JP2023528723A - 層補償を利用して光学コンポーネントを印刷する方法 - Google Patents
層補償を利用して光学コンポーネントを印刷する方法 Download PDFInfo
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Abstract
本発明は、3次元光学構造(1)を印刷する方法であって、3次元光学構造(1)が、連続する印刷ステップにおいて、印刷インクの液滴を部分的に並べて、標的を定めて配置して堆積される印刷インクの層(L)から構築され、1つの層(2)の公称厚さからの厚さの偏差を部分的に補償するために、可能な偏差が、前記層(2)を印刷する前に特定されると共に、印刷インクの堆積が、前記層(2)の印刷中、特定された可能な偏差に応じて制御される、方法に関する。
Description
本発明は、3次元光学構造、特に、眼科レンズを印刷する方法であって、3次元光学構造は、連続する印刷ステップにおいて、印刷インクの液滴を部分的に並べて、標的を定めて配置して堆積される印刷インクの層から構築される、方法に関する。
眼科レンズ等の3次元光学構造の印刷は、先行技術から知られている。
3次元印刷では、3次元構造が印刷インクの層から構築される。
これらの層の形状及び大きさをコード化した印刷データは、印刷される3次元構造の2次元スライスへの仮想スライシングから得られる。
従来、2次元スライスは、相互に平行な上面及び下面と、規定された、通常、一定の高さの周辺縁とを含む。
例えば、2次元スライスは、直径の変化する円柱形である。
各2次元スライスについて、層は、印刷ヘッドの吐出ノズルにより、印刷インクの液滴を、少なくとも部分的に並べて、標的を定めて配置して堆積される。
層は、少なくとも部分的に重なって印刷されて、意図される3次元構造を形成する。
3次元印刷では、3次元構造が印刷インクの層から構築される。
これらの層の形状及び大きさをコード化した印刷データは、印刷される3次元構造の2次元スライスへの仮想スライシングから得られる。
従来、2次元スライスは、相互に平行な上面及び下面と、規定された、通常、一定の高さの周辺縁とを含む。
例えば、2次元スライスは、直径の変化する円柱形である。
各2次元スライスについて、層は、印刷ヘッドの吐出ノズルにより、印刷インクの液滴を、少なくとも部分的に並べて、標的を定めて配置して堆積される。
層は、少なくとも部分的に重なって印刷されて、意図される3次元構造を形成する。
堆積された印刷インクの表面張力により、印刷された層の実際の形状は、その層の意図される形状、すなわち、対応する2次元スライスの形状と異なる。
例えば、堆積された層の縁では、印刷インクの表面張力によって片勾配が生じる。
このような偏差は、堆積された1層ごとでは小さい場合があるが、確実に積み重なり、結果的にその形状が意図される形状と異なる印刷構造が得られる。
光学応用には高い精度が求められることから、それに伴うエラーは、印刷される光学構造、特に、眼科レンズにとって特に不利である。
例えば、堆積された層の縁では、印刷インクの表面張力によって片勾配が生じる。
このような偏差は、堆積された1層ごとでは小さい場合があるが、確実に積み重なり、結果的にその形状が意図される形状と異なる印刷構造が得られる。
光学応用には高い精度が求められることから、それに伴うエラーは、印刷される光学構造、特に、眼科レンズにとって特に不利である。
したがって、本発明の目的は、従来技術による方法と比較して精度の向上した3次元光学コンポーネント、特に、眼科レンズを印刷する方法を提供することである。
本発明によれば、この目的は、3次元光学構造、特に、眼科レンズを印刷する方法であって、3次元光学構造が、連続する印刷ステップにおいて、印刷インクの液滴を部分的に並べて、標的を定めて配置して堆積される印刷インクの層から構築され、少なくとも1つの層の公称厚さからの厚さの偏差を少なくとも部分的に補償するために、可能な偏差が、前記層を印刷する前に特定されると共に、印刷インクの堆積が、前記層の印刷中、特定された可能な偏差に応じて制御される、方法によって達成される。
特定された可能な偏差に応じて印刷インクを堆積させることにより、層の幾何学形状に影響を及ぼす効果が所望の形状の層につながるように層を印刷することができる。
したがって、層の幾何学形状の可能な偏差は、層の印刷時にすでに回避されている。
例えば、偏差を補償するための補償層の複雑な創出の必要性が排除される。
この方法は、2つ以上の層について実行される。
この方法は、直接接するように次々に配置される複数の層に適用される。
この方法は、相互に離して配置される複数の層に適用される。
したがって、層の幾何学形状の可能な偏差は、層の印刷時にすでに回避されている。
例えば、偏差を補償するための補償層の複雑な創出の必要性が排除される。
この方法は、2つ以上の層について実行される。
この方法は、直接接するように次々に配置される複数の層に適用される。
この方法は、相互に離して配置される複数の層に適用される。
本発明の意味における3次元光学構造は、レンズを含む。
