專利名稱：流體噴射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種流體噴射裝置，特別關(guān)于一種可改變液滴射出方向的流體噴射裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)噴墨打印裝置主要可分為壓電式(piezoelectric)以及熱氣泡式(thermal bubble)兩種。如圖1所示，US Pat.6,588,878 B2「Jet and MethodThereof for Ejecting Droplets of Different Sizes」公開了一種可應(yīng)用于噴墨打印裝置中的熱氣泡式微流體噴射裝置，其主要是通過變化每一流體噴射單元E中的流體腔14(chamber)、噴孔18(nozzle)、加熱器20(heater)的形狀、尺寸以及相互間的距離，借以達到改變流體噴射量的目的。
在圖1中，所述每一流體噴射單元E分別具有兩個加熱器20，且每一對加熱器20相互串聯(lián)；特別地是，當(dāng)電流通過電性串聯(lián)的加熱器20時會在流體腔14內(nèi)分別產(chǎn)生兩個氣泡B，并可迫使流體F由噴孔18沿Z軸方向射出并形成液滴D，其中由于加熱器20對稱地設(shè)置于噴孔18兩側(cè)，因此液滴D的飛行方向大致垂直于噴孔層12(nozzle plate)表面(如圖1所示)。
如前所述，在US Pat.6,588,878 B2中所公開的機構(gòu)設(shè)計雖可針對不同噴孔18設(shè)計不同的噴射機構(gòu)，借以提供不同的流體噴射量，然而對于每一個流體噴射單元E而言仍僅能提供一種固定的液滴噴射模式而無法任意調(diào)整。另一方面，所述液滴D經(jīng)由噴孔18射出后的飛行方向大致上垂直于噴孔層12表面(沿Z軸方向)，其中液滴D的飛行方向并無法改變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種流體噴射裝置，包括一基材、一歧管以及一流體噴射單元。上述歧管形成于基材中，且所述流體噴射單元包括一噴孔層、一流體腔、一第一加熱器以及一第二加熱器。上述噴孔層設(shè)置于基材上并具有一噴孔。上述流體腔形成于基材以及噴孔層之間，并與噴孔以及歧管相通。上述第一、第二加熱器設(shè)置于噴孔層上，且分別位于噴孔的第一側(cè)以及第二側(cè)。其中，第一、第二加熱器分別連接獨立的驅(qū)動電路，借以加熱流體腔并迫使流體由所述噴孔射出。
在一優(yōu)選實施例中，所述流體的射出方向偏離噴孔的一中心軸。
在一優(yōu)選實施例中，所述第一側(cè)與第二側(cè)相對。
在一優(yōu)選實施例中，所述第一側(cè)與第二側(cè)相鄰。
在一優(yōu)選實施例中，所述流體噴射單元還具有一第三加熱器以及一第四加熱器，其中第一、第二、第三以及第四加熱器環(huán)繞所述噴孔，且分別連接獨立的驅(qū)動電路，借以加熱并迫使流體由噴孔射出。
在一優(yōu)選實施例中，所述流體噴射裝置具有整體結(jié)構(gòu)。
在一優(yōu)選實施例中，所述第一、第二加熱器的形狀不同。
在一優(yōu)選實施例中，所述第一、第二加熱器呈矩形結(jié)構(gòu)。
在一優(yōu)選實施例中，所述第一加熱器的一長軸方向大致垂直于第一側(cè)。
在一優(yōu)選實施例中，所述第一加熱器呈正方形。
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉詳盡實施例并配合附圖做詳細(xì)說明。


圖1是表示傳統(tǒng)流體噴射裝置的示意圖；圖2是表示于噴孔周圍設(shè)置第一加熱器的示意圖；圖3是表示于噴孔周圍設(shè)置第一、第二加熱器的示意圖；圖4A、圖4B、圖4C是表示液滴噴出后的落點示意圖；圖5A、圖5B是表示第一、第二加熱器設(shè)置于噴孔相鄰的兩側(cè)的示意圖；圖6A、圖6B是表示第一、第二加熱器設(shè)置于噴孔相對的兩側(cè)的示意圖；以及圖7是表示于噴孔周圍設(shè)置四個加熱器的示意圖。
