CN115384196A - 一种墨水分区的电喷打印方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于先进制造技术领域，涉及一种墨水分区的电喷打印方法。首先，安装所需使用的喷头，将所需墨水注入装置中，通过流向控制板将墨水分区；然后，打印的成品图像上传至电脑，识别后编写出运动程序，通过电脑控制装置的移动和转动；然后，利用墨水在电场力、重力、溶液表面张力/介电力/粘滞力综合作用下获得精细射流；最后，实现多种材料的电喷打印制造。此电喷打印方法具有工艺简单、周期短、成本低等优点。

Description

一种墨水分区的电喷打印方法
技术领域
本发明属于先进制造技术领域，涉及一种墨水分区的电喷打印方法。
背景技术
电流体喷印技术是利用电流体动力效应诱导墨水从喷嘴向基板喷射的一项新兴技术，这项技术在柔性电子屏和印刷电路板制造等领域得到了广泛的应用。例如，柔性电子的图案化工艺中，电流体喷印技术实现了大面积印刷；印刷电路板上的导线可利用电流体喷印技术制造，有效保证了导线的精度和制造效率，降低制造成本。然而，上述墨水中多含有功能颗粒，如金属、陶瓷、聚合物等，这些颗粒或高分子量的聚合物会在打印过程中发生团聚，造成喷针的堵塞，引起打印结构一致性差等问题。同时，随着对传感器与执行器性能提出越来越高的要求，具有多功能的传感器与执行器受到广泛关注，多材料的同步电喷打印显得越来重要，然而现有的技术多为单一喷头或单一输运墨水管路，无法实现多材料同步电喷打印。
发明内容
本发明要解决的技术难题是克服上述技术的不足，发明一种墨水分区的电喷打印方法。首先，安装所需使用的喷头，将所需墨水注入装置中，通过流向控制板将墨水分区；然后，打印的成品图像上传至电脑，识别后编写出运动程序，通过电脑控制装置的移动和转动；然后，利用墨水在电场力、重力、溶液表面张力/介电力/粘滞力综合作用下获得精细射流；最后，实现多种材料的电喷打印制造。此墨水分区的电喷打印方法具有工艺简单、周期短、成本低等优点。
为了解决这个问题，本发明采用的技术方案是：
一种墨水分区的电喷打印方法，可以根据打印图样将不同材料的墨水分区，并且可实时调节喷头位置，实现多种墨水共同打印。该方法首先安装所需的喷头，用注射泵将墨水吸入到注射器注入到中心筒中，通过流向控制板使墨水流向分区转盘的不同区域，利用电脑识别所需打印的图像，识别后编写出运动控制程序，电脑控制转盘驱动器的转动来调节喷头之间的距离和角度，通过控制基板、滑块和悬臂梁的移动来调整喷头与衬底的位置；通过调节流量控制板的开合大小来控制墨水的流速，使其以一种固定的速度流至喷口，在电场力的作用下形成精细射流。所述的一种墨水分区的电喷打印方法，其包括流体喷印模块和运动控制模块。
所述的流体喷印模块包括注射泵2、注射器3、连接管路4、转盘驱动器5、中心筒6、流向控制板7、阵列导管8、分区转盘9、挡板10、套筒11、流量控制板12、喷头13、衬底14、电源15；所述的注射泵2由交流电源供电；所述的注射器3夹紧固定在注射泵2上，注射器3的针头一端和中心筒6上端通过连接管路4连接；所述的三个垂直分布的转盘驱动器5同心；所述的中心筒6位于三个转盘驱动器5的中心；所述的流向控制板7与水平面平行且垂直分布在中心筒6内部，用于控制墨水的流向；所述的六根阵列导管8分为三组，呈中心对称，每一组分别固定在转盘驱动器5上；所述的六根阵列导管8下方连接分区转盘9；所述的分区转盘9内部有圆形挡板10，分区转盘9被分为三个同心分布区域；所述的套筒11固定在分区转盘9下方；所述的流量控制板12位于套筒11内部，用于控制墨水的流量；所述的喷头13固定在套筒11上；所述的衬底14位于喷头13下方；所述的电源15的输出端与套筒11连接。
