KR20220127920A - 가요성 토출 노즐을 갖는 토출 장치들 - Google Patents

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KR20220127920A
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구스타프 마텐슨
아우구스티스 네리주스
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마이크로닉 아베
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Abstract

점성 매체의 하나 이상의 액적들을 토출하도록 구성된 장치는 점성 매체를 유지하도록 구성된 토출 챔버를 적어도 부분적으로 규정하는 내부면을 갖는 하우징, 및 가요성 토출 노즐을 포함할 수 있다. 가요성 토출 노즐은 내부면의 입구 오리피스와 외부면의 출구 오리피스 사이에서 연장되는 가요성 도관을 포함할 수 있다. 상기 장치는 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력을 증가시켜서 점성 매체의 하나 이상의 액적들을 가요성 도관 및 출구 오리피스를 통해 강제할 수 있다. 가요성 토출 노즐은 가요성 재료를 포함할 수 있다. 가요성 토출 노즐은 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력의 증가에 응답하여 가요성 도관의 단면적이 팽창하게 하도록 변형될 수 있다.

Description

가요성 토출 노즐을 갖는 토출 장치들
[0001] 본원에 설명된 예시적인 실시예들은 일반적으로 기판 상에 점성 매체의 액적들을 "토출(jetting)"하는 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 예시적인 실시예들은 토출 장치(jetting device)의 성능을 개선하는 것, 및 기판 상에 점성 매체의 액적들을 "토출"하도록 구성된 토출 장치에 관한 것이다.
[0002] 토출 장치들은 알려져 있으며, 주로 기판 상에 구성요소들을 장착하기 전에 점성 매체, 예를 들어 땜납 페이스트(solder paste) 또는 아교(glue)의 액적을 기판 상에 토출하는 데 사용되도록 의도되고, 이를 구현하도록 구성될 수 있다.
[0003] 토출 장치(본원에서 간단히 "장치"로도 지칭됨)는 토출 전에 비교적 작은 체적("양")의 점성 매체를 수용하도록 구성된 노즐 공간(본원에서 토출 챔버(jetting chamber)로도 지칭됨), 노즐 공간에 결합된(예를 들어, 그와 연통하는) 토출 노즐(본원에서 분출 노즐(eject nozzle)로도 지칭됨), 점성 매체를 노즐 공간으로부터 토출 노즐을 통해 액적들의 형태로 충격 및 토출하도록 구성된 충격 장치(impacting device), 및 매체를 노즐 공간 내로 공급하도록 구성된 피더(feeder)를 포함할 수 있다.
[0004] 일부 경우들에서, 장치의 양호하고 신뢰성있는 성능은 장기간 동안 높은 정밀도 및 높은 레벨의 재현성 유지뿐만 아니라, 상기의 두 가지 조치들의 구현에 있어서 상대적으로 중요한 요소일 수 있다. 일부 경우들에서, 그러한 요소들의 부존재는 워크피스들(예를 들어, 회로 보드들) 상의 퇴적물들의 의도치 않은 변동을 초래할 수 있으며, 이는 그러한 워크피스들에서 오류들이 존재하게 할 수 있다. 그러한 오류들은 그러한 워크피스들의 신뢰성을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 회로 보드인 워크피스 상의 퇴적물 크기, 퇴적물 배치, 퇴적물 형상 등 중 하나 이상의 의도치 않은 변동은 회로 보드를 브리징(bridging), 단락 등에 더 취약하게 만들 수 있다.
[0005] 일부 경우들에서, 액적 크기의 양호하고 신뢰성있는 제어는 상기의 두 가지 조치들의 구현에 있어서 상대적으로 중요한 요소일 수 있다. 일부 경우들에서, 그러한 제어의 부존재는 워크피스들(예를 들어, 회로 보드들) 상의 퇴적물들의 의도치 않은 변동을 초래할 수 있으며, 이는 그러한 워크피스들에서 오류들이 존재하게 할 수 있다. 그러한 오류들은 그러한 워크피스들의 신뢰성을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 회로 보드인 워크피스 상의 퇴적물 크기, 퇴적물 배치, 퇴적물 형상 등 중 하나 이상의 의도치 않은 변동은 회로 보드를 브리징, 단락 등에 더 취약하게 만들 수 있다.
[0006] 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 점성 매체의 하나 이상의 액적들을 토출하도록 구성된 장치는 점성 매체를 유지하도록 구성된 토출 챔버를 적어도 부분적으로 규정하는 내부면을 갖는 하우징, 및 가요성 토출 노즐을 포함할 수 있다. 가요성 토출 노즐은 토출 챔버에 적어도 부분적으로 노출된 내부면을 가질 수 있다. 가요성 토출 노즐은 가요성 토출 노즐의 내부면의 입구 오리피스와 가요성 토출 노즐의 외부면의 출구 오리피스 사이에서 연장되는 가요성 도관을 포함할 수 있다. 상기 장치는 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력을 증가시켜서 점성 매체의 하나 이상의 액적들을 가요성 토출 노즐의 가요성 도관 및 출구 오리피스를 통해 강제하도록 구성될 수 있다. 가요성 토출 노즐은 가요성 재료를 포함할 수 있으며, 그에 따라 가요성 토출 노즐은 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력의 증가에 응답하여 가요성 도관의 단면적이 팽창하게 하도록 변형되도록 구성된다.
[0007] 상기 장치는 토출 챔버를 적어도 부분적으로 규정하는 충격 단부면을 포함하는 충격 장치를 더 포함할 수 있다. 충격 장치는 토출 챔버의 체적을 감소시키기 위해 하우징의 하나 이상의 내부면들에 의해 규정된 공간의 적어도 일부를 통해 이동함으로써 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력을 증가시키도록 구성될 수 있다.
[0008] 충격 장치는 압전 액추에이터를 포함할 수 있다.
[0009] 가요성 토출 노즐은 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력의 가역적 변동에 응답하여 가요성 도관의 단면적이 가역적으로 팽창하게 하도록 가역적으로 변형되도록 구성될 수 있다.
[0010] 가요성 재료는 약 1.0 GPa 내지 약 3.0 GPa의 영률 값을 가질 수 있다.
[0011] 가요성 토출 노즐은 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력의 증가에 응답하여 가요성 도관의 단면적이 약 50% 내지 약 1000%만큼 팽창하게 하도록 변형되도록 구성될 수 있다. 가요성 토출 노즐은 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력의 증가에 응답하여 가요성 도관의 단면적이 약 400%만큼 팽창하게 하도록 변형되도록 구성될 수 있다.
[0012] 상기 장치는 내부면 및 외부면을 갖는 강성 토출 노즐을 더 포함할 수 있다. 강성 토출 노즐은 강성 토출 노즐의 내부면의 입구 오리피스와 강성 토출 노즐의 외부면의 출구 오리피스 사이에서 연장되는 강성 도관을 포함할 수 있다. 가요성 토출 노즐은 강성 토출 노즐에 결합될 수 있으며, 그에 따라 강성 토출 노즐은 가요성 토출 노즐을 제자리에 유지하도록 구성되고, 상기 장치는 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력을 증가시켜서 가요성 도관 및 강성 도관 모두를 통해 점성 매체의 하나 이상의 액적들을 강제하도록 구성된다.
[0013] 강성 토출 노즐 및 하우징은 단일의 균일한 부분일 수 있다.
[0014] 강성 토출 노즐은, 가요성 토출 노즐이 강성 토출 노즐에 의해 토출 챔버로부터 적어도 부분적으로 격리되도록, 적어도 부분적으로 가요성 토출 노즐과 토출 챔버 사이에 있을 수 있다.
[0015] 가요성 토출 노즐은 적어도 부분적으로 강성 토출 노즐과 토출 챔버 사이에 있을 수 있다.
[0016] 가요성 도관은 강성 도관을 통해 적어도 부분적으로 연장될 수 있다.
[0017] 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 장치의 토출 챔버로부터 장치의 가요성 토출 노즐을 통한 점성 매체의 하나 이상의 액적들의 토출을 제어하기 위한 방법이 제공될 수 있다. 상기 장치는 토출 챔버를 적어도 부분적으로 규정하는 내부면을 갖는 하우징을 포함할 수 있고, 가요성 토출 노즐은 토출 챔버에 적어도 부분적으로 노출된 내부면을 갖고, 가요성 토출 노즐은 가요성 토출 노즐의 내부면의 입구 오리피스와 가요성 토출 노즐의 외부면의 출구 오리피스 사이에서 연장되는 가요성 도관을 포함하고, 가요성 토출 노즐은 가요성 재료를 포함한다. 상기 방법은, 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력을 증가시켜 가요성 토출 노즐의 적어도 일부를 변형시켜서, 가요성 도관의 적어도 일부의 유동 단면적이 팽창하게 하는 단계, 및 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력을 감소시켜 가요성 토출 노즐의 일부를 이완시켜서, 가요성 도관의 일부의 유동 단면적이 수축하게 하는 단계를 포함할 수 있다.
[0018] 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력의 증가는 가요성 토출 노즐의 일부를 휴지 상태로부터 변형 상태로 변형시켜서, 가요성 도관의 일부의 유동 단면적이 제1 면적으로부터 제1 면적보다 큰 제2 면적으로 팽창하게 할 수 있다. 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력의 감소는 가요성 토출 노즐의 일부를 변형 상태로부터 휴지 상태로 이완시켜서, 가요성 도관의 일부의 유동 단면적이 제2 면적으로부터 제1 면적으로 수축하게 할 수 있다.
[0019] 제2 면적은 제1 면적보다 약 200% 내지 약 400% 더 클 수 있다.
[0020] 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력의 증가는 토출 챔버의 체적을 감소시키도록 충격 장치를 토출 장치 내에서 이동시키는 것에 기초할 수 있다. 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력의 감소는 토출 챔버의 체적을 증가시키도록 충격 장치를 토출 장치 내에서 이동시키는 것에 기초할 수 있다.
[0021] 충격 장치는 압전 액추에이터를 포함할 수 있다.
[0022] 가요성 토출 노즐은 강성 토출 노즐에 의해 토출 챔버로부터 적어도 부분적으로 격리될 수 있으며, 그에 따라 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력의 증가는 강성 토출 노즐에 의해 토출 챔버에 노출되는 가요성 토출 노즐의 제한된 부분이 변형되게 하는 반면, 강성 토출 노즐에 의해 토출 챔버에 대한 노출로부터 격리된 가요성 토출 노즐의 나머지 부분은 변형이 제한된다.
[0023] 가요성 토출 노즐은 적어도 부분적으로 토출 챔버와, 강성 도관을 포함하는 강성 토출 노즐 사이에 있을 수 있으며, 그에 따라 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력의 증가는 강성 도관과 정렬되는 가요성 토출 노즐의 제한된 부분이 변형되게 하는 반면, 강성 도관과 정렬되지 않은 가요성 토출 노즐의 나머지 부분은 강성 토출 노즐에 의해 변형이 제한된다.
[0024] 가요성 도관의 제한된 부분은 강성 도관을 통해 적어도 부분적으로 연장될 수 있다.
[0025] 일부 예시적인 실시예들이 도면들과 관련하여 설명될 것이다. 본원에 설명된 도면들은 단지 예시 목적들을 위한 것이며, 어떤 방식으로든 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
[0026] 도 1은 본원에 개시된 기술의 일부 예시적인 실시예들에 따른 토출 장치를 도시하는 사시도이다.
[0027] 도 2는 본원에 개시된 기술의 일부 예시적인 실시예들에 따른 토출 장치의 사시도이다.
[0028] 도 3은 본원에 개시된 기술의 일부 예시적인 실시예들에 따른 토출 장치를 도시하는 개략도이다.
[0029] 도 4는 본원에 개시된 기술의 일부 예시적인 실시예들에 따른 토출 장치의 일부의 단면도이다.
[0030] 도 5a, 도 5b 및 도 5c는 본원에 개시된 기술의 일부 예시적인 실시예들에 따른, 토출 작동 동안의 상이한 구성에서 도 4에 도시된 토출 장치의 영역 A의 확대 단면도들이다.
[0031] 도 6a, 도 6b 및 도 6c는 본원에 개시된 기술의 일부 예시적인 실시예들에 따른, 토출 작동 동안의 상이한 구성에서 도 4에 도시된 토출 장치의 영역 A의 확대 단면도들이다.
[0032] 도 7a, 도 7b 및 도 7c는 본원에 개시된 기술의 일부 예시적인 실시예들에 따른, 토출 작동 동안의 상이한 구성에서 도 4에 도시된 토출 장치의 영역 A의 확대 단면도들이다.
[0033] 도 8a는 단면도 선들 VIIIA-VIIIA'를 따른 도 5a, 도 6a 및 도 7a의 토출 장치의 확대 단면도이다.
[0034] 도 8b는 단면도 선들 VIIIB-VIIIB'를 따른 도 5b, 도 6b 및 도 7b의 토출 장치의 확대 단면도이다.
[0035] 도 8c는 단면도 선들 VIIIC-VIIIC'를 따른 도 5c, 도 6c 및 도 7c의 토출 장치의 확대 단면도이다.
[0036] 도 9는 본원에 개시된 기술의 일부 예시적인 실시예들에 따른, 토출 작동 동안 토출 챔버의 내부 압력 및 토출 장치의 충격 장치에 인가된 전압의 변동을 도시하는 타이밍 차트이다.
[0037] 도 10은 본원에 개시된 기술의 일부 예시적인 실시예들에 따른, 하나 이상의 액적들을 토출하도록 토출 장치를 작동시키는 방법을 도시하는 흐름도이다.
[0038] 도 11은 본원에 개시된 기술의 일부 예시적인 실시예들에 따른, 제어 장치를 포함하는 토출 장치를 도시하는 개략도이다.
[0039] 도 12는 본원에 개시된 기술의 일부 예시적인 실시예들에 따른 토출 장치의 일부의 단면도이다.
[0040] 이제, 예시적인 실시예들은 일부 예시적인 실시예들이 도시된 첨부 도면들을 참조하여 보다 충분하게 설명될 것이다. 도면들에서, 층들 및 영역들의 두께들은 명확화를 위해 과장되어 있다. 도면들에서 유사한 참조 번호들은 유사한 요소들을 나타낸다.
[0041] 상세한 예시적 실시예들이 본원에 개시되어 있다. 그러나, 본원에 개시된 특정 구조적 및 기능적 세부사항들은 예시적인 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 나타낸 것일 뿐이다. 예시적인 실시예들은 많은 대안적인 형태들로 구현될 수 있으며, 본원에 제시된 예시적인 실시예들에만 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
[0042] 예시적인 실시예들을 개시된 특정 실시예들에 제한하려는 의도는 없으며, 도리어 예시적인 실시예들은 적절한 범위 내에 속하는 모든 변형예들, 균등물들 및 대안예들을 포괄하고자 한다는 것이 이해되어야 한다. 도면들의 설명 전체에 걸쳐 유사한 번호들은 유사한 요소들을 지칭한다.
[0043] 본원에 개시된 기술의 예시적인 실시예들은 본 개시가 철저하고 그 범위를 당업자에게 충분히 전달하도록 제공된다. 본원에 개시된 기술의 구현예들에 대한 철저한 이해를 제공하기 위해, 특정 구성요소들, 장치들 및 방법들의 예들과 같은 수많은 특정 세부사항들이 제시되어 있다. 특정 세부사항들이 이용될 필요가 없고, 본원에 개시된 기술의 예시적인 실시예들이 많은 상이한 형태들로 구현될 수 있으며, 어느 것도 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 본원에 개시된 기술의 일부 예시적인 실시예들에서, 잘 알려진 프로세스들, 잘 알려진 장치 구조들, 및 잘 알려진 기술들은 상세하게 설명되지 않는다.
[0044] 본원에 사용된 전문 용어는 단지 본원에 개시된 기술의 특정 예시적인 실시예들을 설명하기 위한 것이고, 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 본원에 사용된 바와 같이, 단수 형태들은, 문맥상 명확하게 달리 나타내지 않는 한, 복수 형태들도 포함하는 것으로 의도될 수 있다. 용어들 "포함하다", "포함하는", "구비하다", "구비하는", "갖다" 및 "갖는"은 포괄적인 것이며, 따라서 언급된 특징들, 정수들, 단계들, 작동들, 요소들 및/또는 구성요소들의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 작동들, 요소들, 구성요소들 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본원에 설명된 방법 단계들, 프로세스들 및 작동들은, 수행 순서로서 구체적으로 식별되지 않는 한, 논의되거나 도시된 특정 순서로의 수행을 반드시 필요로 하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 추가적 또는 대안적인 단계들이 이용될 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다.
[0045] 요소 또는 층이 다른 요소 또는 층 "상에" 있거나, 다른 요소 또는 층 에 "맞물리거나", "연결되거나", 또는 "결합되는" 것으로 지칭되는 경우, 요소 또는 층은 다른 요소 또는 층 바로 위에 있거나 다른 요소 또는 층에 직접 맞물리거나, 연결되거나 결합될 수 있거나, 또는 개재 요소들 또는 층들이 존재할 수 있다. 대조적으로, 요소가 다른 요소 또는 층 "바로 위에" 있거나, 다른 요소 또는 층에 "직접 맞물리거나", "직접 연결되거나", 또는 "직접 결합되는" 것으로 지칭되는 경우, 개재 요소들 또는 층들이 존재하지 않을 수 있다. 요소들 사이의 관계를 설명하는 데 사용되는 다른 단어들(예를 들어, "사이에" 대 "직접 사이에", "인접한" 대 "직접 인접한" 등)은 유사한 방식으로 해석되어야 한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 연관된 나열 항목들 중 하나 이상의 임의의 모든 조합들을 포함한다.
[0046] 용어들 제1, 제2, 제3 등이 다양한 요소들, 구성요소들, 영역들, 층들 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 본원에서 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 구성요소들, 영역들, 층들 및/또는 섹션들은 이러한 용어들에 의해 제한되어서는 안 된다. 이러한 용어들은 하나의 요소, 구성요소, 영역, 층 및/또는 섹션을 다른 영역, 층 및/또는 섹션과 구별하는 데에만 사용될 수 있다. 본원에 사용되는 경우에 "제1", "제2" 및 다른 수치 용어들과 같은 용어들은, 문맥에 의해 명확하게 나타내지 않는 한, 시퀀스 또는 순서를 의미하지 않는다. 따라서, 하기에서 논의되는 제1 요소, 구성요소, 영역, 층 또는 섹션은 본원에 개시된 기술의 예시적인 실시예들의 교시들로부터 벗어남이 없이 제2 요소, 구성요소, 영역, 층 또는 섹션으로 지칭될 수 있다.
