CN108705864B - 高效低压驱动压电喷头 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高效低压驱动压电喷头，包括压电致动器、喷嘴和基底，基底设有具有压力腔的流通通道，还包括压力腔壁板，压电致动器采用由压电元件和柔性印刷电路板构成的压电致动器，压电元件包括压电陶瓷，压力腔壁板形成若干矩形导流通槽，压力腔壁板的两侧分别设有柔性印刷电路板和基底，压力腔壁板、基底和柔性印刷电路板共同在矩形导流通槽处形成压力腔，压力腔采用垂直于基底的方式布置，压力腔壁板或基底设有喷嘴，喷嘴连通压力腔；该种高效低压驱动压电喷头，能够使用较低的驱动电压实现高效的液料喷射，提高压电喷头的效率和品质，解决现有压电喷头效率低，压电喷头打印品质不高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种高效低压驱动压电喷头，更具体而言，涉及一种以压电激励方式喷射墨水及光敏聚合物粉体等实现三维制造的喷头打印头。
背景技术
一般地，喷墨打印头通过喷射细微的打印墨滴到打印纸上所需的位置而打印预定的彩色图像。根据墨水喷射方式喷墨打印头可以分为两种：热喷墨打印头和压电喷墨打印头。热喷墨打印头利用热源在墨水中产生气泡以利用气泡的扩展力喷射墨水。压电喷墨打印头是利用压电陶瓷因施加电压而产生形变，挤压液体产生高压将液体喷出。压电式喷墨打印头具有下列优点：压电式喷墨打印头的墨水不会因为高温汽化发生化学变化，影响颜色品质的状况；由于不需使用反复的高热效应，故具有极佳的耐久性；压电式喷墨打印头所使用的压电陶瓷的反应速度很快，可提高打印速度，而热泡式喷墨打印头则会受到热传导速度的限制。压电式喷墨打印头是通过控制电压的大小来控制压电陶瓷的变形量，进而控制墨滴的大小，可提高打印的品质。
现有技术中的压电喷墨打印头，具有多个喷墨通道及压电致动器。通过激发压电致动器，通过压力腔的挤压-扩展模式切换喷嘴有序喷出墨滴。在现有技术中，喷墨头中所使用的压电致动器，包括振动板、压力腔室、压电材料层以及上下电极层。压电材料层，在振动板的一个表面上以薄膜的形式形成。电极，在压电材料层厚度方向上生产电场。当生成电场时，压电致动器通过利用压电材料层的变形来使振动板变形，从而对这些压力腔室中的墨水施压。
但是，现有技术中存在以下不足：压电喷头效率低，压电喷头打印品质不高。上述问题是在压电喷头的设计与生产过程中应当予以考虑并解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效低压驱动压电喷头，解决现有技术中存在的压电喷头效率低，压电喷头打印品质不高的问题。
本发明的技术解决方案是：
一种高效低压驱动压电喷头，包括压电致动器、喷嘴和基底，基底设有具有压力腔的流通通道，还包括压力腔壁板，压电致动器采用由压电元件和柔性印刷电路板构成的压电致动器，压电元件包括压电陶瓷，压电陶瓷的表面形成内侧电极，柔性印刷电路板设有印刷电路，印刷电路给压电陶瓷的内侧电极施加工作电压，压力腔壁板形成若干矩形导流通槽，压力腔壁板的两侧分别设有柔性印刷电路板和基底，压力腔壁板、基底和柔性印刷电路板共同在矩形导流通槽处形成压力腔，压力腔采用垂直于基底的方式布置，压力腔壁板或基底设有喷嘴，喷嘴连通压力腔。
进一步地，压电陶瓷采用薄片型压电陶瓷，压电陶瓷设于柔性印刷电路板的一侧，柔性印刷电路板的另一侧设于压力腔壁板。
进一步地，压电陶瓷的内侧电极采用单面供电电路结构，内侧电极的单面供电电路结构为正负共面电极。
进一步地，内侧电极包括若干独立电极单元，独立电极单元均设于压电陶瓷与柔性印刷电路板的接触面，独立电极单元包括独立设置的正电极和若干负电极，正电极与负电极成对设置，独立电极单元外接柔性印刷电路板的印刷电路。
进一步地，独立电极单元采用叉指换能型结构，独立电极单元采用左右对称、指间距均匀、等指长的叉指换能型的独立电极单元。
进一步地，独立电极单元中负电极、正电极由压电陶瓷片的一端向另一端交替排列，或独立电极单元中正电极、负电极由压电陶瓷片的一端向另一端交替排列。
