JP6600351B2

JP6600351B2 - Ｌｉｆｔプリント・システム

Info

Publication number: JP6600351B2
Application number: JP2017504395A
Authority: JP
Inventors: コトレル・ズヴィ; ゼノウ・ミカエル; ペレド・イタイ
Original assignee: オルボテックリミテッド
Priority date: 2014-08-07
Filing date: 2015-08-02
Publication date: 2019-10-30
Anticipated expiration: 2035-08-02
Also published as: WO2016020817A1; EP3177965A4; US9925797B2; KR20170040194A; JP2017530031A; KR102353254B1; CN111703212B; CN111703212A; US20170210142A1; CN106575077A; EP3177965A1; IL249858B; IL249858A0

Description

（関連出願の相互参照）
この出願は，２０１４年８月７日出願の米国仮特許出願６２／０３４，１６８の利益を主張する。

この発明は，概略的にはレーザ誘起材料転写（laser-induced material transfer）に関するもので，特に可撓性ドナー（フレキシブル・ドナー）からの材料をアクセプタ基板上にプリント（印刷）する方法および装置に関する。

レーザ直接描画（laser direct-write）（ＬＤＷ）技術においては，レーザ・ビームが用いられて，被制御の材料アブレーションまたは堆積により，空間分解三次元構造（spatially-resolved three-dimensional structures）を有するパターン化表面が生成される。レーザ誘起前方転写（Laser-induced forward transfer）（ＬＩＦＴ）はＬＤＷ技術の一つであり，表面上に微細パターン（マイクロ・パターン）を堆積するときに用いることができる。

ＬＩＦＴでは，レーザ光子によってドナー・フィルムからアクセプタ基板に向けて少量の材料を放つための駆動力が提供される。典型的には，レーザ・ビームが非吸収性キャリア基板上にコーティングされたドナー・フィルムの内側と相互作用する。換言すると，入射レーザ・ビームが透明キャリアを伝播し，光子がフィルムの内面に吸収される。所定のエネルギー閾値を超えると，ドナー・フィルムから基板の表面に向けて材料が出射される。

いくつかのＬＩＦＴベースのプリント・システムが特許文献に記載されている。たとえば米国特許出願公開２００５／０２１２８８８は，電磁波を放射するレーザのようなエネルギー放射装置の助けを借りて，インク・キャリアからのプリント物質を被プリント材料に向けて転写するプリント処理を記載する。

ＬＩＦＴ処理は，ドナーから受容基板（receiving substrate）への様々な材料の転写に用いることができる。たとえば，米国特許出願公開２００９／００７４９８７にはレーザ・デカール転写（laser decal transfer）を使用して，非常に低いエネルギーのレーザ・パルスを高粘度レオロジカル流体（high-viscosity rheological fluid）の薄層領域を照射するように導くことによって，薄膜造形（thin film features）を生成するものを記載する。上記デカール転写処理は，ターゲット基板のレーザ照射領域と形状およびサイズが同一の均一かつ連続する層の受容基板への剥離（リリース）および転写を可能にすると言われている。剥離層は，その初期サイズおよび形状をほとんど変化させることなく転写される。

以下に記載するこの発明の実施例は，柔軟かつ効率的なＬＩＦＴベースのプリントのための装置および方法を提供するものである。

すなわち，この発明の一実施態様によると，対向する第１および第２の表面，ならびに上記第２の表面上に形成されるドナー・フィルムを提供するように構成され，アクセプタ基板上のターゲット領域に近接するように上記ドナー・フィルムを配置する（位置決めする）ドナー供給アセンブリを含むプリント装置が提供される。光学アセンブリが，レーザ放射の複数の出力ビーム（multiple output beams of laser radiation）を所定の空間パターンに同時に導き（方向付け）（direct），上記ドナー基板の上記第１の表面を通過させかつ上記ドナー・フィルムに衝突させて，上記ドナー・フィルムからの材料の上記アクセプタ基板上への放出を誘発するように構成されており，これによって上記アクセプタ基板の上記ターゲット領域上に所定パターンが描画される。

上記ドナー・フィルムは，たとえば金属またはレオロジカル（粘性）（rheological）材料を含むことができる。

いくつかの実施態様において，上記光学アセンブリは，単一入力ビームを出射するように構成されるレーザと，上記単一入力ビームを複数の出力ビームに分割し，上記所定の空間パターンにしたがって上記複数の出力ビームを方向付ける光学系（optics）とを備えている。開示する実施態様において，上記光学系は，上記入力ビームを遮断するように配置される音響光学偏向器と，上記音響光学偏向器に多周波駆動（multi-frequency drive）を提供し，上記複数の出力ビームを異なる角度のそれぞれに偏向する（deflect the multiple output beams at different, respective angles）ように構成される駆動装置（ドライバ）とを備えている。一実施態様において，上記音響光学偏向器は，第一の方向に沿う上記それぞれの角度に上記複数の出力ビームを偏向するように構成されており，上記光学系は，上記複数の出力ビームを，上記第一の方向と直交する第二の方向に偏向するように構成される少なくとも一つの走査ミラーを含む。他の実施態様において，上記多周波駆動を受け付ける上記音響光学偏向器が，第一の方向に沿う上記それぞれの角度に上記複数の出力ビームを偏向するように構成される第１の音響光学偏向器を備え，上記光学系が，上記複数の出力ビームを，上記ドナー・フィルム上において上記第一の方向と直交する第二の方向に走査するように構成される第２の音響光学偏向器を含む。

開示される実施態様において，上記装置は，上記ドナー基板および上記アクセプタ基板の少なくとも一方をシフトするように構成される位置決めアセンブリを含み，上記ドナー・フィルムの第１のドナー領域を上記アクセプタ基板の第１のターゲット領域に近接するように配置し，これによって上記複数の出力ビームが上記第１のターゲット領域上に第１の所定の空間パターンを描画し，その後に上記第１のドナー領域と異なる，上記ドナー・フィルムの少なくとも一つの第２のドナー領域を，上記第１のターゲット領域と異なる，上記アクセプタ基板の少なくとも一つの第２のターゲット領域に近接するように配置し，これによって上記複数の出力ビームが上記第２のターゲット領域上に少なくとも一つの第２の所定の空間パターンを描画する。

