專利名稱：一種磁力控制的墨水滲透式微接觸印刷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種印刷裝置，尤其是涉及能夠在特定基底上形成微納圖案的一種磁力控制的墨水滲透式微接觸印刷裝置。
背景技術(shù)：
微接觸印刷技術(shù)是將表面有微納圖案的彈性印章與基底表面接觸形成圖案化的自組裝單分子層，它與其它的印刷方法所不同的是使用了自組裝體系來(lái)形成不同材料的微圖案和微結(jié)構(gòu)。微接觸印刷的具體過(guò)程是首先使用光刻、電子束刻蝕、精密機(jī)械加工等方式在例如硅片的表面形成所需的圖案，形成澆鑄彈性印章的母版。再將聚二甲基硅氧烷澆鑄至母版中，固化后將其剝離，即得表面有微圖案的彈性印章。接著在彈性印章表面涂一層活性有機(jī)分子的稀溶液，待溶劑揮發(fā)后，將彈性印章與基片表面緊密貼合，這樣在兩者接觸的部分，有機(jī)分子在基片表面由于化學(xué)反應(yīng)形成自組裝單分子層，移去彈性印章后，在基片表面就留下了由自組裝分子組成的分子圖形，與印章上的陽(yáng)圖形相對(duì)應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)了圖形的復(fù)制。相對(duì)于彈性印章來(lái)說(shuō)，活性有機(jī)分子的稀溶液相當(dāng)于“墨水”，而操作過(guò)程又恰似“蓋印”，故形象地稱之為“微接觸印刷”。這種方法與光刻相比，過(guò)程更簡(jiǎn)單方便，制備好印章，就可以通過(guò)簡(jiǎn)單直觀的“蓋印”來(lái)重復(fù)制作多個(gè)圖案。而且由于印章的彈性，可以在曲面結(jié)構(gòu)上印刷，并且可以多次反復(fù)使用。用微接觸印刷技術(shù)可以方便直接地將有機(jī)分子、蛋白質(zhì)、聚合物、納米粒子、膠體、金屬印刷在基底上。其次，微接觸印刷方法還可以作為基礎(chǔ)手段進(jìn)行表面改性，與其他方法相結(jié)合實(shí)現(xiàn)功能材料的圖形化。由于烷基長(zhǎng)鏈的末端可以引入各種不同的功能基團(tuán)，因而可以在同一平面上用含有不同功能基末端的烷基鏈組裝成表面性質(zhì)不同的圖案，控制其它材料在其表面的浸潤(rùn)、成核及沉積等。微接觸印刷還可以在光纖的表面印刷，制備濾波元件和用于微變壓器、微感應(yīng)器載流體、微彈簧、高分辨微線圈等元件的制造?，F(xiàn)有的微接觸印刷裝置有平面印刷和輥筒印刷裝置兩種。平面印刷裝置的彈性印章面積大小受到限制，安裝困難，難以印刷大面積圖案。而輥筒印刷裝置其快速大面積印刷性能優(yōu)越，但是由于印章一般可用50次左右，再次澆筑和更換印章耗時(shí)耗工。以上兩種裝置都采用浸泡涂抹方式上墨，將需要大量墨水溶液，并且使用效率較低，經(jīng)濟(jì)性較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種磁力控制的墨水滲透式微接觸印刷裝置，能夠快速更換印章、控制印刷壓力、連續(xù)多次印刷和提高墨水的使用率。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
本發(fā)明包括圖案層、感磁層、密封層、滲透層、支撐層、線圈套筒、墨水槽、電磁流量閥；圖案層下端面有圖案，圖案層上端面依次設(shè)有感磁層、密封層、滲透層、支撐層和圓筒狀的墨水槽；靠近支撐層一端的墨水槽圓柱面上設(shè)有線圈套筒；遠(yuǎn)離支撐層一端的墨水槽圓柱面上的墨水進(jìn)料管中設(shè)有電磁流量閥；墨水槽頂面設(shè)有氣壓連通管；繞在線圈套筒上的線圈與線圈電路連接；圖案層、感磁層和密封層之間密封連接組成彈性印章，彈性印章通過(guò)線圈的磁場(chǎng)與滲透層連接；滲透層、支撐層和墨水槽之間密封連接；控制器分別與電磁流量閥、線圈電路和氣壓控制單元連接所述圖案層、密封層和滲透層的材料為聚二甲基硅氧烷。所述感磁層為聚二甲基硅氧烷和永磁體粉末澆鑄成型。所述支撐層材料為二氧化硅，支撐層上開(kāi)有陣列式滲透孔。所述墨水為十二、十六或十八烷基硫醇的乙醇溶液。本發(fā)明具有的有益效果是
