CN107584895B - 一种通过电容反馈调节和控制电流体打印的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种通过电容反馈调节和控制电流体打印的方法，(1)通过电容探测模块检测盛墨喷墨针头的针嘴和打印基板之间的电容，并将电容数据发送给数据处理模块；(2)数据处理模块在接收到电容探测模块发送过来的电容数据后进行处理，处理后将反馈数据发送给针头电压输出控制模块；(3)针头电压输出控制模块在接收到数据处理模块发送的反馈数据后，调节施加于盛墨喷墨针头的输入电压。一种通过电容反馈调节和控制电流体打印的装置，采用上述通过电容反馈调节和控制电流体打印的方法。本发明通过探测两者之间的实时电容，进而通过实时调节施加于两者之间的电压以补偿两者之间的距离变化，使得打印图案更均匀。本发明属于喷墨打印技术领域。

Description

一种通过电容反馈调节和控制电流体打印的方法及装置

技术领域

本发明属于喷墨打印技术领域，具体涉及一种通过电容反馈调节和控制电流体打印的方法和一种通过电容反馈调节和控制电流体打印的装置。

背景技术

现有的电流体打印技术是基于打印介质基板相对平整的情况下设计，他们采用的主要技术方案包括：控制单元、硬质基板承载运动模块、打印模块、卷到卷薄膜基板输送模块、喷射视觉检测模块以及外壳箱体围成的温度、湿度可控的微环境控制单元。其中打印模块包括控制喷嘴移动的运动平台和喷嘴，实现打印方式调控，同时具有观测基板上图案的光学观测***；硬质基板承载运动模块，用以承载、固定硬质打印介质基板，使其相对喷嘴移动；卷到卷薄膜输送模块，用以进给和吸附柔性基板，保证其表面平整和在运动中无滑移；喷射视觉检测模块，用以检测液滴空间飞行轨迹；温度湿度控制模块，用来控制打印腔体内的温度和湿度，保证打印的稳定性。由于上述电流体打印***由电场控制喷墨，且喷嘴到基板只有1-30微米的距离，因此喷墨状态对喷嘴与基板的电学特性变化极为敏感。而在喷墨打印高性能器件过程中，通常会涉及到在微观高低起伏基板表面打印，此时喷嘴与基板的起伏导致的电学差异很难通过常规的光学观测进行反馈控制，因为精确测量打印头到基板的距离参数会受到沉积墨水等干扰；另外如果打印头和基板之间存在较大相对运动速度时，其将导致打印的图形在厚度上不均匀和平面图形化失真的加剧。因此，这将使得打印超精细图案时的均匀性无法保证，特别是图案的宽度和厚度。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种能保证在微观高低起伏的平整基板上打印较为均匀图案的通过电容反馈调节和控制电流体打印的方法。

本发明的另一个目的是提供一种能在微观高低起伏的平整打印基板上打印较为均匀图案的通过电容反馈调节和控制电流体打印的装置

一种通过电容反馈调节和控制电流体打印的方法，

(1)通过电容探测模块检测盛墨喷墨针头的针嘴和打印基板之间的电容，并将电容数据发送给数据处理模块；

(2)数据处理模块在接收到电容探测模块发送过来的电容数据后进行处理，处理后将反馈数据发送给针头电压输出控制模块；

(3)针头电压输出控制模块在接收到数据处理模块发送的反馈数据后，调节施加于盛墨喷墨针头的输入电压。采用此方法，通过探测打印基板和盛墨喷墨针头的针嘴之间的电容，从而探测到两者之间的距离，并通过实时调节施加于两者之间的电压以补偿两者之间的距离变化，减少两者之间的距离变化给喷墨打印带来的均匀性问题，使得打印图案更均匀。

作为一种优选，电容探测模块检测的电容为以打印基板上正对盛墨喷墨针头的针嘴的点为圆心、直径为1毫米的圆形区域内的各个微观高低起伏点和盛墨喷墨针头的针嘴的电容总积分。采用此方法，通过对某点微小区域内测量的电容总积分，作为某点所测得电容，电容数据更精准，从而调控的电压更精准，进而盛墨喷墨针头的针嘴的喷墨量控制的更好，打印的图案更均匀。

作为一种优选，数据处理模块包括数据接收部、模/数转换部、数据处理部、数/模转换部、数据发送部，数据接收部接收电容探测模块发送过来的电容数据，电容数据经模/数转换部转换后传递给数据处理部，数据处理部处理后再传递给数/模转换部，经数/模转换部转换后的反馈数据再经数据发送部发送给针头电压输出控制模块。采用此方法，能较好较快地完成数据处理，使得盛墨喷墨针头能及时得到反馈喷射出合适的墨水量，以打印出较为均匀的图形。

