CN113682056A - 一种电喷印喷头、电喷印喷头阵列及无电荷油墨喷射方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电喷印喷头、电喷印喷头阵列及无电荷油墨喷射方法。该电喷印喷头包括：流道管、正电极、接地极和光电耦合器；正电极设于流道管内，流道管设有喷嘴，接地极与喷嘴对应设置，用于在喷嘴处形成带正电荷的射流；光电耦合器包括空腔结构和光源，空腔结构内设有光电材料，光源发出光波使光电材料逸出自由光电子，对油墨进行电荷中和，光波频率高于光电材料红限频率；空腔结构还设有入墨口和出墨口，入墨口与喷嘴对应设置，出墨口喷射出电荷中和后的油墨。本发明克服传统电流体动力喷印的油墨电荷消除效果差和油墨在电场中偏转的问题，提升喷射的精度。

Description

一种电喷印喷头、电喷印喷头阵列及无电荷油墨喷射方法

技术领域

本发明属于印刷设备和印刷方法的技术领域，具体涉及电流体动力喷印技术的相关装置和方法。

背景技术

电流体动力喷印(EHD)又称电流体喷墨打印，属于电喷印技术的其中一个分支，是一项通过电场力将带电油墨液滴从喷嘴处转移到印刷基底的印刷技术。相比传统热喷墨打印来说，电流体动力喷印具有印刷精度可达到纳米级、分辨率高、适应喷墨材料类型广泛和喷射过程控制灵活的特点。

现有的电流体动力喷印装置，其主要结构包括金属材料制成的喷头、印刷有金属电路的聚合物基板、脉冲电源，待印刷的基底材料则放置在聚合物基板上，脉冲电源输出的正接地极分别连接喷头和聚合物基板的金属电路。进行印刷时，喷头内装油墨，脉冲电源开始在喷头和聚合物基板之间施加一个电场，油墨与喷头先在喷头的喷嘴处形成泰勒锥，泰勒锥表面的油墨在喷头施加电场过程带上电荷，进而形成带电的射流(带电射流又称电纺丝)喷射到待印刷的基底材料上。

但是，现有的电流体动力喷印装置存在以下问题：

(1)由于喷头在喷嘴处的形状向内收敛而聚合物基板为平面延展形态，使得喷头与聚合物基板之间的电场并非均匀电场，这导致带电射流在电场中因受力情况不断变化而位置偏转，进而带电射流运动轨迹也难以预期；

(2)由于非均匀电场的缘故，在没有高精度定位平台的情况下，最终油墨到达基底材料的位置也会出现偏差，然而增加高精度定位平台则会同时大幅提升设备功耗和印刷过程的复杂度；

(3)由于喷射的油墨具有同种极性电荷，在沉积至基底材料上时邻近的油墨存在互斥的库仑力，互斥的库仑力使油墨之间出现相对滑移而偏离沉积位置，又或者在到达基底材料前就在射流中出现断线问题；

(4)实际运用的电流体动力喷印装置是由多个喷头组成喷射阵列进行工作的，公开号为CN106799891A的专利文献公开了阵列化电流体喷印喷头工作时的控制方法，但是多个喷头在空间位置上相互邻近时会产生电场串扰现象，电场串扰也会增加对油墨运动轨迹的干扰，增加油墨最终落点与目标落点的偏差。

发明内容

为了克服现有技术存在的一个或者多个缺陷与不足，本发明提供一种电喷印喷头、电喷印喷头阵列及无电荷油墨喷射方法。电喷印喷头通过在带电油墨在下落到达待印刷基底材料的过程中就消除油墨或射流上所带电荷的方式，使油墨可以不受电场影响其运动轨迹，最终让油墨或射流向预期的落点喷射。电喷印喷头阵列通过让全部的电喷印喷头集体接地，使每个电喷印喷头都不会对邻近的电喷印喷头施加电场串扰，实现静电屏蔽。无电荷油墨喷射方法通过控制电喷印喷头、电喷印喷头阵列的工作过程，让油墨或射流以预期的落点和图案喷印在待印刷的基底材料上。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电喷印喷头，流道管、正电极、接地极和光电耦合器；正电极设于流道管内，流道管设有喷嘴，接地极与喷嘴对应设置，用于在喷嘴处形成带正电荷的射流；光电耦合器包括空腔结构和光源，空腔结构内设有光电材料，光源用于发出光波使光电材料逸出自由光电子，对油墨进行电荷中和，光波频率高于光电材料红限频率；空腔结构还设有入墨口和出墨口，入墨口与喷嘴对应设置，出墨口用于喷射出电荷中和后的油墨。

