一種桌面式電流體噴墨打印系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電流體動(dòng)力噴墨打印系統(tǒng)和方法，包括基板運(yùn)動(dòng)模塊，其包括設(shè)置在底座上的可沿第一方向平動(dòng)的第一運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、可相對(duì)其沿垂直于第一方向的第二方向平動(dòng)的第二運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、以及微運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，承載打印介質(zhì)基板固定設(shè)置在其上，可在由該第一方向和第二方向定義的平面上移動(dòng)，并可沿垂直于該平面的第三方向移動(dòng)，從而使得承載打印介質(zhì)基板可在基板運(yùn)動(dòng)模塊作用下多自由度運(yùn)動(dòng)；噴印模塊，其設(shè)置在一支撐架上，具有用于噴墨的噴嘴。本發(fā)明解決了目前噴嘴制造工藝復(fù)雜，無法打印亞微米尺寸圖案，高粘度墨水無法噴出等問題，具有高分辨率、高效率、適應(yīng)高粘度墨水等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種桌面式電流體噴墨打印系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種噴墨打印系統(tǒng)，特別是一種采用電流體驅(qū)動(dòng)的噴墨打印系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]噴墨打印設(shè)備由于制造環(huán)境友好，節(jié)省打印材料，操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，近年來被廣泛應(yīng)用于微電子器件制備領(lǐng)域。例如采用噴墨打印技術(shù)制造柔性電子晶體管、生物傳感器、太陽(yáng)能電池、微流芯片等方面。
[0003]傳統(tǒng)的噴墨打印技術(shù)主要采用靜電連續(xù)式和按需打印，其中按需打印又包括壓電式和熱氣泡式噴墨。傳統(tǒng)的靜電打印方法，諸如利用背景電極對(duì)墨粉進(jìn)行荷電，圖像信息利用控制單元轉(zhuǎn)換為靜電控制電場(chǎng)的圖案，通過開閉帶孔的電極陣列，從而選擇性的讓墨粉通過，在打印介質(zhì)上形成圖案，其為連續(xù)性噴墨打印，墨粉浪費(fèi)大。壓電式控制較復(fù)雜，結(jié)構(gòu)尺寸精度要求較高，壓電晶體及其附件的老化、變形，隨時(shí)會(huì)使打印頭性能下降，并且造成噴頭壽命變短，工作能耗高，而且噴射液滴定位精度不高。熱氣泡式由于瞬間局部加熱，對(duì)功能性材料有一定選擇性，液滴尺寸較大。目前普遍認(rèn)為按需打印時(shí)，液滴直徑為針頭直徑的1.89倍，打印線寬為20?50微米，如果需要更小的特征尺寸則需要制造更加細(xì)小的針頭，這將對(duì)陣列化噴嘴的微制造工藝提出巨大的挑戰(zhàn)。同時(shí)，在新的應(yīng)用領(lǐng)域，墨水多為聚合物、高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液，具有粘度大、密度大等特點(diǎn)，使得噴嘴容易堵塞并回彈，無法有效產(chǎn)生液滴。
[0004]電流體動(dòng)力噴印(electrohysrodynamic inkjet printing)是具有前景的技術(shù)，目前電流體動(dòng)力噴印方法主要應(yīng)用于靜電噴涂和靜電紡絲方面，正逐步應(yīng)用到噴印方面。美國(guó)專利申請(qǐng)US2011/0187798AL中采用了電流體動(dòng)力噴印方法，但其噴嘴尺寸較小(幾微米?幾百納米)，易被堵塞，同時(shí)噴嘴距離基板距離較小，無法避免噴射高黏度溶液時(shí)的電擊穿現(xiàn)象。另一方面，其僅僅給出了原理方法，未給出具體的實(shí)施形式。美國(guó)專利文獻(xiàn)US2008/0003374A1中，采用簡(jiǎn)單的針頭與遠(yuǎn)離針頭的環(huán)形電極實(shí)現(xiàn)墨水的流變，但液體最終分裂成小液滴，無法精確控制。另外在Jun-Sung Lee, Sang-Yoon Kim, Yong-JaeKim, Jaehong Park 的Design and evaluation of a a silicon based mult1-nozzle foraddressable jetting using a controlled flow rate in electrohydrodynamic jetprinting (APPLIED PHYSICS LETTERS, 93，243114，2008)—文中，公開了一種電流體動(dòng)力噴印方案，其中噴嘴的下部拉伸電極為平板結(jié)構(gòu)上部針狀電極，結(jié)構(gòu)缺乏緊湊，無法實(shí)現(xiàn)陣列化噴嘴的制造，而且不能滿足精確定位的工業(yè)需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種電流體動(dòng)力噴墨打印系統(tǒng)和方法，采用電流體動(dòng)力噴印原理，通過控制加載在噴嘴和基板之間的高壓脈沖電場(chǎng)壓實(shí)現(xiàn)射流的斷裂，從而產(chǎn)生墨滴實(shí)現(xiàn)噴印，解決了目前噴嘴制造工藝復(fù)雜，無法打印亞微米尺寸圖案，高粘度墨水無法噴出等問題，具有高分辨率、高效率、適應(yīng)高粘度墨水等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種電流體動(dòng)力噴墨打印系統(tǒng)，其包括
