電滲噴墨裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電滲噴墨裝置，該電滲噴墨裝置包括微流道管、噴嘴和微電極；所述微流道管呈內部中空的圓筒形，其內部空腔為供墨水流過的微流道，所述微流道管的一端與供墨裝置連接，其另一端設有所述噴嘴；所述微流道管兩端的內側壁上各嵌有一個所述微電極，該兩個微電極之間形成的電場能夠驅動所述微流道中的墨水向所述噴嘴的方向運動。所述電滲噴墨裝置的噴墨質量高且噴墨質量可控。所述電滲噴墨裝置不需要復雜的驅動系統(tǒng)，結構簡單，體積小，易加工，易維修。所述電滲噴墨裝置的微流道管、噴嘴和微電極的內表面設有絕緣層，能夠避免焦耳熱的產生，并擴大了微電極的材質的選擇范圍，有利于降低成本。
【專利說明】電滲噴墨裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及噴墨裝置【技術領域】，特別涉及一種電滲噴墨裝置。
【背景技術】
[0002]噴墨裝置是噴墨式打印設備或噴墨式書寫筆的核心部件。噴墨裝置用于驅動墨滴流動并將墨滴精確地噴射到打印或書寫介質表面。噴墨裝置的噴墨質量例如墨滴大小、墨滴形狀、墨滴噴射速度及方向等取決于其噴墨方式。常見的噴墨方式有熱氣泡式噴墨(Thermal bubble inkjet)和壓電式噴墨(Piezoelectric inkjet)。
[0003]熱氣泡式噴墨通過加熱使墨水活化產生氣泡，氣泡膨脹驅動墨水在微流道內流動，并經(jīng)噴嘴噴射墨滴到打印或書寫介質表面形成墨跡。熱氣泡式噴墨可通過調節(jié)加熱溫度來控制噴墨量。加熱過程中產生的氣泡能夠將墨水和加熱器隔離，從而避免墨水全部被加熱。停止加熱后，墨水冷卻，氣泡收縮，噴墨停止。熱氣泡式噴墨方式具有噴嘴密度高、體積較小、成本較低和驅動系統(tǒng)較簡單等優(yōu)點。但是，熱氣泡式噴墨存在明顯的不足:一方面，噴嘴經(jīng)常處于高溫狀態(tài)，且噴嘴處頻繁的冷熱交替，氣泡反復膨脹收縮，使得噴墨質量不穩(wěn)定，墨滴大小、墨滴形狀、噴射速度及方向不易控制，噴墨裝置易老化，需經(jīng)常維修或更換噴墨裝置；另一方面，由于噴墨裝置和墨水的熱傳導速率的限制，噴墨過程經(jīng)常有滯后現(xiàn)象，噴墨速度也較慢，易產生不均勻墨滴和墨渣。
[0004]壓電式噴墨是利用壓電材料例如鉛、鋯、鉭等在施加電壓后產生形變的原理，實現(xiàn)擠壓墨水在微流道內流動，并經(jīng)噴嘴噴射墨滴到打印或書寫介質表面。壓電式噴墨通過壓電材料的形變控制墨滴的噴射，墨滴大小、墨滴形狀和噴射方向都可精確控制，從而得到較好的噴墨質量。由于不需要高溫，壓電式噴墨對墨水質量無影響，且對墨水色素無要求，噴墨過程無滯后現(xiàn)象，噴嘴不易損壞。但是，壓電式噴墨需要較為復雜的驅動系統(tǒng)，結構復雜，且噴墨裝置體積較大，加工難度大，噴嘴損壞或堵塞后維修較困難。
[0005]目前，非常需要一種噴墨質量高且噴墨質量可控、結構簡單、體積小、易加工、易維修的新型噴墨裝置。
【發(fā)明內容】
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種電滲噴墨裝置。
[0007]本發(fā)明提供的電滲噴墨裝置包括微流道管、噴嘴和微電極；所述微流道管呈內部中空的圓筒形，其內部空腔為供墨水流過的微流道，所述微流道管的一端與供墨裝置連接，其另一端設有所述噴嘴；所述微流道管兩端的內側壁上各嵌有一個所述微電極，該兩個微電極之間形成的電場能夠驅動所述微流道中的墨水向所述噴嘴的方向運動。
[0008]優(yōu)選地，所述微流道管中部的內側壁上還嵌有至少一個所述微電極，且任意兩個相鄰的所述微電極之間形成的電場的方向相同。
[0009]優(yōu)選地，所述噴嘴為錐形。
[0010]優(yōu)選地，所述微電極的材質為惰性金屬。[0011 ] 優(yōu)選地，所述微流道管和所述噴嘴的材質為絕緣材料。
