[发明专利]具有共面电极的压电致动器

说明书

背景技术

喷墨打印设备是提供流体滴的按需滴落式喷射的流体喷射设备的实例。压电喷墨打印机例如使用具有压电材料致动器的流体喷射组件以朝向打印介质（例如纸张）将流体滴迫出喷嘴，以便将图像打印到打印介质上。更具体来说，压电材料致动器包括柔性压电材料薄片（sheet），其响应于所施加的电场而变形，从而在填充流体的腔内产生压力脉冲以喷射一个或多个流体滴。因为压电致动器使用压力（不是热）来将流体滴迫出喷嘴，所以压电流体喷射组件可以适应可喷射材料的广泛选择。因此，压电打印头被广泛地利用以在多种介质基底上打印。

附图说明

现在将参照附图通过实例的方式来描述本实施例，其中：

图1示出根据一个实施例的压电流体喷射组件100的剖面侧视图；

图2示出根据一个实施例的柔性压电悬臂致动器的侧视图和俯视图；

图3示出根据实施例的压电悬臂致动器中的多个弯曲的实例；

图4示出根据一个实施例的柔性压电悬臂致动器的侧视图和俯视图；

图5示出根据实施例的具有变化的悬臂致动器配置的压电流体喷射组件的俯视图；

图6示出根据一个实施例的压电流体喷射组件的剖面侧视图；

图7示出根据实施例的压电梁致动器中的多个弯曲的实例；

图8示出根据实施例的具有变化的梁致动器配置的压电流体喷射组件的俯视图；

图9示出根据一个实施例的具有多个致动器的压电流体喷射组件的剖面侧视图；

图10示出根据一个实施例的控制流体喷射组件中的多个致动器的实例；

图11示出根据一个实施例的具有多个致动器以及传感器的压电流体喷射组件的剖面侧视图；以及

图12示出根据一个实施例的基本流体喷射设备的框图。

具体实施方式

概观

如上所述，压电流体喷射组件通过在柔性压电材料薄片中施加电场来喷射流体滴。在常规压电流体喷射组件中，压电薄片被附着到活动膜或膜片的下侧，其顶侧通常限定流体腔的底部。通过在压电薄片中的电极上施加电压电位而在所述薄片中诱发电场。所述电场导致薄片中的物理变形，并且导致所得到的活动膜的屈曲进入到填充流体的腔的区域中。活动膜到腔区域中的侵入在填充流体的腔内产生压力脉冲，所述压力脉冲通过喷嘴喷射流体滴。

与常规压电流体喷射组件相关联的缺点是高制造成本。电极通常被连接到压电材料薄片的顶表面和底表面，并且在电极上施加电压导致薄片的物理变形。电极连接的位置和反复的薄片变形事件相对于在薄片的顶表面和底表面处保持强电极连接带来挑战。因此，为了帮助以鲁棒的方式保持这些电极连接，制造成本更高。

降低制造成本的一种方法是以交叉指状方式将电极布置在压电材料薄片的相同表面上。在相同表面上具有两个电极实现了更容易的电连接。这种布置消除了对电通孔的需要，并且因此减少了在制造期间蚀刻步骤的总数目。仅仅在压电薄膜薄片的一侧上具有交叉指状电极的附加好处是，它允许使用在薄膜生长期间对准晶体结构的更宽范围的种子材料。

然而，这种方法的缺点已经在于，交叉指状电极配置导致压电材料薄片对于施加在薄片的相对的顶表面和底表面上的电极上的相同电压的物理响应较小。由于在压电材料薄片中诱发的较小电场，因此使用交叉指状电极上可比的电压已经难以实现所期望的流体喷射特性（例如滴重量、滴速度）。因此，减小的机械响应已经阻碍了这样的交叉指状电极在压电流体喷射组件中的使用。

本公开的实施例解决了这个挑战，这通常是通过使用具有多个共面交叉指状电极集合的压电致动的悬臂或梁以产生所述悬臂或梁在多个方向上的弯曲，以及通过对于流体喷射组件中的每个流体腔使用多个这样的悬臂或梁。在多个方向上弯曲致动器悬臂/梁的能力允许最小化致动器中的应力。另外，独立地控制流体腔内的多个致动器悬臂/梁的能力实现了在控制流体喷射特性方面更大的能力和灵活性，所述流体喷射特性例如是腔内的压力分布、弯液面的形状、滴速度、滴重量以及滴形状。

在一个实施例中，压电致动器包括悬臂膜，其具有附着到所述膜的一侧的薄膜薄片。所述薄膜薄片被配置成响应于在薄膜薄片内诱发的电场而在多个方向上弯曲所述膜。所述致动器还包括嵌入在薄膜薄片内的多个共面电极。所述电极相对于彼此成交叉指状以通过在交替的交叉指状电极上施加电压而产生电场。