[發明專利]自動化控制靜電噴射快速通斷系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201610167264.5
• 申請日: 2016-03-23
• 公開（公告）號: CN105750110B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 張皓洋;顧文華;陳雪
• 申請（專利權）人: 南京久達光電科技有限公司
• 主分類號: B05B5/053
• 分類號: B05B5/053;B05B12/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本發明涉及一種自動化控制靜電噴射快速通斷系統及其控制方法，屬于靜電噴射技術領域。

背景技術

靜電噴射本質上是利用靜電力使液體彌散從而產生帶有靜電的細小液滴的技術，通常在該過程中會形成這些細小液滴如水柱一般噴射而出的情況，稱為射流。單射流靜電噴射模式所形成的單個射流包含排列成一條直線的一連串幾乎完全相同的靜電液滴。單射流靜電噴射的物理原理已經在20世紀60年代由G.Taylor和J.R.Melcher等人提出的泄漏介質模型得到解釋，可參見Annual Review of Fluid Mechanics, 1969,1, 111-146的Electrohydrodynamics :A Review of the Role of Interfacial Shear Stresses等文獻。其利用靜電場誘導液體產生變形形成Taylor錐，不同的靜電場所形成的錐形不同，當電壓較小時可以控制噴射系統噴射出單射流。靜電噴射技術設備簡單、制造成本低，常溫、常壓、非潔凈環境下可在多種基底上實現微納結構的快速、高精度制造，更能滿足柔性電子器件的大批量連續生產要求，并可實現有機電子與生物器件的集成。靜電噴射技術以其獨特的優點，已經在眾多領域顯示出了巨大的發展潛力和市場前景。

但是,當前單射流靜電噴射還缺乏一種自動化且快速的通斷控制手段，急需在噴印設備上取得進展。且目前面臨的問題為無法簡單快速的得到某個特定的通斷效果，從而能夠畫出含有通斷的特定圖形，通過控制液體流量或者通過直接調整電荷輸入的方法，無法在短時間內進行通斷的調節，也無法大規模得按照預先設定的通斷狀態進行高精度和可重復性的通斷狀態。

發明內容

本發明的目的在于提供一種按照所需要求進行連續快速噴射或停止控制以噴射出所需圖形且達到實現預設的精細圖形噴制的自動化控制靜電噴射快速通斷系統及其控制方法。

本發明就旨在提出一種具有實用性、易于可控性、能夠在工業化生產上大規模實用的靜電噴射通斷控制系統。一種自動化控制快速通斷的靜電噴射系統，其特征在于：包括移動平臺及平臺上的噴射基底、電荷產生和注入裝置、分壓及電路保護電阻、液體存儲和輸送裝置、靜電噴射噴頭、高壓三極管、高壓三極管驅動板、分壓電阻、通斷模式控制電路板、上位機控制器和移動平臺控制器；移動平臺控制器的輸出端與移動平臺及平臺上的噴射基底的信號輸入端相連提供移動控制信號；電荷產生和注入裝置的接地端與移動平臺及平臺上的噴射基底相連；電荷產生和注入裝置的另一端與分壓及電路保護電阻的第一端相連；分壓及電路保護電阻的第二端連接到高壓三極管的集電極以及靜電噴射噴頭；高壓三極管的發射極與分壓電阻的第一端相連；分壓電阻的第二端連接到電荷產生和注入裝置的接地端以及移動平臺及平臺上的噴射基底的接地端；高壓三極管的柵極和發射極與高壓三極管驅動板的輸出端相連接；高壓三極管驅動板的光纖輸入端與通斷模式控制電路板的光纖輸出端相連；通斷模式控制電路板的第一輸入端通過串口與上位機控制器的輸出端連接；同時移動平臺控制器的輸出端與通斷模式控制電路板的第二輸入端相連提供聯動模式所需信號；液體存儲和輸送裝置給靜電噴射噴頭提供所需要噴射的液體; 通斷模式控制電路板包含一個單片機，一個232串口，一個穩壓電路、一個放大電路和一個電壓讀取接口；232串口與上位機控制器的串口相連，單片機IO口連接一個穩壓電路連接到一個放大電路用并通過光纖接口與高壓三極管驅動板的光纖接口相連，一個電壓讀取接口的一端與移動平臺控制器的電壓輸出接口相連，另一端與單片機的IO相連。所述自動化控制快速通斷的靜電噴射系統的控制方法，其特征在于：通過控制高壓三極管的通斷狀態，與分壓電阻的配合，控制加載在靜電噴射系統噴頭的電壓大小；其中當高壓三極管處于斷路狀態時，高壓三極管的內阻為一個較大的阻值，與分壓電阻配合后，加載在靜電噴射噴頭上的為一個相對較高的電壓值，使得噴射系統達到能夠噴出射流的閾值；其中當高壓三極管處于通路狀態時，高壓三極管的內阻為一個較小的阻值，與電阻電路配合后，加載在靜電噴射噴頭上的為一個相對較低的電壓值，使得噴射系統不能夠達到能夠噴射出射流的閾值。