基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(21)申请号 CN2.4

(22)申请日 2014.07.17

(71)申请人 南通锐发打印科技有限公司

地址 226301 江苏省南通市通州区南通高新区杏园路299号

(72)发明人 谢红军 洪叶

(74)专利代理机构 苏州广正知识产权代理有限公司

代理人 刘述生

(51)

B41J2/14

权利要求说明书 说明书 幅图

(10)申请公布号 CN 104085194 A

(43)申请公布日 2014.10.08

(54)发明名称

基于热气泡式喷墨打印机头的柔性

薄膜机构

(57)摘要

本发明公开了一种基于热气泡式喷

墨打印机头的柔性薄膜机构，包括：驱动

腔、工作液体、形变槽和柔性薄膜，所述

驱动腔的顶部设置有开口，所述柔性薄膜

包括第一柔性层和第二柔性层，所述第一

柔性层通过沉积法附着在所述第二柔性层

上，所述形变槽通过腐蚀法设置于所述柔

性薄膜上，且所述形变槽位于所述开口的

对称轴的正上方，所述柔性薄膜设置于所

述开口处，所述工作液体设置于所述驱动

腔和所述柔性薄膜围成的空间内。通过上

述方式，本发明基于热气泡式喷墨打印机

头的柔性薄膜机构，在受到气泡挤压的时

候，可以产生更大的位移量，而且可以在

不借助外力的情况下，柔性薄膜可以直

接、快速的恢复原状，重复性好。

法律状态

法律状态公告日

法律状态信息

法律状态

权 利 要 求 说 明 书

1.一种基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构，其特征在于，包括：压力腔、

喷孔、驱动腔、工作液体、形变槽和柔性薄膜，所述驱动腔的顶部设置有开口，所

述柔性薄膜包括第一柔性层和第二柔性层，所述第一柔性层附着在所述第二柔性层

上，所述形变槽设置于所述柔性薄膜上，且所述形变槽位于所述开口的对称轴的正

上方，所述柔性薄膜设置于所述开口处，所述工作液体设置于所述驱动腔和所述柔

性薄膜围成的空间内，所述压力腔的底部设置于所述柔性薄膜上，所述喷孔设置于

所述压力腔的顶部。

2.根据权利要求1所述的基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构，其特征在于，

所述第一柔性层和所述第二柔性层采用了压应力膜。

3.根据权利要求2所述的基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构，其特征在于，

所述形变槽设置于所述第一柔性层上。

4.根据权利要求1所述的基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构，其特征在于，

所述第一柔性层采用了压应力膜，且所述第二柔性层均采用了张应力膜。

5.根据权利要求4所述的基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构，其特征在于，

所述形变槽设置于所述第一柔性层和所述第二柔性层上。

6.根据权利要求5所述的基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构，其特征在于，

还包括第三柔性层，所述第三柔性层通过沉积法附着于所述第二柔性层的底部。

7.根据权利要求5所述的基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构，其特征在于，

还包括第三柔性层，所述第三柔性层通过沉积法附着于所述第一柔性层上。

8.根据权利要求5所述的基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构，其特征在于，

