JP2014502931A - 光学構造を印刷するプリントヘッド、従来型インクジェットプリンタ用アップグレードキット、プリンタ、および印刷方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、被印刷物に光学構造を印刷するプリントヘッドであって、光学構造を構築するために被印刷物に対し印刷インクの液滴を少なくとも１つ噴射する噴射機構を含むプリントヘッドに関する。
かかるプリントヘッドは、少なくとも１つの堆積液滴の少なくとも１つの物理パラメータを非接触で測定する測定手段を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、被印刷物に光学構造を印刷するプリントヘッドであって、かかる光学構造を構築するために被印刷物に対して印刷インクの液滴を少なくとも１つ噴射する噴射機構を含むプリントヘッドに関する。

公知のように、光学構造を適切な被印刷物に直接印刷することで、光学構造を備える製品を、比較的短時間、かつ、安価に製造できる。
そのようにして印刷される光学構造には、レンズ、鏡、レトロリフレクタ等がある。
被印刷物は、合成素材またはガラスで作成し得る。
さらに、全体的な印刷時間を減らすために、光照射を利用して、印刷された材料を硬化させることがよく知られている。

例えば、特許文献１では、成形可能な透明素材から、材料を被印刷物に階層状に堆積させレーザーまたはＵＶ照射によって硬化させることにより光学レンズを製造する方法を開示している。
透明素材は、例えば、従来型のオンデマンド印刷プリンタによって堆積させる。

国際公開第２０１０／０９１８８８Ａ１号

一定の光学効果を有する高品質な光学構造を提供するには、光学構造の三次元寸法と表面輪郭とを、特定のパターンに応じて正確に設計しなければならない。
光学構造が意図した形状から僅かでも逸脱していると、大きな光学誤差が生じる。
そのため、液滴を高い精度で被印刷物に配置し、印刷インクの現状の流動挙動に応じて硬化を実行する必要がある。

これはきわめて難しい。
なぜなら、堆積したばかりで硬化していない液滴の性質は、被印刷物の素材と表面状態、印刷インクの成分、気圧、温度、湿度、プリンタと重力場との間の方向性など、さまざまな要因に大きく依存するからである。
不都合なことに、これらすべての要因を事前に考慮することはできない。

本発明の目的は、再現可能で高品質な光学構造の印刷を可能にする、光学構造を印刷するプリントヘッド、従来型インクジェットプリンタ用アップグレードキット、インクジェットプリンタ、および方法を提供することである。

本発明は、被印刷物に光学構造を印刷するプリントヘッドであって、光学構造を構築するために被印刷物に対して印刷インクの液滴を少なくとも１つ噴射する噴射機構を含むプリントヘッドにおいて、少なくとも１つの堆積液滴の少なくとも１つの物理パラメータを非接触で測定する測定手段を含むことを特徴とするプリントヘッドによって前述した課題を解決するものである。

したがって本発明によると、少なくとも１つの物理パラメータを測定することにより、印刷された液滴および／または形成された光学構造を検証できるプリントヘッドを提供することが有利に可能である。
結果として、堆積液滴の実際の物理状態に基づくフィードバックがプリントヘッドによって遅延なく生成される。
所望の形状等からの潜在的な逸脱がプリントヘッドによってリアルタイムに識別され、必要に応じて追加の印刷ステップおよび／または硬化ステップで矯正される。
このようにして、すべての潜在的環境外乱が自動的に考慮される。
さらに、印刷工程をリアルタイムで制御でき、廃棄数とそれに関連するコストとを軽減できる。
非接触の測定は、印刷インクの追加の液滴を堆積させる前、最中、および／または直後に実行することが好ましい。
詳細には、直近に測定された物理パラメータに基づいて印刷インクの追加の液滴を噴射するようにプリントヘッドを構成し、それによって所望の形状からの検出された逸脱を補完できるようにする。

少なくとも１つの堆積液滴および／または複数の堆積液滴の層の厚さや表面状態等の形状パラメータを判断し、特に光学構造の光学特性に直接影響する、少なくとも１つの堆積液滴の形状パラメータを測定することが好ましい。
堆積液滴および／または複数の堆積液滴の層の透過度、反射度、発色等の光学特性も判断することが好ましい。
全体的な設計を評価するために、少なくとも１つの堆積液滴の形状パラメータおよび／または光学パラメータを測定するだけでなく、光学構造の一部または全体の形状パラメータおよび／または光学パラメータを測定手段により測定することが考えられる。
測定手段は、プリントヘッドの可動部品上の噴射機構の近くに設けられることが好ましい。
本発明の意味における光学構造は、詳細には、プリントヘッドによって堆積される印刷インクの複数の液滴からなるマイクロレンズ、フレネル構造、光学プリズム等を含む。
印刷インクは、透明素材を含むことが好ましい。
光学構造を構築するには、光学構造および／または被印刷物を通過する光に光学的影響を与える３Ｄ構造が主として形成されるように、液滴を上下左右に好ましくは部分的に重なり合うように配置する必要がある。

