1.一種具備電場自適應(yīng)特性的柔性電子電噴印設(shè)備,該柔性電子電噴印設(shè)備包括XYZ三軸運動模塊(100)、電噴印模塊(200)和可變電場模塊(300),其特征在于:
所述XYZ三軸運動模塊(100)包括支架(101)、X軸自由度執(zhí)行機構(gòu)(102)、Y軸自由度執(zhí)行機構(gòu)(103)和Z軸自由度執(zhí)行機構(gòu)(104),其中該支架(101)呈支撐框架的形式,并在其頂部分別沿著X軸方向和Y軸方向相互聯(lián)接安裝有所述X軸自由度執(zhí)行機構(gòu)(102)和所述Y軸自由度執(zhí)行機構(gòu)(103),同時在該Y軸自由度執(zhí)行機構(gòu)(103)上沿著Z軸方向聯(lián)接安裝有所述Z軸自由度執(zhí)行機構(gòu)(104),由此共同配合以執(zhí)行沿著XYZ三軸方向上的自由運動;
所述可變電場模塊(300)包括第一自由度執(zhí)行機構(gòu)(301)、第二自由度執(zhí)行機構(gòu)(302)、多個第一連桿(303)、多個第二連桿(304)和環(huán)形電環(huán)(305),其中該第一自由度執(zhí)行機構(gòu)(301)保持與Z軸相平行地安裝在所述Z軸自由度執(zhí)行機構(gòu)(104)上且隨之一同運動,同時用于帶動安裝其上的元件獨立執(zhí)行沿著Z軸方向上的運動;該第二自由度執(zhí)行機構(gòu)(302)同樣保持與Z軸相平行地安裝在所述第一自由度執(zhí)行機構(gòu)(301)上且隨之一同運動,同時用于帶動上端均安裝其上的所述多個第一連桿(303)獨立執(zhí)行沿著Z軸方向上的運動;所述多個第一連桿(303)的下端則分別聯(lián)接至所述環(huán)形電環(huán)(305)上,由此當?shù)谝贿B桿沿著Z軸運動發(fā)生運動時,帶動此環(huán)形電環(huán)(305)執(zhí)行張合操作也即直徑變大的張開操作或直徑變小的縮攏操作;所述多個第二連桿(304)的上端均安裝至所述第一自由度執(zhí)行機構(gòu)(301),其下端分別對應(yīng)聯(lián)接至各個所述第一連桿,由此共同配合構(gòu)成聯(lián)動機構(gòu)來執(zhí)行所述環(huán)形電環(huán)的張合操作;
所述電噴印模塊(200)包括電機安裝座(205)、球形電機(206)、陣列噴嘴(207)、高壓放大器(209)和高壓分配器(210),其中該電機安裝座(205)與所述Z軸自由度執(zhí)行機構(gòu)相連且隨之一同運動,它的下端安裝有所述球形電機(206)且使得該球形電機處于所述環(huán)形電環(huán)的中心線上;該球形電機(206)上繼續(xù)聯(lián)接設(shè)置有所述陣列噴嘴(207),并用于對該陣列噴嘴執(zhí)行溶液噴射時的角度和姿態(tài)進行調(diào)整;該陣列噴嘴(207)具備多個獨立噴嘴,并且每個獨立噴嘴均與容納有材料溶液的溶液容器相連;該高壓放大器(209)的一端與所述陣列噴嘴(207)電路連接,另外一端與所述環(huán)形電環(huán)(205)電路連接,并用于在兩者之間產(chǎn)生高壓電場;此外,該高壓分配器用于實時調(diào)整該高壓電場,并與所述環(huán)形電環(huán)(305)的張合操作相配合,由此實現(xiàn)帶電溶液在基板上的落點控制。
