專(zhuān)利名稱(chēng)：用于施加圖案的方法和設(shè)備、具有這種圖案的元件和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于向覆有涂層的襯底施加圖案的方法和設(shè)備。本發(fā)明進(jìn)一步涉及包括具有這種圖案的覆有涂層的表面的元件。本發(fā)明還涉及配備有這種元件的裝置。
背景技術(shù)：
許多裝置，諸如電子裝置、音頻和視頻裝置，都具有裝飾圖案或信息圖案。例如，裝置的按鈕可能設(shè)置有關(guān)于該按鈕的功能的信息，而諸如制造者標(biāo)志的裝飾圖案也可能被施加。
在襯底上施加裝飾圖案或信息圖案通常通過(guò)移印技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而移印技術(shù)是相當(dāng)不靈活的，因?yàn)橛∷⒖色@得的質(zhì)量和分辨率相當(dāng)大地取決于要施加圖案的表面的特性。
通過(guò)噴墨印刷可能獲得較高靈活性。然而，通過(guò)噴墨印刷技術(shù)可獲得的分辨率也受到襯底特性的限制。為了達(dá)到高分辨率印刷，襯底需要具有合適的吸墨屬性。這使得噴墨印刷技術(shù)相當(dāng)不靈活。許多類(lèi)型的襯底不具有合適的吸收屬性，使得所施加的油墨在表面上不期望地流動(dòng)，結(jié)果造成具有相當(dāng)?shù)偷姆直媛实哪：龍D案。因此，這些印刷技術(shù)不能在某些不合適的襯底上高分辨率地應(yīng)用，特別是在諸如有色漆和塑料或金屬涂料的涂層上。
已知的印刷技術(shù)的另一缺點(diǎn)是所印刷的圖案具有相當(dāng)差的機(jī)械抗力。例如，印刷在經(jīng)常使用的裝置的某些按鈕上的信息易于被從按鈕表面磨損掉。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種用于以相對(duì)高的分辨率向覆有涂層的表面施加持久圖案的方法，其在涂層性質(zhì)方面比已知方法更加靈活。
本發(fā)明提供了一種向覆有涂層的襯底施加圖案的方法，包括以下步驟A)在涂層中激光燒蝕圖案，以及B)在激光燒蝕的圖案中施加油墨。激光燒蝕提供了容納油墨的高分辨率圖案，因此防止了油墨的流動(dòng)，并且保持了高分辨率，而與涂層性質(zhì)無(wú)關(guān)。因此，由于根據(jù)本發(fā)明的方法，現(xiàn)在即使在將會(huì)造成油墨流動(dòng)和模糊的涂層上也可以獲得高分辨率圖案。由激光燒蝕的微細(xì)節(jié)甚至可以通過(guò)毛細(xì)作用力吸收油墨。此外，當(dāng)圖案的油墨被嵌入涂層中時(shí)，與印刷在涂層之上的圖案相比較，該圖案更不容易受到磨損。另外，油墨較少受到化學(xué)品的影響，因此，與常規(guī)印刷的圖案相比較，進(jìn)一步提高了耐久性。
優(yōu)選地，將激光燒蝕限制到定位于遠(yuǎn)離襯底的涂層表面處的涂層的一部分。因此，襯底保持由涂層完全覆蓋，并且油墨不接觸襯底。因此，在本方法的過(guò)程中，襯底保持被涂層保護(hù)不受環(huán)境影響。尤其優(yōu)選地，涂層的激光燒蝕部分包括多層涂層的頂層。在多層涂層中，可以選擇頂層以具有特別適合于激光燒蝕的特性，從而產(chǎn)生高質(zhì)量的圖案。
優(yōu)選地，涂層包括溶膠-凝膠涂層。溶膠-凝膠涂層的激光燒蝕產(chǎn)生特別銳利切割的圖案，以實(shí)現(xiàn)高分辨率。缺乏熔點(diǎn)的基于硅烷的材料構(gòu)成溶膠凝膠涂層的主要成分。具有可熔涂料的涂層通常在分辨率方面受到一些影響，這是因?yàn)橥苛显趫D案輪廓處的部分熔化。溶膠凝膠涂層的熔點(diǎn)缺乏導(dǎo)致銳利切割的激光燒蝕圖案，實(shí)現(xiàn)了最佳的圖形分辨率。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，油墨包括可照射固化成分，以及本方法還包括以下步驟C)在施加后照射油墨材料。照射的使用允許圖案中的油墨的受控固著。照射可以為任何種類(lèi)的合適的照射，其取決于油墨中的可照射固化成分。例如，照射可包括紅外光，使得可熱固的油墨變硬。優(yōu)選地，油墨包括可UV固化成分，并且照射包括使用UV光。UV代表紫外照射，并且允許合適成分的快速固化。許多方便的可UV固化的成分是合適的。