进一步地，压力腔的扁平比即沿壁板的宽度与沿基底的长度之比介于5%~35%。
进一步地，矩形导流通槽的棱边交汇处带圆角，圆角半径为棱边长的1/20~1/10。
进一步地，压力腔的一侧即基底的接触压力腔的侧部形成弯向压力腔的弓形，或压力腔的两侧即基底的接触压力腔的侧部与柔性印刷电路板的接触压力腔的侧部均形成弯向压力腔的弓形。
进一步地，利用压电陶瓷的剪切模式，产生弯曲变形，实现压力腔容积的变化，具体为，柔性印刷电路板在压力元件的变形驱动下挤压压力腔，压力腔通过喷嘴喷射液料。
本发明的有益效果是：
一、该种高效低压驱动压电喷头，能够使用较低的驱动电压实现高效的液料喷射，提高压电喷头的效率和品质，解决现有压电喷头效率低，压电喷头打印品质不高的问题。
二、本发明中，压力腔采用垂直于基底的方式布置，利用重力在压力腔的进出口产生压差，使压力腔中的液料更容易通过喷嘴喷射，提高喷射效率。压力腔具有较大的扁平比，在同等压力腔容积的条件下，增大压电元件的变形面积，使得压电元件在较小变形的情况下获得较大的压力腔容积变化,从而利用较低的驱动电压实现较大的液料喷射量。
三、由于本发明的压电致动器中的压电陶瓷，采用单面正负独立电极，因此制造工序简单，并可降低成本，同时确保与驱动装置电连接的高可靠性。本发明的新型压电致动器，利用压电陶瓷的d15模式产生形变。传统压电喷墨头的压电致动器采用d33效应，而d15模式的变形量明显大于d33模式的变形量。
四、该种高效低压驱动压电喷头，与现有技术相比，压电喷头的打印效率高、品质好，满足客户需求，从而使之在压电喷头中具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例一高效低压驱动压电喷头的结构示意图；
图2是本发明实施例一高效低压驱动压电喷头的变体结构之一示意图；
图3是本发明实施例一高效低压驱动压电喷头的变体结构之二示意图；
图4是本发明实施例二高效低压驱动压电喷头的变体结构示意图；
图5是本发明实施例二高效低压驱动压电喷头的变体结构之一示意图；
图6是本发明实施例二高效低压驱动压电喷头的变体结构之二示意图；
图7是实施例中压力腔壁板的结构示意图；
图8是实施例中压电陶瓷的工作原来示意图；
图9是实施例中压电陶瓷的内侧电极的示意图；
图10是实施例中压电陶瓷和柔性印刷电路板的装配示意图；
其中：1-压电元件，2-柔性印刷电路板，3-压电致动器，4-压力腔壁板，5-压力腔，6-基底，7-喷嘴，8-矩形导流通槽，9-正电极，10-负电极。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例
一种高效低压驱动压电喷头，包括压电致动器3、喷嘴7和基底6，基底6设有具有压力腔5的流通通道，还包括压力腔壁板4，压电致动器3采用由压电元件1和柔性印刷电路板2构成的压电致动器3，压电元件1包括压电陶瓷，压电陶瓷的表面形成内侧电极，柔性印刷电路板2设有印刷电路，印刷电路给压电陶瓷的内侧电极施加工作电压，压力腔壁板4形成若干矩形导流通槽8，压力腔壁板4的两侧分别设有柔性印刷电路板2和基底6，压力腔壁板4、基底6和柔性印刷电路板2共同在矩形导流通槽8处形成压力腔5，压力腔5采用垂直于基底6的方式布置，基底6设有喷嘴7，喷嘴7连通压力腔5。
该种高效低压驱动压电喷头，与现有技术相比，压电喷头的打印效率高、品质好，满足客户需求，从而使之在压电喷头中具有广阔的应用前景。
图1示出了实施例的高效低压驱动压电喷头的构造图。包括具有压力腔5的流动通道形成的基底6，和在基底6上形成并向压力腔5提供驱动力的压电致动器3。压电致动器3设置在基底6的前部分，压力腔5由于体积随着压电致动器3的操作而变化，从而产生喷或吸墨水的压力变化，最终通过喷嘴7喷出实现快速打印。
