液態(tài)金屬噴墨打印設(shè)備及打印方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種液態(tài)金屬噴墨打印設(shè)備，包括：控制電路，用于對所述打印設(shè)備進行整體控制；液態(tài)金屬打印機構(gòu)，用于承載墨盒及電控噴嘴，并在基底上打印液態(tài)金屬油墨；字車機構(gòu)，用于承載所述液態(tài)金屬打印機構(gòu)并根據(jù)所述控制電路的指令而運動；輸紙機構(gòu)，用于對所述打印設(shè)備的打印基底進行傳輸；狀態(tài)傳感器，用于檢測所述打印設(shè)備的工作狀態(tài)。本發(fā)明提供的液態(tài)金屬噴墨打印設(shè)備及打印方法，解決了現(xiàn)有集成電路或電子器件制造程序復(fù)雜、材料及能源消耗大、環(huán)境污染相對較高等問題，獲得了相應(yīng)較好的技術(shù)效果。
【專利說明】液態(tài)金屬噴墨打印設(shè)備及打印方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及印刷電路及印刷電子器件制造領(lǐng)域，特別涉及一種液態(tài)金屬噴墨打印 設(shè)備及打印方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 以半導(dǎo)體單晶硅為襯底材料的微電子集成電路技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了 50年?，F(xiàn)代硅基 集成電路的制造已經(jīng)成為極其復(fù)雜的【技術(shù)領(lǐng)域】，從單晶硅沉底材料的制備到在其上形成晶 體管與互連線所需要的薄膜沉積、光刻、刻蝕、封裝等，所涉及的工藝步驟比較復(fù)雜。近些年 來，傳統(tǒng)的集成電路技術(shù)的一些弊端也逐漸被認知，包括高設(shè)備成本、高能耗、高污染、高潔 凈要求等。其主要原因在于基于減除技術(shù)的傳統(tǒng)集成電路制造技術(shù)，其制造過程需要消耗 大量的原材料，水資源等，并且部分加工工藝必須在一定的條件下完成，這需要消耗大量的 能源并會帶來外部環(huán)境的污染。若集成電路乃至電子器件能采用添加技術(shù)以直接打印的方 式制作，則可望極大地改觀電子制造行業(yè)的現(xiàn)狀，建成高效、低成本、"綠色"的電路及器件 生產(chǎn)模式。
[0003] 為改變上述現(xiàn)狀，科研人員已經(jīng)提出了利用有機或聚合物導(dǎo)體墨水直接印刷。但 這類材料的導(dǎo)電性一般相對較差，且溶液化和可印刷性存在一定問題；為解決這些問題，研 究者們繼而通過在有機或聚合物中添加高導(dǎo)電性納米顆粒來實現(xiàn)可印刷的導(dǎo)電墨水，但其 仍有配制工藝復(fù)雜、電阻率較高、導(dǎo)線形成需要借助一定的化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)、器件成型固化溫 度高等缺憾，且已有的高溫焊錫等金屬在柔性基底上受到了極大限制。實際的制造過程需 要先印刷，再通過數(shù)百攝氏度以上的高溫使這類墨水發(fā)生蒸發(fā)、化學(xué)反應(yīng)乃至燒結(jié)，才能最 后沉積下所需的導(dǎo)體部件，故整個工藝仍然相對復(fù)雜?？傊?，到目前為止，國內(nèi)外電子工業(yè) 界尚未建立起快速簡捷的可將集成電路或電子器件直接以印刷方式制造出來的設(shè)備及工 藝。
