Método para imprimir estructuras ópticas.

Método para imprimir estructuras ópticas (2) sobre un sustrato (3) con la ayuda de una cabeza impresora (1) que comprende las operaciones de proporcionar el sustrato (2),

eyectar gotitas (7) de una tinta de impresión (4) hacia el sustrato (3), en que las gotitas (7) son dispuestas lado a lado y una encima de la otra solapándose parcialmente, de manera que la estructura óptica forma principalmente una estructura en 3D que influye ópticamente la luz que atraviesa la estructura óptica, y curar las gotitas depositadas (7), en que la operación de curar las gotitas depositadas (7) es realizada utilizando luz ultravioleta emitida desde al menos una fuente de luz UV, caracterizado por que las gotitas depositadas (7) son curadas por luz ultravioleta emitida desde al menos dos LED UV (5'), en que la operación de curar las gotitas (7) es realizada activando en primer lugar un primer LED UV (20) de al menos dos LED UV (5') y activando a continuación un segundo LED UV (21) de los al menos dos LED UV (5').

Método para imprimir estructuras ópticas ANTECEDENTES

El presente invento se refiere a un método de imprimir estructuras ópticas sobre un sustrato.

Es comúnmente conocido que productos provistos de estructuras ópticas pueden ser fabricados de una manera en la que comparativamente se ahorra tiempo y es barata imprimiendo las estructuras ópticas directamente sobre un sustrato apropiado. Semejantes estructuras ópticas impresas comprenden lentes, espejos o retrorreflectores, por ejemplo. El sustrato puede estar hecho de material sintético o de vidrio. Además, es bien conocido el hecho de curar el material impreso utilizando irradiación de luz para reducir el tiempo de impresión total.

Por ejemplo, la solicitud de patente Alemana DE 10 2006 003 310 A1 describe un método para producir lentes ópticas a partir de material moldeable transparente que comprende una primera operación de depositar el material sobre un sustrato en una capa que es curada por un láser o por irradiación UV en una segunda operación subsiguiente.

Los inconvenientes de tal enfoque son que una lámpara de vapor de mercurio, utilizada usualmente como una fuente de UV, o un láser son muy caros y que es muy difícil implementar semejante fuente de luz en una cabeza impresora compacta y móvil.

En particular, una integración de semejantes cabezas de impresión en impresoras de chorro de tinta convencionales con el fin de actualizar fácilmente una impresora de chorro de tinta convencional para estructuras ópticas a precios razonables no es factible.

El documento WO 9748557 A2 describe un método de imprimir estructuras ópticas sobre un sustrato de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

RESUMEN

Un objeto del presente invento es proporcionar un método para imprimir estructuras ópticas que permita un proceso de impresión muy rápido.

El objeto del presente invento es conseguido por un método para imprimir estructuras ópticas sobre un sustrato de acuerdo con reivindicación 1.

Por ello, es ventajosamente posible proporcionar una cabeza impresora muy compacta y eficiente en costes que comprende un dispositivo de curado para un curado muy rápido de al menos una gotita utilizando al menos un LED UV como el dispositivo de curado. Los LED UV requieren sólo un pequeño espacio de instalación a costes razonables. En particular, es ventajosamente posible con ello por primera vez integrar una cabeza impresora para imprimir rápidamente estructuras ópticas en una impresora de chorro de tinta convencional. Las estructuras ópticas en el sentido del presente invento comprenden en particular micro-lentes, estructuras de Fresnel, prismas ópticos y similares, que están hechos de múltiples gotitas de tinta de impresión depositadas por la cabeza impresora. La tinta de impresión comprende preferiblemente un material transparente. Con el fin de construir la estructura óptica, las gotitas han de ser dispuestas lado a lado y una por encima de la otra, de manera preferible solapándose parcialmente entre sí, de modo que la estructura óptica forma principalmente una estructura en 3D que influye ópticamente sobre la luz que pasa por la estructura óptica y/o el sustrato. Consecuentemente, una nueva gotita depositada sobre las estructuras en 3D ha de ser curada oportunamente para evitar que la nueva gotita depositada fluya fuera de la estructura en 3D. Este objetivo puede ser alcanzado utilizando el LED UV como el dispositivo de curado, debido a que por un lado los tiempos de conmutación de los LED UV son comparablemente cortos y por otro lado que los LED UV proporcionan una potencia de radiación elevada. Consecuentemente, es debido a la utilización de los LED UV como dispositivos de curado que ha resultado posible construir estructuras ópticas complejas y altas.

