(57)【要約】  本発明は、第１の工程で、少なくとも部分的に並置状に上下に印字材料の多数のドロップレットを沈着させるステップと、それらの沈着したドロップレットを光照射によって硬化させて三次元の前構造を築成するステップと、第２の工程で、隣接状に沈着したドロップレットの境界部分及び/又は平滑化する表面の縁部に目標を定めて補正ドロップレットを配置することにより三次元の前構造の少なくとも1つの表面を平滑化して平滑面を持つ三次元構造を築成するステップと、からなる平滑面を持つ三次元構造を印刷する方法に関する。
2015515937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記のステップからなる平滑面（２）を持つ三次元構造（１）を印刷する方法：
第１の工程（１０）で、少なくとも部分的に並置状に上下に印字材料の多数のドロップレット（３）を沈着させ、それらの沈着したドロップレット（３）を光照射によって硬化させて三次元の前構造（７）を築成するステップと；
第２の工程（２０）で、隣接状に沈着したドロップレット（３）の境界部分（１５）及び／又は平滑化する表面（１１）の近縁部（１２）に目標を定めて補正ドロップレット（１４）を配置することにより三次元の前構造（７）の少なくとも１つの表面（１１）を平滑化して、平滑面（２）を持つ三次元構造（１）を築成するステップ。
【請求項２】
前記補正ドロップレット（１４）の配置位置を沈着したドロップレット（３）の配置位置に基づいて計算する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の工程（１０）と第２の工程（２０）との間に行なわれる中間工程（３０）で、前構造（７）の表面（１１）の形状を測定し、補正ドロップレットの配置位置（１４）を前構造（７）の測定形状に基づいて計算する、請求項１または２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の工程（２０）で沈着させた補正ドロップレット（１４）が第１の工程（１０）で沈着させたドロップレット（３）より小さい平均径を持ち、かつ／又は第２の工程（２０）で沈着させた補正ドロップレット（１４）を第２の工程（２０）で光照射により硬化させる、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の工程（２０）で沈着させた補正ドロップレット（１４）を、それらの沈着した補正ドロップレット（１４）が硬化する前に広がらせかつ／又は隣接状に沈着したドロップレット（３）と融合させるために、一定時間が経過した後初めて硬化させる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の工程（２０）で、前記第１の工程（１０）で沈着させたドロップレット（３）とは別の材料で作られ、好ましくは前記第１の工程（１０）で沈着させたドロップレット（３）より高い粘性を持つ補正ドロップレット（１４）を沈着させる、請求項１乃至５に記載の方法。
【請求項７】
下記のステップからなる、特に請求項１乃至６のいずれか１項に記載の平滑面（２）を持つ三次元構造（１）を印刷する方法：
印字材料の多数のドロップレット（３）を少なくとも部分的に並置状に上下に沈着させるステップと、
これらの沈着したドロップレット（３）を光照射により硬化させる三次元構造（１）を築成するステップ；
そこでは、異なる透過能を備えた紫外線は、（３）が三次元構造（１）の内部で置いた沈着ドロップレットを硬化させるために第１の工程の中で使用される。
【請求項８】
前記三次元構造（１）の内部の硬化が三次元構造（１）の周部における硬化より速く行なわれるように紫外線源を制御する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
紫外線の光円錐（５０）を波長及び／又は光強度勾配を持つ沈着したドロップレット（３）の方へ指向させ、好ましくは、波長及び／又は光強度勾配が三次元構造（１）の主面及び／又は三次元構造（１）の基材（４）と平行に伸びる、請求項７または８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
下記のステップからなる、特に請求項１乃至６のいずれか１項に記載の平滑面（２）を持つ三次元構造（１）を印刷する方法：
準備工程（４１）で、基材（４）上に印字材料の多数のドロップレット（３’）を少なくとも部分的に並置状に上下に沈着させ、沈着したドロップレット（３）を光照射により硬化させて三次元の型（４０）を築成するステップと、
製作工程（４４）で、型（４０）内に印字材料の多数のドロップレット（３’）を少なくとも部分的に並置状に上下に沈着させ、沈着したドロップレットドロップレット（３）を光照射により硬化させて型（４０）内に少なくとも部分的に三次元構造（１）を築成するステップと、
分離工程で、型（４０）から三次元構造（１）を分離するステップ。
【請求項１１】
前記分離工程で三次元構造（１）を型（４０）から取り出し、かつ／又は型（４０）を溶剤を用いて溶解させ、かつ／又は前記準備工程（４１）でドロップレット（３’）を印刷するための印字材料は製作工程（４４）でドロップレット（３）を印刷するための印字材料とは異なり、かつ／又は型（４０）を形成するドロップレット（３’）を製作工程（４４）を行なう前のさらなる硬化工程で完全に硬化させ、かつ／又は前記準備工程と製作工程（４４）との間で型（４０）の表面を離層（４１）で塗工する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
下記のステップからなる、特に請求項１乃至６のいずれか１項に記載の平滑面（２）を持つ三次元構造（１）を印刷する方法：
前記第１の工程（１０）で、基材（４）上に印字材料の多数のドロップレット（３’）を少なくとも部分的に並置状に上下に沈着させ、それらの沈着したドロップレット（３）を光照射により硬化させて三次元の前構造（７）を築成するステップと、
