專利名稱：壓電式微滴噴頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種噴頭，尤其涉及一種噴嘴相對壓電陶瓷驅(qū)動器獨立，能 單獨快速拆裝的壓電式微滴噴頭。
背景技術(shù)：
微滴噴射(droplet jetting)是用外力迫使液體以微滴的形式從容腔的小孔 (噴嘴)中射出來的技術(shù)，所謂"微滴"是指其尺寸可精確控制至微米("m)級 水平，容積可控制在微升("L)至飛升(fL)級水平，它是由噴墨打印發(fā)展出來 的一種最新技術(shù)。這種技術(shù)具有分辨率高、噴射頻率高，能實現(xiàn)噴射液滴容積的高 精度、超微細(xì)控制，可采用多種多樣的噴射液，因此廣泛用于二維微滴噴射系統(tǒng)和 三維微滴噴射系統(tǒng)。其中，典型二維微滴噴射系統(tǒng)有噴墨打印機、噴碼機、噴繪機、 噴射制網(wǎng)機、點膠機、生物芯片點樣儀和組合材料芯片點樣儀；典型三維微滴噴射 系統(tǒng)有三維打印快速成形機。
微滴噴射系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵是微滴噴頭，微滴噴頭可分為連續(xù)式(Continuous Printing,簡稱CP)和按需(Drop-On-Demand,簡稱D0D，又稱隨機式)兩類。當(dāng) 控制器發(fā)出一次噴射信號后，連續(xù)噴射系統(tǒng)的每個噴嘴能不斷地射出由液滴構(gòu)成的 液流，而按需噴射系統(tǒng)的每個噴嘴只噴出一滴液滴。典型的微滴噴頭有電場偏轉(zhuǎn)式、 閩控式、熱泡式(電熱式)和壓電式等。在上述幾種微滴噴頭中，發(fā)展最快的是壓 電式微滴噴頭，這種噴頭已成為當(dāng)今微滴噴頭的主流。
壓電式噴頭(piezoelectric printing head)屬于按需噴射噴頭，圖1示出 了現(xiàn)有壓電式噴頭的基本原理。它利用在壓電陶瓷驅(qū)動器11上施加脈沖電壓信號 12，使其產(chǎn)生變形并擠壓噴頭內(nèi)的液體而將液體噴出。壓電式噴頭通常由壓電陶瓷 驅(qū)動器11、噴嘴14和小容腔15等組成。在壓電陶瓷驅(qū)動器11上未施加驅(qū)動信號 時，小容腔15中液體的壓力足夠低，液體因表面張力而保持在小容腔中；需要噴 射時，在壓電陶瓷驅(qū)動器11上施加一個脈沖電壓12，壓電驅(qū)動器ll立即發(fā)生微米級變形，隔膜17也隨之向下變形，從而使小容腔15的容積迅速縮小，產(chǎn)生朝向 噴嘴14的壓力波，此壓力波克服噴嘴14中的壓力損失和液體的表面張力，使噴嘴 14出口處形成一個液滴13，并使其從噴嘴14出口噴出。然后，壓電陶瓷驅(qū)動器 11恢復(fù)原狀，新的液體由通道16和18進入噴頭的小容腔15。
這種壓電式噴頭存在以下兩個主要問題(1)采用一體化結(jié)構(gòu)， 一旦失效必 然造成整體報廢。在現(xiàn)有的這種壓電式噴頭中，壓電陶瓷驅(qū)動器與容腔、噴嘴構(gòu)成 一體化部件，用戶不可能自行更換其中某一個零件，因此在使用過程中，往往會由 于噴嘴堵塞并無法清洗疏通的情況，使得噴頭整體報廢，昂貴的壓電陶瓷驅(qū)動器也 無法再利用，造成很大的浪費，也成為用戶最大的顧慮。(2)適用的環(huán)境條件有 限?，F(xiàn)有的這種壓電式噴頭一般是針對大量需求的領(lǐng)域設(shè)計制造的，因此適用的環(huán) 境條件有所限制，例如，用于普通圖文打印的壓電式噴頭通常難于承受化學(xué)腐蝕， 不能用于噴射含有有機溶劑的液體。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于解決上述問題，提供了一種壓電式微滴噴頭，壓電陶 瓷驅(qū)動器與噴嘴為相互分立結(jié)構(gòu)，便于清洗與更換噴嘴，而且能抵抗化學(xué)腐蝕，可 噴射含有有機溶劑的液體。
本實用新型的技術(shù)方案為本實用新型揭示了一種壓電式微滴噴頭，其特征 在于，包括
驅(qū)動控制器，輸出脈沖電壓驅(qū)動信號； 支座；