还包括填充块，所述填充块设置于所述形变槽的底部。

9.根据权利要求4所述的基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构，其特征在于，

所述形变槽设置于所述第二柔性层上。

10.根据权利要求9所述的基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构，其特征在

于，还包括填充块，所述填充块设置于所述第二柔性层上的所述形变槽内。

11.根据权利要求8或10所述的基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机

构，其特征在于，所述填充块采用了低杨氏模量材料制作而成。

12.根据权利要求6或7所述的基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构，

其特征在于，所述第三柔性层采用了杨氏模量低于10GPa的材料制作而成。

13.根据权利要求1所述的基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构，其特征在

于，所述工作液体采用了非腐蚀性液体。

说 明 书

技术领域

本发明涉及喷墨打印设备领域，特别是涉及一种基于热气泡式喷墨打印机头的柔性

薄膜机构。

背景技术

喷墨打印是一种非接触式、低噪音的数码打印技术，它在家庭打印机、办公打印机、

商业打印机宽幅打印机和3D打印机中有广泛的应用，喷墨打印技术主要分为需求

式（DOD）喷墨技术和连续式（CIJ）喷墨技术。

在连续喷墨打印技术中，喷墨打印头中的墨水在外部压力的推动下从喷孔中连续喷

射并形成一连串的墨滴，这些墨滴可以通过静电偏移或者气流偏移控制方法分成

“打印墨滴”或“非打印墨滴”。在静电偏移控制方法中，“非打印墨滴”先经过充电电

极而带有静电荷，这些墨滴再经过偏移电极被偏转到墨水回收器中，没有充电的

“打印墨滴”不会受偏移电极的影响直接飞行到需要打印的接收表面。在气流偏移控

制方式中，“打印墨滴”和“非打印墨滴”具有不同的直径和体积，两种墨滴通过横向

气流偏移区域时，因大小不同而产生不同的轨迹偏移量，体积较小的“非打印墨滴”

轨迹偏移量较大，被偏移到墨水回收器中，体积较大的“打印墨滴”轨迹偏移量较小，

可以直接飞行到需要打印的接收表面。

需求式（DOD）喷墨技术又分为热气泡喷墨打印技术（TIJ）和压电喷墨打印技术

(PIJ)。

在压电喷墨打印技术中，每个喷孔后面都有一个压电（piezoelectric）驱动器，当

某个喷孔需要发射墨滴时，一个电流脉冲被送到该喷孔压电驱动器上，造成压电驱

动器发生形变，压电驱动器形变造成与喷孔连接墨水压力腔中的压力急剧增加，从

而使墨水从喷孔中挤出而形成墨滴发射。

在热气泡打印技术中，每个喷孔后面都有一个电阻加热驱动器，当某个喷孔需要发

射墨滴时，一个电流脉冲被送到该喷孔的电阻加热驱动器上，造成与电阻加热驱动

器接触的墨水发生相变而产生气泡，由急剧膨胀的气泡产生压力使墨水从喷孔中挤

出而形成墨滴发射，热气泡喷墨打印技术只使用于可以产生气泡的水性墨水，因为

热气泡喷墨打印技术墨滴发射时电阻加热驱动器的温度高达300摄氏度，可能造成

有些敏感墨水性质蜕变或加快电阻加热驱动器在有腐蚀性墨水中的腐蚀，造成可靠

性和质量问题。

为了解决上述问题，现有的专利技术US8696092B中提出了一种包含柔性薄膜机构

的热气泡式喷墨打印机头（如图6所示），但该发明中的薄膜在受到压力变形后，

很难再恢复到原来的状态，重复性较差，另外，现有的薄膜的位移量较小，这样容

易导致墨水受到的压力变小，不容易形成墨滴从喷孔中发射出去。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构，