[0004] 近期，我們首次提出了采用低熔點金屬墨水直接打印電子電路的技術(shù)思路，并引 入機械控制機構(gòu)如氣體泵驅(qū)動方式，將液態(tài)金屬油墨壓送打印到特定基底上實現(xiàn)電路印 刷。然而，此類裝置距離純電控及全自動化尚有一定距離；而其他可能的驅(qū)動方式如激光打 印方法在液態(tài)金屬油墨的輸運及控制上存在較大難度。為此，本發(fā)明提供一種純電控型噴 墨式液態(tài)金屬打印機，通過引入壓電驅(qū)動元件或電磁泵機構(gòu)，控制噴嘴噴射出液態(tài)金屬墨 水，這種電子噴墨打印設(shè)備，可將室溫液態(tài)金屬導(dǎo)電墨水或其組合墨水直接噴涂到基底上， 形成特定功能的電子器件，在此基礎(chǔ)上還可實現(xiàn)復(fù)雜集成電路。本發(fā)明提供的基于導(dǎo)電型 液態(tài)金屬墨水乃至復(fù)合型墨水的直接噴墨式印刷電路及電子器件制造技術(shù)，可望引申出高 度自動化的先進電子制造模式，對電子工業(yè)領(lǐng)域會帶來實質(zhì)性影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] (一）要解決的技術(shù)問題
[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種可將電路及電子器件以直接打印的方式制造出來的 液態(tài)金屬噴墨打印設(shè)備及打印方法，以解決現(xiàn)有集成電路或電子器件制造程序復(fù)雜、材料 及能源消耗大、環(huán)境污染相對較高等問題。
[0007] (二）技術(shù)方案
[0008] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種液態(tài)金屬噴墨打印設(shè)備，包括：控制電路，用于 對所述打印設(shè)備進行整體控制；液態(tài)金屬打印機構(gòu)，用于承載液態(tài)金屬墨盒及電控噴嘴，并 在基底上打印液態(tài)金屬油墨；字車機構(gòu)，用于承載所述液態(tài)金屬打印機構(gòu)并根據(jù)所述控制 電路的指令而運動；輸紙機構(gòu)，用于對所述打印設(shè)備的打印基底進行傳輸；狀態(tài)傳感器，用 于檢測所述打印設(shè)備的工作狀態(tài)。
[0009] 優(yōu)選地，還包括：與所述控制電路裝置相連的計算機，所述計算機用于生成印刷控 制指令；所述控制電路裝置用于接收所述計算機的印刷控制指令，并根據(jù)所述印刷控制指 令控制所述液態(tài)金屬印刷機械裝置及所述打印機狀態(tài)傳感器進行工作。
[0010] 優(yōu)選地，所述液態(tài)金屬印刷機械裝置包括：液態(tài)金屬墨盒，用于承載液態(tài)金屬墨 水、溫度傳感器和維持液態(tài)金屬處于液態(tài)的電熱絲；供墨針，用于深入到墨盒內(nèi)吸取液態(tài)金 屬油墨；供墨通道，用于將液態(tài)金屬墨水輸送至噴嘴基板；噴嘴基板，用于承載與液態(tài)金屬 相配套的噴嘴；電控噴嘴，為壓電型或電磁驅(qū)動型電控噴嘴，用于噴射液態(tài)金屬油墨。
[0011] 優(yōu)選地，所述液態(tài)金屬墨盒內(nèi)部安裝有電熱絲及溫度傳感器，以調(diào)控墨盒內(nèi)的液 態(tài)金屬墨水的溫度。
[0012] 優(yōu)選地，所述供墨通道上安裝有推動液態(tài)金屬流動的電磁泵。
[0013] 優(yōu)選地，所述液態(tài)金屬墨水包括低熔點液態(tài)金屬及其合金、含少量氧化物或磁性 納米顆粒的液態(tài)金屬導(dǎo)電墨水、P型或N型半導(dǎo)體性墨水或以上三者的納米顆粒摻雜液的 一種或多種。
[0014] 優(yōu)選地，所述噴嘴個數(shù)是32、48或96。
[0015] 優(yōu)選地，所述字車機構(gòu)包括：字車，用于安裝所述液態(tài)金屬墨盒和噴墨盒；字車驅(qū) 動電機，用于驅(qū)動字車；字車導(dǎo)軌，用于引導(dǎo)字車左右運動；字車傳動皮帶，用于帶動所述 字車沿著所述字車導(dǎo)軌運動；打印頭清潔器，用于清洗液態(tài)金屬噴嘴。
