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高分辨率电流体动力喷墨打印系统及工作原理

时间:2023-10-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:图4.1所示为高分辨率电流体动力喷墨打印系统示意图。在喷射过程中,电荷不断从喷嘴处流失,使得静电应力减小,毛细管喷嘴在自身压力作用下,液滴恢复为半球形。虽然系统普遍使用直流电,但电荷的积累、锥形液滴的形成、喷射、液滴形状恢复等循环过程,都是以脉冲形式进行的。电压系统和打印平台的运动相结合,共同构成了电流体喷墨打印系统。

高分辨率电流体动力喷墨打印系统及工作原理

图4.1所示为高分辨率电流体动力喷墨打印系统示意图喷嘴与腔体之间通过毛细管相接,注射泵或气动压力调节器负责将腔体中的墨水提供给喷嘴,形成一个悬挂式墨水弯液面。毛细管喷嘴外包覆一层薄金属层作为电极应用于电场。印制基板安装在可以移动的导电板上,距离喷嘴下方约100μm。在电场作用下,喷墨开始时,导电板要接地。喷嘴内径范围为300nm~30μm,这些直径可以扩展到比商业用热或压电喷墨打印机更小的尺寸,甚至是纳米尺寸的液滴,有利于电场的集中。另外,从尖锐喷嘴头的集中电场所产生的低电压和电场分布相结合,可以将放置在基板上液滴的横向移动最小化。

在电场作用下,移动电荷在喷嘴口的半球形液滴上聚集,相同极性电荷间的排斥力促使液体表面产生静电力,使液滴形状从半球形变为锥形(泰勒锥形),如图4.2所示[14,15]。在一定电场强度下,静电应力超过液体表面张力,极细的液柱从锥形顶点喷向印制基板[15]。在喷射过程中,电荷不断从喷嘴处流失,使得静电应力减小,毛细管喷嘴在自身压力作用下,液滴恢复为半球形(见图4.3)。虽然系统普遍使用直流电,但电荷的积累、锥形液滴的形成、喷射、液滴形状恢复等循环过程,都是以脉冲形式进行的。电压系统和打印平台的运动相结合,共同构成了电流体喷墨打印系统。

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图4.1 高分辨率电流体动力喷墨打印系统示意图

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图4.2 随电场增加液滴形状变化示意图

(引自参考文献[14]。Mishra et al.(2010),J.Micromech.Microeng.,20(9),095026,Copyright IOP Publishing Group)

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图4.3 电流体动力喷墨时液滴锥形随时间的变化及打印点效果图像

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