一種液體噴頭的製作方法
2023-05-15 22:07:11 2
專利名稱：一種液體噴頭的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種液體噴頭。
背景技術：
作為液體噴射裝置，例如有向與對應列印信號的噴嘴連通的壓力發生室內的墨水施加噴出能量並從噴嘴開口噴出墨水滴的噴墨式記錄裝置。作為搭載在此噴墨式記錄裝置上的噴墨式記錄頭大致有兩種，即一種是在壓力發生室內設置由驅動信號產生焦耳熱的電阻線等的發熱元件，並利用此發熱元件產生的泡沫從噴嘴開口噴出墨水滴的記錄頭，另一種是由振動板構成壓力發生室的一部分，利用壓電元件使此振動板變形，並從噴嘴開口噴出墨水滴的壓電振動式的記錄頭。現有利用壓電元件作為致動器把墨水噴出的噴頭，主要有以下兩種類型，一種是壓電元件和振動板部分構成與排出墨滴相應噴嘴孔連通的壓力產生腔室，通過壓電元件和振動板的變形，使得壓力產生腔室體積發生變化，從而把墨水從噴嘴孔噴出。(參照專利文獻 1，中國專利 CN02105630. 7)。另外一種是在日本專利申請平2-194960中，矽基板上設置噴嘴孔和壓力腔室，壓電元件和振動板以懸臂梁的形式設置在壓力腔室內。下面參考圖I描述在日本專利申請平2-194960中公開的液體噴頭及其排墨原理。壓電轉換器22由可自如移位的振動部(振動片)20和固定部21構成，由PZT構成的壓電單元15的兩面上由電極16，彈性體14覆蓋在電極16的靠近噴嘴的那側上。下面說明藉助壓電轉換器22噴墨的原理。一旦在壓電單元15兩面的電極16之間施加電壓，壓電單元15就會因壓電效果而收縮，壓電轉換器的振動片20的懸空端便朝著a方向移位。另一方面，彈性體14有著很強的剛性，所以其尺寸變化是受限的，致使電壓解除時產生一個使振動片朝b方向彎曲的彎矩，從而墨滴從噴嘴19被噴出。因此，通過選擇性的施加，解除電壓，可以使振動片20的懸空端變形、移位，從而使其附近的墨水噴出。根據基於以上描述的排墨原理的液體噴頭，在排出口周圍的液體可以被有效地排出。因此，和傳統的沒有懸臂梁結構的液體噴頭相比，改進了液體排出效率。在具有如上所述的懸臂梁式的液體排出頭中，懸臂梁根據電壓的變化而移動，並在移動過程中，根據移動的應力作用在懸臂梁上，這一應力特別主要地作用在繞懸臂梁的固定部21支點周圍的懸臂梁上，會影響懸臂梁的使用壽命。因此，在懸臂梁大範圍移動和經常移動的情況下，懸臂梁在其底部折斷。
實用新型內容根據上述情況，本實用新型提供一種液體噴頭，以解決現有懸臂梁式液體噴頭因大範圍或經常移動且應力集中在懸臂梁的支點周圍而使懸臂梁折斷的技術問題。為了解決以上技術問題，本實用新型採用的技術方案是一種液體噴頭，包括[0010]矽基板； 設置在所述娃基板表面的液體腔室；設置在所述液體腔室內部一端固定在所述的矽基板上，另一端是活動端的振動板；設置在所述振動板上的壓電元件；設置在所述矽基板上的供液通道；和與所述液體腔室連通的噴嘴孔； 其特徵是，所述振動板與矽基板上供液通道的壁的連接處呈曲面。所述振動板與矽基板上供液通道的壁的連接處呈R倒角。所述振動板活動端部分與矽基板之間有間隙。所述液體噴頭，其特徵是，所述振動板活動端部分與所述噴嘴孔之間有間隙。所述曲面通過磨粒噴射加工工藝形成。在採用了上述技術方案後，由于振動板與矽基板上供液通道的壁的連接處呈曲面，由於作用在懸臂梁支點周圍的應力被曲面分解，緩解了由於懸臂梁根據電壓的變化而移動，並在移動過程中應力作用在繞懸臂梁的支點周圍的懸臂梁上，避免因應力集中而折斷懸臂梁，延長了懸臂梁的使用壽命。解決了現有懸臂梁式液體噴頭因大範圍或經常移動且應力集中在懸臂梁的支點周圍而使懸臂梁折斷的技術問題。
圖I為本實用新型背景技術附圖；圖2為本實用新型實施例的液體噴頭剖視圖；圖3為本實用新型實施例的液體噴頭局部放大圖；圖中標誌說明I矽基板，2供液通道，3振動板，4Si3N4薄膜，5Si02薄膜，6壓電元件，7下部電極，8壓電層，9上部電極，10噴嘴孔，11供液通道壁，12壓力腔室壁，13曲面，14彈性體，15壓電單元，16電極，17噴嘴板，18墊片，19噴嘴，20振動部，21固定部，22壓電轉換器，23液體容納腔，24活動端，25固定端，26支點
