專利名稱：噴嘴板及其制造方法和具有這種噴嘴板的液體噴頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液體噴頭，例如噴墨型記錄裝置所使用的記錄頭、顯示器制造裝置所使用的彩色材料噴頭、電極形成裝置所用的電極材料噴頭或者生物芯片制造裝置所使用的生物組織噴頭，本發(fā)明還涉及一種設(shè)置在液體噴頭內(nèi)的噴嘴板及該噴嘴板的制造方法。
在這種液體噴頭中，壓力產(chǎn)生室和噴口互連，利用由壓力產(chǎn)生室中過量液體所產(chǎn)生的壓力波動實現(xiàn)從噴口噴射墨滴。通常，一行設(shè)置數(shù)十至數(shù)千個噴口，組成噴嘴列，并且橫向設(shè)置有多個噴嘴列。噴口利用模具和沖頭經(jīng)過沖孔(一種塑料加工工藝)制成。例如，如圖7所示，沖頭1是一種圓形沖頭，具有底座部分2、錐形部分2和豎直部分(圓柱部分)4，該沖頭在使用時固定到?jīng)_頭保持件(壓力接受板)5上。例如，多個沖頭1排列并連接成一行，其中底座部分2朝向沖頭保持件5側(cè)，每個沖頭1下落到材料板6上(如圖8所示，一種形成噴嘴板的工藝)，使豎直部分4和錐形部分3沖壓入材料板6內(nèi)。此時，如圖8所示，沖頭1的排列方向?qū)?zhǔn)噴嘴列7的方向，進行沖孔。所以，經(jīng)過一次到多次加工，可以制成和一個噴嘴列相對應(yīng)的多個臨時孔7(即作為噴口的下凹部分)。采取前述加工方式完成制造臨時孔7的過程之后，還可以設(shè)置沖頭1的輔助下凹將孔的數(shù)量加倍并與噴嘴下凹相對應(yīng)在噴嘴列方向上移動沖頭保持件5，從而在前面所制造的臨時孔中間再形成臨時孔。
當(dāng)沖頭1被壓入材料板6內(nèi)時，豎直部分4和錐形部分3垂直進入，同時材料板6產(chǎn)生彈性變形。由于沖頭1的壓入，材料板6產(chǎn)生與沖頭1的豎直部分4和錐形部分3一致的塑變，使材料板形成與沖頭1形狀一致的臨時孔。另外，材料板6的一部分被壓入模具的凹孔，從而形成凸出部分。當(dāng)沖頭1完全推入時，提升沖頭1使沖頭與材料板6分離，接下來打磨除去突出部分。最終制成在垂直向貫穿材料板6的噴口。這樣制成的噴口成為一個包括垂直部分和錐形部分的漏斗形通孔。
所述噴口的大小和形狀要求具有較高精度。例如必須調(diào)整錐形部分的錐角、豎直部分的內(nèi)徑和豎直部分的長度到具有高精度的容限范圍內(nèi)。其原因在于噴口大小或者形狀不同將會導(dǎo)致墨滴的噴射特性或者射出方向發(fā)生變化。但是采用相關(guān)制造方法很難調(diào)整噴口大小或者形狀使之相互高精度相等。
下面將以圖9所示的沖頭和沖頭保持體為例加以說明。圖9A中位于左端的第一沖頭1a可以形成理想的噴口形狀，第一沖頭的豎直部分的直徑為d0，該豎直部分的長度為L0，從沖頭保持件5到?jīng)_頭頂部的連接尺寸(attachment dimension)為h0。所述“噴嘴形狀”系指由于沖頭滑動而在噴嘴板上所形成的噴口形狀(即所形成的和沖頭形狀一致的形狀)。位于右側(cè)的第二沖頭1b與第一沖頭1a相鄰，其豎直部分的直徑d2大于第一沖頭直立部分的直徑，其它部分的尺寸和第一沖頭尺寸相等，也為L0和h0。在右側(cè)的第三沖頭1c與第二沖頭1b相鄰，其豎直部分的直徑及長度與第一沖頭1a的直徑及長度相等，也是直徑為d0、長度為L0。從沖頭保持件5到?jīng)_頭頂部的連接尺寸為h3，該尺寸小于第一沖頭1a的連接尺寸。