[发明专利]一种具有复合检测功能的电喷印喷头

说明书

本发明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，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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明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，按照本发明，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，即喷印图案质量观测模块、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；