噴碼機(jī)噴碼技術(shù)并不是一種單一的技術(shù)，而是包含了各種互相關(guān)聯(lián)的、不同領(lǐng)域的復(fù)合型技術(shù)。今天我們就從其中的一個(gè)小點(diǎn)切入，以按需噴墨打印（DOD）中壓電噴墨門類下的剪切力型噴頭（Top down schematicof a shear mode print head）為例為大家介紹一下這種全新的打印技術(shù)。接下來(lái)，請(qǐng)大家跟著小墨滴來(lái)一趟說(shuō)走就走的旅行吧！

一
出發(fā)前的準(zhǔn)備

剪切力型的DOD打印頭上有一個(gè)小腔室，腔室的一側(cè)連接有供給管，供給管連接著儲(chǔ)存墨水的墨囊，在腔體的另一側(cè)有噴嘴出口。小墨滴進(jìn)入小腔室之后，便開始等待旅行的開始。

圖2剪切力型打印噴頭

二
噴頭噴射

壓電元件（PZT）靠近腔體通道的上半部分，在PZT上施加電壓后，由于壓電效應(yīng)，通道的上半部分變形，下半部分不變，使得通道成為人字形。腔體體積的突然減小，將產(chǎn)生能夠噴出小液滴所需的脈沖壓力。由于壓力波會(huì)將液體從噴孔處推擠，形成一個(gè)長(zhǎng)液帶因此，如果有足夠的能量可以克服液體的表面能，液體就會(huì)由噴孔噴出（圖3）。

圖3液體在噴口附近的受力情況

緊接著，壓力波經(jīng)過在容腔內(nèi)的傳遞，由閉口端反射而來(lái)的負(fù)壓力波將噴出的液體帶回，使得噴嘴噴出的細(xì)流發(fā)生縮頸和剪斷，形成有球莖狀頭端的無(wú)約束液帶。小液滴也就終于從打印噴頭上脫落下來(lái)開始自由飛翔啦。

三
墨滴飛行

圖中第一行右側(cè)可以看出，在飛行過程中，小液滴身后往往還會(huì)有個(gè)小尾巴。這個(gè)因小曲率半徑而被剪斷的尾巴末端壓力較高，尾部的液體向小液滴的球莖狀頭端流動(dòng)，出現(xiàn)長(zhǎng)液帶退縮現(xiàn)象。在長(zhǎng)液帶收縮期間，靠近球莖狀頭端的第二個(gè)縮莖逐漸發(fā)展，縮莖的半徑不斷縮小，直至一個(gè)小液滴分裂成了兩個(gè)，其中大的叫做主液滴，小的叫做衛(wèi)星液滴。

圖4通過機(jī)器視覺系統(tǒng)捕捉的一組墨滴下落瞬間的照片

衛(wèi)星液滴與主液滴合并時(shí)，剩余的表面能會(huì)轉(zhuǎn)換為液滴中液體的動(dòng)能，當(dāng)能量在動(dòng)能和表面能之間來(lái)回轉(zhuǎn)換時(shí)，小液滴的表面將發(fā)生振蕩，情況如上圖（圖4）第二行右側(cè)所示。小墨滴的實(shí)際飛行中還有可能碰到各種各樣的意外情況，例如：在噴墨過程中，當(dāng)點(diǎn)間距相同的情況下，在PZT上施加的脈沖電壓頻率越高，噴墨打印的效率越高。但是，如果液滴的噴射頻率太高，會(huì)使得噴頭上相鄰噴頭所連接的腔體之間發(fā)生串?dāng)_，脈沖電壓需要保證在一定范圍之內(nèi)。

四
墨滴安家

小墨滴在空中飛行時(shí)，實(shí)際的飛行路線還會(huì)受到氣流顛簸的影響，但不論如何，小墨滴現(xiàn)在終于平安到達(dá)了基底。為了保證打印圖形的精度，以及保證打印的圖形電路能夠完成特定的功能，我們需要小墨滴整齊的在基底上手拉手排好隊(duì)。

小墨滴單個(gè)沉積在基底上就是一個(gè)點(diǎn)，不過，當(dāng)墨滴與墨滴相互非常接近的時(shí)候，它們就會(huì)組建成新的結(jié)構(gòu)。下圖顯示了一組打印的線條，墨滴的點(diǎn)間距從左往右逐漸減小。

圖5一組打印在特定基底上的墨滴線段

上圖中，c線中的小墨滴是排隊(duì)最整齊的，隊(duì)伍的邊緣最光滑，隊(duì)伍的形狀最優(yōu)。隊(duì)伍的形狀也和基底的溫度有關(guān)，但如果小液滴中的溶劑易揮發(fā)，即使是基底溫度不是很高，在大量材料沉積，或者點(diǎn)間距很小的情況下，打印出來(lái)的線條也會(huì)出現(xiàn)膨脹（圖4d）甚至堆疊出硬幣的形狀（圖5e和圖6）。小墨滴會(huì)堆疊出硬幣形狀是因?yàn)榍耙粋€(gè)墨滴落在基底上后，溶劑已經(jīng)部分揮發(fā)，后一個(gè)墨滴再滴上時(shí)與第一個(gè)墨滴的會(huì)形成重疊與邊界區(qū)域。此外，小液滴還存在一定的流動(dòng)性，這種流動(dòng)性也會(huì)影響邊界的具體形態(tài)（圖7）。

圖6打印的電子元件線條出現(xiàn)硬幣狀堆疊

圖7邊界的邊緣部分的流動(dòng)出弧線形

將數(shù)據(jù)羅列在下圖（圖8）中的二維坐標(biāo)上，可以發(fā)現(xiàn)針對(duì)含有特定溶劑的墨滴需要在特定的溫度下打印，這就要求保證小墨滴落下的時(shí)間間隔（delay）與墨滴間距（dotspacing）在一個(gè)合適的組合范圍內(nèi)。過高的基底溫度、過長(zhǎng)的時(shí)間間隔、或者過小的墨滴間距都有可能導(dǎo)致打印線條堆疊成硬幣狀；而在基底溫度較低的情況下，過短的時(shí)間間隔或過大的墨滴間距，又會(huì)導(dǎo)致打印出的線條于基底上擴(kuò)散等一系列其他問題。

圖8時(shí)間間隔與墨滴間距對(duì)于打印線條的影響

至此為止，小墨滴從墨囊出發(fā)，由腔室經(jīng)過噴頭噴射、飛行、沖擊、擴(kuò)散，最終在基底這一新家上凝固，有序地入住新居！DOD噴碼機(jī)墨點(diǎn)的旅程也就告一段落了，合肥依瑪希望通過DOD噴碼機(jī)墨點(diǎn)控制原理技術(shù)讓您能對(duì)DOD噴碼機(jī)有個(gè)更清晰的認(rèn)識(shí)，希望對(duì)您有幫助。