喷墨打印头、喷墨打印设备及方法与流程

本发明涉及印刷，特别是涉及一种喷墨打印头、喷墨打印设备及方法。

背景技术：

1、喷墨印刷工艺是一种利用彩色油墨通过将油墨喷溅到衬底上的预定区域中来实现喷射材料图案化的技术。随着显示技术的发展，大尺寸、高分辨率、低成本的工艺技术和产品需求越来越大，喷墨印刷工艺基于其较低的材料消耗量、可大尺寸印刷而不会造成其他影响、可高分辨率印刷的特点，已经开始成为显示制造工艺的重要开发方向之一。以显示器中发光器件的形成工艺为例，与传统的蒸镀工艺相比，可以仅用少量的材料来生产器件，并且由于制造工艺简单，可以大大降低成本。

2、喷墨打印头是喷墨打印设备的重要组成部分，为了提高印刷效率及良率，一个喷墨打印设备中往往通过集成多个打印头，或者将多个喷嘴集成在一打印头内的方法，形成一个打印头模组，并通过打印头模组的喷射来完成整个印刷过程。

3、在使用喷墨打印设备进行喷墨打印时，由于喷墨打印头中的喷嘴往往会因各种原因无法喷墨，因此通常需要通过禁用这些无法正常喷墨的喷嘴，并通过算法，使用邻近的其他喷嘴来补偿印刷。为了检测发现这些异常喷嘴，往往只能在正式印刷前，使用检测设备对各个喷嘴是否正常喷墨进行监控，通过分析检测结果来判断使用哪些喷嘴来正式印刷。

4、然而，当打印头模组内的喷嘴越来越多时，检测所需要的时间越来越长，且随着设备使用时间的加长，检测频率往往会增加，这就容易造成生产时间成本的增加。更多地，一些情况下，即使印刷前喷嘴能够正常喷墨，然而在开始印刷后，也无法100％保证全部喷嘴都可正常喷墨，一些漏喷、喷偏的不良无法避免。因此，如何实现喷墨打印头喷嘴的喷墨状态的实时监控是保证喷墨印刷良率和效率的一个重要研究方向。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种能够实现喷墨打印头喷嘴的喷墨状态的实时监控、提高喷墨印刷良率和效率的喷墨打印头、喷墨打印设备及方法。

2、一种喷墨打印头，包括：

3、喷墨腔体，设有与所述喷墨腔体的腔室连通的喷嘴，所述喷墨腔体的腔壁包括振动板；

4、喷嘴控制单元，所述喷嘴控制单元包括压电致动器和形变传感器，所述形变传感器与所述振动板连接且用于获取所述振动板的形变，所述压电致动器与所述振动板连接且用于驱动所述振动板的形变。

5、上述喷墨打印头工作时，压电致动器驱动振动板形变，振动板的形变进而导致喷墨腔体的腔室的空间大小改变，驱使墨水从喷嘴喷出。而通过与振动板连接的形变传感器的形变可反映振动板随压电致动器发生的形变情况。例如压电致动器失效、或控制指令无法传达给压电致动器导致振动板无振动动作的情况，或者是当压电致动器动作，但喷嘴因气泡、堵塞等原因而导致喷墨异常时，振动板虽有形变但形变异常，均可通过形变传感器的形变同步反馈出来，如此可根据形变传感器的形变，获取该形变传感器对应的喷嘴的喷墨状态，进而实现对喷墨打印头喷嘴的喷墨状态的实时监控，显著提高喷墨印刷良率和效率。

6、在其中一些实施例中，所述形变传感器设于所述振动板上；所述压电致动器设于所述形变传感器的远离所述振动板的一侧。

7、在其中一些实施例中，所述形变传感器包括层叠设于所述振动板上的第一导电层、形变传感层及第二导电层，所述形变传感层用于获取所述振动板的形变；

8、和/或，所述压电致动器包括层叠设于所述形变传感器上的第三导电层、压电层及第四导电层，所述压电层用于驱动所述振动板的形变。

9、在其中一些实施例中，所述喷嘴控制单元还包括绝缘层，所述绝缘层设于所述第二导电层上的远离所述形变传感层的表面；

10、所述第三导电层设于所述绝缘层上的远离所述第二导电层的表面。

11、在其中一些实施例中，所述形变传感层中包含有半导体材料，所述形变传感层用于获取所述振动板的形变；

12、和/或，所述形变传感层的厚度为0.1～20nm。

13、在其中一些实施例中，所述第一导电层、所述第二导电层、所述第三导电层、所述第四导电层的材料各自独立选自金属、金属合金、碳纳米管及有机导电材料中的至少一种；

14、和/或，所述第一导电层、所述第二导电层、所述第三导电层和所述第四导电层的厚度为50nm～500nm。

15、在其中一些实施例中，所述第一导电层、所述第二导电层及所述第四导电层为面电极；

16、和/或，所述第三导电层为金属网格电极。

17、在其中一些实施例中，所述腔室包括依次连通的第一墨水流通室、喷墨压力室和第二墨水流通室，所述第一墨水流通室设有进墨口，所述喷嘴与所述喷墨压力室连通，所述第二墨水流通室设有出墨口，所述振动板构成所述喷墨压力室的一腔壁。