在右側(cè)的第四沖頭1d與第三沖頭1c相鄰，其豎直部分的直徑及長度與第一沖頭1a的直徑及長度相等，也是直徑為d0、長度為L0。從沖頭保持件5到?jīng)_頭頂部的連接尺寸為h4，該尺寸大于第一沖頭1a的連接尺寸。在右側(cè)的第五沖頭1e與第四沖頭1d相鄰，其豎直部分的直徑及從沖頭保持件5到?jīng)_頭頂部的連接尺寸與第一沖頭1a的直徑及連接尺寸相等，也是直徑為d0、連接尺寸為h0，并且其豎直部分長度為L5，該尺寸小于第一沖頭1a的豎直部分的長度。
在上述情況下，組成噴嘴列的多個臨時孔同時具有沖頭1a至1e，沖孔后材料具有圖9B所示剖面形狀，并且在去掉背面所形成的凸出部分之后，材料板具有如圖9C所示的剖面形狀。經(jīng)過第一沖頭1a沖孔，具有理想形狀的第一噴口的豎直部分長度為m0、直徑為d0。同時，經(jīng)過第二沖頭1b沖孔而形成的第二噴口的豎直部分長度和第一噴口的豎直部分的長度相同，也為m0，但是其豎直部分的直徑d2大于第一噴口的豎直部分直徑d0。此外，在經(jīng)過第三沖頭1c沖孔而形成的第三噴口中，因為第三沖頭1c的連接尺寸h3小于第一沖頭1a的連接尺寸h0，所以第三噴口豎直部分長度m3大于第一噴口豎直部分的長度m0。相反，在經(jīng)過第四沖頭1d沖孔而形成的第四噴口中，因為第四沖頭1d的連接尺寸h4大于第一沖頭1a的連接尺寸h0，所以第四沖頭的沖頭頂部進入材料板的進入深度大于第一沖頭1a的沖頭頂部進入材料板的進入深度。因此，第四噴口豎直部分長度m4小于第一噴口中豎直部分的長度m0。在經(jīng)過第五沖頭1e沖孔而形成的第五噴口中，所述第五沖頭的豎直部分小于第一沖頭1a豎直部分，而且顯然，第五噴口豎直部分的長度m5也小于第一噴口中豎直部分長度m0。
由此可見，由于沖頭1尺寸不同或者由于連接到?jīng)_頭保持件5的連接狀態(tài)不同，所以最終形成的噴口尺寸和每個噴口噴射的墨滴的噴射特性都有所變化。例如當(dāng)豎直部分長度過大時，噴射效率降低，從而根據(jù)設(shè)計參數(shù)在一驅(qū)動電壓下噴射的液體量將減少。結(jié)果導(dǎo)致需要提高驅(qū)動電壓。反之，如果豎直部分長度較小，則彎液面(從噴口露出的液體的自由液面)易于受到存儲在壓力產(chǎn)生室中的液體余振的影響。結(jié)果導(dǎo)致噴射穩(wěn)定性下降，即所噴射的墨滴量或者噴射方向的穩(wěn)定性將惡化。
如果噴口中豎直部分的長度為20μm±5μm，那么考慮到引起變化的例如沖頭1的加工精度、沖頭1連接到?jīng)_頭保持件5上的連接精度、加工設(shè)備的壓入尺寸精度或者去除凸出部分的加工精度，可以聯(lián)想到在利用多個沖頭1對成一行的噴口同時進行加工的相關(guān)方法，每個噴口形狀的變化將超過可以接受的程度。
為了達到上述目的，本發(fā)明提出了一種噴嘴板制造方法，該方法包括準(zhǔn)備一塊材料板；準(zhǔn)備一個沖頭；用沖頭對材料板進行沖孔，從而在材料板上形成作為在材料板上的噴口的臨時孔；重復(fù)進行沖孔步驟，使沖孔所形成的臨時孔成一行排列；和進行成形步驟，去除材料板背面凸出的凸出部分，形成噴口。
在上述方法中，屬于同一噴嘴列的臨時孔用同一沖頭加工制成。所以屬于同一噴嘴列的每個噴口都具有高精度對準(zhǔn)的噴嘴形狀(即沖頭滑動而成形的噴口形狀并且系指形狀)。因此墨滴的噴射特性也可以達到高度均勻。
