CN103660573A - 一种液体喷墨头 - Google Patents

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Abstract

本发明专利涉及一种液体喷墨头，包括：振动板；喷嘴板，喷嘴板具有喷孔，喷孔位于振动板下方；喷嘴由两对相对的侧壁连接构成，其中一对相对的侧壁为两个圆柱体侧壁，一个圆柱体侧壁斜面的竖直平分线与另一个圆柱体侧壁斜面的竖直平分线具有一定角度γ，γ满足tanγ＝Ln/Yn，其中，Ln表示振动板振动幅值，Yn表示过外喷嘴中心线且垂直于振动板水平面的面截振动板后的实际振动板长度。使得墨水在从喷孔中排出后，相对于打印介质平面具有良好的垂直度，解决了液体喷墨头在打印过程中液滴喷射容易出现倾斜的技术问题。

Description

一种液体喷墨头
技术领域
本发明设计一种将墨水喷射到记录介质上的液体喷墨头。
背景技术
现有利用压电元件作为致动器把液体喷出的喷墨头，主要有以下两种类型。一种是压电元件和振动板部分构成与排出液滴相应喷嘴孔连通的压力产生腔室，通过压电元件和振动板的变形，使得压力产生腔室体积发生变化，从而把液滴从喷嘴孔喷出。
另一种液体喷头是通过将振动板设置在压力腔室内部，形成悬臂梁或桥式梁结构，通过向悬臂梁或桥式梁上的压电元件施加电压而使悬臂或桥式梁振动板发生振动，墨水因为振动板的振动而从喷墨口喷出。这种利用悬臂梁式振动板的打印头例如Epson早期公开申请平3-295655中所述。然而根据美国专利7645027背景技术中描述的问题，如图1可知这种结构的打印头在驱动振动板10向喷嘴3振动而排墨的过程中，因为结构上存在的不足，导致液滴8在从喷孔3出射时产生一定的偏移，并且墨滴偏移路线与喷嘴板2的垂直方向的夹角为θ，尤其在振动板距离喷嘴板距离相对较近时，这种偏移表现的更为明显，进而导致整体打印效果的降低，同时该专利揭示了一种方法，这种方法是通过改变悬臂梁式振动板尖端材料构成来解决这一技术问题，但由于打印头整体尺寸较小，改变该悬臂梁式振动板的材料构成会给制造工艺上带来极大的困难，同时由于工艺上的较难实施，直接导致了打印头制造成本的提高。
发明内容
本发明提供一种液体喷墨头，以解决现有液体喷墨头在打印过程中液滴喷射容易出现倾斜的技术问题。
为了解决以上技术问题，本发明采用的实施方案是：
一种液体喷墨头，包括：
振动板；
喷嘴板，所述喷嘴板具有喷孔，所述喷孔位于所述振动板下方；
所述喷嘴由两对相对的侧壁连接构成，其中一对相对的侧壁为两个圆柱体侧壁，其特征是：所述一个圆柱体侧壁斜面的竖直平分线与另一个圆柱体侧壁斜面的竖直平分线具有一定角度γ，所述γ满足tanV＝Ln/Yn，其中，Ln表示振动板振动幅值，Yn表示过外喷嘴中心线且垂直于振动板水平面的面截振动板后的实际振动板长度。
所述振动板为一端固定，一端悬空的悬臂梁式结构，所述悬臂长为200到600微米之间，所述振动板的振幅在0.314到7.2微米之间时，所述角度优选于0.03度到2.06度之间。
所述振动板为两端均固定的桥式梁结构。
还包括
硅基板，所述振动板设置在硅基板的上表面；
由所述振动板下表面和硅基板形成的供墨腔室；
设置在所述振动板上表面的压电元件；
设置在所述压电元件上的液体腔室和使所述液体腔室和供墨腔室连通的通孔。
所述两对相对的侧壁中另一对相对的侧壁为相平行的三角形侧壁。
所述两对相对的侧壁中另一对相对的侧壁为相平行的梯形侧壁。
在采用了上述技术方案后，由于一个圆柱体斜面的竖直平分线与另一个圆柱体斜面的竖直平分线具有一定角度γ满足tanγ＝Ln/Yn，其中，Ln表示振动板振动幅值，Yn表示过外喷嘴中心线且垂直于振动板水平面的面截振动板后的实际振动板长度。使得墨水在从喷孔中排出后，相对于打印介质平面具有良好的垂直度，从而保证了打印液滴滴落在打印介质上的准确性，进而提高打印质量解决了液体喷墨头在打印过程中液滴喷射容易出现倾斜的技术问题。
附图说明
图1是现有以悬臂梁为振动板的液体喷墨头；
图2是以悬臂梁为振动板的液体喷墨头剖视图；
图3是以桥式梁为振动板的液体喷墨头剖视图；
图4喷嘴板和其上的喷孔的局部剖面结构示意图；
图5是本发明喷孔的立体结构示意图；
图6以悬臂梁为振动板的液体喷墨头喷出墨滴的剖视图。
图中各标记的含义为：
1硅基底、2振动板、3连通孔、4压电元件、5喷嘴孔、51，52一对圆柱体侧壁，53，54另一对三角形侧壁，6液体腔室、7喷嘴板、8供墨腔室、9液滴
具体实施例
图2是本发明专利以悬臂梁作为振动板的液体喷墨头的剖视图，图3是本实施例的桥式梁液体喷头的剖视图，如图2，3所示的液体喷头，包括：硅基板1，设置在硅基板1上表面的振动板2，由振动板2下表面和硅基板形成的供墨腔室8，设置在振动板2表面的压电元件4，设置在振动板2和压电元件4上的液体腔室6，使液体腔室6和供墨腔室8连通的通孔3，喷嘴板7，以及喷嘴板7上的喷嘴孔5，如图2所示，振动板2和压电元件4组成了一端固定，一端悬空的悬臂梁结构，或如图3所示，振动板2和压电元件4组成的两端固定的桥式梁结构，上电极43、下电极41、可与电源的两极连接，当施加一个驱动电压给电极时，压电元件4发生变形，产生瞬间的应力作用于振动板2，使振动板2产生一定量的位移，液体从供墨腔室8流入液体腔室6。接着移除驱动电压，使压电元件4恢复原形，一定体积的液滴从喷嘴喷出，完成一次喷射。
如图4、5所示，所述喷嘴板7上的喷孔5由两对相对的侧壁即四个侧壁连接构成，其中一对相对的侧壁为两个圆柱体侧壁51，52，表示另一对相对的侧壁53，54为相平行的三角形侧壁，并且一个圆柱体侧壁51斜面的竖直平分线与另一个圆柱体侧壁52斜面的竖直平分线具有一定角度γ满足tanγ＝Ln/Yn，Ln表示振动板振动幅值，Yn表示过外喷嘴中心线且垂直于振动板水平面的面截振动板后的实际振动板长度，其中Ln的大小和加持在压电元件两端的电压和压电元件的形状、厚度等因素有关，当悬臂梁式振动板在腔室一侧位置时，该角度在悬臂长200到600微米之间，振幅在0.314到7.2微米之间时，角度优选于0.03度到2.06度之间
如图6所示，当对压电元件施加一定的电压时，悬臂梁式振动板发生形变，挤压墨水从喷孔5中排出，由于喷嘴5采用了图4中的设计，进而使得墨水在从喷孔5中排出后，相对于打印介质平面具有良好的垂直度，从而保证了打印液滴9滴落在打印介质上的准确性，进而提高打印质量。
作为振动板2的材料可以是SiO2或Si3N4等，上下电极43，41可以Pt、Ir、Cu等金属或金属氧化物等、或Pt和Ti的合金等导电材料，保护膜可以是SiO2等或聚歼亚胺等有机或无机材料。
作为压电体42的材料，例如优选由以锆钛酸铅[Pb(Zr，Ti)03：PZT]为主要成分的材料形成，此外也可以使用铌镁酸铅和钛酸铅的固溶体[Pb(Mg1/3Nb2/3)03-PbTi03：PMN-PT]、锌铌酸铅和钛酸铅的固溶体[Pb Zn1/3Nb2/3)O3-PbTi03：PZN-PT]等含铅材料或BiFeO3等无铅材料。
当然，另一对相对的53，54也可以为相平行的梯形侧壁。

