CN207607239U - 一种均匀墨水打印线喷墨打印装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种均匀墨水打印线喷墨打印装置，包括喷嘴移动装置，喷嘴移动装置能够旋转和移动，喷嘴移动装置底部安装有三个喷嘴，三个喷嘴并排设置，中间的喷嘴用于打印墨水打印线，两侧的喷嘴用于打印溶剂打印线，中间的喷嘴与喷嘴移动装置的位置相对固定，两侧的喷嘴可在移动装置上滑动，远离或者靠近中间的喷嘴。(1)不需要专门考虑墨水沉膜均匀性问题，只需要考虑墨水稳定喷射与打印，以及打印薄膜高性能的实现，使墨水组分设计相对简单；(2)对基板表面润湿性要求不高，不需要基板表面预图形化；(3)只对打印系统进行简单改进，可行性高；(4)系统改进只需要少量材料与设备成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及印刷电子器件制备领域，特别是涉及一种均匀墨水打印线喷墨打印装置。
背景技术
现有喷墨打印薄膜形貌控制技术，多基于对单个液滴“咖啡环”效应的抑制，使干燥后的墨水打印线形貌发生如图1所示的变化。在液滴三相线钉扎前提下，液滴边缘溶剂蒸发量远大于其液体体积损失量，因此溶剂从中心区域向边缘补充，形成外向毛细流，使溶质在边缘聚集，形成“咖啡环”。其调控方式多种，调控的目的是达到如图2所示，包括通过改变墨水成分、基板状态以及增加特殊设备，在形成的各个过程抑制以及消除“咖啡环”。(a)调控墨水化学与组成，如增加表面活性剂，十二硫醇，高沸点低表面张力溶剂，高分子凝胶，甚至改变溶质形状；(b)基板处理，如表面疏水，基板降温(17℃)，预图形化以及电润湿；(c)辅助设备，如加入带有微孔的蒸发遮板以及浸入液滴的毛细针尖；(d)快速固化，如通过光子烧结技术控制固化时间在毫秒甚至微秒级别。
现有技术调控“咖啡环”效应难度大：(1)墨水组分的调节涉及复杂的物理化学过程，需要保证调控后的墨水可稳定喷射与打印，以及打印薄膜高性能的实现，对其探索将耗费大量研究成本；(2)基板处理往往涉及额外的工艺过程，削弱了喷墨打印方式的优势；(3)辅助设备的添加，沉膜均匀受到人为因素的干扰，对于微米尺度的打印图形装备要求过高，且不同打印图形对辅助设备需求不同，将会很大程度提升调节过程的成本和复杂性；(4)快速固化，如其所需的光子烧结设备价格昂贵，且其快速固化功能需要与打印设备集成才能尽可能发挥其优势，目前情况下实现难度较高。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种均匀墨水打印线喷墨打印装置，其能够方便的进行喷墨打印墨水打印线，且打印的墨水打印线均匀。
为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种均匀墨水打印线喷墨打印装置，包括喷嘴移动装置，喷嘴移动装置能够旋转和移动，喷嘴移动装置底部安装有三个喷嘴，三个喷嘴并排设置，中间的喷嘴用于打印墨水打印线，两侧的喷嘴用于打印溶剂打印线，中间的喷嘴与喷嘴移动装置的位置相对固定，两侧的喷嘴可在移动装置上滑动，远离或者靠近中间的喷嘴。
喷嘴移动装置的上方设有旋转轴，喷嘴移动装置能够以旋转轴为中心旋转。
三个喷嘴之间的距离为微米级，且每个喷嘴能够单独控制喷射参数。
总的说来，本实用新型具有如下优点：
一种均匀墨水打印线喷墨打印装置，可以直接打印均匀墨水打印线，其具备以下优势：(1)不需要专门考虑墨水沉膜均匀性问题，只需要考虑墨水稳定喷射与打印，以及打印薄膜高性能的实现，使墨水组分设计相对简单；(2)对基板表面润湿性要求不高，不需要基板表面预图形化；(3)只对打印系统进行简单改进，可行性高；(4)系统改进只需要少量材料与设备成本。
附图说明
图1为现有技术打印线型图形产生咖啡环效应的结构示意图。
图2为本申请希望得到的墨水打印线的结构示意图。
图3为本申请一种均匀墨水打印线喷墨打印装置的结构示意图。
