[发明专利]静电喷射喷头阵列的电场分布控制装置、方法、设备及计算机存储介质

说明书

本发明提出一种静电喷射喷头阵列的电场分布控制装置、方法、设备及计算机存储介质，该装置包括移动平台及平台上的喷射基底、高压直流电源、射流观察成像系统、液体存储和输送装置、静电喷射喷头阵列、电场分布调节金属环和调节环外加高压电源。本发明利用高度、位置、形状可以调节的电场分布调节金属环来调节得到所需要得到的电场分布，一般是使得每个喷头周围的电场分布都基本均匀一致，从而得到高度一致的多路阵列的静电喷射，尤其是可以控制边缘喷头的喷射射流的方向使之克服中间喷头电场和射流的排斥力得到垂直向下的静电喷射。本发明控制系统具有实用性高、控制精准、简单易行的优点，在工业化生产中具有很大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及静电喷射技术领域，具体涉及静电喷射喷头阵列的电场分布控制装置、方法、设备及计算机存储介质。

背景技术

静电喷射本质上是利用静电力控制液体的聚集或者弥散从而产生带有静电的液柱（称为射流）或者细小液滴的技术。静电喷射的物理原理已经在20世纪60年代由G.Taylor和J.R.Melcher等人提出的泄漏介质模型得到解释，其利用静电场诱导液体产生变形形成泰勒锥，进而得到细小的射流或液滴（其直径比喷口直径小一到两个数量级）。静电喷射技术设备简单、制造成本低，常温、常压下可在多种基底上实现微纳结构的快速、高精度制造，更能满足柔性电子器件的大批量连续生产要求。静电喷射技术以其独特的优点，已经在众多领域显示出了巨大的发展潜力和市场前景。

要实现大批量生产，单个喷头的效率往往是不够的，要求使用多个喷头组成静电喷射喷头阵列。通常要求这些喷头工作在完全相同的条件下，使用同一个高压电源供电，其液体流量等也尽量控制到一样，以得到尽量相同的均匀的射流或液滴。

但是，因为各个喷头所喷出的射流带同种电荷，所以同性相斥原理会使得阵列边缘处的喷头所产生的射流向外围偏转，而不再垂直向下指向基底，而且其液体弥散程度也会较阵列中心处的喷头有较大差异。这对于很多应用比如静电印刷是必须加以克服和避免的。

发明内容

发明目的：提供一种具有实用性、易于控制的、能够在工业化生产上大规模实用的静电喷射阵列电场分布稳定控制装置及控制方法，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：静电喷射喷头阵列的电场分布控制装置，包括移动平台及平台上的喷射基底、高压直流电源、射流观察成像系统、液体存储和输送装置、静电喷射喷头阵列、电场分布调节金属环和调节环外加高压电源。

移动平台及平台上的喷射基底提供基底和喷头的可编程相对运动使得喷头喷出的液体沉积在基底上并生成相应的图形；高压直流电源的接地端与移动平台及平台上的喷射基底相连；高压直流电源的高压端与静电喷射喷头阵列中的每个喷头相连，同时液体存储和输送装置给静电喷射喷头阵列提供静电喷射用的液体；电场分布调节环围绕静电喷射喷头阵列的各个喷头放置，带有高度调节装置，可以自由调节其相对于喷头开口处的高度，调节环和调节环外加高压电源的高压端相连，调节环外加高压电源和高压直流电源共地。

在进一步的实施例中，通过调节电场分布调节环的高度、在水平面上相对各个喷头的位置以及所加的电压，来调节各个喷头的喷射角度和液体弥散。

在进一步的实施例中，电场分布调节环上所加的电压可以独立于静电喷射电压而调节；电场分布调节环的高度可以自由调节，可以和喷头开口平面处于同一高度，也可以略高或者略低。

在进一步的实施例中，电场分布调节环可以环绕整个喷头阵列的外围，主要限制外围喷头的喷射角度和液体弥散；也可以环绕每个喷头，对每个喷头进行独立调节。

在进一步的实施例中，电场分布调节环的形状由多节链条所组成，每节链条可以在环平面内自由转动；在使用时可以通过调节各节环的转动角度改变调节环相对于各个喷头的位置，从而方便地调节各个喷头所喷出的射流的角度和其液体弥散的程度；根据实际需要，也可以设计该电场分布调节环的各节链条可以进行三维相对转动。