販されているデジタルフラットベッドプリンタを使用して、表面のインク印刷がうまく行われた。インクジェットプリントヘッド２６は、ピコリットル程度のインクの液滴２４を、矢印２７で示されるように、表面２０に沿って前後に動きながら、所望のデザインにしたがう位置で表面２２上に堆積させる。いくつかの実施の形態において、インクの液滴２４は、約１．５ピコリットルから約７ピコリットルの範囲の体積を有する。いくつかの実施の形態において、複数のインクは、基体上に少なくとも５０μｍの直径を有する一滴を形成するのに十分な体積の液滴でインクジェット印刷される。いくつかの実施の形態において、インクジェット印刷パラメータは、インク層が、硬化後に、１．５μｍから５μｍ、または１．５μｍから３μｍの範囲の厚さを有するように選択される。インクジェット印刷は、（硬化され乾燥した）厚さを±０．１５μｍ以内に制御することができる。そのような薄いコーティングは、一般に、５μｍ以下のインク厚を要求する、家庭用電子ディスプレイアセンブリにおける後続加工により一層適合している。そのような後続加工の１つは、基体上の反射防止、割れ防止(anti-splitter)、またはＩＴＯ被覆膜の積層であり、ここで、より薄いインクコーティングは、インクの縁で膜と基体との間の気泡の虞を減少させる。別のプロセスは、タッチ式ディスプレイモジュールへの印刷されたカバーレンズの直接結合アセンブリであり、ここで、より薄いコーティングにより、インクの縁での気泡の虞、並びに装飾インクの厚さにより生じる空間に充填する必要のある光学的に透明な接着剤の量が減少する。

いくつかの実施の形態において、形状および色に関する所望のデザインの定義は、適切なグラフィック・ソフトウェアを使用して作成し、描画ファイルに記憶させることができる。次に、基体２０の表面２２上に印刷するために、その描画ファイルをインクジェットプリンタにアップロードすることができる。

工程１２において、基体２０を加熱して、インクを完全には硬化させずに、複数のインクの各インク中の溶媒の少なくとも一部を蒸発させる。硬化前に複数のインクの各インク中の溶媒の少なくとも一部を蒸発させることにより、インクジェットの液滴の合体が最小になり、それによって、印刷パターンにおける解像度の損失が最小になるように、インクジェットの液滴が固定化される、および／または表面２２上のインクジェットの液滴の流動が最小になる。いくつかの実施の形態において、基体２０は、工程１０における複数のインクのインクジェット印刷の前、最中、および／または後に加熱することができる。いくつかの実施の形態において、基体２０は、従来の技術を使用して、例えば、加熱版の使用により、加熱することができる。いくつかの実施の形態において、基体２０は、約３０℃から約７０℃、３０℃から約６０℃、３０℃から約５０℃、３０℃から約４０℃、４０℃から約７０℃、４０℃から約６０℃、４０℃から約５０℃、５０℃から約７０℃、５０℃から約６０℃、または６０℃から約７０℃の範囲の温度で加熱することができる。いくつかの実施の形態において、前記溶媒は、熱硬化（工程１４）を行う前に、少なくとも約１５秒間、少なくとも約２０秒間、少なくとも約２５秒間、少なくとも約３０秒間、少なくとも約３５秒間、少なくとも約４０秒間、少なくとも約４５秒間、少なくとも約５０秒間、少なくとも約５５秒間、または少なくとも約１分間に亘り蒸発させることができる。いくつかの実施の形態において、それらの溶媒の各々の少なくとも約４０％、約４５％、約５０％、約５５％、約６０％、約６５％、約７０％、約７５％以上が、硬化前に蒸発させられる。それらの実施の形態の内のいくつかにおいて、複数のインクの各インク中の溶媒または溶媒の混合物は、その複数のインクの各インク中の溶媒または溶媒の混合物が同程度の速度で蒸発するように、同程度の揮発性を有する。いくつかの実施の形態において、その同程度の揮発性は、複数のインクの各々に、（１）他の複数のインクの各インク中の溶媒の１０℃以内の沸点を有する、および／または（２）他の複数のインクの各インク中の溶媒の質量百分率の５％以内のインク中の質量百分率を有する、溶媒を持たせることによって、達成することができる。これは、複数のインクの１つ以上が、複数の溶媒を有することを除くことにはならない。これらの２つの要件を満たす例示の一組のインクは、第１のインクであって、５０℃の沸点を有し、第１のインクの５質量％を構成する溶媒を有する第１のインク；第２のインクであって、５５℃の沸点を有し、第２のインクの７．５質量％を構成する溶媒を有する第２のインク；および第３のインクであって、６０℃の沸点を有し、第３のインクの１０質量％を構成する溶媒を有する第３のインクであろう。いくつかの実施の形態において、複数のインクの各々は、２、３、４、またはそれより多くの溶媒を有し得、ここで、同程度の揮発性は、複数のインク中の溶媒の各々に、（１）他の複数のインクの各インク中の溶媒の１０℃以内の沸点を持たせる、および／または（２）他の複数のインクの各インク中の同じ溶媒の質量百分率の５％以内のインク中の質量百分率を持たせる、ことによって、複数のインクの各々に達成できる。例えば、複数のインクの各々が少なくとも第１の溶媒および第２の溶媒を有する場合、（１）複数のインクの各インク中の第１の溶媒の沸点が、互いの１０℃以内にあり、複数のインクの各インク中の第２の溶媒の沸点が、互いの１０℃以内にある、および／または（２）複数のインクの各インク中の第１の溶媒の質量百分率が互いの５％以内にあり、複数のインクの各インク中の第２の溶媒の質量百分率が互いの５％以内にある。いくつかの実施の形態において、複数のインクの各インク中に多数の溶媒を持たせることは、インクが、インクジェット・ディスペンサが目詰まりしないように、あまり迅速に蒸発しないが、インクが、インクが固定化されず、基体上に広がり、それによってそのパターンの解像度が減少するほどゆっくりとは蒸発しないように、蒸発速度を制御するのに役立ち得る。

