CN107138337B - 一种微滴喷射方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微滴喷射装置，包括制动器、振子、腔体、振杆、喷嘴、外壳；制动器在振子上方，振子和振杆相连，振杆套入腔体内；喷嘴和腔体下端相连，振子和腔体上端相连；制动器、振子、腔体、振杆、喷嘴置于外壳内部；制动器在PWM信号的驱动下，推动振杆作间歇性的往复直线运动关闭喷嘴或开启喷嘴；振子在PWM信号的驱动下带动振杆作周期性的振荡运动，将连续的液体分割成微小的液滴。本发明通过振杆周期性的振荡运动，将连续的液体分割成微小的液滴比现有技术简单，且通过推动振杆可以关闭喷嘴防止液体溢出，从而提高喷射精度。

Description

一种微滴喷射方法及装置

【技术领域】

本发明涉及液体微喷领域，更确切地说是一种微滴喷射方法及装置。

【背景技术】

随着工业革命的快速发展，自由成形技术日益成熟，并被广泛应用于产品设计、医疗和工业生产等领域，取得了巨大的经济利益。微滴喷射自由成形是自由成形技术的一个重要分支，其成形原理主要基于液滴喷射，即通过外力迫使成形材料以微细液滴的形式从喷嘴喷射到底材上，形成二维图文或者三维实体。根据喷射出来的液滴状态，微滴喷射自由成形系统可以分为连续式和按需式两类。当控制器发出一次喷射信号后，连续式喷射系统的喷头能够不断地喷射出由液滴构成的液滴串，而按需式喷头则只能喷射出一滴主液滴以及伴随产生的尾液滴或者若干个分裂的卫星滴。

微滴喷射自由成形集分辨率高，喷射频率快，能实现高精度的喷射容积，超微细控制和结构紧凑，集成度高等特点于一身，现已从常规的图形印刷扩展到很多新的工程领域，如：细胞打印,集成电路印刷，喷印电子元器件，制作新功能材料和生物医药等。

当前微滴喷射技术存在的额外液滴被认为是微滴喷射的一种不稳定现象，给微滴喷射带来很多不可控的因素，影响了微滴喷射的精度。如被喷射物体在移动过程中，微滴喷射装备不能有效控制液滴，导致喷射的液滴不均匀。

本发明在被喷射物体移动时通过推杆准确关闭喷嘴，从而避免额外液滴喷出。同时通过推杆的震动把连续的液体分割成细小液滴。该发明解决了微滴喷射额外液滴的问题，提高了微滴喷射精度。

【发明内容】

针对上述缺陷，本发明提供了一种微滴喷射装置，所述装置包括制动器、振子、腔体、振杆、喷嘴、外壳；所述制动器在所述振子上方，所述振子和所述振杆相连，所述振杆套入腔体内；所述喷嘴和所述腔体下端相连；所述制动器、所述振子、所述腔体、所述振杆、所述喷嘴置于所述外壳内部；所述制动器在PWM信号的驱动下，推动振杆作间歇性的往复直线运动关闭所述喷嘴或开启所述喷嘴；所述振子在PWM信号的驱动下带动振杆作周期性的振荡运动，将连续的液体分割成微小的液滴。

可选地，所述振杆下端为圆锥形，所述喷嘴内部为圆锥形；当所述振杆关闭所述喷嘴时，所述振杆下端能够完全闭合所述喷嘴内部。

可选地，所述振子下方装有一弹簧；当驱动制动器的PWM信号停止时，所述弹簧推动振杆向上运动，打开所述喷嘴。

可选地，所述振杆和所述腔体相连处装有一个密封圈，用于防止腔体内的液体溢出。

可选地，所述腔体的腔壁开有一个圆孔，用于连接供液管道；所述供液管道用于输入液体到腔体内。

本发明还提供了一种微滴喷射方法，所述微滴喷射方法包括：

根据喷射线型，处理器输出两路频率、相位和脉宽均可连续调节的PWM信号，所述两路PWM信号通过放大电路放大后分别施加于振子和制动器；所述振子在所述PWM信号的驱动下带动振杆作周期性的振荡运动，将液体分割成一个个微小的液滴，喷射在移动的物件上；所述制动器在所述PWM信号的驱动下推动振杆作间歇性的往复直线运动，推动振杆关闭和打开喷嘴。

可选地，当施加于所述制动器的PWM信号正向最强时，所述制动器前向运动到顶点，推动振杆关闭喷嘴，停止喷射液滴；当施加于所述制动器的PWM信号反向最强时，所述制动器返回，拉动振杆打开喷嘴，开始喷射液滴。