[0007]底座；
[0008]基板運(yùn)動(dòng)模塊，用以承載打印介質(zhì)基板，其包括設(shè)置在所述底座上的可沿第一方向平動(dòng)的第一運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、設(shè)置在該第一運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上可相對(duì)其沿垂直于所述第一方向的第二方向平動(dòng)的第二運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、以及設(shè)置在該第二運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的微運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，所述承載打印介質(zhì)基板固定設(shè)置在其上，該微運(yùn)動(dòng)平臺(tái)可相對(duì)所述第二運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在由該第一方向和第二方向定義的平面上移動(dòng)，并可沿垂直于該平面的第三方向移動(dòng)，同時(shí)可相對(duì)所述第二運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)繞第一方向和第二方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得所述承載打印介質(zhì)基板可在基板運(yùn)動(dòng)模塊作用下多自由度運(yùn)動(dòng)；
[0009]噴印模塊，其高度可變地設(shè)置在一安裝在所述底座上的支撐架上，其具有用于噴墨的噴嘴；
[0010]通過控制所述基板運(yùn)動(dòng)模塊帶動(dòng)所述基板運(yùn)動(dòng)同時(shí)對(duì)噴嘴噴墨進(jìn)行控制，即可實(shí)現(xiàn)噴墨打印。
[0011]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述第一運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在所述底座上的第一底座，安裝在其上的第一直線導(dǎo)軌和第一運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)，以及用于驅(qū)動(dòng)所述第一運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)的第一驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)和第一傳動(dòng)絲杠，通過所述第一驅(qū)動(dòng)伺服電帶動(dòng)所述第一傳動(dòng)絲杠，從而驅(qū)動(dòng)所述第一運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)在第一直線導(dǎo)軌上沿第一方向平動(dòng)。
[0012]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述第二運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述第一運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)上的第二底座，安裝在其上的第二直線導(dǎo)軌和第二運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)，以及用于驅(qū)動(dòng)所述第二運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)的第二驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)和第二傳動(dòng)絲杠，通過所述第二驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)帶動(dòng)所述第二傳動(dòng)絲杠，從而驅(qū)動(dòng)所述第二運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)在第二直線導(dǎo)軌上相對(duì)所述第一運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)沿第二方向平動(dòng)。
[0013]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述微運(yùn)動(dòng)平臺(tái)包括設(shè)置在所述第二運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)上的微臺(tái)底座，以及設(shè)置在所述微臺(tái)底座上的微臺(tái)，且該微臺(tái)可相對(duì)所述微臺(tái)底座在由所述第一方向和第二方向定義的平面上移動(dòng)，并可沿垂直于該平面的第三方向移動(dòng)。
[0014]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述第一運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上還設(shè)置有光柵尺，用于檢測(cè)該第一運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的位移，并實(shí)時(shí)反饋以實(shí)現(xiàn)位移精確控制。
