[發(fā)明專利]一種直通式壓電噴墨打印頭及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610871414.0
• 申請(qǐng)日: 2016-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN106541706B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王莉;盧秉恒;趙新;王重陽(yáng);徐杰;高楊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué);北京恒創(chuàng)增材制造技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號(hào): B41J2/14
• 分類號(hào): B41J2/14;B41J2/16
• 代理公司: 北京鼎承知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11551
• 代理人: 張波濤;管瑩

1.一種直通式壓電噴墨打印頭，其特征在于，所述打印頭包括：腔體結(jié)構(gòu)層，壓電致動(dòng)器和振動(dòng)板；

所述腔體結(jié)構(gòu)層用于提供墨水流動(dòng)的通道，所述腔體結(jié)構(gòu)層包括：墨水入口、腔體和噴孔，所述腔體結(jié)構(gòu)層由一層硅片制成，硅片的兩個(gè)表面都有腔體，噴孔的軸線與腔體的長(zhǎng)度方向重合；

所述壓電致動(dòng)器用于產(chǎn)生墨滴生成所需的振動(dòng)，所述壓電致動(dòng)器包括：上電極、壓電陶瓷薄膜和下電極；所述上電極通過絲網(wǎng)印刷漿料形成于壓電陶瓷薄膜的上層；所述壓電陶瓷薄膜通過絲網(wǎng)印刷漿料形成于所述下電極的上層，并通過溶膠-凝膠法使?jié){料形成薄膜，利用逆壓電效應(yīng)，使壓電陶瓷薄膜通電之后產(chǎn)生振動(dòng)，通過振動(dòng)板傳遞給腔體結(jié)構(gòu)層，從而產(chǎn)生墨滴，所述下電極通過磁控濺射鉑形成于所述振動(dòng)板的表面，所述壓電陶瓷薄膜通過在所述上電極與下電極之間通入高壓電進(jìn)行極化，極化電場(chǎng)強(qiáng)度為1.0-2.5KV/mm，極化溫度為100-150℃，極化時(shí)間為5-30min；

所述振動(dòng)板用于傳遞壓電致動(dòng)器產(chǎn)生的振動(dòng)到腔體結(jié)構(gòu)層內(nèi)，所述振動(dòng)板為厚度是20μm至50μm的硅片，且通過硅硅鍵合工藝與腔體結(jié)構(gòu)層相結(jié)合。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其特征在于，所述墨水入口和腔體通過干法刻蝕或濕法刻蝕形成于硅片上；

所述噴孔通過干法刻蝕形成于腔體結(jié)構(gòu)層的側(cè)面。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的打印頭，其特征在于：所述打印頭通過多個(gè)拼接來(lái)增加噴孔的數(shù)量。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的打印頭，其特征在于：當(dāng)上電極通電，下電極接地時(shí)，上電極下方正對(duì)的壓電陶瓷薄膜產(chǎn)生振動(dòng)，并將此振動(dòng)通過振動(dòng)板傳遞到腔體內(nèi)，使腔體的截面積變小，壓力增大，從而使腔體內(nèi)的墨水通過噴孔噴射出而形成墨滴，外部的墨水通過墨水入口進(jìn)入腔體內(nèi)補(bǔ)充墨水，為下一次噴射墨滴做準(zhǔn)備。

5.一種直通式壓電噴墨打印頭的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S100、制造腔體結(jié)構(gòu)層：

S1001、清洗硅片，并在硅片上表面涂一層光刻膠，將硅片放在熱板上進(jìn)行軟烘；

S1002、將硅片放進(jìn)光刻機(jī)中進(jìn)行光刻，光刻結(jié)束后將硅片放在顯影液中進(jìn)行顯影，最后將硅片放在熱板上進(jìn)行堅(jiān)膜；

S1003、在干法刻蝕機(jī)內(nèi)，將硅片中未被光刻膠掩蔽的部分刻蝕出腔體及墨水入口；

S1004、將硅片放入丙酮中，超聲處理后，將硅片上表面的光刻膠去除掉；

S1005、將硅片放入酒精與丙酮1:1混合的溶液中，超聲處理后，清洗硅片；

S1006、重復(fù)步驟S1001-S1005，刻蝕出硅片的另一面腔體及墨水入口；

S1007、將尺寸相同的完成了腔體和墨水入口制造的硅片整齊排列于模具中，并將所述模具設(shè)為定位基準(zhǔn)；

S1008、在硅片上旋涂一層光刻膠然后將模具與硅片整體放在熱板上進(jìn)行軟烘；

S1009、將模具與硅片整體放到光刻機(jī)進(jìn)行光刻，光刻結(jié)束后在顯影液中顯影，然后將模具與硅片整體放在熱板上進(jìn)行堅(jiān)膜；

S1010、在干法刻蝕機(jī)內(nèi)，將硅片中未被光刻膠掩蔽的部分刻穿，形成噴孔；

S1011、將硅片放到丙酮溶液中，去除表面剩余的光刻膠；

S1012、將硅片放入酒精與丙酮1:1混合的溶液中，超聲處理后，清洗硅片，完成腔體結(jié)構(gòu)層的制造；

S200、制造壓電致動(dòng)器；

S2001、將振動(dòng)板與腔體結(jié)構(gòu)層進(jìn)行鍵合；

S2002、在振動(dòng)板的表面濺射一層鉑；

S2003、在鉑層上絲網(wǎng)印刷壓電陶瓷漿料，并通過溶膠-凝膠法形成壓電陶瓷薄膜；

S2004、在壓電陶瓷薄膜的表面通過絲網(wǎng)印刷金制造出上電極和下電極；

S2005、在上電極與下電極之間通入高壓電對(duì)壓電陶瓷薄膜進(jìn)行極化，極化電場(chǎng)強(qiáng)度為1.0-2.5KV/mm，極化溫度為100-150℃，極化時(shí)間為5-30min，完成壓電致動(dòng)器的制造。