可选地，当施加于所述制动器的PWM信号正向最强，所述制动器前向运动到顶点，推动振杆关闭喷嘴时，关闭施加于所述振子的PWM信号，停止振杆作周期性的振荡运动。

可选地，当施加于所述制动器的PWM信号关闭时，所述制动器返回，所述振杆在弹簧的反弹力的作用下打开喷嘴，开始喷射液滴。

可选地，所述处理器根据液体的粘稠度调节施加于所述振子的PWM信号，从而调节振杆作周期性的振荡运动的频率。

本发明的有益效果：本发明在被喷射物体移动时通过推杆准确关闭喷嘴，从而避免额外液滴喷出，同时通过推杆的震动把连续的液体分割成细小液滴。该发明解决了微滴喷射额外液滴的问题，提高了微滴喷射精度。

【附图说明】

图1是本发明提供的微滴喷射装置实施例一的结构示意图。

图2是本发明提供的微滴喷射装置实施例二的结构示意图。

图3是本发明提供的微滴喷射方法实施例三的流程图。

图4是本发明提供的微滴喷射方法实施例四的流程图。

【具体实施方式】

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

实施例一

参考图1，一种微滴喷射装置，该装置包括制动器P101、振子P102、腔体P104、振杆P103、喷嘴P105、外壳P106、移动台P107、控制器P108、储液罐P109、固定台P110。

制动器P101在振子P102上方，振子P102和振杆P103相连，振杆P103套入腔体P104内；喷嘴P105和腔体P104下端相连；制动器P101、振子P101、腔体P104、振杆P103、喷嘴P105置于外壳P106内部；控制器P108输出1路PWM信号通过放大电路放大后输送给制动器P101，制动器P101在PWM信号的驱动下，推动振杆P103作间歇性的往复直线运动，关闭喷嘴P105或开启喷嘴P105；控制器P108输出1路PWM信号通过放大电路放大后输送给振子P102，振子P102在PWM信号的驱动下带动振杆P103作周期性的振荡运动，将连续的液体分割成微小的液滴。

振杆P103下端为圆锥形，喷嘴P105内部也是圆锥形。这两者的尺寸相对应，当振杆P103下推关闭喷嘴P105时，振杆P103下端的圆锥形能够完全闭合喷嘴P105内部。从而实现完全闭合微滴喷射的喷嘴P105，防止液体溢出。

微滴喷射装置还包括一个储液罐P109，通过管道和腔体P104相连接。储液罐P109中存储用于喷射的液体，通过在储液罐P109中施加一定压力后，液体通过管道流入腔体内。施加于储液罐P109可通过外部加压装置实现，压力大小通过调节外部加压装置实现。

控制器P108输出1路PWM信号通过放大电路放大后输送给移动台P107，用于控制移动台P107的移动。移动台P107安装于固定台P110中，通过控制移动台P107的移动实现被喷射物体的移动，从而完成微滴喷射。控制器P108可以根据需要控制移动台P107的移动路径，如在纺织行业的微滴喷射应用中，控制移动台P107按某个花纹路径移动，从而在纺织品上完成某个花纹的喷射。

控制器P108在需要控制移动台P107移动之前，如果该区域不需要喷射液滴，则控制器P108给制动器P101发出正向最强的PWM信号，从而使制动器P101向下推动振杆P103，关闭喷嘴P105，防止液体溢出，同时停止发送PMW信号给振子P102。这时再给移动台P107发送PWM信号，移动移动台到目的位置。移动完成后，需要再进行微滴喷射时，控制器P108给制动器P101发出反向最强的PWM信号，拉动振杆P103向上，开启喷嘴P105，同时向振子P102发送PWM信号，驱动振子P102作周期性的振荡运动，将连续的液体分割成微小的液滴，然后液滴从喷嘴P105喷出。

控制器P108输出的PWM信号可以对频率、相位和脉宽进行调节，从而可以根据喷射的液体特征进行调节。如喷射的液体较粘稠，需要调整输送给振子P102的信号，使振子震动的频率更快、振动的幅度更大，这样才能把粘稠的液体分割成微小的液滴。

本实施例在被喷射物体移动时通过推杆准确关闭喷嘴，从而避免额外液滴喷出，同时通过推杆的震动把连续的液体分割成细小液滴。解决了微滴喷射额外液滴的问题，提高了微滴喷射的精度。

实施例二

参考图2，本实施例在实施例一的基础上，在振杆P103的顶部、振子P102下方套有一弹簧P111。弹簧P111的弹力在制动器P101没有向下推时，能够把振杆P103向上推起，从而开启喷嘴P105。

