一种具有复合检测功能的电喷印喷头制造技术

本发明专利技术属于电流体动力喷印相关设备领域，并公开了一种具有复合检测功能的电喷印喷头，其包括喷头模块、单相机观测模块以及多个过程观测模块，其中单相机观测模块及多个过程观测模块安装在喷头模块的上方及四周，并利用多个反射镜之间的设置配合构成前后左右四条不同的光路，分别将喷印图案、液滴喷出过程、液滴飞行过程、液滴降落过程四个维度的不同观测图像反射到同一维度上，再由上方相统一进行拍摄，同时可根据不同喷嘴及工艺要求调节反射镜角度等参数实现对不同位置的观测目标进行观测。通过本发明专利技术，能够实现电流体动力喷印、喷印结果及过程观测等功能，同时具备结构紧凑、便于操控、观测精度高、适用范围广等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种具有复合检测功能的电喷印喷头
本专利技术属于电流体动力喷印相关设备领域，更具体地，涉及一种具有复合检测功能的电喷印喷头。
技术介绍
目前随着柔性电子器件的发展，其结构日益复杂、材料多样等特点，已经对现有制造技术提出了挑战。在可采用的多种制造工艺中，电流体动力喷印采用电场代替热泡、压电晶体和静电膜片，直接釆用电场力将墨液“拽出”，通过电场的控制形成射流和液滴，具有分辨率精度高、材料适应性强等特点，相比其它印刷方式具有明显优势。作为电流体动力喷印工艺的核心设备之一，打印喷头以及喷印过程中对喷印图案、液滴从喷嘴到基板飞行过程的观测结果，都将直接决定喷印工艺实际打印效果，对工艺可靠性以及最终产品质量有着巨大影响。现有技术中已经提出了一些面向电喷印工艺的喷头设备相关方案，例如CN201410289239.5等早期专利。然而，进一步的研究表明，现有的各类技术中仍存在以下的缺陷或不足：一方面，它们通常都是采用喷头与观测系统相互独立的方案，通过多个相机分别对同一喷头的不同观测对象进行检测，其观测方案及结构较复杂的同时，还可能造成检测效率的低下及操作不便；另一方面，当喷头更换或喷印工艺发生变化时，由于喷头和观测系统分离，使得观测系统难以根据实际情况进行灵活调节。相应地，本领域亟需提出更为妥善的解决方式，以满足目前日益提高的工艺要求。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种具有复合检测功能的电喷印喷头，其中通过对该电喷印喷头的整体构造布局、以及它的关键组件尤其是多个观测模块的具体组成和设置方式等多个方面重新作出设计，相应与现有技术相比，可以仅通过一台相机即可完成整个电喷印工艺中的喷印图案、液滴喷出过程、液滴飞行过程和液滴降落基板过程在不同维度上的同步观测，并具备高精度、高效率和便于操控等特点；此外，通过将喷头结构形式与多观测模块有机结合，便于在喷头喷嘴或工艺要求发生变化时也能够方便地灵活进行调节，快速完成更换或调整操作，因而尤其适用于柔性电子之类的大面积工业和制造应用场合。为实现上述目的，按照本专利技术，提供了一种具有复合检测功能的电喷印喷头，该电喷印喷头包括喷头模块、单相机观测模块，以及与该单相机观测模块配合一同使用的多个过程观测模块，即图案喷印质量观测模块、液滴喷出过程观测模块、液滴飞行过程观测模块和液滴降落过程观测模块，其特征在于：上述喷头模块包括进液管、进气管、流量泵、喷嘴电极、喷嘴和高度传感器，其中该进液管在所述进气管和所述流量泵的控制下，用于向所述喷嘴输送所需的墨水；该喷嘴电极则用于对所述喷嘴施加预定的电压，由此使得墨水液滴在电场力作用下向基板喷出；此外，该高度传感器用于执行所述喷嘴到基板之间距离及喷嘴自身垂直度的检测；上述单相机观测模块设置在所述喷头模块的上部，并包括固定基座、单个的相机、观测镜头和多角度反射镜，其中该单个的相机通过相机夹具安装在所述固定基座上，并垂直于所述流量泵的上表面且与所述喷嘴处于同一竖直轴线上；该观测镜头通过螺纹连接固定于所述相机下方；此外，该多角度反射镜安装在所述固定基座上与所述观测镜头处于同一竖直轴线上，并由四块反射镜面也即前反射镜面、左反射镜面、后反射镜面和右反射镜面共同组成，每块镜面设定为与水平面间斜向上方向呈45°夹角，由此用于将所述相机的观测光路划分为前、左、后、右四个不同维度的子观测光路；所述喷印图案质量观测模块相对于所述喷头模块整体处于其前方