一種液體噴頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種液體噴頭，包括：硅基板，在硅基板上形成的噴液口、供液通道、第一壓力腔室、壓電橋式梁和第二壓力腔室，第一壓力腔室與噴液口、供液通道相連通，壓電橋式梁設(shè)置在第一壓力腔室和第二壓力腔室之間；壓電橋式梁兩側(cè)設(shè)置有縫隙，第二壓力腔室通過壓電橋式梁的兩側(cè)縫隙與第一壓力腔室連通，縫隙是第二壓力腔室的唯一對(duì)外連通通道。由于壓電橋式梁兩側(cè)的縫隙為液體進(jìn)入第二壓力腔室的唯一通道，當(dāng)壓電元件運(yùn)動(dòng)時(shí)，能保證進(jìn)入壓力腔室的液體不會(huì)從第二壓力腔室流出供液通道，大大提高了了液體驅(qū)動(dòng)的強(qiáng)度。解決了現(xiàn)有液體噴頭因液體驅(qū)動(dòng)的強(qiáng)度小而導(dǎo)致每次噴射的出液量小的技術(shù)問題。
【專利說明】一種液體噴頭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液體噴頭。

【背景技術(shù)】
[0002]精工愛普生株式會(huì)社公開了一種壓電式噴頭，在微槽道的上壁制作壓電/彈性復(fù)合振動(dòng)板，當(dāng)向壓電振動(dòng)板上的壓電元件施加電壓時(shí)，振動(dòng)板發(fā)生凸、凹形變，從而改變微槽道內(nèi)的容積，使液體從與微槽道相通的微噴孔中噴射出去。采用這種方式的壓電振動(dòng)板硬度較大，使其形變所需驅(qū)動(dòng)力很大；并且，振動(dòng)板四周與微槽道壁相連，且受到約束。這兩種原因，嚴(yán)重限制了對(duì)微槽道中液體驅(qū)動(dòng)。而且，由于板四周邊的約束作用，當(dāng)振動(dòng)板的面積越小時(shí)，板的變形就越小，微槽道內(nèi)的體積變化就越小，噴射的出液量就越小。為了增加噴射出液量，需要增加微槽道的尺度。而在形成更高密度的液體噴頭陣列時(shí)，微槽道的寬度卻又受到限制。因此，這種噴頭的驅(qū)動(dòng)方式影響了液體噴出量，妨礙了進(jìn)一步減少微槽道的尺寸和提高噴頭的集成度(參照專利文獻(xiàn)1，中國(guó)專利CN02105630.7)。
[0003]一種已提出的壓電橋式梁液體噴頭克服了上述液體噴頭存在的問題。但是，在這種已提出的壓電橋式梁液體噴頭中，壓電橋式梁在微槽道的上部或中間直接驅(qū)動(dòng)微槽道中的液體，壓電橋式梁直接與液體接觸。由于壓電橋式梁兩側(cè)存在縫隙，微槽道中的液體會(huì)在壓電橋式梁動(dòng)作時(shí)，通過橋式梁兩側(cè)的縫隙上下流動(dòng)，同時(shí)液體也通過微槽道與儲(chǔ)液室連通流動(dòng)，大大減小了液體驅(qū)動(dòng)的強(qiáng)度。(參照專利文獻(xiàn)2，中國(guó)專利200810114270.X)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種液體噴頭，以解決現(xiàn)有液體噴頭因液體驅(qū)動(dòng)的強(qiáng)度小而導(dǎo)致每次噴射的出液量小的技術(shù)問題。
[0005]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0006]—種液體噴頭，包括:娃基板，在所述娃基板上形成的噴液口、供液通道、第一壓力腔室、壓電橋式梁和第二壓力腔室，所述第一壓力腔室與所述噴液口、供液通道相連通，所述壓電橋式梁設(shè)置在第一壓力腔室和第二壓力腔室之間；所述壓電橋式梁兩側(cè)設(shè)置有縫隙，所述第二壓力腔室通過壓電橋式梁的兩側(cè)縫隙與第一壓力腔室連通，其特征在于:所述縫隙是所述第二壓力腔室的唯一對(duì)外連通通道。
[0007]所述的供液通道與所述第一壓力腔室的連通處設(shè)置有限流機(jī)構(gòu)。
[0008]所述的限流機(jī)構(gòu)為端部呈近三角形的限流部。
