高效低压驱动压电喷头制造技术

本发明专利技术提供一种高效低压驱动压电喷头，包括压电致动器、喷嘴和基底，基底设有具有压力腔的流通通道，还包括压力腔壁板，压电致动器采用由压电元件和柔性印刷电路板构成的压电致动器，压电元件包括压电陶瓷，压力腔壁板形成若干矩形导流通槽，压力腔壁板的两侧分别设有柔性印刷电路板和基底，压力腔壁板、基底和柔性印刷电路板共同在矩形导流通槽处形成压力腔，压力腔采用垂直于基底的方式布置，压力腔壁板或基底设有喷嘴，喷嘴连通压力腔；该种高效低压驱动压电喷头，能够使用较低的驱动电压实现高效的液料喷射，提高压电喷头的效率和品质，解决现有压电喷头效率低，压电喷头打印品质不高的问题。

Piezoelectric nozzle with high efficiency and low pressure drive

The invention provides a high-efficiency and low-pressure driven piezoelectric nozzle, which comprises a piezoelectric actuator, a nozzle and a substrate, a flow channel with a pressure cavity on the substrate, and a pressure cavity wall plate. The piezoelectric actuator adopts a piezoelectric actuator composed of a piezoelectric element and a flexible printed circuit board, and the piezoelectric element comprises a piezoelectric ceramic and a pressure cavity. The pressure chamber wall plate, the base plate and the flexible printed circuit board together form a pressure chamber at the rectangular flow channel. The pressure chamber is arranged in a manner perpendicular to the base plate. The pressure chamber wall plate or the base plate is provided with a nozzle and a nozzle. Connecting the pressure chamber, this kind of high-efficiency low-voltage driven piezoelectric nozzle can use lower driving voltage to achieve high-efficiency liquid injection, improve the efficiency and quality of piezoelectric nozzle, and solve the problems of low efficiency of existing piezoelectric nozzle and low printing quality of piezoelectric nozzle.

