EP4478131A1 - Procédé de fabrication d'aiguilles lumineuses par réplication de micro-structures - Google Patents

Procédé de fabrication d'aiguilles lumineuses par réplication de micro-structures Download PDF

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EP4478131A1
EP4478131A1 EP23178673.2A EP23178673A EP4478131A1 EP 4478131 A1 EP4478131 A1 EP 4478131A1 EP 23178673 A EP23178673 A EP 23178673A EP 4478131 A1 EP4478131 A1 EP 4478131A1
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EP
European Patent Office
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micro
needle
structures
light guide
hand
Prior art date
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Pending
Application number
EP23178673.2A
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German (de)
English (en)
Inventor
Cyrille GERNEZ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Swatch Group Research and Development SA
Original Assignee
Swatch Group Research and Development SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Swatch Group Research and Development SA filed Critical Swatch Group Research and Development SA
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Priority to JP2024071445A priority patent/JP7758790B2/ja
Priority to US18/645,568 priority patent/US20240411270A1/en
Priority to CN202410752467.5A priority patent/CN119126526A/zh
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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B19/00—Indicating the time by visual means
    • G04B19/04—Hands; Discs with a single mark or the like
    • G04B19/042—Construction and manufacture of the hands; arrangements for increasing reading accuracy
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
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    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B19/00—Indicating the time by visual means
    • G04B19/30—Illumination of dials or hands
    • G04B19/32—Illumination of dials or hands by luminescent substances

Definitions

  • the invention relates to a method for manufacturing luminous watch hands.
  • the invention also relates to needles manufactured according to this method.
  • the invention relates to the field of manufacturing watch hands, and in particular luminous hands.
  • EP3845974 A1 And WO 2022/122199 A1 describe the principle of operation of fluorescently illuminated needles and methods of manufacturing such needles, the main components of which are a metal sheet, a low refractive index layer, the function of which is to optically isolate the metal surface, a medium index layer, the function of which is to guide the fluorescent light to the edges of the needle, and the deposition of fluorescent pigments which are excited by a remote primary source, for example an LED or the like.
  • the document WO 2022/122199 A1 describes more particularly a manufacturing process based on the deposition of different resins on a pre-cut metal sheet. This process is difficult to implement, because it is difficult to hold a liquid resin in an opening, here the pre-cutting of the metal sheet.
  • the use of a sacrificial film to close the opening all around the needle is also particularly delicate.
  • the attachment of the end of the needle must be cut beyond the resin which constitutes the light guide, to allow light extraction all around the needle. The attachment therefore remains visible.
  • the invention aims to develop an industrializable process for the manufacture of luminous needles.
  • the invention relates to a method for manufacturing luminous watch hands according to claim 1.
  • the invention also relates to needles produced according to this method.
  • the invention relates to the field of watch displays, and in particular watch hands, more particularly luminous hands.
  • the method according to the invention aims to manufacture watch hands, in particular watch hands, the edge of which can be illuminated by optical coupling of light in a light guide, so that the hand can be luminous.
  • this process aims to enable a monolithic assembly of a needle body, in particular metallic, of a system of optical guidance, means of coupling light into the optical guide and diffusing light outside the guide.
  • This process is based on the replication of micro-structures.
  • the method according to the invention is based on the assembly, in particular by gluing, of needle bodies with a previously cut light guide. More particularly, the needle bodies are superimposed on this light guide.
  • the light guide can be in the form of sheet or strip, and can serve as a transport substrate.
  • a strip of needle bodies can serve as a transport substrate.
  • the needle bodies may be manufactured in a conventional manner, well known to those skilled in the art, are similar to standard needles.
  • the light guide comprises more particularly and non-limitingly a thin, transparent, and as little diffusing as possible plastic support on which a resin is deposited and structured.
  • the plastic substrate can be made of different materials, for example and non-limitingly PET, TAC, PMMA and PC. PET and TAC offer very good optical/mechanical compromises.
  • the process of depositing and structuring the resin on the plastic substrate requires choosing a resin whose index is close to that of the plastic sheet. More particularly and not limited to, the structuring of the resin is done by UV-embossing, which can be translated as embossing under ultraviolet light, to create areas of coupling and extraction of light.
