直线定位器驱动喷墨

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当大多数人听到“喷墨”这个词时，他们想到的是一种便宜的彩色打印机。然而，喷墨技术的用途要广泛得多。

作为数字制造的一个分支，它被用于生产无源和有源电子产品，生物医学，药理学，微光学，立体光刻以及许多其他应用。在电子学中，它用于生产刚性和柔性印刷电路，用于印刷图例和应用焊罩。它甚至被用于导电“墨水”，以创建线路、衬垫和互连，用于短期生产和原型电子产品。

喷墨技术也用于制造电子显示器。它现在或很快将被用于打印液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)和有机薄膜晶体管(TFT)的彩色滤光片。其他光学应用包括用于激光器和光学计算芯片的透镜和光管。

喷墨技术也被用于制造三维物体和结构，包括用于生长生物组织的晶格，如骨骼和皮肤。

有了如此广泛的应用和材料，工艺开发挑战制造商也就不足为奇了。关键参数包括油墨化学和性能，打印头设计(热或压电)，形态和基材性能，仅举几例。

在工艺开发中使用了几种类型的设备，包括可视化系统，它使用显微镜、相机和图像捕获来研究模拟操作条件下打印头、流体和基板的行为。

当期望的承印物是灵活的时，使用卷筒纸印刷开发系统。它移动纸张或其他柔性介质，通过固定的打印头，并用于油墨显影，油墨/承印物相互作用分析，图像质量评估以及打印头可持续性和可靠性测试。

对于刚性或柔性基材，选择的开发系统是印刷和沉积系统，用于开发生产工艺和生产样品输出，以评估流体和基材特性。精确的运动控制组件是必要的，以隔离打印头，流体和基材的依赖特性。

成像技术国际(iTi)设计和建造所有三种类型的开发系统，生产喷墨系统和相关的材料处理设备，并提供集成服务。

主要的印刷和沉积系统是XY材料沉积系统(XYMDS，见图)，被工业用户、油墨开发商和打印头供应商用于开发基于喷墨的生产工艺和可喷射流体，并分析流体和固体基材之间的相互作用。在XYMDS中，在一组固定的打印头下扫描刚性或柔性基板。该系统可容纳基板范围从6 × 6英寸。(152 x 152毫米)至12 x 12英寸。用于四流体打印，并高达16 x 16英寸。(406 × 406毫米)用于单流体印刷。扫描可以在光栅或矢量模式。

该系统产生的样品用于研究过程速度、放置顺序、分辨率以及流体与流体和流体与衬底的相互作用。此外，还可以采用固化或干燥装置。XYMDS与多个打印头供应商集成，为分析UV油墨，印刷油墨，电子材料和/或生物流体和固体基材提供精确，可靠和易于维护的系统。

在开发XYMDS时，iTi工程师需要将美国国家仪器公司的控制器和其他运动控制功能集成到高级软件架构中。然后，他们将XYMDS作为生产和实验室环境中的网络设备，使用编码器作为位置和速度特定过程的同步数据时钟，并使用矢量轨迹中的阶段进行喷墨材料沉积。

XYMDS的核心是一个X-Y级，其速度可达1.0米/秒，加速度可达5g，位置可重复性可达1000米/秒

美国国家仪器公司的PCI 7342两轴伺服电机控制器为多轴运动提供线性插值;它还具有用于高速捕获的32位数字I/O能力和用于实时同步的RTSI总线。对于XYMDS的轴向驱动，Parker Daedal的当地经销商，Western Technology的区域经理Mark Einarson帮助选择了轴向的滑片，并推荐了Parker的400LXR系列线性伺服电机工作台和一对Parker Daedal Aries驱动器(见图)。

该应用程序使用帕克Daedal 406LXR线性伺服电机工作台作为X轴，使用404LXR作为Y轴。这些是无槽，无刷线性伺服电机/方轨轴承定位器，具有高强度，挤压铝体，磁保留保护密封。它们由一轨高能稀土磁铁提供动力。承载成员提供重载荷和力矩能力，动态刚度和精确的直线度和平面度的旅行。集成线性编码器提供非接触式位置反馈，分辨率从0.1-5.0可选

Einarson表示，该应用需要定位精度和可重复性，而400LXR系列提供了这些。Einarson说:“他们可以把这些完整的执行器从工厂带出来，并安装在X-Y配置中，把执行器放入他们的机器中，他们就有了自己的运动。”

Einarson继续说，400LXR系列的另一个优点是它们是封闭的。“它们有一个密封条，可以密封它们，所以如果用户得到任何墨水或泄漏的东西，那么它就不会进入执行器的机械工作。”

运动、接口软件系统软件运行在微软Windows环境下的标准个人电脑上。开发了运动控制软件，将其与打印头的喷嘴布局几何图形相结合，进行协调，使每个液滴在正确的时间到达正确的位置。它还提供了一个用户界面，以方便过程的开发，大部分用c++编写，少数部分在N400LXR系列NI LabView中编写。

它的2.0版XYMDS使用更轻的平台来实现更高的速度和更好的加速度。本单元使用帕克6K多轴运动控制器。

重新设计的压板减轻了一些重量，以提高速度，消除振动或运动引起的误差;其中一个挑战是为这些阶段提供一个足够稳定的机械平台。首席工程师Bill Demyanovich设计了一个挤压盒铝制框架来支撑3英寸。台阶下面有一块厚厚的花岗岩。将电子设备隔离在花岗岩下面，减少了振动的可能性，防止了不必要的移动。经过几个小时的运行，一些带有X-Y表的系统实际上可以在整个房间内振动。

Ross Mills博士，Imaging technology International的创始人、董事长兼首席技术官。

更多信息请访问:www.globalelove.com www.imagingtechnology-corp.com www.ni.com www.daedalpositioning.com www.westerntechnology.com

Ross N. Mills是imaging Technology international (iTi) Corp.的董事会主席兼首席技术官。他在加州大学伯克利分校获得工程科学博士和硕士学位，在德克萨斯大学奥斯汀分校获得航空航天工程学士学位。自1978年以来，他一直在IBM、利盟国际(Lexmark International)和Topaz Technologies以及iTi担任压电和热喷墨打印机和电子摄影打印机领域的研究、开发和制造工程师，包括员工和管理能力。1992年，他在科罗拉多州博尔德成立了iTi公司，作为一家喷墨咨询和开发公司，以及喷墨和成像技术先进应用的集成设施。米尔斯在该领域拥有12项专利，他是iTi专有的Esijet技术的发明者。

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