本発明の好ましい実施例によると、測定手段は、層厚測定および／または距離測定用に構成される。
測定手段は、この測定手段と少なくとも１つの堆積液滴との間の距離を判断するために設けられることが好ましい。
この方法により、印刷された印刷インクの厚さや表面輪郭などの形状パラメータを比較的簡単な方法で判断できる。
測定手段は、合間に基準測定を実行することが考えられる。
この基準測定において、測定手段は、被印刷物と測定手段との間の距離を測定する。
これにより、堆積液滴の層厚を、被印刷物と測定手段との間の距離（基準測定）と、堆積液滴の層の表面と測定手段との間の距離との算術的差異から単純に計算できるようにする。
精度を上げるために、プリントヘッドの少なくとも２つの異なる位置から距離を測定することが好ましい。
透過度、反射度、発色などの光学特性は、例えば、堆積液滴に対して投射した光のスペクトルを、反射した光のスペクトルと比較することによって判断する。
または、反射した光の光量を、光源によって放出された光の光量と比較する。

測定手段は、三角測定用に構成されることが好ましい。
本発明の意味における三角測定という表現は、ある地点の位置を、その地点への直接的な距離を測定するのではなく、固定された基線の両端における（プリントヘッド上の）既知の点からその地点への角度を測定して判断する工程を主として含む。
詳細には、プリントヘッドは、形状パラメータを判断するための比較的正確で信頼できる方法であるＬＡＳＥＲ三角測定を実行するように構成される。
ただし、超音波やその他の光源に基づく他の非接触測定方法も、位置の測定、特に本発明の意味での三角測定に使用できる。
測定手段は、ＬＡＳＥＲ三角測定を利用するために、少なくとも１つの堆積液滴にレーザースポットを投射する少なくとも１つのＬＡＳＥＲ光源と、少なくとも１つの受信手段とを含む。
この受信手段は、少なくとも１つのＬＡＳＥＲ光源のレーザー光を堆積液滴で反射した後に受信するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）カメラであることが好ましい。
さらに、堆積液滴上のレーザースポットの位置と、プリントヘッドにおけるＬＡＳＥＲ光源と受信手段との間の既知の距離とから、形状パラメータを計算する評価手段が設けられる（詳細には、基線は被印刷物に平行である）。
この態様で、ＬＡＳＥＲによって送信された光線と、ＣＣＤカメラによって受信された対応する反射光線との間の角度を測定する。
この角度から、堆積液滴の表面までの距離、詳細には被印刷物上の印刷インクの層の厚さを計算できる。

他の好ましい実施例によると、測定手段は、光学干渉測定用に構成される。
測定手段は、例えば、干渉法を利用して堆積液滴の層の厚さおよび／または表面輪郭の精度を測定できる干渉計を含む。
この技法によると、２つ以上の光波の僅かな位相シフトを検出できるように、それらの光波をその重ね合わせによって分析する。
例えば、堆積液層の層厚を判断するために、かかる層の表面で反射した光波を、参照光波に重ね合わせることが考えられる。

本発明の他の好ましい実施例によると、プリントヘッドは、少なくとも１つの堆積液滴を硬化させる硬化手段を含む。
この硬化手段は、少なくとも１つのＵＶ−ＬＥＤ（紫外線発光ダイオード）を含むことが好ましい。
光学構造を構築するには、かかる光学構造および／または被印刷物を通過する光に光学的影響を与える３Ｄ構造が主として形成されるように、液滴を上下左右に好ましくは部分的に重なり合うように配置する必要がある。
そのため、新たに３Ｄ構造に堆積させた液滴が３Ｄ構造から流れ落ちるのを防ぐために、新たに３Ｄ構造に堆積させた液滴を適時に硬化させる必要がある。
この目的は、ＵＶ−ＬＥＤを硬化手段として使用することで達成できる。
なぜなら、ＵＶ−ＬＥＤは一方でスイッチングタイムが比較的短く、他方で放射電力が大きいからである。
硬化手段は、詳細には、測定された形状パラメータおよび／または光学パラメータに基づいて少なくとも１つの堆積液滴および／または光学構造を硬化させるように構成される。
例えば、光学構造の所望の形状が得られた場合、硬化手段を有効にして光学構造を最終的に硬化させることができる。
一方、測定によって光学構造の形状を修正する必要があるとわかった場合は、堆積液滴を部分的にのみ硬化させる。
これにより、追加の液滴を堆積させ、部分的に硬化させた堆積液滴と融合して、所望の形状を達成できるようにする。

