CN109641454B - 流体喷射装置 - Google Patents

Abstract

流体喷射装置包括流体喷射室、与流体喷射室连通的液滴喷射元件、与流体喷射室连通的孔、在流体喷射室和孔之间的流体通路以及在流体喷射室和孔之间的流体通路中的结构。

Description

流体喷射装置

背景技术

诸如在印刷系统中的打印头的流体喷射装置可以使用热电阻或压电材料膜作为在流体室内的促动器，以从喷嘴喷射流体液滴。

附图描述

图1是流体喷射装置的一部分的示例的示意图。

图2A和图2B示意性示出流体喷射装置的一部分的示例。

图3A和图3B示意性示出流体喷射装置的一部分的示例。

图4A和图4B示意性示出流体喷射装置的一部分的示例。

图5A和图5B示意性示出流体喷射装置的一部分的示例。

图6A和图6B示意性示出流体喷射装置的一部分的示例。

图7示意性示出用于生成3D对象的示例设备的一些部件。

具体实施方式

在以下具体实施方式中，参考附图，所述附图构成具体实施方式的一部分，并且其中，以说明特定示例的方式示出，在所述特定示例中，可以实践本公开。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其他示例，且可以做出结构或者逻辑改变。

如在图1的示例中所示，本公开提供流体喷射装置1，其包括流体喷射室2、与流体喷射室连通的液滴喷射元件3、与流体喷射室连通的孔4、在流体喷射室与孔之间的流体通路5以及在流体喷射室与孔之间的流体通路中的结构6。在一个实施中，结构提供在流体喷射室与孔之间的微粒阻挡特征或耐微粒架构(PTA)，使得微粒阻挡特征帮助防止微粒通过孔进入流体喷射室。

图2A和图2B示意性示出流体喷射装置200的一部分的示例，其中，图2A表示流体喷射装置200的一部分的示例的示意横截面视图，且图2B表示流体喷射装置200的一部分的示例的示意顶视图。流体喷射装置200包括流体喷射室202和在流体喷射室202中形成的、在流体喷射室202内提供的、或者与流体喷射室202连通的相应液滴喷射器或液滴喷射元件204。在一个示例中，流体喷射室202和液滴喷射元件204在基底206上形成，基底206具有在其中形成的流体馈送槽(未示出)，使得流体馈送槽提供流体供应至流体喷射室202，且液滴喷射元件204喷射流体的液滴。基底206可以例如由硅、玻璃、或稳定的聚合物形成。

在一个示例中，流体喷射室202在设在基底206上的屏障层210中形成或者由该屏障层210限定，使得流体喷射室202在屏障层210中提供“井”。屏障层210可以例如由诸如SU8的感光环氧树脂形成。

在一个示例中，衬层220和喷嘴板或孔层230在屏障层210的上方形成或延伸，使得在孔层230中形成的喷嘴开口或孔232与流体喷射室202连通，且在衬层220中形成的开口222与流体喷射室202和孔232连通。这样，开口222提供在流体喷射室202和孔232之间通过衬层220的流体通路224。孔232和开口222各自可以分别具有圆形、非圆形、或其他形状。

液滴喷射元件204能够是能够通过相应的孔232喷射流体液滴的任何装置。液滴喷射元件204的示例包括热电阻器或压电促动器。作为液滴喷射元件的示例的热电阻器可在基底(例如，基底206)的表面上形成，且可包括薄膜堆叠(所述薄膜堆叠包括氧化层、金属层和钝化层)，使得在被激活时，来自热电阻器的热量使在流体喷射室202中的流体蒸发，由此生成气泡，该气泡通过孔232喷射流体的液滴。作为液滴喷射元件的示例的压电促动器可包括压电材料，所述压电材料设在与流体喷射室202连通的可移动膜上，使得在被激活时，压电材料引起膜相对于流体喷射室202的偏转，由此生成压力脉冲，该压力脉冲通过孔232喷射流体液滴。

在一个示例中，流体喷射装置200包括耐微粒架构(PTA)240。耐微粒架构240包括例如在流体通路224中形成或在流体通路224内提供的特征或结构(包括多个特征或多个结构)，以阻碍或限制某些微粒通过流体通路224的通路。更具体地，耐微粒架构240在流体通路224中构成阻塞、约束或障碍，其改变或分割流体通路224的横截面面积，且减少可供微粒穿过的流体通路224的有效面积，由此提供带有减少的穿过面积(或多个面积)的流体通路224。

