CN114945429A - 具有柔性喷嘴的喷射装置 - Google Patents

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CN114945429A CN202180008540.2A CN202180008540A CN114945429A CN 114945429 A CN114945429 A CN 114945429A CN 202180008540 A CN202180008540 A CN 202180008540A CN 114945429 A CN114945429 A CN 114945429A
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Abstract

一种配置成喷射一个或更多个粘性介质液滴的装置，该装置可以包括壳体和柔性喷嘴，该壳体具有至少部分地限定配置成容纳粘性介质的喷射室的内表面。所述柔性喷嘴可以包括在内表面上的入口孔与外表面上的出口孔之间延伸的柔性导管。所述装置可以导致喷射室中的粘性介质的内部压力增大，以迫使一个或更多个粘性介质液滴通过柔性导管并通过出口孔。所述柔性喷嘴可以包含柔性材料。所述柔性喷嘴可以响应于喷射室中的粘性介质的内部压力的增大而变形，从而使柔性导管的横截面面积扩张。

Description

具有柔性喷嘴的喷射装置
技术领域
本文中说明的示例性实施例总体上涉及向基板上“喷射”粘性介质液滴的领域。更具体地说，这些示例性实施例涉及提高喷射装置的性能，并涉及一种配置成向基板上“喷射”粘性介质液滴的喷射装置。
背景技术
喷射装置是众所周知的，并且主要用于并可配置成在基板上安装器件之前向基板喷射粘性介质(例如焊膏或胶水)的液滴。
喷射装置(在本文中又简称为“装置”)可以包括配置成在喷射之前容纳少量(“量”)粘性介质的喷嘴空间(在本文中又称为喷射室)、耦接至喷嘴空间(例如与喷嘴空间连通)的喷嘴(在本文中又称为射流喷嘴)、配置成通过喷嘴从喷嘴空间以液滴形式冲击并喷射粘性介质的冲击装置、以及配置成向喷嘴空间馈送介质的进料器。
在某些情况下，装置的优良且可靠的性能在上述两种措施的实施中可能是比较重要的因素，并且在长时间的操作中还要保持很高的精确性和可重复性。在某些情况下，缺少这些因素可能会导致工件(例如电路板)上的沉积物的意外变化，而这可能导致在这种工件中出现误差。这样的误差可能降低这种工件的可靠性。例如，工件(电路板)上的沉积物尺寸、沉积物布置、沉积物形状等之中的一项或多项发生意外变化可能会使电路板更易于发生桥接、短路等。
在某些情况下，对液滴大小的良好且可靠的控制在上述两种措施的实施中可能是一个比较重要的因素。在某些情况下，缺少这种控制可能会导致工件(例如电路板)上的沉积物的意外变化，而这可能导致在这种工件中出现误差。这样的误差可能降低这种工件的可靠性。例如，工件(电路板)上的沉积物尺寸、沉积物布置、沉积物形状等之中的一项或多项发生意外变化可能会使电路板更易于发生桥接、短路等。
发明内容
根据一些示例性实施例，一种配置成喷射一个或更多个粘性介质液滴的装置可以包括壳体和柔性喷嘴，该壳体具有至少部分地限定配置成容纳粘性介质的喷射室的内表面。所述柔性喷嘴可以具有至少部分地暴露于喷射室的内表面。所述柔性喷嘴可以包括在柔性喷嘴的内表面上的入口孔与外表面上的出口孔之间延伸的柔性导管。所述装置可以配置成导致喷射室中的粘性介质的内部压力增大，以迫使所述一个或更多个粘性介质液滴通过柔性导管并通过柔性喷嘴的出口孔。所述柔性喷嘴可以包含柔性材料，从而该柔性喷嘴配置成响应于喷射室中的粘性介质的内部压力的增大而变形，以导致柔性导管的横截面面积扩张。
所述装置还可以包括冲击装置，该冲击装置包括至少部分地限定喷射室的冲击端面。所述冲击装置可配置成通过穿过由壳体的一个或更多个内表面限定的空间的至少一部分移动而减小喷射室的容积，从而导致喷射室中的粘性介质的内部压力增大。
所述冲击装置可以包括压电致动器。
所述柔性喷嘴可以配置成响应于喷射室中的粘性介质的内部压力的可逆变化而可逆地变形，从而使柔性导管的横截面面积可逆地扩张。
所述柔性材料可以具有大约1.0GPa至大约3.0GPa的杨氏模量值。
所述柔性喷嘴可以配置成响应于喷射室中的粘性介质的内部压力的增大而变形，从而使柔性导管的横截面面积扩张大约50％至大约1000％。所述柔性喷嘴可以配置成响应于喷射室中的粘性介质的内部压力的增大而变形，从而使柔性导管的横截面面积扩张大约400％。
所述装置还可以包括具有内表面和外表面的刚性喷嘴。该刚性喷嘴可以包括在刚性喷嘴的内表面上的入口孔与刚性喷嘴的外表面上的出口孔之间延伸的刚性导管。所述柔性喷嘴可以耦接至所述刚性喷嘴，从而刚性喷嘴配置成将柔性喷嘴保持就位，并且所述装置配置成使喷射室中的粘性介质的内部压力增大，以迫使所述一个或更多个粘性介质液滴通过柔性导管和刚性导管。
所述刚性喷嘴和所述壳体可以是单个统一的部件。
所述刚性喷嘴可以至少部分地位于柔性喷嘴与喷射室之间，从而柔性喷嘴被刚性喷嘴至少部分地从喷射室隔离。
所述柔性喷嘴可以至少部分地位于刚性喷嘴与喷射室之间。
所述柔性导管可以至少部分地穿过刚性导管延伸。
根据一些示例性实施例，可以提供一种用于控制从装置的喷射室通过装置的柔性喷嘴喷射一个或更多个粘性介质液滴的方法。所述装置可包括具有至少部分地限定喷射室的内表面的壳体，所述柔性喷嘴具有至少部分地暴露于喷射室的内表面，所述柔性喷嘴包括在柔性喷嘴的内表面上的入口孔与柔性喷嘴的外表面上的出口孔之间延伸的柔性导管，所述柔性喷嘴包含柔性材料。所述方法可包括使喷射室中的粘性介质的内部压力增大，以使柔性喷嘴的至少一部分变形，使柔性导管的至少一部分的横截面过流面积扩张，并使喷射室中的粘性介质的内部压力降低，以使柔性喷嘴所述部分松弛，从而使柔性导管所述部分的横截面过流面积收缩。
喷射室中的粘性介质的内部压力的增大可以导致柔性喷嘴所述部分从静止状态变形至变形状态，导致柔性导管所述部分的横截面过流面积从第一面积扩张至第二面积，所述第二面积大于所述第一面积。喷射室中的粘性介质的内部压力的减小可以导致所述柔性喷嘴部分从变形状态松弛至静止状态，从而导致柔性导管所述部分的横截面过流面积从第二面积收缩至第一面积。
所述第二面积可以比所述第一面积大大约200％至大约400％。
喷射室中的粘性介质的内部压力的增大可以基于使冲击装置在喷射装置中移动以减小喷射室的容积。喷射室中的粘性介质的内部压力的减小可以基于使冲击装置在喷射装置中移动以增大喷射室的容积。
所述冲击装置可以包括压电致动器。
所述柔性喷嘴可以被刚性喷嘴至少部分地从喷射室隔离，从而喷射室中的粘性介质的内部压力的增大导致柔性喷嘴的通过刚性喷嘴暴露于喷射室的有限部分变形，而柔性喷嘴的被刚性喷嘴隔离而不暴露于喷射室的其余部分的变形受到限制。
所述柔性喷嘴可以至少部分地位于喷射室与刚性喷嘴之间，其中所述刚性喷嘴包括刚性导管，从而喷射室中的粘性介质的内部压力的增大导致柔性喷嘴的与刚性导管对准的有限部分变形，而柔性喷嘴的不与刚性导管对准的其余部分的变形受到刚性喷嘴的限制。
所述柔性导管的有限部分可以至少部分地穿过刚性导管延伸。
附图说明
下面将参照附图说明一些示例性实施例。本文中所述的附图仅用于示例目的，并非意图以任何方式限制本公开的范围。
图1是示出本文所公开的技术的一些示例性实施例的喷射装置的透视图。
图2是本文所公开的技术的一些示例性实施例的喷射装置的透视图。
图3是示出本文所公开的技术的一些示例性实施例的喷射装置的示意图。
图4是本文所公开的技术的一些示例性实施例的喷射装置的一部分的截面图。
图5A、5B和5C是图4中所示的本文所公开的技术的一些示例性实施例的喷射装置在喷射操作期间处于不同形态时其区域A的放大横截面图。
图6A、6B和6C是图4中所示的本文所公开的技术的一些示例性实施例的喷射装置在喷射操作期间处于不同形态时其区域A的放大横截面图。
图7A、7B和7C是图4中所示的本文所公开的技术的一些示例性实施例的喷射装置在喷射操作期间处于不同形态时其区域A的放大横截面图。
图8A是沿着截面线VIIIA-VIIIA’截取的图5A、6A和7A的喷射装置的放大横截面图。
图8B是沿着截面线VIIIB-VIIIB’截取的图5B、6B和7B的喷射装置的放大横截面图。
图8C是沿着截面线VIIIC-VIIIC’截取的图5C、6C和7C的喷射装置的放大横截面图。
图9是示出本文所公开的技术的一些示例性实施例的在喷射操作期间喷射室的内部压力以及施加至喷射装置的冲击装置的电压的变化的时序图。
图10是示出本文所公开的技术的一些示例实施例的操作喷射装置以喷射一个或更多个液滴的方法的流程图。
图11是示出本文所公开的技术的一些示例性实施例的包含控制装置的喷射装置的示意图。
图12是本文所公开的技术的一些示例性实施例的喷射装置的一部分的截面图。
具体实施方式
现在将参照附图更充分地说明示例性实施例，在附图中示出了一些示例性实施例。在附图中，为了清楚起见，层和区域的厚度是夸张地示出的。附图中的相同的附图标记表示相同的元件。
在本文中公开了一些详细的示例性实施例。但是，本文中公开的特定结构和功能细节仅是代表性的，仅用于描述示例性实施例的目的。示例性实施例可以按许多替代形式来实施，并且不应被解读为仅限于在此阐述的示例性实施例。
应理解，在此无意将示例性实施例限制为所公开的特定实施例，相反，示例性实施例意图涵盖落入适当范围内的所有修改、等同形式和替代形式。在附图的说明中，相同的附图标记指代相同的元件。
本文中所公开的技术的示例性实施例的目的是使得本公开透彻充分，并向本领域技术人员充分传达本公开的范围。在本文中阐述了许多特定细节，例如特定部件、装置和方法的示例，以便透彻理解本文所公开的技术的实施方式。对于本领域技术人员来说显而易见的是，无需采用特定细节，可以按许多不同形式来实施本文所公开的技术的示例性实施例，并且这些细节和形式都不应被解读为限制本公开的范围。在本文所公开的技术的一些示例性实施例中，未详细说明公知的过程、公知的装置结构和公知的技术。
本文中所用的术语仅出于描述本文所公开的技术的特定示例性实施例的目的，而不是限制性的。除非在上下文中另行明示，否则在本文所用的单数形式“一”、“一个”和“所述”意图涵盖复数形式。术语“包括”、“包含”和“具有”以及其变化形式指存在所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。本文说明的方法步骤，过程和操作不应被解读为必须以所论述或示出的特定顺序执行，除非此类顺序被明确标识为执行顺序。还应理解，可以采用附加或替代步骤。
当某个元件或层被称为在另一个元件或层的“上面”或者“接合”、“连接”或“耦接”至另一个元件或层时，该元件或层可以直接在另一个元件或层的上面或直接接合、连接或耦接至另一个元件或层，或者可能存在中间元件或层。相反，当某个元件被称为“直接在另一个元件或层的上面”或者“直接接合至”、“直接连接至”或“直接耦接至”另一个元件或层时，不存在中介元件或层。应该以类似的方式来解读用于描述元件之间的关系的其它词语(例如“在......之间”与“直接在......之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。在本文中所用术语“和/或”包括一个或更多个相关的所列项目的任何和所有组合。
