【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于喷墨打印，更具体地，涉及一种控制电极上置的可寻址阵列化电流体喷射控制装置及方法。
技术介绍
1、喷墨打印作为一种无掩模、增材制造技术，具有材料利用率高、成本低的特点，在很多工业制造领域都有较好的应用前景，如印刷显示、柔性电子等。目前压电/热泡等传统喷印技术，主要以压电喷印和热泡喷印为代表，使用挤压力为驱动力，通过压电陶瓷振动或热气泡的膨胀挤压，将液滴从喷孔挤出。使用挤压力作为驱动力，使得喷印对墨水粘度十分敏感，并且挤压出的墨滴一般大于喷孔的直径，存在打印分辨率低(>20μm)、墨水黏度范围窄(1-20cp)等不足，难以满足多种材料和更高分辨率的喷印需求。电流体喷印在喷嘴和基材之间施加高电压，利用电场力克服表面张力，将墨水“拉”出喷嘴，产生细小液滴。电流体喷印具有超高的分辨率、广泛的墨水(1～10000cp)兼容性和多种喷射模式，具有广阔的应用前景。
2、阵列化电流体喷头是实现电流体喷墨打印工业化的关键。目前，阵列化电流体喷头的独立可控喷射都是通过下置电极实现的，但由于喷嘴的不对称性，多个喷嘴和基板之间的电场会产生畸变，射流易偏斜到外接的电极环上，使喷孔故障，同时也给打印头的组装、清洗和维护带来了困难。
3、专利cn201410289239.5提出了喷头独立可控打印的实现方法，但需要在喷孔下方外加提取电极，墨液易偏斜至提取电极上，使喷头损坏。专利cn202111078207.7提出了一种独立可控打印的电流体喷头，但对溶液的电导率有较大的限制。
技术实现思路b>
1、针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种控制电极上置的可寻址阵列化电流体喷射控制装置及方法，通过使用上置控制电极的方式对喷嘴尖端的电场进行调控，通过控制电极电压的变化改变弯液面尖端电场力，进而控制各个喷孔的独立可控喷射。
2、为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种控制电极上置的可寻址阵列化电流体喷射控制装置，包括：墨盒、喷孔板、控制电极、喷嘴阵列和高压模块；
3、所述墨盒用于储存墨液；所述喷孔板为带通孔的平板且设置于所述墨盒底部，所述通孔用于引导墨液流入所述喷嘴；
4、所述喷孔板下表面制有控制电极以及喷嘴阵列，所述通孔与控制电极、喷嘴一一对应；
5、所述高压模块包括三个高压电源以及多路高压开关；第一高压电源与墨盒连接，用于给所有喷嘴施加工作电压；第二高压电源或第三高压电源通过高压开关与控制电极连接，用于给控制电极施加相应的电压，以对喷嘴尖端弯液面受到的电场强度进行控制，其中，第二高压电源和第三高压电源施加给控制电极的电压不同。
6、进一步地，所述控制电极和喷孔板之间还有一层绝缘基层，且所述绝缘基层的厚度越大，控制电极和喷嘴尖端之间的竖向距离越小，所述控制电极上施加的电压对喷嘴尖端弯液面受到的电场强度的影响越大。
7、进一步地，所述控制电极下方设置有绝缘保护层，以避免喷嘴尖端溶液和控制电极之间导通。
8、进一步地，所述控制电极通过蒸镀或溅射工艺制备于所述喷孔板下表面。
9、进一步地，所述喷嘴为凸台结构，且各喷嘴的中心与各所述通孔的中心共线。
10、为实现上述目的，第二方面，本专利技术提供了一种采用第一方面所述的控制电极上置的可寻址阵列化电流体喷射控制装置实现的喷射控制方法，包括以下步骤：
11、在非工作状态时，通过所述第一高压电源向所有喷嘴施加相同的工作电压u0，使喷嘴尖端弯液面受到的电场力小于表面张力，此时所有喷嘴不喷射；
12、在工作状态时，通过所述第二高压电源向点火喷嘴对应的控制电极施加电压u2，使点火喷嘴尖端弯液面受到的电场力大于表面张力，从而发生喷射；通过所述第三高压电源向非点火喷嘴对应的控制电极施加电压u1，使非点火喷嘴尖端弯液面受到的电场力小于表面张力，从而不发生喷射，且削弱点火/非点火喷嘴之间的电场串扰，防止喷射射流因电场串扰而倾斜；