压电致动器3包括压电元件1、柔性印刷电路板2。其中压电元件1包括压电陶瓷和在压电陶瓷表面形成的内侧电极，内侧电极被分割成多个独立电极单元。其中柔性印刷电路板2，带有印刷电路，给独立电极施加电压。柔性印刷电路板2刚度低，能够在压力元件变形驱动下挤压压力腔5，喷射液料。柔性印刷电路板2采用绝缘体材料，覆盖在基底6的上表面，起密封作用。
图1中高效低压驱动压电喷头采用新型的垂直结构。压力腔5采用垂直于基底6的方式布置，利用重力在压力腔5的进出口产生压差，使压力腔5中的液料更容易通过喷嘴喷射，提高喷射效率。
图2是图1所示结构的变体之一，其特征在于将压力腔5的一侧即基底6的接触压力腔5的侧部做成弓形，在挤压过程中会有效调解流体流动压力，提高压电执行元件的工作效率，进而改善喷射速率和打印效率。
图3是图1所示结构的变体之二，其特征在于将压力腔5的两侧即基底6的接触压力腔5的侧部与柔性印刷电路板2的接触压力腔5的侧部均做成弓形，在挤压过程中会显著增大和有效调解流体流动压力，提高压电执行元件效率，改善喷射速率和打印效率。
图4示出了实施例中压力腔壁板4的构造图。压力腔壁板4上有由特定形状的矩形导流通槽8形成的空腔即为压力腔5，矩形导流通槽8的棱边交汇处带圆角，圆角半径为棱边长的1/20~1/10。矩形导流通槽8的上、下表面分别设置基底6和柔性印刷电路板2，压力腔壁板4、基底6和柔性印刷电路板2共同在矩形导流通槽8处形成压力腔5。压力腔5的扁平比即沿壁板的宽度与沿基底的长度之比介于5%~45%。可根据墨水的粘度进行匹配设置。压力腔5具有较大的扁平比，在同等压力腔5容积的条件下，增大压电元件1的变形面积，使得压电元件1在较小变形的情况下获得较大的压力腔5容积变化，从而利用较低的驱动电压实现较大的液料喷射量。
实施例中，压电陶瓷采用薄片型压电陶瓷，压电陶瓷设于柔性印刷电路板2的一侧，柔性印刷电路板2的另一侧设于压力腔壁板4。柔性印刷电路板2可看作柔性电路，其带有印刷电路，能够独立、选择地给电极施加工作电压。柔性印刷电路板2刚度低，能够在压力元件变形驱动下挤压压力腔5，喷射液料。
如图5，实施例中压电致动器3的工作原理为，压电元件1受电压的影响，利用压电陶瓷的剪切模式，产生瞬间形变，并通过此瞬间形变使柔性印刷电路板2形变，从而实现压力腔5容积的变化，具体为，柔性印刷电路板2在压电元件1的变形驱动下挤压压力腔5，压力腔5通过喷嘴喷射液料。
实施例中，通过柔性印刷电路板2的形变对压力腔5进行挤压，无需额外设置振动板，使得结构相对简单且能够降低加工时间与加工成本。
实施例中，压电陶瓷的内侧电极采用单面供电电路结构，内侧电极的单面供电电路结构为正负共面电极，即正电极9与负电极10设于压电元件1的同一侧面。内侧电极包括若干独立电极单元，独立电极单元均设于压电陶瓷与柔性印刷电路板2的接触面，独立电极单元包括独立设置的正电极9和若干负电极10，正电极9与负电极10成对设置，独立电极单元外接柔性印刷电路板2的印刷电路。
实施例中，压电陶瓷的供电电路结构如图6所示。当给压电陶瓷的正负独立电极施加电压时，压电陶瓷发生如图3所示的剪切振动，即利用压电陶瓷的剪切模式发生形变。
独立电极单元采用叉指换能型、叉指复合型。独立电极单元的数量可根据安装结构尺寸和喷墨功能及精度需要给予调整。如图6，独立电极单元优选采用左右对称、指间距均匀、等指长的叉指换能型的独立电极单元。独立电极单元中负电极10、正电极9由压电陶瓷片的一端向另一端交替排列，或独立电极单元中正电极9、负电极10由压电陶瓷片的一端向另一端交替排列。
实施例中压电陶瓷和柔性印刷电路板2装配图如图7所示。柔性印刷电路板2上的印刷电路连接到压电陶瓷表面形成的内侧电极。压电元件1受电压的影响，压电陶瓷发生瞬间形变，并通过此瞬间形变使柔性印刷电路板2形变，使每个压力腔5的体积改变。因此，压力腔5中的墨水通过喷嘴喷射。
由于压电致动器3中的压电陶瓷，采用单面正负独立电极，因此制造工序简单，并可降低成本，同时确保与驱动装置电连接的高可靠性。实施例的新型压电致动器3，利用压电陶瓷的d15模式产生形变。传统压电喷墨头的压电致动器3采用d33效应，而d15模式的变形量明显大于d33模式的变形量。实施例提供的压电喷头，压电喷头的打印效率高、品质好，满足客户需求，从而使之在压电喷头中具有广阔的应用前景。