前記中間工程（３０）で、前構造（７）を回転させるステップと、
前記第２の工程（２０）で、前構造（７）の表面上に印字材料の多数のドロップレット（３）を少なくとも部分的に並置状に上下に沈着させ、それらの沈着したドロップレット（３）を光照射により硬化させて三次元の基礎構造（７’）を築成するステップと；
前記三次元構造（１）は前構造（７）及び基礎構造（７’）によって形成される。
【請求項１３】
前記中間工程（３０）で、前記前構造（７）を基材（４）と平行に伸びる回転軸（３１）のまわりに１８０度回転させ、かつ／又は中間工程（３０）で前構造（７）を少なくとも基材（４）の一部と共に回転させ、かつ／又は中間工程（３０）で前構造（７）を回転後にキャリヤ手段によって固定する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の方法によって印刷された三次元構造（１）からなる印刷製品（１６）。
【請求項１５】
前記三次元構造（１）が、少なくとも部分的に並置状に上下に配置された印字材料の多数のドロップレット（３）により築成された三次元の前構造（７）からなり、
前記三次元構造（１）が、前記三次元の前構造（７）の表面の（１１）を平滑化するために隣接状に沈着したドロップレット（３）の境界部分及び／又は前構造（７）の表面の（１１）の縁部（１２）に配置された多数の補正ドロップレット（１４）からなる、請求項１４に記載の印刷製品（１６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元構造用の方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような印刷方法は、周知である。
例えば、国際特許出願公開第WO2010/091888A1号公報には、例えば、インクジェットプリンタによって基材上に並置状に上下に印刷された実質的に透明な材料の複数のドロップレットから光指向構造を築成するようにした、基材上に光指向構造を印刷する方法が開示されている。
【０００３】
滑らかな高品質の平坦な表面を得るために、印刷された構造の表面を研削、研摩、ウォータブラスチング、ラッカー塗工などのような後処理によって滑らかにすることができるということは、この従来技術から公知である。
この方法の短所は、このような後処理は、印刷工程後に印刷製品を別の後処理ツールに挿入しなければならないために、生産時間が長くなり、余分の費用が発生するということである。
特に、印刷製品をその別の後処理ツールに正確に配置・配向しなければならないので、このことが言える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の目的は、費用がかかりかつ時間のかかる後処理のステップを完全になくすことができるよう、三次元構造が印刷後最初は平滑面を持つように三次元構造を印刷するための方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この本発明の目的は、第１の工程で、少なくとも部分的に並置状に上下に多数の印字材料のドロップレットを沈着させるステップと、それらの沈着したドロップレットを光照射によって硬化させて三次元の前構造を築成するステップと、第２の工程で、隣接状に沈着したドロップレットの境界部分及び/又は平滑化する表面の縁部に目標を定めて補正ドロップレットを配置することにより三次元の前構造の少なくとも１つの表面を平滑化して平滑面を持つ三次元構造を築成するステップと、からなる平滑面を持つ三次元構造を印刷する方法によって達成することができる。
【発明の効果】
【０００６】
好都合なことに、この方法によれば、実際の印刷プロセスに由来する前構造表面の縁部及び他の幾何学的凹凸が補正ドロップレットの配置によって平滑化されるので、少なくとも１つの平滑面を持つ三次元構造を印刷することが可能である。
この方法のやり方によれば、例えば、プリンター内部など、別の印刷工程で前構造の表面を再処理することが可能になるので、印刷された三次元構造に高品質の平滑面を付与するために他種類の別の後処理ツールが必要な後処理ステップは、もはや不要となる。
さらに、前構造は、例えば、より大きい速硬性のモノマーまたはポリマードロップレットを使用することによって短時間で印刷することができ、集約的な時間のかかる構造の平滑化処理は、必要な場合にのみ行われることになる。
その結果、このような三次元構造を持つ印刷製品の生産時間及び製造コストを、従来技術と比較して大幅に削減することができる。
印字材料は、好ましくは、印刷インク、例えば、レンズ（凸レンズ、凹レンズ、またはフレネルレンズ）、プリズム、あるいは導光体のような光指向構造を持つ物品に印刷するための透明または半透明の印刷インク、あるいは、ほとんどすべての固形品に印刷するための着色印刷インク、からなる。
着色した及び／又は模様付きの三次元構造を築成するために、種々の色を持つ異なる印刷インクを使用することは考えられる。
好ましくは、印刷インクは、硬化させることによってポリマーになる紫外線硬化性液体モノマーからなる。
好ましくは、ドロップレットは、基材上に印刷される。
基材は、印刷製品の部分、あるいは印刷プロセス時にのみ沈着したドロップレットを支持するための支持版であってもよい。
三次元構造の平滑化処理面は、平滑化処理面に残るあらゆる凹凸を補正するために、補正層で被覆することは考えられる。
【０００７】
本発明の好ましい実施形態によれば、補正ドロップレットの配置位置は、沈着したドロップレットの配置位置に基づいて計算される。
好ましくは、前構造を築成するためのドロップレットは、プリントヘッドから噴出させる。
まず、前構造を構築するための個々のドロップレットの位置が計算され（これらの情報を印字データと称する）、その後、いずれかのドロップレットを所望の位置に沈着させるためにプリントヘッドをその計算位置へ移動させる。
