ES2203957T3 - Aparato para generar radiacion controlada para curar una resina fotosensible. - Google Patents
Aparato para generar radiacion controlada para curar una resina fotosensible.Info
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Abstract
Un aparato (10) para curar una resina fotosensible, comprendiendo dicho aparato (10): una fuente de radiación (20); y un reflector alargado (30) para dirigir dicha radiación en al menos una dirección radiante, teniendo dicho reflector (30) un primer extremo (34) y un segundo extremo (36) separado de dicho primer extremo (34) en una dirección longitudinal, y una sección transversal perpendicular a dicha dirección longitudinal, teniendo además dicho reflector (30) una superficie interior (31) y una superficie exterior (32), comprendiendo dicha superficie interior (31) una pluralidad de facetas reflectoras alargadas (35) orientadas paralelas a dicha dirección longitudinal, siendo dichas facetas reflectoras ajustables en dicha sección transversal, y en el que dicha superficie interior (31) de dicho reflector (30) comprende al menos una primera sección (30a) y una segunda sección (30b) conectada de manera móvil a dicha primera sección (30a), y preferiblemente una tercera sección (30c) conectadade manera móvil a dicha segunda sección (30b), teniendo dicha primera sección (30a) una primera pluralidad de facetas reflectoras (35a) para dirigir dicha radiación sustancialmente paralela a una primera dirección radiante, teniendo dicha segunda sección una segunda pluralidad de facetas reflectoras (35b) para dirigir dicha radiación sustancialmente paralela a una segunda dirección radiante, y teniendo preferiblemente dicha tercera sección una tercera pluralidad de facetas reflectoras (35c) para dirigir dicha radiación sustancialmente paralela a una tercera dirección radiante.
Description
Aparato para generar radiación controlada para
curar una resina fotosensible.
La presente invención está relacionada con
procedimientos para fabricar cintas de fabricación de papel que
comprenden una estructura reforzante unida a un armazón resinoso.
Más particularmente, la presente invención está relacionada con un
aparato para curar una resina fotosensible para producir un armazón
resinoso de una cinta de fabricación de papel, aparato que
controla la dirección y el ángulo de incidencia de una radiación
curante.
Los productos de papel se usan para diversos
propósitos. Las toallas de papel, pañuelos faciales de papel,
papeles higiénicos y similares, son de uso constante en las
sociedades industrializadas modernas. La gran demanda para tales
productos de papel ha creado una demanda de versiones mejoradas de
los productos.
Generalmente, el procedimiento de fabricación de
papel incluye varias etapas. A una dispersión acuosa de las fibras
de fabricación del papel se le da la forma de un papel continuo
embrionario sobre un miembro perforado, tal como una tela de alambre
Fourdrinier, o una máquina de papel de telas de alambre gemelas,
donde tiene lugar la eliminación inicial de agua y la
redisposición de las fibras.
En un procedimiento de secado por aire, después
de una eliminación inicial del agua, el papel continuo embrionario
es transportado a una cinta de secado por aire que comprende un
miembro de desviación permeable al aire. El miembro de desviación
puede comprender un armazón resinoso modelado, que tiene una
pluralidad de conductos de desviación a través de los que el aire
puede fluir bajo una presión diferencial. El armazón resinoso está
unido a una estructura reforzante tejida y se extiende hacia fuera
a partir de ella. Las fibras que componen el papel del papel
continuo embrionario son desviadas en los conductos de desviación,
y el agua es retirada a través de los conductos de desviación,
para formar un papel continuo intermedio. El papel continuo
intermedio resultante se seca después en la etapa final de secado,
en la cual la parte del papel continuo marcada con el armazón
resinoso puede ser sometida a impresión para formar una estructura
multirregional.
Las cintas de fabricación de papel de secado por
aire que comprenden una estructura reforzante y un armazón resinoso
se describen en la Patente U.S. cedida en común 4.514.345 expedida
a Johnson et al. el 30 de Abril de 1985; la Patente U.S. 4.528.239
expedida a Trokhan el 9 de Julio de 1985; la Patente U.S. 4.529.480
expedida a Trokhan el 16 de Julio de 1985; la Patente U.S.
4.637.859 expedida a Trokhan el 20 de Enero de 1987; la Patente
U.S. 5.334.289 expedida a Trokhan et al. el 2 de Agosto de 1994.
Las patentes precedentes se incorporan en la presente memoria como
referencia, con el propósito de mostrar las construcciones
preferidas de cintas de fabricación de papel de secado por aire.
Tales cintas se han usado para producir comercialmente productos
exitosos, tales como toallas de papel Bounty y papel higiénico
Charmin Ultra, ambos producidos y vendidos por el cesionario
actual.
Actualmente, el armazón resinoso de una cinta de
fabricación de papel de secado por aire se prepara por
procedimientos que incluyen curar una resina fotosensible con
radiación UV según un patrón deseado. La Patente U.S. cedida en
común Nº 5.514.523. expedida el 7 de Mayo de 1996 a Trokhan et al.
e incorporada como referencia en la presente memoria, describe un
método de preparación de la cinta de fabricación del papel usando
técnicas de transmisión diferencial de luz. Para preparar una
cinta que comprende una resina fotosensible, se aplica un
revestimiento de la resina fotosensible líquida a la estructura
reforzante. Después, se posiciona una máscara, en la que regiones
opacas y regiones transparentes definen un patrón preseleccionado,
entre el revestimiento y una fuente de radiación, tal como luz UV.
La curación se realiza exponiendo el revestimiento de la resina
fotosensible líquida a la radiación UV de la fuente de radiación a
través de la máscara. La radiación UV curante que pasa a través de
las regiones transparentes de la máscara curan (es decir,
solidifican) la resina en las áreas expuestas, para formar
nudillos que se extienden a partir de la estructura reforzante. Las
áreas no expuestas (es decir, las áreas correspondientes a las
regiones opacas de la máscara) permanecen líquidas, es decir, no
curadas, y se retiran posteriormente.
El ángulo de incidencia de la radiación tiene un
efecto importante en la presencia o ausencia de estrechamiento en
las paredes de los conductos de la cinta de fabricación de papel.
La radiación que tiene mayor paralelismo produce paredes de
conductos menos estrechadas (o más cercanas a la vertical). Según
los conductos se hacen más verticales, la cinta de fabricación del
papel tiene una permeabilidad al aire más alta, a un área de
nudillo dada, respecto a una cinta de fabricación de papel que tenga
paredes de conductos más estrechadas.
Al mismo tiempo, en algunos casos puede ser
deseable someter una resina fotosensible a curación en diversos
ángulos de radiación. Por ejemplo, puede ser deseable producir un
armazón resinoso que tenga nudillos ligeramente estrechados,
porque tales nudillos son más resistentes bajo presión. En otros
casos, puede lograrse un diseño tridimensional particular de un
armazón resinoso usando varios ángulos de radiación.
Los aparatos actuales para curar la resina, para
producir las cintas de fabricación de papel que comprenden la
estructura reforzante y el armazón resinoso, incluyen una fuente
de radiación (es decir, una bombilla) y un reflector que tiene forma
elíptica. Las bombillas de los aparatos usados actualmente
necesitan energía de microondas para funcionar. Se ha elegido la
forma elíptica del reflector porque la forma elíptica y su volumen
correspondiente ayudan a maximizar el acoplamiento de la energía de
microondas necesaria para que las bombillas funcionen de la manera
más eficaz. Aunque la forma elíptica de los reflectores de la
técnica anterior es eficaz con respecto al acoplamiento
microondas, la forma elíptica del reflector genera rayos de
radiación no paralelos, altamente fuera del eje, o
"dispersos". La forma elíptica es por ello ineficaz para
curar la resina fotosensible que comprende el armazón. Hasta ahora,
según podemos determinar, los fabricantes de equipos no han sido
capaces de diseñar un reflector que maximice la energía de
microondas, y al mismo tiempo, genere radiación paralela que se
pueda dirigir en una cierta dirección predeterminada para la cura
más eficaz de la resina y, al mismo tiempo, produzca una
uniformidad longitudinal aceptable de la radiación. En algunos
casos, las limitaciones espaciales también pueden influir en la
forma del reflector. Por consiguiente, se requiere un medio de
control del ángulo de incidencia de la radiación curante
independiente de la geometría del reflector.