優(yōu)選地，在步驟B)中，油墨材料通過(guò)微滴法施加在燒蝕的圖案中。微滴法允許油墨精確分配到圖案的準(zhǔn)確位置。尤其優(yōu)選地，微滴法包括噴墨法。噴墨法適用于快速、少量、精確地施加油墨。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，本方法的步驟由公共控制裝置驅(qū)動(dòng)。典型地包括微處理器的公共控制裝置允許方法的自動(dòng)化，允許高速執(zhí)行受控處理。
本發(fā)明還提供了一種用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的任何方法的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括用于在襯底的涂層中進(jìn)行圖案燒蝕的激光裝置；用于在燒蝕的圖案中施加油墨的涂布裝置；用于定位襯底的定位裝置；以及用于驅(qū)動(dòng)激光裝置和涂布裝置的控制裝置。這種設(shè)備適用于以相對(duì)高的分辨率向覆有涂層的表面施加裝飾圖案，其在涂層性質(zhì)方面比已知方法更加靈活。該設(shè)備允許以自動(dòng)方式施加這種圖案，從而以受控方式提供快速生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)。該設(shè)備可以是獨(dú)立裝置，但也可以集成到生產(chǎn)線中。該設(shè)備還可以包括用于其他生產(chǎn)步驟的裝置，例如用于向襯底施加涂層的裝置。
優(yōu)選地，控制裝置還驅(qū)動(dòng)定位裝置。與激光裝置和涂布裝置的優(yōu)化的協(xié)作允許較高的生產(chǎn)速度。
在優(yōu)選實(shí)施例中，設(shè)備還包括照射裝置。其允許使用可照射固化的油墨來(lái)填充圖案，用于使圖案內(nèi)的油墨較快固著。例如，照射裝置可包括燈或激光器，其典型地以比激光燒蝕步驟采用的切割激光器較低的功率運(yùn)行。優(yōu)選地，照射裝置包括UV光裝置。UV光允許可UV固化的油墨的快速固化。例如，UV裝置可包括UV燈或低功率UV激光器。
優(yōu)選地，涂布裝置包括微滴頭。微滴頭能夠?qū)⒕_少量的油墨遞送到燒蝕的圖案。此外，可能以高精度定位微滴頭，從而最小化油墨的濺出。尤其優(yōu)選地，微滴頭是噴墨頭。噴墨頭遞送很少量的油墨，允許較高精度。此外，噴墨頭允許以高油墨施加率進(jìn)行操作。
本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種包括具有通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的圖案的覆有涂層的表面的元件。這種裝飾的元件提供有具有高耐久性的圖案，同時(shí)油墨嵌入涂層中，從而不易受到化學(xué)和機(jī)械磨損。此外，獲得的圖案的分辨率可能相對(duì)高。此外，使用根據(jù)本發(fā)明的方法允許在選擇涂層中的較大靈活性。
在優(yōu)選實(shí)施例中，圖案嵌入定位于遠(yuǎn)離襯底的涂層表面處的涂層的一部分。襯底保持由涂層完全覆蓋，并且油墨不接觸襯底。尤其優(yōu)選地，涂層的激光燒蝕部分包括多層涂層的頂層。在多層涂層中，可以選擇頂層以具有特別適合于激光燒蝕的特性，從而產(chǎn)生高質(zhì)量的圖案。
優(yōu)選地，涂層包括溶膠凝-膠涂層。溶膠-凝膠涂層的激光燒蝕產(chǎn)生特別銳利切割的高分辨率圖案，允許圖案中非常好的微細(xì)節(jié)，是許多其他涂層難以實(shí)現(xiàn)的。在多個(gè)材料層層疊以形成涂層的多層涂層中，優(yōu)選地至少頂層是溶膠-凝膠層，其產(chǎn)生最佳的視覺(jué)外觀。
本發(fā)明還提供了一種包括至少一個(gè)元件的裝置，所述元件包括具有通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的圖案的覆有涂層的表面。因此，在該元件上的圖案具有高耐久性、增加的化學(xué)和機(jī)械耐磨性，同時(shí)可獲得較高分辨率。該圖案可能特別用于在反復(fù)的機(jī)械和/或化學(xué)應(yīng)變條件下操作的裝置中使用的元件，例如為了操作該裝置反復(fù)按壓的按鈕。