安裝板，位于該支座之上；
壓電陶瓷驅(qū)動器，與該驅(qū)動控制器連接，進一步包括
壓電陶瓷片，在該脈沖電壓驅(qū)動信號的作用下，該壓電陶瓷片的右端先 向下拍打擊發(fā)柱，然后向上復(fù)位； 擊發(fā)器，進一步包括
擊發(fā)柱，臺階狀結(jié)構(gòu)；
復(fù)位件，與該擊發(fā)柱的上部連接，在該壓電陶瓷片的右端向上復(fù)位 時，在彈簧作用下使該擊發(fā)柱隨同向上恢復(fù)原位；噴嘴，進一步包括
噴嘴筒，其外部螺紋與該支座相連，上半部分與該擊發(fā)柱配合完成導(dǎo)向， 下半部分與該擊發(fā)柱共同形成容腔以便存儲噴射液；
噴嘴孔，開設(shè)在該噴嘴筒的底部，該噴嘴筒存儲的噴射液在該擊發(fā)柱向 下移動的作用下從該噴嘴孔中噴出。
上述的壓電式微滴噴頭，其中，該噴嘴筒的外圓是螺紋連接，該支座的內(nèi)孔 是螺紋連接。
上述的壓電式微滴噴頭，其中，該噴嘴筒相對該支座是可旋轉(zhuǎn)的，該噴嘴筒 上的噴嘴孔相對該擊發(fā)柱下端面的位置是可以調(diào)節(jié)的。
上述的壓電式微滴噴頭，其中，該噴嘴筒上部開有斜孔道，以便注入噴射液 和排除混入的空氣。
上述的壓電式微滴噴頭，其中，該復(fù)位件為兩端固定的彈簧，在該壓電陶瓷 片右端向下拍打時，壓縮該彈簧；在壓電陶瓷片右端向上復(fù)位時，彈簧復(fù)位抬起該 擊發(fā)柱。
上述的壓電式微滴噴頭，其中，該擊發(fā)柱與該噴嘴筒內(nèi)孔為滑動配合。 上述的壓電式微滴噴頭，其中，該噴嘴孔是節(jié)流小孔，直徑小于10(Him，長 度小于0.5mm。
上述的壓電式微滴噴頭，其中，與該噴射液接觸的該噴嘴筒和該擊發(fā)柱由不 與有機溶劑反應(yīng)的材料制成。
上述的壓電式微滴噴頭，其中，該噴嘴筒和該擊發(fā)柱的不與有機溶劑反應(yīng)的 材料包括不銹鋼、聚四氟乙烯、陶瓷。
上述的壓電式微滴噴頭，其中，該支座上還設(shè)有壓板和支撐板，該壓電陶瓷 片的另一端夾持在該壓板和該支撐板之間，以螺釘固定。
本實用新型對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果本實用新型的壓電式微滴噴頭 通過噴嘴筒和支座螺紋配合，使壓電陶瓷驅(qū)動器與噴嘴之間沒有不易拆分的機械連 接，是相互分立的結(jié)構(gòu)。在使用時， 一旦發(fā)生噴嘴孔堵塞甚至失效，在拆裝噴嘴時 無需觸動壓電陶瓷驅(qū)動器，不會影響壓電陶瓷驅(qū)動器的正常工作，更不會使驅(qū)動器 失效，從而可以快速方便地清洗、更換噴嘴。此外，本實用新型與噴射液接觸的部 件采用不銹鋼等不與有機溶劑發(fā)生反應(yīng)的材料制成，使得噴頭能抵抗化學(xué)腐蝕，可噴射含有有機溶劑的液體。


圖1是現(xiàn)有的壓電式微滴噴頭的原理圖。
圖2是本實用新型的壓電式微滴噴頭的一個實施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是圖2實施例的A-A截面圖。 圖4是圖2實施例的俯視圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的技術(shù)方案作更詳細(xì)的描述。 圖2示出了本實用新型的壓電式微滴噴頭的結(jié)構(gòu)。請參見圖2，壓電式微 滴噴頭包括驅(qū)動控制器(未圖示)、支座28、安裝板32、壓電陶瓷驅(qū)動器 和噴嘴。驅(qū)動控制器輸出的脈沖電壓驅(qū)動信號，是由噴射指令和復(fù)位指令構(gòu)成 的一組脈沖信號。安裝板32位于支座28之上，微滴噴頭的所有部件均安裝在 安裝板32和支座28上。壓電陶瓷驅(qū)動器與驅(qū)動控制器連接，包括壓電陶瓷 片21和擊發(fā)器。擊發(fā)器又進一步包括臺階狀結(jié)構(gòu)的擊發(fā)柱23和復(fù)位件22。復(fù) 位件22與擊發(fā)柱23的上部連接，位于壓電陶瓷片21的右端之下，當(dāng)完成一 次噴射后，在驅(qū)動控制器的作用下，壓電陶瓷片21復(fù)位，擊發(fā)柱23受到復(fù)位 件22的彈性作用也恢復(fù)原位，為下一次噴射作準(zhǔn)備。