[发明专利]一种复合腔体压电喷墨打印头及其制造方法

说明书

本发明提供了一种复合腔体压电喷墨打印头，并给出具体制造方法，其包括上、下压电致动器、上、下振动板、腔体结构层；所述腔体结构层包括多个腔体单元，每个腔体单元均包括位于同一垂直截面的上腔体单元与下腔体单元；所述上振动板上设置有与上腔体单元及下腔体单元均连通的墨水入口；所述下振动板上设置有多个分别与所述上腔体单元、下腔体单元对应连通的喷孔；上压电制动器固定在上振动板上，与上腔体单元对应；下压电制动器固定在下振动板上，与下腔体单元对应。本发明简化了制造工艺，提高了腔体数量，增加了分辨率；同时，压电制动器中的压电陶瓷薄膜与上电极都可采用丝网印刷工艺制得，避免压电陶瓷薄膜与上电极的刻蚀，简化了制造过程。

技术领域

本发明涉及一种喷墨打印头，尤其涉及一种采用微纳制造技术形成的同一垂直截面具有上下两个腔体的复合腔体压电喷墨打印头以及制造该喷墨打印头的方法。

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。

传统的压电喷墨打印头在同一个垂直截面只具有一个腔体。在该情况下，为了增加分辨率，只能减小腔体的宽度以及腔体的间隔，由于打印头在工作过程中各腔体之间的相互干扰等原因，使得现有打印头的腔体和腔体间隔无法进一步缩小，因此分辨率很难继续提高。

发明内容

基于此，本发明公开了一种复合腔体压电喷墨打印头及其制造方法。

其技术方案如下：

一种复合腔体压电喷墨打印头，其从上而下依次包括上压电致动器、上振动板、腔体结构层、下振动板、下压电制动器；其中，所述腔体结构层包括多个腔体单元，每个腔体单元均包括位于同一垂直截面上的上腔体单元与下腔体单元；所述上振动板上设置有与上腔体单元及下腔体单元均连通的墨水入口；所述下振动板上设置有多个分别与所述上腔体单元、下腔体单元对应连通的喷孔；所述上压电制动器固定在上振动板上，与所述上腔体单元对应；所述下压电制动器固定在下振动板上，与所述下腔体单元对应。

较佳的，所述腔体结构层由硅片构成，所述上腔体与下腔体通过干法刻蚀或湿法刻蚀形成于硅片上。

较佳的，所述上振动板与下振动板都为厚度20-50μm的硅片，且通过键合工艺与腔体结构层结合。

较佳的，所述墨水入口通过干法刻蚀或湿法刻蚀获得；所述喷孔通过干法刻蚀获得。

较佳的，所述上压电致动器与所述下压电致动器均由下电极、压电陶瓷薄膜和上电极组成。

较佳的，所述下电极通过磁控溅射分别形成于所述上振动板和下振动板的表面。

较佳的，所述压电陶瓷薄膜通过丝网印刷，并通过溶胶-凝胶法形成于下电极的表面。

较佳的，所述上电极通过丝网印刷金(Au)形成于压电陶瓷薄膜的表面。

较佳的，所述压电陶瓷薄膜通过在所述上电极与所述下电极之间通入高压电进行极化，极化电场强度为1.0-2.5KV/mm，极化温度为100-150℃，极化时间为5-30min。

相应的，本发明还提供了一种对上述复合腔体压电喷墨打印头进行制造的方法，主要包括步骤：

A、采用干法刻蚀或湿法刻蚀对硅片进行加工，形成所述腔体结构层；

B、对硅片进行加工形成上振动板及下振动板，通过干法刻蚀或湿法刻蚀所述上振动板获得所述墨水入口，通过干法刻蚀所述下振动板获得所述喷孔；