通过将传统的设于聚合物基板上的负电极取出，替换为与喷嘴下端相互接近位置的接地极，并在接地极下方对应的增加光电耦合器，让光电耦合器产生自由光电子，使经过接地极后的油墨或射流能在光电耦合器中与自由光电子进行电荷中和而不再带电，从而避免出现非均匀电场对油墨或射流造成干扰，使油墨或射流在向待印刷的基底材料运动过程中不会出现偏转，由此可以抛弃现有电流体动力喷印需要的高精度定位平台节约成本，同时也提升了喷印的精度。

优选地，空腔结构还设有光窗，用于引导光源产生的光波向光电材料照射，光源设于光窗处，光电材料覆盖空腔结构的内侧壁。

空腔结构自身为半封闭，可将部分开口设置为光窗并将光源安装在开口处，也可以设置一个通道将光源发出的光波引入空腔结构内部，由此可根据实际使用情况对不同类型的光源和光电材料进行组合以达到调整光电子空间密度的效果。

优选地，接地极由至少两根电针构成接地极针组；接地极针组的每个电针头端朝内、尾端朝外围绕一中心点等间隔排列；每个电针头端之间留有间隙，电针尾端接地。

接地极针组构成了一个环形引导正电极形成对称的电场驱动带电油墨从泰勒锥处脱离并向下运动，电针在中心点预留的空隙可以通过带电油墨或射流。

优选地，电喷印喷头还包括固定杆，固定杆分别连接流道管和接地极，接地极与流道管之间相互绝缘。

固定杆设置分别连接流道管和接地极，使接地极能稳定安装在喷嘴的下端。

优选地，电喷印喷头还设有保护壳,保护壳包括由上到下依次连接的顶帽、套筒和光电耦合外壳；顶帽分别连接正电极和流道管，顶帽上设有接地极通孔、正极通孔和油墨输送通孔；套筒与顶帽连接，套筒为金属材料且连接接地线；光电耦合外壳与套筒连接，光电耦合外壳设有电源孔和喷墨管，喷墨管与空腔结构相对应。

顶帽作为连接件将套筒、正电极和流道管安装在一起，光电耦合外壳则为光电耦合器提供了安装空间，并将光电耦合器与流道管、正电极和接地极连接为一个整体；顶帽、套筒和光电耦合外壳之间可以采用螺纹设计，相互之间通过螺纹直接连接，或者连接在同一个螺母上，从而实现可拆卸方便维护的效果。

进一步地，顶帽包括相互连接的正电极顶帽和流道管顶帽；正极通孔和油墨输送通孔分别设于正电极顶帽；接地极通孔包括相互配合的第一接地极通孔和第二接地极通孔，第一接地极通孔设于正电极顶帽，第二接地极通孔设于导流管顶帽；正电极与正电极顶帽相互连接，流道管与流道管顶帽相互连接。

