CN107073927A - 丝网印刷装置和方法 - Google Patents

Abstract

本文公开了用于在衬底的表面上进行丝网印刷的刮板装置、方法和系统，所述衬底包括所述公开的刮板装置和加框丝网。本文还公开了用于丝网印刷3D衬底的方法，所述方法包括产生2D测试加框丝网。本文还公开了用于预测印刷在3D衬底上的图像的失真的方法。

Description

丝网印刷装置和方法

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119要求2014年8月1日提交的临时申请序列号62/032156、2014年8月1日提交的美国临时申请序列号62/032138以及2014年8月1日提交的美国临时申请序列号62/032125的优先权的权益，所述申请的内容被当做依据并通过引用以其全文结合在此。

技术领域

本公开总体上涉及用于在平坦衬底三维衬底上印刷图案的方法和装置，并且更具体地涉及丝网印刷方法和用于在具有平坦表面的衬底上印刷的装置，或者一个或多个弯曲表面以及当印刷在具有一个或多个弯曲表面的3D衬底上时用于计算和调节2D图案的潜在失真的方法。

背景技术

三维(3D)丝网印刷在各种行业中被广泛使用，例如，用于在圆形容器(如，瓶子和罐子)上印刷。到目前为止，3D丝网印刷通常局限于具有较小曲率半径(例如，小于约500mm)和/或单个曲率轴的衬底。对于大部分而言，3D印刷还局限于在半圆形或抛物线形衬底的外部或凸表面上以及具有圆形或椭圆形横截面的圆柱形衬底上印刷。这些衬底通常可以包括玻璃(例如，瓶子、杯子、眼镜等)、塑料(例如，容器等)和/或金属(例如，罐子、铸件等)。

在较大型、较大半径和/或多半径三维衬底上进行丝网印刷的能力与各种行业(如，汽车行业)日益相关。虽然衬底仍是平坦的，但通常可以印刷较大型的3D衬底，接着使所述衬底成形以获得3D形状，例如，通过在升高温度下软化玻璃或塑料衬底等。然而，由于印刷介质与使衬底在印刷后成形的必要条件是热不兼容的，因此对在较大型的3D衬底的弯曲表面上进行印刷的需求日益增长。在玻璃衬底情况中尤其如此，在成形工艺过程中，所述玻璃衬底可以被加热到相对较高的形成或软化温度。

目前用于装饰3D衬底的表面的方法包括对表面的一部分进行掩模，并且对所述衬底进行喷涂以产生图像，然而，这种方法可能是昂贵的和/或耗时的，并且通常不提供合适的图像分辨率。已经试图在较大型的弯曲表面上进行丝网印刷和喷墨印刷，但是具有各种缺点、困难和/或限制。

例如，出于维持“非接触”距离或衬底与丝网网格之间的间隙的目的，3D印刷设备与二维(2D)印刷设备相比通常包括一个或多个额外的移动部分。2D平坦丝网印刷工艺总体上维持恒定的非接触距离，所述非接触距离取决于印刷应用在从约1mm至约10mm的范围内。3D印刷设备常规地通过将衬底铰接在丝网下方或者将丝网铰接在固定衬底之上或其周围来补偿非接触可变性。在一些实例中，这种设备与2D印刷工艺相比可以获得附加移动部分。

还可以使用具有挠性侧面的丝网框架，从而使得框架和网格在印刷过程中可以在某种程度上符合弯曲衬底的轮廓。还可以使用预成形以便匹配给定衬底的曲率的丝网框架。还可以将用于对丝网网格施加张力和释放张力的设备附接到丝网框架，以允许网格在印刷工艺过程中符合或弯曲。然而，丝网框架和/或印刷机器的这些附加部件和/或特征可能会增添3D印刷工艺的复杂性和/或费用，因为印刷机器和/或它们的各个部件经常必须定制设计以便实现各自期望的特征。此外，这种3D丝网印刷方法可以仅用于凸面或凹面印刷(而非二者)，并且仅用于具有单个曲率半径的衬底。

相应地，提供用于丝网印刷3D衬底的方法和装置将是有利的，其可以利用更少的移动部分、以更低的成本和/或利用更低的复杂性来进行操作。此外，提供用于在多种衬底形状(如，凹衬底和/或凸衬底，和/或具有复曲率(例如，多个半径的曲率)的衬底)上进行印刷的方法和装置也将是有利的。此外，为了减少制造成本和/或定制印刷设备和/或其部件的需要，提供可以至少部分地结合现有部件起作用以印刷传统的(例如，2D)衬底的装置可能是有利的。

此外，2D或3D丝网印刷设备可以采用一个或多个刮板以向丝网施加压力，由此迫使印刷介质的至少一部分穿过丝网到达衬底上。然而，定制加工经常用于获取所期望的刮板刀片轮廓，尤其在3D衬底的情况下，其可能增加处理成本和复杂性。相应地，提供用于在2D和3D表面二者上进行印刷的刮板装置也将是有利的，其可以简单地生产而无需特殊加工。

此外，用于2D和3D丝网印刷的刮板经常是不足以可互换的，例如，3D刮板无法用于在平坦表面上充分地印刷，而2D刮板无法用于在弯曲表面上充分地印刷。例如，用于在3D弯曲表面上印刷的刮板可以具有被成形为特别地适应弯曲表面的刀片，并且因此无法可互换地用于在平坦表面上印刷。此外，在印刷操作过程中，可能在丝网底面上积累少量印刷介质。期望利用刮板通过丝网的清洁印刷功能除去此油墨，将其压在搁置于平坦(2D)表面上的纸张上以除去丝网底面上的任何印刷介质。因此，期望提供一种可以在2D和3D表面上可互换地印刷的刮板，例如，在同一印刷操作内既可以在弯曲的3D衬底表面上印刷又可以执行2D清洁印刷功能。

因此，将期望利用2D工艺和设备(比如，基本上为平面的2D加框丝网)来印刷3D衬底。然而，如印刷在2D平坦表面上的期望图像可以基本上不同于如印刷在3D表面上的图像。由于3D表面的曲率，所述图像的位置和/或大小可能会失真。因此，目前使用2D加框丝网来印刷3D衬底的方法可以采用软件，所述软件用于从展示3D弯曲表面上的图像的图中“展开”2D图像。一旦展开，所述2D图像就用于制作2D加框丝网。然而，软件程序和算法的差异可能产生不同的结果而且并不总是能成功，因此在一些情况下，在产生正确的无失真3D图像之前需要多次迭代。

此外，如以上所讨论的，由于在仍是平坦的情况下经常印刷较大型的3D衬底，因此可以将展开的2D图像印刷在平坦表面上，所述平坦表面在此后被成形以获得所期望的曲率。到目前为止，将2D图像印刷在弯曲表面上仍不能令人满意，因为基于投影图而简单地提取2D图像对于在弯曲衬底上印刷而言通常是不可行的。当在3D衬底上印刷时，不是通过对图像的简单展开而得到的各种处理参数可以影响图像失真。例如，衬底曲率和/或大小、丝网与衬底之间的非接触距离、丝网的网格数、丝网张力、印刷压力和/或角度、涂敷器的类型和/或尺寸、和/或印刷介质的流变性都可以影响如印刷在3D衬底上的最终图像。换句话说，丝网本身、所使用的材料以及印刷参数可以使图像失真超出针对2D到3D转换所预测的失真。

目前用于处理图像失真的方法因此包括若干步骤，包括投射3D图像、展开部件以产生2D图像、将2D图像印刷在2D衬底上以及随后使2D衬底成形为3D衬底。这些方法可能复杂且耗时，并且就准确性和速度而言还可能无法令人满意。可能还需要使用这些方法进行若干次迭代直到获得准确印刷的3D衬底。相应地，提供处理和校正印刷失真的方法将是有利的，所述方法更快和/或更准确，并且在印刷过程中处理可能进一步使图像失真的处理参数。因此，将期望使用2D工艺和设备(比如，基本上为平面的2D加框丝网)来印刷3D衬底。然而，如印刷在2D平坦表面上的期望图像可以基本上不同于如印刷在3D表面上的图像。由于3D表面的曲率，所述图像的位置和/或大小可能会失真。因此，目前使用2D加框丝网来印刷3D衬底的方法可以采用软件，所述软件用于从展示3D弯曲表面上的图像的图中“展开”2D图像。一旦展开，所述2D图像就用于制作2D加框丝网。然而，软件程序和算法的差异可能产生不同的结果而且并不总是能成功，因此在一些情况下，在产生正确的无失真3D图像之前需要多次迭代。

此外，如以上所讨论的，由于在仍是平坦的情况下经常印刷较大型的3D衬底，因此可以将展开的2D图像印刷在平坦表面上，所述平坦表面此后被成形以获得所期望的曲率。到目前为止，将2D图像印刷在弯曲表面上仍不能令人满意，因为基于投影图而简单地提取2D图像对于在弯曲衬底上印刷而言通常是不可行的。当在3D衬底上印刷时，不是通过对图像的简单展开而得到的各种处理参数可以影响图像失真。例如，衬底曲率和/或大小、丝网与衬底之间的非接触距离、丝网的网格数、丝网张力、印刷压力和/或角度、涂敷器的类型和/或尺寸、和/或印刷介质的流变性都可以影响如印刷在3D衬底上的最终图像。换句话说，丝网本身、所使用的材料以及印刷参数可以使图像失真超出针对2D到3D转换所预测的失真。

