專利名稱：用于噴墨打印頭的流體噴射器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于噴墨打印頭的流體噴射器件。
背景技術(shù)：
EP 1208982中公開了用于噴墨打印頭的流體噴射器件。流體噴射 器包括密封的雙隔膜布置、與該密封的隔膜平行并相對(duì)的電極布置和 結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)含有進(jìn)行噴射的流體。含有相對(duì)不可壓縮的流體的隔 膜室位于隔膜之后并由隔膜密封。在這些隔膜中的一個(gè)上方的噴射器 的面板內(nèi)形成至少一個(gè)噴嘴孔。將驅(qū)動(dòng)信號(hào)加到電極布置的至少一個(gè) 電極以在該電極與這些隔膜中的第一個(gè)之間生成靜電場(chǎng)。出于這種靜 電場(chǎng)的原因，該第一隔膜由靜電力朝向該電極吸引并形成變形的形狀。 在變形時(shí)，將壓力傳遞到這些密封的隔膜中的第二個(gè)。所傳遞的壓力 和含在密封的隔膜室內(nèi)的流體的相對(duì)不可壓縮特性導(dǎo)致第二個(gè)隔膜以 相反的方向偏轉(zhuǎn)以迫使流體穿過至少一個(gè)噴嘴孔中的至少一個(gè)。在將 液滴噴射之后，通過已變形的隔膜的正常的彈性復(fù)位作用和/或通過由 另一個(gè)電極所生成的作用力將這種運(yùn)動(dòng)逆轉(zhuǎn)。將這種隔膜布置置于含 有進(jìn)行噴射的流體的結(jié)構(gòu)內(nèi)。由于通過密封的隔膜室內(nèi)的相對(duì)不可壓 縮的流體的壓力傳遞的原因，所以一個(gè)隔膜向上偏轉(zhuǎn)，且另一個(gè)隔膜 向下偏轉(zhuǎn)。這兩個(gè)隔膜的以相反方向的工作導(dǎo)致負(fù)干擾并因此而在液 滴動(dòng)力學(xué)的控制中產(chǎn)生限制。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種流體噴射器件，這種流體噴射器件具 有改進(jìn)的液滴動(dòng)力學(xué)控制。
這種目的通過一種流體噴射器件實(shí)現(xiàn)，這種流體噴射器件包括 噴射室，這種噴射室?guī)в性趪娚涫业闹辽僖粋€(gè)側(cè)面上的至少一個(gè)開口 和覆蓋噴射室的另一個(gè)側(cè)面的第一隔膜；去耦室，這種去耦室與噴射 室分離并在一個(gè)側(cè)面上由第二隔膜覆蓋；傳輸室，這種傳輸室與噴射 室分離并與去耦室分離且部分地由第一隔膜和第二隔膜定界，該傳輸室充有相對(duì)不可壓縮的流體；以及向第一隔膜和/或第二隔膜施加力的 裝置。若將力施加到如第二隔膜，則第二隔膜偏轉(zhuǎn)并將壓力加到這種 不可壓縮的流體上。這種不可壓縮的流體將這種壓力傳遞到第一隔膜； 第一隔膜以與第二隔膜相反的方向偏轉(zhuǎn)，這就意味著若第二隔膜偏轉(zhuǎn) 到傳輸室的體積內(nèi)，則第一隔膜相對(duì)于傳輸室的體積向外偏轉(zhuǎn)。若噴 射室充有流體，則第一隔膜將壓力施加到噴射室內(nèi)的流體，從而導(dǎo)致 經(jīng)由該至少一個(gè)開口的流體的噴射。第二隔膜的偏轉(zhuǎn)僅經(jīng)由傳輸室內(nèi) 的流體和第一隔膜影響噴射室內(nèi)的流體，因?yàn)榈诙裟o與噴射室的 共用邊界。如現(xiàn)有技術(shù)中那樣干擾進(jìn)行噴射的流體的動(dòng)力學(xué)的第二隔 膜與流體的直接相互作用是不可能的?？赏ㄟ^施加到第二隔膜的力的
特征(脈沖的形狀)對(duì)噴射的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行良好的控制。若并不將力施 加到第二隔膜，則構(gòu)成第一隔膜和第二隔膜的一種或多種材料的彈性 特性產(chǎn)生拉回力，從而導(dǎo)致經(jīng)由傳輸室內(nèi)的不可壓縮的流體和第一隔 膜的噴射室內(nèi)的充氣不足。這種充氣不足可用于通過經(jīng)由第二開口連 接到噴射室的供應(yīng)管用進(jìn)行噴射的流體再次填充噴射室，且該供應(yīng)管 還與充有進(jìn)行噴射的流體的儲(chǔ)液罐連接。