正电极顶帽和流道管顶帽相互连接的结构方便对电喷印喷头的拆卸维护。

一种电喷印喷头阵列，设有多个前述的电喷印喷头，以及固定装置，多个电喷印喷头并排设置，固定装置用于固定多个电喷印喷头。

优选地，电喷印喷头的保护壳接地线集体接地。接地线集体接地则使每个电喷印喷头之间不会有电场串扰。

一种电喷印喷头的无电荷油墨喷射方法，包括以下步骤：

流道管内加入油墨并将光源通电，控制光源发光的光波频率高于光电材料的红限频率，光波照射光电材料在空腔结构内逸出自由光电子；

正电极针和接地极针组按照极性接入脉冲电源，脉冲电源施加电场，使油墨带上正电荷，带上正电荷的油墨在流道管喷嘴处形成泰勒锥；

泰勒锥的油墨在电场力作用下开始从喷嘴处移动到接地极针组形成带正电荷的射流，脉冲电源施加电场变化以形成不同的射流；

带正电荷的射流穿过接地极针组后经过空腔结构，带正电荷的射流与自由光电子中和，射流喷射到电喷印喷头的外部。

一种电喷印喷头阵列的无电荷油墨喷射方法，包括以下步骤：

向电喷印喷头阵列中全部电喷印喷头的流道管内加入油墨，将全部电喷印喷头的光源通电，控制每个光源发光的光波频率均高于自身光电材料的红限频率，使光波照射光电材料在空腔结构内逸出自由光电子，然后将全部电喷印喷头的接地线均连接在一起并集体接地；

按照一个电喷印喷头对应一个脉冲电源的方式，把每个电喷印喷头的正电极针和接地极针组按照极性接入脉冲电源，控制不同的脉冲电源在不同时间点对与其相对应的电喷印喷头单独施加电场，使该电喷印喷头油墨带上正电荷，带上正电荷的油墨在流道管喷嘴处形成泰勒锥；

泰勒锥的油墨在电场力作用下开始从喷嘴处移动到接地极针组形成带正电荷的射流，此时操作脉冲电源施加电场变化以形成不同的射流；

带正电荷的射流穿过接地极针组后经过空腔结构，带正电荷的射流与自由光电子中和；

电喷印喷头中和电荷后的不同射流组合成一个射流阵列喷印到外部待印刷的基底材料上。

本发明技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的电喷印喷头通过正电极和接地极之间施加对称的电场，并在带电油墨或射流穿过接地极后进入光电耦合器进行电荷中和再下落到待印刷的基底材料，使得带电油墨在到达基底材料前不会全程受非均匀电场的干扰而偏离预期的运动轨迹，提升喷印时油墨落点的精度；

(2)本发明省去现有技术中需要高精度定位平台辅助控制喷射的方式，降低结构复杂度；不再需要把待印刷的基底材料设置在电场中，扩宽了可用于喷印的基底材料类型；

(3)本发明的电喷印喷头通过光电耦合使最终喷射的油墨或射流不带电荷，油墨到达基底材料时不会再带电荷，避免了现有技术中沉积在基底材料上的邻近油墨因带同种电荷产生互斥的库仑力而使油墨之间出现相对滑移而偏离沉积位置的问题；

(4)本发明的电喷印喷头阵列通过多个电喷印喷头接地线集体共地，使每个电喷印喷头内的电场都不会外泄，起到了静电屏蔽的效果，也由灵活的阵列排布适应了多种不同的喷印场景；

(5)本发明的无电荷油墨喷射方法经过了光电耦合的步骤，最后到达待印刷基底材料上的油墨不再带电荷，避免了现有技术因沉积的油墨存在互斥库仑力而产生的位置相对偏移现象；

