CN207984329U - 一种墨滴检测装置及喷墨打印设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种墨滴检测装置及喷墨打印设备，涉及喷墨打印技术领域，为解决现有的喷墨打印设备采用高速相机对墨滴下落的速度检测时，存在的检测准确性差的问题而发明。该墨滴检测装置，包括：匀强电场发生器和匀强磁场发生器，匀强电场发生器所产生的电场与匀强磁场发生器所产生的磁场可形成复合场，电场的方向与磁场的方向相垂直；位置检测器，位置检测器具有与电场方向和磁场方向均平行的一承载面，承载面位于复合场内或者复合场的边沿，位置检测器用于检测墨滴经过复合场下落到承载面上的位置。本实用新型可用于喷墨打印机墨滴的检测。

Description

一种墨滴检测装置及喷墨打印设备

技术领域

本实用新型涉及喷墨打印技术领域，尤其涉及一种墨滴检测装置及喷墨打印设备。

背景技术

喷墨打印(Inkjet Print)技术就是先产生小墨滴，再利用喷墨头把细小的墨滴导引至设定的位置上，具有打印图案质量好、层次丰富、细节清晰等诸多优点。目前，喷墨打印技术已应用到显示装置的制造领域，例如，在OLED(Organic Light-Emitting Diode，中文释义为：有机发光二极管)面板制造过程中，新型R/G/B发光单元的制备以及TFE(Thin FilmEncapsulation，中文释义为：薄膜封装)有机膜层的涂布都运用到了喷墨打印技术。该技术对于打印设备的控制要求很高，为了满足OLED产品的品质要求，需要严格控制打印时墨滴的速度以及体积，若是墨滴的速度与体积不能满足要求，会出现很多问题，比如：打印的OLED产品的有机膜层的膜厚均一性不能满足要求，容易出现视觉不均匀现象(Mura)，打印的OLED产品边缘的厚度难以很好的控制，容易发生产品边缘厚度不均一，从而降低了封装效果，影响产品信赖性等。因此，及时检测出打印设备墨滴速度以及体积的异常，并且按要求进行调整，对于提升OLED等显示产品的品质十分重要。

现有的一种喷墨打印设备，包括喷墨头(也称为打印喷头或打印头等，英文全称为Printer Head)和高速相机(Camera)。在进行检测时，将喷墨头移动到检测区的上方相应的位置，喷墨头上的喷嘴喷出墨滴，此时高速相机拍照记录下墨滴的下落过程，通过对高速相机所拍摄的照片的分析，可以得到墨滴下落的速度与体积，从而可以发现喷墨头上异常的喷嘴(nozzle)。

现有的这种喷墨打印设备，在对墨滴下落的速度检测时，需要高速相机对墨滴的下落过程拍摄多张照片，然后通过多张照片相叠加来计算出墨滴的下落速度，而将多张照片相叠加的过程增加了测量的误差，降低了检测结果的准确性。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种墨滴检测装置及喷墨打印设备，用于解决现有的喷墨打印设备采用高速相机对墨滴下落的速度检测时，存在的检测准确性差的问题。

为达到上述目的，第一方面，本实用新型实施例提供了一种墨滴检测装置，包括：匀强电场发生器和匀强磁场发生器，所述匀强电场发生器所产生的电场与所述匀强磁场发生器所产生的磁场可形成复合场，所述电场的方向与所述磁场的方向相垂直；位置检测器，所述位置检测器具有与所述电场方向和所述磁场方向均平行的一承载面，所述承载面位于所述复合场内或者所述复合场的边沿，所述位置检测器用于检测墨滴经过所述复合场下落到所述承载面上的位置。

进一步地，该墨滴检测装置还包括第一处理模块，所述第一处理模块用于计算被检测的墨滴下落到所述承载面上的位置与标准的墨滴下落到所述承载面上的位置之间的偏移量。

更进一步地，所述第一处理模块还用于根据所述偏移量的大小计算出所述被检测的墨滴速度。

进一步地，所述位置检测器还可用于检测所述墨滴经过所述电场下落到所述承载面上的位置。

进一步地，所述匀强电场发生器包括带有异种电荷第一金属板和第二金属板，所述第一金属板和所述第二金属板平行且相对，所述第一金属板和所述第二金属板沿第一方向排布；所述匀强磁场发生器包括呈板状、并且异名的第一磁极和第二磁极，所述第一磁极和所述第二磁极平行且相对，所述第一磁极和所述第二磁极沿第二方向排布；所述第一方向与所述第二方向相垂直并且均平行于所述承载面。