いくつかの実施態様において，上記位置決めアセンブリは，上記ドナー基板およびアクセプタ基板を，固定された第１および第２の相対位置（fixed, first and second relative positions）に保持するように構成されており，上記光学アセンブリが，上記アクセプタ基板の上記第１および第２のターゲット領域上に，二次元のスポット配列として，上記第１および第２の空間パターンをそれぞれ描画する。

これに加えてまたは代えて，上記位置決めアセンブリおよびドナー供給アセンブリは，上記光学アセンブリが上記第１および第２の空間パターンの連続線を描画するときに，上記ドナー基板と上記アクセプタ基板の間の相対的なシフトを生じさせるように構成されている。

さらにこれに加えてまたは代えて，上記位置決めアセンブリは，上記ドナー・フィルムの少なくとも第１および第２のドナー領域を，少なくとも上記第１のターゲット領域に近接させて連続的に配置するように構成されており，上記光学アセンブリは，上記第１および第２のドナー領域に，上記第１および第２の空間パターンのそれぞれにおいて上記複数のビームを導くように構成され，これにより少なくとも上記第１のターゲット領域に多層パターン（multi-layer pattern）を描画する。

典型的には，上記ドナー基板は連続可撓性箔（continuous flexible foil）を含み，上記ドナー供給アセンブリが上記ターゲット領域を横切って（across）上記箔を供給するように構成されたフィード・ローラを含む。いくつかの実施態様において，上記ドナー供給アセンブリが，上記連続可撓性箔の第１の領域に上記ドナー・フィルムの少なくとも一の成分を適用する（塗布する）ように構成されたコーティング・モジュールを含み，上記ドナー・フィルムが既に適用されている上記連続可撓性箔の第２の領域が上記ターゲット領域を横切って供給される。上記コーティング・モジュールは，ドナー材料を含むリザーバと，上記リザーバからのドナー材料の層を上記箔の第１の領域に適用して上記ドナー・フィルムを形成するように構成されるグラビア・シリンダを含むことができる。これに加えてまたは代えて，上記コーティング・モジュールを，上記箔の交互領域に連続して異なる各ドナー材料を適用する（apply different, respective donor materials to alternating areas of the foil in succession）ように構成してもよい。他の実施態様では，上記ドナー・フィルムが，上記箔にプレコートされた第１のドナー材料を含み，上記コーティング・モジュールが，上記プレコート箔に第２のドナー材料を適用するように構成されており，これによって上記ドナー・フィルムが上記第１および第２の材料を含むものとなる。

この発明の一実施態様によると，対向する第１および第２の表面を有しており，上記第２の表面上に形成されるドナー・フィルムを有する透明ドナー基板をアクセプタ基板上のターゲット領域に近接するように配置することを含むプリント方法も提供される。レーザ放射の複数の出力ビームを所定の空間パターンに同時に導き（方向付け），上記ドナー基板の上記第１の表面を通過させかつ上記ドナー・フィルムに衝突させて，上記ドナー・フィルムからの材料のアクセプタ基板上への放出を誘発し，これによって上記所定パターンを上記アクセプタ基板のターゲット領域に描画する。

この発明の一実施態様によると，対向する第１および第２の表面を有し，かつ上記第２の表面上に形成されるドナー・フィルムを有する透明ドナー基板を提供するように構成され，アクセプタ基板上のターゲット領域に近接するように上記ドナー・フィルムを配置するドナー供給アセンブリを含むプリント装置がさらに提供される。レーザおよび音響光学偏向器を含む光学アセンブリが，レーザからの放射の少なくとも一つの出力ビームを所定の空間パターンに導き，上記ドナー基板の上記第１の表面を通過させかつ上記ドナー・フィルムに衝突させて，上記ドナー・フィルムからの材料のアクセプタ基板上への放出を誘発し，これによって上記アクセプタ基板の上記ターゲット領域上に上記所定パターンを描画するように構成される。

この発明は，図面と併せて，この発明の実施態様の以下の詳細な記載からより十分に理解することができよう。

この発明の一実施態様による，ＬＩＦＴベースのプリント・システムの概略図である。この発明の一実施態様による，ＬＩＦＴベースのプリント・システムにおいて用いられる光学アセンブリの概略図である。この発明の別の実施態様による，ＬＩＦＴベースのプリント・システムにおいて用いられる光学アセンブリの概略図である。この発明の一実施態様による，ＬＩＦＴプリントのための複数のビームを生成するために用いられる音響光学偏向器の概略断面図である。この発明の一実施態様による，ＬＩＦＴベースのプリント・システムにおいて多ビーム走査によって描画されるパターンの概略平面図である。この発明の一実施態様による，ＬＩＦＴベースのプリント・システムにおいて用いられるドナー供給アセンブリの概略正面図である。

以下に記載のこの発明の実施態様は，多種多様の基板上に，様々なドナー材料のパターンを，高スループットでプリントすることができるＬＩＦＴベースのシステムを提供するものである。これらの実施態様では，複数のレーザ・ビームが同時に使用されて，アクセプタ基板のターゲット領域上に，ドナー・フィルムのドナー領域から所定のパターンが描画される。

開示する実施態様において，ドナー供給アセンブリが透明ドナー基板を配置し（位置決めし），ドナー・フィルムが形成されたドナー基板の表面がアクセプタ基板上のターゲット領域に近づけられる。光学アセンブリによって，所望の空間パターンの複数の出力ビームのレーザ放射がドナー基板を通じて同時に通過するように方向付けられ，かつ上記ドナー基板に衝突させられ，これによってドナー・フィルムからの材料の上記アクセプタ基板上への放出が誘導され，ターゲット基板上に所望パターンが描画される。複数の描画ビームを同時に使用することによって，この発明の実施態様によるＬＩＦＴベースのプリント・システムを，当該技術分野において知られている高速インクジェット・プリンタに匹敵する（または場合によってはそれ以上の）速度で動作させることができ，既存のＬＩＦＴベースのシステムよりはるかに高速なものとすることができる。

