一种压电喷墨头及其压电微液滴喷射装置和加工方法与流程

本发明涉及压电喷墨，特别是涉及一种压电喷墨头及其压电微液滴喷射装置和加工方法。

背景技术：

1、压电喷墨头的用途非常多，主要用于广告喷绘，建材瓷砖，纺织印染，生物医药，3d打印等各种工业领域。由于压电喷墨头的发热量小，可以适用于多种类型的墨水，越来越被更多的工业领域所应用。现有技术中的压电喷墨头多为组装式的结构，例如公开号为cn112848688b的专利文件压电喷墨头内循环结构及喷墨打印机，压电喷墨头内循环结构包括供墨接口盒，其具有墨水流入通道和墨水流出通道，并且供墨接口盒的一端面还与喷嘴膜配合形成第二墨腔；盖板，其设置在供墨接口盒与压电陶瓷板之间，并具有与墨水流入通道连通的进墨槽，且盖板与喷嘴膜配合的一端面上还形成有多个第一导流槽；压电陶瓷板，其具有多个第二导流槽，且压电陶瓷板一端面与喷嘴膜配合；喷嘴膜，其具有多个喷孔，喷孔经相应的第二导流槽与进墨槽连通，即，其仍需要单独设置喷嘴膜零件，不可避免的容易造成制作工艺复杂化。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种压电喷墨头及其压电微液滴喷射装置和加工方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过在墨腔层、循环路进口层和循环墨路层上直接开设出喷墨所需的墨腔、喷嘴、进口通道和循环墨路后，直接键合连接，省去单独设置各零件结构，降低了成本以及工艺复杂程度。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种压电喷墨头，包括依次键合连接的墨腔层、循环路进口层和循环墨路层，所述循环路进口层分别与其两侧的所述墨腔层和所述循环墨路层面面密实贴合，所述墨腔层靠近所述循环路进口层的表面上开设有墨腔，所述墨腔包括沿出料方向依次连通的压力室和喷嘴，所述墨腔层远离所述循环路进口层的表面上安装有用于挤压所述压力室变形的压电陶瓷，所述循环路进口层上开设有与压力室相连通的进口通道，所述循环墨路层靠近所述循环路进口层的表面上开设有循环墨路，所述循环墨路与所述进口通道相连通。

3、优选的，所述墨腔、所述进口通道和所述循环墨路的内表面上均覆盖有钝化层。

4、优选的，所述进口通道的入口连通在所述压力室靠近所述喷嘴的位置处。

5、优选的，所述墨腔还包括位于所述压力室进料端的供料室，所述供料室与所述压力室之间连通有防止墨料回流的歧管。

6、优选的，所述歧管的流通截面沿出料方向逐渐变小，且所述歧管与所述压力室相连通的端部呈弯头状结构，且其弯曲方向与进料方向之间具有90°至110°的夹角。

7、优选的，所述循环墨路包括与所述进口通道相连通的接料段、连通在所述接料段出料端的缓流段，所述缓流段的流通截面大于所述接料段的流通截面。

8、优选的，键合连接后的所述墨腔层、所述循环路进口层和所述循环墨路层形成一结合体，所述结合体具有所述喷嘴的端面覆盖有疏液层。

9、进一步的，还提供一种压电微液滴喷射装置，包括依次键合连接的墨腔层、循环路进口层和循环墨路层，所述循环路进口层分别与其两侧的所述墨腔层和所述循环墨路层面面密实贴合，所述墨腔层靠近所述循环路进口层的表面上开设有若干墨腔，所述墨腔包括沿出料方向依次连通供料室、压力室和喷嘴，各所述供料室沿所述墨腔层的长度方向相排列并依次连通，各所述压力室和各所述喷嘴沿所述墨腔层的长度方向等间隔设置，所述墨腔层远离所述循环路进口层的表面上安装有若干与所述压力室一一对应的压电陶瓷，所述循环墨路层靠近所述循环路进口层的表面上等间隔开设有若干循环墨路，所述循环墨路包括与各所述压力室一一对应的接料段、连通在各所述接料段出料端的缓流段，各所述缓流段沿所述循环墨路层长度方向相排列且依次连通，所述循环路进口层上等间隔开设有若干对应连通所述压力室和所述接料段的进口通道。

