Método para imprimir estructuras ópticas.

Método para imprimir estructuras ópticas (2) sobre un sustrato (3) usando un cabezal de impresión (1) incluyendolos pasos de proporcionar el sustrato (2),

expulsar gotitas (7) de una tinta de impresión incluyendo un materialtransparente (4) hacia el sustrato (3) y curar las gotitas depositadas (7), donde las gotitas están yuxtapuestas y unaencima de otra solapándose parcialmente entre sí, de modo que se acumule una estructura óptica (2) en forma deuna estructura tridimensional que influye ópticamente en la luz que pasa por la estructura óptica (2), caracterizadoporque el paso de curar las gotitas depositadas (7) se lleva a cabo usando luz ultravioleta emitida desde al menos unLED UV, diodo fotoemisor ultravioleta, (5'), donde la al menos única gotita depositada (7) es curada por la luzultravioleta emitida desde al menos dos LEDs UV (5'), donde el paso de curar las gotitas (7) incluye un paso de emitirluz ultravioleta de un primer rango de longitudes de onda desde un primer LED UV (20) de los al menos dos LEDsUV (5') y un paso de emitir luz ultravioleta de un segundo rango de longitudes de onda desde un segundo LED UV(21) de los al menos dos LEDs UV (5'), donde el segundo rango de longitudes de onda difiere al menos parcialmentedel primer rango de longitudes de onda.

Método para imprimir estructuras ópticas Antecedentes La presente invención se refiere a un método para imprimir estructuras ópticas sobre un sustrato.

Es de conocimiento general que los productos provistos de estructuras ópticas pueden ser fabricados de forma barata y ahorrando comparativamente tiempo imprimiendo las estructuras ópticas directamente sobre un sustrato apropiado. Tales estructuras ópticas impresas incluyen lentes, espejos o retrorreflectores, por ejemplo. El sustrato se puede hacer de material sintético o vidrio. Además, es conocido curar el material impreso usando irradiación de luz para reducir el tiempo total de impresión.

Por ejemplo, la solicitud de patente alemana DE 10 2006 003 310 A1 describe un método para producir lentes ópticas a partir de un material transparente moldeable que incluye un primer paso de depositar el material sobre un sustrato en una capa que es curada por un láser o por irradiación UV en un segundo paso posterior.

El inconveniente de dicho acercamiento es que una lámpara de vapor de mercurio, usada por lo general como fuente UV, o un láser son muy caros y es muy difícil implementar dicha fuente de luz en un cabezal de impresión compacto y móvil.

En particular, la integración de tales cabezales de impresión en impresoras de inyección de tinta convencionales con el fin de mejorar fácilmente una impresora de inyección de tinta convencional para imprimir estructuras ópticas a precios razonables no es factible.

WO 97 485 57 A2 describe un método para imprimir estructuras ópticas sobre un sustrato según el preámbulo de la reivindicación 1.

Resumen Un objeto de la presente invención es un método para imprimir estructuras ópticas que permite un proceso de impresión muy rápido usando un cabezal de impresión de costo razonable y compacto.

El objeto de la presente invención se logra con un método para imprimir estructuras ópticas sobre un sustrato según la reivindicación 1.

Según la presente invención, por ello es ventajosamente posible proporcionar un cabezal de impresión muy compacto y de costo razonable que incluye un dispositivo de curado para un curado muy rápido de la al menos única gotita usando los al menos dos LEDs UV como el dispositivo de curado. Los LEDs UV requieren solamente poco espacio de instalación a costos razonables. En particular, con ello es ventajosamente posible integrar por vez primera un cabezal de impresión para imprimir rápidamente estructuras ópticas en una impresora de inyección de tinta convencional. Las estructuras ópticas, en el sentido de la presente invención, incluyen en concreto microlentes, estructuras Fresnel, prismas ópticos y análogos, que se hacen de múltiples gotitas de tinta de impresión depositadas por el cabezal de impresión. La tinta de impresión incluye preferiblemente un material transparente. Al objeto de formar la estructura óptica, las gotitas se deben yuxtaponer y poner una encima de otra, preferiblemente solapándose parcialmente entre sí, de modo que la estructura óptica forme principalmente una estructura 3D que influya ópticamente en la luz que pase por la estructura óptica y/o el sustrato. En consecuencia, una gotita nueva depositada sobre las estructuras 3D se tiene que curar oportunamente para evitar que la nueva gotita depositada se salga de la estructura 3D. Esta finalidad se puede lograr usando los LEDs UV como el dispositivo de curado, porque, por una parte, los tiempos de conmutación de los LEDs UV son comparativamente cortos y, por la otra, los LEDs UV proporcionan potencia de radiación alta. En consecuencia, a causa del uso de LEDs UV como dispositivos de curado resulta posible formar estructuras ópticas complejas y altas.