(6)本发明的无电荷油墨喷射方法光电耦合步骤中的油墨或射流不再处于非均匀电场中，使得油墨下落可以按照预定轨迹下落，提升了喷印的精度。

附图说明

图1为本发明的电喷印喷头的结构示意图；

图2为图1中电喷印喷头下半部分结构连接方式示意图；

图3为图1中电喷印喷头上半部分结构连接方式示意图；

图4为图1中电喷印喷头用于喷射油墨主体结构的示意图；

图5为图4中电喷印喷头用于容纳油墨部分的结构示意图；

图6为图1中电喷印喷头固定接地极针组部分的结构示意图

图7为图1中电喷印喷头的正电极针的及周边零部件的结构示意图；

图8为图1中电喷印喷头的光电耦合器及周边零部件的结构示意图；

图9为图1中电喷印喷头的光电耦合器的外部结构示意图；

图10为图1中电喷印喷头的光电耦合器的剖面结构示意图；

图11为图1中电喷印喷头的主体结构剖面结构示意图；

图12为根据图1中电喷印喷头所构成的电喷印喷头阵列的结构示意图；

图13为图12中电喷印喷头阵列在右上侧视角的结构示意图；

图14为图1中电喷印喷头的无电荷油墨喷射方法流程示意图；

图15为图12中电喷印喷头阵列的无电荷油墨喷射方法流程示意图；

其中，1-电喷印喷头、2-第一固定板、3-第二固定板、4-第三固定板、5-保护壳、6-流道管、7-正电极针、8-接地极针组、9-光电耦合器、10-油墨输送管、11-正电极顶帽、12-流道管顶帽、13-第一螺母、14-套筒、15-第二螺母、16-光电耦合外壳、17-第一接地极通孔、18-正电极端子、19-油墨输送通孔、20-第二接地极通孔、21-接地线、22-电源孔、23-喷墨管、24-喷嘴、25-正极引线、26-接地极引线、27-固定杆、28-空腔结构、29-光源、30-入墨管、31-入墨口、32-空腔结构本体、33-出墨口33、34-出墨管、35-光电材料、36-电源引线、37-光窗、38-防撞通孔。

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。

实施例1

如图1至图11所示，本实施例提供了一种电喷印喷头1。

电喷印喷头1的结构包括了保护壳5、流道管6、正电极针7、接地极针组8、光电耦合器9、油墨输送管10；正电极顶帽11、流道管顶帽12、第一螺母13、套筒14、第二螺母15、光电耦合外壳16；第一接地极通孔17、正电极端子18、油墨输送通孔19；第二接地极通孔20；接地线21；电源孔22、喷墨管23；喷嘴24；正极引线25；接地极引线26、固定杆27；空腔结构28、光源29；入墨管30、入墨口31、空腔结构本体32、出墨口33、出墨管34、光电材料35；电源引线36、光窗37。

保护壳5的结构为从上到下依次正电极顶帽11、流道管顶帽12、第一螺母13、套筒14、第二螺母15、光电耦合外壳16。

正电极顶帽11整体均由金属材料制成，由上大下小的两个扁形圆柱组合而成；正电极顶帽11下半部分的扁形圆柱外侧表面为螺纹设计；上半部分的扁形圆柱在上底面轴心位置设有为正电极端子18，正电极端子18与正电极针7的尾端连接，用于接引正极引线25；在上底面轴心的周围设有一个第一接地极通孔17和一个油墨输送通孔19；第一接地极通孔17用于穿引接地极引线26；油墨输送通孔19连通道流道管6内部，用于穿引油墨输送管10。

流道管顶帽12由绝缘材料制成，整体为圆环柱体形状；流道管顶帽12圆环柱体的内侧圆环表面有螺纹设计，通过此处实现与正电极顶帽11下半部分扁形圆柱外侧表面进行螺纹连接；流道管顶帽12内还设有贯通上下底面的第二接地极通孔20，用于穿引接地极引线26；在流道管顶帽12和正电极顶帽11相互拧紧后，第二接地极通孔20和第一接地极通孔17在空间位置上相互连通，实现对接穿引接地极引线26；流道管6连接在流道管顶帽12，流道管顶帽12下半部分的外侧表面有螺纹设计。

流道管6为长圆筒形状；流道管6的下端向内收窄形成喷嘴24，长圆筒形状的轴心与喷嘴24的圆心在同一轴线上；长圆筒形状的内部用于容纳油墨。

正电极针7为长条型电针，与喷嘴24设于同一轴线上；正电极针7的电针头端为尖状，朝向喷嘴24；正电极针7的电针尾端连接在正电极顶帽11上，与正极引线25电性连接；正极引线25与外部的脉冲电源的输出端电性连接。

