[发明专利]一种液态金属供墨系统的气压控制组件及控制方法

说明书

本发明提供一种液态金属供墨系统的气压控制组件和一种气压控制方法，包括负压气泵、正压气泵、稳压气瓶、阀块、气压控制板卡、气管和控制电路；阀块通过气管连接至供墨系统的液态金属墨盒；负压气泵、正压气泵、稳压气瓶分别通过气管连接至阀块；气压控制板卡通过控制电路连接并控制负压气泵和正压气泵；其中供墨系统的上位机进行气压的换算，以得到液态金属墨盒中的气压P进行实时控制。采用上述气压控制组件及控制方法对液态金属墨盒中的气压进行监控，实现了对液态金属墨量的稳定和精确控制，保证了液态金属打印头的出墨质量，以提高整体打印质量。

技术领域

本发明涉及一种液态金属供墨系统的气压控制组件及控制方法，主要运用于液态金属打印机的供墨系统中。

背景技术

随着印刷电子技术的不断进步，以液态金属为代表的导电流体应运而生，使得打印导线制作液态金属柔性电子电路成为了可能，不仅变革了以往传统的PCB(印刷电路板)硬制电子电路制造模式，还极大地降低了电子电路制造时间和成本。液态金属打印技术在柔性电路、PCB、天线等电子器件的快速制造上有着得天独厚的优势，具有十分广阔的应用前景。

在现有的液态金属打印中，液态金属墨水主要以自身重力作为打印驱动力，依靠液态金属对基底材料的浸润和粘附力来实现连续的出墨和线路打印。

然而，(1)随着液态金属墨水的液位在不断降低，打印驱动力变小，墨量就会减小，打印出来的导电线路宽度就会出现不一致；(2)液态金属流动性受温度的影响较大，一般随着温度升高流动性会变好，反之变差，当外界环境温度发生变化时，液态金属流动性就会发生变化，出墨量会发生变化；(3)随着时间的推移，液态金属墨水中氧化物的含量逐渐增多，氧化物越多，液态金属流动性会变差，出墨量也会受到影响；(4)现有的依靠重力自流的打印方式不能对液态金属进行精确的流量控制，供墨系统本身的稳定性和打印出来线宽的一致性难以得到保证；(5)当打印停止时，金属墨水的重力又会导致其在笔头处渗漏，既浪费液态金属材料又影响打印性能。

因而，现有的供墨系统和方法大大限制了传统液态金属打印技术的适用范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服传统液体金属打印质量不稳定的问题，提高打印线宽的稳定性，尤其对打印机的液态金属供墨系统的气压控制组件及控制方法进行了改进，通过对液态金属墨盒中的气压的实时监控提高了液态金属打印质量，而且，传统普通的液态金属打印机中还没有运用气压控制。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种液态金属供墨系统的气压控制组件，包括负压气泵、正压气泵、稳压气瓶、阀块、气压控制板卡、气管和控制电路；阀块通过气管连接至供墨系统的液态金属墨盒；负压气泵、正压气泵、稳压气瓶分别通过气管连接至阀块；气压控制板卡通过控制电路连接并控制负压气泵和正压气泵。

其中，阀块上还包括大气连通口，使阀块的内部和大气连通。

其中，还包括气压传感器，通过气管连接至阀块，测量阀块的气压。

其中，还包括电磁阀，位于阀块的内部，在连接液态金属墨盒的气管处和连接大气连通口处，采用螺纹连接的方式分别设置。

其中，还包括金属滚花接头，位于阀块的外部，在与气管的连接处均采用金属滚花接头进行螺纹密封连接，稳压气瓶上与气管的连接处也采用金属滚花接头进行螺纹密封连接。

其中，还包括宝塔接头，分别位于负压气泵、正压气泵、气压传感器上与气管的连接处，进行密封连接。

其中，还包括蓄电池，连接于控制电路上。

一种气压控制组件的气压控制方法，供墨系统的上位机进行气压的换算，以得到液态金属墨盒中的气压P进行实时控制；换算公式为P＝-(G-γC-f)/s，其中，P为气压，G为液态金属墨盒2的重量，γ为模拟系数，C为氧化物质量百分数，f为供墨系统中的阻力，s为液态金属墨盒2的底面积。