詳細には、プリントヘッドは被印刷物に対して相対的に移動可能である。
プリントヘッドは、被印刷物の面と平行に移動して被印刷物上の特定の位置に印刷インクの液滴を堆積させることができ、および／または被印刷物に対して相対的に回転して液滴の噴射方向を調整することができる。
有利なことに、プリントヘッドの被印刷物に対する相対的な位置をソフトウェアによって制御でき、堆積液滴の被印刷物に対する相対的な位置もソフトウェアによって制御できる。
噴射機構は、運搬方向に対して垂直に、かつ、被印刷物の面に対して平行に延在する枢動軸を中心に回転可能に支持されることが好ましい。
プリントヘッドは、枢動軸を中心に噴射機構を旋回させるステップモータを含むことが好ましい。
有利なことに、堆積液滴の被印刷物上での位置を運搬方向に対して相対的に調整できる。
したがって、被印刷物を運搬方向に連続して移動させながら、複数の液滴を被印刷物の同じ位置に上下で堆積させることができる。
噴射の移動、詳細には噴射の回転を、測定された形状パラメータおよび／または光学パラメータに基づいて実行することが好ましい。
これにより、有利なことに、噴射方向の調整と、依然として誤っている光学構造への追加の液滴の噴射とを対応して行うことにより、光学構造の形状の誤りを訂正できる。
この方法のもう１つの利点として、噴射方向を調整することで、被印刷物上の堆積液滴の形状に影響を与えることができる。
これは、堆積液滴の対称性または非対称性が、噴射方向と被印刷物の面との間の角度に依存するからである。

本発明の他の好ましい実施例によると、硬化手段は、波長帯の異なる光を放射する少なくとも２つのＵＶ−ＬＥＤを含むことが好ましい。
少なくとも２つのＵＶ−ＬＥＤは、測定された形状パラメータおよび／または光学パラメータに基づいて制御される。
有利なことに、２つのＵＶ−ＬＥＤの一方は堆積液滴を部分的に硬化させるためにのみ設け、他方は測定値によって光学構造の形状および／または光学的特性が十分に正確であることがわかってから光学構造を最終的に硬化させるために設けることができる。
さらに、堆積液滴の硬化状態を測定手段によって判断できる。
これにより、印刷インクがまだ完全に硬化していないことが測定値からわかった場合に、追加の硬化ステップを実行する。
この手段により、全体的な硬化時間を最適化できる。
少なくとも２つのＵＶ−ＬＥＤは、少なくとも１つの堆積液滴の領域で、少なくとも２つのＵＶ−ＬＥＤのそれぞれによって放射された光円錐が重なり合う態様で提供される。
したがって有利なことに、硬化させる堆積印刷インクの領域でエネルギー付与を増大し、結果として全体的な硬化時間を減らすことができる。

少なくとも２つのＵＶ−ＬＥＤのうちの第１ＵＶ−ＬＥＤが第１波長帯の紫外線を放射し、少なくとも２つのＵＶ−ＬＥＤのうちの第２ＵＶ−ＬＥＤが第２波長帯の紫外線を放射することが好ましい。
第２波長帯は、第１波長帯と少なくとも部分的に異なる。
プリントヘッドは、少なくとも第１噴射機構と第２噴射機構とを含むことが好ましい。
第１噴射機構は、第１印刷インクの少なくとも１つの液滴を噴射し、第２噴射機構は、第２印刷インクの少なくとも１つの液滴を噴射する。
第１印刷インクは、第１波長帯の紫外線によって硬化され、第２印刷インクは、第２波長帯の紫外線によって硬化される。
この結果、有利なことに、異なる堆積液滴を異なる時点で硬化させることができる。
これにより、比較的複雑な光学構造をすばやく印刷でき、また形状パラメータおよび光学パラメータの測定値に基づいて、誤った光学構造を効率的に修正できる。
第２印刷インクの少なくとも１つの物理パラメータを第１印刷インクと異なるものにすることも考えられる。
この物理パラメータは、硬化時間、硬化温度、硬化波長、粘度、透過率、光透過性等であることが好ましい。
これにより、有利なことに、例えば光学構造の特定の部分を特定の光透過性を有する印刷インクで印刷して、この特定の部分に光学構造の他の部分とは異なる光学効果を与えることができる。

本発明の他の目的は、被印刷物に光学構造を印刷するための、本発明のプリントヘッドを含む従来型インクジェットプリンタ用アップグレードキットである。
このアップグレードキットにより、有利なことに、本発明のプリントヘッドを従来型インクジェットプリンタに適用して、このインクジェットプリンタを光学印刷用途用にアップグレードすることができる。
例えば、従来型インクジェットプリンタのアップグレードには、従来型インクジェットプリンタの従来型インクジェットプリントヘッドを取り外すステップと、請求項１乃至１３のいずれかに記載のプリントヘッドに交換するステップとが含まれる。
さらに、インクジェットプリンタのファームウェアおよび／またはソフトウェアドライバを追加ステップで更新することが好ましい。

