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一种喷印墨滴多误差补偿定位控制方法及系统

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-12-28 18:15:15

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 王正伦 | 2022-12-28 18:15:15

提供了一种喷印墨滴多误差定位控制方法,所述方法主要包括以下步骤:(1)进行试打印以分别获取墨滴飞行定位误差、喷头定位误差及基板定位误差;(2)正式打印前,依据得到的墨滴飞行定位误差、喷头定位误差及基板定位误差对基板运动进行前馈控制;之后进入正式打印;(3)实时检测获得正式打印中的墨滴落点定位误差,并依据得到的墨滴落点定位误差对基板运动进行在线反馈控制。进一步地,在试打印阶段,多次测量得到墨滴喷射平均速度v、墨滴飞行方向与设备坐标系Z轴负方向的夹角α及与X轴正方向的夹角β、基板运动平均速度u、以及预设的喷嘴距离基板的高度hs,通过以下表达式对墨滴飞行定位误差(Δx1,Δy1)进行计算:(Δx1,Δy1)=(th(vsinβcosα-ux),th(vsinβsinα-uy))

本发明属于喷墨打印相关技术领域,其公开了一种喷印墨滴多误差补偿定位控制方法及系统,所述方法包括以下步骤:(1)进行试打印以分别获取墨滴飞行定位误差、喷头定位误差及基板定位误差;(2)正式打印前,依据得到的墨滴飞行定位误差、喷头定位误差及基板定位误差对基板运动进行前馈控制;之后进入正式打印;(3)实时检测获得正式打印中的墨滴落点定位误差,并依据得到的墨滴落点定位误差对基板运动进行在线反馈控制。本发明通过对喷印过程汇总多误差的测量与补偿,减小墨滴定位误差,因而尤其适用于高分辨率显示器、柔性电子之类的高精度工业生产和应用场合。

喷墨打印技术作为一种印刷制造的新兴技术,在显示屏、薄膜太阳能电池、柔性传感器等的制造上,相比于传统的蒸镀等技术,喷墨打印技术具有材料利用率高、打印分辨率高、工艺简单、尺度大、成本低廉和适合批量化等特点,引起了研究机构及相关厂商的广泛关注,随着喷墨打印技术不断发展,各个研究机构和相关厂商在制备显示屏、薄膜太阳能电池、柔性传感器等领域取得了一定进展,但在工业级生产设备中的应用目前还未取得普及。

随着对高分辨率显示器需求的增多,制约喷墨打印技术在工业级生产设备中应用的主要因素之一是如何减小喷墨打印墨滴的定位误差,例如在高分辨率显示器发光层RGB材料的制备中,RGB墨滴在基板像素坑中的定位误差大小将直接影响高分辨率显示器发光层发光的均匀性和效率。而在实际工业级生产中,墨滴定位误差会受到不同因素相互耦合的影响,其中包括喷头安装、基板摆放、墨滴飞行角度、墨滴飞行过程中的气流、墨滴落在基板上的流动等因素。

现有技术已经提出了一些关于墨滴定位误差的控制补偿方案,例如用于喷墨墨滴定位校准的方法和系统,介绍了调整喷头上喷嘴角度的方法来补偿墨滴飞行角度造成的墨滴定位误差,但近年来在喷墨打印中广泛使用的喷头集成度高、喷头模块重量大,喷头角度不便于调整,同时喷嘴角度难以调整。进一步研究发现,现有专利和文献中涉及的技术仍存在以下不足:一方面,它们通常是对墨滴落点位置进行测量,通过对落点位置与影响因素进行数值拟合的方法,实现了对墨滴落点定位误差的补偿,而在实际打印中墨滴落点定位误差受墨滴喷出喷嘴、飞行过程、落在基板上等多过程的不同种类误差的影响,但现有方法没有分不同种类误差的对墨滴落点定位误差进行测量和补偿;另一方面,它们大多是在纸张等介质上进行打印,然后对墨滴落点位置进行测量得到墨滴落点误差并进行控制,这种方法是一种离线控制方法,在正式打印过程中补偿效果较差。相应地,考虑到不同种类误差对墨滴落点定位的影响,并在正式打印过程中实现墨滴落点定位误差的实时控制与补偿,正在成为本领域亟需解决的关键技术问题。

华中科技大学(Huazhong University of Science and Technology),简称华中大、华科大 ,位于湖北省武汉市,是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流” “985工程”“211工程”、入选“强基计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划2.0,是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地,为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟 、国际应用科技开发协作网 、全球能源互联网大学联盟成员。

主要具有以下有益效果:

1.所述控制方法对墨滴飞行定位误差、喷头定位误差、基板定位误差和墨滴落点定位误差等多误差进行观测,并将测量得到的数据进行反馈控制,可以实现对不同种类误差的观测,分误差种类对墨滴喷射定位误差进行逐个补偿,具有精度高、便于控制等特点。

2.本发明的控制方法采用前馈+反馈的复合控制方法,对于正式打印前能测量得到的墨滴定位误差,在试打印中进行测量,进而针对墨滴飞行定位误差、喷头定位误差和基板定位误差对基板运动进行前馈控制,补偿墨滴飞行定位误差、喷头定位误差和基板定位误差;然后在正式打印中,通过墨滴落点观测系统进行实时观测,针对墨滴定位误差进行补偿,从而减小墨滴定位误差并加快控制的反应速度。

3.所述检测模块集成了喷头观测系统、喷嘴激光测距系统、墨滴落点观测系统、墨滴观测系统及基板观测系统,继而结合基板运动控制模板实现了墨滴飞行定位误差、喷头定位误差、基板定位误差及墨滴落点定位误差的获取及补偿,实现了前馈+反馈的复合控制,适用性较强。

4.通过墨滴落点观测系统进行实时观测,针对试打印无法观测或者观测不准确的误差,例如墨滴在飞行过程中受基板运动或其它因素产生的气流干扰而导致的墨滴定位误差、墨滴落在基板上因基板运动或墨滴落下先后顺序不同发生融合流动造成的墨滴定位误差进行补偿,从而减小墨滴定位误差并加快控制的反应速度。

本专利成果采用技术转让,技术入股,技术合作等成果转化方式,希望进一步实现该专利的有益效果,有兴趣皆可面议。