JP7262400B2 - 金属コーティングされたガラス又は雲母粒子が充填されたポリマーを用いる反射器の３ｄ印刷、及びそれにより得られる反射器 - Google Patents

Description

本発明は、３Ｄ印刷による反射器の製造方法に関する。本発明はまた、当該方法で得ることが可能な、３Ｄ（印刷された）反射器に関する。更に、本発明は、そのような３Ｄ（印刷された）反射器を含む照明システムに関する。なお更に、本発明はまた、（そのような方法において使用する）３Ｄ印刷可能材料に関する。

マトリックス材料中での光沢剤の使用は、当該技術分野において既知である。例えば、米国特許出願公開第２００１／００１１７７９号は、共押出ポリマー多層光学フィルムの製造のための方法及び装置について記載している。多層光学フィルムは、多層光学積層体全体にわたって、特定の層厚及び所定の層厚勾配を有する２つ以上の材料の層の規則的な構成を有する。記載された方法及び装置は、光学フィルムの個別の層厚、層厚勾配、屈折率、層間接着、及び表面特性に対する改善された制御を可能にする。記載された方法及び装置は、紫外線、可視、及び赤外線のスペクトルの多様な部分にわたって光学的に有効な干渉偏光器、ミラー、及び着色フィルムを作製するのに有用である。

今後１０～２０年以内に、デジタルファブリケーションは、グローバル製造業の性質を、ますます変貌させていくであろう。デジタルファブリケーションの諸態様のうちの１つは、３Ｄ印刷である。現在、セラミックス、金属、及びポリマーなどの様々な材料を使用して、３Ｄ印刷された様々な物体を製造するために、多種多様な技術が開発されている。３Ｄ印刷はまた、型を製造する際にも使用されることができ、型は、その後、物体を複製するために使用されることができる。

型を作製する目的のために、ポリジェット技術の使用が提案されている。この技術は、光重合性材料の層ごとの堆積を利用するものであり、当該光重合性材料は、各堆積の後に硬化されて、固体構造体を形成する。この技術は、滑らかな表面を作り出すが、光硬化性材料は、さほど安定したものではなく、それらの材料はまた、射出成形用途に関して有用となる熱伝導率も、比較的低い。

最も広く使用される付加製造技術は、熱溶解積層法（Fused Deposition Modeling；ＦＤＭ）として知られているプロセスである。熱溶解積層法（ＦＤＭ）は、モデリング、プロトタイピング、及び生産の用途に関して一般に使用される付加製造技術である。ＦＤＭは、材料を層状に配置することによる「付加」原理に基づいて機能するものであり、プラスチックフィラメント又は金属ワイヤが、コイルから巻き出され、部品を製造するための材料を供給する。場合により、（例えば、熱可塑性樹脂に関しては）フィラメントは、配置される前に、融解されて押し出される。ＦＤＭは、高速プロトタイピング技術である。ＦＤＭの他の表現は「融合フィラメント加工」（Fused Filament Fabrication；ＦＦＦ）又は「フィラメント３Ｄ印刷」（Filament 3D Printing；ＦＤＰ）であり、これらはＦＤＭと等しいものと見なされる。一般に、ＦＤＭプリンタは、熱可塑性フィラメントを使用するものであり、熱可塑性フィラメントは、融点まで加熱され、次いで、一層ずつ（又は、実際には、フィラメントが次々に）押し出されて、３次元の物体を作り出す。ＦＤＭプリンタは、比較的高速であり、複雑な物体を印刷するために使用されることができる。

ＦＤＭプリンタは、比較的高速で、低コストであり、複雑な３Ｄ物体を印刷するために使用されることができる。そのようなプリンタは、様々なポリマーを使用して様々な形状を印刷する際に使用される。本技術はまた、ＬＥＤ照明器具及び照明ソリューションの生産において更に開発されつつある。

３Ｄ印刷物内の鏡面反射要素の組み込みは、広範な装飾効果を作り出す点で興味深い。一方、鏡面反射３Ｄ印刷物は、ＬＥＤ照明器具用の機能的な反射器設計において使用されることができる。しかしながら、鏡面（ミラー）効果は、ＦＤＭ３Ｄ印刷技術では作製することが困難である。印刷フィラメント内に組み込まれたアルミニウムフレークを使用する実験は、低い反射率を有する銀色／灰色の材料を生み出している。更には、当然ながら、非３Ｄ印刷の光学要素を、３Ｄ印刷物品内に含めてもよい。しかしながら、このことは、製品を複雑化させる恐れがあり、光学要素に適用されるべき３Ｄ印刷の自由度及び機会を使用することを許容しない。更に、きらきら光る外観又はメタリックな外観のような他の光学的効果も望ましい場合がある。

それゆえ、本発明の一態様は、好ましくは、上述の欠点のうちの１つ以上を更に少なくとも部分的に取り除く、代替的な光学要素、特に（鏡面）反射器を提供することである。また更には、本発明の一態様は、好ましくは、上述の欠点のうちの１つ以上を更に少なくとも部分的に取り除く、そのような光学要素、特に反射器を備える、代替的な照明システムを提供することである。更には、本発明の一態様は、好ましくは、上述の欠点のうちの１つ以上を更に少なくとも部分的に取り除く、そのような光学要素、特に反射器を提供するための方法を、提供することである。更に、一態様は、代替の３Ｄ印刷可能材料を提供することである。本発明は、先行技術の欠点のうちの少なくとも１つを克服若しくは改善すること、又は有用な代替物を提供する目的を有し得る。

したがって、第１の態様では、本発明は、３Ｄ印刷によって反射器を製造する方法を提供し、当該方法は、３Ｄ印刷可能材料のフィラメントを提供するステップと、印刷段階の間に（基材上に）３Ｄ印刷可能材料を印刷して、３Ｄ印刷された材料を含む反射器を提供するステップとを含み、３Ｄ印刷可能材料が粒子を更に含み、粒子がガラス及び雲母のうちの１つ以上を含み、特定の実施形態では粒子がコーティングを有し、コーティングが金属コーティング及び金属酸化物コーティングのうちの１つ以上を含み、粒子が特に１０μｍ～２ｍｍの範囲から選択される最長寸法長（Ｌ１）を有する最長寸法（Ａ１）を有し、粒子が特に少なくとも１０のアスペクト比を有し、コーティングが光反射材料を含み、３Ｄ印刷可能材料が、光に対して透明なポリマー材料を含む。

