專(zhuān)利名稱(chēng)：流體噴射器結(jié)構(gòu)的制作方法
流體噴射器結(jié)構(gòu)
背景技術(shù)：
噴墨打印機(jī)使用包括孔的陣列的打印頭，油墨通過(guò)這些孔被噴射到紙或其它打印介質(zhì)上。裝滿(mǎn)從儲(chǔ)存器供應(yīng)的油墨的通道將油墨饋送到每個(gè)孔處的噴發(fā)腔室(firing chamber)0在壓電型噴墨打印頭中，耦連至噴發(fā)腔室的一個(gè)壁的壓電元件的變形使噴發(fā)腔室的容積交替地收縮和膨脹。在收縮期間，腔室內(nèi)的壓力增加且油墨通過(guò)孔從腔室內(nèi)被排出。在膨脹期間，腔室內(nèi)的壓力減小且來(lái)自?xún)?chǔ)存器的油墨通過(guò)通道重新填充腔室，以允許重復(fù)油墨排出的順序。設(shè)計(jì)具有更密集的孔陣列且因此具有更小的噴發(fā)腔室尺寸的打印頭時(shí)面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)是在腔室的容積內(nèi)產(chǎn)生足夠的壓力差來(lái)維持充分的油墨排出和重新填充。 因此，可以期望的是，在一些打印頭設(shè)計(jì)中最大化通過(guò)壓電元件的每個(gè)變形實(shí)現(xiàn)的噴發(fā)腔室內(nèi)的容積變化。


圖1是示出包括由單獨(dú)的噴射器結(jié)構(gòu)組成的陣列的壓電噴墨打印頭的一個(gè)示例的一部分的平面圖。圖2是平面圖且圖3和圖4是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例被配置的壓電噴射器結(jié)構(gòu)的正視剖面圖。圖3是沿著圖2的線3-3所做的縱剖圖。圖4是沿著圖2的線4-4所做的橫剖圖。圖5是圖2-4的噴射器結(jié)構(gòu)的透視剖面圖，示出壓電元件的變形和由此得到的噴發(fā)腔室容積的收縮。圖6是示出根據(jù)本公開(kāi)的另一實(shí)施例配置的壓電噴射器結(jié)構(gòu)的正視剖面圖。圖7和圖8分別是平面圖和正視剖面圖，示出根據(jù)本公開(kāi)的另一實(shí)施例配置的壓電噴射器結(jié)構(gòu)。圖8是沿著圖7中的線8-8所做的縱剖圖。圖9是圖7和圖8的噴射器結(jié)構(gòu)的透視剖面圖，示出壓電元件的變形和由此得到的噴發(fā)腔室容積的收縮。
具體實(shí)施例方式開(kāi)發(fā)出本公開(kāi)的實(shí)施例是為了最大化由壓電致動(dòng)器引起的壓電噴墨打印頭噴發(fā)腔室中的容積變化，由此便于設(shè)計(jì)這樣的打印頭，即該打印頭具有更密集的孔陣列并因此具有更小的噴發(fā)腔室尺寸，但仍能在腔室容積內(nèi)產(chǎn)生足夠的壓力差來(lái)維持充分的油墨排出和重新填充。因此，將關(guān)于壓電噴油墨噴射器結(jié)構(gòu)描述本公開(kāi)的實(shí)施例。但是實(shí)施例不限于噴油墨噴射器結(jié)構(gòu)，這些實(shí)施例可以在其它壓電流體噴射器結(jié)構(gòu)中實(shí)施。因此，下面的描述將不被理解為限制本公開(kāi)的范圍。圖1是示出包括單獨(dú)的流體噴射器結(jié)構(gòu)14的陣列12的壓電噴墨打印頭10的一個(gè)示例的一部分的平面圖。對(duì)于噴墨打印頭10，用噴射器結(jié)構(gòu)14分送的流體(油墨)是液體，但少量氣體(通常是氣泡)有時(shí)可以存在于油墨中。