復(fù)位件22是兩端固定的 彈簧，在壓電陶瓷片21右端向下拍打時彈簧壓縮，在壓電陶瓷片21右端向上 復(fù)位時彈簧復(fù)位并向上彈起擊發(fā)柱23。復(fù)位件22的兩端分別用螺釘34固定在 復(fù)位支架33上，復(fù)位支架33用螺紋連接固定在支座28上，如圖3所示。壓 電陶瓷片21與擊發(fā)柱23為上下相鄰的分立結(jié)構(gòu)。噴嘴包括噴嘴筒24以及開 設(shè)在噴嘴筒底部的噴嘴孔26。擊發(fā)柱23置于噴嘴筒24的內(nèi)孔內(nèi)，兩者之間為 滑動配合。噴嘴筒24以螺紋連接固定在支座28上，上部與擊發(fā)柱23配合完 成導(dǎo)向功能。，下部與擊發(fā)柱23共同形成容腔存儲噴射液25。相對支座28旋 轉(zhuǎn)噴嘴筒24，可使噴嘴孔26相對擊發(fā)柱23下端面的位置最佳。在噴嘴筒24 的上部開有斜孔道，以便注入噴射液和排除混入的空氣。當(dāng)壓電陶瓷片21的 右端在脈沖電壓驅(qū)動信號的作用下向下變形時，擊發(fā)柱23壓縮復(fù)位件22，并在噴嘴筒24內(nèi)快速向下運動；當(dāng)壓電陶瓷片21的右端復(fù)位(向上變形)時，擊
發(fā)柱23在復(fù)位件22的作用下，在噴嘴筒24內(nèi)迅速向上抬起。在支座上還設(shè) 有壓板30和支撐板29，壓電陶瓷片21的左端以螺釘31固定的方式夾持在壓 板30和支撐板29中間。由于擊發(fā)柱23于噴嘴筒24內(nèi)向下快速運動的作用， 迫使液體25從噴嘴孔26出噴出，形成液滴27。噴嘴孔26是微米級的節(jié)流小 孔，直徑小于100)im，長度小于0.5mm，當(dāng)驅(qū)動控制器不發(fā)出噴射液滴指令時， 液體25不會從噴嘴孔26流出。
與噴射液接觸的噴嘴筒24和擊發(fā)柱23由不銹鋼或聚四氟乙烯、陶瓷等其 他不與有機溶劑反應(yīng)的材料制成，具有良好的抗腐蝕性，能抵抗溶劑的化學(xué)腐 蝕。
本實用新型的壓電式微滴噴頭的工作原理如下。壓電陶瓷片21的左端夾 持在壓板30和支撐板29之間，用螺釘31固定。壓電陶瓷片21通過連接線c、 e、 d和驅(qū)動控制器(未圖示)相連。當(dāng)驅(qū)動控制器發(fā)出噴射液滴指令時，通過 連接線c、 e、 d向壓電陶瓷片21施加脈沖電壓信號，使壓電陶瓷片21的右端 立即發(fā)生向下位移，使擊發(fā)柱23沿噴嘴筒24的內(nèi)孔快速向下運動，迫使存儲 于噴嘴筒24底部的液體25以高速從微細(xì)噴嘴孔26中噴出，形成微滴27。-一 次噴射完成后，壓電陶瓷片21和擊發(fā)柱32迅速向上復(fù)位，為下一次噴射做準(zhǔn) 備。
當(dāng)需要更換噴射液或者噴嘴孔26發(fā)生堵塞需要清洗、更換時，操作者可 從支座28上直接旋下噴嘴筒24。在清洗或更換完成后再將噴嘴筒24旋入支座 28完成安裝。
上述實施例是提供給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來實現(xiàn)或使用本實用新型的，本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員可在不脫離本實用新型的發(fā)明思想的情況下，對上述實施例 做出種種修改或變化，因而本實用新型的保護范圍并不被上述實施例所限，而 應(yīng)該是符合權(quán)利要求書提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。