本明細書にて説明される方法は、３Ｄ印刷された反射器を提供する。それゆえ、本発明はまた、更なる態様では、本明細書で説明される方法で得ることが可能な、３Ｄ印刷された反射器を提供する。それゆえ、なお更なる態様では、本発明はまた、３Ｄ印刷された材料を含む３Ｄ印刷された反射器を提供し、３Ｄ印刷された材料が、粒子を含む熱可塑性材料を含み、粒子がガラス及び雲母のうちの１つ以上を含み、粒子が特にコーティングを有し、特定の実施形態では、コーティングが金属コーティング及び金属酸化物コーティングのうちの１つ以上を含み、粒子が特に１０μｍ～２ｍｍの範囲から選択される最長寸法長（Ｌ１）を有する最長寸法（Ａ１）を有し、特定の実施形態では、粒子が、少なくとも１０のアスペクト比を有する。上述のように、このような３Ｄ印刷された反射器は、本明細書に記載される方法で得られてもよい。

なお更に、一態様では、本発明は、粒子が中に埋め込まれた（熱可塑性）ポリマーを含む３Ｄ印刷可能材料を提供し、粒子が、ガラス及び雲母のうちの１つ以上を含み、粒子が、特にコーティングを有し、実施形態では、コーティングが、金属コーティング及び金属酸化物コーティングのうちの１つ以上を含む。特に、粒子が、１０μｍ～２ｍｍの範囲から選択される最長寸法長を有する最長寸法を有し、粒子が少なくとも１０のアスペクト比を有する。異なる粒子は、異なる寸法を有してもよい。それゆえ、特に本明細書に示される寸法は、寸法の平均、特に、粒子の総数にわたる平均を指す（以下も参照）。それゆえ、実施形態では、３Ｄ印刷可能材料は、内部に埋め込まれた微粒子物質を含む。

そのような方法によって、反射面、特に鏡面反射ミラーを、３Ｄ印刷された物品上に設けること、又は、そのような３Ｄ印刷された物品に実際に一体化することがとりわけ可能である。それゆえ、本発明は、３Ｄ印刷された物体上において、メタリックな外観を有する（鏡面）反射（装飾）表面を可能とする。このような方法で、きらきら光る又はメタリックな表面を有する製品を提供することも可能である。本発明の更なる特徴は、このようにして得られた３Ｄ印刷された製品が、３Ｄ印刷、特にＦＤＭ印刷によって得られ得る粗い起伏のある表面の視認性が、ミラーのような又はキラキラ光る効果ゆえに抑制されるように見える外観を有することである。

上述されたように、本発明は、それゆえ、３Ｄ印刷可能材料のフィラメントを提供するステップと、印刷段階の間に、３Ｄ物品を提供するために、基材上に３Ｄ印刷可能材料を印刷するステップとを含む、方法を提供する。３Ｄ印刷可能材料として特に適格であり得る材料は、金属、ガラス、熱可塑性ポリマー、シリコーンなどからなる群から選択されてもよい。特に、３Ｄ印刷可能材料は、ＡＢＳ（acrylonitrile butadiene styrene；アクリロニトリルブタジエンスチレン）、ナイロン（又は、ポリアミド）、アセテート（又は、セルロース）、ＰＬＡ（poly lactic acid；ポリ乳酸）、テレフタレート（ＰＥＴポリエチレンテレフタレートなど）、アクリル（ポリメチルアクリレート、Ｐｅｒｓｐｅｘ（登録商標）、ポリメチルメタクリレート（polymethylmethacrylate；ＰＭＭＡ）、ポリプロピレン（又は、ポリプロペン）、ポリスチレン（polystyrene；ＰＳ）、ＰＥ（膨張性高衝撃ポリテン（又は、ポリエテン）、低密度（ＬＤＰＥ）高密度（ＨＤＰＥ）など）、ＰＶＣ（polyvinyl chloride；ポリ塩化ビニル）ポリクロロエテン等、からなる群から選択される、（熱可塑性）ポリマーを含む。オプションとして、３Ｄ印刷可能材料は、尿素ホルムアルデヒド、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、メラミンホルムアルデヒド、ポリカーボネート（ＰＣ）、ゴム等、からなる群から選択される３Ｄ印刷可能材料を含む。任意選択的に、３Ｄ印刷可能材料は、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニルスルホン、イミド（ポリエーテルイミドなど）等、からなる群から選択される、３Ｄ印刷可能材料を含む。特に、印刷可能材料自体は光透過性であり、より具体的には光学的に透明である。ＰＰＭＡ、ＰＣ、非晶質ＰＥＴ、ＰＳ、及びこれらのうちの２つ以上の共重合ポリエステルは好適なポリマーである。それゆえ、特に、可視光に対して少なくとも部分的に透過性であるポリマー材料が適用されてもよい。例えば、ポリマー材料は光に対して透明である（粒子が（まだ）利用できないと想定すると）。

本明細書では、用語「３Ｄ印刷可能材料」はまた、「印刷可能材料」として示されてもよい。「ポリマー材料」という用語は、実施形態では、異なるポリマーのブレンドを指す場合があるが、実施形態では、異なるポリマー鎖長を有する本質的に単一の種類のポリマーを指す場合もある。したがって、「ポリマー材料」又は「ポリマー」という用語は、単一の種類のポリマーを指す場合があるが、異なる複数のポリマーを指す場合もある。「印刷可能材料」という用語は、単一の種類の印刷可能材料を指す場合があるが、異なる複数の印刷可能材料を指す場合もある。「印刷された材料」という用語は、単一の種類の印刷された材料を指す場合があるが、異なる複数の印刷された材料を指す場合もある。

