一种场间电磁屏蔽的阵列化电流体喷头-k8凯发

本发明属于喷墨打印领域，更具体地，涉及一种场间电磁屏蔽的阵列化电流体喷头。

背景技术：

1、电流体喷印技术，采用电场诱导的方式使功能墨水从喷孔中喷射至基底上形成图案化的功能结构。不同于传统喷印从喷孔中“推”出墨滴，电流体喷印技术从原理上采用“拉”的方法，利用电场作用将墨水从喷孔中拉出，使其具有分辨率高(＜0.2μm)、墨水黏度适应范围广(1～10000cps)、可自定义高精度图案化喷印等优势，从而在柔性电子制造乃至生物制造领域都有广泛应用。

2、因为目前电流体喷头频率和集成度的限制，电流体喷印技术仍然集中于实验室中，为了让电流体喷印技术真正走向生产车间，阵列化电流体喷头应运而生。但是现阶段的阵列化电流体喷头存在电场串扰严重的问题，使得阵列化喷头需要依靠增加喷孔间距以减小电场串扰，但这极大限制了阵列化喷头的集成密度，降低了生产效率。

3、中国专利申请cn113478973a提出了一种抑制射流倾斜的阵列化电流体喷头控制方法，但该方法只能实现喷孔之间间隔一个喷孔的情况下的射流倾斜抑制，并没有明显提升阵列化喷头的集成密度，同时生产效率也有限。中国专利申请cn112644178a提出了一种采用辅助喷嘴的抑制射流干扰的直列式电流体打印喷头，但是该喷头必须限制最外侧喷嘴停止喷印，降低了喷印效率，而且没有抑制中间喷嘴之间的电场串扰，使得该喷头在独立可控喷印时串扰加剧。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种场间电磁屏蔽的阵列化电流体喷头，其目的在于有效减少阵列化电流体喷孔之间的电场串扰，以提高阵列化喷头的集成密度和生产效率。

2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种场间电磁屏蔽的阵列化电流体喷头，包括：顺序连接设置的墨盒、微流道模块和集成喷嘴模块；

3、所述集成喷嘴模块包括多个喷嘴以及在每相邻两个喷嘴之间所设置的可接地屏蔽电极，每个喷嘴包括：顺序同轴设置的墨液流道和诱导通道，以及设置在诱导通道位于其轴向上的上部、下部的高压电极和低压电极；

4、所述墨盒中的墨液流经所述微流道模块到达每个喷嘴上的诱导通道时，每个喷嘴上的高压电极和低压电极在对应诱导通道内会激发诱导电场，促使诱导通道内喷射行为的发生，该喷嘴相邻屏蔽电极在接地后，能够抑制该喷嘴和其他喷嘴间的电场串扰；其中，所述低压电极接地，且每个屏蔽电极的高度以及与其相邻喷嘴的间距满足：其一侧喷嘴的高压电极所生成的电场不会作用于另一侧喷嘴的诱导通道内的墨液和已喷射出的墨滴。

5、进一步，所述屏蔽电极是通过以下方式设置得到：

6、在每个喷嘴上设置与该喷嘴上的墨液流道和诱导通道同轴的且半径相对最大的圆柱空腔；

7、在所述圆柱空腔内壁上设置电极材料，构成所述屏蔽电极。

8、进一步，所述集成喷嘴模块的墨液所喷出的一面设置有与各屏蔽电极电连接的薄膜导线和接地排针，所述接地排针通过薄膜导线实现对各屏蔽电极的接地控制。

9、进一步，所述屏蔽电极的最小高度为：

10、

11、式中，h屏蔽表示屏蔽电极的最小高度，δx表示屏蔽电极与其对应喷嘴对称轴的间距，d表示相邻两个喷嘴的间距，d表示所述墨液流道最大内径处的内径，l表示所述集成喷嘴模块在所述墨液流道对称轴方向上的厚度，l诱表示诱导通道长度；

12、同时，所述屏蔽电极与其相邻喷嘴对称轴的间距满足：

13、

14、式中，h打印表示集成喷嘴模块下表面与基板的间距。

15、进一步，所述低压电极与其相邻屏蔽电极电连接。

16、进一步，所述微流道模块的与所述墨盒连接的一面设置有微流槽，与所述集成喷嘴模块连接的一面设置有控制电极以及与之电连接的多个凸台电极；

17、所述微流槽的槽形呈树状结构，各树状分支截面积由微流道模块的两端向中心逐渐减小，且各分支内流道呈圆弧形，以用于提升分流的均匀性，另外，最细的数条分支中心均有一通孔，该通孔对称轴与对应凸台电极的对称轴重合且贯通整个微流道模块；所述控制电极用于通过各凸台电极以向所述集成喷嘴模块中对应的各高压电极供电。

18、进一步，所述集成喷嘴模块中的各墨液流道包括顺序同轴连接的喷孔流量入口和喷孔流道，所述喷孔流量入口内径大于所述喷孔流道内径，各凸台电极与对应喷孔流量入口同轴过盈配合相嵌，且在二者之间设置有密封件。