多個噴嘴列優(yōu)選互相平行排列，其中每個噴嘴列中的噴口在材料板上排成一行。
優(yōu)選在噴嘴列排列的第一方向上具有多個沖頭，由相應(yīng)的沖頭形成與每個沖頭相對應(yīng)的噴嘴列的噴口。
在上述方法中，可以同時加工噴嘴列的臨時孔，從而提高生產(chǎn)率。另外必須準(zhǔn)備多個沖頭，但是由于所加工的噴嘴列的數(shù)量非常多，所以該數(shù)量本身并不明顯增加。因此，完全可以準(zhǔn)備多個具有同一尺寸的沖頭并且將所述沖頭安裝到具有高精度尺寸的沖頭保持體上。另外，在這種液體噴射裝置中對每個噴嘴列的驅(qū)動條件進行調(diào)整，所以即便沖頭的尺寸精度或者連接精度改變而導(dǎo)致噴嘴列之間的噴嘴形狀發(fā)生變化，也便于通過調(diào)整驅(qū)動條件而采取相應(yīng)措施。
優(yōu)選沖頭組包括在噴嘴列之間以一定間隔安裝在保持件上的沖頭。上述方法還包括在完成加工噴嘴列的沖孔步驟之后，在第一方向移動沖頭組，以便為下一多個噴嘴列實施沖孔。
在上述方法中，沖頭沖孔形成噴嘴列之后，接下來繼續(xù)沖孔形成其它噴嘴列。即在一個沖頭組單元上進行沖孔。由此，可以更為有效地實施加工，提高生產(chǎn)率。
優(yōu)選進行沖孔步驟，使噴嘴列之間形成的間隔彼此相等。在沖頭組中沖頭之間的安裝間隔為上述形成間隔的整數(shù)倍。移動步驟應(yīng)使沖頭組移動一個形成間隔。
應(yīng)用上述方法時，在進行沖孔步驟的過程中，便于在第一方向調(diào)整移動量，所以可以在適當(dāng)位置形成具有較高精度的臨時孔并且使加工過程更高效地進行。
優(yōu)選噴嘴列組由一對相鄰的噴嘴列構(gòu)成。進行沖孔步驟，使噴嘴列組之間的列間隔大于噴嘴列組的噴嘴列之間的形成間隔。在用沖頭組形成噴嘴列的沖孔步驟以后，進行移動步驟，使沖頭組移動，實施另外的多個噴嘴列的沖孔步驟。
優(yōu)選每個沖頭組的沖頭之間的安裝間隔等于噴嘴列組的噴嘴列之間的形成間隔。實施移動步驟，使沖頭組移動一個噴嘴列組之間的列間隔。
應(yīng)用上述方法時，可以更為有效地進行加工過程，提高生產(chǎn)率。另外，在沖孔步驟中便于在第一方向調(diào)整移動量。因此可以在適當(dāng)位置上高精度地形成臨時孔并可更為有效地實施加工。
優(yōu)選可以采用能制成多個噴嘴板的大尺寸材料板作為材料板。所述方法還包括將大尺寸材料板分割成多個噴嘴板的步驟。
應(yīng)用上述方法時，為了進行所需的加工過程，在大尺寸材料板上進行臨時孔形成步驟和凸出部分去除步驟，接下來在分割步驟中將大尺寸材料板分割成多個噴嘴板。因此可以顯著提高噴嘴板的生產(chǎn)率。另外，應(yīng)用所述方法時，其中由一塊大尺寸材料板制成多種噴嘴板，所述噴嘴板具有不同的噴嘴列設(shè)置圖形，通過調(diào)整所使用的沖頭數(shù)量或者調(diào)整沖頭間的間隔以及調(diào)整在第一方向上的移動量，采取措施。由此可實現(xiàn)以更高的生產(chǎn)率進行的加工。
優(yōu)選沖頭組的沖頭數(shù)量與噴嘴板上所形成的噴嘴列的數(shù)量一致。對多個噴嘴板同時進行沖孔步驟。
應(yīng)用上述方法時，使用多個沖頭組分別同時加工相應(yīng)噴嘴板的臨時孔。因此可以更為有效地進行加工，從而提高生產(chǎn)率。
優(yōu)選進行沖孔步驟利用相同的沖頭組在每個噴嘴板上同時形成噴嘴列。
