CN114248550A - 一种压电喷墨头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压电喷墨头，包括键合结构和压电驱动器。其中，键合结构包括基板和盖板，盖板位于基板上侧且与基板阳极键合。基板与盖板相接处设有墨水槽，墨水槽包括依次连通的墨水池、墨水歧路和喷墨结构。喷墨结构包括墨道和喷口，墨道与墨水歧路连通，喷口与墨道连通。喷口远离墨道的一端贯通至基板的外侧面，喷口沿远离墨道的方向呈收缩状。盖板上设有通孔，通孔与墨水池位置正对。压电驱动器位于基板的下侧，压电驱动器与基板相连且位于墨道下方。压电驱动器的伸缩方向与墨道的长度方向垂直，用于使墨道内的墨水从喷口处喷出。相比于现有技术，本发明的压电喷墨头能够适应酸碱性较强的墨水，以延长使用寿命，并能够节约喷嘴的购置成本。
Description
技术领域
本发明涉及微液滴装置技术领域，特别是涉及一种压电喷墨头。
背景技术
压电喷墨头的用途非常广泛，主要用于广告喷绘、建材瓷砖、纺织印染、生物医药、3D打印等多种工业领域。由于压电喷墨头的发热量小，可以适用于多种类型的墨水，被应用于越来越多的工业领域。目前，压电喷墨头适用于水性、油性、溶剂性、UV等各类墨水，但是当遇到酸碱性较强的墨水时，普遍存在着使用寿命短的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种压电喷墨头，能够适应酸碱性较强的墨水，以延长使用寿命。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明公开了一种压电喷墨头，包括：
键合结构，所述键合结构包括基板和盖板，所述盖板位于所述基板上侧且与所述基板阳极键合；所述基板与所述盖板相接处设有墨水槽，所述墨水槽包括依次连通的墨水池、墨水歧路和喷墨结构，所述喷墨结构包括墨道和喷口；所述墨道与所述墨水歧路连通，所述喷口与所述墨道连通；所述喷口远离所述墨道的一端贯通至所述基板的外侧面，所述喷口沿远离所述墨道的方向呈收缩状；所述盖板上设有通孔，所述通孔与所述墨水池位置正对；
位于所述基板下侧的压电驱动器，所述压电驱动器与所述基板相连且位于所述墨道下方；所述压电驱动器的伸缩方向与所述墨道的长度方向垂直，用于使所述墨道内的墨水从所述喷口处喷出。
优选地，所述压电驱动器与所述基板粘结相连。
优选地，所述压电驱动器为压电陶瓷驱动器。
优选地，所述压电陶瓷驱动器包括压电陶瓷，所述压电陶瓷的上表面设有正极和第一负极，所述压电陶瓷的下表面设有第二负极，所述第一负极与所述第二负极一体相连；所述正极与所述第一负极之间设有第一分隔槽；所述正极上设有将所述正极分隔为多个部分的第二分隔槽。
优选地，所述第二分隔槽包括同轴设置的一个宽槽和两个窄槽，两个所述窄槽分别与所述宽槽的两端连通，所述第二分隔槽的两端分别贯通至所述压电陶瓷上位置相对的两个外侧面上，所述宽槽位于所述墨道的正下方。
优选地，所述压电驱动器为压电薄膜驱动器。
优选地，所述喷墨结构为多个且相互平行，每个所述喷墨结构均通过一所述墨水歧路与所述墨水池连通，同一个所述喷墨结构的所述墨道与所述喷口同轴设置。
优选地，所述喷口为锥形，所述喷口直径较大的一端与所述墨道相连。
优选地，所述基板的至少与所述喷口相连的一个外侧面设有疏液层。
优选地，所述墨水槽设置于所述基板的上表面。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明中盖板与基板阳极键合，两者之间不需设置胶黏剂。喷口为墨水槽的一部分，通过使墨水槽的一端形成收缩状的喷口，即可实现喷墨功能，不必通过胶黏剂固定额外的喷嘴，降低了成本。因此，本实施例能够避免因酸碱性较强的墨水腐蚀胶黏剂对压电喷墨头的使用寿命造成影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实施例压电喷墨头一个视角的示意图；
图2为本实施例压电喷墨头另一个视角的示意图；
图3为基板的示意图；
图4为压电驱动器的示意图；