工程１４において、インク層は熱硬化されて、インクコーティング中の樹脂の架橋が完了する。加熱工程１２後にインク層中にまだ存在する場合の溶媒などの揮発性成分は、硬化中にインク層から追い出され、これにより、コーティングの適切な硬化(hardening)および基体表面に対するコーティングの付着が確実になる。いくつかの実施の形態において、熱硬化は、対流式または赤外線オーブン内での暴露焼成(exposure baking)により行うことができる。いくつかの実施の形態において、熱硬化は、加熱工程１２よりも高い温度で行われる。いくつかの実施の形態において、熱硬化は、約１５０℃から約２５０℃、約１５０℃から約２２５℃、約１５０℃から約２００℃、約１５０℃から約１７５℃、約１７５℃から約２５０℃、約１７５℃から約２２５℃、約１７５℃から約２００℃、約２００℃から約２５０℃、約２００℃から約２２５℃、または約２２５℃から約２５０℃の範囲の温度で行われる。いくつかの実施の形態において、熱硬化の期間は、約１分と約３０分、約１分と約２５分、約１分と約２０分、約１分と約１５分、約１分と約１０分、約１分と約５分、約５分と約３０分、約５分と約２５分、約５分と約２０分、約５分と約１５分、約５分と約１０分、約１０分と約３０分、約１０分と約２５分、約１０分と約２０分、約１０分と約１５分、約１５分と約３０分、約１５分と約２５分、約１５分と約２０分、約２０分と約３０分、約２０分と約２５分、または約２５分と約３０分の間であり得る。いくつかの実施の形態において、インクを熱硬化させた後、そのインク層は、ここに全て引用される、ＡＳＴＭ Ｄ３３５９−０９ｅ２（およびその後継）にしたがって、Ｇａｒｄｃｏクロスハッチ付着性試験キットを使用して測定して、４Ｂ以上の基体２０への付着力を有する。いくつかの実施の形態において、基体に対するインクの付着を促進するために、基体と複数のインクの各々の熱膨張係数（ＣＴＥ）は同程度である。

熱硬化の工程１４は、装飾の形成をもたらす。先に述べたように、その装飾は、デザイン、ロゴ、エンブレム、または他のグラフィックであって差し支えない。いくつかの実施の形態において、その装飾は、実際の写真、絵、または絵柄に見える「写真のようにリアルな描写の」グラフィックであり得る。図３は、例示の「写真のようにリアルな描写の」グラフィックである。インクジェット印刷された装飾を有する基体２０は、例えば、カバーガラス／基体の一部または筐体の一部として、携帯型機器（例えば、携帯電話、タブレット、またはラップトップコンピュータ）などの電子機器に組み込むことができる。