若加到第二隔膜的力與第二 隔膜的面積大小成比例，則可實(shí)現(xiàn)第一隔膜的大的擺動(dòng)。這樣，大的 第二隔膜的小擺動(dòng)導(dǎo)致第一隔膜的大擺動(dòng)。還可設(shè)有裝置來向第一隔 膜提供力。向第一隔膜和第二隔膜施加力的裝置可以按照一種方式， 即可刺激第一隔膜和第二隔膜的相對(duì)于傳輸室的內(nèi)部的向內(nèi)運(yùn)動(dòng)以及 向外運(yùn)動(dòng)，從而在流體的噴射期間進(jìn) 一 步改進(jìn)對(duì)流體動(dòng)力學(xué)的控制。 這些裝置可以是電極，這些電極接觸電壓源以使用附到該隔膜的電磁 力薄壓電層或熱雙壓電晶片。去耦室的填充應(yīng)可高度與壓縮或應(yīng)將去 耦室連接到大氣壓力以慮及第二隔膜的大偏轉(zhuǎn)。若在去耦室內(nèi)有流體， 則必須將去耦室連接到具有可壓縮體積的壓力平衡室。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，噴射室具有至少兩個(gè)開口，第一開口 用于將流體從噴射室噴出或抽運(yùn)出，第二開口連接到供應(yīng)管以用這種 流體再次填充噴射室?？赏ㄟ^這種供應(yīng)管將該至少一個(gè)第二開口連接 到流體儲(chǔ)液罐。若將噴射室內(nèi)的流體噴射，則優(yōu)選至少一個(gè)第一開口 是一種噴嘴。若將噴射室內(nèi)的流體抽運(yùn)，則優(yōu)選該至少一個(gè)第一開口 連接到 一種管?？蓪㈤y門附接到這些開口以控制穿過這些開口的流動(dòng)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，將至少一個(gè)第一電極附接到第二隔膜，并將至少一個(gè)第二電極附接到傳輸室的邊界，從而通過連接到這 些電極的電源向附接到第二隔膜的第一電極施加靜電力。這些電極和 電源形成向第二隔膜施加力的裝置。第一電極與第二電極之間的靜電 力啟動(dòng)第二隔膜并導(dǎo)致如前所述那樣的經(jīng)由不可壓縮的流體和第一隔
膜噴射的流體的噴射。附接到第二隔膜的第一電極可以是第二隔膜的 表面中的一個(gè)上的一種導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，或者附接到第二隔膜的第一電極可 形成第一隔膜本身。在此情形中，第一隔膜由導(dǎo)電材料層構(gòu)成。附接 到第二隔膜的第一電極和/或第二電極可由隔離材料覆蓋以避免短路并 將可加到這些電極的最大電壓增大。優(yōu)選第二電極朝向第一電極，以 在給定的加到這兩個(gè)電極的電壓時(shí)生成最大靜電啟動(dòng)。
在本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例中，將第三電極附接到朝向第一隔膜的 傳輸室的邊界，第二電極朝向第二隔膜，第一電極延伸過第一隔膜、 朝向第二電極的第二隔膜和第三電極，且可將靜電力施加到第一隔膜。 若在第一電極與第二電極之間施加電壓，則第三電極基本上處于與第 一電極相同的電位，否則，這兩個(gè)隔膜的同時(shí)啟動(dòng)往往會(huì)相互作用。 吸引第二隔膜從而導(dǎo)致如前所述那樣的經(jīng)由傳輸室內(nèi)的不可壓縮的流
體和第一隔膜噴射的流體的噴射。在隨后的步驟中，將電壓加在第一 電極與第三電極之間，這樣，第二電極的電位基本上與第一電極的電 位相同。第一隔膜受到吸引并主動(dòng)支持第二隔膜的拉回以使流體噴射 器件能夠具有更短的啟動(dòng)周期。
在本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例中，將笫三電極附接到第一隔膜且第二 電極朝向第一隔膜和第二隔膜。同樣，可通過如前所述的連接到這些 電極的電源單獨(dú)啟動(dòng)這兩個(gè)隔膜。
在本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例中，將第三電極附接到朝向第一隔膜的 傳輸室的邊界，將第四電極附接到第一隔膜，且第二電極朝向第二隔 膜。同樣，可通過如前所述的連接到這些電極的電源單獨(dú)啟動(dòng)這兩個(gè) 隔膜。
前面在隔膜的特性、電極的隔離和傳輸室內(nèi)的不可壓縮的流體的 性能方面所給出的說明均適用于這些實(shí)施例。