レンズは、眼科レンズを含む。
眼科レンズは、凸面、凹面、両凹、両凸及びメニスカスレンズを含む。
本発明の意味における眼科レンズは、多焦点レンズ及び屈折率勾配レンズも含む。
眼科レンズは、眼鏡レンズ又は眼内に挿入されない他のレンズを含む。
レンズは、眼科レンズを含む。
眼科レンズは、凸面、凹面、両凹、両凸及びメニスカスレンズを含む。
本発明の意味における眼科レンズは、多焦点レンズ及び屈折率勾配レンズも含む。
眼科レンズは、眼鏡レンズ又は眼内に挿入されない他のレンズを含む。
本発明の意味において、光学コンポーネントの印刷は、印刷インクの層からコンポーネントを構築することを含む。
これらは、印刷の液滴を、少なくとも部分的に並べて、標的を定めて配置して得られる。
印刷インクの液滴は、印刷ヘッドのノズルから、典型的には基板に向かって吐出される。
第二の及びそれ以降の層を構成する層の液滴は、少なくとも部分的に以前に堆積された層に向かって吐出され、それにより、3次元構造が1層ずつ構築される。
これらは、印刷の液滴を、少なくとも部分的に並べて、標的を定めて配置して得られる。
印刷インクの液滴は、印刷ヘッドのノズルから、典型的には基板に向かって吐出される。
第二の及びそれ以降の層を構成する層の液滴は、少なくとも部分的に以前に堆積された層に向かって吐出され、それにより、3次元構造が1層ずつ構築される。
印刷インクは、半透明又は透明な成分を含む。
好ましくは、印刷インクは、少なくとも1つの光重合可能成分を含む。
少なくとも1つの光重合可能成分は、放射、例えば紫外(UV)光に露出されると重合化するモノマーである。
堆積された液滴は、堆積後にピン止め硬化される、すなわち、部分的に硬化される。
好ましくは、印刷インクの少なくとも1つの成分の粘性が高められる。
ピン止め硬化は、それぞれの液滴の堆積後又は層の全体若しくは一部の堆積後に行われる。
代替的に、ピン止め硬化は、特定の間隔において、例えば、2層印刷するごとに行われる。
好ましくは、印刷インクは、少なくとも1つの光重合可能成分を含む。
少なくとも1つの光重合可能成分は、放射、例えば紫外(UV)光に露出されると重合化するモノマーである。
堆積された液滴は、堆積後にピン止め硬化される、すなわち、部分的に硬化される。
好ましくは、印刷インクの少なくとも1つの成分の粘性が高められる。
ピン止め硬化は、それぞれの液滴の堆積後又は層の全体若しくは一部の堆積後に行われる。
代替的に、ピン止め硬化は、特定の間隔において、例えば、2層印刷するごとに行われる。
本実施形態によれば、前記層の印刷中、少なくとも前記層の部分において、液滴は、前記部分に配置される液滴の数が低減されるように、ディザパターンに従って配置され、液滴の数が、液滴を配置するときにブランクスペースを残すことによって低減され、前記ブランクスペースには、液滴が配置されない。
本発明の意味において、ディザパターンは、前記層の前記部分内のブランクスペースの位置を含む2次元テンプレートである。
ディザパターンは、グレー値も含み得る。
この場合、グレー値は、液滴の大きさ又は液滴1つ当たりの印刷インクの量等の印刷パラメータに関連付けることができる。
層の一部にブランクスペースを含めることにより、印刷される液滴の数が減り、これは、その後、層の一部の体積を小さくする。
層のその部分の厚さは、それと共に薄くなる。
ディザパターンは、ブランクスペースの均一な密度、すなわち、均一に分布するブランクスペースを含む。
ディザパターンは、ブランクスペースの不均一な密度、すなわち、不均一に分布するブランクスペースも含み、それにより、その層のその部分の特定の領域では、その層のその部分の他の領域より多くのブランクスペースが配置される。
これにより、偏差の補償を非常に正確に調整することが可能となる。
本発明の意味において、ディザパターンは、前記層の前記部分内のブランクスペースの位置を含む2次元テンプレートである。
ディザパターンは、グレー値も含み得る。
この場合、グレー値は、液滴の大きさ又は液滴1つ当たりの印刷インクの量等の印刷パラメータに関連付けることができる。
層の一部にブランクスペースを含めることにより、印刷される液滴の数が減り、これは、その後、層の一部の体積を小さくする。
層のその部分の厚さは、それと共に薄くなる。
ディザパターンは、ブランクスペースの均一な密度、すなわち、均一に分布するブランクスペースを含む。
ディザパターンは、ブランクスペースの不均一な密度、すなわち、不均一に分布するブランクスペースも含み、それにより、その層のその部分の特定の領域では、その層のその部分の他の領域より多くのブランクスペースが配置される。
これにより、偏差の補償を非常に正確に調整することが可能となる。
本実施形態によれば、、前記層の直径が最小直径未満である場合、ブランクスペースが層全体にわたって分布し、最小直径が、5mmである。
層の直径が特定の最小直径未満である場合、層の縁の収縮効果による厚さの過剰分が合わさり、層厚が全体的に厚くなり過ぎることにつながる。
これは、本願によって軽減される。