但是實(shí)施例不限于分送油墨和其它液體，并且可以包括用于分送其它流體的噴射器結(jié)構(gòu)，例如該文件中公開(kāi)的壓電噴射器結(jié)構(gòu)一般不適用于分送主要由(多種)氣體組成的流體。參考圖1，每個(gè)噴射器結(jié)構(gòu)14包括噴發(fā)腔室16、油墨噴射孔18和油墨入口 20。油墨入口 20耦連至將油墨從油墨源(未示出)供應(yīng)至噴發(fā)腔室16的油墨通道22。在圖1所示的打印頭10的這部分中，噴射器結(jié)構(gòu)14被布置成兩行，每一行都有單個(gè)油墨通道22供應(yīng)。通常的壓電打印頭10可包括布置在由多個(gè)油墨供應(yīng)通道22饋送的幾行和/或行中的數(shù)百個(gè)單獨(dú)的噴射器結(jié)構(gòu)14。圖2是示出單獨(dú)的壓電噴射器結(jié)構(gòu)14的一個(gè)示例實(shí)施例的平面圖。圖3是沿著圖2的線3-3所做的噴射器結(jié)構(gòu)14的縱剖圖。圖4是沿著圖2的線4-4所做的噴射器結(jié)構(gòu)14的橫剖圖。參考圖2-4，噴射器結(jié)構(gòu)14包括噴發(fā)腔室16、孔18和入口 20，油墨滴可從腔室16中通過(guò)孔18排出，并且油墨可通過(guò)入口 20例如從諸如圖1所示的供應(yīng)通道22進(jìn)入腔室16。噴發(fā)腔室16由柔性隔膜24和通過(guò)粘結(jié)或其它方式附連至隔膜24的相對(duì)剛性的帽26限定。如下文更詳細(xì)地描述的，耦連至隔膜24的壓電致動(dòng)器28使隔膜24撓曲，從而使噴發(fā)腔室16交替地收縮和膨脹。在收縮期間，腔室16中的壓力增加且油墨通過(guò)孔18 從腔室16中被排出。在膨脹期間，腔室16中的壓力減小且油墨通過(guò)入口 20重新填充腔室 16。噴射孔18形成于帽26的暴露面30中。通常稱(chēng)為“孔板”或“噴嘴板”的帽26通常在硅板或金屬板中形成，但是可以使用其它適當(dāng)?shù)牟牧匣驑?gòu)造。例如，隔膜24可以作為相對(duì)薄的氧化層形成于底層結(jié)構(gòu)上。作為對(duì)圖中所示的其中噴射孔18形成于孔板26的面 30中的“面發(fā)射器”的替換，可以使用所謂的“邊緣發(fā)射器”，其中油墨噴射孔18形成于孔板26的暴露邊緣32中。而且，雖然詳細(xì)示出和描述了只是單個(gè)噴射器結(jié)構(gòu)14的元件，但是由許多這樣的噴射器結(jié)構(gòu)14構(gòu)成的組件，連同相關(guān)驅(qū)動(dòng)器和控制電路，通常可以同時(shí)形成在單個(gè)晶片或基體材料的連續(xù)板材上，各個(gè)打印頭的模10 (圖1)隨后從晶片或板材上切割或以其它方式分立。本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的打印頭制造和半導(dǎo)體加工常用技術(shù)可以用來(lái)制造和組裝打印頭結(jié)構(gòu)14。因此，那些技術(shù)的細(xì)節(jié)不包括在本說(shuō)明中。繼續(xù)參考圖2-4，壓電致動(dòng)器28包括形成在硅或其它適當(dāng)基體36上的一對(duì)懸臂壓電板34。壓電板34由壓電陶瓷或其它適當(dāng)?shù)膲弘姴牧闲纬?。每個(gè)壓電板34的固定端38 被支撐在沿著噴發(fā)腔室16的每一端42、44形成于基體36上的壁40上。每一壓電板34的自由端46縱向延伸至腔室16的中心部分48，在板的自由端46之間留下間隙50并在每個(gè)板34與基體36之間留下間隙51。金屬或其它適當(dāng)導(dǎo)體52、54形成于壓電板34的相對(duì)面 56,58上。