在一个示例中，耐微粒架构240形成微粒过滤或微粒阻挡特征，其允许流体通过流体通路224流动且通过孔232从流体喷射室202喷射，同时防止某些微粒通过孔232进入流体喷射室202。更具体地，耐微粒架构240允许流体通过孔232(沿一个方向)喷射，且防止某些微粒(例如，灰尘、纤维、或可以进入孔232的其他微粒)穿过流体通路224并(沿相反方向)进入流体喷射室202中。例如，在流体通路224具有小于孔232的穿过面积的穿过面积的情况下，可以防止尺寸限定为(即足够小)可穿过孔232、但尺寸限定为(即过大)不可穿过流体通路224的微粒穿过流体通路224并进入流体喷射室202中。这种微粒，如果被允许进入流体喷射室202，则可以影响流体喷射装置200的性能。

如在图2A的示例中所示，耐微粒架构240设在孔232的进入侧上(即，在通过孔232从流体喷射室202喷射的流体喷射的方向的上游)。更具体地，在一个实施中，孔层230具有第一侧234(流体的液滴从其喷射)和与第一侧234相对的第二侧236，使得在形成或包括耐微粒架构240时，衬层220布置在孔层230的第二侧236上。因此，耐微粒架构240相对于孔232是凹入的，且更具体地，相对于孔层230的第一侧234凹入。这样，耐微粒架构240不干涉维护操作(例如，利用抹布对孔层230的擦拭)和其他外部交互，且被保护免受其影响。

在一个实施中，如在图2A和图2B的示例中所示，耐微粒架构240包括一个或多个叶瓣242，其从流体通路224的一侧延伸到流体通路224中。在一个示例中，耐微粒架构240包括四个叶瓣242，其从流体通路224的相对侧延伸到流体通路224中，以便改变流体通路224的横截面面积。这样，叶瓣242在流体通路224中形成约束或障碍，且减少流体通路224的穿过面积。更具体地，叶瓣242减少可供微粒穿过的流体通路224的有效面积。尽管耐微粒架构240示出为包括四个叶瓣242，但是耐微粒架构240可包括任何数目、以及任何尺寸、形状或构造的叶瓣242。

在一个实施中，如在图2A的示例中所示，耐微粒架构240的叶瓣242由衬层220的部分形成，或者形成为衬层220的部分。这样，衬层220提供或代表流体喷射装置200的耐微粒层(PTL)。

图3A和图3B示意性示出流体喷射装置300的一部分的示例。与流体喷射装置200类似，流体喷射装置300包括流体喷射室302和在流体喷射室302中形成的、在流体喷射室302内提供的、或者与流体喷射室302连通的相应的液滴喷射元件304，其中，流体喷射室302和液滴喷射元件304在基底306上形成。

与流体喷射装置200类似，流体喷射装置300的流体喷射室302在设在基底306上的屏障层310中形成或者由屏障层310限定，且衬层320和喷嘴板或孔层330在屏障层310的上方形成或延伸，使得在孔层330中形成的喷嘴开口或孔332与流体喷射室302连通，且在衬层320中形成的开口322与流体喷射室302和孔332连通。这样，开口322提供在流体喷射室302和孔332之间通过衬层320的流体通路324。此外，与流体喷射装置200类似，流体喷射装置300包括耐微粒架构(PTA)340。

在一个实施中，如在图3A和图3B的示例中所示，耐微粒架构340包括梁或杆342，其从流体通路324的一侧延伸到流体通路324中。在一个示例中，杆342在流体通路324的相对侧之间跨流体通路324延伸，以便分割流体通路324的横截面面积。这样，杆342在流体通路324中形成约束或障碍，且减少流体通路324的穿过面积。更具体地，杆342减少可供微粒穿过的流体通路324的有效面积。耐微粒架构340可包括任何尺寸、形状(包括横截面形状)或构造的杆342。

在一个实施中，如在图3A的示例中所示，耐微粒架构340的杆342由衬层320的部分形成或者形成为衬层320的部分。这样，衬层320提供或代表流体喷射装置300的耐微粒层(PTL)。

图4A和图4B示意性示出流体喷射装置400的一部分的示例。与流体喷射装置200类似，流体喷射装置400包括流体喷射室402和在流体喷射室402中形成的、在流体喷射室402内提供的、或者与流体喷射室402连通的相应的液滴喷射元件404，其中，流体喷射室402和液滴喷射元件404在基底406上形成。

与流体喷射装置200类似，流体喷射装置400的流体喷射室402在设在基底406上的屏障层410中形成或者由屏障层410限定，且衬层420和喷嘴板或孔层430在屏障层410的上方形成或延伸，使得在孔层430中形成的喷嘴开口或孔432与流体喷射室402连通，且在衬层420中形成的开口422与流体喷射室402和孔432连通。这样，开口422提供在流体喷射室402和孔432之间通过衬层420的流体通路424。此外，与流体喷射装置200类似，流体喷射装置400包括耐微粒架构(PTA)440。

