專利名稱：用于機器人分配應用的優化的母線設計的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于機動車輛的窗戶玻璃。更具體地，其涉及在 窗戶玻璃上形成電窗戶除霜器。
背景技術：
在窗戶除霜器中，母線用于將電流分配給除霜器的各條柵格線， 以便均勻加熱整個除霜器柵格。如圖l最佳示出的那樣，傳統的除霜 器采用絲網印刷技術形成，其中母線是與柵格線一體形成的填充或實 心矩形容器(reservoirs),然而，當使用機器人印刷機構而不是絲網 印刷技術形成除霜器時，產生傳統母線設計的填充矩形容器則相當困 難。
可以利用導電墨水或骨和釆用本領域技術人員公知的各種方法直 接印刷在面板的內表面或外表面上、或者直接印刷在保護層的表面上 的方式，使用機器人印刷機構形成除霜器。這類方法包括，但不限于 噴墨印刷和自動分配法。膠粘劑應用領域中的普通技術人員所公知的 自動分配技術包括滴流和拖曳、傾流、和簡單的流動分配。上述技 術中的任何一種都最適合用于印刷柵格線的相對薄的單獨線段。
由于上述原因，顯然需要一種適于機器人印刷技術的改進的窗戶 除霜器設計方案。
發明內容
為了滿足上述需求以及克服所列舉和相關領域的缺陷和其他限 制，本發明提供一種用于機動豐輛中使用的窗戶除霜器組件。該組件 包括透明面板和借助機器人分配機構與透明面板一體形成的窗戶除霜 器。該除霜器包括導電的第一和第二母線，以及在第一和第二母線之 間延伸并且與第 一和第二母線相連的多條導電柵格線。
在一個實施例中，第一和第二母線隨著導電框架材料被分配形成 為閉合框架，所述閉合框架隨后使用導電填充材料填充。在該實施例 的一個實例中，導電填充材料與導電框架材料相同。在該實施例的另 一個實例中，導電填充材料具有比導電框架材料低的粘度。在每條柵 格線與閉合框架的相交處形成電連接。
在第二實施例中，第一和第二母線形成為一系列與柵格線基本垂 直的、緊密間隔并且基本平行的母線線路。在一個實例中，所有的柵 格線與所有的母線線路相交。在另一個實例中，柵格線中的至少一些 不是與所有的母線線路相交。在各條柵格線在母線線路中的交點處形 成電連接。
在第三實施例中，第一和第二母線包括一系列的形成z字形圖案、 緊密間隔并且互相連接的線段。在一個實例中，所有的柵格線與所有 的母線線段相交。在又一個實例中，柵格線中的至少一些不是與所有 的母線線段相交。如上所述，在柵格線與母線線段之間的各個交點處 形成電連接。
在上述實施例中的任何一個中，透明面板可以由玻璃制成，或者 可以由塑性樹脂制成。
本發明還包括一種在透明面板上形成窗戶除霜器的方法。該方法
包括提供機器人分配設備，將導電墨水從機器人分配設備中分配以
形成第一和第二母線；使第一和第二母線與多條柵格線互連，所述柵 格線由導電墨水形成；以及在柵格線與母線的交點處形成電連接。
在上述方法的一個實例中，通過將導電墨水分配成閉合框架來形 成第一和第二母線；所述閉合框架隨后使用導電填充材料填充。在第 二實例中，通過將導電墨水分配成一系列與柵格線基本垂直的、緊密
間隔并且基本平行的母線線路來形成母線。在第三實例中，通過將導
電墨水形成為一系列的形成z字形圖案的、緊密間隔并且相互連接的
線段來形成母線。
在參考附圖以及所附的并且形成該說明書一部分的權利要求回顧 以下描述之后，本發明的進一步目標、特征和優點將對于本領域技術 人員來說變得更加顯而易見。
圖1是包括現有技術的窗戶除霜器的窗戶玻璃的透視圖，所述窗
戶除霜器具有帶除霜器柵格線的絲網印刷母線；
圖2是包括根據本發明的窗戶除霜器的窗戶玻璃的透視圖3a是通過印刷一系列緊密間隔的平行線所形成的母線的一部
分的示意圖3b是通過印刷隨后被填充的矩形框架所形成的母線的一部分 的示意圖3c是通過印刷一系列緊密間隔并且相互連接的線段所形成的 母線的一部分的示意圖，其中所述線段以Z字形方式來回延伸穿過所 述母線；以及
圖4是印刷根據本發明的窗戶除霜器的機器人分配設備的一個實 施例的透視圖。
具體實施例方式