【技术实现步骤摘要】
高效低压驱动压电喷头
本专利技术涉及一种高效低压驱动压电喷头，更具体而言，涉及一种以压电激励方式喷射墨水及光敏聚合物粉体等实现三维制造的喷头打印头。
技术介绍
一般地，喷墨打印头通过喷射细微的打印墨滴到打印纸上所需的位置而打印预定的彩色图像。根据墨水喷射方式喷墨打印头可以分为两种：热喷墨打印头和压电喷墨打印头。热喷墨打印头利用热源在墨水中产生气泡以利用气泡的扩展力喷射墨水。压电喷墨打印头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。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。现有技术中的压电喷墨打印头，具有多个喷墨通道及压电致动器。通过激发压电致动器，通过压力腔的挤压-扩展模式切换喷嘴有序喷出墨滴。在现有技术中，喷墨头中所使用的压电致动器，包括振动板、压力腔室、压电材料层以及上下电极层。压电材料层，在振动板的一个表面上以薄膜的形式形成。电极，在压电材料层厚度方向上生产电场。当生成电场时，压电致动器通过利用压电材料层的变形来使振动板变形，从而对这些压力腔室中的墨水施压。但是，现有技术中存在以下不足：压电喷头效率低，压电喷头打印品质不高。上述问题是在压电喷头的设计与生产过程中应当予以考虑并解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高效低压驱动压电喷头，解决现有技术中存在的压电喷头效率低，压电喷头打印品质不高的问题。本专利技术的技术解决方案是：一种高效低压驱动压电喷头，包括压电致动器、喷嘴和基底，基底设有具有压力腔的流通通道，还包括压力腔壁板，压电致动器采用由压电元件和柔性印刷电路板构成的压电致动器，压电元件包括压电陶瓷，压电陶瓷的表面形成内侧电极，柔性印刷电路板设有印刷电路，印刷电路给压电陶瓷的内侧电极施加工作电压，压力腔壁板形成若干矩形导流通槽，压力腔壁板的两侧分别设有柔性印刷电路板和基底，压力腔壁板、基底和柔性印刷电路板共同在矩形导流通槽处形成压力腔，压力腔采用垂直于基底的方式布置，压力腔壁板或基底设有喷嘴，喷嘴连通压力腔。进一步地，压电陶瓷采用薄片型压电陶瓷，压电陶瓷设于柔性印刷电路板的一侧，柔性印刷电路板的另一侧设于压力腔壁板。进一步地，压电陶瓷的内侧电极采用单面供电电路结构，内侧电极的单面供电电路结构为正负共面电极。进一步地，内侧电极包括若干独立电极单元，独立电极单元均设于压电陶瓷与柔性印刷电路板的接触面，独立电极单元包括独立设置的正电极和若干负电极，正电极与负电极成对设置，独立电极单元外接柔性印刷电路板的印刷电路。进一步地，独立电极单元采用叉指换能型结构，独立电极单元采用左右对称、指间距均匀、等指长的叉指换能型的独立电极单元。进一步地，独立电极单元中负电极、正电极由压电陶瓷片的一端向另一端交替排列，或独立电极单元中正电极、负电极由压电陶瓷片的一端向另一端交替排列。进一步地，压力腔的扁平比即沿壁板的宽度与沿基底的长度之比介于5%~35%。进一步地，矩形导流通槽的棱边交汇处带圆角，圆角半径为棱边长的1/20~1/10。进一步地，压力腔的一侧即基底的接触压力腔的侧部形成弯向压力腔的弓形，或压力腔的两侧即基底的接触压力腔的侧部与柔性印刷电路板的接触压力腔的侧部均形成弯向压力腔的弓形。进一步地，利用压电陶瓷的剪切模式，产生弯曲变形，实现压力腔容积的变化，具体为，柔性印刷电路板在压力元件的变形驱动下挤压压力腔，压力腔通过喷嘴喷射液料。本专利技术的有益效果是：一、该种高效低压驱动压电喷头，能够使用较低的驱动电压实现高效的液料喷射，提高压电喷头的效率和品质，解决现有压电喷头效率低，压电喷头打印品质不高的问题。二、本专利技术中，压力腔采用垂直于基底的方式布置，利用重力在压力腔的进出口产生压差，使压力腔中的液料更容易通过喷嘴喷射，提高喷射效率。压力腔具有较大的扁平比，在同等压力腔容积的条件下，增大压电元件的变形面积，使得压电元件在较小变形的情况下获得较大的压力腔容积变化,从而利用较低的驱动电压实现较大的液料喷射量。三、由于本专利技术的压电致动器中的压电陶瓷，采用单面正负独立电极，因此制造工序简单，并可降低成本，同时确保与驱动装置电连接的高可靠性。本专利技术的新型压电致动器，利用压电陶瓷的d15模式产生形变。传统压电喷墨头的压电致动器采用d33效应，而d15模式的变形量明显大于d33模式的变形量。四、该种高效低压驱动压电喷头，与现有技术相比，压电喷头的打印效率高、品质好，满足客户需求，从而使之在压电喷头中具有广阔的应用前景。附图说明图1是本专利技术实施例一高效低压驱动压电喷头的结构示意图；图2是本专利技术实施例一高效低压驱动压电喷头的变体结构之一示意图；图3是本专利技术实施例一高效低压驱动压电喷头的变体结构之二示意图；图4是本专利技术实施例二高效低压驱动压电喷头的变体结构示意图；图5是本专利技术实施例二高效低压驱动压电喷头的变体结构之一示意图；图6是本专利技术实施例二高效低压驱动压电喷头的变体结构之二示意图；图7是实施例中压力腔壁板的结构示意图；图8是实施例中压电陶瓷的工作原来示意图；图9是实施例中压电陶瓷的内侧电极的示意图；图10是实施例中压电陶瓷和柔性印刷电路板的装配示意图；其中：1-压电元件，2-柔性印刷电路板，3-压电致动器，4-压力腔壁板，5-压力腔，6-基底，7-喷嘴，8-矩形导流通槽，9-正电极，10-负电极。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术的优选实施例。实施例一一种高效低压驱动压电喷头，包括压电致动器3、喷嘴7和基底6，基底6设有具有压力腔5的流通通道，还包括压力腔壁板4，压电致动器3采用由压电元件1和柔性印刷电路板2构成的压电致动器3，压电元件1包括压电陶瓷，压电陶瓷的表面形成内侧电极，柔性印刷电路板2设有印刷电路，印刷电路给压电陶瓷的内侧电极施加工作电压，压力腔壁板4形成若干矩形导流通槽8，压力腔壁板4的两侧分别设有柔性印刷电路板2和基底6，压力腔壁板4、基底6和柔性印刷电路板2共同在矩形导流通槽8处形成压力腔5，压力腔5采用垂直于基底6的方式布置，基底6设有喷嘴7，喷嘴7连通压力腔5。该种高效低压驱动压电喷头，与现有技术相比，压电喷头的打印效率高、品质好，满足客户需求，从而使之在压电喷头中具有广阔的应用前景。图1示出了实施例的高效低压驱动压电喷头的构造图。包括具有压力腔5的流动通道形成的基底6，和在基底6上形成并向压力腔5提供驱动力的压电致动器3。压电致动器3设置在基底6的前部分，压力腔5由于体积随着压电致动器3的操作而变化，从而产生喷或吸墨水的压力变化，最终通过喷嘴7喷出实现快速打印。压电致动器3包括压电元件1、柔性印刷电路板2。其中压电元件1包括压电陶瓷和在压电陶瓷表面形成的内侧电极，内侧电极被分割成多个独立电极单元。其中柔性印刷电路板2，带有印刷电路，给独立电极施加电压。柔性印刷电路板2刚度低，能够在压力元件变形驱动下挤压压力腔5，喷射液料。柔性印刷电路板2采用绝缘体材料，覆盖在基底6的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效低压驱动压电喷头，包括压电致动器、喷嘴和基底，基底设有具有压力腔的流通通道，其特征在于：还包括压力腔壁板，压电致动器采用由压电元件和柔性印刷电路板构成的压电致动器，压电元件包括压电陶瓷，压电陶瓷的表面形成内侧电极，柔性印刷电路板设有印刷电路，印刷电路给压电陶瓷的内侧电极施加工作电压，压力腔壁板形成若干矩形导流通槽，压力腔壁板的两侧分别设有柔性印刷电路板和基底，压力腔壁板、基底和柔性印刷电路板共同在矩形导流通槽处形成压力腔，压力腔采用垂直于基底的方式布置，压力腔壁板或基底设有喷嘴，喷嘴连通压力腔。

