CN106626804A - 一种3d曲面玻璃盖板喷墨打印系统及其喷墨加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种3D曲面玻璃盖板喷墨打印系统，包括供油墨系统、喷墨头移载及印刷机构、多轴机械手臂和控制系统，供油墨系统向喷墨头移载及印刷机构供给印刷油墨，喷墨头移载及印刷机构用于印刷3D曲面玻璃盖板，多轴机械手臂用于安装喷墨头移载及印刷机构，控制系统分别与供油墨系统、喷墨头移载及印刷机构、多轴机械手臂建立数据信息互通。喷墨头移载及印刷机构包括打印头，打印头安装于多轴机械手臂，多轴机械手臂带动打印头自由转向/移动，使得打印头始终垂直于3D曲面玻璃盖板的印刷平面，打印头连接供油墨系统和控制系统，控制系统通过控制打印头的开闭完成3D曲面玻璃盖板的印刷作业。本发明适用于3D曲面玻璃盖板打印，提高了加工精度和良率。

Description

一种3D曲面玻璃盖板喷墨打印系统及其喷墨加工方法

技术领域

本发明属于电子产品配件技术领域，涉及3D曲面玻璃盖板的印刷，具体涉及一种3D曲面玻璃盖板喷墨打印系统，以及使用该系统实现3D曲面玻璃盖板的喷墨加工方法。

背景技术

随着科技的发展和人们对办公和娱乐的即时需求，手持电子设备越来越受到人们的喜爱，如平板电脑、手机等手持电子设备。电子设备行业日新月异，从平面盖板发展到2.5D结构盖板，现在又从2.5D盖板发展成3D盖板，而且3D盖板由原来的双边曲面发展成四周曲面。

手机或平板在用户操作侧正面及侧面均有装饰的需要，分别有白色，黑色，金色，或各种客户喜好颜色。若将装饰膜直接放置于用户操作侧时容易被划伤及弯折、变色，极为影响触控体验，需要使用超硬或耐划伤的材质(强化玻璃)代替容易受伤的装饰膜及提高薄膜的可靠性。然而，在玻璃表面不易形成客制化的图案或图形，难以满足用户的多样需求。

不管双边曲面或者四周曲面的技术对传统的网版丝印都存在极大的工艺挑战，因为网版只能在单面单边丝印图案，在凸起边缘容易造成网版破裂、边缘油墨不均等工艺重大缺陷。网版丝印使用刮刀将丝网网格中的油墨通过刮除的动作印刷至下基片上，在刮除动作时网板有形变量，受力较大，网板很薄，如果被四边或单边边缘玻璃刺伤或划伤，极易破网，把产品和网板同时压破，该制程工艺不能实现四面弯曲3D盖板的印刷要求。再者，移印可用于边缘凸凹不平的物体印刷，但是对于边缘翘曲度大的产品就没有办法实现，使用多次重叠印刷以改善大面积移印工艺对产品有二次污染的风险。

发明内容

本发明针对上述技术缺陷，提供一种3D曲面玻璃盖板喷墨打印系统。所述打印系统既可以使用于3D曲面玻璃盖板(钢化玻璃)的打印，包括两面弯曲或四面弯曲3D曲面玻璃盖板，也可适用于普通平面盖板玻璃或Lens的打印。

具体而言，这种3D曲面玻璃盖板喷墨打印系统，包括供油墨系统、喷墨头移载及印刷机构、多轴机械手臂和控制系统，供油墨系统向喷墨头移载及印刷机构供给印刷油墨，喷墨头移载及印刷机构用于印刷3D曲面玻璃盖板，多轴机械手臂用于安装喷墨头移载及印刷机构，控制系统分别与所述供油墨系统、喷墨头移载及印刷机构、多轴机械手臂建立数据信息互通。

