本发明专利技术提供一种液态金属供墨系统的液位控制组件和液位控制方法，包括重力传感器、液态金属墨盒、排墨接头、供墨接头、供墨泵、排墨泵、墨池、墨管；重力传感器位于液态金属墨盒的下方；排墨接头和供墨接头位于液态金属墨盒的上方；供墨泵和排墨泵位于墨池中，用于给液态金属墨盒进行供墨和排墨；墨管连接于墨池和液态金属墨盒之间，形成供墨通道和排墨通道。根据重力传感器测量的液态金属墨盒的重量，供墨系统的上位机可以进行液位高度的换算，以得到液态金属墨盒中的液位高度进行实时控制。采用上述液位控制组件及控制方法对液态金属墨盒中的液位进行监控，保证了液态金属打印头的出墨质量，以提高整体打印质量。
Liquid level control component and control method of liquid metal ink supply system
【技术实现步骤摘要】
一种液态金属供墨系统的液位控制组件及控制方法
本专利技术涉及一种液态金属供墨系统的液位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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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液位控制组件及控制方法进行了改进，通过对液位高度的实时监控实现了对墨盒中液态金属的控制，以此提高打印质量。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种液态金属供墨系统的液位控制组件，包括重力传感器、液态金属墨盒、排墨接头、供墨接头、供墨泵、排墨泵、墨池、墨管；重力传感器位于液态金属墨盒的下方；排墨接头和供墨接头位于液态金属墨盒的上方；供墨泵和排墨泵位于墨池中，用于给液态金属墨盒进行供墨和排墨；墨管连接于墨池和液态金属墨盒之间，形成供墨通道和排墨通道。其中，还包括单向阀，设置于形成供墨通道的墨管上。其中，还包括过滤器，也设置于形成供墨通道的墨管上，位于单向阀与所述供墨泵之间或所述单向阀与供墨接头之间。其中，液态金属墨盒包括液态金属墨盒盖，位于液态金属墨盒的上方，排墨接头和供墨接头采用螺纹连接的方式固定在液态金属墨盒盖上。其中，重力传感器采用胶粘的方式固定于液态金属墨盒的下表面。其中，还包括鲁尔接头，位于单向阀和过滤器的两端。其中，还包括鲁尔接头，位于排墨接头和供墨接头与液态金属墨盒盖的外表面连接处。其中，还包括宝塔接头，位于供墨泵和排墨泵与墨管的两个连接处。一种液态金属供墨系统液位控制组件的液位控制方法，根据重力传感器测量的液态金属墨盒的重量G，供墨系统的上位机可以进行液位高度h的换算，以得到液态金属墨盒中的液位高度h进行实时控制；换算公式为h＝(G-G0)/ρsg，其中，h为液位高度，G为液态金属墨盒的重量，G0为液态金属墨盒空置时的重量，ρ为液态金属密度，s为液态金属墨盒的底面积，g为重力加速度。其中，供墨系统的上位机根据液位高度h与推荐液位高度h0的值，控制供墨泵或排墨泵进行工作；当h-h0＜-0.2mm时，液态金属墨盒处于缺墨状态，供墨系统的上位机启动供墨泵向液态金属墨盒中输送液态金属；当h-h0＞0.2mm时，液态金属墨盒处于溢墨状态，供墨系统的上位机启动排墨泵从液态金属墨盒中输出液态金属；当-0.2mm≤h-h0≤0.2mm时，液态金属墨盒处于正常工作状态，液位控制组件不工作。本专利技术的有益效果是：采用上述液位控制组件及控制方法对液态金属墨盒中的液位进行监控，保证了液态金属打印头的出墨质量，以提高整体打印质量。附图说明图1为本专利技术的液态金属供墨系统示意图；图2为本专利技术的液态金属供墨系统的供墨方法示意图；图3A为本专利技术的液态金属供墨系统的温度控制组件示意图；图3B为本专利技术的液态金属供墨系统的温度控制组件的控制方法示意图；图4A、4B为本专利技术的液态金属供墨系统的氧化物含量测试组件的两种具体实施方式示意图；图5为本专利技术的液态金属供墨系统的液位控制组件示意图；图6为本专利技术的液态金属供墨系统的气压控制组件示意图；图7为本专利技术的液态金属供墨系统的还原墨路示意图；附图标记：1-重力传感器，2-液态金属墨盒，3-排墨接头，4-供墨接头，5-单向阀，6-过滤器，7-供墨泵，8-排墨泵，9-墨池，10-墨管，13-负压气泵，14-正压气泵，15-稳压气瓶，16-阀块，17-电磁阀，18-气管，19-气压控制板卡，20-气压传感器，21-控制电路，22-大气连通口，24-还原过滤器，25、28、33-墨管，26、27-鲁尔接头，29、32-宝塔接头，30-氧化物去除溶液，31-被还原液态金属，34-滚花接头，35-打印头，36、37、38、40、42-金属滚花接头，39、41-宝塔接头，44-液态金属墨盒盖，11、50-测试池，12-粘度测量仪，43-鲁尔接头，44-液态金属墨盒盖，47-电阻测量仪，45、48-测试池盖，46、49-被测液态金属，54-加热装置，55-测温装置，56-制冷装置，57-控制装置。