压电式打印喷头及压电式打印喷头组件制造技术

本发明专利技术属于打印技术领域，具体涉及一种压电式打印喷头及压电式打印喷头组件。本发明专利技术中的压电式打印喷头包括压电薄膜、衬底结构和喷嘴，所述压电薄膜的横截面为第一椭圆面或者第一椭圆面的一部分，所述衬底结构包括压力部，所述压力部内具有压力腔，所述压电薄膜设于所述压力部的顶端且与所述压力腔对应设置，所述喷嘴设于所述压力部的底端，所述喷嘴内部与所述压力腔相连通。通过使用本技术方案中的压电式打印喷头，压电薄膜的横截面为第一椭圆面或者第一椭圆面的一部分，相较于现有的矩形压电薄膜，在相同驱动电压、薄膜面积与形状长宽比的条件下，具有更高的体积位移形变量，并且可以减小喷嘴处流速的残余振荡，减少卫星滴的产生。生。生。

【技术实现步骤摘要】
压电式打印喷头及压电式打印喷头组件


[0001]本专利技术属于打印
，具体涉及一种压电式打印喷头及压电式打印喷头组件。

技术介绍

[0002]压电式喷墨打印技术相比于热泡式喷墨打印技术，具有喷头使用寿命长、打印材料类型广泛以及墨滴尺寸控制精准等优点，已被广泛应用于工业打印与家庭打印市场之中。随着微机电系统(Micro
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Electro
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Mechanical System，MEMS)领域的发展与成熟，微米尺度的微加工技术使得压电式喷墨打印不断向更高喷嘴密度、更宽幅打印尺寸与更复杂电
‑
机
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声系统的方向发展，并赋予其易于批量化生产、低成本、高可靠性与高制造精度、易于与CMOS集成及易于实现智能化等优点。
[0003]目前，液滴形成与压电薄膜的体积形变量密切相关，只有足够的驱动体积形变量，才能促使喷嘴处的液体突破表面张力的束缚，完成动能向自由能的转换，进而提升压电喷墨效率。从压电驱动薄膜的角度，增加体积位移形变量的方法有两种：提高驱动电压或增加单位电压下薄膜的体积形变量。由于压电材料存在击穿电压的限制，驱动电压并不能无限提高，并且压电层厚度越小，驱动电压上限越低，单纯依靠提高驱动电压不足以实现广泛材料类型(例如高粘度墨水与粘弹性材料)的喷墨打印。增加单位电压下薄膜的体积形变量既可以通过增加驱动薄膜面积实现，也可以通过提高单位电压和面积下的体积形变量实现。弯曲模式喷墨打印头为了获得更高的喷嘴密度，其单元宽度往往限制在几十微米内，故增加驱动薄膜面积需要不断增加单元长度，因此传统的弯曲模式喷墨打印单元会采用大长宽比的矩形薄膜作为驱动部分，长宽比超过10:1。此种设计有损于压电喷墨效率，也增加了工艺制造难度，矩形薄膜的长宽比并不能无限提高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是至少解决现有压电式打印喷头的驱动体积形变量较小，导致喷墨效率较低的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：
[0005]本专利技术的第一方面提出了一种压电式打印喷头，包括：
[0006]压电薄膜，所述压电薄膜的横截面为第一椭圆面或者第一椭圆面的一部分；
[0007]衬底结构，所述衬底结构包括压力部，所述压力部内具有压力腔，所述压电薄膜设于所述压力部的顶端且与所述压力腔对应设置；
[0008]喷嘴，所述喷嘴设于所述压力部的底端，所述喷嘴内部与所述压力腔相连通。
[0009]通过使用本技术方案中的压电式打印喷头，采用压电薄膜、衬底结构和喷嘴的组合结构，压电薄膜设于压力部的顶端，喷嘴设于压力部的底端，且喷嘴内部与压力部的压力腔相连通，当驱动波形施加于压电薄膜上时，压电薄膜由于逆压电效应会发生相应的弯曲变形，进而挤压压力部，并对压力部的压力腔的体积进行作用，从而会在喷嘴处形成急剧的声压变化，最终实现液滴喷射，本专利技术中的压电薄膜的横截面为第一椭圆面或者第一椭圆
面的一部分，相比较于现有的矩形压电薄膜，在相同驱动电压、相同薄膜面积与相同形状长宽比的条件下，具有更高的体积位移形变量，并且可以减小喷嘴处流速的残余振荡，减少卫星滴的产生，同时提升了打印喷墨效率。
[0010]另外，根据本专利技术的压电式打印喷头，还可具有如下附加的技术特征：
[0011]在本专利技术的一些实施方式中，所述衬底结构还包括限流部，所述限流部设于所述压力部的一侧，所述限流部内设有限流腔，所述限流腔与所述压力腔相连通，所述喷嘴沿第一方向远离所述限流部设置。