[0016] 優(yōu)選地，所述輸紙機構(gòu)包括進紙器、搓紙輥、走紙輥、壓紙輪、出紙輥、以及出紙輪。 [0017] 優(yōu)選地，所述狀態(tài)傳感器包括：初始位置傳感器，用于檢測字車是否停在原始位 置；溫度傳感器，用于檢測墨盒內(nèi)液態(tài)金屬墨水的溫度；紙盡傳感器，用于檢測所裝的打印 基底是否用盡。
[0018] 本發(fā)明還提供了一種使用液態(tài)金屬噴墨打印設(shè)備的打印方法，包括：設(shè)計需要打 印的電子電路圖案，并生成結(jié)構(gòu)印刷指令；所述控制電路接收所述印刷控制指令，并根據(jù) 所述印刷控制指令控制所述印刷機械裝置中各構(gòu)件的運動，實現(xiàn)具體電子電路的打印。
[0019] (三）有益效果
[0020] 本發(fā)明提出的用于制造集成電路及電子器件的液態(tài)金屬噴墨打印機，特別采用了 可印刷的液態(tài)金屬導(dǎo)電墨水及其電控機構(gòu)，從而以純電控噴射方式使得電路以及電子器件 能以一種高度自動化的印刷模式直接制造出來。整個制備過程在常溫或常規(guī)條件下甚至普 通辦公場所即可完成，其無高的環(huán)境要求，能源消耗及材料無效損耗低，可顯著降低集成電 路及電子器件制備工藝的復(fù)雜性和成本，大幅度提高其生產(chǎn)效率。使用該方法得到的液態(tài) 金屬集成電路及電子器件，可廣泛用于電子工業(yè)制造領(lǐng)域，尤其是發(fā)展柔性電子功能器件， 甚至重塑集成電子電路產(chǎn)業(yè)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1是本發(fā)明中的電子器件液態(tài)金屬噴墨打印機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖2是本發(fā)明中字車機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖3是本發(fā)明中打印機構(gòu)中的噴墨打印頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖4是本發(fā)明中噴墨打印機噴嘴基板與噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施 例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0026] 本發(fā)明提供了一種可將電路及電子器件以直接打印的方式制造出來的液態(tài)金屬 噴墨印刷裝置，所述液態(tài)金屬噴墨打印機主要包括控制電路、液態(tài)金屬打印機構(gòu)、字車機 構(gòu)、輸紙機構(gòu)、狀態(tài)傳感器，其中：
[0027] 所述的控制電路，用于對打印機的整機進行控制；
[0028] 所述的液態(tài)金屬打印機構(gòu)，用于承載液態(tài)金屬墨盒及電控噴嘴并在基底上打印液 態(tài)金屬油墨；
[0029] 所述的字車機構(gòu)，用于承載所述打印機構(gòu)并根據(jù)所述的控制電路裝置的指令而 運動；
[0030] 所述的輸紙機構(gòu)，用于對噴墨打印機打印基底的傳輸。
[0031] 所述的狀態(tài)傳感器，用于檢測打印機一些工作狀態(tài)。
[0032] 上述控制電路裝置是位于打印機上的控制電路板，主要用于對打印機的整機進行 控制，通過控制電路對打印機的壓電元件或電磁驅(qū)動元件、電控噴墨頭、字車和驅(qū)動電機進 行控制。其內(nèi)部主要由CPU、RAM、ROM地址譯碼器和I/O電路組成，可以直接與打印機連接 的計算機進行通信。
[0033] 可選的，所述裝置進一步包括與所述控制電路裝置相連的計算機，所述計算機用 于設(shè)計并生成結(jié)構(gòu)印刷指令；所述控制電路用于接收所述計算機的印刷控制指令，并根據(jù) 所述印刷控制指令控制打印機構(gòu)、字車機構(gòu)、輸紙機構(gòu)各構(gòu)件的運動。