ドナー・フィルムは，たとえば金属またはレオロジカル材料（それ自体が金属を含んでもよい）を含み，これが透明のドナー基板の片面にコーティングされる。開示する実施態様において，ドナー基板は連続可撓性ドナー箔（continuous flexible donor foil）を含み，これがターゲット領域にまたがる（横切る）フィード・ローラ（複数）に供給される。様々なドナー材料を使用することができるようにし，かつドナー組成および膜厚を調整できるようにするために，ドナー供給アセンブリは典型的にはコーティング・モジュールを備えており，上記箔がドナー供給アセンブリを通じて前進するときに上記ドナー・フィルムを連続可撓性箔の領域に供給する。同時に，ドナー供給アセンブリは，ドナー・フィルムが既に適用されているドナー箔の別の領域を，プリント処理自体で使用するためにターゲット領域をまたぐように供給する。

コーティング・モジュールはグラビア処理を使用してドナー・フィルムを上記箔に供給することができ，そこではグラビア・シリンダがドナー材料をリザーバから取り上げて，上記箔がコーティング・モジュールを通って前進するときに，上記箔の表面にドナー材料を広げる。より詳細には，上記ドナー・フィルムにマイクロ・グラビアを適用することができ，そこでグラビア・シリンダの回転方向が，シリンダの表面とドナー・フィルムとの間の接触領域において反対方向に進む。本願の記載および特許請求の範囲における用語「グラビア」は，特段明記しない限り，従来のグラビアおよびマイクロ・グラビアの両方の形態を含むものとして理解されたい。

典型的には，位置決めアセンブリが，ドナー基板もしくはアクセプタ基板またはその両方をシフトし，光学アセンブリからの複数の出力ビームが連続的に上記アクセプタ基板の複数のターゲット領域上にパターンを描画する。上述のように連続ドナー箔を用いる場合には，上記箔が，一のターゲット領域から次のターゲット領域に，連続的にまたは段階的に移動する。段階的モードでは，光学アセンブリが連続するターゲット領域に２次元のスポット配列として空間パターンを書き込む間，上記位置決めアセンブリは固定された相対位置にドナー基板およびアクセプタ基板を保持することができる。あるいは，上記光学アセンブリが空間パターンの連続線を書き込むときに，上記位置決めアセンブリはドナー基板とアクセプタ基板との間に連続的な相対的シフトを生じさせることができる。

開示する実施態様において，光学アセンブリは，単一入力ビームを出射するレーザと，上記単一入力ビームを複数の出力ビームに分割し，上記出力ビーム（複数）を所定の空間パターンにしたがってターゲット領域に導く（向ける，方向付けする）（direct）（または向かわせる（steer））光学系（optics）とを含む。典型的には，上記光学系は，音響光学偏向器と，上記音響光学偏向器に多周波駆動を提供する駆動装置（ドライバ）とを備え，上記音響光学偏向器が上記入力ビームを上記複数の出力ビームに分割し，出力ビームを異なるそれぞれの角度に偏向させる（したがって，この明細書および特許請求の範囲で使用される「光学系」という用語は，音響光学素子のような受動光学素子および能動光学素子の両方を含むと理解されたい。）。音響光学偏向器からの出力ビーム（複数）の偏向角（複数）は固定でも可変でもよい。一実施態様において，上記音響光学偏向器はビームを一方向に偏向させ，他方において一または複数の走査ミラーが，出力ビームを第二の直交方向に偏向させる。あるいは，上記光学系が一対の直交する音響光学偏向器を備えてもよく，この場合には走査ミラーは必要ではない。さらには，当技術分野で知られている走査ミラーまたは他の種類のスキャナを，上記ビームを両方向に走査するために用いることができる。

図１は，この発明の一実施態様によるＬＩＦＴベースのプリント・システム20を概略的に図示するものである。システム20はマルチ（複数）ビーム光学アセンブリ24を備え，連続透明ドナー箔26の形態を有するドナー基板（基材）からのレーザ誘起材料転写によって，アクセプタ基板22上に所定パターンを描画する。アクセプタ基板22は，任意の適切な材料，たとえばガラス，セラミックもしくはプラスチックであってもよく，または他の誘電体，半導体もしくは導電材料であってもよい。

以下に図面を参照して詳細に説明するように，ドナー供給アセンブリ30は，箔26の下面（外面）をドナー・フィルムでコートし，フィード・ローラ32上においてターゲット領域28を横切って被コート箔を供給する。ドナー・フィルムが形成される下面は，アクセプタ基板28のターゲット領域に近接して配置される。光学アセンブリ24は，所定の空間パターンにおける複数の出力ビームのレーザ放射を導いて（方向付けて），ドナー箔26の上面を同時に通過させ，下面のドナー・フィルムに衝突させる。レーザは，典型的には，アクセプタ基板22上にドナー・フィルムからの材料の放出を誘発するための適切な波長，持続時間およびエネルギーのパルス列を出力するように制御される。レーザ・ビーム・パラメータの選択は，とりわけドナー・フィルムの組成および厚さに依存する。ターゲット領域28にわたってビームを掃引し，かつ各位置においてパルスするビームを制御することによって，光学アセンブリ24はアクセプタ基板のターゲット領域上に実質的に任意の適切なパターンを描画することができる。