[0015]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述承載打印介質(zhì)基板通過一承載底座設(shè)置在所述基板運(yùn)動(dòng)模塊上的微運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上。
[0016]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述承載底座為承載硬質(zhì)基板的承載底座，其包括安裝在微臺(tái)上的安裝基板，與所述安裝基板通過立柱隔開一定間距的承載平板，通過在所述承載平板和噴印模塊噴嘴之間加載脈沖高壓電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)將噴嘴流出的墨液噴射至基板上，實(shí)施噴墨打印。
[0017]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述承載底座為用以承載大面積柔性薄膜的承載底座，其包括安裝在微臺(tái)上的安裝基板、安裝在安裝基板上的下吸附板、安裝在下吸附板上并與之貼合的上吸附板，上下吸附板間由于上吸附板下表面被掏空而形成了吸附腔，并通過該吸附腔外圍的密封槽密封，所述上吸附板上表面具有若干個(gè)小孔，用以對(duì)柔性薄膜進(jìn)行吸附，通過在所述上吸附板和噴印模塊噴嘴之間加載脈沖高壓電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)將噴嘴流出的墨液的噴射至基板上，實(shí)施按需噴墨打印。
[0018]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述承載底座為用以承載拉伸柔性薄膜的承載底座，其包括安裝在微臺(tái)上的安裝基板，安裝在安裝基板上的寬度調(diào)整組件、無接觸地覆蓋在所述寬度調(diào)整組件上方的承載支架、以及設(shè)置在所述承載支架上的拉伸薄膜承載板，其中，所述承載支架與拉伸薄膜承載板上對(duì)應(yīng)開有兩條通槽，可使拉伸薄膜夾持條通過螺釘直接安裝到寬度調(diào)整組件的移動(dòng)塊上，并隨之同步移動(dòng)，從而以調(diào)節(jié)拉伸柔性薄膜的拉伸量。
[0019]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述噴印模塊的針嘴由連接在支撐板上的針嘴夾持板固定，該連接支撐板通過轉(zhuǎn)接板與一高度調(diào)節(jié)滑臺(tái)連接，該滑臺(tái)由連接板連接在支撐架上。
[0020]作為本發(fā)明的改進(jìn)，該打印系統(tǒng)還包括基板圖案視覺檢測(cè)模塊，用來觀測(cè)在基板上的打印圖案，其包括一端連接在支撐架上且另一端與固定座連接的支撐板，設(shè)置在所述固定座上的相機(jī)與鏡頭。
[0021]作為本發(fā)明的改進(jìn)，該打印系統(tǒng)還包括液滴視覺檢測(cè)模塊，用來觀測(cè)噴墨液滴的形成，其包括支撐板和固定在其上的轉(zhuǎn)接板，轉(zhuǎn)接板的另一面與一運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)連接，該運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)上安裝有支撐板，其上面安裝有相機(jī)，鏡頭及鏡頭支撐座，用來調(diào)整相機(jī)的焦距和位置。
[0022]按照本發(fā)明的另一方面，提供一種利用上述打印系統(tǒng)進(jìn)行圖案打印的方法，包括如下步驟:
[0023]將待打印的圖案輸入系統(tǒng)并進(jìn)行解析，以獲得控制所述打印系統(tǒng)各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的控制參數(shù)的步驟；
[0024]對(duì)噴印模塊進(jìn)行預(yù)熱的步驟；
[0025]控制所述打印系統(tǒng)各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)按照解析得到的運(yùn)動(dòng)參數(shù)運(yùn)動(dòng)、同時(shí)控制所述噴印模塊噴墨的步驟。
[0026]本發(fā)明的打印系統(tǒng)中，包括一噴印模塊，一打印控制模塊，一基板運(yùn)動(dòng)模塊，一視覺檢測(cè)模塊，一基板加持模塊。其中噴印模塊包含有多個(gè)噴嘴的噴印頭，用以產(chǎn)生微液滴，并沉積在基板上；一打印控制模塊，用以控制噴印頭的開啟，使得噴印頭在不同打印模式下工作；一基板運(yùn)動(dòng)模塊，用以承載打印介質(zhì)基板，使其相對(duì)噴嘴移動(dòng)；其上包含有基板加持模塊，用以吸附柔性基板，保證其平整和在運(yùn)動(dòng)中無滑移；一視覺檢測(cè)模塊，用以檢測(cè)液滴空間飛行軌跡和液滴在基板上的沉積。
[0027]與現(xiàn)有的噴印系統(tǒng)相比，本發(fā)明具有以下突出的優(yōu)點(diǎn):
[0028]( I)采用電流體動(dòng)力噴印機(jī)理，較傳統(tǒng)噴印方法，噴印精度高，且不受噴嘴直徑影響；
[0029](2)驅(qū)動(dòng)力采用靜電拉力,射流拖拽力較大,適用于高粘度溶液；
[0030](3)簡(jiǎn)化工藝，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；
[0031](4)由于采用了視覺檢測(cè)裝置，可實(shí)時(shí)觀測(cè)液滴飛行情況，提高了打印性能；