所述喷墨头移载及印刷机构包括打印头，打印头安装于所述多轴机械手臂，多轴机械手臂带动打印头自由转向/移动，使得打印头始终垂直于3D曲面玻璃盖板的印刷平面，打印头连接所述供油墨系统和控制系统，控制系统通过控制打印头的开闭完成3D曲面玻璃盖板的印刷作业。

进一步地，所述3D曲面玻璃盖板喷墨打印系统的打印头包括打印头基体，在打印头基体上排布有喷墨印刷阵列，喷墨印刷阵列由多个喷墨印刷单元构成，每个喷墨印刷单元包含多个微型喷墨头。

作为所述方案的优选方式之一，所述微型喷墨头为压电式喷墨头或热气泡式喷墨头。

作为所述方案的优选方式之一，所述多轴机械手臂为4轴机械手臂，可在水平横轴、水平纵轴、垂直竖轴、垂直旋转轴方向上的运动。

进一步地，所述3D曲面玻璃盖板喷墨打印系统还包括CCD自动对位系统，CCD自动对位系统用于实现3D曲面玻璃盖板印刷作业过程中的自动对位，并与控制系统建立数据信息互通。

另一方面，本发明通过所述3D曲面玻璃盖板喷墨打印系统，建立一种3D曲面玻璃盖板喷墨打印加工方法，所述加工方法至少包括下述步骤：

6.1)待预定位后，CCD自动对位系统抓边并建立加工坐标系；

6.2)多轴机械手臂将喷墨头移载及印刷机构的打印头移动至起始打印位置；

6.3)控制系统向打印头传输打印讯号，在打印讯号的控制下，打印头开始对3D曲面玻璃盖板进行喷墨打印；打印顺序设定为：先3D曲面玻璃盖板油墨左遮蔽区，再3D曲面玻璃盖板中间视图区，后3D曲面玻璃盖板油墨右遮蔽区；

在打印3D曲面玻璃盖板油墨左遮蔽区时，打印头向右倾斜打印，此时打印头与3D曲面玻璃盖板的左边缘平行；

在打印3D曲面玻璃盖板中间视图区时，打印头回正且与3D曲面玻璃盖板平行；

在打印3D曲面玻璃盖板油墨右遮蔽区时，打印头向左倾斜打印，此时打印头与3D曲面玻璃盖板的右边缘平行。

作为所述加工方法优选方式之一，所述打印头在水平横轴、水平纵轴、垂直竖轴3个方向上移动。

作为所述加工方法优选方式之一，所述打印头单点喷墨次数为10～80次。

与现有技术相比，本发明至少具有下述的有益效果或优点：

本发明优化了3D曲面玻璃盖板喷墨打印系统的组成，除包括供油墨系统、喷墨头移载及印刷机构、多轴机械手臂和控制系统外，还包括CCD自动对位系统。CCD自动对位系统用于实现3D曲面玻璃盖板印刷作业过程中的自动对位，并与控制系统建立数据信息互通，提高了喷墨对位的精准度。

特别地，在多轴机械手臂上安装打印头，多轴机械手臂带动打印头自由转向/移动，使得打印头始终垂直于3D曲面玻璃盖板的印刷平面。优选地，多轴机械手臂连同打印头，可在水平横轴、水平纵轴、垂直竖轴、垂直旋转轴方向上的运动。打印头在多轴机械手臂上的安装方式，实现3D曲面玻璃盖板与喷墨头垂直喷墨加工，降低积墨、漏墨、不均匀、色差等异常。在打印头基体上排布有喷墨印刷阵列，喷墨印刷阵列由多个喷墨印刷单元构成，每个喷墨印刷单元包含多个微型喷墨头。本发明通过采用阵列微型喷墨压头，提升了加工精度及加工效率。

