[发明专利]驱动单喷口喷射系统的多个薄膜压电元件

说明书

技术领域

本发明涉及喷墨打印装置的领域，并且更特别地，涉及用于高密度喷墨打印头的方法和结构以及包括高密度喷墨打印头的打印机。

背景技术

按需喷墨技术广泛用于打印工业中。使用按需喷墨技术的打印机可以使用热、静电或压电技术。

压电喷墨打印头包括覆盖充墨主体室的压电元件(即，换能器、PZT或致动器)的阵列。压电喷墨打印头可以典型地还包括挠性隔膜或膜，压电元件的阵列附连到所述挠性隔膜或膜。当电压典型地通过与联接到电源的顶部电极的电连接而施加到压电元件时，压电元件弯曲或偏转，导致隔膜挠曲，通过喷嘴或喷口从室排出一定量的墨。挠曲还通过开口将墨从主墨储存器吸引到室中以替换排出的墨。

在静电喷射中，形成于衬底组件上的每个静电致动器典型地包括挠性隔膜或膜，在孔板和膜之间的充墨墨室，以及在致动器膜和衬底组件之间的充气气室。静电致动器还包括形成于衬底组件上的致动器顶部电极。当施加电压以激励致动器顶部电极时，膜由电场朝着顶部电极吸引并且从松弛状态致动到挠曲状态，增加墨室的体积并且将墨从墨供应装置或储存器吸引到墨室中。当去除电压以去激励致动器顶部电极时，膜松弛，墨室内的体积减小，并且墨从孔板中的喷嘴喷射。

一些打印头包括厚度为2至4密耳(50至100μm)的块状压电材料和厚度为20微米或以上不锈钢隔膜的使用。这些打印头的隔膜覆盖在形状上为矩形或梯形的主体室，其中主体室具有每边大约400至800微米的室尺寸。这些系统典型地具有低纵横比主体室，其中长度与宽度的比率在1.0到1.5之间。其它薄膜压电系统包括厚度为大约1.0到5.0微米之间或厚度为1.0到3.0微米之间的更加薄的隔膜的使用。由于该更薄隔膜材料的增加挠性，薄膜压电系统的主体室可以设计成具有高纵横比的长、细矩形以控制覆盖主体室的隔膜的振动模式。例如，每个主体室可以宽度小于100微米并且长度大于600微米。这些设计可以包含在每个主体室之上的顶部电极，所述顶部电极类似地长且细。顶部电极通过薄膜压电材料与底部电极分离。使用薄隔膜材料形成方形或梯形主体室将导致隔膜在从喷嘴喷射墨期间以过度幅度偏转或者具有非期望的振动模式，并且将不容易控制墨的喷射。使用高纵横比主体室的薄膜装置典型地具有很紧密间隔的喷嘴的阵列。当喷嘴很紧密间隔时流体路径常常使用硅结构和微型制造方法进行构造，其在很大制造量中成本效益高，但是在较低制造量中成本效益不高。一种薄膜压电驱动器系统将是期望的，其可以在具有允许低成本制造方法的喷嘴间隔的高密度打印头设计中使用。

发明内容

以下呈现简化总结以便提供本发明的一个或多个实施例的一些方面的基本理解。该总结不是广泛概述，也不旨在确定本发明的关键或重要要素，也不界定本发明的范围。相反地，它的主要目的仅仅是以简化形式呈现一个或多个概念作为随后呈现的详细描述的前序。

实施例可以包括多个致动器系统，其中每个致动器系统包括多个间隔驱动电极，多个隔膜，其中所述多个间隔驱动电极的每个驱动电极与所述多个隔膜的一个隔膜唯一地配对，主体室，所述主体室由所述多个隔膜和物理地接触所述多个隔膜的所述主体室内的多个节点部分地限定，其中所述主体室配置成在打印期间充满墨，以及喷嘴，其中所述多个隔膜的每一个配置成通过所述喷嘴喷射墨。

另一实施例可以包括一种打印机，所述打印机具有包括多个致动器系统的至少一个打印头，其中每个致动器系统包括多个间隔驱动电极，多个隔膜，其中所述多个间隔驱动电极的每个驱动电极与所述多个隔膜的一个隔膜唯一地配对，主体室，所述主体室由所述多个隔膜和物理地接触所述多个隔膜的所述主体室内的多个节点部分地限定，其中所述主体室配置成在打印期间充满墨，以及喷嘴，其中所述多个隔膜的每一个配置成通过所述喷嘴喷射墨。所述打印机还包括封闭所述打印头的打印机外壳。

另一实施例可以包括一种用于打印墨的方法，其包括激励作为致动器系统阵列的一部分的第一致动器系统的第一驱动电极以偏转与致动器系统第一驱动电极唯一地配对的第一隔膜，从而从孔板中的喷嘴喷射具有第一体积和第一速度中的至少一项的第一墨滴，同时所述第一致动器系统的第二驱动电极保持去激励，以及激励所述第一致动器系统的所述第二驱动电极以偏转与致动器系统第二驱动电极唯一地配对的第二隔膜并且同时激励所述第一驱动电极，从而从所述孔板中的所述喷嘴喷射具有第二体积、第二速度和第二方向性中的至少一项的第二墨滴，其中第二体积、第二速度和第二方向性中的至少一项不同于第一体积、第一速度和第一方向性中的至少一项。

附图说明