專利名稱：用于微小液滴的液滴發(fā)生器,尤其用于噴墨打印機噴頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于微小液滴的液滴發(fā)生器，尤其用于噴墨打印機噴頭，所述液滴發(fā)生器具有一些布置在外殼中的壓電彎曲換能器組群，所述彎曲換能器在部件長度上相互間隔，通過壁厚彼此分開地橫向設(shè)置在一些凹槽中，其中在彎曲指下面，框架板的內(nèi)部布置有縱向的液體-縱向通道，并且在基板中形成一個液體腔室，每個彎曲換能器至少一個噴嘴通向所述液體腔室。
本發(fā)明的任務(wù)在于，避免各個腔室之間的串?dāng)_，而不用在彎曲指之間對分隔壁進行昂貴的和難以控制的定位，其中在每個腔室內(nèi)都具有一個彎曲換能器，所述彎曲換能器的彎曲簧片在共有的基板中向所從屬的噴嘴偏移，并且當(dāng)具有足夠厚的腔室壁時，在用于密封安裝的、可在生產(chǎn)中控制的μm-范圍內(nèi)獲得一個高的液體流。
根據(jù)本發(fā)明，所提出的任務(wù)是如此解決的，即圍繞著各液體腔室的開口設(shè)置一個邊緣凸起，所述邊緣凸起用作彎曲指的行程限制，并且至少在所述彎曲指的寬度和直到基板的高度上將一個凹井連接到所述開口上。以此得到的大的液體入口在液體腔室上引起了高效液體流。所述液體流減輕了作用在周圍內(nèi)壁上的壓力。避免了不期望的高的壓力波。當(dāng)使用整個流動寬度時，只須考慮到小的流動阻力。由于所述內(nèi)壁向下是密封封閉的，這就產(chǎn)生一個問題，即沒有控制μm-范圍骨的生產(chǎn)誤差。一個特別的改進是通過所述邊緣凸起得到的所述液體流可以被剪斷，以此來嚴格地限定所噴射的液體量。在所述凸緣一直靠到彎曲換能器的下邊緣上時，內(nèi)部腔室被密封。這樣，當(dāng)壓力和溫度變化時，得出其它的一些優(yōu)點。所述平放的彎曲指因此是一個密封件，這樣沒有液體可能由于壓力和溫度的變化而溢出。
根據(jù)一種布置形式，液體輸入還可以以此來支持，即在外殼內(nèi)，在彎曲指組群的上方設(shè)置有一個共同的液體入口。
此外液體的輸送還因此進一步被改進，即在彎曲指的下面，液體-縱向通道在與所述噴嘴相背離的區(qū)域內(nèi)的連接到與所述彎曲指呈橫向(基本垂直)走向的輸入管道上。
按照液滴的排出方向，有利的方式可以是，在框架板中的所述液體腔室在邊緣凸起的下面以所述(輸入)開口的寬度延伸，并且成直角地延伸至所述噴嘴的噴嘴口處。
此外還設(shè)計了一種結(jié)構(gòu)形式，即所述噴嘴布置在一個裝配在所述外殼和/或所述框架板和/或所述基板上的噴嘴板上。
比如可以如此考慮液滴的排出方向，即當(dāng)噴嘴垂直于基板走向時，所述噴嘴板布置在所述基板的下側(cè)。
按照另一種進一步構(gòu)型規(guī)定，在框架板中分別有一個隔板緊靠在邊緣凸起上。通過這種方式，減小了對直到小的彎曲指的偏轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)的相鄰腔室的壓力傳播和串?dāng)_。
對此所述隔板可以分別在兩個并排走向的邊緣凸起之間連接。
為了阻止所述彎曲指沖擊所述邊緣凸起從而產(chǎn)生破損，有利的方式是，在兩個相鄰隔板中間分別設(shè)置有一個在隔板之間延伸的、反向指向的、伸出來的展開面。此外，所述邊緣凸起、所述隔板、所述支承點和所述展開面位于一個平面上。以此可以根據(jù)液體使所述彎曲指的阻尼狀態(tài)進一步地匹配。有利的還在于，圍繞邊緣凸起的平面和展開面被加深直到所述隔板。
另一個布置在于，在制造過程中由鋸痕所形成的每兩個彎曲指之間形成一條鋸縫，所述鋸縫在其寬度上與腔室隔壁的厚度或者隔板的厚度相對應(yīng)。
其中

圖1帶有基板、框架板、液體腔室和噴嘴的彎曲換能器的縱剖面視圖，圖2帶有外殼的與圖1相同的剖面視圖，圖3帶有成形在其的噴嘴的同一剖面視圖，圖4A沿噴嘴方向上帶有液體腔室和隔板的局部剖面視圖，圖4B在一個液體可以流進相鄰液體腔室的平面內(nèi)，沿噴嘴方向上的局部剖面視圖，圖4C當(dāng)彎曲指放置在液體腔室上時，沿噴嘴方向上的局部剖面視圖，圖5A在框架板上的帶有隔板的俯視圖，圖5B圖5A沿液體腔室的平面的剖面圖，以及，圖6在框架板上的帶有展開面的俯視圖。
具體實施例方式