[0034] 上述計算機內(nèi)置印刷控制程序，具備電子設(shè)計自動化功能。印刷控制程序進一步 包括電路圖繪制模塊和印刷過程控制模塊；電路圖繪制模塊用于繪制所要印刷的電路和電 子器件的結(jié)構(gòu)圖，印刷過程控制模塊根據(jù)所述電路圖生成印刷控制指令，并將印刷控制指 令發(fā)送給控制電路。其具體功能敘述如下：
[0035] 電路圖繪制模塊：軟件中預(yù)存常見的電子元器件模塊數(shù)據(jù)庫，用戶在圖形化界面 中可以調(diào)用該數(shù)據(jù)庫，同時也可以根據(jù)需求直接繪制出各種復(fù)雜電路元器件模塊。用戶須 確定每個電子元器件的尺寸與結(jié)構(gòu)以及材料屬性(如導(dǎo)電金屬墨水或半導(dǎo)體墨水等)。
[0036] 印刷過程控制模塊：軟件讀取用戶所繪制的電路圖，根據(jù)不同的打印內(nèi)容生成微 壓電或電磁力噴墨控制指令實現(xiàn)不同的打印效果。此外，軟件還可實時監(jiān)控印刷過程，能及 時響應(yīng)印刷裝置所發(fā)出的報警，并反饋相應(yīng)的控制指令。如當(dāng)打印機發(fā)出"墨水"用完警告 或"基底"用完警告時，軟件能及時暫停印刷，等待用戶添加基底和添加液態(tài)金屬墨水。
[0037] 所述的打印機構(gòu)進一步包括液態(tài)金屬墨盒、供墨針、供墨通道、噴嘴基板、電控噴 嘴。所述的液態(tài)金屬墨盒用于承載液態(tài)金屬墨水、溫度傳感器和維持液態(tài)金屬處于液態(tài)的 電熱絲；所述的供墨針用于深入到墨盒內(nèi)吸取液態(tài)金屬油墨，所述的供墨通道用于將液態(tài) 金屬墨水輸送至噴嘴基板；所述的噴嘴基板，用于承載液態(tài)金屬噴嘴；所述的電控噴嘴可 為壓電型或電磁驅(qū)動泵型，用于噴射液態(tài)金屬油墨；所述的壓電元件可以是壓電薄膜或壓 電薄片，比如，若采用的是壓電方式時，則其用于接受電信號并產(chǎn)生應(yīng)變從而擠壓所述的噴 墨頭，使其工作以實現(xiàn)噴墨印刷；若采用電磁驅(qū)動型，則在電路信號驅(qū)動下可自動驅(qū)動導(dǎo)電 油墨噴射出。供墨針深入墨盒內(nèi)在電磁泵的輔助下吸取液態(tài)金屬墨水并傳輸?shù)絿娔^，在 控制指令的作用下，在噴墨頭兩側(cè)的壓電元件擠壓噴墨頭或通過電磁力驅(qū)動，使液態(tài)金屬 墨水從噴嘴中噴出。在噴墨操作前，壓電元件首先在信號的控制下微微收縮；然后，壓電元 件產(chǎn)生一次較大的延伸，把墨滴推出噴嘴；在墨滴馬上就要飛離噴嘴的瞬間，元件又會進行 收縮，干凈利索地把墨水液面從噴嘴收縮。同樣的噴射過程，也可由電磁泵控制完成。這樣， 墨滴液面得到了精確控制，每次噴出的墨滴都有完美的形狀和正確的飛行方向。同時，墨盒 內(nèi)的溫度傳感器和電熱絲確保液態(tài)金屬墨水處于可印刷狀態(tài)。
[0038] 所述的字車機構(gòu)進一步包括字車、字車驅(qū)動電機、字車導(dǎo)軌、字車傳動皮帶和打印 頭清潔器等部件。其中所述的字車，用于安裝所述的打印機構(gòu)，所述的字車驅(qū)動電機用于驅(qū) 動字車，所述的字車導(dǎo)軌用于引導(dǎo)字車的左右運動，所述的字車傳動皮帶用于帶動所述字 車沿著所述字車導(dǎo)軌運動。所述的打印頭清潔器用于清洗液態(tài)金屬噴嘴以保證印刷質(zhì)量。 開始印刷時，初始位置傳感器檢測字車機構(gòu)是否處于初始位置，字車驅(qū)動機構(gòu)根據(jù)控制電 路的控制指令控制字車的運動，使其在傳動皮帶和導(dǎo)軌的作用下左右運動，以實現(xiàn)噴墨印 刷。
[0039] 所述的輸紙機構(gòu)進一步包括進紙器、搓紙輥、走紙輥、壓紙輪、出紙輥、出紙輪等。 [0040] 所述的狀態(tài)傳感器，包括字車初始位置傳感器、墨盒溫度傳感器、紙盡傳感器等， 其中：
[0041] 所述的字車初始位置傳感器，用于檢測字車是否停在原始位置；
[0042] 所述的紙盡傳感器，用于檢測所裝的打印基底是否用盡；