通常稱(chēng)為電極的導(dǎo)體52和54承載引起板34中的壓電材料的期望變形的電信號(hào)。壓電板34通過(guò)柔性襯背60、剛性桿柱62和剛性推動(dòng)器板64耦連至腔室隔膜24。 (為了清楚起見(jiàn)，只有壓電板34和桿柱62在圖2的平面圖中示出。)柔性襯背60遮蓋壓電板34并跨越間隙50從而形成一對(duì)單壓電晶片(imimorph)彎曲壓電懸臂65，該壓電懸臂 65通過(guò)共用的非活動(dòng)層(襯背)60可操作地耦連在一起。單壓電晶片是由一個(gè)活動(dòng)層和一個(gè)非活動(dòng)層構(gòu)成的懸臂，在所示的實(shí)施例中分別為壓電板34和襯背60。通過(guò)施加電場(chǎng)引起的壓電板34的變形導(dǎo)致懸臂65的彎曲位移。因此，襯背60通過(guò)粘結(jié)或其它方式可操作地連接至壓電板34從而使得當(dāng)板34縱向膨脹和收縮時(shí)懸臂65彎曲。在所示的實(shí)施例中，襯背60在間隙50處將該彎曲運(yùn)動(dòng)傳遞至桿柱62。而且，如果電極52保持彼此不同的電勢(shì)，則襯背60應(yīng)當(dāng)由絕緣材料形成。置于襯背60和推動(dòng)器64之間的單個(gè)細(xì)長(zhǎng)桿柱62在懸臂壓電板34的自由端46處側(cè)向延伸跨過(guò)腔室16，使得桿柱62將板34朝腔室16的運(yùn)動(dòng)沿側(cè)向延伸跨過(guò)腔室16的線傳遞至推動(dòng)器板64。對(duì)于圖2-4示出彎曲懸臂板34，最大位移發(fā)生在自由端46處。因此， 如圖所示沿著自由端46定位的單個(gè)細(xì)長(zhǎng)桿柱62可以用于接收和傳遞來(lái)自?xún)蓚€(gè)板34的最大位移。剛性推動(dòng)器板64傳遞該運(yùn)動(dòng)并且以剛性或接近剛性的活塞型方式將桿柱62的抬升力分配到整個(gè)隔膜34，該剛性或接近剛性的活塞型方式幫助最大化隔膜34進(jìn)入腔室16 內(nèi)的位移。其它構(gòu)造也是可能的。例如，在懸臂端部46處側(cè)向延伸跨過(guò)腔室16的一系列分立傳遞桿柱62可在一些應(yīng)用中提供對(duì)單個(gè)細(xì)長(zhǎng)桿柱62的適當(dāng)替代。對(duì)于期望隔膜24的較小位移(以及噴發(fā)腔室16中的相應(yīng)的較小容積變化)的另一示例，較窄的傳遞桿柱62和 /或延伸范圍較小的推動(dòng)器板64可能是合適的。如果推動(dòng)器64的延伸范圍太大，延伸得太靠近隔膜24的周邊，隔膜24的周邊處的張力可能大到會(huì)以引起隔膜24中的材料破壞。 另一方面，縮小推動(dòng)器64遠(yuǎn)離隔膜24周邊的延伸范圍減小了隔膜24的位移，并且相應(yīng)地減小了腔室16中的容積和壓力變化。而且，隔膜24的相對(duì)較大的未遮蓋周邊區(qū)域作為柔順度(compliance)來(lái)吸收被移置至推動(dòng)器64之上的流體。對(duì)于可用于壓電噴射器結(jié)構(gòu)14 中的厚度在1 μ m的量級(jí)上的薄隔膜24，隔膜24中的張力應(yīng)該被保持在很小的百分?jǐn)?shù)以下以防止疲勞破壞。因此，隔膜24的厚度和未被推動(dòng)器64遮蓋的周邊區(qū)域應(yīng)當(dāng)被選擇為保持隔膜24中的張力在疲勞閾值之下，同時(shí)確保柔順度沒(méi)有大到足以減小腔室16中的壓力。