虽然术语“第一”、“第二”、“第三”等可以在本文中用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语可以仅用于将一个元件、部件、区域、层和/或部分与另一个元件、部件、区域、层和/或部分区分开来。除非上下文明确标明，否则在本文中所用的“第一”、“第二”等术语和其它数字术语并不暗示顺序或次序。因此，在不脱离本文所公开的技术的示例性实施例的教导的情况下，在下文中论述的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分。
为了便于说明，在本文中可能使用空间上的相对术语(例如“内部”、“外部”、“之下”、“下面”、“下部”、“上方”、“上部”等)来描述如图中所示的一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。空间上的相对术语旨在涵盖所述装置在使用或操作中除了附图中描绘的方位之外的不同方位。例如，如果所述装置在附图中是翻转的，那么被描述为在其它元件或特征的“下方”或“之下”的元件会处于其它元件或特征的“上方”。因此，示例性术语“下方”可以涵盖上方和下方的位置和取向。所述装置还可以处于其它方位(旋转90度或其它方位)，并且在此使用空间上的相对描述符来相应地说明。
当在本说明书中结合数值使用词语“大约”和“基本上”时，除非另有明确定义，否则意味着相关的数值包括所述数值的±10％的公差。
应说明的是，在本申请的背景下，术语“粘性介质”应理解为粘度(例如动态粘度)通常大约为或高于1Pa·s的高粘性介质(例如焊膏、焊剂、粘合剂、导电粘合剂或用于将部件紧固在基板上的任何其它种类的流体介质、导电墨水、电阻膏、纳米纤维素悬浮液、食品、乳化液、熔化塑料、生物墨水等，所有这些介质通常具有大约为或高于1Pa·s的粘度)。术语“喷射的液滴”、“液滴”或“射滴”应理解为响应于冲击装置的冲击而被迫通过喷嘴并朝基板移动的一定体积的粘性介质。
还应说明的是，在本申请的背景下，与诸如“流体润湿”等接触排出过程相比，术语“喷射”应解读为利用流体射流形成粘性介质的液滴并将液滴从喷嘴喷射到基板上的非接触沉积过程。与将用于接触式排出的针头与重力和相对于表面的粘附力结合使用以在表面上排出粘性介质的排出装置和排出过程相反，用于喷射或射出粘性介质的喷射器或喷头组件应理解为包括诸如压电致动器和柱塞等冲击装置的设备，该设备用于通过冲击装置在可能长于大约1微秒但短于大约50微秒的一段时间内的快速运动(例如快速的受控机械运动)(例如柱塞的快速运动)在喷射室内快速建立压力，从而使喷射室内的流体变形，这种流体变形迫使粘性介质液滴通过喷嘴。在一个实施方案中，喷射控制单元间歇地向压电致动器施加驱动电压，从而引起压电致动器的间歇性的伸出以及柱塞相对于喷射器或喷头组件的组件壳体的往复运动。
粘性介质的“喷射”应理解为喷射或射出粘性介质液滴的过程，其中在至少一个喷嘴移动的同时执行向表面上喷射粘性介质液滴，而不在工件上的待沉积粘性介质的每个位置停留。粘性介质的喷射应解读为喷射或射出粘性介质液滴的过程，其中液滴通过喷嘴的喷射是由冲击装置控制的，该冲击装置在喷射室中在通常大于大约1微秒且小于大约50微秒的时间段内建立快速压力脉冲。为了使冲击装置的移动快到足以在喷射室中建立压力脉冲，从而迫使较高粘性的流体(具有大约为或高于1Pa·s的粘度)的各个液滴或射滴通过喷嘴从喷射室喷出，破裂是由射滴本身的脉冲引起的，而不是由重力或针头向相反方向的移动引起的。待喷射到工件上的每个液滴的体积可以在大约100皮升和大约30纳升之间。每个液滴的点直径可以在大约0.1毫米和大约1.0毫米之间。喷射速度(即，每个液滴的速度)可以在大约5米/秒和大约50米/秒之间。喷射机构(例如用于冲击喷嘴的冲击机构)的速度可以高达大约5米/秒至大约10米/秒，但通常低于喷射速度，例如在大约1米/秒和大约10米/秒之间，并且取决于通过喷嘴的动量传递。
本公开和权利要求中的术语“喷射”和“喷头组件”指由流体元件的运动引起的流体细丝(例如粘性介质的细丝)的断裂，这与类似于滴落的较慢的自然断裂相反，在滴落的情况下，流体细丝的断裂例如是由重力或毛细力驱动的。
为了将使用“喷头组件”(例如基于喷射器的非接触喷射技术)的粘性介质液滴的“喷射”与由重力或毛细力驱动的较慢的自然滴落断裂区分开来，我们在下文中引入了描述对于不同情况和由不同物理机制驱动的流体的细丝断裂的滴落-喷射转变的阈值的无量纲量。
对于弹性流体，术语“喷射”和“喷头组件”指可以使用通过参考韦森伯数Wi＝λUjet/R对喷射液滴的定义，其中λ是流体的主弛豫时间，Ujet是流体的速度，R是射流的半径，滴落-喷射的阈值大约是20<With<40。
对于断裂是由粘性变稀控制的流体，术语“喷射”和“喷头组件”指可以使用通过参考由Ca＝η0Ujet/γ描述的毛细管数对喷射液滴的定义来引入Cath≈10的滴落-喷射阈值，其中η0是屈服粘度，γ是表面张力。
对于断裂受惯性动力学支配的流体，术语“喷射”和“喷头组件”指可以使用参考以ρU2 jetR/γ表示的韦伯数对喷射液滴的定义来引入Weth≈1的喷射-滴落阈值，其中ρ是流体密度。
从运动中的工件上的特定位置的给定距离喷射更精确和/或更准确的量的粘性介质的能力是粘性喷射的标志。这些特性允许施加较高粘性的流体(例如高于1Pa·s)，同时补偿工件上的相当大的高度变化(h＝大约0.4至大约4毫米)。与喷墨技术相比，体积较大(在大约100皮升和大约30纳升之间)，粘度也较大(大约为或高于1Pa·s的粘度)。
典型地，喷射装置是软件控制的。该软件需要获得关于如何将粘性介质施加到特定基板上的指令，或者按照给定(或者所需或预定的)喷射方案或喷射过程进行。这些指令被称为“喷射程序”。因此，喷射程序支持将粘性介质液滴喷射到基板上的过程，该过程也可以称为“喷射操作”。喷射程序可通过在喷射操作之前离线执行的预处理步骤产生。
如本文中所述，“粘性介质”可以是焊膏、焊剂、粘合剂、导电粘合剂或用于将部件紧固在基板、导电油墨水、电阻膏等材料上的任何其它类别(“类型”)的介质。但是，本文所公开的技术的示例性实施例不应仅限于这些示例。
“基板”可以是“工件”。工件可以是任何载体，包括电子元件的任何载体。工件可以包括但不限于一片玻璃、一片硅片、一片基于一种或更多种有机材料的基板、印刷电路板、一片塑料纸、它们的任何组合、或任何其它类型的载体材料。“工件”可以是板(例如印刷电路板(PCB)和/或柔性PCB)、用于球栅阵列(BGA)的基板、芯片级封装(CSP)、四方扁平封装(QFP)、晶片、倒装芯片等。
还应说明的是，与诸如“流体润湿”等接触排出过程相比，术语“喷射”应解读为利用流体射流形成粘性介质的一个或更多个液滴并将其从喷嘴喷射到基板上的非接触排出过程。还应说明的是，本文中所述的术语“喷射”和任何“喷射操作”可包括一个或更多个液滴的增量喷射，以在基板上递增地形成一个或更多个沉积物。但是还应理解，本文中所述的术语“喷射”和任何“喷射操作”不限于用于在基板上递增地形成一个或更多个沉积物的一个或更多个液滴的增量喷射。例如，本文中所述的术语“喷射”和任何“喷射操作”可以包括“丝网印刷”操作，例如，正如该术语所为人熟知的，该操作将粘性介质转移到基板上，使得在基板上同时或基本上同时(例如在制造公差和/或材料公差内同时地)形成多个沉积物。
术语“沉积物”可以指因一个或更多个喷射液滴而在工件上的某个位置施加的一定量的连接粘性介质。
对于一些示例性实施例，焊膏可以包括大约40％至大约60％体积含量的焊球，而其余的体积含量可以是焊剂。
在一些示例性实施例中，平均尺寸的焊球的体积百分比可以在焊膏内固相物质的总体积的大约5％至大约40％范围内。在一些示例性实施例中，第一部分的焊球的平均直径可以在大约2微米至大约5微米范围内，而第二部分的焊球的平均直径可以在大约10微米至大约30微米范围内。
术语“沉积物尺寸”是指工件(例如基板)上的将被沉积物覆盖的面积。液滴量的增加通常导致沉积高度和沉积尺寸的增加。
在一些示例性实施例中，一种喷射装置可以包括与粘性介质供应源连通的喷射室、以及与该喷射室连通的喷嘴(“喷射嘴”)。喷射室可以至少部分地由喷射装置的壳体的一个或更多个内表面和喷嘴的一个或更多个表面限定。冲击装置的一个或更多个表面(包括冲击端面)可以理解为至少部分地限定喷射室。在喷射液滴之前，可以从粘性介质供应源向喷射室供应粘性介质。然后，可以迅速减小喷射室的容积(例如基于冲击装置穿过壳体的一部分的移动)，导致明确限定的体积和/或质量(“量”)的粘性介质被迫从喷嘴的孔口或出口孔(“出口孔口”)高速喷出并到达基板上，从而在基板上形成粘性介质的沉积物或点。该喷射量(例如被迫通过出口孔并由此从喷射装置喷出的粘性介质的量)在下文中被称为液滴或射滴。
在一些示例性实施例中，所述喷嘴是柔性喷嘴，具有至少部分暴露于喷射室的内表面，并且包括在柔性喷嘴的内表面上的入口孔与外表面上的出口孔之间延伸的柔性导管。所述柔性喷嘴可以包括(例如部分地或完全包括)柔性材料，该柔性材料可以基于具有比一种或更多种刚性材料的杨氏模量小得多的杨氏模量(例如大约10％或更小)而与构成壳体的更刚性的材料区分开来。由于包括这种柔性材料，因此柔性喷嘴可以配置成变形(例如至少被部分压缩)，以导致柔性导管的横截面过流面积响应于喷射室中的粘性介质的内部压力的增大而扩张(“变宽”)，并且响应于喷射室中的粘性介质的内部压力的减小而收缩(“缩小”)，该横截面过流面积可以是柔性导管的最小横截面过流面积。在一些示例性实施例中，所述柔性材料可以是与刚性材料相同的材料，并且所述柔性喷嘴可以包括与刚性材料相同的材料薄层，其中所述柔性喷嘴的材料厚度显著小于构成壳体的材料的厚度(例如在壳体材料厚度的大约0.1％到壳体材料厚度的大约10％之间)，从而所述柔性喷嘴配置成基于柔性喷嘴的材料的较小厚度而变形。
这样的柔性喷嘴可以配置成在非变形状态(例如“静止状态”)中具有横截面过流面积(例如最小横截面过流面积)比完全由刚性材料(例如钢)构成的喷嘴的横截面过流面积小的柔性导管。所述柔性喷嘴可以在增大的喷射室内部压力下变形，以增加(例如扩张)横截面过流面积，从而使得粘性介质能够流过柔性导管，并由此形成液滴。所述柔性喷嘴可以在减小的喷射室内部压力下松弛，以减小(例如收缩)横截面过流面积，这能够提供一种挤压机制，以限制进入柔性导管的流体量，因而减小细丝形成的长度，从而引发液滴从喷射装置中的剩余粘性介质断开。