本発明の他の目的は、本発明のプリントヘッドを含む、好ましくはインクジェットプリンタであるプリンタである。

本発明の他の目的は、詳細には本発明によるプリントヘッドを使用して被印刷物に光学構造を印刷する方法である。
この方法は、被印刷物を用意するステップと、光学構造を構築するために印刷インクの少なくとも１つの液滴を被印刷物に噴射するステップとを含む。
また、少なくとも１つの堆積液滴の少なくとも１つの物理パラメータを非接触で測定する追加ステップが実行される。

これにより、有利なことに、印刷された液滴または複数の印刷された液滴の層の、詳細には形状的状態および／または光学的状態である物理的状態を、印刷工程時に好ましくはリアルタイムで確認できる。
こうすることで、例えば、所望の形状からの逸脱が測定されたときに、追加の印刷ステップで光学構造の表面を修正することができる。

本発明の好ましい実施例によると、少なくとも１つの物理パラメータをリアルタイム測定で測定する。
つまり、少なくとも１つの物理パラメータの測定を、印刷インクの追加の液滴を堆積させる前および／または最中に実行する。
印刷される光学構造を所望の正確、かつ、検証された形状にするために、測定された物理パラメータに基づいて追加の液滴を堆積させることが好ましい。

測定手段と少なくとも１つの堆積液滴との間の距離を追加ステップで判断することが好ましい。
形状パラメータは、例えば、堆積液滴の厚さおよび／または表面輪郭を含む。
好ましい実施例によると、少なくとも１つの堆積液滴および／または光学構造の透過度、反射度、発色等の光学パラメータも追加ステップで評価する。
詳細には、印刷された光学構造を所望の正確な形状にするために、形状パラメータおよび／または光学パラメータに基づいて後続の印刷ステップを最適化する。
測定された形状パラメータおよび光学パラメータに基づいて、印刷インクの液滴を被印刷物に堆積させる追加ステップを実行することが好ましい。
例えば、測定された形状パラメータおよび光学パラメータに基づいて、印刷時間、印刷インクの種類、液滴の噴射方向、被印刷物上での堆積液滴の位置、噴射する印刷インクの量、液滴のサイズ、および追加の液滴の数を判断する。
また、光学構造の形状を最適化するために、被印刷物のどの位置に追加の液滴を堆積させる必要があるか、どのくらいの量の印刷インクを堆積させる必要があるか等も計算する。
さらに、求められる印刷速度、硬化時間、プリントヘッドの向き等も判断する。
異なる印刷インクを利用できる場合は、印刷インクの種類を選択することも考えられる。
詳細には、納得できる光学構造が実現するまで、印刷インクの液滴を堆積させるステップと、形状的状態および光学的状態を測定するステップとを、反復的に繰り返す。
少なくとも１つの堆積液滴を、少なくとも１つのＵＶ−ＬＥＤから放射された紫外線を使用して硬化させることが好ましい。
このとき、最適化された光学構造を生成するために、少なくとも１つの液滴を噴射するステップと、形状的状態および光学的状態を測定するステップと、少なくとも１つの堆積液滴を硬化させるステップとを１回以上繰り返す。
本発明の他の実施例によると、少なくとも１つの堆積液滴および／または光学構造の形状パラメータおよび／または光学パラメータを測定するために三角測定を実行することが好ましい。
ＬＡＳＥＲ三角測定を追加ステップで実行することが好ましい。
このとき、少なくとも１つの堆積液滴にプリントヘッドのＬＡＳＥＲ光源によってレーザースポットを投射し、少なくとも１つの堆積液滴によって反射されたレーザー光をプリントヘッドの好ましくはＣＣＤカメラである受信手段によって受信する。
この目的のために、少なくとも１つの堆積液滴上のレーザースポットの位置と、プリントヘッドにおけるＬＡＳＥＲ光源と受信手段との間の既知の距離とから、形状パラメータを計算する。
これにより、有利なことに、印刷工程を比較的正確、かつ、確実に制御できる。

本発明の他の好ましい実施例によると、本発明の方法は、追加の液滴を噴射する前に、測定された形状的条件および光学的条件に基づいて、プリントヘッドを被印刷物に対して相対的に特定の位置に移動し、好ましくは回転するステップを含む。
これにより、有利なことに、被印刷物上での堆積液滴の位置を調整できる。
したがって、被印刷物が運搬方向に連続して移動している間に、複数の液滴を被印刷物上の同じ位置に上下に堆積させることができる。
さらに、噴射方向の調整と、光学構造への追加の液滴の噴射とを対応して行うことにより、光学構造の形状の誤りを修正できる。
この方法のもう１つの利点として、噴射方向を調整することで、被印刷物上に堆積される液滴の形状に影響を与えることができる。
これは、堆積液滴の対称性または非対称性が、噴射方向と被印刷物の面との間の角度に依存するからである。