Los documentos US 3 983 039 y GB 2 284 469
describen aparatos curantes, el último muestra también facetas
ajustables similares a solapas. La parte reflectante intermedia es
fija. Contrariamente a esto todas las facetas son ajustables.
El documento US 4.499.529 pertenece al campo de
la iluminación y describe un reflector de luz que ahorra energía.
El documento FR 627 376 no está dirigido al ajuste de las facetas
en grupos ni al ajuste de las facetas individualmente, pero
describe una serie de facetas.
Uno de los medios de controlar el ángulo de
incidencia de la radiación es un colimador subtractivo. El
colimador subtractivo es, de hecho, un filtro de distribución
angular que bloquea los rayos de radiación UV en las direcciones
distintas a las deseadas. Un colimador subtractivo común comprende
un dispositivo de metal de color oscuro dispuesto en forma de una
serie de canales a través de los cuales los rayos de luz pueden
pasar en la dirección deseada. La Patente U.S. Nº 5.514.523, citada
anteriormente e incorporada en la presente memoria como referencia,
describe un método para preparar la cinta de fabricación de papel
que utiliza el colimador subtractivo.
Aunque el colimador subtractivo ayuda a orientar
los rayos de la radiación bloqueando los rayos que tienen
direcciones indeseadas, la energía total de la radiación que
alcanza la resina fotosensible a curar se reduce a causa de la
pérdida de energía de la radiación en el colimador
subtractivo.
Por consiguiente, es objeto de la presente
invención proporcionar un aparato para curar una resina
fotosensible, aparato que permita controlar un ángulo de incidencia
de la radiación curante.
Es otro objeto de la presente invención
proporcionar un aparato para curar una resina fotosensible, que
comprende una pluralidad de facetas reflectoras ajustables para
dirigir la radiación curante en al menos una dirección radiante
predeterminada.
Es también un objeto de la presente invención
proporcionar un aparato mejorado para curar una resina
fotosensible, para producir una cinta de fabricación de papel que
tenga un armazón resinoso, aparato que reduzca significativamente la
pérdida de la energía curante.
Es un objeto más de la presente invención
eliminar la interdependencia entre la forma del reflector y la
dirección o direcciones de la radiación reflejada.
El aparato de la presente invención para generar
radiación controlada para curar una resina fotosensible comprende
dos elementos principales: un reflector alargado y una fuente de
radiación.
El reflector tiene un primer extremo y un segundo
extremo, estando los extremos opuestos mutuamente, y separados el
uno del otro en dirección longitudinal. El reflector puede tener
diversas configuraciones geométricas en una sección transversal que
sea perpendicular a la dirección longitudinal. El reflector puede
comprender una o más secciones, que sean móviles una respecto a la
otra en la sección transversal.
El reflector tiene una superficie interior y una
superficie exterior. Preferiblemente, la superficie interior del
reflector es flexible. La superficie interior comprende una
pluralidad de facetas reflectoras alargadas orientadas en dirección
longitudinal. Visto en sección transversal, las facetas reflectoras
son ajustables para dirigir la radiación curante en al menos una
dirección radiante predeterminada.
En una realización, el reflector comprende tres
secciones: una primera sección, una segunda sección conectada de
manera móvil a la primera sección, y una tercera sección conectada
de manera móvil a la segunda sección. La primera sección tiene una
primera pluralidad de facetas reflectoras para dirigir la radiación
sustancialmente paralela a una primera dirección radiante; la
segunda sección tiene una segunda pluralidad de facetas
reflectoras para dirigir la radiación sustancialmente paralela a una
segunda dirección radiante; y la tercera sección tiene una tercera
pluralidad de facetas reflectoras para dirigir la radiación
sustancialmente paralela a una tercera dirección radiante. La
primera pluralidad de facetas reflectoras forma una primera
superficie interior; la segunda pluralidad de facetas reflectoras
forma una segunda superficie interior; y la tercera pluralidad de
facetas reflectoras forma la tercera superficie interior. Cada una
de las pluralidades de facetas reflectoras se puede ajustar para
formar una superficie interior correspondiente que tiene una
configuración en corte transversal que comprende preferiblemente
una forma parabólica o circular a escala macroscópica, es decir,
que tiene un efecto óptico esencialmente parabólico o circular.
Así, cada una de las secciones del reflector es capaz de dirigir
la radiación curante en al menos una dirección radiante
predeterminada.
Las secciones del reflector y/o las facetas
reflectoras individuales pueden disponerse de tal modo que la
primera dirección radiante, la segunda dirección radiante, y la
tercera dirección radiante sean paralelas, es decir, la primera, la
segunda, y la tercera pluralidad de facetas reflectoras dirijan la
radiación en la misma dirección. Alternativamente, las secciones del
reflector y/o las facetas reflectoras individuales pueden
disponerse de tal modo que la primera dirección radiante, la segunda
dirección radiante y la tercera dirección radiante no sean
paralelas. Por supuesto, las secciones del reflector y/o las
facetas reflectoras individuales pueden disponerse de tal modo que
una cualquiera de la primera, la segunda, y la tercera dirección
radiante sea paralela a una de las otras dos direcciones
radiantes.
La fuente de radiación está alargada en la
dirección longitudinal, y es preferiblemente una lámpara, o
bombilla, de exposición alargada, que se extiende en la dirección
longitudinal entre el primer y el segundo extremo del reflector. La
fuente de radiación se selecciona para proporcionar radiación
actínica, principalmente dentro de la longitud de onda que origina
la curación de una resina líquida fotosensible para producir un
armazón resinoso. Esa longitud de onda es característica de la
resina líquida fotosensible. Cuando la resina líquida fotosensible
es expuesta a la radiación de longitud de onda apropiada, la
curación se induce en las partes expuestas de la resina.
Preferiblemente, la fuente de radiación es móvil en la sección
transversal.
Opcionalmente, el aparato de la presente
invención puede tener un dispositivo de manejo de la radiación
yuxtapuesto a la fuente de radiación. El dispositivo de manejo de
la radiación comprende preferiblemente un
mini-reflector alargado que tiene una forma
cóncava en sección transversal y una superficie reflectora que está
frente a la fuente de radiación. El dispositivo de manejo de la
radiación dirige algo de la radiación emitida por la fuente de
radiación hacia las facetas reflectoras. Alternativa o
adicionalmente, el dispositivo de manejo de la radiación puede
comprender un dispositivo no reflector que bloquea algo de la
radiación emitida por la fuente de radiación en las direcciones
distintas a las que se desean (es decir, distintas a las que se
dirigen hacia las facetas reflectoras). El dispositivo de manejo de
la radiación puede ser estacionario respecto a la fuente de
radiación. Preferiblemente, sin embargo, el dispositivo de manejo de
la radiación es rotable respecto a la fuente de radiación. El
dispositivo de manejo de la radiación puede ser extensible en
sección transversal.
Opcionalmente, el aparato de la presente
invención puede tener una pluralidad de elementos colimadores,
dispuestos entre el primer y el segundo extremo del reflector. Los
elementos colimadores controlan el ángulo de la radiación curante
respecto a la dirección longitudinal. Los elementos colimadores
que tienen superficies subtractivas son elementos colimadores
subtractivos; y los elementos colimadores que tienen superficies
reflectoras son elementos colimadores reflectores.
La Fig. 1 es una vista en perspectiva de una
realización del aparato de la presente invención, que comprende un
reflector que tiene una configuración cóncava en sección
transversal, y mostrado parcialmente en corte.
La Fig. 2 es una vista esquemática en alzado
lateral del aparato mostrado en la Fig. 1, y mostrado parcialmente
en corte.
La Fig. 3 es una vista esquemática en sección
transversal del aparato de la presente invención tomada a lo largo
de la línea 3-3 de la Fig. 2.
La Fig. 4 es una vista esquemática en sección
transversal que muestra una comparación de un espejo circular y un
espejo parabólico.
La Fig. 5 es una vista esquemática en sección
transversal del aparato de la presente invención, que comprende un
reflector multiseccional en posición sustancialmente plana, y que
muestra también una resina fotosensible siendo curada.