[0047] "내부", "외부", "하측", "아래", "하부", "위", "상부" 등과 같은 공간적인 상대 용어들은 도면들에 도시된 바와 같이 다른 요소(들) 또는 특징부(들)에 대한 하나의 요소 또는 특징부의 관계를 설명하기 위해 설명의 용이화를 위해 본원에 사용될 수 있다. 공간적인 상대 용어들은 도면들에 도시된 배향에 부가하여 사용 또는 작동 시의 장치의 상이한 배향들을 포함하도록 의도될 수 있다. 예를 들어, 도면들 내의 장치가 뒤집힌 경우, 다른 요소들 또는 특징부들 "아래" 또는 "밑"으로 설명된 요소들은 다른 요소들 또는 특징부들 "위"로 배향될 것이다. 따라서, 예시적인 용어 "아래"는 위 및 아래의 배향을 모두 포함할 수 있다. 장치는 다른 방식으로 배향될 수 있고(90 도 또는 다른 배향들로 회전됨), 본원에 사용된 공간적인 상대 설명자들은 그에 준해서 해석된다.
[0048] 단어들 "약" 및 "실질적으로"가 수치 값과 관련하여 본 명세서에서 사용되는 경우, 달리 명시적으로 규정되지 않는 한, 관련 수치 값은 언급된 수치 값 주위의 ±10%의 공차를 포함하는 것으로 의도된다.
[0049] 본 출원의 맥락에서, 용어 "점성 매체"는 전형적으로 약 1 Pa·s 이상의 점도(예를 들어, 동적 점도)를 갖는 고점성 매체(예를 들어, 기판 상에 구성요소들을 체결하는 데 사용되는 땜납 페이스트(solder paste), 땜납 플럭스(solder flux), 접착제, 전도성 접착제, 또는 임의의 다른 종류의 유체 매체, 전도성 잉크, 저항성 페이스트, 나노-셀룰로오스 현탁액들(nano-cellulose suspensions), 식료품들, 에멀젼들(emulsions), 용융 플라스틱들, 생물학적 잉크들 등, 모두 전형적으로 약 1 Pa·s 이상의 점도를 가짐)로서 이해되어야 한다는 것에 주목한다. 용어 "토출된 액적", "액적" 또는 "샷(shot)"은 토출 노즐을 통해 강제되고 충격 장치의 충격에 응답하여 기판을 향해 이동하는 일정 체적의 점성 매체로서 이해되어야 한다.
[0050] 본 출원의 맥락에서, 용어 "토출"은, "유체 웨팅(fluid wetting)"과 같은 접촉식 분배 프로세스와 비교하여, 유체 제트(fluid jet)를 이용하여 점성 매체의 액적들을 형성하고 토출 노즐로부터 기판 상에 분사하는 비접촉식 퇴적 프로세스로서 해석되어야 한다는 점에 주목해야 한다. 접촉식 분배에서 중력 및 표면에 대한 접착력을 조합하여 바늘이 표면 상에 점성 매체를 분배하는 데 사용되는 디스펜서(dispenser) 및 분배 프로세스와 대조적으로, 점성 매체를 토출하거나 분사하기 위한 이젝터(ejector) 또는 토출 헤드 조립체는 예를 들어 압전 액추에이터(piezoelectric actuator) 및 플런저(plunger)를 포함하는 충격 장치와 같은 충격 장치를 포함하는 기기(apparatus)로서 이해되어야 하며, 충격 장치는 충격 장치의 급속 이동(예를 들어, 플런저의 급속 이동)(예를 들어, 제어된 기계적 급속 이동)에 의해 약 1 마이크로초 초과, 그러나 약 50 마이크로초 미만인 기간에 걸쳐 토출 챔버 내의 압력을 급속하게 상승시켜서, 이에 의해 점성 매체의 액적들을 토출 노즐을 통해 강제하는 챔버에서의 유체 변형을 제공하기 위한 것이다. 일 구현예에서, 분출 제어 유닛은 압전 액추에이터에 간헐적으로 구동 전압을 인가하고, 이에 의해 압전 액추에이터의 간헐적인 신장, 및 이젝터 또는 토출 헤드 조립체 헤드의 조립체 하우징에 대한 플런저의 왕복 이동을 유발한다.
[0051] 점성 매체의 "토출"은, 적어도 하나의 분사 노즐이 점성 매체가 퇴적될 워크피스 상의 각 위치에서 멈추지 않고 움직이는 동안에 표면 상에의 점성 매체의 액적들의 토출이 수행되는, 점성 매체의 액적들을 분출하거나 분사하는 프로세스로서 해석되어야 한다. 점성 매체의 토출은, 노즐을 통한 액적의 분출이 전형적으로 약 1 마이크로초 초과 및 약 50 마이크로초 미만인 기간에 걸쳐 토출 챔버에 급속 압력 임펄스(rapid pressure impulse)를 생성하는 충격 장치에 의해 제어되는, 점성 매체의 액적들을 분출하거나 분사하는 프로세스로서 해석되어야 한다. 비교적 고점성 유체들(약 1 Pa·s 이상의 점도를 가짐)의 개별 액적들 또는 샷들을 토출 노즐을 통해 챔버 밖으로 강제하기 위해 충격 장치가 토출 챔버에 압력 임펄스를 생성할 정도로 충분히 급속하게 이동하는 경우, 중력 또는 반대 방향으로의 바늘의 이동이 아닌 샷 자체의 임펄스에 의해 브레이크오프(break-off)가 유발된다. 워크피스 상에 토출될 각 개별 액적의 체적은 약 100 pL 내지 약 30 nL일 수 있다. 각 개별 액적에 대한 도트(dot) 직경은 약 0.1 ㎜ 내지 약 1.0 ㎜일 수 있다. 토출 속도, 즉 각 개별 액적의 속도는 약 5 m/s 내지 약 50 m/s일 수 있다. 토출 메커니즘의 속도, 예를 들어 토출 노즐에 충격을 가하기 위한 충격 메커니즘의 속도는 약 5 m/s 내지 약 10 m/s만큼 높을 수 있지만, 전형적으로 토출 속도, 예를 들어 약 1 m/s 내지 약 10 m/s보다 작으며, 노즐을 통한 운동량의 전달에 따라 달라진다.
[0052] 본 개시 및 청구범위에서 용어 "토출" 및 "토출 헤드 조립체"는, 예를 들어 중력 또는 모세관력들에 의해 유체 필라멘트(fluid filament)의 브레이크오프가 구동되는 적하(dripping)와 유사한 보다 느린 자연적 브레이크오프와 대조적으로 유체 요소의 운동에 의해 유도된 유체 필라멘트(예를 들어, 점성 매체)의 브레이크오프를 지칭한다.
[0053] 이젝터 기반 비접촉식 토출 기술과 같은 "토출 헤드 조립체"를 사용하여 점성 매체의 액적들의 "토출"을 중력 또는 모세관력들에 의해 구동되는 보다 느린 자연적 적하 브레이크오프와 구별하기 위해, 하기에서는 상이한 물리적 메커니즘들에 의해 구동되는 상이한 경우들 및 유체들에서 필라멘트 브레이크오프에 대한 적하-토출 전이 임계치를 설명하는 무차원 수치들이 도입된다.
[0054] 탄성 유체들의 경우, 용어들 "토출" 및 "토출 헤드 조립체"는 바이젠베르크 수(Weissenberg number) Wi = λUjet/R을 참조하여 액적들을 토출하는 정의를 나타내고, 여기서 λ는 유체의 지배적 이완 시간(dominant relaxation time)이고, Ujet는 유체의 속도이고, R은 제트의 반경이며, 이것이 사용될 수 있고, 적하-토출 임계치는 약 20 < With < 40이다.
[0055] 브레이크오프가 점성 담화(viscous thinning)에 의해 제어되는 유체들의 경우, 용어들 "토출" 및 "토출 헤드 조립체"는 Ca = η0Ujet/γ에 의해 설명되는 모세관 수(Capillary number)를 참조하여 액적들을 토출하는 정의를 나타내고, 여기서 η0은 항복 점도이고 γ는 표면 장력이며, 이것은 Cath ≒ 10의 적하-토출 임계치를 도입하는 데 사용될 수 있다.
[0056] 브레이크오프가 관성 역학에 의해 지배되는 유체들의 경우, 용어들 "토출" 및 "토출 헤드 조립체"는 ρU2jetR/γ로 표현되는 웨버 수(Weber number)를 참조하여 액적들을 토출하는 정의를 나타내고, 여기서 ρ는 유체 밀도이며, 이것은 Weth ≒ 1의 토출-적하 임계치를 도입하는 데 사용될 수 있다.
[0057] 움직이는 동안에 워크피스 상의 특정 포지션에서 소정 거리로부터 점성 매체의 보다 정밀하고 정확한 체적을 분출하는 능력은 점성 토출의 특징들이다. 이러한 특성들은 워크피스에서의 상당한 높이 변동(h = 약 0.4 내지 약 4 ㎜)을 보상하면서 비교적 고점성 유체들(예를 들어, 1 Pa·s 초과)의 적용을 허용한다. 체적들은 점도들(약 1 Pa·s 이상의 점도들)과 마찬가지로 잉크젯 기술(약 100 pL 내지 약 30 nL)에 비해 상대적으로 크다.
[0058] 전형적으로, 토출 장치는 소프트웨어로 제어된다. 소프트웨어는 특정 기판에 점성 매체를 도포하는 방법에 대한 명령들 또는 소정(또는 대안적으로 원하거나 사전결정된) 토출 스케줄 또는 토출 프로세스에 따른 명령들을 필요로 한다. 이러한 명령들은 "토출 프로그램"으로 불린다. 따라서, 토출 프로그램은 기판 상에 점성 매체의 액적들을 토출하는 프로세스를 지원하며, 이 프로세스는 "토출 작동"으로도 지칭될 수 있다. 토출 프로그램은 토출 작동 이전에 오프라인으로 수행되는 사전 처리 단계에 의해 생성될 수 있다.
[0059] 본원에서 논의되는 바와 같이, "점성 매체"는 기판 상에 구성요소들을 체결하는 데 사용되는 땜납 페이스트, 플럭스, 접착제, 전도성 접착제, 또는 임의의 다른 종류("유형")의 매체, 전도성 잉크, 저항성 페이스트 등일 수 있다. 그러나, 본원에 개시된 기술의 예시적인 실시예들은 이러한 예들에만 제한되어서는 안 된다.
[0060] "기판"은 "워크피스"일 수 있다. 워크피스는 전자 구성요소들의 임의의 캐리어(carrier)를 포함하여, 임의의 캐리어일 수 있다. 워크피스는 유리 피스, 실리콘 피스, 하나 이상의 유기 재료 기반 기판들의 피스, 인쇄 회로 보드, 플라스틱 종이의 피스, 이들의 임의의 조합, 또는 임의의 다른 유형의 캐리어 재료를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 워크피스는 기판(예를 들어, 인쇄 회로 보드(PCB) 및/또는 가요성 PCB), 또는 볼 그리드 어레이들(ball grid arrays; BGA), 칩 스케일 패키지들(chip scale packages; CSP), 쿼드 플랫 패키지들(quad flat packages; QFP), 웨이퍼들, 플립칩들(flip-chips)을 위한 보드 등일 수 있다.
[0061] 또한, 용어 "토출"은, "유체 웨팅"과 같은 접촉식 분배 프로세스와 비교하여, 유체 제트를 이용하여 점성 매체의 하나 이상의 액적들을 형성하고 토출 노즐로부터 기판 상에 분사하는 비접촉식 분배 프로세스로서 해석되어야 한다는 점에 주목해야 한다. 또한, 본원에 설명된 바와 같은 용어 "토출", 및 임의의 "토출 작동"은 기판 상에 하나 이상의 퇴적물들을 증분적으로 형성하기 위한 하나 이상의 액적들의 증분식 토출을 포함할 수 있다는 점에 주목해야 한다. 그러나, 본원에 설명된 바와 같은 용어 "토출", 및 임의의 "토출 작동"은 기판 상에 하나 이상의 퇴적물들을 증분적으로 형성하기 위한 하나 이상의 액적들의 증분적 토출에 제한되지 않는다는 것이 또한 이해될 것이다. 예를 들어, 본원에 설명된 바와 같은 용어 "토출", 및 임의의 "토출 작동"은, 용어가 잘 알려진 바와 같이, 예를 들어 다수의 퇴적물들이 동시에 또는 실질적으로 동시에(예를 들어, 제조 공차들 및/또는 재료 공차들 내에서 동시에) 기판 상에 형성되도록 점성 매체가 기판으로 이송되는 "스크린 인쇄(screen printing)" 작동을 포함할 수 있다.
[0062] 용어 "퇴적물"은 하나 이상의 토출된 액적들의 결과로서 워크피스 상의 일정 포지션에 도포되는 연결된 양의 점성 매체를 지칭할 수 있다.
[0063] 일부 예시적인 실시예들의 경우, 땜납 페이스트는 약 40 체적% 내지 약 60 체적%의 땜납 볼들을 포함할 수 있고, 나머지 체적은 땜납 플럭스일 수 있다.
[0064] 일부 예시적인 실시예들에서, 평균 크기의 땜납 볼들의 체적%는 땜납 페이스트 내의 고체상 재료의 전체 체적의 약 5% 내지 약 40% 범위일 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 땜납 볼들의 제1 부분의 평균 직경은 약 2 내지 약 5 미크론의 범위 내에 있을 수 있는 반면, 땜납 볼들의 제2 부분의 평균 직경은 약 10 내지 약 30 미크론일 수 있다.
[0065] 용어 "퇴적물 크기"는 퇴적물이 덮는 기판과 같은 워크피스 상의 면적을 지칭한다. 액적 체적의 증가는 일반적으로 퇴적물 높이와, 퇴적물 크기의 증가를 초래한다.
[0066] 일부 예시적인 실시예들에서, 토출 장치는 점성 매체의 공급부와 연통하는 토출 챔버, 및 토출 챔버와 연통하는 노즐("토출 노즐")을 포함할 수 있다. 토출 챔버는 토출 장치의 하우징의 하나 이상의 내부면들 및 토출 노즐의 하나 이상의 표면들에 의해 적어도 부분적으로 규정될 수 있다. 충격 단부면을 포함하는 충격 장치의 하나 이상의 표면들은 토출 챔버를 적어도 부분적으로 규정하는 것으로 이해될 수 있다. 액적의 토출 이전에, 토출 챔버에는 점성 매체의 공급부로부터 점성 매체가 공급될 수 있다. 그러면, (예를 들어, 하우징의 일부를 통한 충격 장치의 이동에 기초하여) 토출 챔버의 체적이 급속하게 감소되어, 잘 규정된 체적 및/또는 질량("양")의 점성 매체가 토출 노즐의 오리피스(orifice) 또는 배출구 구멍("출구 오리피스")으로부터 기판 상으로 고속으로 강제되게 하여, 그에 따라 기판 상에 점성 매체의 퇴적물 또는 도트를 형성할 수 있다. 토출된 양(예를 들어, 출구 오리피스를 통해 그리고 따라서 토출 장치 밖으로 강제되는 점성 매체의 양)은 이하에서 액적 또는 제트로 지칭된다.
[0067] 일부 예시적인 실시예들에서, 토출 노즐은 토출 챔버에 적어도 부분적으로 노출된 내부면을 갖는 가요성 토출 노즐이며, 가요성 토출 노즐은 내부면의 입구 오리피스와 가요성 토출 노즐의 외부면의 출구 오리피스 사이에서 연장되는 가요성 도관을 포함한다. 가요성 토출 노즐은 하나 이상의 강성 재료들의 영률보다 훨씬 더 작은 영률(예를 들어, 약 10% 이하)을 갖는 것에 기초하여 하우징을 포함하는 보다 강성의 재료와 구별될 수 있는 가요성 재료를 포함할 수 있다(예를 들어, 부분적으로 또는 완전히 포함함). 그러한 가요성 재료를 포함하는 결과로서, 가요성 토출 노즐은 가요성 도관의 최소 유동 단면적일 수 있는 가요성 도관의 유동 단면적이 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력 증가에 응답하여 팽창("확장")되게 하고 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력 감소에 응답하여 수축("축소")되게 하기 위해 변형되도록 구성될 수 있다(예를 들어, 적어도 부분적으로 압축됨). 일부 예시적인 실시예들에서, 가요성 재료는 강성 재료와 동일한 재료일 수 있고, 가요성 토출 노즐은 강성 재료와 동일한 재료의 얇은 층을 포함할 수 있으며, 가요성 토출 노즐의 재료의 두께는 하우징을 포함하는 재료의 두께보다 실질적으로 작으며(예를 들어, 하우징 재료의 약 0.1% 두께 내지 하우징 재료의 약 10% 두께), 그에 따라 가요성 토출 노즐은 가요성 토출 노즐의 재료의 상대적으로 작은 두께에 기초하여 변형되도록 구성된다.
[0068] 그러한 가요성 토출 노즐은, 비변형 상태(예를 들어, "휴지 상태")에서, 강성 재료들(예를 들어, 강철)로 전체적으로 구성된 토출 노즐들의 유동 단면적보다 작은 유동 단면적을 갖는 가요성 도관을 갖도록 구성될 수 있다. 가요성 토출 노즐은 유동 단면적을 증가(예를 들어, 팽창)시키도록 증가된 토출 챔버 내부 압력 하에서 변형되어, 가요성 도관을 통한 점성 매체 유동 및 그에 따라 액적 형성을 가능하게 할 수 있다. 가요성 토출 노즐은 유동 단면적을 감소(예를 들어, 수축)시키도록 감소된 토출 챔버 내부 압력 하에서 이완될 수 있으며, 이는 가요성 도관에 진입하는 유체의 양을 제한하고 따라서 필라멘트 형성 길이를 감소시켜서, 이에 의해 토출 장치 내의 나머지 점성 매체로부터 액적 브레이크오프를 유발하는 핀칭 메커니즘(pinching mechanism)을 제공할 수 있다.
[0069] 그러한 액적 형성 및 브레이크오프는 토출 챔버 내의 내부 압력 변동에 응답하여 가요성 도관 유동 단면적의 팽창 및 수축에 의해 적어도 부분적으로 기계적으로 제어되기 때문에, 액적 브레이크오프는 보다 더 제어 가능하고, 그에 따라 토출 장치에 의해 토출되는 액적들은 체적, 형상 및/또는 속도가 보다 일관적일 수 있다. 또한, 보다 뚜렷하고 일관적인 액적 브레이크오프 지점을 강제하도록, 가요성 도관의 유동 단면적을 수축시키기 위해 가요성 토출 노즐의 이완으로 인한 액적 브레이크오프를 적어도 부분적으로 유발하는 것에 기초하여, 가요성 토출 노즐은 액적 토출 작동들 동안에 위성 액적 형성의 감소 또는 방지를 가능하게 할 수 있다. 이상의 결과로서, 토출 장치에 의해 형성되는 워크피스의 신뢰성 및 품질이 향상될 수 있다.
