[發明專利]一種雙旋轉軸噴墨打印系統及加工工藝

有效

• 申請號: 202110726430.1
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113601983B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 栗大超;鄭浩;蒲治華
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B41J2/01
• 分類號: B41J2/01;B41J3/407;B41J3/44;B41J11/20
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 李蕊

本發明提供了一種雙旋轉軸噴墨打印系統及加工工藝，所述雙旋轉軸噴墨打印系統包括雙軸轉臺、固定裝置、位移臺、加熱裝置、噴頭裝置和拍攝裝置，所述雙軸轉臺固定于位移臺上，該位移臺可沿水平或垂直方向移動，所述加熱裝置、噴頭裝置和拍攝裝置均設置于雙軸轉臺上方，通過兩軸轉臺的三維旋轉，配合可水平面上移動的位移臺以及可上下位移的噴頭實現了微球或復雜曲面的圖形化構建異質微結構，特別是微小球面的圖形化構建異質微結構，可針對毫米級別的微小球面進行異質微結構構建；同時基于噴墨打印的加工方式，可以顯示同一位置多層異質結構的加工，實現在微球面等復雜曲面上圖形化構建異質微結構的加工。

技術領域

本發明涉及一種噴墨打印系統及加工工藝，尤其是雙旋轉軸噴墨打印系統及加工工藝。

背景技術

隨著科學技術的發展，印刷電子已經被廣泛應用于化學監測、生命科學以及光學檢測等各領域。目前在平面加工微結構的工藝已經十分成熟，例如最常見的絲網印刷技術、轉印技術等。但二維結構在傳感器等領域有著很多的限制，比如面積太大、不易小型化等。微球形結構具有表面積大、體積小的優點，尤其在植入式傳感器領域中，微球形結構往往可以實現占用更小的體積，實現所需功能。

一般的二維加工工藝無法實現微球面的微結構加工，當前在微球面上的加工多是采用靜電吸附和真空蒸鍍的方式。但這兩種方式都存在不能精確控制微結構圖形在微球上的分布，無法實現定制化結構的設計加工。

噴墨打印同樣是一種可以加工二維結構的工藝，噴墨打印技術由于自身的優勢與技術的成熟而備受關注,被廣泛地運用于印制電子電路。噴墨打印技術可以在指定區域根據指令加工圖形，是加工微球面結構的一種理想工藝。然而目前，精準實現微球面或者復雜曲面上微結構的加工難度很大，尤其是當目標物體積很小、打印精度要求又極高的情況。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種雙旋轉軸噴墨打印系統。

本發明所要解決的另一技術問題在于提供一種應用上述雙旋轉軸噴墨打印系統的加工工藝。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：

一種雙旋轉軸噴墨打印系統，包括雙軸轉臺、固定裝置、位移臺、加熱裝置、噴頭裝置和拍攝裝置，所述雙軸轉臺固定于位移臺上，該位移臺可沿水平或垂直方向移動，所述加熱裝置、噴頭裝置和拍攝裝置均設置于雙軸轉臺上方，其中，所述雙軸轉臺是由第一轉臺和第二轉臺構成的三維轉臺，所述第一轉臺外周設有環狀滑槽，滑槽內設有閉環形滑道，所述第一轉臺嵌入滑槽內并可沿滑道自由旋轉，所述滑槽與第二轉臺上表面固定（例如，呈90°垂直固定），所述第一轉臺上表面非中心處固定有用于固定待打印物體的固定裝置，所述第一轉臺與連接電機的第一轉軸固定連接，所述第二轉臺與連接電機的第二轉軸固定連接，第一轉臺控制微球在X、Y水平面的轉動，第二轉臺控制微球在X、Z垂直平面的轉動，通過兩轉臺的旋轉和配合，以及位移臺在水平和垂直方向的位移使待打印物體實現0°到360°的旋轉，所述加熱裝置由加熱盤和與該加熱盤線路連接的溫控控制器組成，所述噴頭裝置由噴墨打印噴頭和與該噴墨打印噴頭線路連接的噴頭控制器線路連接，所述拍攝裝置由兩臺微型攝像機組成，一臺攝像機鏡頭與所述噴墨打印噴頭垂直，可以監測液滴的噴射過程，另一臺攝像機鏡頭與待打印物體的被打印面成135°夾角，可以實時監測液滴的固化情況，檢驗微結構的打印效果，所述雙軸轉臺的電機、位移臺、溫控控制器、噴頭控制器和拍攝裝置均與控制器線路或信號連接。

優選的，上述雙旋轉軸噴墨打印系統，所述固定裝置為配套螺栓，通過夾持方式固定待打印物體。

優選的，上述雙旋轉軸噴墨打印系統，所述加熱裝置為一組對稱設置的加熱盤，加熱狀態時待打印物體置于兩加熱盤之間，可以高效地固化墨水。