一种多喷头的两轴电流体动力驱动打印设备
阅读说明：本技术 一种多喷头的两轴电流体动力驱动打印设备 (Two-axis electrohydrodynamic drive printing equipment with multiple nozzles ) 是由 黄风立 金纬侃 于志恒 汤成莉 张天成 于 2021-08-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及打印技术领域,特别涉及一种多喷头的两轴电流体动力驱动打印设备；本发明包括机架、X轴位移装置、Y轴位移装置、Z轴往复装置、微流量泵装置、喷头装置、触摸屏装置及基板装置；在本发明内,在微流量泵装置内注入墨水,在基板装置上放置基底,在X轴位移装置和Z轴往复装置的带动下,喷头装置与微流量泵装置相连接,喷头装置在基底上进行图案化打印；实现了多喷头的电流体动力驱动打印,克服了低通量的限制,提高了打印的效率,从而达到稳定、高效率、高精度的大面积电流体动力学打印的工业化生产。(The invention relates to the technical field of printing, in particular to a multi-nozzle two-axis electro-hydrodynamic driving printing device; the invention comprises a frame, an X-axis displacement device, a Y-axis displacement device, a Z-axis reciprocating device, a micro-flow pump device, a spray head device, a touch screen device and a substrate device; in the invention, ink is injected into the micro-flow pump device, a substrate is placed on the substrate device, the nozzle device is connected with the micro-flow pump device under the drive of the X-axis displacement device and the Z-axis reciprocating device, and the nozzle device performs patterned printing on the substrate; the electrohydrodynamic drive printing of multiple nozzles is realized, the limitation of low flux is overcome, and the printing efficiency is improved, so that the industrial production of stable, high-efficiency and high-precision large-area electrohydrodynamic printing is realized.)
技术领域
本发明涉及打印
技术领域
，特别涉及一种多喷头的两轴电流体动力驱动打印设备。背景技术
喷墨打印技术是不需要模板的直接非接触式制造技术，能在常温，常压和不洁净的环境下实现溶液数字化柔性印刷，可以大面积批量生产，是制造印刷电子的有效方法。
传统喷墨打印在大面积基板上的制造成本低但分辨率不高，最小液滴直径范围30μm~50μm，最小液滴体积为10 pl~100pl，难以实现特征尺寸较小的印刷电子设备的制造，并且结构的均匀性一般。
电流体动力学打印技术相较于传统喷墨打印通过“推”的方式，采用电场驱动将喷头中的导电墨水以“拉”的方式沉积到基板以获得图案，其打印原理的关键是泰勒效应，即当带电液体以匀速供给毛细管喷嘴时，在电场作用下，喷嘴尖端悬滴内电荷在表面富集，随着电压的增加，沿液面切向方向的电场力使得液滴拉伸变形而形成锥状液面，即泰勒锥；当静电力超过临界值后，液体将从泰勒锥顶端射出，从而形成非常细小的射流或液滴，电流体喷印粘度范围广，最小分辨率可达0.2；由于高分辨率是在射流或液滴极小的条件下才能实现，所以电流体动力学打印的低生产速度是一个较大的问题。