[0070] 일부 예시적인 실시예들에서, 가요성 토출 노즐의 가변 유동 단면적은 가요성 토출 노즐이 가변 유체역학적 저항을 가질 수 있게 할 수 있다. 예를 들어, 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력 증가에 응답하여, 가요성 토출 노즐은, 변형의 결과로서 가요성 도관의 유동 단면적(예를 들어, 최소 유동 단면적)이 증가되는 것에 기초하여, 토출 노즐의 유체역학적 저항을 감소시키도록 변형될 수 있으며, 그에 따라 액적을 형성하기 위해 가요성 도관을 통한 점성 매체 유동이 가능해질 수 있다. 다른 예에서, 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력 감소에 응답하여, 가요성 토출 노즐은, 이완의 결과로서 가요성 도관의 유동 단면적(예를 들어, 최소 유동 단면적)이 감소되는 것에 기초하여, 토출 노즐의 유체역학적 저항을 증가시키도록 변형 상태로부터 이완될 수 있으며, 그에 따라 가요성 도관을 통한 점성 매체 유동이 제한되고, 이에 의해 보다 제어 가능하고 일관적인 액적 브레이크오프를 유발할 수 있다.
[0071] 일부 예시적인 실시예들에서, 가요성 토출 노즐은 토출 챔버 내부 압력 변동에 응답하여 조정 가능하게 변형 가능한 것에 기초하여 개선된 응집체(agglomerate) 이송 능력을 제공하도록 구성될 수 있다. 토출 장치의 토출 챔버에 유지되는 점성 매체는 응집체들 및/또는 다양한 대형 입자들을 포함할 수 있으며, 여기서 응집체들은 접착력들을 통해 함께 유지되지만 적당한 힘의 인가를 통해 분리될 수 있는 점성 매체 내의 입자들의 집합체들을 포함할 수 있고, 대형 입자들은 특정 재료의 개별 몸체들을 포함할 수 있다. 변형 가능한 것에 기초하여, 가요성 토출 노즐은 토출 작동들 동안에 가요성 도관을 통한 응집체들 및/또는 대형 입자들의 이송을 가능하게 하도록 구성될 수 있으며, 이에 의해 상기 응집체들 및/또는 대형 입자들에 의한 막힘에 대한 토출 장치의 취약성을 감소시키고 이에 의해 토출 장치의 신뢰성 및 성능을 향상시킨다.
[0072] 도 1은 본원에 개시된 기술의 일부 예시적인 실시예들에 따른 토출 장치(1)를 도시하는 사시도이다.
[0073] 토출 장치(1)는 하나 이상의 퇴적물들을 내부에 갖는 보드(2)를 생성("확립", "형성", "제공" 등)하기 위해 점성 매체의 하나 이상의 액적들을 기판(예를 들어, "워크피스"일 수 있는 보드(2)) 상에 분배("토출")하도록 구성될 수 있다. 토출 장치(1)에 의해 수행되는 상기 "분배" 프로세스는 "토출"로 지칭될 수 있다.
[0074] 설명의 용이화를 위해, 이하에서 점성 매체는 상기에서 규정된 대안예들 중 하나인 땜납 페이스트로 지칭될 수 있다. 동일한 이유로, 기판은 본원에서 전기 회로 보드로 지칭될 수 있고, 가스는 본원에서 공기로 지칭될 수 있다.
[0075] 도 1에 도시된 예시적인 실시예들을 포함하여, 일부 예시적인 실시예들에서, 토출 장치(1)는 X-비임(X-beam)(3) 및 X-왜건(X-wagon)(4)을 포함한다. X-왜건(4)은 X-레일(X-rail)(16)을 통해 X-비임(3)에 연결될 수 있고, X-레일(16)을 따라 왕복 이동 가능할 수 있다(예를 들어, 왕복 이동되도록 구성됨). X-비임(3)은 Y-레일(17)에 왕복 이동 가능하게 연결될 수 있고, 이에 의해 X-비임(3)은 X-레일(16)에 수직으로 이동 가능하다(예를 들어, 이동되도록 구성됨). Y-레일(17)은 토출 장치(1)에 견고하게 장착될 수 있다. 일반적으로, 전술한 이동 가능한 요소들은 토출 장치(1)에 포함될 수 있는 하나 이상의 선형 모터들(도시되지 않음)의 작동에 기초하여 이동되도록 구성될 수 있다.
[0076] 도 1에 도시된 예시적인 실시예들을 포함하여, 일부 예시적인 실시예들에서, 토출 장치(1)는 토출 장치(1)를 통해 보드(2)를 운반하도록 구성된 컨베이어(conveyor)(18), 및 토출이 일어날 때 보드(2)를 로킹하기 위한 로킹 장치(locking device)(19)를 포함한다.
[0077] 도킹 장치(docking device)(8)(도 1에서는 보이지 않고, 도 2에 도시되어 있음)는 도킹 장치(8)에서 토출 헤드 조립체(5)의 해제 가능한 장착을 가능하게 하도록 X-왜건(4)에 연결될 수 있다. 토출 헤드 조립체(5)는 보드(2) 상에 충돌하여 퇴적물들을 형성하는 땜납 페이스트의 액적들을 분배, 즉 토출하도록 배열될 수 있다. 토출 장치(1)는 또한 비전 장치(vision device)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 예시적인 실시예들을 포함하여, 일부 예시적인 실시예들에서, 비전 장치는 카메라(7)이다. 카메라(7)는 토출 장치(1)의 제어 장치(도 1에는 도시되지 않음)에 의해 보드(2)의 포지션 및/또는 회전을 결정하고 그리고/또는 보드(2) 상의 퇴적물들을 관찰함으로써 분배 프로세스의 결과를 확인하는 데 사용될 수 있다.
[0078] 도 1에 도시된 예시적인 실시예들을 포함하여, 일부 예시적인 실시예들에서, 토출 장치(1)는 유동 발생기(6)를 포함한다. 도 1에 도시된 예시적인 실시예들을 포함하여, 일부 예시적인 실시예들에서, 유동 발생기(6)는 압축 공기의 공급원(예를 들어, 압축 공기 탱크, 압축기 등)이다. 유동 발생기(6)는 상보적인 공기 도관 접속부에 연결 가능할 수 있는 공기 도관 접속부를 통해 도킹 장치(8)와 연통할 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 공기 도관 접속부는 도 2에 도시된 바와 같이 도킹 장치(8)의 입구 니플들(inlet nipples)(9)을 포함할 수 있다.
[0079] 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 토출 장치(1)는 토출 장치(1)를 실행하는 소프트웨어를 실행하도록 구성된 제어 장치(도 1에는 명시적으로 도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 그러한 제어 장치는 명령 프로그램을 저장하는 메모리, 및 "토출" 작동을 수행하도록 토출 장치(1)의 하나 이상의 부분들을 작동 및/또는 제어하기 위해 명령 프로그램을 실행하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다.
[0080] 일부 예시적인 실시예들에서, 토출 장치(1)는 하기와 같이 작동하도록 구성될 수 있다. 보드(2)는 컨베이어(18)를 통해 토출 장치(1) 내로 공급될 수 있고, 컨베이어(18) 상에는 보드(2)가 배치될 수 있다. 보드(2)가 X-왜건(4) 아래의 특정 포지션에 있는 경우 그리고/또는 있을 때, 보드(2)는 로킹 장치(19)의 도움으로 고정될 수 있다. 카메라(7)에 의해, 기준 마커들(fiducial markers)이 위치될 수 있고, 이 마커들은 보드(2)의 표면 상에 사전배열되고, 보드(2)의 정확한 포지션을 결정하는 데 사용된다. 다음에, 특정(또는 대안적으로 사전결정된, 사전-프로그래밍된 등) 패턴에 따라 보드(2) 위로 X-왜건을 이동시키고 사전결정된 위치들에서 토출 헤드 조립체(5)를 작동시킴으로써, 땜납 페이스트가 원하는 위치들에서 보드(2) 상에 도포된다. 그러한 작동은 토출 장치(1)의 하나 이상의 부분들을 제어하는 제어 장치에 의해 적어도 부분적으로 구현될 수 있다(예를 들어, 카메라(7)에 의해 캡처된 이미지들을 처리하여 기준 마커들의 위치를 정하는 것, X-왜건이 특정 패턴에 따라 보드(2) 위로 이동되게 하도록 모터를 제어하는 것, 토출 헤드 조립체(5)를 작동시키는 것 등).
[0081] 일부 예시적인 실시예들에 따른 토출 장치(1)는 도 1에 도시된 요소들의 상이한 조합들을 포함할 수 있고, 도 1에 도시된 토출 헤드 조립체(5) 외에는 일부 또는 모든 요소들을 생략할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 일부 예시적인 실시예들에서, 토출 장치(1)는 토출 헤드 조립체(5)로 제한될 수 있다. 도 1에 도시된 토출 장치는 본원에 설명된 바와 같은 가요성 토출 노즐(502)을 포함할 수 있고, 따라서 하나 이상의 액적들을 토출하도록 구성될 수 있으며, 토출 장치(1)의 가요성 토출 노즐(502)은, 본원에 설명된 바와 같이, 토출 장치(1)의 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력 증가에 응답하여 가요성 토출 노즐(502)의 가요성 도관(504)의 일부의 유동 단면적을 변경하도록 변형될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
[0082] 도 2는 본원에 개시된 기술의 일부 예시적인 실시예들에 따른 토출 헤드 조립체(5) 및 도킹 장치(8)를 포함하는 토출 장치(1)를 도시하는 개략도이다. 도 3은 본원에 개시된 기술의 일부 예시적인 실시예들에 따른 토출 헤드 조립체(5)를 도시하는 개략도이다. 도킹 장치(8) 및 토출 헤드 조립체(5)는 도 1에 도시된 토출 장치(1)를 포함하여, 토출 장치(1)의 하나 이상의 예시적인 실시예들에 포함될 수 있다.
[0083] 도 2 및 도 3을 참조하면, 토출 헤드 조립체(5)는 토출 헤드 조립체(5)를 도킹 장치(8)의 조립체 지지부(10)에 연결하도록 구성된 조립체 홀더(assembly holder)(11)를 포함할 수 있다. 토출 헤드 조립체(5)는 조립체 하우징(15)을 포함할 수 있다. 토출 헤드 조립체(5)는 점성 매체의 공급을 제공하도록 구성된 공급 용기(12)를 포함할 수 있다.
[0084] 토출 헤드 조립체(5)는 도킹 장치(8)의 출구들(41)을 갖는 상보적인 공압 접속부와 기밀하게 결합하여 접속하도록 위치결정된 입구들(42)을 갖는 공압 접속부를 통해 유동 발생기(6)에 연결되도록 구성될 수 있다. 출구들(41)은 도킹 장치(8)의 내부 도관들을 통해, 유동 발생기(6)에 결합될 수 있는 입구 니플들(9)에 연결된다.
[0085] 토출 헤드 조립체(5)는, 상이한 유형들/종류들의 땜납 페이스트들을 분사하고; 그리고/또는 상이한 샷 크기들/범위들(예를 들어, 중첩 또는 비중첩 범위)을 갖는 액적들을 분사하고; 그리고/또는 다양한 유형들의 점성 매체들(땜납 페이스트, 아교 등)의 액적들을 분사하도록 구성될 수 있다. 추가적으로, 토출 헤드 조립체(5)는 부가 토출 및/또는 수리를 위해 사용될 수 있다.
[0086] 일부 예시적인 실시예들에서, 토출 장치(1)는 토출 헤드 조립체(5)로 제한될 수 있고, 예를 들어 도 3에 도시된 토출 헤드 조립체(5)로 제한되고 도 1 및 도 2에 도시된 토출 장치(1)의 다른 부분들을 배제할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 일부 예시적인 실시예들에서, 토출 장치(1)는 토출 헤드 조립체(5)의 제한된 부분, 예를 들어 토출 헤드 조립체(5)의 조립체 하우징(15)의 일부 또는 전부로 제한될 수 있다는 것이 또한 이해될 것이다. 도 2에 도시된 토출 헤드 조립체는 본원에 설명된 바와 같은 가요성 토출 노즐(502)을 포함할 수 있고, 따라서 하나 이상의 액적들을 토출하도록 구성될 수 있으며, 토출 헤드 조립체(5)의 가요성 토출 노즐(502)은, 본원에 설명된 바와 같이, 토출 헤드 조립체(5)의 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력 증가에 응답하여 가요성 토출 노즐(502)의 가요성 도관(504)의 일부의 유동 단면적을 변경하도록 변형될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
[0087] 도 4는 본원에 개시된 기술의 일부 예시적인 실시예들에 따른 토출 장치(1)의 일부의 단면도이고, 도 4에 도시된 영역 X에 포함된 토출 장치의 부분의 확대도를 더 포함한다. 도 4에 도시된 토출 헤드 조립체(5)는 도 1에 도시된 토출 장치(1)를 포함하여, 토출 장치(1)의 하나 이상의 예시적인 실시예들에 포함될 수 있다.
[0088] 이제 도 4를 참조하면, 토출 장치(1)의 토출 헤드 조립체(5) 내에 밀폐된 장치의 내용물들 및 기능이 더욱 상세하게 설명될 것이다. 일부 예시적인 실시예들에서, 토출 장치(1)는 조립체 하우징(15)의 요소들의 일부 또는 전부를 포함하여, 토출 헤드 조립체(5)의 요소들의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
[0089] 도 4에 도시된 예시적인 실시예들을 포함하여, 일부 예시적인 실시예들에서, 토출 헤드 조립체(5), 및 따라서 토출 장치(1)는 충격 장치(21)를 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 예시적인 실시예들을 포함하여, 일부 예시적인 실시예들에서, 충격 장치(21)는 압전 액추에이터 부분인 액추에이터 부분(21a)을 형성하도록 함께 적층된 다수("다량")의 비교적 얇은 압전 요소들을 갖는 압전 액추에이터를 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 액추에이터 부분(21a)의 상단부는 조립체 하우징(15)에 견고하게(예를 들어, 고정적으로) 연결될 수 있다. 토출 헤드 조립체(5)는 조립체 하우징(15)에 견고하게 연결된 부싱(bushing)(25)(본원에서 "하우징"으로도 지칭됨)을 더 포함할 수 있다. 충격 장치(21)는 액추에이터 부분(21a)의 하단부에 견고하게 연결되고, 부싱(25)의 피스톤 보어(piston bore)(35)를 통해 슬라이딩 가능하게 신장(예를 들어, "이동")하면서 축(401)을 따라 축방향으로 이동 가능한 플런저(plunger)(21b)를 더 포함할 수 있다. 피스톤 보어(35)는 부싱(25)의 하나 이상의 내부면들(25i)에 의해 규정된 공간(예를 들어, 고정-체적 공간)으로 지칭될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 부싱(25)의 피스톤 보어(35)를 통해 이동하도록 구성되는 것에 기초하여, 충격 장치(21)는 부싱(25)의 하나 이상의 내부면들(25i)에 의해 규정된 공간(예를 들어, 고정-체적 공간)의 적어도 일부를 통해 이동하도록 구성된다는 것이 이해될 것이다. 조립체 하우징(15)에 대한 플런저(21b)의 균형을 탄성적으로 유지하고 액추에이터 부분(21a)에 예압(preload)을 제공하기 위해 토출 헤드 조립체(5)에 컵 스프링들(cup springs)(도시되지 않음)이 포함될 수 있다.
[0090] 도 4에 도시된 예시적인 실시예들은 액추에이터 부분(21a)이 압전 액추에이터 부분이도록 충격 장치(21)가 압전 액추에이터인 것으로 도시하고 있지만, 예시적인 실시예들은 이에 제한되지 않고, 충격 장치(21)는 피스톤 보어(35)를 통한 제어 가능하고 반복 가능하며 정밀한 왕복 이동들을 구현하도록 구성된 임의의 장치일 수 있고, 액추에이터 부분(21a)은 그러한 이동을 구현하도록 구성된 임의의 그러한 알려진 액추에이터일 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 일부 예시적인 실시예들에서, 충격 장치(21)는 플런저(21b)에 연결된 왕복 레버 아암(reciprocating lever arm), 공압 액추에이터 장치, 지점 구성(fulcrum configuration)을 갖는 하나 이상의 압전 및/또는 공압 액추에이터 장치들의 조합, 이들의 임의의 조합 등일 수 있다.
[0091] 일부 예시적인 실시예들에서, 토출 장치(1)는 제어 장치(1000)를 포함한다. 제어 장치(1000)는 (예를 들어, 충격 장치(21)에 전기적으로 연결되고 프로그래밍하는 것을 통해) 충격 장치(21)에 간헐적으로 구동 전압을 인가하여, 이에 의해 토출 프로그램에 따라, 충격 장치(21)의 간헐적인 신장 및 따라서 조립체 하우징(15)에 대한 플런저(21b)의 왕복 이동을 유발하도록 구성될 수 있으며, 예를 들어 충격 장치(21)는 압전 액추에이터를 포함하고, 액추에이터 부분(21a)은 인가된 구동 전압에 기초하여 신장(예를 들어, 이동)하여, 플런저(21b)가 이동하게 한다. 그러한 데이터는 제어 장치(1000)에 포함된 메모리에 저장될 수 있다. 구동 전압은 "액추에이터 제어 신호"를 포함하여, "제어 신호"를 포함하고 그리고/또는 "제어 신호"에 포함되는 것으로 본원에서 추가로 설명될 수 있다. 본원에 설명된 바와 같이 충격 장치(21)의 임의의 부분이 공간 내로 또는 공간을 통해 신장하는 것을 포함하여, 장치의 임의의 부분이 공간 내로 또는 공간을 통해 신장하는 것은 본원에서 장치 전체(예를 들어, 충격 장치(21))가 상기 공간을 통해 "이동하는" 것으로 지칭될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
[0092] 도 4에 도시된 예시적인 실시예들을 포함하여, 일부 예시적인 실시예들에서, 토출 장치(1)는 점성 매체의 하나 이상의 액적들(40)이 토출될 수 있는 보드(2)에 대해 작동적으로 지향되도록(예를 들어, 대면하도록) 구성된 토출 노즐(26)을 포함한다. 토출 노즐(26)은 토출 챔버(24)를 적어도 부분적으로 규정하는 내부면(26a)의 입구 오리피스(29)로부터 조립체 하우징(15)으로부터 외측으로 향하는 외부면(26b)의 출구 오리피스(30)(본원에서 "출구 오리피스"로도 지칭됨)까지 토출 노즐의 전체 내부(예를 들어, "두께")를 통해 연장되는 도관(28)을 포함할 수 있으며, 출구 오리피스(30)를 통해 액적들(40)이 토출될 수 있다.
