CN1994743A

CN1994743A - 流体喷射装置

Info

Publication number: CN1994743A
Application number: CN 200610005727
Authority: CN
Inventors: 吴尚羲; 周忠诚
Original assignee: BenQ Corp
Current assignee: BenQ Corp
Priority date: 2006-01-06
Filing date: 2006-01-06
Publication date: 2007-07-11

Abstract

一种流体喷射装置，包括一基材、一歧管以及一流体喷射单元。上述歧管形成于基材中，且所述流体喷射单元包括一喷孔层、一流体腔、一第一加热器以及一第二加热器。上述喷孔层设置于基材上并具有一喷孔。上述流体腔形成于基材以及喷孔层之间，并与喷孔以及歧管相通。上述第一、第二加热器设置于喷孔层上，且分别位于喷孔的第一侧以及第二侧。其中，第一、第二加热器分别连接独立的驱动电路，借以加热流体腔并迫使流体由所述喷孔射出。

Description

流体喷射装置

技术领域

本发明关于一种流体喷射装置，特别关于一种可改变液滴射出方向的流体喷射装置。

背景技术

传统喷墨打印装置主要可分为压电式(piezoelectric)以及热气泡式(thermal bubble)两种。如图1所示，US Pat.6,588,878 B2「Jet and MethodThereof for Ejecting Droplets of Different Sizes」公开了一种可应用于喷墨打印装置中的热气泡式微流体喷射装置，其主要是通过变化每一流体喷射单元E中的流体腔14(chamber)、喷孔18(nozzle)、加热器20(heater)的形状、尺寸以及相互间的距离，借以达到改变流体喷射量的目的。

在图1中，所述每一流体喷射单元E分别具有两个加热器20，且每一对加热器20相互串联；特别地是，当电流通过电性串联的加热器20时会在流体腔14内分别产生两个气泡B，并可迫使流体F由喷孔18沿Z轴方向射出并形成液滴D，其中由于加热器20对称地设置于喷孔18两侧，因此液滴D的飞行方向大致垂直于喷孔层12(nozzle plate)表面(如图1所示)。

如前所述，在US Pat.6,588,878 B2中所公开的机构设计虽可针对不同喷孔18设计不同的喷射机构，借以提供不同的流体喷射量，然而对于每一个流体喷射单元E而言仍仅能提供一种固定的液滴喷射模式而无法任意调整。另一方面，所述液滴D经由喷孔18射出后的飞行方向大致上垂直于喷孔层12表面(沿Z轴方向)，其中液滴D的飞行方向并无法改变。

发明内容

本发明提供一种流体喷射装置，包括一基材、一歧管以及一流体喷射单元。上述歧管形成于基材中，且所述流体喷射单元包括一喷孔层、一流体腔、一第一加热器以及一第二加热器。上述喷孔层设置于基材上并具有一喷孔。上述流体腔形成于基材以及喷孔层之间，并与喷孔以及歧管相通。上述第一、第二加热器设置于喷孔层上，且分别位于喷孔的第一侧以及第二侧。其中，第一、第二加热器分别连接独立的驱动电路，借以加热流体腔并迫使流体由所述喷孔射出。

在一优选实施例中，所述流体的射出方向偏离喷孔的一中心轴。

在一优选实施例中，所述第一侧与第二侧相对。

在一优选实施例中，所述第一侧与第二侧相邻。

在一优选实施例中，所述流体喷射单元还具有一第三加热器以及一第四加热器，其中第一、第二、第三以及第四加热器环绕所述喷孔，且分别连接独立的驱动电路，借以加热并迫使流体由喷孔射出。

在一优选实施例中，所述流体喷射装置具有整体结构。

在一优选实施例中，所述第一、第二加热器的形状不同。

在一优选实施例中，所述第一、第二加热器呈矩形结构。

在一优选实施例中，所述第一加热器的一长轴方向大致垂直于第一侧。

在一优选实施例中，所述第一加热器呈正方形。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举详尽实施例并配合附图做详细说明。

附图说明

图1是表示传统流体喷射装置的示意图；

图2是表示于喷孔周围设置第一加热器的示意图；

图3是表示于喷孔周围设置第一、第二加热器的示意图；

图4A、图4B、图4C是表示液滴喷出后的落点示意图；

图5A、图5B是表示第一、第二加热器设置于喷孔相邻的两侧的示意图；

图6A、图6B是表示第一、第二加热器设置于喷孔相对的两侧的示意图；以及

图7是表示于喷孔周围设置四个加热器的示意图。

主要组件符号说明

12～喷孔层

14～流体腔

16～歧管

18～喷孔

B～气泡

C1、C2～中心轴

D～液滴

H1～第一加热器

H2～第二加热器

H3～第三加热器

H4～第四加热器

E～流体喷射单元

F～流体

P～落点

S～基材

具体实施方式

首先请参阅图2，本发明的流体喷射装置例如为一整体结构的喷墨芯片(monolithic ink jet chip)，包括一基材S、一歧管16以及多个如图2所示的流体喷射单元E。在图2中，所述歧管16形成于基材S内，且每一个流体喷射单元E分别具有一喷孔层12、一流体腔14、一喷孔18以及一第一加热器H1，所述喷孔层12设置于基材S上，流体腔14形成于基材S与喷孔层12之间，且流体腔14与歧管14以及喷孔层12上的喷孔18相通。

