專利名稱：壓電式噴墨打印頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓電式噴墨打印頭及其制造方法，特別涉及一種能 用金屬加工設(shè)備和方法對其進(jìn)行加工的可加工陶瓷，取代公知的陶瓷材 料的一種噴墨打印頭的結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的噴墨打印技術(shù)的主要工作原理可分為熱泡式及壓電式。熱泡 式噴墨打印技術(shù)是利用加熱器將墨水瞬間汽化，產(chǎn)生高壓氣泡推動墨水
由噴嘴射出。由于熱泡式噴墨打印頭的制造成本較低，業(yè)己由HP及 CANON成功地商業(yè)化并形成相當(dāng)大的噴墨打印機市場。但由于其高溫汽 化的工作原理，使得適用墨水選擇性低，使其延伸的應(yīng)用領(lǐng)域有限。
壓電式噴墨打印技術(shù)是利用壓電陶瓷因施加電壓而產(chǎn)生形變，擠壓 液體產(chǎn)生高壓將液體噴出。相對于熱泡式噴墨打印頭，壓電式噴墨打印 頭具有下列優(yōu)點壓電式噴墨打印頭的墨水不會因為高溫汽化發(fā)生化學(xué) 變化，影響顏色品質(zhì)的狀況；由于不需使用反復(fù)的高熱效應(yīng)，故具有極 佳的耐久性；壓電式噴墨打印頭所使用的壓電陶瓷的反應(yīng)速度很快，可 提高打印速度，而熱泡式噴墨打印頭則會受到熱傳導(dǎo)速度的限制；壓電 式噴墨打印頭是通過控制電壓的大小來控制壓電陶瓷的變形量，進(jìn)而控 制墨滴的大小，可提高打印的品質(zhì)。
圖1是公知的一種壓電式噴墨打印頭的剖面示意圖。傳統(tǒng)壓電式噴 墨打印頭1的制造方法是利用陶瓷厚膜制造方法形成的具有上電極層2、 壓電層4、下電極層6、振動層8、墨腔層10及墨腔底膜12等陶瓷厚膜 生胚，并依照順序?qū)⒉煌瑢拥奶沾珊衲ど邏汉险持谝黄?，再進(jìn)行陶 瓷結(jié)構(gòu)的高溫?zé)Y(jié)。例如EPSON公司所生產(chǎn)的壓電式噴墨打印頭。
請同樣參考圖1，壓電式噴墨打印頭的工作原理是通過上電極層2及 下電極層7施加電壓至壓電層4，由于壓電層4的材質(zhì)是一壓電陶瓷，故
壓電層4會受到電壓的影響而產(chǎn)生瞬間形變，并通過此瞬間形變來推移
振動層8，以擠壓墨水腔14中的墨水，并從出墨口 16將墨水高壓噴射處
以形成墨滴，而到達(dá)紙張表面形成圖文。
在公知的傳統(tǒng)壓電式噴墨打印頭的制造方法中，除上電極層、下電
極層采用金屬外，其它器件均以陶瓷厚膜工藝制作完成后，再進(jìn)行對位
壓合粘結(jié)以及陶瓷結(jié)構(gòu)的高溫?zé)Y(jié)。然而，傳統(tǒng)壓電式噴墨打印頭的制 造方法具有下列缺點
(1) 由于壓電式噴墨打印頭的結(jié)構(gòu)尺寸相當(dāng)小，且其結(jié)構(gòu)及有較高 的精密度，因而使各層陶瓷厚膜之間進(jìn)行對位壓合粘結(jié)的不合格率相對 提高；
(2) 由于壓電式噴墨打印頭的結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，在高溫?zé)Y(jié)時往往因 為陶瓷材料的收縮量不均勻，造成內(nèi)部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力破壞，因而使成品的 不合格率相對提高；
(3) 由于壓電式噴墨打印頭的結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，在高溫?zé)Y(jié)時會因為 陶瓷材料的收縮量不均勻，將致使結(jié)構(gòu)設(shè)計越致密的壓電式噴墨打印頭， 其成品的合格率越低，因而無法增加噴墨打印頭之間的密度，而限制噴 墨打印的分辨率。
