本发明涉及包括有墨盒、供墨通道、限流部、压力产生腔、引流部、喷嘴、上电极、压电陶瓷、下电极、振动板，具体地，本发明涉及从喷嘴处喷射液体的压电喷墨打印喷射头。
背景技术
喷墨打印机是将彩色液体油墨经喷嘴变成细小微粒喷到印纸上,有的喷墨打印机有三个或四个打印喷头，以便打印黄、品红青黑四色；有的是共用一个喷头，分四色喷印。喷墨打印机采用技术主要有两种：连续式喷墨技术与随机式喷墨技术。
早期的喷墨打印机以及当前大幅面的喷墨打印机都是采用连续式喷墨技术，而当前市面流行的喷墨打印机都普遍采用随机喷墨技术。连续喷墨技术以电荷调制型为代表，随机式喷墨系统中墨水只在打印需要时才喷射，所以又称为按需式。它与连续式相比，结构简单，成本低，可靠性也高，但是，因受射流惯性的影响墨滴喷射速度低。在这种随机喷墨系统中，为了弥补这个缺点，不少随机式喷墨打印机采用了多喷嘴的方法来提高打印速度。随机式喷墨技术主要有微压电式和热气泡式两大类。
1.热气泡喷墨技术
喷墨打印机一般多采用热气泡喷墨技术，通过墨水在短时间内的加热、膨胀、压缩，将墨水喷射到打印纸上形成墨点，增加墨滴色彩的稳定性，实现高速度、高质量打印。由于除了墨滴的大小以外，墨滴的形状、浓度的一致性都会对图像质量产生重大影响，而墨水在高温下产生的墨点方向和形状均不容易控制，所以高精度的墨滴控制十分重要。热泡式喷墨打印的原理是将墨水装入到一个非常微小的毛细管中，通过一个微型的加热垫迅速将墨水加热到沸点。这样就生成了一个非常微小的蒸汽泡，蒸汽泡扩张就将一滴墨水喷射到毛细管的顶端。停止加热，墨水冷却，导致蒸汽凝结收缩，从而停止墨水流动，直到下一次再产生蒸汽并生成一个墨滴。
2.微压电技术
微压电技术把喷墨过程中的墨滴控制分为3个阶段：在喷墨操作前，压电元件首先在信号的控制下微微收缩；然后，元件产生一次较大的延伸，把墨滴推出喷嘴；在墨滴马上就要飞离喷嘴的瞬间，元件又会进行收缩，干净利索地把墨水液面从喷嘴收缩。这样，墨滴液面得到了精确控制，每次喷出的墨滴都有完美的形状和正确的飞行方向。
微压电式喷墨系统在装有墨水的喷头上设置换能器，换能器受打印信号的控制，从而控制墨水的喷射。根据微压电式喷墨系统换能器的工作原理及排列结构可分为：压电管型、压电薄膜型、压电薄片型等几种类型。
采用微电压的变化来控制墨点的喷射，不仅避免了热气泡喷墨技术的缺点，而且能够精确控制墨点的喷射方向和形状。压电式喷墨打印喷头在微型墨水贮存器的后部采用了一块压电晶体。对晶体施加电流，就会使它向内弹压。当电流中断时，晶体反弹回原来的位置，同时将一滴微量的墨水通过喷嘴射出去。当电流恢复时，晶体又向后外延拉，进入喷射下一滴墨水的准备状态。
这两种方法相比，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。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。
本发明就是采用微压电技术制备能够按需喷墨的压电喷墨打印喷头，克服了墨滴喷射惯性，阻止了墨水回流，增大了墨滴喷射速度，并且制备工艺简单，周期短且制备成本低。
技术实现要素：
本发明设计了一种位于压力产生腔室内部的压电喷墨驱动元件，提高了振动板振幅，喷墨效率高，而且大大简化了制作工艺并降低了制造成本。为了限制墨水回流至供墨通道，设计了一种对称式限流部和引流部，从而有效提高了压电喷墨打印喷头的喷墨效率。
本发明的技术方案：
一种防止墨水回流的压电喷墨打印喷头结构，该压电喷墨打印喷头结构由多个独立的腔室组成；
每个腔室包括喷嘴2、引流部8、压力产生腔9、限流部10和供墨通道11；供墨通道11的入口端与墨盒相连，供墨通道11与限流部10相连通；限流部10与压力产生腔9相连通，压力产生腔9与引流部8相连通，引流部8与喷嘴2相连通。
所述的压力产生腔9由腔室壁1和驱动元件组成，腔室壁1包围在驱动元件的外部；驱动元件由上电极6、压电陶瓷5、下电极7和振动板4组成；压电陶瓷5位于上电极6和下电极7，振动板4位于上电极6上；当上电极6和下电极7同时通电时，压电陶瓷5因为逆压电效应发生变形，进而导致振动板4变形，振动板4变形会导致压力产生腔9产生体积变化，挤压压力产生腔9内的墨水；
所述的引流部8为类“l”型通道，其通道截面面积大于或等于限流部10的通道截面面积，使墨水更倾向于流向引流部8；当墨水由引流部8的水平通道被挤到竖直通道后，墨水的流动方向被改变，由于喷嘴2处毛细力迫使墨水回流时，引流部8的90度或接近90度的转折通道的阻力大，具有防回流效果；