更进一步地，在垂直于所述承载面的方向上，所述第一金属板、所述第二金属板、所述第一磁极和所述第二磁极的尺寸均相同，并且所述第一金属板、所述第二金属板、所述第一磁极和所述第二磁极的两侧均相平齐，所述第一金属板、所述第二金属板、所述第一磁极和所述第二磁极的一侧与所述承载面相贴合。

进一步地，所述位置检测器包括红外位置传感器和第二处理模块，所述红外位置传感器具有一光敏面，所述光敏面为所述承载面，所述光敏面可向外发出红外线；当所述墨滴下落至所述光敏面上时，所述第二处理模块可根据所述光敏面内每个单位区域所发出的红外线的强度获取所述墨滴的在所述光敏面上的下落位置。

进一步地，所述位置检测器包括承载件、拍摄器件和第三处理模块，所述承载面位于所述承载件上，所述拍摄器件用于拍摄所述墨滴在所述承载面上的下落位置的图像；所述第三处理模块可根据所述图像获取所述墨滴在所述承载面上的下落位置。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种喷墨打印设备，包括喷墨头，该喷墨打印设备还包括第一方面中所述的墨滴检测装置。

本实用新型实施例提供的墨滴检测装置及喷墨打印设备，是通过测得被检测的墨滴通过复合场后在承载面上的下落位置与标准的墨滴通过复合场后在承载面上的下落位置之间的偏移量，然后根据这个偏移量进而得到被检测的墨滴的速度。采用该墨滴检测装置来对墨滴的速度检测，检测步骤简单，无需像现有技术中的那样通过多张图像对比，这样大大减小了测量误差，具有较高的检测准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中的墨滴检测装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中的墨滴检测装置的俯视图；

图3为本实用新型实施例中的墨滴检测装置进行墨滴速度检测的原理图；

图4为本实用新型实施例中的墨滴检测装置进行墨滴体积检测的原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

第一方面，如图1所示，本实用新型实施例提供了一种墨滴检测装置，包括：匀强电场发生器1和匀强磁场发生器2，如图2所示，匀强电场发生器1所产生的电场与匀强磁场发生器2所产生的磁场可形成复合场4，电场的方向与磁场的方向相垂直；如图1所示，位置检测器3，位置检测器3具有与电场方向和磁场方向均平行的一承载面31，承载面31位于复合场4的边沿(也可以位于复合场4的内部)，位置检测器3用于检测墨滴经过复合场4下落到承载面31上的位置。

本实用新型实施例提供了的墨滴检测装置可以通过以下方法对喷嘴所喷出的墨滴的速度进行检测：

步骤11：调节电场、磁场的大小，以使标准的墨滴在复合场4中受到的电场力(F₁＝Eq)与洛伦兹力(F₂＝qVB)大小相等且方向相反；

其中，可以通过以下来判断标准的墨滴受到的电场力与洛伦兹力是否平衡：将喷嘴朝向正下方设置，然后通过标准的墨滴在承载面31上的下落位置与喷嘴在承载面31上的投影位置是否重合来判断标准的墨滴受到的电场力与洛伦兹力是否平衡；如果两者不重合，说明标准的墨滴在复合场4中受到的电场力与洛伦兹力不平衡，则需要继续调节电场力和磁场力的大小直至重合为止；这里的标准的墨滴是指速度标准的墨滴。

步骤12：让被检测的墨滴通过复合场4，位置检测器3确定被检测的墨滴在承载面31上的下落位置。

步骤13：计算被检测的墨滴在承载面31上的下落位置与标准的墨滴通过复合场4后在承载面31上的下落位置之间的偏移量；

其中，当喷嘴朝向正下方设置时，步骤3也可以是计算被检测的墨滴在承载面31上的下落位置与喷嘴在承载面31上的投影位置之间的偏移量。

步骤14：根据偏移量的大小获得被检测的墨滴的速度。

上述测量方法的原理为：如图3所示，设喷头朝向正下方设置，设标准的墨滴的速度为V₀，复合场4的高度为H，由于电场和磁场的大小已调节至该标准墨滴在复合场4中受电场力和洛伦兹力的大小相同的状态，也就是E＝V₀B，因此，标准的墨滴在复合场4中不产生水平偏移；设被检测的墨滴的速度为V₁，V₁-V₀＝ΔV，如果ΔV不等于零，那么被检测的墨滴通过复合场4区时所受到的电场力与洛伦兹力就会不平衡，从而会使被检测的墨滴在承载面31上产生水平方向上的偏移，偏移量的具体大小为：ΔS＝(1/2)(qΔV B/m)(H/V₁)²；

