CN114407531A - 压电式喷墨头的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压电式喷墨头的制作方法。所述制作方法包括：在压电陶瓷基底表面加工形成多条第一槽状结构，所述第一槽状结构由相互连通的深槽段和浅槽段组成，所述深槽段的首端设于压电陶瓷基底的一端，尾端与浅槽段的首端连接，所述浅槽段的尾端设于压电陶瓷基底的另一端，所述深槽段用于作为制动臂；在所述压电陶瓷基底中制作第一电极；在连接板中制作第二电极，在连接板上加工形成多条第二槽状结构，所述第二电极与第一电极匹配，所述第二槽状结构与相应第一槽状结构的浅槽段匹配；将所述压电陶瓷基底与连接板、盖板和喷孔板连接，形成压电式喷墨头。本发明提供的压电式喷墨头的制作方法，工序简单、降低了切割精度要求，并提高了成品率。

Description

压电式喷墨头的制作方法
技术领域
本发明属于打印喷头技术领域，具体涉及一种压电式喷墨头的制作方法。
背景技术
喷墨打印头无论在办公还是工业上的应用越来越广泛，根据墨喷射方法，喷墨打印头可以分成两种类型：热喷墨打印头和压电喷墨打印头。热喷墨打印头利用热在墨中生成气泡，并利用气泡的膨胀来喷射墨滴，而压电喷墨打印头利用压电材料变形产生的压力来喷射墨滴。
其中，压电喷墨头由于其使用寿命长，能够适用于各种不同类型的墨水，包括黏度较高的UV(Ultraviolet Rays，紫外线)喷墨墨水及陶瓷釉料等，因此被喷墨数字制造和3D打印等技术所广泛应用。然而，现有的压电喷墨头在制作过程中，致动器的浅槽端部为了满足连接外部电路的要求，需进行光刻，工序复杂，成本高；且现制作工艺中外部电路使用FPC，传统FPC电极厚度受限，对致动器浅槽位置的深度精度要求较高，成品率低。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种压电式喷墨头的制作方法，以克服现有技术中存在的不足。
为实现前述发明目的，本发明实施例采用的技术方案包括：
发明实施例提供了一种压电式喷墨头的制作方法，其包括：
在压电陶瓷基底表面加工形成并行设置的多条第一槽状结构，所述第一槽状结构由相互连通的深槽段和浅槽段组成，所述深槽段的首端设于压电陶瓷基底的一端，尾端与浅槽段的首端连接，所述浅槽段的尾端设于压电陶瓷基底的另一端，所述深槽段用于作为制动臂；
在所述压电陶瓷基底中制作第一电极；
在连接板中制作第二电极，并在连接板上加工形成并行设置的多条第二槽状结构，所述第二电极与第一电极匹配，所述第二槽状结构与相应第一槽状结构的浅槽段匹配；
将所述压电陶瓷基底与连接板、带有供墨槽口的盖板和喷孔板连接，形成压电式喷墨头。
与现有技术相比，本发明具有至少如下有益效果：
1)本发明实施例提供的一种压电式喷墨头的制作方法，制作工艺更加简单、成本更有底，更适于大规模制作；
2)本发明实施例提供的一种压电式喷墨头的制作方法，降低了切割的精度，有利于提高成品率；
3)本发明实施例提供的一种压电式喷墨头的制作方法，制作部件的尺寸更小，有利于设置在喷印管道内壁及其它小尺寸位置。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请中记载的一些实施例，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-图5是本发明一典型实施案例中提供的一种压电式喷墨头的制作方法的制作流程结构示意图；
附图标记说明：1-压电陶瓷基底，2-胶膜层，3-2号点位置，4-1号点位置，5-浅槽段，6-深槽段，7-连接板，8-盖板，81-供墨槽口，9-致动器，10-喷孔板。
具体实施方式