在再一個(gè)實(shí)施例中，在附接到第二隔膜的第一電極旁設(shè)有至少一 個(gè)拉回電極。該拉回電極附接到去耦室的邊界的側(cè)面，且設(shè)有電源以 在附接到第二隔膜的第一電極與拉回電極之間施加電壓，以使拉回靜電力能夠加到第二隔膜。在通過附接到第二隔膜的第一電極與附接到 朝向第一電極的傳輸室的邊界的第二電極之間的電壓的第二隔膜的吸 引所導(dǎo)致的進(jìn)行噴射的流體的噴射之后，拉回電極與附接到第二隔膜 的第一電極之間的靜電力將第二隔膜拉回，從而能夠使對(duì)流體噴射器 件更好地進(jìn)行控制并允許更快的工作循環(huán)。在第二隔膜的拉回期間， 優(yōu)選將第一電極與第二電極之間的電壓設(shè)置到零，并且在第一電極與 拉回電極之間施加電壓，以生成最大拉回力。
同樣，前面在隔膜的特性、電極的隔離和傳輸室內(nèi)的不可壓縮的 流體的性能方面所給出的說明均適用于該實(shí)施例。
在再一個(gè)實(shí)施例中，將至少一個(gè)電極附接到噴射室和/或去耦室的 邊界的側(cè)面，該去耦室在位于傳輸室的邊界的至少三個(gè)電極旁。附接 到噴射室和/或去耦室的邊界的側(cè)面的至少一個(gè)電極朝向附接到第一隔 膜和/或第二隔膜的一個(gè)或多個(gè)電極。若該至少一個(gè)電極僅附接到朝向
附接到第二隔膜的電極的去耦室的邊界，則該至少一個(gè)電極能夠在如 前所述那樣的噴射之后將第二隔膜拉回，但借助于第一隔膜的啟動(dòng)的 支持，以改進(jìn)對(duì)噴射過程的控制。若該至少一個(gè)電極附接到朝向附接 到第一隔膜的電極的噴射室的邊界，則附接到噴射室的邊界的電極可 用于將噴射放大。通過提供電壓源以在附接到噴射室的邊界的電極與 附接到第一隔膜的電極之間施加電壓的第一隔膜的另外的拉動(dòng)加到由 第二隔膜的啟動(dòng)所引起的第一隔膜的推動(dòng)和經(jīng)由這種不可壓縮的流體 的向第一隔膜的壓力傳遞，通過在附接到第二隔膜的電極與附接到朝 向附接到第二隔膜的電極的傳輸室的邊界的電極之間施加電壓來啟動(dòng) 第二隔膜。在進(jìn)行噴射的流體的噴射期間，附接到朝向在第一隔膜上 的電極的傳輸室的邊界的電極處于與在第一隔膜上的電極相同的電 位。另一種選擇是至少一個(gè)另外的第四電極延伸過噴射室和朝向兩個(gè) 分離的電極的去耦室，這兩個(gè)分離的電極中的第三電極附接到第一隔 膜，第一電極附接到第二隔膜，且第三電極和第一電極在另一方面還 朝向附接到傳輸室的邊界的一個(gè)第二電極。若附接到噴射室與去耦室 的邊界的第四電極和附接到傳輸室的邊界的第二電極處于不同的電 位、附接到第一隔膜的第三電極處于與附接到傳輸室的邊界的第二電 極相同的電位且附接到第二隔膜的笫一電極處于與附接到第一和去耦 室的邊界的第四電極相同的電位，則可將進(jìn)行噴射的流體的噴射放大。通過附接到第一隔膜的第三電極和附接到第二隔膜的第一電極的電位 變動(dòng)或者附接到第一和去耦室的邊界的第四電極和附接到傳輸室的邊 界的第二電極的電位變動(dòng)對(duì)噴射與拉回之間的切換進(jìn)行控制。產(chǎn)生可
比噴射過程的帶有適應(yīng)性電壓驅(qū)動(dòng)的其它電極構(gòu)造有
a) 第二電極和第三電極附接到朝向第一電極的傳輸室的邊界，第 一電極附接到第二隔膜并附接到第一隔膜，且附接到第二隔膜并附接 到第一隔膜的第一電極朝向第四電極，第四電極附接到噴射室的邊界 和分離的拉回電極，拉回電極附接到去耦室的邊界。
b) 第二電極和第三電極附接到傳輸室的邊界，第二電極朝向僅附 接到第二隔膜的第一電極，附接到朝向第四電極的傳輸室的邊界的第 三電極僅附接到第一隔膜，且僅附接到同樣朝向第五電極的第一隔膜 的第四電極僅附接到噴射室的邊界，僅附接到同樣朝向分離的拉回電 極的第二隔膜的第一電極僅附接到去耦室的邊界。
同樣，前面在隔膜的特性、電極的隔離和傳輸室內(nèi)的不可壓縮的 流體的性能方面所給出的說明均適用于該實(shí)施例。
