压电喷墨头及包括该压电喷墨头的打印设备制造技术

本发明专利技术公开了一种压电喷墨头及包括该压电喷墨头的打印设备，属于喷墨打印技术领域，所述喷墨头包括压电陶瓷和喷嘴板，所述压电陶瓷上设置有若干条形通道壁，相邻两个所述通道壁之间形成有凹槽，所述通道壁内嵌设有金属内电极，形成压电双晶片结构，所述通道壁的外侧表面设置有外电极；所述喷嘴板盖设在所述通道壁的远端面上，所述喷嘴板和通道壁之间间隔设置有柔性密封物质，所述喷嘴板上开有与所述凹槽数量一致的喷嘴，所述喷嘴与凹槽的位置相对应。本发明专利技术中，通道壁加电变形采用的是d31横向弯曲模式，能产生较大的变形量，可以对墨水通道中的墨水产生较大的变形压力，有利于大粒径墨水的喷射及喷射速度的提高。

【技术实现步骤摘要】
压电喷墨头及包括该压电喷墨头的打印设备
本专利技术涉及喷墨打印
，特别是指一种压电喷墨头及包括该压电喷墨头的打印设备。
技术介绍
陶瓷喷头作为目前陶瓷喷墨打印机最核心、所占成本最高、最重要、技术含量最高的部件，国内从研发到制造均属空白，完全依赖于进口。而为了尽可能保护墨水中的色料结构，更好地增强发色效果和陶瓷砖装饰效果，一般需要加大陶瓷材料墨水的粒径，将现有的陶瓷材料墨水的平均粒径300nm，扩展使用到0.8至8微米的粒径范畴，这就需要重新设计喷头的喷射单元结构和喷射原理，以达到增大压电陶瓷致动器的变形量的目的。现有技术中，有一种XAAR喷墨头，其墨水通道采用半导体工业的切割锯直接在压电陶瓷上切割而成，通道中间为共享壁。铝金属电极沉积在共享壁两边的上半部分，每对电极相互连接起来引到喷墨头的电路区。共享壁的极化方向平行于通道壁，因此施加电压时发生剪切形变，实现墨水的挤出动作。上盖板的材料也是压电陶瓷，固定在基座上。这种结构的喷墨头剪切变形变形量小，不利于大粒径墨水的喷射。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种压电喷墨头及包括该压电喷墨头的打印设备，能够有效地解决喷墨头变形量小，不利于大粒径墨水的喷射的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供技术方案如下:一方面，提供一种压电喷墨头，包括压电陶瓷和喷嘴板，所述压电陶瓷上设置有若干条形通道壁，相邻两个所述通道壁之间形成有凹槽，所述通道壁内嵌设有金属内电极，从而形成压电双晶片结构，所述通道壁的外侧表面设置有外电极，所述通道壁的极化方向垂直于所述通道壁；所述喷嘴板盖设在所述通道壁的远端面上，所述喷嘴板和通道壁之间间隔设置有柔性密封物质，所述喷嘴板上开有与所述凹槽数量一致的喷嘴，所述喷嘴与凹槽的位置相对应。进一步的，所述通道壁的极化方向都相同，每个所述通道壁的两侧的外电极相连通，每个所述通道壁的金属内电极和外电极共同作为该通道壁的正、负电极，相邻两个所述通道壁的金属内电极和外电极施加相反电压。进一步的，所述通道壁的远端面上也设置有外电极，所述通道壁的远端面上的外电极与外侧表面的外电极为一体结构，所述通道壁的远端面上在所述外电极和金属内电极之间设置有绝缘层。进一步的,每个所述通道壁在其对应的所述金属内电极两侧的极化方向相反，相邻两个所述通道壁的极化方向相反，每个所述通道壁的两侧的外电极分别作为该通道壁的正、负电极，位于每个所述凹槽的两侧的外电极施加相反电压。[0011 ] 进一步的，所述外电极的表面覆盖有钝化层。