圖5是圖2-4中的噴射器結(jié)構(gòu)的透視剖面圖，示出壓電板34的變形及由此導(dǎo)致的噴發(fā)腔室16中的收縮。參考圖5，通過(guò)電極52和54以高頻施加至壓電板34的電信號(hào)和在壓電材料中所產(chǎn)生的電場(chǎng)，使得懸臂板34非常迅速的彎曲。也就是說(shuō)，壓電板34“上”“下” 振動(dòng)以使腔室16中的容積交替收縮和膨脹。在該循環(huán)的收縮部分，如圖5所示，懸臂板34 的自由端46以輕微的弧度旋轉(zhuǎn)/向上彎曲。通過(guò)襯背60作用的自由端46的旋轉(zhuǎn)推動(dòng)桿柱62和推動(dòng)器板64豎直向上抵靠隔膜34。也就是說(shuō)，剛性桿柱62和剛性推動(dòng)器64響應(yīng)于懸臂板端部46的旋轉(zhuǎn)而平移。因此，隔膜34彎向腔室16內(nèi)，使填滿(mǎn)油墨的腔室16的容積減小/收縮以從孔18排出油墨滴。在該循環(huán)的膨脹部分期間，懸臂板34向下彎曲，使得隔膜返回其原來(lái)的未撓曲的位置處，來(lái)使腔室16的容積增加/膨脹，從而使得油墨可重新填充腔室16來(lái)為下一次收縮做好準(zhǔn)備。在此使用的“柔性”和“剛性”是相對(duì)的術(shù)語(yǔ)，其特性在致動(dòng)器28和隔膜24元件中的變形和運(yùn)動(dòng)量級(jí)的背景下被確定。雖然實(shí)際的量級(jí)可能根據(jù)具體流體噴射器應(yīng)用或環(huán)境變化，但仍預(yù)期用于噴射器結(jié)構(gòu)14的典型噴墨打印應(yīng)用，板34的自由端46的運(yùn)動(dòng)將在十分之幾微米Pm (I(Tm)的量級(jí)上，且噴發(fā)腔室14的排出容積在皮升pi (I(T12I)的量級(jí)上。因此，期望的是，襯背60和隔膜24對(duì)微米級(jí)的位移有足夠撓度，從而允許壓電板34的相對(duì)自由的運(yùn)動(dòng)而不包含結(jié)構(gòu)完整性。類(lèi)似地，桿柱62和推動(dòng)器64有足夠剛性來(lái)完全或基本完全傳遞壓電板34的微米級(jí)運(yùn)動(dòng)。預(yù)期壓電板34和襯背60通常會(huì)被配置成具有類(lèi)似的柔性/剛性，從而有助于確保懸臂65響應(yīng)于板34的變形充分彎曲。例如可以通過(guò)元件的相對(duì)厚度和/或用于形成這些元件的材料的特性實(shí)現(xiàn)期望的柔性和剛性度。例如，壓電板34可由能從多處來(lái)源購(gòu)得到的高密度型5Α或5Η壓電材料形成。例如，襯背60可以被形成為具有適當(dāng)?shù)牟牧咸匦缘难醯杌蛄硪唤^緣材料層，該材料在低溫下能被均勻地沉淀。為了有助于匹配材料應(yīng)力特性且減少交界處的約束，可能需要用相同的材料形成桿柱62和推動(dòng)器64，例如多晶硅或另一剛性適當(dāng)?shù)牟牧?。在使用相同材料的情況下，可以調(diào)整每一層的厚度來(lái)形成部件的期望性能特性。在任何情況下，由于桿柱62 和推動(dòng)器64的彎曲硬度(剛性)是厚度的三次函數(shù)，厚度對(duì)每一部件的彎曲硬度具有相對(duì)較大的影響。例如，襯背60、桿柱62和推動(dòng)器64可以被預(yù)制造為薄膜層疊件，該薄膜層疊件被粘結(jié)至板34，或者襯背，桿柱和推動(dòng)器層可以被沉積在壓電板34上，然后被選擇性地去除(例如被圖案化或被蝕刻)以形成期望的襯背60、桿柱62和推動(dòng)器64結(jié)構(gòu)。而且，雖然桿柱62和推動(dòng)器64被描繪為直線型結(jié)構(gòu)，但其它形狀也是可能的。