根据上式可以推导出ΔV与ΔS的函数关系，通过ΔS与ΔV之间的函数关系可以得到ΔV，进而可以得到被检测的墨滴的速度V₁。

需要说明的是：(1)在上述墨滴速度的检测方法中，步骤11也可以预先做好，也就是提前将电场和磁场的大小和方向设置好，这样每次在对被检测的墨滴进行速度检测前就不必执行步骤11；(2)承载面31位于复合场4内或者复合场4的边沿目的是为了防止被检测的墨滴速度不满足要求时，被检测的墨滴在离开复合场4后继续偏离从而影响测量结果的准确性；(3)在喷嘴与复合场4之间不能存在单个的磁场或者电场，这样是为了防止墨滴在进入复合场4之前发生偏离从而影响测量结果的准确性。

相较于现有技术，本实用新型实施例提供的墨滴检测装置是通过测得被检测的墨滴通过复合场4后在承载面31上的下落位置与标准的墨滴通过复合场4后在承载面31上的下落位置之间的偏移量，然后根据这个偏移量进而得到被检测的墨滴的速度。采用该墨滴检测装置来对墨滴的速度检测，检测步骤简单，无需像现有技术中的那样通过多张图像对比，这样大大减小了测量误差，具有较高的检测准确度。

该墨滴检测装置可以对喷墨头上的一个喷嘴进行检测，也可以同时对喷墨头上的多个喷嘴所喷出的墨滴进行检测；当该墨滴检测装置同时对多个喷嘴所喷出的墨滴进行检测时，能够大大提高检测效率，从而提高喷墨打印设备的整体工作效率。

为了提高被检测的墨滴速度检测结果的准确性，本实用新型实施例提供的墨滴检测装置还包括第一处理模块，第一处理模块用于计算被检测的墨滴下落到承载面31上的位置与标准的墨滴下落到承载面31上的位置之间的偏移量。通过设置第一处理模块，这样被检测的墨滴下落到承载面31上的位置与标准的墨滴下落到承载面31上的位置之间的偏移量就可以由第一处理模块来计算，就可以代替人工的方式来计算偏移量，大大提高了运算的准确性和速度，从而有利于提高被检测的墨滴速度检测结果的准确性。

为了进一步提高被检测的墨滴速度检测结果的准确性，第一处理模块还用于根据偏移量的大小计算出被检测的墨滴的速度。这样，由偏移量来得到被检测的墨滴的速度的计算就可以由第一处理模块来完成，就可以代替人工的方式来计算被检测的墨滴的速度，大大提高了运算的准确性和速度，从而有利于进一步提高被检测的墨滴速度检测结果的准确性。

本实用新型实施例提供的墨滴检测装置还可以对喷嘴所喷出的墨滴的体积进行检测，墨滴的体积的检测包括以下步骤：

步骤21：使标准体积的墨滴只通过电场，位置检测器3检测出标准体积的墨滴在通过电场后下落在承载面31上的位置；

步骤22：在检测出喷墨头上所有的喷嘴所喷出的墨滴速度后，将喷出墨滴速度不满足要求的喷嘴筛选出，并将其关掉；让速度标准的喷嘴所喷出的被检测的墨滴只通过电场，位置检测器3检测出该被检测的墨滴在通过电场后下落在承载面31上的位置；

步骤23：计算该被检测的墨滴在承载面31上的下落位置与标准体积的墨滴在通过电场后下落在承载面31上的位置之间的偏移量；

步骤24：根据偏移量的大小获得该被检测的墨滴的体积；

其中，可以根据偏移量与墨滴体积之间的关系来获得该被检测的墨滴的体积，而偏移量与墨滴体积之间的关系可以预先确定好，这样在检测的时候只需查找对应偏移量的墨滴体积即可。

需要说明的是：步骤21也可以预先做好，也就是提前获得标准体积的墨滴在通过电场后下落在承载面31上的位置，并将该位置标记好，这样每次在对墨滴进行体积检测前就不必执行步骤21。

上述测量墨滴的体积的原理为：墨滴在喷出时会与喷嘴摩擦，此时墨滴会因摩擦而带上电荷，墨滴的表面积与墨滴的电荷量是正相关的关系，墨滴的表面积越大，那么该墨滴的表面与喷嘴摩擦所带的电荷量也就越大；由于墨滴体积与表面积是正相关的关系，所以墨滴的体积与墨滴的电荷量也是正相关的关系；根据被检测的墨滴在承载面31上的下落位置与标准体积的墨滴在承载面31上的下落位置之间的偏移量的大小就可以求得被检测的墨滴的电荷量，然后再根据被检测的墨滴的电荷量的大小与墨滴体积之间的关系就可以得到被检测的墨滴的体积。