[0012]優(yōu)選地，所述電滲噴墨裝置還包括嵌于所述微流道管的內側壁上除所述微電極外的位置的內襯，所述微電極和所述內襯上設有多個微流道，所述微電極和所述內襯的橫截面都呈篦子形，所述多個微流道都與所述噴嘴相通。
[0013]優(yōu)選地，所述微流道管、所述噴嘴和所述內襯的材質為絕緣材料。
[0014]優(yōu)選地，所述電滲噴墨裝置還包括設于所述內襯、所述微電極和所述噴嘴內表面的絕緣層。
[0015]優(yōu)選地，所述電滲噴墨裝置還包括設于所述微流道管、所述噴嘴和所述微電極內表面的絕緣層。
[0016]優(yōu)選地，所述微電極的材質為惰性金屬、銅、鐵或鋁。
[0017]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0018](I)所述電滲噴墨裝置利用電滲現(xiàn)象驅動墨水在微流道中運動，通過調節(jié)施加于兩個微電極之間的電壓大小能夠控制墨水在微流道中的運動速度和噴嘴的噴墨速度，因此其噴墨質量聞且噴墨質量可控；
[0019](2)所述電滲噴墨裝置不需要復雜的驅動系統(tǒng)，結構簡單，體積小，易加工，易維修；
[0020](3)所述電滲噴墨裝置的微流道管、噴嘴和微電極的內表面設有絕緣層，能夠避免焦耳熱的產生，并擴大了微電極的材質的選擇范圍，有利于降低成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明實施例1提供的電滲噴墨裝置的縱向剖面圖；
[0022]圖2為本發(fā)明實施例1提供的電滲噴墨裝置沿A-A方向的橫向剖面圖；
[0023]圖3為本發(fā)明實施例2提供的電滲噴墨裝置的縱向剖面圖；
[0024]圖4為本發(fā)明實施例3提供的電滲噴墨裝置的縱向剖面圖；
[0025]圖5為本發(fā)明實施例3提供的電滲噴墨裝置沿B-B方向的橫向剖面圖；
[0026]圖6為本發(fā)明實施例3提供的電滲噴墨裝置沿C-C方向的橫向剖面圖；
[0027]圖7為本發(fā)明實施例4提供的電滲噴墨裝置的縱向剖面圖；
[0028]圖8為本發(fā)明實施例5提供的電滲噴墨裝置的縱向剖面圖；
[0029]圖9為本發(fā)明實施例5提供的電滲噴墨裝置沿D-D方向的橫向剖面圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明的
【發(fā)明內容】
作進一步的詳細描述。
[0031]實施例1
[0032]如圖1所示，本實施例提供的電滲噴墨裝置包括微流道管11、噴嘴12和兩個微電極13。微流道管11呈內部中空的圓筒形，其內部空腔為供墨水流過的微流道14。微流道管11的一端與供墨裝置(圖中未示出)連接，微流道管11的另一端設有噴嘴12。噴嘴12呈例如錐形，用于噴射墨滴。微電極13呈例如圓環(huán)形，如圖2所示。兩個微電極13分別嵌于微流道管11兩端的內側壁上，使得兩個微電極13能夠與微流道14內的墨水直接接觸。微流道管11和噴嘴12的材質為絕緣材料。在本實施例中，微流道管11和噴嘴12的材質例如為硅橡膠。微電極13的材質為惰性金屬。在本實施例中，微電極13的材質例如為鉬。微流道管11、噴嘴12和微電極13可采用微加工制作工藝制成。
[0033]使用時，在兩個微電極13之間施加電壓，兩個微電極13之間形成電場，微流道14中的墨水在電場的作用下產生電滲現(xiàn)象，驅動墨水相對于微流道管11的內側面向噴嘴12的方向運動。運動到噴嘴12內的墨水被噴嘴12噴射到打印或書寫介質表面，從而形成墨跡。通過調節(jié)施加于兩個微電極13之間的電壓大小能夠控制墨水在微流道14中的運動速度和噴嘴12的噴墨速度；通過調節(jié)施加于兩個微電極13之間的電壓的正負極性能夠改變墨水在微流道14中的運動方向。本實施例提供的電滲噴墨裝置適用于不導電或弱導電的墨水O
[0034]實施例2
