TWI788881B - 將功能性印刷圖案印至三維物體表面上之增材印刷方法，及其相關電腦程式及電腦可讀媒介 - Google Patents

將功能性印刷圖案印至三維物體表面上之增材印刷方法，及其相關電腦程式及電腦可讀媒介 Download PDF

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Abstract

本發明係關於一種將一功能性印刷圖案印至一三維物體100之一表面上的增材印刷方法、一種相關聯電腦程式及一種電腦可讀媒介，該電腦可讀媒介上儲存有該電腦程式。該方法包含以下步驟：(i)在一平坦表面10上提供一三維物體100；(ii)提供具有複數個印刷噴嘴200A1至200An之一印刷頭200A，該複數個印刷噴嘴200A1至200An界定至少一個印刷噴嘴平面20，該印刷噴嘴平面20不平行於該平坦表面10；(iii)產生該平坦表面10上之該物體100的一曝露表面之三維幾何表面資料；(iv)基於該三維幾何表面資料而產生該平坦表面上10之該物體100的該曝露表面之二維幾何表面資料；(v)判定待在一排出時間自該複數個印刷噴嘴200A1至200An中之每一者排出的印刷流體之一量；(vi)產生該物體100與該印刷頭200A之間的一相對移動；及(vii)在該相對移動期間將一印刷圖案印至該物體100之該曝露表面的至少一個部分上。產生該二維幾何表面資料之該步驟包括以下步驟：將該二維幾何表面資料投影至該印刷噴嘴平面20中以校正由於該印刷噴嘴平面20不平行於該平坦表面10而存在於該二維幾何表面資料中之失真，藉此獲得該物體100之二維印刷噴嘴平面資料。

Description

將功能性印刷圖案印至三維物體表面上之增材印刷方法，及其相關電腦程式及電腦可讀媒介
本發明係關於一種將功能性印刷圖案(數位)印至三維物體表面上之增材印刷方法。本發明亦係關於一種相關聯電腦程式及一種上面儲存有電腦程式之電腦可讀媒介。
存在廣泛多種不同的印刷方法，尤其包括平版印刷、柔版印刷、網版印刷、凹版印刷及數位印刷。諸如噴墨印刷及靜電印刷之數位印刷將基於數位之影像直接印至各種類型之媒介。其他印刷方法可用於特定應用。
噴墨印刷方法已廣泛用於在紙上印刷且因此專注於二維表面。然而，噴墨印刷方法亦可用於其他目的。舉例而言，其可用於將功能層或功能性印刷圖案沈積於三維物體上，諸如在「系統級封裝」(SIP)上應用導電墨水以保護系統級封裝免受電磁干擾。
SIP模組在使攜帶型電子裝置小型化中起愈來愈重要之作用。由於建置至SIP模組中之電功能之高密度，電磁干擾或電干擾(EMI)可造成模組之完全故障。為此目的，SIP模組必須經屏蔽以抑制EMI輻射自SIP模組發出及由SIP模組接收兩者。
傳統上，出於EMI屏蔽之目的，SIP模組使用金屬外殼。然而，金屬外殼違背小型化目標。替代使用金屬外殼，功能層可例如由PVD製程應用。替代地，例如，可使用噴墨印表機將含銀噴墨油墨沈積於SIP模組之表面上。一旦噴墨油墨被印至SIP模組之表面上，便使用例如UV光使噴墨油墨固化以便在SIP模組之表面上形成連續功能層。可設想到其他固化手段，諸如IR輻射或電漿。在印刷程序之前，出於清潔目的，SIP模組之表面可經受預處理製程。同樣，為此目的，可使用電漿。
US 2013/0342592 A1揭示一種用於將EMI屏蔽件印至三維電子裝置上之噴墨印表機。電子裝置藉此安裝在可傾斜及旋轉之夾具上，使得EMI屏蔽件可沈積於電子裝置之不平行表面上。
