JP5121724B2 - 透明パネル上に窓用デフロスタを形成する方法 - Google Patents

Description

本出願は、２００５年１２月２９日出願の米国仮特許出願第６０／７５４，９２６号に対する優先権を主張する。

本発明は、自動車に使用される窓ガラスに関する。特に、本発明は、窓ガラス上に窓用電動デフロスタを形成する方法に関する。

窓用デフロスタには、デフロスタグリッド全体を均一に加熱しようとして、デフロスタの各グリッド線に電流を分配する母線が使用されている。図１で最もよく図示されているように、従来のデフロスタは、スクリーン印刷技術を使用して形成され、母線は、グリッド線と一体形成された充填済みまたは中実の矩形リザーバである。しかし、デフロスタをスクリーン印刷技術ではなくロボット印刷機構を使用して形成する場合は、従来の母線設計の充填された矩形リザーバを生成することが非常に困難である。

デフロスタは、パネルの内面または外面に、または保護層の表面に導電性インクまたはペーストを使用して直接印刷することにより、ロボット印刷機構を使用し、および当業者に周知の種々の方法を使用して形成することができる。このような方法としては、インクジェット印刷および自動分配が含まれるが、これに限定されない。接着剤用途の当業者に周知の自動分配技術は、ドリップアンドドラッグ、ストリーミング、および簡単な流れ分配を含む。以上の技術はいずれも、グリッド線の比較的細い個別の線区画の印刷に最も適している。

以上を鑑みて、ロボット印刷技術に適した改良型の窓用デフロスタの設計に対する要求が存在することが明らかである。

以上の要求を満足し、さらに列挙された欠点および関連技術の他の限界を克服するため、本発明は、自動車で使用する窓用デフロスタアセンブリを提供する。アセンブリは、透明パネルと、ロボット分配機構によって透明パネルと一体形成された窓用デフロスタとを含む。デフロスタは、導電性第１および第２の母線、および第１の母線と第２の母線の間に延び、それに接続された複数の導電性グリッド線を含む。

１つの実施形態では、第１および第２の母線は、閉じたフレームとして分配され、その後に導電性充填材料で充填された導電性フレーム材料として形成される。この実施形態の一例では、導電性充填材料は、導電性フレーム材料と同じである。この実施形態の別の例では、導電性充填材料は、導電性フレーム材料より粘度が低い。各グリッド線と閉じたフレームが交差部で電気接続される。

第２の実施形態では、第１および第２の母線は、間隔が狭く、実質的に平行で、グリッド線に対して実質的に直角である一連の母線として形成される。一例では、すべてのグリッド線がすべての母線と交差する。別の例では、少なくとも一部のグリッド線が一部の母線と交差する。母線内の各グリッド線の交差部で電気接続される。

第３の実施形態では、第１および第２の母線が、ジグザグパターンを形成する一連の間隔が狭い相互接続線区画を備える。一例では、すべてのグリッド線がすべての母線区画と交差する。さらに別の例では、少なくとも一部のグリッド線が一部の母線区画と交差する。上記のように、グリッド線と母線区画の間の各交差部で電気接続される。

上記実施形態のいずれでも、透明パネルはグラスで作成するか、またはプラスチック樹脂で作成することができる。

本発明は、さらに、透明パネル上に窓用デフロスタを形成する方法を含む。この方法は、ロボット分配装置を提供するステップと、第１および第２の母線を形成するために、ロボット分配装置から導電性インクを分配するステップと、第１および第２の母線を、導電性インクで形成されている複数のグリッド線と相互接続するステップと、グリッド線と母線の交差部に電気接続部を生成するステップとを含む。

上記方法の一例では、第１および第２の母線は、閉じたフレームとして導電性インクを分配することによって形成され、閉じたフレームはその後に導電性充填材料で充填される。第２の例では、母線は、間隔が狭く、ほぼ平行で、グリッド線に対して実質的に直角である一連の母線に導電性インクを分配することにより形成される。第３の例では、母線は、ジグザグパターンを形成する一連の間隔が狭い相互接続線区画に導電性インクを分配することによって形成される。

