改進(jìn)的致動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)所述致動(dòng)器的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及具有致動(dòng)器的打印頭和驅(qū)動(dòng)所述致動(dòng)器的方法，優(yōu)選但非排他地，其 中，所述致動(dòng)器在打印頭中用于產(chǎn)生微滴。
【背景技術(shù)】
[0002] 如已知的，致動(dòng)器將電磁能轉(zhuǎn)化成機(jī)械移動(dòng)。例如，壓電致動(dòng)器包括壓電元件，期 望在其上施加受控的移動(dòng)的結(jié)構(gòu)/主體可連接到壓電元件。當(dāng)受電場(chǎng)E影響時(shí)，壓電元件從 第一配置變形到第二配置，由此使連接到壓電元件的主體/結(jié)構(gòu)相應(yīng)地移動(dòng)。
[0003] 壓電致動(dòng)器的一個(gè)特別有利的用途設(shè)及控制一封閉裝置，所述封閉裝置用于關(guān) 閉/打開噴墨打印頭噴嘴部分處的噴嘴進(jìn)口，W從中噴射微滴。
[0004] 封閉裝置是可與噴嘴/噴嘴部分接合的任何機(jī)械元件，W在噴嘴進(jìn)口處提供機(jī)械 密封，由此防止/減少流體流入噴嘴。
[000引例如，EP1972450B W剖視圖示出了用于打印流體(例如，釉料或釉底料）的常規(guī)打 印頭200的例子，如圖1所示。打印頭200包括具有流體入口（未示出）和流體出口（未示出）的 流體腔202,其中，流體204在1己的壓力下從輸入至輸出流過腔202。
[0006] 打印頭200包括壓電元件206形式的致動(dòng)器，壓電元件206具有禪接到其上并位于 腔202內(nèi)的封閉裝置207,同時(shí)打印頭200還包括打印頭的噴嘴部分208,其中，噴嘴部分包括 設(shè)置在其中的至少一個(gè)噴嘴209, W提供從腔202內(nèi)通過噴嘴209至襯底210的流路徑。
[0007] 腔202設(shè)置有彈性體密封件212, W防止流體在除了通過噴嘴209或通過流體出口 之外的任何點(diǎn)處離開腔202,其中，密封件也能夠支撐腔202中的壓電元件206,同時(shí)使得壓 電元件206能夠曉曲。
[0008] 由于封閉裝置207直接禪接到壓電元件206上，因此它沿壓電元件206曉曲的方向 移動(dòng)，并且被配置為與噴嘴部分208接合，W在壓電元件206處于未曉曲位置/配置時(shí)關(guān)閉噴 嘴209,并且在壓電元件206處于曉曲位置時(shí)與噴嘴部分208斷開接合，由此打開噴嘴209的 進(jìn)口。
[0009] 在上述常規(guī)打印頭200中，公開了單層壓電元件206,其中，電極被固定為與元件 206的第一表面電連接器，同時(shí)第二電極被固定為與元件206的第二表面接觸，并且當(dāng)橫跨 電極施加電場(chǎng)(例如，電壓)時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓電元件206的致動(dòng)。
[0010] 電子控制模塊(未示出）用于利用可控的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(諸如電壓波形巧E動(dòng)致動(dòng)器，例 如，用W驅(qū)動(dòng)壓電元件206,從而使得它按震蕩方式W-定頻率(例如，1曲Z)曉曲。通過在未 曉曲和曉曲位置之間震蕩壓電元件206，可W從噴嘴209噴射微滴形式的流體。
[0011] 但是，此驅(qū)動(dòng)方法致使磨損封閉裝置207和噴嘴部分208,運(yùn)是由封閉裝置207和噴 嘴部分208之間的持續(xù)碰撞導(dǎo)致的。
[0012] 例如，對(duì)封閉裝置207和/或噴嘴部分208和/或噴嘴209的漸進(jìn)式損壞(諸如由氣 蝕/摩擦磨損引起的凹痕/凹槽）引起腔202內(nèi)的密封問題或當(dāng)封閉裝置207處于未曉曲位置 時(shí)腔202的泄漏問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明的目的是提供一種解決上述缺陷的改進(jìn)的致動(dòng)器和用于驅(qū)動(dòng)所述致動(dòng)器 的方法。