接地极针组8由八根金属电针围绕一个圆心等间隔排列而成且圆心与正电极针7在同一轴线上，每根电针的头端均朝向圆心且与圆心之间留有间隙，每根电针的尾端均通过金属材料连接在一起形成一个圆环形状；接地极引线26的一端电性连接在圆环形状的金属材料上，另一端依次通过第二接地极通孔20和第一接地极通孔17连接到外部脉冲电源的地线；固定杆27由绝缘材料制成，总共设有三根，三根固定杆27的下端对称连接在圆环形状的金属材料上，上端连接在流道管顶帽12的内侧。

套筒14为由金属材料制成的圆筒，圆筒的轴线与正电极针7为同一条；套筒14的上下两端均有螺纹设计，套筒14的外侧壁上连接有一条接地线21；流道管6、正电极针7、接地极针组8的主体部分均设于套筒14内部。

第一螺母13分别螺纹连接流道管顶帽12和套筒14的上端，拧紧时保证流道管顶帽12和套筒14能相互抵接。

光电耦合外壳16的主体为杯形，由金属材料制成，杯形的上端开口设有螺纹；光电耦合外壳16的底面在中轴线位置设有喷墨管23，且该中轴线与正电极针7的轴线重合；喷墨管23周围设有一个电源孔22；喷墨管23是油墨的喷射通道，电源孔22用于穿引电源引线36。

第二螺母15分别螺纹连接光电耦合外壳16和套筒14的下端，拧紧时保证光电耦合外壳16和套筒14的下端能相互抵接。

光电耦合器9设于光电耦合外壳16的内部，光电耦合器9包括空腔结构28和光源29，光电耦合器9同样与正电极针7设于同一轴线。

空腔结构28包括了入墨管30、入墨口31、空腔结构本体32、出墨口33、出墨管34、光电材料35和光窗37。

空腔结构本体32为中空圆柱体，圆柱体的上下底面分别设置入墨口31和出墨口33；入墨口31连接入墨管30，入墨管30的上端开口与接地极针组14相抵近；出墨口33连接出墨管34，出墨管34与喷墨管23为一体化成型设计；圆柱体的侧壁开设有一个连通空腔结构本体32内外部的光窗37，光源29嵌合在光窗37上，光源29发光的一侧朝向空腔结构本体32的内部；空腔结构本体32的内侧壁上涂覆有一层光电材料35，光电材料35受到光源29所发出的光波的照射；光源29为发射紫外区光波的，光电材料35选为碱金属、汞、金、银中一种或多种的组合。

正电极针7、流道管6、喷嘴24、接地极针组14、入墨管30、入墨口31、空腔结构本体32、出墨口33、出墨管34、喷墨管23的中心均设置在同一条轴线上，以保证油墨运动过程不会受力偏转。

本实施例的电喷印喷头1喷射油墨的过程为：油墨在流道管6内从正电极针7上获取正电荷，在喷嘴24处形成泰勒锥，在电场的作用下带正电荷的油墨向负电极针组14运动，接着带正电荷的油墨进入光电耦合器9内的空腔结构28进行电荷中和，电荷中和完成后从喷墨管23喷射到外部。

本实施例的电喷印喷头相比现有技术的有益效果在于：正电极针7、流道管6、喷嘴24、接地极针组14的组合，避免传统电流体动力喷印采用非均匀电场导致带电射流或油墨在电场中因受力情况不断变化而位置偏转的问题，使带电油墨或射流的运动轨迹可以被预测到，落点的精度得到改善；不再需要结构复杂的高精度定位平台，降低喷印设备的结构复杂度，同时降低喷印设备的功耗，降低印刷过程的复杂度；光电耦合器9进行电荷中和的引入，避免传统电流体动力喷印由于油墨带同种极性电荷而沉积至基底材料上时邻近油墨的库仑力互斥使油墨之间出现相对滑移而偏离沉积位置的问题，提高喷印图案的分辨度；第一螺母13、套筒14、第二螺母15、光电耦合外壳16配合进行接地并配合接地极针组14，避免传统电流体动力喷印装置因共用一个聚合物基板为负极所产生的电场串扰问题，实现了静电屏蔽的效果，从而提升了油墨在印刷基底材料上落点的精度。

