用于压电式喷墨打印机喷头的特斯拉阀设备及其制备工艺

本发明属于压电喷墨打印机喷头，具体涉及用于压电式喷墨打印机喷头的特斯拉阀设备及其制备工艺。

背景技术：

1、喷墨打印技术是一种广泛应用于文档和图像打印的非接触式印刷方法，它可以实现高分辨率、高质量和高速度的打印。压电喷墨打印头是其中的一种常见实现方式，它利用压电晶体的机械振动将墨水喷射到打印介质上。尽管压电喷墨打印技术在许多应用领域取得了显著的成功，但仍存在一些挑战，其中之一是精确控制墨水的流动。

2、传统的墨水流动控制通常使用可移动的阀门、活塞或球体等组件，这些组件用于控制墨水的流向和流速。然而，这些可移动组件容易受到墨水中的固体颗粒或化学成分的影响，导致堵塞、损耗和不稳定的流动。此外，可移动组件的机械运动可能引入振动和噪音，从而影响打印质量。

3、因此，需要设计一种更可靠、稳定和耐久的墨水流动控制设备，特别是适用于压电喷墨打印头的设备。这种设备能够精确控制墨水的流向和流速，同时具备耐磨和长寿命的特性，以满足高分辨率、高速度和高质量打印的需求。

技术实现思路

1、本发明是为了克服现有技术中，现有用于控制墨水的流向和流速的组件，存在容易受到墨水中的固体颗粒或化学成分的影响，导致出现堵塞、损耗和不稳定流动的问题，提供了一种能够精确控制墨水的流向和流速，同时具备耐磨和长寿命的特性，以满足高分辨率、高速度和高质量打印需求的用于压电式喷墨打印机喷头的特斯拉阀设备及其制备工艺。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、用于压电式喷墨打印机喷头的特斯拉阀设备，包括特斯拉阀和压电振动板；所述特斯拉阀内部设有管道结构；所述管道结构包含若干个交替排列连接的管路分支；每个管路分支均具有两条管路，其中一条管路为正向直道，呈倾斜状；另一条管路为弯道，所述弯道弯曲成半环状，并回连到正向直道上；所述管道结构两端分别与进液墨水储存腔和喷液墨水储存腔相连接；所述压电振动板位于喷液墨水储存腔的上方；所述压电振动板被激活时，产生压力波动，用于控制墨水的流动状态。

