[发明专利]一种厚膜压电元件驱动的压电喷墨打印喷头

说明书

本发明属于打印喷头技术领域，涉及一种厚膜压电元件驱动的压电喷墨打印喷头，由多个腔室组成，腔室位于基底上方；每个腔室主要由供墨通道、限流部、压力产生腔、引流部和喷嘴依次相连组成；供墨通道的另一端与墨盒相连，墨水在腔室内部流动；压力产生腔的底部设有驱动元件，驱动元件从上到下依次由绝缘层、上电极、压电元件和下电极组成。本发明采用厚膜压电陶瓷并保留喷头结构中驱动元件对应的基底部分，驱动元件处于非悬空状态，为驱动元件的变形提供足够的支撑力，进而减少了墨水对驱动元件所产生挤压力的缓冲，使挤压墨水的驱动力增大。本发明制备工艺简单，重复性好，防墨水回流效果好，成本低。

技术领域

本发明属于打印喷头技术领域，涉及一种厚膜压电元件驱动的压电喷墨打 印喷头。

背景技术

喷墨印刷自19世纪50年代被发明后，由于其打印头不接触承接物，印刷 图像清晰等特点，使其得以快速广泛的发展。随着喷墨打印头技术的不断革新， 喷墨印刷在印刷行业中的地位越来越高。在2008年德巴鲁国际印刷与纸业展会 上，柯达、惠普、爱普生、北大方正等几十家印刷企业首次集体亮相，并纷纷 推出了各自的喷墨印刷设备。此次展会表明了喷墨印刷在商用领域逐步走向了 成熟，并已经成为一个规模型产业。据国际权威咨询机构Smithers Pira报告，全 球喷墨印刷市场在2011年已达到334亿美元，并将在2017年达到673亿美元。 同时美国市场研究机构BBC在调查报告中称，2011年全球工业喷墨印刷硬件和耗材的市场规模达到了15亿美元，并预计这一市场规模在2017年将达到74亿 美元。在这一市场的组成中，打印头市场所占的比例达到了30％。

中国喷墨印刷产业起步虽晚，但其势头十分强劲。据中国印刷协会预计， 中国喷墨印刷设备规模将在2015年达到86.6亿元。近十年来，方正，海隆等国 内知名企业纷纷推出了自主研制的喷墨印刷机，但在诸如喷墨打印头等关键零 件上仍是进口国外产品，缺乏具有自主知识产权的核心技术。在国家印刷业发 展规划中，喷墨印刷机被作为重点研发目标。并且压电喷墨打印头技术被工信 部列为关键共性技术。

在喷墨印刷设备的整体成本中，打印头成本约占10％。中国的喷墨打印头 市场一直被国外垄断，因此研究具有自主知识产权的喷墨打印头不仅能填补国 家科技空白，还可以获得可观的商业利益。

喷墨印刷技术分为连续喷墨技术和按需喷墨技术。

连续喷墨技术主要是指在喷嘴处加载一定频率的压力波，使墨水喷出后形 成连续的液滴。当需要时，使液滴带电并使其通过偏转电场沉积到承接物上。 当不需要时，直接使用回收装置回收未带电墨滴。然而，连续喷墨技术会造成 墨水的大量浪费，墨水使用成本较高，按需喷墨技术就能很好地解决这一缺点。 按需喷墨技术主要分为热泡式打印技术和压电式打印技术。热泡式打印喷头由 于墨水在高温下易发生化学变化，不稳定，墨水微粒的方向性与体积大小不好 掌握，打印线条边缘容易参差不齐，在一定程度上影响了打印质量，都是它的 不足之处。压电打印喷头技术是利用晶体加压时放电的特性，在常温状态下稳 定的将墨水喷出。对墨滴控制能力较强，还将色点缩小许多，产生的墨点也没 有慧尾，从而使打印的图像更清晰。容易实现高达1440dip的高精度打印质量。 微压电喷墨时无需加热，墨水就不会因受热而发生化学变化，故大大降低了对 墨水的要求。另外，压电式打印喷头被固定在打印机中，因此只需要更换墨盒 就可以了。热泡式喷墨打印机需要在每个墨盒中安装喷墨嘴：这样会增加墨盒 的成本。

本发明采用的是压电式按需喷墨打印技术，该打印技术共分为挤压式、推 拉式、剪切式和弯曲式四种。而本发明采用的是挤压式。挤压式压电打印头的 压电元件有足够强劲的动力输出，在保证有效驱动位移的情况下，压电元件、 压力产生腔和喷嘴可以做的尽量小。本发明的压电喷墨打印喷头，能够克服墨 滴喷射惯性，有效抑制墨水回流，墨滴喷射速度大，并且制备工艺简单，周期 短且制备成本低。

发明内容