[發明專利]可抑制射流干擾的直列式電流體打印噴頭及打印方法

有效

• 申請號: 202011528480.0
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112644178B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 潘艷橋;鄭朋義;曾良才
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: B41J2/14
• 分類號: B41J2/14;B41J2/175;B41J3/54;B41J2/06
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡琳萍

本發明公開了一種可抑制射流干擾的直列式電流體打印噴頭及打印方法，包括可封閉的用于承納導電性打印溶液的墨盒，電壓輸入連接件與所述墨盒連接；位于墨盒下方對墨盒主體進行支撐的支撐主體；呈直線陣列固定在支撐主體上且在支撐主體下方形成錐射流的至少一個噴嘴組件；位于噴嘴組件下方間隔設置的接地基板，在基板和噴嘴組件末端之間懸置設置導引電極環。能夠避免多個噴嘴射流與射流之間易存在的靜電干擾，使得打印到基板上的圖案尺寸更小、精度更高，同時能夠顯著提高打印效率。

技術領域

本發明涉及電流體打印技術，更具體地，涉及一種可抑制射流干擾的直列式電流體打印噴頭及打印方法。

背景技術

自上世紀70年代開始，噴印技術逐漸進入人們視野并改變了出版打印方式。噴墨打印技術是一種無接觸、無需模板的直接制造技術。傳統噴墨打印可分為按需打印和連續打印，典型的按需噴印打印方式包括熱泡式噴印、壓電式噴印以及氣溶膠噴印。傳統噴印工藝以“推”的方式形成液滴，通常“推力”有限，一般無法兼容高粘性的聚合物溶液，難以實現高分辨率的打印。與傳統噴墨打印方式不同，電流體動力噴印借助電場力以“拉”的方式在基板上制備微納結構，相比于傳統噴墨打印有打印分辨率更高、打印的尺寸一般小于噴嘴尺寸、打印溶液的范圍廣、不易堵塞噴嘴等優點，能運用于諸多領域。

電流體噴印技術利用電流體動力學機理，噴嘴末端液滴在電場力的作用下可形成彎月面，當尖端處局部電場力超過墨滴表面張力時，彎月面會逐漸變成泰勒錐形狀，進而噴射出射流進行噴印制造。

噴印頭作為電流體噴印系統的核心，對電流體噴印系統的工作性能有直接影響。其設計、制造以及噴射的控制被廣大學者和研究機構關注。直列式電流體噴頭相對于單噴嘴噴頭，能有效提升噴印效率。但由于多個噴嘴在打印的過程中，射流與射流之間易存在靜電干擾。如何有效的提升電流體打印效率的同時，還保證射流定位的準確性，是領域內的一個難題。目前，如何克服射流之間的干擾尚處于一個初級研究階段。中國專利201611126421提出一種氣流輔助的方法來改善定位性，該專利的優點是：1、噴頭集成有接地電極環，將原本施加在基板上的接地極集成到噴頭中，擴大了收集基板的可選擇范圍，提高了應用范圍及其靈活性，便于在曲面及絕緣基板上進行打印；2、采用氣流輔助的方式，利用氣流的約束力克服指向接地電極環的徑向分力，避免射流噴射到接地電極環上。但在實際應用中，該噴頭還存在以下不足：該發明針對于單噴嘴的打印頭，同時噴頭結構中輔助氣流從單側進入氣室，會引起錐射流周圍的氣流不均勻，影響射流打印的定位準確性。

中國專利2018115822806在針尖式噴嘴的正下方放置靜電透鏡，利用靜電透鏡的靜電聚焦作用，進而使得通過針尖的溶液實現精確噴射。其不足之處在于，靜電透鏡與基地均接地，射流在飛行的過程中易產生衛星液滴，并飛至靜電透鏡上。在聚集到一定程度之后，再一次影響空間的電場分布，最終易導致射流偏斜問題，影響打印定位精度。

發明內容

針對上述現有技術中打印噴頭存在的缺陷，本發明要解決的技術問題是提供一種可抑制射流干擾的直列式電流體打印噴頭及打印方法，能夠避免多個噴嘴射流與射流之間易存在的靜電干擾，使得打印到基板上的圖案尺寸更小、精度更高，同時能夠顯著提高打印效率。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種可抑制射流干擾的直列式電流體打印噴頭，其特征在于包括：

可封閉的用于承納導電性打印溶液的墨盒，電壓輸入連接件（700）與所述墨盒連接；所述墨盒包括可扣合地連接的墨盒頂蓋（100）和墨盒主體（200）；

位于墨盒下方對墨盒主體（200）進行支撐的支撐主體（300）；

呈直線陣列式固定于支撐主體（300）上且在支撐主體300下方形成錐射流的至少一個噴嘴組件（400）；

位于噴嘴組件（400）下方間隔設置的接地基板（600），在基板（600）和噴嘴組件（400）末端之間懸置設置導引電極環（500）。