在一個(gè)示例構(gòu)造中，矩形噴發(fā)腔室16大約Imm (1000 μ m)長(zhǎng)且70 μ m寬，使得陣列密度能夠?yàn)榇蠹s每英寸300個(gè)孔。對(duì)于30 μ m的腔室深，噴發(fā)腔室16在5_10pl量級(jí)上的容積變化將油墨滴通過(guò)孔18排出。預(yù)期腔室16中的期望容積變化可以通過(guò)使用大約 0. 5 μ m厚的多晶硅桿柱62和大約3. 0 μ m厚的多晶硅板64施加至壓電板34的10伏電壓實(shí)現(xiàn)，其中板64遮蓋腔室16中的隔膜24的大約80%的面積。因此，在以上提到的腔室構(gòu)造中，56 μ mX 984 μ m的矩形板64遮蓋70 μ mX 1000 μ m的矩形隔膜24的79% (留下圍繞板64的隔膜24的8 μ m周邊)。此外，在該示例中，3. Oym的氧氮化硅襯背60遮蓋10 μ m 厚的壓電陶瓷板34。金屬電極52和54通常將會(huì)是0. 1 μ m厚。間隙51應(yīng)該足夠深以最小化或消除由間隙51中的空氣造成的“擠壓膜”阻尼。間隙51還應(yīng)該足夠大以稀釋從腔室 16中散發(fā)出的水蒸氣，保持間隙51中的低蒸汽壓力，從而有助于防止水蒸氣滲入壓電板34 中。因此，對(duì)于諸如以上描述的噴射器結(jié)構(gòu)14的典型構(gòu)造，間隙51應(yīng)該至少10 μ m深，并且如果可能的話比IOOym還要深。圖6是示出壓電噴射器結(jié)構(gòu)14的另一實(shí)施例的正視剖面圖。在圖6所示的實(shí)施例中，致動(dòng)器28包括一系列四懸臂壓電板34和一系列對(duì)應(yīng)的四個(gè)桿柱62。每個(gè)壓電板34 的固定端38被支撐在對(duì)應(yīng)系列的壁40上。端壁40側(cè)向延伸跨過(guò)噴發(fā)腔室16的一端42。 每個(gè)內(nèi)壁40側(cè)向延伸跨過(guò)噴發(fā)腔室16的內(nèi)部。推動(dòng)器板64覆蓋腔室16內(nèi)隔膜24的頂部。板64可以是沉積或以其它方式附連至隔膜24的分立元件(如圖所示)，或板64和隔膜 24可形成為單個(gè)整體元件，其中較厚的板部分被較薄的隔膜部分環(huán)繞。每個(gè)細(xì)長(zhǎng)桿柱62設(shè)置在襯背60和隔膜24之間，并且在懸臂壓電板34的自由端46側(cè)向延伸跨過(guò)腔室16，以便桿柱62沿著側(cè)向延伸跨過(guò)腔室16的線將每個(gè)板34朝向腔室16的運(yùn)動(dòng)通過(guò)隔膜24傳遞至推動(dòng)器板64。因此，在該實(shí)施例中，板64可以被更準(zhǔn)確地稱(chēng)為“拉動(dòng)器”板，其傳遞運(yùn)動(dòng)且以剛性或接近剛性的活塞型方式將桿柱62的抬升力分配至整個(gè)隔膜34。圖7和圖8分別是平面圖和正視剖面圖，示出壓電噴射器結(jié)構(gòu)14的另一實(shí)施例。 在圖7和圖8所示的實(shí)施例中，致動(dòng)器28包括被支撐在壁40上的連續(xù)壓電板34和一系列四個(gè)細(xì)長(zhǎng)桿柱62，每個(gè)細(xì)長(zhǎng)桿柱位于壓電板34的四個(gè)自由跨接段66中的一個(gè)的中心處。 如圖9所示，施加至壓電板34的電信號(hào)使得每個(gè)跨接段66彎曲，通過(guò)桿柱62和推動(dòng)器64 使隔膜34撓曲，從而使腔室16的容積減小/收縮?？商娲?，在壁40之間懸置于間隙51 之上的一系列分立的壓電板可用于形成自由跨接段66。