在一个实施中，如在图4A和图4B的示例中所示，耐微粒架构440包括多个梁或杆442，其从流体通路424的一侧延伸到流体通路424中。在一个示例中，杆442跨流体通路424延伸且大致彼此平行间隔开，以便分割流体通路424的横截面面积，且提供跨流体通路424的格栅或格子。这样，杆442在流体通路424中形成约束或障碍，且减少流体通路424的穿过面积。更具体地，杆442减少可供微粒穿过的流体通路424的有效面积。

尽管耐微粒架构440示出为包括三个梁或杆442，但是耐微粒架构440可包括任何数目以及任何尺寸、形状(包括横截面形状)或构造的梁或杆442。

在一个实施中，如在图4A的示例中所示，耐微粒架构440的杆442由衬层420的部分形成或者形成为衬层420的部分。这样，衬层420提供或代表流体喷射装置400的耐微粒层(PTL)。

图5A和图5B示意性示出流体喷射装置500的一部分的示例。与流体喷射装置200类似，流体喷射装置500包括流体喷射室502和在流体喷射室502中形成的、在流体喷射室502内提供的、或者与流体喷射室502连通的相应的液滴喷射元件504，其中，流体喷射室502和液滴喷射元件504在基底506上形成。

与流体喷射装置200类似，流体喷射装置500的流体喷射室502在设在基底506上的屏障层510中形成或者由屏障层510限定，且衬层520和喷嘴板或孔层530在屏障层510的上方形成或延伸，使得在孔层530中形成的喷嘴开口或孔532与流体喷射室502连通，且在衬层520中形成的开口522与流体喷射室502和孔532连通。这样，开口522提供在流体喷射室502和孔532之间通过衬层520的流体通路524。此外，与流体喷射装置200类似，流体喷射装置500包括耐微粒架构(PTA)540。

在一个实施中，如在图5A和图5B的示例中所示，耐微粒架构540包括相交的梁或杆542，其从流体通路524的一侧延伸到流体通路524中。在一个示例中，相交杆542在流体通路524的相对侧之间跨流体通路524延伸且大致彼此垂直定向，以便提供跨流体通路524的“十字形”且分割流体通路524的横截面面积。这样，相交杆542在流体通路524中形成约束或障碍，且减少流体通路524的穿过面积。更具体地，杆542减少可供微粒穿过的流体通路524的有效面积。尽管耐微粒架构540示出为包括两个相交的梁或杆542、但是耐微粒架构540可包括任何数目以及任何尺寸、形状(包括横截面形状)或构造的相交的梁或杆542。

在一个实施中，如在图5A的示例中所示，耐微粒架构540的相交杆542由衬层520的部分形成或者形成为衬层520的部分。这样，衬层520提供或代表流体喷射装置500的耐微粒层(PTL)。

图6A和图6B示意性示出流体喷射装置600的一部分的示例。与流体喷射装置200类似，流体喷射装置600包括流体喷射室602和在流体喷射室602中形成的、在流体喷射室602内提供的、或者与流体喷射室602连通的相应的液滴喷射元件604，其中，流体喷射室602和液滴喷射元件604在基底606上形成。

与流体喷射装置200类似，流体喷射装置600的流体喷射室602在设在基底606上的屏障层610中形成或者由屏障层610限定，且衬层620和喷嘴板或孔层630在屏障层610的上方形成或延伸，使得在孔层630中形成的喷嘴开口或孔632与流体喷射室602连通，且在衬层620中形成的开口622与流体喷射室602和孔632连通。这样，开口622提供在流体喷射室602和孔632之间通过衬层620的流体通路624。此外，与流体喷射装置200类似，流体喷射装置600包括耐微粒架构(PTA)640。

在一个实施中，如在图6A和图6B的示例中所示，耐微粒架构640包括被支撑在流体通路624内的环642。在一个示例中，环642由从流体通路624的侧延伸的梁或杆644支撑，使得环642与流体通路624同心，且分割流体通路624的横截面面积。这样，环642和杆644在流体通路624中形成约束或障碍，且减少流体通路624的穿过面积。更具体地，环642和杆644减少可供微粒穿过的流体通路624的有效面积。尽管耐微粒架构640示出为包括支撑环642的四个梁或杆644，但是耐微粒架构640可包括任何数目、以及任何尺寸、形状(包括横截面形状)或构造的梁或杆644和环642。

在一个实施中，如在图6A的示例中所示，耐微粒架构640的环642和杆644由衬层620的部分形成或者形成为衬层620的部分。这样，衬层620提供或代表流体喷射装置600的耐微粒层(PTL)。

在一个实施中，流体喷射装置200、300、400、500、600，如在图2A和图2B、3A和3B、4A和4B、5A和5B、6A和6B的对应示例中所示，构成或形成用于诸如喷墨或流体射流打印机(包括例如3D(3-D)打印机)的打印机的打印头的部分。