图4为本申请一种均匀墨水打印线喷墨打印方法打印一条折线的实施例结构示意图。
图5为本申请一种均匀墨水打印线喷墨打印方法打印一条直线的一种实施例结构示意图。
图6为本申请一种均匀墨水打印线喷墨打印方法打印一条直线的另外一种实施例结构示意图。
图7为本申请一种均匀墨水打印线喷墨打印方法的热烧结结果示意图。
图8为本申请一种均匀墨水打印线喷墨打印方法打印一条折线的实施例d与旋转轴旋转角度θ几何关系示意图。
图9为本申请原理示意图。
其中图3至图7中包括有：
1为基板，2为墨水喷嘴，3为墨水打印线；4为溶剂喷嘴；5为溶剂打印线；6为喷嘴移动装置；7为旋转轴。
具体实施方式
下面来对本实用新型做进一步详细的说明。
实施例1、
一种均匀墨水打印线喷墨打印方法，包括以下步骤，步骤一、打印墨水打印线3，在打印墨水打印线3的同时，在墨水打印线3两侧采用墨水溶剂各打印一条溶剂打印线5，溶剂打印线5的宽度为a，墨水打印线3的中线到溶剂打印线5的中线的距离为d。步骤二、热烧结，墨水打印线3打印完后，采用热烧结的方式，去除中间墨水打印线3的墨水中的溶剂部分，同时去除使用溶剂打印的两条溶剂打印线5。其中，在打印墨水打印线3之前，需要先进行基板1定位和基板1水平矫正。打印过程中，a和d能够调整。
如图3所示，一种均匀墨水打印线喷墨打印装置，包括喷嘴移动装置6，喷嘴移动装置6能够旋转和移动，喷嘴移动装置6底部安装有三个喷嘴，三个喷嘴并排设置，中间的喷嘴用于打印墨水打印线3为墨水喷嘴2，两侧的喷嘴用于打印溶剂打印线5为溶剂喷嘴4，墨水喷嘴2与喷嘴移动装置6的位置相对固定，溶剂喷嘴4可在移动装置上滑动，远离或者靠近中间的喷嘴。喷嘴移动装置6的上方设有旋转轴7，喷嘴移动装置6能够以旋转轴7为中心旋转。
总的说来，本实用新型具有如下优点：
一种均匀墨水打印线喷墨打印方法，能够打印出均匀墨水打印线3，方法简单，效果好，改造设备难度小，改造成本低。一种均匀墨水打印线喷墨打印装置，可以直接打印均匀墨水打印线3，其具备以下优势：(1)不需要专门考虑墨水沉膜均匀性问题，只需要考虑墨水稳定喷射与打印，以及打印薄膜高性能的实现，使墨水组分设计相对简单；(2)对基板1表面润湿性要求不高，不需要基板1表面预图形化；(3)只对打印系统进行简单改进，可行性高；(4)系统改进只需要少量材料与设备成本。
本实用新型的基本原理为：
假设扩散系数恒定，且无穷远处蒸气浓度为0，经过计算，单个液滴周围浓度分布为：c＝rc0/ρ，其中r为液滴直径，ρ为离液滴中心的距离，c0为ρ＝r处的蒸气浓度。
根据单个液滴的蒸气扩散，可计算两个液滴中间的蒸气浓度分布，即：
c＝cρ+cd-ρ＝(drc0)/(ρ(d-ρ))；
如图9所示，如果在两个液滴的中间位置放置一个小液滴，其所处位置原蒸气浓度：
小液滴中心位置cm＝(4rc0)/d,whenρ＝d/2；
小液滴边缘位置ce＝(4drc0)/(d2-w2)；
其蒸气浓度的差值Δc＝ce-cm＝(4drc0)/(d2-w2)-(4rc0)/d＝(4rc0w2)/(d(d2-w2))；
计算Δc相对于r，d，w的偏微分：
可知，r增大，d减小，w增大，会导致Δc增大，即小液滴边缘位置浓度与中心位置蒸气浓度差值增大，因此其边缘处蒸发速率相对于中心位置处被显著削弱了，从而达到抑制“咖啡环”效应的目的。
打印一条直的线时，如图5、图6所示，打印之前进行基板1定位和基板1水平矫正，设定a值为a1或者a2，d值为d1或者d2，喷嘴移动装置6沿一个方向运动，打印墨水打印线3，在打印墨水打印线3的同时，在墨水打印线3两侧采用墨水溶剂各打印一条溶剂打印线5，如图7所示，进行热烧结，墨水打印线3打印完后，采用热烧结的方式，去除中间墨水打印线3的墨水中的溶剂部分，同时去除使用溶剂打印的两条溶剂打印线5，得到一条直的墨水打印线3。