用於將功能性印刷圖案(層)印至諸如電子裝置之三維物體上的增材噴墨印刷方法顯著不同於用於圖形目的之噴墨印刷方法。雖然圖形印刷方法中最重要的因素為沈積於諸如紙之特定基板上的噴墨油墨之面積密度(g/m 2)，但當將功能性印刷圖案印至諸如SIP模組之電子裝置上時，層厚度尤其為至關重要的。最終層厚度、材料密度(g/m 3)以及在厚度方向上及跨越功能性印刷圖案之表面的結構均勻性及均質性對其功能具有決定性影響，由此亦需要考慮效率及經濟態樣。
WO 2019/002153 A1揭示一種用於在三維物體之彎曲表面上進行印刷的數位噴墨印刷方法。其使用印刷頭，該印刷頭具有配置於印刷噴嘴平面中之多個印刷噴嘴。印刷噴嘴平面定位於彎曲表面正上方。在印刷期間僅啟動與彎曲表面之距離在預定範圍內的彼等印刷噴嘴。
US 2012/0219699 A1揭示一種圖形應用系統，其具有表面濺射裝置，該表面濺射裝置具有將濺射材料噴射至諸如薄片金屬、汽車或飛機主體、船體等之目標表面上的至少一個噴嘴。噴嘴控制機制控制由噴嘴噴射之濺射材料的量。空間參考單元用以在任何時間判定噴嘴相對於目標表面之位置及定向。為此目的，使用兩個立體的2D攝影機，且根據2D影像資料連同指定參考點，藉由數位影像處理產生3D資料。此等3D資料接著用以自動地調整噴嘴之噴射特性。
US 2020/073365 A1、US 2020/108598 A1、JP 2001 010032 A、US 2019/016121 A1及US 2005/195229 A1說明僅表示技術背景之先前技術。
本發明之目標為提供一種用於將功能性印刷圖案印至三維物體表面上之增材印刷方法，其減輕或克服先前技術印刷方法之缺陷。特定而言，本發明之目標為提供一種以均勻且均質之厚度及較佳的高產量將功能性印刷圖案印至三維物體表面上的增材(數位)印刷方法。本發明之目標亦為提供一種控制用於進行增材印刷方法之噴墨印表機的電腦程式及一種上面儲存有電腦程式之電腦可讀媒介。
此等目標係藉由獨立技術方案1、17及18之主題解決。本發明之視需要及較佳的特徵為附屬技術方案2至16之主題。
本發明之第一態樣係關於一種將功能性印刷圖案印至三維物體表面上之增材印刷方法。根據本發明之方法包含以下步驟：(i)在平坦表面上提供三維物體；(ii)提供具有複數個印刷噴嘴之印刷頭，該複數個印刷噴嘴界定至少一個印刷噴嘴平面，該印刷噴嘴平面不平行於平坦表面；(iii)產生平坦表面上之物體的曝露表面之三維幾何表面資料；(iv)基於三維幾何表面資料而產生平坦表面上之物體的曝露表面之二維幾何表面資料；(v)判定待在排出時間自複數個印刷噴嘴中之每一者排出的印刷流體之量；(vi)產生物體與印刷頭之間的相對移動；及(vii)在相對移動期間將印刷圖案印至物體之曝露表面的至少一個部分上。根據本發明，產生二維幾何表面資料之步驟包括以下步驟：將二維幾何表面資料投影至印刷噴嘴平面中以校正由於印刷噴嘴平面不平行於平坦表面而存在於二維幾何表面資料中之失真，藉此獲得物體之二維印刷噴嘴平面資料。
較佳地，三維幾何表面資料及二維幾何表面資料係相對於平坦表面產生。
更佳地，該方法進一步包含判定平坦表面上之三維物體之位置資料的步驟。
較佳地，使用光學成像或光學掃描裝置判定平坦表面上之三維物體之位置資料。
又進一步較佳地，將二維幾何表面資料投影至印刷噴嘴平面中之步驟考慮平坦表面上之三維物體之位置資料。
根據本發明之另一較佳實施例，三維幾何表面資料係使用由成像掃描裝置獲得之3D-CAD資料或3D資料產生。
較佳地，待自複數個印刷噴嘴中之每一者排出的印刷流體之量係基於以下各者而判定：(i)二維印刷噴嘴平面資料，及/或(ii)功能性印刷圖案之層厚度，及/或(iii)相對移動之特性，及/或(iv)印刷流體之飛行時間，該飛行時間係由在印刷流體自各別印刷噴嘴的排出時間與對物體之曝露表面的衝擊時間之間流逝的時段定義，及/或(v)待印至物體之曝露表面上的印刷圖案，及/或(vi)使用者要求。