具有位移大、转换压力小、重复性好等优点，同时在喷墨打印设备的应用及普及上

有着广泛的市场前景。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

提供一种基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构，其包括：压力腔、喷孔、驱

动腔、工作液体、形变槽和柔性薄膜，所述驱动腔的顶部设置有开口，所述柔性薄

膜包括第一柔性层和第二柔性层，所述第一柔性层附着在所述第二柔性层上，所述

形变槽设置于所述柔性薄膜上，且所述形变槽位于所述开口的对称轴的正上方，所

述柔性薄膜设置于所述开口处，所述工作液体设置于所述驱动腔和所述柔性薄膜围

成的空间内，所述压力腔的底部设置于所述柔性薄膜上，所述喷孔设置于所述压力

腔的顶部。

在本发明一个较佳实施例中，所述第一柔性层和所述第二柔性层均采用了压应力膜。

在本发明一个较佳实施例中，所述形变槽设置于所述第一柔性层上。

在本发明一个较佳实施例中，所述第一柔性层采用了压应力膜，且所述第二柔性层

采用了张应力膜。

在本发明一个较佳实施例中，所述形变槽设置于所述第一柔性层和所述第二柔性层

上。

在本发明一个较佳实施例中，还包括第三柔性层，所述第三柔性层通过沉积法附着

于所述第二柔性层的底部。

在本发明一个较佳实施例中，还包括第三柔性层，所述第三柔性层通过沉积法附着

于所述第一柔性层上。

在本发明一个较佳实施例中，还包括填充块，所述填充块设置于所述形变槽的底部。

在本发明一个较佳实施例中，所述形变槽设置于所述第二柔性层上。

在本发明一个较佳实施例中，还包括填充块，所述填充块设置于所述第二柔性层上

的所述形变槽内。

在本发明一个较佳实施例中，所述填充块采用了低杨氏模量材料制作而成。

在本发明一个较佳实施例中，所述第三柔性层采用了杨氏模量低于10GPa的材料

制作而成。

在本发明一个较佳实施例中，所述工作液体采用了非腐蚀性液体。

本发明的有益效果是：在受到气泡挤压的时候，可以产生更大的位移量，而且可以

在不借助外力的情况下，柔性薄膜可以直接、快速的恢复原状，重复性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用

的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，

对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附

图获得其它的附图，其中：

图1是本发明的基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构具体实施例一中的结构

示意图；

图2是本发明的基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构具体实施例二中的结构

示意图；

图3是本发明的基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构具体实施例三中的结构

示意图；

图4是本发明的基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构具体实施例四中的结构

示意图；

图5是本发明的基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构具体实施例五中的结构

示意图；

图6是现有技术中柔性薄膜机构的结构示意图；

图7是本发明的基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构具体实施例六中的结构

示意图；

附图中各部件的标记如下：1、第一柔性层，2、第二柔性层，3、驱动腔，

4、工作液体，5、形变槽，6、第三柔性层，7、填充块，8、压力腔，9、喷孔。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施