本発明の他の目的、特徴および利点は、以下の説明を読み、本明細書の一部を形成する添付の図面および特許請求の範囲を参照すれば、当業者には容易に明らかになるだろう。

次に図１を参照すると、従来の窓用デフロスタアセンブリ１０が示されている。従来の窓用デフロスタアセンブリ１０は、例えば、自動車の窓ガラス（例えば、バックライト）に配置されたデフロスタ１１を含む。従来のデフロスタ１１は、従来の母線１２および１４、および従来のグリッド線１６を含む。母線１２および１４は、各グリッド線１６に電流を分配するように構成される。通常は、従来の母線１２および１４、および従来のグリッド線２２のパターンを形成するために、スクリーン印刷プロセスが使用される。したがって、母線１２および１４は、１回の印刷で、グリッド線に対してほぼ直角の中実の幅の広いストリップとして形成される。

次に図２を参照すると、本発明の原理を実現する窓用デフロスタアセンブリが示され、２０で指示されている。従来の窓用デフロスタアセンブリ１０と同様に、本発明のアセンブリ２０は、自動車の透明パネル２２（例えば、バックライト）およびデフロスタグリッド２１を含む。本発明の種々の実施形態は、導電性インクまたは同様の物質を使用して、窓ガラス２２を形成するガラスまたはプラスチックパネルへとロボット機構によって迅速に印刷するように最適化される。デフロスタグリッド２１の代替設計２１ａ、２１ｂおよび２１ｃは、以下でさらに詳細に説明され、（１）図２および図３ａに示す平行線の母線２６、（２）図３ｂに示す充填された母線フレーム２４、および（３）図３ｃに示す相互接続されたジグザグ状母線２８を含む。

パネル２２としては、ガラスで形成されている場合は、当技術分野で周知の任意の従来のガラスを使用することができ、プラスチックで形成されている場合は、例えば、全文を参照により本明細書に組み込むものとする米国特許第６，７９７，３８４号に開示されているタイプなどの熱可塑性ポリマー樹脂またはその混合物または組合せを含む任意の透明プラスチックを使用することができる。他の適切な熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、およびポリスルホン樹脂、ならびにその共重合体および混合物が挙げられるが、これに限定されない。プラスチックは、成形、熱成形、または押出成形などの種々の既知の技術のいずれかを使用して、窓の形状に形成することができる。

その最終構成で、パネル２２は、パネルの外側および／または内側の両方に１つの保護層または追加の任意の保護層を使用することにより、紫外線放射への曝露、酸化および磨耗のような自然発生によるものから保護することができる。本明細書で使用する用語として、少なくとも１つの保護層がある透明パネルは、透明ガラスパネルと定義される。

保護層は、既知の種類であってもよいし、プラスチックパネル２２の場合は、プラスチック膜、有機コーティング、無機コーティング、またはその組合せであってもよい。プラスチック膜は、透明パネル２２と同じ組成物または異なる組成物であってもよい。膜およびコーティングは、紫外線吸収剤（ＵＶＡ）分子、分散剤や界面活性剤などの流動性制御添加剤、および耐摩耗性を向上させる透明充填剤（例えば、シリカ、酸化アルミなど）、さらに、光学、化学、または物理的特性を改良する他の添加剤を含むことができる。有機コーティングの例としては、ウレタン、エポキシドおよびアクリレート、およびその混合物または配合物が挙げられるが、これに限定されない。無機コーティングのいくつかの例は、シリコーン、酸化アルミ、フッ化バリウム、窒化ホウ素、酸化ハフニウム、フッ化ランタン、フッ化マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化スカンジウム、一酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸炭化ケイ素、炭化ケイ素、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化インジウムスズ、酸化イットリウム、酸化亜鉛、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、酸化ジルコン、チタン酸ジルコン、またはガラス、およびその混合物または配合物を含む。