相對移動之特性較佳為物體與印刷頭之間的相對速度。
又進一步較佳地，印刷流體之排出時間在複數個印刷噴嘴當中變化。
有利地，在物體與印刷頭之間的相對移動期間，物體相對於印刷頭移動。
根據本發明之另一較佳實施例，在印刷圖案已印至物體之曝露表面的至少一個部分上之後，印刷頭或物體繞水平軸線及/或垂直軸線移位以便將另一印刷圖案印至物體之曝露表面上。
亦較佳地，在印刷圖案已印至物體之曝露表面的至少一個部分上之後使印刷圖案固化。
根據本發明之另一較佳特徵，印刷噴嘴平面與平坦表面之間的角度在20°至70°之間的範圍內，較佳在40°至50°之間的範圍內，最佳等於45°。
更佳地，根據本發明之方法進一步包含以下步驟：提供具有複數個第二印刷噴嘴之第二印刷頭，該複數個第二印刷噴嘴界定至少一個第二印刷噴嘴平面，該第二印刷噴嘴平面不平行於平坦表面；與該印刷頭共線地配置第二印刷頭；及產生物體與第二印刷頭之間的相對移動。
又更佳地，物體與印刷頭之間的相對移動及物體與第二印刷頭之間的相對移動係沿著直印刷路徑產生，在該直印刷路徑上配置共線的印刷頭及第二印刷頭。
有利地，該方法為噴墨印刷方法。
較佳地，功能性印刷圖案之層厚度在如下範圍內：0.0001 µm至100 µm，較佳0.001 µm至50 µm，更佳0.1 µm至5 µm，又更佳0.2 µm至1 µm。
本發明之第二態樣係關於一種電腦程式，其包含指令以使噴墨印表機進行以下步驟：(i)產生平坦表面上之三維物體的曝露表面之三維幾何表面資料；(ii)基於三維幾何表面資料而產生平坦表面上之物體的曝露表面之二維幾何表面資料；及(iii)判定待在排出時間自具有複數個印刷噴嘴之印刷頭排出的印刷流體之量，該複數個印刷噴嘴界定至少一個印刷噴嘴平面，該印刷噴嘴平面不平行於平坦表面。根據本發明，產生二維幾何表面資料之步驟包括以下步驟：將二維幾何表面資料投影至印刷噴嘴平面中以校正由於印刷噴嘴平面不平行於平坦表面而存在於二維幾何表面資料中之失真，藉此獲得物體之二維印刷噴嘴平面資料。
本發明之第三態樣係關於一種上面儲存有前述電腦程式之電腦可讀媒介。
本發明一般適合於將功能性印刷圖案大批量印至諸如電子裝置之三維物體(裝置)上。本發明特別適合於將功能層沈積於所謂的「系統級封裝」(SIP)上。功能層可為在應用時達成特定功能之任何類別之層。此功能較佳為電功能及/或電子功能。然而，其亦可為保護功能及/或絕緣功能。
此功能可為電子裝置屏蔽由自外部源發射之電磁感應或電磁輻射所引起的電磁干擾(EMI)。功能層可包括導電墨水，該導電墨水為在經印刷且較佳經固化時產生導電性質之一種類型的墨水。此等類型之墨水的實例為銀墨水或含銀墨水。導電墨水亦可為包括例如銀粒子之導電粒子的類型。
為了使導電墨水充當EMI屏蔽件，必須執行印刷使得導電墨水在電子裝置之曝露表面上形成連續層，其中間隙不大於待阻斷之外部電磁輻射之頻率的四分之一波長。該功能層亦可為非導電層，諸如保護層，其保護在保護層下方之導電層免受損壞及/或其他不利的環境影響，諸如過量熱及腐蝕誘發物質，例如氧氣。
使用根據本發明之方法，功能層可僅沈積於三維物體(裝置)之某些部分上或整個曝露表面上，且層厚度可經選擇性地操縱使得其在三維物體之曝露表面的整個印刷部分中發生變化或為高度均勻且均質的。當然，取決於絕對厚度值，最終層厚度可在一個或若干後續印刷步驟中實現。因此，可實現具有可特定地適於使用者需要及要求之性質的高效功能層。
功能性印刷圖案之層厚度較佳在如下範圍內：0.0001 µm至100 µm，較佳0.001 µm至50 µm，更佳0.1 µm至5 µm，又更佳0.2 µm至1 µm。
