CN104626756A - 一种全自动电子打印设备及打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及印刷电路及电子器件直接打印领域，特别涉及一种基于滚珠驱动电子墨水输运及转印的全自动电子打印机及打印方法。本全自动电子打印设备，包括：控制模块；电子计算机；滑轨；滑块；滚珠型打印机构，其内含电子墨水的滚珠式打印头。电子墨水由于滚珠的旋转运动及打印头上下敲打会被不断输运并黏附到滚珠外侧直至涂写于承印载体的表面，结合走纸机构控制下的承印载体如纸张等的运动，可实现预设电子图案的制作。本发明提供的敲打型滚珠驱动电子墨水的打印设备及打印方法，克服了传统电子器件制造程序复杂、材料及能源消耗大、环境污染相对较高的问题，以低成本的方式满足了个性化电子设计和打印领域日益增长的需求。

Description

一种全自动电子打印设备及打印方法

技术领域

本发明涉及电路及电子器件直接打印技术领域，特别涉及一种基于滚珠转印电子墨水式的全自动电子打印设备及打印方法。

背景技术

传统的集成电路（IC）制造主要集中于条件优越的大企业，借助特定的高端电子加工设备（如分子束外延技术等）和超净室，将电子电路所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等电子元件及其之间的连接导线全部集成在一小块硅片上，然后焊接封装在一个管壳内的电子器件内，形成终端产品，这种方法对应的制作工艺一般包括：氧化、光刻、扩散、外延、溅射、真空沉积等环节。发展至今，最为经典的集成电路制造方法主要用于实现大批量生产，产量及规模大时能降低单个器件制作的成本，但其也存在明显不足，如：制造工艺复杂、能耗高、污染严重、成本昂贵、对洁净度要求极严格等，特别是，这类传统方法在在制造中不可避免的是需要消耗大量的原材料、水资源和能源。由于这些因素，传统IC很难满足单件或小批量电子设备的设计和加工之需，更难满足用户对千姿百态的个性化制造的需求，不易普及。

近年来，随着对个性化电子设计和制造需求的日益增长，催生了印刷电子学技术的诞生和发展。这种有别于传统IC制造方法的新型电子加工途径，其核心在于采用添加技术即直接印刷的方式完成器件制作，可实现电子电路的个性化生产制造，从理论上讲是一种极为高效、绿色化的电路及电子器件生产模式。研究人员为此提出了一系列用于印刷的电子墨水，如：在有机或聚合物中添加高导电性纳米颗粒的可印刷式导电墨水，以及液态金属电子墨水等，相应突破促成了印刷电子学的大发展。然而，这些电子墨水的提出也随即引申出了前所未有的技术挑战。一个关键原因在于，现今所发展的电子墨水普遍存在粘度高，表面张力极大的情况，这给输运和喷射印刷造成较大困难，许多情况下，墨水要么难以喷射出，要么阻塞住打印头，导致制造失败。也因如此，科技界虽然提出了相应的电子墨水书写笔，但能够实现计算机化的全自动型电子打印的成熟技术始终极为鲜见。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种可将电路及电子器件以直接转印的方式制造出来的全自动电子打印设备及打印方法，以解决现有电路或电子器件制造程序复杂、材料及能源消耗大、环境污染相对较高的问题，为新兴的印刷电子学领域提供一种崭新工具。

（二）技术方案

为了解决上述问题，本发明提供全自动电子打印设备，包括：

计算机，所述计算机用于生成打印控制指令；

打印机箱，所述打印机箱中设有走纸机构、滑轨、打印机构、温度控制装置及状态传感器；

所述走纸机构包括基底、输送单元及走纸控制模块；所述输送单元安装在所述基底上，所述输送单元用于输送打印载体；所述走纸控制模块与所述计算机连接，接收打印控制指令，并控制所述走纸机构工作；

所述滑轨横跨固定在所述打印机箱内，并位于所述走纸机构的上方位置；

所述打印机构设置在所述滑轨上，所述打印机构包括滑块、滚珠式打印头、夹持机构及打印控制模块；所述滚珠式打印头内填充有电子墨水；所述滑块可滑动地安装在所述滑轨上；所述夹持机构连接所述滑块及滚珠式打印头；所述打印控制模块与所述计算机连接，所述计算机通过打印控制模块控制所述滑块在滑轨上的左右移动，并控制所述滚珠式打印头工作，调节所述滚珠式打印头与所述承印载体的距离并操纵打印动作；