したがって、「３Ｄ印刷可能材料」という用語は、２つ以上の材料の組み合わせを指す場合もある。一般に、これらの（ポリマー）材料は、ガラス転移温度Ｔ_ｇ及び／又は融解温度Ｔ_ｍを有する。３Ｄ印刷可能材料は、ノズルから出る前に、３Ｄプリンタによって、少なくともガラス転移温度、一般には少なくとも融解温度の温度まで加熱される。それゆえ、特定の実施形態においては、３Ｄ印刷可能材料は、ガラス転移温度（Ｔ_ｇ）及び／又は融点（Ｔ_ｍ）を有する熱可塑性ポリマーを含み、プリンタヘッドの動作は、３Ｄ印刷可能材料をガラス転移を超えて加熱すること、材料が半結晶性ポリマーである場合には、融解温度を超えて加熱することを含む。更に別の実施形態においては、３Ｄ印刷可能材料は、融点（Ｔ_ｍ）を有する（熱可塑性）ポリマーを含み、プリンタヘッドの動作は、受け物品上に堆積されることになる３Ｄ印刷可能材料を少なくとも融点の温度まで加熱することを含む。ガラス転移温度は、一般に融解温度と同じではない。融解は、結晶性ポリマーにおいて生じる転移である。融解は、ポリマー鎖がそれらの結晶構造から脱落し、無秩序な液体となるときに起こる。ガラス転移は、非晶質ポリマーに発生する転移であり、すなわち、固体状態である場合であっても、それらの鎖が規則的な結晶として配列されておらず、いずれかの方式で単に分散されているポリマーである。ポリマーは、本質的にガラス転移温度を有するが融解温度を有していない非晶質であってもよく、又は、一般にガラス転移温度と融解温度の両方を有し、一般に後者が前者よりも高い、（半）結晶質であってもよい。

使用されることができる材料の具体例は、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、非晶質ポリアミド（ＰＡ）、非晶質ＰＥＴ、ポリスチレン（ＰＳ）、ＰＥＴ、ＰＭＭＡ等、及びこれらのうちの２つ以上のコポリマー（コポリエステルなど）、からなる群から選択されることができる透明材料である。これらはまた染料を含有してもよく、染料は、高い効果を得るために、任意選択的に発光性であってもよい。

印刷可能材料は、特に受け物品上に印刷される。特に、受け物品は、構築プラットフォームとすることができ、又は、構築プラットフォームによって含まれることができる。受け物品もまた、３Ｄ印刷中に加熱されることができる。しかし、受け物品はまた、３Ｄ印刷中に冷却されてもよい。

「受け物品上に印刷する」というフレーズ及び同様のフレーズは、とりわけ、受け物品上に直接印刷すること、受け物品上のコーティング上に印刷すること、又は受け物品上に、先に印刷された３Ｄ印刷された材料上に印刷することを含む。用語「受け物品」とは、印刷プラットフォーム、プリントベッド、基材、支持体、ビルドプレート、又は構築プラットフォームなどを指す場合がある。用語「受け物品」の代わりに、用語「基材」もまた使用されてもよい。「受け物品上に印刷する」という語句及び同様の語句は、とりわけ、印刷プラットフォーム、プリントベッド、支持体、ビルドプレート、又は構築プラットフォーム等の上の、又はこれらに含まれる、別個の基材上に印刷することも含む。したがって、「基材上に印刷する」という語句及び同様の語句は、基材上に直接印刷すること、又は基材上のコーティング上に印刷すること、又は基材上に予め印刷された３Ｄ印刷された材料上に印刷することを含む。以下では、更に基材という用語が使用され、当該用語は、印刷プラットフォーム、印刷台、基材、支持体、ビルドプレート、又はビルドプラットフォームなど、又はそれらの上の別個の基材、若しくはそれらに含まれる別個の基材を指す場合がある。特定の（別個の）基材が論じられている、以下もまた更に参照されたい。

なお更なる実施形態では、反射機能について本明細書に記載されている粒子に加えて、層はまた、他の種類の粒子を含んでもよい。層中のそのような粒子の重量パーセントは、所望の反射率を維持するために、特に２０重量％未満、例えば１０重量％未満である。

上述のように、３Ｄ印刷可能材料、したがって３Ｄ印刷された材料もまた、微粒子物質を含む。微粒子物質は、雲母粒子及び／又はガラス粒子を含む。微粒子は、多分散系であってもよい。

上述のように、粒子は、１よりも大きい、特に少なくとも２、例えば少なくとも５のアスペクト比を有する。しかし、更により具体的には、アスペクト比は、少なくとも１０、更により具体的には少なくとも２０など、例えば、１０～１０，０００の範囲にある。このことは、最長寸法長を有する最長寸法が存在することを意味し、最長寸法長は、厚さと合わせて少なくとも１０のアスペクト比（長さ／厚さ）を有する。

したがって、実施形態では、最長寸法長（Ｌ１）を有する最長寸法（Ａ１）、及び短軸長（Ｌ２）を有する短軸（Ａ２）を有する粒子が使用され、最長寸法長（Ｌ１）及び短軸長（Ｌ２）は、１より大きい、少なくとも２など、例えば５～１０，０００の範囲にある第１のアスペクト比を有する。特に、上述のように、アスペクト比は少なくとも１０である。

特に、本明細書に示されるアスペクト比、又は本明細書に示される最長寸法などの寸法は、粒子の総数にわたる平均を指す。それゆえ、用語「平均」は、特に数平均を指す。上述のように、粒子は多分散系であってもよい。

特に、粒子は、最長軸又は最長寸法、及び最短軸又は短軸を有し、粒子は、１より大きく、特に少なくとも２、例えば少なくとも５、例えば、５～１０，０００の範囲、更により具体的には少なくとも１０など、例えば１０～１０，０００の範囲、少なくとも２０など、例えば２０～１，０００の範囲のアスペクト比を有する。

実施形態では、粒子は、１０μｍ～１０ｍｍ、例えば２０μｍ～５ｍｍ、特に５０μｍ～２ｍｍの範囲から選択される、更により具体的には２０μｍ～１ｍｍ、の範囲から選択される最長寸法長（Ｌ１）を有する。特に、粒子は、１０μｍ～２ｍｍの範囲から選択される、更により具体的には、２０μｍ～１ｍｍの範囲から選択される、最長寸法長（Ｌ１）を有する最長寸法（Ａ１）を有する。

粒子は、フレーク様構造、すなわち、最大厚さよりも実質的に大きな最大幅及び最大長を有する粒子であってもよく、例えば、最大長と最大厚さとの第１のアスペクト比が、特に少なくとも５、例えば少なくとも１０、例えば１０～１０，０００の範囲にあり、及び／又は、最大幅と最大高さとの第２のアスペクト比が、特に少なくとも５、例えば１０～１０，０００の範囲にある。