分立壓電板的形成可能需要額外的加工步驟但可在每個(gè)跨接段66處提供更大的彎曲運(yùn)動(dòng)。使用多個(gè)壓電元件意味著可以使用以較高的振動(dòng)頻率運(yùn)行的較短的壓電元件(例如在IMHz的范圍內(nèi))，而不管?chē)姲l(fā)腔室的長(zhǎng)度，因?yàn)楦?或更少)的元件可被包含到每個(gè)腔室的壓電致動(dòng)器中來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的容積變化和期望的操作頻率。而且，每個(gè)壓電元件通過(guò)剛性傳遞結(jié)構(gòu)可操作地耦連至腔室隔膜。因此，壓電元件的位移(由于彎曲或其它模式)以剛性或基本剛性的活塞型方式被傳遞至腔室隔膜，這有助于最大化隔膜的位移和噴發(fā)腔室內(nèi)的相應(yīng)容積變化。這些特征的組合有利于具有以下特性的壓電打印頭的設(shè)計(jì)，即該壓電打印頭具有更密集的孔陣列，并因此具有更小的噴發(fā)腔室尺寸，但仍能在腔室容積中產(chǎn)生足夠的壓力差來(lái)維持充分的油墨排出和重新填充。如該文件中使用的，不意圖限制“板”的長(zhǎng)寬比?！鞍濉钡姆秶蓮拈L(zhǎng)且窄(長(zhǎng)寬比遠(yuǎn)大于或遠(yuǎn)小于1)變化至短且寬(長(zhǎng)寬比大約為1)。而且，本文所用的“板”可以是直線型 (例如，矩形)或曲線型(例如，圓形)的。使用“上”和“下”及其它表示方向取向的術(shù)語(yǔ)并不意圖限制方向。本文使用的這些術(shù)語(yǔ)只是為了便于描述圖中描繪的取向。實(shí)際取向可能不同于圖中描繪的取向。而且， 如本文件中所用的，形成在另一部件“上方”、“覆蓋””另一部件或“遮蓋”另一部件的一個(gè)部件并不必然意味著在其它部件之上形成一個(gè)部件。形成在第二部件上方、覆蓋另一部件或遮蓋第二部件的第一部件將意味著取決于部件的取向形成于第二部件之上、之下和/或側(cè)面的第一部件。而且，“上方”、“覆蓋”或“遮蓋”包括在第二部件上形成第一部件或在第二部件之上、之下或側(cè)面形成第一部件且在第一部件和第二部件之間有一個(gè)或更多個(gè)其它部件。如本說(shuō)明書(shū)開(kāi)始時(shí)所提到的，圖中所示和上面描述的示例實(shí)施例是為了說(shuō)明而不是限制本公開(kāi)。可以制造或?qū)嵤┢渌问?、?xì)節(jié)和實(shí)施例。因此，前述描述不應(yīng)被理解為限制本公開(kāi)的范圍，本公開(kāi)的范圍由所附權(quán)利要求書(shū)限定。
權(quán)利要求
1.一種流體噴射器結(jié)構(gòu)，包括 用于容納流體的腔室；柔性隔膜，其形成所述腔室的一個(gè)壁； 多個(gè)壓電元件；襯背，該襯背可操作地連接至所述壓電元件，從而使得壓電元件的膨脹和/或收縮引起所述壓電元件彎曲；剛性板，其覆蓋所述隔膜的中心部分；桿柱，所述桿柱穿過(guò)所述襯背將所述壓電元件耦連至所述板，從而使得每個(gè)壓電元件朝向所述腔室的運(yùn)動(dòng)通過(guò)所述桿柱被傳遞至所述板；并且所述板被配置成以剛性或基本剛性的活塞型方式將所述桿柱的運(yùn)動(dòng)傳遞至所述隔膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述剛性板被配置成以剛性或基本剛性的活塞型方式將所述桿柱的運(yùn)動(dòng)傳遞至所述隔膜且將所述桿柱的力分配到整個(gè)隔膜上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