[0032](5)節(jié)省材料，降低成本。噴嘴結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。無其它驅(qū)動(dòng)單元(如壓電陶瓷等)減少了相應(yīng)材料，降低了成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1是按照本發(fā)明實(shí)施例的打印系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2是按照本發(fā)明實(shí)施例的打印系統(tǒng)的內(nèi)部模塊示意圖；[0035]圖3是按照本發(fā)明實(shí)施例的打印系統(tǒng)的基板運(yùn)動(dòng)模塊的示意圖；
[0036]圖4是按照本發(fā)明實(shí)施例的打印系統(tǒng)的承載硬質(zhì)基板的承載底座示意圖；
[0037]圖5是按照本發(fā)明實(shí)施例的打印系統(tǒng)的以承載大面積柔性薄膜的承載底座結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖6是按照本發(fā)明實(shí)施例的打印系統(tǒng)的以承載拉伸柔性薄膜的承載底座結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是按照本發(fā)明實(shí)施例的打印系統(tǒng)的噴印模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是按照本發(fā)明實(shí)施例的打印系統(tǒng)的用來觀測(cè)在基板上的打印圖案的基板圖案視覺檢測(cè)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9是按照本發(fā)明實(shí)施例的打印系統(tǒng)的用來觀測(cè)液滴的形成的液滴視覺檢測(cè)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10是按照本發(fā)明實(shí)施例的打印系統(tǒng)的圖案噴印的具體流程圖。
圖11是按照本發(fā)明實(shí)施例的打印系統(tǒng)的系統(tǒng)噴射出的微液滴圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0040]根據(jù)本發(fā)明所揭示的微液滴噴印裝置及方法，此打印系統(tǒng)可以應(yīng)用于傳統(tǒng)印刷電路板，柔性電路板，而且可以引用于生物芯片，傳感器，MEMS器件等微納米組件。
[0041]如參照?qǐng)D1所示，圖示為本發(fā)明實(shí)施例的噴墨打印系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]如參照?qǐng)D2所示，圖示中為本實(shí)施例的噴墨打印系統(tǒng)，其包含有底座100，支撐架200，基板運(yùn)動(dòng)模塊300，一噴印模塊400，基板圖案視覺檢測(cè)模塊500，液滴視覺檢測(cè)模塊600。
[0043]參照附圖3可知，本實(shí)施例中的基板運(yùn)動(dòng)模塊300包括兩級(jí)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，具體包括X軸直線運(yùn)動(dòng)組件310?318，Y軸直線運(yùn)動(dòng)組件320?328，以及微臺(tái)運(yùn)動(dòng)組件330?331。
[0044]X軸直線運(yùn)動(dòng)組件包括X軸底座312，以及安裝在其上的X軸直線導(dǎo)軌311和X軸運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)314 ;驅(qū)動(dòng)該滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的X軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)310與X軸傳動(dòng)絲杠313。另外，為對(duì)X軸運(yùn)動(dòng)精確控制，在平行與滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)軌道的外側(cè)，還安裝有X軸光柵尺底座315，和安裝在其側(cè)面的X軸光柵尺316，以及安裝在X軸滑臺(tái)314上與其同步運(yùn)動(dòng)的X軸光柵尺探頭317。為方便平臺(tái)X軸的運(yùn)動(dòng)，還附加安裝有X軸運(yùn)動(dòng)電纜保護(hù)鏈318。
[0045]Y軸直線運(yùn)動(dòng)組件與X軸直線運(yùn)動(dòng)組件結(jié)構(gòu)相同，也包括Y軸底座322、Y軸直線導(dǎo)軌321、Y軸運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)324、Y軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)320、Y軸傳動(dòng)絲杠323、Y軸光柵尺底座325、Y軸光柵尺326、Y軸光柵尺探頭327和Y軸運(yùn)動(dòng)電纜保護(hù)鏈328。