  • the glue used to assemble the plastic substrate and the needle body must be transparent, non-diffusing and have an optical index lower than that of the substrate.
  • a first group of operations 1000 concerns the manufacture of a light guide: either for the manufacture of unitary light guides 30, or for the manufacture of strips 35 of light guides.
  • a first operation 100 concerns the production of a master 1, which is a positive model of a micro-relief to be transferred to the light guides. More particularly and not limited to, this master 1 is made from a material such as PMMA or similar, which is machined with engraving means 110, which may be laser engraving means, in particular CO2 laser, picolaser or femtolaser, micro-milling means, or thermoengraving means, or similar.
  • engraving means 110 which may be laser engraving means, in particular CO2 laser, picolaser or femtolaser, micro-milling means, or thermoengraving means, or similar.
  • the relief of micro-structures for coupling and extracting light is created on this master 1, which will then be reproduced during a replication process. Different micro-structures are thus produced, some intended to couple/extract light, and others as alignment marks for subsequent stages of manufacturing.
  • a second operation 200 consists in producing a negative tool 2, such as a stamp, on the basis of the master 1, to print micro-structures; this negative tool 2 can in particular be made of nickel, or silicone, or any suitable material.
  • a substrate 20 made of plastic is provided, on which a suitable resin is deposited.
  • the substrate 20 can in particular and not limited to be made of PET or TAC, and for example of a thickness of 50 to 100 micrometers.
  • the replication of the micro-structures is carried out by reproducing the micro-structures created on the master 1 are reproduced on the plastic substrate 20, by means of this resin, under the action of the buffer 2 which makes it possible to print the micro-structures in the resin previously deposited on the plastic substrate 20, and thus to produce at least one raw light guide 30.
  • This replication can be done by UV-embossing, or by hot-embossing, i.e. hot stamping, or any similar process allowing precise reproduction of the details of the micro-structures.
  • This replication process can be done individually, in sheets (plate-to-plate or roll-to-plate depending on the manufacturing method), or in strips.
  • the UV-embossing process is particularly efficient because of the mechanical possibilities it offers, in particular the possibility of replicating structures 30 micrometers deep.
  • a raw light guide 30 in the case of unit production, or a strip of light guides 35, comprising a plurality of raw light guides 30, in the case of strip production.
  • a third operation 300 concerns the pre-cutting of the light guide: in order to be able to glue a light guide and a needle together, the raw light guide 30 must be cut at the location where the needle barrel will be placed. Without this, assembly would not be possible, since the needle barrel would prevent the entire surface of the needle from coming into contact.
  • This cutting is done with cutting means 310, in particular and not limited to a CO 2 laser, and must be aligned with the different micro-structures present on the raw light guide 30.
  • alignment marks have been previously placed on the master 1, and reproduced on the raw light guide 30 for this purpose.
  • a second group of operations 2000 comprises an operation for manufacturing a needle body 400, i.e. individually for the manufacture of a needle body 50, or in a strip according to a standard process with final cutting by stamping.
  • the separation of the needle bodies 50 can take place immediately after the needle body manufacturing operation 400, in a separation operation 500 using separation means 510, such as stamping means or other suitable cutting means.
  • a strip of needle bodies 55 can be kept until a subsequent separation in the process.
  • a third group of assembly operations 3000 comprises a gluing operation 600 for gluing the raw light guide 30, or the light guide strip 35, and/or the needle body 50, or the needle body strip 55, prior to assembly between the light guide and the needle body.
  • a glue 6 with an optical index lower than that of the light guide is chosen, which is deposited on the needle body and/or on the light guide, typically by dispensing means 610.
  • THE figures 1 , 3 to 5 illustrate the case where the gluing is carried out on the needle bodies, unitary 50 in figures 1 And 3 , or in strips of needle bodies 55 in figures 4 And 5 , the glued product is then respectively a glued needle body 68, or a glued needle body strip 685.
  • the figure 2 illustrates the case where the light guide is glued, this figure is a unitary light guide 30, which becomes a glued light guide 38 after the gluing operation 600.
  • This gluing operation 600 is followed, within the time limit set by the properties of the selected glue, by an assembly operation 700, during which the needle body is then optically aligned and placed against the light guide, before proceeding with the polymerization bonding.