目前用于处理图像失真的方法因此包括若干步骤，包括投射3D图像、展开部件以产生2D图像、将2D图像印刷在2D衬底上以及随后使2D衬底成形为3D衬底。这些方法可能复杂且耗时，并且就准确性和速度而言还可能无法令人满意。可能还需要使用这些方法进行若干次迭代直到获得准确印刷的3D衬底。相应地，提供处理和校正印刷失真的方法将是有利的，所述方法更快和/或更准确，并且在印刷过程中处理可能进一步使图像失真的处理参数。

发明内容

本公开的一个方面涉及刮板装置的各实施例，所述刮板装置包括：刮板刀片；多个保持器，所述多个保持器沿所述刮板刀片的长度间隔开，并且耦合到所述刮板刀片；至少一个支撑条，所述至少一个支撑条耦合到所述多个保持器，并且沿所述刮板刀片的所述长度延伸；以及致动机构，所述致动机构用于在与印刷行程方向基本上垂直的方向上向所述刮板刀片施加力。根据各个实施例，所述至少一个支撑条包括两个相对的端表面以及两个相对的支撑表面，所述相对的支撑表面基本上垂直于所述力方向。本文还公开了用于在衬底的表面上进行丝网印刷的系统，所述衬底包括所述刮板装置和加框丝网。

本公开进一步涉及用于在衬底的表面上进行丝网印刷的方法，所述方法包括：将所述衬底定位在加框丝网装置附近，所述加框丝网装置包括：具有周边的框架，所述框架在所述周边内界定了具有给定表面区域的区域；以及丝网，所述丝网附接到所述框架并且延伸跨过所述表面区域的至少一部分；将液体印刷介质涂敷到所述丝网上；以及使用本文所公开的刮板装置向所述丝网施加压力以迫使所述液体印刷介质穿过所述丝网的至少一部分。

本公开的另一方面还涉及用于预测印刷在三维衬底上的图像的失真的方法，所述方法包括：产生二维测试加框丝网，所述二维测试加框丝网包括具有至少一个可测量特征的重复测试图案；预测所述多个可测量特征在三维测试衬底的表面上的位置；印刷具有所述重复测试图案的所述三维测试衬底的所述表面；测量如印刷在所述表面上的所述多个可测量特征的位置；以及通过将如印刷在所述表面上的所述多个可测量特征的位置与其预测位置进行比较来计算位移值。

根据各个实施例，所述二维测试加框丝网与所述二维加框丝网在形状和大小上基本上相同。在其他实施例中，第一框架和第二框架以及第一丝网和第二丝网分别由基本上相同的材料构造。根据进一步的实施例，使用基本上相同的印刷工艺来印刷重复测试图案和经修改的生产图案。在又进一步的实施例中，三维测试衬底与三维衬底在形状、大小和曲率上基本上相同。

本公开的附加特征和优点将在以下详细描述中予以阐明，并且将部分地将从所述描述中对本领域技术人员而言变得容易明显或通过实践本文所描述的方法而被认知，包括以下详细描述、权利要求书以及附图。

应理解的是，前面的总体描述和以下的详细描述都呈现了各个实施例，并且都旨在提供用于理解权利要求书的本质和特性的概述或框架。附图被包括在内，以提供对本公开的进一步的理解并且被结合在本说明书中且构成本说明书的一部分。附图展示了本发明的各个实施例，并且与说明书一起用于解释本公开的原理和操作。

附图说明

当结合以下附图阅读以下详细描述时，可以进行更好地理解，其中，类似结构由类似的参考标号指示，并且在附图中：

图1展示了根据本公开的一个实施例的示例性丝网印刷装置的顶视图；

图2展示了根据本公开的另一个实施例的示例性丝网印刷装置的顶视图；

图3展示了根据本公开的一个实施例的示例性丝网印刷系统的侧视图；

图4展示了根据本公开的方面的示例性刮板装置的侧视图；

图5展示了根据本公开的方面的示例性保持器的横截面视图；

图6展示了根据本公开的方面的示例性保持器和支撑条堆叠的横截面视图；

图7展示了根据本公开的方面的刮板装置的部分侧视图；

图8展示了根据本公开的方面的固定部件的透视图；

图9展示了根据本公开的一个实施例的示例性测试加框丝网的顶视图。

具体实施方式

装置

本文公开了用于在三维衬底的表面上进行丝网印刷的装置，所述装置包括：基本刚性、基本平面的具有周边的框架，所述框架在所述周边内界定具有给定表面区域的区域；以及丝网，所述丝网附接到所述框架并且延伸跨过所述表面区域的至少一部分上；所述丝网包括：第一部分，通过所述第一部分液体印刷介质可以传递到邻近的三维衬底上；以及第二部分，所述第二部分涂覆有基本上防止液体印刷介质穿过所述丝网的第二部分的乳剂，其中，所述丝网具有小于约20N/cm的固定张力。

如本文所使用的，术语“三维衬底”及其变体旨在指示具有至少一个非平面和/或非水平表面的衬底，例如，具有任何给定曲率的表面，所述衬底可以在大小、形状和/或取向上改变。通过对比，二维衬底包括平坦的、平面的、水平的表面，如，平坦片或块。

所述衬底可以包括玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷、聚合物、金属和/或塑料材料。示例性衬底可以包括但不局限于玻璃片、模制塑料件、金属件、陶瓷体、玻璃-玻璃层压板以及玻璃-聚合物层压板。

三维衬底可以具有任何形状或厚度，例如，从约0.1mm变化至约100mm或更大的厚度，这取决于例如印刷设备的大小和/或取向。例如，三维衬底可以具有的厚度范围从约0.3mm至约20mm、从约0.5mm至约10mm、从约0.7mm至约5mm、从约1mm至约3mm或者从约1.5mm至约2.5mm，包括其间的所有范围和子范围。三维衬底可以具有单个曲率半径或多个半径，如两个、四个、五个或更多个半径。在一些实施例中，曲率半径可以大于约500mm，如，大于约600mm、大于约700mm、大于约800mm、大于约900mm或者大于约1000mm，包括其间的所有范围和子范围。

参照图1，展示了根据本公开的示例性丝网印刷装置100的一个实施例，所述丝网印刷装置包括框架110和丝网120。丝网120被部分地涂覆有乳剂130以形成图案或图像。在所展示的实施例中，所述图案可以对应于车辆顶部或车顶，尽管设想了各种其他形状和应用。

如本文所使用的，术语“框架”旨在指示形成围绕丝网的基本上刚性周边的部件。术语“丝网”、“网格丝网”及其变体旨在指示延伸跨过所述框架并且至少部分地覆盖由所述框架界定的表面区域的材料。如本文所使用的，术语“装置”、“加框丝网装置”、“加框丝网”及其变体旨在指示结合的框架和丝网部件，例如，固定到框架的丝网，可选地添加了乳剂。

框架110可以具有适合于支撑用于特定应用的丝网印刷丝网的任何形状和大小。例如，所述框架可以界定周边，所述周边具有从正方形、矩形、菱形、圆形、卵形、椭圆形、三角形、五边形、六边形以及其他多边形中所选的形状，仅举几例。根据各个实施例，所述框架是四边的，例如，界定正方形、矩形或菱形周边。所述框架可以是平面的或基本上平面的，并且基本上是刚性的或不可挠性的。换句话说，所述框架并非在印刷前被成形以符合三维衬底的曲率(基本上是平面的)，并且并非在印刷过程中被配置成用于符合三维衬底的曲率(基本上是刚性的)。

框架110取决于几何形状的尺寸(例如，长度、宽度、直径或高度)可以是适于充分拉伸所述丝网以提供可接受印刷分辨率的任何大小。所述框架的大小可以例如基于丝网材料、网格数、网格类型、所期望的丝网张力和/或三维衬底的大小而改变。在某些实施例中，所述框架可以具有近似等于或大于三维衬底的最大尺寸的至少一个尺寸，例如，是所述衬底的最大尺寸的至少约1.5倍，或者是所述衬底的最大尺寸的至少约2倍。

通过非限制性示例，示例性四边框架的横截面尺寸的范围可以从约25mm×25mm至约200mm×200mm或者更大，这取决于例如印刷设备的大小。例如，示例性四边框架可以具有从约35mm×35mm至约150mm×150mm范围内的尺寸，如，从约50mm×50mm至约100mm×100mm，或者从约60mm×60mm至约80mm×80mm，包括其间的所有范围和子范围，并且包括正方形和矩形二者的变体。根据至少一个非限制性实施例，所述框架可以是具有宽度近似等于框架的高度的两倍的矩形。例如，所述框架可以是具有宽度×高度尺寸约为50mm×25mm、60mm×30mm、76mm×38mm、100mm×50mm、150mm×75mm或200mm×100mm的矩形。在一些实施例中，所述框架可以具有超过1米(比如，若干米或更多，如两米或三米或更大)的至少一个尺寸。