前構造の形状中の縁部及び他の凹凸がどこに存在するかの情報を印字データから直接導出することができるので、前構造の表面を平滑化するための補正ドロップレットの必要数、位置及び／又は寸法は、前構造を形成するドロップレットの既知の位置から計算することができる。
好ましくは、印刷された前構造の３Ｄモデルは、印字データに基づいて計算され、また、あるアルゴリズムを使用して３Ｄモデルの形状中の縁部及び他の凹凸が検出され、かつ、縁部及び他の凹凸が補正ドロップレットによってどのように平滑化することができるかが算定される。
続いて、表面を平滑化するために必要な確定された補正ドロップレットが、プリントヘッドによって印刷される。
【０００８】
本発明のもう一つの好ましい実施形態によれば、前構造の表面の形状は、第１の工程と第２の工程との間で行なわれる中間工程で測定され、補正ドロップレットの配置位置は、その前構造の測定形状に基づいて計算される。
好都合なことに、この方法によれば、前構造の実際の形状に基づいて前構造上に沈着させた補正ドロップレットで前構造の表面を平滑化することが可能である。
好都合なことに、この方法によれば、理論的には、予測することができない前構造の表面の偏差を補正することも可能である。
測定工程は、例えば、光学カメラで行なわれる。
さらに、本発明による方法を実施するために、欧州特許出願（出願番号第ＥＰ１１００００７２．６号、未公開）に開示されているような測定手段を備えたプリントヘッドを使用し、その場合に、前構造の実際の形状を測定手段によって測定するようにすることが考えられる。
この欧州特許出願第ＥＰ１１００００７２．６号の開示内容は、参照によって本願方法に援用する。
【０００９】
本発明のもう一つの好ましい実施形態によれば、第２の工程で沈着させた補正ドロップレットは、第１の工程で沈着させたドロップレットより平均径が小さい。
好都合なことに、この方法によれば、前構造を比較的速く築成することが可能であり、また、高品質の平滑面を形成するために、前構造の表面の小さな凹凸を補正することも可能である。
好ましくは、第２の工程で沈着させた補正ドロップレットは、第２の工程で光照射により硬化させる。
【００１０】
本発明もう一つの好ましい実施形態によれば、第２の工程で沈着させた補正ドロップレットは、硬化する前に外延させかつ／又は隣接状に沈着したドロップレットと融合させるために、一定の時間が経過してから初めて硬化させる。
この方法では、表面の平滑性を改善することができるように、補正ドロップレットを完全に硬化する前に、少なくとも部分的に外延させて、前構造の隣接状に沈着したドロップレットと融合させることが可能である。
【００１１】
本発明のもう一つの好ましい実施形態によれば、ドロップレットは、第１の工程で第１の紫外線により硬化させ、補正ドロップレットは、第２の工程で第１の紫外線とは異なる波長スペクトルを持つ第２の紫外線により硬化させる。
本発明の方法によれば、前構造を築成するためのドロップレットだけを硬化させる、あるいは補正ドロップレットだけを硬化させることが可能である。
好ましくは、第２の工程で沈着させた補正ドロップレットが第１のステップで沈着させたドロップレットよりゆっくり硬化するように第２の紫外線の波長を設定する。
この方法によれば、前構造を比較的短時間で築成することが可能であり、補正ドロップレットは、対応する表面凹凸を補正するための上面フロー（ｆｌｏｗ  ｏｖｅｒ）を得るための十分な時間が得られる。
補正ドロップレットは、平滑化しなければならないような表面の部分にのみ置かれるので、消費時間は、短いまま維持可能である。
第２の工程で行なわれる硬化進行時に第１の紫外線の量を変化させることは考えられる。
好ましくは、第２の工程で沈着させる補正ドロップレットは、第１の工程で沈着させるドロップレットとは別の材料で作られる。
特に好ましくは、補正ドロップレットは、第１の工程で沈着させるドロップレットより高いかあるいはより低い粘性を持たせる。
好都合なことに、この方法によれば、前構造を促成するのにより大きくより速硬性のモノマーまたはポリマードロップレットを使用し、また、補正ドロップレットとしてより低粘性のより小さくより遅硬性のモノマーまたはポリマードロップレットを使用することによって総合生産時間を増すことが可能である。
【００１２】
本発明のもう一つの主題またはもう一つの好ましい実施形態は、平滑面を持つ三次元構造を印刷する方法、特に、下記のステップからなる請求項の１つに記載する平滑面を持つ三次元構造を印刷する方法である：少なくとも部分的に並置状に上下に多数の印字材料のドロップレットを沈着させるステップ、それらの沈着したドロップレットを光照射によって硬化させて三次元の前構造を築成するステップ、三次元構造の内部にある沈着したドロップレットを硬化させるために第１の工程では異なる透過能を持つ紫外線を使用する。
【００１３】
好都合なことに、この方法によれば、構造の内部及び三次元構造の上面下方に配置された一定のドロップレットをそれらの位置に応じて硬化させることが可能である。
より高い透過能を持つ紫外線を使用すると、上面下方のより深いところにあるドロップレットを硬化させることができる。
上面に近いところにあるドロップレットを硬化させるには、透過能がより低い紫外線を使用することができる。
透過能は、とりわけ紫外線の波長に依存する。
好ましくは、紫外線源を三次元構造の内部の硬化が、三次元構造の周部の硬化より速く行なわれるように制御する。
これは、より高い透過能を持つ紫外線、例えば、より低い波長部あるいはより高い光強度を持つ紫外線を選定するにより行うことができるように思われる。
印刷された三次元構造の外面にあるドロップレットが、三次元構造を硬化させる間の硬化がより少ないかあるいは緩慢であると、それらのドロップレットは流出するあるいは潮解するのにそれだけ長い時間があることになり、その結果、凹凸がより少ない平滑面が得られる。
【００１４】