13、其中，所述工作电压u0小于喷嘴开启电压，u1>u2。
14、为实现上述目的，第三方面，本专利技术提供了另一种采用第一方面所述的控制电极上置的可寻址阵列化电流体喷射控制装置实现的喷射控制方法，包括以下步骤：
15、在非工作状态时，通过所述第一高压电源向所有喷嘴施加相同的工作电压u0，使喷嘴尖端弯液面受到的电场力大于表面张力，此时所有喷嘴喷射；
16、在工作状态时，通过所述第三高压电源向非点火喷嘴对应的控制电极施加电压u1，使非点火喷嘴尖端弯液面受到的电场力小于表面张力，从而不发生喷射；通过所述第二高压电源向点火喷嘴对应的控制电极施加电压u2，使点火喷嘴尖端弯液面受到的电场力大于表面张力，从而发生喷射，且削弱点火/非点火喷嘴之间的电场串扰，防止喷射射流因电场串扰而倾斜；
17、其中，所述工作电压u0大于喷嘴开启电压，u1>u2。
18、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
19、本专利技术通过使用上置电极控制喷嘴附近的电场分布，对喷嘴尖端的弯液面受到的电场强度进行控制，实现电场力与表面张力之间的调节，进而控制各个喷孔的独立喷射，具有稳定性好、可靠性高、便于维护的优点。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种控制电极上置的可寻址阵列化电流体喷射控制装置，其特征在于，包括：墨盒、喷孔板、控制电极、喷嘴阵列和高压模块；
2.根据权利要求1所述的控制电极上置的可寻址阵列化电流体喷射控制装置，其特征在于，所述控制电极和喷孔板之间还有一层绝缘基层，且所述绝缘基层的厚度越大，控制电极和喷嘴尖端之间的竖向距离越小，所述控制电极上施加的电压对喷嘴尖端弯液面受到的电场强度的影响越大。
3.根据权利要求1所述的控制电极上置的可寻址阵列化电流体喷射控制装置，其特征在于，所述控制电极下方设置有绝缘保护层，以避免喷嘴尖端溶液和控制电极之间导通。
4.根据权利要求1所述的控制电极上置的可寻址阵列化电流体喷射控制装置，其特征在于，所述控制电极通过蒸镀或溅射工艺制备于所述喷孔板下表面。
5.根据权利要求1所述的控制电极上置的可寻址阵列化电流体喷射控制装置，其特征在于，所述喷嘴为凸台结构，且各喷嘴的中心与各所述通孔的中心共线。
6.一种采用如权利要求1至5任一项所述的控制电极上置的可寻址阵列化电流体喷射控制装置实现的喷射控制方法，其特征在于，包括以下
7.一种采用如权利要求1至5任一项所述的控制电极上置的可寻址阵列化电流体喷射控制装置实现的喷射控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种控制电极上置的可寻址阵列化电流体喷射控制装置，其特征在于，包括：墨盒、喷孔板、控制电极、喷嘴阵列和高压模块；
2.根据权利要求1所述的控制电极上置的可寻址阵列化电流体喷射控制装置，其特征在于，所述控制电极和喷孔板之间还有一层绝缘基层，且所述绝缘基层的厚度越大，控制电极和喷嘴尖端之间的竖向距离越小，所述控制电极上施加的电压对喷嘴尖端弯液面受到的电场强度的影响越大。
3.根据权利要求1所述的控制电极上置的可寻址阵列化电流体喷射控制装置，其特征在于，所述控制电极下方设置有绝缘保护层，以避免喷嘴尖端溶液和控制电极之间导通。
4.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：段永青，尹周平，杨唯笠，王麒铭，孙朝阳，郭浩宇，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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