[发明专利]一种电流体动力学高分辨率喷墨打印的控制方法

摘要

本发明公开了一种电流体动力学高分辨率喷墨打印的控制方法，其包括电流体动力学喷墨打印的多物理场参数耦合模型建模和实时高分辨喷墨打印的控制方法，电流体动力学喷墨打印的多物理场参数耦合模型建模包括电流体动力学喷射溶液的导通电流多物理场参数耦合模型建模以及构建电流体动力学射流直径与喷射溶液的导通电流之间的映射关系两个方面，通过实时检测导通电流的大小，实现对射流直径进行有效实时监控，通过对电流体动力学喷射溶液的导通电流值进行实时检测，实时调整电流体动力学喷墨打印所施加的电压、喷射距离和注射泵的入口压力等参数值，控制电流体动力学喷墨打印的射流直径大小，从而有效提高电流体动力学喷墨打印图案的分辨率。

主权项

1.一种电流体动力学高分辨率喷墨打印的控制方法，其特征在于：其包括以下步骤：一、对电流体动力学喷墨打印系统的参数进行初始化，并设置相应的控制参数；二、根据待喷墨打印图案的电流体动力学的射流直径dr，得到喷射溶液的设定导通电流值pq；三、通过皮安表检测k时刻的喷射溶液的实际输出的导通电流值p(k)，并得到喷射溶液的参考导通电流值pr(k)，pr(k+j)＝λp(k+j‑1)+(1‑λ)pq(k)，式中，pr(k+j)为k+j时刻的喷射溶液的参考导通电流值，p(k+j‑1)为k+j‑1时刻的喷射溶液的实际输出的导通电流值，pq(k)为k时刻的喷射溶液的设定导通电流值，λ为输出平滑系数，0<λ<1，j＝1,2,…,N，N为大于1的整数；四、根据电流体动力学喷墨打印喷射溶液的导通电流的系统模型，构建喷射溶液的导通电流的输出模型P＝G1ΔU1+G2ΔU2+G3ΔU3+f，式中，P为k+1时刻至k+N时刻的喷射溶液的导通电流的输出值，P用向量表示为P＝[p(k+1),p(k+2),…,p(k+N)]T，ΔU1、ΔU2和ΔU3分别为当前k时刻至k+N‑1时刻的施加电压参数增量向量、喷射高度参数增量向量和注射泵入口压力参数增量向量，ΔU1＝[Δu1(k),Δu1(k+1),…,Δu1(k+N‑1)]T，Δu1(k)＝u1(k)‑u1(k‑1)，ΔU2＝[Δu2(k),Δu2(k+1),…,Δu2(k+N‑1)]T，Δu2(k)＝u2(k)‑u2(k‑1)，ΔU3＝[Δu3(k),Δu3(k+1),…,Δu3(k+N‑1)]T，Δu3(k)＝u3(k)‑u3(k‑1)，f表示k时刻的喷射溶液的导通电流的输出模型的已知量部分，用向量表示为f＝[f(k+1),f(k+2),…,f(k+N)]T，G1、G2和G3分别表示为施加电压参数增量向量的系数矩阵、喷射高度参数增量向量的系数矩阵和注射泵入口压力参数增量向量的系数矩阵，五、根据电流体动力学喷墨打印喷射溶液的导通电流的输出模型的实际输出值和喷射溶液的参考导通电流值之间的偏差，确定性能指标为：J＝(P‑Pr)T(P‑Pr)+γ1ΔU1TΔU1+γ2ΔU2TΔU2+γ3ΔU3TΔU3，式中，P为k+1时刻至k+N时刻喷射溶液的导通电流的实际输出值，P用向量表示为P＝[p(k+1),p(k+2),…,p(k+N)]T,Pr为k+1时刻至k+N时刻喷射溶液的参考导通电流输出值，Pr用向量表示为Pr＝[pr(k+1),pr(k+2),…,pr(k+N)]T，γi(i＝1,2,3)为控制加权系数，其取值范围为γi＞0；六、以步骤五中的性能指标为最小值进行求解，得到当前k时刻至k+N时刻的施加电压参数增量向量、喷射高度参数增量向量和注射泵入口压力参数增量向量，其输入增量参数向量分别表示为：式中，I为单位矩阵；七、由步骤六中得到当前k时刻所需要的施加电压输入参数值、喷射高度输入参数值和注射泵入口压力输入参数值，其输入参数值分别表示为：式中，u1(k)为当前k时刻的施加电压参数，u1(k‑1)为k‑1时刻的施加电压参数，Δu1(k)为当前k时刻的施加电压参数增量，u2(k)为时刻k的喷射高度参数，u2(k‑1)为k‑1时刻的喷射高度参数，Δu2(k)为当前k时刻的喷射高度参数增量，u3(k)为当前k时刻的注射泵入口压力参数，u3(k‑1)为k‑1时刻的注射泵入口压力参数，Δu3(k)为当前k时刻的注射泵入口压力参数增量；八、根据步骤七中得到的当前k时刻所需要的施加电压参数值、喷射高度参数值和注射泵入口压力参数值，分别调节电流体动力学喷墨打印设备的高压电源的电压、喷嘴与基板的喷射高度和注射泵入口压力，进行电流体动力学喷墨打印图案。