主要組件符號說明12～噴孔層14～流體腔16～歧管18～噴孔
B～氣泡C1、C2～中心軸D～液滴H1～第一加熱器H2～第二加熱器H3～第三加熱器H4～第四加熱器E～流體噴射單元F～流體P～落點S～基材具體實施方式

首先請參閱圖2，本發(fā)明的流體噴射裝置例如為一整體結(jié)構(gòu)的噴墨芯片(monolithic ink jet chip)，包括一基材S、一歧管16以及多個如圖2所示的流體噴射單元E。在圖2中，所述歧管16形成于基材S內(nèi)，且每一個流體噴射單元E分別具有一噴孔層12、一流體腔14、一噴孔18以及一第一加熱器H1，所述噴孔層12設(shè)置于基材S上，流體腔14形成于基材S與噴孔層12之間，且流體腔14與歧管14以及噴孔層12上的噴孔18相通。
在本實施例中的第一加熱器H1設(shè)置于噴孔層12外側(cè)表面，并且鄰近所述噴孔18；當(dāng)?shù)谝患訜崞鱄1對流體腔14加熱時會產(chǎn)生氣泡B，進而可迫使流體F由噴孔18噴出并形成液滴D。特別地是，所述第一加熱器H1是以非對稱的方式設(shè)置于噴孔18的一第一側(cè)，因此液滴D的飛行方向與Z軸方向形成一夾角a(如圖2所示)。
根據(jù)上述原理，本發(fā)明可于噴孔18周圍的不同方位設(shè)置多個加熱器，借以達到變化液滴D噴射角度的目的。接著請參閱圖3，在本實施例中進一步地在噴孔18周圍相鄰的兩側(cè)分別設(shè)置矩形的第一加熱器H1以及第二加熱器H2，其中第一、第二加熱器H1、H2的長軸方向大致朝Y軸以及X軸方向延伸，并且分別連接獨立的驅(qū)動電路(未圖標(biāo))。
接著請一并參閱圖3以及圖4A、圖4B，其中圖4a表示圖3中第一加熱器H1作動時噴射液滴落點P的示意圖；圖4b則表示圖3中第二加熱器H2作動時噴射液滴落點P的示意圖。由于圖3中的第一、第二加熱器H1、H2以非對稱的方式設(shè)置于噴孔18周圍的一第一側(cè)以及一第二側(cè)，其中第一側(cè)與第二側(cè)相鄰(在本實施例中第一、第二側(cè)分別為圖3中噴孔18的左側(cè)以及上側(cè))，且第一、第二加熱器H1、H2分別具有獨立的驅(qū)動電路，因此當(dāng)僅驅(qū)動第一加熱器H1對流體腔14加熱時，液滴的落點P會朝右方偏離噴孔18的中心軸C1而落于第I、IV象限內(nèi)(如圖4a所示)。同理，如圖4b所示，當(dāng)僅驅(qū)動第二加熱器H2對流體腔14加熱時，液滴的落點P則會朝下方偏離噴孔18的中心軸C2而落于第III、IV象限內(nèi)。更進一步地，如圖4C所示，當(dāng)?shù)谝弧⒌诙訜崞鱄1、H2同時被驅(qū)動而對流體腔14加熱時，液滴的落點P則會朝右下方偏離噴孔18的中心軸C1、C2而落于第IV象限內(nèi)。
基于所述原理，本發(fā)明同時可通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)計第一、第二加熱器H1、H2的矩形長寬比(例如可呈一正方形)，進而改變液滴的噴射量、噴射速度與噴射角度，其中所述第一、第二加熱器H1、H2可視不同設(shè)計需求而采用相同或者相異的結(jié)構(gòu)形狀。
接著請一并參閱圖5A、圖5B，多個流體噴射單元E借由歧管16而相互連通，其中流體主要系通過歧管16而供給至各流體噴射單元E，并可經(jīng)由噴孔18噴出液滴。在本實施例中，每一流體噴射單元E分別具有一第一加熱器H1以及一第二加熱器H2，且每一流體噴射單元E中的第一、第二加熱器H1、H2分別設(shè)置于噴孔18周圍相鄰的兩側(cè)。
如圖5A所示，每一流體噴射單元E中的第一、第二加熱器H1、H2分別設(shè)置于噴孔18的左側(cè)以及上側(cè)，其中第一、第二加熱器H1、H2分別具有獨立的驅(qū)動電路(未圖標(biāo))，如此一來可借由個別地控制第一、第二加熱器H1、H2，進而使每一噴孔18所噴出的液滴朝右方或者下方偏斜。