[0043] 所述的溫度傳感器，用于檢測墨盒內(nèi)液態(tài)金屬墨水的溫度。
[0044] 可選的，所述打印基底包括打印紙、柔性塑料片等。
[0045] 可選的，所述液態(tài)金屬墨水包括低熔點液態(tài)金屬及合金、含少量氧化物或磁性納 米顆粒的液態(tài)金屬導(dǎo)電墨水、P型或N型半導(dǎo)體性墨水或三者的納米顆粒摻雜液的一種或 多種等。
[0046] 上述導(dǎo)電性金屬墨水包括鎵、鎵銦合金、鎵錫合金、銦錫合金、鎵銦錫合金、鎵銦錫 鋅合金、鎵銦錫鋅鉍合金中的一種或多種；P型或N型半導(dǎo)體性墨水包括紅熒烯rubrene、并 五苯pentacene、聚3-己基噻吩P3HT、聚3, 3' -二烷基連四噻吩PQT、聚3芳基胺PTAA、梯 形聚合物BBL中的一種或多種；
[0047] 上述摻雜液體中的納米顆?？蛇x用粒徑lnm?900nm的鉬、金、銀、銅、鐵、錯、鋪、 秘、鎘、鍺、鎳、銘、鉭、鉛、鶴、錸、鈷、(其中鐵、鎳、鈷、禮等為磁性材料），康銅、鶴錸合金、 鎳鎘合金、碳納米管或石墨烯；或是選用硫化鍺顆粒、硒化鍺顆粒、碲化鍺顆粒、鉍化銦顆 粒、砷化銦顆粒、銻化銦顆粒、氧化銦顆粒、磷化銦顆粒、砷化鎵顆粒、磷化鎵顆粒、硫化銦顆 粒、硒化銦顆粒、氧化銦錫顆粒、碲化銦顆粒、氧化鉛顆粒、硫化鉛顆粒、硒化鉛顆粒、碲化鉛 顆粒、娃化鎂顆粒、氧化錫顆粒、氯化錫顆粒、硫化錫顆粒、硒化錫顆粒、締化錫顆粒、硫化銀 顆粒、硒化銀顆粒、碲化銀顆粒、氧化碲顆粒、氧化鋅顆粒、砷化鋅顆粒、銻化鋅顆粒、磷化鋅 顆粒、硫化鋅顆粒、硫化鎘顆粒、氧化硼顆粒、硒化鋅顆?；蚓喕\顆粒等。
[0048] 下面結(jié)合附圖和具體實施實例進一步描述本發(fā)明專利。
[0049] 實施例1 :
[0050] 附圖1是本發(fā)明的液態(tài)金屬微壓電式打印機的結(jié)構(gòu)示意圖，該打印機主要結(jié)構(gòu) 包括：內(nèi)置有印刷控制軟件的計算機1、內(nèi)置于液態(tài)金屬微壓電式打印機的控制電路板2、 進紙器3、壓紙輥4、走紙輥5、齒輪組6、出紙輥輪7、字車機構(gòu)8、底部盡紙傳感器9和字車 初始位置傳感器10。其中，控制電路板2用于接收計算機1的印刷控制指令，并根據(jù)所述印 刷控制指令控制進紙器3、壓紙輥4、走紙輥5、齒輪組6、出紙輥輪7、初始位置傳感器9與 字車機構(gòu)進8行協(xié)調(diào)運作。進紙器3與壓紙輥4用于引導(dǎo)以及平鋪打印基底。走紙輥5與 齒輪組6用于使進紙器3和壓紙輥4配合運動，使打印基底順利進入打印區(qū)域。底部紙盡 傳感器9與初始位置傳感器10分別用于檢測打印基底是否用盡以及字車是否位于初始位 置。
[0051] 附圖2字車機構(gòu)8包括字車81、字車導(dǎo)軌82、傳動皮帶83、打印頭清潔器84和字車 驅(qū)動電機85。字車81用于承載液態(tài)金屬墨盒811以及電控噴墨構(gòu)件等（如附圖3所示），字 車導(dǎo)軌82與傳動皮帶83在字車驅(qū)動電機85協(xié)同作用下帶動字車81左右運動。附圖3是 裝載在字車81內(nèi)的液態(tài)金屬墨盒811等結(jié)構(gòu)的不意圖，812是深入到墨盒811內(nèi)的供墨針； 813是過濾器，用于過濾液態(tài)金屬油墨；814是墨腔，從墨盒811吸取過來的液態(tài)金屬油墨， 經(jīng)過過濾器813后就會暫時存放在墨腔814內(nèi)，以便為噴嘴供墨。當(dāng)微壓電元件818開始運 行后，液態(tài)金屬油墨會被擠壓到噴嘴并噴射到印刷基底上。微壓電元件818是采用金屬液 體壓電式工作原理的噴墨頭驅(qū)動器件，當(dāng)控制電路板2發(fā)出打印命令信號后，壓電元件818 在電流作用下開始收縮，進而墨腔814中存儲的液態(tài)金屬油墨被擠壓，且在電磁泵815的輔 助下，液態(tài)金屬墨水就會從噴嘴基板816中的噴嘴817中噴射出來。位于墨盒811內(nèi)的溫 度傳感器與電熱絲組合819用于保證液態(tài)金屬處于液態(tài)。附圖4所示是噴嘴基板816上帶 有的噴嘴817的結(jié)構(gòu)布置以及放大圖。噴嘴817成排布置于噴嘴基板816上，噴嘴是圓形 的微小孔洞，且其之間的間距很小，因而易實現(xiàn)高密度、多噴嘴打印，從而保證打印質(zhì)量。噴 嘴個數(shù)可以是32、48、96的，噴嘴數(shù)越多，打印質(zhì)量就越高，可根據(jù)用戶的各種打印要求來 選擇使用。