由于这种液滴形成和断裂是至少部分地由柔性导管的横截面过流面积响应于喷射室中的内部压力的变化的扩张和收缩机械地控制的，因此液滴断裂能够更可控，并且由此由喷射装置喷射的液滴在体积、形状和/或速度方面能够更一致。此外，由于柔性喷嘴的松弛导致收缩柔性导管的横截面过流面积，由此至少部分地引发液滴断裂，从而强迫形成更明确、一致的液滴断裂点，因此柔性喷嘴能够在液滴喷射操作期间减少或防止卫星液滴的形成。由于上述原因，能够提高由喷射装置形成的工件的可靠性和质量。
在一些示例性实施例中，柔性喷嘴的可变横截面过流面积可使得柔性喷嘴具有可变流体动力学阻力。例如，响应于喷射室中的粘性介质的内部压力的增大，柔性喷嘴可以变形，以基于因变形而增加的柔性导管的横截面过流面积(例如最小横截面过流面积)减小喷嘴的流体动力学阻力，使得粘性介质能够流过柔性导管从而形成液滴。在另一个实例中，柔性喷嘴可以响应于喷射室中的粘性介质的内部压力的降低而从变形状态松弛，以基于因松弛而减小的柔性导管的横截面过流面积(例如最小横截面过流面积)增大喷嘴的流体动力学阻力，使得粘性介质流过柔性导管的流动被限制，从而导致更可控、一致的液滴断裂。
在一些示例性实施例中，基于能够响应于喷射室的内部压力变化可调节地变形，柔性喷嘴可配置成实现改进的团块输送能力。被保持在喷射装置的喷射室中的粘性介质可能包含团块和/或各种大颗粒，其中团块可能包括粘性介质中的颗粒的集合，这些颗粒通过粘合力保持在一起，但是可以通过施加适度的力被分开，并且其中大颗粒可以包括特定材料的个体。基于可变形性，柔性喷嘴可配置成能够在喷射操作期间通过柔性导管输送团块和/或大颗粒，从而降低喷射装置被所述团块和/或大颗粒堵塞的可能性，并由此提高喷射装置的可靠性和性能。
图1是示出本文所公开的技术的一些示例性实施例的喷射装置1的透视图。
喷射装置1可以配置成向基板(例如板2，可以是“工件”)上分配(“喷射”)一个或更多个粘性介质液滴，以产生(“构成”、“形成”、“提供”等)在其上具有一块或多块沉积物的板2。由喷射装置1执行的上述“分配”过程可以称为“喷射”。
为了便于说明，在下文中可将所述粘性介质称为焊膏，该材料是上文限定的替代材料之一。出于相同的原因，在本文中可将所述基板称为电路板，并将所述气体称为空气。
在一些示例性实施例中(包括图1所示的示例性实施例)，喷射装置1包括X型梁3和X型车4。X型车4可以经由X型轨道16连接至X型梁3，并且可以沿着X型轨道16往复运动(例如配置成往复运动)。X型梁3可以往复运动地连接至Y型轨道17，从而X型梁3可以垂直于X型轨道16运动(例如配置成可移动)。Y型轨道17可以刚性地安装在喷射装置1中。通常，上述可移动元件可以配置成基于可包含在喷射装置1中的一个或更多个线性电机(未示出)的操作而移动。
在一些示例性实施例中(包括图1中所示的示例性实施例)，喷射装置1包括配置成将板2送过喷射装置1的输送机18以及用于在进行喷射时锁定板2的锁定装置19。
对接装置8(在图1中不可见，在图2中示出)可以连接至X型车4，以使得喷头组件5能够可释放地安装在对接装置8上。喷头组件5可以用于分配(即，喷射)焊膏液滴，该焊膏液滴冲击板2并在板2上形成沉积物。喷射装置1还可以包括视觉装置。在一些示例性实施例中(包括图1所示的示例性实施例)，该视觉装置是摄像头7。摄像头7可以由喷射装置1的控制装置(在图1中未示出)用于确定板2的位置和/或旋转和/或通过观察板2上的沉积物来检查排出过程的结果。
在一些示例性实施例中(包括图1所示的示例性实施例)，喷射装置1包括气流产生器6。在一些示例性实施例中(包括图1所示的示例性实施例)，气流产生器6是压缩空气源(例如压缩空气罐、压缩机等)。气流产生器6可以通过空气导管接口与对接装置8连通，该空气导管接口可以连接至互补的空气导管接口。在一些示例性实施例中，该空气导管接口可以包括对接装置8的入口接嘴9，如图2所示。
本领域技术人员能理解，喷射装置1可以包括配置成执行运行喷射装置1的软件的控制装置(在图1中未明确示出)。这样的控制装置可以包括存储指令程序的存储器以及处理器，该处理器配置成执行指令程序，以操作和/或控制喷射装置1的一个或更多个部分来执行“喷射”操作。
在一些示例性实施例中，喷射装置1可以配置成如下操作。可以将板2置于输送机18上，并经由输送机18送入喷射装置1中。若板2处于X型车4下方的特定位置和/或在板2处于X型车4下方的特定位置时，可借助于锁定装置19固定板2。借助于摄像头7可以定位基准标记，这些标记预先布置在板2的表面上，并用于确定其精确位置。然后，通过根据特定(或者替代、预定、预编程)的模式在板2上移动X型车并在预定位置操作喷头组件5，在板2上所需位置涂焊膏。这种操作可以至少部分地由控制喷射装置1的一个或更多个部分的控制装置来实施(例如，通过处理由摄像头7捕获的图像来定位基准标记，控制电机以使X型车按照特定模式在板2上移动，操作喷头组件5等)。
应理解，一些示例性实施例的喷射装置1可以包括图1所示的元件的不同组合，并且可以略去图1所示的喷头组件5之外的一些或全部元件。在一些示例性实施例中，喷射装置1可以限于喷头组件5。应理解，图1所示的喷射装置可以包括如本文所述的柔性喷嘴502，并且由此可以配置成喷射一个或更多个液滴，其中喷射装置1的柔性喷嘴502可以响应于喷射装置1的喷射室中的粘性介质的内部压力的增大而变形，以改变柔性喷嘴502的柔性导管504的一部分的横截面过流面积，如本文所述。
图2是示出本文公开的技术的一些示例性实施例的喷射装置1的示意图，该喷射装置1包括对接装置8和喷头组件5。图3是示出本文公开的技术的一些示例性实施例的喷头组件5的示意图。在喷射装置1的一个或更多个示例性实施例中(包括图1所示的喷射装置1)可以包括对接装置8和喷头组件5。
请参考图2和图3，喷头组件5可以包括组件保持架11，该组件保持架11配置成将喷头组件5连接至对接装置8的组件支架10。喷头组件5可以包括组件壳体15。喷头组件5可以包括供应容器12，该供应容器12配置成供应粘性介质。
喷头组件5可以配置成通过具有入口42的气动接口连接至气流产生器6，该入口42被布置成与对接装置8的具有出口41的互补气动接口气密接合。出口41连接至入口接头9，该入口接头9可以通过对接装置8的内部导管连接至气流产生器6。
喷头组件5可以配置成：喷射不同类型/类别的锡膏；喷射具有不同的射滴尺寸/范围(例如重叠或非重叠范围)的液滴和/或喷射各种类型的粘性介质(焊膏、胶水等)的液滴。此外，喷头组件5可以用于附加喷射和/或修理。
应理解，在一些示例性实施例中，喷射装置1可以限于喷头组件5，例如限于图3所示的喷头组件5，并且不包括图1-2所示的喷射装置1的其它部分。还应理解，在一些示例性实施例中，喷射装置1可以限于喷头组件5的有限部分，例如喷头组件5的组件壳体15的一部分或全部。应理解，图2所示的喷头组件可以包括如本文所述的柔性喷嘴502，并且由此可以配置成喷射一个或更多个液滴，其中喷头组件5的柔性喷嘴502可以响应于喷头组件5的喷射室中的粘性介质的内部压力的增大而变形，以改变柔性喷嘴502的柔性导管504的一部分的横截面过流面积，如本文所述。
图4是本文所公开的技术的一些示例性实施例的喷射装置1的一部分的截面图，并且还包括包含在图4所示的区域X中的喷射装置部分的放大图。图4中所示的喷头组件5可以包含在喷射装置1的一个或更多个示例性实施例中，包括图1中所示的喷射装置1。
现在请参考图4，在下文中将更详细地解释封闭在喷射装置1的喷头组件5中的装置的内容和功能。应理解，在一些示例性实施例中，喷射装置1可以包括喷头组件5的一些或所有元件，包括组件壳体15的一些或所有元件。
在一些示例性实施例中(包括图4所示的示例性实施例)，喷头组件5以及喷射装置1可以包括冲击装置21。在一些示例性实施例中(包括图4所示的示例性实施例)，冲击装置21可以包括压电致动器，该压电致动器具有多个(“一定量的”)较薄的压电元件，这些压电元件堆叠在一起以形成致动器部分21a，该致动器部分21a是压电致动器部分。如图4所示，致动器部分21a的上端可以刚性地(例如固定地)连接至组件壳体15。喷头组件5还可以包括刚性地连接至组件壳体15的套管25(在此又称为“壳体”)。冲击装置21还可以包括柱塞21b，该柱塞21b刚性地连接至致动器部分21a的下端，并且可以沿着轴线401轴向移动，同时可滑动地穿过套管25中的活塞孔35伸出(例如“移动”)。应理解，活塞孔35可以称为由套管25的一个或更多个内表面25i限定的空间(例如固定体积的空间)。因此应理解，基于配置成穿过套管25中的活塞孔35移动，冲击装置21配置成穿过由套管25的一个或更多个内表面25i限定的空间(例如固定体积的空间)的至少一部分移动。在喷头组件5中可以包括碟形弹簧(未示出)，以抵靠组件壳体15弹性地平衡柱塞21b，并为致动器部分21a提供预载。
虽然图4所示的示例性实施例将冲击装置21示为压电致动器，从而致动器部分21a是压电致动器部分，但是应理解，示例性实施例不限于此，冲击装置21可以是配置成实现穿过活塞孔35的可控、可重复和精确的往复运动的任何装置，从而致动器部分21a可以是配置成实现这种移动的任何这样的已知致动器。例如，在一些示例性实施例中，冲击装置21可以是连接至柱塞21b的往复运动杠杆臂、气动致动器装置、一个或更多个压电和/或气动致动器装置与支点构造的组合、它们的任何组合等。
在一些示例性实施例中，喷射装置1包括控制装置1000。控制装置1000可以配置成(例如通过编程和电连接至冲击装置21)向冲击装置21间歇地施加驱动电压，从而根据喷射程序导致冲击装置的间歇伸出以及柱塞21b相对于组件壳体15的往复运动，例如，冲击装置21包括压电致动器，并且致动器部分21a基于所施加的驱动电压伸出(例如移动)并导致柱塞21b移动。这种数据可存储在控制装置1000中所包含的存储器中。驱动电压在本文中可进一步描述为包含和/或包含在“控制信号”中，该“控制信号”包括“致动器控制信号”。应理解，装置延伸到空间中或穿过空间(包括如本文所述的冲击装置21的任何部分延伸到空间中或穿过空间)在本文中可称为该装置(例如冲击装置21)整体地穿过所述空间“移动”。
在一些示例性实施例中(包括图4所示的示例性实施例)，喷射装置1包括配置成可操作地指向(例如面向)板2的喷嘴26，可以向板2上喷射一个或更多个粘性介质液滴40。喷嘴26可以包括导管28，该导管28穿过喷嘴的整个内部(例如“厚度”)从至少部分地限定喷射室24的内表面26a上的入口孔29延伸到从组件壳体15的面向外的外表面26b中的出口孔30(在本文中又称为“出口孔口”)，液滴40可以通过该出口孔喷射。
在一些示例性实施例中，柱塞21b包括活塞，该活塞配置成沿着轴线401可滑动地且轴向可移动地穿过活塞孔35伸出，并且，由于所述伸出/移动，柱塞21b的所述活塞部分的端面(“冲击端面23”)可以靠近所述喷嘴26布置。
如图4所示，活塞孔35的一部分可以是喷射室24，其中喷射室24是由所述柱塞21b的冲击端面23的形状、套管25的一个或更多个内表面25i和喷嘴26限定的(例如由至少一些内表面26a限定)。在一些示例性实施例中，喷射室24可以被限定为活塞孔35的未被冲击装置21占据的有限部分(例如由套管25的一个或更多个内表面25i限定的空间)。
