[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?zhí)枺?/td>: 201610871414.0
• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN106541706B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設計）人: 王莉;盧秉恒;趙新;王重陽;徐杰;高楊
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;北京恒創(chuàng)增材制造技術研究院有限公司
• 主分類號: B41J2/14
• 分類號: B41J2/14;B41J2/16
• 代理公司: 北京鼎承知識產權代理有限公司 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：腔體結構層，壓電致動器和振動板；

所述腔體結構層用于提供墨水流動的通道，所述腔體結構層包括：墨水入口、腔體和噴孔，所述腔體結構層由一層硅片制成，硅片的兩個表面都有腔體，噴孔的軸線與腔體的長度方向重合；

所述壓電致動器用于產生墨滴生成所需的振動，所述壓電致動器包括：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，使壓電陶瓷薄膜通電之后產生振動，通過振動板傳遞給腔體結構層，從而產生墨滴，所述下電極通過磁控濺射鉑形成于所述振動板的表面，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行極化，極化電場強度為1.0-2.5KV/mm，極化溫度為100-150℃，極化時間為5-30min；

所述振動板用于傳遞壓電致動器產生的振動到腔體結構層內，所述振動板為厚度是20μm至50μm的硅片，且通過硅硅鍵合工藝與腔體結構層相結合。

2.根據(jù)權利要求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構層的側面。

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

4.根據(jù)權利要求3所述的打印頭，其特征在于：當上電極通電，下電極接地時，上電極下方正對的壓電陶瓷薄膜產生振動，并將此振動通過振動板傳遞到腔體內，使腔體的截面積變小，壓力增大，從而使腔體內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入腔體內補充墨水，為下一次噴射墨滴做準備。

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、制造腔體結構層：

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行軟烘；

S1002、將硅片放進光刻機中進行光刻，光刻結束后將硅片放在顯影液中進行顯影，最后將硅片放在熱板上進行堅膜；

S1003、在干法刻蝕機內，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，并將所述模具設為定位基準；

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行軟烘；

S1009、將模具與硅片整體放到光刻機進行光刻，光刻結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行堅膜；

S1010、在干法刻蝕機內，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，完成腔體結構層的制造；

S200、制造壓電致動器；

S2001、將振動板與腔體結構層進行鍵合；

S2002、在振動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壓電陶瓷薄膜進行極化，極化電場強度為1.0-2.5KV/mm，極化溫度為100-150℃，極化時間為5-30min，完成壓電致動器的制造。