図１に概説されたプロセスは、例示に過ぎず、例えば、下記により詳しく記載されるような、基体の洗浄、基体の下塗り処理、インク層のレーザ彫刻、および／または追加の層の印刷（工程１０の前または後）などの追加の工程を含み得る。いくつかの実施の形態において、表面２２にインクジェット印刷する前に、基体２０を洗浄して、インクの堆積および付着と干渉するかもしれないどのような表面汚染も除去することができる。さらに、いくつかの実施の形態において、インクの堆積前に、表面２２に下塗剤を施して、表面２２に対するインクの付着を支援することができる。その下塗剤材料は、表面２２の基体材料に対する良好な付着力を有するべきであると同時に、インクがそこに付着するのに適した表面を提供すべきである。他の実施の形態において、そのインクは、表面２２に直接施される（下塗剤を先に施さずに）。

いくつかの実施の形態において、熱硬化工程１４後、レーザ彫刻の工程などの追加の加工を行っても差し支えない。インクジェットコーティングは、典型的に、ギザギザの縁を有し、これは、コーティングの縁での液滴の重複による。図４Ａは、インクジェットコーティングからの印刷エッジ品質の顕微鏡画像であり、これには、典型的に幅が５０から１００μｍのギザギザの縁２５がある。いくつかの実施の形態において、例えば、ここに全てを引用する、同一出願人による米国特許出願公開第２０１５／０１０３１２３号明細書に記載されるように、ギザギザの縁を切り取るために、レーザ彫刻を使用することができる。レーザ彫刻において、レーザ源を使用して、レーザエネルギー（「レーザ」）の焦点を材料の選択された部分に合わせる。この場合、その材料は、基体表面上のインク層である。図４Ｂは、リングの形状で印刷されたインク層２８を備えた表面２２を有する例示の基体２０を示す。リングの異なる区域の陰影が、異なるインクの色を意味する。レーザエネルギーの焦点を、インクコーティングの小さい領域、例えば、鋸歯状の印刷欠陥が位置するインク層２８の縁の周りに合わせることができる。いくつかの実施の形態において、レーザは、直径が約２０μｍから１００μｍの範囲のスポットサイズを有し得る。いくつかの実施の形態において、そのスポットサイズは、直径が１００μｍ未満、または直径が６０μｍ未満であり得る。そのレーザ彫刻機は、描画ファイルから所望の装飾の定義を受け取る。その装飾の色情報は、レーザ彫刻には必要ない。図４Ｂに示されるように、レーザ彫刻機は、受け取ったデザインの定義を使用して、インク層２８の内縁および外縁２８ａ、２８ｂに沿ってレーザ２９を導く。そのレーザエネルギーは、インクコーティングの内縁と外縁から少量の材料を燃やす、例えば、インクコーティングの５０から１００μｍの幅を焼き払い、内縁と外縁を明瞭にし、どのようなギザギザの縁もなくすことができる。

５μｍ以下の薄いコーティングも、インクジェットコーティングの一部を除去するためにレーザ彫刻が使用される場合、下にある基体への損傷を最小にすることができる。インクジェットコーティングが厚いほど、レーザ彫刻中に生じる熱が多くなり、それにより、下にある基体の熱曝露も増す。その基体は、ある状況において、熱曝露により損傷を受け得る。熱曝露により損傷を受け得る基体の一例は、強化ガラス基体、例えば、イオン交換された化学強化ガラス基体である。

レーザ彫刻に使用されるレーザは、インク層２８により強力に吸収されるが、基体２０には吸収されない波長のものでなければならない。それゆえ、その基体とインクコーティングの材料は、使用されるレーザを決定する上での要因であり得る。基体２０よりもインク層２８によって、より強力に吸収される波長を有するレーザは、下にある基体に対する損傷を最小にするまたは回避するために、有益であり得る。基体２０がそれよりレーザの波長を吸収する場合、基体２０の光学的性質（例えば、基体の透過率および／または反射率）および機械的性質（例えば、基体の機械的強度、耐亀裂性、および／または圧縮応力）が損なわれ得る。そのレーザは、例えば、７００ｎｍから１ｍｍの範囲の波長を有する赤外線レーザ、４９５ｎｍから５７０ｎｍの波長を有する緑色レーザ、または１０ｎｍから３８０ｎｍの波長を有するＵＶレーザであり得る。いくつかの実施の形態において、そのレーザ出力および／または密度は、下にある基体に対する損傷を避けるために、調節するまたはその焦点をぼかすことができる。レーザスポット内の出力分布のガウスの性質は、基体表面にまだしっかりと付着したレーザ彫刻パターンの縁に沿って、暗い、部分的に焼かれたインク層のバンドを生じ得る。このバンドの厚さは、いくつかの実施の形態において、最小にすることができる。