如图4所示，喷射导管28由喷嘴的一个或更多个内表面26i限定，并且可以具有接近至少一个截头圆锥形空间和圆柱形空间的组合的体积形状，并且可以包括从入口孔42a(内表面26a上的入口孔29)延伸到较小的出口孔42b的上部圆锥形导管28a、以及下部圆柱形导管28b，该圆柱形导管28b包括入口孔43a，该入口孔43a通向出口孔42b，并延伸到出口孔43b(外表面26b上的出口孔30)。在图4所示的示例性实施例中，孔口42b和43a是同一个孔口，但是示例性实施例不限于此，在一些示例性实施例中，孔口42b和43a可以是通过插入导管而彼此隔开的独立孔口。
如图4所示，圆柱形导管28b可以具有比圆锥形导管28a的一些或全部直径小的直径，从而具有较小的横截面过流面积。应理解，在一些示例性实施例中，导管28可以省略圆锥形导管28a并且可以完全是圆柱形导管28b，或者导管28可以省略圆柱形导管28b并且可以完全是圆锥形导管28a。还应理解，喷射导管28可具有由喷嘴26的一个或更多个内表面26i限定的任何形状，该形状限定喷射室24与出口孔30之间的导管。
柱塞21b朝喷嘴26的轴向移动(所述移动是由致动器部分21a(例如压电致动器部分)的间歇伸出引起的，所述移动涉及柱塞21b被至少部分地或全部接收在活塞孔35的腔体中)能够导致喷射室24的容积快速减小，由此导致快速加压(例如内部压力增大)以及通过出口孔30喷射位于喷射室24和/或导管28中的任何粘性介质，包括包含在喷射室24中的任何粘性介质从喷射室24排出并通过导管28到达出口孔30的移动。
请参考图2，可以通过进料装置从供应容器12向喷射室24供应粘性介质。该进料装置在本文中可以称为粘性介质供应器430。该进料装置可以配置成使粘性介质(例如“焊膏”)通过一个或更多个导管流至喷嘴26。该进料装置可包括电机(未示出，并且可以是电动机)，该电机具有部分地设置在管状孔中的电机轴，该电机轴穿过组件壳体15延伸至出口，该出口通过导管31与活塞孔35连通。电机轴的端部可以形成可旋转的进给螺杆，该进给螺杆设置在管状孔中并与管状孔同轴。可旋转的进给螺杆的一部分的周围可以环绕有与之同轴地布置在管状孔中的一排有弹性的弹性体a形环，可旋转的进给螺杆的螺纹与所述a形环的最内侧表面滑动接触。
在喷头组件5处从上述加压空气源(例如气流产生器6)获得的加压空气可以被喷头组件5用于对包含在供应容器12中的粘性介质施加压力，从而将所述粘性介质馈送至与粘性介质供应源430连通的入口34。
由喷射装置1的控制装置1000提供给粘性介质源430的进料装置的电机的电子控制信号能够使电机轴旋转，并由此使可旋转的进给螺杆旋转至所需的角度，或者以所需的转速旋转。这样，随着电机轴的旋转运动，可使捕获在可旋转进给螺杆的螺纹与a形环的内表面之间的焊膏从入口34通过出口和导管31行进至活塞孔35。可以在活塞孔35和套管25的顶部处设置密封a形环，以防止向活塞孔35馈送的任何粘性介质从活塞孔35逸出并干扰柱塞21b的动作。
然后可通过导管31和通道37将粘性介质馈送到喷射室24中。如图4所示，通道37可以通过喷射室24的侧壁(例如至少部分地限定活塞孔35并由此至少部分地限定喷射室24的套管25的内表面25i)穿过套管25延伸至喷射室24。
如下文中进一步所述，在一些示例性实施例中，喷射装置1配置成提供对来自喷嘴26的一个或更多个液滴的形成和断裂的改进控制，例如基于喷嘴26的至少一部分是柔性的从而配置成在喷射操作期间响应于喷射室24中的粘性介质的内部压力的变化而变形，并由此改变导管28的横截面过流面积(例如最小横截面过流面积)。这种控制改善可包括基于改善细丝断裂的时间和空间上的局部化来改善对将液滴连接至喷嘴的细丝的断裂的控制。因此，喷射装置1可配置为提高由喷射装置喷射在基板上的液滴的均匀性(和/或减少意外变化)和/或减少卫星液滴的形成。因此，喷射装置可以配置成提高工件上的沉积物的均匀性，减少变化和不应有的卫星沉积物，从而提高工件的性能和/或可靠性。
虽然图4和图5A、6A、7A所示的示例性实施例示出了冲击装置21包括具有限定喷射室24的一部分的冲击端面23的柱塞21b，并且柱塞21b穿过活塞孔35移动以减小喷射室24的容积，但是应理解，喷头组件5的示例性实施例不限于此。应理解，冲击装置包括可移动的装置以及冲击端面，该冲击端面限定喷射室24的一部分，并配置成穿过一个空间移动，以减小或增大喷射室24的容积，但是冲击端面可以是由一片材料构成的表面，该表面至少部分地固定就位，并且基于这片材料的一部分穿过空间变形而移动，同时至少这片材料的边缘部分固定到壳体上，并且保持喷射室24与由这片材料从喷射室24隔离的冲击装置21的可移动部件的密封，其中这片材料应理解为冲击装置的一部分。
例如，图12是本文所公开的技术的一些示例性实施例的喷射装置的一部分的截面图，其中，如在本文中参照图4-9所述，冲击装置21至少包括致动器部分21a和柱塞21b，并且还包括包含柔性材料的膜21c(该柔性材料可以类似于或不同于如本文所述的柔性喷嘴502的柔性材料)，所述膜21c包括限定喷射室24的上边界的冲击端面23c，并且柱塞21b的冲击端面23与膜21c的上表面23b接触，使得柱塞21b被膜21c从喷射室24隔离。
虽然图12示出了冲击装置21包括柱塞21b，但是应理解，在一些示例性实施例中，可以没有柱塞21b，从而致动器部分21a与膜21c的上表面23b直接接触，并且冲击端面23是致动器部分21a的与上表面23b接触的下表面，由此致动器部分21a可以直接作用在膜21c上。如图12所示，冲击装置21的包括致动器部分21a并且还可以包括柱塞21b的部分位于被膜21c从喷射室24隔离的独立空间27内，该独立空间27至少部分地由套管的一个或更多个独立的内表面25i和膜21c的上表面23b限定。如图所示，柱塞21b和/或致动器部分21a可以具有比空间27的直径小的直径，但是示例性实施例不限于此。如进一步示出的，活塞孔35可以至少包括由套管内表面25i限定的至少容纳膜21c的空间，并且还可以包括容纳柱塞21b和/或致动器部分21a的空间27，但是示例性实施例不限于此。
图12中示出的喷头组件5可以与图5A-8C和图9中示出的喷头组件类似地操作，并且冲击装置21使得喷射室24的容积减小，以迫使喷射室24中的粘性介质490的一个或更多个液滴410通过喷嘴26的导管28喷射为一个或更多个液滴410。此外，如图12所示的喷嘴26可以包括喷嘴26的任何示例性实施例，由此可以包括柔性喷嘴502的任何示例性实施例，并且可以与参照本文中的任何示例性实施例说明的方式相同的方式工作。
如图12所示，膜21c的一个或更多个表面21d通过用于将柔性材料固定至刚性材料的任何公知手段(例如夹紧、粘接、烧结、摩擦配合等)固定至套管25的一个或更多个对应的内表面25i，使得膜21c的所述一个或更多个表面21d被保持在位，并且在喷射操作期间不会移动。
在通过图12所示的冲击装置21进行的喷射操作期间，至少致动器部分21a可以使接触上表面23b的冲击端面23朝喷嘴26向下移动，从而朝喷嘴26向下推动膜21c(该膜包含柔性材料)以使其变形1101(例如“被推动”)，使得膜21c穿过由套管25的一个或更多个内表面25i限定的空间内的一部分空间1102，从而冲击端面23c穿过空间1102的一部分移动到喷射位置1104(例如伸出位置)，使得喷射室24的容积减小，容积的减小量等于膜21c变形时所穿过的空间1102所述部分的容积。如图所示，在操作期间，膜21c的表面21d可以保持固定至所述一个或更多个内表面25i。由于膜21c穿过空间1102所述部分从而减小了喷射室24的容积，因此冲击装置可以迫使粘性介质490的一个或更多个液滴通过喷嘴26的导管28喷射为一个或更多个液滴410。膜21c的基于至少致动器部分21a使冲击端面23向下推动膜21c的上表面23b的上述变形1101可以作为图9中从时间t1到时间t2执行的操作的一部分而执行。如图9所示，从时间t2到时间t3，膜21c可以保持在变形位置(例如使得冲击端面23c保持在位置1104)，并且，基于至少致动器部分21a使冲击端面23向上移动并远离喷嘴26，可以使膜21c松弛到图12所示的初始位置，以释放施加在膜21c的上表面23b上的压力，该操作作为图8中从时间t3到时间t4执行的操作的一部分。如上文所述，应理解，图12中所示的喷嘴26可以包括柔性喷嘴502，该柔性喷嘴502可以按照与参照图5A-8C和图9说明的柔性喷嘴502相同的方式工作。
现在请参考图5A-5C、6A-6C、7A-7C，它们分别示出了一些示例性实施例的图4所示的区域A中的喷头组件5的部分在喷射操作中的不同点的形态，还请参考图8，下面将更详细地解释包括至少部分地是柔性的喷嘴26的喷射装置1的内容和功能。应理解，虽然图4所示的喷头组件5的一些元件(例如通道37)没有在图5A-7C中示出，但是在具有在区域A中示出的与图5A-7C中任何一个对应的部分的喷头组件5的示例性实施例中仍然可以包括所述元件。
图5A、5B和5C是图4中所示的本文所公开的技术的一些示例性实施例的喷射装置在喷射操作期间处于不同形态时其区域A的放大横截面图。图6A、6B和6C是图4中所示的本文所公开的技术的一些示例性实施例的喷射装置在喷射操作期间处于不同形态时其区域A的放大横截面图。图7A、7B和7C是图4中所示的本文所公开的技术的一些示例性实施例的喷射装置在喷射操作期间处于不同形态时其区域A的放大横截面图。图8A是沿着截面线VIIIA-VIIIA’截取的图5A、6A和7A的喷射装置的放大横截面图。图8B是沿着截面线VIIIB-VIIIB’截取的图5B、6B和7B的喷射装置的放大横截面图。图8C是沿着截面线VIIIC-VIIIC’截取的图5C、6C和7C的喷射装置的放大横截面图。图9是示出本文所公开的技术的一些示例性实施例的在喷射操作期间喷射室的内部压力以及施加至喷射装置的冲击装置的电压的变化的时序图。应理解，图8A-8C示出了在喷射操作的不同部分处柔性导管504的同一部分(例如同一个横截面)的视图。
请总体参考图5A-7C，在一些示例性实施例中，图4的喷嘴26可以部分地或全部包括包含柔性材料的柔性喷嘴502，其中喷嘴26的导管28包括穿过柔性喷嘴延伸的柔性导管504，从而柔性喷嘴502配置成从静止状态变形至变形状态，以使柔性导管504的至少一部分的横截面过流面积(例如柔性导管504的最小横截面过流面积)响应于喷射室24中的粘性介质的内部压力的增大而扩张(例如从第一面积A1至更大的第二面积A2)。柔性喷嘴502还可以配置成响应于喷射室中的粘性介质的内部压力的降低从变形状态松弛回到静止状态，由此导致柔性导管504的横截面过流面积收缩(例如从第二面积A2回到较小的第一面积A1)。应理解，柔性喷嘴502的“静止状态”可以是柔性喷嘴502的静止形状，该形状与没有粘性介质流过柔性导管504对应，例如在喷射装置1的控制装置1100没有驱动冲击装置21来减小喷射室24的容积时。
