Flash photography vision system for inkjet drop formation characterization

Abstract

Op het Instituut voor Materiaalonderzoek (IMO) van de UHasselt ontwikkelt men functionele inkten voor het inkjet printen van bijvoorbeeld RFID antennes. Printen binnen zeer kleine toleranties eist echter kennis van het exact materiaalgedrag tijdens elk van volgende afzettingsfasen: het uitstoten van de inkt, haar val naar het substraat en haar interactie met het oppervlak. In deze masterproef wordt een systeem ontwikkeld om inkjet druppels over de volledige afstand van printkop tot substraat optisch te inspecteren.

Om de vallende druppels zeer scherp in beeld te brengen, wordt gekozen voor flash photography. Hierbij is niet de mechanische sluitertijd van de camera maar de duur van de gepulste belichting bepalend voor de effectieve belichtingstijd van de druppel. Verder levert het gebruik van bi-telecentrische lenzen meer accurate beelden op door randeffecten en vervorming te beperken. Een tijdkritische hardware schakeling garandeert vervolgens betrouwbaar getimede vastlegging van beelden voor verdere verwerking in LabView.

Het resultaat bestaat uit twee delen. Enerzijds werd een zorgvuldig samengesteld visiesysteem opgebouwd dat, met gekarakteriseerde nauwkeurigheid, geschikt is om de druppels te observeren. Anderzijds zijn metingen uitgevoerd op de resulterende camerabeelden bij één vaste instelling van de printkop. Hieruit werden een straal van ongeveer 24µm, snelheid van gemiddeld 1.08m/s en volume van naar schatting 62 picoliter afgeleid als eigenschappen van de hoofddruppel.