壓電噴墨打印頭驅(qū)動器結(jié)構(gòu)優(yōu)化與波形設(shè)計.pdf

1、噴墨打印技術(shù)因其獨特的優(yōu)勢現(xiàn)已成為現(xiàn)代工業(yè)制造中不可或缺的技術(shù)，然而，由我國自主研發(fā)的噴墨打印頭卻少之又少，打印頭的核心部件主要靠進口。因缺乏噴頭制造的核心技術(shù)，中國在該領(lǐng)域長期受國外技術(shù)的封鎖。本文就自主研發(fā)的壓電噴墨打印頭驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動波形的設(shè)計進行了研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴介紹壓電噴墨打印相關(guān)的理論，包括壓電驅(qū)動器各組成層的性質(zhì)與作用、驅(qū)動器的振動機理、流體噴射理論、墨滴噴射成形過程、墨水特性分析及驅(qū)動波形作用

2、于墨滴噴射的機理，為后文壓電驅(qū)動器結(jié)構(gòu)的模擬優(yōu)化和驅(qū)動波形的設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。⑵以振動板的位移峰值作為評價壓電驅(qū)動器性能的主要標準，模擬優(yōu)化壓電驅(qū)動器各部分的結(jié)構(gòu)及尺寸，并使用激光多普勒測振儀測量不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的振動板的位移峰值，以驗證模擬結(jié)果的正確性。通過數(shù)值模擬與實驗驗證，最終確定了壓電驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)與尺寸，即將鋯鈦酸鉛（Leadzirconate titanate，PZT）薄膜設(shè)計成彈簧結(jié)構(gòu)，其寬度為90μm，100μm和110μm三

3、個不同的尺寸，厚度為1μm；對應(yīng)的SiO2振動板的寬度分別為110μm，120μm和130μm，厚度為0.9μm；Parylene保護層的寬度與SiO2振動板的相同，厚度為0.7μm。⑶設(shè)計并優(yōu)化驅(qū)動波形。通過數(shù)值模擬與實驗驗證，將電壓上升時間 tr=3μs，電壓保持時間td=16μs和電壓下降時間tf=3μs的正極性單梯形波確定為本文所研究噴頭的理想驅(qū)動波形；將優(yōu)化的驅(qū)動波形用于壓電噴墨打印頭的噴墨測試，最終噴頭成功實現(xiàn)連續(xù)噴射，且墨