[发明专利]一种直通式压电喷墨打印头及其制造方法

权利要求书

1.一种直通式压电喷墨打印头，其特征在于，所述打印头包括：腔体结构层，压电致动器和振动板；

所述腔体结构层用于提供墨水流动的通道，所述腔体结构层包括：墨水入口、腔体和喷孔，所述腔体结构层由一层硅片制成，硅片的两个表面都有腔体，喷孔的轴线与腔体的长度方向重合；

所述压电致动器用于产生墨滴生成所需的振动，所述压电致动器包括：上电极、压电陶瓷薄膜和下电极；所述上电极通过丝网印刷浆料形成于压电陶瓷薄膜的上层；所述压电陶瓷薄膜通过丝网印刷浆料形成于所述下电极的上层，并通过溶胶-凝胶法使浆料形成薄膜，利用逆压电效应，使压电陶瓷薄膜通电之后产生振动，通过振动板传递给腔体结构层，从而产生墨滴，所述下电极通过磁控溅射铂形成于所述振动板的表面，所述压电陶瓷薄膜通过在所述上电极与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；

所述振动板用于传递压电致动器产生的振动到腔体结构层内，所述振动板为厚度是20μm至50μm的硅片，且通过硅硅键合工艺与腔体结构层相结合。

2.根据权利要求1所述的打印头，其特征在于，所述墨水入口和腔体通过干法刻蚀或湿法刻蚀形成于硅片上；

所述喷孔通过干法刻蚀形成于腔体结构层的侧面。

3.根据权利要求1或2所述的打印头，其特征在于：所述打印头通过多个拼接来增加喷孔的数量。

4.根据权利要求3所述的打印头，其特征在于：当上电极通电，下电极接地时，上电极下方正对的压电陶瓷薄膜产生振动，并将此振动通过振动板传递到腔体内，使腔体的截面积变小，压力增大，从而使腔体内的墨水通过喷孔喷射出而形成墨滴，外部的墨水通过墨水入口进入腔体内补充墨水，为下一次喷射墨滴做准备。

5.一种直通式压电喷墨打印头的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S100、制造腔体结构层：

S1001、清洗硅片，并在硅片上表面涂一层光刻胶，将硅片放在热板上进行软烘；

S1002、将硅片放进光刻机中进行光刻，光刻结束后将硅片放在显影液中进行显影，最后将硅片放在热板上进行坚膜；

S1003、在干法刻蚀机内，将硅片中未被光刻胶掩蔽的部分刻蚀出腔体及墨水入口；

S1004、将硅片放入丙酮中，超声处理后，将硅片上表面的光刻胶去除掉；

S1005、将硅片放入酒精与丙酮1:1混合的溶液中，超声处理后，清洗硅片；

S1006、重复步骤S1001-S1005，刻蚀出硅片的另一面腔体及墨水入口；

S1007、将尺寸相同的完成了腔体和墨水入口制造的硅片整齐排列于模具中，并将所述模具设为定位基准；

S1008、在硅片上旋涂一层光刻胶然后将模具与硅片整体放在热板上进行软烘；

S1009、将模具与硅片整体放到光刻机进行光刻，光刻结束后在显影液中显影，然后将模具与硅片整体放在热板上进行坚膜；

S1010、在干法刻蚀机内，将硅片中未被光刻胶掩蔽的部分刻穿，形成喷孔；

S1011、将硅片放到丙酮溶液中，去除表面剩余的光刻胶；

S1012、将硅片放入酒精与丙酮1:1混合的溶液中，超声处理后，清洗硅片，完成腔体结构层的制造；

S200、制造压电致动器；

S2001、将振动板与腔体结构层进行键合；

S2002、在振动板的表面溅射一层铂；

S2003、在铂层上丝网印刷压电陶瓷浆料，并通过溶胶-凝胶法形成压电陶瓷薄膜；

S2004、在压电陶瓷薄膜的表面通过丝网印刷金制造出上电极和下电极；

S2005、在上电极与下电极之间通入高压电对压电陶瓷薄膜进行极化，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，完成压电致动器的制造。