[0035]如圖3所示，本實施例提供的電滲噴墨裝置包括微流道管21、噴嘴22和三個微電極23。微流道管21呈內部中空的圓筒形，其內部空腔為供墨水流過的微流道24。微流道管21的一端與供墨裝置(圖中未示出)連接，微流道管21的另一端設有噴嘴22。噴嘴22呈例如錐形，用于噴射墨滴。微電極23呈例如圓環(huán)形。第一微電極231和第二微電極232分別嵌于微流道管21兩端的內側壁上，第三微電極233嵌于微流道管21中部的內側壁上，使得三個微電極23能夠與微流道24內的墨水直接接觸。微流道管21和噴嘴22的材質為絕緣材料。在本實施例中，微流道管21和噴嘴22的材質例如為硅橡膠。微電極23的材質為惰性金屬。在本實施例中，微電極23的材質例如為金。微流道管21、噴嘴22和微電極23可采用微加工制作工藝制成。
[0036]使用時,在第一微電極231與第三微電極233之間施加第一電壓,并在第三微電極233之間與第二微電極232之間施加第二電壓,第一微電極231與第三微電極233之間形成第一電場，第三微電極233之間與第二微電極232之間形成第二電場,且第一電場和第二電場的方向相同，微流道24中的墨水在第一電場和第二電場的作用下產生電滲現(xiàn)象，驅動墨水相對于微流道管21的內側面向噴嘴22的方向運動。運動到噴嘴22內的墨水被噴嘴22噴射到打印或書寫介質表面，從而形成墨跡。通過調節(jié)第一電壓和第二電壓的大小能夠控制墨水在微流道24中的運動速度和噴嘴22的噴墨速度；通過同時調節(jié)第一電壓和第二電壓的正負極性能夠改變墨水在微流道24中的運動方向。本實施例提供的電滲噴墨裝置適用于不導電或弱導電的墨水。
[0037]需要說明的是，在本實施例中，微電極23的數(shù)目不僅限于三個，微電極23的數(shù)目也可以為大于或等于四個。
[0038]與實施例1相比，本實施例的電滲噴墨裝置在微流道管21的中部增加了一個微電極，使得第一電壓和第二電壓都比實施例1的施加于兩個微電極之間的電壓明顯降低，降低了施加電壓的難度，有利于降低電滲噴墨裝置的成本。
[0039]實施例3
[0040]如圖4、圖5和圖6所示，本實施例提供的電滲噴墨裝置包括微流道管31、噴嘴32、兩個微電極33和內襯35。微流道管31呈內部中空的圓筒形。微流道管31的一端與供墨裝置(圖中未示出)連接，微流道管31的另一端設有噴嘴32。噴嘴32呈例如錐形，用于噴射墨滴。兩個微電極33分別嵌于微流道管31兩端的內側壁上，使得兩個微電極33能夠與微流道34內的墨水直接接觸。內襯35嵌于微流道管31的內側壁上除兩個微電極33外的位置。微流道管31和內襯35可以是分離的，也可以是一體成型的。微電極33和內襯35上設有多個圓形的微流道34，微電極33和內襯35的橫截面都呈篦子形，如圖5和圖6所示。多個微流道34都與噴嘴32相通，使得流過多個微流道34的墨水都能夠流入噴嘴32。微流道管31、噴嘴32和內襯35的材質為絕緣材料。在本實施例中，微流道管31、噴嘴32和內襯35的材質例如為硅橡膠。微電極33的材質為惰性金屬。在本實施例中,微電極33的材質例如為銀。微流道管31、噴嘴32、微電極33和內襯35可采用微加工制作工藝制成。
[0041]使用時，在兩個微電極33之間施加電壓，兩個微電極33之間形成電場，微流道34中的墨水在電場的作用下產生電滲現(xiàn)象，驅動墨水相對于內襯35的內側面向噴嘴32的方向運動。運動到噴嘴32內的墨水被噴嘴32噴射到打印或書寫介質表面，從而形成墨跡。通過調節(jié)施加于兩個微電極33之間的電壓大小能夠控制墨水在微流道34中的運動速度和噴嘴32的噴墨速度；通過調節(jié)施加于兩個微電極33之間的電壓的正負極性能夠改變墨水在微流道31中的運動方向。本實施例提供的電滲噴墨裝置適用于不導電或弱導電的墨水。
[0042]與實施例1相比，本實施例的電滲噴墨裝置的微流道管31內設有篦子形的內襯35，內襯35上設有多個微流道34能夠增強電滲現(xiàn)象，使得墨水的驅動力成倍增加，有利于提聞電滲噴墨裝置的噴墨效率。