框架110可以由基本上刚性的材料来构造，所述材料可以从网格丝网可以附接到的任何适合的材料中选择。示例性材料包括但不限于木材和金属，如，铝、挤制铝或中空铝、不锈钢、中空不锈钢等。根据一个非限制性实施例，所述框架可以由铝(如，挤制铝、中空铝或弯曲铝件)来构造。所述框架的厚度可以根据特定应用所期望的结构完整性而改变。在各个实施例中，所述框架可以具有从约2mm至约5mm范围(如从约3mm至约4mm)内的厚度，包括其间的所有范围和子范围。

丝网120可以包括适于丝网印刷应用的一种或多种多孔挠性网格材料，例如，聚酯、尼龙、PET、聚酰胺、聚酯核/鞘组合、复合聚酯材料以及涂覆聚酯，仅举几例。根据某些实施例，所述丝网是从非金属网格材料中选择的。所述丝网材料可以可选地从单丝材料中选择。所述丝网可以包括具有任何合适编织的网格材料，所述合适编织包括但不限于平织、斜织、双斜织、压织以及扁平编织图案。

所述丝网的网格数可以根据例如框架大小、网格类型、线程直径和/或期望的丝网张力而改变。通过非限制性示例，网格数可以在从约120线程/英寸至约380线程/英寸的范围(如，从约230线程/英寸到约305线程/英寸)内，包括其间的所有范围和子范围。在各个实施例中，网格数跨丝网是可变的。例如，网格数可以取决于三维衬底的曲率、待印刷的期望特征、它们在衬底上的位置和/或所期望的分辨率而跨丝网变化。根据示例性实施例，更细的网格数可以沿三维衬底的曲率半径用在丝网与待印刷的目标特征对准的部分上。

只要丝网120维持足够的挠性和印刷分辨率，所述丝网就可以包括针对任意网格数可获得的具有任何适合线程直径的材料。在各个非限制性实施例中，所述丝网的线程直径可以在从约30微米至约80微米的范围(如，从约40微米至约70微米，或者从约50微米至约60微米)内，包括其间的所有范围和子范围。

应理解的是，如本领域技术人员所期望的，可以单独地或组合地选择丝网和框架的前述特性，以获得具有用于特定应用的所期望的属性的加框丝网装置。例如，可以选择这些特性以获得合适的丝网挠性或张力，如本文中更详细讨论的。这些选择在本领域技术人员的能力之内并且旨在落入本公开的范围内。

丝网120可以使用丝网印刷领域中已知的任何方式附接到框架110，例如，所述丝网可以使用粘合剂粘合到所述框架。根据各个实施例，所述丝网在被附接到所述框架之前可以或可以不被偏置到所述框架。粘合剂可以包括例如，乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、热塑性聚氨酯(TPU)、聚酯(PET)、丙烯酸(例如，丙烯系压敏粘合带)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、离子聚合物(如，离子聚合物)、压敏粘合剂、双面胶带或任何其他合适的粘合剂材料。可替代地，所述丝网可以使用其他方法(如，摩擦力，例如使用夹子、夹具等)附接到所述框架上。

如本文所公开的丝网120可以是挠性网格，其可以表示所述丝网在附接到框架110之前和/或之后具有固定的低张力。根据各个实施例，所述丝网在附接到所述框架之后可以具有小于约20N/cm的固定张力。例如，网格可以具有跨网格在编织的经纱和纬纱两个方向上均匀分布的小于约20N/cm(如，小于约18N/cm、小于约15N/cm、小于约10N/cm或小于约5N/cm)的固定张力，包括其间的所有范围和子范围。根据各个实施例，网格可以具有固定均匀张力，所述固定均匀张力的范围从约10N/cm至约20N/cm，如，从约11N/cm至约19N/cm、从约12N/cm至约18N/cm、从约13N/cm至约17N/cm或者从约14N/cm至约16N/cm，包括其间的所有范围和子范围。在其他实施例中，可以在编织的经纱和纬纱两个方向上施加的固定低张力的范围可以小于约20N/cm，如，小于约18N/cm、小于约15N/cm或小于约10N/cm。根据进一步的实施例，网格可以具有固定可变张力，所述固定可变张力的范围从约10N/cm至约20N/cm，如，从约11N/cm至约19N/cm、从约12N/cm至约18N/cm、从约13N/cm至约17N/cm或者从约14N/cm至约16N/cm，包括其间的所有范围和子范围。

如本文所使用的，术语“固定”张力旨在指示所述丝网跨网格区域具有给定张力(无论均匀或者可变)，所述给定张力不会例如由在印刷工艺过程中用于对丝网网格施加张力和释放张力的设备改变。在不希望受到理论约束的情况下，应当认为，丝网材料的相对较低张力(例如，2D加框丝网利用具有如大于20N/cm(如，达到约40N/cm)的制造张力的丝网)由于丝网的拉伸可以在印刷过程中允许高张力，这可以造成较高分辨率印刷能力，同时还允许丝网根据需要进行拉伸以与三维衬底的各个部分接触。

在某些实施例中，丝网120可以包括多于一种多孔网格材料，或者与另一种可拉伸材料组合的一种或多种多孔网格材料。将非限制性地参照图2来讨论这些实施例，图2展示了包括由两种不同材料构造的丝网的示例性加框丝网装置100。由第一丝网材料构造的外部丝网区域120A可以附接到框架110，并且可以延伸跨过由所述框架界定的表面区域的第一部分。第一丝网材料可以附接到第二丝网材料，所述第二丝网材料界定延伸跨过表面区域的第二部分的内部丝网区域120B。

例如，第一丝网材料可以具有给定挠性(或拉伸能力)，并且第二丝网材料可以具有比第一材料的挠性高的挠性。通过非限制性示例，外部区域120A可以由例如多孔聚酯网格形成，而内部区域120B可以由较高拉伸多孔网格材料(如，尼龙)形成。可替代地，第一丝网材料可以是具有给定挠性的多孔网格，而第二丝网材料可以是具有比第一材料的挠性低的挠性的多孔网格，如由尼龙形成的外部区域120A和由聚酯形成的内部区域120B。

在进一步的实施例中，形成外部区域120A的第一材料可以是非多孔挠性材料或通常不用于丝网印刷的多孔可拉伸材料，而内部区域120B可以由如本文所描述的挠性多孔网格材料(如，聚酯或尼龙，仅举几例)形成，或反之亦然。非多孔材料可以是适于高分辨率印刷的任何合适厚度的任何挠性材料，包括但不限于硅胶膜。通常不用于丝网印刷的多孔可拉伸材料可以包括例如斯潘德克斯(Spandex)和莱卡(Lycra)。

根据各个实施例，外部和内部区域120A和120B可以交汇于接合点140，在印刷过程中在所述接合点处，所述区域以适于维持两种材料之间的完整性的任何方式粘合到或以其他方式附接到彼此(例如，从而使得所述两种材料在结合点处不分离)。在某些实施例中，接合点140具有不干扰或基本上不干扰印刷工艺的最小厚度。例如，可以使用液体粘合剂将所述两种材料结合在一起，所述液体粘合剂可以是例如热型粘合剂或UV型粘合剂、双面胶带或在任一面上和/或在所述两种材料之间的二者的组合。在进一步的实施例中，接合点140可以被定位在待印刷三维衬底的边缘附近，从而使得接合点不干扰所述表面的丝网印刷。例如，可以选择接合点140的位置，从而使得在印刷工艺过程中其不干扰印刷介质涂敷器(例如，刮板)的覆墨行程或印刷行程。

尽管图2展示了包括两种丝网材料的加框丝网装置的一个示例性实施例，应理解的是，可以根据本公开的其他方面对这一实施例进行若干改变。例如，可以使用多于两种类型的丝网材料和/或可以改变框架和/或丝网的形状和/或大小。此外，尽管在图2中的丝网120上未描绘乳剂，应理解的是，这种乳剂可以以任何合适的图案存在(参见例如图1)。

还应当注意，在图2中，丝网120不完全覆盖由框架110界定的整个表面区域，留下所述装置的角中的空隙150。在各个实施例中，丝网120可以覆盖更多或更少的表面区域，并且可以具有任何期望的形状，包括任何数量和/或位置的如所描绘的一个或多个空隙。通过消除某些区域中的网格，可能减少多孔或非多孔材料拉伸的阻力。

进一步地，尽管图2展示了覆盖框架周边的所有边的外部区域120A，设想第一丝网材料可以用于仅覆盖框架周边的一部分，例如，仅覆盖所展示框架的一条、两条或三条边，或者仅覆盖一条或多条边的一部分，这取决于待印刷三维衬底的形状和/或一个半径或多个半径。这些区域(包括任何空隙)的大小、形状和/或数量的变化可以根据框架和/或衬底而变化。

本文所描述的丝网120可以包括一种或多种“多孔”材料，所述“多孔”材料可以指示液体印刷介质可以基于涂敷穿过丝网的至少一部分。例如，印刷介质涂敷器(如，刮板)可以用于向丝网施加压力，从而使得印刷介质穿过丝网的至少一部分并且到达待印刷衬底上。

如以上所指出的，丝网120的至少一部分可以涂覆有乳剂130，以在丝网上形成图案或图像。在一些实施例中，所述乳剂可以阻挡或基本上阻挡液体介质穿过丝网的涂覆部分。相应地，在一些实施例中，通过乳剂在丝网上形成的图案可以是印刷在衬底上的图案的反向图案。与多孔网格丝网材料(包括网格数和线程直径规格)兼容的任何乳剂以及待使用的液体印刷介质可以被设想在本公开的范围内。所述乳剂可以是例如液体，并且可以具有任何密度和/或毛细膜属性。所述乳剂可以以适于丝网印刷应用的任何厚度涂覆到丝网上。例如，所述乳剂当被附接到框架时可以以达到丝网厚度的约50％(如，达到丝网的拉伸厚度的约40％、约30％、约20％或约10％)的厚度涂覆到丝网上，包括其间的所有范围和子范围。

