JP2009523917A - デジタルモールドをテクスチャリングする方法、材料及び基板 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図3
Description
本願は、2006年1月19日出願の米国特許仮出願第60/760,208号(「デジタルモールドをテクスチャリングする方法及び材料」という名称)、及び2007年1月9日出願の米国特許仮出願第60/884,115号(「デジタルモールドをテクスチャリングする方法、材料及び基板」という名称)の優先権を主張するものである。
酸エッチングレジストは、ドロップオンデマンド(DOD)プリントヘッドを使用してインクジェットによってプリントされる液体を含むことができる。インクジェット法を用いてプリントされた適当な酸エッチングレジストは、水ベースの組成物及び溶剤ベースの組成物を含む。レジストは、プリントして硬化(UV硬化又は溶剤蒸発によるものなど)させた後には、高炭素鋼への接着性を示す一方で、硝酸及び塩化第二鉄などの強酸に対して耐酸性であるはずである。酸エッチングレジストは、一般にDODプリントヘッドにまつわる高い動作温度(90℃まで)にも耐え、また、担体基板から金属表面へ転写可能なはずである。
本発明に従って使用される担体基板は、組成及び構成が変化し得る。一般に、担体基板は、酸エッチングレジストを受け取り、これを扱いかつモールド上へ歪みなしで位置決めするために十分に保持しなければならないが、次いで、位置決め(及び担体基板からレジストを溶剤で分離することなどの任意選択の処理)の後に、酸エッチングレジストを金属モールド表面上へ解放しなければならない。担体基板は、可撓性で、薄く、透明又は実質的に透明で、伸縮が最小限であり、かつ様々な周囲湿度レベルの下で安定であるのが好ましい。
酸エッチングレジストをプリントするために使用されるインクジェットプリンタは、ドロップオンデマンドの熱式又は圧電式のシステムを含む様々なインクジェットプリントプロセスを用いることができる。任意選択で、インクジェットプリンタは連続プリントを用いることができる。熱式プリントでは、電気的に加熱される一連の小さなチャンバを有するプリントカートリッジが使用される。プリンタは、加熱要素を介して電流パルスを流す。チャンバ内の水蒸気爆発がバブルを形成し、これが用紙上にインクの小滴を進ませる。インクの表面張力が、インク容器に取り付けられた狭いチャネルを通して、チャンバ内に別のインクの充てんを送り込む。一般に、熱式プリント技術は水性インクを使用する。
本発明の一方法では、最初のステップは、所望のテクスチャパターンの画像ファイルを生成するステップを含む。一般に、そのような画像ファイルはコンピュータ上に生成される。このファイルは、次に、酸エッチングレジストインクを使用してプリントするように構成されたインクジェットプリンタに出力される。酸エッチングレジストが堆積される担体転写基板は、1つ又は複数の層を含むことができる。例えば、担体転写基板は、リリース被膜を有して除去可能な担体層(ポリエステルなど)を含むことができるか、あるいは、追加バインダ層及び/又はインク受容層を有する除去可能な担体層を含むことができる。したがって、いくつかの実施形態では、担体基板は、不溶性担体層とこの担体層から除去可能なインク受容層とを含む。インク受容層は、バインダ層によって不溶性担体層に付着されてよい。そのような実施形態では、酸エッチングレジストがインク受容層上にプリントされた後に、不溶性担体層及びバインダ層が別々に剥がされて担体層が廃棄される。次いで、バインダ層とその上に酸エッチングレジストのパターンがプリントされている及びインク受容層とが、エッチングされるべき金属表面に付与される。テクスチャリングされるべき金属表面上に、酸エッチングレジストのインクジェットプリントされたパターンを押し付けるように、バインダ層の露出した表面に圧力をかける。その後、バインダ層は、酸化、湿らせ、加熱又はUV放射へのさらなる露光などによって除去することができる。バインダ層の除去後、酸エッチングに耐性のあるパターンは、テクスチャリングされるべき表面に付着したままであり続け、金属表面を酸にさらすことによりテクスチャリングプロセスを進めることができる。
様々な配合例が、本発明向けの適合性を求めるために評価された。鋼への接着に関する必要条件は、高度に研磨された1片のP20高炭素鋼に、硬化された酸エッチングレジスト試料を配置し、酸エッチングレジストの鋼からのリリースを試験することにより評価された。