[0046]通過控制X軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)310，經(jīng)過X軸傳動(dòng)絲杠313可帶動(dòng)X軸滑臺(tái)314運(yùn)動(dòng)，通過控制Y軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)320，經(jīng)過Y軸傳動(dòng)絲杠323可帶動(dòng)X軸滑臺(tái)324運(yùn)動(dòng)；由X軸直線運(yùn)動(dòng)組件與Y軸直線運(yùn)動(dòng)組件共同動(dòng)作可實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)相垂直的兩個(gè)方向的動(dòng)作合成。[0047]X軸光柵尺316與X軸光柵尺探頭317組成X軸運(yùn)動(dòng)反饋傳感器，Y軸光柵尺326與X軸光柵尺探頭327組成Y軸運(yùn)動(dòng)反饋傳感器。X、Y運(yùn)動(dòng)反饋傳感器分別檢測(cè)X軸滑臺(tái)314與Y軸滑臺(tái)324 (及微臺(tái)位置)的位置與速度，并將反饋信息傳給控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)XY介質(zhì)供給平臺(tái)的精確定位。
[0048]微臺(tái)運(yùn)動(dòng)組件則包括安裝在Y軸運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)324上的微臺(tái)底座330和微臺(tái)331。微臺(tái)具有XYZ方向的移動(dòng)和XY方向的轉(zhuǎn)動(dòng)5個(gè)自由度。本實(shí)施例中優(yōu)選各方向上的移動(dòng)行程為300x300x300 μ m，精度為2nm，配合XY平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)大面積范圍內(nèi)的局部高精度打印。
[0049]參照附圖4?6可知，本發(fā)明實(shí)施例提供三種用以承載收集基板的承載底座，分別用以承載硬質(zhì)基板，大面積柔性薄膜，拉伸柔性薄膜。三個(gè)承載底座的高度一致，以方便不同在收集基板時(shí)的運(yùn)動(dòng)控制。
[0050]附圖4為用以承載硬質(zhì)基板的承載底座一，由安裝基板340，立柱341和承載平板342組成。安裝基板340安裝在微臺(tái)上，使承載底座可與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)一起運(yùn)動(dòng)；立柱341使安裝基板340與承載平板342隔開一定距離，利于新承載底座改裝的添加，同時(shí)保證其高度與其他承載底座高度相同。承載平板342的承載表面具有較高的平面度，水平度以保證在大面積打印時(shí)收集基板與噴嘴的相對(duì)位置具有較高的精度；同時(shí)承載表面具有一定的粗糙度，以保證在平臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)保證硬質(zhì)基板無滑移，與平臺(tái)保持相對(duì)靜止。承載平板為金屬材料，可連接到高壓脈沖電源負(fù)極，以在空間形成高壓電場(chǎng)。
[0051]附圖5為用以承載大面積柔性薄膜的承載底座二，由安裝基板340、下吸附板351、上吸附板352、壓條353和肘夾350組成。下吸附板351直接安裝在安裝基板340上，而上吸附板352直接安裝在下吸附板351上并與之貼合；上下吸附板間由于上吸附板下表面被掏空而形成了吸附腔，并通過吸附腔外圍的密封槽密封。上吸附板上表面具有若干個(gè)小孔，用以對(duì)柔性薄膜進(jìn)行吸附。上下吸附板都為金屬材料，可連接到高壓電源負(fù)極，以在空間形成高壓電場(chǎng)。為使大面積柔性薄膜在被吸附時(shí)能完全伸展開，在上吸附板352兩側(cè)還安裝有壓條353，以?shī)A持柔性薄膜的外邊緣，使之充分伸展。壓條353由肘夾350提供夾持力，使之與上吸附板充分貼合。
[0052]附圖6為用以承載拉伸柔性薄膜的承載底座三，由安裝基板340、對(duì)稱型左右旋螺紋開閉寬度調(diào)整組件360、承載支架361、拉伸薄膜承載板362和拉伸薄膜夾持條363組成。其中，調(diào)整組件360由一根左右旋螺紋絲桿、兩個(gè)移動(dòng)滑塊和底座構(gòu)成。調(diào)整組件360的左右旋螺紋絲桿，即可帶動(dòng)360的移動(dòng)塊開閉，用以帶動(dòng)拉伸薄膜夾持條363拉伸柔性薄膜。對(duì)稱型左右旋螺紋開閉寬度調(diào)整組件360和承載支架361都固定安裝在安裝基板340上，且寬度調(diào)整組件360在承載支架361的正下方且沒有接觸。拉伸薄膜承載板362為金屬材料，可連接到高壓電源負(fù)極，以在空間形成高壓電場(chǎng)。承載支架361為絕緣材料，將寬度調(diào)整組件360與拉伸薄膜承載板362隔開，以使噴印電場(chǎng)更加均勻。承載支架361與拉伸薄膜承載板362上對(duì)應(yīng)開有兩條通槽，可使拉伸薄膜夾持條363通過螺釘直接安裝到寬度調(diào)整組件360的移動(dòng)塊上，保持與360的移動(dòng)塊同步移動(dòng)。拉伸薄膜夾持條363優(yōu)選4 ±夾，左右各為兩塊重疊在一起，拉伸柔性薄膜則被夾持在這兩塊夾持條中間。
[0053]附圖7為噴印模塊，其中針嘴由針嘴夾持板401、402、403固定，連接在支撐板404上、405為轉(zhuǎn)接板用以連接支撐板404和高度調(diào)節(jié)滑臺(tái)406上，滑臺(tái)406由連接板407連接在支撐架200上。
[0054]附圖8為基板圖案視覺檢測(cè)模塊，用來觀測(cè)在基板上的打印圖案，支撐板501 —端與固定座502連接，另一端連接在支撐架200上，相機(jī)503與鏡頭504通過卡口連接，并由加固座505固定。