本発明のもう一つの好ましい実施形態によれば、沈着したドロップレットを硬化させるための波長及び／又は光強度勾配を持つ紫外線の光円錐を沈着したドロップレットに向けて指向させ、その場合、波長及び／又は光強度勾配が三次元構造の主面及び／又は三次元構造の基材と平行となるようにすることが好ましい。
三次元構造は、複雑な形状及び幾何学形状により築成することができる。
もし、三次元構造の外面に近いドロップレットのみを硬化させるのであれば、紫外線の光円錐は、少なくとも大まかには、三次元構造の形状に適合させなければならない。
波長勾配及び／又は光強度勾配を持つ光円錐は、三次元構造の形状に応じて紫外線の透過能を変えることを可能にする。
この方法によれば、例えば、三次元構造の他より高い部分だけにより低波長でより高光強度の紫外線を照射することが可能であり、その結果、構造の外面近くの他より低い部分にあるドロップレットを流出させて構造の外面を平滑化させることが可能になる。
【００１５】
本発明のもう一つの好ましい実施形態によれば、紫外線はパルス技術の方法で得られ、光強度、特に光強度勾配を紫外線パルスのパルス幅あるいはパルス間隔を選択することによって比較的簡単な方法で制御することができる。
光強度勾配は、パルス幅又は連続する光パルス間の時間間隔の長さを変えることにより適応させることができる。
【００１６】
本発明のもう一つの主題またはもう一つの好ましい実施形態は、平滑面を持つ三次元構造を印刷する方法、特に、下記のステップからなる請求項の１つに記載する平滑面を持つ三次元構造を印刷する方法である：準備工程において、基板上に少なくとも部分的に並置状に上下に多数の印字材料のドロップレットを沈着させ、それらの沈着したドロップレットを光照射によって硬化させて三次元の型を築成するステップ、製作工程において、型内に少なくとも部分的に並置状に上下に多数の印字材料のドロップレットを沈着させ、それらの沈着したドロップレットを光照射によって硬化させて型内に少なくとも部分的に三次元構造を築成するステップ、及び分離工程において、型から三次元構造を分離するステップ。
【００１７】
好都合なことに、この方法によれば、すべての側面で複雑な外形を持つ三次元構造を形成することが可能である。
特に、下側面は、所望の幾何学的形状に築成することができ、必ずしも平らな平面とする必要はない。
これに対して、従来技術から周知の印刷方法によって印刷される構造の下側面は、ドロップレットを平らな基材上にしか沈着させないため、常に平たい底面しか持たない。
この方法のもう一つの長所は、型の上面が例えば補正ドロップレット、仕上げ層及び／又は波長勾配を持つ紫外線を用いて平滑化されていれば、型の上面に対面する三次元構造の下面が比較的滑らかであるため、非常に滑らかな平滑面を持つ三次元構造を作製することが可能になるということである。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態によれば、型の上面及び／又は三次元構造の上面を、準備工程あるいは製作工程において表面及び／又は表面の近縁部を築成する近接沈着したドロップレットの境界部分に補正ドロップレットを沈着させることによって平滑化される。
好ましくは、製作工程及び／又は準備工程は、前述の第１の工程及び／又は第２の工程からなる。
【００１９】
本発明のもう一つの好ましい実施形態によれば、分離工程で、三次元構造は、型から取り出される。
三次元構造は、簡単に型から取り出される。
あるいは、型を溶剤で溶かして三次元構造を離型する。
【００２０】
本発明のもう一つの好ましい実施例によれば、準備工程でドロップレットを印刷するための印字材料が作製工程でドロップレットを印刷するための印字材料と異なり、一方で型を作り、他方では三次元構造を作るのに、互いに異なる物理的特性を持つ材料を選ぶことができる。
例えば、型の製造コストを低減するために型を築成するための印字材料は、非常に低コストの速硬性印刷インクにすることが考えられる。
【００２１】
本発明のもう一つの好ましい実施例によれば、型を形成するドロップレットは、作製工程を行う前の別途の硬化ステップによって完全に硬化される。
好都合なことに、この方法によれば、三次元構造を築成するための印刷インクが型材料に接合しないことを確実ならしめて、その後の型からの三次元構造の分離が常に可能になるようにすることができる。
【００２２】
本発明のもう一つの好ましい実施例によれば、型の表面には、準備工程と製作工程の間に離層が塗工される。
この方法によれば、型からの三次元構造の分離を三次元構造を損傷することなく簡単に行うことが確実に可能である。
好ましくは、型の表面は、型の上面を平滑化するために仕上げ層で塗工して、製作工程で滑らかな下面を持つ三次元構造を形成することができるようにする。
【００２３】
本発明のもう一つの主題またはもう一つの好ましい実施形態は、平滑面を持つ三次元構造を印刷する方法、特に、下記のステップからなる請求項の１つに記載する平滑面を持つ三次元構造を印刷する方法である：第１の工程において、基板上に少なくとも部分的に並置状に上下に多数の印字材料のドロップレットを沈着させ、それらの沈着ドロップレットを光照射によって硬化させて三次元の前構造を築成するステップ、中間工程において、その前構造を回転させるステップ、第２の工程において、前構造の表面上に少なくとも部分的に並置状に上下に多数の印字材料のドロップレットを沈着させ、それらの沈着したドロップレットを光照射によって硬化させて三次元の基礎構造を築成するステップ、三次元構造は前構造及び基礎構造によって形成される。
【００２４】
この方法によれば、好都合なことに、前構造を向きを変えてプリントヘッドの噴射ノズルに対向させたとき、三次元の前構造の下面上に三次元の基礎構造を形成することが可能である。
三次元の基礎構造及び三次元の前構造は、共に三次元構造からなる完成印刷製品を形成する。
この方法では、複雑な外形を持つ三次元構造をすべての側面に印刷することが可能になる。
特に、下側面は、所望の幾何学的形状に築成することができ、必ずしも平らな平面とする必要はない。
