[发明专利]一种基于受约束表面振荡的超高频电流体动力喷射系统、方法以及一种夹具

权利要求书

1.一种基于受约束表面振荡的超高频电流体动力喷射系统，其特征在于，包括喷头结构、供液系统、信号发生单元以及高压电源单元，所述喷头结构包括储墨管、固定在储墨管外壁的压电陶瓷和置于储墨管内部的金属丝状电极，所述压电陶瓷正极与信号发生单元连接，其负极接地，所述金属丝状电极与高压电源单元连接；所述供液系统包括依次连接的供墨软管、储液瓶、通气软管以及气压调节单元。

2.根据权利要求1所述的一种基于受约束表面振荡的超高频电流体动力喷射系统，其特征在于，所述储墨管顶部为墨水入口端，底部为逐渐收缩的喷孔，喷孔的直径为几微米至几十微米，所述喷孔正下方设有基板，基板接地，其与喷孔之间的距离为几十微米至几百微米。

3.根据权利要求2所述的一种基于受约束表面振荡的超高频电流体动力喷射系统，其特征在于，所述墨水入口端与供墨软管一端连接，供墨软管另一端插入到密闭的储液瓶中的墨水中，储液瓶通过通气软管与气压调节单元连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于受约束表面振荡的超高频电流体动力喷射系统，其特征在于，所述压电陶瓷为贴在储墨管外壁的长条状压电陶瓷或套在储墨管外壁的管状压电陶瓷，压电陶瓷位于储墨管的中部，通过粘接剂与管壁实现机械耦合。

5.根据权利要求1所述的一种基于受约束表面振荡的超高频电流体动力喷射系统，其特征在于，所述高压电源单元根据实际需要，选择高压直流电源、电压放大器或高压脉冲电源，所述信号发生单元为能够产生低压脉冲的设备，用于产生CMOS或TTL电平信号。

6.一种基于受约束表面振荡的超高频电流体动力喷射方法，其特征在于，采用如权利要求1-5任一项所述的超高频电流体动力喷射系统，所述受约束表面为墨水在喷孔边沿形成的弯液面，首先调节供液系统，使弯液面形状稍微内凹，其次通过高压电源单元对墨水和基板之间施加直流或交流电压，确保在没有弯液面振荡的情况下，墨水不能被电应力拉出；之后通过信号发生单元产生方波信号来激励压电陶瓷，在数个脉冲激励之后，弯液面完成起振过程，进入高频喷射模式，喷射频率与压电陶瓷激励频率同频。

7.根据权利要求6所述的一种基于受约束表面振荡的超高频电流体动力喷射方法，其特征在于，所述压电陶瓷工作在特定的激励频率f会产生压力波叠加效果，从而使喷孔处的弯液面振幅随着振荡次数的增加而逐渐增大，所述激励频率f由储墨管的长度L和压力波在墨水中的传播速度c决定，三者满足如下任意一种关系：

第一种关系：f＝(2n-1)*c/4L，其中n为大于等于1的正整数；

第二种关系：f＝c/(4mL)，其中m为大于等于1的正整数；

所述激励频率的最大值f_max小于1.84c/2πR，其中R为储墨管内径；

所述压电陶瓷激励电压为峰峰值低于10V的方波。

8.根据权利要求6所述的一种基于受约束表面振荡的超高频电流体动力喷射方法，其特征在于，基于该喷射方法在打印过程中实现连续或按需打印。

9.一种夹具，用于如权利要求1所述的超高频电流体动力喷射系统，其特征在于，包括两个合板和一个紧定螺钉，两个合板一端通过铰链铰接，另一端通过固定卡扣连接，两个合板之间设有竖直通孔，所述储墨管嵌设在竖直通孔中；其中一个合板设有与竖直通孔连通的水平通孔，压电陶瓷设置在水平通孔内，所述紧定螺钉与水平通孔螺纹连接，通过旋转紧定螺钉调整压电陶瓷与储墨管壁间的压力。

10.根据权利要求9所述的一种夹具，其特征在于，所述紧定螺钉和压电陶瓷之间设有金属盖板，所述储墨管和竖直通孔之间设有四个橡胶垫条。