ディザパターンは、層の中央付近に金型の縁より高い密度でブランクスペースを含む。
層が円形に印刷されない場合、本発明の意味における直径とは、層の最も小さい直径を意味する。
層の直径が特定の最小直径未満である場合、層の縁の収縮効果による厚さの過剰分が合わさり、層厚が全体的に厚くなり過ぎることにつながる。
これは、本願によって軽減される。
ディザパターンは、層の中央付近に金型の縁より高い密度でブランクスペースを含む。
層が円形に印刷されない場合、本発明の意味における直径とは、層の最も小さい直径を意味する。
本実施形態によれば、前記層の前記部分が、前記層の円周に平行に配置され、前記層の前記部分が、円周から離れてある距離に配置され、この距離が0.1~2mmであるか、又は、前記層の前記部分が円周に隣接する。
この実施形態により、層の厚さが、縁の付近で印刷インクの表面効果によって公称厚さより厚くなる、いわゆる、印刷層縁効果の補償が可能となる。
前記層の前記部分が、ループ又はリングとして形成され、ループ又はリングが、幅を有し、この幅が、0.1~5mm、より好ましくは、0.2~0.7mm、最も好ましくは、0.5mmである。
これにより、印刷層縁効果は、ほぼ完全に補償される。
この実施形態により、層の厚さが、縁の付近で印刷インクの表面効果によって公称厚さより厚くなる、いわゆる、印刷層縁効果の補償が可能となる。
前記層の前記部分が、ループ又はリングとして形成され、ループ又はリングが、幅を有し、この幅が、0.1~5mm、より好ましくは、0.2~0.7mm、最も好ましくは、0.5mmである。
これにより、印刷層縁効果は、ほぼ完全に補償される。
本実施形態によれば、前記ブランクスペースが、前記層の前記部分において、ランダム化されて又は少なくとも部分的にランダム化されて配置される。
本発明の意味において、ランダム化されて配置されるとは、ブランクスペースが相互に繰り返される距離で配置されないことを意味する。
換言すれば、ブランクスペース間の距離は、ランダム化され、それによりブランクスペースでは光学的に有効な格子が得られない。
このプラスの効果は、回折効果が回避されることである。
本発明の意味において、少なくとも部分的にランダム化されて配置されるとは、ブランクスペースが前記層の前記部分のパターン区間において相互に繰り返される距離で配置されないことを意味する。
前記層の前記部分は、ブランクの同じ又は同じではない配置の複数のパターン区間を含む。
本発明の意味において、ランダム化されて配置されるとは、ブランクスペースが相互に繰り返される距離で配置されないことを意味する。
換言すれば、ブランクスペース間の距離は、ランダム化され、それによりブランクスペースでは光学的に有効な格子が得られない。
このプラスの効果は、回折効果が回避されることである。
本発明の意味において、少なくとも部分的にランダム化されて配置されるとは、ブランクスペースが前記層の前記部分のパターン区間において相互に繰り返される距離で配置されないことを意味する。
前記層の前記部分は、ブランクの同じ又は同じではない配置の複数のパターン区間を含む。
本実施形態によれば、前記層の印刷中、少なくとも前記層のさらなる部分において、各液滴の体積が、低減される。
これは、例えば、各液滴に使用される印刷インクの量を減らすことによって行うことができる。
印刷インクの量を減らすことにより、層の厚さが薄くなる。
それにより、厚さの過剰分を補償することが可能となる。
さらなる部分における液滴の体積の低減は、体積パターンに追従する。
体積パターンは、体積の均一な分布を含み、すなわち、液滴の体積の低減は、さらなる部分全体において一定である。
体積パターンは、体積の不均一な分布を含む。
これにより、偏差の補償を非常に正確に調整することが可能となる。
これは、例えば、各液滴に使用される印刷インクの量を減らすことによって行うことができる。
印刷インクの量を減らすことにより、層の厚さが薄くなる。
それにより、厚さの過剰分を補償することが可能となる。
さらなる部分における液滴の体積の低減は、体積パターンに追従する。
体積パターンは、体積の均一な分布を含み、すなわち、液滴の体積の低減は、さらなる部分全体において一定である。
体積パターンは、体積の不均一な分布を含む。
これにより、偏差の補償を非常に正確に調整することが可能となる。
本実施形態によれば、前記層の直径がさらなる最小直径未満である場合、前記層の前記さらなる部分が、層全体を覆い、さらなる最小直径が、5mmである。
層の直径が特定の最小直径未満である場合、層の縁の収縮効果による厚さの過剰分が合わさり、層厚全体が大きくなり過ぎる。
これは、本願によって軽減され得る。
体積パターンは、層の中央付近において縁におけるより小さい体積を含む。
層の直径が特定の最小直径未満である場合、層の縁の収縮効果による厚さの過剰分が合わさり、層厚全体が大きくなり過ぎる。
これは、本願によって軽減され得る。
体積パターンは、層の中央付近において縁におけるより小さい体積を含む。