本發(fā)明特別適合噴墨打印領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0014] 在第一方面，提供一種驅(qū)動(dòng)用于打印頭的致動(dòng)器的方法，其中，所述致動(dòng)器包括： 致動(dòng)元件;封閉組件，其能夠與所述致動(dòng)元件接合，所述致動(dòng)元件能夠根據(jù)施加于其上的驅(qū) 動(dòng)信號(hào)呈現(xiàn):靜止配置，其中，所述封閉組件與基準(zhǔn)平面相距第一距離；第一變形配置，其 中，所述封閉組件與基準(zhǔn)平面相距比所述第一距離大的第二距離；W及第二變形配置，其 中，所述封閉組件接觸所述基準(zhǔn)平面;其特征在于，所述方法包括:在第一操作循環(huán)期間向 所述致動(dòng)元件供應(yīng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，W致使所述封閉組件在所述靜止配置和所述第一變形配置之 間移動(dòng)。
[0015] 優(yōu)選地，所述方法包括在第二操作循環(huán)期間向所述元件供應(yīng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，W致使所 述致動(dòng)元件從所述靜止配置來到所述第二變形配置。
[0016] 優(yōu)選地，所述致動(dòng)元件是壓電元件。
[0017 ]優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)被提供為電壓波形。
[0018] 優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)包括打印數(shù)據(jù)。
[0019] 在第二方面，提供一種用于打印頭的致動(dòng)器1，所述致動(dòng)器包括:致動(dòng)元件;封閉組 件，其能夠與所述致動(dòng)元件接合;其中，所述致動(dòng)元件能夠根據(jù)施加于其上的驅(qū)動(dòng)信號(hào)呈 現(xiàn):靜止配置，其中，所述封閉組件與基準(zhǔn)平面相距第一距離;第一變形配置，其中，所述封 閉組件與基準(zhǔn)平面相距比所述第一距離大的第二距離；W及第二變形配置，其中，所述封閉 組件接觸所述基準(zhǔn)平面;其中：控制模塊被配置為用于調(diào)節(jié)所述致動(dòng)元件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，W致 使在第一操作循環(huán)期間所述封閉組件在所述靜止配置和所述第一變形配置之間移動(dòng)。
[0020] 優(yōu)選地，所述控制模塊被配置為用于調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)，W致使在第二操作循環(huán) 期間所述致動(dòng)元件從所述靜止配置來到所述第二變形配置。
[0021] 優(yōu)選地，所述控制模塊被配置為用于調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)，W致使在第二操作循環(huán) 期間所述致動(dòng)元件從所述靜止配置來到所述第二變形配置。
[0022] 優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)與打印數(shù)據(jù)相關(guān)。
[0023] 優(yōu)選地，所述致動(dòng)元件包括至少一個(gè)壓電層。
[0024] 優(yōu)選地，所述至少一個(gè)壓電層被布置為雙壓電晶片元件。
[0025] 優(yōu)選地，所述致動(dòng)元件包括多個(gè)壓電層，其中，能夠利用施加于與所述多個(gè)層相聯(lián) 的第一電極的第一電壓水平;施加于與所述多個(gè)層相聯(lián)的第二電極的第二電壓水平；W及 施加于與所述多個(gè)層相聯(lián)的第Ξ電極的第Ξ電壓水平，控制所述壓電層，并且其中，所述第 一電壓高于所述第二電壓，并且其中，所述第Ξ電壓可控地處于所述第一電壓和第二電壓 之間。
[0026] 優(yōu)選地，所述封閉組件包括在所述壓電元件的所述第二變形配置中能夠接觸所述 基準(zhǔn)平面的密封表面。