本实施例除了前文阐述的结构之外，电喷印喷头1还可以将光源29选为发射其他波长的，将光电材料35选其他的金属材料，将正电极针7设置多根对称的电针组合等。

实施例2

如图12和图13所示，本实施例提供了包括实施例1中电喷印喷头1的电喷印喷头阵列。

电喷印喷头阵列包括了二十八个电喷印喷头1、一块第一固定板2、一块第二固定板3和一块第三固定板4，电喷印喷头1的中心轴线分别与第一固定板2、第二固定板3和第三固定板4的平面相互垂直。二十八个电喷印喷头1共排列成了一个四乘八矩阵形式的阵列。第一固定板2采用与电喷印喷头1的套筒14相嵌合的方式进行连接，第二固定板3采用与电喷印喷头1的光电耦合外壳16相嵌合的方式进行连接；第三固定板4上设有与全部电喷印喷头1的喷墨管23位置相对应的二十八个防撞通孔38，喷墨管23可以部分或者全部插入到防撞通孔38内。二十八个电喷印喷头1的接地线21全部为铜线，所有铜线均连接在一起并集体接地。

本实施例的电喷印喷头阵列运作时，先将第一固定板2、第二固定板3和第三固定板4分别安装到外部控制电喷印喷头阵列移动的设备相应位置上，然后根据需求向电喷印喷头1送入不同或相同的油墨并接上光源电源和脉冲电源。通电后脉冲电源控制二十八个电喷印喷头1以不同的电场进行喷射，最终油墨通过防撞通孔38到达外部待印刷的基底材料。

本实施例的电喷印喷头阵列相比现有技术有的有益效果在于：可以进行多种类油墨组合喷射外、多种喷射过程组合，对不同喷印需求的适应性强；接地线21集体接地使每个电喷印喷头1内部的电场最终都走向地线，起到了静电屏蔽的功能，防止多个电喷印喷头1之间内部电场外泄出现电场串扰现象而影响喷印精度的问题。

除此之外，本实施例的第一固定板2、第二固定板3也可以把替换为夹持机构来固定电喷印喷头1。第一固定板2、第二固定板3和第三固定板4还可以不拘于平面型板材的形式，而是根据喷印对象的不同采用设计为多种空间形状的连接部件。还可以将其中一个固定板设为金属材料，以便电喷印喷头1进行集体接地布线。

实施例3

如图14所示，本实施例提供了一种实施例1中的电喷印喷头的无电荷油墨喷射方法。

本实施例的电喷印喷头的无电荷油墨喷射方法步骤如下：

S1：准备阶段，向流道管6内输入油墨，将光源29通电；更具体步骤为：

S11：把油墨通过油墨输送管10送入流道管6内部，使油墨附着在正电极针7的表面；

S12：把光源29接上外部电源，控制其发光的光波频率高于光电材料35的红限频率，让光波照射光电材料35在空腔结构本体32内逸出自由光电子，调整光源29功率使其光波强度能使光电材料35产生足够数目的光电子；光源29发出的光波波长在紫外区，光电材料35由碱金属构成；

S2：上电阶段，把正电极针7和接地极针组14接入脉冲电源开始在喷嘴24处形成泰勒锥体；更具体的步骤为：

S21：把正电极针7和接地极针组14按照极性接入脉冲电源的输出端子和地线，打开脉冲电源开始对其施加电场；

S22：流道管6内的油墨在正电极针7处带上正电荷，带上正电荷的油墨在电场力作用下于喷嘴24处形成泰勒锥；

S3：转移控制阶段，操作脉冲电源在不同的时间间隔内对步骤二中泰勒锥处的带电荷油墨施加变化的电场，带电荷油墨在不同电场力的作用下形成不同的射流移动到接地极针组14；