在優(yōu)選實(shí)施例中，該裝置是電動(dòng)剃須刀。例如，電動(dòng)剃須刀的剃須單元可以具有使用根據(jù)本發(fā)明的方法施加的涂層和裝飾圖案。該剃須單元在剃須期間承受大量機(jī)械和化學(xué)應(yīng)變(有或者沒(méi)有剃須添加劑的幫助，特別是剃須前和剃須后的滋補(bǔ)劑、泡沫和油的腐蝕性成分)。然而，施加的圖案受到保護(hù)，這是因?yàn)榕c例如使用常規(guī)印刷技術(shù)印刷在涂層之上的圖案相比較，其具有提高的耐久性。


現(xiàn)在將通過(guò)后面的示例進(jìn)一步解釋本發(fā)明。
圖1a、1b、1c示出根據(jù)本發(fā)明的方法的概略示意圖。
圖2示出施加到具有多層涂層的襯底的各種圖案。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的方法設(shè)置有具有施加到其上的圖案的元件的裝置。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的方法設(shè)置有具有施加到其上的圖案的元件的另一裝置。
具體實(shí)施例方式
圖1a示出根據(jù)本發(fā)明的方法的激光燒蝕步驟。圖中示出覆有涂層2的襯底1。根據(jù)本發(fā)明通過(guò)一種設(shè)備施加圖案，該設(shè)備包括用于操作切割激光器4的控制器單元3、噴墨頭5和UV光源6。此外，公共控制器單元通過(guò)諸如傳動(dòng)帶、可調(diào)夾頭或機(jī)器人臂的定位裝置(圖中未示出)相對(duì)于切割激光器4、噴墨頭5和UV光源6來(lái)定位襯底1。這些定位裝置允許在襯底表面的任何部位上施加圖案。在該圖中，由切割激光器4生成的激光束7通過(guò)涂層2的至少一部分的激光燒蝕將圖案施加到涂覆的表面中，從而產(chǎn)生間隙8。在該非限制性的示例中，間隙從涂層2的頂面延伸至襯底1的頂面。然而也可能燒蝕較淺的間隙8，僅在涂層2的厚度的一部分上延伸。因此，襯底1將保持完全被涂覆，從而持續(xù)保護(hù)襯底1免受環(huán)境危害。另一方面，也可以使由激光燒蝕產(chǎn)生的間隙8延伸超出涂層2并進(jìn)入襯底1，從而產(chǎn)生具有提高的耐久性的更深的圖案。
圖1b示出激光燒蝕的圖案中的油墨施加。編號(hào)與圖1a中的編號(hào)一致。現(xiàn)在，噴墨頭5’已由控制器單元3’引導(dǎo)在激光燒蝕的間隙8’上方被精確定位。間隙8’被由噴墨頭5’施加的可UV固化的油墨的微滴9填充。液態(tài)填充油墨10被施加至涂層2’的上部表面水平，從而獲得平滑的表面。
圖1c示出可UV輻射固化的油墨的固化。編號(hào)與圖1a和1b中的編號(hào)一致。控制器單元3”已在填充有可UV固化的油墨10”的激光燒蝕的間隙8”上方引導(dǎo)UV光源6”。UV輻射快速精確地固化可UV固化的油墨?？刂破?”可以在襯底1”的不同區(qū)域上同時(shí)操作切割激光器4”、噴墨頭5”和UV光源6”，以獲得快速處理。此外，較慢操作單元的數(shù)量可以是最快操作單元的數(shù)量的倍數(shù)，從而最優(yōu)化處理的生產(chǎn)速度。例如，執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的設(shè)備可以包括一個(gè)能夠很快執(zhí)行激光燒蝕步驟的激光器和多個(gè)(例如三個(gè))相對(duì)較慢執(zhí)行在燒蝕的圖案中施加油墨的噴墨頭。
圖2示出施加到具有多層涂層41的襯底40的各種圖案。多層涂層41包括三個(gè)層疊的涂層底層42，施加到襯底40上；中間層43，施加到底層42的表面上；以及頂層44，覆蓋在中間層43上。這些層42、43、44已在各自的涂覆步驟中施加到襯底40上。在這個(gè)示例中，選擇了任意三層涂層41，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該了解，示例可以變化并用于任何涂層，例如一層涂層、兩層涂層或具有多于三層的涂層。圖中示出施加到層疊的涂層41的多種圖案。第一圖案45由傳統(tǒng)方法施加，是通過(guò)將油墨簡(jiǎn)單地印刷到頂涂層44上面。第一圖案相當(dāng)容易磨損。第二圖案46根據(jù)本發(fā)明被施加，是通過(guò)激光燒蝕頂涂層44的厚度的一部分，然后施加油墨以填充激光燒蝕的間隙。