CN102398420B - 压电喷墨头结构及其压电致动模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压电喷墨头结构及其压电致动模块，包括：上、下盖板、压电致动模块、喷嘴片及密封层；压电致动模块包括：上压电芯片及下压电芯片，分别具有第一电极、第二电极；导电层将第一电极与第二电极相互接合；以及多个流道，具有上下交错设置的多个等间距开口设置于上压电芯片及多个等间距开口设置于下压电芯片的流道；喷嘴片具有多个喷墨孔，设置于流道的一端；密封层密封于流道的另一端；其中，上盖板及下盖板对应设置于压电致动模块的上、下侧，当压电致动模块致动时，促使墨液自上盖板及下盖板流入压电致动模块的多个流道，并自喷墨孔喷出。

Description

压电喷墨头结构及其压电致动模块

技术领域

本发明是关于一种喷墨头结构，尤指一种压电喷墨头结构及其压电致动模块。

背景技术

随着喷墨技术的进步，喷墨技术不再只是应用在传统打印市场上，近年更应用于平面显示器以及半导体产业的制程技术中，然而，为了降低成本以及节省制程时间，纷纷寻求新的喷墨技术，这的中最被广为应用的，就是压电式喷墨技术。

一般的压电喷墨头结构主要由喷嘴片、盖板以及压电致动模块所组成。请参阅图1A，其是为已知压电喷墨头的压电致动模块的结构示意图。如图所示，已知的压电致动模块1主要由上压电芯片10、下压电芯片11以及电极12所形成，其中上压电芯片10及下压电芯片11分别具有一电极12，且在上压电芯片10及下压电芯片11的两电极12的间更具有一导电层13，该导电层13是可由一导电胶所形成，但不以此为限，用以接合两电极12。以及，已知的压电致动模块1更具有多个流道14，该多个流道14是自上压电芯片10向下延伸至下压电芯片11，且该多个流道的开口140均设置于上压电芯片10上。

请参阅图1B，其是为已知压电致动模块的作动示意图。如图所示，当压电致动模块1进行作动时，即通过电极12以产生一电场，进而使上压电芯片10及下压电芯片11依据不同的正负电压而产生形变，如图所示，当流道142因两侧上压电芯片10及下压电芯片11的正负电压不同而产生扩张情形时，则设置于流道142两侧的流道141及流道143因而会受到挤压，进而则可使流道141及流道143中的墨液(未图示)自一喷墨孔(未图示)流出，反之，因流道142是处于扩张的状态，因而可使墨液(未图示)流入流道142中，藉此正负电压的交替转换，以控制墨液自不同的流道14及喷墨孔(未图示)流出。

然而，在已知的压电致动模块1中，如图1A及图1B所示，由于多个流道14均自上压电芯片10向下延伸至下压电芯片11所形成，且流道14的开口140均设置于上压电芯片10上，因此，设置每一流道14之间的下压电芯片11的基部110结构较为脆弱，尤其当压电致动模块1进行作动时，流道14会产生扩张或被挤压的情形，往往更会影响到流道14旁边的基部110，使基部110在多次的形变挤压之后易产生破裂的情形，进而影响到压电致动模块1的效能，并导致压电喷墨头可能出现损坏的情形。

有鉴于此，如何发展一种结构强度较高、不易产生损坏的压电喷墨头结构及其压电致动模块，以解决已知技术的缺失，实为相关技术领域者目前所迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压电喷墨头结构及其压电致动模块，其是藉由压电致动模块内具有上下开口交错设置的等间距流道，以解决已知压电致动模块的结构脆弱，易导致压电喷墨头可能出现损坏情形的缺失。

为达上述目的，本发明的一较广义实施态样为提供一种压电喷墨头结构，其是包括：上盖板；下盖板；压电致动模块，包括：上压电芯片，具有第一电极；下压电芯片，具有第二电极；导电层，其是将上压电芯片的第一电极与该下压电芯片的第二电极相互接合；以及多个流道，其是为多个等间距开口设置于上压电芯片及多个等间距开口设置于下压电芯片的流道，且开口设置于上压电芯片的流道是与开口设置于下压电芯片的流道上下交错设置；喷嘴片，具有多个喷墨孔，且设置于多个流道的一端；以及密封层，设置于多个流道的一端；其中，上盖板及下盖板是分别对应于压电致动模块的上、下侧而设置，当压电致动模块致动时，是促使墨液自上盖板及下盖板流入压电致动模块的多个流道，并自喷墨孔喷出。