乳剂130可以被涂覆到丝网120的任一面或两面。此外，所述乳剂可以涂覆如所期望的丝网的任何预定部分以在三维衬底上形成合适的图案或图像。在一些实施例中，可以在“印刷”或“模板”区域方面来界定所述丝网，其中，所述乳剂被有目的地去除以允许液体印刷介质穿过丝网并到达衬底上。在各个实施例中，丝网的剩余部分可以涂覆有所述乳剂。在其他实施例中，可以通过将乳剂从除了模板区域的丝网区域上去除来潜在地增强丝网的挠性。例如，可以将乳剂从仅在框架周边以内的丝网区域上去除到非常接近模板区域的距离。存在于丝网上的乳剂的量可以根据所期望的图像和/或所期望的丝网挠性的量而改变。根据各个实施例，在框架周边的约5-10％以内的丝网区域可以没有或基本上没有乳剂。例如，参照图2，可以看到，靠近框架周边的丝网区域的部分未被涂覆有乳剂。

在某些实施例中，可以通过用乳剂涂覆整个丝网、用正像膜覆盖乳剂的所选部分以及将乳剂暴露于UV辐射中来在丝网上形成图案。UV曝光可以使曝露的乳剂硬化，而由膜覆盖的乳剂由于所述膜阻挡UV辐射而可以保持柔软。在硬化之后，由膜覆盖的乳剂可以利用水或用于溶解乳剂的任何其他合适的溶剂而被清洗掉。因此可以根据本公开的各个实施例在丝网上形成图像。

在各个实施例中，本文所公开的装置可以具有一个或多个优点，如，节约成本、提高图像分辨率和/或降低机械复杂性。例如，可以将所公开的装置用在标准2D印刷设备中，使用2D处理参数和技术(例如，固定的丝网和衬底位置和/或基本上平坦/平面的框架)来印刷三维衬底，包括凸表面和凹表面、单轴曲率、双轴曲率以及用于较大型(例如，大于约500mm)衬底的复合曲率。此外，由于所述装置可以用在标准印刷设备中，因此可以消除对定制工具和加工以及与此相关联的费用的需要。此外，由于衬底和框架的位置可以相对于彼此固定，因此可以消除对附加可移动部分(例如，用于平移衬底或框架中的任一者或两者)的需要，由此减少印刷工艺的成本和复杂性。

此外，加框丝网装置还可以是“通用的”，因为一种丝网设计可以用于以上所指出的各曲率中的任何曲率。由于所述装置包括附接到刚性框架的高度挠性丝网，因此所述装置可以用在各种大小的衬底上。换句话说，如果三维衬底的尺寸增大，则可以不必同样增大加框丝网装置的大小以容纳更大的表面。这一属性可能是有利的，因为其可以避免对更大或更昂贵的印刷机器的需要，否则需要容纳更大的加框丝网。应该理解的是，根据本公开的所述装置可以不展现以上优点中一个或多个，但仍然旨在落入本公开的范围内。

刮板装置

本文所公开的是刮板装置，所述刮板装置包括：刮板刀片；多个保持器，所述多个保持器沿所述刮板刀片的长度间隔开，并且耦合到所述刮板刀片；至少一个支撑条，所述至少一个支撑条耦合到所述多个保持器，并且沿所述刮板刀片的所述长度延伸；以及致动机构，所述致动机构用于在与印刷行程方向基本上垂直的方向上向所述刮板装置施加力。根据各个实施例，所述至少一个支撑条可以包括两个相对的端表面以及两个相对的支撑表面，所述相对的支撑表面基本上垂直于所述力方向。

图4展示了根据本公开的示例性刮板装置的一个实施例。所述装置可以包括刮板刀片210，所述刮板刀片耦合到沿所述刮板刀片的长度间隔开的多个保持器220。至少一个支撑条230可以耦合到所述多个保持器220，并且可以沿所述刮板刀片的长度延伸。保持器220可以耦合到致动机构240以向所述刮板刀片施加力，如，液压或气动机构，例如，可以选择性耦合到印刷梁250的多个致动器。致动机构240可以向刮板刀片210施加力(例如，向下的力)，所述力可以沿刮板刀片210的长度通过间隔开的保持器220和至少一个支撑条230基本上均匀地分布。

如本文所使用的术语“耦合到”及其变体旨在指示两个部件进行物理接触但不一定是物理地附接，尽管在某些方面设想了物理附接。例如，刮板刀片可以由所述多个保持器夹持并耦合到所述多个保持器。所述至少一个支撑条可以通过摩擦力耦合到所述多个保持器，例如，可以延伸穿过保持器中的腔和/或可以以其他方式保持以便自由地浮动(例如，能够独立于所述多个保持器进行移动)。

如图7中所示，所述多个保持器220可以通过保持器220与致动机构240之间的机械联动装置290耦合到致动机构240。如图7中所示，所述机械联动装置包括具有头部293的杆292，所述头部插入并可滑动地固定在滑动枢轴点295的开口294内。在所示出的实施例中，开口294和头部293的形状允许致动机构240与保持器220之间的滑动枢转移动。滑动枢轴点295可以具有不同的形式，如，一个或多个弯曲部、轴承、滑尺、(多个)四杆联动装置等。由滑动枢轴点295允许的两个自由度运动还可以表现为不同的形式，如，滑尺对、轴承对、机械联动装置、弯曲部、其他耦合机制或其组合，以允许两个自由度从而促进更好地符合丝网。

滑动枢轴点295可以通过固定部件296附接到保持器240，所述固定部件可以将滑动枢轴点295刚性地固定到保持器240。在一些实施例中，固定部件296还可以相对于保持器240是可移动的，如图8中更清楚示出的。具体地，开口297提供固定部件296与保持器220之间的枢转移动。固定部件附接装置298A提供固定部件296与滑动枢轴点295之间的耦合(通过具体地时隙部件附接装置298B)，并且螺栓附接装置299提供固定部件296与滑动枢轴点295之间的耦合。固定部件296与滑动枢轴点295允许保持器相对于致动机构240横向滑动。固定部件296可以由任何合适的刚性材料形成，如，金属或者更具体地铝。

在一个或多个实施例中，机械联动装置290将保持器240保持在枢轴点，由此允许更大的旋转度。机械联动装置可以由任何合适的刚性材料形成，但优选的是低摩擦高密度的塑料或聚合物。

刮板刀片210可以是适于丝网印刷的任何刀片，例如，挠性刮板刀片，所述刀片可以用于分配和/或迫使液体印刷介质穿过丝网并到达衬底上。刮板刀片通常可以具有一般矩形形状，尽管可以使用和设想其他形状。刮板刀片可以包括保持刃和印刷刃，所述保持刃可以被适配成用于与多个保持器耦合，所述印刷刃可以被适配成用于接触丝网和衬底。刮板刀片的印刷刃可以具有任何期望的轮廓，如，正方形刃、圆形刃、单斜面刃或双斜面刃，如对于给定应用而言是合适的。根据各个实施例，刮板刀片可以是直刃刀片，例如，印刷刃是线性的。刮板刀片的印刷刃可以在宽角度范围内接触衬底，可以基于给定应用如所期望的对所述宽角度范围进行调整。

刮板刀片可以由挠性材料构造，如，橡胶材料和聚氨酯，仅举几例。在某些实施例中，刮板刀片是非金属挠性材料。根据各个实施例，刮板刀片可以是单片的，例如，未被分成单独刀片或子片的单个刀片。根据所期望的应用可以改变并且可以选择刮板刀片的厚度和长度。通过非限制性示例，刮板刀片的长度可以在从约20mm至约1m或更大的范围内，如，从约50mm至约500cm、从约100mm至约250cm或者从约500mm至约100cm，包括其间的所有范围和子范围。在某些实施例中，刮板刀片的厚度可以在从约5mm至约10mm或更大的范围内，如，从约6mm至约9mm或者从约7mm至约8mm，包括其间的所有范围和子范围。例如，刮板刀片的高度可以在从约10mm至约500cm或更大的范围内，如，从约20mm至约250cm、从约50mm至约100cm或者从约100mm至约50cm，包括其间的所有范围和子范围。

多个保持器220可以具有适于耦合到刮板刀片210的任何配置。例如，所述多个保持器可以各自包括用于与刮板刀片的保持刃耦合的保持元件。通过非限制性示例，保持元件可以选自：用于夹持刮板刀片的保持刃的夹子或夹具；刮板刀片的保持刃可以可选择地以互锁方式在其中滑动的槽、凹槽或沟道；例如使用夹子、夹具、螺丝或任何其他适合的附接设备从刮板刀片可以附接到的保持器延伸的一个或多个表面；以及其组合。

