一种基于磁场调控的喷墨打印沉积设备制造技术

本发明专利技术提供一种基于磁场调控的喷墨打印沉积设备，属于喷墨打印设备技术领域。该设备包括：框架单元，所述的框架单元内设有亥姆霍兹线圈、可旋转打印基底、位移机构、恒温加热基座、观测系统、供墨管道和打印喷嘴；所述的亥姆霍兹线圈设置在可旋转打印基底的两侧，可旋转打印基底的上方设有位移机构，位移机构上方设有恒温加热基座，恒温加热基座上方设有打印喷嘴，打印喷嘴上方设有供墨管道，所述的供墨管道上集成设有打印喷嘴压电陶瓷驱动信号线路；该设备将喷墨打印设备与制造磁场的亥姆霍兹线圈相结合，能够在喷墨打印中削弱咖啡环效应并获得高质量均匀沉积图案；其次能够通过增加磁场强度或引入交变磁场，制造具有特殊微结构的打印图案。的打印图案。的打印图案。

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁场调控的喷墨打印沉积设备


[0001]本专利技术属于喷墨打印设备
，具体涉及一种基于磁场调控的喷墨打印沉积设备。

技术介绍

[0002]喷墨打印(inkjet printing)是一种新型增材制造技术，该技术将功能材料配置成墨水并通过喷嘴按需沉积至目标位置，烧结后即可获得各种形状功能的导电薄膜。喷墨打印能够制造微型电阻、电容、二极管等电子元件，或者制造应变、温度传感器，在柔性电子、可穿戴设备等领域有着良好的发展前景。在探索喷墨打印的应用场景的同时，喷墨打印机本身也在不断改进升级，例如引入了基板加热系统的高温喷墨打印，以及结合了电场与喷墨打印的EDH打印。而结合磁场调控的喷墨打印设备由于其功能尚不明确，仅局限于科学探究而暂无相关设备产品。
[0003]喷墨打印在制备传感器、电子元件时，墨水的沉积均匀度是备受关注一个打印质量评估指标。在喷墨打印沉积调控方面，现有的喷墨打印设备通过调控墨水配方，调控基板性质(如粗糙度、润湿性等)来改变墨滴的蒸发沉积模式，从而获得纳米微粒分布均匀的沉积图案。这些方法具有局限性，首先，墨水在调控沉积特性的同时，需要同时考虑可打印性与功能特性，无法做到多打印条件下的普适调控；其次，基板性质的调控也仅限于特定的基板(陶瓷、玻璃基板等)，而对于金属合金基板、塑料材质基板、柔性基板等，其改性难以实施；最后，单纯通过上述被动调控手段仅能实现特定沉积模式的转变，无法获得更加复杂的微结构沉积图案。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于磁场调控的喷墨打印沉积设备，该设备
[0005]实现了亥姆霍兹线圈和喷墨打印设备的结合，能够调控喷墨打印磁性液滴的蒸发沉积，实现均匀沉积图案以及微结构沉积图案的制造。
[0006]本专利技术提供一种基于磁场调控的喷墨打印沉积设备，包括：
[0007]框架单元，所述的框架单元内设有亥姆霍兹线圈、可旋转打印基底、位移机构、恒温加热基座、观测系统、供墨管道和打印喷嘴；
[0008]所述的亥姆霍兹线圈设置在可旋转打印基底的两侧，可旋转打印基底的上方设有位移机构，位移机构上方设有恒温加热基座，恒温加热基座上方设有打印喷嘴，打印喷嘴上方设有供墨管道，所述的供墨管道上集成设有打印喷嘴压电陶瓷驱动信号线路；
[0009]所述的供墨管道和观测系统分别和框架单元连接；
[0010]所述的框架单元上方设有设备驱动电源、气源、储墨罐和喷墨打印驱动模块，所述的设备驱动电源和亥姆霍兹线圈电连接，供墨管道和储墨罐连接，储墨罐与气源连接，打印喷嘴压电陶瓷驱动信号线路与喷墨打印驱动模块连接。
[0011]优选的是，所述的可旋转打印基底由上部旋转套筒与下部固定套筒组成，上部旋
转套筒与下部固定套筒套接。
[0012]优选的是，所述的位移机构包括X轴位移机构和Y轴位移机构，X轴位移机构设置在Y轴位移机构的上方。
[0013]优选的是，所述的X轴位移机构和Y轴位移机构分别包括步进电机、导轨、滑台和丝杠，电机带动丝杠转动，丝杠带动滑台在导轨的长度方向上做往复运动。
[0014]优选的是，所述的观测系统包括顶部观测相机和侧视相机，顶部观测相机设置在打印喷嘴上方，侧视相机设置在打印喷嘴的侧方。
[0015]优选的是，所述的框架单元的材质为铝合金。
[0016]优选的是，所述的供墨管道、打印喷嘴和储墨罐外层包覆磁性的柔性材料。
[0017]本专利技术的有益效果
[0018]本专利技术提供一种基于磁场调控的喷墨打印沉积设备，该设备将喷墨打印设备与制造磁场的亥姆霍兹线圈相结合，能够在喷墨打印中削弱咖啡环效应并获得高质量均匀沉积图案；其次能够通过增加磁场强度或引入交变磁场，制造具有特殊微结构的打印图案。
