CN109895505B - 一种超声防堵塞的电喷印喷嘴装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超声防堵塞的电喷印喷嘴装置及方法，属于电流体喷印领域。装置包括注射器、压电元件、导电丝和喷嘴；其中，所述喷嘴内置导电丝，导电丝的一端接近喷嘴底端出口，另一端伸出喷嘴的顶端外接电压；喷嘴的顶端连通注射器，喷嘴的出口与压电元件相接。导电丝接电压形成电场，实施电喷印；同时在压电元件作用下，形成共振，搅拌喷嘴内溶液，改善喷嘴堵塞；若玻璃喷嘴堵塞，对压电元件施加相应频率的电压，使压电元件的振动在溶液内产生超声波，对喷嘴实现疏通。应用本发明，溶液在打印过程中均匀不分层，防止堵塞玻璃喷嘴，在喷嘴堵塞后还能实现喷嘴的自疏通，工作可靠性高，使用寿命长。

Description

一种超声防堵塞的电喷印喷嘴装置及方法

技术领域

本发明涉及电流体动力喷印设备领域，具体涉及一种超声防堵塞的电喷印喷嘴装置及方法，可改善喷嘴堵塞和实现堵塞自疏通。

背景技术

电流体动力喷印是通过在喷嘴和基板之间施加电压，形成电场，使溶液在电场力的作用下，在喷嘴形成泰勒锥，进而实现打印比喷嘴直径小得多的线条。由于喷嘴直径可以做到微米级别，则通过电流体动力喷印可以实现纳米级别的图案，使其在精细图案打印方面具有广阔应用前景。

但电流体动力喷印在打印溶质颗粒相对喷嘴较大或者溶剂易挥发的溶液时，会造成喷嘴的堵塞，导致不能长时间连续打印；在打印结束时，喷嘴内的溶液没有用尽时，直接搁置，同样会造成喷嘴堵塞；在打印完一种溶液后，喷嘴若不取下清理，不能用于另一种溶液的打印，造成溶液的污染。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种超声防堵塞的电喷印玻璃喷嘴装置及方法，可有效改善喷嘴堵塞情况，并在堵塞时能够实现自疏通。

一种超声防堵塞的电喷印玻璃喷嘴装置，包括注射器、压电元件、导电丝和喷嘴；其中，

所述喷嘴内置导电丝，导电丝的一端在玻璃喷嘴内接近喷嘴出口，另一端伸出喷嘴的顶端外接电压；喷嘴的顶端连通注射器，喷嘴的出口与压电元件相接。

进一步地，所述喷嘴的出口与压电元件为可拆卸连接。

进一步地，所述喷嘴的出口与压电元件通过胶水连接，并通过溶解胶水拆卸喷嘴。

进一步地，还包括夹持器，用于加持固定注射器、压电元件和喷嘴，注射器和压电元件在夹持器的纵向位置均可调。

进一步地，还包括废液池，用于喷嘴堵塞时，对压电元件通电压，压电元件的振动在喷嘴的溶液内产生超声波，帮助喷嘴喷出废液至废液池，实现喷嘴疏通。

进一步地，还包括清洗池，用于清洁喷嘴。

进一步地，还包括溶液池固定架，用于放置废液池和清洗池。

进一步地，还包括轨道，所述溶液池固定架置于轨道上，用于平面移动废液池和清洗池。

一种基于所述装置的电喷印方法，具体为：导电丝接通电压形成电场，使溶液在喷嘴口形成泰勒锥，实施电喷印；当电喷印过程中时，向压电元件通入电压，使其与喷嘴内的导电丝产生共振，喷嘴内摆动的导电丝起到搅拌溶液的作用，使溶液在电喷印过程中均匀不分层，防止喷嘴堵塞；若喷嘴出现堵塞，向压电元件通入高频电压，使压电元件的振动在溶液内产生超声波，对喷嘴实现疏通。

进一步的，还将实现疏通的喷嘴移置于清洗池内，在毛细作用下清洗池的清洗溶剂自动进入喷嘴内；将喷嘴回位，再次向压电元件通入高频电压，压电元件振动在溶液内产生超声波，对喷嘴再次实现疏通；如此反复多次，实现玻璃喷嘴的重复使用。

本发明的有益技术效果体现在：

应用本发明，导电丝在打印过程中，当压电元件通可以与喷嘴内的微细导电丝产生共振的相应频率的电压，使其与喷嘴内的微细导电丝产生共振，玻璃喷嘴内摆动的导电丝起到搅拌溶液的作用，使溶液在打印过程中均匀，不分层，改善玻璃喷嘴的堵塞。而且，在喷嘴堵塞后，压电元件通可以产生超声波的高频电压，还能实现喷嘴的自疏通，使得打印过程能够持续进行。

进一步地，喷嘴与压电元件可拆卸连接，优选通过胶水实现喷嘴和压电元件的固连。当喷嘴损坏时，可使用丙酮溶解胶水来取下喷嘴，并将新的喷嘴用胶水与压电元件固连，拆卸方便，更换简单。

进一步地，通过设置清洁池，能够在打印结束后，实现喷嘴的自动清洗，最终实现喷嘴的重复使用，降低实验成本。

附图说明

图1是本发明装置结构示意图。

图2是夹持器图结构示意图。

图3是安装了废液池与清洗池的溶液池固定架结构图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

废液池1、清洗池2、溶液池固定架3、压电元件4、夹持器5、外接电压6、注射器7、导电丝8、喷嘴9、基板10、

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1给出了本发明较佳实施例装置结构图。装置包括注射器7、压电元件4、导电丝8和喷嘴9。

