Published March 5, 2024
| Version v1
Publication
Open
Design and Simulation of a Hybrid Inkjet Printhead for Ejecting High Viscous Inks
- 1. Korea Institute of Machinery and Materials
- 2. University of Science and Technology
Description
Abstract Printing high-viscosity inks continues to remain a challenge in inkjet technology, and thus far, extensive numerical simulations have been performed to resolve this issue. In this paper, we present a novel hybrid inkjet printhead that combines piezoelectric and electrohydrodynamic (EHD) forces. The hybrid inkjet printhead is designed using multi-physics numerical simulation technology and by investigating jetting high-viscous ink. The proposed method enables precise control of the droplet volume and velocity. We also investigated the performance of our hybrid inkjet printhead and optimized the piezoelectric and EHD waveforms with rising, dwell, and falling times. Further, we designed an EHD driving device to generate the EHD jetting force. We used a hybrid inkjet printing simulation to jet a high-viscous ink of up to 100 cp, which confirms that the jetting performance of the hybrid inkjet printing method is superior to that of the existing piezoelectric inkjet printing methods. The proposed high-viscosity hybrid inkjet head technology can be applied to various industrial fields, including display manufacturing processes, semiconductor packaging processes, 3D printing, and manufacturing processes for biomedical artificial structures.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
لا تزال أحبار الطباعة التجريدية عالية اللزوجة تمثل تحديًا في تقنية نفث الحبر، وحتى الآن، تم إجراء عمليات محاكاة رقمية واسعة النطاق لحل هذه المشكلة. في هذه الورقة، نقدم رأس طباعة هجينًا جديدًا بنفث الحبر يجمع بين القوى الكهربائية الإجهادية والقوى الهيدروديناميكية (EHD). تم تصميم رأس الطباعة النافثة للحبر الهجين باستخدام تقنية المحاكاة الرقمية متعددة الفيزياء ومن خلال التحقيق في نفث الحبر عالي اللزوجة. تتيح الطريقة المقترحة التحكم الدقيق في حجم القطرة وسرعتها. لقد تحققنا أيضًا من أداء رأس الطباعة النافثة للحبر الهجين الخاص بنا وقمنا بتحسين الأشكال الموجية الكهربائية الإجهادية و EHD مع أوقات الارتفاع والسكن والسقوط. علاوة على ذلك، قمنا بتصميم جهاز قيادة إي دي إتش لتوليد قوة إي دي إتش النفاثة. استخدمنا محاكاة الطباعة النافثة للحبر الهجين لنفث حبر عالي اللزوجة يصل إلى 100 سنتي بواز، مما يؤكد أن أداء النفث لطريقة الطباعة النافثة للحبر الهجين متفوق على أساليب الطباعة النافثة للحبر الكهربائية الإجهادية الحالية. يمكن تطبيق تقنية رأس نفث الحبر الهجين عالية اللزوجة المقترحة على مختلف المجالات الصناعية، بما في ذلك عمليات تصنيع العرض، وعمليات تغليف أشباه الموصلات، والطباعة ثلاثية الأبعاد، وعمليات التصنيع للهياكل الاصطناعية الطبية الحيوية.Translated Description (French)
Résumé L'impression d'encres à haute viscosité reste un défi dans la technologie à jet d'encre, et jusqu'à présent, de nombreuses simulations numériques ont été effectuées pour résoudre ce problème. Dans cet article, nous présentons une nouvelle tête d'impression hybride à jet d'encre qui combine des forces piézoélectriques et électrohydrodynamiques (EHD). La tête d'impression à jet d'encre hybride est conçue à l'aide de la technologie de simulation numérique multi-physique et en étudiant la projection d'encre très visqueuse. Le procédé proposé permet un contrôle précis du volume et de la vitesse des gouttelettes. Nous avons également étudié les performances de notre tête d'impression à jet d'encre hybride et optimisé les formes d'onde piézoélectriques et EHD avec des temps de montée, de séjour et de descente. En outre, nous avons conçu un dispositif d'entraînement EHD pour générer la force d'éjection EHD. Nous avons utilisé une simulation d'impression à jet d'encre hybride pour projeter une encre à haute viscosité allant jusqu'à 100 cp, ce qui confirme que les performances de projection de la méthode d'impression à jet d'encre hybride sont supérieures à celles des méthodes d'impression à jet d'encre piézoélectrique existantes. La technologie de tête à jet d'encre hybride à haute viscosité proposée peut être appliquée à divers domaines industriels, y compris les procédés de fabrication d'affichage, les procédés d'emballage de semi-conducteurs, l'impression 3D et les procédés de fabrication de structures artificielles biomédicales.Translated Description (Spanish)
Resumen La impresión de tintas de alta viscosidad sigue siendo un desafío en la tecnología de inyección de tinta, y hasta ahora, se han realizado extensas simulaciones numéricas para resolver este problema. En este artículo, presentamos un nuevo cabezal de impresión de inyección de tinta híbrido que combina fuerzas piezoeléctricas y electrohidrodinámicas (EHD). El cabezal de impresión de inyección de tinta híbrido está diseñado utilizando tecnología de simulación numérica multifísica e investigando la inyección de tinta de alta viscosidad. El método propuesto permite un control preciso del volumen y la velocidad de las gotas. También investigamos el rendimiento de nuestro cabezal de impresión de inyección de tinta híbrido y optimizamos las formas de onda piezoeléctricas y EHD con tiempos de subida, parada y caída. Además, diseñamos un dispositivo de accionamiento EHD para generar la fuerza de chorro EHD. Utilizamos una simulación de impresión de inyección de tinta híbrida para inyectar una tinta de alta viscosidad de hasta 100 cp, lo que confirma que el rendimiento de inyección del método de impresión de inyección de tinta híbrida es superior al de los métodos de impresión de inyección de tinta piezoeléctrica existentes. La tecnología de cabezal de inyección de tinta híbrido de alta viscosidad propuesta se puede aplicar a diversos campos industriales, incluidos los procesos de fabricación de pantallas, los procesos de embalaje de semiconductores, la impresión 3D y los procesos de fabricación de estructuras artificiales biomédicas.Files
latest.pdf.pdf
Files
(1.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:980973f2d680407e74145dfd9fcc0eda
|
1.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تصميم ومحاكاة رأس طباعة هجين نافث للحبر لإخراج الأحبار اللزجة العالية
- Translated title (French)
- Conception et simulation d'une tête d'impression hybride à jet d'encre pour l'éjection d'encres très visqueuses
- Translated title (Spanish)
- Diseño y simulación de un cabezal de impresión de inyección de tinta híbrido para expulsar tintas de alta viscosidad
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4392455333
- DOI
- 10.21203/rs.3.rs-3999154/v1
References
- https://openalex.org/W1970659853
- https://openalex.org/W1980591053
- https://openalex.org/W1996808658
- https://openalex.org/W2004423854
- https://openalex.org/W2006362302
- https://openalex.org/W2029489857
- https://openalex.org/W2068182952
- https://openalex.org/W2071908791
- https://openalex.org/W2082957085
- https://openalex.org/W2121276642
- https://openalex.org/W2378994647
- https://openalex.org/W2888970742
- https://openalex.org/W2900334178
- https://openalex.org/W2976985000
- https://openalex.org/W3021598888
- https://openalex.org/W3112087684
- https://openalex.org/W3153989320
- https://openalex.org/W3206452593
- https://openalex.org/W4210263220
- https://openalex.org/W4322577275