为达上述目的，本发明的另一较广义实施态样为提供一种压电致动模块，适用于喷墨头结构，其是包括：上压电芯片，具有第一电极；下压电芯片，具有第二电极；导电层，其是将上压电芯片的第一电极与下压电芯片的第二电极相互接合；以及多个流道，其是为多个等间距开口设置于上压电芯片及多个等间距开口设置于下压电芯片的流道，且该开口设置于上压电芯片的该流道是与开口设置于下压电芯片的流道上下交错设置。

附图说明

图1A：其是为已知压电喷墨头的压电致动模块的结构示意图。

图1B：其是为已知压电致动模块的作动示意图。

图2：其是为本发明较佳实施例的压电喷墨头结构的分解结构示意图。

图3：其是为图2于切割后的平面示意图。

图4：其是为图2所示的压电喷墨头结构的组合结构示意图。

图5A：其是为本发明较佳实施例的压电致动模块的剖面结构示意图。

图5B：其是为本发明较佳实施例的压电致动模块的作动示意图。

已知压电致动模块：1

上压电芯片：10、233

下压电芯片：11、234

基部：110、233b、233c、234b、234c

电极：12

导电层：13、232

流道：14、141、142、143、230、230a、230b、230c、230d

开口：140、230e、230f、230g、230h

压电喷墨头结构：2

上盖板：21

第一表面：210、220

第二表面：211、221

入墨孔：212、222

墨液导流歧道：213、223

下盖板：22

压电致动模块：23

第一电极：231a

第二电极：231b

第三表面：233a

第四表面：234a

喷嘴片：24

喷墨孔：240

密封层：25

入墨流道：26、27

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图式在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

请参阅图2，其是为本发明较佳实施例的压电喷墨头结构的分解结构示意图。如图所示，本发明的压电喷墨头结构2主要由上盖板21、下盖板22、压电致动模块23、喷嘴片24以及密封层25所组成。其中，上盖板21及下盖板22是分别对应于压电致动模块23的上、下侧而设置，且上盖板21及下盖板22分别具有第一表面210、220及第二表面211、221，且在第一表面210、220上分别具有入墨孔212、222，在第二表面211、221上则分别具有墨液导流歧道213、223。入墨孔212及222的一端是分别与入墨流道26、27连接，另一端则与墨液导流歧道213、223连接，当墨液(未图示)自入墨流道26、27流至上下盖板21、22时，是通过第一表面210、220上的入墨孔212、222而流至墨液导流歧道213、223，再由墨液导流歧道213、223均匀地将墨液导流至压电致动模块23上的多个流道230中。

请再参阅图2，如图所示，喷嘴片24上具有多个喷墨孔240，压电致动模块23上具有多个流道230，该多个流道230的一端是与喷嘴片24上的喷墨孔240相连通，另一端则通过密封层25将之密封。于一些实施例中，密封层25是可为一密封胶，例如：硅胶，但不以此为限，其主要是用以封闭压电致动模块23的流道230的末端。如此一来，当墨液(未图示)自墨液导流歧道213、223导入压电致动模块23上的流道230中时，是可顺沿流道230而流至喷墨孔240，并通过压电致动模块23的致动，以控制墨液由特定的喷墨孔240喷出。

请参阅图3，其是为图2所示的压电喷墨头结构的组合结构示意图。如图所示，本发明压电喷墨头结构2的组合结构是为将上盖板21、下盖板22分别对应于压电致动模块23的上下侧而设置，并将喷嘴片24对应于压电致动模块23的流道230的一侧而设置，最后再将密封层25对应于压电致动模块23的流道230的末端而设置，以防止漏墨，如此以形成本发明压电喷墨头结构2的组合结构。于一些实施例中，是通过一黏着介质，例如：结构胶，但不以此为限，将喷嘴片24对应黏接于压电致动模块23之上。当压电喷墨头结构2要喷出墨液时，是由入墨流道26、27将墨液导入上、下盖板21、22内，再由上、下盖板21、22中的墨液导流歧道213、223将墨液导流至压电致动模块23上的流道230内，最后再通过压电致动模块23的致动，进而控制墨液由喷墨孔240喷出。

