[发明专利]一种压电喷头结构及其制造方法

说明书

本申请提供一种压电喷头结构及其制造方法。该压电喷头结构包括至少一个压电基板单元和围封部件，其中，所述压电基板单元包括：压电基板，在该压电基板的一个主面上形成的沟道；以及在该沟道的至少侧壁上形成的驱动电极，所述围封部件对该沟道的至少一部分进行围封，所述围封部件与所述沟道的侧壁和底面围合成压力腔室，其中，在至少一个所述压电基板单元中，所述压电基板包含以直接键合而层叠设置的至少两个子压电基板，和/或，至少两个所述压电基板单元之间以直接键合而层叠设置，形成压力腔室阵列。根据本申请，避免用胶来实现压电基板层叠，从而提高工艺的操作性和可控性，降低制造成本，并且提高压电喷头结构的压电转换的效率。

技术领域

本申请涉及喷墨打印机领域，尤其涉及一种压电喷头结构及其制造方法。

背景技术

无论是工业用途或是民用用途，喷墨机一直是非常普遍的产品。而喷墨机的关键器件是喷头。因为墨水种类的选择性比较自由、打印速度快、使用寿命长等优点，压电式喷头被广泛应用。

由于压电系数大等特性，压电陶瓷PZT(Pb(ZrTi)O₃)是压电喷头的首选材料。比如，许多压电喷头是用PZT基板加工而成的。PZT基板一般是把块状PZT切割成较厚的薄板，再经过减薄、抛光到所需要的厚度、平坦度和平滑度而成。

为了做成所需器件，往往需要对PZT基板进行进一步加工之后，再把两个或两个以上加工过的PZT基板层叠起来，形成复杂的3维结构。在PZT基板的层叠过程中，传统工艺中，往往需要用胶把PZT基板粘合起来，从而达到固定、密封的作用。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

本申请的发明人发现，PZT基板的胶粘合工艺比较复杂，不易控制。比如，需要先把胶均匀地涂到转印机器上，然后再把胶转印到具有沟槽的PZT基板的表面上，然后再将涂有胶的PZT基板和其它板对准、粘合。涂有胶的PZT基板的搬运本身就是一个比较困难的操作。而且，粘合过程中，在压力的作用下，胶会溢流到PZT基板表面的沟槽中，给沟槽形状造成一定的不可控性。另一方面，压电喷头对PZT基板粘合胶的要求非常苛刻。比如，用于PZT基板粘合的胶必须有足够的粘合强度、耐墨液侵蚀性、长期稳定性；而且，还需要胶有很高的刚性，以免造成过多的压电驱动能量的损失。事实上，可用于PZT基板粘合的胶种类很少，而且一般都造价昂贵。

本申请提供一种压电喷头结构及其制造方法，通过直接键合来实现压电基板的层叠，避免用胶来实现压电基板层叠，从而提高工艺的操作性和可控性，并且降低制造成本。这样的压电喷头结构，可以提高压电转换的效率，从而提高压电喷头的功能。

根据本申请实施例的一个方面，提供一种压电喷头结构，包括至少一个压电基板单元和围封部件，其中，所述压电基板单元包括：

压电基板，在该压电基板的一个主面上形成的沟道；以及在该沟道的至少侧壁上形成的驱动电极，所述围封部件对该沟道的至少一部分进行围封，所述围封部件与所述沟道的侧壁和底面围合成压力腔室，其中，在至少一个所述压电基板单元中，所述压电基板包含以直接键合而层叠设置的至少两个子压电基板，和/或，至少两个所述压电基板单元之间以直接键合而层叠设置，形成压力腔室阵列。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述至少两个子压电基板的极化方向相同或相反。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，直接键合的部分的表面平滑度好于0.5nm。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，该沟道的所述侧壁沿着所述侧壁的厚度方向被极化，其中，所述侧壁的厚度方向与所述沟道延伸的方向和所述沟道的深度方向都垂直。