进一步的，相邻所述金属内电极之间的压电陶瓷的宽度为80 μ m-400 μ m,所述通道壁的厚度为40 μ m-200 μ m,所述通道壁的高度为200 μ m-500 μ m ;所述金属内电极的厚度为I μ m-5 μ m ;所述凹槽的宽度为40 μ m-200 μ m ;所述喷嘴的直径为25 μ m-100 μ m。进一步的，所述压电陶瓷由若干压电陶瓷子块与所述金属内电极低温共烧制得，所述通道壁是在所述压电陶瓷上由精密划片机经过切槽加工制得；所述喷嘴板采用微注塑成型工艺制得，所述喷嘴通过注塑成型、激光加工或精密雕刻制得。进一步的，所述压电陶瓷的材质采用软性压电陶瓷材料或压电应变常数d33大于500的压电材料；所述金属内电极的材质采用银钯合金或铜；所述外电极的材质采用铝、银、镍或金，所述外电极通过溅射法或电镀法制得；所述柔性密封物质的材质采用高分子材料，所述高分子材料为酚醛树脂；所述喷嘴板的材质采用结构陶瓷、有机玻璃、工程塑料、特氟龙或半导体硅材料，所述结构陶瓷采用氧化铝、氧化锆、氮化硅或氮化铝。进一步的，所述绝缘层的材质采用有机高分子绝缘材料。另一方面，提供一种打印设备，包括上述的压电喷墨头。本专利技术具有以下有益效果:与现有技术相比，本专利技术的压电喷墨头及包括该压电喷墨头的打印设备，通道壁内嵌设有金属内电极，从而形成压电双晶片结构，而且通道壁的极化方向垂直于通道壁，当通道壁加电时，变形采用的是d31横向弯曲模式，能产生较大的变形量，可以对墨水通道中的墨水产生较大的变形压力，有利于大粒径墨水的喷射及喷射速度的提高。【附图说明】图1为本专利技术的压电喷墨头的一种实施方式的结构示意图；图2为图1所示压电喷墨头的压电陶瓷的极化方式示意图；图3为图2所示压电喷墨头的压电陶瓷经切槽加工之后的结构示意图；图4为在图3所示压电喷墨头的通道壁上镀设绝缘层和外电极后的结构示意图；图5为图4所示压电喷墨头的通道壁加电变形示意图；图6为图1所不压电嗔墨头工作时相邻两个墨水通道的体积变化情况不意图；图7为本专利技术的压电喷墨头的另一种实施方式的结构示意图；图8为图7所示压电喷墨头的压电陶瓷的极化方式示意图；图9为图8所示压电喷墨头的压电陶瓷经切槽加工之后的结构示意图；图10为在图9所示压电喷墨头的通道壁上镀设外电极后的结构示意图；图11为图10所示压电喷墨头的通道壁加电变形示意图；图12为图7所示压电喷墨头工作时相邻两个墨水通道的体积变化情况示意图。【具体实施方式】为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。一方面，本专利技术提供一种压电喷墨头，如图1-12所示，包括压电陶瓷1、1’和喷嘴板5、5’，压电陶瓷1、1’上设置有若干条形通道壁13、13’，相邻两个通道壁13、13’之间形成有凹槽14、14’(即墨水通道)，通道壁13、13’内嵌设有金属内电极12、12’，从而形成压电双晶片结构，通道壁13、13’的外侧表面设置有外电极3、3’，通道壁13、13’的极化方向垂直于通道壁13、13’ ；喷嘴板5、5’盖设在通道壁13、13’的远端面上，喷嘴板5、5’和通道壁13、13’之间间隔设置有柔性密封物质4、4’，柔性密封物质4、4’隔断相邻的凹槽14、14’，并且为通道壁13、13’变形提供缓冲空间，喷嘴板5、5’上开有与凹槽14、14’数量一致的喷嘴6、6’，喷嘴6、6’与凹槽14、14’的位置相对应。工作时，墨水在墨水通道(即凹槽14、14’)内流动，当需要某个喷嘴6、6’动作时，可以对该喷嘴6、6’所对应的凹槽14、14’两边的通道壁13、13’加电，从而使通道壁13、13’产生变形，挤压墨水，使墨水从喷嘴6、6’喷出。