例えば、図５に示されたような、いくつかの実施の形態において、そのプロセスは、図１に関して先に記載されたような、工程１０（インクジェット印刷）、１２（加熱して蒸発）、および１４（熱硬化）を含み得、工程１４後に装飾の追加の特徴を印刷する追加の工程１６も含み得る。所望の装飾機能および特性に応じて、追加のインク層を基体２０上に配置して、装飾パターンを完成してもよい。１つ以上の実施の形態において、追加のインク層は、ここに他に記載されているように、インクジェット印刷により施すことができる。他の実施の形態において、追加のインク層は、インクジェット印刷以外の他の方法によって施しても差し支えない。例えば、ある装飾デザインには、色の輝度を完全に実現するために不透明な白色の背景が必要であり、これは、インクジェット印刷よりもスクリーン印刷によって、より効果的に達成できる。金属色またはＩＲ／ＵＶ透明コーティングなどのいくつかのインク特徴は、現在、インクジェット印刷によって達成できない。これらの追加の特徴は、スクリーン印刷、パッド印刷、またはフイルム転写などの既存の工業プロセスを使用して印刷することができる。

例えば、図６に示されたような、いくつかの実施の形態において、そのプロセスは、図１に関して先に記載されたような、工程１０（インクジェット印刷）、１２（加熱して蒸発）、および１４（熱硬化）を含み得、インクジェット印刷工程１０の前に基体２０上にインクマスクを印刷する追加の工程８も含み得る。図７に示されるような、いくつかの実施の形態において、工程１０において複数のインクジェット用インクをどこに堆積させるかのパターンを画成する開口３２を有するインクマスク３０を、基体２０の表面２２上に印刷することができる。開口３２は、どのような形状であっても差し支えない。図７において、開口３２は、単語「ｐｏｌｙｃｈｒｏｍｅ」を綴る文字であるが、これは例示に過ぎない。いくつかの実施の形態において、インクマスク３０はインクジェット印刷することができ、開口３２は、ここに全て引用される、同一出願人の米国特許出願公開第２０１５／０１０３１２３号明細書に開示された方法を使用して、インク堆積およびレーザ彫刻の制御の組合せによって形成することができる。他の実施の形態において、インクマスク３０は、スクリーン印刷、パッド印刷、またはフイルム転写などの従来の方法を使用して印刷することができる。いくつかの実施の形態において、インクマスク３０は、黒であって差し支えない。図８に示されるような、いくつかの実施の形態において、インクマスク３０が一旦硬化されたら（インクに応じて、従来の紫外線または熱硬化技術を使用して）、工程１０を続行して、インクマスク３０の開口３２をカラーインク３４で満たすことができる。例えば、図８に示されるように、開口３２の各々に、各文字について異なるハッシュマークパターンで示されるように、異なるカラーインクを満たすことができる。これは例示に過ぎない。他の実施の形態において、開口３２の１つ以上に、同じカラーインクを満たすことができる。

いくつかの実施の形態において、ここに記載された方法により基体上にインクジェット印刷された装飾は、異なる印刷方法を使用して同じ基体上に印刷された装飾よりも改善された粒状性を有するであろう。いくつかの実施の形態において、その改善された粒状性は、「写真のようにリアルな描写の」外観を有する装飾に寄与するであろう。粒状性は、例えば、Ｑｕａｌｉｔｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ Ｉｎｃ．から入手できるＰＩＡＳ−ＩＩ画像解析システムを使用して、ＩＳＯ−１３６６０：２００１に記載された方法論にしたがって決定できる。粒状性は、全方向におけるミリリットル当たり０．４サイクル超の空間周波数での密度の非周期的変動として、ＩＳＯ−１３６６０：２００１に定義されている。いくつかの実施の形態において、ここに記載された方法にしたがって基体上にインクジェット印刷された装飾は、約５以下、約４．５以下、約４以下、約３．５以下、または約３以下の粒状性を有するであろう。いくつかの実施の形態において、ここに記載された方法にしたがって基体上にインクジェット印刷された装飾は、約１から約５、約１から約４．５、約１から約４、約１から約３．５、約１から約３、約１．５から約５、約１．５から約４．５、約１．５から約４、約１．５から約３．５、約１．５から約３、約２から約５、約２から約４．５、約２から約４、または約２から約３．５の範囲の粒状性を有するであろう。