在本实施例中的第一加热器H1设置于喷孔层12外侧表面，并且邻近所述喷孔18；当第一加热器H1对流体腔14加热时会产生气泡B，进而可迫使流体F由喷孔18喷出并形成液滴D。特别地是，所述第一加热器H1是以非对称的方式设置于喷孔18的一第一侧，因此液滴D的飞行方向与Z轴方向形成一夹角a(如图2所示)。

根据上述原理，本发明可于喷孔18周围的不同方位设置多个加热器，借以达到变化液滴D喷射角度的目的。接着请参阅图3，在本实施例中进一步地在喷孔18周围相邻的两侧分别设置矩形的第一加热器H1以及第二加热器H2，其中第一、第二加热器H1、H2的长轴方向大致朝Y轴以及X轴方向延伸，并且分别连接独立的驱动电路(未图标)。

接着请一并参阅图3以及图4A、图4B，其中图4a表示图3中第一加热器H1作动时喷射液滴落点P的示意图；图4b则表示图3中第二加热器H2作动时喷射液滴落点P的示意图。由于图3中的第一、第二加热器H1、H2以非对称的方式设置于喷孔18周围的一第一侧以及一第二侧，其中第一侧与第二侧相邻(在本实施例中第一、第二侧分别为图3中喷孔18的左侧以及上侧)，且第一、第二加热器H1、H2分别具有独立的驱动电路，因此当仅驱动第一加热器H1对流体腔14加热时，液滴的落点P会朝右方偏离喷孔18的中心轴C1而落于第I、IV象限内(如图4a所示)。同理，如图4b所示，当仅驱动第二加热器H2对流体腔14加热时，液滴的落点P则会朝下方偏离喷孔18的中心轴C2而落于第III、IV象限内。更进一步地，如图4C所示，当第一、第二加热器H1、H2同时被驱动而对流体腔14加热时，液滴的落点P则会朝右下方偏离喷孔18的中心轴C1、C2而落于第IV象限内。

基于所述原理，本发明同时可通过适当地设计第一、第二加热器H1、H2的矩形长宽比(例如可呈一正方形)，进而改变液滴的喷射量、喷射速度与喷射角度，其中所述第一、第二加热器H1、H2可视不同设计需求而采用相同或者相异的结构形状。

接着请一并参阅图5A、图5B，多个流体喷射单元E借由歧管16而相互连通，其中流体主要系通过歧管16而供给至各流体喷射单元E，并可经由喷孔18喷出液滴。在本实施例中，每一流体喷射单元E分别具有一第一加热器H1以及一第二加热器H2，且每一流体喷射单元E中的第一、第二加热器H1、H2分别设置于喷孔18周围相邻的两侧。

如图5A所示，每一流体喷射单元E中的第一、第二加热器H1、H2分别设置于喷孔18的左侧以及上侧，其中第一、第二加热器H1、H2分别具有独立的驱动电路(未图标)，如此一来可借由个别地控制第一、第二加热器H1、H2，进而使每一喷孔18所喷出的液滴朝右方或者下方偏斜。

再请参阅图5B，在另一实施例中，位于歧管16左、右两边流体喷射单元E采取相反的加热器配置方式。如图5B所示，在歧管16左边的流体喷射单元E中，第一、第二加热器H1、H2分别设置于其对应喷孔18的左侧以及上侧；反之，在歧管16右边流体喷射单元E中，第一、第二加热器H1、H2则分别设置于其对应喷孔18的右侧以及下侧。

比较图5A、图5B两种加热器配置方式，其中图5A的各喷孔18所喷出的液滴落点可较为集中，且相较于图5B的加热器配置方式可提供较高密度的墨点分布。特别地是，由于每一加热器均具有独立的驱动电路，因此可个别地控制每一喷孔18在X轴方向以及Y轴方向的喷射偏斜角度，同时可大幅地提升喷墨打印装置的打印效率。

接着请参阅第6A以及6B图，所述第一、第二加热器H1、H2亦可以平行排列的方式设置于喷孔18相对的两侧。如图6A所示，所述第一、第二加热器H1、H2可分别设置于喷孔18的上、下两侧，或者亦可选择性地设置于喷孔18的左、右两侧(如图6b所示)，惟第一、第二加热器H1、H2若以平行排列的方式设置于喷孔18相对的两侧时，仅能控制喷射液滴于Y轴方向或者X方向的飞行角度。