更に、実施形態では、粒子は、最大長と最大幅との第３のアスペクト比を有してもよく、これは、特に１よりも大きく、例えばより具体的には少なくとも２、例えば少なくとも５、少なくとも１０など、例えば１０～１０，０００の範囲にある（更に以下も参照）。それゆえ、実施形態では、粒子はフレークである。

上述のようなアスペクト比は、粒子の任意のコーティングを含む粒子について言及している。「粒子のコーティング」という語句は、特に、個々の粒子上のコーティング、すなわち単一の粒子を包囲するコーティングを指す。それゆえ、用語「粒子コーティング」も使用されてもよい。コーティングは、粒子を完全に又は粒子の一部のみを包囲してもよい。粒子の総数のあるサブセットの粒子は、粒子コーティングを含んでもよく、粒子の総数の他のサブセットは粒子コーティングを含まなくてもよい。更に、上述のアスペクト比は、異なるアスペクト比を有する複数の粒子について言及している。それゆえ、粒子は実質的に同一であってもよいが、コーティング内の粒子はまた、例えば粒子の２つ以上のサブセットが相互に異なっていてもよく、サブセット中では粒子は実質的に同一である。

粒子に対する最長寸法及び短軸を画定するために、本明細書では、粒子を包囲する最小体積を有する（仮想）直方体の軸が使用されてもよい。主軸及び短軸は直方体の面に対して垂直に画定され、最長寸法が最長寸法長（Ｌ１）を有し、短軸が短軸長（Ｌ２）を有し、別の又は更なる（直交軸）が更なる軸長（Ｌ３）を有する。それゆえ、最長寸法は、特に粒子の長さに関連してもよく、短軸は、特に粒子の厚さ又は高さに関連してもよく、更なる軸は、特に粒子の幅を指してもよい。

特に、Ｌ１＞Ｌ２、更には特にＬ３＞Ｌ２である。Ｌ１／Ｌ２に対して本明細書で与えられる比率はまた、Ｌ３／Ｌ２の比に適用されてもよい。Ｌ１及びＬ３は、同じであってもよく、又は異なっていてもよいが、特定の実施形態では、それぞれ個別に、特に、Ｌ２よりも少なくとも５倍大きく、例えばＬ２よりも少なくとも１０倍大きい。更に、最長寸法長に対して本明細書で与えられる寸法はまた、したがって更なる軸の長さに適用されてもよいが、上述のように、これらの軸の長さは個別に選択されてもよい。仮想直方体の定義、及び本明細書に示される寸法により、フレークのような、本質的に平坦な粒子が定義される。

したがって、実施形態では、最長寸法、短軸、及び更なる軸は、粒子を包囲する最小体積で直方体を画定し、更なる軸は更なる軸長（Ｌ３）を有し、更なる軸長（Ｌ３）及び短軸長（Ｌ２）は、少なくとも５、例えば少なくとも１０の第２のアスペクト比（Ｌ３／Ｌ２）を有する。

更に、粒子は相互に異なっていてもよい。例えば、粒子は、最長寸法、短軸（及び更なる軸）のうちの１つ以上のサイズの分布を有してもよい。したがって、平均では、粒子は、本明細書に記載されるような寸法を有する。例えば、粒子の少なくとも５０重量％、少なくとも７５重量％など、例えば少なくとも８５重量％が、本明細書に示される寸法（比率を含む）と整合する。当該技術分野において既知のように、粒子はまた、ｄ５０で示される有効直径を有してもよい。したがって、粒径の分布が存在してもよいため、そのような直径は変化してもよい。

それゆえ、実施形態では、粒子の少なくとも５０重量％、少なくとも７５重量％など、例えば少なくとも８５重量％が、１０μｍ～１０ｍｍの範囲、例えば２０μｍ～５ｍｍ、特に５０μｍ～２ｍｍから選択される、更により具体的には２０μｍ～２ｍｍの範囲から選択される、長さ（Ｌ１）を有する最長寸法を有する。

なお更に、実施形態では、粒子の少なくとも５０重量％、少なくとも７５重量％など、例えば少なくとも８５重量％は、５ｎｍ～１０μｍの範囲、少なくとも２０ｎｍのような、例えば２０～５００ｎｍの範囲、から選択される短軸長（Ｌ２）を有する。

なお更に、実施形態では、粒子の少なくとも５０重量％、少なくとも７５重量％など、例えば少なくとも８５重量％は、１～５００μｍ、例えば２～１００μｍの範囲から選択される更なる軸長（Ｌ３）を有する更なる軸を有する。

なお更なる実施形態では、粒子の少なくとも５０重量％、少なくとも７５重量％など、例えば少なくとも８５重量％に対しては、（少なくとも５０重量％の）各粒子に対して、Ｌ１、Ｌ２及びＬ３に関するこれら条件が全て適用する。

特定の実施形態では、粒子の質量メジアン重量（又はそれを超える値）は、１μｍ～１０ｍｍ、例えば５μｍ～５ｍｍ、特に１０μｍ～２ｍｍの範囲から選択され、更により具体的には２０μｍ～１ｍｍの範囲から選択される長さ（Ｌ１）を有する最長寸法を有する。なお更なる特定の実施形態では、粒子の質量メジアン重量（又はそれを超える値）は、５ｎｍ～１０μｍ、少なくとも２０ｎｍのような範囲、例えば２０～５００ｎｍの範囲から選択される短軸長（Ｌ２）を有する。更なる特定の実施形態では、粒子の質量メジアン重量（又はそれを超える値）は、１～５００μｍ、例えば２～１００μｍの範囲から選択される更なる軸長（Ｌ３）を有する更なる軸を有する。なお更なる実施形態では、粒子の質量メジアン重量（又はそれを超える値）は、Ｌ１、Ｌ２及びＬ３に対する全てのこれら条件に整合する。

本質的に円筒形状であるフレーク状形状のような形状を有する粒子の場合、最長寸法と更なる軸とは本質的に同じ寸法を有してもよく、すなわちＬ１≒Ｌ３であってもよい。

フレークは、本明細書で言及されるように、いかなる形状を有してもよい。高いアスペクト比を有する粒子の例は、コーンフレーク状粒子である。コーンフレーク粒子は、ギザギザの周縁部及びコーンフレーク様外観を有する、高アスペクト比フレークである。コーンフレーク粒子は、１０～１，０００の範囲のアスペクト比を有してもよい。