[0052] 上述液態(tài)金屬壓電式噴墨打印機的印刷過程主要包括以下步驟：
[0053] S1.計算機1根據(jù)用戶繪制的所要印刷的電路或電子器件的結(jié)構(gòu)圖，生成印刷控 制指令；
[0054] S2.當(dāng)用戶點擊打印時，控制電路板2根據(jù)印刷控制指令，控制所述打印機構(gòu)、字 車機構(gòu)、輸紙機構(gòu)等各構(gòu)件的運動。進而輸紙機構(gòu)與字車機構(gòu)開始協(xié)調(diào)工作，位于打印機構(gòu) 內(nèi)的壓電元件接收到電信號后開始工作，在電壓的作用下，擠壓噴嘴基板，使液態(tài)金屬墨水 受到擠壓后從噴嘴中噴出，當(dāng)液態(tài)金屬墨水噴出后，墨腔內(nèi)再次存儲液態(tài)金屬油墨，為下一 次噴墨而準備。
[0055] 在步驟S1中，用戶通過使用具備電子設(shè)計自動化功能的計算機印刷軟件，繪制出 自己所需的電路及電子器件結(jié)構(gòu)圖，并生成相應(yīng)的印刷控制指令。
[0056] 在步驟S2中，用戶連接好計算機與打印機間的線路，調(diào)用印刷控制指令，啟動印 刷過程。印刷過程中，壓電元件在驅(qū)動電路控制下開始形變而擠壓噴嘴基板使液態(tài)金屬墨 水從噴嘴中噴出，同時輸紙機構(gòu)適時縱向移動基底，隨著基底的移動，即完成所需的打印工 作。
[0057] 待印刷完畢，用戶通過軟件關(guān)閉印刷程序，再切斷設(shè)備電源，完成電路或電子器件 的針式打印工作。
[0058] 實施例2 :
[0059] 本實施例與實施例1唯一不同的是電控驅(qū)動方式。本實施例噴嘴處油墨的噴射采 用電磁泵驅(qū)動。由于液態(tài)金屬是導(dǎo)電流體，因此采用電磁泵易于實現(xiàn)自動控制下的噴射，其 噴射速度取決于流道上的電流大小。此處，噴射驅(qū)動元件為電磁泵818,其開始運行后，液 態(tài)金屬油墨會被電磁泵產(chǎn)生的電磁力推動到噴嘴并噴射到印刷基底上。元件818是采用金 屬液體電磁驅(qū)動工作原理的噴墨頭驅(qū)動器件，當(dāng)控制電路板2發(fā)出打印命令信號后，電磁 泵元件818對其內(nèi)部流體施加洛侖茲電磁力，進而墨腔814中存儲的液態(tài)金屬油墨會被 抽吸，且在電磁泵815的輔助下，液態(tài)金屬墨水就會從噴嘴基板816中的噴嘴817中噴射出 來。采用本實施例的打印過程除通過電控電磁泵實現(xiàn)噴墨印刷外，其余過程全部與實施例 1 一致。
[0060] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換 也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種液態(tài)金屬噴墨打印設(shè)備，其特征在于，包括： 控制電路，用于對所述打印設(shè)備進行整體控制； 液態(tài)金屬印刷機械裝置，用于承載液態(tài)金屬墨盒及電控噴嘴，并在基底上打印液態(tài)金 屬油墨； 字車機構(gòu)，用于承載所述液態(tài)金屬打印機構(gòu)并根據(jù)所述控制電路的指令而運動； 輸紙機構(gòu)，用于對所述打印設(shè)備的打印基底進行傳輸； 狀態(tài)傳感器，用于檢測所述打印設(shè)備的工作狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印設(shè)備，其特征在于，還包括： 與所述控制電路裝置相連的計算機，所述計算機用于生成印刷控制指令； 所述控制電路裝置用于接收所述計算機的印刷控制指令，并根據(jù)所述印刷控制指令控 制所述液態(tài)金屬印刷機械裝置及所述打印機狀態(tài)傳感器進行工作。