[发明专利]一种抑制射流倾斜的阵列化电流体喷印控制方法及装置

说明书

本发明属于喷墨打印技术领域，并具体公开了一种抑制射流倾斜的阵列化电流体喷印控制方法及装置，其包括如下步骤：给点火喷嘴施加工作电压，使该点火喷嘴发生喷射，同时给点火喷嘴相邻的非点火喷嘴施加调控电压，使该非点火喷嘴不喷射，并能对点火喷嘴喷射处的电场进行调节，从而抑制射流倾斜。本发明可以解决目前阵列化电流体喷印喷头的独立喷射控制需求，通过高低压电场调控、喷嘴三态切换和间隔点火时序控制的方法，有效减少了喷射时的射流倾斜现象，同时为阵列化电流体喷印喷头的自动化控制和图案化打印打下了基础，且装置具有结构简单、同步性高、可靠性强且便于扩展等优点。

技术领域

本发明属于喷墨打印技术领域，更具体地，涉及一种抑制射流倾斜的阵列化电流体喷印控制方法及装置。

背景技术

喷墨打印技术作为一种无接触、无需模板的增材制造工艺，具有良好的制造灵活性，是印刷电子产品制造的主流方法之一，在以印刷电子为基础的智能化产品领域如薄膜传感器、柔性显示和智能标签中得到了广泛应用。传统喷墨打印采用“推”的方式将溶液从喷孔挤出沉积到基板形成图案，一般适宜的粘度为5～20mPa·s，喷射液滴的直径比喷孔大，一般为30～100μm。电流体喷印借助电场力以“拉”的方式将溶液从弯月面拖拽至基板形成图案，粘度范围广，为1～10000mPa·s，具有喷印液滴直径一般比喷嘴小的优势，最小分辨率可达0.2μm。

电流体喷墨打印喷头是实现电流体喷墨打印的关键。金属针管、毛细玻璃针管等均可用作电流体喷墨打印喷头，但这些喷头难以实现大规模、高密度的集成，无法实现高效率、高精度的电流体喷墨打印，无法满足工业生产的需要。为克服单喷嘴逐点打印存在的低效问题，有关阵列化电流体喷印喷嘴的研究相继展开，目前已经在多喷嘴独立可控喷射方法和高精度喷嘴阵列的设计制备上取得了相关进展，但缺乏完整的喷头驱动结构，在喷嘴数目较多时，无法对各个喷嘴电极的电压实现独立的控制，同时阵列化喷头尚未有成熟的控制策略与完整的控制系统，无法满足自动化控制的需求。

目前主流的阵列化电流体喷印喷头的独立控制方法包括引入控制电极和液体直接加电两种，其中引入控制电极能够调节喷嘴与基板之间的电势差，对喷射进行有效的控制，但射流容易在控制电极层积累，造成导通且难以擦拭；液体直接加电的方式是将喷嘴中的溶液与高压直接相连，使得点火喷嘴能因高压产生足够大场强而发生喷射，但非点火喷嘴则不作处理，这使其非常容易因为电场串扰而引起误喷射，同时相邻的非点火喷嘴和点火喷嘴会之间会形成一个横向电场，而基板和点火喷嘴之间也存在一个垂直电场，两者叠加会产生一个斜向的电场力，会产生射流倾斜现象。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种抑制射流倾斜的阵列化电流体喷印控制方法及装置，其目的在于，解决目前阵列化电流体喷印喷头独立控制中容易出现射流倾斜现象，以及缺乏成熟控制策略和控制系统的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一方面，提出了一种抑制射流倾斜的阵列化电流体喷印控制方法，包括如下步骤：

给点火喷嘴施加工作电压，使该点火喷嘴发生喷射，同时给点火喷嘴相邻的非点火喷嘴施加调控电压，使该非点火喷嘴不喷射，并能对点火喷嘴喷射处的电场进行调节，从而抑制射流倾斜。

作为进一步优选的，所述工作电压为喷嘴开启电压的1～1.2倍，所述调控电压为喷嘴开启电压的1/2～2/3。

作为进一步优选的，所述工作电压由信号发生器和高压放大器提供，信号发生器产生电压信号后，由高压放大器进行放大，进而为点火喷嘴提供工作电压。

作为进一步优选的，所述调控电压由高压直流源提供。

作为进一步优选的，对于不与点火喷嘴相邻的非工作工况喷嘴以及异常不使用的喷嘴，不施加电压，使其保持悬空状态。

按照本发明的另一方面，提供了一种用于实现上述方法的抑制射流倾斜的阵列化电流体喷印装置，包括多个喷嘴、电压源、高压开关阵列以及驱动模块，其中：