基于熱釋電效應(yīng)的納米噴射-微納復(fù)合噴射裝置及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微滴噴射及其自由成形技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種基于熱釋電效應(yīng)的納米噴射-微納復(fù)合噴射裝置的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微滴噴射裝置被廣泛應(yīng)用于印刷電路板制造技術(shù)、顯示器制造技術(shù)以及噴墨打印機(jī)技術(shù)等。目前微滴噴射裝置根據(jù)其噴射分辨率不同，通常分為微米級(jí)噴射和納米級(jí)噴射，兩者的噴射原理完全不同。微米級(jí)噴射是通過(guò)驅(qū)動(dòng)膜片等使噴射腔內(nèi)的液體噴射而出，是一種“噴”式噴射，其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單；而近年來(lái)，備受關(guān)注的電流體噴射是一種“拉”式噴射，可達(dá)到納米級(jí)的分辨率，但由于需要配備高壓電路和復(fù)雜電極，其應(yīng)用受到較大限制。
[0003]針對(duì)現(xiàn)有納米級(jí)噴射裝置的不足，需要設(shè)計(jì)一種噴射裝置，其可避免直接施加電場(chǎng)所需的高電壓和復(fù)雜電路引起的諸多問(wèn)題。
[0004]另一方面，由于微米噴射與納米噴射在原理、噴嘴結(jié)構(gòu)及其他輔助設(shè)備上的不同，一般在噴射印刷技術(shù)中很難實(shí)現(xiàn)兩者的復(fù)合使用，為此在對(duì)具有納米級(jí)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品進(jìn)行噴射時(shí)，必須采用納米噴射裝置，即使某些結(jié)構(gòu)可以采用微米級(jí)噴射，也很難再轉(zhuǎn)換到微米噴射設(shè)備中，這將大大降低噴射效率。針對(duì)這一問(wèn)題，開(kāi)發(fā)一種微米與納米噴射復(fù)合的裝置意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種基于熱釋電效應(yīng)的納米噴射裝置，其通過(guò)熱釋電效應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)，無(wú)需復(fù)雜電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
[0006]本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問(wèn)題在于提供一種基于熱釋電效應(yīng)的微納復(fù)合噴射裝置，其可以方便實(shí)現(xiàn)微米及納米噴射的切換。
[0007]本發(fā)明所要解決的又一技術(shù)問(wèn)題在于提供一種上述微納復(fù)合噴射裝置的控制方法。
[0008]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
一種基于熱釋電效應(yīng)的納米噴射裝置，包括噴射機(jī)構(gòu)、熱釋電晶體、壓力源、熱源以及控制機(jī)構(gòu)；該噴射機(jī)構(gòu)包括噴嘴、噴射腔以及儲(chǔ)料筒，該噴嘴設(shè)置在噴射腔的下方，該噴射腔與該儲(chǔ)料筒內(nèi)的儲(chǔ)料腔相連通，該儲(chǔ)料筒設(shè)有進(jìn)口接頭與外部的壓力源相連接，該壓力源使儲(chǔ)料腔內(nèi)部形成背壓；該熱釋電晶體設(shè)置在所述噴嘴的正下方；該熱源對(duì)熱釋電晶體加熱以產(chǎn)生熱釋電效應(yīng)。
[0009]優(yōu)選地，所述的噴射腔直接設(shè)置在儲(chǔ)料筒的下方，或者通過(guò)一流道與所述的儲(chǔ)料腔相連通。
[0010]優(yōu)選地，所述的儲(chǔ)料筒外側(cè)設(shè)置有加熱圈。
[0011]優(yōu)選地，所述的加熱圈外側(cè)設(shè)置有隔熱圈。
[0012]優(yōu)選地，所述的流道內(nèi)設(shè)置一加熱棒。
[0013]優(yōu)選地，進(jìn)一步包括熱釋電晶體夾持及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該熱釋電晶體夾持及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括用以固定安裝熱釋電晶體的夾持架以及可調(diào)節(jié)夾持架高度的直線電機(jī)。
[0014]一種基于熱釋電效應(yīng)的微納復(fù)合噴射裝置，包括噴射機(jī)構(gòu)、熱釋電晶體、壓力源、熱源以及控制機(jī)構(gòu)；該噴射機(jī)構(gòu)包括噴嘴、噴射腔、驅(qū)動(dòng)膜片、推桿、壓電陶瓷以及儲(chǔ)料筒；該噴嘴設(shè)置在噴射腔的下方，該驅(qū)動(dòng)膜片設(shè)置在該噴射腔的上方，該推桿位于所述驅(qū)動(dòng)膜片上方；所述的壓電陶瓷施加電壓后產(chǎn)生變形帶動(dòng)推桿移動(dòng)；該儲(chǔ)料筒內(nèi)的儲(chǔ)料腔通過(guò)流道與所述的噴射腔相連通，該儲(chǔ)料筒設(shè)有進(jìn)口接頭與外部的壓力源相連接，該壓力源使儲(chǔ)料腔內(nèi)部形成背壓；該熱釋電晶體設(shè)置在所述噴嘴的正下方；該熱源對(duì)熱釋電晶體加熱以產(chǎn)生熱釋電效應(yīng)。