特定の実施形態では、粒子は不規則な形状をしていてもよい。

特定の実施形態では、粒子は、破砕ガラス片（本明細書で定義される寸法を有する）を含んでもよい。

粒子は、雲母粒子又はガラス粒子、特にコーティングを有する雲母粒子又はガラス粒子とすることができる。特定の実施形態では、粒子は、コーティングを有するガラス粒子を含む。そのような粒子は、反射、特に鏡面反射の観点から、金属フレークよりも良好な特性を有すると思われる。そのような粒子は、相対的に、より高い拡散反射をもたらす傾向がある。

しかし、特にガラス又は雲母粒子、特にガラス粒子は、金属コーティング及び金属酸化物コーティングのうちの１つ以上を含むコーティングを有してもよい。金属コーティングは、例えば、アルミニウム、銀、金などから選択されてもよい。金属酸化物コーティングは、例えば、酸化スズ、酸化チタンなどを含んでもよい。

したがって、特定の実施形態では、粒子はガラスフレークを含む。更なる特定の実施形態では、粒子は、銀又はアルミニウムでコーティングされたガラス粒子を含む。アルミニウムコーティングされたガラスは、アルミニウムの耐食性が優れており、銀よりもはるかに良好であるため、銀コーティングされたガラスよりも好ましい場合がある。アルミニウムは、不動態化現象によって腐食に耐える能力を有する。

特定の実施形態では、異なる種類の粒子の組み合わせを使用してもよい。

特定の実施形態では、３Ｄ印刷可能材料（したがって３Ｄ印刷された材料）は、ポリカーボネート（ＰＣ）、（非晶質）ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）など、及び、例えば、これらのうちの２つ以上のコポリマー、のうちの１つ以上を含む。

特定の実施形態では、３Ｄ印刷可能材料は、３Ｄ印刷可能材料（粒子を含む）の総重量に対して最大４０重量％を含む。更により具体的には、３Ｄ印刷可能材料は、３Ｄ印刷可能材料の総重量に対して、０．５～１０重量％の範囲で粒子を含み、更により具体的には、３Ｄ印刷可能材料は、３Ｄ印刷可能材料の総重量に対して、１～５重量％の範囲で粒子を含む。それゆえ、実施形態では、粒子は、３Ｄ印刷可能材料（又は印刷された材料、以下も参照）の総重量に対して、最大４０重量％、例えば０．５～１０重量％で利用可能である。百分率がより高いと、３Ｄ印刷可能材料を処理することが困難な場合があり、百分率がより低いと、光学効果が小さすぎると考えられる場合がある。

したがって、特定の実施形態では、３Ｄ印刷された材料は、３Ｄ印刷された材料の総重量に対して、最大４０重量％で粒子を含む。更により具体的には、３Ｄ印刷された材料は、３Ｄ印刷された材料の総重量に対して、０．５～１０重量％の範囲で粒子を含み、なお更により具体的には、３Ｄ印刷された材料は、３Ｄ印刷された材料（粒子を含む）の総重量に対して、１～５重量％の範囲の粒子を含む。

特定の実施形態では、より高い効果を得るために、染料並びに発光染料などの着色剤を含むことも可能である。

更には、本発明は、本明細書で説明される方法を実行するために使用されることが可能な、ソフトウェア製品に関する。

（本明細書に記載される方法を用いて）、得られた３Ｄ印刷された物品は、それ自体で機能してもよい。例えば、３Ｄ印刷された物品はコリメータであってもよい。３Ｄ印刷された物品は反射器である。このようにして得られた３Ｄ物品は（代替的に）、装飾的又は芸術的目的で使用されてもよい。３Ｄ印刷された物品は、機能性構成要素を含んでもよく、又は機能性構成要素を備えてもよい。機能性構成要素は、特に、光学構成要素、電気構成要素、及び磁気構成要素からなる群から選択されてもよい。「光学構成要素」という用語は、特に、ミラー、（ＬＥＤのような）光源などの光学機能を有する構成要素を指す。「電気構成要素」という用語は、例えば、集積回路、ＰＣＢ、バッテリ、ドライバを指す場合もあるが、光源（光源が光学構成要素及び電気構成要素と見なされる場合があるので）などを指す場合もある。磁気構成要素という用語は、例えば、磁気コネクタ、コイルなどを指す場合がある。代替として又は加えて、機能性構成要素は、（例えば、電気構成要素を冷却又は加熱するように構成された）熱構成要素を備えてもよい。それゆえ、機能性構成要素は、熱を発生させるか、又は熱を回収するなどのように構成されていてもよい。

しかし、特定の態様では、３Ｄ印刷された物品は反射器として提供されてもよい。そのような実施形態では、使用される基材は反射器の形状を有しており、基材上に最初に層が設けられており、その後、層の上に３Ｄ印刷された材料が設けられている。したがって、本発明はまた、反射面、特に鏡面反射面を備える反射器を提供し、反射器は、本明細書で定義される３Ｄ印刷された物品を備え、反射面の少なくとも一部は、３Ｄ印刷された物品によって提供される。

したがって、本発明の方法の特定の実施形態では、基材は、湾曲面、ファセット面、及び互いに対して角度をなすように構成された面、のうちの１つ以上を有する反射器の形状を有する。

上述のように、実施形態では、反射面は、湾曲面、ファセット面、及び互いに対して角度をなすように構成された面、のうちの１つ以上を備える。実施形態では、反射器はコリメータ又は放物線ミラーである。それゆえ、反射器の種類としては、楕円形状の反射器（例えば、収束光線用）、放物線形状の反射器（例えば平行光線の形成用）、双曲線形状の反射器（発散光線用）などが挙げられるが、これらに限定されない。

反射器はまた、照明システムにおいて使用されてもよい。それゆえ、本発明は、なお更なる態様では、（ａ）光源光を生成するように構成された光源、及び（ｂ）光源光の少なくとも一部を（鏡面的に）反射するように構成された、本明細書で定義される反射器、を備える照明システムを提供する。

