(57)【要約】【課題】  曲面を有するガラス製品に対してエッチングによる微細な意匠性の高いパターンが施されたガラス製品を効率的、安定的に製造する方法を提供する。【解決手段】  ガラス基材表面に対して前記ガラス基材を所定の速度で回転させながらインクジェットヘッドによって耐食性インクを着弾させて印刷するマスキング工程と、前記印刷された耐食性インクを硬化する硬化工程と、前記印刷された耐食性インクに覆われていない領域を化学エッチングするエッチング工程と、前記印刷された耐食性インクを除去する除去工程により、エッチングによる意匠が付与された曲面を有するガラス製品を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲面を有するガラス基材の所定部分に対してエッチングにより透過率が低く光が散乱するフロスト部が形成されているガラス製品の製造方法において、
前記ガラス基材表面に対して前記ガラス基材を所定の速度で回転させながらインクジェットヘッドによって耐食性インクを着弾させて印刷するマスキング工程と、前記印刷された耐食性インクを硬化する硬化工程と、前記印刷された耐食性インクに覆われていない領域を化学エッチングするエッチング工程と、前記印刷された耐食性インクを除去する除去工程を含む、選択的にエッチングされたガラス製品の製造方法。
【請求項２】
前記耐食性インクが活性光線硬化型インクであり、前記硬化工程が前記印刷された耐食性インクに対して活性光線を照射する照射工程であることを含む、請求項1に記載のガラス製品の製造方法。
【請求項３】
前記照射工程が、前記マスキング工程において前記耐食性インクが前記ガラス基材に着弾してから０．１秒以上４．０秒以下の間に活性光線の照射を開始することを含む、請求項２に記載のガラス製品の製造方法。
【請求項４】
前記マスキング工程において、前記インクジェットヘッドから吐出される耐食性インクの液滴の体積が、３ｐｌ以上８０pl以下である、請求項１から３のいずれか1項に記載のガラス製品の製造方法。
【請求項５】
前記印刷された耐食性インクの印刷解像度が１００ｄｐｉ以上２８８０ｄｐｉ以下であり、かつ前記印刷された耐食性インクの平均高さが、２μｍ以上３０μｍ以下である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のガラス製品の製造方法。
【請求項６】
前記耐食性インクが、粘度５Ｐａ．ｓ以上３０ｍＰａ．ｓ以下であり、かつ２５℃における表面張力２０ｍＮ／ｍ以上４０ｍＮ／ｍ以下である、請求項１から５のいずれか1項に記載のガラス製品の製造方法。
【請求項７】
前記マスキング工程において、前記インクジェットヘッドによって印刷すべき画像をネガポジ反転する工程を含む、請求項１から６のいずれか１項に記載のガラス製品の製造方法。
【請求項８】
前記曲面を有するガラス基材が円筒形状である、請求項１から７のいずれか1項に記載のガラス製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット方式による印刷を用いて、曲面を有するガラス基材に対して高精細な意匠性の高いエッチングを施したガラス製品及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス製品の表面に対して、透過率が低く光が散乱する状態であるフロスト状の選択的なパターンを形成して意匠性を高める手法は一般的に使用されており、その方法としては、物理的にガラス製品表面をフロスト状にするサンドブラスト加工や、フッ化水素アンモニウム等を用いる科学的手法であるエッチング加工などの手法がある。
【０００３】
このうち、エッチング加工においては、ガラス製品の表面にフッ化水素アンモニウムなどのエッチング液に対して耐食性を有するマスキング材を選択的に塗布し、その後ガラス製品表面にエッチング液を塗布し、最後にマスキングを剥離するという工程を実施するという手法が一般的である。このような手法は、特許文献１にも開示されている。
【０００４】
また、エッチング加工のうち、マスキングの工程については、すでにインクジェット方式の印刷によってマスキング材の塗布を行う手法は鋼板用のエレクトロニクス用途や、金属板のネームプレートのエッチングにも、一部使用されている。この点、ガラス製品に関するインクジェット方式の印刷を用いたエッチングの手法についても、特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１６６９９４
【特許文献２】特開２０１５−５２７２８４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の技術は、上記の様にサンドブラストや化学処理によってフロスト部を形成していたが、特に円筒形や楕円形状の断面を有する等、平面以外の複雑な形状のガラス基材表面に安定してエッチングを施して意匠性を付加するためには、マスク用のシートをエッチングさせたくない箇所だけ切り取って張り付けたり、エッチングさせたくない箇所を手書きでマスキング材となるインクを塗布したりするなどの工程を行う必要があり、過大な工数をかける必要があるという問題があった。