，并包括前伸缩架、前上反射镜和同轴光源，其中该前伸缩架在喷头高度发生变化时，可执行竖直方向上的长度调节；该前上反射镜安装在所述固定基座的前侧，它的镜面处于斜向上方向并且此镜面所处平面被设定为与水平面之间呈45°的夹角，并且与所述多角度反射镜的前反射镜面保持为相互水平投影的对应关系，由此用于将来自此前反射镜面的观测光路执行二次反射；此外，该同轴光源设置在所述观测镜头中且与此观测镜头的中轴线相重复，由此用于为喷印图案的质量观测过程提供照明；所述液滴喷出过程观测模块相对于所述喷头模块整体处于其左方，并包括左伸缩架、左上反射镜、左下反射镜和左背光源，其中该左伸缩架在喷头高度发生变化时，可执行竖直方向上的长度调节；所述左上反射镜安装在所述固定基座的左侧，它的镜面处于斜向上方向并且此镜面所处平面被设定为与水平面之间呈45°的夹角，并且与所述多角度反射镜的左反射镜面保持为相互水平投影的对应关系，由此用于将来自此左反射镜面的观测光路执行二次反射；该左下反射镜与所述左上反射镜之间呈90°夹角并且保持为相互垂直投影的对应关系，同时保证此左下反射镜到基板之间的距离等于喷嘴高度，由此用于将来自所述左上反射镜的观测光路执行三次反射；此外，该左背光源设置为与所述左下反射镜位于同一水平面内，由此用于为液滴喷出过程的观测提供照明；所述液滴飞行过程观测模块相对于所述喷头模块整体处于其后方，并包括后伸缩架、后上反射镜、后下反射镜)和后背光源，其中该后伸缩架在喷头高度发生变化时，可执行竖直方向上的长度调节；所述后上反射镜设置在所述固定基座的后侧，它的镜面处于斜向上方向并且此镜面所处平面被设定为与水平面之间呈45°的夹角，并且与所述多角度反射镜的后反射镜面保持相互水平投影的对应关系，由此用于将来自此后反射镜面的观测光路执行二次反射；该后下反射镜与所述后上反射镜之间呈90°夹角并且保持为相互垂直投影的对应关系，由此用于将来自所述后上反射镜的观测光路执行三次反射；此外，该后背光源设置为与所述后下反射镜位于同一水平面内，由此用于为液滴飞行过程的观测提供照明；所述液滴降落过程观测模块相对于所述喷头模块整体处于其右方，并包括右伸缩架、右上反射镜、右下反射镜和右背光源，其中该右伸缩架在喷头高度发生变化时，可执行竖直方向上的长度调节；该右上反射镜设置在所述固定基座的右侧，它的镜面处于斜向上方向并且此镜面所处平面被设定为与水平面之间呈45°的夹角，并且与所述多角度反射镜的右反射镜面保持相互水平投影的对应关系，由此用于将来自此右反射镜面的观测光路执行二次反射；该右下反射镜与所述右上反射镜镜面之间呈90°夹角并且保持为相互垂直投影的对应关系，同时保证此右下反射镜到基板之间的距离等于液滴降落基板时的喷嘴高度，由此用于将来自所述右上反射镜的观测光路执行三次反射；此外，该右背光源设置为与所述右下反射镜位于同一水平面内，由此用于为液滴降落基板过程的观测提供照明。作为进一步优选地，所述喷头模块固定安装在所述流量泵的下方，它的高度传感器的数量优选为3个，并且分别设置在与所述流量泵不共线的同一平面内。作为进一步优选地，对于所述喷头模块而言，它的所述喷嘴优选采用单喷嘴或者阵列化喷嘴的形式，并通过喷嘴快装机构实现快速拆装；此外，该喷嘴快装机构优选具备螺纹旋向相反的两个螺旋副，并用于执行对所述喷嘴的对中垂直夹持。作为进一步优选地，所述喷印图案质量观测模块优选还配备有前侧镜面角度调节机构，该前侧镜面角度调节机构设置在所述固定基座上且与所述前上反射镜保持位置对应，并用于执行该前上反射镜与所述前反射镜面之间的角度微调。作为进一步优选地，所述液滴喷出过程观测模块优选还配备有左侧镜面角度调节机构，该左侧镜面角度调节机构设置为与所述左上反射镜和左下反射镜均保持位置对应，并用于实现它们两者各本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有复合检测功能的电喷印喷头，该电喷印喷头包括喷头模块(100)、单相机观测模块(200)，以及与该单相机观测模块(200)配合一同使用的多个过程观测模块，即图案喷印质量观测模块(300)、液滴喷出过程观测模块(400)、液滴飞行过程观测模块(500)和液滴降落过程观测模块(600)，其特征在于：上述喷头模块(100)包括进液管(101)、进气管(102)、流量泵(103