權(quán)利要求1、一種壓電式微滴噴頭，其特征在于，包括驅(qū)動控制器，輸出脈沖電壓驅(qū)動信號；支座；安裝板，位于該支座之上；壓電陶瓷驅(qū)動器，與該驅(qū)動控制器連接，進一步包括壓電陶瓷片，在該脈沖電壓驅(qū)動信號的作用下，該壓電陶瓷片的右端先向下拍打擊發(fā)柱，然后向上復(fù)位；擊發(fā)器，進一步包括擊發(fā)柱，臺階狀結(jié)構(gòu)；復(fù)位件，與該擊發(fā)柱的上部連接，在該壓電陶瓷片的右端向上復(fù)位時，在彈簧作用下使該擊發(fā)柱隨同向上恢復(fù)原位；噴嘴，進一步包括噴嘴筒，其外部螺紋與該支座相連，上半部分與該擊發(fā)柱配合完成導(dǎo)向，下半部分與該擊發(fā)柱共同形成容腔以便存儲噴射液；噴嘴孔，開設(shè)在該噴嘴筒的底部，該噴嘴筒存儲的噴射液在該擊發(fā)柱向下移動的作用下從該噴嘴孔中噴出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的壓電式微滴噴頭，其特征在于，該噴嘴筒的外圓是 螺紋連接，該支座的內(nèi)孔是螺紋連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的壓電式微滴噴頭，其特征在于，該噴嘴筒相對該支 座是可旋轉(zhuǎn)的，該噴嘴筒上的噴嘴孔相對該擊發(fā)柱下端面的位置是可以調(diào)節(jié)的。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的壓電式微滴噴頭，其特征在于，該噴嘴筒上部 開有斜孔道，以便注入噴射液和排除混入的空氣。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的壓電式微滴噴頭，其特征在于，該復(fù)位件為兩端固定的彈簧，在該壓電陶瓷片右端向下拍打時，壓縮該彈簧；在壓電陶瓷片右端向上 復(fù)位時，彈簧復(fù)位抬起該擊發(fā)柱。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓電式微滴噴頭，其特征在于，該擊發(fā)柱與該噴嘴 筒內(nèi)孔為滑動配合。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的壓電式微滴噴頭，其特征在于，該噴嘴孔是節(jié)流小 孔，直徑小于10(Him，長度小于0.5mm。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的壓電式微滴噴頭，其特征在于，與該噴射液接觸的 該噴嘴筒和該擊發(fā)柱由不與有機溶劑反應(yīng)的材料制成。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的壓電式微滴噴頭，其特征在于，該噴嘴筒和該擊發(fā) 柱的不與有機溶劑反應(yīng)的材料包括不銹鋼、聚四氟乙烯、陶瓷。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電式微滴噴頭，其特征在于，該支座上還設(shè)有 壓板和支撐板，該壓電陶瓷片的另一端夾持在該壓板和該支撐板之間，以螺釘固定。
專利摘要本實用新型公開了一種壓電式微滴噴頭，便于清洗與更換，抵抗化學(xué)腐蝕。其技術(shù)方案為噴頭包括驅(qū)動控制器，輸出脈沖電壓驅(qū)動信號；支座；安裝板；壓電陶瓷驅(qū)動器進一步包括壓電陶瓷片，在脈沖電壓驅(qū)動信號作用下，壓電陶瓷片的右端先向下拍打擊發(fā)柱，再向上復(fù)位；擊發(fā)器包括擊發(fā)柱，臺階狀結(jié)構(gòu)；復(fù)位件，與擊發(fā)柱的上部連接，在壓電陶瓷片的右端向上復(fù)位時，在彈簧作用下使擊發(fā)柱隨同向上恢復(fù)原位；噴嘴，進一步包括噴嘴筒，其外部螺紋與支座相連，上半部分與擊發(fā)柱配合完成導(dǎo)向，下半部分與擊發(fā)柱共同形成容腔以便存儲噴射液；噴嘴孔，開設(shè)在噴嘴筒底部，噴嘴筒存儲的噴射液在擊發(fā)柱向下移動的作用下噴出。本實用新型應(yīng)用于打印設(shè)備。
文檔編號B05B15/00GK201147741SQ200720199508
公開日2008年11月12日 申請日期2007年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者寶 李, 宣 王, 王運贛, 羅春山, 郭書安, 駱際煥 申請人:上海富奇凡機電科技有限公司