[實用新型]噴嘴噴射獨立可控的陣列化電流體噴印頭

有效

• 申請號: 201420344127.0
• 申請日: 2014-06-25
• 公開（公告）號: CN204123788U
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 黃永安;尹周平;潘艷橋;郭磊
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B41J2/045
• 分類號: B41J2/045
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 梁鵬

技術領域

本實用新型涉及電流體噴印技術領域，特別是一種陣列化電流體噴印頭。?

背景技術

復雜微尺度結構能夠用于諸多領域，如打印電子、有機/柔性電子器件、多功能傳感器等，因此近年來其制備工藝備受關注。噴墨打印和電流體噴印作為非接觸式圖案化工藝都能夠在基底上沉積微尺度結構，并且相對于光刻類的圖案化工藝具有無須掩膜、節省材料、環境友好、操作便捷等優點，因而被認為是最佳的解決方案。然而傳統的噴墨打印技術(如壓電式打印和熱泡式打印)通常具有最小的分辨率為20μm，所適應的打印溶液粘度一般不能夠超過20cPs。除此之外，壓電式控制復雜，對結構尺寸要求高，由于壓電晶體及其附件易老化造成液滴精度降低且噴頭壽命短，熱氣泡式存在局部加熱，因而對噴射的溶液具有選擇性，如僅能噴射能耐高溫的材料。不幸的是，在前述的應用領域中，所噴印的溶液多為高質量分數的聚合物溶液，材料成本高，具有高粘度，不耐高溫等特點，使得用傳統噴墨工藝來打印時噴嘴容易堵塞，無法完成圖案化制造。?

相對于傳統噴墨打印用“推”的方式擠出液滴，電流體噴印用電場作為驅動，用“拉”的方式將液滴/射流從噴嘴泰勒錐中拉出來，因而最后液滴的直徑大小通常比噴嘴小很多。通過控制電壓、流量、間距、氣壓等工藝參數，能夠得到不同精度的液滴/液線。與傳統的噴印技術相比，液滴尺寸不再受限于噴嘴尺寸，提高了噴印分辨率，降低了噴印頭的制造難度。噴印頭影響打印過程中的各項指標，其設計制造以及噴射的控制被廣大學者和研究?機構關注。陣列化電流體噴印頭的噴射控制是進行噴印的關鍵環節，對噴印質量和效率具有重要影響。?

專利文獻CN102501598A公開了一種近場靜電噴印頭，原理是通過激光發射器以及電磁閥控制一個噴頭來實現精確噴印，其缺點在于設計結構復雜，無法實現多噴頭陣列化打印。美國專利申請US2011/0187798A1中，采用到一種極細的玻璃噴嘴，但是該噴嘴不方便進行集成到多噴嘴中，打印的效率低，同時也提出了一種硅基陣列化的多噴嘴，但是未能夠實現獨立的控制每個噴嘴進行單獨噴射。在Jun-Sung?Lee,Sang-Yoon?Kim,Yong-Jae?Kim,Jaehong?Park等人在文獻(Design?and?evaluation?of?a?silicon?based?multi-nozzle?for?addressable?jetting?using?a?controlled?flow?rate?in?electrohydrodynamic?jet?printing,APPLIED?PHYSICS?LETTERS,93,243114,2008)中提出了一種硅基的陣列化噴嘴，通過流量泵調節每個噴嘴處的流量進而控制每個噴嘴處的泰勒錐形狀及其噴射，實現了獨立控制噴射。但是這種通過控制流量來控制每個噴嘴獨立可控噴射的方式不利于大規模的集成，會導致系統結構復雜，不能夠滿足工業需求。?

實用新型內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本實用新型的目的在于提供噴嘴噴射獨立可控的陣列化噴印頭，利用多級電壓對噴印頭各噴嘴處布局場強進行調控，實現各噴嘴噴射的獨立可控，解決目前存在的對噴印頭獨立噴射控制存在的結構復雜、無法大規模集成使用的問題。?

實現本實用新型目的所采用的技術方案如下：?

一種噴嘴噴射獨立可控的陣列化電流體噴印頭，可實現對噴印頭的陣列化噴嘴中各噴嘴獨立的噴射控制，該噴印頭包括多個噴嘴陣列排布形成的陣列化噴嘴，其與接收板相對布置，用于將墨腔中的墨液通過噴嘴噴射到所述接收板上實現噴印，其特征在于，?

該噴印頭還包括設置在所述陣列化噴嘴與接收板之間的導引電極層，?該導引電極層上設有與噴嘴數目對應的多個通孔，各通孔的中心與噴嘴的中心共線，在所述導引電極層上的各通孔外周均同軸環繞有一圈導電環，且各導電環均與對應的直流電壓源連接，使得在各噴嘴與對應的導電環之間建立電壓，通過調整各個電壓值使得需要噴印的噴嘴與對應的導電環形成的電壓大于其他噴嘴與對應的導電環間的電壓，進而使待噴射噴嘴處的場強大于噴射啟動所需場強，其他不噴射的噴嘴處場強小于噴射啟動所需場強，即可控制需要噴印的噴嘴進行噴射而其他噴嘴不噴射，實現各噴嘴的獨立控制。?

作為本實用新型的改進，所述需要噴射的噴嘴處的啟動場強大于其他噴嘴處的場強。?

作為本實用新型的改進，所述噴嘴與噴射電壓源(如脈沖直流電壓源或者普通直流電壓源)的正極相連，連接不同的電壓源會決定打印出來液體的結構(液滴或者液線)，接收板與脈沖電壓源負極相連或直接接地。?