光学構造を生成するために、プリントヘッドを移動するステップと、少なくとも１つの液滴を噴射するステップと、少なくとも１つの堆積液滴を硬化させるステップとを１回以上繰り返すことが好ましい。
好ましい実施例では、プリントヘッドは、複数の異なる噴射機構を含む。
各噴射機構は、別々の、および／または同一の印刷インクを噴射する。
噴射機構による噴射は、同時および／または連続して行われる。

本発明の他の実施例によると、本発明の方法は、好ましくは光学構造を被印刷物に印刷する前、最中、または後に、目に見える画像をプリントヘッドによって被印刷物に印刷するステップを好ましくは含む。
印刷される画像は、詳細にはモチーフを含み、このモチーフを観察したときに、指定した光学効果が光学構造によって生成される。
詳細には、光学構造は、モチーフの部分領域の光学的外観のみが光学構造によって相応に変更されるように、モチーフに対して調整される。
モチーフは、選択に応じて透過的または非透過的な印刷インクにより作成できる。
画像は、例えば、風景、物、写真、文字等の画像を表す。
広告や通知の目的で使用できるロゴまたは英数字記号もモチーフとして利用できる。
これらの記号は、光学構造または対応する彩色により検出可能にすることができる。
下部の導光要素で入射光を束状形式で強度に上向きに導き、上部の導光要素で入射光を扁平束状形式で部屋の奥へ導いて、散乱光を部屋内に均等に分散させる導光減眩装置を特に有利に実装できる。
色付きのロゴ、記号、または書き文字を標的投射することも可能である。
この構成を、例えば対応する窓ガラス等に設けることができる。
本発明の好ましい実施例によると、印刷された光学構造および／または印刷された画像を含む被印刷物には、広告用掲示板、ポスター、装飾的表面、被覆要素、ファサード被覆、小冊子または定期刊行物のページ、表紙、写真、梱包材（食品梱包材等）、ラベル、家屋番号、窓画像、スクリーン、ランプシェード、拡散スクリーン、粘着性ラベル、プレート、コンピュータ画面等が含まれる。

本発明の上述およびその他の特性、特徴、および利点は、以下の詳細な説明と、本発明の原理を例により示す添付の図面とから明らかとなる。
かかる説明は例示のみを目的としており、本発明の範囲を限定するものではない。
以下で引用する符号は添付の図面に対応している。

本発明の第１実施例のプリントヘッドを示す概略図。 本発明の第１実施例のプリントヘッドを示す概略図。 本発明の第２実施例のプリントヘッドを示す概略図。

本発明を特定の実施例に関して特定の図面を参照しながら説明する。
ただし、本発明は、これらの実施例や図面に限定されるものではなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
説明する図面は概略的なものであり、非限定的である。
これらの図面では、わかりやすくするために、一部の要素のサイズは誇張されており、正確な縮尺で描かれていない。

さらに、明細書および特許請求の範囲における第１、第２、第３等の用語は、類似する要素を区別するために使用されており、必ずしも発生順や年代順を表すものではない。
そのように使用された用語は、然るべき状況の下では置き換え可能であり、以下に示す本発明の実施例は、例示した順序以外の順序でも動作できる。

図１および図２は、本発明の典型的な第１実施例のプリントヘッド１の例を概略的に示している。

図１は、噴射機構４と、測定手段７と、硬化手段８とを底部側に含むプリントヘッド１を示している。
噴射機構４は、プリントヘッド１の内部の空間１２（図１では図示せず）に供給された液体ポリマーベースの印刷インクの液滴を噴射する噴射ノズルを備えている。
噴射機構４は、被印刷物３（図１では図示せず）に液滴を噴射して被印刷物３上に光学レンズ、光学プリズム、フレネル構造等の光学構造２を構築するために適用できる。
被印刷物３は、好ましくは、透明な合成フィルム素材またはガラス板でできている。
印刷インクは、紫外線によって硬化する透明インクである。
測定手段７は、堆積液滴５または堆積液滴５によって構築された光学構造２の形状パラメータおよび光学パラメータを非接触で測定するために設けられる。
測定法として、ＬＡＳＥＲ三角測定が用いられる。
そのため、測定手段７は、相互に離間したＬＡＳＥＲ光源７’とＣＣＤカメラ７’’とを含む。
ＬＡＳＥＲ光源７’とＣＣＤカメラ７’’との間に噴射ノズルが位置している。
ＬＡＳＥＲ光源７’は、堆積液滴５に対してレーザー光を投影するために設けられる。
このレーザー光は、堆積液滴５の表面でＣＣＤカメラ７’’に向けて反射する。
ＣＣＤカメラ７’’は、反射したレーザー光の位置、詳細には入射角を測定する。
このレーザー光の光経路６は、図２に破線で概略的に示されている。
続いて、プリントヘッド１と堆積液滴５の表面との間の距離を、測定された反射レーザー光の入射角と、プリントヘッド１の底部におけるＬＡＳＥＲ光源７’とＣＣＤカメラ７’’との間の既知の固定距離（図２で基線１８として図示）とから計算する。
堆積液滴５と光学構造２との三次元表面輪郭は、プリントヘッド１の位置を変えて、またはさまざまな角度の下で、複数の三角測定を行うことによって判断できる。
特定の光学構造２を構築するために、判断された表面輪郭に基づいて、後続の印刷ステップを実行する。