10、优选的，所述墨腔层远离所述循环路进口层的表面上安装有压电陶瓷片，所述压电陶瓷片与所述墨腔层同向延伸，且所述压电陶瓷片具有若干与各所述压力室一一对应的压电部，相邻两所述压电部之间具有将两者隔开的条形槽。

11、还提供一种压电微液滴喷射装置的加工方法，包括如下步骤：

12、墨腔层的加工：把经过研磨抛光后的硅片，图光刻胶，用掩模版曝光显影后，用干法蚀刻出若干沿其长度方向等间隔设置的墨腔；

13、循环路进口层的加工：把玻璃片经过湿法腐蚀后，形成与墨腔一一对应的进口通道；

14、循环墨路层的加工：把经过研磨抛光后的硅片，图光刻胶，用掩模版曝光显影后，用干法蚀刻出与进口通道一一对应的循环墨路；

15、键合：将进口通道的出口对齐循环墨路的接料段，将进口通道的入口对齐墨腔的压力室，经过阳极键合工艺，把循环路进口层分别与墨腔层和循环墨路层密封键合在一起；

16、形成疏液层：键合连接后的墨腔层、循环路进口层和循环墨路层形成一结合体，将结合体固定在提拉机上，并将结合体具有喷嘴的端面浸入氟硅烷液体中，浸泡完成后放进烤箱内烘干，形成疏液层；

17、研磨压电陶瓷：准备压电陶瓷片，研磨后，用化学镀方式把金属电极包裹整个压电陶瓷片，压电陶瓷片包括沿其周向依次连接的顶面、第一侧面、底面和第二侧面，采用机床加工方式磨平顶面、第一侧面、底面，保留第二侧面不磨，使得顶面和底面上的金属电极通过第二侧面相连接；

18、开槽：用机床沿压电陶瓷片顶面的长度方向等间隔开设条形槽，条形槽沿压电陶瓷片的宽度方向将其贯穿，压电陶瓷片通过各条形槽分隔呈若干压电部，且顶面的金属电极被分隔呈与各压电部一一对应的独立电极；

19、固定：将压电陶瓷片的底面粘接在墨腔层远离循环路进口层的表面上，且各压电部与各压力室一一对应。

20、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

21、第一，包括依次键合连接的墨腔层、循环路进口层和循环墨路层，循环路进口层分别与其两侧的墨腔层和循环墨路层面面密实贴合，墨腔层靠近循环路进口层的表面上开设有墨腔，墨腔包括沿出料方向依次连通的压力室和喷嘴，墨腔层远离循环路进口层的表面上安装有用于挤压压力室变形的压电陶瓷，循环路进口层上开设有与压力室相连通的进口通道，循环墨路层靠近循环路进口层的表面上开设有循环墨路，循环墨路与进口通道相连通，一方面，通过在墨腔层、循环路进口层和循环墨路层上直接开设出喷墨所需的墨腔、喷嘴、进口通道和循环墨路后，直接键合连接，省去单独设置各零件结构，降低了成本以及工艺复杂程度，另一方面通过开设进口通道、循环墨路，使得压力室和喷嘴处的墨料能够在未进行喷墨工作时，能够通过进口通道进入循环墨路，进而回流至墨料供给机构中，减少了喷头堵塞的情况，提高了打印质量。

22、第二，墨腔、进口通道和循环墨路的内表面上均覆盖有钝化层，通过设置钝化层，可以喷射酸碱较强的液体，增加所喷射的液滴种类，开拓了压电喷墨头的应用领域，解决了现有技术中遇到酸碱性较强的墨水(ph值在4～10之间)时，普遍存在着使用寿命短的问题。

23、第三，进口通道的入口连通在压力室靠近喷嘴的位置处，使得喷嘴内的墨料能够在未进行喷墨工作时，快速回流至进口通道内，避免墨料未能及时回流出喷嘴，进而停留在喷嘴内沉淀，导致喷嘴堵塞，影响下一次的喷墨质量。

24、第四，墨腔还包括位于压力室进料端的供料室，供料室与压力室之间连通有防止墨料回流的歧管，通过供料室连通墨料供给机构，供料室内的墨料能够在压力室内的墨料挤出时，快速对压力室进行补充，而且通过歧管保证墨料的单向流动，避免压力室挤压墨料时，能够充分的从喷嘴喷出，导致喷墨质量降低。