该种高效低压驱动压电喷头，能够使用较低的驱动电压实现高效的液料喷射，提高压电喷头的效率和品质，能够用于喷墨及有机光敏材料的快速打印。
实施例
一种高效低压驱动压电喷头，包括压电致动器3、喷嘴7和基底6，基底6设有具有压力腔5的流通通道，喷嘴7设于压力腔壁板4上，还包括压力腔壁板4，压电致动器3采用由压电元件1和柔性印刷电路板2构成的压电致动器3，压电元件1包括压电陶瓷，压电陶瓷的表面形成内侧电极，柔性印刷电路板2设有印刷电路，印刷电路给压电陶瓷的内侧电极施加工作电压，压力腔壁板4形成若干矩形导流通槽8，压力腔壁板4的两侧分别设有柔性印刷电路板2和基底6，压力腔壁板4、基底6和柔性印刷电路板2共同在矩形导流通槽8处形成压力腔5，压力腔5采用垂直于基底6的方式布置，喷嘴7连通压力腔5。
该种高效低压驱动压电喷头，与现有技术相比，压电喷头的打印效率高、品质好，满足客户需求，从而使之在压电喷头中具有广阔的应用前景。
图8示出了实施例的高效低压驱动压电喷头的构造图。包括具有压力腔5的流动通道，和向压力腔5提供驱动力的压电致动器3。其中，具有压力腔5的流动通道即流通通道中形成压力腔5。压电致动器3设置在基底6的前部分，压力腔5由于体积随着压电致动器3的操作而变化，从而产生喷或吸墨水的压力变化，最终通过喷嘴7喷出实现快速打印。
压电致动器3包括压电元件1、柔性印刷电路板2。其中压电元件1包括压电陶瓷和在压电陶瓷表面形成的内侧电极，内侧电极被分割成多个独立电极单元。其中柔性印刷电路板2，带有印刷电路，给独立电极施加电压。柔性印刷电路板2刚度低，能够在压力元件变形驱动下挤压压力腔5，喷射液料。柔性印刷电路板2采用绝缘体材料，覆盖在基底6的上表面，起密封作用。
图8中高效低压驱动压电喷头采用新型的垂直结构。压力腔5采用垂直于基底6的方式布置，利用重力在压力腔5的进出口产生压差，使压力腔5中的液料更容易通过喷嘴喷射，喷嘴7直接与压力腔壁板4连通，基于压电执行单元的振动效应和重力的复合作用，提高喷射效率。
图9为高效低压驱动压电喷头采用新型的垂直结构变体之一。其特征在于将压力腔5的一侧即基底6的接触压力腔5的侧部做成弓形，利用液料受到的挤压作用提高喷射压力，并基于压电执行单元的振动效应和重力的复合作用，提高喷射效率。
图10为高效低压驱动压电喷头采用新型的垂直结构变体之二。其特征在于将压力腔5的两侧即基底6的接触压力腔5的侧部与柔性印刷电路板2的接触压力腔5的侧部均做成弓形，利用液料受到的挤压作用提高喷射压力，并基于压电执行单元的振动效应和重力的复合作用，显著提高喷射效率。
图4示出了实施例中压力腔壁板4的构造图。压力腔壁板4上有由特定形状的矩形导流通槽8形成的空腔即为压力腔5，矩形导流通槽8的棱边交汇处带圆角，圆角半径为棱边长的1/20~1/10。矩形导流通槽8的上、下表面分别设置基底6和柔性印刷电路板2，压力腔壁板4、基底6和柔性印刷电路板2共同在矩形导流通槽8处形成压力腔5。压力腔5的扁平比即沿壁板的宽度与沿基底的长度之比介于5%~45%。可根据墨水的粘度进行匹配设置。压力腔5具有较大的扁平比，在同等压力腔5容积的条件下，增大压电元件1的变形面积，使得压电元件1在较小变形的情况下获得较大的压力腔5容积变化，从而利用较低的驱动电压实现较大的液料喷射量。
实施例中，压电陶瓷采用薄片型压电陶瓷，压电陶瓷设于柔性印刷电路板2的一侧，柔性印刷电路板2的另一侧设于压力腔壁板4。柔性印刷电路板2可看作柔性电路，其带有印刷电路，能够独立、选择地给电极施加工作电压。柔性印刷电路板2刚度低，能够在压力元件变形驱动下挤压压力腔5，喷射液料。
如图6，实施例中压电致动器3的工作原理为，压电元件1受电压的影响，利用压电陶瓷的剪切模式，产生瞬间形变，并通过此瞬间形变使柔性印刷电路板2形变，从而实现压力腔5容积的变化，具体为，柔性印刷电路板2在压电元件1的变形驱动下挤压压力腔5，压力腔5通过喷嘴喷射液料。