此外，本发明亦可视不同设计需求变化加热器的配置方式。接着请参阅图7，在本实施例中是在喷孔18四周分别设有第一、第二、第三以及第四加热器H1、H2、H3、H4，其中每一加热器具有独立的驱动电路，借以个别地控制液滴在Y轴方向以及X方向的喷射偏斜角度。其中，第一、第二、第三以及第四加热器H1、H2、H3、H4可视不同设计需求采用相同或相异的几何结构(例如为方形或矩形)。另一方面，位在不同流体喷射单元E内的加热器亦可连接至一控制单元，借以同时地控制各喷孔18的流体喷射，进而可提供液滴大小以及液滴落点的变化，并可达到增加打印密度及色阶变化的目的。

综上所述，本发明的流体喷射装置可有效地变化液滴的喷射量、喷射速度以及飞行角度。其中本发明特别适用于喷墨打印设备当中，借此可达到变化墨点密度的效果。另一方面，本发明亦可应用于微喷射推进系统以及生物医学科技等相关领域，例如燃油系统中的燃料/气体配比控制单元，及生物技术医疗的药剂注射控制系统之中。

通过本发明虽以详尽的实施例公开如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何业内人士，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种流体喷射装置，包括：

一基材；

一歧管，形成于该基材中；以及

一流体喷射单元，包括：

一喷孔层，设置于该基材上，具有一喷孔；

一流体腔，形成于该基材以及该喷孔层之间，并且与该喷孔以及该歧管相通；

一第一加热器，设置于该喷孔层上并位于该喷孔的一第一侧；

一第二加热器，设置于该喷孔层并且位于该喷孔的一第二侧，其中该第一、第二加热器分别连接独立的驱动电路，借以加热该流体腔并迫使该流体由该喷孔射出。

2.根据权利要求1所述的流体喷射装置，其特征在于，该流体的射出方向偏离该喷孔的一中心轴。

3.根据权利要求1所述的流体喷射装置，其特征在于，该第一侧与该第二侧相对。

4.根据权利要求1所述的流体喷射装置，其特征在于，该第一侧与该第二侧相邻。

5.根据权利要求1所述的流体喷射装置，其特征在于，该流体喷射单元还具有一第三加热器以及一第四加热器，该第一、第二、第三以及第四加热器环绕该喷孔，且分别连接独立的驱动电路，借以加热并迫使该流体由该喷孔射出。

6.根据权利要求1所述的流体喷射装置，其特征在于，该流体喷射装置具有整体结构。

7.根据权利要求1所述的流体喷射装置，其特征在于，该第一、第二加热器的形状不同。

8.根据权利要求1所述的流体喷射装置，其特征在于，该第一、第二加热器呈矩形结构。

9.根据权利要求8所述的流体喷射装置，其特征在于，该第一加热器的一长轴方向大致垂直该第一侧。

10.根据权利要求8所述的流体喷射装置，其特征在于，该第一加热器呈正方形。

11.一种流体喷射装置，包括：

一基材；

一歧管，形成于该基材中；以及

多个流体喷射单元，其中每一该流体喷射单元包括：

一喷孔层，设置于该基材上，具有一喷孔；

一第一加热器，设置于该喷孔层的一外侧表面且邻近该喷孔；

一第二加热器，设置于该喷孔层的一外侧表面且邻近该喷孔，其中该第一、第二加热器分别连接独立的驱动电路，借以加热该流体腔并迫使该流体由该喷孔射出。

12.根据权利要求11所述的流体喷射装置，其特征在于，该流体的射出方向偏离该喷孔的一中心轴。

13.根据权利要求11所述的流体喷射装置，其特征在于，所述流体喷射单元中的该第一、第二加热器的配置方式不尽相同。

14.根据权利要求11所述的流体喷射装置，其特征在于，所述流体喷射单元分别位于该歧管的相反侧。

15.根据权利要求11所述的流体喷射装置，其特征在于，该流体喷射单元还具有一第三加热器以及一第四加热器，该第一、第二、第三以及第四加热器环绕该喷孔，且分别连接独立的驱动电路，借以加热并迫使该流体由该喷孔射出。

16.根据权利要求11所述的流体喷射装置，其特征在于，该流体喷射装置具有整体结构。

17.根据权利要求11所述的流体喷射装置，其特征在于，该第一、第二加热器的形状不同。

18.根据权利要求11所述的流体喷射装置，其特征在于，该第一、第二加热器呈矩形结构。

19.根据权利要求18所述的流体喷射装置，其特征在于，该第一加热器的一长轴方向大致垂直该第一侧。

20.根据权利要求18所述的流体喷射装置，其特征在于，该第一加热器呈正方形。