システム20は位置決めアセンブリを備えており，位置決めアセンブリは，たとえばアクセプタ基板22が搭載されるＸ−Ｙステージ34を備えることができる。ステージ34は光学アセンブリ24およびドナー供給アセンブリ30に対してアクセプタ基板22をシフトし，システム20がアクセプタ基板の表面上の様々なターゲット領域28上に空間パターンを書き込むことを可能にする。これに加えてまたは代えて，上記位置決めアセンブリは，上記アクセプタ基板の表面上において光学アセンブリ24をシフトし，適切な場合にはドナー供給アセンブリ30もシフトするモーション・コンポーネント（図示略）を備えてもよい。典型的には，フィード・ローラ32が箔26を前進させ，パターンが書き込まれるべき各位置においてターゲット領域28上にドナー・フィルムの未使用領域（fresh area）を提供する。光学アセンブリ24は典型的にはプログラムされかつ制御され，様々なターゲット領域に様々な空間パターンを描画する。

システム20は箔26からの多種多様のドナー材料を基板22上にプリントするために用いることができる。ドナー材料は，たとえば金属ペースト（銀，銅もしくはニッケル，他の金属）またはセラミック・ペーストといったレオロジカル材料を含むことができる。これに加えてまたは代えて，フィルム26のドナー材料は，被制御の粘度を提供する添加剤を備える改質金属および誘電性インクを含む金属インクまたは誘電性インクを含んでもよい。さらにこれに加えてまたは代えて，ドナー材料は，粘性接着剤，導電性接着剤，またははんだペーストといった他のペーストを含むことができる。金属ペーストまたはインクは，純粋金属または合金を含むことができる。ポリマー，オリゴマーまたはモノマー溶液といった非導電性固体もドナー材料に含ませることができる。

これらのドナー材料を，システム20において用いられる多種多様のドナー箔上にコートすることができる。たとえば，箔26は，ＰＥＴ，ＰＥＮ，ポリイミド，またはＰＥＥＫといったポリマー材料を含むことができる。ポリマー箔は，平滑なものであっても構造化されていてもよい（たとえば箔にくぼみがある）。これに代えて，ドナー箔26は薄い可撓性ガラスから構成されてもよい。箔は，たとえば薄い透明な誘電体層，薄い金属層，またはこれらの層の組み合わせを用いて，単層にまたは複数層にコートすることができる。

システム20は，広範囲の様々なアクセプタ・タイプ上にプリントするために同様に用いることができる。典型的には，図示するシステム20は，ガラス，ポリマー箔（たとえば，ＰＥＴ，ＰＥＮ，ポリイミドまたはＰＥＥＫ），サーモセット，またはプリント回路基板（たとえばエポキシ系，エポキシ複合材またはＦＲ４のようなガラス／エポキシのもの）といった平坦なアクセプタ基板上にプリントするために用いることができる。これに加えてまたは代えて，システム20を，たとえば包装への適用のために様々な表面処理が施された様々なタイプの紙を含む紙上にプリントするために用いることができる。紙表面処理は有機層を用いた薄コーティング（thin coatings）を含むことができる。さらにこれに加えてまたは代えて，システム20を，セラミック基板，金属箔，または複合材といった他の種類の基板上にプリントするために用いてもよい。さらには，上記システムを，上述した材料のいくつか（成形プラスチック，ポリマー箔，成形セラミックなど）によって作られた湾曲基板を含む，平坦ではない基板上にプリントするように修正（改造）してもよい。

これらの様々なドナー・タイプおよびアクセプタ・タイプが与えられることで，システム20を広範囲の用途に使用することができることが分かる。代表的な例をいくつか挙げると，以下のとおりである。

・金属インクおよびペースト，または固体金属を用いた金属トラックまたは導電性回路のプリント。
・部品，装置，およびその他の素子を基板に接続するための接着剤のプリント。
・素子を基板にはんだ付けするためのはんだペーストのプリント。
・構造材としての誘電体（たとえば，セラミック・インクもしくはペースト，またはポリマー，オリゴマーもしくはモノマー）のプリント。
・複合構造を生成するための材料の組成物のプリント。

２つの典型的な適用例についてのさらなる詳細を以下に示しておく。

ａ．50μｍ厚のＰＥＴ箔が，典型的には５μｍから40μｍ（または50μｍ）の厚さの金属粘性ナノ粒子ペースト（銀または銅）によってコーティングされる。コーティング処理は，十分に制御された層厚を提供するマイクロ・グラビア（以下に記載する）またはスロット・ダイ・コーティングのような方法技術を用いて現場で行われる。ばらつきは典型的には５％未満であり，適切な厚さモニタリングによってばらつきを減少することができる。

ｂ．ポリイミド箔が，０．５μｍ〜３μｍの厚さの薄い誘電体層（アルミナなど）および金属層（銅など）によってコーティングされる。この場合，コーティングされた箔のロールがあらかじめ提供され，ドナー供給アセンブリ30に取り付けられる。スパッタリングまたは蒸着（たとえば，熱蒸着）を用いて，上記箔に薄い金属層をコーティングすることができる。０．５μｍまたは１μｍを超える厚いドナー箔については，典型的には電気めっき浴中の転がり箔モードにおける電気めっき（electroplating in a rolling foil mode in an electroplating bath）のような溶液ベース処理によって，上記薄い金属層を厚くするために追加コーティング処理を用いることができる。このアプローチによって低コストで長いロールを製造することができる。中間層，たとえば（金属層の前に）箔上に透明保護コーティングが必要とされる場合には，当該分野において知られている蒸着またはスパッタリングによって提供することができる。

光学アセンブリ24のビーム・パラメータが，プリントされる金属のタイプ（レオロジーか固体か，金属か誘電体か）およびドナー・フィルム厚によって決定され，必要とされる液滴サイズおよび良好なプリント品質を与えるように選択される。たとえば，ナノ秒レーザ・パルスを用いて金属をプリントし，ドナー・フィルム26上に０．５μｍから１μｍの厚さの金属層をプリントする場合であれば，光学アセンブリ24を，典型的には，緑またはＵＶレーザ源を使用して，３μＪから１μＪのパルス・エネルギーによってフィルム26上に20μｍから30μｍのスポット・サイズを与えるように調整することができる。

