CN201147741Y - 压电式微滴喷头 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种压电式微滴喷头，便于清洗与更换，抵抗化学腐蚀。其技术方案为：喷头包括：驱动控制器，输出脉冲电压驱动信号；支座；安装板；压电陶瓷驱动器进一步包括：压电陶瓷片，在脉冲电压驱动信号作用下，压电陶瓷片的右端先向下拍打击发柱，再向上复位；击发器包括：击发柱，台阶状结构；复位件，与击发柱的上部连接，在压电陶瓷片的右端向上复位时，在弹簧作用下使击发柱随同向上恢复原位；喷嘴，进一步包括：喷嘴筒，其外部螺纹与支座相连，上半部分与击发柱配合完成导向，下半部分与击发柱共同形成容腔以便存储喷射液；喷嘴孔，开设在喷嘴筒底部，喷嘴筒存储的喷射液在击发柱向下移动的作用下喷出。本实用新型应用于打印设备。

Description

压电式微滴喷头
技术领域
本实用新型涉及一种喷头，尤其涉及一种喷嘴相对压电陶瓷驱动器独立，能单独快速拆装的压电式微滴喷头。
背景技术
微滴喷射(droplet jetting)是用外力迫使液体以微滴的形式从容腔的小孔(喷嘴)中射出来的技术，所谓“微滴”是指其尺寸可精确控制至微米(μm)级水平，容积可控制在微升(μL)至飞升(fL)级水平，它是由喷墨打印发展出来的一种最新技术。这种技术具有分辨率高、喷射频率高，能实现喷射液滴容积的高精度、超微细控制，可采用多种多样的喷射液，因此广泛用于二维微滴喷射***和三维微滴喷射***。其中，典型二维微滴喷射***有喷墨打印机、喷码机、喷绘机、喷射制网机、点胶机、生物芯片点样仪和组合材料芯片点样仪；典型三维微滴喷射***有三维打印快速成形机。
微滴喷射***的技术关键是微滴喷头，微滴喷头可分为连续式(ContinuousPrinting，简称CP)和按需(Drop-On-Demand，简称DOD，又称随机式)两类。当控制器发出一次喷射信号后，连续喷射***的每个喷嘴能不断地射出由液滴构成的液流，而按需喷射***的每个喷嘴只喷出一滴液滴。典型的微滴喷头有电场偏转式、阀控式、热泡式(电热式)和压电式等。在上述几种微滴喷头中，发展最快的是压电式微滴喷头，这种喷头已成为当今微滴喷头的主流。
压电式喷头(piezoelectric printing head)属于按需喷射喷头，图1示出了现有压电式喷头的基本原理。它利用在压电陶瓷驱动器11上施加脉冲电压信号12，使其产生变形并挤压喷头内的液体而将液体喷出。压电式喷头通常由压电陶瓷驱动器11、喷嘴14和小容腔15等组成。在压电陶瓷驱动器11上未施加驱动信号时，小容腔15中液体的压力足够低，液体因表面张力而保持在小容腔中；需要喷射时，在压电陶瓷驱动器11上施加一个脉冲电压12，压电驱动器11立即发生微米级变形，隔膜17也随之向下变形，从而使小容腔15的容积迅速缩小，产生朝向喷嘴14的压力波，此压力波克服喷嘴14中的压力损失和液体的表面张力，使喷嘴14出口处形成一个液滴13，并使其从喷嘴14出口喷出。然后，压电陶瓷驱动器11恢复原状，新的液体由通道16和18进入喷头的小容腔15。
这种压电式喷头存在以下两个主要问题：(1)采用一体化结构，一旦失效必然造成整体报废。在现有的这种压电式喷头中，压电陶瓷驱动器与容腔、喷嘴构成一体化部件，用户不可能自行更换其中某一个零件，因此在使用过程中，往往会由于喷嘴堵塞并无法清洗疏通的情况，使得喷头整体报废，昂贵的压电陶瓷驱动器也无法再利用，造成很大的浪费，也成为用户最大的顾虑。(2)适用的环境条件有限。现有的这种压电式喷头一般是针对大量需求的领域设计制造的，因此适用的环境条件有所限制，例如，用于普通图文打印的压电式喷头通常难于承受化学腐蚀，不能用于喷射含有有机溶剂的液体。
发明内容
本实用新型的目的在于解决上述问题，提供了一种压电式微滴喷头，压电陶瓷驱动器与喷嘴为相互分立结构，便于清洗与更换喷嘴，而且能抵抗化学腐蚀，可喷射含有有机溶剂的液体。
本实用新型的技术方案为：本实用新型揭示了一种压电式微滴喷头，其特征在于，包括：
驱动控制器，输出脉冲电压驱动信号；