La Fig. 6 es una vista esquemática en sección
transversal del aparato mostrado en la Fig. 5, que muestra un
reflector multiseccional en posición cóncava, y que muestra
también una resina fotosensible en la dirección de la máquina.
La Fig. 7 es una vista esquemática en sección
transversal similar a la mostrada en la Fig. 6, y que muestra
también una resina fotosensible en la dirección transversal de la
máquina.
La Fig. 8 es una vista esquemática en sección
transversal similar a la mostrada en la Fig. 6, y que muestra
también una de las secciones del reflector en una posición no
reflectora.
La Fig. 9 es una vista esquemática en sección
transversal similar a la mostrada en la Fig. 6, y que muestra
también dos secciones del reflector que dirigen la radiación en la
misma dirección.
La Fig. 10 es una vista esquemática fragmentaria
en alzado lateral similar a la mostrada en la Fig. 2, y que
muestra el efecto de elementos colimadores en una distribución
longitudinal de la radiación curante.
La Fig. 11 es una vista esquemática en alzado
lateral de un aparato que comprende un reflector de una técnica
anterior.
La Fig. 12 es una sección transversal del aparato
de la técnica anterior tomada a lo largo de las líneas
10-10 de la Fig. 9.
La Fig. 13 es una vista esquemática en sección
transversal de un dispositivo de manejo de la radiación que
comprende tres segmentos interconectados de manera deslizante.
La Fig. 14 es una vista esquemática en sección
transversal de un dispositivo de manejo de la radiación que
comprende tres segmentos interconectados de manera pivotante.
Las Figs. 1-3 muestran
esquemáticamente una realización de un aparato 10 de la presente
invención para generar radiación controlada. El aparato 10 puede
utilizarse para curar una resina fotosensible usada para producir
un armazón resinoso de cintas de fabricación de papel de secado
por aire. El aparato 10 de la presente invención comprende dos
elementos principales: un reflector alargado 30 y una fuente de
radiación 20.
Como se ilustra en las Figs. 1 y 2, el reflector
alargado, o simplemente "reflector" 30, tiene un par de
extremos: un primer extremo 34 y un segundo extremo 36. Los
extremos 34 y 36 están opuestos mutuamente y distanciados uno del
otro en una dirección longitudinal. En la fabricación de papel, las
direcciones se definen normalmente respecto a la "dirección de
la máquina", o "DM", y la "dirección transversal a la
máquina", o "DTM". La dirección de la máquina DM se refiere
a la dirección que es paralela al flujo del papel continuo (y por
consiguiente a la cinta de fabricación de papel) a través del
equipo de fabricación de papel. La dirección transversal a la
máquina DTM es perpendicular a la dirección de la máquina y
paralela a una superficie de una cinta de fabricación de papel. En
algunas Figuras de la presente solicitud, estas direcciones se
indican por las flechas direccionales "DM" y "DTM". El
aparato 10 puede estar orientado de tal modo que su dirección
longitudinal es sustancialmente perpendicular a la dirección de la
máquina DM y sustancialmente paralela a la dirección transversal a
la máquina DTM, como se muestra en las Figs. 6, 8 y 9.
Alternativamente, el aparato 110 puede estar orientado de tal modo
que su dirección longitudinal es sustancialmente perpendicular a
una dirección transversal a la máquina DTM y sustancialmente
paralela a la dirección de la máquina DM, como se muestra en la
Fig. 7. El efecto de las diferentes orientaciones del aparato 10
respecto a la dirección de la máquina DM y la dirección
transversal a la máquina DTM se discutirá con detalle de aquí en
adelante.
Según la presente invención, el reflector 30
puede tener diversas configuraciones geométricas en sección
transversal. El término "sección transversal", como se usa en
esta memoria, define la sección transversal del reflector 30 que
está formada por un plano imaginario en sección transversal
perpendicular a la dirección longitudinal. Además, el reflector 30
puede comprender una o más secciones que son móviles unas respecto
a las otras. La Fig. 3 muestra el reflector 30 que comprende una
sección que tiene una configuración en sección transversal
generalmente cóncava. Las Figs. 5-9 muestran el
reflector 30 que comprende tres secciones: 30a, 30b y 30c, teniendo
cada una de estas secciones una configuración en sección
transversal sustancialmente plana. En la Fig. 5, las secciones
móviles del reflector 30 están dispuestas de tal modo que el
reflector 30 está en una posición sustancialmente plana en su
sección transversal. Las Figs. 6 y 7 muestran al reflector 30 en
una posición generalmente cóncava en su sección transversal.
Preferiblemente, la sección transversal del
reflector 30 mostrada en las Figs. 3 y 5-9 tiene
un eje de sección transversal 33. Como la sección transversal del
reflector 30 es perpendicular a la dirección longitudinal, el eje
de sección transversal 33 es también perpendicular a la dirección
longitudinal. Como se usa en la presente memoria, el eje de
sección transversal 33 es una línea recta imaginaria respecto a la
cual la sección transversal del reflector 30 tiene al menos una
disposición en la que la sección transversal del reflector 30 es
simétrica bilateralmente, como se muestra en las Figs. 3, 5, 6 y
7. Un experto en la técnica reconocerá que en el reflector 30 que
comprenda más de una sección, conectadas de manera móvil una con la
otra, como se muestra en las Figs. 5-9, las
secciones 30a, 30b, 30c pueden estar posicionadas de tal modo que
el reflector 30 no sea simétrico bilateralmente respecto al eje de
sección transversal 33, como se muestra en las Figs. 8 y 9. La
existencia del eje de sección transversal es preferible pero no
necesaria. El reflector 30 que tenga una sección transversal
asimétrica puede que no tenga el eje de sección transversal 33 como
se define aquí anteriormente. Sin embargo, tal reflector 30 que
tenga una sección transversal asimétrica también está incluido en
el alcance de la presente invención.
El reflector 30 tiene una superficie interior 31
y una superficie exterior 32. La superficie exterior 32 puede
comprender una estructura y un medio de montaje (no mostrado) para
montar el reflector 30 en una cierta estructura externa. La
superficie interior 31 es una superficie reflectora del reflector
30 y es preferiblemente flexible. La superficie interior 31
comprende una pluralidad de facetas alargadas reflectoras 35
orientadas en la dirección longitudinal entre el primer extremo 34 y
el segundo extremo 36 del reflector 30. Cada faceta reflectora, o
simplemente "faceta" 35, tiene su propia superficie
reflectora 35s. Visto en sección transversal, las facetas 35 son
individualmente ajustables. Las facetas 35 son ajustables para
dirigir la radiación curante en al menos una dirección radiante
predeterminada. Como se usa en la presente memoria, el término
"dirección radiante" define una dirección que es
sustancialmente paralela a una mayoría de rayos reflejados
generados por una pluralidad de facetas reflectoras 35. Por
ejemplo, en la Fig. 3, las facetas 35 están posicionadas para
dirigir una mayoría de radiación reflejada R sustancialmente
paralela a una dirección radiante U.
Preferiblemente, las facetas 35 son ajustables de
manera rotatoria en sección transversal. Sin embargo, se pueden
utilizar otros medios para ajustar las facetas individuales 35 en
la sección transversal del reflector 30. La ajustabilidad de las
facetas reflectoras 35 en sección transversal hace a la superficie
interior 31 del reflector 30 flexible en sección transversal. Por
supuesto, el reflector 30 en sí mismo puede ser flexible en
sección transversal, sin considerar la ajustabilidad de las facetas
reflectoras 35.
Como se usa en la presente memoria, los términos
"radiación" y "rayo(s)" son sinónimos en un
sentido físico. En varios casos, es conveniente usar el término
"rayo(s)" como más descriptivo para propósitos
ilustrativos, especialmente en conjunción con las flechas
direccionales D y R. Asimismo, un símbolo de referencia "D"
indica generalmente radiación directa (rayo(s) directos), y
un símbolo de referencia "R" indica radiación reflejada
(rayo(s) reflejados). Los símbolos de referencia "a",
"b" y "c" que siguen a los símbolos "D" y "R"
distinguen (donde sea relevante) las direcciones de la radiación R
y D en varias realizaciones mostradas en las Figuras de la presente
solicitud.
