按需喷墨打印设备及喷墨印刷方法技术

一种利用所安装的以剪切模式偏移的压电式驱动器的按需喷墨打印设备。所述的设备由多个被安装的用以形成油墨腔室（２２）的叠层板组成。驱动器形成所述的油墨腔室的一面，并向形成在喷嘴板（１８）上的喷嘴（１９）方向偏移，所述的喷嘴板形成油墨腔室的另一面。一个相互连接层（２１）被用作基底，在该层上有孔（１２），用以驱动的电连接电路（１３）通过所述的孔。在相互连接层的反面是压电板（１４），在相互连接板和压电板之间形成电极（２４，２５），通过切削、钻或铸造，在压电板上形成油墨通道（１５）和一个环形的带有一个中央升起部分（２３）的凹坑。压电板与插入板或接地电极连接，插入极反过来与喷嘴板连接。当在两个电极之间施加电场时，压电板（１４）上的被选择的驱动器（１０）以剪切模式向喷嘴板方向偏移。这种运动提供足够的能量用以从喷嘴喷出油墨。可以使用多个短脉冲，用来增加所喷出的墨滴的尺寸。多个被平行的油墨通道连接的特殊的压力腔室以两维矩阵排列，因此允许增加驱动器（１０）之间的距离，因而比直线排列需要较少密度分布的电连接线路。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种按需喷墨打印设备，在一个实施例中涉及一种具有两维阵列的油墨腔的按需喷墨打印设备。按需喷墨打印设备，特别是喷墨头通常包括一个供入油墨并与喷墨用的喷嘴相连的腔室；多个可受电信号驱动而改变腔室体积的装置，所述的腔室体积的变化量足以引起喷墨。然而上述配置在以低的制造成本提供一种可高频操作的高密度的两维阵列的油墨腔方面存在问题。本专利技术寻求这些和别的问题的解决方案。因此，至少是本专利技术的优选实施例的一个目的是提供一种高工作效能和高效率的喷墨印刷设备，所述的设备是以简单的制造方法和低成本制造的，所述的设备是两维阵列。本专利技术另一个目的是在一个剪切模式的选择性印刷设备中，提供更简单的和更多选择的电连接方法。本专利技术另一个目的是提供一种顶部模式剪切盘形驱动器，该种驱动器不受相邻驱动器之间的干扰的制约。本专利技术另一个目的是用多个小矩阵组成一个大的矩阵剪切模式阵列。对于本专利技术第一方面，本专利技术提供一种按需喷墨打印设备，它包括一个位于喷嘴轴线上的喷嘴；一个沿喷嘴轴线径向延伸的油墨腔室；与油墨腔室相连的油墨供给装置；通过沿喷嘴轴线的径向方向在油墨腔室中传播的声波，一个沿喷嘴轴线方向可移动的驱动器引起油墨从喷嘴喷出，并向油墨腔室补充油墨。在一个优选实施例中，所述的油墨腔室从喷嘴轴线径向延伸的距离为R，在至少等于R/c的一半的时间内，驱动器沿喷嘴方向在第一和第二相对位置之间运动，c是声音在油墨腔室内的油墨中传播的速度。例如油墨腔室径向延伸距离为0.5mm，声音在油墨腔室中的油墨中的传播速度为500m/s，在至多500ns时间内，喷嘴可在所述的相对位置之间移动。最好，喷嘴在比R/c小一个数量级的时间内，在所述的相对位置之间移动，更好地是在毫微秒数量级的时间范围内移动。在一个优选实施例中，所述的驱动器包括一个与油墨腔室相关联的压电式驱动盘，该驱动盘可移动到一凸状相对位置或从一凸状相对位置开始移动，并引起喷墨，所述的设备进一步包括用以向压电盘施加驱动电场的电极。最好压电盘是单向的，并相对于驱动电场被极化，以便以剪切模式运动。如果是上述的压电盘，可以沿喷嘴轴线方向施加电场，压电盘被径向极化。压电盘可以在全部汇聚于喷嘴轴线的方向被极化。所述的电极包括位于压电盘邻接油墨腔室一面的接地电极，和位于压电盘相反面的另一种电极。在所述的压电盘上，有一个沿喷嘴轴线方向凸起的凸起部件，或者有一个基本上与喷嘴同心的凹槽。油墨供给装置可用来沿喷嘴轴线的径向方向给油墨腔室提供油墨。油墨供给装置可以在沿油墨腔室外围分布的多个部位向油墨腔室提供油墨，最好是基本上围绕油墨腔室的整个周边向油墨腔室提供油墨。油墨腔室是以一种环形结构为界，它在声音阻抗上产生变化，该种结构用以反射在油墨腔室内沿喷嘴轴线的径向传播的声波。通过在喷嘴轴线方向上改变油墨的深度，可以引起所述的声音阻抗的变化。该结构可形成一围绕油墨腔室的墨环，其在喷嘴轴线方向上的深度与油墨腔室的深度不同。该环可构成油墨供给装置的一部分。最好喷墨设备包括多个上述喷嘴，每个喷嘴都有一个喷嘴轴线，所述的喷嘴彼此平行，处于两维平面阵列中；多个所述油墨腔室，每个都围绕着各自的喷嘴轴线延伸；一种具有两维阵列的驱动器的单向的压电板，每个驱动器与各自的油墨腔室相关联。借助于上述结构，所述的设备可以包括多个所述的电极，一个位于压电板邻接油墨腔室的一个表面上的公共接地电极，和位于压电板相反的表面上，分别与各个油墨腔室相关联的单个电极。