图5、图6所示分别为本实用新型所述打印系统控制“咖啡环”效应的两种方式。减小打印线距离d或者增加墨水溶剂打印线线宽a时，“咖啡环”效应被抑制；增大打印线距离d或者减小墨水溶剂打印线线宽a时，“咖啡环”效应被增强。利用这种连续调控“咖啡环”效应的方式，最终实现打印线均匀。欲实现该功能，要求：(1)喷嘴移动装置6应该可绕旋转轴7按准确角度旋转；(2)喷嘴距离d可以精准控制的功能；(3)不同喷嘴墨水喷射参数可以分别控制。
实施例2、
本实施例主要部分与实施1相同，相同部分在此不再赘述，不同部分为：
如图4、图8所示，如果要打印一条折线，打印之前进行基板1定位和基板1水平矫正，设定a值为a1，d初始值为d1，喷嘴移动装置6沿一个方向运动一段距离，打印墨水打印线3，在打印墨水打印线3的同时，在墨水打印线3两侧采用墨水溶剂各打印一条溶剂打印线5。为简化说明，第一条打印线假定为水平，第二条打印线与水平方向夹角为θ1，则折线夹角为π-θ1。为实现折线打印，旋转轴7位置B顺时针旋转角度为θ1，d随之变化，以保证打印线平直。d可以根据折线角度计算，d1、d2分别为位置A、C与位置B处墨水喷嘴2与溶剂喷嘴4之间的距离，此距离均为微米级别。因此，喷嘴移动装置6应该具备可绕旋转轴7按准确角度旋转的功能，喷嘴距离应该可以在微米级别精准控制。
喷嘴移动装置6旋转一个角度θ，此时，d先增大再减小，如图8所示，d与θ之间的关系为：
d＝d1/cosθ(0<θ<θ1/2)；d＝d＝d1/cos(θ1-θ)(θ1/2<θ<θ1)；
当θ＝θ1/2，d有最大值，dmax＝d2；
当θ＝0或θ＝θ1，d＝d1，分别对应折点的始末位。
最后进行热烧结，墨水打印线3打印完后，采用热烧结的方式，去除中间墨水打印线3的墨水中的溶剂部分，同时去除使用溶剂打印的两条溶剂打印线5，得到一条直的墨水打印线3。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型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实用新型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，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种均匀墨水打印线喷墨打印装置，其特征在于：包括喷嘴移动装置，喷嘴移动装置能够旋转和移动，喷嘴移动装置底部安装有三个喷嘴，三个喷嘴并排设置，中间的喷嘴用于打印墨水打印线，两侧的喷嘴用于打印溶剂打印线，中间的喷嘴与喷嘴移动装置的位置相对固定，两侧的喷嘴可在移动装置上滑动，远离或者靠近中间的喷嘴。
2.按照权利要求1所述的一种均匀墨水打印线喷墨打印装置，其特征在于：喷嘴移动装置的上方设有旋转轴，喷嘴移动装置能够以旋转轴为中心旋转。
3.按照权利要求1所述的一种均匀墨水打印线喷墨打印装置，其特征在于：三个喷嘴之间的距离为微米级，且每个喷嘴能够单独控制喷射参数。
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| CN201720948500.7U CN207607239U (zh) | 2017-07-31 | 2017-07-31 | 一种均匀墨水打印线喷墨打印装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109435494A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-03-08 | 厦门理工学院 | 可控制咖啡环效应的成膜方法、成膜装置及控制方法 |
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2017
- 2017-07-31 CN CN201720948500.7U patent/CN207607239U/zh not_active Expired - Fee Related
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