電子筆、打印設(shè)備和打印方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于印刷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及電子筆，具有該電子筆的打印設(shè)備以及由該打印設(shè)備執(zhí)行的打印方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中常用于形成液體細(xì)束的技術(shù)有噴墨打印和靜電紡絲。噴墨打印技術(shù)通過局部加熱液體或者通過壓電陶瓷精確壓出液體等方式產(chǎn)生液滴后再使之帶電，然后形成細(xì)束，其精度通常在幾十微米量級。當(dāng)前印刷技術(shù)中都是通過噴嘴形成離散的液滴，然后用液滴進(jìn)行打印，而利用液滴進(jìn)行打印時，效率較不斷裂的液體細(xì)束為低，且液滴易受到外部的干擾，線寬不易控制到較高精度。
[0003]靜電紡絲采用將靜電場注入到液體中激發(fā)液體射流的原理來產(chǎn)生細(xì)長的液體流，其是通過控制粘稠度等方式產(chǎn)生細(xì)長絲狀液體后而用于人工紡絲的。在現(xiàn)有的靜電紡絲技術(shù)中，利用電場使從噴頭中流出的液體聚成細(xì)束，并能夠控制該細(xì)束的直徑和方向，典型實現(xiàn)方式如圖1所示，其中從噴頭開口處收縮聚攏成細(xì)束的液體錐通常稱為泰勒錐。通常，泰勒錐的形狀決定了細(xì)束的直徑和方向。
[0004]通常，泰勒錐的形成方法主要是使用一個高壓電極將正電荷或負(fù)電荷注入到待噴射液體中，該電極一端接到直流高壓電源上，另一端插入到待噴射液體中，用于在通電時提供高壓靜電，從噴頭流出的液體在該高壓靜電的作用下在噴頭出口處形成了泰勒錐。這種高壓電極一般使用導(dǎo)電的空心管(通常為金屬管)或者使用頂端尖銳的導(dǎo)電針(通常為金屬針)來形成。然而，利用上述傳統(tǒng)的電極結(jié)構(gòu)得到的泰勒錐的穩(wěn)定性差，尤其難以得到較小直徑(例如10微米或以下)的液體細(xì)束，這是因為泰勒錐非常敏感，其形狀和電荷分布等很容易受到諸如電壓、電流的變化以及外部擾動的影響，傳統(tǒng)電極結(jié)構(gòu)中缺少穩(wěn)定機(jī)制，因此一旦受到外部擾動就很難恢復(fù)到原來的狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種電子筆，其能夠形成穩(wěn)定的所需形狀的泰勒錐，從而得到穩(wěn)定的液體細(xì)束，進(jìn)而可以應(yīng)用于線寬為10um量級或更低的圖案的直接印刷等方面。
[0006]解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種電子筆，包括殼體和電極，殼體容納液體，并且其底端具有排出液體的排出孔，電極位于殼體內(nèi)，電極鄰近排出孔的一端為自由端，其中，該電極的自由端被形成為其形狀與期望液體在排出孔處形成的泰勒錐的形狀相匹配。
[0007]優(yōu)選地，電極的自由端的形狀與期望液體在排出孔處形成的泰勒錐的形狀在幾何學(xué)上相似。
[0008]優(yōu)選地，電極的自由端表面上的各點與期望液體在排出孔處形成的泰勒錐表面上的各對應(yīng)點的曲率實質(zhì)上相同。
[0009]優(yōu)選地，電極的自由端具有多個突起。
[0010]優(yōu)選地，該多個突起按照電極的自由端表面的表面曲率排布。
[0011]優(yōu)選地，該多個突起的排布密度與電極的自由端表面的表面曲率成比例。
[0012]優(yōu)選地，電極的位于自由端上方的部分形成為螺線管狀。
[0013]優(yōu)選地，殼體上部具有輸入端口，輸入端口與外部供液系統(tǒng)連接，用于將液體引入殼體內(nèi)。
[0014]優(yōu)選地，該電子筆還包括直流高電壓施加系統(tǒng)，其連接至電極的與自由端相對的另一端，用于將電壓施加至電極。
[0015]解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的另一技術(shù)方案是一種印刷設(shè)備，該印刷設(shè)備包括根據(jù)前述的電子筆，印刷設(shè)備利用電子筆在基片上形成布線圖案。