用於本發明方法中之三維物體可較佳為可具有任何三維幾何形狀之電子裝置，該三維幾何形狀具有在不同方向上延伸之表面。本發明原則上可用於任何數位印刷程序中，較佳為數位噴墨印刷程序，藉助於該程序，可按可選擇性調整之厚度、高結構均勻性及均質性以及高產量來沈積導電及非導電塗層(層、印刷圖案)。
噴墨印表機通常為已知的且可具有特定地適於使用者要求之不同設置。較佳使用具有一或多個印刷頭之噴墨印表機進行本發明方法。每一印刷頭具有配置於印刷噴嘴平面20 (圖3)中之多個印刷噴嘴。取決於三維物體之大小，例如30.5 cm (12吋)及大於30.5 cm，可選擇用於本發明方法中之印刷頭的印刷寬度。印刷頭可較佳包含多個印刷頭單元，例如6個，其中每一印刷頭單元具有例如5.1 cm (2吋)之寬度。印刷速度可高達2.000毫米/秒，而印刷頭頻率可高達150 kHz，該印刷頭頻率為印刷頭噴出墨滴的頻率。
圖1展示用於根據本發明之較佳實施例的方法中之步驟的第一序列。三維物體(例如，電子裝置，諸如SIP)由參考編號100指示。在步驟S1A中，提供三維物體100。實際上，多個三維物體100可配置於平坦表面10上，為簡單起見，該平坦表面在x及y方向上延伸。平坦表面10可為噴墨印表機之基板固持器的表面，或可為適合於在上面定位一個或多個三維物體100的任何其他表面，該一個或多個三維物體在噴墨印表機內部經受印刷程序。在多個三維物體100之狀況下，其較佳以網格狀方式配置且更佳彼此等距地配置於平坦表面10上。
在步驟S1A中提供三維物體100較佳包括定義物體100之三維幾何形狀的步驟。為此目的，定義或判定幾何表面資料。其可藉由諸如較佳呈3D CAD資料形式之外部資料庫(客戶)的外部源提供，或其可藉由使用現場雷射掃描裝置(未圖示)獲得，該現場雷射掃描裝置雷射掃描平坦表面10上之三維物體100的曝露表面(在下文中被稱作曝露表面)之構形。此等幾何表面資料可較佳轉換成三維向量圖形資料(多邊形資料)，該資料形成數位三維物體檔案之基礎。
在圖1中所展示之步驟S1B中，較佳使用諸如攝影機30之光學成像系統或諸如雷射線掃描器之光學掃描裝置判定多個三維物體100中之每一者在平坦表面10上的準確位置，因此獲得平坦表面10上之一或多個三維物體100的位置資料。較佳選擇攝影機30之定向及位置使得攝影機30之視場以預定角度偵測平坦表面10上之所有三維物體100。預定角度為線32與平坦表面10之間的角度。線32較佳垂直於攝影機30之主光軸。
替代地，在第一步驟中，攝影機30拍攝三維物體100之僅一部分的影像，且在第二步驟或其他步驟中，以預定角度偵測平坦表面10上之三維物體100的剩餘部分。將由此獲得之初步影像置於一起以獲得三維物體100之完整影像。此係特別有利的，因為該完整影像之解析度比攝影機30一次對所有三維物體100進行成像之情況下獲得的影像更高。當使用光學掃描裝置而非攝影機30時，實現相同優點及與其相關聯的較高準確度。
攝影機30或光學掃描裝置可能未相對於平坦表面10按一定角度安置。實情為，其可垂直地配置於平坦表面10上方。在此狀況下，三維物體100可以一次成像或掃描，抑或僅其部分按時間序列經成像及掃描，且接著個別影像經圖框化以獲得所有三維物體100之完整影像。較佳地，在攝影機30或光學掃描裝置保持靜止的同時移動三維物體100。
在步驟S1C中，可在判定平坦表面10上之每一物體100的位置資料時偵測及考慮平坦表面10上之三維物體100的可能未對準(錯向)。較佳將依據xy平面中之角度α來表達未對準。對於展示為無未對準之所有物體100，角度α較佳為零。角度α係在xy平面中相對於位於三維物體100上之特定參考點(諸如，其重心)進行量測的。替代地，所有正確定向之物體100的定向可由角度α y表達，且任何錯向物體100可由角度α n指示。