相比于第一圖案45，該第二圖案46具有改進(jìn)的耐久性。第三圖案47示出激光燒蝕到多層(頂層44和中間涂層43的一部分)中的間隙，隨后該間隙僅被油墨部分地填充。因此，油墨表面位于頂層44的表面以下，導(dǎo)致增強(qiáng)的耐久性和審美上漂亮的效果。第四圖案48位于頂層之下。這是通過(guò)以下方式獲得在施加頂涂層44之前，激光燒蝕中間涂層43和底涂層42，并且用油墨填充激光燒蝕的間隙。因此，頂涂層44密封圖案48，導(dǎo)致改進(jìn)的耐久性。優(yōu)選地，頂層是至少部分半透明的，以使圖案48可見(jiàn)。第五圖案49是被激光燒蝕穿過(guò)涂層41并進(jìn)入襯底40的圖案的示例，導(dǎo)致圖案49的改進(jìn)的耐久性。最后的圖案50是部分嵌入涂層41并且部分延伸在頂層44的表面上的圖案的示例。這導(dǎo)致漂亮的視覺(jué)效果。盡管從頂涂層44延伸的圖案部分可能由于反復(fù)機(jī)械應(yīng)變而易于磨損，但圖案50的耐久性被保持，因?yàn)榍度胪繉?1中的圖案50的部分受益于通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法提供的改進(jìn)的耐久性。
圖3示出便攜式媒體播放器裝置20，例如mp3播放器，其上使用根據(jù)本發(fā)明的方法施加各種裝飾和信息圖案。媒體播放器裝置20設(shè)置有多個(gè)操作按鈕21、輸入輸出端口22和控制屏23。操作按鈕21容易被磨損，因?yàn)樗鼈冊(cè)诓僮髅襟w播放器裝置20期間處于反復(fù)應(yīng)變狀態(tài)。以任何流行色彩的涂漆精飾(finish)所有按鈕21。操作按鈕21設(shè)置有信息標(biāo)記、指示符和銘文，顯示它們的功能(例如，常見(jiàn)的播放、停止/暫停和菜單滾動(dòng)按鈕)，該信息標(biāo)記、指示符和銘文是通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的方法施加對(duì)比色油墨獲得的。根據(jù)本發(fā)明的方法的結(jié)果是信息標(biāo)記、指示符和銘文，其中與印刷在涂漆頂部上的標(biāo)記相比較，其具有高得多的耐磨性。在此示出的裝置20的按鈕不會(huì)因?yàn)橛捎谶@些按鈕的反復(fù)使用而丟失它們的標(biāo)記。此外，由于使用激光燒蝕，標(biāo)記的分辨率可以顯著變高。此外，涂漆的類(lèi)型或可用于該裝置的其他涂料是非常靈活的。使用根據(jù)本發(fā)明的方法裝飾的媒體播放器裝置20的其他部分是輸入輸出端口22的指示25和屏幕23的邊框26。
圖4示出電動(dòng)剃須刀裝置30。特別是在操作期間接觸用戶(hù)皮膚的部分易于磨損，并且還可能受到諸如剃須前和剃須后剃須添加劑的影響。剃須刀30的剃須單元31通過(guò)在剃須刀30所有外表面上延伸的有色涂層被保護(hù)免受可能在剃須期間發(fā)生的反復(fù)機(jī)械和化學(xué)應(yīng)變。裝飾圖案32，例如制造商標(biāo)志，使用根據(jù)本發(fā)明的方法被施加到有色涂層的特定部分。由于有色涂層中圖案的嵌入性質(zhì)，該圖案具有改進(jìn)的能力來(lái)抵擋機(jī)械和機(jī)械危害，如果替代地施加傳統(tǒng)印刷的圖案，機(jī)械和機(jī)械危害通常將導(dǎo)致圖案的磨損。使用本發(fā)明的方法施加的圖案32的另一優(yōu)點(diǎn)是較容易獲得相對(duì)高的分辨率。由于反復(fù)使用也易于磨損的剃須刀裝置30的其他元件是操作按鈕33。因此，操作按鈕33上的指示符可使用根據(jù)本發(fā)明的方法來(lái)施加。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明的寬范圍明顯不受在此明確示出的示例的限制。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的方法、執(zhí)行該方法的設(shè)備以及各種元件和裝置上本方法的應(yīng)用的各種變形都是可能的。
權(quán)利要求