傳輸室內(nèi)的不可壓縮的流體可具有高介電常數(shù)以增大可通過第二 隔膜的靜電啟動(dòng)加到傳輸室內(nèi)的不可壓縮的流體的壓力。這種不可壓 縮的流體還應(yīng)具有低導(dǎo)電率，尤其是在這些電極與這種不可壓縮的流 體之間無其它的隔離時(shí)?？捎糜谶@種目的的材料是具有約78的介電常 數(shù)和l(T6S/m的低導(dǎo)電率的蒸餾水。對(duì)短路的其它防護(hù)是在每對(duì)電極之 間的至少一個(gè)隔離層。
不同實(shí)施例中的電極的電位僅用于示范目的?？蓪⒏鼜?fù)雜的電壓 脈沖加到這些電極以優(yōu)化噴射的動(dòng)態(tài)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種包括流體噴射器件的打印系 統(tǒng)，這種流體噴射器件具有改進(jìn)的噴射墨的液滴動(dòng)力學(xué)控制。
這種打印系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明的流體噴射器件。在這種打印系統(tǒng) 的打印頭中實(shí)現(xiàn)這種流體噴射器件以噴射墨。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種用于驅(qū)動(dòng)流體噴射器件的方 法，這種流體噴射器件具有改進(jìn)的液滴動(dòng)力學(xué)控制。
這種流體噴射器件包括噴射室、去耦室和傳輸室、將傳輸室和噴 射室部分地定界的第一隔膜、將去耦室和傳輸室部分地定界的第二隔 膜以及填充傳輸室的基本上不可壓縮的流體，且用于驅(qū)動(dòng)流體噴射器件的方法包括以下步驟
向該第二隔膜施加力；
經(jīng)由傳輸室內(nèi)的基本上不可壓縮的流體將施加到該第二隔膜的力
傳遞到該第一隔膜；
通過該第一隔膜將力加到填充在噴射室內(nèi)的進(jìn)行噴射的流體； 穿過開口將填充在噴射室內(nèi)的進(jìn)行噴射的流體噴射。 可通過位于第一隔膜的啟動(dòng)裝置將力直接加到第一隔膜或通過加 到第二隔膜的力和這種力經(jīng)由基本上不可壓縮的流體的傳遞將力間接 加到第一隔膜。通過噴射室內(nèi)的充氣不足用進(jìn)行噴射的流體再次填充 噴射室，若不將力加到第一隔膜和第二隔膜，則這種充氣不足由第一 隔膜和第二隔膜的彈性特性產(chǎn)生，且這種充氣不足由進(jìn)行噴射的流體 的噴射期間以相反方向加到第一隔膜和/或第二隔膜的力產(chǎn)生。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種靜電、電磁或熱啟動(dòng)的噴射器 件，這種噴射器件具有改進(jìn)的液滴動(dòng)力學(xué)控制。
這種噴射器件可用于穿過噴射室的至少一個(gè)開口噴射流體?？赏?過供應(yīng)管用流體填充這種噴射室，這種供應(yīng)管來自充有這種流體的儲(chǔ) 液罐，這種儲(chǔ)液罐連接到并不用于噴射的噴射室的第二開口。在用這 種流體填充噴射室之后，將電壓加到啟動(dòng)電極和移動(dòng)電極，并將力施
加到該彈性隔膜，從而增強(qiáng)噴射室內(nèi)的流體的壓力，并最終導(dǎo)致進(jìn)行 噴射的流體穿過噴射室的該至少一個(gè)開口的噴射，因此，優(yōu)選該開口 是一種噴嘴。然后，可穿過供應(yīng)管和第二開口通過利用該柔性隔膜的 拉回并選擇性地結(jié)合加到流體儲(chǔ)液罐的壓力將噴射室再次填充。此外， 可擱置諸如閥門這樣的裝置以關(guān)閉開口 ，在噴射室的再次填充期間， 在該開口噴射流體。這種噴射器件可用于皮膚給藥、印刷電路或印刷 多LED。這樣，噴射室的至少一個(gè)開口就以是一種噴嘴且流體是一種 液體藥物或帶有藥物的液體溶液、液體導(dǎo)管或聚合物為特征。這種噴 射器件還可用于在打印系統(tǒng)中噴射墨。噴射室的至少一個(gè)開口同樣具 有是一種噴嘴且流體是一種墨的特征。這種噴射器件還可用作一種泵。 在此情形中，至少有兩個(gè)開口，流體在一個(gè)開口流入并在另一個(gè)開口 流出。諸如閥門這樣的其它裝置可關(guān)閉流體流出的開口，只要流體流 入的開口打開，反之亦然。可將其它的管連接到這些開口以抽運(yùn)流體。
將參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明，在這些圖中，類似的部
分用相同的附圖標(biāo)記表示，其中
圖la和lb示出了根據(jù)本發(fā)明的噴射器件的一個(gè)實(shí)施例；
