[發明專利]打印三維結構體的方法，控制打印頭和打印制品的方法

無效

• 申請號: 201380023608.X
• 申請日: 2013-04-29
• 公開（公告）號: CN104284770A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 約里斯·比斯克;理查德·凡·德·威力
• 申請（專利權）人: LUXEXCEL控股有限公司
• 主分類號: B29C67/00
• 分類號: B29C67/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 謝順星;張晶

技術領域

本發明有關打印三維結構體的方法。這種打印方法已經廣為人知。比如，國際專利申請WO?2010/091?888?A1公開了將光定向結構體打到基板上的方法，而這個光定向結構體是把大量幾乎透明材料做成的溶滴一個挨一個以及一個在另一個上面通過如噴墨打印到基板上的方式打印出來的。

背景技術

打印類似的結構體的打印頭由計算機程序控制。已知的計算機程序和打印頭控制僅集中在打印二維圖像上。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的目的在于提供打印三維結構體的方法，三維結構體的打印形狀可由數據包來定義，可以相對簡單有效地處理數據包，相對簡單有效地控制打印頭。而且，數據包要盡可能小，以限制需處理的數據總量。

(二)技術方案

本發明的目的通過以下打印三維結構體的步驟實現：第一步提供系統參數確定三維結構體的形狀；第二步將結構參數轉換成有著多個像素的強度圖像，以二維圖案分布并包含不同的強度；第三步根據強度圖像來控制打印頭，以打印三維結構體，處理特定像素時將打印頭移動到特定位置，沉積打印材料的至少一個溶滴。打印頭在特定位置沉積的溶滴數量及/或打印材料的數量由相應的像素強度決定。

這樣就有可能通過使用強度圖像以二維數據打印來描述三維結構體的形狀。這一方法的一個優勢是強度圖像能被以相對簡單有效的方式處理。而且，數據數量和CAD數據相比也有所減少，因此可優化與打印頭的交流并加快速度。這使整體打印時間有所減少，因此打印三維結構體的生產成本也有所下降。打印材料最好包括打印油墨，如用透明或半透明的打印油墨來打印具光導向結構的制品，如透鏡(凹的，凸的，菲涅爾透鏡)、棱鏡或光導體，或者打印幾乎任何固體制品的有色打印油墨。最佳的方案是，打印油墨包含UV固化液態單體，經固化變成聚合物。最好的是，將溶滴打印到基板上。基板可以是打印制品的一部分或者僅在打印過程作為支撐板，支撐沉積的溶滴。

根據本發明的優選實施方案，在第二步結構參數轉換成有著多個像素的著色強度圖像，包含多種顏色；在第三步根據著色強度圖像來控制打印頭，以打印三維結構體，打印頭在特定位置沉積的打印材料由相應的像素顏色決定。這一方法允許將打印材料每個像素的信息包含在強度圖像中。因此可以建立由不同打印材料組成的三維結構體，以相對有效的方式與打印頭交流。打印頭最好包含幾種打印油墨容器，每個裝有特定的打印材料。

根據本發明的優選實施方案，在第一步結構參數以CAD數據的形式提供，這樣本發明的方法就和常見的CAD軟件兼容。如果將本方法用于CAD軟件和打印頭之間的界面，則打印頭可直接和類似軟件連接。

根據本發明的一個優選實施方案，在第二步將結構參數轉化為著色強度圖像，每個像素代表在三維結構體的垂直投影的特定位置，而每個像素的顏色代表三維結構體在這個位置的光學和/或可視特性，每個像素的強度代表三維結構體在這個位置的高度。在本示例中，顏色數據包含三維結構體的光學和/或可視特性信息。這一方法允許以光導向結構建立三維結構體。印刷油墨包括透明或半透明的單體或聚合物，其中所述三維結構體的形式，例如一個透鏡(凸的，凹的或菲涅耳透鏡)、棱鏡、光導體或類似的材料。

根據本發明的一個優選實施方案，在第二步將結構參數轉換為著色強度圖像，以這樣的方式將代表UV光的像素的特定顏色來固化相應位置沉積的溶滴；在第三步打印頭將印刷材料的溶滴沉積在特定位置，光源固化沉積溶滴，光源發射代表UV光顏色的相應像素。這樣就有可能將打印頭的固化設備如UV?LED(發光二極管)的固化信息整合成強度圖像。更好的是，顏色代表UV光和光源的特定波長光譜，用特定波長光譜的光來固化沉積溶滴，相應的像素包含代表這一波長光譜的顏色。還可以想到，每個溶滴的固化時間根據相應像素的顏色來選擇。

根據本發明的一個優選實施方案，在第二步將結構參數轉換成著色強度圖像，另一特定像素顏色代表精加工材料，而這一方法包括第四步，打印頭將精加工材料的溶滴沉積在第三步打印的三維結構體的特定位置，相應的包含顏色的像素代表精加工層。這樣就有可能將后期處理步驟的信息整合到著色強度圖像上，這樣在后期處理步驟也可以通過著色強度圖像控制打印頭。