所述的限流部10为类“z”型通道结构，分为上部、中部和下部；上部为水平通道；中部为竖直通道；下部为两水平通道组成，两水平通道的一角重叠，最外侧的水平通道高于与中部竖直通道相连通的水平通道，防止墨水回流；
所述的压力产生腔9的长度和宽度与振动板4的长度和宽度相同，振动板4的厚度为2um。
所述的上电极6的厚度为180nm；下电极7的厚度为230nm，压电陶瓷5的厚度为3um。
所述的喷嘴为圆锥孔或直孔或凸孔。
所述的下电极7对应的基底3被进行去除，使驱动元件处于悬空状态，压电喷墨驱动元件位于压力产生腔9内部；驱动元件周围约束被去除，振动板4振幅大，喷墨效率高，而且大大简化制作工艺并降低制造成本。
本发明的有益效果：
1.压电喷墨打印喷头结构可以通过一次光刻工艺制备，制备工艺简单，重复性好；
2.该打印喷头对称式限流部和引流部结构具有很好的防墨水回流效果；
3.该打印喷头结构可以由硅和聚合物制成，制备成本低。
4.设计结构所使用的压电陶瓷较薄，压力产生腔对应的基底部分会被进行去除操作，所述驱动元件处于悬空状态，压电喷墨驱动元件位于压力产生腔室内部，驱动元件周围约束被去除，振动板振幅大，喷墨效率高，而且大大简化了制作工艺并降低了制造成本。
附图说明
图1为本发明压电喷墨打印喷头的俯视图；
图2a、图2b和图2c为本发明压电喷墨打印喷头一个腔室的结构剖面图，即图1h-h向的剖面图；
图3为本发明压电喷墨打印喷头一个腔室的限流部结构图；
图4为本发明压电喷墨打印喷头一个腔室的引流部结构图；
图5为本发明压电喷墨打印喷头一个腔室的振动板结构图；
图6为本发明压电喷墨打印喷头一个腔室的供墨通道结构图；
图7为本发明压电喷墨打印喷头一个腔室的左视压力产生腔和驱动元件剖面图；
图8为本发明压电喷墨打印喷头一个腔室的喷嘴结构图；
图中：1腔室壁；2喷嘴；3基底；4振动板；5压电陶瓷；6上电极；7下电极；8引流部；9压力产生腔；10限流部；11供墨通道。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图和实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种防止墨水回流的压电喷墨打印喷头结构，该压电喷墨打印喷头结构由多个独立的腔室组成；
每个腔室包括喷嘴2、引流部8、压力产生腔9、限流部10和供墨通道11；供墨通道11的入口端与墨盒相连，供墨通道11与限流部10相连通；限流部10与压力产生腔9相连通，压力产生腔9与引流部8相连通，引流部8与喷嘴2相连通。
所述的压力产生腔9由腔室壁1和驱动元件组成，腔室壁1包围在驱动元件的外部；驱动元件由上电极6、压电陶瓷5、下电极7和振动板4组成；压电陶瓷5位于上电极6和下电极7，振动板4位于上电极6上；当上电极6和下电极7同时通电时，压电陶瓷5因为逆压电效应发生变形，进而导致振动板4变形，振动板4变形会导致压力产生腔9产生体积变化，挤压压力产生腔9内的墨水；
所述的引流部8的通道截面面积大于或等于限流部10的通道截面面积，使墨水更倾向于流向引流部8；当墨水由引流部8的水平通道被挤到竖直通道后，墨水的流动方向被改变，由于喷嘴2处毛细力迫使墨水回流时，引流部8的90度或接近90度转折通道的阻力大，具有防回流效果；
所述的限流部10为类“z”型通道结构，分为上部、中部和下部；上部为水平通道；中部为竖直通道；下部为两水平通道组成，两水平通道的一角重叠，最外侧的水平通道高于与中部竖直通道相连通的水平通道，防止墨水回流；
所述的振动板4的长度边为s，宽度边为t；
所述的引流部8为类“l”型通道，与压力产生腔9对接的边为m，与喷嘴(2)对接的区域为边(p)与边(q)所在的平面，与边m垂直相连的长边为n，与边m垂直相连的短边为r，与边p垂直相连的长边为o，与边p垂直相连的短边为q，边q与边r垂直相连，边p与边o相连，边(n)与边(o)相连，其夹角包括不限于90度，边(r)与边(q)相连，其夹角包括但不限于90度，共同围成类“l”型通道；
所述的限流部10为类“z”型通道结构，与压力产生腔9对接的边为g，与边g垂直相连的长边为f，与边g垂直相连的短边为h，构成上部；与边h垂直相连的边为i，与边f垂直相连的边为e，构成中部；与边i垂直相连的边为j，与边e垂直相连的边为d，与边d垂直相连的边为c，与边(b)垂直相连的边(a)，与边(a)垂直相连的边为(l)，与供墨通道(11)相连通的区域在边(a)与边(l)所在的平面上，与边l垂直相连的边为k，与边k垂直相连的边为j，构成下部；
所述的供墨通道(11)为圆管通道，直径为(w)，与墨盒相连的区域为(w)所在的圆面上，与母线(v)相连的短边为(u)。