通过应连同所附图式一起阅读的以下具体实施方式将更完整地理解本发明。本文中揭示本发明的详细实施例；然而，应理解，所揭示的实施例仅具本发明的示范性，本发明可以各种形式来体现。因此，本文中所揭示的特定功能细节不应解释为具有限制性，而是仅解释为权利要求书的基础且解释为用于教示所属领域的技术人员在事实上任何适当详细实施例中以不同方式采用本发明的代表性基础。
鉴于现有技术中致动器的浅槽端部为了满足连接外部电路的要求而需进行光刻、工序复杂、成本高且现制作工艺中外部电路使用FPC，传统FPC电极厚度受限，对致动器浅槽位置的深度精度要求较高、成品率低等问题；本案发明人经过长期研究，提供了一种压电式喷墨头的制作方法，省去了传统的光刻工艺，工序简单，且降低了切割精度，利于提高成品率。
本发明实施例提供的一种压电式喷墨头的制作方法，无需进行传统的光刻工艺，同时，使用LSI硅片电路代替传统FPC连接致动器的浅槽端部，此外，本发明实施例还使用LSI硅片电路而省去了FPC，尺寸更加小巧，有利于设置在喷印管道内壁及其它小尺寸位置；整体而言，工序更加简单，且降低了切割精度，有利于提高成品率。
本发明实施例提供了一种压电式喷墨头的制作方法，其包括：
在压电陶瓷基底表面加工形成并行设置的多条第一槽状结构，所述第一槽状结构由相互连通的深槽段和浅槽段组成，所述深槽段的首端设于压电陶瓷基底的一端，尾端与浅槽段的首端连接，所述浅槽段的尾端设于压电陶瓷基底的另一端，所述深槽段用于作为制动臂；
在所述压电陶瓷基底中制作第一电极；
在连接板中制作第二电极，并在连接板上加工形成并行设置的多条第二槽状结构，所述第二电极与第一电极匹配，所述第二槽状结构与相应第一槽状结构的浅槽段匹配；
将所述压电陶瓷基底与连接板、带有供墨槽口的盖板和喷孔板连接，形成压电式喷墨头。
在一具体实施方式中，所述的制作方法具体包括：先在压电陶瓷基底表面上覆设厚度为8μm-25μm的胶膜，之后对压电陶瓷基底表面进行划刻加工，从而形成多条所述的第一槽状结构。
在一具体实施方式中，所述胶膜包括厚度为12.5μm-25μm的PI薄膜，或者，所述胶膜包括厚度为8-15μm的光刻胶涂层。
在一具体实施方式中，所述的制作方法还包括：在完成所述第一电极的制作后，将所述胶膜从压电陶瓷基底表面去除。
在一具体实施方式中，所述制作方法具体包括：采用有机溶剂浸泡的方式将所述胶膜从压电陶瓷基底表面去除。
在一具体实施方式中，相邻两个第一槽状结构的间距为100-141μm。
在一具体实施方式中，所述深槽段的深度为100-200μm，所述浅槽段的深度为30-50μm。
在一具体实施方式中，所述制动臂为100-500个。
在一具体实施方式中，所述连接板采用硅片。
在一具体实施方式中，所述的制作方法具体包括：将所述盖板贴合在所述压电陶瓷基底表面，并至少覆盖各第一槽状结构的深槽段，且使所述供墨槽口作为供墨入口与所述深槽段连通。
在一具体实施方式中，所述供墨入口的宽度为所述制动臂长度的1/5-1/6。
在一具体实施方式中，所述的制作方法具体包括：将所述连接板覆盖贴合在所述压电陶瓷基底表面，并至少覆盖各第一槽状结构的浅槽段，且使第二电极与第一电极电连接。
在一具体实施方式中，所述的制作方法具体包括：将所述喷孔板固定于压电陶瓷基底的另一端的端面上，并使所述喷孔板上的喷墨孔与相应深槽段连通。
如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明，应理解的，本发明实施例主要用于解释本发明实施例提供的一种压电式喷墨头的制作方法的工艺流程和主要的工艺参数条件等，除非特别说明的之外，本发明实施例所采用的加工设备，电镀、划刻等工艺均可以采用本领域技术人员已知的，在此不做具体的限定说明。
实施例1
请参阅图1-图5，一种压电式喷墨头的制作方法，可以包括如下步骤：
1)如图1所示，提供一压电陶瓷基底1，采用贴膜机在压电陶瓷基底1的表面覆设厚度为8μm-25μm的胶膜2，所述胶膜2包括厚度为12.5μm-25μm的PI薄膜，或者，所述胶膜包括厚度为8-15μm的光刻胶(例如AZ4620等)涂层；
