[发明专利]液滴喷射装置及方法

说明书

相关申请

本申请是2011年7月12日提交的申请号：200980154471.5，名称为“液滴喷射装置及方法”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种液滴喷射装置及方法，更详细地涉及一种对通过喷嘴喷射的流体表面施加静电场的同时辅助性地利用物理喷射力，从而能够以液滴形式微小而有效地喷射所述流体的液滴喷射装置及方法。

背景技术

一般来说，以液滴形式喷射流体的液滴喷射装置主要以多种形式适用于喷墨打印机，最近为了将其适用于显示器工艺装置、印刷电路板工艺装置及DNA芯片制造工艺等尖端高附加价值创造领域而被应用开发。

就所述喷墨打印机(Ink Jet Printer)而言，以液滴形式喷射墨水的喷墨装置分为热驱动方式和静电力方式两大块。

首先，所述热驱动方式的喷墨装置如图1及图2所示，包含设置在基板10上的支管(manifold)22；通过形成在所述基板10上部的障壁14被限定拘束的墨水通道24及墨水腔26；设置在所述墨水腔26内的加热器12；设置在喷嘴板18上且用于喷射墨水液滴29’的喷嘴16，这种热驱动方式的喷墨装置通过如下动作喷射液滴29’。

当电压供给到所述加热器1时产生热量，通过该热量，填充在所述墨水腔26内的墨水29被加热而生成泡沫28。

其次，所生成的所述泡沫28继续膨胀，并由此而对填充在所述墨水腔26内的墨水29施加压力，且通过所述喷嘴16，墨水液滴29’向喷嘴16的外部喷射。

之后，墨水29通过墨水通道22由所述支管22被吸入墨水腔26的内部，由此，墨水29重新填充所述墨水腔26。

然而，如上所述以往的热驱动方式的喷墨装置可能由用于形成泡沫的加热器12的热量而引起所述墨水29的化学变化，存在可能会导致所述墨水29的质量下降等问题的缺陷。

此外，通过所述喷嘴16喷射的墨水的液滴29’，向纸张等对象体移动的期间可能会由于所述加热器12的热量而产生急剧的体积变化，因此也存在清晰度等印刷质量下降的问题。

此外，这种热驱动方式的喷墨装置，对通过喷嘴喷射的液滴29’的微小的控制，例如对液滴的大小及形状的控制上具有局限性。

而且，由于上述问题，也存在难以实现高集成度液滴喷射装置的问题。

另一方面，所述图3及图4示出了所述液滴喷射装置的另一种形式，即利用电场的静电力方式的液滴喷射装置。

更为详细地，所述静电力方式的液滴喷射装置如所述图3及图4所示，具备基电极32和与之相对的对向电极(Opposite Electrode)33，所述两个电极32、33之间注入墨水31，所述两个电极32、33上连接有直流电源34。

若通过所述直流电源34对所述电极32、33施加电压，两个电极32、33之间就会形成静电场。

由此，向对向电极33方向作用的库仑力(coulomb′s force)作用到所述墨水31上。

另一方面，所述墨水31由于其固有的表面张力和粘性等，也会被施加对所述库仑力的反作用力，因此所述墨水31无法易于向对向电极33方向喷射。

所以，为了从所述墨水31的表面分离液滴并将其喷射，需要对所述电极32、33之间施加1kV以上的非常高的电压。

然而，对所述电极32、33之间施加高电压时，由于液滴喷射是非常不规则的，因此会局部地加热所述墨水31的规定部分。

即，位于S1区域的墨水31’的温度T1的上升高于位于其他区域的墨水31的温度T0的上升，且由此会使所述S1区域的墨水31’膨胀，而且静电场集中到该区域，聚集大量的电荷(Electron)。

由此，电荷之间相互作用的反作用力和基于静电场的库仑力作用到所述S1区域的墨水31’上，因此如图4所示，液滴从S1区域的墨水31’分离后向所述对向电极33侧移动。

图5示出静电力方式的喷墨方法。这是一种具有包含电极6的喷嘴4，在基板8的下部具有对向电极7，按照上述原理吐出液滴并将其喷射到基板8的方法。施加电压的方式是在包含于喷嘴4的电极6和对向电极7之间以脉冲形式施加直流电源的方式。

通过这种方式成功地实现喷射及构图的研究结果及相关在先专利陆续被报道。