Como se usa en la presente memoria, un "punto
focal común" o "foco común" F define un punto en sección
transversal, punto en el que la fuente de radiación 20 debe
disponerse, con el fin de causar rayos directos de origen D
generados por la fuente de radiación 20 para reflejarse en las
facetas 35 de tal modo que los rayos reflejados R sean
sustancialmente paralelos al menos a una dirección radiante
predeterminada U, lo que se muestra mejor en la Fig. 3.
La Fig. 3 muestra la realización en la que el
reflector cóncavo 30 dirige la radiación reflejada R en una
dirección radiante U que es paralela al eje de sección transversal
33. En esta realización, la pluralidad de facetas 35 forma la
superficie interior 31, que tiene una configuración en sección
transversal que comprende preferiblemente una forma a escala
macroscópica esencialmente parabólica o circular. Para los
propósitos de la presente invención, la diferencia entre la forma
parabólica a escala macroscópica y la forma circular a escala
macroscópica es esencialmente indistinguible, como se explicará de
aquí en adelante.
Como se usa en la presente memoria, los términos
"forma esencialmente circular a escala macroscópica" o
"forma esencialmente parabólica a escala macroscópica" definen
una forma global en sección transversal de la superficie interior 31
del reflector 30 cuando la sección transversal de la superficie
interior 31 se ve o considerada como un todo con respecto a su
efecto óptico. En otras palabras, aunque una forma geométrica
global en sección transversal de la superficie interior 31 no sea
"esencialmente parabólica/circular", la superficie interior 31
todavía puede tener la forma a escala macroscópica esencialmente
parabólica/circular (es decir, la superficie interior 31 todavía
puede funcionar como si fuera parabólica/circular en su forma
geométrica). Ello no excluye, sin embargo, que la superficie
interior 31 tenga una forma geométrica esencialmente
parabólica/circular en la sección transversal. También se debe
reconocer que las desviaciones de la forma global circular o
parabólica absoluta (es decir, un efecto óptico circular o
parabólico absoluto) son tolerables, aunque no preferidas, siempre
y cuando las desviaciones no sean suficientemente sustanciales para
afectar adversamente al rendimiento del reflector 30. De manera
similar, se debe reconocer que las posibles áreas de transición
entre dos o más facetas 35 adyacentes son también tolerables, si
estas áreas de transición no afectan adversamente al rendimiento
del reflector 30. En contraste con la "forma a escala
macroscópica" en sección transversal de la superficie interior
31, una forma en sección transversal de la faceta individual 35, y
particularmente de la forma de su superficie reflectora 35s, define
una "forma a escala microscópica" de la superficie interior
31.
Como se muestra mejor en la Fig. 3, cuando el
punto focal común F está localizado en el eje de sección
transversal 33, el eje de sección transversal 33 coincide con un
eje óptico de la forma parabólica o circular a escala macroscópica
de la superficie interior 31 creada por la pluralidad de facetas
reflectoras 35. Un experto en la técnica reconocerá que los rayos
paralelos paraxiales se reflejan normalmente a partir de un espejo
cóncavo esférico (es decir, circular en sección transversal) a
través del punto focal F que está dispuesto en el eje óptico del
espejo a la distancia igual a la mitad del radio del espejo desde
la superficie del espejo. Como se usa en la presente memoria, los
rayos paraxiales son los rayos directos D generados por la fuente
de radiación 20 que llegan en ángulos comparativamente estrechos
con respecto al eje óptico del reflector 30.
La Fig. 4 ilustra lo que se conoce por los
"rayos paraxiales". En la Fig. 4, el símbolo "S" designa
un círculo (espejo circular) que tiene su centro en el punto
"C" y su origen en el punto "A". El símbolo "P"
designa una parábola (espejo parabólico) que tiene su foco en el
punto "F" y su vértice en el punto "A". Como ilustra la
Fig. 4, la parábola P y el círculo S tienen formas muy cercanas
(de hecho, casi indistinguibles) entre los puntos "P1" y
"P2". Más allá de los puntos P1 y P2, empiezan las desviaciones
significativas respectivas de las formas del espejo parabólico P y
el espejo circular S. La región subtendida definida por las líneas
que interconectan los puntos P1--C--P2 es una "región
paraxial", es decir, la región en la inmediata vecindad del eje
óptico común del círculo S y la parábola P, donde la configuración
del círculo S y la configuración de la parábola P son
esencialmente indistinguibles para todos los propósitos prácticos.
Los rayos directos D que están dentro de la región paraxial son
los rayos paraxiales. Eugene Hecht, Optics, Second Edition,
página 159, Copyright © 1987, 1974 by Addison-Wesley
Publishing Company, Inc. Este libro se incorpora en esta
memoria como referencia para el propósito de mostrar una
comparación (gráfica y matemática) de espejos parabólicos y espejos
circulares. Se debe apuntar que aunque Hecht usa la definición
"espejo esférico", el solicitante cree que en la presente
solicitud, especialmente en el contexto de la sección transversal,
la definición "espejo circular" es más precisa y más
consistente con la definición "espejo parabólico" siendo
tanto "parábola" y "círculo" figuras geométricas planas.
Como se usa en la presente memoria, el término "espejo
circular" incluye un espejo que tiene una sección transversal
formada por un arco circular de hasta 180 grados.
Las Figs. 5-9 muestran la
realización del aparato 10, en la que el reflector 30 comprende
tres secciones: una primera sección 30a, una segunda sección 30b
conectada de manera móvil a la primera sección 30a, y una tercera
sección 30c conectada de manera móvil a la segunda sección 30b. Se
puede utilizar cualquier medio de conexión móvil de las secciones
30a, 30b, 30c en la presente invención. Un ejemplo de conexión
móvil es una conexión pivotal con un pivote 60 mostrado en las Figs.
5-9. La primera sección 30a tiene una primera
superficie interior 31a, que comprende una primera pluralidad de
facetas reflectoras 35a para dirigir una radiación Ra (es decir,
reflejar una radiación directa Da) sustancialmente paralela a una
primera dirección radiante U1; la segunda sección 30b tiene una
segunda superficie interior 31b, que comprende una segunda
pluralidad de facetas reflectoras 35b para dirigir una radiación
Rb (es decir, reflejar una radiación directa Db) sustancialmente
paralela a una segunda dirección radiante U2; y la tercera sección
30c tiene una tercera superficie interior 31c, que comprende una
tercera pluralidad de facetas reflectoras 35c para dirigir una
radiación Rc (es decir, reflejar una radiación directa Dc)
sustancialmente paralela a una tercera dirección radiante U3. Cada
una de las facetas reflectoras 35 se puede ajustar de tal modo que
cada una de las pluralidades 35a, 35b, 35c formen la superficie
interior correspondiente 31a, 31b, 31c, respectivamente, que tiene
una configuración en sección transversal que comprende
preferiblemente una forma a escala macroscópica esencialmente
parabólica o circular en la región paraxial, es decir, que tiene un
efecto óptico esencialmente parabólico o circular en relación a la
fuente de radiación 20, siendo cada una de las superficie
interiores 31a, 31b, 31c capaces de dirigir la radiación curante
en al menos una dirección radiante predeterminada.
En la Fig. 5, las secciones 30a, 30b, 30c del
reflector 30 están dispuestas de tal modo que la primera dirección
radiante U1, la segunda dirección radiante U2, y la tercera
dirección radiante U3 son sustancialmente paralelas en la sección
transversal, es decir, la primera pluralidad de facetas
reflectoras 35a, la segunda pluralidad de facetas reflectoras 35b,
y la tercera pluralidad de facetas reflectoras 35c dirigen la
radiación curante Ra, Rb y Rc, respectivamente, en sustancialmente
la misma dirección radiante U1 paralela a U2 paralela a U3 en la
sección transversal.
En contraste con la Fig. 5 en las Figs. 6 y 7 las
secciones 30a, 30b, 30c del reflector 30 están dispuestas de tal
modo que la primera dirección radiante U1, la segunda dirección
radiante U2, y la tercera dirección radiante U3 no son paralelas en
la sección transversal. Por supuesto, las secciones 30a, 30b, 30c
pueden disponerse de tal modo que una dirección radiante (por
ejemplo, la segunda dirección radiante U2) sea sustancialmente
paralela a sólo una (por ejemplo, la tercera dirección radiante U3)
de las otras dos direcciones radiantes en la sección transversal,
como se muestra en la Fig. 9. Si se desea, una de las secciones
(por ejemplo, la tercera sección 30c, como se muestra en la Fig.