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步的說明。圖2所示為本實用新型實施例的液體噴頭的剖視圖，如圖所示，該液體噴頭包括一個矽基底I ;通過各向異性蝕刻在矽基底I上形成供液通道2，用於為液體噴頭提供液體；通過在矽基底I上層疊Si3N4薄膜4和Si02薄膜5，組成振動板3 ;在振動板3上形成壓電元件6，包括下部電極7，壓電層8，上部電極9。在壓電元件6的上部電極9和下部電極7之間施加電壓，壓電層8因壓電效果而變形，此時產生瞬間的應力作用于振動板3，振動板3的活動端24向箭頭c所示的方向移動，此時，液體容納腔23內壓力增大，液體通過供液通道2流進液體容納腔室23。同時，振動板3有著很強的剛性，所以其尺寸變化是受限的，致使電壓解除時產生一個使振動板3朝d方向彎曲的彎矩，從而墨滴從噴嘴10被噴出。振動板3根據施加到壓電元件6上電壓的變化而移動，且根據該位移產生的應力作用在振動板3上。特別是，這個應力主要地作用在振動板3的支點26周圍的振動板3上，並因此振動板3經過大範圍地和頻繁地移動，則振動板3的使用壽命隔些時候會明顯減小。具體地講，具有以下問題振動板3在支點26周圍折斷。圖2所示為本實用新型實施例的液體噴頭的剖視圖。根據圖3所示，振動板3與矽基板I上供液通道壁11呈曲面13，作用在振動板3支點26周圍的應力被曲面分解，由此，可以阻止在振動板3移位過程中的在振動板3支點26周圍部分的應力集中。在振動板3的支點26周圍部分呈曲面13的情況下，可以通過磨粒噴射加工朝矽基底I以可控方式噴射磨粒，選擇性地去除基底材料。磨粒去除基底材料，形成曲面13。適合的磨粒可包括矽，碳化矽，熔融氧化鋁，熔融褐氧化鋁，氧化鈦和低溫二氧化碳顆粒或小球，以及其他材料。一個適當實施例使用了純度大約99%的熔融氧化鋁或氧化鈦。另一適當實施例可使用包括與大約3. 5%氧化鈦熔融的大約96%的褐氧化鋁的磨粒。可利用適合的磨粒尺寸。當在壓電元件6的上部電極9和下部電極7之間施加電壓，壓電層8因壓電效果而變形，此時產生瞬間的應力作用于振動板3，振動板3的活動端24向箭頭c所示的方向移動。同時，振動板3有著很強的剛性，所以其尺寸變化是受限的，致使電壓解除時產生一個使振動板3朝d方向彎曲的彎矩，從而墨滴從噴嘴10被噴出。如上所述，在根據本實施例的液體排出頭中，振動板3與矽基板I上供液通道壁11的連接處呈曲面13，此處為R倒角，因此，在移動振動板3以便從排出口 10排出墨水的過程中和在振動板3過量移動過程中，在振動板3支點26周圍的應力被減小。因此，在這種液體排出頭中，不存在振動板3與支點26周圍急劇形狀改變而使應力集中的情況。從而，提高了振動板3的使用壽命，穩定了液體排出頭的排出特性，也使得液體排出頭具有高的可靠性。圖3所示為本實用新型實施例的液體噴頭局部放大圖，由圖清晰可見，振動板3與矽基板I上供液通道壁11呈曲面13。權利要求1.一種液體噴頭，包括 娃基板； 設置在所述矽基板表面的液體腔室； 設置在所述液體腔室內部一端固定在所述的矽基板上，另一端是活動端的振動板； 設置在所述振動板上的壓電元件； 設置在所述矽基板上的供液通道； 和與所述液體腔室連通的噴嘴孔； 其特徵是，所述振動板與矽基板上供液通道的壁的連接處呈曲面。
2.如權利要求I所述的液體噴頭，其特徵是，所述振動板與矽基板上供液通道的壁的連接處呈R倒角。
3.如權利要求I所述的液體噴頭，其特徵是，所述振動板活動端部分與矽基板之間有間隙。
4.如權利要求I所述的液體噴頭，其特徵是，所述液體噴頭，其特徵是，所述振動板活動端部分與所述噴嘴孔之間有間隙。
5.如權利要求I所述的液體噴頭，其特徵是，所述曲面通過磨粒噴射加工工藝形成。
專利摘要本實用新型涉及一種液體噴頭，包括矽基板；設置在矽基板表面的液體腔室；設置在液體腔室內部一端固定在的矽基板上，另一端是活動端的振動板；設置在振動板上的壓電元件；設置在矽基板上的供液通道；和與液體腔室連通的噴嘴孔；振動板與矽基板上供液通道的壁的連接處呈曲面。由於作用在懸臂梁支點周圍的應力被曲面分解，緩解了由於懸臂梁根據電壓的變化而移動，並在移動過程中應力作用在繞懸臂梁的支點周圍的懸臂梁上，避免因應力集中而折斷懸臂梁，延長了懸臂梁的使用壽命，解決現有懸臂梁式液體噴頭因大範圍或經常移動且應力集中在懸臂梁的支點周圍而使懸臂梁折斷的技術問題。
文檔編號B41J2/045GK202428807SQ20112055760
公開日2012年9月12日 申請日期2011年12月27日 優先權日2011年12月27日
發明者不公告發明人 申請人:珠海並洲貿易有限公司