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一种新型喷墨打印头的设计及制作

发布时间:2017-05-18 09:24

  本文关键词:一种新型喷墨打印头的设计及制作,由笔耕文化传播整理发布。


【摘要】:本文介绍了打印机的分类及不同类型的打印原理,并提出了一种新型喷墨打印头的结构设计。使用COMSOL模拟仿真软件对结构中的振动板厚度以及PZT与振动板宽度的比例进行了优化。新型喷墨打印头采用的是振动结构与腔室一体化成型的制作工艺流程。减少了工艺过程中对于高精度对准设备的依赖性,并于整体上降低了器件的制作成本。PZT压电材料作为振动板结构中的动力部件,通过压电材料的压电效应将电能转化成为机械能。振动板采用四边固定的类型,当振动板发生振动时,会使腔室的体积发生变化。配以供墨通道处的限流结构,可使腔室中的墨水喷出腔室,从而达到喷墨的目的。 详细描述了包括PZT前驱体溶液配制在内的喷墨头各组成部分的各项工艺操作。并解决了采用溶胶-凝胶法制备PZT薄膜时出现的薄膜开裂与生成碳化颗粒的问题。提升了PZT压电薄膜的性能与薄膜质量。使用了PECVD的方式制备了氮化硅薄膜作为振动板的组成部分。并通过对制备过程中的基体温度、射频功率以及气体的流量这三个囚素的调节沉积出优质的氮化硅薄膜。结构制作完成后使用多普勒激光测试仪对振动板的振动情况进行了测试和分析,并通过振动的分析对结构设计的各项参数进行了调整。搭建了墨滴喷射测试平台,对喷射出的墨滴进行了各项测试,验证了结构的可行性。文中还提出了不同结构的喷墨打印头的设计,介绍了制备时的工艺操作流程。对制作过程中出现的问题进行了分析并尝试去解决。通过对结构的分析和制作过程进行比较,分析并得出各种结构的优缺点。
【关键词】:喷墨打印头 PZT压电材料 溶胶凝胶法 薄膜开裂 氮化硅薄膜
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TP334.8
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-8
  • 1 绪论8-12
  • 1.1 背景介绍8-10
  • 1.2 国内外研究进展及市场概况10
  • 1.3 本文研究意义10-11
  • 1.4 本文研究内容11-12
  • 2 打印技术介绍及喷墨头结构的提出12-20
  • 2.1 打印技术及打印机分类12-15
  • 2.1.1 针式打印机及其技术12-13
  • 2.1.2 激光打印机及其技术13-15
  • 2.1.3 喷墨打印机及其技术15
  • 2.2 结构的提出15-17
  • 2.2.1 新结构喷墨头的结构及喷墨原理16-17
  • 2.3 模拟分析17-20
  • 3 喷墨头结构的制作过程20-30
  • 3.1 工艺提出与背景介绍20-21
  • 3.2 具体工艺流程21-30
  • 3.2.1 硅片的清洗21
  • 3.2.2 热氧化制备二氧化硅21-22
  • 3.2.3 PECVD方式生长氮化硅22
  • 3.2.4 制备下电极22-23
  • 3.2.5 腐蚀下电极23
  • 3.2.6 制备PZT薄膜23-24
  • 3.2.7 溅射铂金并通过剥离的方泫制作上电极24-25
  • 3.2.8 腐蚀PZT薄膜25
  • 3.2.9 制备绝缘层25
  • 3.2.10 刻蚀绝缘层制各引线孔25-26
  • 3.2.11 干法刻蚀单晶硅26-27
  • 3.2.12 上腔室的制作27-30
  • 4 工艺过程中出现的问题及解决方案30-45
  • 4.1 PZT的优化(裂纹和颗粒的控制)30-34
  • 4.1.1 制备PZT压电薄膜的过程30-31
  • 4.1.2 制备PZT薄膜时裂纹与颗粒的控制31-34
  • 4.2 氮化硅薄膜的制备与优化34-37
  • 4.2.1 振动板材料的选择35
  • 4.2.2 使用PECVD方式制备氮化硅35-37
  • 4.3 设计方案的改进与尝试37-44
  • 4.3.1 牺牲层技术制作腔室37-42
  • 4.3.2 无上腔室结构42-44
  • 4.4 本章小结44-45
  • 5 实验测试结果与实验的改进45-51
  • 5.1 激光多普勒振动测试及结果45-50
  • 5.1.1 激光多普勒振动测试原理45-47
  • 5.1.2 激光多普勒振动测试光路47
  • 5.1.3 振动板的振动测试47-48
  • 5.1.4 墨滴喷射测试实验48-50
  • 5.2 本章小结50-51
  • 结论51-52
  • 参考文献52-55
  • 攻读硕士学位期间发表学术论文情况55-56
  • 致谢56-57

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 常莹莹;唐正宁;李俊锋;;压电式喷墨的建模与分析[J];包装工程;2012年17期

2 张鑫;;喷墨打印机关键技术研究[J];军民两用技术与产品;2010年06期

3 吕W,

本文编号:375682


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