所述温度控制装置用于调节打印机箱的内部温度；

所述状态传感器用于监控打印设备的工作状态。

优选的，所述输送单元固定安装在所述基底上，所述输送单元包括两对间隙设置的辊轮及用于驱动辊轮转动的辊轮驱动组件，所述两对辊轮的滚动轴心同轴布置，所述承印载体通过所述辊轮输送。

优选的，所述输送单元通过三维移动单元安装在所述基底上，所述三维移动单元带动所述输送单元三维移动；所述输送单元包括一个圆筒夹持组件及电机，所述承印载体设置在所述圆筒夹持组件外表面，所述电机与圆筒夹持组件连接，并驱动圆筒夹持组件转动。

优选的，所述打印机构还包括：位移传感器及带有控制模块的微位移器，夹持机构通过微位移器安装在滑块上；所述位移传感器与所述微位移器电连接，控制模块依据位移传感器测量信息控制微位移器上打印头的上下位置及与承印载体的距离并操纵打印动作。

优选的，所述电子墨水包括低熔点液态金属及其合金、P型半导体墨水、N型半导体墨水及绝缘封装墨水。

优选的，所述温度控制装置包含电热丝、风扇、温度传感器及控制装置，确保电子墨水保持应有的热状态从而实现流畅打印。

优选的，所述打印机构是1至4枚。

优选的，所述承印载体对象包含纸张型的打印纸、透明胶片或复杂三维结构。

优选的，所述状态传感器包括：

初始位置传感器，安装于滑块内，用于检测打印盒是否停在默认的原始位置；

纸尽传感器，安装于走纸机构底端，用于检测所装的承印载体是否用尽。

本发明还提供使用全自动电子打印设备的打印方法，包括：

通过计算机安装的DIY绘图程序及结构数据库，设计出需要打印的电子电路或电子器件的图案，并生成印刷控制指令，并发送给各控制模块；

所述各控制模块接收所述计算机的印刷控制指令，依据所述状态传感器的记录信息进行工作，并执行所述印刷控制指令控制各构件的运动以实现配合形成所需要的空间轨迹，实现由导电墨水、P型半导体墨水、N型半导体模式印制成的电子电路或器件。

（三）有益效果

本发明提供的滚珠转印墨水式全自动电子打印设备，因引入了计算机控制下的轻敲型滚珠式打印头及其内滚珠的转动功能，由此实现了高粘度和高表面张力的电子墨水在其表面的不断黏附及持续的高质量输运和转印，不会出现墨水堵头或中断的问题，由此确保了电路以及电子器件在纸张或三维物体表面的全自动打印。此电子打印过程在常温或常规条件下包括普通办公场所即可完成，无需手动操作，适用于任何形状的电子图案打印，其对环境要求不高，能源消耗及材料无效损耗低，可显著降低传统电路及电子器件制备工艺的复杂性和成本，大幅度提高其生产效率。该系统可广泛用于电子工业个性化设计及更多新兴领域，其显著的低成本特点可满足小批量尤其是单件电子器件的设计和快速打印，这是为传统电子制造技术无法满足的，在发展柔性电子功能器件方面有广泛普及应用价值。

附图说明

图1是本发明的实用例1用于打印纸张类承印载体的滚珠转印墨水式的全自动电子打印设备的结构示意图；

图2是本发明中滚珠式打印头的示意图；

图3是本发明的实施例2带有3枚打印机构的结构示意图；

图4是本发明的实施例3用于打印三维物体表面的滚珠转印墨水式的全自动电子打印设备的结构示意图；

图5是本发明实施例3的机构臂的示意图；

其中：1：计算机；2：滑轨；3：滑块；4：夹持机构；5：滚珠式打印头；51：打印头外壳；52：电子墨水；53：滚珠；6：温度控制装置；7：走纸机构；8：纸尽传感器；9：承印载体；10：打印控制模块；11：电机；12：圆筒夹持组件；88：基底；91：活动轮；92：机械臂杆；93：机械臂控制盒；100：打印机箱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明提供了一种滚珠转印墨水式全自动电子打印设备，其工作原理在于：控制模块通过电缆控制滑轨上滑块内的步进电机沿滑轨运动，由此带动打印头上滚珠的转动，同时滚珠由微位移器上垂直控制模块控制（采用压电晶体控制其敲击频率）呈轻敲模式，这样在敲击和转动联合作用下，会将打印头内电子墨水黏附到滚珠上并将其转印到承印载体表面，此滚动打印头机构提供的力度足以克服墨水的表面张力。所述全自动打印机包括：装有绘图控制代码的计算机，控制模块，滑轨，滚珠式打印机构，装有夹持辊轮的走纸机构，打印机状态传感器，其中：