本発明の方法のもう一つの長所は、例えば、補正ドロップレット、波長勾配を持つ仕上げ層及び／又は紫外線を使用することにより外面を平滑化することができるので、非常に滑らかな平滑面を持った三次元構造を形成することが可能になるということである。
当業者ならば、前構造を築成するための第１の工程及び／又は基礎構造を築成するための第２の工程は、好ましくは、前構造の表面及び／又は基礎構造の表面がドロップレットを補うことによって平滑化されるように、請求項１に記載の平滑面を持つ三次元構造を印刷する方法の第１の工程及び第２の工程からなるということは理解されよう。
【００２５】
本発明のもう一つの好ましい実施例によれば、中間工程と第２の工程との間で行なわれる補助工程で、回転した三次元の前構造が基材上に位置設定される前に、支持手段が基材上に印刷される。
支持手段は、第２の工程で、回転した前構造を正確に位置設定し、回転した前構造を固定するために設けられる。
【００２６】
本発明のもう一つの好ましい実施例によれば、中間工程で、前構造は、基材に平行に伸びる回転軸のまわりに１８０度回され、そのために、さらなるドロップレットは、前構造の下面に直接印刷することができるようになっている。
【００２７】
本発明のもう一つの好ましい実施例によれば、中間工程で、前構造は、少なくとも基材の一部と共に回転する。
この方法によれば、好都合なことに、基材の片面に前構造を印刷し、かつ基材の向きを変えた後基材の反対側に他の基礎構造を印刷することによって、基材の少なくとも一部を後の三次元構造の一部にならせることが可能である。
好ましくは、前構造が入った基材の部分は、基材を前構造と一緒に回す前に、周囲の基材材料から切り抜かれる。
【００２８】
本発明のもう一つの好ましい実施例によれば、中間工程で、前構造は、回転させた後キャリヤ手段により固定される。
キャリヤは、第２の工程で前構造をキャリヤによって一定位置に保持することができるよう、好ましくは、前構造の形状の雌型からなる。
【００２９】
本発明のもう一つの主題は、本発明による方法を実施するために、プリントヘッド、特にインクジェットプリンタのプリントヘッドを制御する方法にある。
【００３０】
本発明のもう一つの主題は、本発明による方法によって印刷された三次元構造からなる印刷製品にある。
好ましくは、三次元構造は、少なくとも部分的に並置状に上下に配置された印字材料の多数のドロップレットにより築成された三次元の前構造からなり、この三次元構造は、さらに三次元の前構造の表面を平滑化するために隣接状に沈着したドロップレットの境界部分及び／又は前構造の表面の縁部に配置された多数の補正ドロップレットからなる。
上に説明したように、印刷製品は高品質の平滑化処理面を備え、生産時間及び製造コストが、従来技術と比較して著しく低減される。
【００３１】
上記及びその他の本発明の特性、特徴及び長所は、一例として本発明の原理を図解した添付図面と共に解釈するとき、以下の発明を実施するための形態の記載から明らかとなろう。
この説明は、もっぱら例示説明のために記載されたものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
以下に記載する参照数字は、添付図面を示す。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１Ａ】本発明の第１実施例による平滑面を持つ三次元構造、及び平滑面を持つ三次元構造からなる印刷製品を印刷する方法を図解した説明図である。
【図１Ｂ】本発明の第１実施例による平滑面を持つ三次元構造、及び平滑面を持つ三次元構造からなる印刷製品を印刷する方法を図解した説明図である。
【図２】本発明の第１実施例による平滑面を持つ三次元構造を印刷する方法を概略的に示す説明図である。
【図３Ａ】本発明の第２実施例による三次元構造、及び三次元構造からなる印刷製品を印刷する方法を図解した説明図である。
【図３Ｂ】本発明の第２実施例による三次元構造、及び三次元構造からなる印刷製品を印刷する方法を図解した説明図である。
【図３Ｃ】本発明の第２実施例による三次元構造、及び三次元構造からなる印刷製品を印刷する方法を図解した説明図である。
【図４Ａ】本発明の第３実施例による三次元構造、及び三次元構造からなる印刷製品を印刷する方法を図解した説明図である。
【図４Ｂ】本発明の第３実施例による三次元構造、及び三次元構造からなる印刷製品を印刷する方法を図解した説明図である。
【図５】本発明の第４実施例による三次元構造、及び三次元構造からなる印刷製品を印刷する方法を図解した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明は、特定の実施形態につきいくつかの図面を参照しつつ説明するが、本発明は、それらの説明及び図面に限定されるものではなく、請求項の記載によってのみ限定される。
記載の図面は単なる模式図であり、限定的な意味を持つものではない。
図面において、一部の要素は、図解のため、拡大されていたり、必ずしも実寸に基づいて描かれてはいない。
単数名詞に言及するのに不定冠詞または定冠詞、例えば「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」を使用する場合、別途明記しない限り、その名詞の複数の意味も含まれるものとする。
【００３４】
さらに、明細書及び請求項において、第１、第２、第３などの用語は、同様の要素同士を区別するために使用し、必ずしも連続した順序あるいは経時的順序を示すためのものではない。
ここで理解しておかなければならないのは、これらの用語は、このように使用されている場合、適切な状況にあっては互換であり、本願発明の実施形態は、本願に記載あるいは図解した以外の順序で実施可能であるということである。
【００３５】
図１Ａは、本発明の第１実施例による平滑面２を持つ三次元構造１を印刷する方法の第１の工程１０を示す。
第１の工程１０においては、三次元の前構造７を築成するために、印刷インクの複数のドロップレット３をプリントヘッド５によって基材４上に沈着させる。