如本文所述，应理解，柔性喷嘴502的“柔性材料”是配置成弯曲和/或变形但不断裂的材料。构成柔性喷嘴502的柔性材料的柔性可以至少部分地由杨氏模量限定，所述杨氏模量又称为弹性模量，在本文中可以以吉帕斯卡(GPa)的压力单位表示。例如，柔性喷嘴502可以至少部分地包括(或完全包括)具有大约0.001至大约0.05GPa的杨氏模量的柔性材料。在另一个实例中，柔性喷嘴502可以至少部分地包括(或完全包括)具有大约0.1-1.0GPa的杨氏模量的柔性材料。在另一个实例中，柔性喷嘴502可以至少部分地包括(或完全包括)具有大约1.0至大约3.0GPa的杨氏模量的柔性材料。在另一个实例中，柔性喷嘴502可以至少部分地包括(或完全包括)具有大约1.0至大约5.0GPa的杨氏模量的柔性材料。在另一个实例中，柔性喷嘴502可以至少部分地包括(或完全包括)具有大约5.0至大约11.0GPa的杨氏模量的柔性材料。
在一些示例性实施例中，至少部分地构成柔性喷嘴502的柔性材料可以包括任何类型的柔性橡胶和/或塑料材料，例如包括硅橡胶(具有大约0.001GPa至大约0.05GPa的杨氏模量)、低密度聚乙烯(具有大约0.11GPa至大约0.86GPa的杨氏模量)、聚四氟乙烯(PTFE)(具有大约0.5GPa的杨氏模量)、高密度聚乙烯(HDPE)(具有大约0.8GPa的杨氏模量)、聚苯乙烯(具有大约3.0GPa的杨氏模量)、聚丙烯(PP)(具有大约1.0GPa的杨氏模量)、聚碳酸酯(具有大约2.0GPa至大约2.4GPa的杨氏模量)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)(具有大约2.0GPa至大约2.7GPa的杨氏模量)、实心聚苯乙烯(具有大约3.0GPa至大约3.5GPa的杨氏模量)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)塑料(具有大约1.4GPa至大约3.1GPa的杨氏模量)、或者它们的任何组合，但是示例性实施例不限于此，可以包含任何已知的柔性材料。
应理解，柔性喷嘴502可以基于包含(部分地或全部包含)柔性材料而与套管25和/或喷头组件5的其它部分区分开来，该柔性材料相对于构成套管25和/或喷头组件5的其它部分的材料(可以称为“刚性”材料)具有明显高得多的柔性(例如如杨氏模量所示)。例如，与可能具有大约0.001至大约11.0GPa的杨氏模量的柔性喷嘴502的柔性材料相反，套管25可以包含可能具有大约200GPa的杨氏模量的钢材(例如ASTM-A36钢)、可能具有大约100GPa的杨氏模量的钛、它们的任何组合等。因此，在一些示例性实施例中，柔性喷嘴502可被区分为部分地或完全地(“整体地”、“全部地”等)包含具有小于套管25的刚性材料的杨氏模量的大约10％的杨氏模量的柔性材料。再说一次，在一些示例性实施例中，柔性喷嘴502可被区分为包含柔性材料，而组件壳体15的其余部分的一部分或全部(例如包括套管25)可被区分为包含刚性材料，其中所述柔性材料与所述刚性材料的区别在于其杨氏模量小于刚性材料的杨氏模量的大约10％。
在一些示例性实施例中，柔性喷嘴502可完全包含柔性材料，从而构成柔性喷嘴502的柔性材料的杨氏模量也可称为柔性喷嘴502的杨氏模量。
请参考图5A-5C，在一些示例性实施例中，柔性喷嘴502可包括喷嘴26的全部(例如整体)，从而喷嘴26完全由柔性材料构成。如图5A-5C所示，柔性喷嘴502的外表面502c可以附接至套管25的相对表面25c，以将柔性喷嘴502固定地附接至套管25。在一些示例性实施例中，所述外表面502c可以通过任何公知的组成或方法固定地附接至套管25的相对表面25c，或者将柔性材料粘附至更硬的材料，包括任何公知的环氧基粘合材料、聚氨酯基粘合材料、氰基丙烯酸酯基粘合材料、它们的任何组合等。在一些示例性实施例中，所述外表面502c可以通过烧结而固定地附接至套管25的相对表面25c。在一些示例性实施例中，柔性喷嘴502可耦接至套管25而不使用粘合剂(例如摩擦配合、凸缘连接等)。
如图5A-5C所示，在柔性喷嘴502包括喷嘴26的全部的情况下，喷射室24的整个底部可以由柔性喷嘴502的内表面502a限定。如图所示，柔性导管504可以在柔性喷嘴502的内表面502a上的入口孔504a(可以与图4中所示的入口孔29相同)与外表面502b上的出口孔504b(可以与图4中所示的出口孔30相同)之间延伸。如图5A-5C所示，柔性导管504可以具有与图4所示的导管28相同的结构和/或形状，包括具有上部圆锥形导管和下部圆柱形导管，但是示例性实施例不限于此，柔性导管504可以具有如本文针对导管28所述的任何形状。
请仍参考图5A-5C，柔性导管504包括与柔性导管504的最小横截面过流面积A对应的最小直径D。
请参考图6A-7C，在一些示例性实施例中，除了柔性喷嘴502之外，喷嘴26还可以包括刚性喷嘴602，其中该刚性喷嘴602包含刚性材料(例如具有比至少部分地构成柔性喷嘴502的柔性材料的杨氏模量大至少大约11倍的杨氏模量的材料)。如图6A-7C所示，刚性喷嘴602可以是套管25的一部分，从而刚性喷嘴602和套管25是单个一体的部件，但是示例性实施例不限于此，在一些示例性实施例中，刚性喷嘴602可以是刚性结构，该刚性结构通过用于将刚性材料结构耦接在一起的任何已知方法(例如粘接、焊接、螺栓连接、摩擦配合等)耦接至套管25。
如图6A-7C所示，刚性喷嘴602可以包括刚性导管604，该刚性导管604在刚性喷嘴602的内表面602a上的入口孔620与刚性喷嘴602的外表面602b上的出口孔630之间穿过刚性喷嘴602延伸。如图6A-7C中进一步所示，柔性喷嘴502可以耦接至刚性喷嘴602(例如通过任何公知的用于接合柔性材料和刚性材料的方法，包括非粘性连接方法，例如摩擦配合)，从而刚性喷嘴602配置成将柔性喷嘴502相对于套管25保持就位，并且喷射装置1配置成使喷射室24中的粘性介质的内部压力增大，以迫使一个或更多个粘性介质液滴40通过柔性导管504和刚性导管604。
请总体参考图6A-7C，在喷嘴26包括柔性喷嘴502和刚性喷嘴602的情况下，柔性喷嘴502的至少一部分可以暴露于喷射室24。例如，内表面502a的至少一部分可以直接暴露于喷射室24，以至少部分地限定喷射室(例如如图6A-6C所示)，或者可以经由刚性导管604间接暴露于喷射室24(例如如图7A-7C所示)。在一些示例性实施例中，至少柔性喷嘴502的暴露部分可响应于喷射室24中的粘性介质490的内部压力的变化而变形。
如图6A-6C所示，柔性喷嘴502可以至少部分地位于刚性喷嘴602与喷射室24之间，从而柔性喷嘴502至少部分地(例如完全地，如图6A-6C所示)隔离刚性喷嘴602，使其不直接暴露于喷射室24和不限定喷射室24，并且柔性导管504至少部分地穿过刚性导管604延伸。在图6A-6C所示的示例性实施例中，柔性喷嘴502包括鼻部506，该鼻部506穿过刚性喷嘴602的刚性导管604延伸，使得柔性喷嘴502的外表面502b被刚性喷嘴602暴露，并且可以与刚性喷嘴602的外表面602b共面，虽然外表面502b可能不与外表面602b共面。如图所示，柔性导管504可以穿过鼻部506延伸，并由此与刚性导管604近轴和/或同轴地穿过刚性导管604延伸。因此，应理解，流过柔性导管504的粘性介质可以通过流过本身至少部分地穿过刚性导管604延伸的柔性导管而流过刚性导管604。如图所示，柔性喷嘴502的表面502d可以与刚性喷嘴602的表面(例如内表面602a)接触，并且可以通过任何已知的接合方法(包括粘接、摩擦配合等)保持与所述表面接触。在一些示例性实施例中，所述表面502d可以通过任何公知的组成或方法固定地附接至刚性喷嘴602的表面(例如内表面602a)，或者将柔性材料粘附至更硬的材料，包括任何公知的环氧基粘合材料、聚氨酯基粘合材料、氰基丙烯酸酯基粘合材料、它们的任何组合等。在一些示例性实施例中，所述表面502d可以通过烧结而固定地附接至刚性喷嘴602的表面(例如内表面602a)。在一些示例性实施例中，所述表面502d可以耦接至刚性喷嘴602的表面(例如内表面602a)，而不使用粘合剂(例如摩擦配合、凸缘连接等)。
如图6A-6C所示，刚性导管614可以具有图4所示的导管28的任何部分能够具有的任何形状，包括如图所示的截头圆锥形状。如图所示，刚性导管604的任何部分的任何直径E1可以等于或大于柔性导管504的最小直径D，当然，应理解，在一些示例性实施例中，刚性导管604的至少一部分的直径E1可以小于柔性导管504的最小直径D。应理解，基于包含刚性材料的刚性喷嘴602，刚性导管604的直径E1可以响应于喷射室24中的粘性介质490的内部压力的变化而保持固定(例如在制造公差或材料公差之内固定)。
如图6A-6C所示，柔性喷嘴502的与刚性导管604对准(例如重叠)的有限部分582可以是柔性喷嘴502的因喷射室24中的粘性介质490的内部压力的变化而变形的有限部分，因为柔性喷嘴502的与刚性喷嘴602的结构对准并由此不与刚性导管604对准的部分584的变形可以被下面的刚性喷嘴602限制。因此，在柔性喷嘴502至少部分地位于刚性喷嘴602与喷射室24之间的一些示例性实施例中，柔性喷嘴502可配置成响应于喷射室24中的粘性介质490的内部压力的变化而发生有限的变形，从而柔性喷嘴502的与刚性导管604对准的有限部分582配置成变形，而柔性喷嘴502的与刚性喷嘴602的结构对准并由此不与刚性导管604对准的其余部分584的变形被刚性喷嘴602限制。如本文中相对于图6A-6C所使用的柔性喷嘴502的一部分584的受限变形可以指该部分584不会响应于喷射室24中的粘性介质490的内部压力的变化而变形，或者其变形小于柔性喷嘴502的与刚性喷嘴602的刚性导管604对准(例如重叠)的部分582的变形。
如图7A-7C所示，刚性喷嘴602可以位于柔性喷嘴502与喷射室24之间，其中柔性喷嘴502可以是布置在刚性喷嘴602的外表面602b上的一层材料，例如膜，并且柔性导管504与刚性导管604对准(例如重叠)。刚性喷嘴602的内表面602a可以至少部分地限定喷射室24(例如其底面)，柔性喷嘴502可以通过刚性喷嘴602至少部分地从喷射室24隔离，并且柔性导管504和刚性导管604串联布置，从而刚性导管604的入口孔604a与喷嘴26的入口孔29相同，柔性导管504的出口孔504b与喷嘴26的出口孔30相同，并且孔口604b和504a向彼此开放(并且可以具有相同或不同的直径，如图7A-7C所示)。喷射装置1可以配置成迫使粘性介质490的一个或更多个液滴40相继地通过刚性导管604和柔性导管504。
如图7A-7C所示，柔性导管504的入口孔504a的直径D可以不同于(例如小于)刚性导管604的出口孔604b的直径E1，使得柔性导管504和柔性喷嘴502的至少一部分经由刚性导管604暴露于(例如间接地暴露于)喷射室24，由此不与喷射室24隔离，因此至少柔性喷嘴502的暴露部分配置成响应于喷射室24中的粘性介质490的内部压力的变化而变形。