附图标记说明：100压电喷墨头；10基板；11墨水池；12墨水歧路；13墨道；14喷口；20盖板；21通孔；30压电驱动器；31正极；32第一负极；33第一分隔槽；34第二分隔槽；341宽槽；342窄槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种压电喷墨头，能够适应酸碱性较强的墨水，以延长使用寿命。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1-图4，本实施例提供一种压电喷墨头100，包括键合结构和压电驱动器30。键合结构包括基板10和盖板20，盖板20位于基板10上侧且与基板10阳极键合。基板10与盖板20相接处设有墨水槽，墨水槽包括依次连通的墨水池11、墨水歧路12和喷墨结构，喷墨结构包括墨道13和喷口14。墨道13与墨水歧路12连通，喷口14与墨道13连通。喷口14远离墨道13的一端贯通至基板10的外侧面，喷口14沿远离墨道13的方向呈收缩状。盖板20上设有通孔21，通孔21与墨水池11位置正对。压电驱动器30位于基板10的下侧，压电驱动器30与基板10相连且位于墨道13下方。压电驱动器30的伸缩方向与墨道13的长度方向垂直，用于使墨道13内的墨水从喷口14处喷出。本实施例中，基板10的外侧面是指基板10上除上表面、下表面之外的表面，墨水歧路12是指供墨水流动的非直线通路。由于墨水歧路12为弯曲通路，其拐弯处流动阻力较大，可用于尽量避免墨道13内的墨汁回流至墨水池11内。
本实施例的压电喷墨头100在使用时，先将墨水经盖板20上的通孔21注入基板10上的墨水池11内，墨水池11内的墨水经墨水歧路12流入墨道13内。然后对压电驱动器30通电，通过压电驱动器30的伸缩动作带动与其相连的基板10形变。当压电驱动器30缩短并带动墨道13的宽度减小时，墨道13对其内部的墨水进行挤压。由于墨水歧路12比喷口14的阻力更大，墨道13内的墨水难以回流至墨水池11内，墨道13内的墨水经喷口14流出。盖板20与基板10阳极键合，两者之间不需设置胶黏剂。喷口14为墨水槽的一部分，通过使墨水槽的一端形成收缩状的喷口，即可实现喷墨功能，不必通过胶黏剂固定额外的喷嘴，降低了成本。因此，本实施例能够避免因酸碱性较强的墨水腐蚀胶黏剂对压电喷墨头100的使用寿命造成影响。
压电驱动器30与基板10的连接方式有多种，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。本实施例中，压电驱动器30与基板10粘结相连。
压电驱动器30可以是压电陶瓷驱动器，也可以是压电薄膜驱动器，只要能够在通电时发生伸缩动作，带动与其相连的基板10形变，以挤出墨道13内的墨水即可。
本实施例中，压电驱动器30为压电陶瓷驱动器。压电陶瓷驱动器包括压电陶瓷，压电陶瓷的上表面设有正极31和第一负极32，压电陶瓷的下表面设有第二负极，第一负极32与第二负极一体相连。正极31与第一负极32之间设有第一分隔槽33。正极31上设有将正极31分隔为多个部分的第二分隔槽34。使用时，由于正极31和第一负极32均设置于压电陶瓷的上表面上，便于连接电极的引出线。由于第二分隔槽34将正极31分隔为多个部分，相邻两个部分之间留有空间，以便于其尺寸变化。
本实施例中，第二分隔槽34包括同轴设置的一个宽槽341和两个窄槽342，两个窄槽342分别与宽槽341的两端连通，第二分隔槽34的两端分别贯通至压电陶瓷上位置相对的两个外侧面上，宽槽341位于墨道13的正下方。根据实际需要的不同，本领域技术人员也可选择其它形式的第二分隔槽34。
本实施例中，喷墨结构为多个且相互平行，可实现多位置喷墨。每个喷墨结构均通过一墨水歧路12与墨水池11连通，同一个喷墨结构的墨道13与喷口14同轴设置，以便于墨水的喷出。
本实施例中，喷口14为锥形，喷口14直径较大的一端与墨道13相连。基板10的至少与喷口14相连的一个外侧面设有疏液层，疏液层起到减小喷射阻力的作用。
本实施例中，墨水槽设置于基板10的上表面。除此之外，本领域技术人员也可选择墨水槽的其它设置方式，只要能够在基板10与盖板20相接处形成墨水槽即可。具体的，墨水池11、墨水歧路12、墨道13和喷口14这四部分结构中的某一部分可以由基板10上表面刻蚀的凹槽单独形成，或者由盖板20下表面刻蚀的凹槽单独形成，或者由基板10上表面刻蚀的凹槽与盖板20下表面刻蚀的凹槽拼合形成。
