高速墨滴检测系统及喷墨补偿方法的研究
发布时间：2020-12-11 11:23
喷墨打印技术的飞速发展,伴随着新的需求和应用。本文针对喷墨打印技术在可靠性与均匀性方面的问题,提出一种基于高速墨滴观测设备的解决方案。利用垂直腔面发射激光器及光电二极管将墨滴动态行为转换为电学信号,抑制模跳并通过狭缝大幅提高信噪比,使信号增益4.7×105,从而获得墨滴飞行过程中的各项参数。高速墨滴观测系统墨滴探测的采样频率为20MHz,单喷孔测量时间低至20ms,能够满足墨滴测量的全部需求。高速墨滴观测系统模块化的设计,使得其既能够应用于现有的热气泡喷墨打印头中,也能够兼容其他类型的喷墨打印头。热气泡喷墨打印技术具有绿色环保,成本低,速度高的优势,本文基于自主研发的高速墨滴观测系统,针对热气泡喷墨打印技术进行了充分的实验研究。实验系统地分析了电压,脉宽,频率,温度,图案等多种因素对墨滴飞行动态行为的影响,并创新性地对墨滴抖动等方面的问题进行了研究,同时,结合热气泡成核观测的实验结果,深入分析了导致喷墨打印质量缺陷的根本原因。本文根据在墨滴观测实验中总结的数据,建立了精确控制墨滴的优化模型,并通过调整驱动参数与打印参数,全面掌握了喷墨补偿的控制方法,大幅提高了喷墨打印技术的可靠性与均匀...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２基于均匀成核的气泡生长过程（ａ）与铂加热器的温度变化（ｂ）［１５］??该实验中的沸腾机制是基于自发的均匀成核，成核温度为２９５°Ｃ
?３．７?Ｘ１０７?Ｅｓｃｏｂａｒ－Ｖａｒｇａｓ?ｅｔａｌ．?［２２］??图１－３是基于非均匀成核的沸腾过程。该实验由Ｆｕｊｉ?Ｘｅｒｏｘ公司的研宄者??完成。在该实验中，可能由于加热器温度不够，或升温速度过低，在加热器表??面发生了非均匀成核现象。不同于均匀成核，非均匀成核受到加热器表面的缺??陷或者气体核的影响，会从某些固定的位置产生，并且无法成膜，气泡的生长??和塌陷发生在加热器表面的局部。??ＱＰｙＢＱ??（１）ｔ？１．５０＾Ｓ?｛５）ｌ?＝?Ｚ２７｜ｉＳ??ｉ?Ｉ：］?ｆＳＤＱＥＱ??⑵?ｔｓｒｌ．韵?ＭＳ?（６）?ｔ?＝?４．２２?ＭＳ??１１１１１１１１?罨ｎ?＾ｐｒ＊ｍ?????⑶ｆ＝１．８０｜ｉｓ?｛７）ｆ?＝?５＾８？ｉ８??■丨丨?■丨丨釋??｛４）ｉ＝ｉ．Ｍｐｓ?｛ｇ｜ｆ？ｅ．４ａｐｓ??图１－３基于非均匀成核的气泡生长过程〖１６］??（３）喷头结构??热气泡喷墨打印头由加热器，墨水腔，以及喷孔构成。目前发展出多种结构，??７??
