CN115195294A - 电流体动力学可编程阵列化图案喷印设备及喷印方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电流体动力学可编程阵列化图案喷印设备及喷印方法，其包括基座、喷印平台及机架，机架上设有安装平台，安装平台上设有喷头固定板、驱动机构及控制器，喷头固定板上设有若干阵列设置的喷头，安装平台的一侧设有安装板，安装板上设有若干独立的注射装置，注射装置分别与喷头对应设置，且固定板上设有注射器控制器。通过若干个独立注射装置，采用编程指令的方式对每个独立注射器装置的推速进行控制，从而根据喷印图案的要求独立控制每个喷头的流量，实现矩形和环形阵列化图案的电流体动力学可编程喷印，实现了矩形和环形阵列化图案喷印中的可变间距、不同直径的点阵图案的阵列化图案的电流体动力学喷印。
Description
技术领域
本发明属于电流体动力学喷印技术领域，具体涉及一种电流体动力学可编程阵列化图案喷印设备及喷印方法。
背景技术
电流体动力学喷印技术利用电场力驱动力作用产生比喷头直径还细的射流或液滴。与传统的喷印技术相比，电流体动力学喷印的液滴尺寸不再受限于喷嘴直径尺寸，提高了喷印图案的分辨率。针对阵列化图案的电流体动力学喷印，通常采用高压脉冲电压作为高压电源，采用单喷头的喷印方式，通过控制脉冲电压的频率和占空比，实现等间距矩形阵列化图案的喷印。这种单喷头的电流体动力学喷印方式，喷印图案的效率低。
基于多喷头的电流体动力学喷印方式可以有效提高阵列化图案的喷印效率，但是目前所采用的多喷头装置均采用同一个供液系统对多个喷头进行供液，在电流体动力学阵列化图案喷印过程中，容易产生供液流量分配不均，从而影响喷印图案的质量，另外，这种多喷头装置无法实现单个喷头的独立可控式的图案喷印。因此，这种多喷头的电流体动力学喷印方式难以实现可变间距的不同直径大小点阵图案的矩形阵列化图案和环形阵列化图案的喷印。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种电流体动力学可编程阵列化图案喷印设备及喷印方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种电流体动力学可编程阵列化图案喷印设备，其包括基座、设置在基座上的可相对于基座Y向滑移的喷印平台以及机架，所述机架上设有可相对机架X及Z向滑移的安装平台，所述安装平台上设有喷头固定板、用于带动喷头固定板旋转的驱动机构及用于控制驱动机构动作的控制器，所述喷头固定板上设有若干阵列设置的喷头，所述安装平台的一侧设有安装板，所述安装板上设有若干独立的注射装置，若干独立的注射装置分别与若干阵列设置的喷头通过软管一对一对应设置，且所述固定板上设有可用于输入控制指令的注射器控制器，所述喷头与喷印平台分别与高压脉冲电源的正负两极连接，在两者之间形成电场力，进而实现阵列化图案的电流体动力学喷印。
所述驱动机构与喷头固定板通过旋转轴连接。
所述驱动机构与旋转轴之间设有联轴器。
所述注射装置包括注射器、步进电机及丝杆螺母，所述步进电机与注射器控制器连接，且所述步进电机通过丝杆螺母与注射器联动设置。
一种基于上述电流体动力学可编程阵列化图案喷印设备的喷印方法，其包括控制系统，所述控制系统由参数设置模块、手动运动模块、图案设计模块、图案编程模块、图案喷印模块、喷印图案实时显示模块组成，其包括以下步骤：
1)通过参数设置模块进行电流体动力学可编程阵列化图案喷印设备的参数设置；