[0055]附圖9為液滴視覺檢測(cè)模塊，用來觀測(cè)液滴的形成，包括支撐板601和固定在其上的轉(zhuǎn)接板602，轉(zhuǎn)接板602的另一面與X-Y運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)603連接，用來調(diào)整相機(jī)的焦距和位置。滑臺(tái)603上安裝有支撐板604，其上面安裝有相機(jī)605，鏡頭606及鏡頭支撐座607。支撐板601作為整個(gè)液滴視覺檢測(cè)模塊的支撐底板與底座100連接，保證鏡頭，光源和針頭在一條直線上，平行于支撐架200。安裝位置為鏡頭和噴嘴之間的距離為鏡頭的焦距長(zhǎng)度。
[0056]附圖10為圖案噴印的具體流程:打印圖案輸入；圖案格式解析，噴嘴單元預(yù)熱(力口載電壓，墨液開始供給)；開始打印圖案；在線進(jìn)行圖案檢測(cè)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)控制；打印結(jié)束。
[0057]圖11為采用本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)噴射出的微液滴。
[0058]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電流體動(dòng)力噴墨打印系統(tǒng)，通過控制加載在噴嘴和承載打印介質(zhì)基板之間的高壓脈沖電場(chǎng)壓對(duì)射出的墨滴進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)噴印，其特征在于，包括: 底座(100)； 基板運(yùn)動(dòng)模塊(300)，用以承載打印介質(zhì)基板，其包括設(shè)置在所述底座(100)上的可沿第一方向平動(dòng)的第一運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、設(shè)置在該第一運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上可相對(duì)其沿垂直于所述第一方向的第二方向平動(dòng)的第二運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、以及設(shè)置在該第二運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的微運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，所述承載打印介質(zhì)基板固定設(shè)置在其上，該微運(yùn)動(dòng)平臺(tái)可相對(duì)所述第二運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在由該第一方向和第二方向定義的平面上移動(dòng)，并可沿垂直于該平面的第三方向移動(dòng)，從而使得所述承載打印介質(zhì)基板可在基板運(yùn)動(dòng)模塊(300)作用下多自由度運(yùn)動(dòng)； 噴印模塊(400)，其高度可變地設(shè)置在一安裝在所述底座(100)上的支撐架(200)上，其具有用于噴墨的噴嘴； 通過控制所述基板運(yùn)動(dòng)模塊(300)帶動(dòng)所述基板運(yùn)動(dòng)同時(shí)對(duì)噴嘴噴墨進(jìn)行控制，即可實(shí)現(xiàn)噴墨打印。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電流體動(dòng)力噴墨打印系統(tǒng)，其中，所述第一運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在所述底座(100)上的第一底座(312)，安裝在其上的第一直線導(dǎo)軌(311)和第一運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)(314)，以及用于驅(qū)動(dòng)所述第一運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)(314)的第一驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)(310)和第一傳動(dòng)絲杠(313)，通過所述第一驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)(310)帶動(dòng)所述第一傳動(dòng)絲杠(313)，從而驅(qū)動(dòng)所述第一運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)(313)在第一直線導(dǎo)軌(311)上沿第一方向平動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電流體動(dòng)力噴墨打印系統(tǒng)，其中，所述第二運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述第一運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)(314)上的第二底座(322)，安裝在其上的第二直線導(dǎo)軌(321)和第二運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)(324)，以及用于驅(qū)動(dòng)所述第二運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)(324)的第二驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)(320)和第二傳動(dòng)絲杠(323)，通過所述第二驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)(320)帶動(dòng)所述第二傳動(dòng)絲杠(323)，從而驅(qū)動(dòng)所述第二運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)(32 