[发明专利]机械整合并且紧密连接的印刷头和烟雾源

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求在2007年8月30日提交的名称为″机械整合并且紧密连接的印刷头和烟雾源(Mechanically Integrated and Closely Coupled Print Headand Mist Source)″的美国临时专利申请序列60/969,068的申请日权益，该美国临时专利申请的说明书通过引用结合在此。

发明背景

发明领域(技术领域)

本发明是一种包括雾化器的装置，所述雾化器位于直接将材料沉积到平坦或不平坦的目标物上的沉积头内部或相邻处。

发明简述

本发明是用于沉积材料的沉积头，所述沉积头包括：一个或多个载气进口；一个或多个雾化器；气溶胶歧管，其在结构上与所述一个或多个雾化器整合；一个或多个气溶胶输送导管，其与所述气溶胶歧管流体连通；包覆气体进口和一个或多个材料沉积出口。沉积头优选还包括虚拟冲击器(virtual impactor)和废气出口，所述虚拟冲击器被设置在一个或多个雾化器中的至少一个和气溶胶歧管之间。沉积头优选包括材料的储存器，以及任选的用于将未使用的材料从气溶胶歧管传输回到储存器中的排出管(drain)。沉积头任选还包括材料的外部储存器，该储存器可用于选自如下各项中的目的：能够更长时间地运行而不用重新填充，将材料保持在所需的温度，将所述材料保持在所需的粘度，将材料保持在所需的组成，以及防止粒子的聚集。沉积头优选还包括包覆气体歧管，该包覆气体歧管至少同心地包围一个或多个气溶胶输送导管的中部。沉积头任选还包括包覆气体室，该包覆气体室包围每一个包括导管出口在内的气溶胶输送导管的一部分，所述气溶胶输送导管优选足够长，因而在包覆气体流与气溶胶流于所述包覆气体室的出口处或附近合并之前，所述包覆气体流基本上平行于所述气溶胶流，所述合并是在所述气溶胶流离开所述导管出口之后进行的。沉积头任选可更换，并且包括在安装之前预先填充有材料的材料储存器。这种沉积头任选是一次性的(disposable)，或是可再填充的。一个或多个雾化器中的每一个雾化不同的材料，这些材料优选不混合和/或不反应，直到即将沉积之前或沉积期间。要被沉积的不同材料的比率优选是可控的。雾化器任选同时运行，或至少两个雾化器任选在不同时间运行。

本发明还是用于三维材料沉积的装置，所述装置包括沉积头和雾化器，其中沉积头和雾化器在三个线性维度上一起移动，并且其中沉积头是可倾斜的，而雾化器不是可倾斜的。所述装置优选用于将材料沉积在结构体的外部、内部和/或下面，并且优选被构造成使得沉积头可延伸到窄的通道内。

本发明还是一种用于沉积材料的方法，所述方法包括如下步骤：雾化第一材料以形成第一气溶胶，雾化第二材料以形成第二气溶胶，将所述第一气溶胶和第二气溶胶合并，用环状的包覆气体流包围合并的气溶胶，将合并的气溶胶集中，以及沉积所述气溶胶。雾化步骤任选同时或依次进行。所述方法任选还包括改变在至少一种气溶胶中的材料的量的步骤。雾化步骤任选包括使用不同设计的雾化器。所述方法任选还包括沉积复合结构体的步骤。

本发明的一个优点是改善了沉积，原因在于降低了液滴的蒸发和降低了过度喷射。

本发明的另一个优点是降低了在气流的开始和材料到目标物上的沉积之间的延迟。

本发明的目的、其它优点和新的特征以及另外的可应用性范围将在下面的详述中结合附图部分地进行描述，并对于本领域技术人员，通过以下内容的审查将部分地变得明显，或可以通过本发明的实施而知晓。本发明的目的和优点可以通过特别在后附权利要求书中指出的手段和组合而实现和获得。

附图说明

结合到说明书中并且形成说明书的一部分的附图示出本发明的一个或多个实施方案，并且与说明书一起起到解释本发明的原理的作用。附图仅为了示出本发明的一个或多个优选实施方案的目的并且不应理解为限制本发明。在附图中：

图1是本发明的用于梯度材料(gradient material)制备的装置的示意图；

图2是具有雾化器的整体式的多喷嘴沉积头的示意图；

图3是具有单气溶胶喷射器的整合雾化器的示意图；

图4是整合了雾化器、沉积头和虚拟冲击器的单一装置的横截面示意图；

图5是具有沉积头和虚拟冲击器的整合的雾化系统的备选实施方案的示意图；

图6是具有沉积头和流量降低器的多喷嘴整合的雾化系统的另一个备选实施方案的示意图；以及