S4：光电耦合阶段，步骤三中的射流穿过接地极针组14后在光电耦合器中进行电荷中和再喷射到外部；更具体步骤为：

S41：步骤S3中经过接地极针组14的射流从入墨管30进入空腔结构本体32，让带正电荷的射流与自由光电子进行电荷中和；

S42：电荷中和后的油墨通过出墨管34喷射到外部待印刷的基底材料上。

本实施例的电喷印喷头的无电荷油墨喷射方法相比现有技术的有益效果在于：经过步骤四光电耦合的电荷中和，最后到达待印刷基底材料上的油墨不再带电荷，避免了现有技术中因沉积的油墨存在互斥库仑力而产生的位置相对偏移现象；步骤四光电耦合中的油墨不再处于非均匀电场中，使得油墨下落喷射出去的时候可以按照预定轨迹运动，提升了喷印的精度。

实施例4

如图15所示，本实施例提供了一种实施例2中的电喷印喷头阵列的无电荷油墨喷射方法。

本实施例的电喷印喷头阵列的无电荷油墨喷射方法步骤如下：

S1，准备阶段，向电喷印喷头阵列中所有电喷印喷头1的流道管6内加入油墨，将全部电喷印喷头1的光源29通电；更具体的步骤为：

S11，所有电喷印喷头1所需不同种类的油墨分别从其相对应的油墨输送管10送入流道管6内部，使油墨附着在正电极针7的表面；

S12，把每个电喷印喷头1的光源29均接上外部电源，控制光源29发光的光波频率高于对应光电材料35的红限频率，让光波照射光电材料35在各自的空腔结构本体32内逸出自由光电子，调整光源29功率使其光波强度能使光电材料35产生足够数目的光电子；光源29发出的光波波长在紫外区，光电材料35由碱金属构成；

S13，将全部电喷印喷头1的接地线21均连接在一起并集体接地；接地线21采用铜线；

S2，上电阶段，把全部电喷印喷头1各自的正电极针7和接地极针组14接入同一个脉冲电源，开始在喷嘴24处形成泰勒锥体；更具体的步骤为：

S21，把正电极针7和接地极针组14按照极性接入同一个脉冲电源的输出端子和地线，打开脉冲电源开始对其施加电场；

S22，流道管6内的油墨在正电极针7处带上正电荷，带上正电荷的油墨在电场力作用下于喷嘴24处形成泰勒锥；

S3，转移控制阶段：操作每个电喷印喷头1各自对应的脉冲电源，让脉冲电源在不同的时间间隔内对步骤二中泰勒锥处的带电荷油墨施加变化的电场，带电荷油墨在不同电场力的作用下形成不同的射流移动到接地极针组14；

S4，光电耦合阶段，步骤三中经过接地极针组14的射流从入墨管30进入空腔结构本体32，让带正电荷的射流与自由光电子进行电荷中和；

S5，喷印阶段，步骤四中全部的电喷印喷头1中和电荷后的不同射流通过出墨管34，组合成一个射流阵列喷印到外部待印刷的基底材料上。

本实施例的电喷印喷头阵列的无电荷油墨喷射方法相比现有技术的有益效果在于：所有电喷印喷头1集体接地，避免了不同电喷印喷头1之间的电场串扰现象，提升喷印的精度，还能够根据需求选择多种电喷印喷头1和油墨类型的组合，适应不同的喷印场景。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电喷印喷头，其特征在于，包括：流道管、正电极、接地极和光电耦合器；

所述正电极设于流道管内，所述流道管设有喷嘴，所述接地极与喷嘴对应设置，用于在喷嘴处形成带正电荷的射流；

所述光电耦合器包括空腔结构和光源，所述空腔结构内设有光电材料，所述光源用于发出光波使光电材料逸出自由光电子，对油墨进行电荷中和，所述光波频率高于所述光电材料红限频率；