在步驟S1C之修改中，可另外考慮在z方向上，亦即，在垂直於平坦表面10 (xy平面)之方向上的未對準，且其可由角度β表達。
在包括參看圖2所解釋之步驟之第二序列的步驟S2中，建立數位印刷檔案，其包括在步驟S1A中獲得之幾何表面資料的修改，較佳包括在步驟S1B中獲得之位置資料及在步驟S1C中獲得之平坦表面10上之所有物體100的未對準資料之修改。現將參看圖2解釋如何修改此等資料。
自步驟S1A中之三維物體100的曝露表面之三維幾何表面資料開始，較佳藉由展開(解包)來將此等三維幾何表面資料轉換成二維幾何表面資料。各種軟體工具可用於藉由展開進行3D至2D轉換，諸如AutoDesk ®設計套件。為了增強對在步驟S2A中進行之展開步驟的理解，吾人可利用以下公認的簡化實例。
假定三維物體100具有長方體之形狀，如圖2中所展示且由S1A指示，且長方體經定位成其底部矩形在平坦表面上，吾人接著沿著某些邊緣切開長方體以展開3D長方體且將展開的長方體置放至平坦表面上。2D展開長方體將接著具有對稱十字形狀，其具有五個矩形：表示3D長方體之頂部矩形的一個中心矩形及鄰近中心矩形之四個邊的四個矩形。應注意，3D長方體之底部矩形由於展開程序之性質且由於無功能性印刷圖案印至其上之事實而未展示於圖2中之S2A中。
為了產生平坦表面10上之三維物體的曝露表面之二維幾何表面資料，三維物體之曝露表面可由表面網格定義。表面網格經置放使得其延伸穿過三維物體之表面上的某些點。此等點較佳在一定程度上定義物體之3D形狀。在上文所提到之長方體的狀況下，彼等形狀給出點將例如為長方體之邊緣或長方體之八個角點。
如稍後將參看圖3及圖4所解釋，較佳用以進行本發明方法之噴墨印表機之印刷頭200A (及200B) (具體而言，印刷噴嘴200A1至200An)相對於平坦表面10以預定角度定向。此預定角度較佳在20°至70°之間的範圍內，較佳在40°至50°之間的範圍內，且最佳相對於平坦表面10為45°。
由於印刷噴嘴平面20不平行於平坦表面10，在步驟S2A中獲得之展開的二維幾何表面資料固有地包括由於平坦表面10不平行於印刷噴嘴平面20之事實的失真。由於二維平面上以透視圖展示之3D長方體之距離愈短，則其在真實世界中離得愈遠，因此(展開的)二維幾何表面資料未必反映真實世界距離。在步驟S2B中藉由將在步驟S2A中獲得之二維幾何表面資料投影至印刷噴嘴平面20中(平面投影)來校正此類失真，因此獲得物體之二維印刷噴嘴平面資料。出於此目的，可例如使用軟體虛擬地產生印刷噴嘴平面20。校正係使用矩陣代數執行且包括藉由二維幾何表面資料之壓縮(校正因子為大約0.6)及後續剪切進行重新按比例調整。適用於平面投影之矩陣代數通常為已知的且因此在此處不進行詳細描述。
如上文所提及，若攝影機30或光學掃描裝置垂直地安置於平坦表面10上方，則可處理或轉換在步驟S1B中獲得之平坦表面10上的一或多個三維物體100之位置資料及在步驟S1C中獲得之任何未對準資料，以考慮平面32不對應於印刷噴嘴平面20之事實。
在物體100相對於印刷頭200A移動期間以某些時間間隔先驗地判定物體100之二維印刷噴嘴平面資料，因此以各種時間間隔獲得二維印刷噴嘴平面資料之集合。此係由於如下事實：在印刷程序的過程中，失真之量及可能類型在物體100朝向印刷頭200A移動期間改變。
此外，在步驟S2B中，可另外在物體之二維印刷噴嘴平面資料的集合中考慮在步驟S1C中判定且在圖1中所展示之由角度α表達的物體100之可能現有未對準。
較佳地，三維幾何表面資料及二維幾何表面資料係相對於平坦表面10產生。然而，亦可使用任何其他平面。