三次元形状を作り出すため、破線６で示すように、ドロップレット３を並置状に上下に沈着させる。
印刷インクは、硬化時にポリマーとなるある粘性を持った紫外線硬化性液体モノマーからなる。
プリントヘッド５は、基材４上方に移動し、噴射ノズル８により印刷インクのドロップレット３を噴出して、個々のドロップレット３をあるパターンで沈着させる。
ドロップレット３の沈着後、隣接状に沈着したドロップレット３同士が融合し（そのために、ドロップレット３は、破線６で単に模式的にのみ図示してある）、続いて、プリントヘッド５のＬＥＤ（発光ダイオード）９により放射される紫外線によって硬化される。
図１Ａから、前構造７の上面１１には、上面１１の近傍に沈着した隣接したドロップレット３の境界部分１５間の縁部１２に由来する凹凸が散在しているのを見ることができる。
縁部１２は、詳細図１３に図解してある。
【００３６】
図１Ｂは、本発明の第１実施例による平滑面２を持つ三次元構造１を印刷する方法の第２の工程１０を示す。
第２の工程においては、補正ドロップレット１４を、前構造７の上面１１の近傍に沈着した隣接状のドロップレット３の境界部分１５に沈着させる。
補正ドロップレット１４は、第１の工程で沈着したドロップレット３より小さい。
さらに、補正ドロップレット１４は、印刷インクと異なる補正インクからなり、補正インクは少なくとも印刷インクより高い粘性を持つ。
補正ドロップレット１４は、沈着後すぐには硬化せず、そのために、隣接状のドロップレット３間の隙間に補正インクが流入して前構造７の上面を平滑化することができ、その結果、平滑面２を持つ三次元構造１が形成される。
この隙間を埋める過程を詳細図１３に示す。
その後、補正ドロップレット１４を紫外線によって硬化させるが、好ましくは、この紫外線はドロップレット３を硬化させるために第１の工程で使用した紫外線と異なる波長を持つ。
このようにして、三次元構造１の表面２を平滑化することができる。
平滑化する表面２が傾斜している（例えば、構造の側壁が傾斜している）場合、補正ドロップレット１４を硬化させるステップは、補正インクの流出を防ぐために、より早い段階で行なわれる。
また、図１Ｂは、三次元構造１からなる印刷製品１６をも示す。
【００３７】
原則として、平滑面２を得るために必要な補正ドロップレット１４の数、位置及び寸法は、異なる２つの方法で決定することができる。
これらの数、位置及び寸法は、理論的３Ｄモデルから計算されるか、あるいは、測定データに基づいて計算される。
もちろん、これらの２つの方法の組み合わせも考えられる。
第１の方法によれば、印刷された前構造７の表面の理論的３Ｄモデルは、プリントヘッド５によって沈着させたドロップレット３の既知の位置から計算される。
そして、前構造７の表面１１の何らかの縁部１２及びその他の凹凸の存在、位置、形状を３Ｄモデルから決定することが可能である。
さらに、縁部１２及びその他の凹凸を補正ドロップレット１４によってどのように平滑化することができるかを予測することができ、また、補正ドロップレット１４の必要数、位置及び寸法が決定される。
第２の方法によれば、前構造７の表面１１は、測定手段１７によって測定される。
対応する測定データを分析して、前構造７の表面１１の何らかの縁部１２及びその他の凹凸を特定し、かつ前構造７の表面１１の特定された縁部１２及びその他の凹凸を補正し、平滑化するための補正ドロップレット１４の必要数、位置、寸法を決定する。
【００３８】
図２は、やはり、本発明の第１実施例による平滑面２を持つ三次元構造１を印刷する方法の個々のステップを示す。
第１の工程１０では、印刷インクの個々の複数のドロップレット３を基材４に沈着させることにより前構造７が印刷される。
中間工程３０では、前構造７の表面１１の何らかの縁部１２及びその他の凹凸が特定されて、前構造７の表面１１の特定された縁部１２及びその他の凹凸を補正し、円滑化するための補正ドロップレット１４の必要数、位置、サイズが決定される。
第２の工程では、三次元の前構造７の表面が、隣接状沈着ドロップレット３の境界部分１５及び／又は平滑化する表面１１の縁部１２に目標を定めて補正ドロップレット１４を配置することにより平滑化され、平滑面２を持つ三次元構造１が築成される。
【００３９】
図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃは、それぞれ本発明の第２実施例による三次元構造１、及び三次元構造１からなる印刷製品１６を印刷する方法を示す。
第１の工程では、図１Ａ及び／又は１Ｂを参照して説明した本発明の第１実施例による方法の前構造７あるいは構造１と同様にして、前構造７が、好ましくは基材４（図示省略）に印刷される。
次の中間工程３０では、前構造７のそれまでの下面３３がプリントヘッド５の噴射ノズル８に対面するよう、前構造７を水平回転軸３１の回りに１８０度回転させる。
回転運動を矢印３２で示す。
次の第２の工程２０では、やはり、印字材料のドロップレット６を上下に並置状に沈着させることにより、三次元の基礎構造７’が、前構造７のそれまでの下面３３に印刷される。
前構造７及び基礎構造７’は、共に完成三次元構造１、及び三次元構造１からなる印刷製品１６を形成する。
また、中間工程３０で前構造７を基材４の一部と一緒に回転させて、基礎構造７’が第２の工程２０で基材４のそれまでの下面３３に印刷されるようにすることも考えられる。
さらに、支持手段５３による基礎構造７’の印刷時に前構造７を正確に支持手段５３上に位置決めしかつ前構造７を正しい位置に保持するため、回転した前構造７が設定される前に、補助工程で支持手段５３を基材４に印刷することも考えられる。
好ましくは、前構造７を築成するための第１の工程及び／又は基礎構造７’を築成するための第２の工程は、請求項１に記載の平滑面を持つ三次元構造を印刷する方法の第１の工程１０及び第２の工程２０からなり、前構造７の表面及び／又は基礎構造７’の表面が図１Ａ及び１Ｂで説明したように、ドロップレット１４を補うことによって平滑化されるようにする。
