電流體按需噴印的圖案解析與打印規(guī)劃.pdf

1、噴印工藝可實(shí)現(xiàn)大面積、低溫、共形和低成本制造，被視為柔性電子的理想制造技術(shù)。傳統(tǒng)噴印工藝采用壓電、熱氣泡的“擠”方式進(jìn)行噴印，分辨率難以高于20μm，無法兼容粘性溶液，在柔性電子制造中受到限制。電流體噴印采用電場“拉”方式，可以實(shí)現(xiàn)高粘性聚合物溶液的高分辨率打印，這種新工藝的裝備研制具有非常重要的意義。本文以電流體按需噴印工藝為背景，研究面向不同材料的圖案自適應(yīng)解析與單噴嘴/多噴嘴打印規(guī)劃，主要工作如下：
　　1）系統(tǒng)介紹了電流體

2、噴印機(jī)的結(jié)構(gòu)、軟件和控制系統(tǒng)組成，并完成搭建按需噴印系統(tǒng)：直線電機(jī)運(yùn)動平臺、電氣比例閥的氣壓控制、函數(shù)發(fā)生器+高壓發(fā)生器的電壓控制和精密流量供墨系統(tǒng)，奠定了電流體按需噴印的硬件組織架構(gòu)。
　　2）研究了按需噴印圖案分辨率的自適應(yīng)解析，解決了打印圖案與噴印液滴體積的匹配難題。對打印的圖案/圖像進(jìn)行二值化處理，然后依據(jù)視覺相機(jī)計(jì)算的噴印點(diǎn)尺寸對二值化圖案/圖像進(jìn)行插值計(jì)算，實(shí)現(xiàn)基于視覺反饋的分辨率自適應(yīng)調(diào)節(jié)，以解決不同工藝參數(shù)和材料下

3、，噴印點(diǎn)動態(tài)變化導(dǎo)致電路打印不連續(xù)問題。
　　3）研究了單噴嘴噴印工況下位圖打印與矢量圖打印方法，解決了普通圖像與電路圖案打印的差異化要求。采用逐行掃描和圖案跟蹤兩種方式，結(jié)合PMAC控制器對電氣比例閥、函數(shù)發(fā)生器、電壓放大器和直線電機(jī)的進(jìn)行協(xié)同控制與工藝匹配，研究了電壓及其占空比對打印的影響規(guī)律，最后分別打印離散點(diǎn)組成的普通字符和連續(xù)點(diǎn)組成的RFID天線。
　　4）研究了不同類型噴嘴打印下的圖像解析與打印規(guī)劃策略，解決噴印

4、過程中單噴嘴、多噴嘴切換問題。設(shè)計(jì)了多噴嘴打印頭，并分析了多噴嘴的電場分布。依據(jù)陣列化噴嘴的打印要求，實(shí)現(xiàn)并行打印和獨(dú)立可控打印，并依據(jù)噴嘴間距、噴印點(diǎn)尺寸提出了相應(yīng)的分塊化打印規(guī)劃方法，最后打印了普通字符和陣列化電路。
　　以上按需噴印控制系統(tǒng)、路徑規(guī)劃已經(jīng)集成到自主研制的多功能電流體噴印裝備（Me-Jet XR1）系統(tǒng)中，并通過噴印實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了對不同材料、不同打印分辯率和不同噴嘴系統(tǒng)的自適應(yīng)性，提高了電流體按需噴印工藝能力，所參