保護層として適用される保護コーティングは、当業者に周知の任意の適切な技術によって適用することができる。これらの技術は、真空アシスト蒸着プロセスで使用されているような反応種からの堆積、およびゾルゲルコーティングを基板に適用するために使用されるような大気圧コーティングプロセスを含む。真空アシスト蒸着システムの例としては、プラズマ強化化学蒸着、イオンアシストプラズマ堆積、マグネトロンスパッタ、電子ビーム蒸着、およびイオンビームスパッタが挙げられるが、これに限定されない。大気圧コーティングプロセスの例としては、カーテンコーティング、溶射、スピンコーティング、浸漬被覆、および流し塗りが挙げられるが、これに限定されない。

例示的例として、印刷されたデフロスタがあるＥｘａｔｅｃ（登録商標）の自動車用窓ガラスシステム（ミシガン州ＷｉｘｏｍのＥｘａｔｅｃ ＬＬＣ）を備えるポリカーボネートパネルが、全体的に図２の実施形態に対応する。この特定のケースでは、透明ポリカーボネートパネルは、多層コーティングシステム（Ｅｘａｔｅｃ（登録商標）ＳＨＰ−９Ｘ、Ｅｘａｔｅｃ（登録商標）ＳＨＸ、および「ガラス状」コーティング（ＳｉＯ_ｘＣ_ｙＨ_ｚ））で保護され、次に車両の内部に面した保護層の露出表面にデフロスタグリッドが印刷される。他の代替構成として、デフロスタグリッドを、１つまたは複数の保護コーティングの１つまたは複数の層の頂部に配置し、次に１つまたは複数の保護コーティングの追加の１つまたは複数の層で上塗りする。例えば、デフロスタグリッドをシリコーンの保護コーティング（例えば、ＡＳ４０００、ＧＥ Ｓｉｌｉｃｏｎｅｓ）の頂部に配置し、その後に「ガラス状」膜で上塗りすることができる。

次に本発明に目を向けると、図２および図３ａは、第１の代替デフロスタグリッド２１ａを示す。このデフロスタグリッド２１ａは一連の間隔が狭い平行の母線３０を形成するために導電性インクを分配することによって形成された母線２６を含む。母線３０は、例えば、グリッド線３２に対して実質的に直角の方向に分配することができる。一例では、グリッド線３２は、複数の電気接続部３４にて各母線３０と交差するようにグリッド状パターンで分配される。（図示のように、電気接続部３４の「ドット」は、説明のみのために提供され、電気接続部３４が「ドット」を形成する必要はない。）母線３０と加熱器グリッド線３２は、同じまたは異なる幅および高さ（厚さ）であってもよい。母線３０との効果的な電気接続、および母線３０およびグリッド線３２全体への電流の効率的な分配を確立するために、母線３０とグリッド線３２との各交差部に電気接続部３４を設けねばならない。しかし、いくつかの例では、一部のグリッド線３２の電流を他のグリッド線３２と比較して調整するために、一部のグリッド線３２が一部の母線３０と交差することが望ましい。これが図３ａの上部分に図示されている。

次に図３ｂを参照すると、第２の代替デフロスタグリッド２１ｂが図示されている。このデフロスタグリッド２１ｂは、グリッド線３２に接続された充填済み母線フレーム２４を含む。充填された母線フレーム２４は、閉じたフレーム３６を形成するために導電性インクを分配し、次にそれで境界を区切られた区域を導電性充填材料３８で充填することによって形成される。導電性充填材料３８は、フレーム３６の分配に使用された導電性材料と同じまたは異なる組成物で、それと同じまたは異なる流動性特性を呈することができる。例えば、導電性充填材料３８は、フレーム３６によって境界を区切られた区域の完全な充填を促進するために、導電性フレーム材料より低い粘度を呈する（すなわち、より簡単に流動可能である）ことができる。最後に、複数のグリッド線３２を分配し、充填済み母線フレーム２４との交差部で終了させる。