【００４０】
図４Ａ及び４Ｂには、それぞれ本発明の第３実施例による三次元構造１及び三次元構造１からなる印刷製品１６を印刷する方法を示す。
最初の準備工程４１では、型４０を築成するために基材４に構造が印刷される。
型４０は、図１Ａ及び／又は１Ｂを参照して説明した本発明の第１実施例による方法における前構造７あるいは構造１と同様にして、複数のドロップレット３を並置状に上下に沈着させる（任意形態として、補正ドロップレット１４も沈着させる）ことによって築成される。
その後、型４０は、紫外線硬化によって完全に硬化され、型４０の上面４２は、任意形態として、上面４２のすべての凹凸を補正するために仕上げ層４３が塗工される。
上面４２には、上面４２と上面４２上に印刷されるさらなる構造との間の粘着性を低減するために、離層、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなる材料、を塗工することが考えられる。
図４Ｂは、好ましくはより径が小さいさらなるドロップレット３を型４０の内部及びその型上に沈着させる次の製作工程４４を示す。
やはり、三次元構造１を築成するために、ドロップレット３は並置状に上下に沈着させられ、この場合、この構造１の外形は、型４０に少なくとも部分的に一致する。
型４０は、印刷される三次元構造１の下面のための雌型としての役割を持つ。
三次元構造１は、硬化させた後、分離工程（図示省略）で、型４０から取り出される。
この方法では、基材４を使用することなく三次元構造１を築成することが可能になる。
ここで、本発明の意味では、三次元構造１は、既に印刷製品１６である。
好ましくは、型４０の上面及び／又は三次元構造１の上面は、準備工程４１及び／又は製作工程４４で、表面及び／又は表面の近縁部１２を築成する隣接状に沈着したドロップレット３の境界部分１５に補正ドロップレット１４を沈着させることによって平滑化される。
好ましくは、準備工程４１及び／又は製作工程４４は、図１Ａ及び１Ｂで説明したような第１の工程１０及び第２の工程２０からなる。
【００４１】
図５には、それぞれ本発明の第４実施例による三次元構造１、及び三次元構造１からなる印刷製品１６を印刷する方法を示す。
第１の工程では、三次元構造１が、図１Ａ及び／又は１Ｂを参照して説明した本発明の第１実施例による方法における前構造７あるいは三次元構造１と同様にして、基材４に印刷される。
その後、三次元構造１の全体に、紫外線源９から放射された紫外線の光円錐が照射される。
光円錐は、紫外線の波長勾配及び／又は光強度勾配からなる。
言い換えると：紫外線の波長範囲及び／又は強度は、光円錐５０内で変わる。
この実施例においては、光円錐５０の中心における波長は、光円錐５０の周部における波長より短く、あるいは、光円錐５０の中心における光強度は、光円錐５０の周部における光強度より高い。
この方法では、三次元構造１の周部における紫外線の透過能と比較して、三次元構造１の中心部でより高い紫外線の透過能が得られる。
三次元構造１の高さが他より高い部分を硬化させるには、より高い透過能を持つ紫外線が使われ、三次元構造１の他より低い部分をを硬化させるにはより低い透過能を持つ紫外線が使われるように、波長範囲及び／又は光強度勾配を三次元構造１の形状に適応させる。
その結果、三次元構造１のコア部５１は、非常に速く完全に硬化され、三次元構造１の上面５２は、非常にゆっくり硬化される結果、上面５２の近くにあるドロップレット３は流出して、互いに融合することができる。
このようにして、上面５２の平面における縁部が補正され、その結果、円滑化された上面５２がもたらされることになる。
【符号の説明】
【００４２】
１  ・・・三次元構造
２  ・・・平滑面
３  ・・・ドロップレット
４  ・・・基材
５  ・・・プリントヘッド
６  ・・・破線
７  ・・・前構造
７’  ・・・基礎構造
８  ・・・噴射ノズル
９  ・・・発光ダイオード
１０  ・・・第１の工程
１１  ・・・前構造の表面
１２  ・・・縁部
１３  ・・・詳細図
１４  ・・・補正ドロップレット
１５  ・・・境界部分
１６  ・・・印刷製品
１７  ・・・測定手段
２０  ・・・第２の工程
３０  ・・・中間工程
３１  ・・・回転軸
３２  ・・・矢印
３３  ・・・下面
４０  ・・・型
４１  ・・・準備工程
４２  ・・・上面
４３  ・・・仕上げ層
４４  ・・・製作工程
５０  ・・・光円錐
５１  ・・・コア部
５２  ・・・上面
５３  ・・・支持手段
【図１Ａ】
2015515937.tif 000003
【図１Ｂ】
2015515937.tif 000004
【図２】
2015515937.tif 000005
【図３Ａ】
2015515937.tif 000006
【図３Ｂ】
2015515937.tif 000007
【図３Ｃ】
2015515937.tif 000008
【図４Ａ】
2015515937.tif 000009
【図４Ｂ】
2015515937.tif 000010
【図５】
2015515937.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成26年7月28日(2014.7.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記のステップからなる平滑面（２）を持つ三次元構造（１）を印刷する方法：
第１の工程（１０）で、少なくとも部分的に並置状に上下に印字材料の多数のドロップレット（３）を沈着させるステップと、それらの沈着したドロップレット（３）を光照射によって硬化させて三次元の前構造（７）を築成するステップと；