[0093] 일부 예시적인 실시예들에서, 플런저(21b)는 피스톤 보어(35)를 통해 축(401)을 따라 슬라이딩 가능하고 축방향으로 이동 가능하게 신장되도록 구성된 피스톤을 포함하며, 및 상기 플런저(21b)의 피스톤 부분의 단부면("충격 단부면(23)")은 상기 신장/이동의 결과로서 상기 토출 노즐(26)에 근접하게 배열될 수 있다.
[0094] 도 4에 도시된 바와 같이, 피스톤 보어(35)의 일부는 토출 챔버(24)일 수 있으며, 토출 챔버(24)는 상기 플런저(21b)의 충격 단부면(23), 부싱(25)의 하나 이상의 내부면들(25i), 및 토출 노즐(26)(예를 들어, 내부면들(26a)의 적어도 일부)의 형상에 의해 규정된다. 일부 예시적인 실시예들에서, 토출 챔버(24)는 충격 장치(21)에 의해 점유되지 않은 피스톤 보어(35)의 제한된 부분(예를 들어, 부싱(25)의 하나 이상의 내부면들(25i)에 의해 규정된 공간)으로서 규정될 수 있다.
[0095] 도 4에 도시된 바와 같이, 토출 도관(28)은 토출 노즐의 하나 이상의 내부면들(26i)에 의해 규정되고, 적어도 절두 원추형 공간과 원통형 공간의 조합의 형상에 근사하는 체적 형상을 가질 수 있으며, 내부면(26a)의 입구 오리피스(29)인 입구 오리피스(42a)로부터 보다 작은 출구 오리피스(42b)까지 연장되는 상부 원추형 도관(28a), 및 출구 오리피스(42b)로 개방된 입구 오리피스(43a)를 포함하고 외부면(26b)의 출구 오리피스(30)인 출구 오리피스(43b)까지 연장되는 하부 원통형 도관(28b)을 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 예시적인 실시예들에서, 오리피스들(42b 및 43a)은 동일한 오리피스이지만, 예시적인 실시예들은 이에 제한되지 않으며, 일부 예시적인 실시예들에서 오리피스(42b 및 43a)는 개재 도관에 의해 서로 이격된 별도의 오리피스들일 수 있다.
[0096] 도 4에 도시된 바와 같이, 원통형 도관(28b)은 원추형 도관(28a)의 일부 또는 전체 직경보다 작은 직경을 갖고, 따라서 작은 유동 단면적을 가질 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 도관(28)은 원추형 도관(28a)을 생략할 수 있고 전체적으로 원통형 도관(28b)일 수 있거나, 도관(28)은 원통형 도관(28b)을 생략할 수 있고 전체적으로 원추형 도관(28a)일 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 토출 도관(28)은 토출 챔버(24)와 출구 오리피스(30) 사이의 도관을 규정하는 토출 노즐(26)의 하나 이상의 내부면들(26i)에 의해 규정되는 임의의 형상을 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다.
[0097] 토출 노즐(26)을 향한 플런저(21b)의 축방향 이동―상기 이동은 액추에이터 부분(21a)(예를 들어, 압전 액추에이터 부분)의 간헐적인 신장에 의해 유발되고, 플런저(21b)를 포함하는 상기 이동은 피스톤 보어(35)의 체적 내로 적어도 부분적으로 또는 전체적으로 수용됨―은 토출 챔버(24)의 체적의 급속한 감소 및 그에 따라 급속한 가압(예를 들어, 내부 압력의 증가)을 유발할 수 있으며, 토출 챔버(24)에 수용된 임의의 점성 매체가 토출 챔버(24)로부터 도관(28)을 통해 출구 오리피스(30)로 이동하는 것을 포함하여, 토출 챔버(24) 및/또는 도관(28)에 위치된 임의의 점성 매체의 출구 오리피스(30)를 통한 토출을 유발할 수 있다.
[0098] 점성 매체는 피딩 장치(feeding device)를 통해 공급 용기(12)(도 2 참조)로부터 토출 챔버(24)로 공급될 수 있다. 피딩 장치는 본원에서 점성 매체 공급부(430)로 지칭될 수 있다. 피딩 장치는 하나 이상의 도관들을 통한 토출 노즐(26)로의 점성 매체(예를 들어, "땜납 페이스트")의 유동을 유도하도록 구성될 수 있다. 피딩 장치는 피스톤 보어(35)와 도관(31)을 통해 연통하는 출구까지 조립체 하우징(15)을 통해 연장되는 관형 보어에 부분적으로 제공된 모터 샤프트를 갖는 모터(도시되어 있지 않으며, 전기 모터일 수 있음)를 포함할 수 있다. 모터 샤프트의 단부 부분은 관형 보어에 제공되고 관형 보어와 동축인 회전 가능한 피드 스크루(feed screw)를 형성할 수 있다. 회전 가능한 피드 스크루의 일부는 관형 보어에 그와 동축으로 배열된 탄성의 탄성중합체 a-링들(a-rings)의 어레이에 의해 둘러싸일 수 있고, 회전 가능한 피드 스크루의 나사산들은 a-링들의 최내부면과 슬라이딩 접촉을 한다.
[0099] 상기에서 언급된 압축 공기 공급원(예를 들어, 유동 발생기(6))으로부터 토출 헤드 조립체(5)에서 얻어진 압축 공기가 토출 헤드 조립체(5)에 의해 사용되어 공급 용기(12)에 수용된 점성 매체에 압력을 인가하고, 이에 의해 상기 점성 매체를 점성 매체 공급부(430)와 연통하는 입구 포트(34)에 공급할 수 있다.
[00100] 토출 장치(1)의 제어 장치(1000)에 의해 점성 매체 공급부(430)의 피딩 장치의 모터에 제공되는 전자 제어 신호는 모터 샤프트 및 따라서 회전 가능한 피드 스크루가 원하는 각도로 또는 원하는 회전 속도로 회전하게 할 수 있다. 그러면, 회전 가능한 피드 스크루의 나사산들과 a-링들의 내부면 사이에 포획된 땜납 페이스트는 모터 샤프트의 회전 운동에 따라 입구 포트(34)로부터 출구 포트 및 도관(31)을 통해 피스톤 보어(35)로 이동하게 될 수 있다. 피스톤 보어(35) 및 부싱(25)의 상부에 밀봉 a-링이 제공될 수 있으며, 그에 따라 피스톤 보어(35)를 향해 공급되는 임의의 점성 매체가 피스톤 보어(35)로부터 빠져나가고 가능하게는 플런저(21b)의 작용을 방해하는 것이 방지된다.
[00101] 다음에, 점성 매체는 도관(31) 및 채널(37)을 통해 토출 챔버(24) 내로 공급될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 채널(37)은 토출 챔버(24)의 측벽(예를 들어, 피스톤 보어(35)를 적어도 부분적으로 규정하고 따라서 토출 챔버(24)를 적어도 부분적으로 규정하는 부싱(25)의 내부면(25i))을 관통하여 부싱(25)을 통해 토출 챔버(24)로 연장될 수 있다.
[00102] 하기에서 추가로 설명되는 바와 같이, 일부 예시적인 실시예들에서, 토출 장치(1)는, 예를 들어 토출 챔버(24) 내의 점성 매체의 내부 압력의 변동에 응답하여 토출 작동 동안에 도관(28)의 유동 단면적(예를 들어, 최소 유동 단면적)을 변형하고 따라서 변경하는 것으로 구성되도록 토출 노즐(26)의 적어도 일부가 가요성인 것에 기초하여, 토출 노즐(26)로부터의 하나 이상의 액적들의 형성 및 브레이크오프의 개선된 제어를 제공하도록 구성된다. 그러한 개선된 제어는 개선된 공간적 및 시간적 필라멘트 브레이크오프 국부화를 제공하는 것에 기초하여 액적을 노즐에 연결하는 필라멘트의 브레이크오프의 개선된 제어를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 결과적으로, 토출 장치(1)는 토출 장치에 의해 기판 상에 토출되는 액적의 균일성 개선(및/또는 의도치 않은 변동의 감소) 및/또는 위성 액적 형성의 감소를 제공하도록 구성될 수 있다. 따라서, 토출 장치는 균일성이 개선되고 변동 및 의도치 않은 위성 퇴적물들이 감소된 퇴적물들을 그 위에 갖는 워크피스들을 제공하여, 이에 의해 개선된 성능 및/또는 신뢰성과 연관된 워크피스들을 제공하도록 구성될 수 있다.
[00103] 도 4와, 도 5a, 도 6a, 도 7a에 도시된 예시적인 실시예들은 충격 장치(21)가 토출 챔버(24)의 일부를 규정하는 충격 단부면(23)을 갖는 플런저(21b)를 포함하고, 플런저(21b)가 토출 챔버(24)의 체적을 감소시키기 위해 피스톤 보어(35)를 통해 이동하는 것을 도시하고 있지만, 토출 헤드 조립체(5)의 예시적인 실시예들은 이에 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 충격 장치는 이동할 수 있는 장치, 및 토출 챔버(24)의 일부를 규정하고 토출 챔버(24)의 체적을 감소시키거나 증가시키기 위해 공간을 통해 이동하도록 구성된 충격 단부면을 포함하지만, 충격 단부면은 적어도 부분적으로 제자리에 고정된 재료 피스(piece of material)의 표면일 수 있고, 재료 피스의 표면은, 재료 피스의 적어도 에지 부분들이 하우징에 고정되고 재료 피스에 의해 토출 챔버(24)로부터 격리된 충격 장치(21)의 이동 가능한 피스들로부터 토출 챔버(24)의 밀봉을 유지하면서, 재료 피스의 일부가 공간을 통해 변형되는 것에 기초하여 이동하며, 재료 피스는 충격 장치의 일부인 것으로 이해된다.
[00104] 예를 들어, 도 12는 본원에 개시된 기술의 일부 예시적인 실시예들에 따른 토출 장치의 일부의 단면도이며, 여기서 충격 장치(21)는 도 4 내지 도 9를 참조하여 본원에 설명된 바와 같이 적어도 액추에이터 부분(21a) 및 플런저(21b)를 포함하고, 가요성 재료(본원에 설명된 바와 같은 가요성 토출 노즐(502)의 가요성 재료와 유사하거나 상이할 수 있음)를 포함하는 멤브레인(membrane)(21c)을 더 포함하며, 멤브레인(21c)은 토출 챔버(24)의 상부 경계를 규정하는 충격 단부면(23c)을 포함하고, 플런저(21b)의 충격 단부면(23)은 멤브레인(21c)의 상부면(23b)과 접촉하고, 그에 따라 플런저(21b)는 멤브레인(21c)에 의해 토출 챔버(24)로부터 격리된다.
[00105] 도 12는 충격 장치(21)가 플런저(21b)를 포함하는 것으로 도시하고 있지만, 일부 예시적인 실시예들에서는 플런저(21b)가 존재하지 않을 수 있으며, 그에 따라 액추에이터 부분(21a)이 멤브레인(21c)의 상부면(23b)과 직접 접촉하고 충격 단부면(23)이 상부면(23b)과 접촉하는 액추에이터 부분(21a)의 하부면이어서, 액추에이터 부분(21a)이 멤브레인(21c)에 직접 작용할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 액추에이터 부분(21a)을 포함하고 플런저(21b)를 더 포함할 수 있는 충격 장치(21)의 부분들은 멤브레인(21c)에 의해 토출 챔버(24)로부터 격리된 별도 공간(27) 내에 위치되며, 별도 공간(27)은 부싱의 하나 이상의 별도 내부면들(25i) 및 멤브레인(21c)의 상부면(23b)에 의해 적어도 부분적으로 규정된다. 도시된 바와 같이, 플런저(21b) 및/또는 액추에이터 부분(21a)은 공간(27)의 직경보다 작은 직경을 가질 수 있지만, 예시적인 실시예들은 이에 제한되지 않는다. 추가로 도시된 바와 같이, 피스톤 보어(35)는 부싱 내부면들(25i)에 의해 규정되고 적어도 멤브레인(21c)이 위치된 공간을 적어도 포함할 수 있고, 플런저(21b) 및/또는 액추에이터 부분(21a)이 위치된 공간(27)을 더 포함할 수 있지만, 예시적인 실시예들은 이에 제한되지 않는다.
[00106] 도 12에 도시된 토출 헤드 조립체(5)는 도 5a 내지 도 8c 및 도 9에 도시된 토출 헤드 조립체와 유사하게 작동할 수 있으며, 충격 장치(21)는 토출 챔버(24)의 체적이 감소되게 하여, 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 하나 이상의 액적들(410)이 토출 노즐(26)의 도관(28)을 통해 하나 이상의 액적들(410)로서 토출되게 강제한다. 추가적으로, 도 12에 도시된 바와 같은 토출 노즐(26)은 토출 노즐(26)의 예시적인 실시예들 중 임의의 실시예를 포함할 수 있고, 따라서 가요성 토출 노즐(502)의 예시적인 실시예들 중 임의의 실시예를 포함할 수 있으며, 본원에서 임의의 예시적인 실시예들을 참조하여 설명된 것과 동일한 방식으로 작동할 수 있다.
[00107] 도 12에 도시된 바와 같이, 멤브레인(21c)의 하나 이상의 표면들(21d)은 가요성 재료를 강성 재료에 고정하기 위한 임의의 잘 알려진 수단(예를 들어, 클램핑, 접착제, 소결, 마찰 끼워맞춤(friction fit) 등)을 통해 부싱(25)의 하나 이상의 대응하는 내부면들(25i)에 고정되고, 그에 따라 멤브레인(21c)의 상기 하나 이상의 표면들(21d)은 제자리에 유지되고, 토출 작동 동안에 이동하지 않는다.
[00108] 도 12에 도시된 충격 장치(21)를 통한 토출 작동 동안에, 적어도 액추에이터 부분(21a)은 상부면(23b)과 접촉하는 충격 단부면(23)이 토출 노즐(26)을 향해 하향으로 이동하게 하여, 이에 의해 토출 노즐(26)을 향해 하향으로 변형(1101)(예를 들어, "가압"')되도록 멤브레인(21c)(가요성 재료를 포함함)을 가압하며, 그에 따라 멤브레인(21c)은 부싱(25)의 하나 이상의 내부면들(25i)에 의해 규정된 공간 내의 공간 부분(1102)을 통해 이동하여, 충격 단부면(23c)이 공간 부분(1102)을 통해 토출 포지션(1104)(예를 들어, 신장된 포지션)으로 이동하게 하며, 그에 따라 토출 챔버(24)의 체적은 멤브레인(21c)이 변형되는 공간 부분(1102)의 체적만큼 감소된다. 도시된 바와 같이, 멤브레인(21c)의 표면들(21d)은 작동 동안에 하나 이상의 내부면들(25i)에 고정된 상태로 유지될 수 있다. 멤브레인(21c)이 공간 부분(1102)을 통해 이동하여 토출 챔버(24)의 체적을 감소시킨 결과로서, 충격 장치는 점성 매체(490)의 하나 이상의 액적들이 토출 노즐(26)의 도관(28)을 통해 하나 이상의 액적들(410)로서 토출되게 강제할 수 있다. 멤브레인(21c)의 전술한 변형(1101)은, 적어도 액추에이터 부분(21a)이 충격 단부면(23)으로 하여금 멤브레인(21c)의 상부면(23b)을 하향으로 가압하게 하는 것에 기초하여, 도 9의 시간 t1로부터 시간 t2까지 수행되는 작동의 일부로서 수행될 수 있다. 멤브레인(21c)은 도 9에 도시된 바와 같이 시간 t2로부터 시간 t3까지 (예를 들어, 충격 단부면(23c)이 포지션(1104)에 유지되도록) 변형 포지션에 유지될 수 있으며, 멤브레인(21c)은, 적어도 액추에이터 부분(21a)이 충격 단부면(23)으로 하여금 상향으로 그리고 토출 노즐(26)로부터 멀어지게 이동하게 하여 멤브레인(21c)의 상부면(23b)에 가해진 압력을 해제하는 것에 기초하여, 도 8의 시간 t3으로부터 시간 t4까지 수행되는 작동의 일부로서, 도 12에 도시된 초기 포지션으로 이완하게 될 수 있다. 전술한 바와 같이, 도 12에 도시된 토출 노즐(26)은 도 5a 내지 도 8c 및 도 9를 참조하여 설명된 가요성 토출 노즐(502)과 동일한 방식으로 작동할 수 있는 가요성 토출 노즐(502)을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
[00109] 도 4에 도시된 영역 A에서 그리고 토출 작동의 상이한 시점에서 일부 예시적인 실시예들에 따른 토출 헤드 조립체(5)의 일부를 각각 도시하는 도 5a 내지 도 5c, 도 6a 내지 도 6c, 도 7a 내지 도 7c를 이제 참조하면, 그리고 도 8을 추가로 참조하면, 적어도 부분적으로 가요성인 토출 노즐(26)을 포함하는 토출 장치(1)의 내용물들 및 기능이 더욱 상세하게 설명될 것이다. 도 4에 도시된 토출 헤드 조립체(5)의 일부 요소들(예를 들어, 채널(37))이 도 5a 내지 도 7c에는 도시되어 있지 않지만, 상기 요소들은 도 5a 내지 도 7c 중 임의의 도면에 대응하는, 영역 A에 도시된 부분을 갖는 토출 헤드 조립체(5)의 예시적인 실시예들에 여전히 포함될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
[00110] 도 5a, 도 5b 및 도 5c는 본원에 개시된 기술의 일부 예시적인 실시예들에 따른, 토출 작동 동안의 상이한 구성에서 도 4에 도시된 토출 장치의 영역 A의 확대 단면도들이다. 도 6a, 도 6b 및 도 6c는 본원에 개시된 기술의 일부 예시적인 실시예들에 따른, 토출 작동 동안의 상이한 구성에서 도 4에 도시된 토출 장치의 영역 A의 확대 단면도들이다. 도 7a, 도 7b 및 도 7c는 본원에 개시된 기술의 일부 예시적인 실시예들에 따른, 토출 작동 동안의 상이한 구성에서 도 4에 도시된 토출 장치의 영역 A의 확대 단면도들이다. 도 8a는 단면도 선들 VIIIA-VIIIA'를 따른 도 5a, 도 6a 및 도 7a의 토출 장치의 확대 단면도이다. 도 8b는 단면도 선들 VIIIB-VIIIB'를 따른 도 5b, 도 6b 및 도 7b의 토출 장치의 확대 단면도이다. 도 8c는 단면도 선들 VIIIC-VIIIC'를 따른 도 5c, 도 6c 및 도 7c의 토출 장치의 확대 단면도이다. 도 9는 본원에 개시된 기술의 일부 예시적인 실시예들에 따른, 토출 작동 동안 토출 챔버의 내부 압력 및 토출 장치의 충격 장치에 인가된 전압의 변동을 도시하는 타이밍 차트이다. 도 8a 내지 도 8c는 토출 작동의 상이한 부분들에서 가요성 도관(504)의 동일한 부분(예를 들어, 동일한 단면)의 도면들을 도시한다는 것이 이해될 것이다.