保持器220可以由任何合适的材料构造，包括但不局限于木材、金属、塑料以及聚合物材料。所述保持器可以是来源于更大整块石料的分段材料或者可以被单独地制造。所述保持器在一些实施例中可以具有相同的长度，或者在其他实施例中可以具有不同的长度。所述保持器可以被均匀地或以不同的距离间隔开。通过非限制性示例，所述保持器的长度可以在从约10mm至约150mm的范围内，如，从约25mm至约100mm、从约50mm至约75mm，包括其间的所有范围和子范围。所述保持器可以被间隔开的距离例如在从约10mm至约50mm或更大的范围内，如，从约15mm至约45mm、从约20mm至约40mm或者从约25mm至约30mm，包括其间的所有范围和子范围。

所述多个保持器可以包括两个或更多个保持器，如，三个或更多个保持器、四个或更多个保持器、五个或更多个保持器等。可以根据给定应用、衬底大小或衬底曲率来选择所述保持器的数量、间隔和/或长度。例如，在3D表面上进行丝网印刷的情况下，具有较长长度的保持器可以沿对应于衬底的更平坦区域的刮板刀片的长度放置，而较短的保持器可以沿对应于更高曲率的区域的刮板刀片的长度放置。根据某些实施例，对于凹面，较长的保持器可以被放置在刮板刀片的中心，而较短的保持器可以放置在更接近于刮板刀片的端部。

所述多个保持器220中的每个保持器可以进一步包括至少一个空腔，所述空腔可以位于保持元件附近(例如，上方)。图5示出了具有空腔260和保持元件270的保持器220的横截面视图。在所展示的实施例中，保持元件270包括用于夹持刮板刀片(未示出)的螺丝270A和刮板刀片可以在其中滑动的沟道270B两者。

图6展示了保持器220的横截面视图，所述保持器包括支撑条230堆叠已经插入到其中的空腔260。如所展示的以及本文更详细讨论的，支撑条可以具有不同的厚度并且可以由各种不同的材料构造，这取决于针对刮板的所期望的挠曲属性。尽管图5和图6展示了包括空腔的保持器，但是应理解的是，保持器中可以不存在空腔，在这种情况下，保持器可以配备有可利用其耦合到支撑条堆叠的可替换装置，例如，所述堆叠可以相对于所述多个保持器物理地接触并自由地浮动(自由移动)。

在图6中，施加到刮板刀片的力的方向由箭头F指示，而示例性印刷行程方向由箭头P指示。可以安排支撑条230堆叠，从而使得其相对的支撑表面280垂直于力F的方向。可能允许刮板刀片在力F的方向上的弯曲，同时还限制或基本上限制刮板刀片在印刷行程方向P上的弯曲。这一示例性配置可以是有利的，因为结合至少一个支撑条230的间隔开的保持器220可以跨刮板刀片的长度分布向下的力F，同时还保持印刷行程方向P上的结构完整性。因此，可能提供分离的未联接的可以经受印刷行程的机械应变的保持器。由此，根据某些实施例，所述多个保持器并未例如通过铆钉物理地附接彼此，和/或未与彼此重叠。由于缺少附加零件(如，铆钉)，所述附加部件由于由印刷行程造成的机械应变可能随时间而磨损，因此这一示例性配置可以进一步是有利的。

所述至少一个支撑条230可以包括一个或更多个支撑条，如，两个或更多个支撑条、三个或更多个支撑条、四个或更多个支撑条等，在某些实施例中，这些支撑条可以被堆叠。术语“支撑条堆叠”、“支撑条”及其变体在本文中可以与“至少一个支撑条”互换使用并且旨在指示一个或多个这种支撑条。所述至少一个支撑条可以包括任何材料，所述材料包括但不限于木材、金属、塑料、超高分子量(UHMW)塑料、聚合物材料、酚醛树脂、聚丙烯材料及其组合物。每个支撑条可以具有相同或不同的组合物和/或厚度。堆叠中的支撑条的厚度、数量和/或顺序可以改变并且可以取决于例如其耦合到保持器的方式和/或刮板装置的期望挠性或张力。根据各个实施例，例如在堆叠中的一个或多个支撑条可以包括不同的材料和/或可以具有不同于堆叠中的其他条带的尺寸(如，厚度)。此外，支撑条可以各自包括多于一种材料，如，插入到第二材料中的第一材料，例如，由另一种材料(如，塑料)围绕的金属材料，或三种或更多种镶嵌材料等。可以适当地选择这些材料及其组合以获得所述至少一个支撑条的期望弯曲。

支撑条230可以具有任何适合的形状和/或取向。在一个示例性实施例中，所述至少一个支撑条可以具有实心的或中空的横截面，例如，一个或多个所述支撑条可以包括沿所述条的长度、宽度或厚度的至少一个空隙，如，孔或其他形状。所述空隙可以部分地或全部地延伸穿过所述条。这种空隙可以如所期望的被例如加工或钻到所述条中以获得所述条的期望弯曲和/或以减少刮板装置的重量。

如图6中所展示的，在一些实施例中，所述至少一个支撑条230可以是支撑条堆叠，如，具有基本上矩形或正方形横截面的条带。根据各个实施例，支撑表面280可以是平面的或基本上平面的。相对的支撑表面可以被分开例如为支撑条的厚度。根据某些实施例，每个支撑条可以包括两个相对的侧表面，被分开为支撑条的宽度。在示例性实施例中，所述宽度可以大于支撑条的厚度。

一个支撑条的支撑表面280可以例如邻接一个或多个支撑条的支撑表面，如，两个相邻的平面表面或互锁的非平面表面。在某些实施例中，支撑表面280可以是非平面的。例如，所述至少一个支撑条230可以具有圆形或圆形横截面，例如，卵形或圆形，仅举几例。在某些实施例中，所述至少一个支撑条230还可以包括至少一个中空体(如，气压或液压囊)，可以通过例如改变所述囊中的压力来改变其形状和/或大小，以获得支撑条的期望弯曲和/或如所期望的耦合到所述多个保持器。

在多个支撑条(如，支撑条堆叠)的情况下，可能包括用于将所述条固定或宽松地固定到彼此的保持机构。例如，支撑条可以各自包括所述条的一端或两端处的空隙，所述空隙可以基本上是同心的，从而使得紧固装置(例如，螺栓、螺母或任何其他合适的紧固装置)可以将所述堆叠保持在一起。

在一些实施例中，如图6中所展示的实施例，所述多个保持器可以包括空腔，并且支撑条堆叠可以被配置成用于配合在所述空腔内。在此非限制性实施例中，可以选择所述至少一个支撑条(或支撑条堆叠)的厚度以基本上匹配保持器空腔的高度。同样可以选择所述至少一个支撑条(或支撑条堆叠)的宽度以基本上匹配保持器空腔的宽度。可以选择所述至少一个支撑条的任何其他尺寸以匹配保持器空腔的尺寸。所述至少一个支撑条因此可以紧密地配合(“压配合”)在保持器空腔中以使得刮板刀片在所施加的力方向上弯曲，同时还禁止在印刷行程方向上弯曲。应当注意的是，所述条可以单独地放置在保持器空腔中以形成堆叠，或者可以预形成堆叠并且然后放置在保持器空腔中。还应当注意的是，虽然支撑条230被展示为邻近螺丝270A且在其上方，因为可以设想支撑条230可以被定位在螺丝270A下方和/或螺丝270A或其他合适的固定机构可以穿过一个或多个支撑条230，因此所附权利要求不应如此受限。

用于在三维衬底上进行丝网印刷的系统

本文公开了用于在三维衬底的表面上进行丝网印刷的系统，所述系统包括：加框丝网和用于将液体印刷介质涂敷到三维衬底的涂敷器，其中，所述加框丝网包括：基本刚性基本平面的具有周边的框架，所述框架在所述周边内界定具有给定表面区域的区域；以及丝网，所述丝网附接到所述框架并且延伸跨过所述表面区域的至少一部分，其中，所述丝网包括第一部分，通过所述第一部分液体印刷介质可以传送到邻近的三维衬底上；以及第二部分，所述第二部分涂覆有基本上防止液体印刷介质穿过所述丝网的第二部分的乳剂，其中，所述丝网具有小于约20N/cm的固定张力。

图3展示了根据本公开的一个方面的丝网印刷系统的横截面视图，其中，涂敷器160与加框丝网装置100接触。丝网120附接到框架110并且至少部分地涂覆有乳剂130。在所展示的实施例中，乳剂130被涂覆在丝网120的下表面(还被称为“印刷”表面)上，尽管设想所述乳剂还可以涂覆在丝网的上表面(还被称为“涂敷器”表面)上，或者两个表面上。液体印刷介质(未示出)可以涂敷到丝网上，并且使用涂敷器160向丝网施加压力，如由箭头170所表示的，所述液体印刷介质的至少一部分可以穿过丝网并且到达三维衬底上。涂敷器160可以是挠性的或刚性的，并且施加压力可以是均匀的或可变的。

根据一个示例性实施例，挠性压力控制涂敷器(如，刮板)可以用于在三维衬底上印刷，例如，用于具有围绕多于一个半径的复曲率的衬底。标准直刃刮板(如，用于2D平坦印刷的那些刮板)还可以用于在三维衬底上印刷，例如，用于具有单个曲率半径的衬底。还设想不同形状和大小的其他涂敷器(如，刷子、刮刀等)并且这些在本公开的范围内。可以沿丝网拉伸刮板或任何其他涂敷器，迫使印刷介质的至少一部分通过丝网的至少一部分到达三维衬底上。涂敷器的保持角、压力、拉伸速度、大小和硬度可以根据例如所期望的图像分辨率而变化。