[0043]實施例4
[0044]如圖7所示，本實施例提供的電滲噴墨裝置包括微流道管41、噴嘴42、三個微電極43和內襯45。微流道管41呈內部中空的圓筒形。微流道管41的一端與供墨裝置(圖中未示出)連接，微流道管41的另一端設有噴嘴42。噴嘴42呈例如錐形，用于噴射墨滴。第一微電極431和第二微電極432分別嵌于微流道管41兩端的內側壁上,第三微電極433嵌于微流道管41中部的內側壁上，使得三個微電極43能夠與微流道44內的墨水直接接觸。內襯45嵌于微流道管41內側壁上除三個微電極43外的位置。微流道管41和內襯45可以是分離的，也可以是一體成型的。微電極43和內襯45上設有多個圓形的微流道44，微電極43和內襯45的橫截面都呈篦子形。多個微流道44都與噴嘴42相通，使得流過多個微流道44的墨水都能夠流入噴嘴42。微流道管41、噴嘴42和內襯45的材質為絕緣材料。在本實施例中，微流道管41、噴嘴42和內襯45的材質例如為硅橡膠。微電極43的材質為惰性金屬。在本實施例中，微電極43的材質例如為鉬。微流道管41、噴嘴42、微電極43和內襯45可采用微加工制作工藝制成。
[0045]使用時,在第一微電極431與第三微電極433之間施加第一電壓,并在第三微電極433之間與第二微電極432之間施加第二電壓,第一微電極431與第三微電極433之間形成第一電場，第三微電極433之間與第二微電極432之間形成第二電場,且第一電場和第二電場的方向相同，微流道44中的墨水在第一電場和第二電場的作用下產生電滲現(xiàn)象，驅動墨水相對于內襯45的內側面向噴嘴42的方向運動。運動到噴嘴42內的墨水被噴嘴42噴射到打印或書寫介質表面，從而形成墨跡。通過調節(jié)第一電壓和第二電壓的大小能夠控制墨水在微流道44中的運動速度和噴嘴42的噴墨速度；通過同時調節(jié)第一電壓和第二電壓的正負極性能夠改變墨水在微流道44中的運動方向。本實施例提供的電滲噴墨裝置適用于不導電或弱導電的墨水。
[0046]需要說明的是，在本實施例中，微電極43的數(shù)目不僅限于三個，微電極43的數(shù)目也可以為大于或等于四個。[0047]與實施例1相比，本實施例的電滲噴墨裝置兼具有實施例2和實施例3的優(yōu)點。
[0048]實施例5
[0049]如圖8和圖9所示，本實施例提供的電滲噴墨裝置包括微流道管51、噴嘴52、兩個微電極53和絕緣層55。微流道管51呈內部中空的圓筒形，其內部空腔為供墨水流過的微流道54。絕緣層55設于微流道管51、噴嘴52和微電極53的內表面，用于使微流道管51、噴嘴52和微電極53與墨水隔離。絕緣層55的厚度為微米量級。微流道管51的一端與供墨裝置(圖中未示出)連接，微流道管51的另一端設有噴嘴52。噴嘴52呈例如錐形，用于噴射墨滴。微電極53呈例如圓環(huán)形，如圖9所示。兩個微電極53分別嵌于微流道管51兩端的內側壁上，使得兩個微電極53能夠與微流道54內的墨水直接接觸。微流道管51和噴嘴52的材質為絕緣材料。在本實施例中，微流道管51和噴嘴52的材質例如為硅橡膠。微電極53的材質不僅限于惰性金屬，還可以是例如鐵、銅或鋁。在本實施例中，微電極53的材質例如為銅。微流道管51、噴嘴52和微電極53可采用微加工制作工藝制成。
[0050]使用時，在兩個微電極53之間施加電壓,兩個微電極53之間形成電場,微流道54中的墨水在電場的作用下產生電滲現(xiàn)象，驅動墨水相對于微流道管51的內側面向噴嘴52的方向運動。運動到噴嘴52內的墨水被噴嘴52噴射到打印或書寫介質表面，從而形成墨跡。通過調節(jié)施加于兩個微電極53之間的電壓大小能夠控制墨水在微流道54中的運動速度和噴嘴52的噴墨速度；通過調節(jié)施加于兩個微電極53之間的電壓的正負極性能夠改變墨水在微流道54中的運動方向。本實施例提供的電滲噴墨裝置適用于不導電或弱導電的墨水O
