[發明專利]一種復合腔體壓電噴墨打印頭及其制造方法

有效

• 申請號: 201610986548.7
• 申請日: 2016-11-09
• 公開（公告）號: CN106739505B
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 王莉;盧秉恒;徐杰;邵金友;王重陽;魏文騫;胡航峰;王康潤
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;北京恒創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

本發明提供了一種復合腔體壓電噴墨打印頭，并給出具體制造方法，其包括上、下壓電致動器、上、下振動板、腔體結構層；所述腔體結構層包括多個腔體單元，每個腔體單元均包括位于同一垂直截面的上腔體單元與下腔體單元；所述上振動板上設置有與上腔體單元及下腔體單元均連通的墨水入口；所述下振動板上設置有多個分別與所述上腔體單元、下腔體單元對應連通的噴孔；上壓電制動器固定在上振動板上，與上腔體單元對應；下壓電制動器固定在下振動板上，與下腔體單元對應。本發明簡化了制造工藝，提高了腔體數量，增加了分辨率；同時，壓電制動器中的壓電陶瓷薄膜與上電極都可采用絲網印刷工藝制得，避免壓電陶瓷薄膜與上電極的刻蝕，簡化了制造過程。

技術領域

本發明涉及一種噴墨打印頭，尤其涉及一種采用微納制造技術形成的同一垂直截面具有上下兩個腔體的復合腔體壓電噴墨打印頭以及制造該噴墨打印頭的方法。

背景技術

噴墨打印頭無論在辦公還是工業上的應用越來越廣泛，根據墨噴射方法，噴墨打印頭可以分成兩種類型：熱噴墨打印頭和壓電噴墨打印頭。熱噴墨打印頭利用熱在墨中生成氣泡，并利用氣泡的膨脹來噴射墨滴，而壓電噴墨打印頭利用壓電材料變形產生的壓力來噴射墨滴。

傳統的壓電噴墨打印頭在同一個垂直截面只具有一個腔體。在該情況下，為了增加分辨率，只能減小腔體的寬度以及腔體的間隔，由于打印頭在工作過程中各腔體之間的相互干擾等原因，使得現有打印頭的腔體和腔體間隔無法進一步縮小，因此分辨率很難繼續提高。

發明內容

基于此，本發明公開了一種復合腔體壓電噴墨打印頭及其制造方法。

其技術方案如下：

一種復合腔體壓電噴墨打印頭，其從上而下依次包括上壓電致動器、上振動板、腔體結構層、下振動板、下壓電制動器；其中，所述腔體結構層包括多個腔體單元，每個腔體單元均包括位于同一垂直截面上的上腔體單元與下腔體單元；所述上振動板上設置有與上腔體單元及下腔體單元均連通的墨水入口；所述下振動板上設置有多個分別與所述上腔體單元、下腔體單元對應連通的噴孔；所述上壓電制動器固定在上振動板上，與所述上腔體單元對應；所述下壓電制動器固定在下振動板上，與所述下腔體單元對應。

較佳的，所述腔體結構層由硅片構成，所述上腔體與下腔體通過干法刻蝕或濕法刻蝕形成于硅片上。

較佳的，所述上振動板與下振動板都為厚度20-50μm的硅片，且通過鍵合工藝與腔體結構層結合。

較佳的，所述墨水入口通過干法刻蝕或濕法刻蝕獲得；所述噴孔通過干法刻蝕獲得。

較佳的，所述上壓電致動器與所述下壓電致動器均由下電極、壓電陶瓷薄膜和上電極組成。

較佳的，所述下電極通過磁控濺射分別形成于所述上振動板和下振動板的表面。

較佳的，所述壓電陶瓷薄膜通過絲網印刷，并通過溶膠-凝膠法形成于下電極的表面。

較佳的，所述上電極通過絲網印刷金(Au)形成于壓電陶瓷薄膜的表面。

較佳的，所述壓電陶瓷薄膜通過在所述上電極與所述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。

相應的，本發明還提供了一種對上述復合腔體壓電噴墨打印頭進行制造的方法，主要包括步驟：

A、采用干法刻蝕或濕法刻蝕對硅片進行加工，形成所述腔體結構層；

B、對硅片進行加工形成上振動板及下振動板，通過干法刻蝕或濕法刻蝕所述上振動板獲得所述墨水入口，通過干法刻蝕所述下振動板獲得所述噴孔；