请参阅图4，其是为图1所示的压电喷墨头结构的上盖板、下盖板以及压电致动模块的结构示意图。如图所示，其是为上盖板21及下盖板22分别对应于压电致动模块23的上、下侧而设置的结构示意图。于本实施例中，压电致动模块23是由上压电芯片233、下压电芯片234、导电层232及多个流道230所组成，其中上压电芯片233及下压电芯片234分别具有第一电极231a及第二电极231b，且其是分别设置于上压电芯片233及下压电芯片234的第三表面233a及第四表面234a上，以及，该第三表面233a是相对于该第四表面234a。该第一电极231a及第二电极231b是用以作为压电致动模块23的上、下接地电极，且其是可产生一电场，以使上压电芯片233及下压电芯片234依据电场的不同电压值而产生变形。于本实施例中，在上压电芯片233及下压电芯片234的第一电极231a及第二电极231b之间，更具有导电层232，用以接合第一电极231a及第二电极231b。于一些实施例中，导电层232是可为一导电胶，但不以此为限。此外，当上压电芯片233及下压电芯片234分别要与上盖板21及下盖板22接合时，亦可通过一导电胶(未图示)将的接合，但不以此为限，如此一来，则可藉由该导电胶(未图示)将上压电芯片233及下压电芯片234的第一电极231a及第二电极231b分别引出至上盖板21及下盖板22。

于一些实施例中，上压电芯片233及下压电芯片234是可由一压电材料所形成，例如：高d31的锆钛酸铅压电材料(PZT-5H)，但不以此为限。且上压电芯片233及下压电芯片234的厚度是以500μm为较佳，至于其尺寸则以7mm×20mm×0.5mm为较佳，但其厚度及尺寸均不以此为限，其是可依实际施作情形而任施变化。以及，第一电极231a及第二电极是可由金铬(Au/Cr)材料所制成，但不以此为限。

请再参阅图4，如图所示，当上压电芯片233与下压电芯片234接合的后，通过一上、下交互的二次切割制程，则可于压电致动模块23上形成多个流道230，由于该切割制程是先由上压电芯片233进行一等间距切割，以形成自上压电芯片233向下延伸至下压电芯片234的流道230b、230d，接着，再翻转由下压电芯片234进行第二次等间距切割，进而形成自下压电芯片234延伸至上压电芯片233的流道230a、230c。如此一来，通过此二次等间距错位的切割，则可使压电致动模块23具有多个等间距，且上下交错设置的流道230，且由于这些流道230的开口230e、230g、230f、230h是分别交错设置于上压电芯片233及下压电芯片234上，而非设置于同一压电芯片上，因而对于每一流道230来说，其流道230双侧皆具有可用以支撑的柱体结构，故具有较强的结构强度，且因该较高的结构强度，使得设计上可缩短每一流道230之间的距离，由此可见，此上下交错切割而形成的流道230不仅结构强度高，可避免于加工时产生破裂的情形，更可节省制作压电致动模块23的材料成本。

于本实施例中，如图4所示，当上盖板21设置于压电致动模块23上时，墨液是可自上盖板21的第一表面210的入墨孔212流自第二表面211的墨液导流歧道213。由于墨液导流歧道213是跨越于多个流道230b、230d之上，因此墨液可均匀地自墨液导流歧道213而流至开口230f、230h设置于上压电芯片233上的多个流道230b、230d之中。相同地，墨液亦可自下盖板22的墨液导流歧道223(如图2所示)均匀地流至开口230e、230g设置于下压电芯片234上的多个流道230a、230c之中。藉此，以使墨液藉由上、下盖板21、22的入墨孔212、222及墨液导流歧道213、223而流至压电致动模块23中交错设置的流道230之中。

