喷墨打印头及其喷嘴板、喷墨打印机的制作方法

本发明涉及喷墨印刷技术领域，特别是涉及一种喷墨打印头及其喷嘴板，还涉及一种喷墨打印机。

背景技术：

喷嘴板为喷墨打印机的关键部位，通常与多个油墨喷射腔室相连。油墨通过喷嘴板上的喷嘴孔向外喷射形成一定大小、速度的液滴。传统的喷嘴板通常采用塑料制备而成，导致喷嘴板的强度较低且容易受到机械损伤。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种具有高强度、高耐磨性且能够简化制备工艺的喷墨打印头及其喷嘴板，还提供一种喷墨打印机。

一种喷嘴板，包括基板，所述基板采用硅或者硅的化合物制备而成；所述基板上开设有喷墨通道；所述喷墨通道包括沿喷射方向依次设置的连通段和喷嘴段；所述连通段和所述喷嘴段同轴设置；所述连通段的出口与所述喷嘴段的入口相通，且所述连通段的出口横截面积大于或等于所述喷嘴段的入口横截面积。

上述喷嘴板，基板采用硅或者硅的化合物制备而成，从而使得喷嘴板具有较高的耐磨性，可以减少喷嘴板的机械损伤。连通段的出口横截面积大于或等于喷嘴段的入口横截面积，不会增加喷墨过程中的阻抗，从而可以通过连通段的设置来增加基板的厚度，也即增加喷嘴板的厚度，进而提高喷嘴板的强度。同时，由于喷嘴段和连通段均设置在基板内，无需分别设置相应的层来进行粘接，可以简化制备工艺。

在其中一个实施例中，所述硅的化合物包括氧化硅和氮化硅中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述喷嘴段的长度为20微米至1000微米；所述连通段的长度为20微米至1000微米。

在其中一个实施例中，所述喷嘴段的长度为40微米至100微米；所述连通段的长度为50微米至200微米。

在其中一个实施例中，所述喷嘴段的入口直径为25微米至60微米。

在其中一个实施例中，所述喷嘴段沿所述喷射方向呈渐缩状或者先渐缩再渐扩状。

在其中一个实施例中，所述连通段为柱状或者沿所述喷射方向渐缩的圆锥状。

在其中一个实施例中，还包括框架层；所述框架层固定设置在所述基板上且位于所述连通段所在的一面；所述框架层与所述基板一体成型；所述框架层用于与喷墨打印头的基板部件固定连接，以在所述基板和所述基板部件之间形成空腔结构；所述空腔结构用于容纳所述喷墨打印头的驱动部件。

一种喷墨打印头，包括基板部件和驱动部件，所述驱动部件固定在所述基板部件上，还包括如前述任一实施例所述的喷嘴板；所述喷嘴板固定在所述基板部件上；所述连通段与所述驱动部件的喷射出口对应设置。

一种喷墨打印机，包括打印机本体，还包括固定在所述打印机本体上的喷墨打印头；所述喷墨打印头为如前述实施例所述的喷墨打印头。

附图说明

图1为一实施例中的喷嘴板的剖视图；

图2为一实施例中的连通段的横截面形状；

图3为一实施例中的喷墨打印头的剖视图；

图4为另一实施例中的喷嘴板的局部剖视图；

图5为另一实施例中的喷墨打印头的剖视图；

图6为一实施例中的压电部件的剖视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1，该喷嘴板10包括基板100。基板100采用硅或者硅的化合物制备而成。硅或者硅的化合物具有较高的杨氏模量，通常大于100gpa。相对于传统的塑料基板，基板100具有较好的强度和耐磨性，从而可以提高喷嘴板10的强度和耐磨性，进而提高喷嘴板10的耐用性能，减少喷嘴板10的机械损伤。同时，基板100的强度增加可以减少驱动部件的驱动电压，从而可以节省电能。具体地，基板100可以采用硅晶圆制备而成，或者通过氮化硅、氧化硅等硅的化合物制备而成。

基板100上开设有喷墨通道200。喷墨通道200为多个，其数量与喷墨打印头上的驱动部件的数量相同且一一对应设置。因此喷墨通道200之间的间距与驱动部件的通道宽度对应，例如其间距可以为130微米至150微米。