【０００７】
この点、特許文献１では、ガラス製品に対するスクリーン印刷によるマスキングの工程を含むエッチングの工程について開示がされ、その中での実施例として、円筒形状のガラス瓶に対するエッチングについて開示されている。しかし、特許文献１に開示されるスクリーン印刷の方法によると、マスキングのパターンごとに版を作成する必要があること、微細な意匠を施すことが不向きであること、等の問題がある。
【０００８】
特許文献２では、平面のガラスシート（板ガラス）に対するインクジェット方式によるマスキング材の塗布の工程を含む、ガラスシートに対するエッチングの手法について開示されている。しかし、特許文献２においては、円筒形状、楕円形状など板ガラス以外の形状のガラス製品に対するマスキング材の塗布工程については開示されておらず、また、具体的なマスキング材の懸架（印刷）条件についても開示がされていない。
【０００９】
本発明は以上の問題点を解決し、インクジェット方式の印刷を用いたエッチングによって微細な意匠性の高いパターンが施された曲面を有するガラス製品を製造する方法及びこの方法により得られたガラス製品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、以下の方法を提案する。
【００１１】
すなわち、本発明は、曲面を有するガラス基材の所定部分に対してエッチングにより透過率が低く光が散乱するフロスト部が形成されているガラス製品の製造方法において、
前記ガラス基材表面に対して前記ガラス基材を所定の速度で回転させながらインクジェットヘッドによって耐食性インクを着弾させて印刷するマスキング工程と、前記印刷された耐食性インクを硬化する硬化工程と、前記印刷された耐食性インクに覆われていない領域を化学エッチングするエッチング工程と、前記印刷された耐食性インクを除去する除去工程を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、前記耐食性インクが活性光線硬化型インクであり、前記硬化工程が前記印刷された耐食性インクに対して活性光線を照射する照射工程であることを含むことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、前記照射工程が、前記マスキング工程において前記耐食性インクが前記ガラス基材に着弾してから０．１秒以上４．０秒以下の間に活性光線の照射を開始することを含むことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、前記マスキング工程において、前記インクジェットヘッドから吐出される耐食性インクの液滴が、３ｐｌ以上８０pl以下であることを含むことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、前記印刷された耐食性インクの印刷解像度が１００ｄｐｉ以上２８８０ｄｐｉ以下であり、かつ前記印刷された耐食性インクの平均高さが、２μｍ以上３０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、前記耐食性インクが、粘度５Ｐａ．ｓ以上３０ｍＰａ．ｓ以下であり、かつ２５℃における表面張力２０ｍＮ／ｍ以上４０ｍＮ／ｍ以下であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、前記マスキング工程において、前記インクジェットヘッドによって印刷すべき画像をネガポジ反転する工程を含むことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、前記曲面を有するガラス基材が円筒形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によって、曲面を有するガラス基材に対して、インクジェット印刷を用いて、高精細なエッチングを施したガラス製品を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】マスキングとエッチングの工程を説明する図である。
【図２】マスキングとエッチングの結果を示す上面図である。
【図３】円筒物にインクジェット印刷を用いたエッチングを施した実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施形態を示しつつ、本発明をより詳細に説明する。
【００２２】
図１は、エッチング液に対して耐食性を有するインクであるマスキング材をガラス基材上に印刷した状況及びエッチング後のマスキング材の剥離状況を模式的に示している。
【００２３】