Según otra realización que no forma parte de la presente invención, el dispositivo de curado incluye medios de guía de luz que conducen luz ultravioleta desde el al menos único LED UV hacia la gotita depositada, donde los medios de guía de luz incluyen preferiblemente una abertura de salida de luz dispuesta sobre el lado que mira al sustrato del cabezal de impresión y/o donde los medios de guía de luz están configurados para recoger luz ultravioleta procedente de múltiples LEDs UV y/o para distribuir luz ultravioleta en múltiples aberturas de salida de luz. La ventaja de este acercamiento es que no hay que proporcionar el LED UV sobre el lado que mira al sustrato del cabezal de impresión. En consecuencia, el LED UV puede estar situado en una posición fácilmente accesible, de modo que los servicios de mantenimiento, reparación y/o sustitución puedan ser realizados de forma significativamente más simple. Además, este acercamiento requiere menos espacio de instalación en la zona del dispositivo de expulsión. Otra ventaja es que preferiblemente la luz ultravioleta procedente de múltiples LEDs UV puede ser guiada por los medios de guía de luz a una sola abertura de salida de luz con el fin de aumentar el rendimiento de curado. Viceversa, también es concebible que la luz ultravioleta procedente de un solo LED UV sea

distribuida preferiblemente a múltiples aberturas de salida de luz con el fin de disminuir el número total de LEDs UV requeridos.

Es muy preferible que el dispositivo de curado esté provisto de al menos una óptica de enfoque para enfocar luz ultravioleta emitida por el al menos único LED UV hacia la al menos única gotita depositada, donde preferiblemente los parámetros de enfoque de la óptica de enfoque son regulables. De esta forma, se puede evitar que queden afectadas de forma no intencionada estructuras ópticas adyacentes o tinta de impresión previamente depositada. Además, el rendimiento máximo requerido del LED UV se puede reducir. Preferiblemente, los parámetros de enfoque se ajustan dependiendo de la gotita depositada, de modo que el diámetro de la superficie iluminada se pueda adaptar al tamaño de la tinta de impresión depositada a curar. La óptica de enfoque incluye por ejemplo lentes, guías de luz, espejos y/o aberturas. Preferiblemente, la óptica de enfoque también es aplicable para ajustar y en particular para optimizar el ángulo cónico del cono de luz. Los medios de guía de luz están dispuestos en concreto entre el LED UV y la al menos única óptica de enfoque.

Se prefiere que el cabezal de impresión incluya al menos un medio de blindaje con el fin de evitar la irradiación directa del dispositivo de expulsión por luz ultravioleta. El medio de blindaje se dispone preferiblemente al menos parcialmente entre el dispositivo de expulsión y el al menos único LED UV y/o al menos parcialmente entre el dispositivo de expulsión y la al menos única abertura de salida de luz de los medios de guía de luz. Por ello, es ventajosamente posible evitar un curado no intencionado de residuos de tinta de impresión en la abertura de expulsión del dispositivo de expulsión por la luz ultravioleta, de modo que se reduce el riesgo de que se obstruya un dispositivo de expulsión. El medio de blindaje incluye preferiblemente paneles de blindaje y/o un borde de blindaje. En particular, el LED UV y/o la abertura de salida de luz están dispuestos preferiblemente dentro de un rebaje del lado que mira al sustrato del cabezal de impresión (incluyendo la abertura de expulsión) , de modo que la pared lateral del rebaje forme un borde de blindaje en el sentido de la presente invención.

En particular, el cabezal de impresión se puede mover con relación al sustrato, donde el cabezal de impresión se puede mover en paralelo a un plano del sustrato para depositar gotitas de la tinta de impresión en una cierta posición sobre el sustrato y/o donde el cabezal de impresión se puede mover perpendicularmente al plano del sustrato para regular la distancia entre el dispositivo de expulsión y el sustrato. Con ello es ventajosamente posible que la posición del cabezal de impresión con relación al sustrato y por lo tanto también las posiciones de las gotitas depositadas con relación al sustrato sean controladas por software.