図２Ａは，この発明の一実施態様による，光学アセンブリ24の詳細を示す概略図である。レーザ40は，可視光線，紫外光線または赤外線光線を含む，光学放射の単一パルス・ビームを放射する。音響光学偏向器42が入力ビームを複数の出力ビームに分割する。少なくとも一つの走査ミラー46が，走査レンズ44を介して箔26上において上記ビーム（複数）を走査する。多周波駆動回路48が圧電結晶50に駆動信号を与え，圧電結晶が偏向器42を駆動して入力ビームを分割する偏向器に音響波を生成する。図２には単一のミラー46のみが示されているが，他の実施態様（図示略）では，一緒にまたは独立して走査されるデュアル軸走査ミラーを使用することができ，および/または当該分野において知られている任意の他の適切なタイプのビーム走査器を使用することができる。

駆動回路48は，複数の出力ビームを生成するために様々なモードにおいて音響光学偏向器42を駆動することができる。光学アセンブリ24における使用に適合させることができる補助集束および走査光学系にしたがう多くの適切な駆動技術が，たとえば米国特許第８，３９５，０８３号に記載されており，その開示は参照によって本書に組み込まれる。これらの技術の一つによると，駆動回路48は，音響光学偏向器が入力ビームを異なるそれぞれの角度の複数の出力ビームに回折させる多周波駆動信号を生成する。この種の多周波駆動のさらなる詳細は，参照によって本書に組み込まれる，ヘッチ（Hecht）による「Multifrequency Acoustooptic Diffraction」，IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonics SU-24，ページ７−１８（１９７７），および同様にして参照によって本書に組み込まれる，アントノフその外（Antonov et al.）による「Efficient Multiple-Beam Bragg Acoustooptic Diffraction with Phase Optimization of a Multifrequency Acoustic Wave」，Technical Physics 52:8 ページ１０５３−１０６０（２００７）に記載されている。

図２Ｂは，この発明の他の実施態様による，別の光学アセンブリ25を概略的に示している。アセンブリ25はシステム20のアセンブリ24に代えて用いることができる。アセンブリ25において，第１の音響光学偏向器42Ａがレーザ40からの入力ビームを複数の出力ビームに分割し，これがＸ方向に分離される（separated）。第２の音響光学偏向器42Ｂは上記複数のビームを直交するＹ方向に走査する。あるいは，偏向器42ＡによってビームをＸ方向に走査し，偏向器42Ｂを，上記ビームをＹ方向に分離された複数の出力ビームに分割するように駆動してもよい。偏向器42Ａおよび42Ｂはそれぞれ圧電結晶50Ａおよび50Ｂによって駆動される。この構成は，より高い損失を犠牲にするものの，より大きな汎用性と操縦速度についてアセンブリ24に対する利点を有している。

図３は，この発明の一実施態様による，音響光学偏向器42の概略断面図である。この図は多周波駆動の効果および動作を示すもので，駆動回路48および圧電結晶50を含んでいる。回路48からの多周波駆動信号によって，圧電結晶50が複数の駆動周波数の音響波を生成し，これが偏向器42内の音響光学結晶を伝搬する。異なる駆動周波数のそれぞれが，対応する空間周波数において結晶内に音響光学回折格子を構築（確立）する。すなわち結晶は，異なる空間周波数の複数の重畳格子を含んでいる。

入力ビーム52が偏向器42に入ると，結晶内の格子のそれぞれが，入力ビームを格子周波数に依存する異なる角度に回折する。すなわち，偏向器42は，入力ビーム52を，様々な周波数ｆ_１，ｆ_２，…に対応する様々な角度θ_１，θ_２，…の複数の出力ビーム54に分割する。光学系44は出力ビーム（複数）をコリメートしかつ集光して，箔26上に対応するスポット配列（array of spots）１，２，…を形成する。駆動回路48は，入力ビーム52のパルスと適切に同期して，対応する周波数における信号の振幅を変調することによって，入力ビームの各パルスによって生成された対応する出力ビーム54の強度を制御する。より詳細には，駆動回路48は，対応する周波数成分をオンおよびオフすることによって，各パルスを生成する出力ビーム54の組合せを選択することができる。

図４は，この発明の一実施態様によるもので，システム20によってターゲット領域28に描かれるスポット56のパターンの概略平面図である。各スポット56は，対応する出力ビーム54に起因する箔26上のドナー・フィルムからの材料の放出によってアクセプタ基板22上に堆積される材料を含む。この実施態様では，出力ビーム54（レーザ40からの各パルスに起因して描画されるスポット56）がターゲット領域28をＸ方向に横切って一列に配列されるように音響光学偏向器42が配向されているものとする。ミラー46がターゲット領域28をＹ方向に横切るようにビーム54の配列を走査し，これによって駆動回路48からの信号によって規定される空間パターンにおける二次元マトリックスのスポットがつくられる。あるいは，偏向器42をＹ方向に配列されたスポット列をつくるように配向し，ミラー46をＸ方向に走査してもよい。

箔26およびアクセプタ基板22は固定された相対位置に静止保持させることができ，光学アセンブリ24がターゲット領域28にそれぞれのパターンを描画する。次にステージ34がアクセプタ基板22をシフトして次のターゲット領域を光学アセンブリ24のビーム経路に配置し，フィード・ローラ32が箔26を前進させて出力ビーム54による放出のためにドナー・フィルムの新たな領域を提供する。この種の領域単位の走査モード（area-by-area scanning mode）は，たとえばレオロジー化合物，ならびに金属インクおよびペーストを含む，あらゆる種類のドナー・フィルムに適している。