4、作为优选，所述压电振动板包括下电极层、位于下电极层上方的压电层和位于压电层上方的上电极层。

5、作为优选，所述下电极层、压电层和上电极层相互之间紧贴。

6、作为优选，所述管道结构的材料采用耐腐蚀性质的氮化硅材料。

7、作为优选，所述特斯拉阀的长为80um-200um，宽为4um-40um，厚度为5um-40um。

8、作为优选，每条正向直道与水平线成20度，且长度为4um-12um；每条弯道的圆弧部分与相邻的正向直道相切，且圆弧半径为2um-10um。

9、作为优选，所述压电振动板可通过电子控制单元ecu管理和协调多个特斯拉阀的操作，用于实现多颜色和多喷嘴的协同打印操作。

10、本发明还提供了用于压电式喷墨打印机喷头的特斯拉阀设备的制备工艺，包括如下步骤：

11、s1，选取第一硅基片，在第一硅基片上表面沉积一层pzt压电材料层，进行压电振动板的制备；

12、在所述第一硅基片下表面刻蚀出进液通道、进液墨水储存腔、特斯拉阀、喷液墨水储存腔和喷嘴；

13、s2，选取第二硅基片；

14、s3，将第一硅基片的下表面和第二硅基片的上表面进行键合。

15、本发明与现有技术相比，有益效果是：(1)本发明采用了复杂的内部管道结构，通过单向流动控制实现了墨水在压电喷墨打印头中的精确控制，确保了墨水只在需要时才被喷射出来，从而提高了打印质量和可靠性；(2)本发明采用了没有可移动的零部件，这意味着特斯拉阀不容易受到堵塞、损坏或磨损，具有更长的使用寿命和更高的可靠性，同时内部管道结构采用耐磨材料氮化硅制成，能够适应不同类型的墨水和多次打印操作，从而提高了耐磨性和耐用性，由于没有可移动的机械部件，特斯拉阀在操作过程中几乎不会引入噪音和振动，使打印过程更加安静和稳定；(3)本发明采用了特斯拉阀的精确流动控制能力确保了墨水的均匀喷射，从而实现了高分辨率、高质量的打印，打印结果更加清晰、锐利和准确；(4)本发明特斯拉阀的内部管道结构经过精确设计，可以实现对墨水流向和流速的高度精确控制，这对于需要特定墨水流量的打印任务非常重要；(5)本发明技术可用于管理和协调多个特斯拉阀的操作，以实现多颜色和多喷嘴的协同打印，扩展了应用领域，除了应用于压电喷墨打印头，该特斯拉阀还可以广泛用于其他需要单向流动控制的流体传输系统，如喷雾器、注射器、涂覆设备等，这使得该技术具有多个应用领域的潜力。

技术特征：

1.用于压电式喷墨打印机喷头的特斯拉阀设备，其特征在于，包括特斯拉阀和压电振动板；所述特斯拉阀内部设有管道结构；所述管道结构包含若干个交替排列连接的管路分支；每个管路分支均具有两条管路，其中一条管路为正向直道，呈倾斜状；另一条管路为弯道，所述弯道弯曲成半环状，并回连到正向直道上；所述管道结构两端分别与进液墨水储存腔和喷液墨水储存腔相连接；所述压电振动板位于喷液墨水储存腔的上方；所述压电振动板被激活时，产生压力波动，用于控制墨水的流动状态。

2.根据权利要求1所述的用于压电式喷墨打印机喷头的特斯拉阀设备，其特征在于，所述压电振动板包括下电极层、位于下电极层上方的压电层和位于压电层上方的上电极层。

3.根据权利要求2所述的用于压电式喷墨打印机喷头的特斯拉阀设备，其特征在于，所述下电极层、压电层和上电极层相互之间紧贴。

4.根据权利要求1所述的用于压电式喷墨打印机喷头的特斯拉阀设备，其特征在于，所述管道结构的材料采用耐腐蚀性质的氮化硅材料。

5.根据权利要求1所述的用于压电式喷墨打印机喷头的特斯拉阀设备，其特征在于，所述特斯拉阀的长为80um-200um，宽为4um-40um，厚度为5um-40um。

6.根据权利要求5所述的用于压电式喷墨打印机喷头的特斯拉阀设备，其特征在于，每条正向直道与水平线成20度，且长度为4um-12um；每条弯道的圆弧部分与相邻的正向直道相切，且圆弧半径为2um-10um。

7.根据权利要求1所述的用于压电式喷墨打印机喷头的特斯拉阀设备，其特征在于，所述压电振动板可通过电子控制单元ecu管理和协调多个特斯拉阀的操作，用于实现多颜色和多喷嘴的协同打印操作。

8.用于压电式喷墨打印机喷头的特斯拉阀设备的制备工艺，用于制备权利要求1-7任一项所述的用于压电式喷墨打印机喷头的特斯拉阀设备，其特征在于，所述用于压电式喷墨打印机喷头的特斯拉阀设备的制备工艺包括如下步骤：

技术总结
本发明属于压电喷墨打印机喷头技术领域，具体涉及用于压电式喷墨打印机喷头的特斯拉阀设备及其制备工艺。设备包括特斯拉阀和压电振动板；特斯拉阀内部设有管道结构；管道结构包含若干个交替排列连接的管路分支；每个管路分支均具有两条管路，其中一条管路为正向直道，呈倾斜状；另一条管路为弯道，弯道弯曲成半环状，并回连到正向直道上；管道结构两端分别与进液墨水储存腔和喷液墨水储存腔相连接；压电振动板位于喷液墨水储存腔的上方；压电振动板被激活时，产生压力波动，用于控制墨水的流动状态。本发明具有能够精确控制墨水的流向和流速，同时具备耐磨和长寿命的特性，以满足高分辨率、高速度和高质量打印需求的特点。

技术研发人员：刘超然,王艺,董林玺,王高峰,韩晶晶
受保护的技术使用者：杭州电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7