实施例中，通过柔性印刷电路板2的形变对压力腔5进行挤压，无需额外设置振动板，使得结构相对简单且能够降低加工时间与加工成本。
实施例中，压电陶瓷的内侧电极采用单面供电电路结构，内侧电极的单面供电电路结构为正负共面电极，即正电极9与负电极10设于压电元件1的同一侧面。内侧电极包括若干独立电极单元，独立电极单元均设于压电陶瓷与柔性印刷电路板2的接触面，独立电极单元包括独立设置的正电极9和若干负电极10，正电极9与负电极10成对设置，独立电极单元外接柔性印刷电路板2的印刷电路。
实施例中，压电陶瓷的供电电路结构如图6所示。当给压电陶瓷的正负独立电极施加电压时，压电陶瓷发生如图3所示的剪切振动，即利用压电陶瓷的剪切模式发生形变。
独立电极单元采用叉指换能型、叉指复合型。独立电极单元的数量可根据安装结构尺寸和喷墨功能及精度需要给予调整。如图6，独立电极单元优选采用左右对称、指间距均匀、等指长的叉指换能型的独立电极单元。独立电极单元中负电极10、正电极9由压电陶瓷片的一端向另一端交替排列，或独立电极单元中正电极9、负电极10由压电陶瓷片的一端向另一端交替排列。
实施例中压电陶瓷和柔性印刷电路板2装配图如图7所示。柔性印刷电路板2上的印刷电路连接到压电陶瓷表面形成的内侧电极。压电元件1受电压的影响，压电陶瓷发生瞬间形变，并通过此瞬间形变使柔性印刷电路板2形变，使每个压力腔5的体积改变。因此，压力腔5中的墨水通过喷嘴喷射。
由于压电致动器3中的压电陶瓷，采用单面正负独立电极，因此制造工序简单，并可降低成本，同时确保与驱动装置电连接的高可靠性。实施例的新型压电致动器3，利用压电陶瓷的d15模式产生形变。传统压电喷墨头的压电致动器3采用d33效应，而d15模式的变形量明显大于d33模式的变形量。实施例提供的压电喷头，压电喷头的打印效率高、品质好，满足客户需求，从而使之在压电喷头中具有广阔的应用前景。
该种高效低压驱动压电喷头，能够使用较低的驱动电压实现高效的液料喷射，提高压电喷头的效率和品质，能够用于喷墨及有机光敏材料的快速打印。
Claims (6)
1.一种高效低压驱动压电喷头，包括压电致动器、喷嘴和基底，基底设有具有压力腔的流通通道，其特征在于：还包括压力腔壁板，压电致动器采用由压电元件和柔性印刷电路板构成的压电致动器，压电元件包括压电陶瓷，压电陶瓷的表面形成内侧电极，柔性印刷电路板设有印刷电路，印刷电路给压电陶瓷的内侧电极施加工作电压，压力腔壁板形成若干矩形导流通槽，压力腔壁板的两侧分别设有柔性印刷电路板和基底，压力腔壁板、基底和柔性印刷电路板共同在矩形导流通槽处形成压力腔，压力腔采用垂直于基底的方式布置，压力腔壁板或基底设有喷嘴，喷嘴连通压力腔；压电陶瓷的内侧电极采用单面供电电路结构，内侧电极的单面供电电路结构为正负共面电极；内侧电极包括若干独立电极单元，独立电极单元均设于压电陶瓷与柔性印刷电路板的接触面，独立电极单元包括独立设置的正电极和若干负电极，正电极与负电极成对设置，独立电极单元外接柔性印刷电路板的印刷电路；压力腔的扁平比即沿壁板的宽度与沿基底的长度之比介于5%~35%；压力腔的一侧即基底的接触压力腔的侧部形成弯向压力腔的弓形，或压力腔的两侧即基底的接触压力腔的侧部与柔性印刷电路板的接触压力腔的侧部均形成弯向压力腔的弓形。
2.如权利要求1所述的高效低压驱动压电喷头，其特征在于：压电陶瓷采用薄片型压电陶瓷，压电陶瓷设于柔性印刷电路板的一侧，柔性印刷电路板的另一侧设于压力腔壁板。
3.如权利要求1所述的高效低压驱动压电喷头，其特征在于：独立电极单元采用叉指换能型结构，独立电极单元采用左右对称、指间距均匀、等指长的叉指换能型的独立电极单元。
4.如权利要求3所述的高效低压驱动压电喷头，其特征在于：独立电极单元中负电极、正电极由压电陶瓷片的一端向另一端交替排列，或独立电极单元中正电极、负电极由压电陶瓷片的一端向另一端交替排列。
5.如权利要求1-4任一项所述的高效低压驱动压电喷头，其特征在于：矩形导流通槽的棱边交汇处带圆角，圆角半径为棱边长的1/20~1/10。