另一種公知的壓電式噴墨打印頭的制造方法中，利用金屬取代公知 的陶瓷材料，而以電鍍的方式形成一金屬層，用以作為噴墨打印頭的振 動層。此外以壓模及曝光顯影的方式，形成一具有至少一槽孔的厚膜層， 其中此槽孔將于金屬層構(gòu)成一凹槽，使得具有槽孔的厚膜層可作為噴墨 打印頭的墨腔層，由于電鍍及曝光顯影所形成的精密度均相當(dāng)高，故可 借此提高噴墨打印頭的墨水腔結(jié)構(gòu)的精密度，并提高成品的合格率，但 工藝復(fù)雜、成本相對較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決已知的噴墨打印頭的結(jié)構(gòu)和加工方法中存在的結(jié) 構(gòu)復(fù)雜、加工困難、加工成本高、合格率低等不足，提供一種新的噴墨 打印頭的結(jié)構(gòu)和制造方法，將可加工陶瓷材料引入噴墨打印頭中，使其 成為噴墨打印頭基板的材料。噴墨打印頭中進(jìn)墨通道、儲墨腔、內(nèi)部墨
水通道及與內(nèi)部墨水通道相對應(yīng)的出墨口皆通過機械加工的設(shè)備和方法 進(jìn)行加工。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是
一種壓電式噴墨打印頭，包括進(jìn)墨通道、儲墨腔、內(nèi)部墨水通道、 出墨口、噴嘴板和帶上下電極的壓電陶瓷板，壓電陶瓷板上設(shè)有壓電陶 瓷片，其特征在于
設(shè)置一材料為可加工陶瓷的基板，所述進(jìn)墨通道、儲墨腔、內(nèi)部墨 水通道、出墨口全部設(shè)置在基板上，且全部通過機械加工的方法在可加 工陶瓷基板上加工而成；
儲墨腔，與進(jìn)墨通道連通；
多個出墨口，配置于可加工陶瓷基板的一面；
內(nèi)部墨水通道，數(shù)量與多個出墨口相等，內(nèi)部墨水通道一端與儲墨 腔相通，另一端與對應(yīng)的出墨口相通。
本技術(shù)方案中，所述的儲墨腔是一個橫跨基板長度方向的長槽，所 述長槽不貫穿基板的兩側(cè)面和底面，是一個僅為單面開口的長槽。而所 述的內(nèi)部墨水通道至少一段設(shè)置于可加工陶瓷基板表面上，該表面與儲 墨腔的長槽開口面為同一面。
本技術(shù)方案中，設(shè)置一震動膜，震動膜通過膠合方式貼合于可加工 陶瓷基板儲墨腔和內(nèi)部墨水通道開口面上，使儲墨腔和內(nèi)部墨水通道在 震動膜貼合后，成為閉合的結(jié)構(gòu)，再將帶上下電極的壓電陶瓷板通過膠 合方式貼合于震動膜上，帶上下電極的壓電陶瓷板上的壓電陶瓷片，與 可加工陶瓷基板上的內(nèi)部墨水通道在位置上一一對應(yīng)。
作為另一種技術(shù)方案，省去震動膜，將帶上下電極的壓電陶瓷板通 過膠合方式直接貼合于可加工陶瓷基板上，帶上下電極的壓電陶瓷板上 的壓電陶瓷片，與可加工陶瓷基板上的內(nèi)部墨水通道在位置上一一對應(yīng)， 儲墨腔和內(nèi)部墨水通道在帶上下電極的壓電陶瓷板貼合后，成為閉合的 結(jié)構(gòu)。
在上述的壓電式噴墨打印頭及其制造方法中，設(shè)置有噴嘴板，噴嘴 板貼合在出墨口處，噴嘴板上的噴嘴與出墨口一一對齊。
本發(fā)明的壓電式噴墨打印頭的工作原理是當(dāng)噴頭驅(qū)動電壓施加于帶 上下電極的壓電陶瓷板的壓電陶瓷片上時，壓電陶瓷片會受到電壓的影 響而產(chǎn)生瞬間形變，并通過此瞬間形變來擠壓與壓電陶瓷片一一對應(yīng)的 內(nèi)部墨水腔中的墨水，使墨水產(chǎn)生高壓，從而從出墨口處噴出。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及效果