根据各个实施例，所述涂敷器可以是刮板，其可以包括任何材料，如，橡胶材料、聚氨酯等。所述涂敷器可以是单个单元(如，单个刮板)或者可以包括分段单元(如，两个或更多个相邻的或非相邻的刮板)。在一些实施例中，所述涂敷器可以包括单片，所述单片在各个实施例中可以是矩形或者可以包括多片。所述涂敷器(例如，刮板)可以包括工作刃和固定刃，所述工作刃可选择地以某个角度接触丝网，所述固定刃可以与工作刃相反并且可以使用任何合适的装置附接到印刷设备。在非限制示例性实施例中，所述涂敷器可以是刮板，如，本文所公开的那些刮板。

所述印刷介质可以是包括一种或多种着色剂(如，颜料、染料等)的介质。所述印刷介质可以是液体或基本上是液体形式，并且可以包括至少一种溶剂(如，水)或任何其他合适的溶剂。如本文所使用的，术语“液体”旨在指代具有适于丝网印刷的任何粘度的任何自由流动的介质。在某些实施例中，所述液体印刷介质可以选自具有各种颜色和色调的油墨。在其他实施例中，所述液体印刷介质可以选自非着色介质，如，清漆或保护涂层，仅举几例。所述液体印刷介质可以选自有色的、不透明的、半透明的或透明的介质，并且可以用于功能性和/或装饰性目的。

本文所公开的所述系统可以进一步包括各种附加部件。例如，可以包括印刷介质递送部件，所述印刷介质递送部件被配置成用于将预定量的印刷介质递送到丝网上。可以选择性地采用分配器(如，覆墨条)以便例如以基本上均匀的方式跨丝网分配印刷介质。进一步地，可以包括用于夹持和/或平移涂敷器的装置以及通常存在于丝网印刷设备中的各种其他部件。

用于在三维衬底的表面上进行丝网印刷的方法

本文进一步公开了用于丝网印刷三维衬底的表面的方法，所述方法包括：将三维衬底定位在加框丝网附近，所述加框丝网包括：基本刚性基本平面的具有周边的框架，所述框架在所述周边内界定了具有给定表面区域的区域；以及丝网，所述丝网附接到所述框架并且延伸跨过所述表面区域的至少一部分，其中，所述丝网包括第一部分，通过所述第一部分液体印刷介质可以传送到邻近的三维衬底上；以及第二部分，所述第二部分涂覆有基本上防止液体印刷介质穿过所述丝网的第二部分的乳剂，其中，所述丝网具有小于约20N/cm的固定张力；并且向所述丝网施加压力以迫使液体印刷介质的一部分通过丝网的所述第一部分到达三维衬底上，其中，所述框架与所述三维衬底之间的距离在施加步骤过程中保持为基本上恒定。

本文所公开的所述方法可以用于印刷或装饰三维衬底。如本文所公开的装饰或印刷可以用于描述将具有任何合适粘度的任何液体材料涂层涂敷到三维衬底上，其可以是功能性的和/或美观的。三维衬底可以选自如本文所描述的具有不同成分、大小和形状的衬底。

根据本文所公开的方法，可以使用本文所描述的任何手段来将液体印刷介质涂敷到丝网上并且可选择地跨丝网蔓延。然后涂敷器可以用于向丝网施加压力以迫使液体印刷介质中的一部分通过丝网的至少一部分到达三维衬底上。根据各个实施例，所述涂敷器可以在单个通路中接触丝网，这足以将液体印刷介质传送到三维衬底上，或者所述涂敷器可以完成若干个通路。本文所描述的任何涂敷器都可以用于执行所公开的方法。

如本文所使用的，术语“非接触”距离旨在指代基本上刚性的平面框架与衬底表面之间的距离。非接触还指代在即将印刷之前和即将印刷之后使丝网保持在远离衬底处的距离。换句话说，非接触距离是丝网必须经过以接触衬底的距离。根据本文所公开的方法，在施加液体印刷介质和施加压力的过程中，框架与三维衬底之间的距离保持为基本上恒定。所述框架和所述衬底可以保持在相对于彼此固定的位置。当例如使用涂敷器向丝网施加压力时，丝网可以移动以接触衬底，但可以将框架保持在基本上相同的位置。所述非接触距离可以大于用于2D印刷的非接触距离(例如，约1mm至10mm)，并且使用本文所公开的方法在理论上可以不受限制。通过非限制性示例，所述非接触距离可以大于约100mm、大于约75mm、大于约50mm、大于约25mm或者大于约10mm，包括其间的所有范围和子范围。

在印刷介质涂敷到三维衬底上之后，可以执行各种附加步骤，如例如，干燥所印刷的介质以去除一种或多种溶剂、凝固所印刷的介质、将衬底从印刷机器上去除、将衬底放置在真空中和/或清洗衬底，仅举几例。根据各个实施例，可以使用本文所公开的方法来校正和/或调整图案。

用于在平坦的或三维衬底的表面上进行丝网印刷的方法

本文进一步公开了用于在衬底的表面上进行丝网印刷的方法，所述方法包括：将所述衬底定位在加框丝网装置附近，所述加框丝网装置包括：具有周边的框架，所述框架在所述周边内界定具有给定表面区域的区域；以及丝网，所述丝网附接到所述框架并且延伸跨过所述表面区域的至少一部分；将液体印刷介质涂敷到所述丝网上；以及使用本文所公开的刮板装置向所述丝网施加压力以迫使所述液体印刷介质穿过所述丝网的至少一部分。

本文所公开的方法可以用于印刷或装饰二维或三维衬底。如本文所公开的装饰或印刷可以用于描述将具有任何合适粘度的任何液体材料涂层涂敷到衬底上，其可以是功能性的和/或美观的。所述衬底可以选自如本文所描述的具有不同成分、大小和形状的衬底。在一些实施例中，所述衬底可以是二维的(即，平坦的)或三维的。

根据本文所公开的方法，可以使用本文所描述的任何手段来将液体印刷介质涂敷到丝网上并且可选择地跨丝网蔓延。然后刮板涂敷器可以用于向丝网施加压力以迫使液体印刷介质的至少一部分通过丝网的至少一部分到达衬底上。根据各个实施例，所述刮板涂敷器可以在单个通路中接触丝网，这足以将液体印刷介质传送到衬底上，或者所述刮板涂敷器可以完成若干个通路。

如本文所使用的，术语“非接触”距离旨在指代框架与衬底表面之间的距离。非接触还指代在即将印刷之前和即将印刷之后使丝网保持在远离衬底处的距离。换句话说，非接触距离是丝网必须经过以接触衬底的距离。所述非接触距离可以类似于用于2D印刷的距离(例如，约1-10mm)或可以使用更大的距离。通过非限制性示例，所述非接触距离可以大于约100mm、大于约75mm、大于约50mm、大于约25mm或者大于约10mm，包括其间的所有范围和子范围。在某些实施例中，所述非接触距离可以在从约5mm至约100mm的范围内，如，从约10mm至约75mm或者从约25mm至约50mm，包括其间的所有范围和子范围。

在印刷介质涂敷到衬底上之后，可以执行各种附加步骤，如例如，干燥所印刷的介质以去除一种或多种溶剂、凝固所印刷的介质、将衬底从印刷机器上去除、将衬底放置在真空中和/或清洗衬底，仅举几例。根据各个实施例，可以使用本文所公开的方法来校正和/或调整图案。

用于校正或调整图案的实施例包括：产生二维测试加框丝网，所述二维测试加框丝网包括第一框架和第一丝网，所述第一丝网带有具有多个可测量特征的重复测试图案；预测所述多个可测量特征在三维测试衬底的表面上的位置；印刷具有所述重复测试图案的所述三维测试衬底的所述表面；测量如印刷在所述表面上的所述多个可测量特征的位置；通过将如印刷在所述表面上的所述多个可测量特征的位置与其预测位置进行比较来计算位移值；使用所计算的位移值来修改有待印刷在所述三维衬底的所述表面上的生产图案；产生二维加框丝网，所述二维加框丝网包括第二框架和第二丝网，所述第二丝网具有所述经修改的生产图案；以及印刷具有所述经修改的生产图案的所述三维衬底的所述表面。

用于预测印刷在三维衬底上的图像的失真的方法的一个或多个实施例包括：产生二维测试加框丝网，所述二维测试加框丝网包括具有多个可测量特征的重复测试图案；预测所述多个可测量特征在三维测试衬底的表面上的位置；印刷具有所述重复测试图案的所述三维测试衬底的所述表面；测量如印刷在所述表面上的所述多个可测量特征的位置；以及通过将如印刷在所述表面上的所述多个可测量特征的位置与其预测位置进行比较来计算位移值。

本文所公开的方法可以用于印刷或装饰三维衬底。如本文所公开的装饰或印刷可以用于描述将具有任何合适粘度的任何液体材料涂层涂敷到三维衬底上，其可以是功能性的和/或美观的。三维衬底可以选自如本文所描述的具有不同成分、大小和形状的衬底。