与现有技术相比，本专利技术的压电喷墨头，通道壁13、13’内嵌设有金属内电极12、12’，从而形成压电双晶片结构，而且通道壁13、13’的极化方向垂直于通道壁13、13’，当通道壁13、13’加电时，变形采用的是d31横向弯曲模式，能产生较大的变形量，可以对墨水通道中的墨水产生较大的变形压力，有利于大粒径墨水的喷射及喷射速度的提高。具体的，本专利技术可以有以下两种结构形式:结构形式一(并联型):如图1-6所示，通道壁13的极化方向都相同，每个通道壁13的两侧的外电极3相连通，每个通道壁13的金属内电极12和外电极3共同作为该通道壁13的正、负电极，相邻两个通道壁13的金属内电极12和外电极3施加相反电压。为简化制作工艺，通道壁的远端面上也可以设置有外电极，通道壁13的远端面上的外电极与外侧表面的外电极为一体结构，并且通道壁13的远端面上在外电极3和金属内电极12之间设置有绝缘层，以避免两者之间短路。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电喷墨头，包括压电陶瓷和喷嘴板，其特征在于，所述压电陶瓷上设置有若干条形通道壁，相邻两个所述通道壁之间形成有凹槽，所述通道壁内嵌设有金属内电极，从而形成压电双晶片结构，所述通道壁的外侧表面设置有外电极，所述通道壁的极化方向垂直于所述通道壁；所述喷嘴板盖设在所述通道壁的远端面上，所述喷嘴板和通道壁之间间隔设置有柔性密封物质，所述喷嘴板上开有与所述凹槽数量一致的喷嘴，所述喷嘴与凹槽的位置相对应。

【技术特征摘要】
1.一种压电喷墨头，包括压电陶瓷和喷嘴板，其特征在于，所述压电陶瓷上设置有若干条形通道壁，相邻两个所述通道壁之间形成有凹槽，所述通道壁内嵌设有金属内电极，从而形成压电双晶片结构，所述通道壁的外侧表面设置有外电极，所述通道壁的极化方向垂直于所述通道壁； 所述喷嘴板盖设在所述通道壁的远端面上，所述喷嘴板和通道壁之间间隔设置有柔性密封物质，所述喷嘴板上开有与所述凹槽数量一致的喷嘴，所述喷嘴与凹槽的位置相对应。2.根据权利要求1所述的压电喷墨头，其特征在于，所述通道壁的极化方向都相同，每个所述通道壁的两侧的外电极相连通，每个所述通道壁的金属内电极和外电极共同作为该通道壁的正、负电极,相邻两个所述通道壁的金属内电极和外电极施加相反电压。3.根据权利要求2所述的压电喷墨头，其特征在于，所述通道壁的远端面上也设置有外电极，所述通道壁的远端面上的外电极与外侧表面的外电极为一体结构，所述通道壁的远端面上在所述外电极和金属内电极之间设置有绝缘层。4.根据权利要求1所述的压电喷墨头，其特征在于，每个所述通道壁在其对应的所述金属内电极两侧的极化方向相反，相邻两个所述通道壁的极化方向相反，每个所述通道壁的两侧的外电极分别作为该通道壁的正、负电极，位于每个所述凹槽的两侧的外电极施加相反电压。5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的压电喷墨头，其特征在于，所述外电极的表面覆盖有钝化层。6.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的压电喷墨头，...

【专利技术属性】
技术研发人员：仲作金，张淑兰，崔宏超，
申请(专利权)人：北京派和科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11