應(yīng)用上述方法時，同時加工每個噴嘴板上的臨時孔。因此可以更為有效地進行加工，提高生產(chǎn)率。
優(yōu)選進行沖孔步驟，在大尺寸材料板的剩余區(qū)域沖孔，形成與剩余噴嘴列相對應(yīng)的臨時孔。
應(yīng)用上述方法時，在大尺寸材料板的剩余區(qū)域里有意額外沖孔形成臨時孔。所以即使剩余臨時孔行是基于在大尺寸材料板上形成的噴嘴列數(shù)量與和使用的沖頭數(shù)量之間的相對關(guān)系而產(chǎn)生的，也可以制作噴嘴板而不會出現(xiàn)任何障礙。因此，可以最大限度地減少所用的沖頭種類。另外，即使噴嘴板的規(guī)格改變，也便于采取措施并可有效地利用現(xiàn)有設(shè)備。
本發(fā)明還提出了一種設(shè)置在液體噴頭內(nèi)的噴嘴板，該液體噴頭可以噴射墨滴，所述噴嘴板包括多個噴嘴列，所述多個噴嘴列彼此平行地設(shè)置在噴嘴板上，具有多個噴口的每個噴嘴列排成一行，和其中就表示噴口形狀的噴嘴形狀而言，噴嘴列的噴口的第一容限小于噴嘴列之間的噴口的第二容限。
優(yōu)選噴嘴形狀系指噴口圓柱部分的形狀，所述圓柱部分位于噴嘴板的墨滴噴射側(cè)。就噴嘴形狀而言，第一容限小于第二容限。
在上述結(jié)構(gòu)中，就噴嘴形狀而言，調(diào)整噴嘴列中的容限，使之小于噴嘴列之間噴嘴形狀的容限。所以，就墨滴的噴射特性而言，屬于同一噴嘴列的每個噴口的變化小于噴嘴列之間的變化。具體地說，為每個噴嘴列確定由于噴口形狀導(dǎo)致的噴射特性的變化。
通常為每個噴嘴列進行這種液體噴頭內(nèi)的墨滴的噴射控制。例如，在噴嘴列單元上調(diào)整噴射墨滴的驅(qū)動電壓和驅(qū)動脈沖的驅(qū)動波形。另外，在噴嘴列單元上還進行單位面積的脈沖噴射液體量的控制。其原因在于在噴嘴列單元上制作諸如引起壓力產(chǎn)生室中液體壓力波動的壓力產(chǎn)生元件或者壓力產(chǎn)生室等每個部件，并且在噴嘴列單元上易于形成不同的特性和不同的形狀。
因此，考慮到墨滴噴射特性的變化，調(diào)整噴嘴列內(nèi)的變化，使之小于噴嘴列之間的變化。因此可以修正與每個元件如壓力產(chǎn)生元件或者壓力產(chǎn)生室所引起的特性變化相對應(yīng)的由噴口形狀所引起的特性變化。所以便于進行調(diào)整。
本發(fā)明還提出了一種液體噴頭，該液體噴頭包括噴嘴板，所述噴嘴板包括彼此平行設(shè)置在噴嘴板上的多個噴嘴列，具有多個噴口的每個噴嘴列排成一行；流動路徑板，所述流動路徑板具有多個與噴口相連的壓力產(chǎn)生室；和壓力產(chǎn)生元件，所述壓力產(chǎn)生元件使壓力產(chǎn)生室中過量的液體產(chǎn)生壓力波動，其中噴嘴列的噴口具有由單個沖頭形成的噴嘴形狀，所述噴嘴形狀系指噴口形狀。
優(yōu)選噴嘴形狀系指噴口形狀，該噴口形狀包括位于噴嘴板的墨滴噴射側(cè)上的圓柱部分；位于流動路徑板側(cè)上的錐形部分，所述錐形部分伸向流動路線板側(cè)；和彎曲面部分，該彎曲面部分連續(xù)地與圓柱部分和錐形部分連接。
優(yōu)選多個噴嘴列分別與從噴嘴列噴射出的液體種類相符。
在上述結(jié)構(gòu)中，屬于同一噴嘴列的噴口具有由相同沖頭所形成的噴嘴形狀，所以每個噴嘴的噴嘴形狀高度一致。所以，在同一噴嘴列中可以大大減少由噴口形狀所引起的噴射特性的變化。