現在參見圖1，其中圖示了一種傳統窗戶除霜器組件10。該傳統 窗戶除霜器組件10包括設在例如汽車窗戶玻璃(例如背光)上的除霜 器11。該傳統的除霜器11包括傳統的母線12、 14，以及傳統的柵格 線16。母線12、 14被配置成通過各條柵格線16分配電流。典型地， 絲網印刷工藝被用來形成傳統母線12、 14和傳統柵格線22的圖案。 這樣，母線12、 14在單次印刷過程中形成為與柵格線基本垂直的、實 心的寬條帶。
現在參見圖2，體現本發明原理的窗戶除霜器組件在該圖中示出 并且用20標出。類似于傳統的窗戶除霜器組件10，本發明的組件20 包括汽車的透明面板22 (例如背光)和除霜器柵格21。本發明的各種 實施例被優化用于使用導電墨水或類似基質由機器人機構快速印刷到 形成窗戶玻璃22的玻璃或塑料面板上。除霜器柵格21的備選設計方 案21a、 21b和21c在下文中得到更加完整的描述，并且分別包括(l) 圖2和3a中示出的平行線母線26，和(2)在圖3b中示出的填充母 線框架24,和(3)在圖3c中示出的相互連接的Z字形母線28。
在面板22由玻璃制成的情況下，面板22可以是本領域公知的任 何一種傳統玻璃，而在面板22由塑料制成的情況下，面板22可以是 任何一種透明塑料，所述透明塑料包括例如熱塑性聚合樹脂或它們的 混合物或組合，諸如在美國專利6，797，384中公開的那些類型，所述美 國專利6,797,384在此全部結合作為參考。其他合適的熱塑性樹脂包 括，但不限于聚碳酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、聚丙烯樹脂、聚酯樹脂 和聚砜樹脂以及它們的共聚物和混合物。該塑料可以通過使用諸如模 制、熱成形或擠壓這樣的各種公知技術中的任何一種被形成為窗戶形 狀。
在面板22的最終構造中，可以通過在面板的外側和/或內側上使 用單個保護層或可選的多個附加保護層來防止面板22發生諸如受到 紫外輻射、氧化和磨損這樣的自然現象。當術語"帶有至少一個保護層 的透明面板"用于本文中時，其被定義為透明玻璃面板。
保護層可以是已知類型的，并且塑料面板22可以是塑料薄膜、有 機涂層、無機涂層或它們的混合。塑料薄膜可以具有與透明面板22 相同或不同的組成。薄膜和涂層可以包括紫外線吸收劑(UVA)分子、 流變控制添加劑，諸如分散劑、表面活性劑、和用于增強耐磨性的透 明填料(例如氧化硅，氧化鋁等)，以及用于改變光學、化學或物理性 質的其他添加劑。有機涂層的實例包括，但不限于氨基甲酸乙酯， 環氧化合物和丙烯酸鹽和它們的混合物或混合體。無機涂層的實例包 括硅酮、氧化鋁、氟化鋇、氮化硼、氧化鉿、氟化鑭、氟化鎂、氧化
鎂、氧化鈧、 一氧化硅、二氧化硅、四氮化三硅、氮氧化硅、碳氧化 硅、碳化硅、氧化鉭、氧化鈦、氧化錫、氧化銦錫，氧化釔，氧化鋅、 硒化鋅、硫化鋅、氧化鋯、鈦酸鋯或玻璃，以及它們的混合物或混合 體。
一種合適的技術來施加。這些技術包括用諸如在真空輔助沉積工藝 中使用的反應物質進行沉積，和諸如被用來將溶膠凝膠涂層施加到襯 底上的大氣涂層工藝。真空輔助沉積工藝的實例包括，但不限于等 離子增強的化學氣相沉積法、離子輔助的等離子沉積法、磁控管濺射 法、電子束蒸鍍法以及離子束濺射法。大氣涂層工藝的實例包括，但 不限于幕式淋涂、噴涂、旋涂、浸涂和流涂。
作為說明性實例，帶有印刷的除霜器的包含Exatec⑧卯0汽車窗 戶玻璃系統(Exatec LLC, Wixom， Michigan )的聚碳酸脂面板大致對 應于圖2的實施例。在該特例中，透明的聚碳酸脂面板由多層涂層系 統(Exatec SHP-9X， Exatec⑧SHX)和"玻璃質"涂層(SiOxCyHz ) 的沉積層保護，然后在保護層的朝向車輛內部的暴露表面上印刷除霜 器柵格。作為進一步的替換構造，除霜器柵格可以被設置在一層或多 層保護涂層的頂部上，然后過涂覆額外的一層或多層保護涂層。例如， 除霜器柵格可以被設置在硅樹脂保護涂層(例如AS4000，GE硅樹脂) 的頂部上，然后過涂覆"玻璃質"薄膜。