根据本文所公开的方法，可以利用例如本文所公开的框架和丝网材料来产生二维测试加框丝网。可以例如通过将乳剂添加到如本文所描述的丝网的部分来产生重复测试图案。所述重复测试图案可以包括多个特征，所述多个特征可以以至少一种方式(例如，以大小和/或位置)被测量。所述重复测试图案不限于任何几何形状、大小或间隔。测试图案的非限制示例性实施例包括跨横轴和纵轴二者均匀间隔开的点阵列(参见例如图8，下文更详细讨论的)。

例如，所述点可以具有的尺寸范围从约0.25mm至约10mm、如从约0.5mm至约9mm、从约1mm至约8mm、从约2mm至约7mm、从约3mm至约6mm或者从约4mm至约5mm，包括其间的所有范围和子范围。所述特征(例如，点)可以间隔开的距离范围从小于约1mm至约100mm或更大，如从约1mm至约80mm、从约5mm至约70mm、从约10mm至约60mm、从约20mm至约50mm或者从约30mm约40mm，包括其间的所有范围和子范围。通过非限制性实施例，合适的测试图案可以包括3mm直径的点阵列，所述点从其中心测量彼此间隔30mm，在竖直和水平两个方向上延伸，所述测试图案的中心具有一个3mm直径的点。

设想具有不同形状、大小和/或间隔的其他特征可以用在重复测试图案中。例如，可以使用正方形、矩形、卵形、线、三角形、环形及其组合的阵列。所述特征可以全部是相同的大小和/或形状或者不同的大小和/或形状。一旦创建了所述测试加框丝网，其就可以用于在三维测试衬底上进行印刷。

可以在测量所印刷的测试图案的失真之前产生零失真参考点。例如，如果将使用夹具来保持所述测试衬底，则可以预测量所述夹具以确定所述零失真参考点。可以采用任何合适的测量系统，例如，可以使用光学测量系统。在示例性摄影测量过程中，可以利用高分辨率相机捕获一系列数字图像。参考目标可以被放置在夹具(例如，真空夹具)上，并且可以在图像中被捕获。通过非限制性示例，ATOS系统可以用于捕获夹具和参考点的数字照片，所述数字照片可以被下载到软件中并拼接在一起以获得3D测量参考点。

为了加强光学测量，三维测试衬底可以涂上与测试图案待印刷的颜色形成对比的颜色。例如，如果测试图案有待印刷成白色，则测试衬底可以涂上黑色，或反之亦然。当然，可以使用其他颜色和组合。然后可以将三维测试衬底放置在夹具之中或之上，并且由任何装置保持在位。

可以使用本文所公开的任何方法和/或装置以及适于在三维衬底上印刷的任何其他可用方法和/或装置来印刷测试衬底。然后可以评估测试衬底的印刷表面以确定所印刷的测试图案的实际位置与测试图案的预测位置之间的任何失真。可以例如可选地例如通过使用用于定义零失真参考点的测量系统来测量所述多个特征的实际位置。可以例如通过在测试衬底表面上准备所印刷的图案的2D投影来获得所述多个特征的预测位置。可以将所述多个特征的位置的2D投影与所印刷的特征的实际位置进行比较以确定位置偏移。

使用所计算的位移值，可以补偿和修改有待使用基本上相同的方法和材料印刷在基本上相同的衬底上的生产图案以调节由图像的2D至3D变换造成的失真以及由印刷工艺本身和/或任何相关联的部件造成的任何失真。所修改的生产图案可以包括各种变化，例如，如与原始生产图案相比，有待印刷的特征的位置和/或大小的变化。如所修改的生产图案然后可以用于基本上相同的三维衬底的表面的丝网印刷以便生产。

根据各个实施例，二维测试加框丝网与二维加框丝网可以在形状和大小上基本相同。在其他实施例中，第一和第二框架以及第一和第二丝网可以分别由基本上相同的材料构造。根据进一步的实施例，使用基本上相同的印刷工艺可以印刷重复测试图案和所修改的生产图案。在又进一步的实施例中，三维测试衬底与三维衬底可以在形状、大小和曲率上基本上相同。根据又进一步的实施例，用于在三维测试衬底上生产测试图案的所有处理参数和材料可以与用于在三维衬底上生产生产图案的那些处理参数和材料相同或者基本上相同。当然，应理解的是，材料、商业产品以及设备的自然改变是可能的并且设想为落在术语“基本上相同”的范围内。

在各个实施例中，本文所公开的方法可以具有一个或多个优点，如，提高的成本效率、准确性和/或速度和/或标识影响印刷图案的质量的失真所需的减少的迭代次数。例如，所公开的方法可以用于预测不仅由2D至3D的图像转换所造成的失真，还可以预测由处理参数和材料(如，非接触距离、加框丝网属性以及涂敷器属性，仅举几例)所造成的失真。此外，如与可能需要若干迭代以准确地预测印刷在3D衬底上的图像并相应地调节2D图案的先前方法相比，本文所公开的方法可以以单次迭代做出这种预测和/或校正。

此外，用于预测图像失真的先前方法在加工材料和衬底的过程中经历变化，并且因此预测将从部分到部分地变化，并且不同的处理参数将产生不同的结果。由于根据本文所公开的方法，所述处理参数在测试运行与生产运行之间基本上不会变化，因此可以获得更可靠、更准确以及更快速的标准模型。进一步地，本文所公开的方法可以用于在小型和大型(例如，大于500mm的曲率半径)衬底、凹衬底和凸衬底以及具有复曲率的衬底上进行丝网印刷。应该理解的是，根据本公开的所述方法可以不展现以上优点中一个或多个优点，但仍然旨在落入本公开的范围内。

本文所描述的实施例和功能性操作可以实现在数字电子电路中，或者在计算机软件、固件或硬件中，包括在本说明书中公开的结构以及其结构等同物，或者在以上一个或多个的组合中。本文所描述的实施例可以被实现为一个或多个计算机程序产品，即编码在有形程序载体上的计算机程序指令的一个或多个模块，所述指令由数据处理装置执行或者控制数据处理装置的操作。有形程序载体可以是计算机可读介质。所述计算机可读介质可以是机器可读存储设备、机器可读存储基板、存储器设备或者它们中的一个或多个的组合。

术语“处理器”或“控制器”可以包括用于处理数据的所有装置、设备以及机器，包括例如可编程处理器、计算机或多处理器或计算机。除硬件以外，所述处理器可以包括为所讨论的计算机程序创造运行环境的代码，例如构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统或它们中的一个或多个的组合的代码。

计算机程序(亦称程序、软件、软件应用、脚本或者代码)可以被写为任何形式的编程语言(包括编译或者解释语言或者说明或者过程语言)，并且该计算机程序可以任何形式被使用，这些形式包括作为独立程序或者作为模块、部件、子程序或者适用于计算环境的其他单元。计算机程序没必要对应于文件系统中的文件。可以将程序存储在保持其他程序或数据的文件(例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)的一部分中、专用于所讨论的程序的单个文件中或者多个协调文件(例如，存储一个或多个模块、子程序或部分代码的文件)中。计算机程序可以被部署成在一个计算机上或者在位于一个站点或分布在多个站点并且通过通信网络互连的多个计算机上执行。

可以通过一个或多个可编程处理器执行本文所描述的处理，其中处理器是通过操作输入数据并产生输出来执行一个或多个计算机程序从而实现功能的。处理流程和逻辑流程还可以通过专用逻辑电路来执行，并且装置还可以作为专用逻辑电路的形式被实现，其中专用逻辑电路例如是FPGA(现场可编程逻辑门阵列)或ASIC(专用集成电路)，仅举几例。

适合于执行计算机程序的处理器举例来讲包括通用微处理器和专用微处理器两者、以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。通常来说，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或二者中接收指令和数据。计算机的必要元件是用于执行指令的处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。通常，计算机还将包括用于存储数据的一个或多个大容量存储设备(例如，磁盘、磁光盘或者光盘)，或者被可操作地耦合以从大容量存储设备中接收数据或者向大容量存储设备传送数据，或者两者。然而，计算机无需具有这样的装置。此外，计算机可以被嵌入在另一个设备中，例如移动电话、个人数字助理(PDA)，仅举几例。

适于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的数据存储器，所述数据存储器包括非易失性存储器、介质和存储器设备，举例来说包括：半导体存储器设备，例如，EPROM、EEPROM以及闪存设备；磁盘，例如，内部硬盘或可移动盘；磁光盘；以及CDROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可以由专用逻辑电路补充或合并在其中。

为了提供与用户的交互，本文所描述的实施例可以在具有用于向用户显示信息的显示器设备(例如，CRT(阴极射线管)或LCD(液晶显示器)监视器等)以及通过其用户可以向计算机提供输入的键盘和定点设备(例如鼠标或轨迹球)或触摸屏的计算机上实现。其他种类的设备可以用于提供与用户的交互；例如，可以接收来自用户的任何形式的输入，包括声学输入、语音输入或触觉输入。

本文所描述的实施例可以实现在计算系统中，所述计算系统包括后端部件(例如，作为数据服务器)或包括中间件部件(例如，应用服务器)、或包括前端部件(例如，具有图形用户接口或Web浏览器的客户端计算机，用户可以通过其与本文所描述的主题的实现方式交互)、或一个或多个这种后端部件、中间部件、或前端部件的任何组合。系统的部件可以通过数字数据通信(例如，通信网络)的任何形式或介质来进行互连。通信网络的示例包括局域网(“LAN”)和广域网(“WAN”)，例如，互联网。