所述控制模块，用于在计算机软件控制下控制滚珠式打印机构、走纸机构、驱动电机等，以实现特定打印。其内部主要由CPU、RAM、ROM地址译码器和I/O电路组成，可以直接与打印机连接的计算机进行通信；

所述的打印机状态传感器，用于监控打印机的运行状态。

可选的，所述装置进一步包括与所述主控电路装置相连的计算机，所述计算机用于设计并生成图案印刷指令；所述主控制电路板用于接收所述计算机的印刷控制指令，并根据所述印刷控制指令控制各打印构件的协调运动。

上述计算机内置印刷控制程序，具备电子电路全自动化设计功能。印刷控制程序进一步包括电路图绘制程序和印刷过程控制程序；电路图绘制程序用于绘制所要印刷的电路和电子器件的结构图，印刷过程控制程序根据所述电路图生成印刷控制指令，并将印刷控制指令发送给主控电路。其具体功能叙述如下：

电路图绘制程序：软件中预存常见的电子元器件模块数据库，用户在图形化界面中可以调用该数据库，同时也可以根据需求直接绘制出各种复杂电路元器件模块。用户须确定每个电子元器件的尺寸与结构以及材料属性（如液态金属导电墨水、P型或N型半导体墨水或封装用绝缘墨水等）。

印刷过程控制程序：软件读取用户所绘制的电路图，根据不同的打印内容生成滚珠式打印头接触和打印动作控制指令实现不同的打印效果。此外，计算机还可实时监控印刷过程，能及时响应打印机构所发出的报警，并反馈相应的控制指令。如当打印机发出“墨水”用完警告或“基底”用完警告时，软件能及时暂停印刷，等待用户添加基底和更换墨盒。

可选的，所述滚珠转印墨水式全自动打印机的滑轨与传动机构，用于承载打印机构并控制其在滑轨上左右移动（类似于x方向）；

优选地，所述电子打印机构包括运动控制模块、夹持机构、滚珠式打印头。运动控制模块控制滑块继而驱动打印头的横向运动，滑块内装载小型控制器，用于根据主电路板的指令控制夹持机构上的打印头沿垂直方向运动；滚珠式打印头夹持机构，用于固定滚珠式打印头并执行打印头的打印和抬起动作（轻敲）；滚珠式打印头，其内填充有电子墨水，墨水由于滚珠机构的循环往复滚动及轻敲可被不断黏附并输运到外侧直至压印于承印载体的表面，由于墨水的重力作用及打印头在承印载体表面的上下敲击，促成了电子墨水不断向处于低处的滚珠头供应过去，而滚珠的转动过程则确保了墨水的不断向外供给直至转印到承印载体表面，这种复合式运动产生的较大驱动力是常规的喷墨或压电打印方式所难以提供的；

所述滚珠式打印头夹持机构，用于支撑滚珠式打印头并执行打印头的抬起和下落动作，击打承印载体的表面以实现电子墨水的转印；可选的，所述的滚珠式打印头主要是金属球形打印头，也可采用圆柱型辊轮实现大面积电子墨水转印，且按所同时驱动墨水种类的不同主要分为1枚、3枚和4枚。1枚模式可采取更换的方式实现不同种类滚珠式打印头的替换，以实现特定电子属性图案的打印；若滑轨上为3枚打印头机构，则可同时实现导电、P形半导体模式或N型半导体墨水的转印，而直接生成功能电子器件；4枚打印机构模式则还可同时实现导电、P形半导体模式、N型半导体墨水及封装绝缘墨水的打印，完成电子器件的自动打印及封装全过程。但3枚、4枚以及更多打印头方式的采用，会使得控制机构显得复杂。滚珠式打印头在驱动电路的控制下进行敲击和抬起两种工作状态。

