專利名稱：一種液體噴頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種液體噴頭。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有利用壓電元件作為致動(dòng)器把液體噴出的噴頭，主要有以下兩種類型。一種是壓電元件和振動(dòng)板部分構(gòu)成與排出液滴相應(yīng)噴嘴孔連通的壓力產(chǎn)生腔室，通過壓電元件和振動(dòng)板的變形，使得壓力產(chǎn)生腔室體積發(fā)生變化，從而把液滴從噴嘴孔噴出。這種液體的壓電元件置于液體腔室的上方，不與噴射墨水直接接觸。但可能受到大氣中的水分侵蝕，或由于液體腔室內(nèi)的水分，導(dǎo)致壓電元件的濕氣增加，使壓電元件遭到破壞，所以一般需要對壓電元件進(jìn)行保護(hù)。另一種液體噴頭是通過將振動(dòng)板設(shè)置在壓力腔室內(nèi)部，形成懸臂梁或橋式梁結(jié)構(gòu)，通過向懸臂梁或橋式梁上的壓電元件施加電壓而使懸臂或橋式梁振動(dòng)板發(fā)生振動(dòng)，墨水因?yàn)檎駝?dòng)板的振動(dòng)而從噴墨口噴出。這種利用懸臂梁式振動(dòng)板的打印頭例如Epson早期公開申請平3-295655中所述。但以上兩種液體噴頭的振動(dòng)板與壓電元件組成的結(jié)構(gòu)中，振動(dòng)板與壓電元件等長、等寬?；蛘駝?dòng) 板與壓電元件等長、等寬。這些結(jié)構(gòu)中，當(dāng)需要對振動(dòng)板和壓電元件組成的懸臂梁或橋式梁結(jié)構(gòu)與墨水接觸的表面涂覆絕緣膜時(shí)，難以對側(cè)面進(jìn)行涂覆，難以對兩個(gè)表面的交界處進(jìn)行均勻涂覆，尤其是在交界處會(huì)使涂覆過厚的保護(hù)膜。如圖7(b)所示為實(shí)際涂覆時(shí)，保護(hù)膜過厚的情況，圖7(a)為理想的涂覆保護(hù)膜的情況，但實(shí)際的涂覆保護(hù)膜的過程往往是圖7(b)的情況。而沒有涂覆絕緣膜會(huì)導(dǎo)致電極短路或?qū)щ娦阅芟陆?，涂覆不均勻?huì)導(dǎo)致噴墨的不穩(wěn)點(diǎn)性，涂覆過厚會(huì)阻礙壓電元件的驅(qū)動(dòng)，使振動(dòng)的位移量下降，從而噴不出墨水或噴墨量不夠。另外，若上下電極等長等寬，由于壓電陶瓷層很薄，容易導(dǎo)致上下電極短路。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種液體噴頭，以解決現(xiàn)有液體噴頭上的壓電元件上下電極容易短路、保護(hù)膜的容易涂覆過厚和涂覆不均勻的技術(shù)問題。為了解決以上技術(shù)問題，本實(shí)用新型采取的第一實(shí)施方案是一種液體噴頭，包括一個(gè)硅基板；設(shè)置在硅基板上表面的振動(dòng)板；設(shè)置在由振動(dòng)板下表面和硅基板形成的供墨腔室；設(shè)置在振動(dòng)板上表面由下電極和壓電陶瓷、上電極組成的壓電元件；設(shè)置在振動(dòng)板和壓電元件上的液體腔室；和與所述液體腔室連通的噴嘴孔；所述振動(dòng)板和壓電元件一端與硅基板固定連接，[0015]其特征是，所述振動(dòng)板、下電極、壓電陶瓷、上電極疊加成階梯形狀結(jié)構(gòu)。所述振動(dòng)板、下電極、壓電陶瓷、上電極的每一層均為梯形狀。所述振動(dòng)板和壓電元件另一端懸空而形成懸臂梁結(jié)構(gòu)所述振動(dòng)板和壓電元件另一端也與硅基板固定連接而形成兩端固定的橋式梁梁結(jié)構(gòu)。在采用了上述技術(shù)方案后，由于臺階狀的壓電元件和振動(dòng)板可以使涂覆保護(hù)膜時(shí)各層的連接處處于比較均勻的狀態(tài)，且保護(hù)膜較薄，防止了保護(hù)膜過厚導(dǎo)致的壓電元件的位移下降；由于壓電元件和振動(dòng)板每一個(gè)表面的保護(hù)膜均處于比較均勻的狀態(tài)，使相鄰壓電元件的位移量趨于一致，從而保證相鄰各個(gè)液體噴頭的排墨趨于一致性。設(shè)成臺階狀的壓電元件，使得振動(dòng)板彎曲變形時(shí)防止上下電極的短路。解決了現(xiàn)有液體噴頭上的壓電元件上下電極容易短路、保護(hù)膜的容易涂覆過厚和涂覆不均勻的技術(shù)問題。
圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例I的懸臂梁噴頭的剖視圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例I的橋式梁梁噴頭的剖視圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例I的振動(dòng)板和壓電元件的立體圖；圖4(a)、(b)是本實(shí)用新型實(shí)施例I的振動(dòng)板、壓電元件和保護(hù)膜的剖視圖；圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例2的振動(dòng)板和壓電元件的立體圖；圖6 (a)、(b)是本實(shí)用新型實(shí)施例2的振動(dòng)板、壓電元件和保護(hù)膜的剖視圖；圖7(a)、(b)是在先文獻(xiàn)中的振動(dòng)板、壓電元件和保護(hù)膜的剖視圖；標(biāo)號說明I硅基板；2振動(dòng)板層；3通孔；4壓電元件包括41上電極，42壓電陶瓷，43下電極； 5噴孔；6液體腔室；7供墨腔室；
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I下列將通過實(shí)施例I詳細(xì)描述本實(shí)用新型圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例的懸臂梁液體噴頭的剖視圖，圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的橋式梁液體噴頭的剖視圖。如圖所示，一種液體噴頭，包括硅基板、設(shè)置在硅基板上表面的振動(dòng)板2、由振動(dòng)板2下表面和硅基板形成的供墨腔室7、設(shè)置在振動(dòng)板2表面的壓電元件4、設(shè)置在振動(dòng)板2和壓電元件4上的液體腔室6、使液體腔室6和供墨腔室7連通的通孔3、與液體腔室6連通的噴嘴孔5 ;振動(dòng)板2和壓電元件4組成了一端固定，一端懸空的懸臂梁結(jié)構(gòu)，或振動(dòng)板2和壓電元件4組成了兩端固定的橋式梁結(jié)構(gòu)，墨水從供墨腔室7通過橋式梁的邊緣處的縫隙留到液體腔室6。上電極41、下電極43可與電源的兩極連接。當(dāng)施加一個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓給電極時(shí)，壓電元件4發(fā)生變形，產(chǎn)生瞬間的應(yīng)力作用于振動(dòng)板2，使振動(dòng)板2產(chǎn)生一定量的位移，液體從供墨腔室7流入液體腔室6。接著移除驅(qū)動(dòng)電壓，使壓電元件4恢復(fù)原形，一定體積的液滴從噴嘴噴出，完成一次噴射。如圖3所示，所述壓電元件包括下電極、壓電陶瓷和上電極。振動(dòng)板和壓電元件的各層呈臺階狀。臺階狀的壓電元件和振動(dòng)板可以使涂覆保護(hù)膜時(shí)各層的連接處處于比較均勻的狀態(tài)，且保護(hù)膜較薄，防止了保護(hù)膜過厚導(dǎo)致的壓電元件的位移下降；由于壓電元件和振動(dòng)板每一個(gè)表面的保護(hù)膜均處于比較均勻的狀態(tài)，使相鄰壓電元件的位移量趨于一致， 從而保證相鄰各個(gè)液體噴頭的排墨趨于一致性。設(shè)成臺階狀的壓電元件，使得懸臂梁在彎曲變形時(shí)，有利于防止上下電極的短路。