現在轉向本發明，圖2和3a示出了第一備選除霜器柵格21a。除 霜器柵格21a包括通過分配導電墨水以形成一 系列緊密間隔的平行母 線線路30限定的母線26。母線線路30可以例如沿著與柵格線32基 本垂直的方向分配。在一個實例中，柵格線32被分配成以柵格狀圖案 在多個電連接34處與各條母線線路30相交。(如圖所示，電連接34 的"點"僅用于說明性目的，電連接34不必形成"點"狀)。母線線路30 和加熱柵格線32可以具有相同或不同的寬度和高度(厚度)。為了建 立與母線線路30的有效電連接和電流在整個母線線路30和柵格線32 上的有效分布，電連接34應被設在母線線路30與柵格線32的每一個
交點上。然而，在一些實例中，可能需要一部分柵格線32不是與所有 的母線線路30相交，以便相對于其它柵格線32調節這些柵格線32 中的電流。這在圖3a的上部中示出。
現在參見圖3b，示出了第二備選除霜器柵格21b。除霜器柵格21b 包括與柵格線32相連的填充母線框架24。填充母線框架24通過分配 導電墨水以形成閉合框架36、然后使用導電填充材料38填充限制于 其中的區域來形成。導電填充材料38可以具有與用來分配框架36的 導電材料相同或不同的成分，并且表現出與用來分配框架36的導電材 料相同或不同的流變性質。例如，導電填充材料38可以表現出比導電 框架材料更低的粘度(即更易流動)，以方便框架36所限定的區域的 完全填充。最后，多條柵格線32被分配并且終止于與填充母線框架 24的交點處。
參見圖3c,示出了第三備選除霜器柵格21c。該窗戶除霜器包括 通過分配導電墨水以將母線28形成為一系列緊密隔開并且相互連接 的線段40所限定的母線28，其中線段40以交替的方式附連以形成Z 字形圖案。因為機器人不必在每條母線線段40的沉積之后停下來，因 而這種方法的主要好處在于能夠提高分配速率。實質上，該實施例的 母線線段40形成一條長線，而不是獨立的多條線。如上所述，柵格線 32被分配成以柵格狀圖案在多個電連接42處與各條母線線段40相 交。為了形成電流在整個柵格線32上的有效分布，電連接42應被設 在母線線段40與柵格線32的每個交點上。然而，類似上述平行線母 線26，可能需要一些柵格線32不是與所有的母線線段40相交，以便 相對于其他柵格線32調節這些柵格線32中的電流。
流過各條柵格線32的電流量可通過改變母線線路30或線段40 和柵格線32的交點的數量來調節。例如，假定各條母線線路30、 40 與柵格線32具有類似的寬度和高度，僅與三條母線線路30、 40相交 的柵格線32所承載的電流將約為與六條母線線路30、 40相交的柵格 線32的50%。該技術允許加熱器柵格的設計者更加自由地均勻分配 流過柵格線的電流。由于窗戶的形狀往往指定了柵格線的長度，這會
形成具有不同電流要求的長度不同的柵格線，所以這種技術特別有用。 對于各條線路，流過各條柵格線的電流也可以通過改變各條母線線路
30、 40的寬度和高度來改變。
可預見到本發明尤其適于與圖4所示的自動或機器人分配機構一 同使用。在于2005年12月29日提交的美國專利申請11/321,567中公 開了這種機構的 一個非限制性實例，該專利申請結合在此作為參考。
圖4示出了一種機器人分配機構50，其可以是機器人臂或其他設 備，用于分配導電墨水以例如將一系列加熱柵格線32或各種母線24、 26和28形成在面板22上，所述面板22可以被擱放在支撐架52上。 在圖中示出的機構50包括固定地安裝在支撐表面上的機器人臂54， 和附連在機器人臂54的末端上的分配頭56。控制器58電連接到機器 人臂54。分配頭56和流量調節器60與導電墨水源62流體連接。機 器人臂54是樞接的，并且能夠將分配頭56移至面板22的表面上的任 意一點。在優選的操作中，機器人臂54沿著直線方向將分配頭56移 過面板22，分配頭將導電墨水從源62中成直線地分配到面板22上， 從而形成各種實施例的母線24、 26和28以及加熱柵格線32 (為了清 晰起見，在圖4中僅示出了其中一些)。然而這只是一個示例性實施例， 其他實例可以使用其他合適的機器人機構來分配加熱柵格線32和母 線24、 26和28。
本發明還包括在透明面板上形成窗戶除霜器的方法。該方法包括 提供機器人分配機構；將導電墨水從機器人分配機構中分配出以形成 第一和第二母線；使第一和第二母線與由導電墨水形成的多條柵格線 相互連接；在柵格線與母線的相交處形成電連接。 一個實例可以進一 步地包括通過將導電墨水分配成使用導電填充材料填充的閉合框架 來形成第一和第二母線。另一個實例可以包括通過將導電墨水分配成 一系列的與柵格線基本垂直的、緊密間隔并且基本平行的母線線路來 形成母線。又一個實例可以包括通過將導電墨水形成為一系列形成Z 字形圖案的、緊密間隔的、相互連接并且交替的線段來形成母線。