硬化手段８は、堆積液滴５を硬化させるために、２つのＵＶ−ＬＥＤ（紫外線発光ダイオード）を含んでいる。
これら２つのＵＶ−ＬＥＤの間に噴射ノズルが位置している。
光学構造２が所望の形状になるまで、印刷インクの液滴を堆積させるステップと、堆積液滴５を少なくとも部分的に硬化させるステップと、複数の堆積液滴５によって構築された光学構造２の表面輪郭を測定するステップとを反復的に繰り返す。
その後、光学構造２を最終的に硬化させるステップを完了する。
プリントヘッド１は、従来型インクジェットプリンタ（図１では図示せず）に適合する。
そのため、従来型のプリントヘッドを本発明のプリントヘッド１に交換するだけで、従来型インクジェットプリンタを光学構造２の印刷用にアップグレードできる。
図１に示すプリントヘッド１は、インクジェットプリンタの一部であり、および／または従来型インクジェットプリンタ用アップグレードキットの一部であることが好ましい。

図２は、図１に示すプリントヘッド１の断面図である。
プリントヘッド１は、噴射機構４の噴射ノズルの後ろにあるインクの入った空間１２内の圧電物質９を使用する。
圧電物質９に電圧を適用すると、圧電物質９の形状が変化する（破曲線１０を参照）。
これにより、空間１２内の液体の印刷インクで圧力パルス１１が生成され、印刷インクの液滴が噴射ノズルから被印刷物３に向けて噴射方向１４で押し出される（この例では、噴射方向１４は被印刷物３の面に対して垂直である）。
この例では、光学構造２を構築するために、以前に印刷された他の堆積液滴５の上に液滴を堆積させる。
続いて、ＵＶ−ＬＥＤを有効にして、ＵＶ−ＬＥＤからの紫外線照射により堆積液滴５を少なくとも部分的に硬化させる。
ＵＶ−ＬＥＤの光円錐は、実質的には硬化させる必要がある液滴５の領域のみで互いに重なり合う。
その後、堆積液滴５と光学構造２との表面輪郭を、測定手段７によりＬＡＳＥＲ三角測定を用いて測定する。
測定された形状パラメータまたは光学パラメータ、詳細には表面輪郭のデータを、構築する必要がある光学構造２の所望の形状と、ソフトウェア制御により比較する。
実際の表面輪郭と所望の論理的表面輪郭との差異に基づいて、印刷インクの追加の液滴を被印刷物３に向けて噴射し、表面輪郭の実際の形状を所望の形状に少しずつ近づける。
満足できる光学構造２ができあがるまで、印刷インクの液滴を堆積させるステップと、堆積液滴５を部分的に硬化させるステップと、形状特性を測定するステップとを反復的に繰り返す。
この過程で、印刷時間、印刷インクの種類、液滴の噴射方向、被印刷物３に対する堆積液滴５の位置、噴射する印刷インクの量、噴射する液滴のサイズ、追加の液滴の総数等の印刷パラメータを、測定された形状パラメータおよび／または光学パラメータに基づいて各反復時に調整する。
所望の形状が実現したら、硬化力を強化した最終硬化ステップを実行して、光学構造２全体を最終的に硬化させる。
図２に典型的に示すように、この例において光学構造２は光学プリズムを含む。

印刷過程時に、被印刷物３をプリンタ内で運搬方向１３に移動する。
さらに、モチーフ、文字、ロゴ等の画像を同じプリントヘッド１により被印刷物３に印刷することが考えられる。
この画像の印刷は、光学構造２を印刷する前、最中、または後に実行する。
画像を印刷するステップは、従来の色付き印刷インクを被印刷物３に堆積させることにより実現される。
このとき、プリントヘッド１は、従来の色付き印刷インクを格納する追加の印刷インクタンク（図２では図示せず）と、この追加の印刷インクタンクから従来の色付き印刷インクを被印刷物３に噴射する追加の噴射機構（図２では図示せず）とを含む。