[0019]该设备的功能具体为：(1)施加10mT及以下的恒定或交变磁场，操控磁性墨滴的蒸发沉积模式，抑制咖啡环现象以实现均匀沉积；(2)施加15mT及以上的恒定或交变磁场，制造具有特殊微结构的打印图案，提升图案的粘接、拉伸性能。
附图说明
[0020]图1为本专利技术一种基于磁场调控的喷墨打印沉积设备的结构示意图；
[0021]图2为本专利技术一种基于磁场调控的喷墨打印沉积设备的位移机构和恒温加热基座的局部放大图；
[0022]图3为本专利技术X轴位移机构和Y轴位移机构的结构示意图；
[0023]图4为本专利技术可旋转打印基底的结构示意图。
[0024]图中：1、顶部观测相机；2、亥姆霍兹线圈；3、供墨管道；4、打印喷嘴；5、侧视相机；6、X轴位移机构；7、恒温加热基座；8、Y轴位移机构；9、可旋转打印基底；10、框架单元；11、设备驱动电源；12、气源；13、储墨罐；14、喷墨打印驱动模块；15、步进电机；16、导轨；17、滑台；18、丝杠；19、上部旋转套筒；20、下部固定套筒。
具体实施方式
[0025]本专利技术提供一种基于磁场调控的喷墨打印沉积设备，如图1和2所示，包括：
[0026]框架单元10，所述的框架单元10内设有亥姆霍兹线圈2、可旋转打印基底9、位移机构、恒温加热基座7、观测系统、供墨管道3和打印喷嘴4；
[0027]所述的亥姆霍兹线2设置在可旋转打印基底9的两侧，可旋转打印基底9的上方设有位移机构，位移机构上方设有恒温加热基座7，恒温加热基座7上方设有打印喷嘴4，打印喷嘴4上方设有供墨管道3，所述的供墨管道3上集成设有打印喷嘴压电陶瓷驱动信号线路；
[0028]所述的供墨管道3和观测系统分别和框架单元10连接；
[0029]所述的框架单元10上方设有设备驱动电源11、气源12、储墨罐13和喷墨打印驱动模块14，所述的设备驱动电源11和亥姆霍兹线圈2电连接，供墨管道3和储墨罐13连接，储墨罐13与气源12连接，打印喷嘴压电陶瓷驱动信号线路与喷墨打印驱动模块14连接。
[0030]如图4所示，本实施方式所述的可旋转打印基底9由上部旋转套筒19与下部固定套筒20组成，上部旋转套筒19与下部固定套筒20套接。上部旋转套筒19可以手动调节，能够任意方向旋转并固定在任一角度，从而实现打印过程中磁场方向的改变。
[0031]如图3所示，本实施方式所述的位移机构包括X轴位移机构6和Y轴位移机构8，X轴位移机构6设置在Y轴位移机构8的上方，所述的X轴位移机构6和Y轴位移机构8结构相同，分别包括步进电机15、导轨16、滑台17和丝杠18，所述的步进电机15设置在导轨16的一侧并和丝杠18连接，滑台17和丝杠18都设置在导轨16上；电机15带动丝杠18转动，丝杠18带动滑台17在导轨16的长度方向上做往复运动。
[0032]本实施方式在可旋转打印基底9上方安装有位移机构,因此该打印机具有三轴自由度(X、Y平移，Z旋转)，进一步的改进可以增加Z轴平移等自由度，方便曲面打印的实施。
[0033]本实施方式所述的观测系统包括顶部观测相机1和侧视相机5，顶部观测相机1设置在打印喷嘴4上方并和框架单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于磁场调控的喷墨打印沉积设备，其特征在于，包括：框架单元，所述的框架单元内设有亥姆霍兹线圈、可旋转打印基底、位移机构、恒温加热基座、观测系统、供墨管道和打印喷嘴；所述的亥姆霍兹线圈设置在可旋转打印基底的两侧，可旋转打印基底的上方设有位移机构，位移机构上方设有恒温加热基座，恒温加热基座上方设有打印喷嘴，打印喷嘴上方设有供墨管道，所述的供墨管道上集成设有打印喷嘴压电陶瓷驱动信号线路；所述的供墨管道和观测系统分别和框架单元连接；所述的框架单元上方设有设备驱动电源、气源、储墨罐和喷墨打印驱动模块，所述的设备驱动电源和亥姆霍兹线圈电连接，供墨管道和储墨罐连接，储墨罐与气源连接，打印喷嘴压电陶瓷驱动信号线路与喷墨打印驱动模块连接。2.根据权利要求1所述的一种基于磁场调控的喷墨打印沉积设备，其特征在于，所述的可旋转打印基底由上部旋转套筒与下部固定套筒组成，上部旋转套筒与下部固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱璐，赵志恒，朱剑琴，陶智，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：