[0051]與實施例1-4相比，本實施例的電滲噴墨裝置的微流道管51、噴嘴52和微電極53的內表面設有絕緣層55，用于使微流道管51、噴嘴52和微電極53與墨水隔離，能夠避免焦耳熱的產生，并且使微電極53的材質不僅僅限于惰性金屬，擴大了微電極53的材質選擇范圍，有利于降低成本。
[0052]實施例6
[0053]本實施例提供的電滲噴墨裝置與實施例2的電滲噴墨裝置的區(qū)別是微流道管、噴嘴和微電極的內表面設有絕緣層，其余與實施例2相同。
[0054]實施例7
[0055]本實施例提供的電滲噴墨裝置與實施例3的電滲噴墨裝置的區(qū)別是內襯、微電極和噴嘴的內表面設有絕緣層，其余與實施例3相同。
[0056]實施例8
[0057]本實施例提供的電滲噴墨裝置與實施例4的電滲噴墨裝置的區(qū)別是內襯、微電極和噴嘴的內表面設有絕緣層，其余與實施例4相同。
[0058]以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關【技術領域】的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應由權利要求限定。
【權利要求】
1.電滲噴墨裝置，其特征在于，該電滲噴墨裝置包括微流道管、噴嘴和微電極；所述微流道管呈內部中空的圓筒形，其內部空腔為供墨水流過的微流道，所述微流道管的一端與供墨裝置連接，其另一端設有所述噴嘴；所述微流道管兩端的內側壁上各嵌有一個所述微電極，該兩個微電極之間形成的電場能夠驅動所述微流道中的墨水向所述噴嘴的方向運動。
2.根據(jù)權利要求1所述的電滲噴墨裝置，其特征在于，所述微流道管中部的內側壁上還嵌有至少一個所述微電極，且任意兩個相鄰的所述微電極之間形成的電場的方向相同。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的電滲噴墨裝置，其特征在于，所述噴嘴為錐形。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的電滲噴墨裝置，其特征在于，所述微電極的材質為惰性金屬。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的電滲噴墨裝置，其特征在于，所述微流道管和所述噴嘴的材質為絕緣材料。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的電滲噴墨裝置，其特征在于，所述電滲噴墨裝置還包括嵌于所述微流道管的內側壁上除所述微電極外的位置的內襯，所述微電極和所述內襯上設有多個微流道，所述微電極和所述內襯的橫截面都呈篦子形，所述多個微流道都與所述噴嘴相通。
7.根據(jù)權利要求6所述的電滲噴墨裝置，其特征在于，所述微電極的材質為惰性金屬。
8.根據(jù)權利要求6所述的電滲噴墨裝置，其特征在于，所述微流道管、所述噴嘴和所述內襯的材質為絕緣材料。
9.根據(jù)權利要求6所述的電滲噴墨裝置，其特征在于，所述電滲噴墨裝置還包括設于所述內襯、所述微電極和所述噴嘴內表面的絕緣層。
10.根據(jù)權利要求9所述的電滲噴墨裝置，其特征在于，所述微電極的材質為惰性金屬、銅、鐵或鋁。
11.根據(jù)權利要求1或2所述的電滲噴墨裝置，其特征在于，所述電滲噴墨裝置還包括設于所述微流道管、所述噴嘴和所述微電極內表面的絕緣層。
12.根據(jù)權利要求11所述的電滲噴墨裝置，其特征在于，所述微電極的材質為惰性金屬、銅、鐵或鋁。
【文檔編號】B41J2/045GK103909731SQ201310005333
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年1月7日 優(yōu)先權日:2013年1月7日
【發(fā)明者】桂林, 高猛, 劉靜 申請人:中國科學院理化技術研究所