図３ｃを参照すると、第３の代替デフロスタグリッド２１ｃが示されている。この窓用デフロスタは、ジグザグパターンを形成するために交互に取り付けられた一連の狭い間隔の相互接続線区画４０として母線２８を形成するために導電性インクを分配することによって形成された母線２８を含む。この方法の主な利点は、各母線区画４０を付着させた後にロボットが停止する必要がないので、分配速度を上げられることである。基本的に、この実施形態の母線区画４０は、複数の個別的な線ではなく、１本の長い線を形成する。上記のように、グリッド線３２は、グリッド状パターンで複数の電気接続部４２にて各母線区画４０と交差するように分配される。グリッド線３２全体で電流の効率的な分配を確立するために、母線区画４０とグリッド線３２との各交差部に、電気接続部４２を設けなければならない。しかし、上述した平行線の母線２６と同様に、一部のグリッド線３２の電流を他のグリッド線３２と比較して調整するために、一部のグリッド線３２が一部の母線区画４０と交差することが望ましい。

各グリッド線３２を通って流れる電流の量は、母線３０または線区画４０およびグリッド線３２の交差部の数を変化させることによって調節することができる。例えば、各母線３０、４０およびグリッド線３２が同様の幅および高さであれば、３本の母線３０、４０としか交差していないグリッド線３２は、６本の母線３０、４０と交差するグリッド線３２に提供される電流の約５０％を通す。この技術によって、加熱器グリッドの設計者は、グリッド線全体に電流を均一に分配する上での自由度を増加させることができる。これが特に有用であるのは、窓の形状がグリッド線の長さを決定することが多いからであり、その結果、様々な長さのグリッド線が様々な電流条件を規定することができる。線毎に、各グリッド線を通って流れる電流も、各母線３０、４０の幅および高さを変更することによって変化させることができる。

本発明は、図４に示すような自動化またはロボット分配機構での使用に特に適切であると想像される。このような機構の１つの非制限的な例は、参照により本明細書に組み込むものとする２００５年１２月２９日出願の米国特許出願第１１／３２１，５６７号に開示されている。

図４は、例えば、一連の加熱器グリッド線３２および種々の母線２４、２６および２８を、支持体５２上に載せることができるパネル２２上で形成するために、導電性インクを分配するロボットアームまたは他の装置であってもよいロボット分配機構５０を示す。図で示す機構５０は、静止状態で支持表面に装着されたロボットアーム５４、およびロボットアーム５４の端部に取り付けられた分配ヘッド５６を含む。制御装置５８が、ロボットアーム５４に電気的に結合される。分配ヘッド５６および流量調整器６０が、導電性インク源６２に流体結合される。ロボットアーム５４は関節動作可能であり、分配ヘッド５６をパネル２２の表面上の任意のポイントへと移動することができる。好ましい動作では、ロボットアーム５４は、分配ヘッド５６をパネル２２全体で直線方向に移動させ、分配ヘッドは、源６２からの導電性インクを線状にパネル２２上に分配して、種々の母線の実施形態２４、２６および２８、および加熱器グリッド線３２を形成する（明快さを期して、図４ではその一部しか図示せず）。これは例示的実施形態であり、他の例は、他の適切なロボット機構を使用して、加熱器グリッド線３２および母線２４、２６および２８に分配することができる。

また、本発明は、透明パネル上の窓用デフロスタを形成する方法も含む。この方法は、ロボット分配機構を提供するステップと、第１および第２の母線を形成するためのロボット分配機構から導電性インクを分配するステップと、第１および第２の母線を、導電性インクで形成された複数のグリッド線と相互接続するステップと、グリッド線と母線の交差部に電気接続部を生成するステップとを含む。一例は、さらに、導電性充填材料で充填された閉じたフレームとして導電性インクを分配することによって、第１および第２の母線を形成することを含むことができる。別の例は、間隔が狭く、実質的に平行で、グリッド線に対して実質的に直角である一連の母線に導電性インクを分配することによって、母線を形成することを含むことができる。さらに別の例は、狭い間隔で相互接続し、交互で、ジグザグパターンを形成する一連の線区画に導電性インクを分配することによって、母線を形成することを含むことができる。