6.如权利要求1-4任一项所述的高效低压驱动压电喷头，其特征在于：利用压电陶瓷的剪切模式，产生弯曲变形，实现压力腔容积的变化，具体为，柔性印刷电路板在压力元件的变形驱动下挤压压力腔，压力腔通过喷嘴喷射液料。
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|---|---|---|---|---|
| CN109591292B (zh) * | 2019-01-17 | 2024-03-01 | 南京沃航智能科技有限公司 | 材料自组织智能三维快速打印成型装置 |
| CN110159907A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-08-23 | 西安交通大学 | 一种面向滚动轴承的微量精确润滑喷嘴及润滑方法 |
Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1230921A (zh) * | 1997-07-03 | 1999-10-06 | 松下电器产业株式会社 | 喷墨打印头及其制造方法 |
| JP2001018384A (ja) * | 1999-07-08 | 2001-01-23 | Brother Ind Ltd | インクジェットヘッド |
| CN1579771A (zh) * | 2003-08-12 | 2005-02-16 | 兄弟工业株式会社 | 喷墨头 |
| CN1604850A (zh) * | 2001-12-18 | 2005-04-06 | 斯派克特拉公司 | 低压喷墨打印模块 |
| CN2806141Y (zh) * | 2002-02-19 | 2006-08-16 | 兄弟工业株式会社 | 喷墨头 |
| CN101020387A (zh) * | 2006-02-14 | 2007-08-22 | 三星电子株式会社 | 喷墨打印头及去除其中气泡的方法 |
| CN101288864A (zh) * | 2008-06-11 | 2008-10-22 | 刘淑芹 | 基于压电桥式梁和柔性薄膜的液体喷头 |
| CN101878549A (zh) * | 2007-11-28 | 2010-11-03 | 京瓷株式会社 | 层叠型压电元件、具备其的喷射装置及燃料喷射系统 |
| CN103287102A (zh) * | 2012-02-23 | 2013-09-11 | 珠海纳思达电子科技有限公司 | 喷墨打印机液体喷头 |
| CN103496257A (zh) * | 2013-09-11 | 2014-01-08 | 佛山市南海金刚新材料有限公司 | 喷墨打印头及喷墨打印机 |
| CN103899518A (zh) * | 2014-03-25 | 2014-07-02 | 浙江大学 | 基于压电陶瓷驱动的数字液压泵 |
| CN103991288A (zh) * | 2014-05-23 | 2014-08-20 | 北京派和科技股份有限公司 | 压电喷墨头及包括该压电喷墨头的打印设备 |
| CN106014940A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-10-12 | 浙江师范大学 | 一种晶片型压电振子驱动的隔膜泵 |
| CN106335282A (zh) * | 2015-07-06 | 2017-01-18 | 株式会社东芝 | 喷墨头以及喷墨打印机 |
| CN106827813A (zh) * | 2015-12-07 | 2017-06-13 | 清华大学 | 指状悬臂式压电喷头及其加工方法以及喷涂设备 |
| CN107199773A (zh) * | 2016-03-17 | 2017-09-26 | 精工爱普生株式会社 | 液体喷出装置以及头单元 |
