[发明专利]打印三维结构体的方法，控制打印头和打印制品的方法

说明书

技术领域

本发明有关打印三维结构体的方法。这种打印方法已经广为人知。比如，国际专利申请WO 2010/091 888 A1公开了将光定向结构体打到基板上的方法，而这个光定向结构体是把大量几乎透明材料做成的溶滴一个挨一个以及一个在另一个上面通过如喷墨打印到基板上的方式打印出来的。

背景技术

打印类似的结构体的打印头由计算机程序控制。已知的计算机程序和打印头控制仅集中在打印二维图像上。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供打印三维结构体的方法，三维结构体的打印形状可由数据包来定义，可以相对简单有效地处理数据包，相对简单有效地控制打印头。而且，数据包要尽可能小，以限制需处理的数据总量。

(二)技术方案

本发明的目的通过以下打印三维结构体的步骤实现：第一步提供系统参数确定三维结构体的形状；第二步将结构参数转换成有着多个像素的强度图像，以二维图案分布并包含不同的强度；第三步根据强度图像来控制打印头，以打印三维结构体，处理特定像素时将打印头移动到特定位置，沉积打印材料的至少一个溶滴。打印头在特定位置沉积的溶滴数量及/或打印材料的数量由相应的像素强度决定。

这样就有可能通过使用强度图像以二维数据打印来描述三维结构体的形状。这一方法的一个优势是强度图像能被以相对简单有效的方式处理。而且，数据数量和CAD数据相比也有所减少，因此可优化与打印头的交流并加快速度。这使整体打印时间有所减少，因此打印三维结构体的生产成本也有所下降。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来打印具光导向结构的制品，如透镜(凹的，凸的，菲涅尔透镜)、棱镜或光导体，或者打印几乎任何固体制品的有色打印油墨。最佳的方案是，打印油墨包含UV固化液态单体，经固化变成聚合物。最好的是，将溶滴打印到基板上。基板可以是打印制品的一部分或者仅在打印过程作为支撑板，支撑沉积的溶滴。

根据本发明的优选实施方案，在第二步结构参数转换成有着多个像素的着色强度图像，包含多种颜色；在第三步根据着色强度图像来控制打印头，以打印三维结构体，打印头在特定位置沉积的打印材料由相应的像素颜色决定。这一方法允许将打印材料每个像素的信息包含在强度图像中。因此可以建立由不同打印材料组成的三维结构体，以相对有效的方式与打印头交流。打印头最好包含几种打印油墨容器，每个装有特定的打印材料。

根据本发明的优选实施方案，在第一步结构参数以CAD数据的形式提供，这样本发明的方法就和常见的CAD软件兼容。如果将本方法用于CAD软件和打印头之间的界面，则打印头可直接和类似软件连接。

根据本发明的一个优选实施方案，在第二步将结构参数转化为着色强度图像，每个像素代表在三维结构体的垂直投影的特定位置，而每个像素的颜色代表三维结构体在这个位置的光学和/或可视特性，每个像素的强度代表三维结构体在这个位置的高度。在本示例中，颜色数据包含三维结构体的光学和/或可视特性信息。这一方法允许以光导向结构建立三维结构体。印刷油墨包括透明或半透明的单体或聚合物，其中所述三维结构体的形式，例如一个透镜(凸的，凹的或菲涅耳透镜)、棱镜、光导体或类似的材料。

根据本发明的一个优选实施方案，在第二步将结构参数转换为着色强度图像，以这样的方式将代表UV光的像素的特定颜色来固化相应位置沉积的溶滴；在第三步打印头将印刷材料的溶滴沉积在特定位置，光源固化沉积溶滴，光源发射代表UV光颜色的相应像素。这样就有可能将打印头的固化设备如UV LED(发光二极管)的固化信息整合成强度图像。更好的是，颜色代表UV光和光源的特定波长光谱，用特定波长光谱的光来固化沉积溶滴，相应的像素包含代表这一波长光谱的颜色。还可以想到，每个溶滴的固化时间根据相应像素的颜色来选择。

根据本发明的一个优选实施方案，在第二步将结构参数转换成着色强度图像，另一特定像素颜色代表精加工材料，而这一方法包括第四步，打印头将精加工材料的溶滴沉积在第三步打印的三维结构体的特定位置，相应的包含颜色的像素代表精加工层。这样就有可能将后期处理步骤的信息整合到着色强度图像上，这样在后期处理步骤也可以通过着色强度图像控制打印头。