図３は、本発明の典型的な第２実施例のプリントヘッド１を概略的に示している。
第２実施例は、図１および図２に示す第１実施例と実質的に類似するが、プリントヘッド１が枢動軸１５を中心に旋回方向１７で回転可能に設けられる。
枢動軸１５は、被印刷物３の運搬方向１３に直交し、かつ、被印刷物３の面に平行するように延在する。
したがって、図示されている４つの噴射機構４は、噴射される液滴の噴射方向１４が被印刷物３の運搬方向１３に対して相対的に移動可能になる態様で回転可能である。
プリントヘッド１は、プリントヘッド１を噴射機構４と共に枢動軸１５を中心に旋回させるステップモータ（図３では図示せず）を含むことが好ましい。
これにより、堆積液滴５の測定された形状パラメータおよび／または光学パラメータに基づいて、堆積液滴５の位置と形状とを運搬方向１３に沿って被印刷物３に対し相対的に調整する。
したがって、被印刷物３が運搬方向１３に沿って一定速度で移動し続けている場合でも、複数の液滴を被印刷物３の同じ位置に堆積させることができ、測定手段７によって測定された光学構造２の形状の誤りを修正できる。
プリントヘッド１は、プリントヘッド１を外部のコンピュータ（図示せず）に接続するデータケーブル１６を含む。

１ ・・・ プリントヘッド
２ ・・・ 光学構造
３ ・・・ 被印刷物
４ ・・・ 噴射機構
５ ・・・ 堆積液滴
６ ・・・ 光経路
７ ・・・ 測定手段
７’ ・・・ ＬＡＳＥＲ光源
７’’ ・・・ ＣＣＤカメラ（受信手段）
８ ・・・ 硬化手段
９ ・・・ 圧電物質
１０ ・・・ 破曲線
１１ ・・・ 圧力パルス
１２ ・・・ 空間
１３ ・・・ 運搬方向
１４ ・・・ 噴射方向
１５ ・・・ 枢動軸
１６ ・・・ データケーブル
１７ ・・・ 旋回方向
１８ ・・・ 基線

Claims (26)