一种通过电容反馈调节和控制电流体打印的装置，采用上述一种通过电容反馈调节和控制电流体打印的方法，包括喷墨打印主体、盛墨喷墨针头、电容探测模块、针头电压输出控制模块、数据处理模块；盛墨喷墨针头均安装于喷墨打印主体，盛墨喷墨针头的针嘴正对安装于喷墨打印主体上的打印基板，电容探测模块检测盛墨喷墨针头的针嘴和打印基板之间的电容数据并发送给数据处理模块，数据处理模块处理后反馈给针头电压输出控制模块，针头电压输出控制模块控制盛墨喷墨针头的出墨量。采用此结构，能通过电容探测模块实时测量盛墨喷墨针头的针嘴和打印基板之间的电容，并通过数据处理模块实时将电容数据处理后直接反馈给针头电压输出控制模块，从而调节盛墨喷墨针头的针嘴的喷墨量，打印出较为均匀的图案。

作为一种优选，喷墨打印主体包括打印基板移动模块、盛墨喷墨针头移动控制模块；打印基板移动模块安装于喷墨打印主体上，打印基板安装在打印基板移动模块上，且打印基板移动模块控制打印基板在喷墨打印主体上的移动；盛墨喷墨针头移动控制模块控制盛墨喷墨针头在打印基板上方的移动。采用此结构，能更方便地移动打印基板或盛墨喷墨针头，喷墨打印更方便、更精准。

作为一种优选，还包括外罩，外罩设置在喷墨打印主体上方，外罩将打印基板、盛墨喷墨针头及安装于喷墨打印主体上的部件罩住。采用此结构，外罩能一定程度隔离周围环境，减少周围环境因素对喷墨打印的影响。

作为一种优选，还包括温度控制模块，用于实时控制打印基板温度的温度控制模块安装于外罩内。采用此结构，能通过温度控制模块实时监测、控制打印基板的温度，为喷墨打印提供稳定、合适的温度环境。

作为一种优选，盛墨喷墨针头包括电极、金属丝、盛墨玻璃管，金属丝装在盛墨玻璃管里并与电极相连，盛墨玻璃管的针嘴和打印基底之间形成高压静电场从而将盛墨玻璃管的针嘴处的溶液喷射出去。采用此结构，在盛墨玻璃管的针嘴处设有电极，从而能在盛墨玻璃管的针嘴和打印基板之间形成高压静电场，使得盛墨喷墨针头能将喷墨溶液畅快地喷射出去。

本发明的原理：由电容公式C＝εS/4πkd得知电容随着板间距的增大而减小；当盛墨喷墨针头的针嘴扫过微观高低起伏表面时，盛墨喷墨针头的针嘴和打印基板之间的距离在每打印基板的每一个位置都不相同，这将影响着盛墨喷墨针头的针嘴和打印基板之间的电容大小。因此，测量盛墨喷墨针头的针嘴和打印基板之间的电容，从而间接测得每一时刻盛墨喷墨针头的针嘴和打印基板之间的距离；由于盛墨喷墨针头的针嘴实时的喷射和电压、距离等存在一定关系，因此为补偿盛墨喷墨针头的针嘴和打印基板之间的距离变化，采取控制盛墨喷墨针头的针嘴和打印基板之间的电压的措施，使得盛墨喷墨针头的针嘴喷射合理量的墨水来补偿打印基的板微观高低起伏以打印出较为均匀的图形。

本发明中，所测得盛墨喷墨针头的针嘴与打印基板的某点的总电容，即某点为圆心、直径为1毫米的圆形区域内的各个微观高低起伏和盛墨喷墨针头的针嘴之间带来的电容总积分。所测得电容总积分传递给数据处理***，数据处理***处理后及时给盛墨喷墨针头的针嘴的电压一个反馈，从而调节盛墨喷墨针头的针嘴得出墨量以补偿因打印基板的微观高低起伏带来的打印图形均匀性问题。最终在打印基板上打印出均匀的图形。

本发明的优点：

1、通过实时测量盛墨喷墨针头的针嘴和打印基板之间的电容，并将电容数据处理后及时给针头电压输出控制模块一个反馈，从而实时调节针头电压输出控制模块给盛墨喷墨针头的针嘴和打印基板之间的电压，进而控制了盛墨喷墨针头的针嘴的溶液喷射，使得喷射的溶液能补偿打印基板的微光高低起伏带来的问题，最终在打印基板上打印出均匀的图形。