En una realización preferida que no forma parte de la presente invención, al menos el dispositivo de expulsión es rotativo de tal manera que una dirección de expulsión de la al menos única gotita de tinta de impresión sea móvil con relación al sustrato y preferiblemente paralela a una dirección de transporte del sustrato. Preferiblemente, el dispositivo de expulsión se soporta rotativamente alrededor de un eje de pivote que se extiende perpendicular a la dirección de transporte y paralelo al plano del sustrato, donde preferiblemente el cabezal de impresión incluye un motor paso a paso que bascula el dispositivo de expulsión alrededor del eje de pivote. Con ello es ventajosamente posible regular la posición de la gotita depositada sobre el... [Seguir leyendo]

1. Método para imprimir estructuras ópticas (2) sobre un sustrato (3) usando un cabezal de impresión (1) incluyendo los pasos de proporcionar el sustrato (2) , expulsar gotitas (7) de una tinta de impresión incluyendo un material transparente (4) hacia el sustrato (3) y curar las gotitas depositadas (7) , donde las gotitas están yuxtapuestas y una encima de otra solapándose parcialmente entre sí, de modo que se acumule una estructura óptica (2) en forma de una estructura tridimensional que influye ópticamente en la luz que pasa por la estructura óptica (2) , caracterizado porque el paso de curar las gotitas depositadas (7) se lleva a cabo usando luz ultravioleta emitida desde al menos un LED UV, diodo fotoemisor ultravioleta, (5') , donde la al menos única gotita depositada (7) es curada por la luz ultravioleta emitida desde al menos dos LEDs UV (5') , donde el paso de curar las gotitas (7) incluye un paso de emitir luz ultravioleta de un primer rango de longitudes de onda desde un primer LED UV (20) de los al menos dos LEDs UV (5') y un paso de emitir luz ultravioleta de un segundo rango de longitudes de onda desde un segundo LED UV

(21) de los al menos dos LEDs UV (5') , donde el segundo rango de longitudes de onda difiere al menos parcialmente del primer rango de longitudes de onda.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el método incluye un paso de imprimir una imagen visible sobre el sustrato (3) por el cabezal de impresión (1) y/o por otro cabezal de impresión, preferiblemente antes, durante o después de imprimir la estructura óptica (2) sobre el sustrato (3) .

3. Método según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la potencia de los al menos dos LEDs UV

(5) se regula de tal manera que las gotitas depositadas (7) se curen sustancialmente solamente en la zona de solapamiento (31) de los conos de luz emitidos por cada uno de los al menos dos LEDs UV (5') , en particular durante un período de tiempo inferior a 250 milisegundos y preferiblemente inferior a 50 milisegundos.

4. Método según una de las reivindicaciones 2 a 3, caracterizado porque el paso de curar las gotitas (7) se lleva a cabo activando en primer lugar el primer LED UV (20) de los al menos dos LEDs UV (5') y activando posteriormente el segundo LED UV (21) de los al menos dos LEDs UV (5') .

5. Método según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el método incluye un paso de expulsar al menos una gotita (7) de una primera tinta de impresión (24) y un paso de expulsar al menos una gotita (7) de una segunda tinta de impresión (25) , donde el tamaño de la al menos única gotita (7) de la primera tinta de impresión

(24) difiere del tamaño de la al menos única gotita (7) de la segunda tinta de impresión (25) y/o donde la segunda tinta de impresión (25) difiere de la primera tinta de impresión (24) en al menos un parámetro físico, donde los parámetros físicos incluyen preferiblemente el tiempo de curado, la temperatura de curado, la longitud de onda de curado, la viscosidad, la transmitancia y/o la transparencia óptica.

6. Método según la reivindicación 5, donde la primera tinta de impresión (24) se puede curar por luz ultravioleta de un primer rango de longitudes de onda y donde la segunda tinta de impresión (25) se puede curar por luz ultravioleta de un segundo rango de longitudes de onda, donde el segundo rango de longitudes de onda difiere al menos parcialmente del primer rango de longitudes de onda.

7. Método según una de las reivindicaciones 5 o 6, caracterizado porque la primera tinta de impresión (24) es expulsada por un primer dispositivo de expulsión (22) y la segunda tinta de impresión (25) es expulsada por un segundo dispositivo de expulsión (23) , donde preferiblemente el primer dispositivo de expulsión (22) está conectado a un primer depósito de tinta (26) y el segundo dispositivo de expulsión (23) está conectado a un segundo depósito de tinta (27) .