在圖2中之步驟S2C中，考慮使用者/客戶規格。此類使用者規格可係關於功能性印刷圖案之所需層厚度、功能性印刷圖案之類型(導電、非導電)、功能性印刷圖案之材料、待印刷之物體的曝露表面之面積等。
針對位於平坦表面10上之每一三維物體100而進行步驟S1A至S2C。以此方式，在步驟S2中獲得用以控制噴墨印表機之一或多個印刷頭200A及200B的印刷檔案。
圖3展示適用於進行本發明方法之印表機的簡化設置。此設置較佳包括兩個印刷頭200A、200B。每一印刷頭200A、200B具有位於印刷噴嘴平面20、22中之多個印刷噴嘴200A1至200An、200B1至200Bn。印刷噴嘴平面20、22不平行於三維物體100所位於的平坦表面10。
假定三維物體100為長方體，物體100以其垂直邊緣中之一者在前方而相對於印刷頭200A移動。因此，使用印刷頭200A印刷長方體之頂表面及兩個側表面，且當反轉物體100之移動時，使用印刷頭200B印刷另外兩個側表面及頂表面。物體100較佳沿著直印刷路徑共線地移動，其中兩個印刷頭200A、200B較佳共線地配置。然而，物體100亦可在兩個印刷頭200A、200B之間往復運動。
數字1、2及3指示物體100沿著印刷路徑之不同縱向位置的時間序列。不言而喻，為了實現物體100之曝露表面上的均勻層厚度，必須考慮到印刷噴嘴200A1至200An之間的高度差∆h且因此考慮墨水之飛行時間差∆t。飛行時間定義為在自印刷噴嘴200A1至200An噴出墨水時開始且在墨水衝擊物體100之曝露表面時結束的時段。此外，由於物體100朝向印刷頭200A移動，例如，自印刷噴嘴200A1至200An中之最低者排出的墨水將沈積於物體100之區域上，該區域在時段∆t後將再次由自不同噴嘴200A1至200An排出之墨水印刷。圖3中之Δt指示自不同印刷噴嘴200A1至200An排出之墨水對物體100之頂表面的衝擊時間之差。
圖4展示適用於進行本發明方法之印表機的簡化替代設置。在圖4中，僅提供一個印刷頭200A。圖4中之Δt指示自不同印刷噴嘴200A1至200An排出之墨水對物體100之垂直側表面的衝擊時間之差。
在圖4之替代設置中，印刷頭200A可繞水平軸線及/或垂直軸線移位以便在反轉物體之移動後將另一印刷圖案印至物體100之曝露表面上。
在另一替代設置中，印刷頭200A可靜止，且替代地，物體100較佳移位或旋轉180°以便將印刷圖案印至物體100之剩餘曝露表面上。
為了判定待自每一印刷噴嘴200A1至200An排出之墨水的量，考慮墨水之飛行時間。又，需要考慮自不同印刷噴嘴200A1至200An排出之墨水的任何飛行時間差Δt。此外，考慮層厚度及可能的其他使用者要求。此外，可個別地控制每一印刷噴嘴200A1至200An，此係因為自每一印刷噴嘴200A1至200An排出之墨水的量可發生變化。此外，自一個印刷噴嘴200A1至200An至另一印刷噴嘴200A1至200An，墨水之排出世間可發生變化，且需要考慮物體100相對於一或多個印刷頭200A、200B之速度。所有此等參數亦可包括於在步驟S2中獲得之印刷檔案中。
作為印刷方法之簡化實例，為了使用包含兩個共線配置之印刷頭200A、200B的噴墨印表機獲得長方體物體100之表面上的均勻且均質之層厚度，在長方體朝向印刷頭200A移動期間沈積於長方體之頂表面上的墨水之量必須為沈積於長方體之側表面上的墨水之量的一半。原因為頂表面被印刷兩次，亦即，在長方體朝向印刷頭200A移動期間及在朝向印刷頭200B移動期間，而由於一對側表面處於一個印刷頭200A或200B之印刷陰影中，側表面僅被印刷一次。