4)在第二直線導(dǎo)軌(321)上相對(duì)所述第一運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)沿第二方向平動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電流體動(dòng)力噴墨打印系統(tǒng)，其中，所述微運(yùn)動(dòng)平臺(tái)包括設(shè)置在所述第二運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)(324)上的微臺(tái)底座(330)，以及設(shè)置在所述微臺(tái)底座(330)上的微臺(tái)(331)，且該微臺(tái)(331)可相對(duì)所述微臺(tái)底座(330)在由所述第一方向和第二方向定義的平面上移動(dòng)，并可沿垂直于該平面的第三方向移動(dòng)，同時(shí)可繞所述第一方向和第二方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的一種電流體動(dòng)力噴墨打印系統(tǒng)，其中，所述第一運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上還設(shè)置有光柵尺，用于檢測(cè)該第一運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的位移，并實(shí)時(shí)反饋以實(shí)現(xiàn)位移精確控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的一種電流體動(dòng)力噴墨打印系統(tǒng)，其中，所述承載打印介質(zhì)基板通過一承載底座設(shè)置在所述基板運(yùn)動(dòng)模塊(300 )上的微運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電流體動(dòng)力噴墨打印系統(tǒng)，其中，所述承載底座為承載硬質(zhì)基板的承載底座，其包括安裝在微臺(tái)(331)上的安裝基板(340)，與所述安裝基板(340)通過立柱(341)隔開一定間距的承載平板(342)，通過在所述承載平板(342)和噴印模塊(400)噴嘴之間加載脈沖高壓 電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)將噴嘴流出的墨液噴射至基板上，實(shí)施噴墨打印。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電流體動(dòng)力噴墨打印系統(tǒng)，其中，所述承載底座為用以承載大面積柔性薄膜的承載底座，其包括安裝在微臺(tái)(331)上的安裝基板(340)、安裝在安裝基板(340)上的下吸附板(351)、安裝在下吸附板(351)上并與之貼合的上吸附板(352)，上下吸附板間由于上吸附板下表面被掏空而形成了吸附腔，并通過該吸附腔外圍的密封槽密封，所述上吸附板(352)上表面具有若干個(gè)小孔，用以對(duì)柔性薄膜進(jìn)行吸附，通過在所述上吸附板(352)和噴印模塊(400)噴嘴之間加載脈沖高壓電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)將噴嘴流出的墨液的噴射至基板上，實(shí)施按需噴墨打印。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電流體動(dòng)力噴墨打印系統(tǒng)，其中，所述承載底座為用以承載拉伸柔性薄膜的承載底座，其包括安裝在微臺(tái)(331)上的安裝基板(340)，安裝在安裝基板(340)上的寬度調(diào)整組件(360)、無接觸地覆蓋在所述寬度調(diào)整組件(360)上方的承載支架(361)、以及設(shè)置在所述承載支架(361)上的拉伸薄膜承載板(362)，其中，所述承載支架(361)與拉伸薄膜承載板(362 )上對(duì)應(yīng)開有兩條通槽，可使拉伸薄膜夾持條(363 )通過螺釘直接安裝到寬度調(diào)整組件(360)的移動(dòng)塊上，保持與(360)的移動(dòng)塊同步移動(dòng)。
10.一種利用上述權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的打印系統(tǒng)進(jìn)行圖案打印的方法，包括如下步驟: 將待打印的圖案輸入系統(tǒng)并進(jìn)行解析，以獲得控制所述打印系統(tǒng)各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的控制參數(shù)的步驟； 對(duì)噴印模塊進(jìn)行預(yù)熱的步驟； 控制所述打印系統(tǒng)各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)按照解析得到的運(yùn)動(dòng)參數(shù)運(yùn)動(dòng)、同時(shí)控制所述噴印模塊噴墨的步驟。
【文檔編號(hào)】B41J2/01GK103753956SQ201410014118
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】黃永安, 布寧斌, 丁亞江, 陳建魁, 劉慧敏, 尹周平 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)