微液滴喷射装置及喷墨打印装置的制作方法

本实用新型涉及一种微液滴喷射装置，其适用于喷射液体物料，尤其适用于喷射具有高的粘性的材料以及使用该微液滴喷射装置的喷墨打印装置。

背景技术：

随着打印机领域的技术的发展，越来越多的研究集中在用于实现3D打印技术的3D打印机。用于进行3D打印的打印材料通常为如粉末状金属或塑料等可粘合材料来进行打印。其中，在使用塑料等材料的情况下，所使用的塑料材料往往具有较高的粘度，这就对用于3D打印机的微液滴喷射装置(喷头)提出了新的要求。常见的微液滴喷射装置主要有热发泡和微压电式两类驱动模式。

热发泡技术是通过加热喷嘴，使液体产生气泡，喷到打印介质上，属于高温高压打印技术。然而，由于该技术需要产生气泡，对于具有高粘性的物料，尽管采用了加热方式，但气泡的产生也会是困难的。因此，在要喷射的物料具有高的粘性时，该技术是不利的。

微压电喷射技术属于常温常压打印技术，它是将许多微小的压电陶瓷放置到打印头喷嘴附近，压电陶瓷在两端电压变化作用下具有弯曲形变的特性，当图像信息电压加到压电陶瓷上时，压电陶瓷的伸缩振动变形将随着图像信息电压的变化而变化，并使喷射储液中的液体在常温常压的稳定状态下，均匀准确地喷出液滴。然而，在使用压电管作为上述压电陶瓷时，现有技术中往往在其内部设置玻璃管以防止物料与压电管内表面的直接接触，而在此情况下，尤其对于具有高的粘性的物料，压电管施加至物料上的压力由于玻璃管的阻隔往往不足，由此降低了操作精度。

显然，由于上述现有技术中存在的问题，对于用于3D打印机的微液滴喷射装置来说，存在着很大的改善空间。

因此，已经期望一种适用于喷射具有高的粘性的物料并且操作精度高的微液滴喷射装置。

技术实现要素：

实用新型要解决的问题

基于以上描述，本实用新型的目的在于提供一种适用于喷射具有高的粘性的物料，并且具有操作精度高的优点的微液滴喷射装置。在本实用新型中，“高的粘性”是指通过旋转粘度计测定的粘度在5000至20000mpa.s的范围内。

用于解决问题的方案

通过本实用新型人的不懈努力，本实用新型人发现以下技术方案可以解决以上技术问题。本实用新型提供了一种微液滴喷射装置，其包括：

基板，其上设置有至少两个喷射口；

储料元件，其用于储存所述待喷射的物料，并且在所述储料元件底部设置有与所述压电管对应的多个出料口；

弹性膜，其覆盖在储料元件的正上方，在弹性膜的正上方安装压电元件；

压电元件，其上设置至少两个按设定间距排列的压电管，所述压电管的中空部分各自对应于所述喷射口，从而通过向所述压电管加压而使待喷射的物料从所述喷射口喷出；

其中基板与储料元件之间通过粘结剂连接，储料元件与弹性膜之间通过粘结剂连接，弹性膜与压电元件之间通过粘结剂连接。

上述的微液滴喷射装置中，所述压电管从中心向外侧依次包括第一电极、至少一压电陶瓷层和第二电极。

上述的微液滴喷射装置中，所述压电管还包括一保护层，所述保护层设置压电管的中心的最内侧。

上述的微液滴喷射装置中，所述压电陶瓷层的材料为PZT。

上述的微液滴喷射装置中，所述保护层由派瑞林构成。

上述的微液滴喷射装置中，所述喷射口的横截面为梯形，所述储料元件上设置加热元件。

上述的微液滴喷射装置中，所述基板的材料为金属、树脂、陶瓷中的一种。

上述的微液滴喷射装置中，所述多个压电管可以各自单独地控制，或以两个以上的组合控制。

上述的微液滴喷射装置中，还包括控温元件，所述控温元件为一冷却水循环系统，所述冷却水循环系统覆盖在压电元件的外围。

本实用新型的另一目的在于提供一种采用可以喷射高粘性物料且打印精度高的微液滴喷射装置进行打印工作的喷墨打印装置。

为实现上述目的本实用新型提出一种喷墨打印装置，包括上述的微液滴喷射装置。

实用新型的效果

本实用新型提供了一种适用于喷射具有高的粘性的物料，并且具有操作精度高的优点的微液滴喷射装置。根据本实用新型的以上构成可见，本实用新型的微液滴喷射装置可以广泛地用于喷射单组份或多组分的物料。此外，由于本实用新型的压电管的内部仅由派瑞林覆盖，压力可以根据电信号更容易地施加至内部的物料，因此，本实用新型的微液滴喷射装置特别适用于喷射具有高的粘性的物料。