  • a UV optical glue is chosen because of its rapid polymerization.
  • robotic handling means 710 are used, such as a robot coupled to optical recognition means to ensure the correct alignments. and positioning.
  • this assembly operation 700 we obtain a raw assembled needle 70, which remains to be finished.
  • the third group of operations 3000 can be carried out in a similar manner.
  • the assembly operation 700 is more delicate to implement in the case of the assembly of a strip of light guides 35 with a strip of needle bodies 55.
  • a fourth group of operations 4000 includes a final cutting operation 800, the purpose of which is to finish and release each light needle 80.
  • This final cutting operation 800 is notably carried out by laser cutting means such as those already mentioned, notably by femtolaser which gives good results on PET, or cutting by a CO2 laser, or others.
  • the light guide can finally be cut to release the hand.
  • the cutting is preferably done approximately 0.1 mm wider than the nominal width of the hand, in order to allow the light to escape around the hand and towards the wearer of the watch, thanks to the extraction micro-structures provided for this purpose.
  • the process described above details the manufacture of needles that will be illuminated around their perimeter. We can also imagine in the case of skeleton needles that the illumination is done through the openings of the needle, or both.
  • the illumination design is not limited to the entire perimeter and depending on the position of the extractors and the final cut can be on one side only, or only on the tip of the needle for example.
  • the method may include pre-cutting the needles into a strip.
  • the cutting is made approximately 0.1 mm less wide than the nominal width of the assembled raw needle 70 in order to let the light escape around the needle towards the wearer of the watch thanks to the extraction micro-structures provided for this purpose.
  • the light guide can be manufactured in strip form, in the form of a light guide strip 35, and the light guide cut/secured.
  • glue with an optical index lower than that of the light guide is deposited on the light guide (alternately on the needle body), typically by dispensing.
  • the light guide is then optically aligned and placed against the needle body to polymerize the glue.
  • the needles can finally be cut into strips, to release the assembled needle.
  • the cutting is advantageously done by laser or by stamp.
  • the micro-structures are sufficient to exploit the luminescence which comes from an external light source such as a LED 90, or LEDs 90, the light of which “enters” an input light guide 70 of the light needle 80 under the needle head and “exits” at the level of the micro-structures of the light guide 30 which are arranged all along the needle.
  • an external light source such as a LED 90, or LEDs 90
  • Figures 6 and 7 illustrate examples of light needles, each of which transmits the light emitted by three LEDs arranged in a triangle, and where a light coupling zone concerns the input light guide 70, which is either of revolution as in the figure 6 or punctual as on the figure 7 , a peripheral zone is that of the extraction of light by the micro-structures of the light guide 30 all along the needle, and at its end, slightly projecting relative to the needle body 50. This makes it possible to ensure luminous continuity, even if some of the light extraction structures are cut or removed, depending on the precision of the cutting alignment.
  • the light guide is advantageously a combination of a plastic substrate 20 (support) with a resin in which the different micro-structures are printed, in particular by the preferred method of UV-embossing, which gives very good results, even if hot-embossing of the micro-structures directly in the substrate 20 is also conceivable.
  • Both the substrate and the resin must be as transparent as possible to avoid light loss.
  • the choice of using "clear" materials is advantageous because they are accessible at the desired thicknesses. A priori, one could consider having colored materials (for example fluorescent) while remaining transparent.
  • the refractive index of the glue that assembles the guide to the needle must be as low as possible than that of the substrate, to optically isolate the guide. It is not necessary to insert particles, of any kind, into the light guide.

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Abstract

Procédé de fabrication d'aiguille lumineuse (80) d'horlogerie, selon lequel on fabrique séparément, d'une part dans un premier groupe d'opérations (1000) au moins un guide de lumière (30) ou une bande de guides de lumière (35) par réplication de microstructures réalisées initialement sur un master (1), et d'autre part dans un deuxième groupe d'opérations (2000) au moins un corps d'aiguille (50) ou une bande de corps d'aiguille (55), qu'on assemble avec ledit au moins un guide de lumière (30) ou ladite bande de guides de lumière (35) par une opération de collage (600) et une opération d'assemblage (700), avant de terminer ladite aiguille lumineuse (80) par une opération de découpe finale (800).