| CN208962685U (zh) * | 2018-07-26 | 2019-06-11 | 南京沃航智能科技有限公司 | 高效低压驱动压电喷头 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100745758B1 (ko) * | 2006-01-21 | 2007-08-02 | 삼성전자주식회사 | 압전 액츄에이터를 채용한 잉크젯 프린트헤드 |
-
2018
- 2018-07-26 CN CN201810836920.5A patent/CN108705864B/zh active Active
Patent Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1230921A (zh) * | 1997-07-03 | 1999-10-06 | 松下电器产业株式会社 | 喷墨打印头及其制造方法 |
| JP2001018384A (ja) * | 1999-07-08 | 2001-01-23 | Brother Ind Ltd | インクジェットヘッド |
| CN1604850A (zh) * | 2001-12-18 | 2005-04-06 | 斯派克特拉公司 | 低压喷墨打印模块 |
| CN2806141Y (zh) * | 2002-02-19 | 2006-08-16 | 兄弟工业株式会社 | 喷墨头 |
| CN1579771A (zh) * | 2003-08-12 | 2005-02-16 | 兄弟工业株式会社 | 喷墨头 |
| CN101020387A (zh) * | 2006-02-14 | 2007-08-22 | 三星电子株式会社 | 喷墨打印头及去除其中气泡的方法 |
| CN101878549A (zh) * | 2007-11-28 | 2010-11-03 | 京瓷株式会社 | 层叠型压电元件、具备其的喷射装置及燃料喷射系统 |
| CN101288864A (zh) * | 2008-06-11 | 2008-10-22 | 刘淑芹 | 基于压电桥式梁和柔性薄膜的液体喷头 |
| CN103287102A (zh) * | 2012-02-23 | 2013-09-11 | 珠海纳思达电子科技有限公司 | 喷墨打印机液体喷头 |
| CN103496257A (zh) * | 2013-09-11 | 2014-01-08 | 佛山市南海金刚新材料有限公司 | 喷墨打印头及喷墨打印机 |
| CN103899518A (zh) * | 2014-03-25 | 2014-07-02 | 浙江大学 | 基于压电陶瓷驱动的数字液压泵 |
| CN103991288A (zh) * | 2014-05-23 | 2014-08-20 | 北京派和科技股份有限公司 | 压电喷墨头及包括该压电喷墨头的打印设备 |
| CN106335282A (zh) * | 2015-07-06 | 2017-01-18 | 株式会社东芝 | 喷墨头以及喷墨打印机 |
| CN106827813A (zh) * | 2015-12-07 | 2017-06-13 | 清华大学 | 指状悬臂式压电喷头及其加工方法以及喷涂设备 |
| CN107199773A (zh) * | 2016-03-17 | 2017-09-26 | 精工爱普生株式会社 | 液体喷出装置以及头单元 |
| CN106014940A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-10-12 | 浙江师范大学 | 一种晶片型压电振子驱动的隔膜泵 |
| CN208962685U (zh) * | 2018-07-26 | 2019-06-11 | 南京沃航智能科技有限公司 | 高效低压驱动压电喷头 |
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