所述走纸机构，用于实现承印载体相对于滑块运动方向的纵向往复移动（类似于y方向）。其中，所述打印基底为纸张型的打印纸、透明胶片或复杂结构如块状、圆柱或球形表面件。

其与所述夹持机构、运动控制滑块及滚珠式打印头机构相配合以实现设定的电子电路打印。

所述的打印机状态传感器，用于监控打印机的运行状态。

可选的，打印机状态传感器主要包括初始位置传感器、纸尽传感器、温度传感器、机盖传感器，其中：

所述的初始位置传感器，用于检测运动控制滑块是否停在默认的原始位置；

所述的纸尽传感器，用于检测所装的打印基板是否用完；

所述的机盖传感器，用于检测正在打印中的异常开打印机盖操作。

可选的，所述电子墨水包括低熔点液态金属及其合金、P型半导体性墨水、N型半导体性墨水及绝缘封装墨水。

可选的，所述温度控制装置包含电热丝、风扇、温度传感器等，由电脑软件根据设定参数来调节风扇转速并控制施加于电热丝的电压高低以控制加热量，用于调控所述打印空腔内电子墨水的温度，确保所述电子印刷墨水处于液态，便于转印。加热方式也可采用其他原理如激光、射频等实现，此处不赘。

下面结合附图和具体实施实例进一步描述本发明专利。

实施例1：

如图1和2所示，本发明的全自动电子打印设备，包括计算机1，打印机箱100，打印机箱100中设有走纸机构、滑轨2、打印机构、温度控制装置6及状态传感器。计算机1用于生成打印控制指令。具体的，计算机1安装有DIY电子绘图程序及结构数据库，用于电子电路及电子器件的自动设计以及生成印刷控制指令。用户能够在计算机上设计出需要打印的电子电路图案，并生成结构印刷指令。走纸机构设置在打印箱体的底部位置，其包括基底88、输送单元及走纸控制模块；输送单元安装在基底上，输送单元用于输送承印载体9；输送单元包括两对间隙设置的辊轮7及用于驱动辊轮转动的辊轮驱动组件（图未示出），两对辊轮的滚动轴心同轴布置，承印载体搁置于基底上，通过辊轮7输送，实现承印载体的沿辊轮7移动的方向往复移动。走纸控制模块与计算机4连接及走纸机构的机械部分连接，接收打印控制指令，并控制输送单元工作。在走纸控制模块的控制之下，输送单元带动其上的承印载体往复移动。

滑轨2横跨固定在打印机箱100内，并位于走纸机构的上方位置，用于承载打印机构。

打印机构设置在滑轨2上，打印机构包括滑块3、滚珠式打印头5、夹持机构4、位移传感器及打印控制模块10。滚珠式打印头5内填充有电子墨水，滚珠式打印头5包括打印头外壳51及滚珠53，打印头外壳51设有腔体52，其腔体52用于充填电子墨水，滚珠53可转动地嵌设在打印头外壳51的腔体52内，并与电子墨水接触。滑块3可滑动地安装在滑轨2上，滑块3内设有驱动滑块沿滑轨移动的步进电机，步进电机带动滑块3沿滑轨2移动。夹持机构连接滑块3及滚珠式打印头5，具体的，夹持机构4通过一个带有控制模块的微位移器安装在滑块上，夹持机构4的夹持部夹持滚珠式打印头5。位移传感器与微位移器电连接，控制模块依据位移传感器测量信息控制微位移器上打印头的上下位置及与承印载体的距离并操纵打印动作。优选的，在夹持机构上设置一个晶振单元，晶振单元能够带动滚珠式打印头快速振动，使滚珠快速敲击承印载体。打印控制模块10与计算机1连接，计算机1向打印控制模块发送打印动作指令，通过打印控制模块10控制滑块3在滑轨2上的左右移动，并控制滚珠式打印头5工作，调节滚珠式打印头与承印载体的距离并操纵打印动作。

在打印时，走纸机构控制承印载体移动，打印控制模块控制滑块左右移动，微位移器控制滚珠式打印头的滚珠贴合承印载体，同时，晶振单元不断的振动，滚珠将电子墨水不断的转印到承印载体上，完成电子电路及电子器件的打印工作。

温度控制装置6用于调节打印机箱的内部温度；优选的，温度控制装置包含电热丝、风扇、温度传感器及控制装置。用于监控并动态调节打印机内的温度使电子墨水保持液态，此温度控制装置6是市场成熟技术，可根据加热功率大小直接购买选配即可。