圖2示出了本發(fā)明的笫二實(shí)施例；
圖3示出了本發(fā)明的第三實(shí)施例；
圖4示出了本發(fā)明的第四實(shí)施例；
圖5示出了本發(fā)明的第五實(shí)施例；
圖6示出了本發(fā)明的第六實(shí)施例；
圖7a至7d示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的處理。
具體實(shí)施例方式
圖la和lb示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例的截面和液壓傳遞的概念。 在圖la中，經(jīng)由供應(yīng)管110將進(jìn)行噴射的流體填充在噴射室100中， 供應(yīng)管IIO連接到噴射室，且供應(yīng)管和噴射室均通過第二襯底20中的 凹槽并通過第一襯底IO構(gòu)成。供應(yīng)管IIO與流體儲(chǔ)液罐(未示出)連 接。噴射室IOO具有在第一襯底10中蝕刻或鉆孔的開口或噴嘴120且 在一個(gè)側(cè)面上由朝向開口 120的第一隔膜310定界。還有去耦室200， 耦室200液通過第二襯底20中的凹槽構(gòu)成并充有可壓縮氣體(也可以 是真空)，這種可壓縮氣體如空氣。耦室200通過隔離物25與噴射室 分離并在一個(gè)側(cè)面上由第二隔膜420定界、在另一個(gè)朝向第二隔膜的 側(cè)面上由第 一襯底10定界。第二隔膜420包括導(dǎo)電材料或一種或多種 電氣隔離材料層與構(gòu)成第一電極的至少一種導(dǎo)電層的組合。傳輸室300 通過第三襯底30中的凹槽構(gòu)成，且第一隔膜310和第二隔膜420是傳 輸室300的邊界的一部分。傳輸室300充有相對(duì)不可壓縮的流體，優(yōu) 選這種流體具有高介電常數(shù)，如蒸餾水。第二電極410附接到朝向第 二隔膜的傳輸室的邊界。在圖lb中，將電壓加在構(gòu)成第一電極的第二 隔膜420的部分與朝向第二隔膜420的第二電極410之間。第二隔膜 420由第一電極和第二電極之間的靜電力朝向電極410吸引，并將壓力 施加到傳輸室300內(nèi)的不可壓縮的流體。這種壓力由這種不可壓縮的 流體襯底島第一隔膜310。第一隔膜310在噴射室的體積內(nèi)偏轉(zhuǎn)，從而 將壓力施加到噴射室100內(nèi)的進(jìn)行噴射的流體并導(dǎo)致進(jìn)行噴射的流體的液滴500從開口 120噴射。在液滴500的噴射之后，將第二隔膜420 與電極410之間的電壓切斷，且由于第二隔膜420的機(jī)械性能和/或與 傳輸室300相比的去耦室200中的充氣不足的原因，第二隔膜420基本 上偏轉(zhuǎn)回到示于圖la中的位置。將第二隔膜420的移動(dòng)經(jīng)由傳輸室300 內(nèi)的不可壓縮的流體再次襯底島第一隔膜310,且經(jīng)由供應(yīng)管110用進(jìn) 行噴射的流體再次填充噴射室100。可通過將供應(yīng)管IIO打開或關(guān)閉的 閥門(未示出)和/或流體儲(chǔ)液罐中的確定正工作壓力來支持這種噴射 和再次填充程序。
圖2示出了本發(fā)明的第二實(shí)施例的截面。有附接到去耦室200的 另 一種拉回電極430。在將液滴噴射之后將電壓加在拉回電極430與構(gòu) 成第一電極的第二隔膜420的導(dǎo)電部分之間，且切斷或降低第二電極 410與構(gòu)成第一電極的第二隔膜420的導(dǎo)電部分之間的電壓(在噴射期 間，在拉回電極430與構(gòu)成笫一電極的第二隔膜420的導(dǎo)電部分之間 有極少的電壓或無電壓)。在拉回電極430與構(gòu)成第一電極的第二隔 膜420的導(dǎo)電部分之間的靜電場(chǎng)支持第二隔膜420的后向偏轉(zhuǎn)并能夠 使對(duì)噴射器件的流體動(dòng)力學(xué)更好地進(jìn)行控制并允許更快的工作循環(huán)。