第２の工程（２０）で、隣接状に沈着したドロップレット（３）の境界部分（１５）及び平滑化する表面（１１）の近縁（１２）に目標を定めて補正ドロップレット（１４）を配置することにより三次元の前構造（７）の少なくとも１つの表面（１１）を平滑化して平滑面（２）を持つ三次元構造（１）を築成するステップ；前記第２の工程（２０）で沈着させた補正ドロップレット（１４）は前記第１のステップ（１０）で沈着させたドロップレット（３）より平均径が小さく、第２の工程（２０）で沈着させた補正ドロップレット（１４）は前記第２の工程（２０）で光照射によって硬化させる。
【請求項２】
前記補正ドロップレット（１４）の配置位置を沈着したドロップレット（３）の配置位置に基づいて計算する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の工程（１０）と第２の工程（２０）との間に行なわれる中間工程（３０）で前構造（７）の表面（１１）の形状を測定し、補正ドロップレット（２０）の配置位置を前構造（７）の測定形状に基づいて計算する、請求項１または２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の工程（２０）で沈着させた補正ドロップレット（１４）を、それらの沈着した補正ドロップレット（１４）を硬化する前に広がらせかつ／又は隣接状に沈着したドロップレット（３）と融合させるために、一定時間が経過した後初めて硬化させる請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の工程（２０）で、前記第１の工程（１０）で沈着させたドロップレット（３）とは別の材料製で作られ、好ましくは前記第１の工程（１０）で沈着させたドロップレット（３）より高い粘性を持つ補正ドロップレット（１４）を沈着させる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
下記のステップからなる平滑面（２）を持つ三次元構造（１）を印刷する方法：
印字材料の多数のドロップレット（３）を少なくとも部分的に並置状に上下に沈着させるステップと、
これらの沈着ドロップレット（３）を光照射により硬化させて三次元構造（１）を築成するステップ；
第１の工程で異なる透過能を持つ紫外線を使用して三次元構造（１）の内部にある沈着ドロップレットを硬化させ、紫外線の光円錐（５０）を波長及び／又は光強度勾配を持つ沈着ドロップレット（３）の方に指向させ、波長及び／又は光強度勾配は三次元構造（１）の主面と及び／又は三次元構造（１）の基材（４）と平行に伸びる。
【請求項７】
前記三次元構造（１）の内部の硬化が、前記三次元構造（１）の周部における硬化より速く行なわれるように紫外線源を制御する、請求項６に記載の方法。 
【請求項８】
下記のステップからなる前の請求項１乃至７のいずれか１に記載の平滑面（２）を持つ三次元構造（１）を印刷する方法：
準備工程（４１）で、基材（４）の上に印字材料の多数のドロップレット（３’）を少なくとも部分的に並置状に上下に沈着させ、沈着したドロップレット（３）を光照射により硬化させて三次元の型（４０）を築成するステップと、 
製作工程（４４）で、型（４０）内に印字材料の多数のドロップレット（３’）を少なくとも部分的に並置状に上下に沈着させ、沈着したドロップレット（３）を光照射により硬化させて型（４０）内に少なくとも部分的に三次元構造（１）を築成するステップと、
分離工程で、型（４０）から三次元構造（１）を分離するステップ。
【請求項９】
前記分離工程で、三次元構造（１）を型（４０）から取り出し、かつ／又は型（４０）を溶剤を用いて溶解させ、かつ／又は前記準備工程（４１）でドロップレット（３’）を印刷するための印字材料は製作工程（４４）でドロップレット（３）を印刷するための印字材料とは異なり、かつ／又は型（４０）を形成するドロップレット（３’）を製作工程（４４）を行なう前のさらなる硬化工程で完全に硬化させ、かつ／又は前記準備工程と製作工程（４４）との間で型（４０）の表面を離層（４１）で塗工する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
下記のステップからなる平滑面（２）を持つ三次元構造（１）を印刷する方法：
第１の工程（１０）で、基材（４）上に印字材料の多数のドロップレット（３’）を少なくとも部分的に並置状に上下に沈着させ、それらの沈着したドロップレット（３）を光照射により硬化させて三次元の前構造（７）を築成するステップと、 
中間工程（３０）で前構造（７）を回転させるステップと、 
第２の工程（２０）で、前構造（７）の表面上に印字材料の多数のドロップレット（３）を少なくとも部分的に並置状に上下に沈着させ、それらの沈着したドロップレット（３）を光照射により硬化させて三次元の基礎構造（７’）を築成するステップと； 
三次元構造（１）が前構造（７）及び基礎構造（７’）によって形成され、中間工程（３０）で、前構造（７）を基材（４）に平行に伸びる回転軸（３１）のまわりに１８０度回転させる。
【請求項１１】
前記中間工程（３０）で、前記前構造（７）を基材（４）と平行に伸びる回転軸（３１）のまわりに１８０度回転させ、かつ／又は前記中間工程（３０）で前構造（７）を少なくとも基材（４）の一部と共に回転させ、かつ／又は前記中間工程（３０）で前構造（７）を回転後にキャリヤ手段によって固定する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の方法によって印刷された三次元構造（１）からなる印刷製品（１６）。
【請求項１３】
前記三次元構造（１）が、少なくとも部分的に並置状に上下に配置された印字材料の多数のドロップレット（３）によって築成された三次元の前構造（７）からなり、前記三次元構造（１）が、さらに、前記三次元の前構造（７）の表面（１１）を円滑化するために隣接状に沈着したドロップレット（３）の境界部分及び／又は前構造（７）の表面（１１）の縁部（１２）に配置された多数の補正ドロップレット（１４）からなる、請求項１２に記載の印刷製品（１６）。
【国際調査報告】
2015515937.tif 000012
2015515937.tif 000013
2015515937.tif 000014