状态传感器用于监控打印设备的工作状态，状态传感器包括初始位置传感器和纸尽传感器8。初始位置传感器安装于滑块内，用于检测打印盒是否停在默认的原始位置。在打印开始时，当检测到的滑块不在初始位置时，则控制滑块移动到相应的初始位置。纸尽传感器8安装于走纸机构底端，并与走纸控制模块连接，用于检测所装的承印载体是否用尽，当检测到走纸机构上的承印载体用尽时，发出报警。

上述的承印载体包括纸张型的打印纸及透明胶片等片状承印载体。

上述全自动电子打印设备的打印过程主要包括以下步骤：

（1）用户通过计算机安装的DIY绘图程序及结构数据库，设计出需要打印的电子电路或电子器件的图案，并生成印刷控制指令，并发送给各控制模块；

（2）各所述控制模块接收所述计算机的印刷控制指令，依据所述状态传感器的信息进行工作，并执行所述印刷控制指令控制各构件的运动以实现配合形成所需要的空间轨迹，实现由导电墨水、P型半导体墨水、N型半导体模式印制成的电子电路或器件。通过控制滑块，夹持机构，滚珠式打印头，走纸机构协同工作，滚珠式打印头与承印载体接触或收起的动作将电子油墨转印在承印载体表面上。

在步骤S1中，用户通过使用具备电子设计自动化功能的计算机1中操作程序，绘制出自己所需的电路及电子器件结构图，并生成相应的印刷控制指令。

在步骤S2中，用户通过电缆连接好计算机与电子打印机间的线路，调用印刷控制指令，启动印刷过程。印刷过程中，滚珠式打印头在驱动电路控制下开始执行打印和抬起两种工作状态。特别指出的是，滚珠式打印头在敲击承印载体表面时，即可将墨水转印到基板上从而实现电子打印。与此同时，控制模块适时控制运动机构，确保滚珠式打印头及走纸机构的协调工作，实现各种空间电子图案的打印，即完成所需的打印工作。待印刷完毕，用户通过计算机关闭印刷程序，再切断设备电源，完成电路或电子器件的针式打印工作。

上述导电性金属墨水包括镓、镓铟合金、镓锡合金、铟锡合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金、镓铟锡锌铋合金中的一种或多种；P型或N型半导体性墨水包括红荧烯rubrene、并五苯pentacene、聚3-己基噻吩P3HT、聚3,3’-二烷基连四噻吩PQT、聚3芳基胺PTAA、梯形聚合物BBL中的一种或多种。电子墨水包括低熔点液态金属镓、P型半导体性墨水、N型半导体性墨水如红荧烯rubrene、聚3芳基胺PTAA，以及705型胶水式绝缘封装墨水；这些墨水可根据需要掺杂粒径50nm的金颗粒；打印基底1为纸张型的打印纸、透明胶片。

上述掺杂液体中可掺杂纳米颗粒，种类和尺寸可选用粒径1nm～900nm的铂、金、银、铜、铁、铝、锑、铋、镉、锗、镍、铑、钽、铅、钨、铼、康铜、钨铼合金、镍镉合金、碳纳米管或石墨烯；或是选用硫化锗颗粒、硒化锗颗粒、碲化锗颗粒、铋化铟颗粒、砷化铟颗粒、锑化铟颗粒、氧化铟颗粒、磷化铟颗粒、砷化镓颗粒、磷化镓颗粒、硫化铟颗粒、硒化铟颗粒、氧化铟锡颗粒、碲化铟颗粒、氧化铅颗粒、硫化铅颗粒、硒化铅颗粒、碲化铅颗粒、硅化镁颗粒、氧化锡颗粒、氯化锡颗粒、硫化锡颗粒、硒化锡颗粒、碲化锡颗粒、硫化银颗粒、硒化银颗粒、碲化银颗粒、氧化碲颗粒、氧化锌颗粒、砷化锌颗粒、锑化锌颗粒、磷化锌颗粒、硫化锌颗粒、硫化镉颗粒、氧化硼颗粒、硒化锌颗粒或碲化锌颗粒等。