圖3示出了本發(fā)明的第三實(shí)施例的截面，圖中所示出的構(gòu)成第四 電極的第一隔膜310的導(dǎo)電部分朝向第三電極440。同樣可在已噴射流 體之后通過加在構(gòu)成第四電極的第一隔膜310的導(dǎo)電部分與第三電極 440之間的電壓支持第二隔膜420的后向偏轉(zhuǎn)，且切斷第二電極410與 構(gòu)成第一電極的第二隔膜420的導(dǎo)電部分之間的電壓(在噴射期間， 在第三電極440與構(gòu)成第四電極的第一隔膜310的導(dǎo)電部分之間有極 少或降低的電壓)。將構(gòu)成第四電極的第一隔膜310的導(dǎo)電部分朝向 第三電極440吸引，從而在傳輸室300內(nèi)的不可壓縮的流體上施加壓 力。將這種壓力襯底島第二隔膜420,從而將第二隔膜420的后向偏轉(zhuǎn) 加速并能夠使對(duì)噴射器件的流體動(dòng)力學(xué)更好地進(jìn)行控制并允許更快的 工作循環(huán)。
圖4示出了示于圖3中的實(shí)施例的特殊實(shí)現(xiàn)的截面。構(gòu)成第一電 極的導(dǎo)電層460位于第二襯底20與第三襯底30之間。導(dǎo)電層460的一 部分構(gòu)成第一隔膜310和第二隔膜420。工作原理與圖3相同，但可將 構(gòu)成第一電極的導(dǎo)電層460固定在一個(gè)電位，例如接地電位，且在構(gòu) 成第一電極的導(dǎo)電層460的電位與不同的電位之間切換朝向構(gòu)成第一電極的導(dǎo)電層460的第二電極410和第三電極440，從而導(dǎo)致進(jìn)行噴射 的流體的噴射或噴射室100的再次填充。
圖5示出了示于本發(fā)明的圖4中的第四實(shí)施例和示于圖2中的第 二實(shí)施例的組合的截面。若構(gòu)成第一電極的導(dǎo)電層460的電位(以及 第二電極410的電位)不同于第三電極440和另外的拉回電極430的電 位，則另外的拉回電極430同樣支持第二隔膜420的后向偏轉(zhuǎn)，第二 隔膜420是構(gòu)成第一電極的導(dǎo)電層460的一部分。
圖6示出了本發(fā)明的第六實(shí)施例的截面。第四電極470延伸過噴 射室IOO與去耦室200的邊界、朝向構(gòu)成第三電極的導(dǎo)電第一隔膜310 并朝向構(gòu)成第一電極的導(dǎo)電第二隔膜420。構(gòu)成第三電極的導(dǎo)電第一隔 膜310和構(gòu)成第一電極的導(dǎo)電第二隔膜420朝向附接到傳輸室300的邊 界的第二電極490。若構(gòu)成第三電極的導(dǎo)電第一隔膜310具有與第二電 極490相同但與第四電極470和構(gòu)成第一電極的導(dǎo)電第二隔膜420的電 位不同的電位，則通過由構(gòu)成第一電極的導(dǎo)電第二隔膜420的靜電吸 引所導(dǎo)致的壓力將第一隔膜推到噴射室100的體積內(nèi)，這種壓力由傳 輸室300內(nèi)的不可壓縮的流體傳遞并且還朝向第四電極470將這種壓 力靜電吸引，從而增加施加到第一隔膜310的力并因此而增加施加到 噴射室100內(nèi)的進(jìn)行噴射的流體的力，這樣就產(chǎn)生更高的噴射速度。 構(gòu)成第三電極的導(dǎo)電第一隔膜310和構(gòu)成第一電極的導(dǎo)電第二隔膜420 的電位的切換導(dǎo)致朝向第二電極490的構(gòu)成第三電極的導(dǎo)電第一隔膜 310的吸引和朝向第四電極470的構(gòu)成第一電極的導(dǎo)電第二隔膜420的 吸引，從而導(dǎo)致如在由圖5示出的第五實(shí)施例中所描述的噴射室100 的再次填充?；蛘?，可切換第二電極490和第四電極470的電位。
圖7a至7d示出了流體噴射器件的一種處理方式。在圖7a中，將 用如Si、派熱克斯玻璃(Pyrex glass)或石英制成的第三襯底30蝕刻 以獲得凹槽305和管111，淀積并構(gòu)造Cr，從而產(chǎn)生具有導(dǎo)電連接445 和415的第三電極440和第二電極410。通過電介質(zhì)Si02層600的淀 積將導(dǎo)電結(jié)構(gòu)410、 415、 440和445隔離。用數(shù)字3標(biāo)記經(jīng)過處理的第 三襯底30。將包括Si、 Si3N4、 Si02、聚酰亞胺或硅橡膠的隔膜層700 和用如Cr制成的導(dǎo)電層465淀積在第二襯底20上。將導(dǎo)電層465、隔 膜層700和第二襯底20蝕刻，以形成管112、第一電極460以及凹槽 105和205,從而在一個(gè)側(cè)面由隔膜層700如圖7b所示的那樣將凹槽105和205定界。