附图说明

图1为根据本实用新型的一个实施方案的微液滴喷射装置的示意性截面图。

图2为根据本实用新型的一个实施方案的压电管的示意性截面图。

序号说明

1-基板、2-压电元件、3-储料元件、4-第一电极、5-第二电极、6-保护层、7-压电陶瓷

具体实施方式

以下详细地描述本实用新型的一个实施方案，然而，本实用新型不限于此。

图1为根据本实用新型的一个实施方案的微液滴喷射装置的示意性截面图。如图1中所示，本实用新型的微液滴喷射装置包括：基板1、压电元件2和储料元件3。在基板1上设置有多个截面为梯形的喷射口。压电元件2由以等间隔形成阵列的多个压电管构成，并且多个压电管的中空部分各自对应于基板1上的多个喷射口。在储料元件3的正上方设置一弹性膜，压电元件2安装在弹性膜上，本实用新型中的弹性膜为金属箔，在微液滴喷射装置的工作过程中，通过响应电信号，压电管从外周面向其中心收缩，从而对压电管的中空部分施加压力，由此可以使已处于该中空部分中的待喷射的物料从基板1上的喷射口喷出。在用于储存待喷射的物料的储料元件3的底部上设置有与所述压电管对应的多个出料口，从而向压电管提供物料。

本实用新型的基板1、压电元件2和储料元件3之间使用如环氧类粘接剂等的粘接剂来进行连接。

以下具体描述根据本实用新型的一个实施方案的微液滴喷射装置的各个部分。

1. 基板

如上所述，在本实用新型的基板上设置有多个截面为梯形的喷射口。在本实用新型中，对喷射口的尺寸没有特别限制，该喷射口的具体尺寸可以根据实际用途来改变，但喷射口的最宽处的直径优选为100至200μm。

所述基板的形成材料的实例包括：如铝、铜、不锈钢等的金属；如聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯等的树脂；或陶瓷。其中，从易于成形和基本稳定性的观点，优选金属或树脂，尤其优选聚酰亚胺。

2. 压电元件

如上所述，本实用新型的压电元件由以等间隔形成阵列的多个压电管构成。这些压电管之间可以通过不同的导线连接方式来单独控制，或以两个以上的组合来控制。当对这些压电管进行单独或分组控制时，本实用新型的微液滴喷射装置可以根据实际用途而喷射不同种类的物料，例如喷射AB胶的两个组分。然而，对所述不同种类的物料的喷射顺序没有特别限定。

图2为根据本实用新型的一个实施方案的压电管的示意性截面图。如图2中所示，构成本实用新型的压电元件的压电管从中心向外侧依次包括保护层6、第一电极4、至少一压电陶瓷层7和第二电极5。本实用新型中的微液滴喷射装置的压电元件包括两层、三层、四层或者更多层压电陶瓷层以实现用相对低的电压输出比较大的位移，从而适应高粘性物料的打印。

本实用新型中的保护层具有隔热和防腐作用，是为了对于待喷射物料进行加热或是待喷射的物料本身对第一电极造成不良影响而设置的。该保护层由派瑞林构成。所述派瑞林的实例包括N型、C型、D型、H型和T型。其中，从派瑞林的渗透性的观点，优选C型、D型。

另外，用于本实用新型的压电管的压电陶瓷层的材料为PZT。在实际使用的过程中，可以利用激光在压电管的压电陶瓷层中挖孔而形成贯通孔，以用于引入导线。即使在压电陶瓷层具有这样的贯通孔的情况下，第一电极与第二电极之间也不会产生短路。

本实用新型的压电管可以具有1至3mm的高度、0.3至1.0mm的内径以及0.8至1.2mm的外径。

3. 储料元件

本实用新型的储料元件是用于储存所述待喷射的物料的元件。当本实用新型的微液滴喷射装置用于喷射不同种类的物料时，本实用新型的储料元件中可以间隔为多个不同的小室来用于储存不同种类的物料。在储料元件上设置加热元件，用于在寒冷天气或是喷射高粘性物料时对物料进行加热以保证物料处于流体状态。

在所述储料元件底部设置有与上述多个压电管对应的多个出料口。对该出料口的形状和尺寸没有特别限制，并且可以根据待喷射的物料的种类和压电管的尺寸来改变。

在本实用新型的另一个实施方案中，除了如上所述的基板、压电元件以及储料元件以外，本实用新型的微液滴喷射装置还可以包括控温元件。该控温元件可以根据实际用途使待喷射的物料保持在特定温度下，这对于具有高的粘度的物料是有利的。本实用新型中的控温元件为冷却水循环系统，压电元件经防水材料包裹之后浸泡在冷却水循环系统中，由循环水泵控制水的流动，以保证多层压电陶瓷的工作不受储料元件高温的影响。

本实用新型的微液滴喷射装置特别适用于喷射具有高的粘性的物料，因此特别适用作3D打印机的喷头，除此以外，还适用于如或黏合剂涂布等其它需要喷射具有高的粘性的物料的技术领域。

虽然已经参考以上实施方案具体地描述了本实用新型，然而要理解的是本实用新型的范围不限于公开的实施方案。在不背离本实用新型的主旨的前提下，可对本实用新型的实施方案进行修改。