其中，计算机1用于设计并生成图案印刷指令；滑轨2用于承载滚珠式打印头5及滑块3，滑块3用于在计算机1软件控制水平方向运动的打印控制模块作用下驱动并控制滚珠式打印头5及夹持机构4，以实现打印；由此控制打印头5在滑轨2上的左右移动；用于固定和夹持打印头5，滑块由滑轨2上的打印控制模块10通过电缆连接控制，滑块3内置有步进电机，由此可实现滑块3及夹持目标对象即打印头5沿滑轨左右运动，打印头接触承印载体表面后由于二者之间的摩擦作用，会带动滚珠53的转动；同时滚珠式打印头5由其夹持机构4控制呈轻敲模式，这样在敲击和转动联合作用下，电子墨水易于黏附到滚珠式打印头5的滚珠53的表面直至转印到打印基底上形成电子图案。

夹持机构4用于固定打印头并执行滚珠式打印头5的动作，在承印载体9表面实现印刷；滚珠式打印头5其内填充有电子墨水52，墨水由于打印头内滚珠53的循环往复滚动和打印头5上下轻敲可被不断黏附到滚珠53表面并输运到外侧直至涂写于承印载体的表面，完成电子墨水的转运，最终形成打印电子器件；在计算机的控制下，两对辊轮夹持下的承印载体9移动，由此实现承印载体9如纸张或胶片的纵向往复移动，其与所述传动机构、运动控制滑块及滚珠式打印头机构相配合以实现复杂电子电路的打印；本实施例采用滚珠式打印机构为1枚，若需打印不同电子对象，可采取更换打印头的方式实现不同种类滚珠式打印头的替换，以实现特定电子属性图案如导电元件、P型电子元件、N型电子原件的打印，通过多个顺序过程配合实现电子的制造。上述滑块及辊轮均是成熟技术，可直接从市场购置对应组件安装调试即可实现相应功能，甚至，可直接采用商业化电动缸制作。

实施例2：

图4是本发明中带有三枚滚珠式打印头的结构示意图。本实施例不同于实施例1的地方在于，在于无需停机更换打印笔来实现多属性电子打印，打印机构可以不仅使用一个，而是可同时提供导电墨水的打印机构、P型半导体墨水的打印机构及N型半导体墨水的打印机构三种打印笔及对应的软硬件控制机构，可根据具体电路的需要按先后次序选用或同时配合打印，由此实现具体功能的电子电路或器件制作。此外，还可以采用两枚打印机构、四枚打印机构进行打印，打印机构的数量由打印产品的种类所决定。此实施例中，工作模式与实施例1完全一致，此处不再赘述。

实施例3：

图5是本发明中的用于在三维物体表面上打印的滚珠转印墨水式全自动电子打印设备的结构示意图，本实施例不同于实施例1的地方在于，输送单元通过一个三维移动单元安装在基底上，三维移动单元带动输送单元及由输送单元输送的承印载体沿X、Y及Z方向的三维移动。本实施例采用机构臂91作为三维移动单元。输送单元包括一个圆筒夹持组件12以及一个电机11，承印载体通过圆筒夹持组件12夹持，并设置在圆筒夹持组件的外表面，电机11与圆筒夹持组件连接，并驱动圆筒夹持组件转动。在打印时，输送单元在走纸控制模块控制下，输送单元的电机带动圆筒转动，打印头在承印载体上来回滚动摩擦并轻敲击，达到转印电子墨水到承印载体的效果，从而实现打印。

本实施例可以将片状的承印载体固定在圆筒夹持组件上，也可以使用三维结构体作为承印载体。

非为固定于机箱上的静止机构，其自身可在计算机控制下实现特定空间运动，基底安置于三维移动单元上，本实施例的三维移动单元采用机械臂（如图5所示），通过三维移动单元上的控制电机11和夹持件圆筒夹持组件12的操控承印载体的运动轨迹，由此借助计算机1操控有关部件控制滚珠式打印头5和控制电机11和夹持机构12的协调运动，实现特定的空间电子器件打印，滚珠式打印头5可将特定电子墨水直接印刷在特定对象表面，形成最终打印物，由此实现在复杂结构表面上的电子打印，可满足更多功能电子设备制造的需要。电机11及圆筒夹持组件12通过机械臂的夹持，机械臂包括多个机械臂杆92，机械臂杆92通过活动轮91，在机械臂控制盒93操控下实现复杂的空间运动轨迹，从而实现三维打印。三维移动单元固定于基底88上，可以是三轴位移器、机械臂及操纵机器人等，其均为市场产品，可根据本发明需要控制的复杂度选用设置即可。