３Ｄ印刷プロセスに戻ると、本明細書にて説明される３Ｄ印刷された物品を提供するために、３Ｄプリンタが使用されてもよい。それゆえ、なお更なる態様では、本発明はまた、（ａ）プリンタノズルを備えるプリンタヘッドと、（ｂ）３Ｄ印刷可能材料を含むフィラメントをプリンタヘッドに供給するように構成されているフィラメント供給デバイスとを備える、熱溶解積層法３Ｄプリンタを提供し、この熱溶解積層法３Ｄプリンタは、３Ｄ印刷可能材料を基材に供給するように構成されている。

「熱溶解積層法（ＦＤＭ）３Ｄプリンタ」という用語に代えて、「３Ｄプリンタ」、「ＦＤＭプリンタ」又は「プリンタ」という短縮された用語が使用される場合がある。プリンタノズルは、「ノズル」又は時には「押出機ノズル」と示される場合もある。

ここで、本発明の実施形態が、添付の概略図面を参照して例としてのみ説明され、図面中、対応する参照記号は、対応する部分を示す。
３Ｄプリンタのいくつかの一般的な態様を概略的に示す。 ３Ｄプリンタのいくつかの一般的な態様を概略的に示す。 本明細書で使用することができる、フレークなどの粒子のいくつかの態様を概略的に示す。 本明細書で使用することができる、フレークなどの粒子のいくつかの態様を概略的に示す。 本明細書で使用することができる、フレークなどの粒子のいくつかの態様を概略的に示す。 本明細書で使用することができる、フレークなどの粒子のいくつかの態様を概略的に示す。 ３Ｄ印刷された物品を含むいくつかの用途を概略的に示す。 ３Ｄ印刷された物品を含むいくつかの用途を概略的に示す。 ３Ｄ印刷された物品を含むいくつかの用途を概略的に示す。 ３Ｄ印刷された物品を含むいくつかの用途を概略的に示す。

概略図面は必ずしも正しい縮尺ではない。

図１ａは、３Ｄプリンタのいくつかの態様を概略的に示す。参照符号５００は、３Ｄプリンタを示す。参照符号５３０は、３Ｄ印刷、特にＦＤＭ３Ｄ印刷を行うように構成されている、機能ユニットを示し、この参照符号はまた、３Ｄ印刷段階ユニットを示してもよい。この図では、ＦＤＭ３Ｄプリンタヘッドなどの、３Ｄ印刷される材料を供給するためのプリンタヘッドのみが、概略的に示されている。参照符号５０１は、プリンタヘッドを示す。本発明の３Ｄプリンタは、特に、複数のプリンタヘッドを含んでもよいが、他の実施形態もまた可能である。参照符号５０２は、プリンタノズルを示す。本発明の３Ｄプリンタは、特に、複数のプリンタノズルを含んでもよいが、他の実施形態もまた可能である。参照符号３２０は、印刷可能な（上述のものなどの）３Ｄ印刷可能材料のフィラメントを示す。明瞭性のために、３Ｄプリンタの全ての特徴部は示されておらず、本発明に特に関連する特徴部（以下もまた更に参照されたい）のみが示されている。

３Ｄプリンタ５００は、実施形態では少なくとも一時的に冷却されてもよい受け物品５５０上に、複数のフィラメント３２０を堆積させることによって、３Ｄ物品１０を生成するように構成されており、各フィラメント２０は、融点Ｔ_ｍを有するような３Ｄ印刷可能材料を含む。３Ｄプリンタ５００は、プリンタノズル５０２の上流でフィラメント材料を加熱するように構成されている。このことは、例えば、押出機能及び／又は加熱機能のうちの１つ以上を有するデバイスで行われてもよい。そのようなデバイスは、参照符号５７３で示されており、プリンタノズル５０２の上流に（すなわち、フィラメント材料がプリンタノズル５０２から出る前の時点に）配置されている。プリンタヘッド５０１は、（それゆえ）液化器又は加熱器を含み得る。参照符号２０１は、印刷可能材料を示す。堆積されると、この材料は、（３Ｄ）印刷された材料として示され、これは、参照符号２０２で示されている。

参照符号５７２は、特にワイヤの形態の材料を有する、スプール又はローラを示す。３Ｄプリンタ５００は、この材料を、受け物品上で、又は既に堆積されている印刷された材料上で、フィラメント又はファイバ３２０に変換する。一般に、ノズルの下流のフィラメントの直径は、プリンタヘッドの上流のフィラメントの直径に対して低減されている。それゆえ、プリンタノズルは（また）、押出機ノズルとして示される場合がある。フィラメントを１つずつ順に重ね合わせて配置することにより、３Ｄ物品１０が形成されてもよい。参照符号５７５は、フィラメント供給デバイスを示し、当該デバイスは、この場合とりわけ、参照符号５７６で示される、スプール又はローラ及び駆動輪を含む。

参照符号Ａは、長手方向軸線つまりフィラメント軸線を示す。

参照符号Ｃは、特に、受け物品５５０の温度を制御するように構成された温度制御システムなどの、制御システムを概略的に示す。制御システムＣは、受け物品５５０を少なくとも５０℃の温度に、特に、少なくとも２００℃など、最大約３５０℃の範囲まで加熱できるヒータを含んでもよい。

図１ｂは、構築中の３Ｄ物品１０の印刷を、より詳細な３Ｄで概略的に示す。この場合、この概略図面では、単一平面内のフィラメント３２０の端部は、相互接続されていないが、現実には、実施形態において、相互接続がされている場合もある。

それゆえ、図１ａ～図１ｂは、（ａ）プリンタノズル５０２を備える第１のプリンタヘッド５０１、（ｂ）３Ｄ印刷可能材料２０１を含むフィラメント３２０を、第１のプリンタヘッド５０１に供給するように構成されているフィラメント供給デバイス５７５、及び任意選択的に（ｃ）受け物品５５０を備える、熱溶解積層法３Ｄプリンタ５００のいくつかの態様を概略的に示す。図１ａ～図１ｂでは、第１若しくは第２の印刷可能材料又は第１若しくは第２の印刷された材料は、印刷可能材料２０１及び印刷された材料２０２という総括的な表示で示されている。