如图7A-7C所示，柔性喷嘴502的与刚性导管604对准(例如重叠)的有限部分592(由此是柔性喷嘴502的暴露于喷射室24的有限部分)可以是柔性喷嘴502的因喷射室24中的粘性介质490的内部压力的变化而变形的有限部分，而柔性喷嘴502的被刚性喷嘴602隔离而不暴露于喷射室24的一个或更多个部分594因被隔离而不受喷射室24中的粘性介质490的压力的作用，由此其变形可以受到限制。因此，在柔性喷嘴502被刚性喷嘴602至少部分地从喷射室24隔离的一些示例性实施例中，柔性喷嘴502可配置成发生有限的变形，从而柔性喷嘴502的与刚性导管604对准的有限部分592(由此是柔性喷嘴502的暴露于喷射室24的有限部分)配置成变形，而柔性喷嘴502的与刚性喷嘴602的结构对准由此不与刚性导管604对准因而不暴露于喷射室24的其余部分594的变形受到刚性喷嘴602的限制。如本文中相对于图7A-7C所使用的柔性喷嘴502的一部分594的受限变形可以指该部分594不会响应于喷射室24中的粘性介质490的内部压力的变化而变形，或者其变形小于柔性喷嘴502的被刚性喷嘴602暴露于喷射室24的部分592的变形。
现在请参考图5A-5C、6A-6C、7A-7C、8A-8C和图9，柔性喷嘴502的至少一部分(例如暴露于喷射室24的部分)至少部分地基于包含如本文所述的柔性材料而配置成响应于喷射室24中的粘性介质490的内部压力的增大(例如在喷射操作的扩张阶段期间)从静止状态(又称为静止形状)变形(例如可逆地或部分可逆地变形)到变形状态(又称为变形形状)，使得柔性导管504的至少一个特定部分(例如柔性导管504的最窄部分)的横截面过流面积A(例如最小横截面过流面积)与喷射室24中的粘性介质的内部压力的变化成比例地从静止面积(A＝A1)扩张到更大的扩张面积(A＝A2)。在一些示例性实施例中，柔性喷嘴502的至少一部分(例如暴露于喷射室24的部分)至少部分地基于包含如本文所述的柔性材料而配置成响应于喷射室24中的粘性介质490的内部压力的降低(例如在喷射操作的松弛阶段期间)从变形状态松弛(例如可逆地或部分可逆地松弛)到静止状态，使得柔性导管504的所述至少一个特定部分的横截面过流面积A(例如最小横截面过流面积)从扩张面积(A2)收缩到静止面积(A1)。
在喷射操作期间，由于冲击装置21基于穿过活塞孔35的移动而减小喷射室24的容积，导致喷射室24中的粘性介质490的内部压力从静止压力(例如P＝P1)增大到喷射压力(例如P＝P2)，因此柔性喷嘴502可以至少部分地从静止状态变形到变形状态，从而导致柔性导管504的尺寸和/或形状变形，使得柔性导管504的至少一部分(例如最窄部分)的横截面过流面积A增大，而当喷射室24中的内部压力在喷射操作结束后返回到静止压力时，柔性喷嘴502可以至少部分地从变形状态返回(“松弛”)到静止状态(例如基于冲击装置21穿过活塞孔35移动从而增大喷射室24的容积)。
由于柔性导管504的至少一部分的横截面过流面积A的这种可变的扩张/收缩(这是由柔性喷嘴502的至少一部分(例如暴露于喷射室24的部分)因喷射室24中的粘性介质490的内部压力的变化而发生的可变的变形(例如可逆的或部分可逆的变形)导致的)，能够以更高的精度控制粘性介质490通过柔性导管504的流动，以喷射液滴40并引发液滴40从喷射室24中的剩余粘性介质490“断开”，由此提高了喷射装置1的性能和可靠性。
图5A、6A、7A和8A分别示出了喷射装置1的静止状态，该喷射装置1包括处于静止状态(“静止形状”)的柔性喷嘴502。现在请在参考图5A、6A、7A和8A的同时参考图9，在开始于时间t0的喷射操作中，冲击装置21可以相对于套管25处于静止位置，从而柱塞21b的冲击端面23相对于套管25处于第一位置L1，由此由喷嘴26、套管25和冲击装置21限定的喷射室24具有第一静止体积V1。如图5A、6A、7A和8A所示，喷射室24填充有粘性介质490。此外，在图5A、6A、7A和8A中，直接暴露于喷射室24的柔性导管504(图5A和6A)和/或刚性导管604(图7A)的至少一部分可以至少部分地填充有粘性介质490，当然，示例性实施例不限于此。例如，在一些示例性实施例中，柔性导管504可以部分地或完全没有粘性介质(“空态”)(例如在柔性导管504的圆柱形导管部分中完全没有粘性介质490，而在柔性导管504的圆锥形导管部分中仅部分地填充有粘性介质)，而是可以被空气占据。此外，至少在图7A所示的示例性实施例中，刚性导管604也可以至少部分地没有粘性介质490。
应理解，在如图5A、6A和7A所示的静止状态下，喷射室24中的粘性介质490的内部压力可以是第一压力P1，在本文中又称为静止压力。第一压力P1可以是粘性介质490自身的流体静压力，但是示例性实施例不限于此。例如，第一压力P1可以是由喷射室24被稍稍加压到高于粘性介质490的流体静压力而导致的。
如图5A、6A、7A和8A所示，在喷射室24中的粘性介质490的内部压力是静止压力(第一压力P1)时，柔性喷嘴502配置成处于静止状态或非变形状态。如图8A所示，基于柔性导管504的给定部分的对应直径D是第一直径D＝D1，在柔性喷嘴502处于静止状态时，柔性导管504的给定部分(例如最窄部分)的横截面过流面积A(例如最小横截面过流面积)可以是第一面积A1。如图5A、6A、7A和8A所示，应理解，在柔性导管504的给定部分是圆柱形导管部分时，柔性导管504的给定部分的横截面过流面积A(例如最小横截面过流面积)可以等于1/4π(D2)，从而横截面过流面积A是圆形的，但是应理解，柔性导管504的给定部分的给定横截面过流面积A可以具有任何公知的横截面形状。
在一些示例性实施例中，柔性导管504的给定部分(例如最窄部分)的横截面过流面积A(例如最小横截面过流面积)的第一面积A1过小，以至于在柔性喷嘴502处于静止状态时，不能容纳流过柔性导管504的该部分(例如最窄部分)的粘性介质490，如图5A、6A、7A和8A所示。结果，能够减少或防止喷射之间的粘性介质490的过度损失。
现在请参考图9，喷射装置1可以在从时间t0到时间t1的静止期PRt期间处于静止状态，在此期间施加(例如由控制装置1100施加)至冲击装置21的驱动电压是第一静止电压V1，由此喷射室24中的内部压力P是静止压力(例如第一压力P1)，因而柔性导管55的一部分(例如最窄部分)的横截面过流面积A(例如最小横截面过流面积)是静止面积(第一面积)A1。
如图9所示，在时间t1时，控制装置1100可使施加至冲击装置21的驱动电压以单步变化或在一段时间内逐渐变化的方式变化到第二喷射电压V2，这使得冲击装置21(例如基于包括压电致动器部分21a的冲击装置21)向下穿过活塞孔35移动，以减小喷射室24的容积，从而因喷射室24中的容积减小而将喷射室24中的粘性介质490的内部压力P从静止压力P1增大到更大的喷射压力，又称为第二压力P2。如图9所示，基于冲击装置21的柱塞21b在时间t1和时间t2之间向下穿过活塞孔35移动，压力P的增大可以从时间t1到t2快速上升，从而内部压力P在时间t2时响应于柱塞21b停止其向下移动而停止上升，使得冲击端面23处于较低的第二位置L2。由于这种内部压力P增大，喷射装置1可以处于喷射状态，其中粘性介质490被迫从喷射室24通过出口孔30以一个或更多个粘性介质液滴40的形式喷出。时间t1和t2之间的这种压力P的增大可以是喷射操作的“扩张阶段”PE。
应理解，图9中的压力P的变化以及柔性喷嘴502的直径D和横截面过流面积A的变化并不是严格地耦合从而彼此同时和/或步调一致地发生的(例如直径D和面积A的变化与压力P的变化成正比，并且是在同一个固定的时间段内发生的)。例如，在一些示例性实施例中，图9中所示的直径D和横截面过流面积A的变化可能发生在与压力P变化的时间段不同的时间段内，并且直径和横截面过流面积A的变化可能与压力P的变化成正比，也可能不与压力P的变化成正比。但是，在一些示例性实施例中，压力P、直径D和横截面过流面积A的变化可以是严格耦合的。
请再次参考图5B、6B、7B和8B，每个附图示出了处于喷射状态的喷射装置1，该喷射状态基于柱塞21b的冲击端面23已经穿过活塞孔35从位置L1向下移动510、610、710到位置L2，使得喷射室24的容积从静止容积减小到较小的第二喷射容积，由此喷射室24中的粘性介质490的内部压力P从静止压力(第一压力P1)增大至较大的喷射压力(第二压力P2)。在一些示例性实施例中，静止压力(第一压力P1)是大约1巴，该静止压力是在喷射装置处于静止状态因而柔性喷嘴502处于静止状态时喷射室24中的粘性介质的内部压力。在一些示例性实施例中，喷射压力(第二压力P2)是大约100巴，该喷射压力是在喷射装置处于喷射状态因而柔性喷嘴502处于变形状态时喷射室24中的粘性介质的内部压力。
如图5B、6B、7B和8B进一步所示，由于喷射室24中的粘性介质490的内部压力P增大(该压力施加在柔性喷嘴502的至少部分地暴露于喷射室24的至少一部分)，因此导致柔性喷嘴502至少部分地变形1201。如图5B、6B、7B和8B所示，变形1201可以是轴向变形(例如沿着轴线1202远离喷射室的向下变形)和径向变形(正交于并远离轴线1202的向外变形)的组合。由于柔性喷嘴502在扩张阶段PE期间因喷射室24中的粘性介质490的内部压力P增大而发生的这种变形1201，柔性导管504的形状、体积或它们的组合可以改变。这种变化可以包括因内部压力P2的增大而增加的柔性导管504的体积和/或因内部压力P2的增大而改变的柔性导管504的形状，从而至少柔性导管504的至少一部分(图8B中所示的相同部分)的给定横截面过流面积A至少部分地变宽(例如扩张)，使得柔性导管504的给定部分的给定横截面过流面积A从静止面积A1(如图8A中的柔性导管504的给定部分所示)增大到大于静止面积A1的变形面积A2(如图8B中的柔性导管504的相同给定部分所示)，使得柔性导管504的给定部分的对应直径D从第一直径D1增大至更大的第二直径D2(如图8A和8B所示)。由于柔性喷嘴502的变形(例如从圆柱形导管变为截头圆锥形导管)，在从静止状态(如图5A、6A、7A和8A所示)变为变形状态(如图5B、6B、7B和8B所示)时，柔性导管504的给定部分的给定横截面过流面积A可以改变形状，但是示例性实施例不限于此，在一些示例性实施例中，柔性导管504可以在变形期间保持相同的总体形状，或者可以改变为任何不同的形状。
