自清洁高速高效喷墨式压电喷头制造技术

本发明专利技术提供一种自清洁高速高效喷墨式压电喷头，包括喷嘴，喷嘴设有喷墨通道，喷墨通道包括连通段和喷嘴段，连通段的出墨口与喷嘴段的进墨口相连，喷嘴段的内壁设有多级梯度微纳结构，多级梯度微纳结构包括微米级结构和纳米级结构，微米级结构设于喷嘴段的内壁表面上，纳米级结构设于微米级结构上；该种自清洁高速高效喷墨式压电喷头，喷墨通道的内壁表面具有良好的疏水性，使墨水在压电喷头发生挤压过程中不产生流阻和粘滞，实现喷嘴内壁结构的自清洁作用，提高压电喷头的喷墨性能，降低压电喷头的维护频次和成本。

【技术实现步骤摘要】
自清洁高速高效喷墨式压电喷头
本专利技术涉及一种自清洁高速高效喷墨式压电喷头。
技术介绍
喷头是喷墨打印机的核心部件，墨水通过喷嘴向打印介质喷射出具有一定速度的液滴，传统的喷嘴内部结构为普通光滑面，如图1，呈现统计学意义的粗糙度，不具有表面规则微细结构，喷嘴内壁具有较高的亲水性，在喷头工作时即将喷出的液滴和喷嘴内壁之间存在一定的粘滞摩擦力，使得喷出墨水的速度和精度较低。而且在喷头部位的墨水粘度变大时会造成柔性堵塞，导致断线故障，从而影响打印机的整体性能，在清洗时又会浪费墨水，增加成本。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自清洁高速高效喷墨式压电喷头解决现有技术中存在的喷出墨水的速度和精度较低，而且在喷头部位的墨水粘度变大时会造成柔性堵塞，导致断线故障，从而影响打印机的整体性能，在清洗时又会浪费墨水，增加成本的问题。本专利技术的技术解决方案是：一种自清洁高速高效喷墨式压电喷头，包括喷嘴，喷嘴设有喷墨通道，喷墨通道包括连通段和喷嘴段，连通段的出墨口与喷嘴段的进墨口相连，喷嘴段的内壁设有多级梯度微纳结构，多级梯度微纳结构包括微米级结构和纳米级结构，微米级结构设于喷嘴段的内壁表面上，纳米级结构设于微米级结构上。进一步地，微米级结构包括若干微米级疏水单元，微米级疏水单元包括若干微米级乳突，每个微米级疏水单元的微米级乳突均排布在喷嘴段的内壁上，微米级疏水单元等间距或非等间距排列在喷嘴段的内壁表面上。进一步地，纳米级结构包括若干纳米级突出结构簇，纳米级突出结构簇排布在微米级乳突的表面。进一步地，微米级乳突采用微米级长方体、微米级圆柱体、微米级球冠或微米级圆台，纳米级突出结构簇采用纳米级长方体、纳米级圆柱体、纳米级球冠或纳米级球体。进一步地，连通段与喷嘴段同轴设置。进一步地，喷嘴段的内壁纵截面为弧形，喷嘴段的直径沿喷墨方向的直径缩小。进一步地，连通段采用圆柱形连通段，且连通段的直径等于喷嘴段的最大直径。进一步地，微米级乳突与纳米级突出结构簇采用以下任一结构：结构一：微米级乳突采用微米级长方体，微米级长方体的宽度1～100μm、高度1～150μm，相邻微米级长方体的间距1～120μm，微米级长方体在喷嘴段的内壁表面上规则排列；纳米级突出结构簇采用纳米级长方体，纳米级长方体的宽度1～200nm、高度1～300nm，相邻纳米级长方体的间距1～240nm，纳米级突出结构簇设于微米级乳突上或设于相邻的微米级乳突之间的空隙上，且纳米级突出结构簇无规则排列；结构二：微米级乳突采用微米级圆柱体，微米级圆柱体的直径1～100μm、高度1～150μm，相邻微米级圆柱体的间距1～120μm，微米级圆柱体在喷嘴段的内壁表面上规则排列；纳米级突出结构簇采用纳米级长方体，纳米级长方体的宽度1