本実施形態によれば、前記層の前記さらなる部分が、前記層の円周に平行に配置され、前記層の前記さらなる部分が、円周から離れてさらなる距離に配置され、このさらなる距離が0.1~2mmであるか、又は、前記層の前記部分が円周に隣接する。
この実施形態により、印刷層縁効果の補償が可能となる。
前記層の前記さらなる部分が、ループ又はリングとして形成され、ループ又はリングが、さらなる幅を有し、さらなる幅が、0.1~5mm、好ましくは、0.2~0.7mm、最も好ましくは、0.5mmである。
これにより、印刷層縁効果は、ほぼ完全に補償される。
この実施形態により、印刷層縁効果の補償が可能となる。
前記層の前記さらなる部分が、ループ又はリングとして形成され、ループ又はリングが、さらなる幅を有し、さらなる幅が、0.1~5mm、好ましくは、0.2~0.7mm、最も好ましくは、0.5mmである。
これにより、印刷層縁効果は、ほぼ完全に補償される。
本実施形態によれば、先行する印刷ステップで印刷されたさらなる層のさらなる公称厚さからのさらなる厚さのさらなる偏差を少なくとも部分的に補償するために、印刷インクの堆積が、前記層の印刷中、前記さらなる偏差に応じて制御される。
これにより、印刷層厚不均一性の補償が可能となる。
ある層の液滴は、薄い膜を形成することになる。
このために、液滴が融合するための時間が必要である。
この時間は、セトリング時間(Settling Time)と呼ばれる。
セトリング時間が長いほど、印刷された層は、より均一となる。
セトリング時間は、インク及び表面の特性に依存する。
印刷層厚不均一性に対するさらなる影響は、印刷中の液滴体積のばらつき又は液滴の配置の位置ずれによる。
印刷層厚不均一性は、公称層厚の0~10%程度である。
これにより、印刷層厚不均一性の補償が可能となる。
ある層の液滴は、薄い膜を形成することになる。
このために、液滴が融合するための時間が必要である。
この時間は、セトリング時間(Settling Time)と呼ばれる。
セトリング時間が長いほど、印刷された層は、より均一となる。
セトリング時間は、インク及び表面の特性に依存する。
印刷層厚不均一性に対するさらなる影響は、印刷中の液滴体積のばらつき又は液滴の配置の位置ずれによる。
印刷層厚不均一性は、公称層厚の0~10%程度である。
本実施形態によれば、前記さらなる偏差を少なくとも部分的に補償するために、前記層の印刷中、少なくとも前記層の第二のさらなる部分において、液滴は、前記第二のさらなる部分に配置される液滴の数が低減されるようにさらなるディザパターンに従って配置され、第二のさらなる部分が、さらなる偏差の上に配置され、液滴の数は、液滴を配置するときにさらなるブランクスペースを残すことによって低減され、前記さらなるブランクスペースには、液滴が配置されない。
層の第二のさらなる部分の厚さは、それにより、局所的に薄くなる。
さらなるディザパターンは、さらなるブランクスペースの不均一な密度、すなわち、不均一に分布するさらなるブランクスペースを含み、それにより、層の第二のさらなる部分の特定の領域では、その層の第二のさらなる部分の他の領域より多くのさらなるブランクスペースが配置される。
これにより、さらなる偏差の補償を非常に正確に調整することが可能となる。
層の第二のさらなる部分の厚さは、それにより、局所的に薄くなる。
さらなるディザパターンは、さらなるブランクスペースの不均一な密度、すなわち、不均一に分布するさらなるブランクスペースを含み、それにより、層の第二のさらなる部分の特定の領域では、その層の第二のさらなる部分の他の領域より多くのさらなるブランクスペースが配置される。
これにより、さらなる偏差の補償を非常に正確に調整することが可能となる。
本実施形態によれば、前記さらなるブランクスペースが、前記層の前記第二のさらなる部分において、ランダム化されて又は少なくとも部分的にランダム化されて配置される。
さらなるブランクスペース間の距離は、ランダム化され、それにより、さらなるブランクスペースでは、光学的に有効な格子が得られない。
このプラスの効果は、回折効果が回避されることである。
さらなるブランクスペース間の距離は、ランダム化され、それにより、さらなるブランクスペースでは、光学的に有効な格子が得られない。
このプラスの効果は、回折効果が回避されることである。
本実施形態によれば、前記層の印刷中、少なくとも、前記層の第三のさらなる部分において、各液滴の体積が、低減される。
これは、例えば、各液滴に使用される印刷インクの量を減らすことによって行うことができる。
印刷インクの量を減らすと、層の厚さが薄くなる。
それにより、厚さの過剰分を補償することができる。
第三のさらなる部分における液滴の体積の低減は、体積の不均一な分布を含む体積パターンに追従する。
体積の分布は、さらなる層の厚さの過剰分に、これらが補償されるように追従する。
それにより、さらなる偏差の補償を非常に正確に調整することが可能となる。
これは、例えば、各液滴に使用される印刷インクの量を減らすことによって行うことができる。
印刷インクの量を減らすと、層の厚さが薄くなる。
それにより、厚さの過剰分を補償することができる。