本发明克服了网版丝印的技术缺陷，简化了打印工序，良率高，一次成型，对显示区无二次污染风险。

附图说明

图1是本发明所述3D曲面玻璃盖板喷墨打印系统的架构图。

图2是本发明所述打印头的工作示意图。

图3是本发明所述喷墨印刷阵列示意图。

图4是本发明所述多轴机械手臂运动方向示意图。

附图标记说明：1、供油墨系统；2、喷墨头移载及印刷机构；3、多轴机械手臂；4、控制系统；5、CCD自动对位系统；6、打印头；7、打印头基体；8、微型喷墨头；9、3D曲面玻璃盖板；10、喷墨印刷阵列。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明做进一步详细阐述。

图1给出了一种3D曲面玻璃盖板喷墨打印系统的架构图。在本实施例中，所述喷墨打印系统包括供油墨系统1、喷墨头移载及印刷机构2、多轴机械手臂3和控制系统4。控制系统4又称为人机操作界面，与所述供油墨系统1、喷墨头移载及印刷机构2、多轴机械手臂3均建立有讯号链接。作为本实施例的优选，所述喷墨打印系统还进一步包括产品上料及下料系统，产品上料及下料系统用于转运待打印的3D曲面玻璃盖板9，还有，产品上料及下料系统还与控制系统4建立数据信息互通。控制系统4的操作指令是基于MZ07-01自开发系统3DPrint system。

如图2所示，所述供油墨系统1连接打印头6，用于向打印头6供给油墨。这里的油墨优选为可喷涂型低粘度油墨，包括但不限于白色，黑色等颜色。优选地，油墨的型号为U Win(优伟)PR-1140系列。打印头6还连接有控制系统4，控制系统4通过控制打印头6的开闭完成3D曲面玻璃盖板9的印刷作业。

所述打印头6是构成喷墨头移载及印刷机构2的核心组件之一。喷墨头移载及印刷机构2用于印刷3D曲面玻璃盖板9，而多轴机械手臂3用于安装喷墨头移载及印刷机构2。喷墨头移载及印刷机构2包括打印头6，打印头6安装于所述多轴机械手臂3，多轴机械手臂3带动打印头6自由转向/移动，使得打印头6始终垂直于3D曲面玻璃盖板9的印刷平面。

2.如图2和图3所示，打印头6包括打印头基体7，在打印头基体7上排布有喷墨印刷阵列10，喷墨印刷阵列10由多个喷墨印刷单元构成，每个喷墨印刷单元包含多个微型喷墨头8。优选地，所使用的喷墨头不仅可以为压电喷墨头，也可以是热气泡式喷墨头。

如图4所示，所述多轴机械手臂3为4轴机械手臂，可在水平横轴、水平纵轴、垂直竖轴、垂直旋转轴方向上的运动。优选地，多轴机械手臂3的具体型号为雅马哈MZ07-01。

如上所述，所述喷墨打印系统包括CCD自动对位系统5。作为优选的实施方式之一，CCD自动对位系统5为诺峰视窗视觉对位系统。CCD自动对位系统5用于实现3D曲面玻璃盖板9印刷作业过程中的自动对位，并与控制系统4建立数据信息互通。

本实施例所述3D曲面玻璃盖板喷墨打印系统，可用于3D曲面玻璃盖板喷墨打印加工方法，加工方法至少包括下述步骤：

1)待预定位后，CCD自动对位系统5抓边并建立加工坐标系；

2)多轴机械手臂3将喷墨头移载及印刷机构2的打印头6移动至起始打印位置；

3)控制系统4向打印头6传输打印讯号，在打印讯号的控制下，打印头6开始对3D曲面玻璃盖板9进行喷墨打印；打印顺序设定为：先3D曲面玻璃盖板油墨左遮蔽区(AB段)，再3D曲面玻璃盖板中间视图区(BC段)，后3D曲面玻璃盖板油墨右遮蔽区(CD段)。