Description

    Domaine technique de l'invention
  • L'invention concerne un procédé de fabrication d'aiguilles lumineuses d'horlogerie.
  • L'invention concerne encore des aiguilles fabriquées selon ce procédé.
  • L'invention concerne le domaine de la fabrication des aiguilles d'horlogerie, et en particulier des aiguilles lumineuses.
    • Arrière-plan technologique
  • Les documents EP3845974 A1 et WO 2022/122199 A1 décrivent le principe de fonctionnement d'aiguilles illuminées par fluorescence et des méthodes de fabrication de telles aiguilles, dont les composants principaux sont une tôle métallique, une couche à faible indice de réfraction, dont la fonction est d'isoler optiquement la surface métallique, une couche à indice moyen, dont la fonction est de guider la lumière fluorescente vers les bords de l'aiguille, et le dépôt de pigments fluorescents qui sont excités par une source primaire à distance, par exemple une LED ou similaire.
  • Le document WO 2022/122199 A1 décrit plus particulièrement un procédé de fabrication basé sur le dépôt de différentes résines sur une tôle métallique prédécoupée. Ce procédé est difficile à mettre en oeuvre, car il s'avère difficile de faire tenir une résine liquide dans une ouverture, ici la prédécoupe de la tôle métallique. L'utilisation d'un film sacrificiel pour fermer l'ouverture tout autour de l'aiguille est elle aussi particulièrement délicate. De plus, avec un tel procédé, l'attache du bout de l'aiguille doit être coupée au-delà de la résine qui constitue le guide de lumière, pour permettre une extraction lumineuse tout autour de l'aiguille. L'attache reste donc visible.
    • Résumé de l'invention
  • L'invention se propose de mettre au point un procédé industrialisable pour la fabrication d'aiguilles lumineuses.
  • A cet effet, l'invention concerne un procédé de fabrication d'aiguilles lumineuses d'horlogerie selon la revendication 1.
  • L'invention concerne encore des aiguilles réalisées selon ce procédé.
  • L'invention concerne le domaine de l'affichage d'horlogerie, et en particulier des aiguilles de montres, plus particulièrement des aiguilles lumineuses.
    • Brève description des figures
  • Les buts, avantages et caractéristiques seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre et aux dessins annexés où :
    • les figures 1 à 5 illustrent, de façon schématisée, les étapes du procédé selon l'invention, dans plusieurs variantes de séquences, dans lequel procédé sont menés en parallèle un premier groupe d'opérations pour la fabrication d'un guide de lumière, et un deuxième groupe d'opérations pour la fabrication de corps d'aiguille, avant de voir se succéder un troisième groupe d'opérations d'assemblage puis un quatrième groupe d'opérations de finition :
      • ∘ la figure 1 concerne la fabrication unitaire de guides de lumière, et la fabrication unitaire de corps d'aiguille, et un encollage du corps d'aiguille lors du troisième groupe d'opérations d'assemblage ;
      • ∘ la figure 2 concerne la fabrication unitaire de guides de lumière, et la fabrication unitaire de corps d'aiguille, et un encollage du guide de lumière lors du troisième groupe d'opérations d'assemblage ;
      • ∘ la figure 3 concerne la fabrication en bande de guides de lumière, et la fabrication unitaire de corps d'aiguille, et un encollage du corps d'aiguille lors du troisième groupe d'opérations d'assemblage ;
      • ∘ la figure 4 concerne la fabrication en bande de guides de lumière, et la fabrication unitaire de corps d'aiguille, et un encollage du corps d'aiguille lors du troisième groupe d'opérations d'assemblage ;
      • ∘ la figure 5 concerne la fabrication en bande de guides de lumière, et la fabrication en bande de corps d'aiguille, et un encollage du corps d'aiguille lors du troisième groupe d'opérations d'assemblage ;
    • les figures 6 et 7 représentent, de façon schématisée et en plan, deux exemples d'aiguilles lumineuses réalisées selon l'invention, en couplage avec des groupes de trois LEDs chacune.