所述的运动控制模块包括电脑1、悬臂梁16、滑块17、运动平台底座18、基板19；所述的运动平台底座18固定在水平面上；所述的滑块17位于运动平台底座18上，可以实现单轴运动；所述的悬臂梁16装配在滑块17上，可以实现单轴运动，悬臂梁16与滑块17配合，可以实现平面运动；所述的基板19位于衬底14下方，两者接触固定在一起，可以实现带动衬底14平面运动；所述的电脑1分别与电源15、转盘驱动器5、悬臂梁16、滑块17、基板19通信连接，分别调节电源15的输出电压、控制转盘驱动器5的转动角度、控制悬臂梁16、滑块17、基板19的运动。
一种墨水分区的电喷打印方法，其特征在于，步骤如下：
第一步，利用注射器将墨水注入到转盘所需区域
根据所需要打印的成品，安装所需用的喷头13，后用所述的注射泵2交流电源供电，将所用墨水吸入到注射器3中，注射器3通过连接管路4将墨水注入到中心筒6中，通过开合位于中心筒6内的流向控制板7来控制墨水流入转盘驱动器5的流向，墨水流入转盘驱动器5后通过阵列导管8流入到分区转盘9中被挡板10分隔的不同区域中，不同材料的墨水可以流向不同区域，也可流入同一区域进行混合；在打印过程中通过控制位于套筒11内部的流量控制板12的开合程度控制墨水的流速；打开电源15，在喷头13与衬底14之间形成一个强电场区，使墨水可在喷头13出口处形成稳定精细射流，上述参数相互协调，最终形成远小于喷头13内径的稳定射流。
第二步，基于所需成品调节和控制喷头的位置和移动
根据所需要打印的成品，编写运动控制程序，由电脑1控制悬臂梁16、滑块17和基板19的运动轨迹和速度，基板19的运动带动衬底14实现共同运动；当打印图样发生改变例如图案线条水平间距发生改变，电脑1可以通过控制转盘驱动器5的旋转带动分区转盘9的转动，从而可以实时调节喷头13之间的角度和距离来适应图样的变化，实现精确打印。
本发明的有益效果为：一种墨水分区的电喷打印方法，可以根据打印图样将不同材料的墨水分区，并且可实时调节喷头位置，实现多种墨水共同打印。首先，安装所需使用的喷头，将所需墨水注入装置中，通过流向控制板将墨水分区；然后，打印的成品图像上传至电脑，识别后编写出运动程序，通过电脑控制装置的移动和转动；然后，利用墨水在电场力、重力、溶液表面张力/介电力/粘滞力综合作用下获得精细射流；最后，实现多种材料的电喷打印制造。此墨水分区的电喷打印装置具有工艺简单、周期短、成本低的优点。
附图说明
图1是本发明实施例中的一种墨水分区的电喷打印装置简图。
图2是本发明实施例中的实现墨水分区的电喷打印装置简图。
图3是本发明实施例中的实现墨水分区的电喷打印装置剖视图。
图中：1电脑、2注射泵、3注射器、4连接管路、5转盘驱动器、6中心筒、7流向控制板、8阵列导管、9分区转盘、10挡板、11套筒、12流量控制板、13喷头、14衬底、15电源、16悬臂梁、17滑块、18运动平台底座、19基板。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细说明本发明的具体实施方式。参见图1至图3。