【技术特征摘要】
1.一种高效低压驱动压电喷头，包括压电致动器、喷嘴和基底，基底设有具有压力腔的流通通道，其特征在于：还包括压力腔壁板，压电致动器采用由压电元件和柔性印刷电路板构成的压电致动器，压电元件包括压电陶瓷，压电陶瓷的表面形成内侧电极，柔性印刷电路板设有印刷电路，印刷电路给压电陶瓷的内侧电极施加工作电压，压力腔壁板形成若干矩形导流通槽，压力腔壁板的两侧分别设有柔性印刷电路板和基底，压力腔壁板、基底和柔性印刷电路板共同在矩形导流通槽处形成压力腔，压力腔采用垂直于基底的方式布置，压力腔壁板或基底设有喷嘴，喷嘴连通压力腔。2.如权利要求1所述的高效低压驱动压电喷头，其特征在于：压电陶瓷采用薄片型压电陶瓷，压电陶瓷设于柔性印刷电路板的一侧，柔性印刷电路板的另一侧设于压力腔壁板。3.如权利要求1所述的高效低压驱动压电喷头，其特征在于：压电陶瓷的内侧电极采用单面供电电路结构，内侧电极的单面供电电路结构为正负共面电极。4.如权利要求3所述的高效低压驱动压电喷头，其特征在于：内侧电极包括若干独立电极单元，独立电极单元均设于压电陶瓷与柔性印刷电路板的接触面，独立电极单元包括独立设置的正电极和若干负电极，正电极与负电极成对设置，独立电极单元外接柔性印刷电路板的印...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彦虎，曾瑾瑾，刘宜临，
申请(专利权)人：南京沃航智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32