图１＊４四种压电打印模式，依次为挤压式，弯曲式，推进式和剪切式。??（１）工作原理??图１－５描述了压电驱动过程中，驱动波形与压电墨滴喷射之间的关系［３６］。??器件左侧是较长的墨水腔，右侧是喷孔，下方是压电陶瓷。图中只描述了墨滴产??生过程中的压力波的变化特征。??首先，一个电压的下降沿波形，使压电陶瓷形变，墨水腔体积增加，于是产??生一个负压，墨水腔墨水体积增加。压力波向左撞到高流阻区域后向右，向喷孔??传播。当压力波传播到压电陶瓷附近时，电压上升沿到来，墨水腔体积减小，产??生了相位相同的压力波，两个正向压力波同时到达喷孔，从而使墨滴喷出。??．一广？?？?：■：一?ｎ‘ｒ?Ｉ?Ｎｏｚｚｌｅ??Ｐｕｆｅａ：??Ａｃｔｕａｔｏｒ?ａ?－ｖ??。?Ｉ?—???Ａ??ｎｉｎ，１１?￣ｃ?－＼??善?ｉ：?…１?…?????－???ｈ———Ｈ??ｄ??图１－５压电驱动原理示意图??每个墨水通道都有一个压电驱动单元。当墨滴发射时，一个电压的波形施加??到压电陶瓷上
【参考文献】：
期刊论文
[1]Analysis of Do D inkjet printhead performance for printable electronics fabrication using dynamic lumped element modeling and swarm intelligence based optimal prediction[J]. 何茂伟,孙丽玲,胡琨元,朱云龙,陈瀚宁. Journal of Central South University. 2015(10)
[2]DOD式压电喷墨打印系统液滴形成过程的数值模拟[J]. 蔡昊,董春法,张祥林. 包装工程. 2014(15)
[3]全球传统印刷的发展现状及发展趋势[J]. 潘晓东. 今日印刷. 2014(08)
[4]喷墨打印有机电致发光显示屏的制作工艺及研究进展[J]. 刘会敏,郑华,许伟,彭俊彪. 中国材料进展. 2014(03)
本文编号：2910442
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２基于均匀成核的气泡生长过程（ａ）与铂加热器的温度变化（ｂ）［１５］??该实验中的沸腾机制是基于自发的均匀成核，成核温度为２９５°Ｃ
?３．７?Ｘ１０７?Ｅｓｃｏｂａｒ－Ｖａｒｇａｓ?ｅｔａｌ．?［２２］??图１－３是基于非均匀成核的沸腾过程。该实验由Ｆｕｊｉ?Ｘｅｒｏｘ公司的研宄者??完成。在该实验中，可能由于加热器温度不够，或升温速度过低，在加热器表??面发生了非均匀成核现象。不同于均匀成核，非均匀成核受到加热器表面的缺??陷或者气体核的影响，会从某些固定的位置产生，并且无法成膜，气泡的生长??和塌陷发生在加热器表面的局部。??ＱＰｙＢＱ??（１）ｔ？１．５０＾Ｓ?｛５）ｌ?＝?Ｚ２７｜ｉＳ??ｉ?Ｉ：］?ｆＳＤＱＥＱ??⑵?ｔｓｒｌ．韵?ＭＳ?（６）?ｔ?＝?４．２２?ＭＳ??１１１１１１１１?罨ｎ?＾ｐｒ＊ｍ?????⑶ｆ＝１．８０｜ｉｓ?｛７）ｆ?＝?５＾８？ｉ８??■丨丨?■丨丨釋??｛４）ｉ＝ｉ．Ｍｐｓ?｛ｇ｜ｆ？ｅ．４ａｐｓ??图１－３基于非均匀成核的气泡生长过程〖１６］??（３）喷头结构??热气泡喷墨打印头由加热器，墨水腔，以及喷孔构成。目前发展出多种结构，??７??
图１＊４四种压电打印模式，依次为挤压式，弯曲式，推进式和剪切式。??（１）工作原理??图１－５描述了压电驱动过程中，驱动波形与压电墨滴喷射之间的关系［３６］。??器件左侧是较长的墨水腔，右侧是喷孔，下方是压电陶瓷。图中只描述了墨滴产??生过程中的压力波的变化特征。??首先，一个电压的下降沿波形，使压电陶瓷形变，墨水腔体积增加，于是产??生一个负压，墨水腔墨水体积增加。压力波向左撞到高流阻区域后向右，向喷孔??传播。当压力波传播到压电陶瓷附近时，电压上升沿到来，墨水腔体积减小，产??生了相位相同的压力波，两个正向压力波同时到达喷孔，从而使墨滴喷出。??．一广？?？?：■：一?ｎ‘ｒ?Ｉ?Ｎｏｚｚｌｅ??Ｐｕｆｅａ：??Ａｃｔｕａｔｏｒ?ａ?－ｖ??。?Ｉ?—???Ａ??ｎｉｎ，１１?￣ｃ?－＼??善?ｉ：?…１?…?????－???ｈ———Ｈ??ｄ??图１－５压电驱动原理示意图??每个墨水通道都有一个压电驱动单元。当墨滴发射时，一个电压的波形施加??到压电陶瓷上
【参考文献】：
期刊论文
[1]Analysis of Do D inkjet printhead performance for printable electronics fabrication using dynamic lumped element modeling and swarm intelligence based optimal prediction[J]. 何茂伟,孙丽玲,胡琨元,朱云龙,陈瀚宁. Journal of Central South University. 2015(10)
[2]DOD式压电喷墨打印系统液滴形成过程的数值模拟[J]. 蔡昊,董春法,张祥林. 包装工程. 2014(15)
[3]全球传统印刷的发展现状及发展趋势[J]. 潘晓东. 今日印刷. 2014(08)
[4]喷墨打印有机电致发光显示屏的制作工艺及研究进展[J]. 刘会敏,郑华,许伟,彭俊彪. 中国材料进展. 2014(03)
本文编号：2910442
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