发明内容
为了克服上述所述的不足，本发明的目的是提供一种多喷头的两轴电流体动力驱动打印设备，其在微流量泵装置内注入墨水，在基板装置上放置基底，在X轴位移装置和Z轴往复装置的带动下，喷头装置与微流量泵装置相连接，喷头装置在基底上进行图案化打印；从而实现稳定、高效率、高精度的大面积电流体动力学打印的工业化生产。
本发明解决其技术问题的技术方案是：
一种多喷头的两轴电流体动力驱动打印设备，包括机架，其中，还包括连接在所述机架上的X轴位移装置、连接在所述机架上的Y轴位移装置、连接在所述X轴位移装置上的Z轴往复装置、连接在所述机架上的微流量泵装置、连接在所述Z轴往复装置上的喷头装置、连接在所述机架上的触摸屏装置及连接在所述Y轴位移装置上的基板装置；所述喷头装置与所述微流量泵装置相连接，所述喷头装置内设置有至少一个喷头，在所述微流量泵装置内注入墨水，在所述基板装置上放置基底，在所述X轴位移装置和Z轴往复装置的带动下，所述喷头装置在所述基底上进行图案化打印。
作为本发明的一种改进，所述X轴位移装置包括X轴位移器、X轴滚珠丝杠滑块和水平移动板，所述X轴滚珠丝杠滑块与所述X轴位移器滑动连接且与所述水平移动板固定连接。
作为本发明的进一步改进，所述Z轴往复装置包括气缸机构、第一直线滑块机构和转接板，所述气缸机构分别与所述水平移动板和转接板连接，所述第一直线滑块机构与所述转接板固定连接且与所述水平移动板固定连接。
作为本发明的更进一步改进，所述Y轴位移装置包括工位台、Y轴位移器、Y轴滚珠丝杠滑块、第二直线滑块机构和滑台，所述Y轴位移器固定于所述机架的下部，所述工位台与所述滑台固定连接，所述第二直线滑块机构固定于所述滑台上，所述Y轴滚珠丝杠滑块与所述Y轴位移器进行滑动连接且与所述滑台固定连接。
作为本发明的更进一步改进，所述微流量泵机构包括微流量泵固定板、微流量泵和注射器，所述微流量泵固定在所述微流量泵固定板上，所述微流量固定板固定在所述机架的上端，所述注射器与所述微流量泵连接。
作为本发明的更进一步改进，所述喷头机构包括微动台、喷头固定板和喷头，所述微动台固定在所述转接板上，所述喷头固定板固定在所述微动台上，所述喷头固定在所述喷头固定板上。
作为本发明的更进一步改进，所述基板机构包括相连接的绝缘基座和基板，所述绝缘基座固定在所述工位台上。
作为本发明的更进一步改进，所述触摸屏机构包括弯管支架、弯管、电箱和触摸屏，所述弯管支架固定在所述机架上，所述弯管的两端分别与所述弯管支架、电箱固定连接，所述触摸屏固定连接在所述电箱上。
作为本发明的更进一步改进，在所述喷头固定板上连接有四个所述喷头。
作为本发明的更进一步改进，在所述微流量泵固定板上连接有四个所述微流量泵。
在本发明内，在微流量泵装置内注入墨水，在基板装置上放置基底，在X轴位移装置和Z轴往复装置的带动下，喷头装置与微流量泵装置相连接，喷头装置在基底上进行图案化打印；实现了多喷头的电流体动力驱动打印，克服了低通量的限制，提高了打印的效率,从而达到稳定、高效率、高精度的大面积电流体动力学打印的工业化生产。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。
图1为本发明的示意图；
图2为本发明的X轴位移装置的示意图；
图3为本发明的微流量泵装置的示意图；
图4为本发明的触摸屏装置的示意图；
图5为本发明的Z轴往复装置的示意图；
图6为本发明的喷头装置的示意图；
图7为本发明的基板装置的示意图；
图8为本发明的Y轴位移装置的示意图；
图9为本发明的X轴位移器的示意图；
图10为本发明的气缸机构的示意图；
图11为本发明的Y轴位移器的示意图；