8) puede estar en una posición no reflectora, es decir, posicionada
de tal modo que esté excluida eficazmente de la reflexión de la
radiación curante.
Se debe señalar que en la presente solicitud, las
referencias al "eje de sección transversal" "punto focal
común", forma de la superficie interior 31, rayos directos D,
rayos reflejados R, direcciones radiantes U, y elementos similares
que son particularmente relevantes cuando se ven en sección
transversal, deben considerarse normalmente en el contexto de la
sección transversal mostrada en las Figs. 3 y 5-9,
a menos que se indique de otra manera.
Como se muestra en las Figs. 1 y 2, las facetas
reflectoras alargadas 35 están orientadas y sustancialmente
paralelas a la dirección longitudinal. Como se ha descrito en esta
memoria anteriormente, en la sección transversal, la pluralidad de
facetas 35 refleja la radiación (rayos directos D) que es emitida
por la fuente de radiación 20 de tal modo que la mayoría de los
rayos reflejados R son sustancialmente paralelos al menos a una
dirección radiante U. Un experto en la técnica entenderá fácilmente
que el número y forma de las facetas 35 está dictado
principalmente por la resolución, o fidelidad, deseada, de la
pluralidad de facetas 35 para la forma en sección transversal a
escala macroscópica parabólica o circular. Las facetas individuales
35 pueden ser planas (es decir, que tengan una superficie
reflectora plana 35s), o tener otras formas, por ejemplo, una
forma curvilínea. Sin tener en cuenta la forma de las facetas 35, la
superficie interior 31 (Fig.3), o cada una de las superficies
interiores 31a, 31b, 31c (Figs.5-9) tienen
preferiblemente o bien una forma circular a escala macroscópica o
una forma parabólica a escala macroscópica en la región paraxial
de sección transversal. Fuera de la región paraxial, la superficie
interior 31 o cada una de las superficies interiores 31a, 31b, 31c
(Figs.5-9) tienen preferiblemente una forma
parabólica a escala macroscópica.
Se puede usar cualquier medio adecuado de unir
las facetas 35 al reflector 30 para montar las facetas 35 para
formar la superficie interior 31. Por ejemplo, el reflector 30
puede tener una pluralidad de alojamientos individualmente
ajustables en ella (no mostrados), recibiendo cada alojamiento
individual a cada faceta individual 35 de tal modo que cada faceta
individual 35 sea ajustable en la sección transversal.
Alternativamente, se puede utilizar un medio pivotal 61, mostrado
esquemáticamente en la Fig. 5, para unir de manera rotatoria las
facetas individuales 35 al reflector 30 de tal modo que cada
faceta individual 35 es ajustable de manera rotatoria en la sección
transversal.
Según la presente invención, la fuente de
radiación 20 está alargada en la dirección longitudinal (Figs. 1,
2 y 10) y está preferiblemente yuxtapuesta con el foco común F en
la sección transversal (Figs. 3, y 5-9). Más
preferiblemente, visto en sección transversal, la fuente de
radiación 20 está dispuesta en el foco común F localizado en el
eje de sección transversal 33. Como se ha mostrado anteriormente,
cuando la fuente de radiación 20 está dispuesta en el foco común F
en la sección transversal, el reflector 30 dirige la radiación
emitida desde la fuente de radiación 20 y reflejada desde la
pluralidad de facetas 35, en la dirección sustancialmente paralela
al menos a una dirección radiante.
La fuente de radiación 20 es preferiblemente
móvil en la sección transversal. Como ejemplo, la Fig. 8 muestra
(en líneas fantasma) la fuente de radiación 20 localizada en una
posición diferente a la posición en el eje de sección transversal
33. La capacidad de la fuente de radiación 20 de moverse en la
sección transversal, en combinación con la ajustabilidad de las
secciones individuales 30a, 30b y 30c y la ajustabilidad
independiente de sus respectivas facetas 35a, 35b, 35c ayuda a
facilitar una posición más precisa de la fuente de radiación en la
sección transversal y a crear más fácilmente una disposición que
proporcione la radiación curante dirigida en una o más direcciones
radiantes predeterminadas.
La fuente de radiación 20 preferida es una
lámpara o bombilla de exposición alargada, que se extiende en la
dirección longitudinal entre el primer extremo 34 y el segundo
extremo 36 del reflector 30. Visto en sección transversal, la fuente
de radiación 20 emite rayos de radiación actínica en las
direcciones indicadas esquemáticamente por las flechas
direccionales D. La fuente de radiación 20 se selecciona para
proporcionar una radiación principalmente dentro de la longitud de
onda que produce la curación de una resina líquida fotosensible 43
para producir un armazón resinoso 48. Preferiblemente, la fuente
de radiación 20 genera una radiación curante actínica. Esa longitud
de onda es característica de la resina líquida fotosensible 43.
Como se describe anteriormente, cuando la resina líquida
fotosensible 43 se expone a la radiación de longitud de onda
apropiada, la curación es inducida en las partes expuestas de la
resina 43. La curación se manifiesta generalmente por una
solidificación de la resina en las áreas expuestas. A la inversa,
las regiones no expuestas permanecen líquidas y se retiran (por
ejemplo, se lavan) después.
Se puede usa cualquier fuente de radiación
curante 20 adecuada, tal como arco de mercurio, xenón pulsado,
lámparas sin electrodos, y lámparas fluorescentes. La intensidad
de la radiación y su duración depende del grado de curación
requerido en las áreas expuestas. Los valores absolutos de la
intensidad y tiempo de exposición dependen de la naturaleza
química de la resina, sus características de fotosensibilidad, el
grosor del revestimiento de resina, y el patrón seleccionado. Para
la resina preferida, resina Merigraph EPD 1616, esta cantidad
varía de aproximadamente 100 a aproximadamente 1.000
milijulios/cm^{2}.
Opcionalmente, el aparato 10 de la presente
invención puede tener un dispositivo de manejo de la radiación 21
yuxtapuesto con la fuente de radiación 20. El dispositivo de
manejo de la radiación 21 comprende preferiblemente un
mini-reflector alargado que tiene una forma
cóncava en sección transversal y una superficie reflectora que se
enfrenta a la fuente de radiación 20, como se muestra en las Figs.
5-9 y 13. El dispositivo de manejo de la radiación
21, que comprende un mini-reflector alargado dirige
algo de la radiación D emitida por la fuente de radiación 20 hacia
las facetas reflectoras 35. Alternativa o adicionalmente, el
dispositivo de manejo de la radiación 21 puede comprender un
dispositivo no reflector que bloquea la radiación directa D en las
direcciones distintas a las que se desean, es decir, distintas a las
que se dirigen hacia las facetas reflectoras 35. Sin tener en
cuenta la realización específica, el dispositivo de manejo de la
radiación 21 impide que la resina fotosensible 43 reciba la
radiación directa D que tenga direcciones indeseables. Así, la
radiación directa D (y presumiblemente no paralela) de la fuente
de radiación 20 no interfiere con la radiación reflejada controlada
R que tiene al menos una dirección radiante predeterminada. Si el
aparato 10 de la presente invención comprende la fuente de
radiación 20 preferida, que es móvil en sección transversal, se
prefiere que el dispositivo de manejo de la radiación 21 sea
también móvil -al mismo tiempo que la fuente de radiación. Los
métodos para conectar la fuente de radiación 20 y el dispositivo de
manejo de la radiación 21 son bien conocidos en la técnica y no
son críticos para la presente invención.
El dispositivo de manejo de la radiación 21 puede
ser estacionario respecto a la fuente de radiación 20.
Preferiblemente, sin embargo, el dispositivo de manejo de la
radiación 21 es móvil, y más preferiblemente rotable, respecto a la
fuente de radiación 20, como se muestra en las Figs. 8 y 14.