通常對每個噴嘴列進行對這種液體噴頭內(nèi)的墨滴噴射的控制。例如，在噴嘴列單元上對噴射墨滴的驅(qū)動脈沖的驅(qū)動電壓進行調(diào)整。另外，還在噴嘴列單元上對單位面積的脈沖液體量進行控制。其原因在于每個元件例如壓力產(chǎn)生元件或者引起壓力產(chǎn)生室中液體壓力波動的壓力產(chǎn)生室都是在噴嘴列單元上制作的，并且在噴嘴列單元上易于形成不同的特性和不同的形狀。
因此，屬于同一噴嘴列的噴口具有相同沖頭所形成的噴口形狀，所以在噴嘴列單元上足以對噴射特性加以修正。由此，便于實現(xiàn)調(diào)整。
首先參照附

圖1對記錄頭11的結(jié)構(gòu)加以說明。圖中所示記錄頭11包括頭殼12、容納在頭殼12中的振動單元13、粘接在頭殼12頂部面上的流動路徑單元14。
頭殼12是記錄頭11的基本元件，并且是一種采用對熱凝樹脂和熱塑樹脂注塑而成的塊狀件。在頭殼12內(nèi)形成了可容納振動單元13的殼空間部分15。振動單元13包括多個壓電振動器16，其中壓電振動器制成類似梳齒狀；每個壓電振動器16被粘接在其上的固定板17上；和將驅(qū)動信號輸入到壓電振動器16的導(dǎo)線18。壓電振動器16粘接到固定板17上，使其自由端從固定板17的頂部邊緣向外突出，即成一懸臂。此外，導(dǎo)線18在壓電振動器16的固定端電連接到壓電振動器16上。振動單元13在壓電振動器16的相對側(cè)上具有固定板17連接面，粘接到頭殼12的內(nèi)壁面上。再有，壓電振動器16的頂面(自由端的頂面)面向殼體空間15內(nèi)流動路徑單元14側(cè)上的開口，以及壓電振動器16粘接到流動路徑單元14內(nèi)的棲件柱部分19上。
所述流動路徑單元14包括具有多個噴口21的噴嘴板22；流動路徑板24，流動路徑板具有多個與噴口21相連的壓力產(chǎn)生室23；振動板25，所述振動板隔開壓力產(chǎn)生室23的一部分。流動路徑單元14所具有的這種結(jié)構(gòu)應(yīng)使噴嘴板22粘接到流動路徑板24的一個面上，而振動板25則被粘接在其另一面上。
流動路徑板24例如由硅片或者金屬板制成。在實施例中硅片經(jīng)過蝕刻形成多個壓力產(chǎn)生室23；儲墨室26，該儲墨室用于對引入壓力產(chǎn)生室23的墨進行儲存(即作為公用液體室的容器)；墨流動路徑27(供給端口)，該流動路徑是一個使壓力產(chǎn)生室23和儲墨室26連通的節(jié)流通路。
噴嘴板22例如由薄不銹鋼板制成。以例如與圖4B中所示的點形成密度相對應(yīng)的間距，所述噴嘴板22具有多個噴口21。一個噴嘴列30(30A-30H)由設(shè)置在一條直線上的噴口21構(gòu)成，并且橫向上具有多行。在附圖所示舉例中，總計形成了8個噴嘴列30A-30H，這8個噴嘴列可以噴射每一種類型的墨汁(即每種類型的液體)。每個噴嘴列30都具有諸如壓力產(chǎn)生室23、儲墨室26或壓電振動器16等每一部分，從而使每個噴嘴列30可以噴射具有預(yù)定顏色的墨汁，對此圖中未示出。
振動板具有兩元結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有在由不銹鋼制成的支撐板上的諸如PPS膜的彈性膜；沿圓周蝕刻支撐板，并且在和壓力產(chǎn)生室23相對應(yīng)的部分中的圓圈內(nèi)形成棲柱部分19。另外，通過蝕刻還去除掉與儲墨室26相對應(yīng)的支撐板的部分，作為僅與彈性膜的配合部分。在頭殼12側(cè)的流動路徑單元14的面上形成用于減震器的下凹部分31。減震器的凹入部分31為空間部分，給振動板25(配合部分)的動作保留一個空間，實現(xiàn)儲墨室26一部分的隔開；并且該凹入部分31通過頭殼12上設(shè)置的外部連通通路32對空氣開口。