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的打印設(shè)備，其特征在于，所述液態(tài)金屬印刷機械裝置包 括： 液態(tài)金屬墨盒，用于承載液態(tài)金屬墨水、溫度傳感器和維持液態(tài)金屬處于液態(tài)的電熱 絲； 供墨針，用于深入到墨盒內(nèi)吸取液態(tài)金屬油墨； 供墨通道，用于將液態(tài)金屬墨水輸送至噴嘴基板； 噴嘴基板，用于承載與液態(tài)金屬相配套的噴嘴； 電控噴嘴，為壓電型或電磁驅(qū)動型電控噴嘴，用于噴射液態(tài)金屬油墨。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的打印設(shè)備，其特征在于，所述液態(tài)金屬墨盒內(nèi)部安裝有電熱 絲及溫度傳感器，以調(diào)控墨盒內(nèi)的液態(tài)金屬墨水的溫度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的打印設(shè)備，其特征在于，所述供墨通道上安裝有推動液態(tài)金 屬流動的電磁泵。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的打印設(shè)備，其特征在于，所述液態(tài)金屬墨水包括低熔點液態(tài) 金屬及其合金、含少量氧化物或磁性納米顆粒的液態(tài)金屬導(dǎo)電墨水、P型或N型半導(dǎo)體性墨 水或以上三者的納米顆粒摻雜液的一種或多種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的打印設(shè)備，其特征在于，所述噴嘴個數(shù)是32、48或96。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的打印設(shè)備，其特征在于，所述字車機構(gòu)包括： 字車，用于安裝所述液態(tài)金屬墨盒和噴墨盒； 字車驅(qū)動電機，用于驅(qū)動字車； 字車導(dǎo)軌，用于引導(dǎo)字車左右運動； 字車傳動皮帶，用于帶動所述字車沿著所述字車導(dǎo)軌運動； 打印頭清潔器，用于清洗液態(tài)金屬噴嘴。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的打印設(shè)備，其特征在于，所述輸紙機構(gòu)包括進紙器、搓紙 輥、走紙輥、壓紙輪、出紙輥、以及出紙輪。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的打印設(shè)備，其特征在于，所述狀態(tài)傳感器包括： 初始位置傳感器，用于檢測字車是否停在原始位置； 溫度傳感器，用于檢測墨盒內(nèi)液態(tài)金屬墨水的溫度； 紙盡傳感器，用于檢測所裝的打印基底是否用盡。
11. 一種根據(jù)權(quán)利要求1?10中任一項所述的液態(tài)金屬噴墨打印設(shè)備的打印方法，其 特征在于，包括： 設(shè)計需要打印的電子電路圖案，并生成結(jié)構(gòu)印刷指令； 所述控制電路接收所述印刷控制指令，并根據(jù)所述印刷控制指令控制所述印刷機械裝 置中各構(gòu)件的運動，實現(xiàn)具體電子電路的打印。
【文檔編號】B41J2/015GK104108248SQ201310137175
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月19日
【發(fā)明者】劉靜, 鄭義 申請人:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所