Además, el dispositivo de manejo de la radiación 21 es
preferiblemente extensible en la sección transversal, como se
muestra en las Figs. 13 y 14. El dispositivo extensible de manejo
de la radiación 21 controla un área reflectora eficaz del
dispositivo 21 (en el caso del dispositivo de manejo de la
radiación reflector 21), o un área bloqueante eficaz del dispositivo
21 (en el caso del dispositivo de manejo de la radiación no
reflector 21). Como se usa en la presente memoria, el término
"área reflectora eficaz" del dispositivo de manejo de la
radiación reflector, indica la parte del área reflectora del
dispositivo 21, parte que refleja la radiación directa emitida por
la fuente de radiación 20 y que dirige la radiación reflejada hacia
las facetas 35. Por analogía, el "área bloqueante eficaz" del
dispositivo de manejo de la radiación no reflector 21 es la parte
del dispositivo 21, parte que absorbe, sin reflejar, la radiación
directa emitida por la fuente de radiación 20. Los ejemplos de
dispositivo de manejo de la radiación extensible incluyen, pero sin
estar limitados a ellos, las estructuras que comprenden dos o más
segmentos que son móviles unos respecto a los otros. Por ejemplo,
las Figs. 13 y 14 muestran el dispositivo extensible de manejo de la
radiación 21 que comprende tres segmentos 21a, 21b, y 21c,
interconectados de manera deslizante (Fig. 13) y pivotante (Fig.
14). Una parte del dispositivo de manejo de la radiación 21, por
ejemplo, el segmento 21b en las Figs. 13 y 14, puede ser
transparente, para dejar pasar la radiación D a través del segmento
21b. En la Fig. 14, el segmento transparente 21b puede comprender
una lente o un elemento mini-colimador -para
dirigir la radiación D en una dirección deseada. También son
posibles otras permutaciones del dispositivo de manejo de la
radiación 21.
Preferiblemente, el aparato 10 de la presente
invención tiene una pluralidad de elementos colimadores 38
dispuestos entre el primer extremo 34 y el segundo extremo 36 del
reflector 30, como se muestra en las Figs. 2 y 10, para controlar
una distribución longitudinal de la radiación curante. En la Fig.
10, el símbolo "E" indica una distancia entre dos elementos
colimadores adyacentes 38 medida en la dirección longitudinal; y el
símbolo "L" indica una dimensión "vertical" del elemento
colimador 38, es decir, la dimensión que es paralela al eje de
sección transversal 33. Controlando la distancia E entre los
elementos colimadores adyacentes 38, y/o la dimensión
"vertical" L de los elementos colimadores 38, es posible
controlar eficazmente un ángulo de la radiación respecto a la
dirección longitudinal del aparato 10.
Se ilustran esquemáticamente varios ejemplos en
la Fig. 10 que contemplan el efecto de los elementos colimadores
38 en la distribución longitudinal de la radiación curante. En la
Fig. 10, se origina un rayo directo D1 en un punto B1 localizado en
la fuente de radiación 20. Un ángulo A entre el rayo directo D1 y
la dirección longitudinal es tal que cuando el rayo directo D1 se
refleja en la superficie interior 31 del reflector 30, un rayo
reflejado R1 alcanza la superficie 45 de la resina fotosensible 43
sin interferencia de los elementos colimadores 38. El mismo efecto
se alcanza con respecto al rayo directo D4 originado en un punto
B4 en un ángulo F respecto a la dirección longitudinal: el rayo
reflejado R4 alcanza la superficie 45 de la resina 43 sin
interferencia de los elementos colimadores 38.
En contraste con los rayos D1 y D4, los rayos D2
y D3 emitidos desde los puntos B2 y B3, respectivamente, son
afectados por los elementos colimadores 38. El rayo D2, que tiene
un ángulo B respecto a la dirección longitudinal, da directamente en
el elemento colimador 38. El rayo D3, que tiene un ángulo C
respecto a la dirección longitudinal, se refleja en la superficie
interior 31 del reflector 30, y el rayo reflejado R3 da en el
elemento colimador 38.
Cada uno de los elementos colimadores 38 tiene
dos superficies opuestas 38s que pueden ser reflectoras o
-alternativamente- subtractivas. Los elementos colimadores 38 que
tienen superficies subtractivas 38s se definen en la presente
memoria como elementos colimadores subtractivos 38 y se ilustran en
conjunción con el rayo D2 en la Fig. 10, donde el rayo D2 es
absorbido sustancialmente por el elemento colimador subtractivo
38. Los elementos colimadores 38 que tienen superficies reflectoras
se definen en la presente memoria como elementos colimadores
reflectores 38 y se ilustran en la Fig. 10 en conjunción con el
rayo D3, un rayo D3 reflejado en la superficie interior 31, y un
rayo R3* reflejado en el elemento colimador 38.
Para comparación, las Figs. 11 y 12 muestran
esquemáticamente un aparato de la técnica anterior 100 para curar
una resina fotosensible. En la sección transversal mostrada en la
Fig. 12, el aparato 100 de la técnica anterior comprende un
reflector 130 que tiene una superficie interior elíptica 131 y una
fuente de radiación 120 dispuesta en un eje 133 del reflector 130.
Los rayos directos Dr de la fuente de radiación 120 se reflejan en
la superficie elíptica 131 y convergen en un punto F1. Los rayos
reflejados Rr divergen después, y la mayoría de los rayos
reflejados Rr chocan con el colimador subtractivo 47 que bloque
una gran cantidad de los rayos reflejados Rr. Se estima que en el
aparato existente 100, más del 50% de una energía total recibida por
la resina que se cura es una energía reflejada. Por consiguiente,
la forma elíptica del reflector 130 de la técnica anterior causa
una pérdida sustancial de la energía curante total debido a la
pérdida sustancial de la energía reflejada en el colimador. Además
de converger en la sección transversal, muchos de los rayos
reflejados Rr del aparato 100 de la técnica anterior tienen
ángulos respecto a la dirección longitudinal que pueden ser
indeseables con respecto a la curación de una resina
fotosensible.
En contraste con el aparato 100 de la técnica
anterior, en el aparato 10 de la presente invención la mayoría de
los rayos reflejados R son sustancialmente paralelos al menos a
una dirección radiante en sección transversal, y por consiguiente no
convergen/divergen antes de alcanzar la superficie que se enfrenta
a la radiación 45 de la resina 43. Además, los elementos
colimadores 38 controlan eficazmente el ángulo de radiación
respecto a la dirección longitudinal del aparato 10, como se muestra
en la Fig. 10.
Como se ha señalado en los fundamentos de la
invención, la forma elíptica del reflector de la técnica anterior
130 puede ser esencial para maximizar la cantidad de energía
necesaria para que funcionen eficazmente las bombillas utilizadas en
el aparato existente 100. Pero al mismo tiempo, la forma elíptica
del reflector de la técnica anterior 130 no puede producir los
rayos reflejados paralelos deseados. La presente invención combina
la forma geométricamente elíptica del reflector 30 con la forma
ópticamente parabólica o circular a escala macroscópica de la
superficie interior 31 del reflector 30. Así, la presente invención
elimina eficazmente la interdependencia entre la energía de
microondas esencial para la eficacia de la fuente de radiación 20 y
la radiación paralela esencial para la eficacia del proceso
curante. En otras palabras, el aparato de la presente invención
desacopla eficazmente una forma geométrica en sección transversal
del reflector 30 del efecto óptico del reflector.
Además, las restricciones espaciales pueden
impedir que un fabricante de equipos fabrique un reflector que
tenga una forma geométricamente parabólica o circular en sección
transversal. Sin embargo, eliminando la interdependencia entre una
forma geométrica del reflector 30 y el efecto óptico del reflector,
el aparato 10 de la presente invención genera radiación paralela
sin tener en cuenta una forma global en sección transversal
particular del reflector 30. las Figs. 5-9 muestran
el reflector 30 que tiene una sección transversal geométrica
esencialmente plana (en lugar de cóncava) de cada una de las
secciones del reflector 30a, 30b, 30c. Sin embargo, las superficies
interiores 31a, 31b, 31c, que comprenden las pluralidades de
facetas reflectoras 35a, 35b, 35c, respectivamente, tienen
preferiblemente una forma parabólica o circular a escala
macroscópica, como se ha explicado anteriormente.