De acuerdo con otra realización preferida del presente invento, el dispositivo de curado comprende medios de guiado de luz que conducen luz ultravioleta desde al menos un LED UV hacia la gotita depositada, en que los medios de guiado de la luz comprenden preferiblemente una abertura de salida de luz prevista sobre el dado frontal del sustrato de la cabeza impresora y/o en que los medios de guiado de luz están configurados para recoger luz ultravioleta procedente de múltiples LED UV y/o para distribuir luz ultravioleta sobre múltiples aberturas de salida de luz. La ventaja de este enfoque es que no es necesario prever el LED UV sobre el lado frontal del sustrato de la cabeza impresora. Consecuentemente, el LED UV puede estar situado en una posición fácilmente accesible, de manera que los servicios de mantenimiento, reparación y/o sustitución pueden ser realizados de manera significativamente más simple. Además, este enfoque requiere menos espacio de instalación en el área del dispositivo eyector. Otra ventaja es que preferiblemente la luz ultravioleta de múltiples LED UV puede ser guiada por los medios de guiado de luz a una única abertura de salida de la luz con el fin de aumentar el rendimiento de curado. Viceversa, también es concebible que la luz ultravioleta de un único LED UV es preferiblemente distribuida a múltiples aberturas de salida de la luz con el fin de disminuir el número total de LED UV requeridos.

Es muy preferible que el dispositivo de curado esté provisto con al menos una óptica de enfoque para focalizar la luz ultravioleta emitida por al menos un LED UV hacia al menos una gotita depositada, en el que preferiblemente los parámetros de focalización de la óptica de enfoque son ajustables. De esta manera, se puede evitar que se afecte de forma no intencionada a las estructuras ópticas adyacentes o a la tinta de impresión previamente depositada. Además, puede reducirse el rendimiento máximo requerido del LED UV. Preferiblemente, los parámetros de focalización son ajustados dependiendo de la gotita depositada, de manera que el diámetro de la superficie iluminada puede ser adaptado al tamaño de la tinta de impresión depositada que ha de ser curada. La óptica de enfoque comprende, por ejemplo, lentes, guías de luz, espejos y/o aberturas. Preferiblemente, la óptica de enfoque es además aplicable para ajustar y en particular para optimizar el ángulo cónico del cono de luz. Los medios de guiado de la luz son particularmente previstos entre el LED UV y al menos una óptica de enfoque.

Se prefiere que la cabeza impresora comprenda al menos un medio de protección con el fin de evitar la irradiación recta del dispositivo de eyección por luz ultravioleta. Los medios de protección están preferiblemente previstos al menos parcialmente entre el dispositivo de eyección y el al menos un LED UV y/o al menos parcialmente entre el dispositivo de eyección y al menos una abertura de salida de la luz de los medios de guiado de la luz. Por ello, es ventajosamente posible evitar un curado no intencionado de residuos de tinta de impresión en la abertura de eyección del dispositivo de eyección por la luz ultravioleta, de manera que se reduce el riesgo de un dispositivo de eyección atascado u obstruido. El medio de protección comprende preferiblemente paneles de protección y/o un borde de protección. Particularmente de manera preferible el LED UV y/o la abertura de salida de luz están previstos dentro de un rebaje del lado frontal del sustrato de la cabeza impresora (que comprende la abertura de eyección) , de manera que la pared lateral del rebaje forme un borde de protección en ese sentido del presente invento.

Particularmente, la cabeza impresora se puede mover con relación al sustrato, en el que la cabeza impresión se pueden 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 en el que la cabeza impresora se pueden mover perpendicularmente al plano del sustrato para ajustar la distancia entre el dispositivo de eyección y el sustrato. Es por tanto ventajosamente posible que la posición de la cabeza impresora con relación al sustrato y por ello también las posiciones de las gotitas depositadas con relación al sustrato son controladas por software.

Al menos el dispositivo de eyección puede ser hecho girar de tal manera que una dirección de eyección de al menos una gotita de tinta de impresión se puede mover con relación al sustrato y ser preferiblemente paralela a la dirección de transporte del sustrato. Preferiblemente, el dispositivo de eyección está soportado giratoriamente alrededor de un eje de pivotamiento que se extiende perpendicular a la dirección de transporte y paralelo al plano del sustrato, en que preferiblemente la cabeza impresora comprende un motor paso a paso que hace pivotar el dispositivo de eyección alrededor del eje de pivotamiento. Es por tanto ventajosamente posible ajustar la posición... [Seguir leyendo]