图中：1-机架，2-X轴位移装置，3-微流量泵装置，4-触摸屏装置，5-Z轴往复装置，6-喷头装置，7-基板装置，8-Y轴位移装置，9-X轴位移器，10-X轴滚珠丝杠滑块，11-水平移动板，12-微流量泵固定板，13-微流量泵，14-注射器，15-弯管支架，16-弯管，17-电箱，18-触摸屏，19-气缸机构，20-第一直线滑块机构，21-转接板，22-微动台，23-喷头固定板，24-喷头，25-绝缘基座，26-基板，27-工位台，28-Y轴位移器，29-Z轴滚珠丝杠滑块，30-第二直线滑块机构，31-滑台，32-第一伺服电机，33-第一单轴驱动器，34-气缸螺杆，35-鱼眼接头，36-气缸，37-圆螺母，38-气缸固定座，39-螺杆支撑环，40-第二伺服电机，41-第二单轴驱动器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1至图11所示，本发明的一种多喷头的两轴电流体动力驱动打印设备，包括机架1、连接在机架1上的X轴位移装置2、连接在机架1上的Y轴位移装置8、连接在X轴位移装置2上的Z轴往复装置5、连接在机架1上的微流量泵装置3、连接在Z轴往复装置5上的喷头装置6、连接在机架1上的触摸屏装置4及连接在Y轴位移装置8上的基板装置7。
在本发明内，喷头装置6与微流量泵装置3相连接，喷头装置6内设置有至少一个喷头24，
在本发明内，在微流量泵装置3内注入墨水，在基板装置7上放置基底，在X轴位移装置2和Z轴往复装置5的带动下，喷头装置6与微流量泵装置3相连接，喷头装置6在基底上进行图案化打印；实现了多喷头的电流体动力驱动打印，克服了低通量的限制，提高了打印的效率,从而达到稳定、高效率、高精度的大面积电流体动力学打印的工业化生产。
具体地讲，微流量泵装置3包括微流量泵固定板12、微流量泵13和注射器14，微流量泵13固定在微流量泵固定板12上，注射器14与微流量泵13连接；微流量泵13共有四个，从左至右等间距依次固定于微流量泵固定板12上，注射器14共有四个，依次固定于四个微流量泵13上。
在本发明内，触摸屏机构4包括弯管支架15、弯管16、电箱17、触摸屏18，弯管支架15固定于机架1右端面上，弯管16的两端分别与弯管支架15、电箱17固定连接，触摸屏18固定于电箱17上。
在本发明内，喷头机构6包括微动台22、喷头固定板23、喷头24，微动台22固定于转接板21上，喷头固定板23与微动台22固定连接，喷头24固定于喷头固定板23上；喷头24共有四个，从左至右依次固定于喷头固定板23的四个孔上，且四个注射器14的针头通过软管与四个喷头14连接，以此来实现多喷头的打印，并且各个喷头可以进行独立的控制。
在本发明内，基板装置7包括绝缘基座25和基板26，绝缘基座25固定于工位台27上，基板26与绝缘基座25固定连接。
在本发明内，X轴位移装置2包括X轴位移器9、X轴滚珠丝杠滑块10和水平移动板11，滚珠丝杠滑块10与X轴位移器9滑动连接且与水平移动板11固定连接，X轴位移器9包括第一伺服电机32和第一单轴驱动器33，第一伺服电机32通过弹性联轴器与第一单轴驱动器33连接，构成水平移动组件。
Z轴往复装置5包括气缸机构19、第一直线滑块机构20和转接板21，气缸机构19分别与水平移动板11、转接板21连接，第一直线滑块机构20分别与转接板21、水平移动板11固定连接；具体地讲，气缸机构19包括气缸螺杆34、鱼眼接头35、气缸36、圆螺母37、气缸固定座38和螺杆支撑环39，气缸固定座38固定于水平移动板11的左上端，气缸36通过圆螺母37与气缸固定座38固定连接，鱼眼接头35与气缸36滑动连接，气缸螺杆34连接于鱼眼接头35的鱼眼孔处，且与转接板21上左端面上的小孔连接，螺杆支撑环39套于气缸螺杆34上，转接板21左端面上的小孔内设置有内螺纹，且气缸螺杆34与转接板21构成螺纹连接，鱼眼接头35通过气缸螺杆34与转接板21构成移动装置，通过本设计，可由气缸36控制鱼眼接头35在Z轴上的移动，然后在气缸螺杆34的配合下带动转接板21的移动，从而实现在打印开始前粗调喷头24与基板26的距离，同时可由喷头装置6的微动台22细调喷头24与基板26的距离。
在本发明内，Y轴位移装置8包括工位台27、Y轴位移器28、Y轴滚珠丝杠滑块29、第二直线滑块机构30和滑台31，Y轴位移装置8固定于机架1的下半部，工位台27与滑台31固定连接，第二直线滑块机构30固定于滑台31上，Y轴滚珠丝杠滑块29与Y轴位移器28滑动连接，且与滑台31固定连接；Y轴位移器28包括第二伺服电机40和第二单轴驱动器41，第二伺服电机40与第二单轴驱动器41通过弹性联轴器连接。
第二直线滑块机构30和第一直线滑块机构20，均包括相互滑动连接的滑轨和滑块。