液滴發(fā)生器具有若干并排布置的彎曲換能器1，所述彎曲換能器分別由一個貼在框架板2上的壓電板3形成，并且緊接著通過鋸切根據(jù)兩個噴嘴7之間的間距被分成單個的彎曲換能器1。所述框架板2具有一些用于固定壓電板3的區(qū)域，一些區(qū)域形成用于彎曲指5的支承棱4，而在另一些區(qū)域中，所述彎曲指5可以由一個預(yù)緊位置快速移動到一個松弛位置，目的是使液滴6可以通過噴嘴7排出。也可以用彎曲梳來代替平的雙壓電(bimorphen)多層壓電板3a(無源構(gòu)型-與有源構(gòu)型的多層壓電板3b不同)，在所述彎曲梳中，壓電板3設(shè)置有一個連接橫板9，緊接著通過鋸切生成單個的彎曲指5，所述彎曲指5放在設(shè)置有缺口、出口、進口和支承棱(所謂的結(jié)構(gòu))的框架板2上。所述連接橫板9比如通過粘貼或者夾緊進行校準(zhǔn)、對中和固定。所述的用于彎曲換能器1的粘合面為其總長的大約1/3。由此根據(jù)浮裝的彎曲指5得出校準(zhǔn)效果。
所述框架板2具有用于彎曲換能器1的支承點10和用于校準(zhǔn)劃分成單個彎曲換能器1的組群的輔助工具。所述彎曲換能器1的組群被外殼11密封地包圍。
在彎曲指5的下面，在框架板2內(nèi)布置有縱向走向的液體-縱向通道12，所述液體-縱向通道12在基板1內(nèi)終止在液體腔室13處。每個液體腔室13具有至少一個噴嘴7。
其中液體輸送受開口14影響。所述開口14具有一個盡量大的正方形(或矩形)的橫截面，所述橫截面由所述彎曲指5和所述噴嘴間距之間的結(jié)構(gòu)尺寸得出。一個邊緣凸起15圍繞著所述液體腔室13的開口14，所述邊緣凸起15處于彎曲指5的最大偏轉(zhuǎn)區(qū)域中，因此作為彎曲指5的行程限制，至少在所述彎曲指5的寬度上和直到基板1a的高度上將一個凹井16連接到開口14上。所述凹井16基本上沒有約束地一直通向噴嘴7。當(dāng)前面的液滴排出時，所述的液體流反向(圖1-3)。
足夠多的液量基本上通過這種方式準(zhǔn)備，即在外殼11內(nèi)，彎曲指5組群上面布置有一個共同的液體入口17(圖2)。此外，在彎曲指5下面的液體-縱向通道12在與所述噴嘴7相背離的區(qū)域中連接到一個與所述彎曲指5橫向或者垂直走向的液體輸入管道18上。
在框架板2中的所述液體腔室13在所述邊緣凸起15的下面以寬度14a延伸，并且在圖2的實施例中成直角地延伸至所述噴嘴7的噴嘴口19。
所述噴嘴7可以布置在一個安裝在所述外殼11和/或所述框架板2和/或所述基板1a上的噴嘴板20上。
當(dāng)噴嘴7穿過基板1a垂直走向時，所述噴嘴板20布置在基板1a的下側(cè)。以此可以沒有限制地優(yōu)選噴嘴幾何尺寸。
此外在框架板2中分別有一個隔板21緊靠在邊緣凸起15上。所述深的凹井16通過這些隔板21彼此分開。當(dāng)緊貼在彎曲指5下面的噴嘴開口很小時，大部分的液體被橫向地壓向相鄰的彎曲換能器1(參看圖4B)。在彎曲指5的尖端上布置的挺桿提高了力的引入，不會妨礙液體的回流。
根據(jù)圖5A，在兩個相鄰的隔板21的中間分別形成有一個在隔板21之間伸展的、反向指向的、伸出來的具有隔板寬度的展開面22。通過這樣的在所述框架板2內(nèi)或者所述框架板2上的隔板，基本上可以在相鄰彎曲換能器1的影響范圍之內(nèi)進一步地減小壓力波的排出。適當(dāng)?shù)姆绞绞?，僅在所述液體腔室13區(qū)域內(nèi)形成隔板，并且不是一直通向支承棱4。以此確保了彎曲指5下面的液體流動，并且在壓電板3下面，可洗凈的填充介質(zhì)可以容易地補入并且可以沿鋸痕23再被清除。當(dāng)貼上所述壓電板3，所述壓電板3可以支撐在所述隔板21上，以實現(xiàn)壓電板3的精確的間距尺寸。
在制造過程中由鋸痕23所形成的每兩個彎曲指5之間形成一條鋸縫23a，所述鋸縫23a在其寬度上與腔室隔壁8的厚度或者隔板21的厚度相對應(yīng)。在所述隔板21或所述腔室隔壁8的平面內(nèi)，壓電板3的鋸切直到所述隔板21的高度(開始)，這很容易鋸開，從而得出彎曲指5相對于液體腔室13和隔板21的準(zhǔn)確布置。當(dāng)鋸開時，在所述隔板21和所述壓電板3的邊緣之間可以產(chǎn)生橫向的空氣間隙，以使得在操作時所述流體沒有被包圍在所述彎曲指5的下面并減輕運動。所述彎曲指5在最小的公差范圍內(nèi)比所述隔板21的間距窄。
參考記號表1彎曲換能器1a 基板2框架板3壓電板3a 多層覆金屬板(無源)3b 多層覆金屬板(有源)4支承棱5彎曲指6液滴(微滴)7噴嘴8腔室隔壁9連接橫板10 支承點11 外殼12 液體-縱向通道13 液體腔室14 開口14a 寬度15 邊緣凸起16 凹井17 液體入口18 液體輸入管道19 噴嘴口20 噴嘴板21 隔板22 展開面23 鋸痕23a 鋸隙