在每一或預定數目個印刷步驟之後，可使功能性印刷圖案固化。若使用需要交聯之墨水，則交聯墨水可進一步經受化學還原步驟，由於該化學還原步驟，呈奈米粒子形式之金屬將沈澱。任何溶劑將蒸發，且印刷的墨水將經燒結。固化步驟應理解為包括在特定類型之墨水中發生的所有此等化學製程。
參看圖2，在步驟S3中將包括於印刷檔案中之資料發送至噴墨印表機之控制器。控制器接著控制整個印刷程序直至滿足所有印刷規格。
10:平坦表面 20:印刷噴嘴平面 22:第二印刷噴嘴平面 30:攝影機/光學成像或光學掃描裝置 32:線/平面 100:三維物體 200A:印刷頭 200B:第二印刷頭 200A1至200An:印刷噴嘴 200B1至200Bn:印刷噴嘴 S1A:步驟 S1B:步驟 S1C:步驟 S2:步驟 S2A:步驟 S2B:步驟 S2C:步驟 S3:步驟 ∆h:高度差 ∆t:飛行時間差
現將使用隨附圖式作為實例來描述本發明。圖式係出於說明之目的且僅用以提供本發明之例示性實施例。圖式決不限制本發明，而僅表示其較佳實施例。 圖1展示屬於根據本發明之較佳實施例的方法之步驟的第一序列； 圖2展示屬於根據本發明之較佳實施例的方法之步驟的第二序列； 圖3展示適合於進行根據本發明之較佳實施例的印刷方法之印表機的簡化設置；及 圖4展示適合於進行根據本發明之較佳實施例的印刷方法之印表機的簡化替代設置。
100:三維物體
S1A:步驟
S2:步驟
S2A:步驟
S2B:步驟
S2C:步驟
S3:步驟

Claims (22)

  1. 一種將一功能性印刷圖案印至一三維物體(100)之一表面上的增材印刷方法，該方法包含以下步驟：在一平坦表面(10)上提供一三維物體(100)；提供具有複數個印刷噴嘴(200A1至200An)之一印刷頭(200A)，該複數個印刷噴嘴(200A1至200An)界定至少一個印刷噴嘴平面(20)，該印刷噴嘴平面(20)不平行於該平坦表面(10)；產生該平坦表面(10)上之該物體(100)的一曝露表面之三維幾何表面資料；基於該三維幾何表面資料而產生該平坦表面(10)上之該物體(100)的該曝露表面之二維幾何表面資料；判定待在一排出時間自該複數個印刷噴嘴(200A1至200An)中之每一者排出的印刷流體之一量；產生該物體(100)與該印刷頭(200A、200B)之間的一相對移動；及在該相對移動期間將一印刷圖案印至該物體(100)之該曝露表面的至少一個部分上；其中產生該二維幾何表面資料之該步驟包括以下步驟：將該二維幾何表面資料投影至該印刷噴嘴平面(20)中以校正由於該印刷噴嘴平面(20)不平行於該平坦表面(10)而存在於該二維幾何表面資料中之失真，藉此獲得該物體(100)之二維印刷噴嘴平面資料。
  2. 如請求項1之方法，其中該三維幾何表面資料及該二維幾何表面資料 係相對於該平坦表面(10)產生。
  3. 如請求項1或2之方法，其進一步包含判定該平坦表面(10)上之該三維物體(100)之位置資料的步驟。
  4. 如請求項3之方法，其中該平坦表面(10)上之該三維物體(100)的該位置資料係使用一光學成像或光學掃描裝置(30)判定。
  5. 如請求項3之方法，其中將該二維幾何表面資料投影至該印刷噴嘴平面(20)中之該步驟考慮該平坦表面(10)上之該三維物體(100)的該位置資料。
  6. 如請求項1或2之方法，其中該三維幾何表面資料係使用由一成像掃描裝置獲得之3D-CAD資料或3D資料產生。