    Description détaillée de l'invention
  • Le procédé selon l'invention vise à fabriquer des aiguilles d'horlogerie, notamment de montre, dont le bord puisse être illuminé par couplage optique de la lumière dans un guide de lumière, de façon à ce que l'aiguille puisse être lumineuse.
  • En particulier, ce procédé s'attache à permettre un assemblage monolithique d'un corps d'aiguille, notamment métallique, d'un système de guidage optique, de moyens de couplage de la lumière dans le guide optique et de diffusion de la lumière en dehors du guide.
  • L'invention utilise notamment les techniques décrites dans le document EP3845974A1 , incorporé ici par référence.
  • Ce procédé s'appuie sur la réplication de micro-structures.
  • Le procédé selon l'invention est basé sur l'assemblage, notamment par collage, de corps d'aiguilles avec un guide de lumière préalablement découpé. Plus particulièrement les corps d'aiguilles sont superposés à ce guide de lumière.
  • Le guide de lumière peut être sous la forme de feuille ou de bande, et peut servir de substrat de transport.
  • De façon similaire, une bande de corps d'aiguilles peut servir de substrat de transport.
  • Les corps d'aiguilles peuvent être fabriquées de manière conventionnelle, bien connue de l'homme du métier, sont similaires aux aiguilles standard.
  • Le guide de lumière comporte plus particulièrement et non limitativement un support en plastique mince, transparent, et le moins diffusant possible sur lequel on dépose et structure une résine. Le substrat plastique peut être réalisé en différents matériaux, par exemple et non limitativement PET, TAC, PMMA et PC. Le PET et le TAC offrent de très bons compromis optique/mécanique.
  • Le procédé de dépôt et structuration de la résine sur le substrat plastique nécessite de choisir une résine dont l'indice est proche de celui de la feuille plastique. Plus particulièrement et non limitativement, la structuration de la résine se fait par UV-embossing, qu'on peut traduire par gaufrage sous ultra-violets, pour créer des zones de couplage et d'extraction de la lumière.
  • La colle qui sert pour assembler le substrat plastique et le corps d'aiguille doit être transparente, non diffusante et avoir un indice optique inférieur à celui du substrat.
  • Le procédé comporte différentes opérations, dont l'ordre chronologique peut différer, comme exposé ci-après.
  • Des opérations en parallèle concernent la fabrication des guides de lumière d'une part, et des corps d'aiguille d'autre part.
  • Un premier groupe d'opérations 1000 concerne la fabrication d'un guide de lumière : soit pour la fabrication de guides de lumière unitaires 30, soit pour la fabrication de bandes 35 de guides de lumière.
  • Dans un cas comme dans l'autre, une première opération 100 concerne la réalisation d'un master 1, qui est un modèle positif d'un micro-relief à reporter sur les guides de lumière. Plus particulièrement et non limitativement, ce master 1 est issu d'un matériau tel que le PMMA ou similaire, qu'on usine avec des moyens de gravure 110, qui peuvent être des moyens de gravure laser, notamment laser CO2, picolaser ou femtolaser, des moyens de micro-fraisage, ou des moyens de thermogravure, ou similaires. On crée sur ce master 1 le relief de micro-structures de couplage et d'extraction de la lumière, qui seront ensuite reproduites lors d'un procédé de réplication. Différentes micro-structures sont ainsi réalisées, certaines prévues pour coupler/extraire la lumière, et d'autres comme marques d'alignement pour des étapes ultérieures de la fabrication.
  • Une deuxième opération 200 consiste à réaliser un outil négatif 2, tel qu'un tampon, sur la base du master 1, pour imprimer des micro-structures ; cet outil négatif 2 peut notamment être réalisé en nickel, ou en silicone, ou tout matériau approprié. On se munit d'un substrat 20 en matière plastique, sur lequel on dépose une résine adéquate. Le substrat 20 peut notamment et non limitativement être en PET ou TAC, et par exemple d'une épaisseur de 50 à 100 micromètres. La réplication des micro-structures est réalisée par la reproduction des micro-structures créées sur le master 1 sont reproduites sur le substrat 20 plastique, par l'intermédiaire de cette résine, sous l'action du tampon 2 qui permet d'imprimer les micro-structures dans la résine préalablement déposée sur le substrat plastique 20, et ainsi de réaliser au moins un guide de lumière brut 30. Cette réplication peut être faite par UV-embossing, ou encore par hot-embossing c'est-à-dire matriçage à chaud, ou tout procédé similaire permettant une reproduction précise des détails des micro-structures. Ce procédé de réplication peut se faire en unitaire, en feuille (plate-to-plate ou roll-to-plate selon la méthode fabrication), ou encore en bande. Le procédé d'UV-embossing est particulièrement performant en raison des possibilités mécaniques qu'il offre, notamment la possibilité de répliquer des structures de 30 micromètres de profondeur. En sortie de cette deuxième opération on obtient, soit un guide de lumière brut 30 en cas de fabrication unitaire, soit une bande de guides de lumière 35, comportant une pluralité de guides de lumière bruts 30, en cas de fabrication en bande.