需要说明的是，可以采用旋涂形成所述光刻胶涂层，形成所述光刻胶涂层的涂胶机的转速为1500-4000rad/s，旋涂时间30-50s，然后以100℃的放热板烘干120-180s；采用此旋涂和热烘干的成膜方式有效的保证了光刻胶涂层的厚度均匀性，从而使后续的切割工艺更加一致，即制动臂的一致性；
2)如图2所示，采用划片机在所述压电陶瓷基底1表面加工形成第一槽状结构，所述第一槽状结构由相互连通的深槽段6和浅槽段5组成，所述深槽段的首端设于压电陶瓷基底1的一端，尾端与浅槽段的首端连接，所述浅槽段的尾端设于压电陶瓷基底1的另一端，其中，所述深槽段用于作为制动臂，所述深槽段的深度为100-200μm，所述浅槽段的深度为30-50μm，具体过程可以包括：
2.1)以划片机从压电陶瓷基底1的2号点位置3(即一端距压电陶瓷基底1上表面100-200um的位置)开始自外侧向内侧开始划片，从而形成所述深槽段6，划片3-6mm后逐渐提刀至1号点位置4(即距压电陶瓷基底1上表面30-50um的位置)，继续划片直到压电陶瓷基底1另一端，从而形成浅槽段5；
3)重复步骤2)的切割方式，从而在压电陶瓷基底1表面加工形成如图3所示的并行设置的多条第一槽状结构，其中，相邻两个第一槽状结构的间距为100-141μm，所述制动臂的数量为100-500个；
具体的切割过程可以包括：采用蓝膜贴附的方式将压电陶瓷基底1表贴于切割机托盘上；按照步骤2)中的切割方式试切割5-10个制动壁，并测量槽长，符合要求后继续切割；再切割过程中每切割50-80个槽需磨刀一次，以保证切割的制动臂一致性；
4)在所述压电陶瓷基底1中制作形成第一电极，之后以丙醇及异丙醇先后浸泡清洗压电陶瓷基底1至少24小时，以除去压电陶瓷基底1表面的胶膜2；
其中，所述第一电极可以形成在第一槽状结构的浅槽段5的侧壁和底部和/或深槽段6的侧壁；所述第一电极的材质可以是铝、镍及钛等金属；可以采用PVD等方式制作形成所述的第一电极，形成所述第一电极的方式可以采用CN108130511A中公开的方法实现；需要说明的是，在形成电极之后，采用GB/T 28786-2012真空镀膜层结合强度胶带测试的方式抽样检测浸泡电极的电极结合强度是否达标)；
5)提供连接板7，在所述连接板7中制作形成第二电极，并采用划片机等在所述连接板7上加工形成并行设置的多条第二槽状结构，所述第二电极与第一电极匹配，所述第二槽状结构与相应第一槽状结构的浅槽段匹配；
将所述连接板7覆盖贴合在所述压电陶瓷基底1表面，使所述连接板7至少覆盖各第一槽状结构的浅槽段，且使第二电极与第一电极电连接；
可以理解地，所述第二槽状结构的结构和尺寸等是与第一槽状结构的浅槽段5相对应匹配的，例如，所述第二槽状结构的深度可以是30-50μm，相邻两个第二槽状结构的间距可以是141μm；其中，所述连接板可以是硅片等；其中，可以使用导电银胶固定连接板7与浅槽5的连接处，具体包括：首先采用点胶的方式在连接板7沟槽中涂敷胶，然后以机械视觉自动对位装置对位连接板7与浅槽5并压合、加热固化；
6)如图4所示，在去膜后的压电陶瓷基底1表面固定贴合开有供墨槽口81的盖板8，从而形成制动器9，并使所述盖板8至少覆盖各第一槽状结构的深槽段，且使所述供墨槽口81作为供墨入口与所述深槽段连通；其中，所述供墨槽口81宽度为制动臂长度的1/5-1/6，所述盖板8的材质可以是压电陶瓷或氧化铝陶瓷等；
7)如图5所示，在压电陶瓷基底1的另一端的端面固定贴合喷孔板10，并使所述喷孔板10上的喷墨孔与相应深槽段连通，从而形成所述的压电式喷墨头，需要说明的是，所述喷孔板10和盖板8是相对设置的，即喷孔板10和盖板8分别固定设置在压电陶瓷基底1相对设置的两个端面上，其中，可以采用环氧胶等将所述喷孔板10与压电陶瓷基底1固定结合。