(I)本發(fā)明將微接觸印刷過(guò)程中的印章安裝、上墨以及印刷等工序集成至一個(gè)裝置中，并進(jìn)行有效的控制。(2)感磁層作為彈性印章的夾層，將有效的對(duì)大面積印章的安裝處理帶來(lái)方便，而且能有效控制印刷的參數(shù)。(3)充分利用聚二甲基硅氧烷的醇類通透性，能夠連續(xù)的上墨，并且節(jié)約了墨水的
使用量。(4)氣壓控制單元對(duì)于墨水槽的氣體氣壓的控制可以和其它印刷工序配合，限制和調(diào)節(jié)墨水滲透的速度。


圖I是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明彈性印章的三層結(jié)構(gòu)立體圖。圖3是本發(fā)明局部結(jié)構(gòu)立體圖。圖4是本發(fā)明磁場(chǎng)作用示意圖。圖中1、圖案層，2、感磁層，3、密封層，4、滲透層，5、支撐層，6、線圈，7、墨水，8、墨水槽，9、氣體，10、電磁流量閥，11、線圈電路，12、氣壓控制單元，13、控制器，14、圖案層圖案，15、滲透孔，16、卡槽，17、墨水進(jìn)料管，18、氣壓連通管，19、線圈套筒，20、套筒卡銷。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖I、圖3、圖4所示，本發(fā)明包括圖案層I、感磁層2、密封層3、滲透層4、支撐層
5、線圈套筒19、墨水槽8、電磁流量閥10 ;圖案層I下端面有圖案，圖案層I上端面依次設(shè)有感磁層2、密封層3、滲透層4、支撐層5和圓筒狀的墨水槽8 ;靠近支撐層5 —端的墨水槽8圓柱面上設(shè)有線圈套筒19 ;遠(yuǎn)離支撐層5 —端的墨水槽8圓柱面上的墨水進(jìn)料管17中設(shè)有電磁流量閥10 ;墨水槽8頂面設(shè)有氣壓連通管18 ;繞在線圈套筒19上的線圈與線圈電路11連接；圖案層I、感磁層2和密封層3之間密封連接組成彈性印章，彈性印章通過(guò)線圈6的磁場(chǎng)與滲透層4連接；滲透層4、支撐層5和墨水槽8之間密封連接；控制器13分別與電磁流量閥10、線圈電路11和氣壓控制單元12連接；卡槽16分布于墨水槽8下部的外表面，在其圓周方向平均分布四個(gè)卡槽16，與線圈套筒19的內(nèi)壁上的四個(gè)套筒卡銷20配對(duì)。如圖2所示，所述圖案層I、密封層3和滲透層4的材料為聚二甲基硅氧烷。由聚二甲基硅氧烷澆鑄固化制作，將主劑和固化劑以質(zhì)量比10:1進(jìn)行混合，在真空環(huán)境下脫泡10分鐘，再澆鑄在有微圖案的襯底上，使用旋涂法控制厚度，每層的厚度不超過(guò)2毫米，固化需要在65攝氏度下保存4小時(shí)。 如圖2所示，所述感磁層2為聚二甲基硅氧烷和永磁體粉末澆鑄成型。固化之后進(jìn)行強(qiáng)磁場(chǎng)磁化制作，主劑和固化劑、永磁體粉末的質(zhì)量比大約為6:1:4。永磁體粉末為天然的磁石，如磁鐵礦等以及人造磁鋼，如鐵鎳鈷磁鋼等，該粉末的直徑小于20微米。如圖I、圖3所示，所述支撐層5材料為二氧化硅，支撐層5上開(kāi)有陣列式滲透孔15。如圖I所示，所述墨水7為十二、十六或十八烷基硫醇的乙醇溶液。本發(fā)明實(shí)施過(guò)程的步驟如下
(I)如圖2所示，使用旋涂法將圖案層I澆鑄在有圖案的母版上，形成互補(bǔ)的圖案層圖案14，待未完全固化后，在圖案層I上澆鑄感磁層2，再進(jìn)行密封層3的澆鑄；圖案層I和密封層3為主劑和固化劑質(zhì)量比10:1的聚二甲基硅氧烷制作，感磁層2是將永磁體粉末摻雜進(jìn)聚合物中澆鑄得到，施加強(qiáng)磁場(chǎng)磁化。(2)如圖3所示，滲透層4的上表面經(jīng)過(guò)等氧離子處理20秒后與支撐層5直接壓
