[发明专利]一种基于挤压模式的薄膜式喷墨打印头

说明书

一种基于挤压模式的薄膜式喷墨打印头，包括上半腔室、中间薄膜以及下半腔室，中间薄膜的上下表面采用热键合的方式和上半腔室、下半腔室连接；所述的上半腔室设有上半槽以及和上半槽一端贯通的墨水入口；中间薄膜上设有墨水出口，墨水出口位于上半槽另一端，下半腔室设有下半槽以及和下半槽连接的喷头，喷头和墨水出口分别位于下半槽的两端；当墨水入口中通入一定压强的墨水时，墨水在上半腔室内从墨水入口经上半槽流入相反位置的墨水出口，产生的压强导致中间薄膜发生变形，对下半腔室内下半槽的墨水进行挤压，从而使得墨水从喷头中喷出；本发明结构简单，能够达到微型化、阵列化，并且大幅度降低了成本。

技术领域

本发明属于喷墨打印头技术领域，具体涉及一种基于挤压模式的薄膜式喷墨打印头。

背景技术

喷墨打印头的应用前景十分广泛，不仅应用于传统的喷墨打印机或是喷墨印刷设备，还可在增材制造技术的3d打印当中有所作为，具有很广阔的发展空间以及市场前景。

喷墨打印头根据驱动喷墨的方式可以被分为两大类，包括热发泡式喷墨打印头以及压电式喷墨打印头。热发泡式喷墨打印头起源较早，采用加热产生空气泡的方式加压进行喷墨，这种方式受限于热传导的速度较慢，因此反应速度不够快，同时加热会导致墨水以及墨盒的品质下降。进而研究人员提出了压电式喷墨打印头，这种喷头采用压电陶瓷对喷头腔室进行挤压达到喷墨效果，由于采用了电驱动使得喷墨反应速度变快，打印较为迅速；然而电子驱动较为复杂，需要采用较多的电子元件实现压电控制。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明目的在于提供一种基于挤压模式的薄膜式喷墨打印头，结构简单，能够达到微型化、阵列化，并且大幅度降低了成本。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于挤压模式的薄膜式喷墨打印头，包括上半腔室1、中间薄膜2以及下半腔室3，中间薄膜2的上下表面采用热键合的方式和上半腔室1、下半腔室3连接；

所述的上半腔室1设有上半槽4以及和上半槽4一端贯通的墨水入口5；中间薄膜2上设有墨水出口6，墨水出口6位于上半槽4另一端，下半腔室3设有下半槽7以及和下半槽7连接的喷头8，喷头 8和墨水出口6分别位于下半槽7的两端；

当墨水入口5中通入一定压强的墨水时，墨水在上半腔室1内从墨水入口5经上半槽4流入相反位置的墨水出口6，产生的压强导致中间薄膜2发生变形，对下半腔室3内下半槽7的墨水进行挤压，从而使得墨水从喷头8中喷出。

所述的上半腔室1采用单晶硅材料制备，采用MEMS光刻工艺及刻蚀工艺制作上半槽4以及与上半槽4贯通的墨水入口5。

所述的中间薄膜2采用柔性材料制备，包括PDMS和SU-8光刻胶，采用等离子去胶工艺在中间薄膜2的上表面以及下表面制作上亲水层9-1以及下亲水层9-2。

所述的下半腔室3采用单晶硅材料制备，下半腔室3上的下半槽 7采用MEMS干法刻蚀工艺进行制造，喷头8为锥形孔，通过MEMS 湿法刻蚀进行制造。

所述的墨水出口6的直径小于墨水入口5的直径，喷头8的直径远小于墨水出口6和墨水入口5的直径，喷头8与墨水入口5的直径相差5～10倍。

本发明的有益效果为：

采用三层板结构，当墨水入口5中通入一定压强的墨水时，墨水在上半腔室1内从墨水入口5经上半槽4流入相反位置的墨水出口6，产生的压强导致中间薄膜2发生变形，对下半腔室3内的墨水进行挤压，从而使得墨水从喷头8中喷出；采用墨水自身对腔室进行挤压从而达到喷墨的效果，能够避免压电驱动方式所带来的复杂的电路系统设计，从而使得喷墨打印头的结构变得更加简单；

通过改变墨水入口5处进口的压强能够控制中间薄膜2的变形程度，从而达到控制墨水喷射时的流速以及流量；