[0016]優(yōu)選地，該印刷設(shè)備還包括調(diào)節(jié)單元，其用于調(diào)節(jié)施加至電極的高壓直流電的電壓值/電流值、液體流量、液體輸出口和基片距離、以及基片和電子筆的相對移動速度。
[0017]優(yōu)選地，該印刷設(shè)備還包括加熱單元，其用于對在基片上形成的布線進(jìn)行加熱，以加快形成布線的液體中的溶劑的蒸發(fā)。
[0018]解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的再一個技術(shù)方案是由前述打印設(shè)備執(zhí)行的打印方法，該打印方法包括以下步驟:
[0019]步驟S1，將基片置于打印設(shè)備的電子筆的下方；
[0020]步驟S2，將用于形成布線的液體引入電子筆的殼體中，然后向電極施加高壓直流電，以在殼體內(nèi)的液體中產(chǎn)生高壓直流電場，使得液體在高壓直流電場的作用下從電子筆的排出孔噴出，并在排出孔處形成泰勒錐，從而在泰勒錐的尖端處形成所需直徑的液體細(xì)束；
[0021]步驟S3，調(diào)節(jié)基片與電子筆的距離，使得液體細(xì)束斷裂前被基片接收；以及
[0022]步驟S4，根據(jù)要在基片上形成的圖案來使得電子筆與基片做相對運動，以在基片上形成所需的圖案。
[0023]優(yōu)選地，該方法還包括以下步驟:
[0024]步驟S5，調(diào)節(jié)施加至電極的高壓直流電的電壓值/電流值、液體流量、基片和電子筆的相對移動速度，以調(diào)節(jié)在基片上形成的布線的線寬。
[0025]優(yōu)選地，該方法還包括以下步驟:
[0026]步驟S6，對在基片上形成的布線進(jìn)行加熱，來加快形成布線的液體中的溶劑的蒸發(fā)以調(diào)節(jié)線寬。
[0027]優(yōu)選地，該方法還包括以下步驟:
[0028]步驟S7，在當(dāng)前書寫的圖案部分與接下來要書寫的另一圖案部分完全不相連接的情況下，當(dāng)書寫完成當(dāng)前書寫的圖案部分時，首先斷開高壓直流電源，然后關(guān)閉供液系統(tǒng)，待電子筆移動到另一圖案部分的起始位置后，首先打開供液系統(tǒng)，然后接通高壓直流電源，以形成與書寫前一圖案部分時相同直徑的液體細(xì)束，并繼續(xù)對另一圖案部分進(jìn)行書寫。
[0029]通過本發(fā)明，能夠?qū)娚涞囊后w細(xì)束控制為具有所需的直徑，同時能夠抵抗外在擾動，從而得到穩(wěn)定的液體射流，進(jìn)而在基片上形成所需線寬的圖案。
【附圖說明】
[0030]圖1為現(xiàn)有的電子筆的示意圖；
[0031]圖2為示出本發(fā)明的實施例1的電子筆的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3為示出根據(jù)本發(fā)明的實施例1的根據(jù)不同的電極自由端形狀所形成的不同的泰勒錐、以及形成不同直徑的液體細(xì)束的示意圖；
[0033]圖4為示出了根據(jù)本發(fā)明第2實施例的錐形端部形成有突起的電極的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖5為示出了根據(jù)本發(fā)明第3實施例的形成有螺線管狀部分的電極的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖6為示出了根據(jù)本發(fā)明第4實施例的錐形端部形成有突起、且形成有螺線管狀部分的電極的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0036]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明第6實施例的由根據(jù)本發(fā)明第5實施例的打印設(shè)備執(zhí)行的打印方法的流程圖。
圖8是示出根據(jù)本發(fā)明第7實施例的由根據(jù)本發(fā)明第6實施例的打印設(shè)備執(zhí)行的打印方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0037]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0038]實施例1
[0039]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實施