控制器P108在需要控制移动台P107移动之前，如果该区域不需要喷射液滴，则控制器P108给制动器P101发出正向最强的PWM信号，从而使制动器P101向下推动振杆P103，关闭喷嘴P105，防止液体溢出，同时停止发送PMW信号给振子P102。这时再给移动台P107发送PWM信号，移动移动台到目的位置。移动完成后，需要再进行微滴喷射时，控制器P108停止输出PWM信号到制动器P101。振子P102在弹簧P111的弹力拉动振杆P103向上，开启喷嘴P105，同时向振子P102发送PWM信号，驱动振子P102作周期性的振荡运动，将连续的液体分割成微小的液滴，然后液滴从喷嘴P105喷出。

振杆P103与腔体P104套接处安装有密封圈P112，该密封圈P112用于防止振杆P103往复上下运动过程腔体P104中的液体溢出。

本实施例在微滴喷射装置中安装一个弹簧，不需输出反向PWM信号就可以开启喷嘴，从而增强了微滴喷射装置的节能效果；增加密封圈可以防止液体溢出。

实施例三

参考图3，一种微滴喷射方法，该方法包括：

S101、根据喷射线型，处理器输出两路频率、相位和脉宽均可连续调节的PWM信号，两路PWM信号通过放大电路放大后分别施加于振子和制动器。

微滴喷射装置根据需要喷射的线型(如宽的虚线条)，则需要调整控制器输出的PWM信号。需要根据线型的宽度调整输送给振子的信号，液滴需要较大时，则振子的运动幅度、频率需要小些；液滴较小时，则振子的运动幅度、频率需要大些。这些都可以通过调整控制器输出的PWM信号实现。

S102、振子在PWM信号的驱动下带动振杆作周期性的振荡运动，将液体分割成一个个微小的液滴，喷射在移动的物件上。

振子在PWM信号的启动下，进行震动运动。由于振杆一段和振子相连接，因此振子的震动可以带动振杆作周期性的振荡运动。微滴喷射装置中的腔体内装有液体，振杆在液体中作周期性的振荡运动，从而把液体分割成一个个微小的液滴。液滴大小可以由振杆在液体中作周期性的振荡运动的频率来调节，当运动频率越快时，分割成的液滴越小；运动频率越慢时，分割成的液滴越大。

S103、制动器在PWM信号的驱动下推动振杆作间歇性的往复直线运动，推动振杆关闭和打开喷嘴。

当微滴喷射装置需要停止喷射液滴时(如被喷射物体需要移动时，需要停止微滴喷射),微滴喷射装置需要关闭喷嘴，停止进行微滴喷射。微滴喷射装置的控制器给控制器发送一个正向最强的PWM信号，驱动制动器向下运动，从而使振杆下端完全盖住喷嘴。当停止液滴喷射时，需要停止输送PWM信号给振子，从而使振杆停止周期性振荡运动。

当微滴喷射装置需要开始喷射液滴时，微滴喷射装置需要开启喷嘴，进行微滴喷射。微滴喷射装置的控制器给控制器发送一个反向最强的PWM信号，驱动制动器向上运动，从而使振杆下端离开喷嘴。

控制器推动振杆作间歇性的往复直线运动推动振杆关闭和打开喷嘴的频度可以根据微滴喷射需求进行调节。当微滴喷射的精度要求较高时(如每隔2毫米喷射一个液滴)，则需要调节PWM信号，使控制器推动振杆作间歇性的往复直线运动的频率更高。控制器也可以根据液体的粘稠度调节送给振子的PWM信号，当液体较粘稠时，输出给振子的PWM信号频率跟快，从而启动振杆的周期震动频率更快，从而把较粘稠的液体分割成一个个液滴。

本实施例通过推动振杆的往复上下运动从而关闭或开启喷嘴，从而提高了微滴喷射的精度。

实施例四

参考图4，一种微滴喷射方法，该方法包括：

S101、根据喷射线型，处理器输出两路频率、相位和脉宽均可连续调节的PWM信号，两路PWM信号通过放大电路放大后分别施加于振子和制动器。

微滴喷射装置根据需要喷射的线型(如宽的虚线条)，则需要调整控制器输出的PWM信号。需要根据线型的宽度调整输送给振子的信号，液滴需要较大时，则振子的运动幅度、频率需要小些；液滴较小时，则振子的运动幅度、频率需要大些。这些都可以通过调整控制器输出的PWM信号实现。

S102、振子在PWM信号的驱动下带动振杆作周期性的振荡运动，将液体分割成一个个微小的液滴，喷射在移动的物件上。

振子在PWM信号的启动下，进行震动运动。由于振杆一段和振子相连接，因此振子的震动可以带动振杆作周期性的振荡运动。微滴喷射装置中的腔体内装有液体，振杆在液体中作周期性的振荡运动，从而把液体分割成一个个微小的液滴。液滴大小可以由振杆在液体中作周期性的振荡运动的频率来调节，当运动频率越快时，分割成的液滴越小；运动频率越慢时，分割成的液滴越大。

