压电式喷墨打印头及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种压电式喷墨打印头及其制造方法。它包括进墨通道、储墨腔、内部墨水通道、出墨口、喷嘴板和带上下电极的压电陶瓷板，压电陶瓷板上设有压电陶瓷片，特征是设置一材料为可加工陶瓷的基板，所述进墨通道、储墨腔、内部墨水通道、出墨口全部设置在基板上；储墨腔，与进墨通道连通；多个出墨口，配置于可加工陶瓷基板的一面；内部墨水通道，数量与多个出墨口相等，内部墨水通道一端与储墨腔相通，另一端与对应的出墨口相通；在可加工陶瓷基板上，所述进墨通道、储墨腔、内部墨水通道、出墨口全部通过机械加工的方法在可加工陶瓷基板上加工而成。本发明专利技术加工方便，精度高、合格率高；采用陶瓷材料，使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，特别涉及一种能 用金属加工设备和方法对其进行加工的可加工陶瓷，取代公知的陶瓷材 料的一种喷墨打印头的结构及其制造方法。
技术介绍
传统的喷墨打印技术的主要工作原理可分为热泡式及压电式。热泡 式喷墨打印技术是利用加热器将墨水瞬间汽化，产生高压气泡推动墨水由喷嘴射出。由于热泡式喷墨打印头的制造成本较低，业己由HP及 CANON成功地商业化并形成相当大的喷墨打印机市场。但由于其高温汽 化的工作原理，使得适用墨水选择性低，使其延伸的应用领域有限。压电式喷墨打印技术是利用压电陶瓷因施加电压而产生形变，挤压 液体产生高压将液体喷出。相对于热泡式喷墨打印头，压电式喷墨打印 头具有下列优点压电式喷墨打印头的墨水不会因为高温汽化发生化学 变化，影响颜色品质的状况；由于不需使用反复的高热效应，故具有极 佳的耐久性；压电式喷墨打印头所使用的压电陶瓷的反应速度很快，可 提高打印速度，而热泡式喷墨打印头则会受到热传导速度的限制；压电 式喷墨打印头是通过控制电压的大小来控制压电陶瓷的变形量，进而控 制墨滴的大小，可提高打印的品质。图1是公知的一种压电式喷墨打印头的剖面示意图。传统压电式喷 墨打印头1的制造方法是利用陶瓷厚膜制造方法形成的具有上电极层2、 压电层4、下电极层6、振动层8、墨腔层10及墨腔底膜12等陶瓷厚膜 生胚，并依照顺序将不同层的陶瓷厚膜生胚压合粘着在一起，再进行陶 瓷结构的高温烧结。例如EPSON公司所生产的压电式喷墨打印头。请同样参考图1，压电式喷墨打印头的工作原理是通过上电极层2及 下电极层7施加电压至压电层4，由于压电层4的材质是一压电陶瓷，故压电层4会受到电压的影响而产生瞬间形变，并通过此瞬间形变来推移振动层8，以挤压墨水腔14中的墨水，并从出墨口 16将墨水高压喷射处以形成墨滴，而到达纸张表面形成图文。在公知的传统压电式喷墨打印头的制造方法中，除上电极层、下电极层采用金属外，其它器件均以陶瓷厚膜工艺制作完成后，再进行对位压合粘结以及陶瓷结构的高温烧结。然而，传统压电式喷墨打印头的制 造方法具有下列缺点(1) 由于压电式喷墨打印头的结构尺寸相当小，且其结构及有较高 的精密度，因而使各层陶瓷厚膜之间进行对位压合粘结的不合格率相对 提高；(2) 由于压电式喷墨打印头的结构相当复杂，在高温烧结时往往因 为陶瓷材料的收縮量不均匀，造成内部结构的应力破坏，因而使成品的 不合格率相对提高；(3) 由于压电式喷墨打印头的结构相当复杂，在高温烧结时会因为 陶瓷材料的收縮量不均匀，将致使结构设计越致密的压电式喷墨打印头， 其成品的合格率越低，因而无法增加喷墨打印头之间的密度，而限制喷 墨打印的分辨率。另一种公知的压电式喷墨打印头的制造方法中，利用金属取代公知 的陶瓷材料，而以电镀的方式形成一金属层，用以作为喷墨打印头的振 动层。此外以压模及曝光显影的方式，形成一具有至少一槽孔的厚膜层， 其中此槽孔将于金属层构成一凹槽，使得具有槽孔的厚膜层可作为喷墨 打印头的墨腔层，由于电镀及曝光显影所形成的精密度均相当高，故可 借此提高喷墨打印头的墨水腔结构的精密度，并提高成品的合格率，但 工艺复杂、成本相对较高。
技术实现思路