2、本发明中对盛墨喷墨针头的针嘴和打印基板之间的电容的测量为：以打印基板上正对盛墨喷墨针头的针嘴的点为圆心、直径为1毫米的圆形区域各点和盛墨喷墨针头的针嘴的电容总积分为电容，因此所测得电容数据精准，从而给针头电压输出控制模块调节盛墨喷墨针头的针嘴的电压也非常精准，喷墨量较为合理，从而打印出的图形也较为均匀。

3、本发明中的数据处理模块，先接收来自电容探测模块的数据再经模/数转换模块后，再交给数据处理部分析处理后，再经数/模转换后，再发送给针头电压输出控制模块，因此能较好较快地完成数据处理，使得盛墨喷墨针头能及时得到反馈喷射出合适的墨水量，以打印出较为均匀的图形。

附图说明

图1为本发明的原理示意图。

图2为一种通过电容反馈调节和控制电流体打印的结构示意图。

其中，1为打印基板，2为盛墨喷墨针头，3为针头电压输出控制模块，4为数据处理模块，5为电容探测模块，6为载物台，7为打印线条。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的具体说明。

一种通过电容反馈调节和控制电流体打印的方法，包括如下步骤：

(1)通过电容探测模块检测盛墨喷墨针头的针嘴和打印基板之间的电容，并将电容数据发送给数据处理模块；

(2)数据处理模块在接收到电容探测模块发送过来的电容数据后进行处理，处理后将反馈数据发送给针头电压输出控制模块；

(3)针头电压输出控制模块在接收到数据处理模块发送的反馈数据后，调节施加于盛墨喷墨针头的输入电压。

本实施例中，电容探测模块检测的电容为以打印基板上正对盛墨喷墨针头的针嘴的点为圆心、直径为1毫米的圆形区域内的各个微观高低起伏点和盛墨喷墨针头的针嘴的电容总积分。

本实施例中，数据处理模块包括数据接收部、模/数转换部、数据处理部、数/模转换部、数据发送部，数据接收部接收电容探测模块发送过来的电容数据，电容数据经模/数转换部转换后传递给数据处理部，数据处理部处理后再传递给数/模转换部，经数/模转换部转换后的反馈数据经数据发送部发送给针头电压输出控制模块。

一种通过电容反馈调节和控制电流体打印的装置，采用上述一种通过电容反馈调节和控制电流体打印的方法，包括喷墨打印主体、盛墨喷墨针头、电容探测模块、针头电压输出控制模块、数据处理模块；盛墨喷墨针头均安装于喷墨打印主体，盛墨喷墨针头的针嘴正对安装于喷墨打印主体上的打印基板，电容探测模块检测盛墨喷墨针头的针嘴和打印基板之间的电容数据并发送给数据处理模块，数据处理模块处理后反馈给针头电压输出控制模块，针头电压输出控制模块控制盛墨喷墨针头的出墨量。

在本实施例中，喷墨打印主体包括载物台、打印基板移动模块、盛墨喷墨针头移动控制模块；打印基板移动模块安装于载物台上，打印基板安装在打印基板移动模块上，且打印基板移动模块控制打印基板在载物台上的移动；盛墨喷墨针头移动控制模块控制盛墨喷墨针头在打印基板上方的移动。

打印基板移动模块用于安装打印基板，且可移动打印基板，从而实现在改打印基板上的图案打印。

本实施例中，还包括外罩，外罩设置在喷墨打印主体上方，外罩将打印基板、盛墨喷墨针头及安装于喷墨打印主体上的部件罩住。

本实施例中，还包括温度控制模块，用于实时控制打印基板温度的温度控制模块安装于外罩内。

本实施例中，盛墨喷墨针头包括电极、金属丝、盛墨玻璃管，金属丝装在盛墨玻璃管里并与电极相连，盛墨玻璃管的针嘴和打印基底之间形成高压静电场从而将盛墨玻璃管的针嘴处的溶液喷射出去。

本装置的工作过程：盛墨喷墨针头和打印基板配合运动，在打印基板上打印图案。调整打印基板移动模块，使打印基板移动模块初始化；再将打印基板安装在打印基板移动模块上。再通过调整盛墨喷墨针头移动控制模块，使得盛墨喷墨针头正对打印基板的边缘，即相对***的零点。根据需要，自行设定盛墨喷墨针头和打印基板之间的距离。具***置达到后，盛墨喷墨针头移动控制模块停止工作，保持盛墨喷墨针头的静止，打印基板移动模块移动打印基板，从而使得盛墨喷墨针头在打印基板上打印出图形。

