[发明专利]丝网印刷装置和方法

说明书

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。