本发明提供一个实施例，该实施例包括机架1、连接在机架1上的X轴位移装置2、连接在机架1上的Y轴位移装置8、连接在X轴位移装置2上的Z轴往复装置5、连接在机架1上的微流量泵装置3、连接在Z轴往复装置5上的喷头装置6、连接在机架1上的触摸屏装置4及连接在Y轴位移装置8上的基板装置7；X轴位移装置2包括X轴位移器9、X轴滚珠丝杠滑块10和水平移动板11，滚珠丝杠滑块10与X轴位移器9滑动连接且与水平移动板11固定连接，X轴位移器9包括第一伺服电机32和第一单轴驱动器33，第一伺服电机32通过弹性联轴器与第一单轴驱动器33连接，Z轴往复装置5包括气缸机构19、第一直线滑块机构20和转接板21，气缸机构19分别与水平移动板11、转接板21连接，第一直线滑块机构20分别与转接板21、水平移动板11固定连接；气缸机构19包括气缸螺杆34、鱼眼接头35、气缸36、圆螺母37、气缸固定座38和螺杆支撑环39，气缸固定座38固定于水平移动板11的左上端，气缸36通过圆螺母37与气缸固定座38固定连接，鱼眼接头35与气缸36滑动连接，气缸螺杆34连接于鱼眼接头35的鱼眼孔处，且与转接板21上左端面上的小孔连接，螺杆支撑环39套于气缸螺杆34上，转接板21左端面上的小孔内设置有内螺纹，且气缸螺杆34与转接板21构成螺纹连接，鱼眼接头35通过气缸螺杆34与转接板21构成移动装置，Y轴位移装置8包括工位台27、Y轴位移器28、Y轴滚珠丝杠滑块29、第二直线滑块机构30和滑台31，Y轴位移装置8固定于机架1的下半部，工位台27与滑台31固定连接，第二直线滑块机构30固定于滑台31上，Y轴滚珠丝杠滑块29与Y轴位移器28滑动连接，且与滑台31固定连接；Y轴位移器28包括第二伺服电机40和第二单轴驱动器41，第二伺服电机40与第二单轴驱动器41通过弹性联轴器连接，第二直线滑块机构30和第一直线滑块机构20，均包括相互滑动连接的滑轨和滑块；微流量泵装置3包括微流量泵固定板12、微流量泵13和注射器14，微流量泵13固定在微流量泵固定板12上，注射器14与微流量泵13连接；微流量泵13共有四个，从左至右等间距依次固定于微流量泵固定板12上，注射器14共有四个，依次固定于四个微流量泵13上；喷头机构6包括微动台22、喷头固定板23、喷头24，微动台22固定于转接板21上，喷头固定板23与微动台22固定连接，喷头24固定于喷头固定板23上；喷头24共有四个，从左至右依次固定于喷头固定板23的四个孔上，且四个注射器14的针头通过软管与四个喷头14连接，基板装置7包括绝缘基座25和基板26，绝缘基座25固定于工位台27上，基板26与绝缘基座25固定连接。
本发明的工作过程如下：本发明在使用时，采用外接电源，首先控制第一伺服电机32和第二伺服电机40，进行前期的定位和校准，此时在注射器14中注入柔性纳米墨水，然后放置于微流量泵12上，并通过软管将注射器14针头与喷头24连接，然后将喷头24固定于喷头固定板上，同时将基底固定于基板26上，之后控制气缸36粗调和微动台22细调喷头24与基底之间的距离，此时通过触摸屏18控制第一伺服电机32和第二伺服电机40的转动，并使喷头固定板23和基板26接电源，以此来形成电场，通过第一伺服电机32的转动，在弹性联轴器的配合下，带动第一单轴驱动器33上的螺杆在X轴方向上的移动，此时在X轴滚珠丝杠滑块10的配合下水平移动板11开始移动，以此来带动Z轴往复装置5和喷头装置6的移动；同时通过第二伺服电机40的转动，在弹性联轴器的配合下，带动第二单轴驱动器41上的螺杆在Y轴方向上的移动，滑台31在Y轴滚珠丝杠滑块29的配合下开始移动，以此来带动第二直线滑块机构30和工位台27的移动，然后带动基板装置7的移动，从而实现两轴方向上的运动，进行图案化打印，当打印完成时，关闭连接在喷头固定板23和基板26上的电源，然后将打印完成的基底取出最终完成该电流体动力学打印；实现了多喷头的电流体动力驱动打印，克服了低通量的限制，提高了打印的效率,从而达到稳定、高效率、高精度的大面积电流体动力学打印的工业化生产。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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