用數(shù)字2標(biāo)記經(jīng)過處理的第二襯底20。在圖7c中， 將第一襯底IO蝕刻以形成開口 120和連接到開口 120的凹槽113。用 數(shù)字1標(biāo)記經(jīng)過處理的第一襯底10。圖7d示出了三個(gè)經(jīng)過處理的襯底 1、2和3的組件。最終的器件相當(dāng)于具有另外的隔離電介質(zhì)Si02層600、 另外的隔膜層700的示于圖4中的第四實(shí)施例。由經(jīng)過處理的村底3 定界的凹槽105和205構(gòu)成噴射室100和去耦室200。由經(jīng)過處理的襯 底2定界的凹槽305在用不可壓縮的流體填充并密封之后構(gòu)成傳輸室 300。供應(yīng)管110由管111、 112和凹槽113的一部分構(gòu)成。
下面將就特定實(shí)施例并參考某些附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，但本發(fā) 明并不限制在這些實(shí)施例和附圖，而是由權(quán)利要求書限制。權(quán)利要求 書中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)解釋為對(duì)范圍進(jìn)行限制。所描述的附圖僅是 示意性的且是非限制性的。在附圖中，出于示范目的，可將一些要素 的大小擴(kuò)大且并不按比例繪制。用在本說明書和權(quán)利要求書中的示于 "包括"并不排除其它要素或步驟。在指單數(shù)名詞而使用不定冠詞或 定冠詞如"一"、"一個(gè)"、"該"時(shí)，包括該名詞的復(fù)數(shù)形式，除 非另有特別說明。
此外，本說明書和權(quán)利要求書中的術(shù)語第一、第二、第三等用于 在類似的要素之間進(jìn)行區(qū)別，而不一定用于描述序列次序或序時(shí)次序。 應(yīng)理解，如此使用的這些術(shù)語在適當(dāng)?shù)那闆r下可以互換，且本說明書 中所描述的本發(fā)明的實(shí)施例能夠以不同于本說明書中所描述或示出的 次序運(yùn)行。
另外，本說明書和權(quán)利要求書中的術(shù)語頂部、底部、第一、第二 等用于說明目的，而不一定用于描述相關(guān)的位置。應(yīng)理解，如此使用 的這些術(shù)語在適當(dāng)?shù)那闆r下可以互換，且本說明書中所描述的本發(fā)明 的實(shí)施例能夠以不同于本說明書中所描述或示出的取向運(yùn)行。
權(quán)利要求
1. 一種流體噴射器件，所述流體噴射器件包括噴射室(100)，所述噴射室(100)帶有在所述噴射室的至少一個(gè)側(cè)面上的至少一個(gè)開口(120)和覆蓋所述噴射室的另一個(gè)側(cè)面的第一隔膜(310)；去耦室(200)，所述去耦室(200)與所述噴射室(100)分離并在一個(gè)側(cè)面上由第二隔膜(420)覆蓋；傳輸室(300)，所述傳輸室(300)與所述噴射室(100)分離并與所述去耦室(200)分離且部分地由所述第一隔膜(310)和所述第二隔膜(420)定界，所述傳輸室(300)充有相對(duì)不可壓縮的流體；以及向所述第一隔膜(310)和/或所述第二隔膜(420)施加力的裝置。
2. 如權(quán)利要求l所述的流體噴射器件，其特征在于所述噴射室 (100)具有至少兩個(gè)開口 ，第一開口 ( 120)用于將流體從所述噴射室(100)噴出或抽運(yùn)出，第二開口連接到供應(yīng)管以用所述流體再次填 充所述噴射室。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的流體噴射器件，其特征在于將至少 一個(gè)第一電極附接到所述第二隔膜(420)，且將至少一個(gè)第二電極(410)附接到所述傳輸室(300)的邊界。
4. 如權(quán)利要求3所述的流體噴射器件，其特征在于將第三電極 附接到所述第一隔膜(310),且所述第二電極朝向所述第一隔膜(310) 和所述第二隔膜(420)。
5. 如權(quán)利要求3所述的流體噴射器件，其特征在于將第三電極 附接到朝向所述第一隔膜(310)的所述傳輸室(300)的邊界，所述 第二電極朝向所述第二隔膜(420)，所述第一電極(460)延伸過所 述第一隔膜(310)和朝向所述第二電極和所述第三電極的所述第二隔 膜(420 )。