如图4所示，设墨滴的电荷量q与墨滴的体积V满足函数关系式：q＝f(V)，墨滴的标准体积为V₀，该墨滴所带电荷为q₀，质量为m₀，电场的高度为H₁，图4中的O点为墨滴在承载面31上的投影，标准体积的墨滴在经过电场后在水平方向上的偏移距离S₀满足：S₀＝(1/2)(q₀/m₀)E t²；设被检测的墨滴的体积为V₁，该墨滴所带电荷为q₁，质量为m₁，根据该被测量的墨滴与标准体积的墨滴在承载面31上的位置偏移量ΔL的大小，就可以得到被检测的墨滴经过电场后在水平方向偏移距离S₁，即S₁＝S₀+ΔL，而该墨滴的偏移距离S₁满足：S₁＝(1/2)(q₁/m₁)E t²，由于电场的高度H₁一定，那么t为定值，这样根据S₁就可以求得被检测的墨滴的荷质比q₁/m₁，由于q₁/m₁＝f(V₁)/ρV₁，根据该式就可以的求得被检测的墨滴的体积V₁的大小，其中，墨滴的电荷量q与墨滴的体积V的函数关系q＝f(V)可以通过实验的手段测得。

如图1所示，匀强电场发生器1包括带有异种电荷第一金属板11和第二金属板12，第一金属板11和第二金属板12平行且相对，第一金属板11和第二金属板12沿第一方向(例如图1中所示的X方向)排布；匀强磁场发生器2包括呈板状、并且异名的第一磁极21和第二磁极22，第一磁极21和第二磁极22平行且相对，第一磁极21和第二磁极22沿第二方向(例如图1中所示的Y方向)排布；第一方向与第二方向相垂直并且均平行于承载面31；通过上述设置，第一金属板11和第二金属板12之间就可以产生匀强电场，第一磁极21和第二磁极22之间就可以产生匀强磁场；由于第一方向与第二方向相垂直并且均平行于承载面31，这样匀强电场和匀强磁场就可以在某一区域相交形成复合场4。通过第一金属板11和第二金属板12，以及第一磁极21和第二磁极22的配合就可以完成墨滴速度以及体积的测量。

匀强磁场发生器2除了上述结构之外，还可以为以下结构：匀强磁场发生器2包括相隔一定距离的并且平行放置的第一线圈和第二线圈，第一线圈和第二线圈沿第二方向排布，当第一线圈和第二线圈通电时，第一线圈和第二线圈内就可以产生匀强磁场，这样第一线圈和第二线圈，与第一金属板11和第二金属板12相配合，同样可以完成墨滴速度和体积的测量。

在匀强电场发生器1包括第一金属板11和第二金属板12；匀强磁场发生器2包括第一磁极21和第二磁极22的实施例中，第一金属板11和第二金属板12，以及第一磁极21和第二磁极22的相互的位置关系并不唯一，比如，第一金属板11和第二金属板12，以及第一磁极21和第二磁极22可以按以下设置：如图1所示，在垂直于承载面31的方向(例如图1中所示的Z方向)上，第一金属板11、第二金属板12、第一磁极21和第二磁极22的尺寸均相同，并且第一金属板11、第二金属板12、第一磁极21和第二磁极22的两侧均相平齐，第一金属板11、第二金属板12、第一磁极21和第二磁极22的一侧均与承载面31相贴合。

另外，第一金属板11和第二金属板12，以及第一磁极21和第二磁极22也可以按以下设置：在垂直于承载面31的方向上，第一金属板11、第二金属板12的尺寸相同，并且第一金属板11、第二金属板12的两侧相平齐；在垂直于承载面31的方向上，第一磁极21和第二磁极22的尺寸均相同，并且第一磁极21、第二磁极22的两侧相平齐，第一金属板11的尺寸大于第一磁极21的尺寸；在垂直于承载面31的方向上，第一金属板11、第二金属板12、第一磁极21和第二磁极22的一侧均与承载面31相贴合。

以上两个关于金属板以及磁极的位置设置的实施例均能够完成墨滴速度以及体积的测量，但相比后者，也就是，在垂直于承载面31的方向上第一金属板11的尺寸大于第一磁极21的尺寸的实施例，图1所示的实施例，在垂直于承载面31的方向上，电场与磁场是完全重合的，也就是在喷嘴与承载面31之间可以只有复合场4没有单独的电场或磁场，这样在测墨滴速度时，墨滴在进入复合场4之前，就不会受到单一电场或者磁场的影响而发生偏移，在检测墨滴速度时，喷嘴就无需伸到复合场4的内部或者边沿，在复合场4上方的任一位置喷出的墨滴均可以准确地检测速度，这样可以方便喷嘴在检测时的位置的设置，就可以节省喷嘴伸入到合场的内部或者边沿的调试时间，有利于提高检测效率。