[00111] 도 5a 내지 도 7c를 일반적으로 참조하면, 일부 예시적인 실시예들에서, 도 4의 토출 노즐(26)은 가요성 재료를 포함하는 가요성 토출 노즐(502)을 부분적으로 또는 전체적으로 포함할 수 있으며, 토출 노즐(26)의 도관(28)은 가요성 토출 노즐을 통해 연장되는 가요성 도관(504)이거나 이를 포함하며, 그에 따라 가요성 토출 노즐(502)은 토출 챔버(24) 내의 점성 매체의 내부 압력의 증가에 응답하여 가요성 도관(504)의 적어도 일부의 유동 단면적(예를 들어, 가요성 도관(504)의 최소 유동 단면적)이 (예를 들어, 제1 면적(A1)으로부터 보다 큰 제2 면적(A2)으로) 팽창하게 하도록 휴지 상태로부터 변형 상태로 변형되도록 구성된다. 가요성 토출 노즐(502)은 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력의 감소에 응답하여 가요성 도관(504)의 유동 단면적이 (예를 들어, 제2 면적(A2)으로부터 보다 작은 제1 면적(A1)으로) 수축하게 하도록 변형 상태로부터 다시 휴지 상태로 이완되도록 추가로 구성될 수 있다. 가요성 토출 노즐(502)의 "휴지 상태(rest state)"는, 예를 들어 토출 장치(1)의 제어 장치(1100)가 토출 챔버(24)의 체적을 감소시키도록 충격 장치(21)를 구동하지 않을 때, 가요성 도관(504)을 통한 점성 매체 유동의 부존재에 대응하는 가요성 토출 노즐(502)의 휴지 형상일 수 있다는 것이 이해될 것이다.
[00112] 본원에 설명된 바와 같이, 가요성 토출 노즐(502)의 "가요성 재료"는 파괴 없이 굴곡 및/또는 변형되도록 구성된 재료라는 것이 이해될 것이다. 가요성 토출 노즐(502)을 포함하는 가요성 재료의 가요성은 탄성 계수로도 지칭되는 영률에 의해 적어도 부분적으로 규정될 수 있으며, 영률은 본원에서 기가파스칼(GPa)의 압력 단위로 표현될 수 있다. 예를 들어, 가요성 토출 노즐(502)은 약 0.001 내지 약 0.05 GPa의 영률을 갖는 가요성 재료를 적어도 부분적으로 포함할 수 있다(또는 완전히 포함할 수 있음). 다른 예에서, 가요성 토출 노즐(502)은 약 0.1 내지 1.0 GPa의 영률을 갖는 가요성 재료를 적어도 부분적으로 포함할 수 있다(또는 완전히 포함할 수 있음). 다른 예에서, 가요성 토출 노즐(502)은 약 1.0 내지 약 3.0 GPa의 영률을 갖는 가요성 재료를 적어도 부분적으로 포함할 수 있다(또는 완전히 포함할 수 있음). 다른 예에서, 가요성 토출 노즐(502)은 약 1.0 내지 약 5.0 GPa의 영률을 갖는 가요성 재료를 적어도 부분적으로 포함할 수 있다(또는 완전히 포함할 수 있음). 다른 예에서, 가요성 토출 노즐(502)은 약 5.0 내지 약 11.0 GPa의 영률을 갖는 가요성 재료를 적어도 부분적으로 포함할 수 있다(또는 완전히 포함할 수 있음).
[00113] 일부 예시적인 실시예들에서, 가요성 토출 노즐(502)을 적어도 부분적으로 포함하는 가요성 재료는, 예를 들어 실리콘 고무(약 0.001 GPa 내지 약 0.05 GPa의 영률을 가짐), 저밀도 폴리에틸렌(약 0.11 GPa 내지 약 0.86 GPa의 영률을 가짐), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)(약 0.5 GPa의 영률을 가짐), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)(약 0.8 GPa의 영률을 가짐), 폴리스티렌(약 3.0 GPa의 영률을 가짐), 폴리프로필렌(PP)(약 1.0 GPa의 영률을 가짐), 폴리카보네이트(약 2.0 GPa 내지 약 2.4 GPa의 영률을 가짐), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)(약 2.0 GPa 내지 약 2.7 GPa의 영률을 가짐), 고체 폴리스티렌(약 3.0 GPa 내지 약 3.5 GPa의 영률을 가짐), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 플라스틱(약 1.4 GPa 내지 약 3.1 GPa의 영률을 가짐), 또는 이들의 임의의 조합을 포함하여, 임의의 유형의 가요성 고무 및/또는 플라스틱 재료를 포함할 수 있지만, 예시적인 실시예들은 이에 제한되지 않고, 임의의 알려진 가요성 재료를 포함할 수 있다.
[00114] 가요성 토출 노즐(502)은, "강성" 재료로 지칭될 수 있는 부싱(25) 및/또는 토출 헤드 조립체(5)의 다른 부분들을 포함하는 재료들에 대해 훨씬 더 큰 가요성(예를 들어, 영률에 의해 표시됨)을 갖는 가요성 재료를 (부분적으로 또는 전체적으로) 포함하는 것에 기초하여, 부싱(25) 및/또는 토출 헤드 조립체(5)의 다른 부분들과 구별될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 약 0.001 및 약 11.0 GPa의 영률을 가질 수 있는 가요성 토출 노즐(502)의 가요성 재료와 대조적으로, 부싱(25)은 약 200 GPa의 영률을 가질 수 있는 강철(예를 들어, ASTM-A36 강철), 약 100 GPa의 영률을 가질 수 있는 티타늄, 또는 이들의 임의의 조합 등을 포함할 수 있다. 따라서, 일부 예시적인 실시예들에서, 가요성 토출 노즐(502)은 부싱(25)의 강성 재료의 영률의 약 10% 미만인 영률을 갖는 가요성 재료를 부분적으로 또는 완전히("전체적으로", "전적으로" 등) 포함하는 것으로 구별될 수 있다. 다시 말하면, 일부 예시적인 실시예들에서, 가요성 토출 노즐(502)은 가요성 재료를 포함하는 것으로 구별될 수 있고, 조립체 하우징(15)의 나머지의 일부 또는 전부(예를 들어, 부싱(25)을 포함함)는 강성 재료를 포함하는 것으로 구별될 수 있으며, 가요성 재료는 강성 재료의 영률의 약 10% 미만인 영률을 가짐으로써 강성 재료와 구별된다.
[00115] 일부 예시적인 실시예들에서, 가요성 토출 노즐(502)은 가요성 재료를 완전히 포함할 수 있으며, 그에 따라 가요성 토출 노즐(502)을 포함하는 가요성 재료의 영률이 또한 가요성 토출 노즐(502)의 영률로 지칭될 수 있다.
[00116] 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 일부 예시적인 실시예들에서, 가요성 토출 노즐(502)은 토출 노즐(26)이 가요성 재료로 완전히 구성되도록 토출 노즐(26) 전부(예를 들어, 전체)를 포함할 수 있다. 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 가요성 토출 노즐(502)의 외부면들(502c)은 가요성 토출 노즐(502)을 부싱(25)에 고정적으로 부착하기 위해 부싱(25)의 대향면들(25c)에 부착될 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 상기 외부면들(502c)은, 임의의 잘 알려진 구성 또는 방법을 통해, 또는 임의의 잘 알려진 에폭시계 접착제 재료, 폴리우레탄계 접착제 재료, 시아노아크릴레이트계 접착제 재료, 이들의 임의의 조합 등을 포함하여, 가요성 재료를 더 강성 재료에 접착하는 것을 통해, 부싱(25)의 대향면들(25c)에 고정적으로 부착될 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 상기 외부면들(502c)은 소결을 통해 부싱(25)의 대향면들(25c)에 고정적으로 부착될 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 가요성 토출 노즐(502)은 접착제의 사용 없이(예를 들어, 마찰 끼워맞춤, 플랜지 연결 등으로) 부싱(25)에 결합될 수 있다.
[00117] 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 가요성 토출 노즐(502)이 토출 노즐(26) 전부를 포함하는 경우, 토출 챔버(24)의 하부 전체는 가요성 토출 노즐(502)의 내부면(502a)에 의해 규정될 수 있다. 도시된 바와 같이, 가요성 도관(504)은 가요성 토출 노즐(502)의 내부면(502a)의 입구 오리피스(504a)(도 4에 도시된 입구 오리피스(29)와 동일할 수 있음)와 외부면(502b)의 출구 오리피스(504b)(도 4에 도시된 출구 오리피스(30)와 동일할 수 있음) 사이에서 연장될 수 있다. 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 가요성 도관(504)은 상부 원추형 도관 및 하부 원통형 도관을 갖는 것을 포함하여, 도 4에 도시된 도관(28)과 동일한 구조 및/또는 형상을 가질 수 있지만, 예시적인 실시예들은 이에 제한되지 않고, 가요성 도관(504)은 도관(28)에 대해 본원에 설명된 바와 같은 임의의 형상을 가질 수 있다.
[00118] 여전히 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 가요성 도관(504)은 가요성 도관(504)의 최소 유동 단면적(A)에 대응하는 최소 직경(D)을 포함한다.
[00119] 도 6a 내지 도 7c를 참조하면, 일부 예시적인 실시예들에서, 토출 노즐(26)은 가요성 토출 노즐(502)에 부가하여 강성 토출 노즐(602)을 포함할 수 있으며, 강성 토출 노즐(602)은 강성 재료(예를 들어, 가요성 토출 노즐(502)을 적어도 부분적으로 포함하는 가요성 재료의 영률보다 적어도 약 11배보다 큰 크기인 영률을 갖는 재료)를 포함한다. 도 6a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 강성 토출 노즐(602)은 부싱(25)의 일부일 수 있으며, 그에 따라 강성 토출 노즐(602) 및 부싱(25)은 단일의 균일한 부분일 수 있지만, 예시적인 실시예들은 이에 제한되지 않고, 강성 토출 노즐(602)은 일부 예시적인 실시예들에서, 강성 재료 구조체를 함께 결합하기 위한 임의의 알려진 방법(예를 들어, 접착제, 용접, 볼트 연결들, 마찰 끼워맞춤 등)을 통해 부싱(25)에 결합되는 강성 구조체일 수 있다.
[00120] 도 6a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 강성 토출 노즐(602)은 강성 토출 노즐(602)의 내부면(602a)의 입구 오리피스(620)와 강성 토출 노즐(602)의 외부면(602b)의 출구 오리피스(630) 사이에서 강성 토출 노즐(602)을 통해 연장되는 강성 도관(604)을 포함할 수 있다. 도 6a 내지 도 7c에 추가로 도시된 바와 같이, 가요성 토출 노즐(502)은 (예를 들어, 마찰 끼워맞춤과 같은 비접착 결합 방법들을 포함하여, 가요성 재료와 강성 재료를 결합하기 위한 임의의 잘 알려진 방법들을 통해) 강성 토출 노즐(602)에 결합될 수 있으며, 그에 따라 강성 토출 노즐(602)은 부싱(25)에 대해 가요성 토출 노즐(502)을 제자리에 유지하도록 구성되며, 토출 장치(1)는 토출 챔버(24) 내의 점성 매체의 내부 압력을 증가시켜서 점성 매체의 하나 이상의 액적들(40)을 가요성 도관(504) 및 강성 도관(604) 모두를 통해 강제하도록 구성된다.
[00121] 도 6a 내지 도 7c를 일반적으로 참조하면, 토출 노즐(26)이 가요성 토출 노즐(502) 및 강성 토출 노즐(602)을 모두 포함하는 경우, 가요성 토출 노즐(502)의 적어도 일부는 토출 챔버(24)에 노출될 수 있다. 예를 들어, 내부면(502a)의 적어도 일부는, (예를 들어, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이) 토출 챔버를 적어도 부분적으로 규정하도록 직접적으로, 또는 (예를 들어, 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이) 강성 도관(604)을 통해 간접적으로, 토출 챔버(24)에 노출될 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 가요성 토출 노즐(502)의 적어도 노출된 부분은 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력의 변동들에 응답하여 변형될 수 있다.
[00122] 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 가요성 토출 노즐(502)은 강성 토출 노즐(602)과 토출 챔버(24) 사이에 적어도 부분적으로 있을 수 있으며, 그에 따라 가요성 토출 노즐(502)은 적어도 부분적으로(예를 들어, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이 전체적으로) 강성 토출 노즐(602)을 토출 챔버(24)에 대한 직접적인 노출로부터 그리고 토출 챔버(24)를 규정하는 것으로부터 격리하며, 가요성 도관(504)은 강성 도관(604)을 통해 적어도 부분적으로 연장된다. 도 6a 내지 도 6c에 도시된 예시적인 실시예에서, 가요성 토출 노즐(502)은 가요성 토출 노즐(502)의 외부면(502b)이 강성 토출 노즐(602)에 의해 노출되고 강성 토출 노즐(602)의 외부면(602b)과 동일 평면상에 있을 수 있도록 강성 토출 노즐(602)의 강성 도관(604)을 통해 연장되는 노즈 부분(nose portion)(506)을 포함하지만, 외부면(502b)은 외부면(602b)과 동일 평면상에 있지 않을 수 있다. 도시된 바와 같이, 가요성 도관(504)은 노즈 부분(506)을 통해 연장되고, 따라서 강성 도관(604)을 통해 그와 근축으로(paraxially) 및/또는 동축으로 연장될 수 있다. 결과적으로, 가요성 도관(504)을 통해 이동하는 점성 매체는 강성 도관(604)을 통해 그 자체가 적어도 부분적으로 연장되는 가요성 도관을 통해 이동하는 것에 의해 강성 도관(604)을 통해 이동할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 도시된 바와 같이, 가요성 토출 노즐(502)의 표면(502d)은 강성 토출 노즐(602)의 표면(예를 들어, 내부면(602a))과 접촉할 수 있고, 접착제들, 마찰 끼워맞춤 등을 포함하여, 임의의 알려진 결합 방법을 통해 상기 표면과 접촉 상태로 유지될 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 상기 표면(502d)은, 임의의 잘 알려진 구성 또는 방법을 통해, 또는 임의의 잘 알려진 에폭시계 접착제 재료, 폴리우레탄계 접착제 재료, 시아노아크릴레이트계 접착제 재료, 이들의 임의의 조합 등을 포함하여, 가요성 재료를 더 강성 재료에 접착하는 것을 통해, 강성 토출 노즐(602)의 표면(예를 들어, 내부면(602a))에 고정적으로 부착될 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 상기 표면(502d)은 소결을 통해 강성 토출 노즐(602)의 표면(예를 들어, 내부면(602a))에 고정적으로 부착될 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 상기 표면(502d)은 접착제의 사용 없이(예를 들어, 마찰 끼워맞춤, 플랜지 연결 등으로) 강성 토출 노즐(602)의 표면(예를 들어, 내부면(602a))에 결합될 수 있다.
[00123] 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 강성 도관(614)은, 도시된 바와 같은 절두 원추형 형상을 포함하여, 도 4에 도시된 도관(28)의 임의의 부분이 가질 수 있는 임의의 형상을 가질 수 있다. 도시된 바와 같이, 강성 도관(604)의 임의의 부분의 임의의 직경(E1)은 가요성 도관(504)의 최소 직경(D)보다 크거나 동일할 수 있지만, 일부 예시적인 실시예들에서, 강성 도관(604)의 적어도 일부의 직경(E1)은 가요성 도관(504)의 최소 직경(D)보다 작을 수 있다는 것이 이해될 것이다. 강성 토출 노즐(602)이 강성 재료를 포함하는 것에 기초하여, 강성 도관(604)의 직경(E1)은 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력의 변동들에 응답하여 일정하게(예를 들어, 제조 공차들 또는 재료 공차들 내에서 일정하게) 유지될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
[00124] 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 강성 도관(604)과 정렬(예를 들어, 중첩)되는 가요성 토출 노즐(502)의 제한된 부분(582)은 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력의 변동으로 인해 변형되는 가요성 토출 노즐(502)의 제한된 부분일 수 있으며, 이는 강성 토출 노즐(602)의 구조체와 정렬되고 따라서 강성 도관(604)과는 정렬되지 않는 가요성 토출 노즐(502)의 부분(584)이 하측의 강성 토출 노즐(602)에 의해 변형이 제한될 수 있기 때문이다. 따라서, 가요성 토출 노즐(502)이 강성 토출 노즐(602)과 토출 챔버(24) 사이에 적어도 부분적으로 있는 일부 예시적인 실시예들에서, 가요성 토출 노즐(502)은 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력의 변동들에 응답하여 제한된 변형을 겪도록 구성될 수 있으며, 그에 따라 강성 도관(604)과 정렬된 가요성 토출 노즐(502)의 제한된 부분(582)은 변형되도록 구성되고, 강성 토출 노즐(602)의 구조체와 정렬되고 따라서 강성 도관(604)과는 정렬되지 않는 가요성 토출 노즐(502)의 나머지 부분(584)은 강성 토출 노즐(602)에 의해 변형이 제한된다. 도 6a 내지 도 6c와 관련하여 본원에 사용된 바와 같이, 가요성 토출 노즐(502)의 부분(584)의 제한된 변형은 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력의 변동들에 응답하여 부분(584)의 변형이 없는 것, 또는 강성 토출 노즐(602)의 강성 도관(604)과 정렬(예를 들어, 중첩)되는 가요성 토출 노즐(502)의 부분(582)의 변형보다 작은 변형을 지칭할 수 있다.
[00125] 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 강성 토출 노즐(602)은 가요성 토출 노즐(502)과 토출 챔버(24) 사이에 있을 수 있으며, 가요성 토출 노즐(502)은 강성 토출 노즐(602)의 외부면(602b) 상의 멤브레인과 같은 재료 층일 수 있고, 가요성 도관(504)은 강성 도관(604)과 정렬(예를 들어, 중첩)된다. 강성 토출 노즐(602)의 내부면(602a)은 토출 챔버(24)(예를 들어, 그 하부면)를 적어도 부분적으로 규정할 수 있고, 가요성 토출 노즐(502)은 강성 토출 노즐(602)에 의해 토출 챔버(24)로부터 적어도 부분적으로 격리될 수 있고, 가요성 및 강성 도관들(504 및 604)은 강성 도관(604)의 입구 오리피스(604a)가 토출 노즐(26)의 입구 오리피스(29)와 동일하고, 가요성 도관(504)의 출구 오리피스(504b)가 토출 노즐(26)의 출구 오리피스(30)와 동일하며, 오리피스들(604b, 504a)이 서로에 대해 개방되도록(도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이 동일하거나 상이한 직경을 가질 수 있음) 직렬로 배열된다. 토출 장치(1)는 연속적으로 강성 도관(604) 및 가요성 도관(504)을 통해 점성 매체(490)의 하나 이상의 액적들(40)을 강제하도록 구성될 수 있다.