1、結(jié)構(gòu)設(shè)計簡潔、明了、小巧，加工方便，工藝簡單、；2、精度高、 加工成本低，、產(chǎn)品合格率高；3、采用可加工陶瓷材料，耐腐蝕和絕緣 性好，墨水選擇范圍大；4、可加工陶瓷基板不進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)而采用機械 加工而成，內(nèi)部應(yīng)力小，無收縮變型，使用壽命長。


圖1為公知的一種壓電式噴墨頭的剖面示意圖。 圖2為本發(fā)明的一種壓電式噴墨頭的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本發(fā)明的另一種壓電式噴墨頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標(biāo)記為
1、噴墨打印頭 2.上電極層
4.壓電層 6.下電極層 8.震動層 IO.墨腔層 12.墨腔底層 14.墨水層 16.出墨口
20.壓電式噴墨打印頭 21.可加工陶瓷基板 22.框架 25.進(jìn)墨口 26帶上下電極的壓電陶瓷板30震動膜 31內(nèi)部墨水通道
32儲墨腔 33出墨口 34噴嘴 35噴嘴板
具體實施例方式
參照圖2，在可加工陶瓷基板21上利用機械加工方法，加工出儲墨 腔32，其為一橫跨基板長度方向的長槽，但不貫穿基板的兩側(cè)面和底面， 基板上利用機械加工方法加工出內(nèi)部墨水通道31，及出墨口33，內(nèi)部墨
水通道31與儲墨腔32相通，震動膜30利用粘合方法貼合于可加工陶瓷 基板21上，使內(nèi)部墨水通道31與儲墨腔32構(gòu)成閉合的結(jié)構(gòu)。帶上下電 極的壓電陶瓷板26利用粘合的方法貼合在震動膜30上。帶上下電極的 壓電陶瓷板26上的壓電陶瓷片的位置對應(yīng)于內(nèi)部墨水通道31。噴墨頭工 作時，儲墨腔32和內(nèi)部墨水通道31中已被注入墨水，當(dāng)帶上下電極的 壓電陶瓷板26上的壓電陶瓷片被控制電壓驅(qū)動時發(fā)生變形，從而帶動震 動膜，使位于內(nèi)部墨水通道31中的墨水受到擠壓，從出墨口 33噴出。 噴嘴板35貼在出墨口處，噴嘴34的作用是使噴出的墨水墨滴變小，提
咼精度。
根據(jù)精度和噴印速度的要求，出墨口 33可在可加工陶瓷基板21上 分布多個，內(nèi)部墨水通道31的數(shù)量與出墨口 33的數(shù)量相等，所有內(nèi)部 墨水通道31分別與對應(yīng)的出墨口 33相連，所有內(nèi)部墨水通道31皆與儲 墨腔32相通，帶上下電極的壓電陶瓷板26上的壓電陶瓷片分布與內(nèi)部 墨水通道31 —一對應(yīng)，噴嘴板35上的噴嘴34與出墨口 33貼合對齊。 這種結(jié)構(gòu)構(gòu)成一種完整的壓電式噴墨打印頭的結(jié)構(gòu)。
參照圖3，不同于圖2的結(jié)構(gòu)方式，省略了震動膜30，直接將帶上 下電極的壓電陶瓷板26通過粘合方法貼合于可加工陶瓷基板21上，其 他結(jié)構(gòu)和制造方法與上述實施例雷同，不再贅述。
雖然本發(fā)明已以實施例公開如上，但其并非用以限定發(fā)明的范圍， 任何熟悉該項技術(shù)的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)所作的更動 與潤飾，均屬于本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1、一種壓電式噴墨打印頭，包括進(jìn)墨通道、儲墨腔、內(nèi)部墨水通道、出墨口、噴嘴板和帶上下電極的壓電陶瓷板，壓電陶瓷板上設(shè)有壓電陶瓷片，其特征在于設(shè)置一材料為可加工陶瓷的基板，所述進(jìn)墨通道、儲墨腔、內(nèi)部墨水通道、出墨口全部設(shè)置在基板上； 儲墨腔，與進(jìn)墨通道連通； 多個出墨口，配置于可加工陶瓷基板的一面； 內(nèi)部墨水通道，數(shù)量與多個出墨口相等，內(nèi)部墨水通道一端與儲墨腔相通，另一端與對應(yīng)的出墨口相通。