2)通过手动运动模块调整待喷印图案在喷印平台中X向和Y向的喷印位置以及Z向的喷印高度；
3)通过图案设计模块，设计阵列化喷印图案形状和每个点阵图案的直径；
4)通过图案编程模块，对所设计的阵列化喷印图案进行编程，生成阵列化喷印图案的喷印控制指令信息，喷印控制指令信息包括矩形阵列化喷印图案和环形阵列化喷印图案的相关喷印信息；
5)通过图案喷印模块，调用生成阵列化喷印图案的喷印控制指令信息，控制电流体动力学可编程阵列化图案喷印设备的相关部件，进行可编程阵列化图案的电流体动力学喷印；
6)通过喷印图案实时显示模块，在喷印图案显示界面中实时动态显示电流体动力学喷印的可编程阵列化图案。
所述矩形阵列化喷印图案的相关喷印信息由以下步骤获取：
a根据喷头的个数和所喷印图案的行点阵图案的数量，确定每个喷头与所喷印图案的行点阵图案之间的喷印关系，并计算喷印每行行点阵图案的次数为
式中，n为喷头的个数，m为喷印图案的行点阵图案的数量，其中包括喷印图案的行点阵位置对应的空图案，s为正整数；
b根据所设计的矩形阵列化喷印图案的行点阵图案的直径，确定每个喷头的步进电机的轴向进给速度；
c根据所设计的阵列化喷印图案的行间距，确定喷印平台的移动速度。
所述环形阵列化喷印图案的相关喷印信息由以下步骤获取：
a根据所设计的环形阵列化喷印图案径向点阵喷印图案，确定喷头与所喷印图案的径向点阵图案之间的喷印关系；
b根据所设计的环形阵列化喷印图案的径向每个点阵喷印图案的直径，确定每个喷头的步进电机的轴向进给速度；
c根据所设计的环形阵列化喷印图案的圆心角大小，确定喷头固定板旋转轴的角速度。
若当前喷头喷印的点阵图案为空，该喷头的步进电机的轴向进给速度为零。
本发明的有益效果：通过若干个步进电机通过丝杆螺母推动注射器的独立注射装置，采用编程指令的方式对每个独立注射器装置的推速进行控制，从而根据喷印图案的要求独立控制每个喷头的流量，实现矩形阵列化图案的电流体动力学可编程喷印，实现了矩形阵列化图案喷印中的可变间距、不同直径的点阵图案的阵列化图案的电流体动力学喷印。步进电机通过旋转轴驱动喷头固定板的旋转运动，实现了环形阵列化图案的电流体动力学喷印，解决了传统的电流体动力学阵列化图案喷印设备不能喷印环形阵列化图案的问题。另外，通过步进电机带动喷头固定板的旋转运动与若干个进电机通过丝杆螺母推动注射器的独立注射装置之间相互配合运动，实现了环形阵列化图案的径向可变间距、不同直径的点阵图案的环形阵列化图案的电流体动力学喷印。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中A处的放大示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明公开了一种电流体动力学可编程阵列化图案喷印设备，其包括基座1、设置在基座上的可相对于基座Y向滑移的喷印平台2以及机架3，所述机架3上设有可相对机架X及Z向滑移的安装平台6，安装平台6通过X向传动机构及Z向传动机构固定设置在机架上，使得该安装平台6可以沿X向及Z向移动，所述安装平台6上设有喷头固定板13、用于带动喷头固定板13旋转的驱动机构及用于控制驱动机构动作的控制器5，该驱动机构也可以采用步进电机，利用步进电机带动喷头固定板13转动，所述喷头固定板13上设有若干阵列设置的喷头14，所述安装平台6的一侧设有安装板16，所述安装板上设有若干独立的注射装置4，若干独立注射装置4的分别与若干阵列设置的喷头14通过软管一对一对应设置，且所述机架3上设有可用于输入控制指令的注射器控制器7，所述喷头与喷印平台分别与高压脉冲电源的正负两极连接，在两者之间形成电场力，进而实现阵列化图案的电流体动力学喷印。