[0015]優(yōu)選地，所述的儲(chǔ)料筒外側(cè)設(shè)置有加熱圈。
[0016]優(yōu)選地，所述的加熱圈外側(cè)設(shè)置有隔熱圈。
[0017]優(yōu)選地，所述的流道內(nèi)設(shè)置一加熱棒。
[0018]優(yōu)選地，進(jìn)一步包括熱釋電晶體夾持及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該熱釋電晶體夾持及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括用以固定安裝熱釋電晶體的夾持架以及可調(diào)節(jié)夾持架高度的直線電機(jī)。
[0019]優(yōu)選地，所述的噴射機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括可將壓電陶瓷的變形量放大的壓電放大機(jī)構(gòu)。
[0020]優(yōu)選地，所述的壓電放大機(jī)構(gòu)為菱形放大機(jī)構(gòu)，所述的推桿通過(guò)鎖緊螺母固定在菱形放大器的一側(cè)，所述的壓電陶瓷安裝在菱形放大器的中間。
[0021]上述基于熱釋電效應(yīng)的微納復(fù)合噴射裝置的控制方法，包括如下兩個(gè)噴射模式:
(1)微米量級(jí)的噴射:由控制機(jī)構(gòu)控制熱源斷開(kāi)，控制動(dòng)力源使儲(chǔ)料腔內(nèi)保持一定背壓；控制機(jī)構(gòu)輸入一電壓脈沖信號(hào)作用于壓電陶瓷，壓電陶瓷產(chǎn)生微小的變形推動(dòng)推桿向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)驅(qū)動(dòng)膜片向下變形，導(dǎo)致噴射腔的容積減小形成噴射壓力，促使液體通過(guò)噴嘴形成一定長(zhǎng)度的射流；之后控制機(jī)構(gòu)控制電壓脈沖信號(hào)瞬間消失，推桿復(fù)位，使噴射腔內(nèi)壓強(qiáng)減小，液柱回拉，液柱尖端由于慣性繼續(xù)向遠(yuǎn)離噴嘴方向前進(jìn)，最終斷裂形成微米級(jí)液滴；
(2)納米量級(jí)的噴射:由控制機(jī)構(gòu)控制熱源接通，控制動(dòng)力源工作繼續(xù)保持儲(chǔ)料腔內(nèi)具有一定背壓；同時(shí)，控制機(jī)構(gòu)控制切斷對(duì)壓電陶瓷的電壓脈沖信號(hào)，使壓電陶瓷不工作；當(dāng)熱源開(kāi)始工作時(shí)，噴嘴與熱釋電晶體之間形成電壓差，當(dāng)電場(chǎng)力足夠大時(shí)，受背壓作用匯聚在噴嘴處的溶液將被拉出形成納米級(jí)液滴。
[0022]采用上述方案后，本發(fā)明提出了基于熱釋電效應(yīng)的納米噴射技術(shù)，可避免傳統(tǒng)納米噴射裝置上直接施加電場(chǎng)所需的高電壓和復(fù)雜電路引起的諸多問(wèn)題。具體的，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
1.將傳統(tǒng)的“推”式噴射裝置直接用于熱釋電效應(yīng)噴射，當(dāng)熱釋電晶體在熱源作用下產(chǎn)生電場(chǎng)時(shí)，利用微噴嘴作為限位體提高納米噴射穩(wěn)定性，確保液滴的定位精度；
2.將傳統(tǒng)微米噴射方式與熱釋電效應(yīng)噴射方式相結(jié)合，通過(guò)熱釋電晶體的切換實(shí)現(xiàn)無(wú)需更換裝置的微納復(fù)合噴射方式，這樣在進(jìn)行具有復(fù)合特征尺寸的噴射場(chǎng)合時(shí)，就可以根據(jù)所需特征尺寸靈活選擇工作模式，有效提高生產(chǎn)效率。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明所述噴射及壓電放大機(jī)構(gòu)的示意圖；
圖3為本發(fā)明所述噴射及壓電放大機(jī)構(gòu)的剖視圖；
圖4為本發(fā)明具體應(yīng)用的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。在此需要說(shuō)明的是，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0025]本發(fā)明所揭示的是一種基于熱釋電效應(yīng)的納米噴射裝置，如圖1至圖3所示，為本發(fā)明所述納米噴射裝置的較佳實(shí)施例。所述的納米噴射裝置包括噴射機(jī)構(gòu)1、熱釋電晶體
2、壓力源、熱源以及控制機(jī)構(gòu)。其中:
所述的噴射機(jī)構(gòu)I包括噴嘴101、噴射腔102以及儲(chǔ)料筒103，所述的噴嘴101設(shè)置在噴射腔102的下方，該噴射腔102與所述儲(chǔ)料筒103內(nèi)的儲(chǔ)料腔相連通，該儲(chǔ)料筒103設(shè)有進(jìn)口接頭104與外部的壓力源相連接。
[0026]所述的熱釋電晶體2設(shè)置在噴射機(jī)構(gòu)I的噴嘴101正下方。
[0027]所述的壓力源圖中未示出，其可以為氣源，用以使儲(chǔ)料腔內(nèi)部形成一定的背壓。
[0028]所述的熱源圖中也未示出，其用以對(duì)熱釋電晶體2加熱，使該熱釋電晶體2產(chǎn)生熱釋電效應(yīng)。該熱源可以為高精度紅外熱源。
[0029]所述的控制機(jī)構(gòu)也未在圖中顯示，其用于控制各部件的動(dòng)作。
[0030]上述納米噴射裝置的工作原理為:當(dāng)紅外熱源開(kāi)始