2.如權(quán)利要求1所述的一種具備電場自適應(yīng)特性的柔性電子電噴印設(shè)備,其特征在于,上述電噴印模塊(200)優(yōu)選還包括定位相機(204)和觀測相機(208),其中該定位相機(204)用于對所述陣列噴嘴獲得視覺定位,該觀測相機則用于噴印時對所述陣列噴嘴上形成的泰勒錐實時觀測。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種具備電場自適應(yīng)特性的柔性電子電噴印設(shè)備,所述球形電機(206)具有多個旋轉(zhuǎn)自由度,并且其輸出軸沿著球形副執(zhí)行旋轉(zhuǎn),同時可繞著其球心的任意空間軸線執(zhí)行旋轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求1-3任意一項所述的一種具備電場自適應(yīng)特性的柔性電子電噴印設(shè)備,所述溶液容器由于相互隔離的多個腔體共同組成,各個腔體分別與所述陣列噴嘴(207)的各個獨立噴嘴保持相連,并通過流量泵(202)來對各個獨立噴嘴的溶液噴出速度和流量進行控制;此外,所述電噴印模塊(200)優(yōu)選還配備有多路溶液控制器(203),并通過該多路溶液控制器來使得各個獨立噴嘴用于噴射不同的溶液、多個獨立噴嘴聯(lián)合用于噴射相同的溶液,或者多個獨立噴嘴聯(lián)合用于噴射不同的溶液。
5.如權(quán)利要求1-4任意一項所述的一種具備電場自適應(yīng)特性的柔性電子電噴印設(shè)備,所述高壓放大器(209)可切換為其一端與所述陣列噴嘴(207)電路連接,另外一端與承印基板(211)電路連接并斷開與所述環(huán)形電環(huán)(205)的電路連接,由此用于在所述陣列噴嘴與承印基板之間產(chǎn)生高壓電場。
6.如權(quán)利要求1-5任意一項所述的一種具備電場自適應(yīng)特性的柔性電子電噴印設(shè)備,所述環(huán)形電環(huán)優(yōu)選有多個具備一定高度的片極相互鉸接而成,各片極之間相互絕緣連接,并且每個片極均與所述高壓放大器獨立相連。
7.一種采用如權(quán)利要求2所述的設(shè)備執(zhí)行柔性電子電噴印的方法,其特征在于,該方法包括下列步驟:
(a)將需要打印的柔性電子電路圖輸入中央處理器,相應(yīng)獲得輸出指令;
(b)基于輸出指令,通過所述球形電機對所述陣列噴嘴的姿態(tài)進行調(diào)整;然后,采用所述定位相機執(zhí)行視覺定位,并引導(dǎo)所述XYZ三軸運動模塊到達所需位置,同時調(diào)整所述陣列噴嘴與承印基板之間的距離及角度;
(c)通過所述可變電場模塊的第一自由度執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動所述第一連桿沿著Z軸方向繼續(xù)運動,同時推動所述環(huán)形電環(huán)發(fā)生張開或縮攏,使得該環(huán)形電環(huán)達到所需的直徑大??;
(d)打開所述高壓放大器,并通過所述高壓分配器來調(diào)整所述環(huán)形電環(huán)與所述陣列噴嘴之間的高壓電壓;接著,啟動所述流量泵,并根據(jù)工藝需求采用所述陣列噴嘴中的單個獨立噴嘴或多個獨立噴嘴執(zhí)行噴??;
(e)在噴印過程中,通過所述高壓分配器實時調(diào)整所述高壓電壓,或是改變所述環(huán)形電環(huán)的直徑大小或沿著Z軸方向的位置,由此獲得變化的電場,進而在無需整體移動所述陣列噴嘴的情況下即可對帶電溶液在基板上的落點控制;
(f)完成一定區(qū)域的噴印后,通過所述XYZ三軸運動模塊移動來移動所述電噴印模塊和可變電場模塊進入下一待噴印區(qū)域,重復(fù)執(zhí)行步驟(b)至步驟(f),直至完成所有的柔性電子電噴印工藝。