  • Une troisième opération 300 concerne la prédécoupe du guide de lumière : afin de pouvoir y coller ensemble un guide de lumière et une aiguille, il faut découper le guide de lumière brut 30 à l'endroit où sera placé le canon de l'aiguille. Sans cela, un assemblage ne serait pas possible, puisque le canon d'aiguille empêcherait de mettre en contact toute la surface de l'aiguille. Cette découpe se fait avec des moyens de découpe 310, notamment et non limitativement un laser CO2, et doit être alignée avec les différentes micro-structures présentes sur le guide de lumière brut 30. De préférence, des marques d'alignement ont préalablement été placées sur le master 1, et reproduites sur le guide de lumière brut 30 à cet effet.
  • Dans le cas d'une fabrication en bande d'une bande de guides de lumière 35, il est possible de séparer par découpe chaque guide de lumière brut avant, pendant, ou après cette troisième opération 300 de découpe.
  • Parallèlement à ce premier groupe d'opérations 1000 relatif à la fabrication d'un guide de lumière, un deuxième groupe d'opérations 2000 comporte une opération de fabrication de corps d'aiguille 400, soit unitairement pour la fabrication d'un corps d'aiguille 50, soit en bande selon un procédé standard avec découpe finale par étampage. En cas de fabrication en bande, la séparation des corps d'aiguilles 50 peut intervenir immédiatement après l'opération de fabrication de corps d'aiguille 400, dans une opération de séparation 500 à l'aide de moyens de séparation 510, tels que des moyens d'étampage ou d'autres moyens de découpe adéquats. Dans une variante, on peut conserver une bande de corps d'aiguilles 55 jusqu'à une séparation ultérieure dans le process.
  • Un troisième groupe d'opérations d'assemblage 3000 comporte une opération d'encollage 600 pour l'encollage du guide de lumière brut 30, ou de la bande de guides de lumière 35, ou/et du corps d'aiguille 50, ou de la bande de corps d'aiguilles 55, préalable à l'assemblage entre guide de lumière et corps d'aiguille. A cet effet, on choisit une colle 6 à indice optique inférieur à celui du guide de lumière, qu'on dépose sur le corps d'aiguille ou/et sur le guide de lumière, typiquement par des moyens de dispense 610.
  • Les figures 1, 3 à 5 illustrent le cas où l'encollage est réalisé sur les corps d'aiguilles, unitaires 50 en figures 1 et 3, ou en bandes de corps d'aiguilles 55 en figures 4 et 5, le produit encollé est alors respectivement un corps d'aiguille encollé 68, ou une bande de corps d'aiguille encollée 685. La figure 2 illustre le cas où le guide de lumière est encollé, il s'agit sur cette figure d'un guide de lumière unitaire 30, qui devient un guide de lumière encollé 38 après l'opération d'encollage 600.
  • Cette opération d'encollage 600 est suivie, dans le délai imparti par les propriétés de la colle choisie, par une opération d'assemblage 700, lors de laquelle le corps d'aiguille est ensuite aligné optiquement et placé contre le guide de lumière, avant de procéder au collage par polymérisation. Plus particulièrement et non limitativement, on choisit une colle optique UV en raison de sa rapidité de polymérisation. Avantageusement on met en oeuvre des moyens de manipulation robotisés 710, tels qu'un robot couplé à des moyens de reconnaissance optiques pour assurer les bons alignements et positionnements. En sortie de cette opération d'assemblage 700 on obtient une aiguille brute assemblée 70, qu'il reste à finir.