支座；
安装板，位于该支座之上；
压电陶瓷驱动器，与该驱动控制器连接，进一步包括：
压电陶瓷片，在该脉冲电压驱动信号的作用下，该压电陶瓷片的右端先向下拍打击发柱，然后向上复位；
击发器，进一步包括：
击发柱，台阶状结构；
复位件，与该击发柱的上部连接，在该压电陶瓷片的右端向上复位时，在弹簧作用下使该击发柱随同向上恢复原位；
喷嘴，进一步包括：
喷嘴筒，其外部螺纹与该支座相连，上半部分与该击发柱配合完成导向，下半部分与该击发柱共同形成容腔以便存储喷射液；
喷嘴孔，开设在该喷嘴筒的底部，该喷嘴筒存储的喷射液在该击发柱向下移动的作用下从该喷嘴孔中喷出。
上述的压电式微滴喷头，其中，该喷嘴筒的外圆是螺纹连接，该支座的内孔是螺纹连接。
上述的压电式微滴喷头，其中，该喷嘴筒相对该支座是可旋转的，该喷嘴筒上的喷嘴孔相对该击发柱下端面的位置是可以调节的。
上述的压电式微滴喷头，其中，该喷嘴筒上部开有斜孔道，以便注入喷射液和排除混入的空气。
上述的压电式微滴喷头，其中，该复位件为两端固定的弹簧，在该压电陶瓷片右端向下拍打时，压缩该弹簧；在压电陶瓷片右端向上复位时，弹簧复位抬起该击发柱。
上述的压电式微滴喷头，其中，该击发柱与该喷嘴筒内孔为滑动配合。
上述的压电式微滴喷头，其中，该喷嘴孔是节流小孔，直径小于100μm，长度小于0.5mm。
上述的压电式微滴喷头，其中，与该喷射液接触的该喷嘴筒和该击发柱由不与有机溶剂反应的材料制成。
上述的压电式微滴喷头，其中，该喷嘴筒和该击发柱的不与有机溶剂反应的材料包括不锈钢、聚四氟乙烯、陶瓷。
上述的压电式微滴喷头，其中，该支座上还设有压板和支撑板，该压电陶瓷片的另一端夹持在该压板和该支撑板之间，以螺钉固定。
本实用新型对比现有技术有如下的有益效果：本实用新型的压电式微滴喷头通过喷嘴筒和支座螺纹配合，使压电陶瓷驱动器与喷嘴之间没有不易拆分的机械连接，是相互分立的结构。在使用时，一旦发生喷嘴孔堵塞甚至失效，在拆装喷嘴时无需触动压电陶瓷驱动器，不会影响压电陶瓷驱动器的正常工作，更不会使驱动器失效，从而可以快速方便地清洗、更换喷嘴。此外，本实用新型与喷射液接触的部件采用不锈钢等不与有机溶剂发生反应的材料制成，使得喷头能抵抗化学腐蚀，可喷射含有有机溶剂的液体。
附图说明
图1是现有的压电式微滴喷头的原理图。
图2是本实用新型的压电式微滴喷头的一个实施例的结构图。
图3是图2实施例的A-A截面图。
图4是图2实施例的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作更详细的描述。
图2示出了本实用新型的压电式微滴喷头的结构。请参见图2，压电式微滴喷头包括：驱动控制器(未图示)、支座28、安装板32、压电陶瓷驱动器和喷嘴。驱动控制器输出的脉冲电压驱动信号，是由喷射指令和复位指令构成的一组脉冲信号。安装板32位于支座28之上，微滴喷头的所有部件均安装在安装板32和支座28上。压电陶瓷驱动器与驱动控制器连接，包括：压电陶瓷片21和击发器。击发器又进一步包括台阶状结构的击发柱23和复位件22。复位件22与击发柱23的上部连接，位于压电陶瓷片21的右端之下，当完成一次喷射后，在驱动控制器的作用下，压电陶瓷片21复位，击发柱23受到复位件22的弹性作用也恢复原位，为下一次喷射作准备。复位件22是两端固定的弹簧，在压电陶瓷片21右端向下拍打时弹簧压缩，在压电陶瓷片21右端向上复位时弹簧复位并向上弹起击发柱23。复位件22的两端分别用螺钉34固定在复位支架33上，复位支架33用螺纹连接固定在支座28上，如图3所示。压电陶瓷片21与击发柱23为上下相邻的分立结构。喷嘴包括喷嘴筒24以及开设在喷嘴筒底部的喷嘴孔26。击发柱23置于喷嘴筒24的内孔内，两者之间为滑动配合。喷嘴筒24以螺纹连接固定在支座28上，上部与击发柱23配合完成导向功能。，下部与击发柱23共同形成容腔存储喷射液25。相对支座28旋转喷嘴筒24，可使喷嘴孔26相对击发柱23下端面的位置最佳。在喷嘴筒24的上部开有斜孔道，以便注入喷射液和排除混入的空气。