印刷电子喷墨印刷设备第三部分：基于成像的液滴方向测量标准立项报告
EnglishTitle
PrintedElectronics–InkjetPrintingEquipment–Part3:Imaging-BasedMeasurementofDropDirection:Purpose,Significance,Scope,andTechnicalContent
摘要
本报告围绕《印刷电子喷墨印刷设备第三部分：基于成像的液滴方向测量》标准的立项背景、目的意义、适用范围及主要技术内容展开系统阐述。喷墨技术作为一种高精度、非接触的液滴分配方式，已在印刷电子、生物医疗及工业精密制造等领域发挥关键作用。然而，由于缺乏统一的液滴方向测量标准，不同厂商和设备在性能评估方面存在显著差异，严重影响技术推广与国际合作。本标准借鉴国际电工委员会IEC62899-302-3:2021的核心内容，旨在建立科学、可靠的液滴方向测量方法，推动我国喷墨印刷技术标准化进程，提升行业国际竞争力。报告详细分析了标准的技术框架与测量方法，包括多种基于成像的液滴投影角与弹道角测量方案，为设备制造商、油墨研发人员及工艺工程师提供权威技术依据。
关键词
喷墨印刷；液滴方向测量；印刷电子；成像技术；标准化；IEC62899-302-3；投影角；弹道角
InkjetPrinting;DropDirectionMeasurement;PrintedElectronics;ImagingTechnology;Standardization;IEC62899-302-3;ProjectionAngle;BallisticAngle
正文
一、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定位，液滴体积可控制在0.1皮升（pL）以内，放置精度达到微米级，已成为印刷电子、医疗分配和高精度工业制造等领域的关键技术。与传统光刻工艺相比，喷墨图案化是一种附加性工艺，可在不移除已有材料的情况下实现多层图案的堆叠，显著减少材料浪费并提升环境友好性。
随着应用范围的扩展，喷墨技术需适应更多种类的流体材料和喷射条件。液滴方向的准确性直接影响图案成型质量、线路精度及功能性能。例如，在印刷电子中，液滴偏斜可能导致电路短路或阻抗异常；在生物医疗分配中，方向偏差会引起剂量不准或污染风险。目前，国内外缺乏统一的液滴方向测量标准，导致不同厂商提供的性能数据缺乏可比性，工艺工程师难以有效评估油墨或喷墨头的实际性能，进而影响技术选型与工艺优化。
基于视觉的成像测量技术因其非接触、高分辨率及可定量分析的特点，被广泛用于喷墨特性评估。通过捕捉液滴飞行过程中的图像，可提取速度、体积及方向等关键参数。国际电工委员会印刷电子技术委员会（IEC/TC119）于2021年发布IEC62899-302-3:2021，规范了基于成像的液滴方向测量方法，但我国尚未完成采标。因此，制定本标准有助于对接国际技术规范，提升我国喷墨设备的标准化水平与市场竞争力，为行业提供可靠、一致的测试依据。
二、范围与主要技术内容
1.范围
本标准规定了使用墨滴观察仪（如高速相机与照明系统）对喷墨打印头喷射的液滴方向进行飞行中成像测量的方法。本标准适用于按需喷墨（Drop-on-Demand）打印头，尤其在印刷电子设备制造场景中。需要注意的是，本标准不适用于全息或干涉测量技术，也不涉及沉积后液滴的评估方法。
2.主要技术内容
本标准提供了多种基于成像的液滴方向测量方法，涵盖投影角与弹道角的定量分析，具体包括以下技术模块：
-测量方法总则：规定设备校准、环境条件、图像采集频率及数据处理基本原则。
-方法1：使用双闪滴观察仪测量投影角度：通过双闪光灯同步触发，获取液滴在两个维度的投影图像，计算平面内的偏转角度。
-方法2：使用单闪滴观察仪进行投影角处理：基于单次闪光图像，结合算法拟合液滴轨迹，评估投影方向。
-方法3：使用频闪闪滴观察仪进行投影角度处理：利用频闪照明捕捉液滴多相位图像，通过序列分析计算动态方向变化。
-方法4：使用两个双闪滴观测仪测量弹道角：通过双系统同步采集，重建液滴三维运动轨迹，精确测量空间弹道角。
-方法5：使用两个单闪滴观测仪进行弹道角度处理：基于双视角图像数据，解算液滴在三维空间中的飞行方向。
-方法6：使用两个闪光灯跌落观察仪进行轨迹角处理：结合重力与运动学模型，校正液滴下落过程中的方向偏差。
-结果计算与公式规范：提供统一的数据处理公式与不确定度评估方法，确保测量结果的可重复性与可比性。
三、介绍修订的企事业单位或标委会
本标准的主要技术支撑单位为中国印刷科学技术研究院。该院作为国家级印刷技术研究机构，长期致力于印刷工艺与装备