再請參閱圖5B，在另一實施例中，位于歧管16左、右兩邊流體噴射單元E采取相反的加熱器配置方式。如圖5B所示，在歧管16左邊的流體噴射單元E中，第一、第二加熱器H1、H2分別設(shè)置于其對應(yīng)噴孔18的左側(cè)以及上側(cè)；反之，在歧管16右邊流體噴射單元E中，第一、第二加熱器H1、H2則分別設(shè)置于其對應(yīng)噴孔18的右側(cè)以及下側(cè)。
比較圖5A、圖5B兩種加熱器配置方式，其中圖5A的各噴孔18所噴出的液滴落點可較為集中，且相較于圖5B的加熱器配置方式可提供較高密度的墨點分布。特別地是，由于每一加熱器均具有獨立的驅(qū)動電路，因此可個別地控制每一噴孔18在X軸方向以及Y軸方向的噴射偏斜角度，同時可大幅地提升噴墨打印裝置的打印效率。
接著請參閱第6A以及6B圖，所述第一、第二加熱器H1、H2亦可以平行排列的方式設(shè)置于噴孔18相對的兩側(cè)。如圖6A所示，所述第一、第二加熱器H1、H2可分別設(shè)置于噴孔18的上、下兩側(cè)，或者亦可選擇性地設(shè)置于噴孔18的左、右兩側(cè)(如圖6b所示)，惟第一、第二加熱器H1、H2若以平行排列的方式設(shè)置于噴孔18相對的兩側(cè)時，僅能控制噴射液滴于Y軸方向或者X方向的飛行角度。
此外，本發(fā)明亦可視不同設(shè)計需求變化加熱器的配置方式。接著請參閱圖7，在本實施例中是在噴孔18四周分別設(shè)有第一、第二、第三以及第四加熱器H1、H2、H3、H4，其中每一加熱器具有獨立的驅(qū)動電路，借以個別地控制液滴在Y軸方向以及X方向的噴射偏斜角度。其中，第一、第二、第三以及第四加熱器H1、H2、H3、H4可視不同設(shè)計需求采用相同或相異的幾何結(jié)構(gòu)(例如為方形或矩形)。另一方面，位在不同流體噴射單元E內(nèi)的加熱器亦可連接至一控制單元，借以同時地控制各噴孔18的流體噴射，進而可提供液滴大小以及液滴落點的變化，并可達到增加打印密度及色階變化的目的。
綜上所述，本發(fā)明的流體噴射裝置可有效地變化液滴的噴射量、噴射速度以及飛行角度。其中本發(fā)明特別適用于噴墨打印設(shè)備當(dāng)中，借此可達到變化墨點密度的效果。另一方面，本發(fā)明亦可應(yīng)用于微噴射推進系統(tǒng)以及生物醫(yī)學(xué)科技等相關(guān)領(lǐng)域，例如燃油系統(tǒng)中的燃料/氣體配比控制單元，及生物技術(shù)醫(yī)療的藥劑注射控制系統(tǒng)之中。
通過本發(fā)明雖以詳盡的實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何業(yè)內(nèi)人士，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種流體噴射裝置，包括一基材；一歧管，形成于該基材中；以及一流體噴射單元，包括一噴孔層，設(shè)置于該基材上，具有一噴孔；一流體腔，形成于該基材以及該噴孔層之間，并且與該噴孔以及該歧管相通；一第一加熱器，設(shè)置于該噴孔層上并位于該噴孔的一第一側(cè)；一第二加熱器，設(shè)置于該噴孔層并且位于該噴孔的一第二側(cè)，其中該第一、第二加熱器分別連接獨立的驅(qū)動電路，借以加熱該流體腔并迫使該流體由該噴孔射出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置，其特征在于，該流體的射出方向偏離該噴孔的一中心軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置，其特征在于，該第一側(cè)與該第二側(cè)相對。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置，其特征在于，該第一側(cè)與該第二側(cè)相鄰。