当压电陶瓷片21的右端在脉冲电压驱动信号的作用下向下变形时，击发柱23压缩复位件22，并在喷嘴筒24内快速向下运动；当压电陶瓷片21的右端复位(向上变形)时，击发柱23在复位件22的作用下，在喷嘴筒24内迅速向上抬起。在支座上还设有压板30和支撑板29，压电陶瓷片21的左端以螺钉31固定的方式夹持在压板30和支撑板29中间。由于击发柱23于喷嘴筒24内向下快速运动的作用，迫使液体25从喷嘴孔26出喷出，形成液滴27。喷嘴孔26是微米级的节流小孔，直径小于100μm，长度小于0.5mm，当驱动控制器不发出喷射液滴指令时，液体25不会从喷嘴孔26流出。
与喷射液接触的喷嘴筒24和击发柱23由不锈钢或聚四氟乙烯、陶瓷等其他不与有机溶剂反应的材料制成，具有良好的抗腐蚀性，能抵抗溶剂的化学腐蚀。
本实用新型的压电式微滴喷头的工作原理如下。压电陶瓷片21的左端夹持在压板30和支撑板29之间，用螺钉31固定。压电陶瓷片21通过连接线c、e、d和驱动控制器(未图示)相连。当驱动控制器发出喷射液滴指令时，通过连接线c、e、d向压电陶瓷片21施加脉冲电压信号，使压电陶瓷片21的右端立即发生向下位移，使击发柱23沿喷嘴筒24的内孔快速向下运动，迫使存储于喷嘴筒24底部的液体25以高速从微细喷嘴孔26中喷出，形成微滴27。一次喷射完成后，压电陶瓷片21和击发柱32迅速向上复位，为下一次喷射做准备。
当需要更换喷射液或者喷嘴孔26发生堵塞需要清洗、更换时，操作者可从支座28上直接旋下喷嘴筒24。在清洗或更换完成后再将喷嘴筒24旋入支座28完成安装。
上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本实用新型的，本领域普通技术人员可在不脱离本实用新型的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (10)

1、一种压电式微滴喷头，其特征在于，包括：
驱动控制器，输出脉冲电压驱动信号；
支座；
安装板，位于该支座之上；
压电陶瓷驱动器，与该驱动控制器连接，进一步包括：
压电陶瓷片，在该脉冲电压驱动信号的作用下，该压电陶瓷片的右端先向下拍打击发柱，然后向上复位；
击发器，进一步包括：
击发柱，台阶状结构；
复位件，与该击发柱的上部连接，在该压电陶瓷片的右端向上复位时，在弹簧作用下使该击发柱随同向上恢复原位；
喷嘴，进一步包括：
喷嘴筒，其外部螺纹与该支座相连，上半部分与该击发柱配合完成导向，下半部分与该击发柱共同形成容腔以便存储喷射液；
喷嘴孔，开设在该喷嘴筒的底部，该喷嘴筒存储的喷射液在该击发柱向下移动的作用下从该喷嘴孔中喷出。
2、根据权利要求1所述的压电式微滴喷头，其特征在于，该喷嘴筒的外圆是螺纹连接，该支座的内孔是螺纹连接。
3、根据权利要求1所述的压电式微滴喷头，其特征在于，该喷嘴筒相对该支座是可旋转的，该喷嘴筒上的喷嘴孔相对该击发柱下端面的位置是可以调节的。
4、根据权利要求1或3所述的压电式微滴喷头，其特征在于，该喷嘴筒上部开有斜孔道，以便注入喷射液和排除混入的空气。
5、根据权利要求1所述的压电式微滴喷头，其特征在于，该复位件为两端固定的弹簧，在该压电陶瓷片右端向下拍打时，压缩该弹簧；在压电陶瓷片右端向上复位时，弹簧复位抬起该击发柱。
6、根据权利要求5所述的压电式微滴喷头，其特征在于，该击发柱与该喷嘴筒内孔为滑动配合。
7、根据权利要求1所述的压电式微滴喷头，其特征在于，该喷嘴孔是节流小孔，直径小于100μm，长度小于0.5mm。
8、根据权利要求1所述的压电式微滴喷头，其特征在于，与该喷射液接触的该喷嘴筒和该击发柱由不与有机溶剂反应的材料制成。
9、根据权利要求8所述的压电式微滴喷头，其特征在于，该喷嘴筒和该击发柱的不与有机溶剂反应的材料包括不锈钢、聚四氟乙烯、陶瓷。
10、根据权利要求1所述的压电式微滴喷头，其特征在于，该支座上还设有压板和支撑板，该压电陶瓷片的另一端夹持在该压板和该支撑板之间，以螺钉固定。
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