[00126] 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 가요성 도관(504)의 입구 오리피스(504a)의 직경(D)은 강성 도관(604)의 출구 오리피스(604b)의 직경(E1)과 상이할 수 있으며(예를 들어, 직경(E1)보다 작을 수 있음), 그에 따라 가요성 도관(504) 및 가요성 토출 노즐(502)의 적어도 일부는 강성 도관(614)을 통해 토출 챔버(24)에 노출(예를 들어, 간접적으로 노출)되고, 따라서 토출 챔버(24)로부터 격리되지 않으며, 따라서 가요성 토출 노즐(502)의 적어도 노출된 부분은 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력의 변화들에 응답하여 변형되도록 구성된다.
[00127] 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 강성 도관(604)과 정렬(예를 들어, 중첩)되고 따라서 토출 챔버(24)에 노출되는 가요성 토출 노즐(502)의 제한된 부분인 가요성 토출 노즐(502)의 제한된 부분(592)은 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력의 변동으로 인해 변형되는 가요성 토출 노즐(502)의 제한된 부분일 수 있는 반면, 강성 토출 노즐(602)에 의해 토출 챔버(24)에 대한 노출로부터 격리되는 가요성 토출 노즐(502)의 하나 이상의 부분들(594)은 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 압력이 작용하는 것으로부터 격리되기 때문에 변형이 제한될 수 있다. 따라서, 가요성 토출 노즐(502)이 강성 토출 노즐(602)에 의해 토출 챔버(24)로부터 적어도 부분적으로 격리되는 일부 예시적인 실시예들에서, 가요성 토출 노즐(502)은 제한된 변형을 겪도록 구성될 수 있으며, 그에 따라 강성 도관(604)과 정렬되고 따라서 토출 챔버(24)에 노출된 가요성 토출 노즐(502)의 제한된 부분인 가요성 토출 노즐(502)의 제한된 부분(592)은 변형되도록 구성되고, 강성 토출 노즐(602)의 구조체와 정렬되고 따라서 강성 도관(604)과는 정렬되지 않으며 따라서 토출 챔버(24)에 대한 노출로부터 격리되는 가요성 토출 노즐(502)의 나머지 부분(594)은 강성 토출 노즐(602)에 의해 변형이 제한된다. 도 7a 내지 도 7c와 관련하여 본원에 사용된 바와 같이, 가요성 토출 노즐(502)의 부분(594)의 제한된 변형은 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력의 변동들에 응답하여 부분(594)의 변형이 없는 것, 또는 강성 토출 노즐(602)에 의해 토출 챔버(24)에 노출되는 가요성 토출 노즐(502)의 부분(592)의 변형보다 작은 변형을 지칭할 수 있다.
[00128] 이제 도 5a 내지 도 5c, 도 6a 내지 도 6c, 도 7a 내지 도 7c, 도 8a 내지 도 8c, 및 도 9를 참조하면, 가요성 토출 노즐(502)의 적어도 일부(예를 들어, 토출 챔버(24)에 노출된 부분)는, 본원에 설명된 바와 같은 가요성 재료를 포함하는 것에 적어도 부분적으로 기초하여, 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력 증가에 응답하여(예를 들어, 토출 작동의 팽창 단계 동안에) 휴지 상태(휴지 형상으로도 지칭됨)로부터 변형 상태(변형 형상으로도 지칭됨)로 (예를 들어, 가역적으로 또는 부분적으로 가역적으로) 변형되도록 구성되어, 가요성 도관(504)의 적어도 특정 부분(예를 들어, 가요성 도관(504)의 가장 좁은 부분)의 유동 단면적(A)(예를 들어, 최소 유동 단면적)이 토출 챔버(24) 내의 점성 매체의 내부 압력의 변동에 비례하여 휴지 면적(A=A1)으로부터 더 큰 팽창 면적(A=A2)으로 팽창되게 한다. 일부 예시적인 실시예들에서, 가요성 토출 노즐(502)의 적어도 일부(예를 들어, 토출 챔버(24)에 노출된 부분)는, 본원에 설명된 바와 같은 가요성 재료를 포함하는 것에 적어도 부분적으로 기초하여, 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력 감소에 응답하여(예를 들어, 토출 작동의 이완 단계 동안에) 변형 상태로부터 휴지 상태로 (예를 들어, 가역적으로 또는 부분적으로 가역적으로) 이완되도록 구성되어, 가요성 도관(504)의 적어도 특정 부분의 유동 단면적(A)(예를 들어, 최소 유동 단면적)이 팽창 면적(A2)으로부터 휴지 면적(A1)으로 수축되게 한다.
[00129] 가요성 토출 노즐(502)은, 토출 작동 동안에, 충격 장치(21)가 피스톤 보어(35)를 통한 이동에 기초하여 토출 챔버(24)의 체적을 감소시키기 때문에 휴지 압력(예를 들어, P=P1)으로부터 토출 압력(예를 들어, P=P2)으로의 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력 증가로 인해 휴지 상태로부터 변형 상태로 적어도 부분적으로 변형될 수 있으며, 그에 따라 가요성 도관(504)의 크기 및/또는 형상이 변형하게 되어, 가요성 도관(504)의 적어도 일부(예를 들어, 가장 좁은 부분)의 유동 단면적(A)을 증가시키며, 가요성 토출 노즐(502)은, 토출 챔버(24)의 내부 압력이 토출 작동의 마지막에 휴지 압력으로 복귀할 때(예를 들어, 토출 챔버(24)의 체적을 증가시키기 위해 충격 장치(21)가 피스톤 보어(35)를 통해 이동하는 것에 기초하여) 변형 상태로부터 휴지 상태로 적어도 부분적으로 복귀("이완")될 수 있다.
[00130] 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력을 변화시킨 결과로서 가요성 토출 노즐(502)의 적어도 일부(예를 들어, 토출 챔버(24)에 노출된 부분)의 (예를 들어, 가역적 또는 부분적으로 가역적인) 가변 변형에 의해 유발되는 가요성 도관(504)의 적어도 일부의 유동 단면적(A)의 그러한 가변 팽창/수축의 결과로서, 액적(40)을 토출하고 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 나머지로부터 액적(40)의 "차단"을 유도하기 위한 가요성 도관(504)을 통한 점성 매체(490)의 유동은 개선된 정밀도로 제어되고, 이에 의해 토출 장치(1)의 성능 및 신뢰성을 개선할 수 있다.
[00131] 도 5a, 도 6a, 도 7a 및 도 8a는 휴지 상태("휴지 형상")에 있는 가요성 토출 노즐(502)을 포함하는 토출 장치(1)의 휴지 상태를 각각 도시한다. 도 5a, 도 6a, 도 7a 및 도 8a의 관점에서 이제 도 9를 참조하면, 시간 t0에서 시작되는 토출 작동에서, 충격 장치(21)는 부싱(25)에 대해 휴지 포지션에 있을 수 있으며, 그에 따라 플런저(21b)의 충격 단부면(23)은 부싱(25)에 대해 제1 포지션(L1)에 있고, 따라서 토출 노즐(26), 부싱(25) 및 충격 장치(21)에 의해 규정되는 토출 챔버(24)는 제1 휴지 체적(V1)을 갖는다. 도 5a, 도 6a, 도 7a 및 도 8a에 도시된 바와 같이, 토출 챔버(24)는 점성 매체(490)로 충전된다. 또한, 도 5a, 도 6a, 도 7a 및 도 8a에서, 토출 챔버(24)에 직접 노출되는 가요성 도관(504)(도 5a 및 도 6a) 및/또는 강성 도관(604)(도 7a)의 적어도 일부는 점성 매체(490)로 적어도 부분적으로 충전될 수 있지만, 예시적인 실시예들은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 일부 예시적인 실시예들에서, 가요성 도관(504)은 점성 매체가 부분적으로 또는 전체적으로 없을 수 있고("비어 있음")(예를 들어, 가요성 도관(504)의 원통형 도관 부분에는 점성 매체(490)가 전체적으로 없고, 가요성 도관(504)의 원추형 도관 부분에만 점성 매체가 부분적으로 충전됨), 대신에 공기에 의해 점유될 수 있다. 추가적으로, 적어도 도 7a에 도시된 예시적인 실시예들에서, 강성 도관(604)은 또한 점성 매체(490)가 적어도 부분적으로 없을 수 있다.
[00132] 도 5a, 도 6a 및 도 7a에 도시된 바와 같은 휴지 상태에 있는 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력은 본원에서 휴지 압력으로도 지칭되는 제1 압력(P1)일 수 있다는 것이 이해될 것이다. 제1 압력(P1)은 점성 매체(490) 단독의 정수압일 수 있지만, 예시적인 실시예들은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 제1 압력(P1)은 토출 챔버(24)가 점성 매체(490)의 정수압보다 약간 높게 압축됨으로써 유발될 수 있다.
[00133] 도 5a, 도 6a, 도 7a 및 도 8a에 도시된 바와 같이, 가요성 토출 노즐(502)은 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력이 휴지 압력(제1 압력(P1))일 때, 휴지 상태 또는 비변형 상태에 있도록 구성된다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 가요성 토출 노즐(502)이 휴지 상태일 때 가요성 도관(504)의 소정 부분(예를 들어, 가장 좁은 부분)의 유동 단면적(A)(예를 들어, 최소 유동 단면적)은, 가요성 도관(504)의 소정 부분의 대응하는 직경(D)이 제1 직경(D=D1)인 것에 기초하여, 제1 면적(A1)일 수 있다. 도 5a, 도 6a, 도 7a 및 도 8a에 도시된 바와 같이, 가요성 도관(504)의 소정 부분의 유동 단면적(A)(예를 들어, 최소 유동 단면적)은 가요성 도관(504)의 소정 부분이 원통형 도관 부분이어서 유동 단면적(A)의 형상이 원형인 경우에 1/4π(D2)일 수 있다는 것이 이해될 것이지만, 가요성 도관(504)의 소정 부분의 소정 유동 단면적(A)은 임의의 잘 알려진 단면 형상을 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다.
[00134] 일부 예시적인 실시예들에서, 가요성 도관(504)의 소정 부분(예를 들어, 가장 좁은 부분)의 유동 단면적(A)(예를 들어, 최소 유동 단면적)의 제1 면적(A1)은 도 5a, 도 6a, 도 7a 및 도 8a에 도시된 바와 같이, 가요성 토출 노즐(502)이 휴지 상태에 있을 때 가요성 도관(504)의 부분(예를 들어, 가장 좁은 부분)을 통한 점성 매체(490)의 유동을 수용하기에는 너무 작다. 결과적으로, 토출들 사이의 점성 매체(490)의 과도한 손실이 감소되거나 방지될 수 있다.
[00135] 이제 도 9를 참조하면, 토출 장치(1)는 시간 t0으로부터 시간 t1까지의 휴지 기간(Rh) 동안에 휴지 상태에 있을 수 있으며, 이 기간 동안에 (예를 들어, 제어 장치(1100)에 의해) 충격 장치(21)에 인가되는 구동 전압은 제1 휴지 전압(V1)이며, 따라서 토출 챔버(24)의 내부 압력(P)은 휴지 압력(예를 들어, 제1 압력(P1))이고, 따라서 가요성 도관(504)의 일부(예를 들어, 가장 좁은 부분)의 유동 단면적(예를 들어, 최소 유동 단면적)은 휴지 면적, 즉 제1 면적(A1)이다.
[00136] 도 9에 도시된 바와 같이, 시간 t1에서, 제어 장치(1100)는 충격 장치(21)에 인가되는 구동 전압이 일정 기간에 걸쳐 점진적으로 또는 단일의 단계적 변화로 제2 토출 전압(V2)으로 변화하게 할 수 있으며, 이는 충격 장치(21)(예를 들어, 충격 장치(21)가 압전 액추에이터 부분(21a)을 포함하는 것에 기초함)가 피스톤 보어(35)를 통해 하향으로 이동하게 하여 토출 챔버(24)의 부피를 감소시켜서, 이에 의해 토출 챔버(24)의 체적 감소로 인해, 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력(P)을 휴지 압력(P1)으로부터 더 높은 토출 압력―제2 압력(P2)으로도 지칭됨―으로 증가시킨다. 도 9에 도시된 바와 같이, 압력(P)의 증가는 충격 장치(21)의 플런저(21b)가 시간 t1과 t2 사이에 피스톤 보어(35)를 통해 하향으로 이동하는 것에 기초하여 시간 t1로부터 t2까지 급속히 상승할 수 있으며, 그에 따라 충격 단부면(23)이 더 낮은 제2 포지션(L2)에 있도록 플런저(21b)가 하향 이동을 정지하는 것에 응답하여 내부 압력(P)이 시간 t2에서 상승을 중지한다. 그러한 내부 압력(P) 증가의 결과로서, 토출 장치(1)는 점성 매체(490)가 토출 챔버(24)로부터 출구 오리피스(30)를 통해 점성 매체의 하나 이상의 액적들(40)로 강제되는 토출 상태에 있을 수 있다. 시간 t1과 t2 사이에서의 그러한 압력(P) 증가는 토출 작동의 "팽창 단계"(PE)일 수 있다.
[00137] 도 9에서의 가요성 토출 노즐(502)의 직경(D) 및 유동 단면적(A)의 변동들과 압력(P)의 변동은 동시에 그리고/또는 서로 발맞춰서 일어나도록(예를 들어, 직경(D) 및 단면적(A)의 변동이 압력(P)의 변동에 정비례하고 동일한 고정된 기간에 걸쳐 일어남) 엄격하게 결부되지는 않는다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 일부 예시적인 실시예들에서, 도 9에 도시된 직경(D) 및 유동 단면적(A)의 변동은 압력(P)이 변하는 기간과는 상이한 기간에 걸쳐 일어날 수 있으며, 직경 및 유동 단면적(A)의 변동은 압력(P)의 변동에 정비례할 수 있거나 그렇지 않을 수도 있다. 그러나, 일부 예시적인 실시예들에서, 압력(P), 직경(D) 및 유동 단면적(A)의 변동들은 엄격하게 결부될 수 있다.
[00138] 다시 도 5b, 도 6b, 도 7b 및 도 8b를 참조하면, 각각의 도면은 플런저(21b)의 충격 단부면(23)이 포지션(L1)으로부터 포지션(L2)으로 피스톤 보어(35)를 통해 하향으로 이동(510, 610, 710)하여, 토출 챔버(24)의 체적이 휴지 체적으로부터 더 작은 제2 토출 체적으로 감소되고 따라서 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력(P)이 휴지 압력(제1 압력(P1))으로부터 더 높은 토출 압력(제2 압력(P2))으로 증가된 것에 기초하는 토출 상태에 있는 토출 장치(1)를 도시한다. 일부 예시적인 실시예들에서, 토출 장치가 휴지 상태에 있고 따라서 가요성 토출 노즐(502)이 휴지 상태에 있을 때 토출 챔버(24) 내의 점성 매체의 내부 압력인 휴지 압력(제1 압력(P1))은 약 1 bar이다. 일부 예시적인 실시예들에서, 토출 장치가 토출 상태에 있고 따라서 가요성 토출 노즐(502)이 변형 상태에 있을 때 토출 챔버(24) 내의 점성 매체의 내부 압력인 토출 압력(제2 압력(P2))은 약 100 bar이다.
[00139] 도 5b, 도 6b, 도 7b 및 도 8b에 추가로 도시된 바와 같이, 가요성 토출 노즐(502)은 토출 챔버(24)에 적어도 부분적으로 노출된 가요성 토출 노즐(502)의 적어도 일부에 가해지는 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력(P)의 증가로 인해 적어도 부분적으로 변형(1201)되게 된다. 도 5b, 도 6b, 도 7b 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 변형(1201)은 축방향 변형(예를 들어, 축(1202)을 따라 토출 챔버로부터 멀어지는 하향 변형)과 반경방향 변형(축(1202)에 직교하고 축(1202)으로부터 멀어지는 외측 변형)의 조합일 수 있다. 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력(P)의 증가로 인한 팽창 단계(PE) 동안의 가요성 토출 노즐(502)의 그러한 변형(1201)의 결과로서, 가요성 도관(504)의 형상, 체적, 또는 이들의 조합이 변화될 수 있다. 그러한 변화는 내부 압력(P2)의 증가로 인한 가요성 도관(504)의 체적의 증가 및/또는 내부 압력(P2)의 증가로 인한 가요성 도관(504)의 형상의 변화를 포함할 수 있으며, 그에 따라 가요성 도관(504)의 적어도 일부(도 8b에 도시된 동일한 부분)의 적어도 소정 유동 단면적(A)이 적어도 부분적으로 확장(예를 들어, 팽창)되고, 그에 따라 가요성 도관(504)의 소정 부분의 소정 유동 단면적(A)이 휴지 면적(A1)(도 8a에서 가요성 도관(504)의 소정 부분에 대해 도시됨)으로부터 휴지 면적(A1)보다 큰 변형 면적(A2)(도 8b에서 가요성 도관(504)의 동일한 소정 부분에 대해 도시됨)으로 증가되고, 그에 따라 가요성 도관(504)의 소정 부분의 대응하는 직경(D)이 제1 직경(D1)으로부터 더 큰 제2 직경(D2)으로 증가된다(도 8a 및 도 8b에 도시됨). 가요성 도관(504)의 소정 부분의 소정 유동 단면적(A)은 가요성 토출 노즐(502)의 변형(예를 들어, 원형 원통형 도관으로부터 원추형 도관으로의 변경)으로 인해 휴지 상태(도 5a, 도 6a, 도 7a 및 도 8a에 도시됨)로부터 변형 상태(도 5b, 도 6b, 도 7b 및 도 8b에 도시됨)로 변경될 때 형상을 변경할 수 있지만, 예시적인 실시예들은 이에 제한되지 않고, 가요성 도관(504)은 일부 예시적인 실시예들에서, 변형 동안에 동일한 일반적인 형상을 보유할 수 있거나 임의의 상이한 형상으로 변경될 수 있다.