第三のさらなる部分における液滴の体積の低減は、体積の不均一な分布を含む体積パターンに追従する。
体積の分布は、さらなる層の厚さの過剰分に、これらが補償されるように追従する。
それにより、さらなる偏差の補償を非常に正確に調整することが可能となる。
本実施形態によれば、さらなる偏差が、さらなる層の表面の形状及び/又は体積を特に共焦点スキャニングによって測定することによって特定される。
これにより、厚さの過剰分を非常に正確にマッピングすることが可能となり、これは、さらなる偏差を有効に補償する。
これにより、厚さの過剰分を非常に正確にマッピングすることが可能となり、これは、さらなる偏差を有効に補償する。
本実施形態によれば、前記さらなる偏差が、先行する印刷ステップで印刷された全ての層のさらなる公称厚さからの厚さの偏差を含む。
これにより、1層又は数層のみの印刷中にさらなる偏差の合計を補償することが可能となる。
これは、さらなる偏差の一部がさらなる偏差を加算することによって既に平均化することができ、したがって、考慮しなくてよくなる。
これにより、1層又は数層のみの印刷中にさらなる偏差の合計を補償することが可能となる。
これは、さらなる偏差の一部がさらなる偏差を加算することによって既に平均化することができ、したがって、考慮しなくてよくなる。
本実施形態によれば、偏差及び/又はさらなる偏差は、印刷された層の収縮をシミュレーションすることによって特定される。
印刷された層の収縮の効果は、良好に再現可能であり、薄膜流体層の物性を用いて計算できる。
対応するシミュレーションにより、偏差及び/又はさらなる偏差の補償のための優れた根拠が提供される。
印刷された層の収縮の効果は、良好に再現可能であり、薄膜流体層の物性を用いて計算できる。
対応するシミュレーションにより、偏差及び/又はさらなる偏差の補償のための優れた根拠が提供される。
本実施形態によれば、印刷される全ての層の偏差及び/又はさらなる偏差が、シミュレーションを用いて印刷前に特定され、偏差及び/又はさらなる偏差が、1つ又は複数の層の印刷中に補償される。
本実施形態によれば、印刷される全ての層の偏差及び/又はさらなる偏差が、シミュレーションを用いて印刷前に特定され、偏差及び/又はさらなる偏差が、1つ又は複数の最後の層の印刷中に補償される。
偏差及び/又はさらなる偏差の一部は、偏差及び/又はさらなる偏差を合計することによって既に平均化することができ、考慮しなくてよくなる。
対応するシミュレーションにより、最後の湾曲層の印刷中に偏差及び/又はさらなる偏差の補償のための優れた根拠が提供される。
本実施形態によれば、印刷される全ての層の偏差及び/又はさらなる偏差が、シミュレーションを用いて印刷前に特定され、偏差及び/又はさらなる偏差が、1つ又は複数の最後の層の印刷中に補償される。
偏差及び/又はさらなる偏差の一部は、偏差及び/又はさらなる偏差を合計することによって既に平均化することができ、考慮しなくてよくなる。
対応するシミュレーションにより、最後の湾曲層の印刷中に偏差及び/又はさらなる偏差の補償のための優れた根拠が提供される。
本発明を、特定の実施形態に関して且つ特定の図面を対象として説明するが、本発明は、それに限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。
説明される図面は、概略に過ぎず、非限定的である。
図面では、要素の幾つかの大きさは、誇張され、また、図解を目的として正確な縮尺で描かれていない場合がある。
説明される図面は、概略に過ぎず、非限定的である。
図面では、要素の幾つかの大きさは、誇張され、また、図解を目的として正確な縮尺で描かれていない場合がある。
単数形の名詞を指す際に不定冠詞又は定冠詞、例えば「1つの(a)」、「1つの(an)」、「その」が使用される場合、別段の断りが明記されていない限り、その名詞の複数形も含まれる。
さらに、説明文及び特許請求の範囲において、第一、第二、第三等の用語は、同様の要素を区別するために使用され、必ずしもその連続の順序又は時間的順序を説明しているとは限らない。
このように使用される用語は、適切な状況において互換的であり、本実施形態は、本明細書に記載又は図示されているものと異なる順序でも動作可能であることが理解される。
このように使用される用語は、適切な状況において互換的であり、本実施形態は、本明細書に記載又は図示されているものと異なる順序でも動作可能であることが理解される。
図1において、本発明の実施形態による印刷方法が概略的に示されている。
3次元光学コンポーネント1は、複数の層Lを構築することによって印刷される。
部分図1(a)~(c)から、光学コンポーネント1が層印刷の連続ステップによってどのように構築されるかが明らかとなる。
各層Lを印刷するために、印刷インクの液滴は、印刷ヘッドのノズル(図示せず)から吐出される。
液滴は、少なくとも部分的に並べて、標的を定めて配置され、それにより、液滴が融合して薄膜を形成する。
薄膜の表面効果により、層Lは、縁において収縮し、層Lの厚さが過剰になることにつながる(図2を参照されたい)。