図２ａ～図２ｄは、粒子４１０のいくつかの態様を概略的に示す。いくつかの粒子４１０は、最長寸法長Ｌ１を有する最長寸法Ａ１、及び短軸長Ｌ２を有する短軸Ａ２を有する。図から分かるように、最長寸法長Ｌ１と短軸長Ｌ２は、１より大きい第１のアスペクト比を有する。図２ａは、粒子４１０を３Ｄで概略的に示し、粒子４１０は長さ、高さ、及び幅を有し、粒子（又はフレーク）は本質的に細長い形状を有する。それゆえ、粒子は、更なる軸（短軸又は主軸）を有してもよく、本明細書では更なる軸Ａ３として示される。本質的に、粒子４１０は細長い薄い粒子であり、すなわち、Ｌ２＜Ｌ１、特にＬ２≪Ｌ１、及びＬ２＜Ｌ３、特にＬ２≪Ｌ３である。Ｌ１は、例えば、１～５００μｍの範囲から選択されてもよく、Ｌ３も同様であってもよい。Ｌ２は、例えば、０．１μｍ～１０μｍの範囲から選択されてもよい。Ｌ３もまた、例えば、０．１μｍ～１０μｍの範囲から選択されてもよい。しかし、Ｌ２及び／又はＬ３はまた、より長く、最大５ｍｍなど、最大１ｍｍなど、例えば最大１００μｍであってもよい。

図２ｂは、破砕ガラス片などの規則性に乏しい形状を有する粒子を概略的に示し、仮想の最小直方体が粒子を包囲している。

なお、表記Ｌ１、Ｌ２及びＬ３、並びにＡ１、Ａ２及びＡ３は、軸及びそれらの長さを示すためにのみ使用され、数字は軸を区別するためにのみ使用されることに留意されたい。更に、粒子は本質的に楕円形又は直方体ではないことに留意されたい。粒子は、少なくとも短軸よりも実質的に長い最長寸法を有する、いかなる形状を有してもよく、本質的に平坦であってもよい。特に、比較的規則的に形成された粒子が使用され、すなわち、粒子を包囲する仮想の最小直方体の残りの体積が、例えば、総体積の５０％未満、例えば２５％未満などと小さい。

図２ｃは、コーティング４１２を含む粒子４１０を断面図で概略的に示す。コーティングは光反射材料を含む。例えば、コーティングは、（白色）金属酸化物を含んでもよい。他の実施形態では、コーティングは、本質的に、Ａｇコーティングなどの金属からなっていてもよい。他の実施形態では、コーティングは、粒子の薄い側面上ではなく、大きな面の一方又は両方の上にのみ存在してもよい。光反射材料は、好ましくは少なくとも８０％の反射率を有してもよい。より好ましくは、光反射材料は、少なくとも８５％の反射率を有してもよい。最も好ましくは、光反射材料は、少なくとも８８％、例えば９０又は９５％の反射率を有してもよい。例えば、アルミニウムは、可視光の良好な反射器（約９２％）として機能する。

図２ｄは、比較的不規則な形状の粒子を概略的に示す。使用される微粒子物質は、例えば、破砕ガラス小片を含んでもよい。それゆえ、３Ｄ印刷可能材料に埋め込まれるか、又は３Ｄ印刷された材料中に埋め込まれる微粒子物質は、広い粒径分布を有してもよい。

図３ａは、ａ）光源光１０１１を生成するように構成されている光源１０１０と、ｂ）光源光１０１１の少なくとも一部を反射するように構成されている上記のように定義された反射器１とを備える、照明システム１０００を概略的に示す。

更に別の実施形態では、反射器の形状の基材は、１０、２５及び４０度の半値全幅を有する反射器を生成することができる。一実施形態では、反射器の形状の支持体は、したがって、平滑な反射器の形状及び平滑性を有していてもよい（例えば、図３ｂを参照）。別の実施形態では、反射器の形状のテーブルは、ファセット反射器の形状及び平滑性を有していてもよい。ファセットは、１６ｍｍ^２より大きい、例えば１６～１６００ｍｍ^２の範囲の面積を有してもよい。しかし、ファセットは、より小さくてもよく、例えば、１～１６ｍｍ^２の範囲、更にはより小さく、例えば０．０１～１ｍｍ^２の範囲にあってもよい。このような微細なファセット又は構造は、より平滑なビームを提供する。

更に別の実施形態では、本発明者らは、らせん状ファセット反射器の形状及び平滑性を有する反射器の形状のテーブルを提案する。平滑なビームを実現するためには、密ならせん状の微細ファセットが望ましい。更に別の実施形態では、本発明者らは、ハイブリッド反射器の形状及び平滑性を有する反射器の形状のテーブルを提案する。それは、「ブラックホール」のないビームを得るために、光源の近くにファセットを備える（図３ｃを参照）。光源からより遠く離れると、反射器はファセットを有しなくてもよい。更に別の実施形態では、本発明者らは、「テクスチャ加工された」、「オレンジ果皮状（orange peel）」、及び「確率論的」デザインを含むがこれらに限定されない、工学的構造の形状及び平滑性を有する反射器の形状のテーブルを提案する。それゆえ、本質的に任意の反射器１が、反射特性を有する本明細書に記載の３Ｄ物品１０を備える１つ以上の３Ｄ部品を含んでもよい。それゆえ、図３ｂ、図３ｃの反射器１の一部は３Ｄ印刷され、３Ｄ物品１０を含む。

ランプ及び照明器具の印刷については、本発明者らは、印刷プラットフォーム上に配置された平滑な反射器形状の使用を提案する。粒子は、例えば、平滑な反射器形状上へのスプレーコーティングによって適用することができる。続いて、プリンタは、そのような表面上に印刷して、整列配置された粒子に取って代わることができる（図３ｄ）。

本発明者らは、金属又は金属酸化物コーティングを有するガラスフレークを使用することを提案する。このようなガラスフレークは鏡面反射を示し、小さなミラーとして機能する。本発明者らは、金属、金属酸化物コーティングを有するガラスフレークを使用することを提案する。光沢効果を得るために、フレークは２０以上のアスペクト比（サイズ／厚さ）を有する。フレークの平均サイズは、２０μｍ～１ｍｍの範囲にある。フレークは、ＰＣ、ＰＭＭＡ、及びＰＥＴなどのポリマー中に、最大４０重量％の濃度で導入することができる。ホストポリマーは、優先的に透明ポリマーである。散乱を誘発することなく、光沢効果を維持するために、染料と組み合わせることも可能である。それはまた、発光染料又は吸光染料を含んでもよい。

