CN107813603B - 一种适用于堆栈式结构的打印基板的电流体打印方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种适用于堆栈式结构的打印基板的电流体打印方法，包括以下步骤：(1)电容监测模块检测喷嘴和打印基板之间的电容，并将检测到的电容数据发送给电容‑高度反馈调节模块；(2)电容‑高度反馈调节模块在接收到电容监测模块发送过来的电容数据后进行处理，处理后将反馈数据传递给喷嘴移动控制模块；(3)喷嘴移动控制模块在接收到电容‑高度反馈调节模块发送的反馈数据后，调节喷嘴在竖直方向的位移，从而调整喷嘴和打印基板之间的距离。一种适用于堆栈式结构的打印基板的电流体打印系统，采用上述电流体打印方法。本发明具有减少喷嘴和打印基板相撞的几率、提升打印图形的均匀性等优点。本发明属于喷墨打印技术领域。

Description

一种适用于堆栈式结构的打印基板的电流体打印方法及系统

技术领域

本发明属于喷墨打印技术领域，体涉及一种适用于堆栈式结构的打印基板的电流体打印方法和一种适用于堆栈式结构的打印基板的电流体打印系统。

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系统；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。由于电流体打印系统由电场控制喷墨，其喷嘴到基板只有1-30微米的距离，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，通常会涉及到在堆栈式结构或高度差较大的基板表面打印，而且在大面积基板打印时，基板不可能保持绝对平整，通常会产生一定程度的翘曲，从而导致喷嘴与打印基板相撞。此时，喷嘴与打印基板的高度起伏很难通过常规的光学观测进行反馈控制，因为精确测量喷嘴到打印基板的距离参数会受到沉积墨水等干扰，且光学测量无法适用于透明玻璃基板；另外如果喷嘴和打印基板之间存在较大相对运动速度时，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。

发明内容

针对上述问题，本发明提供能在堆栈式结构的打印基板打印时避免喷嘴和打印基板相撞的一种适用于堆栈式结构的打印基板的电流体打印方法，它还具有打印图形更均匀的优点。

本发明的另一目的是提供能在堆栈式结构的打印基板打印时避免喷嘴和打印基板相撞的一种适用于堆栈式结构的打印基板的电流体打印系统。

一种适用于堆栈式结构的打印基板的电流体打印方法，包括以下步骤：

(1)电容监测模块检测喷嘴和打印基板之间的电容，并将检测到的电容数据发送给电容-高度反馈调节模块；

(2)电容-高度反馈调节模块在接收到电容监测模块发送过来的电容数据后进行处理，处理后将反馈数据传递给喷嘴移动控制模块；

(3)喷嘴移动控制模块在接收到电容-高度反馈调节模块发送的反馈数据后，调节喷嘴在竖直方向的位移，从而调整喷嘴和打印基板之间的距离。采用此方法，通过实时检测喷嘴和打印基板之间的电容，从而实时反馈调节喷嘴在竖直方向的位移，调整喷嘴和打印基板之间的距离，防止喷嘴和打印基板相撞，提升打印图形的均匀性。

作为一种优选，以喷嘴的喷头到打印基板的垂直距离为高度、打印基板上正对喷嘴的喷头为圆心且直径为1毫米的底面形成的圆锥体，圆锥体内的打印基板上的各点和喷嘴的喷头之间的电容总积分为电容监测模块检测到的喷嘴和打印基板之间的电容。采用此方法，测得打印时喷嘴和打印基板之间的电容数据更精准，误差更小，调节更精准，更有效防止喷嘴和打印基板相碰撞。

作为一种优选，圆锥体内的打印基板上的各点和喷嘴的喷头之间的电容根据公式C＝εS/4πkd计算，其中ε根据打印基板上的不同介质表面的介电常数分别取值。采用此方法，能更精准地检测出喷嘴和打印基板的电容数据，从而反馈调节喷嘴的高度更准确，打印图形效果更好。

作为一种优选，圆锥体内的打印基板上的各点和喷嘴的喷头之间的电容根据公式C＝εS/4πkd计算，其中ε均取值为打印基板上的不同介质表面的介电常数的折中值。采用此方法，能较为精准地检测喷嘴和打印基板的电容数据，同时操作很方便。

作为一种优选，电容-高度反馈调节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监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喷嘴移动控制模块。采用此方法，能较好较快地完成数据处理，使得喷嘴能及时得到反馈调节好和打印基板之间合适的距离，以防止打印过程中打印基板和喷嘴的碰撞，及打印出较为均匀的图形。

一种适用于堆栈式结构的打印基板的电流体打印系统，采用上述一种适用于堆栈式结构的打印基板的电流体打印方法，包括喷墨打印主体、喷嘴、电容监测模块、喷嘴移动控制模块、电容-高度反馈调节模块；喷嘴安装于喷墨打印主体，喷嘴的喷头正对安装于喷墨打印主体上的打印基板，电容监测模块检测喷嘴和打印基板之间的电容数据并发送给电容-高度反馈调节模块，处理后反馈给喷嘴移动控制模块，喷嘴移动控制模块调节喷嘴在竖直方向上的位移。采用此结构，通过实时检测喷嘴和打印基板之间的电容，从而实时反馈调节喷嘴在竖直方向的位移，调整喷嘴和打印基板之间的距离，防止喷嘴和打印基板相撞，提升打印图形的均匀性。