層Lの直径dが、5mm未満である特定の限度未満である場合、層Lの縁の過剰分が合わさり、層L全体の厚さが厚くなる。
これらの厚さの過剰分は、かなり小さいものの、複数の層Lにわたって合算されると、光学コンポーネント1の幾何学形状は、望ましくないものとなり、それにより光学的な歪みが生じる。
3次元光学コンポーネント1は、複数の層Lを構築することによって印刷される。
部分図1(a)~(c)から、光学コンポーネント1が層印刷の連続ステップによってどのように構築されるかが明らかとなる。
各層Lを印刷するために、印刷インクの液滴は、印刷ヘッドのノズル(図示せず)から吐出される。
液滴は、少なくとも部分的に並べて、標的を定めて配置され、それにより、液滴が融合して薄膜を形成する。
薄膜の表面効果により、層Lは、縁において収縮し、層Lの厚さが過剰になることにつながる(図2を参照されたい)。
層Lの直径dが、5mm未満である特定の限度未満である場合、層Lの縁の過剰分が合わさり、層L全体の厚さが厚くなる。
これらの厚さの過剰分は、かなり小さいものの、複数の層Lにわたって合算されると、光学コンポーネント1の幾何学形状は、望ましくないものとなり、それにより光学的な歪みが生じる。
部分図1(c)は、複数のスライスを含む光学コンポーネント1を示し、その各々は、印刷インクの液滴を配置して、その液滴が融合して薄膜となるようにすることによって印刷される1つの層からなる。
光学コンポーネント1の最適な幾何学形状を保持するために、各スライスの寸法、すなわち、厚さ及び横方向の寸法、例えば、直径dが計算される。
層を印刷する際、計算された寸法が合致していなければならない。
計算された厚さ、すなわち、公称厚さと合致させるために、層2の厚さの可能な偏差が計算によって特定される。
層2の印刷中、印刷インクを堆積させることは、可能な偏差が補償され、印刷される厚さが公称厚さと合致するように制御される。
これを実現するために、液滴は、ディザパターンに従って配置される(図3を参照されたい)。
ディザパターンは、液滴が配置されないブランクスペースの位置を含む2次元テンプレートである。
ブランクスペースで液滴を排除することにより、印刷される体積及びそれに伴って層2の厚さが局所的に小さくなる。
厚さがより大きい過剰分を局所的に補償するために、ディザパターンでは、局所的により多くのブランクスペースが設定され、すなわち、ブランクスペースの密度がより高くなる。
厚さのより小さい過剰分を局所的に補償するために、ディザパターンでは、局所的により少ないブランクスペースが設定され、すなわち、ブランクスペースの密度がより低くなる。
回折を回避するために、ブランクスペースの位置は、特定の範囲でランダム化される。
それにより、ブランクスペースは、光学格子としての機能を果たさないことになる。
光学コンポーネント1の最適な幾何学形状を保持するために、各スライスの寸法、すなわち、厚さ及び横方向の寸法、例えば、直径dが計算される。
層を印刷する際、計算された寸法が合致していなければならない。
計算された厚さ、すなわち、公称厚さと合致させるために、層2の厚さの可能な偏差が計算によって特定される。
層2の印刷中、印刷インクを堆積させることは、可能な偏差が補償され、印刷される厚さが公称厚さと合致するように制御される。
これを実現するために、液滴は、ディザパターンに従って配置される(図3を参照されたい)。
ディザパターンは、液滴が配置されないブランクスペースの位置を含む2次元テンプレートである。
ブランクスペースで液滴を排除することにより、印刷される体積及びそれに伴って層2の厚さが局所的に小さくなる。
厚さがより大きい過剰分を局所的に補償するために、ディザパターンでは、局所的により多くのブランクスペースが設定され、すなわち、ブランクスペースの密度がより高くなる。
厚さのより小さい過剰分を局所的に補償するために、ディザパターンでは、局所的により少ないブランクスペースが設定され、すなわち、ブランクスペースの密度がより低くなる。
回折を回避するために、ブランクスペースの位置は、特定の範囲でランダム化される。
それにより、ブランクスペースは、光学格子としての機能を果たさないことになる。
ディザパターンを用いて偏差を保証することに加えて、厚さの偏差は、層2の印刷時に局所的に少ないインクを塗布することにより、層2の厚さを局所的に薄くすることによって補償される。
印刷される体積は、体積パターンに追従し、これは、位置に応じて配置される印刷インクの体積に関する情報を含む二次元テンプレートである。
印刷される体積は、体積パターンに追従し、これは、位置に応じて配置される印刷インクの体積に関する情報を含む二次元テンプレートである。
層2を印刷する際、さらなる偏差、すなわち、先行する印刷ステップで印刷されたさらなる層3のさらなる公称厚さからのさらなる厚さの偏差が補償される。
さらなる偏差は、さらなる層3の印刷中の液滴体積のばらつき又は液滴の配置の位置ずれから生じ、正確にシミュレーション又は計算することができない。