いくつかの実施例が、ガラスフレークが埋め込まれたＰＣを印刷可能材料として印刷された。ガラスフレークには、約０．１μｍの厚さで銀コーティングが施された。粒子の濃度は、実施例において約４重量％であった。粒子は、それぞれ２０、６０、及び１００μｍの粒径、及び約１μｍの厚さを有していた。このようにして得られた製品は、銀コーティングが使用されたが、金色の外観を有していた。

「実質的に成る」などにおける、本明細書での「実質的に」という用語は、当業者によって理解されるであろう。用語「実質的に」はまた、「全体的に（entirely）」、「完全に（completely）」、「全て（all）」などを伴う実施形態も含み得る。それゆえ、実施形態では、この形容詞はまた、実質的に削除される場合もある。適用可能な場合、用語「実質的に」はまた、９５％以上、特に９９％以上、更に特に９９．５％以上などの、１００％を含めた９０％以上にも関連し得る。用語「備える（comprise）」は、用語「備える（comprise）」が「から成る（consists of）」を意味する実施形態もまた含む。用語「及び／又は」は、特に、その「及び／又は」の前後で言及された項目のうちの１つ以上に関連する。例えば、語句「項目１及び／又は項目２」、及び同様の語句は、項目１及び項目２のうちの１つ以上に関連し得る。用語「含む（comprising）」は、一実施形態では、「から成る（consisting of）」を指す場合もあるが、別の実施形態ではまた、「少なくとも定義されている種、及び任意選択的に１つ以上の他の種を包含する」も指す場合がある。

更には、明細書本文及び請求項での、第１、第２、第３などの用語は、類似の要素を区別するために使用されるものであり、必ずしも、連続的又は時系列的な順序を説明するために使用されるものではない。そのように使用される用語は、適切な状況下で交換可能であり、本明細書で説明される本発明の実施形態は、本明細書で説明又は図示されるもの以外の、他の順序での動作が可能である点を理解されたい。

本明細書のデバイスは、とりわけ、動作中について説明されている。当業者には明らかとなるように、本発明は、動作の方法又は動作中のデバイスに限定されるものではない。

上述の実施形態は、本発明を限定するものではなく、むしろ例示するものであり、当業者は、添付の請求項の範囲から逸脱することなく、多くの代替的実施形態を設計することが可能となる点に留意されたい。請求項では、括弧内のいかなる参照符号も、その請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。動詞「含む（to comprise）」及びその活用形の使用は、請求項に記述されたもの以外の要素又はステップが存在することを排除するものではない。要素に先行する冠詞「１つの（a）」又は「１つの（an）」は、複数のそのような要素が存在することを排除するものではない。本発明は、いくつかの個別要素を含むハードウェアによって、及び、好適にプログラムされたコンピュータによって実施されてもよい。いくつかの手段を列挙するデバイスの請求項では、これらの手段のうちのいくつかは、１つの同一のハードウェア物品によって具現化されてもよい。特定の手段が、互いに異なる従属請求項内に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが、有利に使用され得ないことを示すものではない。

本発明は更に、明細書本文で説明される特徴及び／又は添付図面に示される特徴のうちの１つ以上を含む、デバイスに適用される。本発明は更に、明細書本文で説明される特徴及び／又は添付図面に示される特徴のうちの１つ以上を含む、方法又はプロセスに関する。

本特許で論じられている様々な態様は、更なる利点をもたらすために組み合わされることも可能である。更には、当業者は、実施形態が組み合わされることが可能であり、また、３つ以上の実施形態が組み合わされることも可能である点を理解するであろう。更には、特徴のうちのいくつかは、１つ以上の分割出願のための基礎を形成し得るものである。

第１の（印刷可能又は印刷された）材料及び第２の（印刷可能又は印刷された）材料の１つ以上が、材料のＴ_ｇ又はＴ_ｍに影響を及ぼさない（影響を及ぼす必要がない）ガラス及び繊維などの充填剤を含んでもよいことは言うまでもない。

Claims (8)

1. ３Ｄ印刷によって反射器を製造する方法であって、前記方法は、３Ｄ印刷可能材料のフィラメントを提供するステップと、印刷段階の間に前記３Ｄ印刷可能材料を印刷して、３Ｄ印刷された材料を含む反射器を提供するステップとを含み、前記３Ｄ印刷可能材料が粒子を更に含み、前記粒子がガラス及び雲母のうちの１つ以上を含み、前記粒子がコーティングを有し、前記コーティングが金属コーティング及び金属酸化物コーティングのうちの１つ以上を含み、前記粒子が、１０μｍ～２ｍｍの範囲から選択される最長寸法長を有する最長寸法を有し、前記粒子が、少なくとも１０のアスペクト比を有し、前記コーティングが光反射材料を含み、前記３Ｄ印刷可能材料が、光に対して透明なポリマー材料を含む、方法。
2. 前記粒子がフレーク状であり、２０μｍ～１ｍｍの範囲から選択される最長寸法長、及び少なくとも２０のアスペクト比を有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記粒子が、雲母フレーク及びガラスフレークのうちの１つ以上を含む、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記３Ｄ印刷可能材料が、前記３Ｄ印刷可能材料の総重量に対して、最大４０重量％の前記粒子を含む、請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法。
5. 前記３Ｄ印刷可能材料が、前記３Ｄ印刷可能材料の総重量に対して、１～５重量％の範囲の前記粒子を含む、請求項１乃至４の何れか一項に記載の方法。
6. 前記３Ｄ印刷可能材料が、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、及びこれらのうちの２つ以上のコポリマー、のうちの１つ以上を含む、請求項１乃至５の何れか一項に記載の方法。
7. 前記粒子が、銀又はアルミニウムでコーティングされた雲母又はガラスの粒子を含む、請求項１乃至６の何れか一項に記載の方法。
8. 前記方法が、前記印刷段階の間に、前記３Ｄ印刷可能材料を基材上に印刷するステップを含み、前記基材は、湾曲面、ファセット面、及び互いに対して角度をなすように構成された面、のうちの１つ以上を有する反射器の形状を有する、請求項１乃至７の何れか一項に記載の方法。

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