注射器5用于存储溶液，并和喷嘴9插接在一起。夹持器固定了压电元件4、注射器7和喷嘴9，如图2所示，本实施例中，注射器5可在夹持器5的滑槽内移动，使玻璃喷嘴与压电元件4相接。

喷嘴9内置导电丝8，导电丝8一端内置喷嘴9内，并接近喷嘴出口，另一端从喷嘴上端伸出，外接电压6，与接地的基板10形成电场，使溶液在喷嘴口形成泰勒锥，进而实现电喷印。

压电元件4可以在夹持器5的滑槽内上下移动，以调整喷嘴9与压电元件4的接触部位。作为优选方式，使用胶水固连，当喷嘴损坏时，可使用丙酮溶解胶水来取下喷嘴，并将新的喷嘴用胶水与压电元件固连于接近喷嘴出口处，同时压电元件的控制线路接相应的控制电压。

本实施例中，压电元件4优选采用锆钛酸铅系的压电陶瓷制成，在固定该元件的滑槽内上下滑动，以确定与喷嘴合适的固定位置。

喷嘴9优选采用材料为硼硅酸盐玻璃制作而成。

导电丝的选取考虑采用直径为0.05mm的紫铜丝材料制成。

在正式打印前需要测定具体的喷嘴内的导电丝的共振频率，故针对具体的导电丝将电压频率从小到大调整，找出导电丝摆幅最大时的电压的对应频率，作为共振频率。

当连续打印时，当压电元件4通测得的共振频率下的电压，使其与喷嘴9内的导电丝8产生共振，喷嘴9内摆动的微细导电丝起到搅拌溶液的作用，使溶液在打印过程中均匀，不分层，改善喷嘴堵塞。

当喷嘴9堵塞，将喷嘴9置于废液池中，并对压电元件4施加高频(25KHZ-130KHZ)的电压，使压电元件的振动在溶液内产生超声波，对喷嘴实现疏通。

为了方便自疏通和清洁，实施例还设置了废液池、清洗池、溶液池固定架3。溶液池固定架3用于放置废液池1和清洗池2，溶液池固定架3置于轨道上，溶液池固定架3可沿轨道平面移动。当电流体动力打印结束时，可将喷嘴9移置于废液池1，同时压电元件4产生超声波，迅速将溶液从喷嘴9内排净，再将喷嘴9移置于清洗池2内，在毛细作用下，清洗溶剂会自动进入玻璃管内，并升高到一定高度，然后再次将喷嘴9移回废液池1，排净玻璃管内的溶液，反复数次，实现喷嘴9的重复使用。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超声防堵塞的电喷印喷嘴装置，包括注射器(7)和喷嘴(9)，其特征在于，还包括压电元件(4)和导电丝(8)；其中，

所述喷嘴(9)内置导电丝(8)，导电丝(8)的一端接近喷嘴底端出口，另一端伸出喷嘴(9)的顶端外接电压；喷嘴(9)的顶端连通注射器(7)，喷嘴(9)的出口与压电元件(4)相接。

2.根据权利要求1所述的超声防堵塞的电喷印喷嘴装置，其特征在于，所述喷嘴(9)的出口与压电元件(4)为可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的超声防堵塞的电喷印喷嘴装置，其特征在于，所述喷嘴(9)的出口与压电元件(4)通过胶水连接，并通过溶解胶水拆卸喷嘴。

4.根据权利要求1所述的超声防堵塞的电喷印喷嘴装置，其特征在于，还包括夹持器(5)，用于夹持固定注射器(7)、压电元件(4)和喷嘴(9)，注射器(7)和压电元件(4)在夹持器(5)的纵向位置均可调。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的超声防堵塞的电喷印喷嘴装置，其特征在于，还包括废液池(1)，在喷嘴堵塞时对压电元件(4)通电压，压电元件(4)的振动在喷嘴的溶液内产生超声波，驱使喷嘴喷出废液至废液池(1)，实现喷嘴疏通。

6.根据权利要求5所述的超声防堵塞的电喷印喷嘴装置，其特征在于，还包括清洗池(2)，用于清洁喷嘴(9)。

7.根据权利要求6所述的超声防堵塞的电喷印喷嘴装置，其特征在于，还包括溶液池固定架(3)，用于放置废液池(1)和清洗池(2)。

8.根据权利要求7所述的超声防堵塞的电喷印喷嘴装置，其特征在于，还包括轨道，所述溶液池固定架(3)置于轨道上，用于平面移动废液池(1)和清洗池(2)。

9.一种基于权利要求1-8任意一项所述装置的电喷印方法，具体为：导电丝接通电压形成电场，使溶液在喷嘴口形成泰勒锥，实施电喷印；其特征在于，在电喷印过程中时，向压电元件通入电压，使其与喷嘴内的导电丝产生共振，喷嘴内摆动的导电丝起到搅拌溶液的作用，使溶液在电喷印过程中均匀不分层，防止喷嘴堵塞；若喷嘴出现堵塞，向压电元件通入高频电压，压电元件振动在溶液内产生超声波，对喷嘴实现疏通。

10.根据权利要求9所述的电喷印方法，具体为：还将实现疏通的喷嘴移置于清洗池内，在毛细作用下清洗池的清洗溶剂自动进入喷嘴内；将喷嘴回位，等待再次使用。

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