本实施例公开了一种墨水分区的电喷打印方法，利用的墨水分区的电喷打印装置实现的，该装置主要包括流体喷印模块和运动控制模块两部分。首先，安装所需使用的喷头，将所需墨水注入装置中，通过流向控制板将墨水分区；然后，打印的成品图像上传至电脑，识别后编写出运动程序，通过电脑控制装置的移动和转动；然后，利用墨水在电场力、重力、溶液表面张力/介电力/粘滞力综合作用下获得精细射流；最后，实现多种材料的电喷打印制造。
具体的讲，在本实例中，所述的流体喷印模块包括注射泵2、注射器3、连接管路4、转盘驱动器5、中心筒6、流向控制板7、阵列导管8、分区转盘9、挡板10、套筒11、流量控制板12、喷头13、衬底14、电源15；所述的运动控制模块包括电脑1、悬臂梁16、滑块17、运动平台底座18、基板19；所述的注射泵2由交流电源供电；所述的注射器3夹紧固定在注射泵2上，注射器3的针头一端和中心筒6上端通过连接管路4连接；所述的三个垂直分布的转盘驱动器5同心；所述的中心筒6位于三个转盘驱动器5的中心；所述的流向控制板7与水平面平行且垂直分布在中心筒6内部，用于控制墨水的流向；所述的六根阵列导管8分为三组，呈中心对称，每一组分别固定在转盘驱动器5上；所述的六根阵列导管8下方连接分区转盘9；所述的分区转盘9内部有圆形挡板10，分区转盘9被分为三个同心分布区域；所述的套筒11固定在分区转盘9下方；所述的流量控制板12位于套筒11内部，用于控制墨水的流量；所述的喷头13固定在套筒11上；所述的衬底14位于喷头13下方；所述的电源15的输出端与套筒11连接；所述的运动平台底座18固定在水平面上；所述的滑块17位于运动平台底座18上，可以实现单轴运动；所述的悬臂梁16装配在滑块17上，可以实现单轴运动，悬臂梁16与滑块17配合，可以实现平面运动；所述的基板19位于衬底14下方，两者接触固定在一起，可以实现带动衬底14平面运动；所述的电脑1分别与电源15、转盘驱动器5、悬臂梁16、滑块17、基板19通信连接，分别调节电源15的输出电压、控制转盘驱动器5的转动角度、控制悬臂梁16、滑块17、基板19的运动。
本实施例中采用上述装置进行墨水分区的电喷打印，具体实施步骤如下：
第一步，利用注射器将墨水注入到转盘所需区域
根据所需要打印的成品，安装所需用的喷头13，后用所述的注射泵2由220V的交流电源供电，将所用墨水吸入到量程为5-150μL的注射器3中，注射器3通过连接管路4将墨水注入到中心筒6中，通过开合位于中心筒6内的流向控制板7来控制墨水流入转盘驱动器5的流向，墨水流入转盘驱动器5后通过阵列导管8流入到分区转盘9中被挡板10分隔的不同区域中，不同材料的墨水可以流向不同区域，也可流入同一区域进行混合；在打印过程中通过控制位于套筒11内部的流量控制板12的开合程度控制墨水的流速为0.1-1000μL/min；打开电源15，在喷头13与衬底14之间形成一个强电场区，电压调节范围为1000-2800V，使墨水可在喷头13出口处形成稳定精细射流，上述参数相互协调，最终形成直径为0.5-50μm的稳定射流。
第二步，基于所需成品控制和调节喷头的位置和移动
根据所需要打印的成品，编写运动控制程序，由电脑1控制悬臂梁16、滑块17和基板19的运动轨迹和速度，悬臂梁16运动速率为0.01m-0.1m/s，滑块17在运动平台底座18上运动速率为0.05-0.5m/s，基板19运动速率为0.1-1m/s，基板19的运动带动衬底14实现共同运动；当打印图样发生改变(例如图案线条水平间距发生改变)，电脑1可以通过控制转盘驱动器5的旋转带动分区转盘9的转动，转盘驱动器5旋转速率为2500r/min，从而可以实时调节喷头13之间的角度和距离来适应图样的变化，实现精确打印。

Claims (1)