したがって、さらなる偏差は、さらなる層3の表面の共焦点スキャニングによって特定され、層2の印刷中にさらなるディザパターンに従ってさらなるブランクスペースを残し、且つ/又は、層2の印刷中にさらなる体積パターンに従って液滴体積を局所的に低減することによって補償される。
さらなる偏差は、さらなる層3の印刷中の液滴体積のばらつき又は液滴の配置の位置ずれから生じ、正確にシミュレーション又は計算することができない。
したがって、さらなる偏差は、さらなる層3の表面の共焦点スキャニングによって特定され、層2の印刷中にさらなるディザパターンに従ってさらなるブランクスペースを残し、且つ/又は、層2の印刷中にさらなる体積パターンに従って液滴体積を局所的に低減することによって補償される。
各印刷ステップ中に偏差及びさらなる偏差を補償し、且つ、印刷ステップの一部でのみ偏差及びさらなる偏差を補償することが可能となる。
特に、最後の最も外側の、すなわち、湾曲した層の印刷中に偏差及び/又はさらなる偏差を補償し、先行する印刷ステップで印刷された層の偏差及び/又はさらなる偏差を保証する。
したがって、偏差及び/又はさらなる偏差の合計がその点で特定され、そこから補償が始まる。
特に、最後の最も外側の、すなわち、湾曲した層の印刷中に偏差及び/又はさらなる偏差を補償し、先行する印刷ステップで印刷された層の偏差及び/又はさらなる偏差を保証する。
したがって、偏差及び/又はさらなる偏差の合計がその点で特定され、そこから補償が始まる。
図2には、層の長さ全体にわたる相対的な層の高さ、すなわち、層厚のプロットが概略的に示されている。
図示されている層の高さは、偏差について補償されていない。
層の縁では、明瞭な高さの過剰分が認識可能である。
この過剰分は、層の縁における層の印刷インクの収縮に起因し、これは、印刷インクの表面効果、例えば、表面張力によって生じる。
層の直径が小さくなると、縁での過剰分は、相互に近付き、最終的に、約5mm未満の直径で相互に融合し、層全体の過剰分となる。
図示されている層の高さは、偏差について補償されていない。
層の縁では、明瞭な高さの過剰分が認識可能である。
この過剰分は、層の縁における層の印刷インクの収縮に起因し、これは、印刷インクの表面効果、例えば、表面張力によって生じる。
層の直径が小さくなると、縁での過剰分は、相互に近付き、最終的に、約5mm未満の直径で相互に融合し、層全体の過剰分となる。
図3には、本発明の実施形態による印刷方法で使用されるディザパターン4が概略的に示されている。
部分図3(a)は、丸い層のためのディザパターン4を示す。
白いスポットは、ブランクスペース、すなわち、印刷印刻が配置されない場所が提供される位置を示す。
ブランクスペースの分布は、不均一である。
中央よりも層の縁により多くのブランクスペースが提供され、その結果、層の側面がわずかに上昇する。
部分図3(b)は、部分図3(a)の詳細を示す。
ブランクスペースの層の縁でのより多い分布から、層の中央でのより少ない分布への変化が明らかに分かる。
ブランクスペースは、等間隔ではない。
ブランクスペースの位置は、ほとんど認識できないランダムなオフセット分だけ相互に対してシフトされる。
これにより、望ましくない光学格子効果が防止される。
部分図3(c)は、ディザパターン4の詳細を示す。
縁での層の収縮による厚さの過剰分を補償するために、ディザパターン4では、層の円周に平行なストリップに配置されたブランクスペースが提供される。
ストリップは、上記及び請求項で説明される層の部分に対応する。
ストリップは、閉じたリングとして提供され、その幅は、約0.5mmであり、円周からの距離は、約0.5mmである。
部分図3(a)は、丸い層のためのディザパターン4を示す。
白いスポットは、ブランクスペース、すなわち、印刷印刻が配置されない場所が提供される位置を示す。
ブランクスペースの分布は、不均一である。
中央よりも層の縁により多くのブランクスペースが提供され、その結果、層の側面がわずかに上昇する。
部分図3(b)は、部分図3(a)の詳細を示す。
ブランクスペースの層の縁でのより多い分布から、層の中央でのより少ない分布への変化が明らかに分かる。
ブランクスペースは、等間隔ではない。
ブランクスペースの位置は、ほとんど認識できないランダムなオフセット分だけ相互に対してシフトされる。
これにより、望ましくない光学格子効果が防止される。
部分図3(c)は、ディザパターン4の詳細を示す。
縁での層の収縮による厚さの過剰分を補償するために、ディザパターン4では、層の円周に平行なストリップに配置されたブランクスペースが提供される。
ストリップは、上記及び請求項で説明される層の部分に対応する。
ストリップは、閉じたリングとして提供され、その幅は、約0.5mmであり、円周からの距離は、約0.5mmである。
1 ・・・光学構造
2 ・・・層
3 ・・・さらなる層
4 ・・・ディザパターン
d ・・・直径
L ・・・層
2 ・・・層
3 ・・・さらなる層
4 ・・・ディザパターン
d ・・・直径
L ・・・層
Claims (18)
- 3次元光学構造(1)を印刷する方法であって、