本領域技術人員將容易意識到，上述描述的用意是說明本發明原
理的實現方式。這些描述不期望對本發明的范圍或應用造成限制，因 為本發明易于改進、改變和改動，而不會脫離以下權利要求所限定的 本發明的精神。
權利要求
1.一種用在機動車輛中的窗戶除霜器組件，所述組件包括:透明面板，以及與透明面板一體形成的機器人分配除霜器柵格，所述除霜器柵格包括導電的第一和第二母線，所述第一和第二母線至少部分地由多個母線線路形成，所述除霜器柵格還包括多個導電柵格線，所述導電柵格線在所述第一和第二母線之間延伸，并且與所述第一和第二母線相連。
2. 如權利要求l所述的窗戶除霜器組件，其中述多個母線線路 包括一系列緊密間隔并且基本平行的母線線路。
3. 如權利要求2所述的窗戶除霜器組件，其中柵格線被設置成 與母線線路基本垂直。
4. 如權利要求2所述的窗戶除霜器組件，其中所有的柵格線與 所有的母線線路相交。
5. 如權利要求2所述的窗戶除霜器組件，其中柵格線中的至少 一些不是與所有的母線線路相交。
6. 如權利要求2所述的窗戶除霜器組件，其中在柵格線與母線線路的各個交點上形成電連接。
7. 如權利要求l所述的窗戶除霜器組件，其中所述多個母線線 路限定出導電框架，所述導電框架用導電填充材料來填充。
8. 如權利要求7所述的窗戶除霜器組件，其中導電填充材料是 與導電框架相同的材料。
9. 如權利要求7所述的窗戶除霜器組件，其中導電填充材料具 有比導電框架材料低的粘度。
10. 如權利要求7所述的窗戶除霜器組件，其中在各條柵格線 與閉合框架的交點處形成電連接。
11. 如權利要求1所述的窗戶除霜器組件，其中所述多個母線 線路包括一系列的形成Z字形圖案的、緊密間隔、相互連接并且交替 的線段。
12. 如權利要求ll所述的窗戶除霜器組件，其中所有的柵格線 與所有的線段相交。
13. 如權利要求11所述的窗戶除霜器組件，其中柵格線中的至 少一些不是與所有的線段相交。
14. 如權利要求11所述的窗戶除霜器組件，其中在各條柵格線 與各條線段的交點上形成電連接。
15. 如權利要求1所述的窗戶除霜器組件，其中透明面板由玻 璃和塑性樹脂之一形成。
16. 如權利要求15所述的窗戶除霜器組件，其中塑性樹脂包括 選自由聚碳酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、聚丙烯樹脂、聚酯樹脂和聚砜樹 脂以及它們的共聚物和混合物構成的組中的一種。
17. —種在透明面板上形成窗戶除霜器的方法，所迷方法包括 提供機器人分配機構；將導電墨水至少部分成直線地從機器人分配機構中分配出去以在透明面板上形成第一和第二母線；將導電墨水從機器人分配機構中分配出去以形成多條柵格線； 使所述第 一和第二母線與所述多條柵格線在它們的交點上相互電性連接。
18. 如權利要求17所述的方法，其中通過將導電墨水分配成一系列緊密間隔并且基本平行的母線線路來形成所述第一和第二母線。
19. 如權利要求17所述的方法，其中通過以直線的形式分配導 電墨水以形成閉合框架并且隨后用導電填充材料填充所述閉合框架來 形成所述第一和第二母線。
20. 如權利要求17所述的方法，其中通過將導電墨水分配成一 系列的形成Z字形圖案的、緊密間隔、相互連接并且交替的線段來形 成第一和第二母線。
全文摘要
一種用于機動車輛的窗戶除霜器，其包括透明面板和借助機器人分配機構與透明面板一體形成的除霜器柵格。除霜器包括至少部分以直線形式形成的導電的第一和第二母線，和多條導電的柵格線，所述柵格線在第一和第二母線之間延伸并且與第一和第二母線相連。
文檔編號H05B3/86GK101375635SQ200680052962
公開日2009年2月25日 申請日期2006年12月26日 優先權日2005年12月29日
發明者R·A·施文克, S·M·加斯沃思 申請人:埃克阿泰克有限責任公司