～200nm、高度1～300nm，相邻纳米级长方体的间距1～240nm，纳米级突出结构簇设于微米级乳突上或设于相邻的微米级乳突之间的空隙上，且纳米级突出结构簇无规则排列；结构三：微米级乳突采用微米级圆台，微米级圆台的直径1～100μm、高度1～150μm，相邻微米级圆台的间距1～120μm，微米级圆台在喷嘴段表面上规则排列；纳米级突出结构簇为纳米级长方体，纳米级长方体的直径1～200nm、高度1～300nm，相邻纳米级长方体的间距1～240nm，纳米级突出结构簇设于微米级乳突上或设于相邻的微米级乳突之间的空隙上，且纳米级突出结构簇无规则排列；结构四：微米级乳突采用微米级球冠，微米级球冠的直径1～100μm、高度1～150μm，相邻微米级球冠的间距1～120μm，微米级球冠在喷嘴段表面上规则排列；纳米级突出结构簇采用纳米级圆柱体，纳米级圆柱体的直径1～200nm、高度1～300nm，相邻纳米级圆柱体的间距1～240nm，纳米级突出结构簇设于微米级乳突上或设于相邻的微米级乳突之间的空隙上，且纳米级突出结构簇无规则排列；结构五：微米级乳突采用微米级圆柱，微米级圆柱的直径1～100μm、高度1～150μm，相邻微米级圆柱的间距1～120μm，微米级圆柱在喷嘴段表面上规则排列；纳米级突出结构簇采用纳米级球冠，纳米级突出结构簇的直径1～200nm、高度1～100nm，相邻纳米级突出结构簇间距1～240nm，纳米级突出结构簇设于微米级乳突上或设于相邻的微米级乳突之间的空隙上，且纳米级突出结构簇无规则排列。本专利技术的有益效果是：一、与传统的喷嘴相比，在相同的压力和喷嘴孔径下，该种自清洁高速高效喷墨式压电喷头的新型喷嘴，通过设置多级梯度微纳结构，喷出液滴的速度更高，进而可提高打印精度；而且在喷头部位的墨水粘度变大时仍然可以顺利喷出墨水，降低喷头堵塞的故障率，节省喷头清洗等维修成本。二、该种自清洁高速高效喷墨式压电喷头，喷嘴的喷墨通道内壁表面具有多级梯度微纳结构。该多级微纳精细结构是基于仿生原理而设计和制造，在宏观上呈现出随机分布的粗糙峰和谷，而在微观上存在大量的微米级乳突，微米级乳突上又含有纳米级突出结构簇，喷嘴的喷墨通道内壁表面的多级梯度微纳结构为多层次的跨尺度精细结构，与荷叶表面微观结构类似，表面具有良好的疏水性，使墨水在压电喷头发生挤压过程中不产生流阻和粘滞，实现喷嘴内壁结构的自清洁作用，提高压电喷头的喷墨性能，降低压电喷头的维护频次和成本。附图说明图1是传统压电喷头的结构示意图；图2是本专利技术实施例自清洁高速高效喷墨式压电喷头的结构示意图；图3是实施例中喷嘴段的剖面三维示意图；图4是实施例中喷嘴段的剖面示意图；图5是喷嘴内壁表面采用微米级长方体、纳米级长方体的示意图；图6是喷嘴内壁表面采用微米级圆柱体、纳米级长方体的示意图；图7是喷嘴内壁表面采用微米级圆台、纳米级长方体的示意图；图8是喷嘴内壁表面采用微米级球冠、纳米级圆柱体的示意图；图9是喷嘴内壁表面采用微米级圆柱体、纳米级球冠的示意图；其中：1-连通段，2-喷嘴段，3-微米级乳突，4-纳米级突出结构簇，5-传统喷嘴，6-喷嘴口，7-假想等距锥面环线。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。示例实施例可以以许多不同的形式实施，并不能解释为局限于在这里提出的实施例。附图仅为说明本实施例，并不是按照比例绘制。