)、喷嘴电极(105)、喷嘴(106)和高度传感器(107)，其中该进液管(101)在所述进气管(102)和所述流量泵(103)的控制下，用于向所述喷嘴(106)输送所需的墨水；该喷嘴电极(105)则用于对所述喷嘴(106)施加预定的电压，由此使得墨水液滴在电场力作用下向基板喷出；此外，该高度传感器(107)用于执行所述喷嘴(106)到基板之间距离及喷嘴自身垂直度的检测；上述单相机观测模块(200)设置在所述喷头模块(100)的上部，并包括固定基座(201)、单个的相机(202)、观测镜头(203)和多角度反射镜(205)，其中该单个的相机(202)通过相机夹具(204)安装在所述固定基座(201)上，并垂直于所述流量泵(103)的上表面且与所述喷嘴(106)处于同一竖直轴线上；该观测镜头(203)通过螺纹连接固定于所述相机(202)下方；此外，该多角度反射镜(205)安装在所述固定基座(201)上与所述观测镜头(203)处于同一竖直轴线上，并由四块反射镜面也即前反射镜面、左反射镜面、后反射镜面和右反射镜面共同组成，每块镜面设定为与水平面间斜向上方向呈45°夹角，由此用于将所述相机(202)的观测光路划分为前、左、后、右四个不同维度的子观测光路；所述喷印图案质量观测模块(300)相对于所述喷头模块(100)整体处于其前方，并包括前伸缩架(301)、前上反射镜(302)和同轴光源(304)，其中该前伸缩架(301)在喷头高度发生变化时，可执行竖直方向上的长度调节；该前上反射镜(302)安装在所述固定基座(201)的前侧，其镜面处于斜向上方向并且此镜面所处平面被设定为与水平面之间呈45°的夹角，并且与所述多角度反射镜(205)的前反射镜面保持为相互水平投影的对应关系，由此用于将来自此前反射镜面的观测光路执行二次反射；此外，该同轴光源(304)设置在所述观测镜头(203)中且与此观测镜头的中轴线相重复，由此用于为喷印图案的质量观测过程提供照明；所述液滴喷出过程观测模块(400)相对于所述喷头模块(100)整体处于其左方，并包括左伸缩架(401)、左上反射镜(402)、左下反射镜(403)和左背光源(405)，其中该左伸缩架(401)在喷头高度发生变化时，可执行竖直方向上的长度调节；所述左上反射镜(402)安装在所述固定基座(201)的左侧，其镜面处于斜向上方向并且此镜面所处平面被设定为与水平面之间呈45°的夹角，并且与所述多角度反射镜(205)的左反射镜面保持为相互水平投影的对应关系，由此用于将来自此左反射镜面的观测光路执行二次反射；该左下反射镜(403)与所述左上反射镜(402)之间呈90°夹角并且保持为相互垂直投影的对应关系，同时保证此左下反射镜(403)到基板之间的距离等于喷嘴高度，由此用于将来自所述左上反射镜(402)的观测光路执行三次反射；此外，该左背光源(405)设置为与所述左下反射镜(403)位于同一水平面内，由此用于为液滴喷出过程的观测提供照明；所述液滴飞行过程观测模块(500)相对于所述喷头模块(100)整体处于其后方，并包括后伸缩架(501)、后上反射镜(502)、后下反射镜(503)和后背光源(505)，其中该后伸缩架(501)在喷头高度发生变化时，可执行竖直方向上的长度调节；该后上反射镜(502)设置在所述固定基座(201)的后侧，其镜面处于斜向上方向并且此镜面所处平面被设定为与水平面之间呈45°的夹角，并且与所述多角度反射镜(205)的后反射镜面保持相互水平投影的对应关系，由此用于将来自此后反射镜面的观测光路执行二次反射；该后下反射镜(503)与所述后上反射镜(502)之间呈90°夹角并且保持为相互垂直投影的对应关系，由此用于将来自所述后上反射镜(502)的观测光路执行三次反射；此外，该后背光源(505)设置为与所述后下反射镜(503)位于同一水平面内，由此用于为液滴飞行过程的观测提供照明；所述液滴降落过程观测模块(600)相对于所述喷头模块(100)整体处于其右方，并包括右伸缩架(601)、右上反射镜(602)、右下反射镜(603)和右背光源(605)，其中该右伸缩架(601)在喷头高度发生变化时，可执行竖直方向上的长度调节；该右上反射镜(602)设置在所述固定基座(201)的右侧，它的镜面处于斜向上方向并且此镜面所处平面被设定为与水...

