本發(fā)明屬于增材精密制造，具體涉及一種陣列式電流體噴印裝置。

背景技術(shù)：

1、電流體噴印是一種高分辨率打印技術(shù)，它利用電場(chǎng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)液體從噴針噴出，通過(guò)在噴針和基板之間施加電壓，形成電場(chǎng)，使液滴受到電場(chǎng)力作用，以克服噴針內(nèi)孔帶來(lái)的阻力，使液滴噴射出來(lái)，它可以噴射遠(yuǎn)小于噴針尺寸的液滴或射流。在某個(gè)電壓值下，液體表面上的切向應(yīng)力以及對(duì)襯底的靜電吸引使噴針尖端的半球形彎月面變形為圓錐形的彎月面，即著名的泰勒錐，這是穩(wěn)定與不穩(wěn)定之間的界限，當(dāng)電壓超過(guò)此閾值時(shí)，靜電力超過(guò)表面張力，導(dǎo)致射流從泰勒錐噴射出來(lái)。在不同的工藝參數(shù)區(qū)間內(nèi)，可以獲得不同的噴射模式，有滴落模式、微滴模式、紡錘體模式和錐射流模式等。

2、陣列化結(jié)構(gòu)是mems制造器件常見的結(jié)構(gòu)，如陣列化的pmut(微機(jī)械超聲換能器)，對(duì)陣列中的每一個(gè)pmut單管的制造一致性要求非常高，每個(gè)單管的制造的差異會(huì)造成陣列整體難以同時(shí)達(dá)到諧振狀態(tài)，影響整個(gè)器件性能。若使用電流體噴印技術(shù)制造pmut中的pzt壓電膜，常規(guī)的方法是使用帶噴針的電流體噴印系統(tǒng)按照陣列位置逐個(gè)沉積加工，這樣工作效率比較低，每個(gè)單管不是同時(shí)加工出來(lái)也可能受外界條件影響產(chǎn)生結(jié)構(gòu)差異。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，比較常規(guī)的思路是，陣列化布置多個(gè)噴針的方式進(jìn)行陣列化噴印，但是對(duì)于電流體噴印技術(shù)來(lái)說(shuō)，鄰近的噴針及其噴出的射流會(huì)互相產(chǎn)生電磁串?dāng)_，突出的噴針周圍存在側(cè)向的電場(chǎng)力分量，可能引起液滴側(cè)向偏移，影響噴印的精度。此外，由于陣列排布，從液體供應(yīng)模塊到每個(gè)噴針單元的流道結(jié)構(gòu)不同，每個(gè)單元的流道沿程阻力損失也不同，這樣給每個(gè)噴針單元供給流量一致性也很難保證。在電場(chǎng)和流場(chǎng)兩個(gè)方面的一致性都對(duì)噴印結(jié)構(gòu)的一致性產(chǎn)生影響。

4、申請(qǐng)?zhí)枮?02011163873.6的發(fā)明專利公開了一種抑制電場(chǎng)串?dāng)_的獨(dú)立可控陣列化電噴印噴頭，設(shè)置有絕緣材料的噴孔板，噴孔板下方布置有突出的環(huán)形控制電極和環(huán)形屏蔽電極，還在下方設(shè)置有環(huán)形靜電透鏡，通過(guò)屏蔽電極、靜電透鏡組成的串?dāng)_抑制電極系統(tǒng)抑制噴嘴間的電場(chǎng)串?dāng)_，但是各元素疊加布置產(chǎn)生的電場(chǎng)復(fù)雜，各單元的電邊界條件仍然不完全一致；設(shè)有二分樹叉式的流道設(shè)計(jì)，只可以保證單排陣列同時(shí)噴印。申請(qǐng)?zhí)枮?01410289239.5的發(fā)明專利公開了一種噴嘴噴射獨(dú)立可控的陣列化電流體噴印頭，設(shè)置有陣列化噴嘴和導(dǎo)引電極層，通過(guò)調(diào)節(jié)導(dǎo)引電極層上每一個(gè)導(dǎo)電環(huán)上的電壓值，實(shí)現(xiàn)各噴嘴獨(dú)立控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的電流體噴印陣列對(duì)于每個(gè)單元制備一致性差的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種陣列式電流體噴印裝置，從電場(chǎng)和流場(chǎng)兩方面控制，保證各單元工藝的一致性，同時(shí)解決陣列式電噴印電磁串?dāng)_問(wèn)題。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種陣列式電流體噴印裝置，所述的陣列式電流體噴印裝置包括噴孔板1、流道板2、推壓外殼3、推壓板4。