在一个示例中，3-D打印机包括打印头或流体剂分配器，其将流体剂的液滴喷射到一层或多层构建材料上，由此诸如热量的能量被应用到一层或多层构建材料，使得构建材料被熔融或烧结。构建材料可以包括基于粉末的构建材料，其中，基于粉末的构建材料可包括湿润和/或干燥的基于粉末的材料、微粒材料和/或颗粒材料。

图7示意性示出作为用于生成3D对象的3-D打印机的示例的设备700的一些部件。在该示例中，设备700包括构建材料支撑702，其具有对应于构建区域的构建表面704，构建材料的构建层可以在该构建区域上形成。在该示例中，构建材料支撑702可以沿着构建轴线706移动。尤其，当在构建表面704上形成构建材料的构建层时，构建材料支撑702可以沿着构建轴线706移动。

而且，在该示例中，设备700包括扫描滑架708和由扫描滑架708支撑的打印头或流体剂分配器710。此外，在该示例中，由扫描滑架708支撑能量源712。这样，扫描滑架708、流体剂分配器710和能量源712可以在构建区域的上方沿着扫描轴线714双向移动。作为流体喷射装置的示例，与上文中所述的流体喷射装置200、300、400、500、600的那些类似，流体剂分配器710具有喷嘴表面716，多个喷嘴或孔可以在喷嘴表面716中形成。

在利用这种打印机的情况下，构建材料的微粒可以在打印机中和围绕打印机空中传播，且可以停在打印头上和打印头中，包括例如停在打印头的喷嘴或孔中。这样，这种微粒可以从打印头外侧通过喷嘴吸入(与来自打印头内侧的微粒相反)，且可以阻挡喷嘴。并且，如果微粒进一步向上游迁移，诸如进入喷射室和流体通道中，则微粒可以阻挡喷射室和/或流体通道。因此，可以影响喷嘴健康和/或打印品质，且可以缩短打印头寿命。

相应地，如上文所述和在图2A和图2B、3A和3B、4A和4B、5A和5B、6A和6B的对应示例中示出的耐微粒架构240、340、440、540、640帮助控制诸如构建材料的所述微粒的外部微粒到打印头中的引入和吸入。因为PTA特征相对于喷嘴或孔是凹入的，所以保护PTA特征不受诸如擦拭和其他接触(诸如打印头碰撞)的影响。此外，因为PTA特征相对于喷嘴或孔是凹入的，所以PTA特征对于液滴轨迹和喷射动力学具有减少的影响。

尽管已经在本文中示出和描述了特定示例，但是在不脱离本公开的范围的情况下，多种替代和/或等价实施可以替换所示出和描述的特定示例。本申请预期覆盖在本文中示出和描述的特定示例的任何修改或者变型。

Claims (5)

1.一种流体喷射装置，包括：

流体喷射室；

与所述流体喷射室连通的液滴喷射元件；

孔层，其具有穿过其形成的与所述流体喷射室连通的孔；以及

衬层，其具有穿过其形成的与所述流体喷射室和所述孔连通的开口，

其中，所述衬层被直接地布置在所述流体喷射室和所述孔层之间，以及其中，所述开口的穿过面积小于所述孔的穿过面积，其中，所述衬层包括障碍以阻碍构建材料的微粒通过所述孔进入所述流体喷射室，以使所述开口形成为具有小于所述孔的穿过面积的穿过面积，并且所述障碍包括一个或多个杆，所述杆在所述开口之间的相对侧之间跨所述开口延伸。

2.根据权利要求1所述的流体喷射装置，其中，所述孔层具有第一侧和与所述第一侧相反的第二侧，以及其中，所述衬层被布置在所述孔层的所述第二侧上。

3.一种流体喷射装置，包括：

流体喷射室；

与所述流体喷射室流体连通的喷嘴；

喷射器元件，其从所述流体喷射室通过所述喷嘴喷射流体剂的液滴；以及

在所述喷嘴的上游的微粒过滤结构，其阻碍构建材料的微粒通过所述喷嘴进入所述流体喷射室，其中所述微粒过滤结构包括跨流体通路延伸的障碍，所述流体通路直接地在所述流体喷射室和所述喷嘴之间，并且所述障碍包括一个或多个杆，所述杆在所述流体通路之间的相对侧之间跨所述流体通路延伸。

4.根据权利要求3所述的流体喷射装置，其中，所述微粒过滤结构相对于所述喷嘴凹入。

5.根据权利要求3所述的流体喷射装置，其中，所述喷嘴在喷嘴板中形成，且所述微粒过滤结构在布置在所述喷嘴板和所述流体喷射室之间的层中形成。

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