[0009]所述壓電橋式梁有多個(gè)。
[0010]所述壓電橋式梁包括壓電元件包括壓電元件和保護(hù)層，所述保護(hù)層為氮化硅材料制成。
[0011 ] 所述保護(hù)層為四氮化三硅制成。
[0012]還包括儲(chǔ)液室，所述第一壓力腔室僅通過供液通道與儲(chǔ)液室連通。
[0013]所述壓電元件包括上電極、壓電體(PZT)和下電極；所述壓電體選自于于以下材料制成:由鋯鈦酸鉛鈮鎂酸鉛和鈦酸鉛的固溶體、鋅鈮酸鉛和鈦酸鉛的固溶體或BiFeO3鐵酸鉍。
[0014]在采用了上述技術(shù)方案后，由于壓電橋式梁兩側(cè)的縫隙為液體進(jìn)入第二壓力腔室的唯一通道，當(dāng)壓電元件運(yùn)動(dòng)時(shí)，能保證進(jìn)入壓力腔室的液體不會(huì)從第二壓力腔室流出供液通道，大大提高了了液體驅(qū)動(dòng)的強(qiáng)度。解決了現(xiàn)有液體噴頭因液體驅(qū)動(dòng)的強(qiáng)度小而導(dǎo)致每次噴射的出液量小的技術(shù)問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明液體噴頭的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明液體噴頭的分解結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明液體噴頭的布局放大圖。
[0018]圖4為本發(fā)明圖3中顯示的液體噴頭的分解示意圖。
[0019]標(biāo)號(hào)說明
[0020]噴頭100，硅基板101，上襯底201，壓電橋式梁202，第二壓力腔室203，壓電橋式梁縫隙204，下襯底301，第一壓力腔室302，限流部303，導(dǎo)流槽304，噴嘴板401，供液通道402，噴液口 403。

【具體實(shí)施方式】
[0021]圖1為本發(fā)明液體噴頭實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明液體噴頭的分解結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明液體噴頭的局部放大圖；圖4為圖3的分解結(jié)構(gòu)示意圖；參照?qǐng)D1-4所示，液體噴頭100包括噴頭硅基板101和儲(chǔ)液室(未標(biāo)出)，硅基板101表面依次設(shè)置有上襯底201和下襯底301，上襯底201與下襯底301設(shè)置有多個(gè)連通的且在同一垂直位置的液體腔室，設(shè)置在各個(gè)液體腔室中間的壓電橋式梁202將所述液體腔室分為上下設(shè)置的第二壓力腔室203和第一壓力腔室302，壓電橋式梁202兩側(cè)設(shè)置有縫隙204，所述縫隙連接第一壓力腔室302與第二壓力腔室203，墨水能夠通過縫隙204在第一壓力腔室與第二壓力腔室間流動(dòng)；本實(shí)施例的液體噴頭還包括連接每個(gè)第一壓力腔室302的供液通道402，所述供液通道402與儲(chǔ)液室連接，用于將儲(chǔ)液室中的通過供液通道402導(dǎo)流入第一壓力腔室302 ;以及設(shè)置在第一壓力腔室302與供液通道402連接處的限流部303。在液體噴頭100底部形成有與所述第一壓力腔室302連通的噴液口 403。
[0022]具體的，噴液口 403可以為開設(shè)在液體噴頭100底部的通孔，且噴液口的數(shù)量可以為多個(gè)，并可直線排列。壓電橋式梁202設(shè)置在上部的第二壓力腔室203與下部的第一壓力腔室302之間，且通過壓電橋式梁202的變形驅(qū)動(dòng)第一壓力腔室302內(nèi)的墨水從噴液口403噴出，所述壓電橋式梁202兩側(cè)有縫隙204，墨水可以通過縫隙204在第一壓力腔室和第二壓力腔室之間流動(dòng)；第二壓力腔室203的頂部連接硅基板101，接合壓電橋式梁202組成封閉液體腔室，橋式梁兩側(cè)的縫隙204為第二壓力腔室203的唯一對(duì)外通道。