喷墨通道200包括沿喷射方向依次设置的连通段210和喷嘴段220。喷嘴段220作为喷嘴孔以完成喷射工作，因此喷嘴段220的结构与喷嘴孔的结构相同。在本实施例中，喷嘴段220的长度为20微米至1000微米。在另一实施例中，喷嘴段220的长度为40微米至100微米，如50微米。在本实施例中，喷嘴段220和连通段210的长度均指沿喷射方向上的长度，也即指喷嘴段220或连通段210对应于基板100上的厚度。喷嘴段220沿喷射方向呈渐缩状，也即喷嘴段220的入口222的直径大于喷嘴段220的出口224的直径。喷嘴段220的入口222的直径为25微米至60微米。在其他的实施例中，喷嘴段220也可以为先渐缩后渐扩状，中间最窄处为喷嘴口尺寸。

连通段210作为连通孔以连接喷墨打印头的驱动部件和喷嘴段220，从而使得驱动部件与喷嘴孔对应设置。连通段210与喷嘴段220同轴设置。连通段210的出口214与喷嘴段220的入口222相通，并且连通段210的出口214的横截面积大于或等于喷嘴段220的入口222的横截面积。通过将连通段210的出口214设置成大于等于喷嘴段220的入口大小，不会增加喷墨过程喷嘴段220的阻抗，且可以避免二者在交汇处形成紊流或者旋涡等，进而确保连通段210不会对喷墨过程产生影响。通过连通段210的设置，可以增加整个喷墨通道200的长度，也即使得基板100的厚度可以增加，从而能够提高基板100的强度且不会干扰原有的喷射过程。

连通段210的长度为20微米至1000微米。在其他的实施例中，连通段210的长度为50微米至200微米，例如100微米。连通段210可以为柱状或者沿喷射方向渐缩的圆锥状。在本实施例中，连通段210为圆柱状，其横截面为圆形。在其他的实施例中，连通段210可以为具有其他横截面形状的柱状结构，例如横截面为跑道形，如图2所示。此时，喷嘴段220的入口222的直径应该小于或等于连通段210的出口214的宽度w。

上述喷嘴板10，基板100采用硅或者硅的化合物制备而成，从而使得喷嘴板10具有较高的耐磨性，可以减少喷嘴板10的机械损伤。连通段210的出口214的横截面积大于或等于喷嘴段220的入口222的横截面积，不会增加喷墨过程中的阻抗，从而可以通过连通段210的设置来增加基板100的厚度，也即增加喷嘴板10的厚度，进而提高喷嘴板10的强度。并且，喷嘴段220和连通段210均开设在基板100上，从而使得整个制备工艺较为简单，减少了分层设置需要粘接等工艺步骤。

包括上述喷嘴板10的喷墨打印头的剖视图如图3所示。该喷墨打印头包括基板部件310、驱动部件320以及上述喷嘴板10。喷嘴板10的基板100粘接固定在驱动部件320上，并通过框架330固定在基板部件310上。驱动部件320与喷嘴板10上的喷墨通道200对应设置。该喷墨打印头的工作过程为：墨水在压力室被驱动部件320的压力波挤压，墨水依次从驱动部件320到连通孔再到喷嘴孔后喷射出去。因此，通过对驱动部件320进行有效控制即可实现对墨水的按需喷射。由于喷嘴板10具有较高的强度和耐磨性，从而可以减少喷嘴板10随驱动部件320一起发生形变的问题发生。

图4为另一实施例中的喷嘴板40的剖视图。该喷嘴板40在前述实施例的基础上还包括框架层410。框架层410与基板100为一体成型，也即框架层410与基板100采用相同的材料制备而成。将框架层410与基板100一体成型，可以减少将数个部件粘接一起的工艺步骤，从而简化了制备工艺。并且，将框架层410和基板100设置成同一种材料，可以减少热膨胀系数不匹配问题，从而避免热膨胀系数不匹配容易导致贴合出现翘曲、贴合不良的问题发生。再者，硅或者硅的化合物均为绝缘材料，因此采用该材料的框架层410可以避免出现短路的隐患。

包括上述喷嘴板400的喷墨打印头的剖视图如图5所示。该喷墨打印头包括基板部件510、驱动部件520和喷嘴板400。框架层410与基板部件510粘接且形成空腔结构。该空腔结构用于容纳驱动部件520。上述喷墨打印头可以为陶瓷墨水喷墨打印头，且采用压电制动。也即，其驱动部件520可为压电部件。压电部件的剖视图如图6所示。压电部件类似“梳子”结构，上面一部分有很多槽，可以让墨水正常流动。

本发明还提供一种喷墨打印机，其包括打印机本体，还包括如前述任一实施例中的喷墨打印头。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。