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置，其特征在于，該流體噴射單元還具有一第三加熱器以及一第四加熱器，該第一、第二、第三以及第四加熱器環(huán)繞該噴孔，且分別連接獨立的驅(qū)動電路，借以加熱并迫使該流體由該噴孔射出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置，其特征在于，該流體噴射裝置具有整體結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置，其特征在于，該第一、第二加熱器的形狀不同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置，其特征在于，該第一、第二加熱器呈矩形結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的流體噴射裝置，其特征在于，該第一加熱器的一長軸方向大致垂直該第一側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的流體噴射裝置，其特征在于，該第一加熱器呈正方形。
11.一種流體噴射裝置，包括一基材；一歧管，形成于該基材中；以及多個流體噴射單元，其中每一該流體噴射單元包括一噴孔層，設(shè)置于該基材上，具有一噴孔；一流體腔，形成于該基材以及該噴孔層之間，并且與該噴孔以及該歧管相通；一第一加熱器，設(shè)置于該噴孔層的一外側(cè)表面且鄰近該噴孔；一第二加熱器，設(shè)置于該噴孔層的一外側(cè)表面且鄰近該噴孔，其中該第一、第二加熱器分別連接獨立的驅(qū)動電路，借以加熱該流體腔并迫使該流體由該噴孔射出。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的流體噴射裝置，其特征在于，該流體的射出方向偏離該噴孔的一中心軸。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的流體噴射裝置，其特征在于，所述流體噴射單元中的該第一、第二加熱器的配置方式不盡相同。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的流體噴射裝置，其特征在于，所述流體噴射單元分別位于該歧管的相反側(cè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的流體噴射裝置，其特征在于，該流體噴射單元還具有一第三加熱器以及一第四加熱器，該第一、第二、第三以及第四加熱器環(huán)繞該噴孔，且分別連接獨立的驅(qū)動電路，借以加熱并迫使該流體由該噴孔射出。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的流體噴射裝置，其特征在于，該流體噴射裝置具有整體結(jié)構(gòu)。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的流體噴射裝置，其特征在于，該第一、第二加熱器的形狀不同。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的流體噴射裝置，其特征在于，該第一、第二加熱器呈矩形結(jié)構(gòu)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的流體噴射裝置，其特征在于，該第一加熱器的一長軸方向大致垂直該第一側(cè)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的流體噴射裝置，其特征在于，該第一加熱器呈正方形。
全文摘要
一種流體噴射裝置，包括一基材、一歧管以及一流體噴射單元。上述歧管形成于基材中，且所述流體噴射單元包括一噴孔層、一流體腔、一第一加熱器以及一第二加熱器。上述噴孔層設(shè)置于基材上并具有一噴孔。上述流體腔形成于基材以及噴孔層之間，并與噴孔以及歧管相通。上述第一、第二加熱器設(shè)置于噴孔層上，且分別位于噴孔的第一側(cè)以及第二側(cè)。其中，第一、第二加熱器分別連接獨立的驅(qū)動電路，借以加熱流體腔并迫使流體由所述噴孔射出。
文檔編號B41J2/05GK1994743SQ200610005
公開日2007年7月11日 申請日期2006年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月6日
發(fā)明者吳尚羲, 周忠誠 申請人:明基電通股份有限公司