本发明使用过程是这样进行的，印刷时，软件读取用户所预先设计并绘制好的电路或电子器件图，根据不同的打印内容控制滚珠式打印头与承印对象表面的接触和打印动作，依据持续不断地控制指令实现特定的打印任务。此外，软件还可实时监控打印过程，能及时响应打印装置所发出的报警，并反馈相应的控制指令。如当打印机发出“墨水”用完警告或“基底”用完警告时，软件能及时暂停印刷，等待用户添加基底和更换墨盒。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种全自动电子打印设备，其特征在于，包括：

计算机，所述计算机用于生成打印控制指令；

打印机箱，所述打印机箱中设有走纸机构、滑轨、打印机构、温度控制装置及状态传感器；

所述走纸机构包括基底、输送单元及走纸控制模块；所述输送单元安装在所述基底上，所述输送单元用于输送打印载体；所述走纸控制模块与所述计算机连接，接收打印控制指令，并控制所述走纸机构工作；

所述滑轨横跨固定在所述打印机箱内，并位于所述走纸机构的上方位置；

所述打印机构设置在所述滑轨上，所述打印机构包括滑块、滚珠式打印头、夹持机构及打印控制模块；所述滚珠式打印头内填充有电子墨水；所述滑块可滑动地安装在所述滑轨上；所述夹持机构连接所述滑块及滚珠式打印头；所述打印控制模块与所述计算机连接，所述计算机通过打印控制模块控制所述滑块在滑轨上的左右移动，并控制所述滚珠式打印头工作，调节所述滚珠式打印头与所述承印载体的距离并操纵打印动作；

所述温度控制装置用于调节打印机箱的内部温度；

所述状态传感器用于监控打印设备的工作状态。

2.根据权利要求1所述的全自动电子打印设备，其特征在于，所述输送单元固定安装在所述基底上，所述输送单元包括两对间隙设置的辊轮及用于驱动辊轮转动的辊轮驱动组件，所述两对辊轮的滚动轴心同轴布置，所述承印载体通过所述辊轮输送。

3.根据权利要求1所述的全自动电子打印设备，其特征在于，所述输送单元通过三维移动单元安装在所述基底上，所述三维移动单元带动所述输送单元三维移动；所述输送单元包括一个圆筒夹持组件及电机，所述承印载体设置在所述圆筒夹持组件外表面，所述电机与圆筒夹持组件连接，并驱动圆筒夹持组件转动。

4.根据权利要求1所述的全自动电子打印设备，其特征在于，所述打印机构还包括：位移传感器及带有控制模块的微位移器，夹持机构通过微位移器安装在滑块上；所述位移传感器与所述微位移器电连接，控制模块依据位移传感器测量信息控制微位移器上打印头的上下位置及与承印载体的距离并操纵打印动作。

5.根据权利要求1所述的全自动电子打印设备，其特征在于，所述电子墨水包括低熔点液态金属及其合金、P型半导体墨水、N型半导体墨水及绝缘封装墨水。

6.根据权利要求1所述的全自动电子打印设备，其特征在于，所述温度控制装置包含电热丝、风扇、温度传感器及控制装置，确保电子墨水保持应有的热状态从而实现流畅打印。

7.根据权利要求1所述的全自动电子打印设备，其特征在于，所述打印机构是1至4枚。

8.根据权利要求1所述的全自动电子打印设备，其特征在于，所述承印载体对象包含纸张型的打印纸、透明胶片或复杂三维结构。

9.根据权利要求1所述的全自动电子打印设备，其特征在于，所述状态传感器包括：

初始位置传感器，安装于滑块内，用于检测打印盒是否停在默认的原始位置；

纸尽传感器，安装于走纸机构底端，用于检测所装的承印载体是否用尽。

10.一种根据权利要求1～9中任一项所述的全自动电子打印设备的打印方法，其特征在于，包括：

通过计算机安装的DIY绘图程序及结构数据库，设计出需要打印的电子电路或电子器件的图案，并生成印刷控制指令，并发送给各控制模块；

所述各控制模块接收所述计算机的印刷控制指令，依据所述状态传感器的记录信息进行工作，并执行所述印刷控制指令控制各构件的运动以实现配合形成所需要的空间轨迹，实现由导电墨水、P型半导体墨水、N型半导体模式印制成的电子电路或器件。