前記3次元光学構造(1)が、連続する印刷ステップにおいて、印刷インクの液滴を部分的に並べて、標的を定めて配置して堆積される印刷インクの層(L)から構築され、
少なくとも1つの層(2)の公称厚さからの厚さの偏差を部分的に補償するために、可能な偏差が、前記層(2)を印刷する前に特定されると共に、前記印刷インクの堆積が、前記層(2)の印刷中、前記特定された可能な偏差に応じて制御されることを特徴とする方法。 - 前記層(2)の印刷中、前記層(2)の部分において、前記液滴は、前記部分に配置される液滴の数が低減されるように、ディザパターン(4)に従って配置され、
前記液滴の数が、前記液滴を配置するときにブランクスペースを残すことによって低減され、前記ブランクスペースには、前記液滴が配置されないことを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 前記層(2)の直径が最小直径未満である場合、前記ブランクスペースが前記層(2)全体にわたって分布し、
前記最小直径が、5mmであることを特徴とする、請求項2に記載の方法。 - 前記層(2)の前記部分が、前記層(2)の円周に平行に配置され、
前記層(2)の前記部分が、前記円周から離れてある距離に配置され、
前記距離が0.1~2mmであるか、又は、前記層(2)の前記部分が前記円周に隣接することを特徴とする、請求項2に記載の方法。 - 前記層(2)の前記部分が、ループ又はリングとして形成され、
前記ループ又は前記リングが、幅を有し、
前記幅が、0.1~5mm、より好ましくは、0.2~0.7mm、最も好ましくは、0.5mmであることを特徴とする、請求項4に記載の方法。 - 前記ブランクスペースが、前記層(2)の前記部分において、ランダム化されて又は部分的にランダム化されて配置されることを特徴とする、請求項2~請求項6の何れか一項に記載の方法。
- 前記層(2)の印刷中、前記層(2)のさらなる部分において、各液滴の体積が、低減されることを特徴とする、請求項1~請求項6の何れか一項に記載の方法。
- 前記層(2)の直径がさらなる最小直径未満である場合、前記層(2)の前記さらなる部分が前記層全体を覆い、
前記さらなる最小直径が、5mmであることを特徴とする、請求項7に記載の方法。 - 前記層(2)の前記さらなる部分が、前記層(2)の円周に平行に配置され、
前記層(2)の前記さらなる部分が、前記円周から離れてさらなる距離に配置され、
前記さらなる距離が0.1~2mmであるか、又は、前記層(2)の前記部分が前記円周に隣接することを特徴とする、請求項7に記載の方法。 - 前記層(2)の前記さらなる部分が、ループ又はリングとして形成され、
前記ループ又は前記リングが、さらなる幅を有し、
前記さらなる幅が、0.1~5mm、より好ましくは、0.2~0.7mm、最も好ましくは、0.5mmであることを特徴とする、請求項9に記載の方法。 - 先行する印刷ステップで印刷されたさらなる層(3)のさらなる公称厚さからのさらなる厚さのさらなる偏差を部分的に補償するために、前記印刷インクの堆積が、前記層(2)の印刷中、前記さらなる偏差に応じて制御されることを特徴とする、請求項1~請求項10の何れか一項に記載の方法。
- 前記さらなる偏差を部分的に補償するために、前記層(2)の印刷中、前記層(2)の第二のさらなる部分において、前記液滴は、前記第二のさらなる部分に配置される液滴の数が低減されるようにさらなるディザパターンに従って配置され、
前記第二のさらなる部分が、前記さらなる偏差の上に配置され、
液滴の数が、前記液滴を配置するときにさらなるブランクスペースを残すことによって低減され、
前記さらなるブランクスペースには、前記液滴が配置されないことを特徴とする、請求項11に記載の方法。 - 前記さらなるブランクスペースが、前記層(2)の第二のさらなる部分において、ランダム化されて又は部分的にランダム化されて配置されることを特徴とする、請求項12に記載の方法。
- 前記層(2)の印刷中、前記層(2)の第三のさらなる部分において、各液滴の体積が、低減されることを特徴とする、請求項11~請求項13の何れか一項に記載の方法。
- 前記さらなる偏差が、前記さらなる層(3)の表面の形状及び/又は体積を特に共焦点スキャニングによって測定して特定されることを特徴とする、請求項11~請求項14の何れか一項に記載の方法。
- 前記さらなる偏差が、先行する印刷ステップで印刷された全ての層(L)のさらなる公称厚さからの厚さの偏差を含むことを特徴とする、請求項11~請求項15の何れか一項に記載の方法。
- 前記偏差及び/又は前記さらなる偏差が、前記印刷された層(L)の収縮をシミュレーションすることによって特定されることを特徴とする、請求項1~請求項16の何れか一項に記載の方法。
- 印刷される全ての層(L)の前記偏差及び/又は前記さらなる偏差が、シミュレーションを用いて印刷前に特定され、
前記偏差及び/又はさらなる偏差が、1つ又は複数の層の印刷中に補償されることを特徴とする、請求項16又は請求項17に記載の方法。
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