任意選択的に，ドナー供給アセンブリ30は，箔26の少なくとも２つの異なる領域を，同じターゲット領域28に近接して連続して配置することができる（上記２つの領域は，同じまたは異なるドナー材料を用いてコーティングすることができる）。光学アセンブリは，複数の出力ビームを，典型的には異なる空間パターンのそれぞれにおいて２つのドナー領域に方向づけ，これによってターゲット領域に多層パターンを描画することができる。このように，システム20を，アクセプタ基板22の一または複数の領域に三次元構造を構築するために用いることができる。

他の実施態様において，入力ビーム52の各パルスに起因するスポット56の列がＹ方向に沿って配列されるように音響光学偏向器42を配向することができる。システム20の位置決めアセンブリ（ステージ34および／または光学アセンブリ24をシフトするモーション・コンポーネントを含む）は，光学アセンブリが適切な所定の空間パターンにしたがってスポットの連続線を書き込むときに，ターゲット領域28をＸ方向に連続的にシフトする。フィード・ローラ32も連続的に動作させて，光学アセンブリ24がパターンの連続線を描画するときにアクセプタ基板22上に箔26を供給することができる。後者の実施態様は，ドナー・フィルム中のビーム54のパルスの吸収に応じて即座に放出される材料に適しているが，よりゆっくりとした応答時間を有するレオロジー材料にはあまり適していない。

図５は，この発明の一実施態様による，ドナー供給アセンブリ30の概略正面図である。アンワインド・ローラ（unwind roller）60が非コートの可撓性箔26を連続的に供給し，これがクリーニング・モジュール62を介してコーティング・モジュール68に与えられる。クリーニング・モジュール62は，たとえばプラズマ・クリーニング・ツールを備えることができ，箔26から残留材料を除去してコーティング・ドナー材料による良好な濡れおよびフィルムの良好な接着を保証する。コーティング・モジュール68はドナー・フィルムを箔26の外面に供給する。

上記箔は，コーティングされた後にフィード・ローラ32に進み，上記コーティングされた箔がターゲット領域に与えられる。換言すると，供給される上記箔のコーティング領域が光学アセンブリ24のターゲットとして与えられる同時に，同じ箔の別の部分がモジュール68によってコーティングされて後続のターゲットとして与えられる。ラップ調整ローラ（Wrap adjustment rollers）64および66が，箔26がコーティング・モジュール68を通過するときに箔26の適切な位置および張力を維持する。張力計測ゲージ76が箔の張力を計測し，コーティング・モジュール内およびターゲット領域内（図面の下部）の両方において，上記箔が適切な位置にまっすぐに保持されることが保証される。リワインド・ローラ75によって使用済み箔が巻き取られ，その後洗浄されて再利用することができる。使用済み箔から剥ぎ取られたドナー材料を再利用してもよい。

コーティング・モジュール68は，箔26にドナー・フィルムを供給するときにグラビア処理（より詳細には，この実施態様におけるマイクロ・グラビア）を適用することができる。コーティング・モジュールは，所望のドナー材料の供給物を収納するリザーバ72を備えている。リザーバは必要に応じて加熱することができる。マイクロ・グラビア・シリンダ70（箔26の供給方向と反対方向に回転するもの）が，回転するときにリザーバからドナー材料の薄層をピックアップする。可調整ドクター・ブレード（adjustable doctor blade）74がシリンダ70から余分な材料を除去する。シリンダが箔と接触すると，リザーバから箔にドナー材料の薄い均一層が堆積され，ドナー・フィルムが形成される。この種のグラビア処理，特にマイクロ・グラビアは，多種多様のインクおよびペーストを上記箔にコーティングするのに適している。あるいは，コーティング・モジュール68は，当該技術分野において知られている，スロット・ダイ（slot-die）またはバー・コーティング（bar coating）といった他のコーティング技術を利用するものであってもよい。

変形例において（図示は省略する），箔26は単一の連続ループとすることができる。この場合，使用済み箔はローラ75の位置にあるホイールの周囲において直接にクリーニング・モジュール62に供給され，クリーニング・モジュール62は残留ドナー・フィルムを上記箔から除去する。コーティング・モジュール68はクリーンな箔にフレッシュ・フィルムを適用し，その後にそれが上述のようにアクセプタ基材上にプリントされる。

さらなる変形例として，他の種類のドナー基板および基板供給機構を，アクセプタ基板22への多ビームＬＩＦＴプリントにおける光学アセンブリ24と関連して，他のタイプのアクセプタ表面とともに使用することができる。たとえば，図５のように現場でコーティングするのではなく，箔を前もって準備しかつコーティングしておいてもよい（この種のアプローチは，薄膜金属コーティングまたは他の固体層コーティング，たとえば誘電体材料層，固体ポリマーまたはワックスのような相変化材料に特に適切である。）。

別の実施態様として，２つの異なるドナー材料を，たとえば誘電性材料と非導電性材料を交互に，上記箔の交互領域上に連続してコーティングし（coated on alternating area s of the foil），アクセプタ基板上に異なるドナー材料を連続してプリントしてもよい。この種のドナー・フィルムは前もって準備してもよいし，または交互に動作するマイクロ・グラビア，またはスロット・ダイ・コーティングのような他のコーティング技術を使用する２つのコーティング・モジュールを備えるようにドナー供給アセンブリを修正することで上記箔をコーティングしてもよい。

さらに別の実施態様として，金属層のような一のドナー材料層で上記箔をプレコーティングしておき，ドナー供給アセンブリ30を用いて追加層を上記プレコート層上に現場でコーティングしてもよい。この追加層は，必要に応じて連続的にまたは間欠にコーティングすることができる。このアプローチは，たとえば，アクセプタ基板上に追加材料とともに金属をプリントするために用いることができる。これはＰＣＴ国際公開ＷＯ２０１５／０５６２５３に記載されているような多組成構造（multi-composition structure）のＬＩＦＴプリントに用いることができ，その開示は参照によってこの明細書に組み込まれる。