[0027] 在第Ξ方面，提供一種打印頭包括噴嘴入口、噴嘴和噴嘴出口的打印頭，其中，噴 嘴入口被布置在停止表面上，停止表面被布置在基準(zhǔn)平面上，并且進(jìn)一步包括致動(dòng)器，其 中，所述致動(dòng)器包括:致動(dòng)元件;封閉組件，其能夠與所述致動(dòng)元件接合;其中，所述致動(dòng)元 件能夠根據(jù)施加于其上的驅(qū)動(dòng)信號(hào)呈現(xiàn):靜止配置，其中，所述封閉組件與基準(zhǔn)平面相距第 一距離；第一變形配置，其中，所述封閉組件與基準(zhǔn)平面相距比所述第一距離大的第二距 離；W及第二變形配置，其中，所述封閉組件接觸所述基準(zhǔn)平面;其中：控制模塊被配置為用 于調(diào)節(jié)所述致動(dòng)元件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，W致使在第一操作循環(huán)期間所述封閉組件在所述靜止配 置和所述第一變形配置之間移動(dòng)。
[0028] 優(yōu)選地，所述第一操作循環(huán)能夠從所述噴嘴出口產(chǎn)生至少一個(gè)微滴。
[0029] 優(yōu)選地，所述第二操作循環(huán)能夠防止從所述噴嘴出口噴射微滴。
[0030] 優(yōu)選地，所述流體包括釉料，或者所述流體包括釉底料。
[0031] 在第四方面，提供一種利用上述方法產(chǎn)生至少一個(gè)微滴的打印頭。
[0032] 在第五方面，提供一種包括上述打印頭的打印機(jī)。
[0033] 在第六方面，提供一種驅(qū)動(dòng)信號(hào)，用于在X0和XI之間驅(qū)動(dòng)噴墨打印頭的致動(dòng)器。
【附圖說明】
[0034] 根據(jù)在附圖中W非限制性例子的方式示出的W下詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他特征和 優(yōu)點(diǎn)將更加清楚，在附圖中：
[0035] 圖剖視圖示出現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)打印頭的例子；
[0036] 圖2示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的處于初始配置的致動(dòng)器的示意圖；
[0037] 圖3示出處于第一變形配置的圖2的致動(dòng)器的示意圖；
[0038] 圖4示出處于第二變形配置的圖2的致動(dòng)器的示意圖；
[0039] 圖5a是示出圖2的致動(dòng)器的第一、第二和第Ξ電極之間的示例性電壓差的示意圖；
[0040] 圖化是示出圖3的致動(dòng)器的第一、第二和第Ξ電極之間的示例性電壓差的示意圖；
[0041] 圖5c是示出圖4的致動(dòng)器的第一、第二和第Ξ電極之間的示例性電壓差的示意圖；
[0042] 圖6示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的處于初始配置的致動(dòng)器的示意圖；
[0043] 圖7示出處于第一變形配置的圖6的致動(dòng)器的示意圖；
[0044] 圖8示出處于第二變形配置的圖6的致動(dòng)器的示意圖；
[004引圖9a是示出圖2和6的致動(dòng)器的兩個(gè)電極之間的電壓差的示例性波形；
[0046] 圖9b是示出由于致動(dòng)圖6的致動(dòng)器而在封閉裝置的表面和基準(zhǔn)平面之間形成的分 離間隙的示例性波形；
[0047] 圖10a是示出本發(fā)明的第Ξ實(shí)施例中的壓電堆疊式致動(dòng)器的示意圖；
[0048] 圖10b是示出本發(fā)明的第Ξ實(shí)施例中的壓電堆疊式致動(dòng)器的示意圖；
[0049] 圖10c是示出本發(fā)明的第Ξ實(shí)施例中的壓電堆疊式致動(dòng)器的示意圖；
[0050] 圖11a是示出本發(fā)明的第四實(shí)施例中的壓電堆疊式致動(dòng)器的示意圖；
[0051] 圖Ub是示出本發(fā)明的第四實(shí)施例中的壓電堆疊式致動(dòng)器的示意圖；W及
[0052] 圖11c是示出本發(fā)明的第四實(shí)施例中的壓電堆疊式致動(dòng)器的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0053] 更詳細(xì)地參照附圖并根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，圖2示出處于初始/靜止配置的致 動(dòng)器1的示意圖；圖3示出處于第一變形配置的致動(dòng)器1的示意圖；圖4示出處于第二變形配 置的致動(dòng)器1的示意圖。應(yīng)該注意，用語"初始配置"不限于致動(dòng)器處于變形或未變形配置中 的一個(gè)。
[0054] 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的致動(dòng)器1包括壓電元件2,其例如由錯(cuò)鐵酸鉛(PZT)、鐵 酸領(lǐng)、妮酸鐘鋼化NN)