编者按:本文为SÜSS MicroTec 公司Luca Gautero撰写的加成法系列连载,点击回顾 SüSS MicroTec:加成法,控制液滴的技术。
为了买到最合适的产品,我们需要从一家商店逛到另一家商店,网络购物时代的到来,使我们摆脱了这种麻烦,提高了我们的生活质量。尽管如此,还是要付出代价的:处理几乎完美的定性对比。这样的对比可能是客观和最终的,因此第一次就做对应该很容易。然而,我们仍然需要判断什么是足够好的、什么是比足够好更好的。
如果想在电子商务网站上找到喷墨工具,除了设定尺寸和质量外,还要确定“工业和科学”类以及“增材制造产品”等选项,以及可指定喷射特性的多个产品技术指标;这些技术指标基本上可详细说明系统中的打印头。做出正确选择所需的知识是如何将这些技术指标与所需的应用(例如阻焊)相关联。
我认为打印头最重要的特性如下:
· 原始分辨率,既每英寸的喷嘴个数(nozzle per inch,简称NPI)
· 最大频率和驱动电压
· 最小液滴体积(假设多液滴能力)
· 喷嘴阵列、数量和定位补偿机制的设计
· 加热和油墨循环系统
下文将说明和讨论每个特性。每英寸点数(dot per inch,简称DPI)单位的简短说明,这是常用的打印分辨率单位。作为二维目标图像需要两种分辨率。两个维度通常具有相同的分辨率,因此实际只存在一个维度。喷墨打印以不同的方式识别和实现两种分辨率(即使数值相等时):交叉扫描分辨率是NPI和小步移动的组合。它的正交等效物——扫描分辨率,形成了速度和喷射频率之间的关系。图1为分辨率的解释。
图1:各类分辨率解释(来源SüSS MicroTec)
阻焊打印得益于几十微米的打印分辨率。2550DPI的分辨率可提供略低于10µm的像素。NPI为50的打印头需要50个小移动(10µm)才能实现这种交叉扫描分辨率。在每一小步中,打印头都会在整个长度基板上覆盖部分图形。尽管打印速度很高,但低NPI的补偿是以宝贵的时间为代价的。另一种可能是堆叠和对准多个打印头,以创建具有更高NPI的虚拟打印头,尽管机械公差很小。从上一个例子来看,它的公差小于5µm。如果说死亡和税收是生命中为数不多的确定因素,“交换打印头”就很接近确定因素了。因此,售后服务工程师需要技能、工具和时间来匹配这些公差。换句话说,低风险路径是具有高NPI的打印头。
打印头的电子产品部分是数字输入和喷射输出之间的接口。这些接口驱动喷嘴的机械执行器。喷射频率除以扫描内分辨率时与打印速度成正比。对于快速打印,较高的最大频率是必要的。当然,对于材料鉴定,来料测试之一是其阻尼特性,以允许整个可用频率范围。获得最大工作频率的另一项检查是波形周期的倒数。波形是一系列电压脉冲,执行器将其转换为机械运动,向液体提供动能,随后从喷嘴口喷射液滴。简言之,快速电压上升(转换速率)或高电压的能力扩大了合适波形的研究空间。一个好的波形可提供快速移动到基板的液滴。快速液滴的飞行时间较短,这对于较高的液滴放置精度是必要的。
图形行业一直在推动打印头制造商增加灰度;影响在每个位置打印的液滴体积的可能性。灰度是一种将“刻度级别”指定给定义波形的方法。由于多个序列脉冲和调谐脉冲幅度的组合,波形在液滴体积上会有所不同。高阶用户能够在可用工作频率范围内实现刻度和输送量之间的任何关系。现在许多打印头都支持这种配置。尽管如此,最小液滴仍然是表征打印头最常用的参数,因为它说明了喷嘴的几何形状。灰度可以轻松地将低液滴量、高精度的打印头转换为精密的工作台,以获得极佳的材料输出,从而加快涂覆速度。