1.一種向覆有涂層的襯底施加圖案的方法，包括以下步驟A)在該涂層中激光燒蝕該圖案；以及B)在該激光燒蝕的圖案中施加油墨。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將該激光燒蝕限制到定位于遠(yuǎn)離該襯底的該涂層表面處的該涂層的一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，該涂層的激光燒蝕部分包括多層涂層的頂層。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該涂層包括溶膠-凝膠涂層。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該油墨包括可照射固化的成分，以及本方法還包括以下步驟C)在施加后照射油墨材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，該油墨包括可UV固化的成分，并且該照射包括使用UV光。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟B)中，該油墨材料通過(guò)微滴法施加在該燒蝕的圖案中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該微滴法包括噴墨法。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該方法的步驟由公共控制裝置驅(qū)動(dòng)。
10.一種用于執(zhí)行根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括激光裝置，用于在襯底的涂層中進(jìn)行圖案燒蝕；涂布裝置，用于在該燒蝕的圖案中施加油墨；定位裝置，用于定位該襯底；以及控制裝置，用于驅(qū)動(dòng)該激光裝置和該涂布裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，該控制裝置還驅(qū)動(dòng)該定位裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括照射裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，該照射裝置包括UV光裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，該涂布裝置包括微滴頭。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，該微滴頭是噴墨頭。
16.一種元件，包括覆有涂層的表面，具有通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)的方法獲得的圖案。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的元件，其特征在于，該圖案嵌入定位于遠(yuǎn)離該襯底的該涂層的表面處的該涂層的一部分。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的元件，其特征在于，該涂層包括溶膠凝-膠涂層。
19.一種裝置，包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求16至18中任一項(xiàng)的元件。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，該裝置是電動(dòng)剃須刀。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于向覆有涂層的襯底施加裝飾圖案的方法和設(shè)備、包括具有這種圖案的覆有涂層的表面的元件、以及具有這種元件的裝置。該方法在涂層中使用圖案的激光燒蝕，接著在激光燒蝕的圖案中施加油墨。根據(jù)本發(fā)明的方法在涂層性質(zhì)方面比已知方法更加靈活。
文檔編號(hào)B44C1/22GK101014468SQ200580029379
公開(kāi)日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2005年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月3日
發(fā)明者Y·威爾斯特拉, J·H·S·范德沃德－溫克爾, G·J·德喬恩格, R·武格特斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司