如圖4(a)、4(b)所示，圖4(a)為理想的涂覆保護(hù)膜的情況，圖4(b)為實(shí)際的涂覆情況，圖4(b)相比于圖4(a)，使涂覆的保護(hù)膜更趨于均勻， 更薄，在保證保護(hù)壓電元件不被墨水腐蝕的情況下，壓電元件的位移量盡也得到保證，使噴頭順利噴出墨水。作為振動(dòng)板2的材料可以是SiO2或Si3N4等，上下電極41，43可以Pt、Ir、Cu等金屬或金屬氧化物等、或Pt和Ti的合金等導(dǎo)電材料，保護(hù)膜可以是SiO2等或聚殲亞胺等有機(jī)或無機(jī)材料。作為壓電體42的材料，例如優(yōu)選由以鋯鈦酸鉛[Pb (Zr，Ti) O3 PZT]為主要成分的材料形成，此外也可以使用鈮鎂酸鉛和鈦酸鉛的固溶體[Pb (Mg1/3Nb2/3) O3-PbTiO3 =PMN-PT]、 鋅鈮酸鉛和鈦酸鉛的固溶體[Pb Znl73Nb273) O3-PbTiO3 =PZN-PT]等含鉛材料或BiFeO3等無鉛材料。實(shí)施例2下列將通過實(shí)施例2詳細(xì)描述本實(shí)用新型圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例2的振動(dòng)板和壓電元件的立體圖。如圖所示，所述壓電元件包括下電極、壓電陶瓷和上電極。振動(dòng)板和壓電元件的各層呈臺階狀，且壓電元件的各層呈梯形形狀。本實(shí)用新型也可以把上振動(dòng)板設(shè)成兩層如SiO2上加入一層Si3N4層，或在下電極和壓電陶瓷之間插入種子層，如PbTi03等材料，但每一層之間均設(shè)成臺階狀。
權(quán)利要求1.一種液體噴頭，包括一個(gè)娃基板；設(shè)置在娃基板上表面的振動(dòng)板；設(shè)置在由振動(dòng)板下表面和硅基板形成的供墨腔室；設(shè)置在振動(dòng)板上表面由下電極和壓電陶瓷、上電極組成的壓電元件；設(shè)置在振動(dòng)板和壓電元件上的液體腔室；和與所述液體腔室連通的噴嘴孔；所述振動(dòng)板和壓電元件一端與硅基板固定連接，其特征是，所述振動(dòng)板、下電極、壓電陶瓷、上電極疊加成階梯形狀結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求I所述的液體噴頭，其特征是，所述振動(dòng)板、下電極、壓電陶瓷、上電極的每一層均為梯形狀。
3.如權(quán)利要求I或2所述的液體噴頭，其特征是，所述振動(dòng)板和壓電元件另一端懸空而形成懸臂梁結(jié)構(gòu)
4.如權(quán)利要求I或2所述的液體噴頭，其特征是，所述振動(dòng)板和壓電元件另一端也與硅基板固定連接而形成兩端固定的橋式梁梁結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種液體噴頭，液體噴頭包括硅基板；設(shè)置在硅基板上表面的振動(dòng)板，由振動(dòng)板下表面和硅基板形成的供墨腔室；設(shè)置在振動(dòng)板表面由下電極和壓電陶瓷、上電極組成的壓電元件；設(shè)置在振動(dòng)板上的液體腔室和液體腔室連通的噴嘴孔，振動(dòng)板、下電極、壓電陶瓷、上電極疊加成階梯形狀結(jié)構(gòu)。由于臺階狀的壓電元件和振動(dòng)板可以使涂覆保護(hù)膜時(shí)各層的連接處處于比較均勻的狀態(tài)，且保護(hù)膜較薄，解決了現(xiàn)有液體噴頭上的壓電元件上下電極容易短路、保護(hù)膜的容易涂覆過厚和涂覆不均勻的技術(shù)問題。
文檔編號B41J2/045GK202463171SQ201220054099
公開日2012年10月3日 申請日期2012年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月20日
發(fā)明者佟鑫, 周毅, 陳曉坤 申請人:珠海納思達(dá)電子科技有限公司