作为一种优选，喷墨打印主体包括主体、打印基板移动模块、喷嘴电压控制模块；打印基板移动模块安装于主体上，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主体上的移动；喷嘴电压控制模块控制喷嘴和打印基板之间的电压。采用此结构，能更方便地移动打印基板、更精确地控制喷嘴、打印基板之间的电压，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、喷嘴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、控制箱体内的温度，为喷墨打印提供稳定、合适的温度环境。

本发明中，打印基板的表面的介电常数预先测得。

本发明的原理：由公式C＝εS/4πkd可知，电容随着喷嘴和打印基板之间的距离d的增大而减小，随着介电常数ε的增大而增大。当喷嘴扫过高低起伏的堆栈结构的打印基板时，喷嘴和打印基板之间的距离d和不同介质介电常数将影响着喷嘴和打印基板之间的电容大小。因此，可根据电容的变化获知喷嘴和打印基板之间的距离，并随着实时监测电容的变化，实时反馈调节喷嘴的位置，从而实时调节喷嘴和打印件之间的距离，防止在打印过程中喷嘴和打印基板相撞，并使得打印出的图形更均匀。

本发明的优点：

1、通过实时检测喷嘴和打印基板之间的电容，从而间接测得喷嘴和打印基板之间的距离，从而可以实时反馈调节喷嘴在竖直方向的位移，调整喷嘴和打印基板之间的距离，防止喷嘴和打印基板相撞，提升打印图形的均匀性。

2、检测电容时，通过对喷嘴和打印基板之间的锥形体的立体空间内电容总积分来作为喷嘴和打印基板之间的电容数据，并将打印基板上的不同介质表面上的点和喷嘴之间的电容采用相应介质表面的介电常数计算电容，因此检测的电容数据更精准，实时反馈调节喷嘴在竖直方向的位置更精准，从而有效防止喷嘴和打印基板之间的碰撞，并使得打印图形更均匀。

4、电容-高度反馈调节模块，先接收来自电容监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，再发送给喷嘴移动控制模块，能较好较快地完成数据处理，使得喷嘴能及时得到反馈调节好和打印基板之间合适的距离，以防止打印过程中打印基板和喷嘴的碰撞，及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为本发明的信号控制流程示意图。

其中，1为喷嘴，2为电容监测模块，3为电容-高度反馈调节模块，4为打印基板的表面介质一，5为打印基板的表面介质二，6为打印基板的表面介质三。

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。

一种适用于堆栈式结构的打印基板的电流体打印方法，包括以下步骤：

(1)电容监测模块检测喷嘴和打印基板之间的电容，并将检测到的电容数据发送给电容-高度反馈调节模块；

(2)电容-高度反馈调节模块在接收到电容监测模块发送过来的电容数据后进行处理，处理后将反馈数据传递给喷嘴移动控制模块；

(3)喷嘴移动控制模块在接收到电容-高度反馈调节模块发送的反馈数据后，调节喷嘴在竖直方向的位移，从而调整喷嘴和打印基板之间的距离。

本实施例中，电容监测模块检测喷嘴和打印基板之间的电容时，以喷嘴的喷头到打印基板的垂直距离为高度、打印基板上正对喷嘴的喷头为圆心且直径为1毫米的底面形成的圆锥体，圆锥体内的打印基板上的各点和喷嘴的喷头之间的电容总积分为电容监测模块检测到的喷嘴和打印基板之间的电容。

本实施例中，圆锥体内的打印基板上的各点和喷嘴的喷头之间的电容根据公式C＝εS/4πkd计算，并且其中的ε根据打印基板上的不同介质表面的介电常数分别取值。也就是说位于打印基板上的不同介质表面的点和喷嘴的喷头之间电容计算时取不同的介电常数，介电常数根据介质表面自身取得。

如图1，本实施例中的堆栈式结构的打印基板的表面存在三种表面介质，分别为打印基板的表面介质一、打印基板的表面介质二、打印基板的表面介质三。如三类表面介质均落于喷嘴正下方的直径为1毫米的圆锥体内，那么三类表面介质上的点和喷嘴之间的电容均按照各自的介电常数计算。

电容-高度反馈调节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监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喷嘴移动控制模块。

结合上述一种适用于堆栈式结构的打印基板的电流体打印方法方法，本发明设计出一种适用于堆栈式结构的打印基板的电流体打印系统，它包括喷墨打印主体、喷嘴、电容监测模块、喷嘴移动控制模块、电容-高度反馈调节模块；喷嘴安装于喷墨打印主体，喷嘴的喷头正对安装于喷墨打印主体上的打印基板，电容监测模块检测喷嘴和打印基板之间的电容数据并发送给电容-高度反馈调节模块，处理后反馈给喷嘴移动控制模块，喷嘴移动控制模块调节喷嘴在竖直方向上的位移。