当業者には容易に認識されるように、以上の記述は、本発明の原理の実施を例示するものである。この記述は、添付の特許請求の範囲で定義されるような本発明の精神から逸脱することなく、修正、変形および変更が可能であるという点で、本発明の範囲または用途を制限するものではない。

スクリーン印刷した母線およびデフロスタのグリッド線を有する従来の窓用デフロスタを含む窓ガラスの斜視図である。 本発明による窓用デフロスタを含む窓ガラスの斜視図である。 一連の間隔が狭い平行線を印刷することによって形成された母線の一部の略図である。 矩形のフレームを印刷し、その後に充填することにより形成された母線の一部の略図である。 母線をジグザグ様に前後に延びる一連の狭い間隔の相互接続線区画を印刷することによって形成された母線の一部の略図である。 本発明により窓用デフロスタを印刷するロボット分配装置の一実施形態の斜視図である。

Claims (13)

1. 透明パネル上に窓用デフロスタを形成する方法であって、
   ロボット塗布機構を提供するステップと、
   前記透明パネル上に第１および第２の母線を形成するために、前記ロボット塗布機構から連続した線として導電性インクを塗布するステップと、
   複数のグリッド線を形成するために、前記ロボット塗布機構から導電性インクを塗布するステップと、
   前記第１および第２の母線を、その交差部で前記複数のグリッド線と電気的に相互接続するステップと
   を含み、前記第１の母線が、
   （１）閉じたフレームを形成するために導電性インクを線状に塗布し、その後に、前記閉じたフレームを導電性充填材料で充填するステップ
   （２）導電性インクを連続して線状に塗布し、且つ複数の互いに狭い間隔の線を相互に接続して、ジグザグパターン状の線区画を形成するステップ
   のうちのいずれか一つのステップにより形成され、
   前記第２の母線が、
   （１）閉じたフレームを形成するために導電性インクを線状に塗布し、その後に、前記閉じたフレームを導電性充填材料で充填するステップ
   （２）導電性インクを連続して線状に塗布し、且つ複数の互いに狭い間隔の線を相互に接続して、ジグザグパターン状の線区画を形成するステップ
   のうちのいずれか一つのステップにより形成される、方法。
2. 前記グリッド線が、前記母線に対して直角に配置される、請求項１に記載の方法。
3. すべての前記グリッド線が、前記第１及び第２の母線と交差する、請求項１に記載の方法。
4. 少なくとも一部の前記グリッド線が、前記第１及び第２の母線の一部と交差する、請求項１に記載の方法。
5. グリッド線と母線との各交差部に電気接続部が作成される、請求項１に記載の方法。
6. 前記導電性充填材料が、前記導電性フレームと同じ材料である、請求項１に記載の方法。
7. 前記導電性充填材料が、前記導電性フレームの材料より低い粘度である、請求項１に記載の方法。
8. 各グリッド線と前記閉じたフレームとの交差部に電気接続部が作成される、請求項１に記載の方法。
9. すべての前記グリッド線が、すべての線区画と交差する、請求項１に記載の方法。
10. 少なくとも一部の前記グリッド線が、一部の前記線区画と交差する、請求項１に記載の方法。
11. 各グリッド線と各線区画との交差部に電気接続部が作成される、請求項１に記載の方法。
12. 前記透明パネルが、ガラスとプラスチック樹脂の一方で作成される、請求項１に記載の方法。
13. 前記プラスチック樹脂が、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、およびポリスルホン樹脂、ならびにその共重合体および混合物からなる群から選択される１つを含む、請求項１２に記載の方法。

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