请同时参阅图5A、B，其分别是为本发明较佳实施例的压电致动模块的剖面结构示意图以及其作动示意图。如图5A所示，其中压电致动模块23的流道230b、230d的开口230f、230h是为设置于上压电芯片233之上，且流道230b、230d是与开口230e、230g设置于下压电芯片234的流道230a、230c交错设置，因此，如图所示，每一流道230a、230b、230c、230d无论在其位于上压电芯片233的基部233b、233c，或是位于下压电芯片234的基部234b、234c处，均可获得良好的支撑。如此一来，当上、下压电芯片233及234上的第一电极231a及第二电极231b产生一电场时，是可使流道230两侧的侧墙上产生不同正、负电压值，藉由此不同的正、负电压值，则可进而使通道230产生不同的形变。举例来说，如图5B所示，流道230c的左右两侧是分别具有一正、负电压值，因而促使流道230c产生形变而扩张，并挤压到其两侧的流道230b及230d，由于流道230b及流道230d的另一侧是为接地端，该接地端侧并未产生形变，而邻近于扩张流道230c的一侧则受到挤压，故流道230b及230d会因该挤压的形变而促使其中的墨液自流道230b、230d末端的喷墨孔240而喷出。同样地，流道230a亦受到另一侧的流道(未图示)挤压而产生形变，故其亦自流道230a末端的喷墨孔240而喷出墨水。至于产生扩张形变的流道230c，则因扩张形变的吸引力，会促使墨液自墨液导流歧道223(如图4所示)流入流道230c中。由此可见，通过压电致动模块23的电场变化，即可使多个流道230产生形变或是不变，进而控制墨液喷出或是填入通道230之中，以完成压电致动的喷墨作业。

综上所述，本发明的压电喷墨头结构及其压电致动模块主要是通过压电致动模块内具有上下开口交错设置的等间距流道，故可增强压电致动模块的结构强度，且由于其结构支撑力较高，使得流道设计上更可缩减流道之间的距离，进而可减少压电致动模块的体积及所需的材料，以具有可节省成本、且结构较为稳固、不易破裂等优点。由于上述优点是为已知技术所不及者，故本发明的压电喷墨头结构及其压电致动模块极具产业价值。

本发明得由熟习此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。

Claims (10)

1.一种压电喷墨头结构，其包括：

一上盖板；

一下盖板；

一压电致动模块，包括：

一上压电芯片，具有一第一电极；

一下压电芯片，具有一第二电极；

一导电层，其将该上压电芯片的该第一电极与该下压电芯片的该第二电极相互接合；以及

多个流道，其为多个等间距开口设置于该上压电芯片并向下延伸至该下压电芯片的流道，以及多个等间距开口设置于该下压电芯片并向上延伸至该上压电芯片的流道，且该开口设置于该上压电芯片的该流道是与该开口设置于下压电芯片的该流道上下交错设置；

一喷嘴片，具有多个喷墨孔，且设置于该多个流道的一端；以及

一密封层，设置于该多个流道的另一端；

其中，该上盖板及该下盖板是分别对应于该压电致动模块的上、下侧而设置，当该压电致动模块致动时，促使墨液分别自该上盖板及该下盖板流入该压电致动模块的该多个流道，并自该喷墨孔喷出。

2.如权利要求1所述的压电喷墨头结构，其中该上盖板及该下盖板均具有一第一表面及一第二表面，该第一表面具有一入墨孔，且该第二表面具有一墨液导流歧道。

3.如权利要求2所述的压电喷墨头结构，其中该墨液导流歧道是跨越于该多个流道之上，以将墨液均匀地导入该多个流道之中。

4.如权利要求2所述的压电喷墨头结构，其中该压电喷墨头结构更具有多个入墨流道，其是分别与该上盖板及该下盖板的该入墨孔相连通，用以导入墨液。

5.如权利要求1所述的压电喷墨头结构，其中该导电层是为一导电胶。

6.如权利要求1所述的压电喷墨头结构，其中该上盖板及该下盖板均是通过一导电胶与该压电致动模块相连接。

7.如权利要求1所述的压电喷墨头结构，其中该上压电芯片及该下压电芯片是由一锆钛酸铅压电材料所制成。

8.如权利要求1所述的压电喷墨头结构，其中该第一电极及该第二电极是由一金铬材料所制成。

9.如权利要求1所述的压电喷墨头结构，其中该开口设置于该上压电芯片的该流道及该开口设置于下压电芯片的该流道是由该上压电芯片及该下压电芯片分别经由上、下二次切割所制成。

10.一种压电致动模块，适用于一喷墨头结构，其包括：

一上压电芯片，具有一第一电极；

一下压电芯片，具有一第二电极；

一导电层，其将该上压电芯片的该第一电极与该下压电芯片的该第二电极相互接合；以及

多个流道，其为多个等间距开口设置于该上压电芯片且向下延伸至该下压电芯片的流道，以及多个等间距开口设置于该下压电芯片并向上延伸至该上压电芯片的流道，且该开口设置于该上压电芯片的该流道是与该开口设置于下压电芯片的该流道上下交错设置。

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