1. 被印刷物（３）に光学構造（２）を印刷して構築するために前記被印刷物（３）に対し印刷インクの液滴を噴射する噴射機構（４）を含むプリントヘッド（１）において、
   前記被印刷物（３）上の少なくとも１つの堆積液滴（５）の物理パラメータを非接触で測定する測定手段（７）が設けられていることを特徴とするプリントヘッド（１）。
2. 前記測定手段（７）が、前記物理パラメータをリアルタイムで測定するように構成され、前記測定手段（７）が、前記印刷インクの追加の液滴を堆積させる前、最中、および／または後に前記物理パラメータを測定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のプリントヘッド（１）。
3. 前記測定手段（７）が、前記少なくとも１つの堆積液滴（５）の形状パラメータを測定するように構成されており、前記形状パラメータが、前記堆積液滴（５）の層の厚さおよび／または表面輪郭を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプリントヘッド（１）。
4. 前記測定手段（７）が、前記少なくとも１つの堆積液滴（５）の光学パラメータを測定するように構成されており、前記光学パラメータが、前記堆積液滴（５）の層の透過度、反射度、および／または発色を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載のプリントヘッド（１）。
5. 前記測定手段（７）が、前記堆積液滴（５）の層の層厚測定および／または距離測定用に構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載のプリントヘッド（１）。
6. 前記測定手段（７）が、超音波測定、光学干渉測定、および／またはＬＡＳＥＲ（Ｌｉｇｈｔ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｂｙ Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ：励起誘導放射による光増幅）三角測定である光学三角測定用に構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載のプリントヘッド（１）。
7. 前記測定手段（７）が、前記少なくとも１つの堆積液滴（５）にレーザースポットを投射するＬＡＳＥＲ光源（７’）と、前記少なくとも１つの堆積液滴（５）によって反射された前記ＬＡＳＥＲ光源（７’）のレーザー光を受信するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）カメラ（７’’）である受信手段（７’’）とを有していることを特徴とする請求項６に記載のプリントヘッド（１）。
8. 前記測定手段（７）が、前記少なくとも１つの堆積液滴（５）上の前記レーザースポットの位置と、前記ＬＡＳＥＲ光源（７’）と前記受信手段（７’’）との間の既知の距離とから、前記少なくとも１つの堆積液滴（５）の形状パラメータを計算する評価手段を含むことを特徴とする請求項７に記載のプリントヘッド（１）。
9. 前記噴射機構（４）が、前記物理パラメータに基づいて印刷インクの追加の液滴を噴射するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１つに記載のプリントヘッド（１）。
10. 前記少なくとも１つの堆積液滴（５）を硬化させる硬化手段（８）が設けられ、該硬化手段（８）が、ＵＶ−ＬＥＤ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：紫外線発光ダイオード）であることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１つに記載のプリントヘッド（１）。
11. 前記硬化手段（８）が、測定された形状パラメータおよび／または光学パラメータに基づいて、前記少なくとも１つの堆積液滴（５）および／または前記光学構造（２）を硬化させる構成であることを特徴とする請求項９に記載のプリントヘッド（１）。
12. 前記硬化手段（８）が、波長帯の異なる光を放射する少なくとも２つのＵＶ−ＬＥＤを有し、前記少なくとも２つのＵＶ−ＬＥＤが、測定された形状パラメータおよび／または光学パラメータに基づいて制御されることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１つに記載のプリントヘッド（１）。
13. 請求項１乃至請求項１２のいずれか１つに記載のプリントヘッド（１）を含み、被印刷物（３）に光学構造（２）を印刷する従来型インクジェットプリンタ用アップグレードキット。
14. 請求項１乃至請求項１２のいずれか１つに記載のプリントヘッド（１）を含むプリンタ。
15. 請求項１乃至請求項１２のいずれか１つに記載のプリントヘッド（１）を使用して被印刷物（３）に光学構造（２）を印刷する印刷方法において、
    前記被印刷物（３）を提供するステップと、前記光学構造（２）を構築するために前記被印刷物（３）に対して印刷インクの液滴を噴射するステップとを含み、少なくとも１つの堆積液滴（５）の物理パラメータを非接触で測定する追加ステップを実行することを特徴とする印刷方法。
16. 前記追加ステップで前記物理パラメータを、前記印刷インクの追加の液滴を堆積させる前および／または最中に測定する態様でリアルタイムに測定することを特徴とする請求項１５に記載の印刷方法。
17. 前記少なくとも１つの堆積液滴（５）の形状パラメータを前記追加ステップで測定し、前記堆積液滴（５）の層の厚さおよび／または表面輪郭を前記追加ステップで判断することを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の印刷方法。
18. 前記少なくとも１つの堆積液滴（５）の光学パラメータである堆積液滴（５）の層の透過度、反射度、および／または発色を前記追加ステップで判断することを特徴とする請求項１５乃至請求項１７のいずれか１つに記載の印刷方法。
19. 前記物理パラメータに基づいて印刷インクの液滴を前記被印刷物（３）に堆積させる追加のステップを実行し、前記物理パラメータに基づいて印刷時間、印刷インクの種類、液滴の噴射方向（１４）、堆積液滴（５）の前記被印刷物（３）上における位置、噴射する印刷インクの量、液滴のサイズ、および追加の液滴の数を判断することを特徴とする請求項１５または請求項１８に記載の印刷方法。
20. 前記追加ステップで層厚測定および／または距離測定を実行することを特徴とする請求項１５乃至請求項１９のいずれか１つに記載の印刷方法。
21. 前記追加ステップで超音波測定、光学干渉測定、および／または光学三角測定を実行することを特徴とする請求項１５乃至請求項２０のいずれか１つに記載の印刷方法。
22. 前記追加ステップでＬＡＳＥＲ三角測定を実行し、この際、前記プリントヘッド（１）のＬＡＳＥＲ光源（７’）により前記少なくとも１つの堆積液滴（５）にレーザースポットを投射し、前記少なくとも１つの堆積液滴（５）によって反射されたレーザー光を前記プリントヘッド（１）のＣＣＤカメラ（７’’）である受信手段（７’’）によって受信することを特徴とする請求項２１に記載の印刷方法。
23. 前記少なくとも１つの堆積液滴（５）の前記物理パラメータを、前記少なくとも１つの堆積液滴（５）上の前記レーザースポットの位置と、前記ＬＡＳＥＲ光源（７’）と前記受信手段（７’’）との間の既知の距離とを評価することにより計算することを特徴とする請求項２２に記載の印刷方法。
24. 前記少なくとも１つの堆積液滴（５）を硬化手段（８）によって硬化し、この際、波長帯の異なる光を２つの異なる光源によって放射することを特徴とする請求項１５乃至請求項２３のいずれか１つに記載の印刷方法。
25. 前記物理パラメータに基づいて前記少なくとも１つの堆積液滴（５）および／または前記光学構造（２）を硬化させ、前記物理パラメータに基づいて前記硬化手段（８）の出力を決定し、および／または前記物理パラメータに基づいて所定の光源を使用することを特徴とする請求項２４に記載の印刷方法。
26. 追加の液滴を噴射する前に測定された前記物理パラメータに基づいて、前記プリントヘッド（１）を前記被印刷物（３）に対して相対的に所定の位置に移動して回転するステップを含むことを特徴とする請求項１５乃至請求項２５のいずれか１つに記載の印刷方法。
    

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