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電式噴墨打印頭，其特征在于所述的儲 墨腔是一個橫跨基板長度方向的長槽，所述長槽不貫穿基板的兩側(cè)面和底 面，是一個僅為單面開口的長槽。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓電式噴墨打印頭，其特征在于所述 內(nèi)部墨水通道至少一段設(shè)置于可加工陶瓷基板表面上，該表面與儲墨腔的 長槽開口面為同一面。
4、 一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電式噴墨打印頭的制造方法，其特征 在于可加工陶瓷基板上，所述進(jìn)墨通道、儲墨腔、內(nèi)部墨水通道、出墨 口全部通過機械加工的方法在可加工陶瓷基板上加工而成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓電式噴墨打印頭的制造方法，其特征在于 設(shè)置一震動膜，震動膜通過膠合方式貼合于可加工陶瓷基板儲墨腔和內(nèi)部 墨水通道開口面上，使儲墨腔和內(nèi)部墨水通道在震動膜貼合后，成為閉合 的結(jié)構(gòu)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓電式噴墨打印頭的制造方法，其特征在于 將帶上下電極的壓電陶瓷板通過膠合方式貼合于震動膜上，帶上下電極的 壓電陶瓷板上的壓電陶瓷片，與可加工陶瓷基板上的內(nèi)部墨水通道在位置 上——對應(yīng)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓電式噴墨打印頭的制造方法，其特征在于: 帶上下電極的壓電陶瓷板通過膠合方式直接貼合于可加工陶瓷基板上，帶 上下電極的壓電陶瓷板上的壓電陶瓷片，與可加工陶瓷基板上的內(nèi)部墨水 通道在位置上一一對應(yīng)，儲墨腔和內(nèi)部墨水通道在帶上下電極的壓電陶瓷 板貼合后，成為閉合的結(jié)構(gòu)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓電式噴墨打印頭的制造方法，其特征在于 設(shè)置有噴嘴板，噴嘴板貼合在出墨口處，噴嘴板上的噴嘴與出墨口一一對 齊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種壓電式噴墨打印頭及其制造方法。它包括進(jìn)墨通道、儲墨腔、內(nèi)部墨水通道、出墨口、噴嘴板和帶上下電極的壓電陶瓷板，壓電陶瓷板上設(shè)有壓電陶瓷片，特征是設(shè)置一材料為可加工陶瓷的基板，所述進(jìn)墨通道、儲墨腔、內(nèi)部墨水通道、出墨口全部設(shè)置在基板上；儲墨腔，與進(jìn)墨通道連通；多個出墨口，配置于可加工陶瓷基板的一面；內(nèi)部墨水通道，數(shù)量與多個出墨口相等，內(nèi)部墨水通道一端與儲墨腔相通，另一端與對應(yīng)的出墨口相通；在可加工陶瓷基板上，所述進(jìn)墨通道、儲墨腔、內(nèi)部墨水通道、出墨口全部通過機械加工的方法在可加工陶瓷基板上加工而成。本發(fā)明加工方便，精度高、合格率高；采用陶瓷材料，使用壽命長。
文檔編號B41J2/16GK101362398SQ200810161610
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月16日
發(fā)明者倪濟(jì)裕 申請人:杭州宏華數(shù)碼科技股份有限公司