S104、制动器在PWM信号的驱动下推动振杆向下直线运动，推动振杆关闭喷嘴。

当微滴喷射装置需要停止喷射液滴时(如被喷射物体需要移动时，需要停止微滴喷射),微滴喷射装置需要关闭喷嘴，停止进行微滴喷射。微滴喷射装置的控制器给控制器发送一个正向最强的PWM信号，驱动制动器向下运动，从而使振杆下端完全盖住喷嘴。当停止液滴喷射时，需要停止输送PWM信号给振子，从而使振杆停止周期性振荡运动。

S105、制动器在弹簧弹力的驱动下推动振杆向上直线运动，推动振杆开启喷嘴。

当微滴喷射装置需要开始喷射液滴时，微滴喷射装置需要开启喷嘴，进行微滴喷射。微滴喷射装置的控制器停止给控制器发送PWM信号，制动器在弹簧弹力的驱动下推动振杆向上直线运动，推动振杆开启喷嘴。

控制器推动振杆作间歇性的往复直线运动推动振杆关闭和打开喷嘴的频度可以根据微滴喷射需求进行调节。当微滴喷射的精度要求较高时(如每隔2毫米喷射一个液滴)，则需要调节PWM信号，使控制器推动振杆作间歇性的往复直线运动的频率更高。控制器也可以根据液体的粘稠度调节送给振子的PWM信号，当液体较粘稠时，输出给振子的PWM信号频率跟快，从而启动振杆的周期震动频率更快，从而把较粘稠的液体分割成一个个液滴。

本实施例通过弹簧弹力推动振杆的向上运动从开启喷嘴，可以提高微滴喷射装置的节能效果。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (9)

1.一种微滴喷射装置，其特征在于，所述装置包括制动器、振子、腔体、振杆、喷嘴、外壳；

所述制动器在所述振子上方，所述振子和所述振杆相连，所述振杆套入腔体内；

所述喷嘴和所述腔体下端相连；

所述制动器、所述振子、所述腔体、所述振杆、所述喷嘴置于所述外壳内部；

所述制动器在PWM信号的驱动下，推动振杆作间歇性的往复直线运动关闭所述喷嘴或开启所述喷嘴，包括：

当施加于所述制动器的PWM信号正向最强时，所述制动器前向运动到顶点，推动振杆关闭喷嘴，停止喷射液滴；当施加于所述制动器的PWM信号反向最强时，所述制动器返回，拉动振杆打开喷嘴，开始喷射液滴；

所述振子在PWM信号的驱动下带动振杆作周期性的振荡运动，将连续的液体分割成微小的液滴。

2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述振杆下端为圆锥形，所述喷嘴内部为圆锥形；当所述振杆关闭所述喷嘴时，所述振杆下端能够完全闭合所述喷嘴内部。

3.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述振子下方装有一弹簧；

当驱动制动器的PWM信号停止时，所述弹簧推动振杆向上运动，打开所述喷嘴。

4.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述振杆和所述腔体相连处装有一个密封圈，用于防止腔体内的液体溢出。

5.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述腔体的腔壁开有一个圆孔，用于连接供液管道；所述供液管道用于输入液体到腔体内。

6.一种微滴喷射方法，其特征在于，所述微滴喷射方法包括：

根据喷射线型，处理器输出两路频率、相位和脉宽均可连续调节的PWM 信号，所述两路PWM信号通过放大电路放大后分别施加于振子和制动器；

所述振子在所述PWM信号的驱动下带动振杆作周期性的振荡运动，将液体分割成一个个微小的液滴，喷射在移动的物件上；

所述制动器在所述PWM信号的驱动下推动振杆作间歇性的往复直线运动，推动振杆关闭和打开喷嘴，包括：

当施加于所述制动器的PWM信号正向最强时，所述制动器前向运动到顶点，推动振杆关闭喷嘴，停止喷射液滴；当施加于所述制动器的PWM信号反向最强时，所述制动器返回，拉动振杆打开喷嘴，开始喷射液滴。

7.根据权利要求6 所述方法，其特征在于，当施加于所述制动器的PWM信号正向最强，所述制动器前向运动到顶点，推动振杆关闭喷嘴时，关闭施加于所述振子的PWM信号，停止振杆作周期性的振荡运动。

8.根据权利要求6 所述方法，其特征在于，当施加于所述制动器的PWM信号关闭时，所述制动器返回，所述振杆在弹簧的反弹力的作用下打开喷嘴，开始喷射液滴。

9.根据权利要求6 所述方法，其特征在于，所述处理器根据液体的粘稠度调节施加于所述振子的PWM信号，从而调节振杆作周期性的振荡运动的频率。

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