技术支持

Inkjet、EHD、Ultra-sonic等多种微流体控制技术相关文件、视频资料。

资源下载
技术导航
打印目标选择
Q&A 喷墨技术分享
Q&A MicroFab产品问答

如何利用Sakai波形产生微小液滴？（一）

MicroFab Inkjet发生微小液滴的探索系列（一）——Sakai波形介绍

背景

通常，用按需打印头产生的液滴的半径与喷射它们的喷嘴的半径大致相同。往往减小液滴体积的可靠方法是减小孔口的尺寸。然而，通过缩小孔口的尺寸，喷头堵塞的问题变得更加严重。因此，对发生微小液滴不同方法的需求一直在增加。按需打印的喷墨系统（能够喷射出液滴半径小于孔口半径）是目前发生微小液滴降低成本的佳方式。

喷射滴的过程不是一个简单的过程，因为按需滴系统喷射小的和单分散的微滴的发生是所有可能液滴发生的一个非常小的子集。这些液滴发生必须通过反复试验和错误来调整（通常是经验性的），才能进行适当的按需打印。MicroFab JetDrive™提供三种波形，因此为不同的波形设置提供了多种可能性。

MicroFab的压电式Inkjet在摸索发生微小液滴方面已经有很多经验，并总结了Inkjet喷头发生微小液滴的一些规律。通过测试了多种类型的波形，发现发生微小液滴的波形种类，例如Positive Purdue波形，Negative Purdue波形，Sakai波形等其他波形。

本文主要介绍在使用MicroFab压电式inkjet时，利用Sakai波形等其他波形方面探索发生微小液滴的方法。

Sakai波形

为了发生微小液滴，MicroFab公司研究了Sakai波形（图2.1）在Inkjet上的使用。Sakai波形是由ShinriSakai于1999年介绍的波形。并且Sakai波形可以用任何JetDrivetm来发生这种波形，因为它只由4个点组成。最初，这个波形被应用于一个压电振动器，因此打印头的几何形状是完全不同于目前MicroFab挤压式压电Inkjet。这可能就是为什么使用MicroFab的压电Inkjet发现对发生小液滴的结果的可重复性不佳的原因。然而，使用这种波形是可以产生微小液滴的。

▲ 图2.1：sakai波形

然而，通过大量测试发现，在实际使用过程中通过微调sakai波形参数能够实现的微小液滴。具体的测试溶液见“4.测试溶液”。

演示文稿4.png

其他波形

除了Purdue波形和Sakai波形外，以下所有的波形信号及其在MicroFab打印头上的可用性仍在研究中。

1）Ronald F. Burr, David A. Tence and Sharon S. Berger, "Multiple Dot Size Fluidics for Phase Change Piezoelectric Ink Jets," IS&T's NIP12, pp 12-18, 1996.

2）Tomoaki Takahashi, "Adaptability of Piezoelectric Inkjet Head", IS&T's NIP17, pp 323-327, 2001.

测试溶液

4.1 使用的试验流体

在测试中使用以下液体，并以各种波形喷射，以实现小微滴喷射：

· 水

· 甘油和水的混合物（浓度从5%到80%不等）

· 2-Methyl-1-Propanol (Isobutanol) + 3wt% ABFX-1 dye

4.2 甘油和水混合物的粘度

流体的粘度对滴产生过程有重要影响。根据Purdue大学的科学家们的描述，甘油在水中的浓度对液滴发生的波形影响很大。甘油和水混合物粘度的变化是在η=2mpa和η=8mpa之间，随着甘油重量比例的增加，如图4.1所示。

▲ 图4.1甘油在水中的比重和粘度关系图

4.3 2-Methyl-1-Propanol （异丁醇）粘度

测试显示：99.9%2-methyl-1-propanol（异丁醇）的粘度为η≈4.5mPas（T房间=23.8°C）。这粘度在在甘油和水的混合物的粘度范围内。为了观察喷出的液滴在底物上的点，异丁醇用3wt% ABFX-1染色，这是一种含有Rhodamin B的水基染料。3wt%的染料将粘度降低至η≈4.2mPas（T室温=23.8°C）。虽然，这种对流体的修改对液滴发生过程没有什么的影响。

图片4.png