所述空腔结构还设有入墨口和出墨口，所述入墨口与喷嘴对应设置，所述出墨口用于喷射出电荷中和后的油墨。

2.根据权利要求1所述的电喷印喷头，其特征在于，空腔结构还设有光窗，用于引导光源产生的光波向光电材料照射，所述光源设于光窗处，光电材料覆盖空腔结构的内侧壁。

3.根据权利要求1所述的电喷印喷头，其特征在于，接地极由至少两根电针构成接地极针组；所述接地极针组的每个电针头端朝内、尾端朝外围绕一中心点等间隔排列；每个电针头端之间留有间隙，电针尾端接地。

4.根据权利要求1所述的电喷印喷头，其特征在于，电喷印喷头还包括固定杆，所述固定杆分别连接流道管和接地极，接地极与流道管之间相互绝缘。

5.根据权利要求1所述的电喷印喷头，其特征在于，电喷印喷头还设有保护壳,所述保护壳包括由上到下依次连接的顶帽、套筒和光电耦合外壳；所述顶帽分别连接正电极和流道管，顶帽上设有接地极通孔、正极通孔和油墨输送通孔；所述套筒与顶帽连接，套筒为金属材料且连接接地线；所述光电耦合外壳与套筒连接，光电耦合外壳设有电源孔和喷墨管，喷墨管与空腔结构相对应。

6.根据权利要求5所述的电喷印喷头，其特征在于，所述顶帽包括相互连接的正电极顶帽和流道管顶帽；所述正极通孔和油墨输送通孔分别设于正电极顶帽；所述接地极通孔包括相互配合的第一接地极通孔和第二接地极通孔，所述第一接地极通孔设于正电极顶帽，所述第二接地极通孔设于导流管顶帽；正电极与正电极顶帽相互连接，流道管与流道管顶帽相互连接。

7.一种电喷印喷头阵列，其特征在于，设有多个权利要求1-6任一项所述的电喷印喷头，以及固定装置，多个电喷印喷头并排设置，所述固定装置用于固定多个电喷印喷头。

8.根据权利要求7所述的电喷印喷头阵列，其特征在于，电喷印喷头的保护壳接地线集体接地。

9.根据权利要求1-6任一项所述电喷印喷头的无电荷油墨喷射方法，其特征在于，包括以下步骤：

流道管内加入油墨并将光源通电，控制光源发光的光波频率高于光电材料的红限频率，光波照射光电材料在空腔结构内逸出自由光电子；

正电极针和接地极针组按照极性接入脉冲电源，脉冲电源施加电场，使油墨带上正电荷，带上正电荷的油墨在流道管喷嘴处形成泰勒锥；

泰勒锥的油墨在电场力作用下开始从喷嘴处移动到接地极针组形成带正电荷的射流，脉冲电源施加电场变化以形成不同的射流；

带正电荷的射流穿过接地极针组后经过空腔结构，带正电荷的射流与自由光电子中和，射流喷射到电喷印喷头的外部。

10.根据权利要求7-8任一项所述电喷印喷头阵列的无电荷油墨喷射方法，其特征在于，包括以下步骤：

向电喷印喷头阵列中全部电喷印喷头的流道管内加入油墨，将全部电喷印喷头的光源通电，控制每个光源发光的光波频率均高于自身光电材料的红限频率，使光波照射光电材料在空腔结构内逸出自由光电子，然后将全部电喷印喷头的接地线均连接在一起并集体接地；

按照一个电喷印喷头对应一个脉冲电源的方式，把每个电喷印喷头的正电极针和接地极针组按照极性接入脉冲电源，控制不同的脉冲电源在不同时间点对与其相对应的电喷印喷头单独施加电场，使该电喷印喷头油墨带上正电荷，带上正电荷的油墨在流道管喷嘴处形成泰勒锥；

泰勒锥的油墨在电场力作用下开始从喷嘴处移动到接地极针组形成带正电荷的射流，此时操作脉冲电源施加电场变化以形成不同的射流；

带正电荷的射流穿过接地极针组后经过空腔结构，带正电荷的射流与自由光电子中和；

电喷印喷头中和电荷后的不同射流组合成一个射流阵列喷印到外部待印刷的基底材料上。

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