6. 如權(quán)利要求3所述的流體噴射器件，其特征在于將第三電極 附接到朝向所述第一隔膜(310)的所述傳輸室(300)的邊界，將第 四電極附接到所述第一隔膜(310)，所述第二電極朝向述第二隔膜(420)。
7. 如權(quán)利要求3所述的流體噴射器件，其特征在于將至少一個(gè)拉回電極(430)附接到所述去耦室(200)的邊界的側(cè)面，且設(shè)有電 壓源以在附接到所述第二隔膜(420)的所述第一電極與所述拉回電極 (430)之間施加電壓，以能夠?qū)⒗仂o電力加到所述第二隔膜(420)。
8. 如權(quán)利要求4、 5或6所述的流體噴射器件，其特征在于將 至少一個(gè)電極(430、 470)附接到所述噴射室(100)和/或所述去耦室(200)的邊界的側(cè)面并朝向附接到所述第一隔膜(310)和/或所述第 二隔膜(420)的一個(gè)或多個(gè)電極，且設(shè)有電壓源以在附接到所述第一 隔膜(310)的所述電極與附接到所述噴射室(100)和/或所述去耦室(200)的邊界的側(cè)面的所述至少一個(gè)電極(430、 470)之間，和/或在 附接到所述第二隔膜(420)的電極與附接到所述噴射室(100)和/或 所述去耦室(200)的邊界的側(cè)面的所述至少一個(gè)電極(430、 470)之 間施加電壓，以能夠?qū)⒅辽僖环N另外的靜電力施加到所述第一隔膜(310)和/或所述第二隔膜(420)。
9. 如前面的權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的流體噴射器件，其特征在 于填充在所述傳輸室(300)內(nèi)的所述相對(duì)不可壓縮的流體具有高介 電常數(shù)。
10. —種打印系統(tǒng)，所述打印系統(tǒng)包括如前面的權(quán)利要求中的任 一項(xiàng)所述的流體噴射器件。
11. 一種用于驅(qū)動(dòng)流體噴射器件的方法，所述流體噴射器件包括 噴射室(100 )、去耦室(200 )和傳輸室(300 )、將所述傳輸室(300 ) 和所述噴射室(100)部分地定界的第一隔膜(310)、將所述去耦室(200)和所述傳輸室(300)部分地定界的第二隔膜(420)以及填充 所述傳輸室的基本上不可壓縮的流體，所述方法包括以下步驟 向所述第二隔膜(420)施加力；經(jīng)由所述傳輸室(300)內(nèi)的基本上不可壓縮的所述流體將施加到 所述第二隔膜(420)的力傳遞到所述第一隔膜(310);通過所述第一隔膜(310)將力加到填充在所述噴射室(100)內(nèi) 的進(jìn)行噴射的流體；穿過開口 (120)將填充在所述噴射室(100)內(nèi)的進(jìn)行噴射的所 述流體噴射。
12. 將如權(quán)利要求1至9所述的流體噴射器件用于穿過所述噴射 室(100)的至少一個(gè)開口 (120)來噴射流體的用途，其特征在于所述流體是用在噴射系統(tǒng)中的液體藥物。
13.將如權(quán)利要求1至9所述的流體噴射器件用于穿過所述噴射 室(100)的至少一個(gè)開口 (120)來噴射流體的用途，其特征在于 所述流體是用在打印系統(tǒng)中的墨。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種可用于噴墨打印頭的流體噴射器件。結(jié)合通過基本上相對(duì)不可壓縮的流體的液壓傳遞使用具有小擺動(dòng)的大致動(dòng)器，以生成小隔膜的大擺動(dòng)。還在致動(dòng)器的啟動(dòng)階段期間噴射墨，從而能夠?qū)σ旱蔚膭?dòng)力學(xué)進(jìn)行更好的控制。
文檔編號(hào)B41J2/14GK101426654SQ200780014341
公開日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2007年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月21日
發(fā)明者A·J·M·尼利森, D·范利羅普 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司