Claims (6)

1.一种液体喷墨头，包括：
振动板；
喷嘴板，所述喷嘴板具有喷孔，所述喷孔位于所述振动板下方；
所述喷嘴由两对相对的侧壁连接构成，其中一对相对的侧壁为两个圆柱体侧壁，其特征是：所述一个圆柱体侧壁斜面的竖直平分线与另一个圆柱体侧壁斜面的竖直平分线具有一定角度γ，所述γ满足tanγ＝Ln/Yn，其中，Ln表示振动板振动幅值，Yn表示过外喷嘴中心线且垂直于振动板水平面的面截振动板后的实际振动板长度。
2.如权利要求1所述的液体喷墨头，其特征是，所述振动板为一端固定，一端悬空的悬臂梁式结构，所述悬臂长为200到600微米之间，所述振动板的振幅在0.314到7.2微米之间时，所述角度优选于0.03度到2.06度之间。
3.如权利要求1所述的液体喷墨头，其特征是，所述振动板为两端均固定的桥式梁结构。
4.如权利要求1所述的液体喷墨头，其特征是，还包括
硅基板，所述振动板设置在硅基板的上表面；
由所述振动板下表面和硅基板形成的供墨腔室；
设置在所述振动板上表面的压电元件；
设置在所述压电元件上的液体腔室和使所述液体腔室和供墨腔室连通的通孔。
5.如权利要求1所述的液体喷墨头，其特征是，所述两对相对的侧壁中另一对相对的侧壁为相平行的三角形侧壁。
6.如权利要求1所述的液体喷墨头，其特征是，所述两对相对的侧壁中另一对相对的侧壁为相平行的梯形侧壁。
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