19、进一步，所述控制电极由与凸台电极数量相同的数个互相平行的直线型电极组成，所述微流道模块上还设置有高压排针阵列，其与所述控制电极中各电极一一对应接通。

20、进一步，所述墨盒中的储墨空腔内部所有棱边均通过圆角过渡。

21、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：

22、(1)本发明在喷头的集成喷嘴模块中每相邻两个喷嘴之间设置可接地屏蔽电极，且在每个喷嘴的墨液流道下游还设置诱导通道，在诱导通道位于其轴向上的上部、下部还设置有高压电极和低压电极，以在每个喷嘴上的高压电极和低压电极在对应诱导通道内会激发诱导电场，促使诱导通道内喷射行为的发生，此时该喷嘴相邻屏蔽电极在接地后能够抑制该喷嘴对其它喷嘴喷射行为的电场串扰；其中每个屏蔽电极的高度以及与其相邻喷嘴的间距满足：其一侧喷嘴的高压电极所生成的电场不会作用于另一侧喷嘴的诱导通道内的墨液和已喷射出的墨滴，低压电极接地。本发明通过引入高压电极和低压电极，低压电极接地，将大部分电场限制在低压电极以上，而后通过引入屏蔽电极，将低压电极以上的电场进一步限制在屏蔽电极与高压电极之间，低压电极和屏蔽电极一同构成一种类似法拉第笼的包覆式结构，从而达到将电场约束在低压电极和屏蔽电极之间的目的，有效达成场间电磁屏蔽的效果，使得即使在喷孔间距很近、喷头集成密度很高的情况下，喷孔之间的电场串扰也维持在很低的水平。因此，本发明能够取得提高喷头集成密度，降低喷孔间电场串扰的有益效果。

23、(2)本发明提出了屏蔽电极长度以及其与相邻喷嘴间距的设计准则，抑制了喷嘴间的电场串扰，保证了有效的屏蔽作用。

24、(3)本发明提出低压电极为接地电极，与其相邻屏蔽电极电连接，能一体化实现低压电极和屏蔽电极的制作。

25、(4)本发明提出的微流道模块中的微流槽槽形呈树状结构，各树状分支截面积由微流道模块的两端向中心逐渐减小且在分流位置设置了弧形结构，提高了流道内墨液流速的稳定性和墨液分流的均匀性。

26、(5)本发明提出的控制电极由与凸台电极数量相同的数个互相平行的直线型电极组成，微流道模块上还设置有高压排针阵列，其与控制电极中各电极一一对应接通，能够实现集成化管理。

技术特征：

1.一种场间电磁屏蔽的阵列化电流体喷头，其特征在于，包括：顺序连接设置的墨盒、微流道模块和集成喷嘴模块；

2.根据权利要求1所述的阵列化电流体喷头，其特征在于，所述屏蔽电极是通过以下方式设置得到：

3.根据权利要求1或2所述的阵列化电流体喷头，其特征在于，所述集成喷嘴模块的墨液所喷出的一面设置有与各屏蔽电极电连接的薄膜导线和接地排针，所述接地排针通过薄膜导线实现对各屏蔽电极的接地控制。

4.根据权利要求1所述的阵列化电流体喷头，其特征在于，所述屏蔽电极的最小高度为：

5.根据权利要求1所述的阵列化电流体喷头，其特征在于，所述低压电极与其相邻屏蔽电极电连接。

6.根据权利要求1所述的阵列化电流体喷头，其特征在于，所述微流道模块的与所述墨盒连接的一面设置有微流槽，与所述集成喷嘴模块连接的一面设置有控制电极以及与之电连接的多个凸台电极；

7.根据权利要求6所述的阵列化电流体喷头，其特征在于，所述集成喷嘴模块中的各墨液流道包括顺序同轴连接的喷孔流量入口和喷孔流道，所述喷孔流量入口内径大于所述喷孔流道内径，各凸台电极与对应喷孔流量入口同轴过盈配合相嵌，且在二者之间设置有密封件。

8.根据权利要求6所述的阵列化电流体喷头，其特征在于，所述控制电极由与凸台电极数量相同的数个互相平行的直线型电极组成，所述微流道模块上还设置有高压排针阵列，其与所述控制电极中各电极一一对应电接通。

9.根据权利要求1所述的阵列化电流体喷头，其特征在于，所述墨盒中的储墨空腔内部所有棱边均通过圆角过渡。

技术总结
本发明属于喷墨打印领域，具体涉及一种场间电磁屏蔽的阵列化电流体喷头，包括：顺序连接的墨盒、微流道模块和集成喷嘴模块；集成喷嘴模块包括多个喷嘴以及在每相邻两个喷嘴之间所设置的可接地屏蔽电极，每个喷嘴包括诱导通道以及设置在诱导通道位于其轴向上下部的高低压电极；每个喷嘴上的高低压电极在对应诱导通道内会激发诱导电场，促使喷射行为的发生，该喷嘴相邻屏蔽电极在接地后抑制该喷嘴和其他喷嘴间的电场串扰；每个屏蔽电极的高度以及与其相邻喷嘴间距满足其一侧喷嘴的高压电极所生成的电场不会作用于另一侧喷嘴内的墨液和已喷射墨滴，低压电极接地。本发明有效减少电流体喷孔之间的电场串扰，提高阵列化喷头集成密度和生产效率。

技术研发人员：陈建魁,汪国振,陈伟,尹周平
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8