  7. 如請求項1或2之方法，其中待自該複數個印刷噴嘴(200A1至200An)中之每一者排出的印刷流體之該量係基於以下各者而判定：(i)該二維印刷噴嘴平面資料，及/或(ii)該功能性印刷圖案之一層厚度，及/或(iii)該相對移動之一特性，及/或(iv)該印刷流體之一飛行時間，該飛行時間係由在該印刷流體自各別印刷噴嘴的該排出時間與對該物體之該曝露表面的一衝擊時間之間流逝的時段界定，及/或 (v)待印至該物體之該曝露表面上的該印刷圖案，及/或(vi)一使用者要求。
  8. 如請求項7之方法，其中該相對移動之該特性為該物體(100)與該印刷頭(200A)之間的一相對速度。
  9. 如請求項1或2之方法，其中該印刷流體之該排出時間在該複數個印刷噴嘴(200A1至200An)當中發生變化。
  10. 如請求項1或2之方法，其中在該物體(100)與該印刷頭(200A)之間的相對移動期間，該物體(100)相對於該印刷頭(200A)移動。
  11. 如請求項1或2之方法，其中在該印刷圖案已印至該物體(100)之該曝露表面的該至少一個部分上之後，該印刷頭(200A)或該物體(100)繞一水平軸線及/或一垂直軸線移位以便將另一印刷圖案印至該物體(100)之該曝露表面上。
  12. 如請求項1或2之方法，其中在該印刷圖案已印至該物體(100)之該曝露表面的該至少一個部分上之後，使該印刷圖案固化。
  13. 如請求項1或2之方法，其中該印刷噴嘴平面(20)與該平坦表面(10)之間的一角度在20°至70°之間的一範圍內。
  14. 如請求項1或2之方法，其進一步包含以下步驟：提供具有複數個第二印刷噴嘴(200B1至200Bn)之一第二印刷頭(200B)，該複數個第二印刷噴嘴(200B1至200Bn)界定至少一個第二印刷噴嘴平面(22)，該第二印刷噴嘴平面(22)不平行於該平坦表面(10)，與該印刷頭(200A)共線地配置該第二印刷頭(200B)；及產生該物體(100)與該第二印刷頭(200B)之間的一相對移動。
  15. 如請求項14之方法，其中該物體(100)與該印刷頭(200A)之間的該相對移動及該物體(100)與該第二印刷頭(200B)之間的該相對移動係沿著一直印刷路徑產生，在該直印刷路徑上配置有共線之該印刷頭(200A)及該第二印刷頭(200B)。
  16. 如請求項1或2之方法，其中該方法為一噴墨印刷方法。
  17. 如請求項1或2之方法，其中該功能性印刷圖案之一層厚度在0.8μm至1.2μm之一範圍內。
  18. 如請求項13之方法，其中該印刷噴嘴平面(20)與該平坦表面(10)之間的該角度在40°至50°之間的一範圍內。
  19. 如請求項18之方法，其中該印刷噴嘴平面(20)與該平坦表面(10)之間的該角度等於45°。
  20. 如請求項17方法，其中該功能性印刷圖案之該層厚度等於大約1μm。
  21. 一種電腦程式，其包含指令以使一噴墨印表機進行以下步驟：產生一平坦表面(10)上之一三維物體(100)的一曝露表面之三維幾何表面資料；基於該三維幾何表面資料而產生該平坦表面(10)上之該物體(100)的該曝露表面之二維幾何表面資料；及判定待在一排出時間自具有複數個印刷噴嘴(200A1至200An)之一印刷頭(200A)排出的印刷流體之一量，該複數個印刷噴嘴(200A1至200An)界定至少一個印刷噴嘴平面(20)，該印刷噴嘴平面(20)不平行於該平坦表面(10)；其中產生該二維幾何表面資料之該步驟包括以下步驟：將該二維幾何表面資料投影至該印刷噴嘴平面(20)中以校正由於該印刷噴嘴平面(20)不平行於該平坦表面(10)而存在於該二維幾何表面資料中之失真，藉此獲得該物體(100)之二維印刷噴嘴平面資料。
  22. 一種電腦可讀媒介，其上儲存有如請求項21之電腦程式。
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