述桿柱包括多個(gè)細(xì)長(zhǎng)桿柱，每個(gè)細(xì)長(zhǎng)桿柱都側(cè)向延伸跨過(guò)所述腔室，并穿過(guò)所述襯背將對(duì)應(yīng)的一個(gè)壓電元件耦連至所述板，以便將每個(gè)壓電元件朝向所述腔室的運(yùn)動(dòng)通過(guò)對(duì)應(yīng)的桿柱沿著側(cè)向延伸跨過(guò)所述腔室的線傳遞至所述板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述多個(gè)壓電元件包括一對(duì)懸臂壓電板，每個(gè)懸臂壓電板均被支撐在所述腔室的一端，所述懸臂壓電板從所述腔室的這一端沿著所述腔室朝向另一懸臂板延伸；所述桿柱包含在所述懸臂板的端部側(cè)向延伸跨過(guò)所述腔室的單個(gè)細(xì)長(zhǎng)桿柱；并且所述襯背包括襯背材料制成的連續(xù)層，其遮蓋所述懸臂板并且跨越所述懸臂板的端部之間的間隙，以便這兩個(gè)板朝向所述腔室的運(yùn)動(dòng)都通過(guò)所述襯背傳遞至所述桿柱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述多個(gè)壓電元件包括一系列懸臂壓電板，每個(gè)懸臂壓電板均具有固定端和沿著所述腔室的一部分從所述固定端延伸的自由端；所述桿柱包含多個(gè)細(xì)長(zhǎng)桿柱，每個(gè)細(xì)長(zhǎng)桿柱均在所述懸臂板中的一個(gè)的對(duì)應(yīng)自由端的上方側(cè)向延伸跨過(guò)所述腔室；并且所述襯背包括襯背材料制成的連續(xù)層，其遮蓋所述懸臂板并且跨越每個(gè)懸臂板的所述自由端處的間隙，以便每個(gè)板朝向所述腔室的運(yùn)動(dòng)都通過(guò)所述襯背傳遞至所述桿柱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述多個(gè)壓電元件包括沿著所述腔室布置的多個(gè)分立的可變形壓電元件； 所述桿柱包含多個(gè)細(xì)長(zhǎng)桿柱，每個(gè)細(xì)長(zhǎng)桿柱均在對(duì)應(yīng)的一個(gè)所述分立的可變形壓電元件的上方側(cè)向延伸跨過(guò)所述腔室；并且所述襯背包括遮蓋所述壓電元件的由襯背材料制成的連續(xù)層，以便每個(gè)元件朝向所述腔室的運(yùn)動(dòng)都通過(guò)所述襯背傳遞至桿柱。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的結(jié)構(gòu)，其中所述多個(gè)分立的可變形壓電元件包括連續(xù)的壓電板，其具有沿著所述腔室布置的多個(gè)分立的可變形區(qū)段；并且每個(gè)桿柱在對(duì)應(yīng)的一個(gè)所述分立的可變形區(qū)段的上方側(cè)向延伸跨過(guò)所述腔室。
8.一種流體噴射器結(jié)構(gòu)，包括用于容納流體的腔室，所述腔室具有出口和入口，流體通過(guò)所述出口從所述腔室中噴射出，流體可通過(guò)所述入口進(jìn)入所述腔室； 形成所述腔室的一個(gè)壁的柔性隔膜；以及多個(gè)單壓電懸臂，其可操作地耦連至所述隔膜以使所述隔膜撓曲，從而改變所述腔室的容積，將流體從所述腔室的出口噴射出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的結(jié)構(gòu)，其中所有單壓電懸臂共用相同的非活動(dòng)層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步包括覆蓋所述隔膜的中心部分的剛性板， 所述板可操作地耦連至所述懸臂，以便每個(gè)懸臂朝向所述腔室的彎曲運(yùn)動(dòng)通過(guò)所述板以剛性或基本剛性的活塞型方式傳遞至所述隔膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步包括位于所述板和所述懸臂之間且可操作地耦連所述板和所述懸臂的桿柱。