计算系统可以包括客户端与服务器。客户端和服务器通常远离彼此并且通常通过通信网络交互。客户端与服务器的关系借助于在各自的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序产生。

示例性加框丝网

图9展示了示例性测试加框丝网装置，并且将用于为用于执行根据本公开的某些方面的方法的各个部件提供背景。测试加框丝网400包括框架410和丝网420。丝网420部分地涂覆有乳剂430以形成测试图案或图像。在所展示的实施例中，尽管设想了其他形状和图案，但根据本文所描述的各个方面，所述图案可以对应于包括重复点的测试图案。框架和丝网可以是根据在本文中所描述的实施例。

印刷系统部件

以上描述的加框丝网装置可以结合在本领域已知的任何印刷设备中。例如，加框丝网可以是丝网印刷系统的一部分，所述丝网印刷系统进一步包括用于将液体印刷介质涂敷到三维衬底上的涂敷器。在一些实施例中，液体印刷介质可以涂敷到丝网上，并且使用涂敷器向丝网施加压力，所述液体印刷介质的至少一部分可以穿过丝网并且到达三维衬底上。涂敷器可以是挠性的或刚性的，并且施加压力可以是均匀的或可变的。

根据一个示例性实施例，挠性压力控制涂敷器(如，刮板)可以用于在三维衬底上印刷，例如，用于具有围绕多于一个半径的复曲率的衬底。标准直刃刮板(如，用于2D平坦印刷的那些刮板)还可以用于在三维衬底上印刷，例如，用于具有单个曲率半径的衬底。还设想不同形状和大小的其他涂敷器(如，刷子、刮刀等)并且这些在本公开的范围内。可以沿丝网拉伸刮板或任何其他涂敷器，迫使印刷介质的至少一部分通过丝网的至少一部分到达三维衬底上。涂敷器的保持角、压力、拉伸速度、大小和硬度可以根据例如所期望的图像分辨率而变化。在一些实施例中，涂敷器可以是根据在本文中描述的刮板的实施例。

将理解的是，各个公开的实施例可以包括结合具体实施例所描述的具体特征、元件或步骤。还将理解的是，尽管关于一个具体实施例进行了描述，但具体特征、元件或步骤可以以各种未展示的组合或排列互换或与替代实施例相组合。

还应理解的是，除非明确指出是相对的，否则如本文所使用的术语“所述(the)”、“一个(a)”或“一个(an)”是指“至少一个(atleast one)”，并且不应限于“仅一个(onlyone)”。因此，例如，对“乳剂”的引用包括具有两个或更多个这种乳剂的示例，除非上下文另有明确指示。同样地，“多个(plurality)”旨在表示“多于一个(more than one)”。

范围在此可以被表达为从“约(about)”一个具体值和/或到“约(about)”另一个具体值。当表达这样的范围时，示例包括从一个特定值和/或到另一个特定值。类似地，当通过使用先行词“约(about)”将值表示为近似值时，应当理解的是所述特定值形成了另一方面。还应当理解，每个范围的端点相对于另一个端点以及独立于另一个端点都是有效的。

如本文所使用的术语“基本(substantial)”，“基本上(substantially)”及其变型旨在注意所描述的特征等于或近似等于值或描述。例如，“基本上平面的”表面旨在指示平面的或近似平面的对象。此外，如本文所定义的，“基本上类似”旨在指示两个值或对象相等或近似相等。

除非另有明确说明，否则不打算将本文所阐述的任何方法解释为要求以特定顺序执行其步骤。相应地，在方法权利要求实际上不叙述其步骤遵循的顺序或者在权利要求书或描述中没有另外具体地说明步骤被限制为特定顺序的情况下，不打算推断任何特定的顺序。

尽管可以使用过渡短语“包括(comprising)”来公开特定实施例的各种特征、元件或步骤，但是应当理解，隐含那些包括可能使用过渡短语“由...组成(consisting)”或“基本上由...组成(consisting essentially of)”描述的替代实施例。因此，例如，包括A+B+C的系统的暗示的替代实施例包括其中系统由A+B+C组成的实施例以及其中系统基本上由A+B+C组成的实施例。

对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行各种修改和变化。由于本领域技术人员可以想到包括本公开的精神和实质的所公开的实施例的修改组合、子组合和变型，本公开应当被解释为包括所附权利要求及其等同物的范围内的一切。

Claims (22)

1.一种刮板装置，包括：

(a)刮板刀片；

(b)多个保持器，所述多个保持器沿所述刮板刀片的长度间隔开，并且耦合到所述刮板刀片；

(c)至少一个支撑条，所述至少一个支撑条耦合到所述多个保持器，并且沿所述刮板刀片的所述长度延伸；以及

(d)致动机构，所述致动机构用于在与印刷行程方向基本上垂直的方向上向所述刮板刀片施加力。

2.如权利要求1所述的刮板装置，其中，所述至少一个支撑条允许所述刮板刀片在所述力的方向上弯曲，但基本上将所述刮板刀片的弯曲限制在所述印刷行程方向上。

3.如权利要求1所述的刮板装置，其中，所述至少一个支撑条包括两个相对的端表面以及两个相对的支撑表面，所述相对的支撑表面基本上垂直于所述力的方向。

4.如权利要求1和2中任一项所述的刮板装置，其中，所述多个保持器可滑动地耦合到所述致动机构。

5.如权利要求1至4中任一项所述的刮板装置，其中，所述刮板刀片包括橡胶或聚氨酯材料。

6.如权利要求1至5中任一项所述的刮板装置，其中，所述刮板刀片是直刃刀片。

7.如权利要求1至6中任一项所述的刮板装置，其中，所述多个保持器中的每个保持器单独地包括用于耦合到所述刮板刀片的保持元件。

8.如权利要求1至6中任一项所述的刮板装置，其中，所述多个保持器中的每个保持器单独地包括空腔，并且其中，所述至少一个支撑条延伸穿过每个保持器空腔。

9.如权利要求8所述的刮板装置，其中，所述至少一个支撑条的高度基本上对应于所述保持器空腔的高度，并且其中，所述至少一个支撑条的宽度基本上对应于所述保持器空腔的宽度。

10.如权利要求1至9中任一项所述的刮板装置，其中，所述多个保持器包括具有不同尺寸的保持器。

11.如权利要求1至10中任一项所述的刮板装置，其中，所述多个保持器各自以从约10mm变化至约50mm的距离间隔开。

12.一种用于丝网印刷三维衬底的表面的方法，所述方法包括：

(a)产生二维测试加框丝网，所述二维测试加框丝网包括第一框架和第一丝网，所述第一丝网带有具有多个可测量特征的重复测试图案；

(b)预测所述多个特征在三维测试衬底的表面上的位置；

(c)印刷具有所述重复测试图案的所述三维测试衬底的所述表面；

(d)测量如印刷在所述表面上的所述多个可测量特征的位置；

(e)通过将如印刷在所述表面上的所述多个可测量特征的位置与其预测位置进行比较来计算位移值；

(f)使用所述位移值来修改有待印刷在所述三维衬底的所述表面上的生产图案；

(g)产生二维加框丝网，所述二维加框丝网包括第二框架和第二丝网，所述第二丝网具有经修改的生产图案；以及

(h)印刷具有所述经修改的生产图案的所述三维衬底的表面。

13.如权利要求12所述的方法，其中，在印刷所述三维测试衬底和所述三维衬底过程中，非接触距离在从约5mm至约100mm的范围内。

14.如权利要求12或13所述的方法，其中，通过产生所印刷的三维测试表面的二维投影来执行对所述多个特征的位置的预测。

15.如权利要求12至14中任一项所述的方法，其中，光学地执行对如印刷在所述表面上的所述多个可测量特征的位置的测量。

16.如权利要求12至15中任一项所述的方法，其中，通过将所印刷的三维测试表面的二维投影与所印刷的所述三维测试表面的所述表面进行比较来执行对位移值的计算。

17.如权利要求12至16中任一项所述的方法，进一步包括确定零失真参考点。

18.一种用于预测印刷在三维衬底上的图像的失真的方法，所述方法包括：

(a)产生二维测试加框丝网，所述二维测试加框丝网包括第一框架和第一丝网，所述第一丝网带有具有多个可测量特征的重复测试图案；

(b)预测所述多个特征在三维测试衬底的表面上的位置；

(c)印刷具有所述重复测试图案的所述三维测试衬底的所述表面；

(d)测量如印刷在所述表面上的所述多个可测量特征的位置；以及

(e)通过将如印刷在所述表面上的所述多个可测量特征的位置与其预测位置进行比较来计算位移值。

19.如权利要求18所述的方法，其中，通过产生所印刷的三维测试表面的二维投影来执行对所述多个特征的位置的预测。

20.如权利要求18或19所述的方法，其中，光学地执行对如印刷在所述表面上的所述多个可测量特征的位置的测量。

21.如权利要求18至20中任一项所述的方法，其中，通过将所印刷的三维测试表面的理论二维投影与所印刷的所述三维测试表面的所述表面进行比较来执行对位移值的计算。

22.如权利要求18至21中任一项所述的方法，进一步包括确定零失真参考点。