[发明专利]一种用于电流体喷印的压电式集成喷头

说明书

本发明涉及电流体动力喷印设备领域，具体涉及一种用于电流体喷印的压电式集成喷头，包括外部支架、压电结构、喷头、下电极支撑环和下电极环，压电结构位于喷头上方，喷头上部设置有一上电极，喷头下方依次设置有下电极支撑环和下电极环，压电结构和上下电极通电后，在喷射头和下电极环之间形成电场，从而使溶液在喷射头处形成泰勒锥。本发明的压电式集成喷头克服了现有的电喷印设备不能满足高频喷射的缺陷，能够实现高频高分辨率的打印，将下电极集成到喷头端，使得整个喷印系统更加灵活，能够使用复杂形状的基板进行打印，还具有结构简单、制造成本低廉，适合大规模生产等优点。

技术领域

本发明涉及电流体动力喷印设备领域，具体涉及一种用于电流体喷印的压电式集成喷头，其能够实现高频，高分辨率打印，且能适用于曲面等不同形状的基板打印。

背景技术

电流体动力喷印是通过在喷头和基板之间施加高压电，形成强电场，将溶液从喷头拉出，可形成点喷，喷雾和纺丝等工艺。电流体动力喷印是通过泰勒锥进行喷射，泰勒锥的几何尺寸远小于喷头的尺寸，因此可以实现比传统喷墨打印更高的分辨率。

电流体动力喷印目前有两种工作模式，一种是在喷头和基板之间施加之流高压，形成连续式喷印，另一种是在喷头和基板之间施加方波，形成按需喷印(drop-on-demand)。其中按需喷印相较于连续喷印，具有液滴大小可控，在基板上沉积出的墨滴的精度和分辨率高，能够实现更好的定位，可靠性好。

现有的电喷印设备是通过在喷头和基板之间直接施加高压来进行喷印的，这样的方式有如下的缺点：

一是实现按需喷印需要交流电压，交流电压从零压上升至设定值需要一定的时间，达到稳定也需要一定的时间，从而就限制了可用于按需喷印的交流电压的频率，使得按需喷印无法在高频下实现高分辨率的喷印。

二是电喷印从喷嘴喷射出的是带电液滴，其体积小，从喷头飞行至基板的这段时间内容易受到外界电场的干扰，从而影响了定位精度。目前的电喷印设备喷头和基板之间处于开放的状态，无法实现墨滴的精度可控。

三是现有的电流体喷印设备所使用的基板为平面形的基板，在平面基板上施加电压可保证电场有良好的均匀性。而在曲面上施加电压，则电场不均匀，不可控。因此现有的电喷印设备无法满足在曲面或是其他复杂形状的基板上进行喷射。

由于存在上述缺陷和不足，本领域亟需做出进一步的完善和改进，设计一种集成喷头，使其能够在高频率下实现稳定、精确的液滴喷射，且能够实现在曲面或其他复杂形状的基板上进行喷射。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种新型的用于电流体喷印的压电式集成喷头，通过压电薄膜来控制喷印的频率，实现高频打印，在喷头下方集成下电极，将原本施加于基板上的电压施加于喷头下方的电极，在喷嘴和下电极之间施加一个和喷嘴出的电极极性相同的电场，来提高墨滴飞行时的定位性，将喷头和下电极之间的支撑做成空腔，便于飞溅至支撑壁上的卫星液滴往下滑动，支撑环上设有微流道，方便气流辅助用于通气将飞溅至支撑壁上的液滴冲走，喷头所需5个电极，将5个电极集成一处形成插口式，方便喷头电极的装拆，还具有结构简单、制造成本低廉，适合大规模生产等优点。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于电流体喷印的压电式集成喷头，其特征在于，包括外部支架、以及在外部支架内从上至下依次设置的压电结构、喷头、下电极支撑环和下电极环，

其中，所述外部支架上端开设有一供液口，底端开设有一出液口，所述压电结构位于外部支架的内部上端，所述压电结构包括从上至下依次设置的电极引脚、压电上电极、压电薄膜和压电下电极，所述压电结构下方还设置有振动片，所述压电结构密封在一内部支架内，仅电极引脚和压电下电极伸出与导电块相连，