グラフィックを複数のガラス基体上にインクジェット印刷した。そのグラフィックは、インク中の溶媒を蒸発させるために異なる温度に加熱された基体上にインクジェット印刷した。第１の基体は加熱せず、得られたグラフィックの一部が図９Ａに示されている。第２の基体は５０℃から６０℃の範囲に加熱し、得られたグラフィックが図９Ｂに示されている。第３の基体は７０℃超の加熱し、得られたグラフィックが図９Ｃに示されている。ガラス基板を加熱する温度を変えると、グラフィックの解像度が変化し、図９Ｂが最良の解像度を有することが分かった。例えば、インク中の溶媒を蒸発させるために基体を加熱しないと、インク液滴のぼけが生じた。図９Ａは、襟足と頬の輪郭に沿って目に見えるぼけを示すのに対し、図９Ｂにはぼけは存在しない。インク中の溶媒が速すぎるほど蒸発するように基体を過熱しても、解像度に影響した。図９Ｃは、急激に乾燥させ過ぎたことから、印刷された装飾において目立つ水平の条線を示すのに対し、図９Ｂには条線は存在しない。

限られた数の実施の形態に関して、本開示を記載してきたが、本開示の恩恵を受けた当業者には、ここに開示された開示範囲から逸脱しない他の実施の形態も想起できることが明白であろう。したがって、本開示の範囲は、付随の特許請求の範囲によってしか限定されないべきである。

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

実施形態１
装飾を印刷する方法において、
複数のインクをインクジェット印刷して、基体の表面上に所定のパターンを有する層を形成する工程であって、該インクの各々が溶媒を含み、異なる色を有するものである工程；
前記基体を加熱して、前記複数のインクの各インク中の溶媒の少なくとも一部を蒸発させる工程；および
前記複数のインクの各インク中の溶媒の少なくとも一部を蒸発させた後、前記層を熱硬化させて、前記装飾を形成する工程
を有してなり、
前記基体は、前記複数のインクを完全には硬化させずに、該複数のインクの各インク中の溶媒の少なくとも一部を蒸発させる温度に加熱され、
前記複数のインクの各インク中の溶媒の沸点は、互いの１０℃以内にある、方法。

実施形態２
前記複数のインクの各インク中の溶媒の質量百分率が互いの５％以内にある、実施形態１に記載の方法。

実施形態３
前記複数のインクの各インク中の溶媒が、少なくとも第１の溶媒および第２の溶媒を含む溶媒混合物から構成され、該複数のインクの各インク中の前記第１の溶媒の沸点が互いの１０℃以内にあり、該複数のインクの各インク中の前記第２の溶媒の沸点が互いの１０℃以内にある、実施形態１または２に記載の方法。

実施形態４
前記複数のインクの各インク中の前記第１の溶媒の質量百分率が互いの５％以内にあり、該複数のインクの各インク中の前記第２の溶媒の質量百分率が互いの５％以内にある、実施形態３に記載の方法。

実施形態５
前記基体に対する前記インクの付着が、ＡＳＴＭ Ｄ３３５９−０９ｅ２に述べられたクロスハッチ付着性試験にしたがって、４Ｂ以上である、実施形態１から４いずれか１つに記載の方法。

実施形態６
加熱された前記基体の温度が約３０℃から約７０℃の範囲にある、実施形態１から５いずれか１つに記載の方法。

実施形態７
前記複数のインクの各々が、約３０℃から約８０℃の範囲の温度で熱硬化される、実施形態１から６いずれか１つに記載の方法。

実施形態８
前記複数のインクが、液滴でインクジェット印刷され、前記基体上に少なくとも５０μｍの直径を有する一滴を形成する、実施形態１から７いずれか１つに記載の方法。

実施形態９
前記層の厚さが、硬化後に、約１．５μｍから約５μｍの範囲にある、実施形態１から８いずれか１つに記載の方法。

実施形態１０
前記基体が、ガラス基体、ガラスセラミック基体、セラミック基体、金属酸化物基体、金属基体、および高分子基体からなる群より選択される、実施形態１から９いずれか１つに記載の方法。

実施形態１１
前記基体がガラスまたはガラスセラミックである、実施形態１から１０いずれか１つに記載の方法。

実施形態１２
前記基体が化学強化されている、実施形態１１に記載の方法。

実施形態１３
前記化学強化されたガラスがイオン交換されている、実施形態１２に記載の方法。

実施形態１４
インクジェット印刷、スクリーン印刷、パッド印刷、またはフイルム転写の内の１つによって、前記基体上にインクの追加の層を堆積させる工程をさらに含む、実施形態１から１３いずれか１つに記載の方法。