粘着性付与剤 S−135 32.95
モノマー SR−256 31.43
モノマー SR−504 33.52
安定剤 MEHQ 0.04
酸化防止剤 1076 0.1
光開始剤 TZT 1.96
合計 100
変更された配合は以下のように作製された。
粘着性付与剤 S−135 24.27
モノマー SR−504 37.65
モノマー SR−256 35.17
光開始剤 819 2.91
100.00
第1の例では、この変更された配合を試験するために、十分に加水分解されたPVA 90−50/水溶液(10%)をポリエステルシート上で厚さ0.0508mm(2ミル)の層にコーティングし、70℃で15分間乾燥することにより担体基板を作製した。生じたPVA層は厚さ7ミクロンであった。
Claims (37)
- テクスチャリングされた表面を生成する方法であって、
画像ファイルを生成するステップと、
前記画像ファイルをインクジェットプリンタに送るステップと、
酸エッチングレジスト組成物中の前記画像ファイルを基板材料上にプリントするステップと、
前記酸エッチングレジスト組成物をテクスチャリングされるべき表面上に転写するステップと、
酸を使用して前記表面をエッチングするステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - プリントするのにインクジェットプリンタを使用することを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記酸エッチングレジスト組成物は、硬化可能な組成物を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記酸エッチングレジスト組成物は、UV硬化可能な組成物を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記酸エッチングレジスト組成物は、UV硬化後に粘着性を保つことを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 前記酸エッチングレジストが、硬化前に20℃で8cps〜20cpsの粘度を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記酸エッチングレジストは、硬化後に90℃で8cps〜20cpsの粘度を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記酸エッチングレジストは、プリント後で且つ前記テクスチャリングされるべき表面上への堆積の前に、硬化されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記酸エッチングレジストは、10mJ/cm2未満の照射量で硬化されることを含む第1のステップと50mJ/cm2を上回る照射量で硬化されることを含む第2のステップとの2つのステップのプロセスで硬化されることを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記酸エッチングレジストは、5mJ/cm2未満の照射量で硬化されることを含む第1のステップと150mJ/cm2を上回る照射量で硬化されることを含む第2のステップとの2つのステップのプロセスで硬化されることを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 10〜50重量パーセントの粘着性付与剤と、
20〜90重量パーセントの1つ以上の反応性モノマーと、
光開始剤と、
を含むことを特徴とするインクジェット可能な酸エッチングレジスト。 - 前記レジストが、
10〜30重量パーセントの粘着性付与剤と、
30〜70重量パーセントのモノマーと、
光開始剤と、
を含むことを特徴とする請求項11に記載のインクジェット可能な酸エッチングレジスト。 - 前記酸エッチングレジストは、90℃の温度で8cps〜20cpsの粘度を有することを特徴とする請求項11に記載のインクジェット可能な酸エッチングレジスト。
- 前記酸エッチングレジストは、20℃の温度で8cps〜20cpsの粘度を有することを特徴とする請求項11に記載のインクジェット可能な酸エッチングレジスト。
- 前記酸エッチングレジストはUV抑制剤をさらに含むことを特徴とする請求項11に記載のインクジェット可能な酸エッチングレジスト。
- 多層のインク受容基板であって、
微小多孔質のインク受容層と、
分解性バインダ層と、
担体層と、
を備え、
