印刷电子喷墨印刷设备第一部分：基于成像的液滴喷射速度测量标准立项报告

EnglishTitle

PrintedElectronics–InkjetPrintingEquipment–Part1:Imaging-BasedMeasurementofJettingSpeed

摘要

本报告围绕《印刷电子喷墨印刷设备第一部分：基于成像的液滴喷射速度测量》标准的立项背景、目的意义、技术范围及主要内容展开系统性分析。喷墨技术因其高精度液滴控制能力（体积可控制在0.1皮升以内，定位精度达微米级），已成为印刷电子、医疗分配及高精度工业制造中的关键技术。然而，目前国内外缺乏统一的液滴喷射速度测量标准，导致不同测量方法的结果存在显著差异，严重影响工艺可靠性与数据可比性。本标准提案旨在规范基于图像分析的液滴速度测量方法，推动我国印刷电子装备技术与IEC62899-302-1:2017国际标准接轨，提升行业测量一致性与产品质量。报告详细阐述了标准的技术框架，包括总则、四种具体测量方法（液滴输送速度、单闪模式速度、瞬时速度曲线及双闪光模式速度）及图像处理算法，为行业提供科学、可操作的测量规范。

关键词

喷墨印刷；液滴速度测量；图像处理；印刷电子；标准化；IEC62899；喷射特性分析

InkjetPrinting;DropletVelocityMeasurement;ImageProcessing;PrintedElectronics;Standardization;IEC62899;JettingCharacterization

正文

一、立项目的与意义

喷墨技术通过微型喷嘴实现液滴的精确喷射与图案化沉积，其液滴体积控制精度可达0.1皮升（pL）以下，位置精度达微米级，已成为家庭、商业及工业领域不可或缺的核心技术。在印刷电子领域，喷墨技术作为一种附加型制造工艺，具有无需去除底层材料、多图层高效堆叠、材料利用率高、环境友好等突出优势，广泛应用于柔性电路、传感器、显示器件等电子元件的图案化制造。

随着喷墨技术应用场景的不断扩大，对液滴喷射行为的精确控制提出了更高要求。液滴喷射速度与体积是评估喷墨头性能的关键参数，直接影响图案分辨率、层厚均匀性及器件功能性。基于视觉图像的测量技术因其非接触、高时空分辨率的特性，成为获取液滴物理信息（如速度、形态、轨迹）的主流手段。然而，目前缺乏统一的测量标准，导致不同设备或实验室的测量结果差异显著，工艺工程师难以客观评估油墨或喷墨头性能数据，制约了技术推广与产业链协同。

国际电工委员会印刷电子技术委员会（IEC/TC119）已于2017年发布IEC62899-302-1:2017标准，规范了基于成像的液滴速度测量方法，但我国尚未完成采标。本项目旨在制定与国际标准接轨的国家/行业标准，通过统一测试流程、算法规范及数据分析方法，提升我国喷墨装备制造与应用的技术水平，减少因测量偏差导致的生产风险，促进高端印刷电子装备的国产化与国际化。

二、范围与主要技术内容

范围

本标准适用于按需喷墨（Drop-on-Demand）型印刷设备，通过液滴分析系统获取的可视化图像，规范液滴喷射速度的测量方法。本标准不适用于连续喷墨（ContinuousInkjet）系统。

主要技术内容

本标准涵盖测试流程、图像处理算法及喷射行为分析三大模块，具体包括以下技术条款：

1.喷墨速度测量总则：规定测量环境条件、设备校准要求、图像采集参数（如分辨率、帧率、照明强度）及数据有效性判定准则。

2.液滴输送速度测量过程（方法1）：基于多帧图像序列追踪液滴质心位移，计算平均输送速度，适用于稳态喷射评估。

3.用单闪模式测量瞬时喷射速度的过程（方法2）：通过单次闪光照明捕捉液滴瞬时形态与位置，结合时间间隔计算瞬时速度。

4.瞬时喷射速度曲线处理（方法3）：对液滴飞行全程进行多点采样，构建速度-时间曲线，分析加速/减速行为及稳定性。

5.用双闪光测量瞬时喷射速度的过程（方法4）：利用双脉冲光源触发图像采集，通过位移差与时间间隔计算瞬时速度，适用于高频喷射场景。

此外，标准还将明确图像处理算法的核心要求，包括边缘检测、质心定位、噪声滤波及不确定度评估方法，确保测量结果的重复性与可比性。

介绍修订的主要企事业单位或标委会

全国印刷标准化技术委员会（SAC/TC170）

作为本项目的主要推进单位，全国印刷标准化技术委员会（SAC/TC170）是国家标准化管理委员会批准成立的权威技术组织，负责全国印刷技术领域的标准化工作。该委员会由印刷设备制造商、材料供应商、科研院所及检测机构等多元主体组成，具备深厚的行业资源与技术积累。近年来，SAC/TC170主导制定了多项印刷领域国家标准和行业标准，如《G