致动模块、压电喷射打印头及打印装置的制作方法

本发明涉及固体液体3d喷射打印领域，特别是指一种致动模块、压电喷射打印头及打印装置。

背景技术：

固液流体3d喷射打印技术是微电子封装、电声器件封装、led封装领域中的一项关键技术，它可以构造形成点、线、面(涂敷)及各种图形，广泛应用于增材制造、电子制造、封装倒扣和芯片涂敷等领域。固液流体3d喷射打印技术以受控的方式对流体进行精确分配，可将理想大小的流体(焊剂、导电胶、环氧树脂和粘合剂等)转移到工件(芯片、电子元件等)的合适位置，以实现元器件之间机械或电气的连接，该技术要求喷射打印系统操作性能好、喷射打印速度高且点出的点滴一致性好和精度高。

流体喷射打印技术包括接触式喷射打印和非接触式喷射打印。传统的喷射打印技术为接触式喷射打印，这类喷射打印技术由于存在配置昂贵、无法实现快速打印、容易产生拉丝现象等缺点，逐渐被非接触式喷射打印技术取代。非接触式喷射打印技术又可分为气动式喷射打印和压电驱动式喷射打印。气动式喷射打印装置虽然成本较低，但是在点滴一致性、喷射打印速度和打印精度等方面还有待提高，而压电驱动式喷射打印装置在点滴一致性、打印速度和打印精度等方面能够满足现代电子封装业的要求，因此，压电驱动式喷射打印技术越来越得到广泛的重视。

目前，较为前沿的压电驱动式喷射打印装置应属美国诺信公司的pico喷射阀。如图1所示，pico喷射阀内部的致动装置采用一块压电陶瓷1作为驱动部分，陶瓷1内部由两部分组成，分别为上部压电陶瓷和部下压电陶瓷，装配时，由螺栓4将位移放大机构3与阀体2连接，陶瓷1夹持在位移放大机构3与阀体2之间，为防止松懈，安装完后在螺纹与位 移放大机构3连接处5涂抹螺纹胶粘接，这种致动装置有如下缺点：

1)喷射打印头的叠层压电陶瓷1与阀体2、位移放大机构3之间为面接触，相互粘接，接触面积大，当叠层压电陶瓷1伸缩变形时，粘接的接触面的平均作用力致使位移放大机构3的摆动变形模糊，定位不精准；

2)由于压电陶瓷为整体一块，压电陶瓷1工作时，自身两部分中一半伸长另一半收缩，任何一半损坏，则压电陶瓷整体报废，增加了使用成本。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种定位精准、降低使用成本的致动模块、压电喷射打印头及打印装置。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一种致动模块，包括定位块、上压电陶瓷、下压电陶瓷和位移放大机构，所述位移放大机构通过固定杆固定在所述定位块上，所述上、下压电陶瓷分别设置在所述固定杆的上下两侧，所述上、下压电陶瓷的一端均通过陶瓷触点连接在所述定位块的前端，所述上、下压电陶瓷的另一端均通过陶瓷触点连接在所述位移放大机构的后端。

进一步的，所述定位块和位移放大机构的表面均设置有凹面，所述陶瓷触点嵌入在所述定位块和位移放大机构的凹面中。

进一步的，所述位移放大机构为后端为底的锥形柱结构。

进一步的，所述固定杆为紧固螺栓。

一种压电喷射打印头，包括阀体、致动模块和撞杆，所述致动模块的前端与所述撞杆连接，所述致动模块可拆卸的设置在所述阀体内部，所述致动模块为上述的致动模块。

进一步的，所述定位块的后端设置有螺纹杆，所述阀体的侧壁上设置有用于插入所述螺纹杆的螺母槽，所述致动装置通过旋入所述螺母槽的螺母和螺纹杆组成的配合结构固定在所述阀体的侧壁上。

进一步的，所述螺纹杆的前部外圆设置有定位光轴，所述定位光轴上 设置有定位键，所述阀体与所述定位块的连接处设置有与所述定位光轴和定位键配合的定位孔和定位键槽。

进一步的，所述螺母通过碟簧防松垫圈将所述螺纹杆固定在所述阀体的侧壁上。

进一步的，所述阀体包括喷嘴，所述喷嘴设置在所述阀体的外部且位于所述撞杆的下方。

一种打印装置，包括上述的压电喷射打印头。

本发明具有以下有益效果：

本发明中，固定杆的上下两侧分别设置有上、下压电陶瓷，由于上、下压电陶瓷的两端均设置有陶瓷触点，使之与相邻元件成点接触，使上、下压电陶瓷的出力变形不受周围边界的影响，保证致动变形不受关联部件牵制，使打印头进行喷射打印动作时，定位更加精准；上压电陶瓷和下压电陶瓷互为独立结构，互不影响，当上压电陶瓷或下压电陶瓷任意一个发生损坏时，不至于使整个致动装置报废，有效的降低了使用成本。综上，与现有技术相比，本发明具有定位精准、使用成本低的特点。

附图说明

图1为现有技术中的pico喷射阀的结构示意图；

图2为本发明的致动模块的结构示意图；

图3为本发明的压电喷射打印头的结构示意图；

图4为本发明的定位块后端的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

一方面，本发明提供一种致动模块，如图2所示，包括定位块11、上压电陶瓷12、下压电陶瓷13和位移放大机构14，位移放大机构14通过固定杆15固定在定位块11上，上、下压电陶瓷12、13分别设置在固定 杆15的上下两侧，上、下压电陶瓷12、13的一端均通过陶瓷触点16连接在定位块11的前端，上、下压电陶瓷12、13的另一端均通过陶瓷触点16连接在位移放大机构14的后端。