打印时，虽然设定的打印基板和盛墨喷墨针头的针嘴之间的距离是一定的；但由于打印基板的微观高低起伏，因此在每个打印点时，盛墨喷墨针头的针嘴和打印基板之间的实际距离都会有细小的差别；这会导致在打印超细图案时，图案的均匀性会受到影响。因此，本装置在使用时，会实时测量盛墨喷墨针头的针嘴和打印基板之间的电容，由公式C＝εS/4πkd可知，测得电容从而间接测得测量盛墨喷墨针头的针嘴和打印基板之间的实时距离；测得距离后，从而可以根据实时距离，采取其他补偿措施，调节盛墨喷墨针头的针嘴的喷墨量，进而使得打印超精细图案时，图案较为均匀。将所测电容数据传递给数据处理模块，数据处理模块接收、分析、处理后，数据处理模块将反馈数据发送给针头电压输出控制模块，针头电压输出控制模块调节施加给盛墨喷墨针头的针嘴和打印基板之间的电压，从而实时调节盛墨喷墨针头的针嘴的喷墨量，以克服盛墨喷墨针头的针嘴和打印基板之间的实时距离的变化带来的影响，打印出较为均匀的图案。

上述实施例为发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种通过电容反馈调节和控制电流体打印的方法，其特征在于：

(1)通过电容探测模块检测盛墨喷墨针头的针嘴和打印基板之间的电容，并将电容数据发送给数据处理模块；

(2)数据处理模块在接收到电容探测模块发送过来的电容数据后进行处理，处理后将反馈数据发送给针头电压输出控制模块；

(3)针头电压输出控制模块在接收到数据处理模块发送的反馈数据后，调节施加于盛墨喷墨针头的输入电压。

2.根据权利要求1所述一种通过电容反馈调节和控制电流体打印的方法，其特征在于：电容探测模块检测的电容为以打印基板上正对盛墨喷墨针头的针嘴的点为圆心、直径为1毫米的圆形区域内的各个微观高低起伏点和盛墨喷墨针头的针嘴的电容总积分。

3.根据权利要求1所述一种通过电容反馈调节和控制电流体打印的方法，其特征在于：数据处理模块包括数据接收部、模/数转换部、数据处理部、数/模转换部、数据发送部，数据接收部接收电容探测模块发送过来的电容数据，电容数据经模/数转换部转换后传递给数据处理部，数据处理部处理后再传递给数/模转换部，经数/模转换部转换后的反馈数据再经数据发送部发送给针头电压输出控制模块。

4.一种通过电容反馈调节和控制电流体打印的装置，采用权利要求1-3任一项所述一种通过电容反馈调节和控制电流体打印的方法，其特征在于：包括喷墨打印主体、盛墨喷墨针头、电容探测模块、针头电压输出控制模块、数据处理模块；盛墨喷墨针头均安装于喷墨打印主体，盛墨喷墨针头的针嘴正对安装于喷墨打印主体上的打印基板，电容探测模块检测盛墨喷墨针头的针嘴和打印基板之间的电容数据并发送给数据处理模块，数据处理模块处理后反馈给针头电压输出控制模块，针头电压输出控制模块控制盛墨喷墨针头的出墨量。

5.根据权利要求4所述一种通过电容反馈调节和控制电流体打印的装置，其特征在于：喷墨打印主体包括打印基板移动模块、盛墨喷墨针头移动控制模块；打印基板移动模块安装于喷墨打印主体上，打印基板安装在打印基板移动模块上，且打印基板移动模块控制打印基板在喷墨打印主体上的移动；盛墨喷墨针头移动控制模块控制盛墨喷墨针头在打印基板上方的移动。

6.根据权利要求4所述一种通过电容反馈调节和控制电流体打印的装置，其特征在于：还包括外罩，外罩设置在喷墨打印主体上方，外罩将打印基板、盛墨喷墨针头及安装于喷墨打印主体上的部件罩住。

7.根据权利要求6所述一种通过电容反馈调节和控制电流体打印的装置，其特征在于：还包括温度控制模块，用于实时控制打印基板温度的温度控制模块安装于外罩内。

8.根据权利要求4所述一种通过电容反馈调节和控制电流体打印的装置，其特征在于：盛墨喷墨针头包括电极、金属丝、盛墨玻璃管，金属丝装在盛墨玻璃管里并与电极相连，盛墨玻璃管的针嘴和打印基底之间形成高压静电场从而将盛墨玻璃管的针嘴处的溶液喷射出去。