權(quán)利要求
1.一種用于微小液滴的液滴發(fā)生器，尤其用于噴墨打印機噴頭，所述液滴發(fā)生器具有一些布置在外殼(11)中的壓電彎曲換能器(1)組群，所述彎曲換能器在部件長度上相互間隔，通過壁厚彼此分開地橫向設(shè)置在一些凹槽中，其中在彎曲指(5)的下面，框架板(2)的內(nèi)部布置有縱向的液體-縱向通道(12)，并且在基板(1a)中形成一個液體腔室(13)，每個彎曲換能器(1)至少一個噴嘴(7)通向所述液體腔室(13)，其特征在于，一個邊緣凸起(15)圍繞著所述液體腔室(13)的開口(14)，所述邊緣凸起(15)用作彎曲指(5)的行程限制，并且至少在所述彎曲指(5)的寬度和直到基板(1a)的高度上將一個凹井(16)連接到所述開口(14)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的液滴發(fā)生器，其特征在于，在外殼(11)內(nèi)，在彎曲指(5)組群上方布置有一個共同的液體入口(17)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2之一的液滴發(fā)生器，其特征在于，在彎曲指(5)的下面，液體-縱向通道(12)在與所述噴嘴(7)相背離的區(qū)域中連接到與所述彎曲指(5)呈橫向走向的液體輸入管道(18)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的液滴發(fā)生器，其特征在于，在框架板(2)中的所述液體腔室(13)在所述邊緣凸起(15)的下面以所述開口(14)的寬度(14a)延伸，并且成直角地延伸至所述噴嘴(7)的噴嘴口(19)處。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的液滴發(fā)生器，其特征在于，所述噴嘴(7)布置在一個安裝在所述外殼(11)和/或所述框架板(2)和/或所述基板(1a)上的噴嘴板(20)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的液滴發(fā)生器，其特征在于，當(dāng)噴嘴(7)穿過基板(1a)垂直走向時，所述噴嘴板(20)布置在所述基板(1a)的下側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的液滴發(fā)生器，其特征在于，在框架板(2)中分別有一個隔板(21)緊靠在邊緣凸起(15)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的液滴發(fā)生器，其特征在于，所述隔板(21)分別在兩個并排的邊緣凸起(15)之間連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一的液滴發(fā)生器，其特征在于，在兩個相鄰的隔板(21)中間分別布置有一個在隔板(21)之間伸展的、反向指向的、伸出來的展開面(22)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一的液滴發(fā)生器，其特征在于，在制造過程中由鋸痕(23)所形成的每兩個彎曲指(5)之間形成一條鋸縫(23a)，所述鋸縫(23a)在其寬度上與腔室隔壁(8)的厚度或者隔板(21)的厚度相對應(yīng)。
全文摘要
一種用于微小液滴(6)的液滴發(fā)生器，尤其用于噴墨打印機噴頭，所述液滴發(fā)生器具有一些布置在外殼(11)中的壓電彎曲換能器(1)組群，所述彎曲換能器在部件長度上相互間隔，通過壁厚彼此分開地橫向設(shè)置在一些凹槽中，所述液滴發(fā)生器還具有在彎曲指(5)下面的液體－縱向通道(12)和帶有噴嘴(7)的液體腔室(13)，在不允許有變形的腔室壁足夠厚的情況下，可以保持一個高的液體流，即一個邊緣凸起(15)圍繞著所述液體腔室(13)的開口(14)，所述邊緣凸起(15)用作彎曲指(5)的行程限制，并且至少在所述彎曲指(5)的寬度和所述基板(1a)的高度上將一個凹井(16)連接到所述開口(15)上。
文檔編號B41J2/14GK1404993SQ02122
公開日2003年3月26日 申請日期2002年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月10日
發(fā)明者格哈德·伯雷爾, 托馬斯·弗蘭克, 格哈德·施穆爾德特, 約翰·施藤普弗勒 申請人:塔利打印機有限公司