可以理解地，本发明实施例中的步骤4)和步骤5)可以互换顺序，没有明确的先后顺序要求。
此外，本案发明人还参照前述实施例，以本说明书述及的其它原料、工艺操作、工艺条件进行了试验，并均获得了较为理想的结果。
本发明实施例提供的压电式喷墨头的制作方法，省去了传统的光刻工艺，同时，使用LSI硅片电路代替传统FPC连接致动器的浅槽端部，降低了精度要求；此外，本发明实施例提供的压电式喷墨头的制作方法，使用LSI硅片电路省去了FPC，尺寸更小，有利于设置在喷印管道内壁及其它小尺寸位置；整体而言，本发明实施例提供的压电式喷墨头的制作方法，工序简单，且降低了切割精度，有利于提高成品率，同时提高了制动器的一致性。
本发明实施例提供的压电式喷墨头的制作方法，在制作器过程中，只需采用切割机就可完成，而无需使用传统的激光或者光刻等昂贵设备，大幅降低了生产成本。
尽管己参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。此外，除非具体陈述，否则术语第一、第二等的任何使用不表示任何次序或重要性，而是使用术语第一、第二等来区分一个元素与另一元素。

Claims (10)

1.一种压电式喷墨头的制作方法，其特征在包括：
在压电陶瓷基底表面加工形成并行设置的多条第一槽状结构，所述第一槽状结构由相互连通的深槽段和浅槽段组成，所述深槽段的首端设于压电陶瓷基底的一端，尾端与浅槽段的首端连接，所述浅槽段的尾端设于压电陶瓷基底的另一端，所述深槽段用于作为制动臂；
在所述压电陶瓷基底中制作第一电极；
在连接板中制作第二电极，并在连接板上加工形成并行设置的多条第二槽状结构，所述第二电极与第一电极匹配，所述第二槽状结构与相应第一槽状结构的浅槽段匹配；
将所述压电陶瓷基底与连接板、带有供墨槽口的盖板和喷孔板连接，形成压电式喷墨头。
2.根据权利要求1所述的压电式喷墨头的制作方法，其特征在于具体包括：先在压电陶瓷基底表面上覆设厚度为8μm-25μm的胶膜，之后对压电陶瓷基底表面进行划刻加工，从而形成多条所述的第一槽状结构。
3.根据权利要求2所述的压电式喷墨头的制作方法，其特征在于：所述胶膜包括厚度为12.5μm-25μm的PI薄膜，或者，所述胶膜包括厚度为8-15μm的光刻胶涂层。
4.根据权利要求2所述的压电式喷墨头的制作方法，其特征在于还包括：在完成所述第一电极的制作后，将所述胶膜从压电陶瓷基底表面去除；
优选的，所述制作方法具体包括：采用有机溶剂浸泡的方式将所述胶膜从压电陶瓷基底表面去除。
5.根据权利要求1所述的压电式喷墨头的制作方法，其特征在于：相邻两个第一槽状结构的间距为100-141μm；
优选的，所述深槽段的深度为100-200μm，所述浅槽段的深度为30-50μm。
6.根据权利要求1所述的压电式喷墨头的制作方法，其特征在于：所述制动臂为100-500个。
7.根据权利要求1所述的压电式喷墨头的制作方法，其特征在于：所述连接板采用硅片。
8.根据权利要求1所述的压电式喷墨头的制作方法，其特征在于具体包括：将所述盖板贴合在所述压电陶瓷基底表面，并至少覆盖各第一槽状结构的深槽段，且使所述供墨槽口作为供墨入口与所述深槽段连通；
优选的，所述供墨入口的宽度为所述制动臂长度的1/5-1/6。
9.根据权利要求1所述的压电式喷墨头的制作方法，其特征在于具体包括：将所述连接板覆盖贴合在所述压电陶瓷基底表面，并至少覆盖各第一槽状结构的浅槽段，且使第二电极与第一电极电连接。
10.根据权利要求1所述的压电式喷墨头的制作方法，其特征在于具体包括：将所述喷孔板固定于压电陶瓷基底的另一端的端面上，并使所述喷孔板上的喷墨孔与相应深槽段连通。
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