CN1236915C - 用于微小液滴的液滴发生器,尤其用于喷墨打印机喷头 - Google Patents

Abstract

一种用于微小液滴(6)的液滴发生器，尤其用于喷墨打印机喷头，所述液滴发生器具有一些布置在外壳(11)中的压电弯曲换能器(1)组群，所述弯曲换能器在部件长度上相互间隔，通过壁厚彼此分开地横向设置在一些凹槽中，所述液滴发生器还具有在弯曲指(5)下面的液体-纵向通道(12)和带有喷嘴(7)的液体腔室(13)，在不允许有变形的腔室壁足够厚的情况下，可以保持一个高的液体流，即一个边缘凸起(15)围绕着所述液体腔室(13)的开口(14)，所述边缘凸起(15)用作弯曲指(5)的行程限制，并且至少在所述弯曲指(5)的宽度和所述基板(1a)的高度上将一个凹井(16)连接到所述开口(15)上。

Description

用于微小液滴的液滴发生器，尤其用于喷墨打印机喷头

技术领域

本发明涉及一种用于微小液滴的液滴发生器，尤其用于喷墨打印机喷头，所述液滴发生器具有一些布置在外壳中的压电弯曲换能器组群，所述弯曲换能器在部件长度上相互间隔，通过壁厚彼此分开地横向设置在一些凹槽中，其中在弯曲指下面，框架板的内部布置有纵向的液体-纵向通道，并且在基板中形成一个液体腔室，每个弯曲换能器至少一个喷嘴通向所述液体腔室。

背景技术

开头所描述的液滴发生器在EP 0 713 773 A2中公开了。然而这种公知的结构方式在整个长度和高度上使用了一些具有与彼此并排放置的弯曲换能器之间间距相对应的壁厚的分隔壁。为此以一种用于喷墨打印机的微小液滴发生器为出发点，所述微小液滴发生器包括一个在外壳内的具有一个弯曲梳的压电弯曲换能器，所述弯曲梳的背面无源区域布置有一个横向走向的连接横板，而其前面有源区域由弯曲簧片组成，所述弯曲簧片配备给所述喷嘴，其中所述弯曲换能器由一个载体层和一个连接压电的层组成，在所述弯曲换能器的底面，载体层的无源区段内具有一个阶梯截面，所述阶梯截面在用于触针的钻孔旁边，以形成一个突出的支承段。这种结构的目的是，为了避免在前面的、面向喷嘴的区域内从弯曲换能器腔室到弯曲换能器腔室之间的所谓串扰，所述区域允许有横向的液体压力波，应避免在预定大小的液滴形成中、在要维持的时刻、喷射角和弯曲换能器的频率这些方面的干扰出现。

发明内容

本发明的任务在于，避免各个腔室之间的串扰，而不用在弯曲指之间对分隔壁进行昂贵的和难以控制的定位，其中在每个腔室内都具有一个弯曲换能器，所述弯曲换能器的弯曲簧片在共有的基板中向所从属的喷嘴偏移，并且当具有足够厚的腔室壁时，在用于密封安装的、可在生产中控制的μm-范围内获得一个高的液体流。

根据本发明，所提出的任务是如此解决的，即围绕着各液体腔室的开口设置一个边缘凸起，所述边缘凸起用作弯曲指的行程限制，并且至少在所述弯曲指的宽度和直到基板的高度上将一个凹井连接到所述开口上。以此得到的大的液体入口在液体腔室上引起了高效液体流。所述液体流减轻了作用在周围内壁上的压力。避免了不期望的高的压力波。当使用整个流动宽度时，只须考虑到小的流动阻力。由于所述内壁向下是密封封闭的，这就产生一个问题，即没有控制μm-范围内的生产误差。一个特别的改进是通过所述边缘凸起得到的：所述液体流可以被剪断，以此来严格地限定所喷射的液体量。在所述凸缘一直靠到弯曲换能器的下边缘上时，内部腔室被密封。这样，当压力和温度变化时，得出其它的一些优点。所述平放的弯曲指因此是一个密封件，这样没有液体可能由于压力和温度的变化而溢出。

根据一种布置形式，液体输入还可以以此来支持，即在外壳内，在弯曲指组群的上方设置有一个共同的液体入口。

此外液体的输送还因此进一步被改进，即在弯曲指的下面，液体-纵向通道在与所述喷嘴相背离的区域内的连接到与所述弯曲指呈横向(基本垂直)走向的输入管道上。

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体腔室在边缘凸起的下面以所述(输入)开口的宽度延伸，并且成直角地延伸至所述喷嘴的喷嘴口处。

