CN202463171U - 一种液体喷头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种液体喷头，液体喷头包括：硅基板；设置在硅基板上表面的振动板，由振动板下表面和硅基板形成的供墨腔室；设置在振动板表面由下电极和压电陶瓷、上电极组成的压电元件；设置在振动板上的液体腔室和液体腔室连通的喷嘴孔，振动板、下电极、压电陶瓷、上电极叠加成阶梯形状结构。由于台阶状的压电元件和振动板可以使涂覆保护膜时各层的连接处处于比较均匀的状态，且保护膜较薄，解决了现有液体喷头上的压电元件上下电极容易短路、保护膜的容易涂覆过厚和涂覆不均匀的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种液体喷头。
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。这种液体的压电元件置于液体腔室的上方，不与喷射墨水直接接触。但可能受到大气中的水分侵蚀，或由于液体腔室内的水分，导致压电元件的湿气增加，使压电元件遭到破坏，所以一般需要对压电元件进行保护。
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。
但以上两种液体喷头的振动板与压电元件组成的结构中，振动板与压电元件等长、等宽。或振动板与压电元件等长、等宽。这些结构中，当需要对振动板和压电元件组成的悬臂梁或桥式梁结构与墨水接触的表面涂覆绝缘膜时，难以对侧面进行涂覆，难以对两个表面的交界处进行均匀涂覆，尤其是在交界处会使涂覆过厚的保护膜。如图7(b)所示为实际涂覆时，保护膜过厚的情况，图7(a)为理想的涂覆保护膜的情况，但实际的涂覆保护膜的过程往往是图7(b)的情况。而没有涂覆绝缘膜会导致电极短路或导电性能下降，涂覆不均匀会导致喷墨的不稳点性，涂覆过厚会阻碍压电元件的驱动，使振动的位移量下降，从而喷不出墨水或喷墨量不够。另外，若上下电极等长等宽，由于压电陶瓷层很薄，容易导致上下电极短路。
实用新型内容
本实用新型提供一种液体喷头，以解决现有液体喷头上的压电元件上下电极容易短路、保护膜的容易涂覆过厚和涂覆不均匀的技术问题。
为了解决以上技术问题，本实用新型采取的第一实施方案是：
一种液体喷头，包括：
一个硅基板；
设置在硅基板上表面的振动板；
设置在由振动板下表面和硅基板形成的供墨腔室；
设置在振动板上表面由下电极和压电陶瓷、上电极组成的压电元件；
设置在振动板和压电元件上的液体腔室；
和与所述液体腔室连通的喷嘴孔；
所述振动板和压电元件一端与硅基板固定连接，
其特征是，所述振动板、下电极、压电陶瓷、上电极叠加成阶梯形状结构。
所述振动板、下电极、压电陶瓷、上电极的每一层均为梯形状。
所述振动板和压电元件另一端悬空而形成悬臂梁结构：
所述振动板和压电元件另一端也与硅基板固定连接而形成两端固定的桥式梁梁结构。
在采用了上述技术方案后，由于台阶状的压电元件和振动板可以使涂覆保护膜时各层的连接处处于比较均匀的状态，且保护膜较薄，防止了保护膜过厚导致的压电元件的位移下降；由于压电元件和振动板每一个表面的保护膜均处于比较均匀的状态，使相邻压电元件的位移量趋于一致，从而保证相邻各个液体喷头的排墨趋于一致性。设成台阶状的压电元件，使得振动板弯曲变形时防止上下电极的短路。解决了现有液体喷头上的压电元件上下电极容易短路、保护膜的容易涂覆过厚和涂覆不均匀的技术问题。
附图说明
图1是本实用新型实施例1的悬臂梁喷头的剖视图；
图2是本实用新型实施例1的桥式梁梁喷头的剖视图；
图3是本实用新型实施例1的振动板和压电元件的立体图；
图4(a)、(b)是本实用新型实施例1的振动板、压电元件和保护膜的剖视图；
图5是本实用新型实施例2的振动板和压电元件的立体图；
图6(a)、(b)是本实用新型实施例2的振动板、压电元件和保护膜的剖视图；
图7(a)、(b)是在先文献中的振动板、压电元件和保护膜的剖视图；
标号说明：
1硅基板；2振动板层；3通孔；4压电元件包括41上电极，42压电陶瓷，43下电极；5喷孔；6液体腔室；7供墨腔室；