[00140] 여전히 도 5b, 도 6b, 도 7b 및 도 8b를 참조하면, 가요성 도관(504)의 소정 부분(도 8a에 도시된 것과 동일한 부분임)의 확장(예를 들어, 팽창)된 소정 유동 단면적(A)은 점성 매체(490)를 유동 단면적(A)을 통해서 토출 챔버로부터 출구 오리피스(30)를 통해 하나 이상의 액적들(40)로서 유동하는 것을 용이하게 할 수 있다. 다시 도 9를 참조하면, 충격 장치(21)의 충격 단부면(23)은, 예를 들어 제어 장치(1100)가 충격 장치(21)에 인가된 특정 구동 전압을 유지하는 것에 기초하여, 시간 t2로부터 시간 t3까지 제2 포지션(L2)에 유지될 수 있으며, 그에 따라 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력은 동일한 기간 동안에 대략적으로(예를 들어, 10% 이내의) 제2 압력(P2)으로 유지되고(도 9에 도시된 바와 같이 유지 단계(PH)인 것으로 간주될 수 있음), 따라서 가요성 도관(504)의 일부의 소정 유동 단면적(A)은 동일한 기간 동안에 변형 면적(A2)으로 유지되어, 점성 매체(490)가 토출 노즐(26)(예를 들어, 가요성 토출 노즐(502) 단독 또는 가요성 토출 노즐(502)과 강성 토출 노즐(602)의 조합)을 통해 유동할 수 있게 하여 점성 매체(490)의 액적(40)을 형성할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같은 토출 작동의 팽창 단계(PE) 및 유지 단계(PH) 동안에, 가요성 토출 노즐(502)의 유체역학적 저항은 휴지 상태로부터 변형 상태로 변형된 결과로서 감소될 수 있고, 이에 의해 팽창 단계(PE) 및 유지 단계(PH) 동안에 점성 매체(490)가 적어도 가요성 토출 노즐(502)을 통해 출구 오리피스(30)로 유동할 수 있게 한다는 것이 이해될 것이다.
[00141] 여전히 도 9를 참조하면, 시간 t3에서, 제어 장치(1100)는 (일정 기간에 걸쳐 점진적으로 또는 단계적 변화로) 충격 장치(21)에 인가되는 구동 전압을 조정하여, 플런저(21b)의 충격 단부면(23)이 상향으로 이동하기 시작하고 피스톤 보어(35) 밖으로 그리고 시간 t4에서 다시 휴지 포지션(L1)으로 이동하게 하여, 토출 챔버(24)를 휴지 체적(V1)으로 확장시키고 따라서 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력(P)을 다시 휴지 제1 압력(P1)으로 감소시킬 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 토출 작동의 그러한 기간은 이완 단계(PRX)로 지칭될 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 내부 압력(P)의 변화 속도는 토출 작동의 이완 단계(PR) 동안(예를 들어, 시간 t3에서 t4)과는 팽창 단계(PE) 동안에 상이할 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 제어 장치(1100)는 시간 t3으로부터 t4까지의 d이완 단계(PRX) 동안에 충격 장치(21)의 충격 단부면(23)이 포지션 L2로부터 L1로 이동하는 속도보다 시간 t1로부터 t2까지의 팽창 단계(PE) 동안에 충격 장치(21)의 충격 단부면(23)이 포지션 L1로부터 L2로 더 신속하게 이동하게 하도록 충격 장치(21)에 대한 구동 전압의 인가를 조정할 수 있지만, 예시적인 실시예들은 이에 제한되지 않고, 일부 예시적인 실시예들에서, 충격 장치(21)의 충격 단부면(23)은 팽창 및 이완 단계들(PE 및 PRX) 동안에 동일한 속도로 이동할 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 팽창 단계(PE)의 지속시간(예를 들어, 시간 t1로부터 t2까지의 경과 시간의 지속시간)은 약 20 ㎲(마이크로초) 미만일 수 있고, 이완 단계(PRX)의 지속시간(예를 들어, 시간 t3으로부터 t4까지의 경과 시간의 지속시간)은 약 20 ㎲ 내지 약 100 ㎲일 수 있다.
[00142] 여전히 도 9에 도시된 바와 같이, 그리고 이제 도 5c, 도 6c, 도 7c 및 도 8c를 참조하면, 가요성 토출 노즐(502)은 충격 장치(21)가 (충격 단부면(23)이 포지션(L1)에 있도록) 휴지 포지션으로 복귀한 결과로 P2로부터 P1로의 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력(P)의 강하의 결과로서 도 5b, 도 6b, 도 7b 및 도 8b에 도시된 변형 상태로부터 다시 휴지 상태(도 5a, 도 6a, 도 7a 및 도 8a에 또한 도시됨)로 이완(1204)될 수 있다. 그러한 이완의 결과로서, 가요성 도관(504)은 휴지 상태, 형상 및 체적으로 복귀할 수 있으며, 그에 따라 도 8a 및 도 8b에 도시된 가요성 도관(504)의 소정 부분의 상기에서 언급된 소정 유동 단면적(A)은 변형 면적(A2)으로부터 더 작은 휴지 면적(A1)으로 이완되고(도 8c에 도시됨), 그에 따라 가요성 도관(504)의 상기 소정 부분의 대응하는 직경(D)은 변형 직경(D2)으로부터 휴지 직경(D1)으로 이완된다. 일부 예시적인 실시예들에서, 가요성 도관(504)은 내부 압력(P)이 휴지 압력(압력(P1))으로 복귀할 때 휴지 상태로 완전히 복귀하지 않을 수 있으며, 그에 따라 가요성 도관(504)의 소정 부분의 상기에서 언급된 소정 유동 단면적(A)은 변형 면적(A2)으로부터 더 작은 새로운 휴지 면적(A1')―초기 휴지 면적(A1)보다 큼―으로 이완될 수 있고, 가요성 도관(504)의 상기 소정 부분의 대응하는 직경(D)은 변형 직경(D2)으로부터 새로운 휴지 직경(D1')―초기 휴지 직경(D1)보다 큼―으로 이완될 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 유동 단면적(A)의 이완은 시간 t3으로부터 t4까지의 토출 챔버 내의 내부 압력(P)의 변화 속도에 대응하는 속도로 일어날 수 있으며, 그에 따라 가요성 도관(504)의 소정 부분의 유동 단면적(A)은 팽창 단계(PE) 동안 가요성 도관(504)의 소정 부분의 유동 단면적(A)의 증가 속도보다 느린 속도로 이완 단계(PRX) 동안에 감소할 수 있다.
[00143] 일부 예시적인 실시예들에서, 가요성 도관(504)의 소정 부분의 직경(D), 예를 들어 가요성 도관(504)의 가장 좁은 부분의 직경(D)(따라서 가요성 도관(504)의 최소 직경)은 약 1,963 ㎛2 내지 약 70,686 ㎛2인 휴지 면적(A1) 값에 대응할 수 있는 약 50 ㎛(마이크로미터) 내지 약 300 ㎛인 휴지 직경(D1) 값을 가질 수 있지만, 예시적인 실시예들은 이에 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 일부 예시적인 실시예들에서, 가요성 토출 노즐(502)의 두께(예를 들어, 대향면들(502a 및 502b) 사이의 거리)는 약 50 ㎛ 내지 약 600 ㎛일 수 있지만, 예시적인 실시예들은 이에 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다.
[00144] 여전히 도 5c, 도 6c, 도 7c 및 도 8c를 참조하면, 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력(P)의 강하의 결과로서 이완 단계(PRX) 동안 가요성 도관(504)의 소정 부분의 소정 유동 단면적(A)(예를 들어, 가요성 도관(504)의 가장 좁은 부분의 최소 유동 단면적(A))의 감소(예를 들어, 수축)는 출구 오리피스(30)를 통한 점성 매체(490)의 유동을 감소시키거나 "차단(choking)"할 수 있고, 따라서 토출 챔버(24) 및 토출 노즐(26)(가요성 토출 노즐(502)을 포함함) 내의 나머지 점성 매체(490)로부터 점성 매체의 형성된 액적(40)의 브레이크오프를 유도하기 위한 핀칭 메커니즘을 제공할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 충격 장치(21)의 이동 속도의 제어를 통해 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력(P)의 이완 속도를 제어하는 것에 기초하여 적어도 부분적으로 제어될 수 있는 가요성 도관(504)의 유동 면적 수축에 의해 브레이크오프가 적어도 부분적으로 제어된 결과로서, 액적들(40)의 브레이크오프는 개선된 정밀도로 제어되고, 이에 의해 상기 액적들의 품질 및 일관성을 개선할 수 있다.
[00145] 전술한 바와 같은 가요성 토출 노즐(504)의 대응하는 소정 부분의 소정 유동 단면적(A)은 토출 작동의 팽창 단계 동안에 팽창하고 이완 단계 동안에 수축하는 것으로 설명되지만, 가요성 도관(504)의 상이한 부분들이 팽창 및 이완 단계들 동안에 유동 단면적을 상이하게 변경할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 가요성 도관(504)의 입구 오리피스(504a)의 유동 단면적은 팽창 단계 동안에 출구 오리피스(504b)의 유동 단면적보다 느린 속도로 팽창될 수 있으며, 따라서 이는 소정 액적(40)의 점성 매체(490)의 양을 제어하도록 토출 작동 동안에 가요성 도관(504)을 통한 점성 매체의 유동을 제한하기 위한 가요성 토출 노즐(502)을 구성할 수 있다.
[00146] 일부 예시적인 실시예들에서, 휴지 면적(A1)과 변형 면적(A2) 사이의, 가요성 도관(504)의 소정 부분의 소정 유동 단면적(A)(예를 들어, 가요성 도관(504)의 가장 좁은 부분에서의 가요성 도관(504)의 최소 유동 단면적(A))의 비례 변화는 비교적 작을 수 있고, 예를 들어 약 1% 내지 약 50%의 면적 변화일 수 있으며, 그에 따라 가요성 토출 노즐은 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력(P)의 증가에 응답하여 가요성 도관(504)의 소정 유동 단면적(A)이 약 1% 내지 약 50%만큼 팽창하게 하도록 변형되도록 구성되는 것으로 이해될 수 있다.
[00147] 일부 예시적인 실시예들에서, 휴지 면적(A1)과 변형 면적(A2) 사이의, 가요성 도관(504)의 소정 부분의 소정 유동 단면적(A)(예를 들어, 가요성 도관(504)의 가장 좁은 부분에서의 가요성 도관(504)의 최소 유동 단면적(A))의 비례 변화는 비교적 클 수 있고, 예를 들어 약 50% 내지 약 1000%의 면적 변화, 또는 잠재적으로 1000% 초과의 면적 변화일 수 있으며, 그에 따라 가요성 토출 노즐은 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력(P)의 증가에 응답하여 가요성 도관(504)의 소정 유동 단면적(A)이 약 50% 내지 약 1000%, 또는 1000% 초과만큼 팽창하게 하도록 변형되도록 구성되는 것으로 이해될 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 휴지 면적(A1)과 변형 면적(A2) 사이의, 가요성 도관(504)의 소정 부분의 소정 유동 단면적(A)(예를 들어, 가요성 도관(504)의 가장 좁은 부분에서의 가요성 도관(504)의 최소 유동 단면적(A))의 비례 변화는 예를 들어 약 400%의 면적 변화일 수 있으며, 그에 따라 가요성 토출 노즐은 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력(P)의 증가에 응답하여 가요성 도관(504)의 소정 유동 단면적(A)이 약 400%만큼 팽창하게 하도록 변형되도록 구성되는 것으로 이해될 수 있다.
[00148] 일부 예시적인 실시예들에서, 가요성 토출 노즐(502)을 포함하는 토출 장치(1)는 가요성 토출 노즐(502)을 포함하는 것에 기초하여 토출 작동들 동안에 공기(예를 들어, 토출 챔버(24)로의 점성 매체 유동을 적어도 부분적으로 유지하기 위해 토출 헤드 조립체(5)에 공급되는 압축 공기)를 이용하는 것이 감소되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 팽창 단계(PE) 동안에, 토출 챔버(24)의 체적을 감소시키기 위해 피스톤 보어(35)를 통한 충격 장치(21)의 이동에 의해 유발되는 변위에 기초하여 공기가 토출 노즐(26)을 통해 방출될 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, (예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이) 소정 토출 작동 동안의 토출 장치(1)에 의한 공기 소비는 팽창 단계(PE)에서의 충격 장치(21)의 이동의 결과로서 가요성 토출 노즐(502)의 변형이 공기의 변위를 감소시키는 것에 기초하여 감소될 수 있다. 따라서, 예를 들어, (예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이) 각각의 토출 작동과 관련하여 토출 장치(1)에 의해 소비되는 공기의 체적은 토출 작동 동안의 가요성 토출 노즐(502)의 적어도 일부의 변형 및 후속 이완 동안에 가요성 토출 노즐(502)이 이동하는 공간의 체적에 대응하는 양만큼 감소될 수 있다. 결과적으로, 토출 장치(1)에 의한 공기 소비의 감소로 인해, 가요성 토출 노즐(502)을 포함하는 것에 기초하여 토출 장치(1)의 작동 효율이 개선될 수 있다.
[00149] 도 10은 본원에 개시된 기술의 일부 예시적인 실시예들에 따른, 하나 이상의 액적들을 토출하도록 토출 장치를 작동시키는 방법을 예시하는 흐름도이다. 도 10에 도시된 방법은 본원에 포함된 예시적인 실시예들 중 임의의 실시예에 따른 가요성 토출 노즐(502)을 포함하는 토출 장치(1)에 의해 구현될 수 있다.
[00150] S902에서, 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력(P)은 (예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이 제1 압력(P1)으로부터 제2 압력(P2)으로) 증가하게 되어, 토출 장치(1)의 가요성 토출 노즐(502)의 적어도 일부(예를 들어, 토출 챔버(24)에 노출된 가요성 토출 노즐(502)의 부분)가 (예를 들어, 도 5b, 도 6b, 도 7b 및 도 8b에 도시된 바와 같이) 내부 압력(P)의 증가에 응답하여 휴지 상태로부터 변형 상태로 변형되게 하며, 이에 의해 가요성 토출 노즐(502)의 가요성 도관(504)의 적어도 일부의 유동 단면적(A)(예를 들어, 가요성 도관(504)의 가장 좁은 부분에서 가요성 도관(504)의 최소 유동 단면적(A))이 확장(예를 들어, 팽창)되게 할 수 있다. 충격 장치(21)가 피스톤 보어(35)를 통해 적어도 부분적으로 이동하게 하는 것(예를 들어, 플런저(21b)의 충격 단부면(23)을 피스톤 보어(35)의 제1 포지션(L1)으로부터 더 낮은 제2 포지션(L2)으로 이동시키는 것)에 기초하여 토출 챔버(24)의 내부 체적이 특정 제1 체적으로부터 더 작은 특정 제2 체적으로 제어 가능하게 감소되는 것에 기초하여, 내부 압력(P)은 특정 제1 압력(P1)으로부터 특정 제2 압력(P2)으로 증가하게 될 수 있다. 충격 장치(21)의 이동은 제어 장치(1100)가 내부 압력(P)을 제2 압력(P2)으로 증가시키기 위해 충격 장치(21)를 피스톤 보어(35)를 통해 이동시키는 것과 연관된 특정 구동 전압을 포함하는 제어 신호를 충격 장치에 전송하는 것에 기초하여 제어될 수 있다. 제어 장치(1100)는, 충격 장치(21)에서 수신될 때, 충격 장치(21)가 피스톤 보어(35)를 통해 비교적 급속한 제1 속도로 이동하게 하여 가요성 도관(504)의 일부의 유동 단면적(A)이 대응하는 급속한 제1 속도로 확장(예를 들어, 팽창)되게 하는 제어 신호를 생성할 수 있다.
[00151] 동작 S902는 도 9에 도시된 바와 같은 토출 작동의 팽창 단계(PE)를 구현하는 것을 포함할 수 있다. 내부 압력(P)을 증가시킨 결과로서, 동작 S902는 가요성 토출 노즐(502)의 유체역학적 저항을 감소시키고, 따라서 점성 매체(490)가 토출 챔버(24)로부터 가요성 도관(504)을 통해 출구 오리피스(30)로 유동하게 하여 액적(40)을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
[00152] S904에서, 토출 챔버(24) 내의 점성 매체(490)의 내부 압력(P)은 (예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이 제2 압력(P2)으로부터 제1 압력(P1)으로) 감소하게 되어, 토출 장치(1)의 가요성 토출 노즐(502)의 동일한 부분(예를 들어, 토출 챔버(24)에 노출된 가요성 토출 노즐(502)의 부분)이 (예를 들어, 도 5c, 도 6c, 도 7c 및 도 8c에 도시된 바와 같이) 내부 압력(P)의 감소에 응답하여 변형 상태로부터 휴지 상태(S902의 시작 시의 동일한 초기 휴지 상태일 수 있음)로 이완되게 하며, 이에 의해 가요성 토출 노즐(502)의 가요성 도관(504)의 일부의 유동 단면적(A)(예를 들어, 가요성 도관(504)의 휴지 상태에서 최소 유동 단면적(A)인 가요성 도관(504)의 유동 단면적(A))이 수축(예를 들어, 축소)되게 할 수 있다. 충격 장치(21)가 피스톤 보어(35)를 통해 적어도 부분적으로 이동하게 하는 것(예를 들어, 플런저(21b)의 충격 단부면(23)을 피스톤 보어(35)의 제2 포지션(L2)으로부터 다시 더 높은 제1 포지션(L1)으로 이동시키는 것)에 기초하여 토출 챔버(24)의 내부 체적이 특정 제2 체적으로부터 다시 더 큰 특정 제1 체적으로 제어 가능하게 증가되는 것에 기초하여, 내부 압력(P)은 특정 제2 압력(P2)으로부터 다시 특정 제1 압력(P1)으로 감소하게 될 수 있다. 충격 장치(21)의 이동은 제어 장치(1100)가 내부 압력(P)을 제1 압력(P1)으로 감소시키기 위해 충격 장치(21)를 피스톤 보어(35)를 통해 이동시키는 것과 연관된 특정 구동 전압을 포함하는 제어 신호를 충격 장치에 전송하는 것에 기초하여 제어될 수 있다. 제어 장치(1100)는, 충격 장치(21)에서 수신될 때, 충격 장치(21)가 제1 속보다 느린 비교적 점진적인 제2 속도로 피스톤 보어(35)를 통해 이동하게 하여 가요성 도관(504)의 일부의 유동 단면적(A)이 대응하는 점진적인 제2 속도로 수축(예를 들어, 축소)되게 하는 제어 신호를 생성할 수 있다.