実施形態１５
前記所定のパターンが、前記表面上に先に施された層にある少なくとも１つの開口を満たす、実施形態１から１４いずれか１つに記載の方法。

実施形態１６
インクジェット印刷、スクリーン印刷、パッド印刷、またはフイルム転写の内の１つによって、前記基体上にインクの追加の層を堆積させる工程をさらに含む、実施形態１５に記載の方法。

実施形態１７
硬化された前記層の一部を除去する波長を有するレーザで、該硬化された層の一部をレーザ彫刻する工程をさらに含み、前記複数のインクが前記基体よりも多く前記レーザの波長を吸収する、実施形態１から１６いずれか１つに記載の方法。

実施形態１８
前記複数のインクが、約１．５ピコリットルから約７ピコリットルの範囲の体積を有する液滴でインクジェット印刷される、実施形態１から１７いずれか１つに記載の方法。

実施形態１９
前記装飾の粒状性が約５以下である、実施形態１から１８いずれか１つに記載の方法。

実施形態２０
前記装飾の粒状性が約３以下である、実施形態１から１８いずれか１つに記載の方法。

実施形態２１
実施形態１から２０いずれか１つに記載の方法によりその上に印刷された装飾を有する基体。

実施形態２２
前記装飾の粒状性が約５以下である、実施形態２１に記載の基体。

実施形態２３
前記装飾の粒状性が約３以下である、実施形態２１に記載の基体。

実施形態２４
実施形態２１から２３いずれか１つに記載の基体を備えた電子機器。

２０ 基体
２２ 表面
２４ 液滴
２５ ギザギザの縁
２６ インクジェットプリントヘッド
２８ インク層
２８ａ インク層の内縁
２８ｂ インク層の外縁
２９ レーザ
３０ インクマスク
３２ 開口
３４ カラーインク

Claims (12)

1. 装飾を印刷する方法において、
   複数のインクをインクジェット印刷して、基体の表面上に所定のパターンを有する層を形成する工程であって、該インクの各々が溶媒を含み、異なる色を有するものである工程；
   前記基体を加熱して、前記複数のインクの各インク中の溶媒の少なくとも一部を蒸発させる工程；および
   前記複数のインクの各インク中の溶媒の少なくとも一部を蒸発させた後、前記層を熱硬化させて、前記装飾を形成する工程
   を有してなり、
   前記基体は、前記複数のインクを完全には硬化させずに、該複数のインクの各インク中の溶媒の少なくとも一部を蒸発させる温度に加熱され、
   前記複数のインクの各インク中の溶媒の沸点は、互いの１０℃以内にある、方法。
2. 前記複数のインクの各インク中の溶媒の質量百分率が互いの５％以内にある、請求項１記載の方法。
3. 前記複数のインクの各インク中の溶媒が、少なくとも第１の溶媒および第２の溶媒を含む溶媒混合物から構成され、該複数のインクの各インク中の前記第１の溶媒の沸点が互いの１０℃以内にあり、該複数のインクの各インク中の前記第２の溶媒の沸点が互いの１０℃以内にある、請求項１または２記載の方法。
4. 前記複数のインクの各インク中の前記第１の溶媒の質量百分率が互いの５％以内にあり、該複数のインクの各インク中の前記第２の溶媒の質量百分率が互いの５％以内にある、請求項３記載の方法。
5. 前記基体に対する前記インクの付着が、ＡＳＴＭ Ｄ３３５９−０９ｅ２に述べられたクロスハッチ付着性試験にしたがって、４Ｂ以上である、請求項１から４いずれか１項記載の方法。
6. 加熱された前記基体の温度が約３０℃から約７０℃の範囲にある、請求項１から５いずれか１項記載の方法。
7. 前記基体が、ガラス基体、ガラスセラミック基体、セラミック基体、金属酸化物基体、金属基体、および高分子基体からなる群より選択される、請求項１から６いずれか１項記載の方法。
8. 前記基体がイオン交換されている、請求項１から７いずれか１項記載の方法。
9. 前記装飾の粒状性が約５以下である、請求項１から８いずれか１項記載の方法。
10. 請求項１から９いずれか１項記載の方法によりその上に印刷された装飾を有する基体。
11. 前記装飾の粒状性が約５以下である、請求項１０記載の基体。
12. 請求項１０または１１記載の基体を備えた電子機器。

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