4、方案一：所述噴孔板1是導(dǎo)電材料制成，與高壓電源相連，縱向設(shè)置有陣列排布的貫通式噴孔11，噴印液體從所述噴孔11噴出，所述噴孔11的內(nèi)徑尺寸遠(yuǎn)小于所述噴孔板1的外形尺寸，所述噴孔11到所述噴孔板1外邊界的距離大于所述各噴孔11之間相鄰孔間距的2倍以上。所述流道板2下端與所述噴孔板1相連接，設(shè)有整體連通的主流道22和陣列排布的儲(chǔ)液腔室21，所述儲(chǔ)液腔室21與所述噴孔11一一對(duì)應(yīng)同軸布置，所述各個(gè)儲(chǔ)液腔室21都與所述主流道22連通，之間都設(shè)置有過(guò)渡流道25，所述過(guò)渡流道25內(nèi)設(shè)有單向閥6，使液體只能單方向從所述主流道22流入所述儲(chǔ)液腔室21；所述主流道22設(shè)有供液端24，與外界液體供應(yīng)源相連；所述各個(gè)儲(chǔ)液腔室21內(nèi)都設(shè)置有活塞7，頂部設(shè)有活塞止口23用于限定所述活塞7的上極限位置，所述活塞7用于推出所述儲(chǔ)液腔室21內(nèi)的液體。所述推壓外殼3上也對(duì)應(yīng)地設(shè)置有陣列排布的貫通孔，貫通孔的尺寸小于所述儲(chǔ)液腔室21的尺寸，推壓外殼3上方開口內(nèi)部形成空腔，所述推壓板4設(shè)置在所述推壓外殼3的空腔中；所述活塞7都貫穿過(guò)推壓外殼3的貫通孔固定連接在所述推壓板4上。待噴印基板200接地，位于噴孔板1下方。

5、優(yōu)選地，方案一中：所述噴孔板1施加脈沖交變電壓，用于提供電噴印工藝所需電壓。

6、方案二：所述流道板2為導(dǎo)電材料制成，連接高壓電源，用于提供電噴印工藝所需電壓，所述噴孔板1和所述流道板2之間設(shè)置有絕緣隔板8。所述噴孔板1是導(dǎo)電材料制成，與高壓電源相連，縱向設(shè)置有陣列排布的貫通式噴孔11，噴印液體從所述噴孔11噴出，所述噴孔11的內(nèi)徑尺寸遠(yuǎn)小于所述噴孔板1的外形尺寸，所述噴孔11到所述噴孔板1外邊界的距離大于所述各噴孔11之間相鄰孔間距的2倍以上。所述流道板2下端與所述噴孔板1相連接，設(shè)有整體連通的主流道22和陣列排布的儲(chǔ)液腔室21，所述儲(chǔ)液腔室21與所述噴孔11一一對(duì)應(yīng)同軸布置，所述各個(gè)儲(chǔ)液腔室21都與所述主流道22連通，之間都設(shè)置有過(guò)渡流道25，所述過(guò)渡流道25內(nèi)設(shè)有單向閥6，使液體只能單方向從所述主流道22流入所述儲(chǔ)液腔室21；所述主流道22設(shè)有供液端24，與外界液體供應(yīng)源相連；所述各個(gè)儲(chǔ)液腔室21內(nèi)都設(shè)置有活塞7，頂部設(shè)有活塞止口23用于限定所述活塞7的上極限位置，所述活塞7用于推出所述儲(chǔ)液腔室21內(nèi)的液體。所述推壓外殼3上也對(duì)應(yīng)地設(shè)置有陣列排布的貫通孔，貫通孔的尺寸小于所述儲(chǔ)液腔室21的尺寸，推壓外殼3上方開口內(nèi)部形成空腔，所述推壓板4設(shè)置在所述推壓外殼3的空腔中；所述活塞7都貫穿過(guò)推壓外殼3的貫通孔固定連接在所述推壓板4上。待噴印基板200接地，位于噴孔板1下方。