さらなる変形例では，必ずしも箔ベースおよびローラ・ベースではない，他の種のドナーを，必要な変更を加えて使用してもよい。

上述した実施態様は例示として引用されたものであり，この発明は上記に特に示され，かつ説明されたものに限定されないことが理解されよう。むしろこの発明の範囲は，上述した様々な特徴のコンビネーションまたはサブコンビネーションの両方を含み，上述の記載を読んだ当業者が想起することができ，かつ従来技術に開示されていないバリエーションおよび修正例を含む。

Claims

対向する第１および第２の表面を有する透明ドナー基板，ならびに上記第２の表面上に形成されるドナー・フィルムを提供するように構成され，アクセプタ基板上のターゲット領域に近接するように上記ドナー・フィルムを配置するドナー供給アセンブリと，
レーザ放射の複数の出力ビームを同時に所定の空間パターンに導き，上記ドナー基板の上記第１の表面を通過させかつ上記ドナー・フィルムに衝突させて，上記ドナー・フィルムからの材料の上記アクセプタ基板上への放出を誘発するように構成され，これによって上記アクセプタ基板のターゲット領域に上記所定パターンを描画する光学アセンブリと，
を備え，
上記光学アセンブリが，単一入力ビームを出射するように構成されるレーザと，上記単一入力ビームを複数の出力ビームに分割し，上記所定の空間パターンにしたがって上記複数の出力ビームを方向付ける光学系とを備え，
上記光学系が，上記単一入力ビームを遮断するように配置される音響光学偏向器と，上記音響光学偏向器に多周波駆動を提供するように構成される駆動装置を備え，多周波駆動される音響光学偏向器により上記複数の出力ビームを異なるそれぞれの角度に偏向する，
プリント装置。
上記ドナー・フィルムが金属を含む，請求項１に記載の装置。
上記ドナー・フィルムがレオロジカル材料を含む，請求項１に記載の装置。
上記音響光学偏向器が，上記複数の出力ビームを第一の方向に沿う上記それぞれの角度に偏向するように構成されており，上記光学系が，上記複数の出力ビームを上記第一の方向に直交する第二の方向に偏向するように構成される，少なくとも一つの走査ミラーを備えている，請求項１に記載の装置。
上記多周波駆動を受け付ける上記音響光学偏向器が，上記複数の出力ビームを第一の方向に沿う上記それぞれの角度に偏向するように構成される第１の音響光学偏向器を備え，
上記光学系が，上記複数の出力ビームを上記ドナー・フィルム上において上記第一の方向と直交する第二の方向に走査するように構成される第２の音響光学偏向器を備えている，請求項１に記載の装置。
上記ドナー基板およびアクセプタ基板の少なくとも一方をシフトするように構成される位置決めアセンブリを備え，上記ドナー・フィルムの第１のドナー領域を上記アクセプタ基板の第１のターゲット領域に近接するように配置して，上記複数の出力ビームが上記第１のターゲット領域上に第１の所定の空間パターンを描画し，続いて上記第１のドナー領域と異なる上記ドナー・フィルムの少なくとも一つの第２のドナー領域を上記第１のターゲット領域と異なる上記アクセプタ基板の少なくとも一つの第２のターゲット領域に近接するように配置して，上記複数の出力ビームが上記第２のターゲット領域上に少なくとも一つの第２の所定の空間パターンを描画するものである，請求項１から５のいずれかに記載の装置。
上記位置決めアセンブリが，上記ドナー基板およびアクセプタ基板を，固定された第１および第２の相対位置に保持するように構成されており，上記光学アセンブリが，上記アクセプタ基板の上記第１のターゲット領域および第２のターゲット領域に，二次元のスポット配列として，上記第１および第２の空間パターンをそれぞれ描画する，請求項６に記載の装置。
上記位置決めアセンブリおよびドナー供給アセンブリが，上記光学アセンブリが上記第１および第２の空間パターンの連続線を描画するときに，上記ドナー基板とアクセプタ基板との間の相対的なシフトを生じさせるように構成されている，請求項６に記載の装置。
上記位置決めアセンブリが，上記ドナー・フィルムの少なくとも第１および第２のドナー領域を，少なくとも上記第１のターゲット領域に近接させて連続的に配置するように構成されており，上記光学アセンブリが，上記第１および第２のドナー領域に，上記第１および第２の空間パターンのそれぞれにおいて複数の出力ビームを導くように構成されており，これにより少なくとも上記第１のターゲット領域に多層パターンを描画する，請求項６に記載の装置。
上記ドナー基板が連続可撓性箔を備えており，上記ドナー供給アセンブリが上記ターゲット領域を横切って上記箔を供給するように構成されたフィード・ローラを備えている，
請求項１から５のいずれかに記載の装置。
上記ドナー供給アセンブリが，上記連続可撓性箔の第１の領域に上記ドナー・フィルムの少なくとも一の成分を適用するように構成されたコーティング・モジュールを備え，上記ドナー・フィルムが既に適用されている上記連続可撓性箔の第２の領域が上記ターゲット領域を横切って供給される，請求項１０に記載の装置。
上記コーティング・モジュールが，ドナー材料を含むリザーバと，上記リザーバからのドナー材料の層を上記箔の第１の領域に適用して上記ドナー・フィルムを形成するように構成されるグラビア・シリンダを備えている，請求項１１に記載の装置。
上記コーティング・モジュールが，上記箔の交互領域に連続して異なる各ドナー材料を適用するように構成されている，請求項１１に記載の装置。
上記ドナー・フィルムが上記箔にプレコートされた第１のドナー材料を備え，上記コーティング・モジュールが，上記プレコート箔に上記第１のドナー材料と異なる第２のドナー材料を適用するように構成され，これによって上記ドナー・フィルムが第１および第２のドナー材料を備えている，請求項１１に記載の装置。