1.一种墨水分区的电喷打印方法，采用的墨水分区电喷打印装置，其特征在于，包括流体喷印模块和运动控制模块；所述的流体喷印模块包括注射泵(2)、注射器(3)、连接管路(4)、转盘驱动器(5)、中心筒(6)、流向控制板(7)、阵列导管(8)、分区转盘(9)、挡板(10)、套筒(11)、流量控制板(12)、喷头(13)、衬底(14)、电源(15)；所述的注射泵(2)由交流电源供电；所述的注射器(3)夹紧固定在注射泵(2)上，注射器(3)的针头一端和中心筒(6)上端通过连接管路(4)连接；所述的三个垂直分布的转盘驱动器(5)同心；所述的中心筒(6)位于三个转盘驱动器(5)的中心；所述的流向控制板(7)与水平面平行且垂直分布在中心筒(6)内部，用于控制墨水的流向；所述的六根阵列导管(8)分为三组，呈中心对称，每一组分别固定在转盘驱动器(5)上；所述的六根阵列导管(8)下方连接分区转盘(9)；所述的分区转盘(9)内部有圆形挡板(10)，分区转盘(9)被分为三个同心分布区域；所述的套筒(11)固定在分区转盘(9)下方；所述的流量控制板(12)位于套筒(11)内部，用于控制墨水的流量；所述的喷头(13)固定在套筒(11)上；所述的衬底(14)位于喷头(13)下方；所述的电源(15)的输出端与套筒(11)连接；
所述的运动控制模块包括电脑(1)、悬臂梁(16)、滑块(17)、运动平台底座(18)、基板(19)；所述的运动平台底座(18)固定在水平面上；所述的滑块(17)位于运动平台底座(18)上，可以实现单轴运动；所述的悬臂梁(16)装配在滑块(17)上，可以实现单轴运动，悬臂梁(16)与滑块(17)配合，可以实现平面运动；所述的基板(19)位于衬底(14)下方，两者接触固定在一起，可以实现带动衬底(14)平面运动；所述的电脑(1)分别与电源(15)、转盘驱动器(5)、悬臂梁(16)、滑块(17)、基板(19)通信连接，分别调节电源(15)的输出电压、控制转盘驱动器(5)的转动角度、控制悬臂梁(16)、滑块(17)、基板(19)的运动；
一种墨水分区的电喷打印方法，其特征在于，步骤如下：
第一步，利用注射器将墨水注入到转盘所需区域
根据所需要打印的成品，安装所需用的喷头(13)，用所述的注射泵(2)交流电源供电，将墨水吸入到注射器(3)中，注射器(3)通过连接管路(4)将墨水注入到中心筒(6)中，通过开合位于中心筒(6)内的流向控制板(7)来控制墨水流入转盘驱动器(5)的流向，墨水流入转盘驱动器(5)后通过阵列导管(8)流入到分区转盘(9)中被挡板(10)分隔的不同区域中，不同材料的墨水可以流向不同区域，也可流入同一区域进行混合；在打印过程中通过控制位于套筒(11)内部的流量控制板(12)的开合程度控制墨水的流速；打开电源(15)，在喷头(13)与衬底(14)之间形成一个强电场区，使墨水可在喷头(13)出口处形成稳定精细射流，上述参数相互协调，最终形成远小于喷头(13)内径的稳定射流；
第二步，基于所需成品调节和控制喷头的位置和移动
根据所需要打印的成品，编写运动控制程序，由电脑(1)控制悬臂梁(16)、滑块(17)和基板(19)的运动轨迹和速度，基板(19)的运动带动衬底(14)实现共同运动；打印图样发生改变，电脑(1)可以通过控制转盘驱动器(5)的旋转带动分区转盘(9)的转动，从而可以实时调节喷头(13)之间的角度和距离来适应图样的变化，实现精确打印。
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