1. Método para imprimir estructuras ópticas (2) sobre un sustrato (3) con la ayuda de una cabeza impresora (1) que comprende las operaciones de proporcionar el sustrato (2) , eyectar gotitas (7) de una tinta de impresión (4) hacia el sustrato (3) , en que las gotitas (7) son dispuestas lado a lado y una encima de la otra solapándose parcialmente, de manera que la estructura óptica forma principalmente una estructura en 3D que influye ópticamente la luz que atraviesa la estructura óptica, y curar las gotitas depositadas (7) , en que la operación de curar las gotitas depositadas (7) es realizada utilizando luz ultravioleta emitida desde al menos una fuente de luz UV, caracterizado por que las gotitas depositadas (7) son curadas por luz ultravioleta emitida desde al menos dos LED UV (5) , en que la operación de curar las gotitas (7) es realizada activando en primer lugar un primer LED UV (20) de al menos dos LED UV (5) y activando a continuación un segundo LED UV (21) de los al menos dos LED UV (5) .

2. Método según la reivindicación 1, en el que luz ultravioleta de un primer rango de longitudes de onda es emitida desde el primer LED UV (20) y luz ultravioleta de un segundo rango de longitudes de onda es emitida desde la segunda LED UV (21) , en que el segundo rango de longitud de onda difiere al menos parcialmente del primer rango de longitud de onda.

3. Método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la luz ultravioleta es conducida desde al menos un LED UV (5) a las gotitas depositadas (7) que han de ser curadas por un medio (16) de guiado de la luz.

4. Método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la luz ultravioleta es focalizada sobre las gotitas depositadas (7) que han de ser curadas por una óptica de focalización (6) .

5. Método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el método comprende una operación de transporte del sustrato (3) con respecto a la cabeza impresora (1) a lo largo de una dirección de transporte (17) y una operación de hacer girar el dispositivo de eyección (9) alrededor de un eje de pivotamiento (10) que se extiende perpendicular a la dirección de transporte (17) y paralelo al plano del sustrato (3) .

6. Método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el método comprende una operación de mover la cabeza impresora (1) a una cierta posición con relación al sustrato (3) , preferiblemente antes de la eyección de las gotitas (7) .

7. Método según la reivindicación 6, caracterizado por que las operaciones de hacer girar el dispositivo de eyección (9) , mover la cabeza impresora (1) , eyectar las gotitas (7) y/o curar las gotitas depositadas (7) son repetidas una o varias veces con el fin de generar la estructura óptica (3) .

8. Método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la cantidad de la tinta (4) de impresión eyectada para generar las gotitas (7) es ajustada dependiendo de la estructura óptica (2) que ha de ser impresa y/o dependiendo de la posición de la cabeza impresora (1) con relación al sustrato (3) .

9. Método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el método comprende una operación de imprimir una imagen visible sobre el sustrato (3) por la cabeza impresora (1) y/o por otra cabeza impresora, preferiblemente antes, durante o después de que se haya impreso la estructura óptica (2) sobre el sustrato (3) .

10. Método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la potencia de los al menos dos LED UV (5) es ajustada de manera que las gotitas depositadas (7) sean sustancialmente curadas solamente en el área de solapamiento (31) de los conos de luz emitidos por cada uno de los al menos dos LED UV (5) , en particular durante un período de tiempo más corto que 250 milisegundos y, preferiblemente, más corto que 50 milisegundos.

11. Método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el método comprende una operación de eyección de al menos una gotita (7) de una primera tinta de impresión (24) y una operación de eyección de al menos una gotita (7) de una segunda tinta de impresión (25) , en que el tamaño de al menos una gotita (7) de la primera tinta de impresión (24) difiere del tamaño de al menos una gotita (7) de la segunda tinta de impresión (25) y/o en que la segunda tinta de impresión (25) difiere de la primera tinta de impresión (24) en al menos un parámetro físico, en que los parámetros físicos comprenden preferiblemente, el tiempo de curado, la temperatura de curado, la longitud de onda de curado, la viscosidad, la transmitancia y/o la transparencia óptica.

12. Método según la reivindicación 11, en el que la primera tinta de impresión (24) puede ser curada por luz ultravioleta de un primer rango de longitud de onda y en el que la segunda tinta de impresión (25) puede ser curada por luz ultravioleta de un segundo rango de longitud de onda, en que el segundo rango de longitud de onda difiere al menos parcialmente del primer rango de longitud de onda.

13. Método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la primera tinta de impresión (24) es eyectada por un primer dispositivo de eyección (22) y la segunda tinta de impresión (25) es eyectada por un segundo dispositivo de eyección (23) , en el que, preferiblemente, el primer dispositivo de eyección (22) está conectado a un primer depósito de tinta (26) y el segundo dispositivo de eyección (23) está conectado a un segundo depósito de tinta (27) .