实施例一种自清洁高速高效喷墨式压电喷头，如图2、图5、图6、图7、图8和图9，包括喷嘴，喷嘴设有喷墨通道，喷墨通道包括连通段1和喷嘴段2，连通段1的出墨口与喷嘴段2的进墨口相连，喷嘴段2的内壁设有多级梯度微纳结构，多级梯度微纳结构包括微米级结构和纳米级结构，微米级结构设于喷嘴段2的内壁表面上，纳米级结构设于微米级结构上。该种自清洁高速高效喷墨式压电喷头，喷嘴的喷墨通道内壁表面具有多级梯度微纳结构。该多级微纳精细结构是基于仿生原理而设计和制造，在宏观上呈现出随机分布的粗糙峰和谷，而在微观上存在大量的微米级乳突3，微米级乳突3上又含有纳米级突出结构簇，喷嘴的喷墨通道内壁表面的多级梯度微纳结构为多层次的跨尺度精细结构，与荷叶表面微观结构类似，表面具有良好的疏水性，使墨水在压电喷头发生挤压过程中不产生流阻和粘滞，实现喷嘴内壁结构的自清洁作用，提高压电喷头的喷墨性能，降低压电喷头的维护频次和成本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自清洁高速高效喷墨式压电喷头，包括喷嘴，喷嘴设有喷墨通道，喷墨通道包括连通段和喷嘴段，连通段的出墨口与喷嘴段的进墨口相连，其特征在于：喷嘴段的内壁设有多级梯度微纳结构，多级梯度微纳结构包括微米级结构和纳米级结构，微米级结构设于喷嘴段的内壁表面上，纳米级结构设于微米级结构上。

【技术特征摘要】
1.一种自清洁高速高效喷墨式压电喷头，包括喷嘴，喷嘴设有喷墨通道，喷墨通道包括连通段和喷嘴段，连通段的出墨口与喷嘴段的进墨口相连，其特征在于：喷嘴段的内壁设有多级梯度微纳结构，多级梯度微纳结构包括微米级结构和纳米级结构，微米级结构设于喷嘴段的内壁表面上，纳米级结构设于微米级结构上。2.如权利要求1所述的自清洁高速高效喷墨式压电喷头，其特征在于：微米级结构包括若干微米级疏水单元，微米级疏水单元包括若干微米级乳突，每个微米级疏水单元的微米级乳突均排布在喷嘴段的内壁上，微米级疏水单元等间距或非等间距排列在喷嘴段的内壁表面上。3.如权利要求2所述的自清洁高速高效喷墨式压电喷头，其特征在于：纳米级结构包括若干纳米级突出结构簇，纳米级突出结构簇排布在微米级乳突的表面。4.如权利要求3所述的自清洁高速高效喷墨式压电喷头，其特征在于：微米级乳突采用微米级长方体、微米级圆柱体、微米级球冠或微米级圆台，纳米级突出结构簇采用纳米级长方体、纳米级圆柱体、纳米级球冠或纳米级球体。5.如权利要求1-4任一项所述的自清洁高速高效喷墨式压电喷头，其特征在于：连通段与喷嘴段同轴设置。6.如权利要求1-4任一项所述的自清洁高速高效喷墨式压电喷头，其特征在于：喷嘴段的内壁纵截面为弧形，喷嘴段的直径沿喷墨方向的直径缩小。7.如权利要求1-4任一项所述的自清洁高速高效喷墨式压电喷头，其特征在于：连通段采用圆柱形连通段，且连通段的直径等于喷嘴段的最大直径。8.如权利要求3或4所述的自清洁高速高效喷墨式压电喷头，其特征在于：微米级乳突与纳米级突出结构簇采用以下任一结构：结构一：微米级乳突采用微米级长方体，微米级长方体的宽度1～100μm、高度1～150μm，相邻微米级长方体的间距1～120μm，微米级长方体在喷嘴段的内壁表面上规则排列；纳米级突出结构簇采用纳米级长方体，纳米级长方体的宽度1～200nm、高度1～300nm，相邻纳米级长方体的间距1～240n...

【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