[实用新型]一种喷墨打印微液滴驱动及观测系统

说明书

本实用新型提供一种喷墨打印微液滴驱动及观测系统，包括上位机、与所述上位机连接的驱动信号发生装置以及在所述驱动信号发生装置产生的驱动信号的驱动下喷射微液滴进行打印的微液滴发生器，所述微液滴发生器下方设有用于观测微液滴的相机和常亮背光源，所述相机由所述驱动信号发生装置产生的驱动信号的同步信号触发开启。本实用新型借助微液滴发生器的驱动信号驱动相机的触发捕获，并将背光源设置为常亮状态，通过适当调整相机的曝光时序即可获得微液滴形成的完整过程图像，无需设置频闪控制器，降低系统的复杂度，提高系统的稳定性。

技术领域

本实用新型涉及喷墨打印技术领域，更具体地，涉及一种喷墨打印微液滴驱动及观测系统。

背景技术

喷墨打印技术为生物3D打印提供了一种非接触式、高通量的成型途径，因其高精度、剪切力低的特点逐渐被应用于器官芯片，微流控模型领域。按照墨滴控制方式不同可将喷墨打印划分为连续喷墨和按需喷墨两种模式。连续喷墨是利用压电单元施加振源干扰喷头射流产生连续的微液滴，通过外加电场的方式选择性的捕获或释放墨滴至指定位置。按需喷墨打印又可按照驱动原理分为热泡式喷墨打印和压电式喷墨打印。

无论是连续喷墨和按需喷墨打印，其实质都是把墨水离散成微小的液滴并喷射到固定位置的过程。因此喷墨打印结果取决于微液滴的形态和成型效果。普通二维喷墨打印墨滴的直径较小，约为7~35μm，应用在3D打印领域的墨滴直径大小一般控制在100μm以内，对处于运动状态且微米级直径的微液滴进行观察和检测十分不易，微液滴观察常借助高速摄像机和频闪延迟技术捕获微液滴在高速运动中的形态，但是高速摄像机由于价格昂贵不适合作为配件模块用于3D喷墨打印。使用频闪延迟技术时需要协调匹配喷墨打印头的驱动时序、相机的触发时序以及光源的频闪时序，且需要配合背光频闪控制器，在一定程度上增加了系统的复杂度并降低了稳定性。

实用新型内容

为克服上述现有技术中的至少一种缺陷，本实用新型提供一种喷墨打印微液滴驱动及观测系统，借助微液滴发生器的驱动信号驱动相机的触发捕获，并将背光源设置为常亮状态，通过适当调整相机的曝光时序即可获得微液滴形成的完整过程图像，无需设置频闪控制器，降低系统的复杂度，提高系统的稳定性。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种喷墨打印微液滴驱动及观测系统，其中，包括上位机、与所述上位机连接的驱动信号发生装置以及在所述驱动信号发生装置产生的驱动信号的驱动下喷射微液滴进行打印的微液滴发生器，所述微液滴发生器下方，在微液滴喷射路径的两侧相对设置有相机和常亮背光源，优选的，所述常亮背光源为常亮背光LED灯。所述相机由所述驱动信号发生装置产生的驱动信号的同步信号触发开启，优选的，所述同步信号为与所述驱动信号同步的TTL信号，这样可以保证相机准确拍到一个周期内微液滴的姿态和位置。常亮背光LED灯始终保持背光常亮状态，这样可以避免使用频闪控制器并可保证处于曝光状态的相机获得充足的光线。利用相机的bulk模式，一次触发等时间间隔连续捕获微液滴图像，驱动信号发生装置产生的脉冲信号用于驱动微液滴发生器产生微液滴，驱动信号发生装置产生的TTL信号保持同相位、同频率做为触发相机的信号。这样通过调整相机的曝光延迟时间既可以获得微液滴形成的完整过程图像。在这过程中，避免设置频闪控制器，因而无需协调微液滴发生器的驱动信号、相机的触发信号以及频闪控制器的频闪信号，可降低系统的复杂度，提高系统的稳定性。

进一步的，所述驱动信号发生装置包括信号发生器和电压放大器，信号发生器产生的驱动信号经电压放大器进行功率倍增后再输出到微液滴发生器。信号发生器可以产生微液滴发生器所需要的矩形波驱动信号，对于需要特定波形驱动信号的微液滴发生器，可以通过上位机设置所需波形信号的参数。信号发生器产生的驱动信号由于功率较低，不足以驱动微液滴发生器喷射微液滴，所以需要电压放大器先对驱动信号进行功率倍增再输出到微液滴发生器。