此外还设计了一种结构形式，即所述喷嘴布置在一个装配在所述外壳和/或所述框架板和/或所述基板上的喷嘴板上。

比如可以如此考虑液滴的排出方向，即当喷嘴垂直于基板走向时，所述喷嘴板布置在所述基板的下侧。

按照另一种进一步构型规定，在框架板中分别有一个隔板紧靠在边缘凸起上。通过这种方式，减小了对直到小的弯曲指的偏转区域内的相邻腔室的压力传播和串扰。

对此所述隔板可以分别在两个并排走向的边缘凸起之间连接。

为了阻止所述弯曲指冲击所述边缘凸起从而产生破损，有利的方式是，在两个相邻隔板中间分别设置有一个在隔板之间延伸的、反向指向的、伸出来的展开面。此外，所述边缘凸起、所述隔板、所述支承点和所述展开面位于一个平面上。以此可以根据液体使所述弯曲指的阻尼状态进一步地匹配。有利的还在于，围绕边缘凸起的平面和展开面被加深直到所述隔板。

另一个布置在于，在制造过程中由锯痕所形成的每两个弯曲指之间形成一条锯缝，所述锯缝在其宽度上与腔室隔壁的厚度或者隔板的厚度相对应。

附图说明

图中描述了本发明的实施例并且在下面将对其进行详细阐述。

其中：

图1带有基板、框架板、液体腔室和喷嘴的弯曲换能器的纵剖面视图，

图2带有外壳的与图1相同的剖面视图，

图3带有成形在其的喷嘴的同一剖面视图，

图4A沿喷嘴方向上带有液体腔室和隔板的局部剖面视图，

图4B在一个液体可以流进相邻液体腔室的平面内，沿喷嘴方向上的局部剖面视图，

图4C当弯曲指放置在液体腔室上时，沿喷嘴方向上的局部剖面视图，

图5A在框架板上的带有隔板的俯视图，

图5B图5A沿液体腔室的平面的剖面图，以及，

图6在框架板上的带有展开面的俯视图。

具体实施方式

液滴发生器具有若干并排布置的弯曲换能器1，所述弯曲换能器分别由一个贴在框架板2上的压电板3形成，并且紧接着通过锯切根据两个喷嘴7之间的间距被分成单个的弯曲换能器1。所述框架板2具有一些用于固定压电板3的区域，一些区域形成用于弯曲指5的支承棱4，而在另一些区域中，所述弯曲指5可以由一个预紧位置快速移动到一个松弛位置，目的是使液滴6可以通过喷嘴7排出。也可以用弯曲梳来代替平的双压电(bimorphen)多层压电板3a(无源构型-与有源构型的多层压电板3b不同)，在所述弯曲梳中，压电板3设置有一个连接横板9，紧接着通过锯切生成单个的弯曲指5，所述弯曲指5放在设置有缺口、出口、进口和支承棱(所谓的结构)的框架板2上。所述连接横板9比如通过粘贴或者夹紧进行校准、对中和固定。所述的用于弯曲换能器1的粘合面为其总长的大约1/3。由此根据浮装的弯曲指5得出校准效果。

所述框架板2具有用于弯曲换能器1的支承点10和用于校准划分成单个弯曲换能器1的组群的辅助工具。所述弯曲换能器1的组群被外壳11密封地包围。

在弯曲指5的下面，在框架板2内布置有纵向走向的液体-纵向通道12，所述液体-纵向通道12在基板1a内终止在液体腔室13处。每个液体腔室13具有至少一个喷嘴7。

其中液体输送受开口14影响。所述开口14具有一个尽量大的正方形(或矩形)的横截面，所述横截面由所述弯曲指5和所述喷嘴间距之间的结构尺寸得出。一个边缘凸起15围绕着所述液体腔室13的开口14，所述边缘凸起15处于弯曲指5的最大偏转区域中，因此作为弯曲指5的行程限制，至少在所述弯曲指5的宽度上和直到基板1a的高度上将一个凹井16连接到开口14上。所述凹井16基本上没有约束地一直通向喷嘴7。当前面的液滴排出时，所述的液体流反向(图1-3)。

足够多的液量基本上通过这种方式准备，即在外壳11内，弯曲指5组群上面布置有一个共同的液体入口17(图2)。此外，在弯曲指5下面的液体-纵向通道12在与所述喷嘴7相背离的区域中连接到一个与所述弯曲指5横向或者垂直走向的液体输入管道18上。

在框架板2中的所述液体腔室13在所述边缘凸起15的下面以宽度14a延伸，并且在图2的实施例中成直角地延伸至所述喷嘴7的喷嘴口19。

所述喷嘴7可以布置在一个安装在所述外壳11和/或所述框架板2和/或所述基板1a上的喷嘴板20上。

当喷嘴7穿过基板1a垂直走向时，所述喷嘴板20布置在基板1a的下侧。以此可以没有限制地优选喷嘴几何尺寸。

此外在框架板2中分别有一个隔板21紧靠在边缘凸起15上。所述深的凹井16通过这些隔板21彼此分开。当紧贴在弯曲指5下面的喷嘴开口很小时，大部分的液体被横向地压向相邻的弯曲换能器1(参看图4B)。在弯曲指5的尖端上布置的挺杆提高了力的引入，不会妨碍液体的回流。