対向する第１および第２の表面を有しており，かつ上記第２の表面上に形成されるドナー・フィルムを有する透明ドナー基板を，アクセプタ基板上のターゲット領域に近接するように配置し，
レーザ放射の複数の出力ビームを所定の空間パターンに同時に導き，上記ドナー基板の上記第１の表面を通過させかつ上記ドナー・フィルムに衝突させて，上記ドナー・フィルムからの材料のアクセプタ基板上への放出を誘発し，これによって上記アクセプタ基板のターゲット領域に上記所定パターンを描画する，プリント方法において，
上記複数の出力ビームの方向付けが，単一入力ビームを複数の出力ビームに分割し，かつ上記複数の出力ビームを所定の空間パターンにしたがって方向付けることを含み，
上記単一入力ビームの分割が多周波駆動を用いて音響光学偏向器を駆動しながら上記音響光学偏向器を通して上記単一入力ビームを方向付けることを含み，多周波駆動される音響光学偏向器により上記複数の出力ビームを異なるそれぞれの角度に偏向する，
プリント方法。
上記ドナー・フィルムが金属を含む，請求項１５に記載の方法。
上記ドナー・フィルムがレオロジカル材料を含む，請求項１５に記載の方法。
上記複数の出力ビームの方向付けが，上記音響光学偏向器を用いて第一の方向に沿う上記それぞれの角度に上記複数の出力ビームを偏向し，かつ走査ミラーを用いて，上記第一の方向に直交する第二の方向に上記複数の出力ビームを偏向することを含む，請求項１５に記載の方法。
上記複数の出力ビームの方向付けが，第一の方向に沿う上記それぞれの角度に上記複数の出力ビームを偏向するように構成される第一の音響光学偏向器を用いて第一の方向に沿う上記それぞれの角度に上記複数の出力ビームを偏向し，上記複数の出力ビームを，第二の音響光学偏向器を用いて上記ドナー・フィルム上において上記第一の方向に直交する第二の方向に走査することを含む，請求項１５に記載の方法。
上記ドナー基板および上記アクセプタ基板の少なくとも一方をシフトすることを含み，上記ドナー・フィルムの第１のドナー領域を上記アクセプタ基板の第１のターゲット領域に近接するように配置して，上記複数の出力ビームが上記第１のターゲット領域上に上記第１の所定の空間パターンを描画し，続いて上記第１のドナー領域と異なる上記ドナー・フィルムの少なくとも一つの第２のドナー領域を上記第１のターゲット領域と異なる上記アクセプタ基板の少なくとも一つの第２のターゲット領域に近接するように配置して，上記複数の出力ビームが上記第２のターゲット領域上に少なくとも一つの第２の所定の空間パターンを描画する，請求項１５から１９のいずれかに記載の方法。
上記ドナー基板および上記アクセプタ基板の少なくとも一方のシフトが，上記ドナーおよびアクセプタ基板を，固定された第１および第２の相対位置に保持することを含み，上記光学アセンブリが，上記アクセプタ基板の第１のターゲット領域および第２のターゲット領域に，二次元のスポット配列として，上記第１および第２の空間パターンをそれぞれ描画する，請求項２０に記載の方法。
上記ドナー基板および上記アクセプタ基板の少なくとも一方のシフトが，上記光学アセンブリが上記第１および第２の空間パターンの連続線を描画するときに，上記ドナー基板とアクセプタ基板との間の相対的なシフトを生じさせることを含む，請求項２０に記載の方法。
上記ドナー基板および上記アクセプタ基板の少なくとも一方のシフトが，上記ドナー・フィルムの少なくとも第１および第２の領域を，少なくとも第１のターゲット領域に近接するように連続して位置決めすることを含み，上記複数の出力ビームの方向付けが，少なくとも上記第１のターゲット領域上に多層パターンを描画するために，第１および第２の空間パターンのそれぞれにおいて上記第１および第２のドナー領域に出力ビームを導くことを含む，請求項２０に記載の方法。
上記ドナー基板が連続可撓性箔を備えており，上記透明ドナー基板の位置決めがフィード・ローラ上において上記ターゲット領域を横切って上記箔を供給することを含む，請求項１５から１９のいずれかに記載の方法。
少なくとも上記ドナー・フィルムの一の成分を上記連続可撓性箔の第１の領域に適用し，上記ドナー・フィルムが既に適用されている上記連続可撓性箔の第２の領域が上記ターゲット領域を横切って供給される，請求項２４に記載の方法。
少なくとも上記ドナー・フィルムの上記成分の適用が，グラビア処理を用いて上記可撓性箔上にドナー材料の層をコーティングすることを含む，請求項２５に記載の方法。
少なくとも上記ドナー・フィルムの上記成分の適用が，異なる各ドナー材料を上記箔の交互領域に連続して適用することを含む，請求項２５に記載の方法。
上記ドナー・フィルムが上記箔上にプレコートされた第１のドナー材料を備え，少なくとも上記ドナー・フィルムの上記成分の適用が，上記プレコート箔に上記第１のドナー材料と異なる第２のドナー材料を適用することを含み，これによって上記ドナー・フィルムが上記第１および第２のドナー材料を備える，請求項２５に記載の方法。
対向する第１および第２の表面を有し，かつ上記第２の表面上に形成されるドナー・フィルムを有する透明ドナー基板を提供するように構成され，アクセプタ基板上のターゲット領域に近接するように上記ドナー・フィルムを配置するドナー供給アセンブリと，
レーザ，音響光学偏向器および駆動装置を備え，上記レーザから出射される単一入力ビームを，上記駆動装置によって多周波駆動される上記音響光学偏向器に与え，多周波駆動される音響光学偏向器において上記単一入力ビームを複数の出力ビームに分割しかつ上記複数の出力ビームを異なるそれぞれの角度に偏向することによって，上記複数の出力ビームを所定の空間パターンに導き，上記ドナー基板の上記第１の表面を通過させかつ上記ドナー・フィルムに衝突させて，上記ドナー・フィルムからの材料のアクセプタ基板上への放出を誘発し，これによって上記アクセプタ基板の上記ターゲット領域上に上記所定パターンを描画するように構成される光学アセンブリと，
を備えている，プリント装置。