18、在其中一些实施例中，所述喷嘴控制单元还包括阻尼隔板，所述阻尼隔板设于所述第一墨水流通室与所述喷墨压力室之间及所述喷墨压力室与所述第二墨水流通室之间，以使所述第一墨水流通室、喷墨压力室和第二墨水流通室之间相对独立，所述阻尼隔板与所述腔室的腔壁之间形成过流部，以使所述第一墨水流通室、喷墨压力室和第二墨水流通室相互连通。

19、在其中一些实施例中，所述喷嘴控制单元为多个，所述喷墨压力室为多个，多个所述喷嘴控制单元与多个所述喷墨压力室一一对应设置。

20、一种喷墨打印设备，包括：

21、如上述任一项所述的喷墨打印头；

22、电场施加装置，与所述压电致动器电连接；

23、电压检测装置，与所述形变传感器电连接；

24、喷嘴监测装置，与所述电压检测装置电连接，并用于根据所述电压检测装置获取的感应电压值确定所述形变传感器对应的喷嘴的喷墨状态；及

25、控制装置，与所述喷嘴检测装置和所述喷墨打印头电连接，用于根据所述喷墨状态控制所述喷墨打印头进行打印。

26、一种喷墨打印方法，采用如上述任一项所述的喷墨打印头，包括如下步骤：

27、对所述压电致动器施加电场，使所述喷墨打印头打印；

28、获取所述喷墨打印头打印中所述形变传感器的感应电压值；

29、根据所述感应电压值确定所述形变传感器对应的喷嘴的喷墨状态；及

30、根据所述喷墨状态控制所述喷墨打印头调整打印。

31、在其中一些实施例中，根据所述喷墨状态控制所述喷墨打印头调整打印的步骤，包括如下步骤：

32、所述喷嘴为多个，其中一所述形变传感器对应的喷嘴的喷墨状态为异常时，控制所述喷墨打印头的正常喷嘴对异常喷墨的目标区域进行补偿喷墨。

技术特征：

1.一种喷墨打印头，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的喷墨打印头，其特征在于，所述形变传感器设于所述振动板上；所述压电致动器设于所述形变传感器的远离所述振动板的一侧。

3.如权利要求2所述的喷墨打印头，其特征在于，所述形变传感器包括层叠设于所述振动板上的第一导电层、形变传感层及第二导电层，所述形变传感层用于获取所述振动板的形变；

4.如权利要求3所述的喷墨打印头，其特征在于，所述喷嘴控制单元还包括绝缘层，所述绝缘层设于所述第二导电层上的远离所述形变传感层的表面；

5.如权利要求3所述的喷墨打印头，其特征在于，所述形变传感层中包含有半导体材料，所述半导体材料为氮化硼、钛酸钡、氧化锌、石墨烯、二硫化钼、二硒化钼及二硫化钨中的至少一种形成的二维材料；

6.如权利要求3所述的喷墨打印头，其特征在于，所述第一导电层、所述第二导电层、所述第三导电层、所述第四导电层的材料各自独立选自金属、金属合金、碳纳米管及有机导电材料中的至少一种；

7.如权利要求3所述的喷墨打印头，其特征在于，所述第一导电层、所述第二导电层及所述第四导电层为面电极；

8.如权利要求1至7任一项所述的喷墨打印头，其特征在于，所述腔室包括依次连通的第一墨水流通室、喷墨压力室和第二墨水流通室，所述第一墨水流通室设有进墨口，所述喷嘴与所述喷墨压力室连通，所述第二墨水流通室设有出墨口，所述振动板构成所述喷墨压力室的一腔壁。

9.如权利要求8所述的喷墨打印头，其特征在于，所述喷嘴控制单元还包括阻尼隔板，所述阻尼隔板设于所述第一墨水流通室与所述喷墨压力室之间及所述喷墨压力室与所述第二墨水流通室之间，以使所述第一墨水流通室、喷墨压力室和第二墨水流通室之间相对独立，所述阻尼隔板与所述腔室的腔壁之间形成过流部，以使所述第一墨水流通室、喷墨压力室和第二墨水流通室相互连通。

10.如权利要求8所述的喷墨打印头，其特征在于，所述喷嘴控制单元为多个，所述喷墨压力室为多个，多个所述喷嘴控制单元与多个所述喷墨压力室一一对应设置。

11.一种喷墨打印设备，其特征在于，包括：

12.一种喷墨打印方法，其特征在于，采用如权利要求1至10任一项所述的喷墨打印头，包括如下步骤：

13.如权利要求12所述的喷墨打印方法，其特征在于，根据所述喷墨状态控制所述喷墨打印头调整打印的步骤，包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及一种喷墨打印头、喷墨打印设备及方法。该喷墨打印头，包括：喷墨腔体，设有与所述喷墨腔体的腔室连通的喷嘴，所述喷墨腔体的腔壁包括振动板；喷嘴控制单元，所述喷嘴控制单元包括压电致动器和形变传感器，所述形变传感器与所述振动板连接且用于获取所述振动板的形变，所述压电致动器与所述振动板连接且用于驱动所述振动板的形变。该喷墨打印头、设备及方法能够实现喷墨打印头喷嘴的喷墨状态的实时监控。

技术研发人员：李松举,孙贤文,付东
受保护的技术使用者：广东聚华印刷显示技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14