La Fig. 3 y 5-10 ilustran
esquemáticamente una disposición en la que un revestimiento de la
resina fotosensible 43 está dispuesto sobre una superficie de
trabajo 40. La superficie que se enfrenta a la radiación 45 de la
resina fotosensible 43 es sustancialmente paralela a la dirección
longitudinal. Una estructura reforzante 50 está posicionada entre
la superficie que se enfrenta a la radiación 45 de la resina 43 y
la superficie de trabajo 40. Durante la curación (es decir, la
solidificación) de la resina 43, la estructura reforzante 50 llega
a unirse, o encajarse, en el armazón resinoso 48 que comprende la
resina curada 43. En la Fig. 3 y 5-9, las líneas
cortadas 44 indican esquemáticamente el efecto de la radiación
curante en la resina 43, es decir, las líneas 44 muestran paredes
(futuras) de los conductos de deflexión del armazón resinoso 48
que comprende la resina curada 43, después de que la resina 43 se
haya solidificado y las partes no curadas de la resina líquida 43
se hayan retirado.
La máscara 46, que tiene regiones opacas 46a y
regiones transparente 46b de un patrón preseleccionado, está
posicionada entre la fuente de radiación 20 y la superficie que se
enfrenta a la radiación 45 de la resina fotosensible 43.
Preferiblemente, la máscara 46 está en relación de contacto con la
superficie que se enfrenta a la radiación 45 de la resina
fotosensible 43. Alternativamente, la máscara 46 puede estar
posicionada a una distancia finita de la superficie que se enfrenta
a la radiación 45 de la resina 43. La máscara puede estar hecha de
cualquier material adecuado que pueda estar dotado de las regiones
opacas 46a y las regiones transparentes 46b.
Opcionalmente, se puede utilizar un colimador
subtractivo 47 posicionado entre la máscara 46 y la fuente de
radiación 20, como se muestra en la Fig. 3, así como otros medios
de controlar la dirección e intensidad de la radiación curante. Los
otros medios (no mostrados) de controlar la intensidad y dirección
de la radiación curante incluyen dispositivos refractores (es
decir, lentes), y dispositivos reflectores (es decir, espejos).
Un proceso de curación preferido de la resina
fotosensible 43 es un proceso continuo descrito en la Patente U.S.
cedida en común 5.514.523 mencionada aquí anteriormente. En el
proceso continuo, se aplica preferiblemente un revestimiento de una
resina fotosensible a la estructura reforzante 50, que comprende
preferiblemente un bucle sin fin.
Las Figs. 6, 8 y 9 muestran las disposiciones
preferidas en las que la dirección longitudinal del aparato 10 de
la presente invención es perpendicular a la dirección de la
máquina DM, es decir, la dirección en la que se está moviendo el
revestimiento de la resina fotosensible 43. La Fig. 7 muestra la
disposición en la que la dirección longitudinal del aparato 10 de
la presente invención es paralela a la dirección de la máquina DM.
Las líneas cortas 44a, 44b, 44c indican esquemáticamente el efecto
de la radiación controlada producido por las secciones
correspondientes 30a, 30b, 30c, respectivamente. Como se explicará
de aquí en adelante con mayor detalle, algunas de las líneas cortas
44 indican esquemáticamente las (futuras) paredes de los conductos
del (futuro) armazón resinoso 48 que comprende la resina curada
43, después de que la resina 43 se haya solidificado y las partes
no curadas de la resina líquida 43 se hayan retirado.
Un experto en la técnica entenderá que cuando la
dirección longitudinal del aparato 10 de la presente invención es
paralela a la dirección de la máquina DM (Fig. 7), puede que sea
necesario atenuar selectivamente la intensidad de la radiación
curante Ra, Rb, Rc en la dirección transversal a la máquina para
nivelar la distribución de sección transversal de la radiación
curante, particularmente con resinas sensibles a la sobrecuración.
Alternativa o adicionalmente, se podrían usar resinas insensibles a
la sobrecuración en la disposición mostrada en la Fig. 7. Además,
la reflexividad relativa de algunas de las facetas reflectoras 35
se puede hacer diferente, para compensar las diferencias en la
intensidad relativa de las partes correspondientes de la radiación
curante Ra, Rb, Rc.
También puede que sea deseable proporcionar
paredes subtractivas a la radiación 39 (Fig. 7) que separen las
partes de la radiación curante (Ra, Rb, Rc) que tengan direcciones
diferentes (U1, U2, U3, respectivamente) -para restringir la
interferencia mutua entre estas partes de la radiación curante.
Asimismo, un experto en la técnica entenderá que
el aparato 10 de la presente invención, cuando se usa como se
muestra en la Fig. 7, puede tener preferiblemente más de las tres
secciones mostradas en la las Figs. 5-9. El número
de secciones móviles del reflector 30 se puede incrementar como se
desee, para aproximarse más estrechamente a la forma preferida
parabólica o circular a escala macroscópica del reflector 30.
En un fragmento de un proceso continuo mostrado
en las Figs. 6, 8, y 9, la resina fotosensible 43 se está moviendo
en la dirección de la máquina DM de izquierda a derecha bajo el
aparato 10 de la presente invención. La resina 43 se somete primero
a la radiación Ra generada en la primera dirección radiante U1 por
la primera superficie interior 31a que está formada por una
primera pluralidad de facetas reflectoras 35a. El efecto de la
radiación Ra se muestra esquemáticamente por las líneas cortas 44a.
Después, la resina 43 se somete sucesivamente a la radiación Rb
generada en la segunda dirección radiante U2 por la segunda
superficie interior 31b que está formada por una segunda
pluralidad de facetas reflectoras 35b. El efecto de la radiación Rb
se muestra esquemáticamente por las líneas cortas 44b. Finalmente,
la resina 43 se somete sucesivamente a la radiación Rc generada en
la tercera dirección radiante U3 por la tercera superficie
interior 31c formada por una tercera pluralidad de facetas
reflectoras 35c. El efecto de la radiación Rc se muestra
esquemáticamente por las líneas cortas 44c. Las paredes finales de
los nudillos del armazón resinoso curado 48 se representan por
consiguiente por las líneas cortas 44a y 44c, como se ilustra mejor
en la Fig. 6. Se debe apuntar que en las disposiciones mostradas
en las Figs. 6, 8, y 9, algunas partes de la resina 43 pueden
estar "doblemente curadas" al ser sometidas tanto a la
radiación Ra como a la radiación Rb (parte 43d en la Fig. 6), o
incluso "triplemente curadas" al ser sometidas a la radiación
Ra, la radiación Rb, y la radiación Rc (parte 43t en la Fig. 6).
Por supuesto, no se requiere que la resina 43 sea sometida a la
radiación Ra, Rb, Rc, sucesivamente. Un experto en la técnica
reconocerá que es posible una disposición en la que la resina 43
se someta a la radiación Ra, Rb, Rc al mismo tiempo.
En la disposición mostrada en la Fig. 8, sólo dos
secciones -la primera sección 30a y la segunda sección 30b- generan
la radiación curante en la primera dirección radiante U1, y la
segunda dirección radiante U2, respectivamente. La tercera sección
30c está posicionada de tal modo que está excluida del proceso de
generación de la radiación curante. Opcionalmente, el dispositivo
de manejo de la radiación 21 puede estar posicionado de tal modo
que dirija la radiación hacia sólo la primera sección 30a y la
segunda sección 30b, bloqueando la radiación en la dirección hacia
la tercera sección 30c, como se muestra en la Fig. 8. Las paredes
finales de los nudillos del armazón resinoso curado 48 se
representan por consiguiente en la Fig. 8 por las líneas cortas 44a
y 44b.
En la disposición mostrada en la Fig. 9, la
segunda sección 30b genera la radiación curante Rb en la segunda
dirección radiante U2, y la tercera sección 30c genera la
radiación curante Rc en la tercera dirección radiante U3 que es
paralela a la segunda dirección radiante U2. Las paredes finales
de los nudillos del armazón resinoso curado 48 se representan por
las líneas cortas 44a y 44b/44c, siendo las líneas 44b y 44c
coincidentes.