具体实施方式
实施例1
下列将通过实施例1详细描述本实用新型：
图1是本实用新型实施例的悬臂梁液体喷头的剖视图，图2是本实用新型实施例的桥式梁液体喷头的剖视图。如图所示，一种液体喷头，包括：硅基板、设置在硅基板上表面的振动板2、由振动板2下表面和硅基板形成的供墨腔室7、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7连通的通孔3、与液体腔室6连通的喷嘴孔5；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，或振动板2和压电元件4组成了两端固定的桥式梁结构，墨水从供墨腔室7通过桥式梁的边缘处的缝隙留到液体腔室6。上电极41、下电极43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7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3所示，所述压电元件包括下电极、压电陶瓷和上电极。振动板和压电元件的各层呈台阶状。台阶状的压电元件和振动板可以使涂覆保护膜时各层的连接处处于比较均匀的状态，且保护膜较薄，防止了保护膜过厚导致的压电元件的位移下降；由于压电元件和振动板每一个表面的保护膜均处于比较均匀的状态，使相邻压电元件的位移量趋于一致，从而保证相邻各个液体喷头的排墨趋于一致性。设成台阶状的压电元件，使得悬臂梁在弯曲变形时，有利于防止上下电极的短路。如图4(a)、4(b)所示，图4(a)为理想的涂覆保护膜的情况，图4(b)为实际的涂覆情况，图4(b)相比于图4(a)，使涂覆的保护膜更趋于均匀，更薄，在保证保护压电元件不被墨水腐蚀的情况下，压电元件的位移量尽也得到保证，使喷头顺利喷出墨水。
作为振动板2的材料可以是SiO2或Si3N4等，上下电极41，43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)O3：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)O3-PbTiO3：PMN-PT]、锌铌酸铅和钛酸铅的固溶体[Pb Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3：PZN-PT]等含铅材料或BiFeO3等无铅材料。
实施例2
下列将通过实施例2详细描述本实用新型：
图5是本实用新型实施例2的振动板和压电元件的立体图。如图所示，所述压电元件包括下电极、压电陶瓷和上电极。振动板和压电元件的各层呈台阶状，且压电元件的各层呈梯形形状。
本实用新型也可以把上振动板设成两层如SiO2上加入一层Si3N4层，或在下电极和压电陶瓷之间插入种子层，如PbTiO3等材料，但每一层之间均设成台阶状。
Claims (4)
1.一种液体喷头，包括：
一个硅基板；
设置在硅基板上表面的振动板；
设置在由振动板下表面和硅基板形成的供墨腔室；
设置在振动板上表面由下电极和压电陶瓷、上电极组成的压电元件；
设置在振动板和压电元件上的液体腔室；
和与所述液体腔室连通的喷嘴孔；
所述振动板和压电元件一端与硅基板固定连接，
其特征是，所述振动板、下电极、压电陶瓷、上电极叠加成阶梯形状结构。
2.如权利要求1所述的液体喷头，其特征是，所述振动板、下电极、压电陶瓷、上电极的每一层均为梯形状。
3.如权利要求1或2所述的液体喷头，其特征是，所述振动板和压电元件另一端悬空而形成悬臂梁结构：
4.如权利要求1或2所述的液体喷头，其特征是，所述振动板和压电元件另一端也与硅基板固定连接而形成两端固定的桥式梁梁结构。
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2012
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| GR01 | Patent grant | ||
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