前記分解性バインダ層は、前記微小多孔質のインク受容層と前記不溶性担体層との中間に配置されることを特徴とする多層のインク受容基板。 - 前記微小多孔質のインク受容層は、アルミナ粒子又はシリカ粒子を含むことを特徴とする請求項16に記載の多層のインク受容基板。
- 前記微小多孔質のインク受容層は、実質的に非水溶性の粒子を含むことを特徴とする請求項16に記載の多層のインク受容基板。
- 前記実質的に非水溶性の粒子は、アルミナ粒子又はシリカ粒子を含むことを特徴とする請求項18に記載の多層のインク受容基板。
- 前記微小多孔質のインク受容層は、アルミナ粒子を含むことを特徴とする請求項16に記載の多層のインク受容基板。
- 前記微小多孔質のインク受容層は、ポリビニルアルコール及び多孔質のアルミナ粒子を含むことを特徴とする請求項16に記載の多層のインク受容基板。
- 前記微小多孔質のインク受容層は、ドライ重量で少なくとも10パーセントの多孔質のアルミナを含むことを特徴とする請求項16に記載の多層のインク受容基板。
- 前記微小多孔質のインク受容層は、ドライ重量で少なくとも30パーセントの多孔質のアルミナを含むことを特徴とする請求項16に記載の多層のインク受容基板。
- 前記微小多孔質のインク受容層は、ドライ重量で少なくとも60パーセントの多孔質のアルミナを含むことを特徴とする請求項16に記載の多層のインク受容基板。
- 前記微小多孔質のインク受容層は、ドライ重量で少なくとも80パーセントの多孔質のアルミナを含むことを特徴とする請求項16に記載の多層のインク受容基板。
- 前記微小多孔質のインク受容層は、ドライ重量で少なくとも10パーセントのポリビニルアルコールを含むことを特徴とする請求項16に記載の多層のインク受容基板。
- 前記微小多孔質のインク受容層は、ドライ重量で少なくとも20パーセントのポリビニルアルコールを含むことを特徴とする請求項16に記載の多層のインク受容基板。
- 前記微小多孔質のインク受容層は、ドライ重量で少なくとも30パーセントのポリビニルアルコールを含むことを特徴とする請求項16に記載の多層のインク受容基板。
- 前記微小多孔質のインク受容層は、ドライ重量で60〜80パーセントの多孔質アルミナとドライ重量で20〜40パーセントのポリビニルアルコールとを含むことを特徴とする請求項16に記載の多層のインク受容基板。
- 前記分解性バインダ層は、ポリ酢酸ビニルを含むことを特徴とする請求項16に記載の多層のインク受容基板。
- 多層のインク受容基板であって、
少なくとも50重量パーセントの多孔質アルミナを含むインク受容層と、
少なくとも25重量パーセントのポリビニルアルコールを含む分解性バインダ層と、
実質的に非水溶性の担体層と、
を備え、
前記分解性バインダ層は、前記微小多孔質のインク受容層と前記不溶性担体層との中間に配置されることを特徴とする多層のインク受容基板。 - 前記インク受容層は、60〜80重量パーセントの多孔質のアルミナを含むことを特徴とする請求項31に記載の多層のインク受容基板。
- 前記インク受容層は、65〜75重量パーセントの多孔質のアルミナを含むことを特徴とする請求項31に記載の多層のインク受容基板。
- 前記インク受容層は、25〜35重量パーセントのポリビニルアルコールを含むことを特徴とする請求項31に記載の多層のインク受容基板。
- 酸レジストパターンを形成する方法であって、
多層のインク受容基板を与えるステップであって、前記インク受容基板が、微小多孔質のインク受容層と、分解性バインダ層と、担体層とを備え、前記分解性バインダ層は、前記微小多孔質のインク受容層と前記不溶性担体層との中間に配置されるステップと、
耐酸性インクジェットによってUV硬化可能な材料を前記多層のインク受容基板上に堆積するステップと、
前記耐酸性インクジェットによるUV硬化可能な材料を少なくとも部分的に硬化するステップと、
前記耐酸性インクジェットによるUV硬化された材料をエッチングされるべき基板に転写するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記耐酸性インクを少なくとも部分的に硬化する前記ステップは、2つのステップの硬化プロセスを含むことを特徴とする請求項35に記載の方法。
- 前記2つのステップの硬化プロセスが、低出力による第1の硬化と、それに続く高出力による第2の硬化とを含むことを特徴とする請求項35に記載の方法。
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