喷墨打印主体包括主体、打印基板移动模块、喷嘴电压控制模块；打印基板移动模块安装于主体上，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主体上的移动；喷嘴电压控制模块控制喷嘴和打印基板之间的电压。

还包括外罩和温度控制模块，外罩设置在喷墨打印主体上方，外罩将打印基板、喷嘴及安装于喷墨打印主体上的部件罩住；温度控制模块用于实时控制打印基板的温度，温度控制模块安装于外罩内。

本实施中，打印基板的表面的介电常数预先测得。

本装置在使用时，打印基板移动模块不断移动，从而使得喷嘴在打印基板上打印出所需要的图形。由于本装置采用的是堆栈式结构的打印基板，因此打印基板上分布这不同的介质表面。打印时，电容检测系统不断地检测喷嘴和打印基板之间的电容，由电容公式C＝εS/4πkd可知，电容受到喷嘴和打印基板之间的距离d以及介电常数ε的影响。因此根据检测的电容可以得到喷嘴和打印基板之间的距离。为避免打印基板和喷嘴之间发生碰撞以及打印图形更均匀，因尽量保持喷嘴打印基板之间的距离不变，为此当测得电容发生变化时，电容-高度反馈调节模块接收电容数据并处理后反馈给喷嘴移动控制模块，喷嘴移动控制模块调节喷嘴在竖直方向上的位移，从而改变了喷嘴和打印基板之间的距离，防止了喷嘴和打印基板之间的碰撞，同时也改善了打印图形的质量。

实施例二：

本实施例中，打印基板上的各点和喷嘴的喷头之间的电容计算和实施例一略有不同，其他均相同，相同之处不再赘述。

圆锥体内的打印基板上的各点和喷嘴的喷头之间的电容根据公式C＝εS/4πkd计算，其中ε均取值为打印基板上的不同介质表面的介电常数的折中值。也就是说，虽然打印基板上有几种不同介质表面，但是为操作更方便，将几种不同介质视为同一种介质，介电常数ε取几种不同介质的介电常数的平均值。和实施例一的算法相比，实施例二牺牲了较小的精度，但换取了更大操作便捷性。

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 (9)

1.一种适用于堆栈式结构的打印基板的电流体打印方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)电容监测模块检测喷嘴和打印基板之间的电容，并将检测到的电容数据发送给电容-高度反馈调节模块；

(2)电容-高度反馈调节模块在接收到电容监测模块发送过来的电容数据后进行处理，处理后将反馈数据传递给喷嘴移动控制模块；

(3)喷嘴移动控制模块在接收到电容-高度反馈调节模块发送的反馈数据后，调节喷嘴在竖直方向的位移，从而调整喷嘴和打印基板之间的距离。

2.根据权利要求1所述一种适用于堆栈式结构的打印基板的电流体打印方法，其特征在于：以喷嘴的喷头到打印基板的垂直距离为高度、打印基板上正对喷嘴的喷头为圆心且直径为1毫米的底面形成的圆锥体，圆锥体内的打印基板上的各点和喷嘴的喷头之间的电容总积分为电容监测模块检测到的喷嘴和打印基板之间的电容。

3.根据权利要求2所述一种适用于堆栈式结构的打印基板的电流体打印方法，其特征在于：圆锥体内的打印基板上的各点和喷嘴的喷头之间的电容根据公式C＝εS/4πkd计算，其中ε根据打印基板上的不同介质表面的介电常数分别取值。

4.根据权利要求2所述一种适用于堆栈式结构的打印基板的电流体打印方法，其特征在于：圆锥体内的打印基板上的各点和喷嘴的喷头之间的电容根据公式C＝εS/4πkd计算，其中ε均取值为打印基板上的不同介质表面的介电常数的折中值。

5.根据权利要求1所述一种适用于堆栈式结构的打印基板的电流体打印方法，其特征在于：电容-高度反馈调节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监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喷嘴移动控制模块。

6.一种适用于堆栈式结构的打印基板的电流体打印系统，采用权利要求1所述一种适用于堆栈式结构的打印基板的电流体打印方法，其特征在于：包括喷墨打印主体、喷嘴、电容监测模块、喷嘴移动控制模块、电容-高度反馈调节模块；喷嘴安装于喷墨打印主体，喷嘴的喷头正对安装于喷墨打印主体上的打印基板，电容监测模块检测喷嘴和打印基板之间的电容数据并发送给电容-高度反馈调节模块，处理后反馈给喷嘴移动控制模块，喷嘴移动控制模块调节喷嘴在竖直方向上的位移。

7.根据权利要求6所述一种适用于堆栈式结构的打印基板的电流体打印系统，其特征在于：喷墨打印主体包括主体、打印基板移动模块、喷嘴电压控制模块；打印基板移动模块安装于主体上，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主体上的移动；喷嘴电压控制模块控制喷嘴和打印基板之间的电压。

8.根据权利要求6所述一种适用于堆栈式结构的打印基板的电流体打印系统，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、喷嘴及安装于喷墨打印主体上的部件罩住。

9.根据权利要求8所述一种适用于堆栈式结构的打印基板的电流体打印系统，其特征在于：还包括温度控制模块，用于实时控制箱体内温度的温度控制模块安装于外罩内。