根据图5A，在两个相邻的隔板21的中间分别形成有一个在隔板21之间伸展的、反向指向的、伸出来的具有隔板宽度的展开面22。通过这样的在所述框架板2内或者所述框架板2上的隔板，基本上可以在相邻弯曲换能器1的影响范围之内进一步地减小压力波的排出。适当的方式是，仅在所述液体腔室13区域内形成隔板，并且不是一直通向支承棱4。以此确保了弯曲指5下面的液体流动，并且在压电板3下面，可洗净的填充介质可以容易地补入并且可以沿锯痕23再被清除。当贴上所述压电板3，所述压电板3可以支撑在所述隔板21上，以实现压电板3的精确的间距尺寸。

在制造过程中由锯痕23所形成的每两个弯曲指5之间形成一条锯缝23a，所述锯缝23a在其宽度上与腔室隔壁8的厚度或者隔板21的厚度相对应。在所述隔板21或所述腔室隔壁8的平面内，压电板3的锯切直到所述隔板21的高度(开始)，这很容易锯开，从而得出弯曲指5相对于液体腔室13和隔板21的准确布置。当锯开时，在所述隔板21和所述压电板3的边缘之间可以产生横向的空气间隙，以使得在操作时所述流体没有被包围在所述弯曲指5的下面并减轻运动。所述弯曲指5在最小的公差范围内比所述隔板21的间距窄。

                         参考记号表

1     弯曲换能器

1a    基板

2     框架板

3     压电板

3a    多层覆金属板(无源)

3b    多层覆金属板(有源)

4     支承棱

5     弯曲指

6     液滴(微滴)

7     喷嘴

8     腔室隔壁

9     连接横板

10    支承点

11    外壳

12    液体-纵向通道

13    液体腔室

14    开口

14a   宽度

15    边缘凸起

16    凹井

17    液体入口

18    液体输入管道

19    喷嘴口

20    喷嘴板

21    隔板

22    展开面

23    锯痕

23a   锯隙

Claims (12)

1.一种用于微小液滴的液滴发生器，尤其用于喷墨打印机喷头，所述液滴发生器具有一些布置在外壳(11)中的压电弯曲换能器(1)组群，所述弯曲换能器在部件长度上相互间隔，通过壁厚彼此分开地横向设置在一些凹槽中，其中在弯曲指(5)的下面，框架板(2)的内部布置有纵向的液体-纵向通道(12)，并且在基板(1a)中形成一个液体腔室(13)，每个弯曲换能器(1)至少一个喷嘴(7)通向所述液体腔室(13)，其特征在于，一个边缘凸起(15)围绕着所述液体腔室(13)的开口(14)，所述边缘凸起(15)用作弯曲指(5)的行程限制，并且至少在所述弯曲指(5)的宽度和直到基板(1a)的高度上将一个凹井(16)连接到所述开口(14)上。

2.根据权利要求1的液滴发生器，其特征在于，在外壳(11)内，在弯曲指(5)组群上方布置有一个共同的液体入口(17)。

3.根据权利要求1或2的液滴发生器，其特征在于，在弯曲指(5)的下面，液体-纵向通道(12)在与所述喷嘴(7)相背离的区域中连接到与所述弯曲指(5)呈横向走向的液体输入管道(18)上。

4.根据权利要求1的液滴发生器，其特征在于，在框架板(2)中的所述液体腔室(13)在所述边缘凸起(15)的下面以所述开口(14)的宽度(14a)延伸，并且成直角地延伸至所述喷嘴(7)的喷嘴口(19)处。

5.根据权利要求1或4的液滴发生器，其特征在于，所述喷嘴(7)布置在一个安装在所述外壳(11)和/或所述框架板(2)和/或所述基板(1a)上的喷嘴板(20)上。

6.根据权利要求5的液滴发生器，其特征在于，当喷嘴(7)穿过基板(1a)垂直走向时，所述喷嘴板(20)布置在所述基板(1a)的下侧。

7.根据权利要求1的液滴发生器，其特征在于，在框架板(2)中分别有一个隔板(21)紧靠在边缘凸起(15)上。

8.根据权利要求7的液滴发生器，其特征在于，所述隔板(21)分别在两个并排的边缘凸起(15)之间连接。

9.根据权利要求7或8的液滴发生器，其特征在于，在两个相邻的隔板(21)中间分别布置有一个在隔板(21)之间伸展的、反向指向的、伸出来的展开面(22)。

10.根据权利要求1或8的液滴发生器，其特征在于，在制造过程中由锯痕(23)所形成的每两个弯曲指(5)之间形成一条锯缝(23a)，所述锯缝(23a)在其宽度上与腔室隔壁(8)的厚度或者隔板(21)的厚度相对应。

11.根据权利要求4的液滴发生器，其特征在于，在框架板(2)中分别有一个隔板(21)紧靠在边缘凸起(15)上。

12.根据权利要求9的液滴发生器，其特征在于，在制造过程中由锯痕(23)所形成的每两个弯曲指(5)之间形成一条锯缝(23a)，所述锯缝(23a)在其宽度上与腔室隔壁(8)的厚度或者隔板(21)的厚度相对应。

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