本实用新型实施例提供的墨滴检测装置中，位置检测器3的结构并不唯一，至少可以包括以下两种实施例：

实施例1：在本实施例中，位置检测器3包括红外位置传感器和第二处理模块，红外位置传感器具有一光敏面，光敏面为承载面31，光敏面可向外发出红外线；当墨滴下落到光敏面上时，墨滴会对下落位置处的红外线造成一定的影响，第二处理模块可根据光敏面内每个单位区域所发出的红外线的强度获取墨滴的在光敏面上的下落位置，这样根据墨滴的在光敏面上的下落位置就可以测得墨滴的速度以及体积。

实施例2，在本实施例中，如图1所示，位置检测器3包括承载件32、拍摄器件(图中未示出)和第三处理模块(图中未示出)，承载面31位于承载件32上，当墨滴下落到承载面31上时，拍摄器件(例如CCD相机)用于拍摄墨滴在承载面31上的下落位置的图像；第三处理模块可根据拍摄器件所拍摄的图像获取墨滴在承载面31上的下落位置，这样根据墨滴的在光敏面上的下落位置就可以测得墨滴的速度以及体积。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种喷墨打印设备，如图1所示，包括喷墨头200，还包括第一方面中所述的墨滴检测装置100。

由于该喷墨打印设备所包括的墨滴检测装置100与第一方面中所述的墨滴检测装置相同，所以也解决了同样的技术问题、达到了同样的技术效果。

至于喷墨打印设备的其它结构，已为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种墨滴检测装置，其特征在于，包括：

匀强电场发生器和匀强磁场发生器，所述匀强电场发生器所产生的电场与所述匀强磁场发生器所产生的磁场可形成复合场，所述电场的方向与所述磁场的方向相垂直；

位置检测器，所述位置检测器具有与所述电场方向和所述磁场方向均平行的一承载面，所述承载面位于所述复合场内或者所述复合场的边沿，所述位置检测器用于检测墨滴经过所述复合场下落到所述承载面上的位置。

2.根据权利要求1所述的墨滴检测装置，其特征在于，还包括第一处理模块，所述第一处理模块用于计算被检测的墨滴下落到所述承载面上的位置与标准的墨滴下落到所述承载面上的位置之间的偏移量。

3.根据权利要求2所述的墨滴检测装置，其特征在于，所述第一处理模块还用于根据所述偏移量的大小计算出所述被检测的墨滴速度。

4.根据权利要求1所述的墨滴检测装置，其特征在于，所述位置检测器还可用于检测所述墨滴经过所述电场下落到所述承载面上的位置。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的墨滴检测装置，其特征在于，所述匀强电场发生器包括带有异种电荷第一金属板和第二金属板，所述第一金属板和所述第二金属板平行且相对，所述第一金属板和所述第二金属板沿第一方向排布；所述匀强磁场发生器包括呈板状、并且异名的第一磁极和第二磁极，所述第一磁极和所述第二磁极平行且相对，所述第一磁极和所述第二磁极沿第二方向排布；所述第一方向与所述第二方向相垂直并且均平行于所述承载面。

6.根据权利要求5所述的墨滴检测装置，其特征在于，在垂直于所述承载面的方向上，所述第一金属板、所述第二金属板、所述第一磁极和所述第二磁极的尺寸均相同，并且所述第一金属板、所述第二金属板、所述第一磁极和所述第二磁极的两侧均相平齐，所述第一金属板、所述第二金属板、所述第一磁极和所述第二磁极的一侧与所述承载面相贴合。

7.根据权利要求1～4中任一项所述的墨滴检测装置，其特征在于，所述位置检测器包括红外位置传感器和第二处理模块，所述红外位置传感器具有一光敏面，所述光敏面为所述承载面，所述光敏面可向外发出红外线；当所述墨滴下落到所述光敏面上时，所述第二处理模块可根据所述光敏面内每个单位区域所发出的红外线的强度获取所述墨滴的在所述光敏面上位置。

8.根据权利要求1～4中任一项所述的墨滴检测装置，其特征在于，所述位置检测器包括承载件、拍摄器件和第三处理模块，所述承载面位于所述承载件上，所述拍摄器件用于拍摄所述墨滴下落到所述承载面上的位置的图像；所述第三处理模块可根据所述图像获取所述墨滴在所述承载面上的位置。

9.一种喷墨打印设备，包括喷墨头，其特征在于，还包括权利要求1～8任一项所述的墨滴检测装置。