  • En cas de fabrication en bande, qu'il s'agisse d'une bande de guides de lumière 35 et/ou d'une bande de corps d'aiguilles 55, le troisième groupe d'opérations 3000 peut être mené de façon similaire. Toutefois l'opération d'assemblage 700 est plus délicate à mettre en oeuvre dans le cas de l'assemblage d'une bande de guides de lumière 35 avec une bande de corps d'aiguilles 55.
  • Un quatrième groupe d'opérations 4000 comporte une opération de découpe finale 800, qui a pour but de terminer et libérer chaque aiguille lumineuse 80. Cette opération de découpe finale 800 est notamment réalisée par des moyens de découpe laser tels que déjà évoqués, notamment par femtolaser qui donne de bons résultats sur du PET, ou la découpe par un laser CO2, ou autres.
  • Dans le cas d'une fabrication unitaire, lors de cette opération de découpe finale 800, le guide de lumière peut enfin être découpé pour libérer l'aiguille. La découpe se fait de préférence environ 0.1 mm plus large que la largeur nominale de l'aiguille, afin de laisser s'échapper la lumière autour de l'aiguille et vers le porteur de la montre, grâce aux micro-structures d'extraction prévues à cet effet.
  • Le procédé décrit ci-dessus détaille la fabrication d'aiguilles qui seront illuminées sur leur pourtour. On peut aussi imaginer dans le cas d'aiguilles squelettes que l'illumination se fasse au travers des ouvertures de l'aiguille, ou les deux. Le design d'illumination n'est pas limité à tout le pourtour et en fonction de la position des extracteurs et de la découpe finale peut être sur un seul côté, ou seulement sur le bout d'aiguille par exemple.
  • On peut mettre en oeuvre un procédé alternatif, comportant des étapes similaires, mais dans un ordre différent. Notamment le procédé peut inclure une prédécoupe des aiguilles en bande. Avantageusement, la découpe se fait environ 0.1 mm moins large que la largeur nominale de l'aiguille brute assemblée 70 afin de laisser s'échapper la lumière autour de l'aiguille vers le porteur de la montre grâce aux micro-structures d'extraction prévues à cet effet. En parallèle on peut réaliser la fabrication du guide de lumière en bande, sous forme d'une bande de guide de lumière 35, et découpe/solidarisation du guide de lumière. Lors de l'opération d'assemblage entre corps d'aiguille et guide de lumière, on dépose de la colle à indice optique inférieur à celui du guide de lumière sur le guide de lumière (alternativement sur le corps d'aiguille), typiquement par dispense. Le guide de lumière est ensuite aligné optiquement et placé contre le corps d'aiguille pour polymériser la colle. Lors de l'opération de découpe finale, on peut enfin découper les aiguilles en bande, pour libérer l'aiguille assemblée. La découpe se fait avantageusement par laser ou par étampe.
  • En somme, les micro-structures suffisent à exploiter la luminescence qui provient d'une source de lumière externe telle qu'une LED 90, ou des LEDs 90, dont la lumière « rentre » dans un guide de lumière d'entrée 70 de l'aiguille lumineuse 80 sous la tête d'aiguille et « sort » au niveau des micro-structures du guide de lumière 30 qui sont disposées tout au long de l'aiguille. Les figures 6 et 7 illustrent des exemples d'aiguilles lumineuses, qui transmettent chacune la lumière émise par trois LEDs disposées en triangle, et où une zone de couplage de la lumière concerne le guide de lumière d'entrée 70, qui est, soit de révolution comme sur la figure 6 ou ponctuel comme sur la figure 7, une zone périphérique est celle de l'extraction de la lumière par les micro-structures du guide de lumière 30 tout le long de l'aiguille, et à son extrémité, en léger débord par rapport au corps d'aiguille 50. Cela permet d'assurer une continuité lumineuse, même si certaines des structures d'extraction de la lumière viennent à être découpées ou supprimées, en function de la précision d'alignement de découpe.