12.一種流體噴射器結(jié)構(gòu)，其包括 用于容納流體的腔室；以及壓電致動(dòng)器，所述壓電致動(dòng)器包括多個(gè)可變形壓電元件；覆蓋所述壓電元件且可操作地連接至所述腔室的剛性板； 將所述壓電元件耦連至所述板的桿柱，其中每個(gè)壓電元件朝向所述腔室的運(yùn)動(dòng)通過(guò)所述桿柱被傳遞至所述板，并且由此產(chǎn)生的所述板的運(yùn)動(dòng)改變所述腔室的容積。
13.根據(jù)權(quán)利12所述的結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)壓電元件包括單壓電懸臂且所有的單壓電懸臂共用相同的非活動(dòng)層。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的結(jié)構(gòu)，其中所述多個(gè)壓電元件包括沿著所述腔室布置的多個(gè)分立的可變形壓電元件； 所述桿柱包含多個(gè)細(xì)長(zhǎng)桿柱，每個(gè)細(xì)長(zhǎng)桿柱均在所述分立的可變形壓電元件中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)的上方側(cè)向延伸跨過(guò)所述腔室；和襯背材料的連續(xù)層遮蓋所述壓電元件，以便每個(gè)元件朝向所述腔室的運(yùn)動(dòng)都通過(guò)所述襯背被傳遞至桿柱。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的結(jié)構(gòu)，其中所述多個(gè)分立的可變形壓電元件包括具有沿著所述腔室布置的多個(gè)分立的可變形區(qū)段的連續(xù)的壓電板；并且每個(gè)桿柱在所述分立的可變形區(qū)段中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)的上方側(cè)向延伸跨過(guò)所述腔室。
全文摘要
在一實(shí)施例中，一種流體噴射器結(jié)構(gòu)包括用于容納流體的腔室；形成腔室的一個(gè)壁的柔性隔膜；多個(gè)壓電元件；襯背，該襯背可操作地連接至所述壓電元件，以便壓電元件的膨脹和/或收縮使得壓電元件彎曲；覆蓋隔膜的中心部分的剛性板；桿柱，所述桿柱穿過(guò)襯背將壓電元件耦連至板，以便每個(gè)壓電元件朝向所述腔室的運(yùn)動(dòng)通過(guò)桿柱被傳遞至板。所述板被配置成以剛性或基本剛性的活塞型方式將桿柱的運(yùn)動(dòng)傳遞至隔膜。
文檔編號(hào)B41J2/045GK102292216SQ200980154990
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2009年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日
發(fā)明者A.吉拉尼, K.M.克拉默, M.A.特魯寧格, T.S.克魯斯-烏里貝 申請(qǐng)人:惠普開(kāi)發(fā)有限公司