[0012]在本专利技术的一些实施方式中，所述压电薄膜的横截面为所述第一椭圆面的一部分，且所述第一椭圆面的一部分的轮廓线包括椭圆弧段和直线段，所述椭圆弧段和所述直线段合围形成所述压电薄膜的横截面，所述直线段垂直于所述第一椭圆面的长轴，所述直线段沿所述第一方向靠近所述限流部设置。
[0013]在本专利技术的一些实施方式中，所述直线段距所述椭圆弧段远离所述直线段的一端的距离大于或者等于所述第一椭圆面的长轴的长度的一半。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，所述压电薄膜的横截面为第一椭圆面，且所述第一椭圆面的任意一长轴端沿所述第一方向靠近所述限流部设置。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，沿第二方向所述压电薄膜的横截面位于所述压力腔的横截面内，且所述压力腔的横截面为第二椭圆面或者第二椭圆面的一部分。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，所述第一椭圆面的长轴为L1，所述第二椭圆面的长轴为L2，其中，L1＝L2。
[0017]在本专利技术的一些实施方式中，所述第一椭圆面的短轴为L3，所述第二椭圆面的短轴为L4，其中，L3＝0.7
×
L4。
[0018]在本专利技术的一些实施方式中，所述压力部包括振动部、本体部和连接部，所述本体部内具有所述压力腔，所述压力腔具有第一开口端和第二开口端，所述振动部设于所述第一开口端且与所述压电薄膜相连接，所述连接部设于所述第二开口端且与所述喷嘴相连接；
[0019]所述振动部的横截面和所述连接部的横截面均与所述压力腔的横截面的形状相同。
[0020]本专利技术还提出了一种压电式打印喷头组件，包括多个压电式打印喷头，多个所述压电式打印喷头的喷嘴所在的一端交错且间隔设置，多个所述压电式打印喷头的喷嘴位于同一条直线上，所述压电式打印喷头为上述的压电式打印喷头。
附图说明
[0021]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
[0022]图1示意性地示出了根据本专利技术实施方式的压电式打印喷头的整体结构示意图；
[0023]图2为图1中压电式打印喷头的另一视角的结构示意图；
[0024]图3示意性地示出了根据本专利技术另一实施方式的压电式打印喷头的结构示意图；
[0025]图4示意性地示出了根据本专利技术实施方式的压电式打印喷头组件的结构示意图；
[0026]图5示意性地示出了相同驱动电压下，具有矩形薄膜的压电式打印喷头的喷嘴上表面处的流速
‑
时间曲线仿真示意图；
[0027]图6示意性地示出了相同驱动电压下，具有椭圆形薄膜的压电式打印喷头的喷嘴上表面处的流速
‑
时间曲线仿真示意图。
[0028]附图中各标号表示如下：
[0029]10、压电薄膜；
[0030]21、压力部；22、限流部；
[0031]30、喷嘴；
[0032]100、压电式打印喷嘴。
具体实施方式
[0033]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压电式打印喷头，其特征在于，包括：压电薄膜，所述压电薄膜的横截面为第一椭圆面或者第一椭圆面的一部分；衬底结构，所述衬底结构包括压力部，所述压力部内具有压力腔，所述压电薄膜设于所述压力部的顶端且与所述压力腔对应设置；喷嘴，所述喷嘴设于所述压力部的底端，所述喷嘴内部与所述压力腔相连通。2.根据权利要求1所述的压电式打印喷头，其特征在于，所述衬底结构还包括限流部，所述限流部设于所述压力部的一侧，所述限流部内设有限流腔，所述限流腔与所述压力腔相连通，所述喷嘴沿第一方向远离所述限流部设置。3.根据权利要求2所述的压电式打印喷头，其特征在于，所述压电薄膜的横截面为所述第一椭圆面的一部分，且所述第一椭圆面的一部分的轮廓线包括椭圆弧段和直线段，所述椭圆弧段和所述直线段合围形成所述压电薄膜的横截面，所述直线段垂直于所述第一椭圆面的长轴，所述直线段沿所述第一方向靠近所述限流部设置。4.根据权利要求3所述的压电式打印喷头，其特征在于，所述直线段距所述椭圆弧段远离所述直线段的一端的距离大于或者等于所述第一椭圆面的长轴的长度的一半。5.根据权利要求2所述的压电式打印喷头，其特征在于，所述压电薄膜的横截面为第一椭圆面，且所述第一椭圆面的任意一长轴端沿所述第一方向靠近所...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢奕鹏，赵雷，杨冲，王玮，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：