[0023]進(jìn)一步地，第一壓力腔室302的端部形成限流部303，所述限流部端部呈近三角形，各限流部之間形成寬度小于第一壓力腔室寬度的導(dǎo)流槽304，用于將儲(chǔ)液室(未標(biāo)出)中的墨水引流流至供液通道402的導(dǎo)流槽304進(jìn)入第一壓力腔室302。需要說明的是，第一壓力腔室302僅通過供液通道402與儲(chǔ)液室(未標(biāo)出)連通。
[0024]本發(fā)明提及的壓電橋式梁202包括絕緣保護(hù)層、壓電體、上電極和下電極，上下電極為壓電體提供驅(qū)動(dòng)電壓，使壓電體能夠變形而改變第一壓力腔室302的體積，將第一壓力腔室內(nèi)的墨水從噴液口 403噴出，絕緣層保護(hù)電極，避免直接接觸墨水而腐蝕電極。絕緣保護(hù)層材料為氮化硅材料，優(yōu)選為Si3N4。
[0025]具體的，壓電體的主要材料為例如優(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 (Mgl73Nb273)O3-PbT13: PMN-PT ]、鋅鈮酸鉛和鈦酸鉛的固溶體[Pb Zn1/3Nb2/3) O3-PbT13: ΡΖΝ-ΡΤ]等含鉛材料或BiFeO3鐵酸秘等無鉛材料。
[0026]本發(fā)明的制造上述壓電橋式梁一體成型液體噴頭的方法包括如下步驟:
[0027]一、在硅基板上形成上襯底S12層，作為第二壓力腔室層；
[0028]二、在S12層上形成Si3N4層和壓電元件層，作為壓電橋式梁層；
[0029]三、在壓電橋式梁上面設(shè)置下襯底并形成第一壓力液體腔室；
[0030]四、在第一壓力腔室的底部形成與液體腔室連通的噴液孔。
【權(quán)利要求】
1.一種液體噴頭,包括:娃基板，在所述娃基板上形成的噴液口、供液通道、第一壓力腔室、壓電橋式梁和第二壓力腔室，所述第一壓力腔室與所述噴液口、供液通道相連通，所述壓電橋式梁設(shè)置在第一壓力腔室和第二壓力腔室之間；所述壓電橋式梁兩側(cè)設(shè)置有縫隙，所述第二壓力腔室通過壓電橋式梁的兩側(cè)縫隙與第一壓力腔室連通，其特征在于:所述縫隙是所述第二壓力腔室的唯一對(duì)外連通通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體噴頭，其特征在于:所述的供液通道與所述第一壓力腔室的連通處設(shè)置有限流機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液體噴頭，其特征在于:所述的限流機(jī)構(gòu)為端部呈近三角形的限流部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體噴頭，其特征在于:所述壓電橋式梁有多個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的任一液體噴頭，其特征在于:所述壓電橋式梁包括壓電元件和保護(hù)層，所述保護(hù)層為氮化硅材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液體噴頭，其特征在于:所述保護(hù)層為四氮化三硅制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液體噴頭，其特征在于:還包括儲(chǔ)液室，所述第一壓力腔室僅通過供液通道與儲(chǔ)液室連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液體噴頭，其特征在于:所述壓電元件包括上電極、壓電體(PZT)和下電極；所述壓電體選自于以下材料制成:由鋯鈦酸鉛鈮鎂酸鉛和鈦酸鉛的固溶體、鋅鈮酸鉛和鈦酸鉛的固溶體或BiFeO3鐵酸鉍。
【文檔編號(hào)】B41J2/045GK104339865SQ201310322764
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月30日
【發(fā)明者】周毅, 孫莎 申請(qǐng)人:珠海納思達(dá)企業(yè)管理有限公司