其中控制器及注射器控制器均固定设置在基座上，也可以设置在外部，根据设备而定。
其中注射器控制器及控制器均可受编程控制，进而改变注射装置及喷头固定板的动作。
所述驱动机构与喷头固定板13通过旋转轴12连接，所述驱动机构与旋转轴之间设有联轴器15，通过联轴器来实现驱动机构带动旋转轴转动。
所述注射装置包括注射器9、步进电机及丝杆螺母8，所述步进电机与注射器控制器连接，且所述步进电机通过丝杆螺母与注射器联动设置。通过控制步进电机来实现对注射器的单独控制。
其中注射器9通过安装座固定设置在安装板16上，而所述安装座上设有可开启的固定结构10，便于更换注射器，其中注射器通过软管与喷头连接，且每一个注射器对应一个喷头设置，可以实现对各个喷头的单独控制，实现不同阵列图形的打印。
本发明还提供了一种基于上述电流体动力学可编程阵列化图案喷印设备的喷印方法，其包括控制系统，所述控制系统由参数设置模块、手动运动模块、图案设计模块、图案编程模块、图案喷印模块、喷印图案实时显示模块组成，其包括以下步骤：
1)通过参数设置模块进行电流体动力学可编程阵列化图案喷印设备的参数设置，参数包括高压脉冲电源的峰值电压和占空比、喷印高度、喷印平台的移动速度等参数；
2)通过手动运动模块调整待喷印图案在喷印平台中X向和Y向的喷印位置以及Z向的喷印高度；
3)通过图案设计模块，设计阵列化喷印图案形状和每个点阵图案的直径；所设计的阵列化喷印图案包括矩形阵列化喷印图案和环形阵列化喷印图案等不同类型喷印图案，所设计的矩形阵列化喷印图案包括等间距和可变间距的阵列化喷印图案，所设计的环形阵列化喷印图案包括径向方向等间距和可变间距的阵列化喷印图案
4)通过图案编程模块，对所设计的阵列化喷印图案进行编程，生成阵列化喷印图案的喷印控制指令信息，喷印控制指令信息包括矩形阵列化喷印图案和环形阵列化喷印图案的相关喷印信息；
所述矩形阵列化喷印图案的相关喷印信息由以下步骤获取：
a根据喷头的个数和所喷印图案的行点阵图案的数量，确定每个喷头与所喷印图案的行点阵图案之间的喷印关系，并计算喷印每行行点阵图案的次数为
式中，n为喷头的个数，m为喷印图案的行点阵图案的数量，其中包括喷印图案的行点阵位置对应的空图案，s为正整数；
b根据所设计的矩形阵列化喷印图案的行点阵图案的直径，确定每个喷头的步进电机的轴向进给速度；
c根据所设计的阵列化喷印图案的行间距，确定喷印平台的移动速度。
所述环形阵列化喷印图案的相关喷印信息由以下步骤获取：
a根据所设计的环形阵列化喷印图案径向点阵喷印图案，确定喷头与所喷印图案的径向点阵图案之间的喷印关系；
b根据所设计的环形阵列化喷印图案的径向每个点阵喷印图案的直径，确定每个喷头的步进电机的轴向进给速度；
c根据所设计的环形阵列化喷印图案的圆心角大小，确定喷头固定板旋转轴的角速度。
若当前喷头喷印的点阵图案为空，该喷头的步进电机的轴向进给速度为零，即对应的喷头的喷印流量为零。
5)通过图案喷印模块，调用生成阵列化喷印图案的喷印控制指令信息，控制电流体动力学可编程阵列化图案喷印设备的相关部件，进行可编程阵列化图案的电流体动力学喷印；
6)通过喷印图案实时显示模块，在喷印图案显示界面中实时动态显示电流体动力学喷印的可编程阵列化图案。