本实施例还提供一种上述压电喷墨头100的制备方法，包括如下步骤：
S1、对经过研磨抛光后的硅片涂光刻胶，用掩模版曝光显影后，用干法蚀刻出墨水槽，形成基板10。墨水槽包括依次连通的墨水池11、墨水歧路12和喷墨结构。
S2、在玻璃晶圆上湿法腐蚀出通孔21，形成盖板20。
S3、将盖板20的通孔21与基板10的墨水池11对齐，经过阳极键合工艺使盖板20与基板10相连。
S4、将阳极键合后的结构的一个外侧面浸泡在氟硅烷液体中，然后进行烘干，在该外侧面上形成疏液层。
S5、对压电陶瓷进行研磨，之后用化学镀方式使金属电极包裹压电陶瓷片。采用机床加工方式磨平三个外侧面上的金属，保留一个外侧面不磨，使得上下表面电极相连。
S6、用机床在压电陶瓷上开第一分割槽和第二分隔槽34。
S8、将压电陶瓷的上表面粘接在基板10的下表面，使宽槽341位于墨道13的正下方。
本实施例还提供另一种上述压电喷墨头100的制备方法，包括如下步骤：
S1、对经过研磨抛光后的硅片涂光刻胶，用掩模版曝光显影后，用湿法蚀刻出墨水槽，形成基板10。墨水槽包括依次连通的墨水池11、墨水歧路12和喷墨结构。
S2、在玻璃晶圆上激光切割出通孔21，形成盖板20。
S3、将盖板20的通孔21与基板10的墨水池11对齐，经过阳极键合工艺使盖板20与基板10相连。
S4、将阳极键合后的结构的一个外侧面浸泡在氟硅烷液体中，然后进行烘干，在该外侧面上形成疏液层。
S5、对压电陶瓷进行研磨，之后用化学镀方式使金属电极包裹压电陶瓷片。采用机床加工方式磨平三个外侧面上的金属，保留一个外侧面不磨，使得上下表面电极相连。
S6、用机床在压电陶瓷上开第一分割槽和第二分隔槽34。
S8、将压电陶瓷的上表面粘接在基板10的下表面，使宽槽341位于墨道13的正下方。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种压电喷墨头，其特征在于，包括：
键合结构，所述键合结构包括基板和盖板，所述盖板位于所述基板上侧且与所述基板阳极键合；所述基板与所述盖板相接处设有墨水槽，所述墨水槽包括依次连通的墨水池、墨水歧路和喷墨结构，所述喷墨结构包括墨道和喷口；所述墨道与所述墨水歧路连通，所述喷口与所述墨道连通；所述喷口远离所述墨道的一端贯通至所述基板的外侧面，所述喷口沿远离所述墨道的方向呈收缩状；所述盖板上设有通孔，所述通孔与所述墨水池位置正对；
位于所述基板下侧的压电驱动器，所述压电驱动器与所述基板相连且位于所述墨道下方；所述压电驱动器的伸缩方向与所述墨道的长度方向垂直，用于使所述墨道内的墨水从所述喷口处喷出。
2.根据权利要求1所述的压电喷墨头，其特征在于，所述压电驱动器与所述基板粘结相连。
3.根据权利要求1所述的压电喷墨头，其特征在于，所述压电驱动器为压电陶瓷驱动器。
4.根据权利要求3所述的压电喷墨头，其特征在于，所述压电陶瓷驱动器包括压电陶瓷，所述压电陶瓷的上表面设有正极和第一负极，所述压电陶瓷的下表面设有第二负极，所述第一负极与所述第二负极一体相连；所述正极与所述第一负极之间设有第一分隔槽；所述正极上设有将所述正极分隔为多个部分的第二分隔槽。
5.根据权利要求4所述的压电喷墨头，其特征在于，所述第二分隔槽包括同轴设置的一个宽槽和两个窄槽，两个所述窄槽分别与所述宽槽的两端连通，所述第二分隔槽的两端分别贯通至所述压电陶瓷上位置相对的两个外侧面上，所述宽槽位于所述墨道的正下方。
6.根据权利要求1所述的压电喷墨头，其特征在于，所述压电驱动器为压电薄膜驱动器。
7.根据权利要求1所述的压电喷墨头，其特征在于，所述喷墨结构为多个且相互平行，每个所述喷墨结构均通过一所述墨水歧路与所述墨水池连通，同一个所述喷墨结构的所述墨道与所述喷口同轴设置。
8.根据权利要求1所述的压电喷墨头，其特征在于，所述喷口为锥形，所述喷口直径较大的一端与所述墨道相连。
9.根据权利要求1所述的压电喷墨头，其特征在于，所述基板的至少与所述喷口相连的一个外侧面设有疏液层。
10.根据权利要求1所述的压电喷墨头，其特征在于，所述墨水槽设置于所述基板的上表面。
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