【技术特征摘要】
1.一种具有复合检测功能的电喷印喷头，该电喷印喷头包括喷头模块(100)、单相机观测模块(200)，以及与该单相机观测模块(200)配合一同使用的多个过程观测模块，即图案喷印质量观测模块(300)、液滴喷出过程观测模块(400)、液滴飞行过程观测模块(500)和液滴降落过程观测模块(600)，其特征在于：上述喷头模块(100)包括进液管(101)、进气管(102)、流量泵(103)、喷嘴电极(105)、喷嘴(106)和高度传感器(107)，其中该进液管(101)在所述进气管(102)和所述流量泵(103)的控制下，用于向所述喷嘴(106)输送所需的墨水；该喷嘴电极(105)则用于对所述喷嘴(106)施加预定的电压，由此使得墨水液滴在电场力作用下向基板喷出；此外，该高度传感器(107)用于执行所述喷嘴(106)到基板之间距离及喷嘴自身垂直度的检测；上述单相机观测模块(200)设置在所述喷头模块(100)的上部，并包括固定基座(201)、单个的相机(202)、观测镜头(203)和多角度反射镜(205)，其中该单个的相机(202)通过相机夹具(204)安装在所述固定基座(201)上，并垂直于所述流量泵(103)的上表面且与所述喷嘴(106)处于同一竖直轴线上；该观测镜头(203)通过螺纹连接固定于所述相机(202)下方；此外，该多角度反射镜(205)安装在所述固定基座(201)上与所述观测镜头(203)处于同一竖直轴线上，并由四块反射镜面也即前反射镜面、左反射镜面、后反射镜面和右反射镜面共同组成，每块镜面设定为与水平面间斜向上方向呈45°夹角，由此用于将所述相机(202)的观测光路划分为前、左、后、右四个不同维度的子观测光路；所述喷印图案质量观测模块(300)相对于所述喷头模块(100)整体处于其前方，并包括前伸缩架(301)、前上反射镜(302)和同轴光源(304)，其中该前伸缩架(301)在喷头高度发生变化时，可执行竖直方向上的长度调节；该前上反射镜(302)安装在所述固定基座(201)的前侧，其镜面处于斜向上方向并且此镜面所处平面被设定为与水平面之间呈45°的夹角，并且与所述多角度反射镜(205)的前反射镜面保持为相互水平投影的对应关系，由此用于将来自此前反射镜面的观测光路执行二次反射；此外，该同轴光源(304)设置在所述观测镜头(203)中且与此观测镜头的中轴线相重复，由此用于为喷印图案的质量观测过程提供照明；所述液滴喷出过程观测模块(400)相对于所述喷头模块(100)整体处于其左方，并包括左伸缩架(401)、左上反射镜(402)、左下反射镜(403)和左背光源(405)，其中该左伸缩架(401)在喷头高度发生变化时，可执行竖直方向上的长度调节；所述左上反射镜(402)安装在所述固定基座(201)的左侧，其镜面处于斜向上方向并且此镜面所处平面被设定为与水平面之间呈45°的夹角，并且与所述多角度反射镜(205)的左反射镜面保持为相互水平投影的对应关系，由此用于将来自此左反射镜面的观测光路执行二次反射；该左下反射镜(403)与所述左上反射镜(402)之间呈90°夹角并且保持为相互垂直投影的对应关系，同时保证此左下反射镜(403)到基板之间的距离等于喷嘴高度，由此用于将来自所述左上反射镜(402)的观测光路执行三次反射；此外，该左背光源(405)设置为与所述左下反射镜(403)位于同一水平面内，由此用于为液滴喷出过程的观测提供照明；所述液滴飞行过程观测模块(500)相对于所述喷头模块(100)整体处于其后方，并包括后伸缩架(501)、后上反射镜(502)、后下反射镜(503)和后背光源(505)，其中该后伸缩架(501)在喷头高度发生变化时，可执行竖直方向上的长度调节；该后上反射镜(502)设置在所述固定基座(201)的后侧，其镜面处于斜向上方向并且此镜面所处平面被设定为与水平面之间呈45°的夹角，并且与所述多角度反射镜(205)的后反射镜面保持相互水平投影的对应关系，由此用于将来自此后反射镜面的观测...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建魁，尹周平，王一新，刘强强，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42