请仍参考图5B、6B、7B和8B，柔性导管504的给定部分(是图8A中所示的同一部分)的加宽(例如扩张)的给定横截面过流面积A有助于粘性介质490从喷射室经由横截面过流面积A流过出口孔30，成为一个或更多个液滴40。请再次参考图9，冲击装置21的冲击端面23可以从时间t2到时间t3保持在第二位置L2(例如基于控制装置1100保持施加至冲击装置21的特定驱动电压)，使得喷射室24中粘性介质490的内部压力在该时间段(可以被认为是如图9所示的保持阶段PH)内保持在近似于第二压力P2的值(例如压力差异在第二压力P2的10％之内)，由此柔性导管504的所述部分的给定横截面过流面积A可以在该时间段内保持在变形面积A2，使得粘性介质490能够流过喷嘴26(例如单独的柔性喷嘴502或者柔性喷嘴502与刚性喷嘴602的组合)，以形成粘性介质490的液滴40。应理解，在如图9所示的喷射操作的扩张阶段PE和保持阶段PH期间，由于柔性喷嘴502从静止状态变形到变形状态，因此柔性喷嘴502的流体动力学阻力可以减小，从而使得粘性介质490能够在扩张阶段PE和保持阶段PH期间至少通过柔性喷嘴502流到出口孔30。
请仍参考图9，在时间t3时，控制装置1100可以调节施加至冲击装置21的驱动电压(以阶跃变化或在一段时间内逐渐变化的方式)，以使柱塞21b的冲击端面23开始向上移动，从活塞孔35移出，并在时间t4时返回到静止位置L1，以将喷射室24扩大到静止容积V1，由此将喷射室24中的粘性介质490的内部压力P降回到静止状态的第一压力P1。如图9所示，喷射操作的这一时段可称为松弛阶段PRX。如图9所示，内部压力P的变化速率在喷射操作的扩张阶段PE期间可以不同于在松弛阶段PRX期间(例如时间t3至t4)。例如，如图所示，控制装置1100可以调节施加至冲击装置21的驱动电压，以使冲击装置21的冲击端面23在从时间t1到t2的扩张阶段PE期间从位置L1至L2的移动速度比冲击装置21的冲击端面23在从时间t3到t4的松弛阶段PRX期间从位置L2至L1的移动速度快，但是示例性实施例不限于此，在一些示例性实施例中，冲击装置21的冲击端面23可以在扩张阶段PE和松弛阶段PRX期间以相同的速度移动。在一些示例性实施例中，扩张阶段PE的持续时间(例如从时间t1到t2经过的持续时间)可以小于大约20微秒，而松弛阶段PRX的持续时间(例如从时间t3到t4经过的持续时间)可以在大约20微秒和大约100微秒之间。
仍然如图9所示，现在还请参考图5C、6C、7C和8C，由于喷射室24中的粘性介质490的内部压力P因冲击装置21返回到静止位置(从而冲击端面23处于位置L1)而降低，因此柔性喷嘴502可以从图5B、6B、7B和8B所示的变形状态松弛1204回到静止状态(也如图5A、6A、7A和8A所示)。由于这种松弛，柔性导管504可以返回到静止状态、形状和体积，使得图8A-8B所示的柔性导管504的给定部分的上述给定横截面过流面积A从变形面积A2松弛到较小的静止面积A1(如图8C所示)，从而柔性导管504的所述给定部分的相应直径D从变形直径D2松弛到静止直径D1。应理解，在一些示例性实施例中，当内部压力P返回到静止压力(压力P1)时，柔性导管504可能不会完全返回到静止状态，从而柔性导管504的给定部分的上述给定横截面过流面积A可能从变形面积A2松弛到比初始静止面积A1大的较小的新静止面积A1’，并且柔性导管504的所述给定部分的相应直径D可能从变形直径D2松弛到大于初始静止直径D1的新静止直径D1’。如图9所示，从时间t3到t4，横截面过流面积A的松弛可以按照与喷射室中的内部压力P的变化速率对应的速率发生，从而柔性导管504的给定部分的横截面过流面积A可以在松弛阶段PRX期间以比柔性导管504的给定部分的横截面过流面积A在扩张阶段PE期间的增加速率小的速率减小。
应理解，在一些示例性实施例中，柔性导管504的给定部分的直径D(例如柔性导管504的最窄部分的直径D、以及柔性导管504的最小直径)可以具有在大约50微米到大约300微米之间的静止直径D1值，其可以与大约1963平方微米和大约70686平方微米之间的静止面积A1值对应，但是示例性实施例不限于此。应理解，在一些示例性实施例中，柔性喷嘴502的厚度(例如相对表面502a和502b之间的距离)可以在大约50微米和大约600微米之间，但是示例性实施例不限于此。
请仍参考图5C、6C、7C和8C，在松弛阶段PRX期间，由于喷射室24中的粘性介质490的内部压力P的降低，因此柔性导管504的给定部分的给定横截面过流面积A(例如柔性导管504的最窄部分的最小横截面过流面积A)的减小(例如收缩)可以减少或“扼制”粘性介质490通过出口孔30的流动，由此可以提供一种挤压机制，从而引发形成的粘性介质液滴40从喷射室24和喷嘴26(包括柔性喷嘴502)中的其余粘性介质490断开。由于所述断开是至少部分地由柔性导管504的过流面积收缩控制的，而过流面积收缩可以基于通过控制冲击装置21的运动速度以控制喷射室24中的粘性介质490的内部压力P的松弛速率而至少部分地被控制，如图9所示，因此能够以更高的精度控制液滴40的断开，从而提高所述液滴的质量和一致性。
虽然如上文所述的柔性喷嘴504的相应给定部分的给定横截面过流面积A被描述为在喷射操作的扩张阶段期间扩张并且在松弛阶段期间收缩，但是应理解，柔性导管504的不同部分可以在扩张阶段和松弛阶段期间不同地改变横截面过流面积。例如，在扩张阶段，柔性导管504的入口孔504a的横截面过流面积可以按照比出口孔504b的横截面过流面积小的速率扩张，由此可以配置柔性喷嘴502以在喷射操作期间限制粘性介质通过柔性导管504的流动，从而控制给定液滴40中的粘性介质490的量。
在一些示例性实施例中，柔性导管504的给定部分的给定横截面过流面积A(例如柔性导管504的最窄部分处的柔性导管504的最小横截面过流面积A)在静止面积A1与变形面积A2之间的比例变化可以较小，例如大约1％到大约50％的面积变化，从而柔性喷嘴可被理解为配置成响应于喷射室24中的粘性介质490的内部压力P的增大而变形，使得柔性导管504的给定横截面过流面积A扩张大约1％至大约50％。
在一些示例性实施例中，柔性导管504的给定部分的给定横截面过流面积A(例如柔性导管504的最窄部分处的柔性导管504的最小横截面过流面积A)在静止面积A1与变形面积A2之间的比例变化可以较大，例如大约50％到大约1000％的面积变化、或者可能超过1000％的面积变化，从而柔性喷嘴可被理解为配置成响应于喷射室24中的粘性介质490的内部压力P的增大而变形，使得柔性导管504的给定横截面过流面积A扩张大约50％至大约1000％、或者超过1000％。在一些示例性实施例中，柔性导管504的给定部分的给定横截面过流面积A(例如柔性导管504的最窄部分处的柔性导管504的最小横截面过流面积A)在静止面积A1与变形面积A2之间的比例变化例如可能是大约400％的面积变化，从而柔性喷嘴可被理解为配置成响应于喷射室24中的粘性介质490的内部压力P的增大而变形，使得柔性导管504的给定横截面过流面积A扩张大约400％。
在一些示例性实施例中，包括柔性喷嘴502的喷射装置1可配置成基于包括柔性喷嘴502而在喷射操作期间具有降低的空气利用率(例如向喷头组件5供应的用于至少部分地维持粘性介质向喷射室24的流动的加压空气)。例如，在扩张阶段PE期间，基于由冲击装置21穿过活塞孔35移动以减小喷射室24的容积所导致的驱替，空气可以通过喷嘴26喷出。在一些示例性实施例中，在给定的喷射操作(例如如图8所示)期间，喷射装置1的空气消耗量可基于柔性喷嘴502的变形而减少，该变形减少了由冲击装置21在扩张阶段PE中的移动导致的空气驱替。因此，例如，与每次喷射操作(例如如图8所示)相关联的由喷射装置1消耗的空气量可以减少与在喷射操作过程中柔性喷嘴502的至少一部分的变形和随后的松弛期间柔性喷嘴502所穿过的空间体积对应的量。因此，由于喷射装置1的空气消耗量减少，可以基于包括柔性喷嘴502而提高喷射装置1的操作效率。
图10是示出本文所公开的技术的一些示例实施例的操作喷射装置以喷射一个或更多个液滴的方法的流程图。图10所示的方法可由包括本文所包含的任何示例性实施例的柔性喷嘴502的喷射装置1实施。
在S902处，可以使喷射室24中的粘性介质490的内部压力P增大(例如从第一压力P1增大到第二压力P2，如图9所示)，以使喷射装置1的柔性喷嘴502的至少一部分(例如柔性喷嘴502的暴露于喷射室24的部分)响应于增大的内部压力P从静止状态变形到变形状态(例如如图5B、6B、7B和8B所示)，从而导致柔性喷嘴502的柔性导管504的至少一部分的横截面过流面积A(例如在柔性导管504的最窄部分处的柔性导管504的最小横截面过流面积A)变宽(例如扩张)。通过使冲击装置21至少部分地穿过活塞孔35移动(例如将柱塞21b的冲击端面23从活塞孔35中的第一位置L1移动至较低的第二位置L2)，从而可控地使喷射室24的内部容积从特定的第一容积可控地减小至特定的更小的第二容积，可以使内部压力P从特定的第一压力P1增大至特定的第二压力P2。可以基于控制装置1100向冲击装置传送控制信号而控制冲击装置21的移动，以使内部压力P增大至第二压力P2，该控制信号包括与使冲击装置21穿过活塞孔35移动相关联的特定驱动电压。控制装置1100可以产生控制信号，当在冲击装置21处接收到该控制信号时，该控制信号使冲击装置21以较快的第一速度穿过活塞孔35移动，从而使得柔性导管504的该部分的横截面过流面积A以对应的较快的第一速度变宽(例如扩张)。
操作S902可以包括实施如图9所示的喷射操作的扩张阶段PE。由于增大了内部压力P，操作S902可以包括减小柔性喷嘴502的流体动力学阻力，由此导致粘性介质490从喷射室24流过柔性导管504到达出口孔30，从而形成液滴40。
在S904处，可以使喷射室24中的粘性介质490的内部压力P减小(例如从第二压力P2减小到第一压力P1，如图9所示)，以使喷射装置1的柔性喷嘴502的同一部分(例如柔性喷嘴502的暴露于喷射室24的部分)响应于减小的内部压力P从变形状态松弛到静止状态(可以是在S902的起点处的同一个初始静止状态，例如如图5C、6C、7C和8C所示)，从而导致柔性喷嘴502的柔性导管504的所述部分的横截面过流面积A(例如柔性导管504在静止状态中的最小横截面过流面积A)收缩(例如缩小)。通过使冲击装置21至少部分地移入活塞孔35中(例如将柱塞21b的冲击端面23从活塞孔35中的第二位置L2移回较高的第一位置L1)，从而可控地使喷射室24的内部容积从特定的第二容积可控地增大至特定的更大的第一容积，可以使内部压力P从特定的第二压力P2降回特定的第一压力P1。可以基于控制装置1100向冲击装置传送控制信号而控制冲击装置21的移动，以使内部压力P减小至第一压力P1，该控制信号包括与使冲击装置21穿过活塞孔35移动相关联的特定驱动电压。控制装置1100可以产生控制信号，当在冲击装置21处接收到该控制信号时，该控制信号使冲击装置21以小于第一速度的较缓的第二速度穿过活塞孔35移动，从而使得柔性导管504的该部分的横截面过流面积A以对应的较缓的第二速度收缩(例如缩小)。