7、優(yōu)選地，方案二中：所述流道板2施加脈沖交變電壓，用于提供電噴印工藝所需電壓，所述噴孔板1施加脈沖交變電壓或直流恒定電壓，用于降低液滴側(cè)偏的影響，所述噴孔板1上的電壓峰值比流道板2上的電壓峰值高500v以上。

8、優(yōu)選地，方案二中：在每一個(gè)所述噴孔11內(nèi)都設(shè)置有導(dǎo)電材料制成的噴針81，所述噴針81的前段(與噴印基板200相近的一端)針管部分套接有絕緣針套12，與所述絕緣針套12一同插入在所述噴孔11內(nèi)，噴針81的底部端面與所述噴孔板11底部端面齊平；所述噴針81與所述儲(chǔ)液腔室21連通，后段部分連接在所述流道板2上，噴印液體從所述噴針81噴出。

9、優(yōu)選地，兩個(gè)方案中：所述單向閥6朝向所述儲(chǔ)液腔室21內(nèi)的一側(cè)外形輪廓與所述儲(chǔ)液腔室21內(nèi)壁形狀相同，內(nèi)部設(shè)有三段階梯式流道，中間一段是包含錐面的圓柱孔型流道腔室，腔室內(nèi)有閥球61，其靠近所述儲(chǔ)液腔室21一側(cè)的端面上設(shè)置有閥體環(huán)63和彈簧62，所述彈簧62可壓緊閥球61，使液體只能單方向從所述主流道22流入所述儲(chǔ)液腔室21。

10、優(yōu)選地，兩個(gè)方案中：主流道22外圍呈矩形分布，內(nèi)部縱橫交叉分布，所述各個(gè)儲(chǔ)液腔室21被環(huán)繞在縱橫分布的主流道22中央。

11、優(yōu)選地，兩個(gè)方案中：所述推壓外殼3上方連接頂蓋5，所述頂蓋5上設(shè)置有貫通的氣孔51；所述推壓板4通過(guò)氣孔51使用氣壓推動(dòng)或機(jī)械式推動(dòng)，具體的推壓板4通過(guò)氣孔51連接氣泵實(shí)現(xiàn)氣壓推動(dòng)，或者使推壓板4連接直線型馬達(dá)實(shí)現(xiàn)機(jī)械式推動(dòng)。

12、本發(fā)明的有益效果：

13、(1)本發(fā)明在保證電場(chǎng)一致性方面：導(dǎo)電材料制成噴孔板1尺寸遠(yuǎn)大于噴孔11的內(nèi)徑，使噴孔板1與待噴印的基底之間的各處都形成了垂直向下的強(qiáng)電場(chǎng)，近似于平行板的勻強(qiáng)平行電場(chǎng)分布，各處電場(chǎng)分布高度一致，解決了現(xiàn)有技術(shù)中噴針周圍電場(chǎng)雜亂、電邊界條件不一致的問(wèn)題。在噴孔附近的電場(chǎng)可以提供電流體工藝所需要的電場(chǎng)力，而且當(dāng)帶電液滴因受到電磁串?dāng)_產(chǎn)生側(cè)向偏離或存在衛(wèi)星液滴時(shí)，在側(cè)偏位置會(huì)同樣會(huì)受到垂直向下的電場(chǎng)力，保證液滴垂直噴射到噴孔下方，提升了噴印精度與一致性。

14、(2)本發(fā)明保證流場(chǎng)一致性方面：流道板2上的主流道22設(shè)計(jì)不再受限于從液體供應(yīng)源到各單元之間流道結(jié)構(gòu)排布的一致性，只需要保證主流道22與所述各儲(chǔ)液腔室21連通即可，在灌注液體時(shí)可以保證各單元儲(chǔ)液量一致，在進(jìn)行噴印工作時(shí)，由于單向閥6的存在，液體無(wú)法從儲(chǔ)液腔室21流入主流道22，噴印過(guò)程中形成了各單元結(jié)構(gòu)相同但各自獨(dú)立的噴印腔室，保證了噴印流量的一致性，可以實(shí)現(xiàn)多排陣列同時(shí)打印。在流道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也不需要保證從供液源到每個(gè)單元的流道結(jié)構(gòu)一致性。