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述。参见图1，具体实施方式所示为一种液态金属供墨系统，包括液态金属墨盒2、温度控制组件、寿命计数组件、氧化物测试组件、液位控制组件、气压控制组件、还原墨路、打印头；液态金属墨盒2，分别通过两根不同的墨管连接了还原墨路和氧化物测试组件，并通过气管18连接气压控制组件；液位控制组件的排墨接头3和供墨接头4直接连接于液态金属墨盒2中，与液态金属直接接触，其重力传感器1连接于液态金属墨盒2的下表面；温度控制组件和寿命计数组件连接于液态金属墨盒2的外表面上。液态金属墨盒2还具备液态金属墨盒盖44，气管18、排墨接头3、供墨接头4连接于液态金属墨盒盖44上。液态金属墨盒的盒盖保证了其他零部件与其的密封连接，还保证了液态金属墨盒整体的拆装方便程度和密封性。其中，使用的所述液态金属又称低熔点金属，其包括熔点在300摄氏度以下的低熔点金属单质、低熔点金属合金或由液态金属单质/低熔点金属合金与金属纳米颗粒和流体分散剂混合形成的导电纳米流体。更为具体地，当选用所述导电纳米流体时，流体分散剂优选为乙醇、丙二醇、丙三醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚二甲基硅氧烷、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。在一些实施例中，低熔点金属合金成分可包括镓、铟、锡、锌、银、铜、铁、镍等中的一种或多种。优选地，液态金属具体的选择范围包括：镓单质、镓铟合金、镓铟锡合金、镓锡合金、镓锌合金、镓铟锌合金、镓锡本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种液态金属供墨系统的液位控制组件，其特征在于：/n包括重力传感器(1)、液态金属墨盒(2)、排墨接头(3)、供墨接头(4)、供墨泵(7)、排墨泵(8)、墨池(9)、墨管(10)；/n所述重力传感器(1)位于所述液态金属墨盒(2)的下方；/n所述排墨接头(3)和供墨接头(4)位于所述液态金属墨盒(2)的上方；/n所述供墨泵(7)和排墨泵(8)位于所述墨池(9)中，用于给所述液态金属墨盒(2)进行供墨和排墨；/n所述墨管(10)连接于所述墨池(9)和液态金属墨盒(2)之间，形成供墨通道和排墨通道。/n
【技术特征摘要】
1.一种液态金属供墨系统的液位控制组件，其特征在于：
包括重力传感器(1)、液态金属墨盒(2)、排墨接头(3)、供墨接头(4)、供墨泵(7)、排墨泵(8)、墨池(9)、墨管(10)；
所述重力传感器(1)位于所述液态金属墨盒(2)的下方；
所述排墨接头(3)和供墨接头(4)位于所述液态金属墨盒(2)的上方；
所述供墨泵(7)和排墨泵(8)位于所述墨池(9)中，用于给所述液态金属墨盒(2)进行供墨和排墨；
所述墨管(10)连接于所述墨池(9)和液态金属墨盒(2)之间，形成供墨通道和排墨通道。
2.如权利要求1所述的液位控制组件，其特征在于：
还包括单向阀(5)，设置于形成供墨通道的墨管(10)上。
3.如权利要求2所述的液位控制组件，其特征在于：
还包括过滤器(6)，也设置于形成供墨通道的墨管(10)上，位于所述单向阀(5)与所述供墨泵(7)之间或所述单向阀(5)与所述供墨接头(4)之间。
4.如权利要求1所述的液位控制组件，其特征在于：
所述液态金属墨盒(2)包括液态金属墨盒盖(44)，位于液态金属墨盒(2)的上方，
所述排墨接头(3)和供墨接头(4)采用螺纹连接的方式固定在所述液态金属墨盒盖(44)上。
5.如权利要求1所述的液位控制组件，其特征在于：
所述重力传感器(1)采用胶粘的方式固定于所述液态金属墨盒(2)的下表面。
6.如权利要求3所述的液位控制组件，其特征在于：
还包括鲁尔接头(43)，位于所述单向阀(5...
【专利技术属性】
技术研发人员：张玉星，
申请(专利权)人：北京梦之墨科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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