例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本

领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于

本发明保护的范围。

请参阅图1-图7，本发明实施例包括：

一种基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构，其包括：压力腔8、喷孔9、驱

动腔3、工作液体4、柔性薄膜和形变槽5，所述驱动腔3的顶部设置有开口，所

述形变槽5位于所述开口的对称轴的正上方，所述柔性薄膜设置于所述开口处，所

述工作液体4设置于所述驱动腔3内，所述压力腔8的底部设置于所述柔性薄膜上，

所述喷孔9设置于所述压力腔8的顶部，墨水设置于所述压力腔8内。

在所述驱动腔3的底部，安装有电阻加热驱动器，所述喷孔9位于所述柔性薄膜的

上方，所述柔性薄膜设置在喷孔9和电阻加热驱动器之间，并且在喷孔和柔性薄膜

之间形成的压力腔8中的是打印墨水，在柔性薄膜和电阻加热驱动器之间驱动腔中

的是响应电阻加热驱动器而产生气泡的所述工作液体4，当驱动腔3中的工作液体

4受热产生气泡时，驱动腔3中的压力上升，造成柔性薄膜变形和压力腔3中的压

力上升，使墨水从喷孔9中挤出而形成墨滴发射。

所述工作液体使用无腐蚀性和低气化温度的稳定液体，例如纯净水、酒精等，从而

提高喷墨打印头的效率和可靠性。

具体实施例一：

一种基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构，所述柔性薄膜包括第一柔性层1

和第二柔性层2，所述第一柔性层1通过沉积法附着在所述第二柔性层2上，所述

形变槽5通过腐蚀法设置于所述第一柔性层1上，所述柔性薄膜设置于所述开口处，

所述工作液体4设置于所述驱动腔3和所述柔性薄膜围成的空间内。

所述第一柔性层1和所述第二柔性2层均采用了压应力膜，其材质可以同时采用二

氧化硅、氮化硅等柔性材料，也可以使用不同的柔性材料。

在形成所述形变槽的时候，一种方法是：可以先设置好所述第二柔性层2，再将所

述第一柔性层1沉积在所述第二柔性层2上，然后用腐蚀法直接在所述第一柔性层

1上进行腐蚀；另一种方法为：可以先设置好所述第二柔性层2，然后直接在所述

第二柔性层2上腐蚀出和所述形变槽一样的凹槽，然后再将所述第一柔性层1沉积

在所述第二柔性层2上，这样就会在所述第一柔性层1上呈现出所述形变槽。

具体实施例二：

一种基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构，所述柔性薄膜包括第一柔性层1

和第二柔性层2，所述第一柔性层1通过沉积法附着在所述第二柔性层2上，所述

形变槽5通过腐蚀法设置于所述第一柔性层1和所述第二柔性层2上，所述柔性薄

膜设置于所述开口处，所述工作液体4设置于所述驱动腔3和所述柔性薄膜围成的

空间内。

所述第一柔性1层采用了压应力膜，所述第二柔性2层采用了张应力膜，所述形变

槽5设置于所述第一柔性层1和所述第二柔性层2上，而且所述填充块7设置于所

述形变槽5的底部，既所述填充块7与所述第二柔性层2处在同一平面内，所述填

充块7采用了如橡胶等低杨氏模量的材料制作而成。

具体实施例三：

一种基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构，所述柔性薄膜包括第一柔性层1

和第二柔性层2，所述第一柔性层1通过沉积法附着在所述第二柔性层2上，所述

形变槽5通过腐蚀法设置于所述第一柔性层1和所述第二柔性层2上，所述工作液

体4设置于所述驱动腔和所述柔性薄膜围成的空间内。

所述第一柔性层1采用了压应力膜，所述第二柔性层2采用了张应力膜，所述形变

槽5设置于所述第一柔性层1和所述第二柔性层2上，另外，所述第三柔性6层通

过沉积法附着于所述第二柔性层2的底部，且所述第三柔性层6设置于所述开口处，

所述第三柔性层6采用了如橡胶等低杨氏模量的材料制作而成。

所述形变槽5的形状可以为立方体，所述形变槽5的横截面也可以采用上大下小等

不规则的形状。

具体实施例四：

一种基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构，所述柔性薄膜包括第一柔性层1

和第二柔性层2，所述第一柔性层1通过沉积法附着在所述第二柔性层2上，所述

形变槽5通过腐蚀法所述第二柔性层2上，所述工作液体4设置于所述驱动腔3和

所述柔性薄膜围成的空间内。

所述第一柔性层1采用了压应力膜，所述第二柔性层2采用了张应力膜，另外，所

述填充块7设置于所述形变槽内，所述填充块7采用了如橡胶等低杨氏模量的材料

制作而成。

具体实施例五：

一种基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构，所述柔性薄膜包括第一柔性层1

和第二柔性层2，所述第一柔性层1通过沉积法附着在所述第二柔性层2上，所述

形变槽通过腐蚀法所述第二柔性层2上，所述工作液体4设置于所述驱动腔3和所

述柔性薄膜围成的空间内。

所述第一柔性层1采用了压应力膜，所述第二柔性层2采用了张应力膜，先在所述

第二柔性层2上用腐蚀法形成所述形变槽5，然后将第一柔性层1沉积在所述第二

柔性层2上，由于重力的作用，所述第一柔性层1的部分材料会掉落至所述形变槽

5内，并将形变槽填补好，同时，在第一柔性层1上，在形变槽5上方的位置会出

现一个凹槽。

具体实施例六：

一种基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构，所述柔性薄膜包括第一柔性层1

和第二柔性层2，所述第一柔性层1通过沉积法附着在所述第二柔性层2上，所述

形变槽通过腐蚀法所述第二柔性层2上，所述工作液体4设置于所述驱动腔3和所

述柔性薄膜围成的空间内。

所述第一柔性层1采用了压应力膜，所述第二柔性层2采用了张应力膜，先在所述

第一柔性层1和所述第二柔性层2上用腐蚀法形成所述形变槽5，然后将第三柔性

层6沉积在所述第一柔性层1上，由于重力的作用，所述第三柔性层6的部分材料

会掉落至所述形变槽5内，并将形变槽填补好，同时，在第三柔性层6上，在形变

槽5上方的位置会出现一个凹槽。

本发明基于热气泡式喷墨打印机头的柔性薄膜机构的有益效果是：在受到气泡挤压

的时候，可以产生更大的位移量，而且可以在不借助外力的情况下，柔性薄膜可以

直接、快速的恢复原状，重复性好。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明

说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术

领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。