所述的引流部8的边m的长度范围为1um-10mm，引流部8的边n的长度范围为1um-10mm，引流部8的边o的长度范围为1um-10mm，引流部8的边p的长度范围为0-10mm，引流部8的边q的长度范围为0-10mm，引流部8的边r的长度范围为1um-10mm；
所述的限流部10的边a的长度范围为1um-10mm，限流部10的边b的长度范围为0-10mm，限流部10的边c的长度范围为0-10mm，限流部10的边d的长度范围为1um-10mm，限流部10的边e的长度范围为1um-10mm，限流部10的边f的长度范围为1um-10mm，限流部10的边g的长度范围为1um-10mm，限流部10的边h的长度范围为1um-10mm，限流部10的边i的长度范围为1um-10mm，限流部10的边j的长度范围为1um-10mm，限流部10的边k的长度范围为0-10mm，限流部10的边l的长度范围为1um-10mm；
所述的供墨通道11的边v长度范围为1um-10mm，供墨通道11的直径w的长度范围为1um-10mm；
所述的限流部10的高度范围，即限流部10的u边的长度范围为1um-10mm，压力产生腔9的高度范围，即压力产生腔9的u边的长度范围为1um-10mm，引流部8的高度范围，即引流部8的u边的长度范围为1um-10mm；
所述的喷嘴2为圆锥孔或直孔或凸孔，喷嘴2的直径尺寸范围为10um-70um，喷嘴2的高度范围为20um-8mm。
所述的振动板4的厚度为10nm-20um、上电极6的厚度为100nm-300nm、下电极7的厚度为100nm-300nm、压电陶瓷5的厚度为10nm-20um。
所述的引流部8的边m长度大于或等于限流部10的边g长度，引流部8的边n的长度大于或等于限流部10的边f长度，边o的长度大于或等于喷嘴2的直径，限流部10的边i的长度与边g的长度之和小于或等于引流部8的边o的长度，引流部8的边o的长度大于或等于限流部10边e的长度，引流部8的边o的长度大于或等于限流部10边i的长度，引流部10的边n的长度大于或等于引流部8边r的长度与引流部10边p的长度之和，引流部10的边o的长度大于或等于引流部10边m的长度与引流部10边q的长度之和。
所述的限流部10的高度等于引流部8的高度，压力产生腔9的高度大于或等于引流部8的高度；
所述的限流部10的边j的长度大于等于喷嘴2的高度；
所述的引流部8的边q的长度等于引流部8边o的长度与引流部8的边m的长度之差，引流部8的边r的长度等于引流部8边n的长度与引流部8的边p的长度之差。
所述的压力产生腔9的长度和宽度与振动板4的长度和宽度相同。
所述的压力产生腔9对应的基底3被进行去除，使驱动元件处于悬空状态，压电喷墨驱动元件位于压力产生腔9内部。
所述的压力产生腔9的腔室壁1材料为硅、合金或聚合物；所述的振动板4材料为氧化硅、氮化硅或聚合物。
所述的压电陶瓷5形状包括但不限于四棱台。
实施例1
如图1所示，本实施例的一种防止墨水回流的压电喷墨打印喷头，包括多个腔室，如图2a-c所示，每个腔室包括：供墨通道11、限流部10、压力产生腔9、引流部8、喷嘴2、上电极6、压电陶瓷5、下电极7、振动板4。
如图3所示，本设计的限流部结构尺寸为：a边的长度为50um，b边的长度为150um，c边的长度为25um，d边的长度为50um，e边的长度为150um，f边的长度150um，g边的长度为50um，h边的长度为100um，i边的长度为150um，j边的长度为150um，k边长度为25um，l边为100um，如图6所示，压力产生腔的高度、限流部的高度、引流部的高度均等于u边的长度，即三者高度都为50um，供墨通道的v边的长度为300um，供墨通道的直径为100um。
如图4所示，本设计的引流部结构尺寸为：m边的长度为100um，n边的长度为200um，o边的长度为200um，p边的长度为100um，q边的长度为100um，r边的长度为100um。
如图5所示，本设计的振动板的s边的长度为1500um，t边的长度为300um。如图7所示，压力产生腔的长度和宽度跟振动板的长度和宽度相同，振动板的厚度x为2um，上电极、压电陶瓷、下电极的长度都为1500um，宽度都为280um，上电极厚度为180nm，下电极厚度为230nm，压电陶瓷的厚度y为3um。如图8所示，喷嘴为圆锥孔，小孔直径为20um，大孔直径为40um，高度50um。
本实施例的一种防止墨水回流的压电喷墨打印喷头，其制作工艺简单、成本低、工艺重复性好并且容易实现。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。