[實(shí)用新型]基于壓電懸臂梁的液體噴射結(jié)構(gòu)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820080407.X
• 申請(qǐng)日: 2008-05-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201220507Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉淑芹
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 劉淑芹
• 主分類(lèi)號(hào): B41J2/14
• 分類(lèi)號(hào): B41J2/14
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于微電子機(jī)械領(lǐng)域，特別涉及采用微加工方法實(shí)現(xiàn)的一種基于壓電懸臂梁的液體噴射結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

液體噴射結(jié)構(gòu)最常見(jiàn)、最廣泛、最典型的應(yīng)用為噴墨式打印，圖形、圖像記錄和印刷、印染等領(lǐng)域。在液晶顯示、有機(jī)發(fā)光顯示等多種顯示器以及生物芯片等其它微制造方面也有廣泛的應(yīng)用。它也是液體噴頭及液體噴射裝置的核心部分。基于壓電效應(yīng)的液體噴射結(jié)構(gòu)具有液滴大小可以控，噴射速度可控，容易實(shí)現(xiàn)高精度的液滴噴射，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，是液體噴射裝置發(fā)展的重要方向。

隨著技術(shù)的發(fā)展，液體噴射結(jié)構(gòu)的噴射速度和噴孔陣列密度不斷提高。高性能的液體噴射結(jié)構(gòu)主要決定于液體驅(qū)動(dòng)器、液體微槽道及微噴孔的整體設(shè)計(jì)和制造技術(shù)。

一種現(xiàn)有的壓電式噴頭的液體噴射結(jié)構(gòu)，采用體壓電陶瓷制作液體的微槽道，在作為微槽道側(cè)壁的壓電體上施加電壓，槽道壁產(chǎn)生剪切形變，從而擠壓微槽道中液體噴出。這種壓電式液體噴射結(jié)構(gòu)，在制作多排陣列式液體噴射頭時(shí)困難較大。

另一種已有的壓電式噴頭的液體噴射結(jié)構(gòu)，采用多層的壓電體驅(qū)動(dòng)器作為液體驅(qū)動(dòng)器，當(dāng)在驅(qū)動(dòng)器上施加電壓時(shí)，驅(qū)動(dòng)器的長(zhǎng)度發(fā)生變化，擠壓微槽道的上壁，從而改變槽道腔內(nèi)容積的大小，使液體從噴孔噴射出去。這種壓電式液體噴射結(jié)構(gòu)中壓電驅(qū)動(dòng)器制作難度較大，驅(qū)動(dòng)器與微槽道等其它部件的組裝困難，要求精度高，制作效率低，成本高。

愛(ài)普生公司公開(kāi)了一種壓電式噴頭，它的液體噴射結(jié)構(gòu)是在微槽道的上壁制作壓電/彈性復(fù)合振動(dòng)板，當(dāng)在壓電振動(dòng)板上壓電層的上、下電極間施加電壓時(shí)，振動(dòng)板發(fā)生凸、凹形變，從而改變微槽道內(nèi)的容積，使液體從與微槽道相通的微噴孔中噴射出去。采用這種工作方式的液體噴射結(jié)構(gòu)，可以制作較高密度的陣列式液體噴射頭。但是，采用這種方式的壓電振動(dòng)板硬度較大，使其形變所需驅(qū)動(dòng)力很大；并且，振動(dòng)板四周與微槽道壁相連，且受到約束。這兩種原因，嚴(yán)重限制了對(duì)微槽道中液體驅(qū)動(dòng)。而且，由于板四周邊的約束作用，當(dāng)振動(dòng)板的面積越小時(shí)，板的形變就越小，微槽道內(nèi)的體積變化就越小，噴射出的液體量就越小。在形成更高密度的液體噴射結(jié)構(gòu)陣列時(shí)，微槽道在一個(gè)方向上的寬度受到限制。因此，影響了液體噴出量，這種液體噴射結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式妨礙了進(jìn)一步減少微槽道的尺寸和提高噴射結(jié)構(gòu)的集成度。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種基于壓電懸臂梁驅(qū)動(dòng)的液體噴射結(jié)構(gòu)，其主要結(jié)構(gòu)包括，壓電懸臂梁，微槽道，微噴孔；其特征在于：含有壓電薄膜層及其上、下電極的壓電懸臂梁位于液體微槽道的上部或槽道中，形成微槽道中液體噴射的驅(qū)動(dòng)器；在噴孔板上設(shè)置與襯底上微槽道對(duì)應(yīng)的微噴孔，位于微槽道上部或槽道中的壓電懸臂梁，噴孔和微槽道相結(jié)合構(gòu)成液體噴射結(jié)構(gòu)。

所述壓電懸臂梁的一端或一側(cè)與襯底相連，形成懸臂梁的固定支撐端，懸臂梁其它部分為懸空可動(dòng)，在每個(gè)微槽道上部或槽道中放置至少一個(gè)。

所述壓電懸臂梁為包含壓電的和非壓電的多層彈性復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中至少包含一層壓電層及其上、下電極層。

所述壓電懸臂梁的表面為電絕緣層。

所述壓電懸臂梁驅(qū)動(dòng)的液體噴射結(jié)構(gòu)，包含至少一組壓電懸臂梁、微槽道、微噴孔，構(gòu)成以壓電懸臂梁驅(qū)動(dòng)的陣列式液體噴射結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型的有益效果是壓電懸臂梁位于微槽道的上部或槽道中，在電壓的激勵(lì)下，壓電懸臂梁產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)形變，驅(qū)動(dòng)微槽道中的液體從微噴孔中噴出。由于壓電懸臂梁僅在梁的一側(cè)固定，其它部分為懸空，不受襯底的制約，因此，懸臂梁的變形量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于四周固定的壓電振動(dòng)板，它能更有效的驅(qū)動(dòng)更多液體從微噴孔中噴出。由于壓電懸臂能在低電壓下實(shí)現(xiàn)大的變形，因此，這種噴射結(jié)構(gòu)可以在較低的電壓下工作。另外，由于壓電懸臂能實(shí)現(xiàn)較大的變形，這樣就可以在保持射出液體量不變的情況下，減小液體驅(qū)動(dòng)器的面積和微槽道的尺寸，從而實(shí)現(xiàn)具有更高密度噴孔陣列的液體噴射結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型采用壓電懸臂梁在微槽道的上部或中間驅(qū)動(dòng)微槽道中的液體，使之從微噴孔中噴出，增加了液體噴出量，降低了液體驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電壓，進(jìn)一步提高了液體噴射結(jié)構(gòu)中噴孔密度。

附圖說(shuō)明

圖1為液體噴射結(jié)構(gòu)的第一種結(jié)構(gòu)示意圖，這種結(jié)構(gòu)中，壓電懸臂梁在微槽道中部。

圖2為圖1的組裝示意圖。

圖3為液體噴射結(jié)構(gòu)的第二種結(jié)構(gòu)示意圖，這種結(jié)構(gòu)中，壓電懸臂梁在微槽道上部。

圖4壓電懸臂梁剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5一種壓電懸臂梁在微槽道中或上部放置形式。這種形式中，懸臂梁與微槽道長(zhǎng)度方向平行。