口 ο(3)如圖3、圖4所示，將已有線圈6的線圈套筒19和墨水槽8裝配，具體為套筒卡銷20自下而上與卡槽16配合，旋轉(zhuǎn)完成安裝。(4)如圖I、圖4所示，控制器13為普通PLC或DSP控制器，線圈電路11為普通PCB板上的調(diào)控電路，控制器13控制線圈電路11，線圈6產(chǎn)生磁場(chǎng)對(duì)感磁層2產(chǎn)生吸力，彈性印章整體與墨水槽8連接，完成印章安裝；電磁流量閥10為商用電磁流量閥，控制流體流速流向；氣壓控制單元12為商用可電控氣泵；綜合調(diào)節(jié)電磁流量閥10和氣壓控制單元12，將墨水7注入至墨水槽8中，墨水7的滲透是由于聚二甲基硅氧烷對(duì)醇類的通透性，氣壓控制單元12控制墨水槽8的氣體9的氣壓，調(diào)控墨水7向下滲透的速度，其中墨水7的材料為十二、十六或十八烷基硫醇的乙醇溶液，其濃度為I至10毫摩爾每升。(5)待氮?dú)饬髡舭l(fā)乙醇后，裝置整體與待印刷基底接觸，控制器13控制線圈電路11，使感應(yīng)磁場(chǎng)對(duì)感磁層2產(chǎn)生斥力，調(diào)節(jié)彈性印章對(duì)基底的壓力，優(yōu)化圖案的精度和質(zhì)量。(6)裝置脫離基底，反復(fù)進(jìn)行上述步驟，每次安裝彈性印章可以重復(fù)印刷30次左右，并且可以通過(guò)磁場(chǎng)變化快速更換印章。
權(quán)利要求
1.一種磁力控制的墨水滲透式微接觸印刷裝置，其特征在于包括圖案層(I)、感磁層(2)、密封層(3)、滲透層(4)、支撐層(5)、線圈套筒(19)、墨水槽(8)、電磁流量閥(10);圖案層(I)下端面有圖案，圖案層(I)上端面依次設(shè)有感磁層(2)、密封層(3)、滲透層(4)、支撐層(5)和圓筒狀的墨水槽(8);靠近支撐層(5)—端的墨水槽(8)圓柱面上設(shè)有線圈套筒(19);遠(yuǎn)離支撐層(5)—端的墨水槽(8)圓柱面上的墨水進(jìn)料管(17)中設(shè)有電磁流量閥(10);墨水槽(8)頂面設(shè)有氣壓連通管(18);繞在線圈套筒(19)上的線圈與線圈電路(11)連接；圖案層(I)、感磁層(2)和密封層(3)之間密封連接組成彈性印章，彈性印章通過(guò)線圈(6)的磁場(chǎng)與滲透層(4)連接；滲透層(4)、支撐層(5)和墨水槽(8)之間密封連接；控制器(13)分別與電磁流量閥(10)、線圈電路(11)和氣壓控制單元(12)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種磁力控制的墨水滲透式微接觸印刷裝置，其特征在于所述圖案層(I)、密封層(3)和滲透層(4)的材料為聚二甲基硅氧烷。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種磁力控制的墨水滲透式微接觸印刷裝置，其特征在于所述感磁層(2)為聚二甲基硅氧烷和永磁體粉末澆鑄成型。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種磁力控制的墨水滲透式微接觸印刷裝置，其特征在于所述支撐層(5)材料為二氧化硅，支撐層(5)上開(kāi)有陣列式滲透孔(15)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種磁力控制的墨水滲透式微接觸印刷裝置，其特征在于所述墨水(7)為十二、十六或十八烷基硫醇的乙醇溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種磁力控制的墨水滲透式微接觸印刷裝置。圖案層上端面依次設(shè)有感磁層、密封層、滲透層、支撐層和圓筒狀的墨水槽；靠近支撐層一端的墨水槽設(shè)有線圈套筒；另一端的墨水進(jìn)料管中設(shè)有電磁流量閥和氣壓連通管；線圈套筒上的線圈與線圈電路連接；彈性印章通過(guò)線圈的磁場(chǎng)與滲透層連接；控制器分別與電磁流量閥、線圈電路和氣壓控制單元連接。本發(fā)明將微接觸印刷過(guò)程中的印章安裝、上墨以及印刷工序集成控制；感磁層作為彈性印章的夾層，對(duì)大面積印章的安裝處理帶來(lái)方便，并能有效控制印刷的參數(shù)；充分利用聚二甲基硅氧烷的醇類通透性，能夠連續(xù)上墨；氣壓控制單元對(duì)于墨水槽中氣體氣壓的控制和其它印刷工序配合，限制和調(diào)節(jié)墨水滲透的速度。
文檔編號(hào)B41K3/62GK102616031SQ2012100878
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者戴宇, 梁觀浩, 梅德慶, 汪延成, 陳子辰 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)