实施例不应视为对本发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种电流体动力学可编程阵列化图案喷印设备，其特征在于：其包括基座、设置在基座上的可相对于基座Y向滑移的喷印平台以及机架，所述机架上设有可相对机架X及Z向滑移的安装平台，所述安装平台上设有喷头固定板、用于带动喷头固定板旋转的驱动机构及用于控制驱动机构动作的控制器，所述喷头固定板上设有若干阵列设置的喷头，所述安装平台的一侧设有安装板，所述安装板上设有若干独立的注射装置，若干独立的注射装置分别与若干阵列设置的喷头通过软管一对一对应设置，且所述固定板上设有可用于输入控制指令的注射器控制器，所述喷头与喷印平台分别与高压脉冲电源的正负两极连接，在两者之间形成电场力，进而实现阵列化图案的电流体动力学喷印。
2.根据权利要求1所述的电流体动力学可编程阵列化图案喷印设备，其特征在于：所述驱动机构与喷头固定板通过旋转轴连接。
3.根据权利要求2所述的电流体动力学可编程阵列化图案喷印设备，其特征在于：所述驱动机构与旋转轴之间设有联轴器。
4.根据权利要求1所述的电流体动力学可编程阵列化图案喷印设备，其特征在于：所述注射装置包括注射器、步进电机及丝杆螺母，所述步进电机与注射器控制器连接，且所述步进电机通过丝杆螺母与注射器联动设置。
5.一种基于上述权利要求1至4任意一项所述的电流体动力学可编程阵列化图案喷印设备的喷印方法，其特征在于：其包括控制系统，所述控制系统由参数设置模块、手动运动模块、图案设计模块、图案编程模块、图案喷印模块、喷印图案实时显示模块组成，其包括以下步骤：
1)通过参数设置模块进行电流体动力学可编程阵列化图案喷印设备的参数设置；
2)通过手动运动模块调整待喷印图案在喷印平台中X向和Y向的喷印位置以及Z向的喷印高度；
3)通过图案设计模块，设计阵列化喷印图案形状和每个点阵图案的直径；
4)通过图案编程模块，对所设计的阵列化喷印图案进行编程，生成阵列化喷印图案的喷印控制指令信息，喷印控制指令信息包括矩形阵列化喷印图案和环形阵列化喷印图案的相关喷印信息；
5)通过图案喷印模块，调用生成阵列化喷印图案的喷印控制指令信息，控制电流体动力学可编程阵列化图案喷印设备的相关部件，进行可编程阵列化图案的电流体动力学喷印；
6)通过喷印图案实时显示模块，在喷印图案显示界面中实时动态显示电流体动力学喷印的可编程阵列化图案。
6.根据权利要求5所述的喷印方法，其特征在于：所述矩形阵列化喷印图案的相关喷印信息由以下步骤获取：
a根据喷头的个数和所喷印图案的行点阵图案的数量，确定每个喷头与所喷印图案的行点阵图案之间的喷印关系，并计算喷印每行行点阵图案的次数为
式中，n为喷头的个数，m为喷印图案的行点阵图案的数量，其中包括喷印图案的行点阵位置对应的空图案，s为正整数；
b根据所设计的矩形阵列化喷印图案的行点阵图案的直径，确定每个喷头的步进电机的轴向进给速度；
c根据所设计的阵列化喷印图案的行间距，确定喷印平台的移动速度。
7.根据权利要求5所述的喷印方法，其特征在于：环形阵列化喷印图案的相关喷印信息由以下步骤获取：
a根据所设计的环形阵列化喷印图案径向点阵喷印图案，确定每个喷头与所喷印图案的径向点阵图案之间的喷印关系；
b根据所设计的环形阵列化喷印图案的径向每个点阵喷印图案的直径，确定每个喷头的步进电机的轴向进给速度；
c根据所设计的环形阵列化喷印图案的圆心角大小，确定喷头固定板旋转轴的角速度。
8.根据权利要求6或7所述的喷印方法，其特征在于：若当前喷头喷印的点阵图案为空，该喷头的步进电机非轴向进给速度为零。
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