本发明中，固定杆15的上下两侧分别设置有上、下压电陶瓷12、13，由于上、下压电陶瓷12、13的两端均设置有陶瓷触点16，使之与相邻元件成点接触，使上、下压电陶瓷12、13的出力变形不受周围边界的影响，保证致动变形不受关联部件牵制，使打印头进行喷射打印动作时，定位更加精准；上压电陶瓷12和下压电陶瓷13互为独立结构，互不影响，当上压电陶瓷12或下压电陶瓷13任意一个发生损坏时，不至于使整个致动装置报废，有效的降低了使用成本。综上，与现有技术相比，本发明具有定位精准、使用成本低的特点。

作为本发明的一种改进，定位块11和位移放大机构14的表面均设置有凹面，陶瓷触点16嵌入在定位块11和位移放大机构14的凹面中。

优选的，位移放大机构14为后端为底的锥形柱结构。固定杆15为紧固螺栓。紧固螺栓的底端与定位块11的连接处涂抹有螺纹胶，实现永久放松。

本发明的致动装置组装时，可以按照如下方法进行：

先将陶瓷触点16用双组份环氧树脂ab胶粘接在叠层压电陶瓷两端，粘接时严格控制突起的相对位置和粘接后的陶瓷总长度，粘接好后，将叠层压电陶瓷置于定位块11和放大机构之间，其中陶瓷触点16分别嵌入定位块11及放大机构上的凹面中；穿入紧固螺栓，利用工装卡具，调整模块装配精度，紧固两侧螺栓；用力矩扳手检测螺栓预紧力，预紧力合格后螺栓紧固完成，按照要求再次检测模块组装精度；合格后，在螺纹连接处，涂抹螺纹胶，进行螺栓永久防松处理，致动模块组装完成。

另一方面，本发明提供一种压电喷射打印头，如图3所示，包括阀体21、致动模块10和撞杆22，致动模块10的前端与撞杆22连接，致动模块10可拆卸的设置在阀体21内部，致动模块10为上述的致动模块10。

本发明中，致动模块10可拆卸的设置在阀体21内壁上，使致动模块10可以方便的与阀体21拆分，使上、下压电陶瓷12、13的组装定位及加 载预压力，都能够在压电喷射打印头基体外进行，方便操作，而现有技术中的压电陶瓷由于个体差异较大，与阀体21及放大机构在组装过程中调整装配精度较为困难，所以，本发明更有利于控制和保证压电喷射打印头的装配精度要求；

又由于，现有技术中，由于在螺纹连接处涂抹螺纹胶粘接，后期难以拆卸，陶瓷一旦损坏，需要对打印头整体进行更换，不能进行现场维护和更换损坏件，降低了生产效率低，也进一步增加了使用成本，本发明中的致动模块10为可拆卸的标准模块，能够作为易损备件，当致动模块10内部任意元件发生损坏时，将原来的致动模块10拆下更换新的致动模块10即可，方便压电喷射打印头在线快速维护，提高了生产效率，也进一步降低了使用成本。

综上，本发明，与现有技术相比，具有定位精准、使用成本低、装配精度高和生产效率高的特点。

作为本发明的一种改进，如图4所示，定位块11的后端设置有螺纹杆17，阀体21的侧壁上设置有用于插入螺纹杆17的螺母槽，致动装置通过旋入螺母槽的螺母23和螺纹杆17组成的配合结构固定在阀体21的侧壁上。优选的，螺母23为开槽螺母。本发明中，除了采用螺纹杆17和螺母23的配合结构外，还可以采用本领域技术人员容易想到的其它固定结构，均能够使致动装置固定在阀体21的侧壁上。

作为本发明的进一步改进，如图4所示，螺纹杆17的前部外圆可以设置有定位光轴18，定位光轴18上可以设置有定位键19，阀体21与定位块11的连接处设置有分别与定位光轴18和定位键19配合的定位孔和定位键槽。

本发明中，为了使致动模块10在固定时，使致动模块10相对于阀体21保持理想的位置角度(即当阀体21水平放置时，致动模块10的上压电陶瓷12位于下压电陶瓷13的正上方)，本发明中采用定位光轴18和定位孔精密配合，保证了致动模块10的定位准确性。并且，定位键19和定位键槽的作用能够避免致动模块10在外力的作用下发生旋转偏移。

为了保护螺母23与被连接件，同时，提高螺母23和被连接件之间的牢固性，螺母23通过碟簧防松垫圈24将螺纹杆17固定在阀体21的侧壁上。

本发明中，阀体21包括喷嘴，喷嘴设置在阀体21的外部且位于撞杆22的下方。喷嘴的胶液出口处的内侧设置有蓄池，优选的，蓄池采用锥形、半球形、弧形或碗形凹槽结构，撞杆22的底端与蓄池的凹槽结构密封配合。

为了进一步加强压电喷射打印头的结构稳定性，撞杆22可以通过上下两个固定螺母预紧固定在位移放大机构14的前端。

再一方面，本发明还提供一种打印装置，包括上述的压电喷射打印头。

本发明，与现有技术相比，具有定位精准、使用成本低、装配精度高和生产效率高的特点。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。