  • Concernant les matières, le guide de lumière est avantageusement une combinaison d'un substrat plastique 20 (support) avec une résine dans laquelle on vient imprimer les différentes micro-structures, en particulier par la méthode préférée d'UV-embossing, qui donne de très bons résultats, même si une impression à chaud (hot-embossing) des micro-structures directement dans le substrat 20 est aussi envisageable.
  • Le substrat autant que la résine doivent être le plus transparents possible pour éviter les pertes de lumières. Le choix d'utilisation de matières « claires » est avantageux car elles sont accessibles aux épaisseurs souhaitées. A priori, on pourrait envisager d'avoir des matières colorées (par exemple fluo) tout en restant transparentes. Il est par contre indispensable que les indices de réfraction des deux matériaux soient les plus proches possibles. L'indice de réfraction de la colle qui assemble le guide à l'aiguille doit être le plus possible inférieure à celui du substrat, pour isoler optiquement le guide. Il n'est pas nécessaire d'insérer de particules, de quelque sorte que ce soit, dans le guide de lumière.

Claims (10)

  1. Procédé de fabrication d'aiguille lumineuse (80) d'horlogerie, caractérisé en ce qu'on fabrique séparément, d'une part dans un premier groupe d'opérations (1000) au moins un guide de lumière (30) ou une bande de guides de lumière (35) par réplication de micro-structures réalisées initialement sur un master (1), et d'autre part dans un deuxième groupe d'opérations (2000) au moins un corps d'aiguille (50) ou une bande de corps d'aiguille (55), qu'on assemble avec ledit au moins un guide de lumière (30) ou ladite bande de guides de lumière (35) par une opération de collage (600) et une opération d'assemblage (700), avant de terminer ladite aiguille lumineuse (80) par une opération de découpe finale (800).
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans ledit premier groupe d'opérations (1000), dans une première opération (100) on réalise avec des moyens de gravure (110) ledit master (1), qui est un modèle positif d'un micro-relief à reporter sur ledit au moins un guide de lumière (30) ou ladite bande de guides de lumière (35), ledit micro-relief comportant des micro-structures, les unes prévues pour le couplage et l'extraction de la lumière, et les autres comme marques d'alignement pour d'autres étapes de fabrication.
  3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans ledit premier groupe d'opérations (1000), dans une deuxième opération (200) on réalise un outil négatif (2) sur la base dudit master (1), pour imprimer des micro-structures, on se munit d'un substrat (20) en matière plastique, sur lequel on dépose une résine, et on réplique des micro-structures par la reproduction des micro-structures créées sur ledit master (1) sur ledit substrat (20) plastique, par l'intermédiaire de ladite résine, sous l'action dudit outil négatif (2) qui permet d'imprimer lesdites micro-structures dans ladite résine préalablement déposée sur ledit substrat plastique (20) pour réaliser au moins un guide de lumière brut (30) ou une bande de guides de lumière (35).
  4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on choisit ledit substrat (20) en PET ou TAC, avec une épaisseur de 50 à 100 micromètres.
  5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'on effectue ladite réplication desdites micro-structures par UV-embossing ou par hot-embossing.
  6. Procédé selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'après ladite deuxième opération (200), dans une troisième opération (300) on effectue la prédécoupe du guide de lumière brut à l'endroit où doit être placé le canon de l'aiguille, avec des moyens de découpe (310) ou un laser CO2, et on l'aligne avec lesdites marques d'alignement présentes sur le guide de lumière brut.
  7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lors de ladite opération de découpe finale (800) on termine et libère chaque dite aiguille lumineuse (80), avec des moyens de découpe laser, et on effectue la découpe environ 0.1 mm plus large que la largeur nominale de l'aiguille, afin de laisser s'échapper la lumière autour de l'aiguille et vers le porteur de la montre, grâce auxdites micro-structures d'extraction prévues à cet effet.
  8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on met en oeuvre ledit procédé la fabrication d'une aiguille à illuminer sur son pourtour, sur lequel on réplique lesdites micro-structures.
  9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on met en oeuvre ledit procédé la fabrication d'une aiguille squelette à illuminer au moins au travers des ouvertures de ladite aiguille.
  10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'on met en oeuvre ledit procédé la fabrication d'une aiguille à illuminer d'un seul côté, ou seulement sur le bout d'aiguille.
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