[00153] 동작 S904는 도 9에 도시된 바와 같은 토출 작동의 이완 단계(PRX)를 구현하는 것을 포함할 수 있다. 내부 압력(P)을 감소시킨 결과로서, 동작 S904는 가요성 토출 노즐(502)의 유체역학적 저항을 증가시키고, 따라서 토출 챔버(24)로부터 가요성 도관(504)을 통한 출구 오리피스(30)로의 점성 매체(490) 유동을 제한 및/또는 억제("차단")하고, 조립체 하우징(15)으로부터 액적(40)을 브레이크오프하기 위한 핀칭 메커니즘을 추가로 제공하는 것을 포함할 수 있다.
[00154] 일부 예시적인 실시예들에서, 토출 장치(1)는 충격 장치(21)와 상이한 압축 시스템을 포함할 수 있으며, 예를 들어 토출 챔버(24)는 동작들 S902 및 S904 동안에 고정된 체적으로 유지되고, 그에 따라 내부 압력(P)은 토출 챔버(24)에 대한 압축 가스(예를 들어, 압축 공기)의 인가를 제어하는 것에 기초하여(예를 들어, 압축 가스를 제공할 수 있는 유동 발생기(6) 및/또는 압축 가스를 토출 챔버(24)에 제어 가능하게 공급하기 위한 제어 밸브에 제어 장치(1100)에 의해 제공되는 제어 신호들에 기초하여) 증가 또는 감소하게 될 수 있다.
[00155] 도 11은 본원에 개시된 기술의 일부 예시적인 실시예들에 따른, 제어 장치(1100)를 포함하는 토출 장치(1)를 도시하는 개략도이다. 도 11에 도시된 토출 장치(1)는 도 1 내지 도 4, 도 5a 내지 도 5c, 도 6a 내지 도 6c, 도 7a 내지 도 7c 및 도 8a 내지 도 8c에 도시된 토출 장치들(1) 및/또는 토출 헤드 조립체들(5) 중 어느 하나를 포함하여, 본원에 도시 및 설명된 예시적인 실시예들 중 임의의 실시예에 따른 토출 장치(1)일 수 있다.
[00156] 도 11에 도시된 예시적인 실시예들을 포함하여, 일부 예시적인 실시예들에서, 제어 장치(1100)는 토출 장치(1)에 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어 장치(1100)는 하나 이상의 컴퓨팅 장치들을 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치는 개인용 컴퓨터(PC), 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 넷북, 이들의 일부 조합 등을 포함할 수 있다.
[00157] 도 11에 도시된 예시적인 실시예들을 포함하여, 일부 예시적인 실시예들에서, 제어 장치(1100)는 로직 회로들을 포함하는 하드웨어; 소프트웨어를 실행하는 프로세서와 같은 하드웨어/소프트웨어 조합; 또는 이들의 조합과 같은 처리 회로의 하나 이상의 인스턴스들(instances)에 포함될 수 있고, 그리고/또는 이들을 포함할 수 있고, 그리고/또는 이들에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 처리 회로는 보다 구체적으로는 중앙 처리 유닛(central processing unit; CPU), 산술 로직 유닛(arithmetic logic unit; ALU), 디지털 신호 프로세서, 마이크로컴퓨터, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array; FPGA), 시스템-온-칩(System-on-Chip; SoC), 프로그래머블 로직 유닛, 마이크로프로세서, 주문형 집적 회로(application-specific integrated circuit; ASIC) 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 일부 예시적인 실시예들에서, 처리 회로는 명령 프로그램을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 장치(예를 들어, 메모리), 예를 들어 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive; SSD), 및 본원의 예시적인 실시예들 중 임의의 실시예에 따른 제어 장치(1100)의 기능을 구현하고, 따라서 본원에 설명된 바와 같은 임의의 예시적인 실시예들에 따른 토출 장치(1)의 하나 이상의 토출 작동들을 구현하기 위해 명령 프로그램을 실행하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다.
[00158] 도 11을 참조하면, 제어 장치(1100)는 메모리(1120), 프로세서(1130), 통신 인터페이스(1150) 및 제어 인터페이스(1160)를 포함할 수 있다. 메모리(1120), 프로세서(1130), 통신 인터페이스(1150) 및 제어 인터페이스(1160)는 버스(1110)를 통해 서로 통신할 수 있다.
[00159] 통신 인터페이스(1150)는 다양한 네트워크 통신 프로토콜들을 사용하여 외부 장치로부터 데이터를 통신할 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스(1150)는 제어 장치(1100)의 센서(도시되지 않음)에 의해 생성된 센서 데이터를 외부 장치로 통신할 수 있다. 외부 장치는, 예를 들어 이미지 제공 서버; 디스플레이 장치; 휴대폰, 스마트폰, 개인 휴대 정보 단말기(personal digital assistant; PDA), 태블릿 컴퓨터 및 랩톱 컴퓨터와 같은 모바일 장치; 개인용 컴퓨터(PC), 태블릿 PC 및 넷북과 같은 컴퓨팅 장치; TV 및 스마트 TV와 같은 이미지 출력 장치; 및 카메라 및 캠코더와 같은 이미지 캡처 장치를 포함할 수 있다.
[00160] 프로세서(1130)는 명령 프로그램을 실행하고 제어 장치(1100)를 제어할 수 있다. 프로세서(1130)는, 하나 이상의 제어 인터페이스들(1160)을 통해, 점성 매체의 하나 이상의 액적들이 (예를 들어, 보드(2)로) 토출되게 하는 하나 이상의 토출 작동들을 포함하여, 예시적인 실시예들 중 임의의 실시예에 따른 토출 장치(1)의 하나 이상의 요소들에 제어 신호들을 생성 및/또는 전송함으로써 토출 장치(1)의 하나 이상의 부분들을 제어하도록 명령 프로그램을 실행할 수 있다. 프로세서(1130)에 의해 실행될 명령 프로그램은 메모리(1120)에 저장될 수 있다.
[00161] 메모리(1120)는 정보를 저장할 수 있다. 메모리(1120)는 휘발성 또는 비휘발성 메모리일 수 있다. 메모리(1120)는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체일 수 있다. 메모리는, 적어도 프로세서(1130)에 의해 실행될 때, 적어도 프로세서(1130)가 본원에 설명된 바와 같은 하나 이상의 방법들, 기능들, 프로세스들 등을 실행하게 하는 컴퓨터 판독가능 명령들을 저장할 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로세서(1130)는 메모리(1120)에 저장된 컴퓨터 판독가능 명령들 중 하나 이상을 실행할 수 있다.
[00162] 일부 예시적인 실시예들에서, 제어 장치(1100)는 하나 이상의 액적들을 (예를 들어, 보드(2)로) 토출하는 토출 작동을 실행 및/또는 제어하기 위해 토출 장치(1)의 요소들 중 하나 이상에 제어 신호들을 전송할 수 있다. 예를 들어, 제어 장치(1100)는 하나 이상의 명령 프로그램들에 따라 제어 신호들의 하나 이상의 세트들을 하나 이상의 유동 발생기들, 액추에이터들, 제어 밸브들, 이들의 일부 조합 등에 전송할 수 있다. 그러한 명령 프로그램들은, 제어 장치(1100)에 의해 구현될 때, 제어 장치(1100)가 제어 신호들을 생성하고 그리고/또는 토출 장치(1)의 하나 이상의 요소들로 전송하게 하여 토출 장치(1)가 하나 이상의 토출 작동들을 수행하게 할 수 있다.
[00163] 일부 예시적인 실시예들에서, 제어 장치(1100)는 도 9에 도시된 타이밍 차트를 포함하여, 본원에 도시 및 설명된 타이밍 차트들 중 임의의 타이밍 차트에 따라 제어 신호들의 하나 이상의 세트들을 생성 및/또는 전송할 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 프로세서(1130)는 메모리(1120)에 저장된 하나 이상의 명령 프로그램들을 실행하여, 프로세서(1130)가 도 9에 도시된 타이밍 차트에 따라 제어 신호들의 하나 이상의 세트들을 생성 및/또는 전송하게 할 수 있다.
[00164] 일부 예시적인 실시예들에서, 통신 인터페이스(1150)는 디스플레이 패널, 터치스크린 인터페이스, 촉각(예를 들어, "버튼", "키패드", "키보드", "마우스", "커서" 등) 인터페이스, 이들의 일부 조합 등 중 하나 이상을 포함하는 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다. 정보는 통신 인터페이스(1150)를 통해 제어 장치(1100)에 제공되고 메모리(1120)에 저장될 수 있다. 그러한 정보는 보드(2)와 연관된 정보, 보드(2)에 토출될 점성 매체와 연관된 정보, 점성 매체의 하나 이상의 액적들과 연관된 정보, 이들의 일부 조합 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 그러한 정보는 점성 매체와 연관된 하나 이상의 특성들, 보드(2)에 토출될 하나 이상의 액적들과 연관된 하나 이상의 특성들(예를 들어, 크기), 이들의 일부 조합 등을 나타내는 정보를 포함할 수 있다.
[00165] 일부 예시적인 실시예들에서, 통신 인터페이스(950)는 USB 및/또는 HDMI 인터페이스를 포함할 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 통신 인터페이스(1150)는 무선 네트워크 통신 인터페이스를 포함할 수 있다.
[00166] 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 전술한 설명은 총망라한 것으로 의도되지 않는다. 특정 예시적 실시예의 개별 요소들 또는 특징부들은 일반적으로 해당 특정 예시에 제한되지 않으며, 구체적으로 도시되거나 설명되지 않은 경우에도, 적용 가능한 경우에 상호 교환 가능하고, 선택된 실시예에서 사용될 수 있다. 동일한 것이 또한 많은 방식으로 변경될 수 있다. 그러한 변형들은 예시적인 실시예들로부터 벗어나는 것으로 간주되어서는 안 되며, 그러한 모든 변형들은 본원에 설명된 예시적인 실시예들의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (18)

  1. 점성 매체의 하나 이상의 액적들을 토출하도록 구성된 장치로서,
    상기 점성 매체를 유지하도록 구성된 토출 챔버(jetting chamber)를 적어도 부분적으로 규정하는 내부면을 갖는 하우징(housing); 및
    가요성 토출 노즐(flexible jetting nozzle) ― 상기 가요성 토출 노즐은 상기 토출 챔버에 적어도 부분적으로 노출된 내부면을 갖고, 상기 가요성 토출 노즐은 상기 가요성 토출 노즐의 내부면의 입구 오리피스(inlet orifice)와 상기 가요성 토출 노즐의 외부면의 출구 오리피스(outlet orifice) 사이에서 연장되는 가요성 도관(flexible conduit)을 포함함 ―;을 포함하며,
    상기 장치는 상기 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력을 증가시켜서 상기 점성 매체의 하나 이상의 액적들을 상기 가요성 토출 노즐의 상기 가요성 도관 및 상기 출구 오리피스를 통해 강제하도록 구성되고,
    상기 가요성 토출 노즐은 가요성 재료를 포함하며, 그에 따라 상기 가요성 토출 노즐은 상기 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력의 증가에 응답하여 상기 가요성 도관의 단면적이 팽창하게 하도록 변형되도록 구성되는,
    점성 매체의 하나 이상의 액적들을 토출하도록 구성된 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 토출 챔버를 적어도 부분적으로 규정하는 충격 단부면을 포함하는 충격 장치(impacting device)를 더 포함하며, 상기 충격 장치는 상기 토출 챔버의 체적을 감소시키기 위해 상기 하우징의 하나 이상의 내부면들에 의해 규정된 공간의 적어도 일부를 통해 이동함으로써 상기 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력을 증가시키도록 구성되는,
    점성 매체의 하나 이상의 액적들을 토출하도록 구성된 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 충격 장치는 압전 액추에이터(piezoelectric actuator)를 포함하는,
    점성 매체의 하나 이상의 액적들을 토출하도록 구성된 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 가요성 토출 노즐은 상기 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력의 가역적 변동에 응답하여 상기 가요성 도관의 단면적이 가역적으로 팽창하게 하도록 가역적으로 변형되도록 구성되는,
    점성 매체의 하나 이상의 액적들을 토출하도록 구성된 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 가요성 토출 노즐은 상기 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력의 증가에 응답하여 상기 가요성 도관의 단면적이 약 200% 내지 약 400%만큼 팽창하게 하도록 변형되도록 구성되는,
    점성 매체의 하나 이상의 액적들을 토출하도록 구성된 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    강성 토출 노즐(rigid jetting nozzle)을 더 포함하며, 상기 강성 토출 노즐은 내부면 및 외부면을 갖고, 상기 강성 토출 노즐은 상기 강성 토출 노즐의 내부면의 입구 오리피스와 상기 강성 토출 노즐의 외부면의 출구 오리피스 사이에서 연장되는 강성 도관(rigid conduit)을 포함하고,
    상기 가요성 토출 노즐은 상기 강성 토출 노즐에 결합되며, 그에 따라
    상기 강성 토출 노즐은 상기 가요성 토출 노즐을 제자리에 유지하도록 구성되고,
    상기 장치는 상기 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력을 증가시켜서 상기 가요성 도관 및 상기 강성 도관 모두를 통해 상기 점성 매체의 하나 이상의 액적들을 강제하도록 구성되는,
    점성 매체의 하나 이상의 액적들을 토출하도록 구성된 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 강성 토출 노즐 및 상기 하우징은 단일의 균일한 부분인,
    점성 매체의 하나 이상의 액적들을 토출하도록 구성된 장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 강성 토출 노즐은, 상기 가요성 토출 노즐이 상기 강성 토출 노즐에 의해 상기 토출 챔버로부터 적어도 부분적으로 격리되도록, 적어도 부분적으로 상기 가요성 토출 노즐과 상기 토출 챔버 사이에 있는,
    점성 매체의 하나 이상의 액적들을 토출하도록 구성된 장치.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 가요성 토출 노즐은 적어도 부분적으로 상기 강성 토출 노즐과 상기 토출 챔버 사이에 있는,
    점성 매체의 하나 이상의 액적들을 토출하도록 구성된 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 가요성 도관은 상기 강성 도관을 통해 적어도 부분적으로 연장되는,
    점성 매체의 하나 이상의 액적들을 토출하도록 구성된 장치.
  11. 장치의 토출 챔버로부터 상기 장치의 가요성 토출 노즐을 통한 점성 매체의 하나 이상의 액적들의 토출을 제어하기 위한 방법으로서,
    상기 장치는 상기 토출 챔버를 적어도 부분적으로 규정하는 내부면을 갖는 하우징을 포함하고, 상기 가요성 토출 노즐은 상기 토출 챔버에 적어도 부분적으로 노출된 내부면을 갖고, 상기 가요성 토출 노즐은 상기 가요성 토출 노즐의 내부면의 입구 오리피스와 상기 가요성 토출 노즐의 외부면의 출구 오리피스 사이에서 연장되는 가요성 도관을 포함하고, 상기 가요성 토출 노즐은 가요성 재료를 포함하며,
    상기 단계는,
    상기 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력을 증가시켜 상기 가요성 토출 노즐의 적어도 일부를 변형시켜서, 상기 가요성 도관의 적어도 일부의 유동 단면적이 팽창하게 하는 단계; 및
    상기 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력을 감소시켜 상기 가요성 토출 노즐의 일부를 이완시켜서, 상기 가요성 도관의 일부의 유동 단면적이 수축하게 하는 단계를 포함하는,
    장치의 토출 챔버로부터 상기 장치의 가요성 토출 노즐을 통한 점성 매체의 하나 이상의 액적들의 토출을 제어하기 위한 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력의 증가는 상기 가요성 토출 노즐의 일부를 휴지 상태로부터 변형 상태로 변형시켜서, 상기 가요성 도관의 일부의 유동 단면적이 제1 면적으로부터 상기 제1 면적보다 큰 제2 면적으로 팽창하게 하며;
    상기 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력의 감소는 상기 가요성 토출 노즐의 일부를 상기 변형 상태로부터 상기 휴지 상태로 이완시켜서, 상기 가요성 도관의 일부의 유동 단면적이 상기 제2 면적으로부터 상기 제1 면적으로 수축하게 하는,
    장치의 토출 챔버로부터 상기 장치의 가요성 토출 노즐을 통한 점성 매체의 하나 이상의 액적들의 토출을 제어하기 위한 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 면적은 상기 제1 면적보다 약 200% 내지 약 400% 더 큰,
    장치의 토출 챔버로부터 상기 장치의 가요성 토출 노즐을 통한 점성 매체의 하나 이상의 액적들의 토출을 제어하기 위한 방법.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력의 증가는 상기 토출 챔버의 체적을 감소시키도록 충격 장치를 상기 장치 내에서 이동시키는 것에 기초하며,
    상기 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력의 감소는 상기 토출 챔버의 체적을 증가시키도록 상기 충격 장치를 상기 장치 내에서 이동시키는 것에 기초하는,
    장치의 토출 챔버로부터 상기 장치의 가요성 토출 노즐을 통한 점성 매체의 하나 이상의 액적들의 토출을 제어하기 위한 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 충격 장치는 압전 액추에이터를 포함하는,
    장치의 토출 챔버로부터 상기 장치의 가요성 토출 노즐을 통한 점성 매체의 하나 이상의 액적들의 토출을 제어하기 위한 방법.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 가요성 토출 노즐은 강성 토출 노즐에 의해 상기 토출 챔버로부터 적어도 부분적으로 격리되며, 그에 따라 상기 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력의 증가는 상기 강성 토출 노즐에 의해 상기 토출 챔버에 노출되는 상기 가요성 토출 노즐의 제한된 부분이 변형되게 하는 반면, 상기 강성 토출 노즐에 의해 상기 토출 챔버에 대한 노출로부터 격리된 상기 가요성 토출 노즐의 나머지 부분은 변형이 제한되는,
    장치의 토출 챔버로부터 상기 장치의 가요성 토출 노즐을 통한 점성 매체의 하나 이상의 액적들의 토출을 제어하기 위한 방법.
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 가요성 토출 노즐은 적어도 부분적으로 상기 토출 챔버와, 강성 도관을 포함하는 강성 토출 노즐 사이에 있으며, 그에 따라 상기 토출 챔버 내의 점성 매체의 내부 압력의 증가는 상기 강성 도관과 정렬되는 상기 가요성 토출 노즐의 제한된 부분이 변형되게 하는 반면, 상기 강성 도관과 정렬되지 않은 상기 가요성 토출 노즐의 나머지 부분은 상기 강성 토출 노즐에 의해 변형이 제한되는,
    장치의 토출 챔버로부터 상기 장치의 가요성 토출 노즐을 통한 점성 매체의 하나 이상의 액적들의 토출을 제어하기 위한 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 가요성 도관의 제한된 부분은 상기 강성 도관을 통해 적어도 부분적으로 연장되는,
    장치의 토출 챔버로부터 상기 장치의 가요성 토출 노즐을 통한 점성 매체의 하나 이상의 액적들의 토출을 제어하기 위한 방법.
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