在打印3D曲面玻璃盖板油墨左遮蔽区(AB段)时，打印头6向右倾斜打印，此时打印头6与3D曲面玻璃盖板9的左边缘平行。

在打印3D曲面玻璃盖板中间视图区(BC段)时，打印头6回正且与3D曲面玻璃盖板9平行。

在打印3D曲面玻璃盖板油墨右遮蔽区(CD段)时，打印头6向左倾斜打印，此时打印头6与3D曲面玻璃盖板9的右边缘平行。

3D曲面玻璃盖板喷墨打印加工方法的加工参数：

喷墨厚度：单次1um～5um，可根据实际需要叠加喷涂不同厚度。

喷涂压力：0.05～0.5Mpa。

喷涂材质：玻璃/PC等透明材质。

烘烤温度：80～150℃。

喷墨精度：±0.1mm。

上面结合实施例对本发明做了进一步的叙述，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (8)

1.一种3D曲面玻璃盖板喷墨打印系统，其特征在于，包括供油墨系统、喷墨头移载及印刷机构、多轴机械手臂和控制系统，供油墨系统向喷墨头移载及印刷机构供给印刷油墨，喷墨头移载及印刷机构用于印刷3D曲面玻璃盖板，多轴机械手臂用于安装喷墨头移载及印刷机构，控制系统分别与所述供油墨系统、喷墨头移载及印刷机构、多轴机械手臂建立数据信息互通；

所述喷墨头移载及印刷机构包括打印头，打印头安装于所述多轴机械手臂，多轴机械手臂带动打印头自由转向/移动，使得打印头始终垂直于3D曲面玻璃盖板的印刷平面，打印头连接所述供油墨系统和控制系统，控制系统通过控制打印头的开闭完成3D曲面玻璃盖板的印刷作业。

2.根据权利要求1所述3D曲面玻璃盖板喷墨打印系统，其特征在于，所述打印头包括打印头基体，在打印头基体上排布有喷墨印刷阵列，喷墨印刷阵列由多个喷墨印刷单元构成，每个喷墨印刷单元包含多个微型喷墨头。

3.根据权利要求2所述3D曲面玻璃盖板喷墨打印系统，其特征在于，所述微型喷墨头为压电式喷墨头或热气泡式喷墨头。

4.根据权利要求1所述3D曲面玻璃盖板喷墨打印系统，其特征在于，所述多轴机械手臂为4轴机械手臂，可在水平横轴、水平纵轴、垂直竖轴、垂直旋转轴方向上的运动。

5.根据权利要求1所述3D曲面玻璃盖板喷墨打印系统，其特征在于，还包括CCD自动对位系统，CCD自动对位系统用于实现3D曲面玻璃盖板印刷作业过程中的自动对位，并与控制系统建立数据信息互通。

6.一种3D曲面玻璃盖板喷墨打印加工方法，其特征在于，通过权利要求1至5中任一项所述3D曲面玻璃盖板喷墨打印系统予以完成，所述加工方法至少包括下述步骤：

6.1)待预定位后，CCD自动对位系统抓边并建立加工坐标系；

6.2)多轴机械手臂将喷墨头移载及印刷机构的打印头移动至起始打印位置；

6.3)控制系统向打印头传输打印讯号，在打印讯号的控制下，打印头开始对3D曲面玻璃盖板进行喷墨打印；打印顺序设定为：先3D曲面玻璃盖板油墨左遮蔽区，再3D曲面玻璃盖板中间视图区，后3D曲面玻璃盖板油墨右遮蔽区；

在打印3D曲面玻璃盖板油墨左遮蔽区时，打印头向右倾斜打印，此时打印头与3D曲面玻璃盖板的左边缘平行；

在打印3D曲面玻璃盖板中间视图区时，打印头回正且与3D曲面玻璃盖板平行；

在打印3D曲面玻璃盖板油墨右遮蔽区时，打印头向左倾斜打印，此时打印头与3D曲面玻璃盖板的右边缘平行。

7.根据权利要求6所述3D曲面玻璃盖板喷墨打印加工方法，其特征在于，所述打印头在水平横轴、水平纵轴、垂直竖轴方向上移动。

8.根据权利要求6所述3D曲面玻璃盖板喷墨打印加工方法，其特征在于，所述打印头单点喷墨次数为10～80次。