本专利技术主要是解决已知的喷墨打印头的结构和加工方法中存在的结 构复杂、加工困难、加工成本高、合格率低等不足，提供一种新的喷墨 打印头的结构和制造方法，将可加工陶瓷材料引入喷墨打印头中，使其 成为喷墨打印头基板的材料。喷墨打印头中进墨通道、储墨腔、内部墨水通道及与内部墨水通道相对应的出墨口皆通过机械加工的设备和方法 进行加工。本专利技术所采用的技术方案是一种压电式喷墨打印头，包括进墨通道、储墨腔、内部墨水通道、 出墨口、喷嘴板和带上下电极的压电陶瓷板，压电陶瓷板上设有压电陶 瓷片，其特征在于设置一材料为可加工陶瓷的基板，所述进墨通道、储墨腔、内部墨 水通道、出墨口全部设置在基板上，且全部通过机械加工的方法在可加 工陶瓷基板上加工而成；储墨腔，与进墨通道连通；多个出墨口，配置于可加工陶瓷基板的一面；内部墨水通道，数量与多个出墨口相等，内部墨水通道一端与储墨 腔相通，另一端与对应的出墨口相通。本技术方案中，所述的储墨腔是一个横跨基板长度方向的长槽，所 述长槽不贯穿基板的两侧面和底面，是一个仅为单面开口的长槽。而所 述的内部墨水通道至少一段设置于可加工陶瓷基板表面上，该表面与储 墨腔的长槽开口面为同一面。本技术方案中，设置一震动膜，震动膜通过胶合方式贴合于可加工 陶瓷基板储墨腔和内部墨水通道开口面上，使储墨腔和内部墨水通道在 震动膜贴合后，成为闭合的结构，再将带上下电极的压电陶瓷板通过胶 合方式贴合于震动膜上，带上下电极的压电陶瓷板上的压电陶瓷片，与 可加工陶瓷基板上的内部墨水通道在位置上一一对应。作为另一种技术方案，省去震动膜，将带上下电极的压电陶瓷板通 过胶合方式直接贴合于可加工陶瓷基板上，带上下电极的压电陶瓷板上 的压电陶瓷片，与可加工陶瓷基板上的内部墨水通道在位置上一一对应， 储墨腔和内部墨水通道在带上下电极的压电陶瓷板贴合后，成为闭合的 结构。在上述的中，设置有喷嘴板，喷嘴 板贴合在出墨口处，喷嘴板上的喷嘴与出墨口一一对齐。本专利技术的压电式喷墨打印头的工作原理是当喷头驱动电压施加于带 上下电极的压电陶瓷板的压电陶瓷片上时，压电陶瓷片会受到电压的影 响而产生瞬间形变，并通过此瞬间形变来挤压与压电陶瓷片一一对应的 内部墨水腔中的墨水，使墨水产生高压，从而从出墨口处喷出。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及效果1、结构设计简洁、明了、小巧，加工方便，工艺简单、；2、精度高、 加工成本低，、产品合格率高；3、采用可加工陶瓷材料，耐腐蚀和绝缘 性好，墨水选择范围大；4、可加工陶瓷基板不进行高温烧结而采用机械 加工而成，内部应力小，无收缩变型，使用寿命长。附图说明图1为公知的一种压电式喷墨头的剖面示意图。 图2为本专利技术的一种压电式喷墨头的结构示意图。 图3为本专利技术的另一种压电式喷墨头的结构示意图。图中标记为1、喷墨打印头 2.上电极层4.压电层 6.下电极层 8.震动层 IO.墨腔层 12.墨腔底层 14.墨水层 16.出墨口20.压电式喷墨打印头 21.可加工陶瓷基板 22.框架 25.进墨口 26带上下电极的压电陶瓷板30震动膜 31内部墨水通道32储墨腔 33出墨口 34喷嘴 35喷嘴板具体实施例方式参照图2，在可加工陶瓷基板21上利用机械加工方法，加工出储墨 腔32，其为一横跨基板长度方向的长槽，但不贯穿基板的两侧面和底面， 基板上利用机械加工方法加工出内部墨水通道31，及出墨口33，内部墨水通道31与储墨腔32相通，震动膜30利用粘合方法贴合于可加工陶瓷 基板21上，使内部墨水通道31与储墨腔32构成闭合的结构。带上下电 极的压电陶瓷板26利用粘合的方法贴合在震动膜30上。带上下电极的 压电陶瓷板26上的压电陶瓷片的位置对应于内部墨水通道31。喷墨头工 作时，储墨腔32和内部墨水通道31中已被注入墨水，当带上下电极的 压电陶瓷板26上的压电陶瓷片被控制电压驱动时发生变形，从而带动震 动膜，使位于内部墨水通道31中的墨水受到挤压，从出墨口 33喷出。 喷嘴板35贴在出墨口处，喷嘴34的作用是使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电式喷墨打印头，包括进墨通道、储墨腔、内部墨水通道、出墨口、喷嘴板和带上下电极的压电陶瓷板，压电陶瓷板上设有压电陶瓷片，其特征在于：　设置一材料为可加工陶瓷的基板，所述进墨通道、储墨腔、内部墨水通道、出墨口全部设置在基板上；　储墨腔，与进墨通道连通；　多个出墨口，配置于可加工陶瓷基板的一面；　内部墨水通道，数量与多个出墨口相等，内部墨水通道一端与储墨腔相通，另一端与对应的出墨口相通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：倪济裕，
申请(专利权)人：杭州宏华数码科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]