通过在相互连接板上各自的电连接线路，所述的单个电极可与电脉冲施加装置相连，所述的相互连接板与喷嘴板和压电板形成叠层。喷嘴可以被形成在一个喷嘴板上，所述的喷嘴板与压电板构成叠层，以形成所述的多个油墨腔室。油墨供给装置可以包括形成在所述的压电板上的油墨通道阵列，和将油墨从油墨通道向油墨腔室内传送的油墨传送装置。油墨传送装置可以包括形成在中间板上的凹槽阵列，所述的中间板与喷嘴板和压电板构成叠层。喷嘴板、相互连接板和中间板，每个板都可以包括一个压电板。另一种方案是喷嘴板、相互连接板和中间板，每个板都包括一片与压电板热相容的材料层。第二方面，本专利技术提供一种按需喷墨打印设备，它包括一个喷嘴；一个与喷嘴相连的油墨腔室；一个与油墨腔室相关联的压电式驱动盘，该驱动盘可移动到一凸状相对位置或从一凸状相对位置开始移动，从而通过喷嘴引起喷墨；向压电盘施加驱动电场的电极，其中的压电盘是单向的，并相对于驱动电场被极化，以便以剪切模式运动。所述的设备进一步包括与油墨腔室相连的油墨供给装置，喷墨后，该装置向油墨腔室内补充油墨。最好油墨腔室沿喷嘴轴线径向延伸，压电盘是可移动的，通过声波在油墨腔室内沿喷嘴轴线径向传播，压电盘实现从喷嘴喷墨。第三方面，本专利技术提供一种按需喷墨打印设备，它包括两维平面阵列的平行的喷嘴，每个喷嘴都有一个喷嘴轴线；多个盘形油墨腔室，每个油墨腔室都围绕各自的喷嘴轴线延伸，并与各自的喷嘴相连；一单向的压电板，具有两维阵列的环形的对称的驱动区域，所述的驱动区域分别与各自的油墨腔室相关联；压电板上的电极，确保选择性地驱动每个区域，以便从相关的喷嘴喷出油墨。第四方面，本专利技术提供一种喷墨印刷方法，它包括如下步骤建立一个与带有一喷嘴轴线的喷嘴相连的油墨平面体，该油墨平面体沿喷嘴轴线径向延伸；在油墨平面体中设置一个沿喷嘴轴线圆周延伸的阻抗的边界；在喷嘴轴线方向上选择性地移动一个驱动器，以建立一个在油墨腔室内沿喷嘴轴线径向传播的声波，该声波被阻抗的边界反射，引起从喷嘴喷出油墨。所述的方法进一步包括在喷墨后沿喷嘴轴线的径向方向向油墨体补充油墨的步骤。在第五实施例中，本专利技术提供一种制造按需喷墨打印设备的方法，它包括如下步骤，制造一个具有两维平面阵列的平行的喷嘴的喷嘴板，每个喷嘴具有喷嘴轴线；制造一个单向的压电板，它具有两维阵列的环形的对称的驱动区域，该驱动区域与各自的喷嘴相关联；在压电板上安装电极，确保选择性地驱动每个区域；使喷嘴板和压电板形成叠层，所述的叠层结构带有多个盘形油墨腔室，每个油墨腔室围绕各自的喷嘴轴线延伸，并与各自的喷嘴相连，因此，在所制造出的设备中，驱动压电板上经选择的区域，因而引起从相关的喷嘴喷墨。多个油墨腔室可以由形成在所述压电板上的两维阵列排列的环形的对称的凹槽组成，每个驱动区域至少包括各自的环形的对称的凹槽的底壁的一部分。在注塑压电板时，通过将材料从压电板上除去，而形成所述的环形的对称的凹槽。通过如下步骤形成被极化的驱动区域，即在所述压电板的每侧形成一层保护层，暴露每个环形对称凹槽的外侧壁和内底壁的中央部分，利用所述的保护层，在压电板的每侧形成一层金属层用以覆盖每个环形对称凹槽的被暴露的区域，并在金属层之间施加一个电场。通过后续的步骤形成电极，即将被利用过的保护层和金属层去除，在每个被极化的驱动区域的各自表面上形成一个保护层，利用所述的保护层，在压电板的两侧形成一层电绝缘层，去除所述的保护层，暴露每个驱动区域的两个表面，在每个经过极化的驱动区域的两个表面上镀覆电极，引起驱动区域沿电极所施加的电场方向以剪切模式偏移。在安装在压电板上的相互连接板上，形成与单个电极相连接的电连接线路。孔可以被形成在相互连接板上，通过所述的孔，电连接线路与各自的单个电极相连接。油墨通道阵列可以被形成在压电板上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种选择性油墨印刷设备，包括一个在喷嘴轴线上的喷嘴；一个围绕喷嘴轴线径向延伸的油墨腔室；与油墨腔室相连的油墨供给装置；通过在油墨腔室内沿喷嘴轴线的径向方向传播的声波，一个沿喷嘴轴线方向可移动的驱动器使油墨从喷嘴喷出，并向油墨腔室补充油墨。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：RA哈维，S特姆普勒，
申请(专利权)人：萨尔技术有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]