[發(fā)明專利]一種抑制射流傾斜的陣列化電流體噴印控制方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110609528.9
• 申請(qǐng)日: 2021-06-01
• 公開（公告）號(hào): CN113478973B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段永青;黃永安;魏萊;邵志龍;肖晶晶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B41J2/095
• 分類號(hào): B41J2/095
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 孔娜;尚威

本發(fā)明屬于噴墨打印技術(shù)領(lǐng)域，并具體公開了一種抑制射流傾斜的陣列化電流體噴印控制方法及裝置，其包括如下步驟：給點(diǎn)火噴嘴施加工作電壓，使該點(diǎn)火噴嘴發(fā)生噴射，同時(shí)給點(diǎn)火噴嘴相鄰的非點(diǎn)火噴嘴施加調(diào)控電壓，使該非點(diǎn)火噴嘴不噴射，并能對(duì)點(diǎn)火噴嘴噴射處的電場(chǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而抑制射流傾斜。本發(fā)明可以解決目前陣列化電流體噴印噴頭的獨(dú)立噴射控制需求，通過高低壓電場(chǎng)調(diào)控、噴嘴三態(tài)切換和間隔點(diǎn)火時(shí)序控制的方法，有效減少了噴射時(shí)的射流傾斜現(xiàn)象，同時(shí)為陣列化電流體噴印噴頭的自動(dòng)化控制和圖案化打印打下了基礎(chǔ)，且裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、同步性高、可靠性強(qiáng)且便于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于噴墨打印技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種抑制射流傾斜的陣列化電流體噴印控制方法及裝置。

背景技術(shù)

噴墨打印技術(shù)作為一種無接觸、無需模板的增材制造工藝，具有良好的制造靈活性，是印刷電子產(chǎn)品制造的主流方法之一，在以印刷電子為基礎(chǔ)的智能化產(chǎn)品領(lǐng)域如薄膜傳感器、柔性顯示和智能標(biāo)簽中得到了廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)噴墨打印采用“推”的方式將溶液從噴孔擠出沉積到基板形成圖案，一般適宜的粘度為5～20mPa·s，噴射液滴的直徑比噴孔大，一般為30～100μm。電流體噴印借助電場(chǎng)力以“拉”的方式將溶液從彎月面拖拽至基板形成圖案，粘度范圍廣，為1～10000mPa·s，具有噴印液滴直徑一般比噴嘴小的優(yōu)勢(shì)，最小分辨率可達(dá)0.2μm。

電流體噴墨打印噴頭是實(shí)現(xiàn)電流體噴墨打印的關(guān)鍵。金屬針管、毛細(xì)玻璃針管等均可用作電流體噴墨打印噴頭，但這些噴頭難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、高密度的集成，無法實(shí)現(xiàn)高效率、高精度的電流體噴墨打印，無法滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。為克服單噴嘴逐點(diǎn)打印存在的低效問題，有關(guān)陣列化電流體噴印噴嘴的研究相繼展開，目前已經(jīng)在多噴嘴獨(dú)立可控噴射方法和高精度噴嘴陣列的設(shè)計(jì)制備上取得了相關(guān)進(jìn)展，但缺乏完整的噴頭驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，在噴嘴數(shù)目較多時(shí)，無法對(duì)各個(gè)噴嘴電極的電壓實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的控制，同時(shí)陣列化噴頭尚未有成熟的控制策略與完整的控制系統(tǒng)，無法滿足自動(dòng)化控制的需求。

目前主流的陣列化電流體噴印噴頭的獨(dú)立控制方法包括引入控制電極和液體直接加電兩種，其中引入控制電極能夠調(diào)節(jié)噴嘴與基板之間的電勢(shì)差，對(duì)噴射進(jìn)行有效的控制，但射流容易在控制電極層積累，造成導(dǎo)通且難以擦拭；液體直接加電的方式是將噴嘴中的溶液與高壓直接相連，使得點(diǎn)火噴嘴能因高壓產(chǎn)生足夠大場(chǎng)強(qiáng)而發(fā)生噴射，但非點(diǎn)火噴嘴則不作處理，這使其非常容易因?yàn)殡妶?chǎng)串?dāng)_而引起誤噴射，同時(shí)相鄰的非點(diǎn)火噴嘴和點(diǎn)火噴嘴會(huì)之間會(huì)形成一個(gè)橫向電場(chǎng)，而基板和點(diǎn)火噴嘴之間也存在一個(gè)垂直電場(chǎng)，兩者疊加會(huì)產(chǎn)生一個(gè)斜向的電場(chǎng)力，會(huì)產(chǎn)生射流傾斜現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種抑制射流傾斜的陣列化電流體噴印控制方法及裝置，其目的在于，解決目前陣列化電流體噴印噴頭獨(dú)立控制中容易出現(xiàn)射流傾斜現(xiàn)象，以及缺乏成熟控制策略和控制系統(tǒng)的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一方面，提出了一種抑制射流傾斜的陣列化電流體噴印控制方法，包括如下步驟：

給點(diǎn)火噴嘴施加工作電壓，使該點(diǎn)火噴嘴發(fā)生噴射，同時(shí)給點(diǎn)火噴嘴相鄰的非點(diǎn)火噴嘴施加調(diào)控電壓，使該非點(diǎn)火噴嘴不噴射，并能對(duì)點(diǎn)火噴嘴噴射處的電場(chǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而抑制射流傾斜。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述工作電壓為噴嘴開啟電壓的1～1.2倍，所述調(diào)控電壓為噴嘴開啟電壓的1/2～2/3。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述工作電壓由信號(hào)發(fā)生器和高壓放大器提供，信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生電壓信號(hào)后，由高壓放大器進(jìn)行放大，進(jìn)而為點(diǎn)火噴嘴提供工作電壓。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述調(diào)控電壓由高壓直流源提供。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的，對(duì)于不與點(diǎn)火噴嘴相鄰的非工作工況噴嘴以及異常不使用的噴嘴，不施加電壓，使其保持懸空狀態(tài)。

按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于實(shí)現(xiàn)上述方法的抑制射流傾斜的陣列化電流體噴印裝置，包括多個(gè)噴嘴、電壓源、高壓開關(guān)陣列以及驅(qū)動(dòng)模塊，其中：