En contraste con las disposiciones precedentes,
en la disposición mostrada esquemáticamente en la Fig. 7, la
dirección longitudinal del aparato 10 es paralela a la dirección
de la máquina DM, en cuya dirección se está moviendo la resina
fotosensible 43. Como ilustra la Fig. 7, esta disposición permite
crear zonas de nudillos angulados que tienen una orientación
direccional diferente. Una zona Ha es una parte de la resina 43
sometida a la radiación curante Ra que tiene la primera dirección
radiante U1, y generada por la primera superficie interior 31a
formada por la primera pluralidad de facetas reflectoras 35a.
Análogamente, una zona Hb es una parte de la resina 43 sometida a
la radiación curante Rb que tiene la segunda dirección radiante U2,
y generada por la segunda superficie interior 31b formada por la
segunda pluralidad de facetas reflectoras 35b; y la zona Hc es una
parte de la resina 43 sometida a la radiación curante Rc que tiene
la tercera dirección radiante U3, y generada por la tercera
superficie interior 31a formada por la tercera pluralidad de
facetas reflectoras 35c.
La disposición mostrada en las Figs. 3 y
5-10 ilustra un proceso continuo de curación de la
resina fotosensible 43. Sin embargo, pueden ser factibles otras
disposiciones utilizando el aparato 10 de la presente invención. Por
ejemplo, la resina 43 y la estructura reforzante 50 pueden estar
dispuestas en un baño.
También debe ser fácilmente aparente a un experto
en la técnica que la presente invención no está limitada al
reflector 30 que tiene tres secciones. Se puede utilizar el
reflector 30 que tenga menos o más de tres secciones, si es
deseable, en la presente invención. Ni la presente invención
requiere que todas las facetas reflectoras 35 de una cierta
sección del reflector 30 dirijan la radiación curante en una
dirección radiante. Si se desea, algunas de las facetas
reflectoras 35 de una cierta sección se pueden ajustar de tal modo
que dirijan la radiación en una dirección radiante (por ejemplo, la
primera dirección radiante U1), mientras que las otras facetas
reflectoras de la misma sección se pueden ajustar de tal modo que
dirijan la radiación en la otra dirección radiante (por ejemplo,
la segunda dirección radiante U2 o/y la tercera dirección radiante
U3). Esta realización no está ilustrada pero se puede visualizar
fácilmente imaginando que las secciones 30a, 30b, 30c del
reflector 30 mostradas en las Figs. 6, 7 y 9 no sean móviles unas
respecto a las otras, y las direcciones radiantes U1, U2 y U3 de la
radiación curante Ra, Rb, y Rc, respectivamente, puedan controlarse
sólo ajustando las facetas reflectoras individuales 35.
Se debe apreciar también que las direcciones
radiantes U1, U2 y U3 indican las direcciones en las que se dirige
una mayoría significativa de la radiación curante. Un experto en
la técnica debe entender fácilmente que dada la naturaleza del caso,
es decir, la dualidad onda-partícula de la
radiación y su posible refracción (tal como por ejemplo la
refracción en capas de aire de diferentes temperaturas), es
virtualmente imposible dirigir el 100% de la radiación en una
dirección dada. Por consiguiente, como se usa en la presente
memoria, cuando se dice que la radiación curante es
"sustancialmente paralela" a una cierta dirección radiante, se
quiere decir que la mayoría significativa de la radiación curante
es paralela a la dirección radiante.
El aparato 10 de la presente invención se puede
usar para curar la resina fotosensible 43 para producir diferentes
tipos de armazón resinoso 48. por ejemplo, la Patente U.S.
4.528.239 y la Patente U.S. 4.529.480 a las que se hizo referencia
anteriormente describen un armazón que tiene un entramado
esencialmente continuo. Al mismo tiempo, la Patente U.S. cedida en
común 5.245.025 expedida a Trokhan et al. el 14 de Septiembre de
1993 y la Patente U.S. 5.527.428 expedida a Trokhan et al. el 18
de Junio de 1996 describen un armazón que comprende una matriz de
protuberancias modelada. Las patentes precedentes se incorporan en
la presente memoria como referencia, para el propósito de mostrar
diferentes tipos del armazón 48 que se podrían producir usando el
aparato 10 de la presente invención.
Claims (9)
1. Un aparato (10) para curar una resina
fotosensible, comprendiendo dicho aparato (10):
una fuente de radiación (20); y
un reflector alargado (30) para dirigir dicha
radiación en al menos una dirección radiante, teniendo dicho
reflector (30) un primer extremo (34) y un segundo extremo (36)
separado de dicho primer extremo (34) en una dirección
longitudinal, y una sección transversal perpendicular a dicha
dirección longitudinal, teniendo además dicho reflector (30) una
superficie interior (31) y una superficie exterior (32),
comprendiendo dicha superficie interior (31) una pluralidad de
facetas reflectoras alargadas (35) orientadas paralelas a dicha
dirección longitudinal, siendo dichas facetas reflectoras ajustables
en dicha sección transversal, y en el que dicha superficie interior
(31) de dicho reflector (30) comprende al menos una primera
sección (30a) y una segunda sección (30b) conectada de manera móvil
a dicha primera sección (30a), y preferiblemente una tercera
sección (30c) conectada de manera móvil a dicha segunda sección
(30b), teniendo dicha primera sección (30a) una primera pluralidad
de facetas reflectoras (35a) para dirigir dicha radiación
sustancialmente paralela a una primera dirección radiante, teniendo
dicha segunda sección una segunda pluralidad de facetas reflectoras
(35b) para dirigir dicha radiación sustancialmente paralela a una
segunda dirección radiante, y teniendo preferiblemente dicha
tercera sección una tercera pluralidad de facetas reflectoras (35c)
para dirigir dicha radiación sustancialmente paralela a una tercera
dirección radiante.
2. El aparato (10) según la reivindicación 1, en
el que dichas facetas reflectoras (35) son ajustables, y
preferiblemente ajustables de manera rotatoria, en dicha sección
transversal, para dirigir dicha radiación sustancialmente paralela
al menos a una dirección radiante en dicha sección transversal.
3. El aparato (10) según las reivindicaciones 1 y
2, en el que dicha fuente de radiación (20) comprende al menos una
bombilla alargada dispuesta en dicha dirección longitudinal entre
dicho primer extremo (34) y dicho segundo extremo (36) de dicho
reflector (30), emitiendo dicha fuente de radiación (20)
preferiblemente radiación curante actínica, siendo dicha fuente de
radiación (20) preferiblemente móvil en dicha sección
transversal.
4. El aparato (10) según las reivindicaciones 1,
2 y 3, en el que dicha superficie interior (31) de dicho reflector
(30) es flexible en dicha sección transversal.
5. El aparato según la reivindicación 4, en el
que dicha primera dirección radiante no es paralela a al menos una
de dicha segunda dirección radiante y de dicha tercera dirección
radiante.
6. El aparato según las reivindicaciones 4 y 5,
en el que al menos una de dicha primera pluralidad de facetas
reflectoras (35a), dicha segunda pluralidad de facetas reflectoras
(35b), y dicha tercera pluralidad de facetas reflectoras (35c),
forman un perfil sustancialmente parabólico a escala macroscópica en
dicha sección transversal.
7. El aparato según las reivindicaciones 1, 2, 3,
4, 5 y 6, que tiene además una pluralidad de elementos colimadores
(38) dispuestos entre dicho primer extremo (34) y dicho segundo
extremo (36) de dicho reflector (30), para controlar un ángulo de
dicha radiación respecto a dicha dirección longitudinal.
8. El aparato (10) según las reivindicaciones 1,
2, 3, 4, 5, 6 y 7, que tiene además un dispositivo de manejo de la
radiación (21), que comprende preferiblemente un
mini-reflector, que tiene una forma cóncava en
sección transversal, yuxtapuesto con dicha fuente de radiación,
comprendiendo dicho mini-reflector, más
preferiblemente, una parte transparente que permite a dicha
radiación curante pasar a través de dicha parte transparente.
9. El aparato (10) según la reivindicación 8, en
el que dicho dispositivo de manejo de la radiación (21) es rotable
respecto a dicha fuente de radiación, y preferiblemente extensible
en dicha sección transversal.
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