操作S904可以包括实施如图9所示的喷射操作的松弛阶段PRX。由于降低了内部压力P，操作S904可以包括增大柔性喷嘴502的流体动力学阻力，由此限制和/或抑制(“扼制”)粘性介质490从喷射室24通过柔性导管504流到出口孔30，并且还提供一种挤压机制，以使液滴40从组件壳体15断开。
应理解，在一些示例性实施例中，喷射装置1可以包括与冲击装置21不同的加压系统，例如，喷射室24在操作S902和S904期间保持固定容积，从而可基于控制加压气体(例如加压空气)向喷射室24的施加(例如基于由控制装置1100向气流产生器6提供的控制信号，该气流产生器6可以提供加压气体和/或控制阀门，以可控地向喷射室24供应加压气体)使内部压力P增大或减小。
图11是示出本文所公开的技术的一些示例性实施例的包含控制装置1100的喷射装置1的示意图。图11所示的喷射装置1可以是如本文所示和所述的任何示例性实施例的喷射装置1，包括图1-4、图5A-5C、图6A-6C、图7A-7C和图8A-8C所示的喷射装置1和/或喷头组件5中的任何一个。
在一些示例性实施例中(包括图11所示的示例性实施例)，控制装置1100可以包含在喷射装置1中。在一些示例性实施例中，控制装置1100可以包括一个或更多个计算装置。计算装置可以包括个人电脑(PC)、平板电脑、膝上型电脑、上网本、它们的某种组合等。
在一些示例性实施例中(包括图11所示的示例性实施例)，控制装置1100可以被包含在处理电路的一个或更多个实例中，可以包含处理电路的一个或更多个实例，和/或可以由处理电路的一个或更多个实例实现，所述处理电路例如是硬件(包括逻辑电路)；硬件/软件组合(例如执行软件的处理器)；或者它们的组合。例如，所述处理电路更具体地可以包括但不限于中央处理单元(CPU)、算术逻辑单元(ALU)、数字信号处理器、微型计算机、现场可编程门阵列(FPGA)、片上系统(SoC)、可编程逻辑单元、微处理器、专用集成电路(ASIC)等。在一些示例性实施例中，所述处理电路可以包括存储指令程序的非暂时性计算机可读存储装置(例如存储器，例如固态驱动器(SSD))、以及被配置成执行指令程序以实施本文所述的任何示例性实施例的控制装置1100的功能并由此实施本文所述的任何示例性实施例的喷射装置1的一个或更多个喷射操作的处理器。
请参考图11，控制装置1100可以包括存储器1120、处理器1130、通信接口1150和控制接口1160。存储器1120、处理器1130、通信接口1150和控制接口1160可以通过总线1110彼此通信。
通信接口1150可以使用各种网络通信协议来传送来自外部设备的数据。例如，通信接口1150可以将由控制装置1100的传感器(未示出)产生的传感器数据传送给外部设备。所述外部设备例如可以包括图像提供服务器、显示设备、移动设备(例如移动电话、智能电话、个人数字助理(PDA)、平板电脑和膝上型电脑)、计算设备(例如个人计算机(PC)、平板电脑和上网本)、图像输出设备(例如电视和智能电视)、以及图像采集设备(例如照相机和摄像机)。
处理器1130可以执行指令程序并对控制装置1100进行控制。处理器1130可以执行指令程序，以通过产生控制信号和/或经由一个或更多个控制接口1160向任何示例性实施例的喷射装置1的一个或更多个元件传送控制信号来控制喷射装置1的一个或更多个部分，包括一个或更多个喷射操作，以使得一个或更多个粘性介质液滴被喷射(例如喷射至板2)。待由处理器1130执行的指令程序可以存储在存储器1120中。
存储器1120可存储信息。存储器1120可以是易失性或非易失性存储器。存储器1120可以是非暂时性计算机可读存储介质。存储器可以存储计算机可读指令，该计算机可读指令在由至少一个处理器1130执行时使至少一个处理器1130执行本文所述的一个或更多个方法、功能、过程等。在一些示例性实施例中，处理器1130可以执行存储在存储器1120中的一个或更多个计算机可读指令。
在一些示例性实施例中，控制装置1100可以将控制信号传送至喷射装置1的一个或更多个元件，以执行和/或控制喷射操作，由此喷射一个或更多个液滴(例如喷射至板2)。例如，控制装置1100可以根据一个或更多个指令程序向一个或更多个气流产生器、致动器、控制阀门、它们的某种组合等发送一组或多组控制信号。这种指令程序在被控制装置1100实施时可以使控制装置1100产生控制信号和/或向喷射装置1的一个或更多个元件发送控制信号，从而使喷射装置1执行一个或更多个喷射操作。
在一些示例性实施例中，控制装置1100可以根据本文所示和所述的任何时序图(包括图9所示的时序图)来产生和/或发送一组或多组控制信号。在一些示例性实施例中，处理器1130可以根据图9所示的时序图执行一个或更多个存储在存储器1120中的指令程序，以使处理器1130产生和/或发送一组或多组控制信号。
在一些示例性实施例中，通信接口1150可包括用户界面，该用户界面包括显示面板、触摸屏界面、触觉界面(例如“按钮”、“小键盘”、“键盘”、“鼠标”、“光标”等)、它们的某种组合等。可以通过通信接口1150向控制装置1100提供信息，并将信息存储在存储器1120中。这种信息可以包括与板2相关的信息、与要喷射到板2上的粘性介质相关的信息、以及与粘性介质的一个或更多个液滴或它们的某种组合等相关的信息。例如，这种信息可以包括指示与粘性介质相关联的一种或更多种特性的信息、指示与要喷射到板2上的一个或更多个液滴相关联的一种或更多种特性(例如尺寸)的信息、或者它们的某种组合等。
在一些示例性实施例中，通信接口950可以包括USB和/或HDMI接口。在一些示例性实施例中，通信接口1150可以包括无线网络通信接口。
上文的说明仅是示例性和描述性的。该说明不是详尽无遗的。即使未明确示出或说明，但是特定示例性实施例的各个元件或特征一般不限于该特定实例，而是可根据实际情况在选定的实施例中互换使用。它们在很多方面也可能有所不同。这种变化不应视为背离示例性实施例，并且所有此类修改应视为包括在本文所述的示例性实施例的范围之内。

Claims (18)

1.一种配置成喷射一个或更多个粘性介质液滴的装置，该装置包括：
具有至少部分地限定喷射室的内表面的壳体，所述喷射室配置成容纳粘性介质；以及
柔性喷嘴，该柔性喷嘴具有至少部分地暴露于喷射室的内表面，该柔性喷嘴包括在柔性喷嘴的内表面上的入口孔与柔性喷嘴的外表面上的出口孔之间延伸的柔性导管，
其中所述装置配置成导致喷射室中的粘性介质的内部压力增大，以迫使所述一个或更多个粘性介质液滴通过柔性导管并通过柔性喷嘴的出口孔，
其中所述柔性喷嘴包含柔性材料，从而该柔性喷嘴配置成响应于喷射室中的粘性介质的内部压力的增大而变形，以导致柔性导管的横截面面积扩张。
2.如权利要求1所述的装置，还包括：
包括至少部分地限定喷射室的冲击端面的冲击装置，该冲击装置配置成通过穿过由壳体的一个或更多个内表面限定的空间的至少一部分移动而减小喷射室的容积，从而导致喷射室中的粘性介质的内部压力增大。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述冲击装置包括压电致动器。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述柔性喷嘴配置成响应于喷射室中的粘性介质的内部压力的可逆变化而可逆地变形，从而使柔性导管的横截面面积可逆地扩张。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述柔性喷嘴配置成响应于喷射室中的粘性介质的内部压力的增大而变形，从而使柔性导管的横截面面积扩张大约200％至大约400％。
6.如权利要求1所述的装置，还包括：
刚性喷嘴，该刚性喷嘴具有内表面和外表面，该刚性喷嘴包括在刚性喷嘴的内表面上的入口孔与刚性喷嘴的外表面上的出口孔之间延伸的刚性导管，
其中所述柔性喷嘴耦接至所述刚性喷嘴，从而
所述刚性喷嘴配置成将所述柔性喷嘴保持就位，并且
所述装置配置成使喷射室中的粘性介质的内部压力增大，以迫使所述一个或更多个粘性介质液滴通过柔性导管和刚性导管。
7.如权利要求6所述的装置，其中所述刚性喷嘴和所述壳体是单个统一的部件。
8.如权利要求6所述的装置，其中所述刚性喷嘴至少部分地位于柔性喷嘴与喷射室之间，从而柔性喷嘴被刚性喷嘴至少部分地从喷射室隔离。
9.如权利要求6所述的装置，其中所述柔性喷嘴至少部分地位于刚性喷嘴与喷射室之间。
10.如权利要求9所述的装置，其中所述柔性导管至少部分地穿过刚性导管延伸。
11.一种用于控制从一个装置的喷射室通过该装置的柔性喷嘴喷射一个或更多个粘性介质液滴的方法，所述装置包括具有至少部分地限定喷射室的内表面的壳体，所述柔性喷嘴具有至少部分地暴露于喷射室的内表面，所述柔性喷嘴包括在柔性喷嘴的内表面上的入口孔与柔性喷嘴的外表面上的出口孔之间延伸的柔性导管，所述柔性喷嘴包含柔性材料，所述方法包括：
使喷射室中的粘性介质的内部压力增大，以使柔性喷嘴的至少一部分变形，使得柔性导管的至少一部分的横截面过流面积扩张；以及
使喷射室中的粘性介质的内部压力降低，以使所述柔性喷嘴部分松弛，使得所述柔性导管部分的横截面过流面积收缩。
12.如权利要求11所述的方法，其中
喷射室中的粘性介质的内部压力的增大导致柔性喷嘴所述部分从静止状态变形至变形状态，使得柔性导管所述部分的横截面过流面积从第一面积扩张至第二面积，所述第二面积大于所述第一面积；并且
喷射室中的粘性介质的内部压力的减小导致柔性喷嘴所述部分从变形状态松弛至静止状态，使得柔性导管所述部分的横截面过流面积从第二面积收缩至第一面积。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述第二面积比所述第一面积大大约200％至大约400％。
14.如权利要求11所述的方法，其中
喷射室中的粘性介质的内部压力的增大基于使冲击装置在所述装置中移动以减小喷射室的容积；并且
喷射室中的粘性介质的内部压力的减小基于使冲击装置在所述装置中移动以减小喷射室的容积。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述冲击装置包括压电致动器。
16.如权利要求11所述的方法，其中
所述柔性喷嘴被刚性喷嘴至少部分地从喷射室隔离，从而喷射室中的粘性介质的内部压力的增大导致柔性喷嘴的通过刚性喷嘴暴露于喷射室的有限部分变形，而柔性喷嘴的被刚性喷嘴隔离而不暴露于喷射室的其余部分的变形受到限制。
17.如权利要求11所述的方法，其中
所述柔性喷嘴至少部分地位于喷射室与刚性喷嘴之间，所述刚性喷嘴包括刚性导管，从而喷射室中的粘性介质的内部压力的增大导致柔性喷嘴的与刚性导管对准的有限部分变形，而柔性喷嘴的不与刚性导管对准的其余部分的变形受到刚性喷嘴的限制。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述柔性导管的有限部分至少部分地穿过刚性导管延伸。
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