まず、マスキング工程について説明する。ガラス基材１０１．は、曲面を有する形状である。一般的なガラス瓶のような円筒形状が一例として想定されるが、断面が楕円形上であってもよく、曲面を有するガラス基材であれば、その形状は限定されない。また、色についても無色透明に限定されず、有色でも、物理的に表面を傷つけることで光が拡散するよう処理されたいわゆるすりガラスでも、ガラス基材である限り限定されない。ガラス基材１０１．は、インクジェット印刷装置に、所定の方向に所定の速度で回転するように支持される。そして、ガラス基材１０１．を所定の速度で回転させながらインクジェットヘッドから耐食性インクを吐出させ、ガラス基材１０１．表面に耐食性インク１０３．の選択的なパターンを形成する。この時、耐食性インク１０３．によるパターンを形成する際に用いる、エッチングにより形成することを意図する画像は、あらかじめネガポジ反転させてインクジェットヘッドに出力することで、印刷される耐食性インク１０３．を反転されたパターンとすることにより、最終的にエッチングによりガラス基材表面に形成される画像を、意図した通りの画像とすることができる。
【００２４】
この時使用するエッチング液に耐食性を有する耐食性インクは、ガラスとの密着性、剥離性、印刷後のにじみ等による変形のしやすさ等から、適切な性能のものを用いる必要があり、粘度５Ｐａ．ｓ以上３０ｍＰａ．ｓ以下であり、かつ２５℃における表面張力２０ｍＮ／ｍ以上４０ｍＮ／ｍ以下の耐食性インクを用いることが望ましい。また、耐食性インクは、ガラス基材に対して着弾して印刷された後、適切なレベリングが行われた後即時に硬化される必要があることから、ＵＶなどの活性光線を照射することにより硬化するインクであることが望ましい。
【００２５】
また、エッチングにより所定のパターンを高精度に形成するためには、ガラス基材の表面上のマスキングされた部分の下部に、後述のエッチング液が到達することを防ぐように適切に隠蔽しつつ、パターンの精細さを確保できるように、耐食性インクをガラス基材表面に印刷する必要があるが、印刷される耐食性インクの量が少なすぎると隠蔽性を確保できず、多すぎると印刷後に印刷されたインクのにじみ等により変形が生じるためパターンの精細さを確保できないため、印刷される耐食性インクの量を適切に制御する必要がある。そこで、印刷される耐食性インクの量を適切に制御するために、インクジェットヘッドから吐出される耐食性インクの液滴の体積を３ｐｌ以上８０pl以下とし、印刷解像度が１００ｄｐｉ以上２８８０ｄｐｉ以下とし、印刷された耐食性インクの平均高さを２μｍ以上３０μｍ以下となるように設定することが望ましい。これらの設定は、生産タクト、要求されるパターンの精細さ等の条件により適宜調整することになる。これらの条件は、インクジェットヘッドの条件や、印刷すべき画像の設定を変更することで調整することになる。
【００２６】
次に耐食性インクを硬化する硬化工程について説明する。硬化工程においては、インクの特性に応じた所定の手法で印刷された耐食性インクの硬化を行う必要がある。
【００２７】
使用される耐食性インクは上記の通り主に活性光線硬化型インクであることが望ましいが、この場合は、生産タクトと、耐食性インクの適切なぬれ広がりと、パターンの精細さの両立の観点から、印刷後の適切なタイミングでＵＶ等の活性光線を照射して硬化させる必要があり、好ましくは耐食性インクがガラス基材に着弾してから０．１秒以上４．０秒以下の間に照射を行うことが望ましい。この時間とすることで、上記の要素を適切に両立できる。また、照射するＵＶは、波長３６５ｎｍ以上、３９５ｎｍ以上であることが想定される。
【００２８】
なお、耐食性インクが熱硬化型である場合には、赤外線、温風、ヒートプレート等により、加熱して硬化させることになる。
【００２９】
次に、エッチング工程について説明する。硬化工程終了後に、マスキングされたガラス基材表面に対して、ガラスを食刻することが可能なフッ化水素アンモニウムが代表例のエッチング液を塗布し、化学エッチングを行う。食刻するに十分な時間待機したのち、エッチング液をガラス基材表面から回収する処置を行う。これにより、エッチング面１０５が形成される。
【００３０】
最後に、印刷された耐食性インクの除去工程について説明する。エッチング工程終了後に、水酸化ナトリウム等の耐食性インクを剥離する機能を有する物質を塗布、浸漬する等の方法により、図１の剥離の状況１０９のように耐食性インクを剥離させて除去する。
【００３１】
以上の工程により、曲面を有するガラス基材に対して、インクジェット印刷を用いて、高精細なエッチングを施したガラス製品を提供することができる。なお、図２は、マスキングとエッチングの結果を示す全体図であるが、上記の工程を経ることにより、最終的に、ガラス基材１０１．上に精細な模様を形成することができる。
【００３２】
図３は本発明の実施例の1つである。円筒形状のガラス基材であるガラス瓶に対して、上記の工程を用いて、エッチングにより模様を形成した。なお、これはあくまで例示であり、本発明に限定を加えるものではない。
【符号の説明】
【００３３】
１０１．  ガラス基材
１０３．  耐食性インク
１０５．  エッチング面
１０９．  剥離の状況
【図１】
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【図２】
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【図３】
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