導(dǎo)線18通過圖中雙點劃線示出的頭板33電連接在圖中未示出的柔性扁平電纜上，該柔性扁平電纜電連接在圖中未示出的驅(qū)動電路上。當(dāng)來自驅(qū)動電路的驅(qū)動信號(具體的說是驅(qū)動信號中的驅(qū)動脈沖)輸入(加在)壓電振動器16上時，壓電振動器16的自由端在元件縱向上膨脹和收縮。由于自由端膨脹和收縮，棲柱部分19被推向壓力產(chǎn)生室23側(cè)或者在這一方向上被牽拉離開壓力產(chǎn)生室23，由此使壓力產(chǎn)生室23的容量產(chǎn)生波動。而壓力產(chǎn)生室23的容量波動則使所儲存的墨汁的壓力改變。所以，通過控制墨汁壓力，可以實現(xiàn)從噴口21噴射墨滴。
接下來對噴嘴板22的制造方法加以說明。所述噴嘴板22的制造按照以下步驟順序進行臨時孔形成步驟，該步驟通過沖孔使多個臨時孔排列在材料板上；凸出部分去除步驟，該步驟除去在臨時孔形成步驟中凸出于材料板背面的凸出部分。
在臨時孔形成步驟中，利用圖2和圖3中所示的模具41和沖頭42，在材料板43上形成多個臨時孔44。材料板43是一塊薄板，作為噴嘴板22的基礎(chǔ)，并且實施例中使用不銹鋼作為一種金屬板。材料板43(即噴嘴板22)并不僅限于不銹鋼，而是可以任選材料，例如可以使用薄鎳板。例如，沖頭42是如圖2所示的圓形沖頭，由以下部分構(gòu)成圓形底座部分45；錐形部分46，該錐形部分從底座部分45到頂側(cè)上為漸縮形狀；以及比底座部分45細的圓柱豎直部分(圓柱部分)47。使用時沖頭42固定到?jīng)_頭保持件體(壓力接受板)48上。例如，多個沖頭42排成一行，其中底座部分45朝向沖頭保持體48側(cè)，以及沖頭42向下朝向安裝在模具41上的材料板43。如圖3A所示，當(dāng)沖頭42被壓入材料板43內(nèi)時，豎直部分47和錐形部分46被擠壓入材料板43內(nèi)，同時材料板43發(fā)生變形。當(dāng)沖頭42推入足夠深時，在材料板43上形成了和沖頭42形狀相一致的臨時孔44。此時，材料板43的一部分被擠壓入模具41的凹孔內(nèi)，形成凸出部分49。當(dāng)沖頭12充分推入時，提升沖頭42使沖頭離開材料板43(如圖3B所示狀態(tài))。
當(dāng)沖頭42離開時，為了除去凸出部分49而開始實施凸出部分去除步驟。在凸出部分去除步驟中，例如凸出部分49側(cè)上的面被修整成圖3B雙點劃線所示的虛平面。在凸出部分去除步驟，可以采取其它去除凸出部分49的方法而不僅限于打磨。如圖3所示，去除了凸出部分49，由此形成垂直向貫穿材料板43的漏斗形噴口21。噴口21形狀包括豎直部分21a，所述豎直部分位于墨滴噴射側(cè)上，具有圓形截面；錐形部分21b，所述錐形部分位于流動路徑板24側(cè)上，向流動路徑板24側(cè)擴展；彎曲面部分21c，該彎曲面使豎直部分21a與錐形部分21b的銜接光滑連續(xù)。
本發(fā)明的特征在于臨時孔形成步驟中對臨時孔44(沖孔)的加工。下面對臨時孔形成步驟進行說明。圖4示出臨時孔44加工過程。圖4A是未經(jīng)沖孔的材料板43，圖4B為經(jīng)過沖孔后得到的材料板43。在所示材料板43中，橫向具有8個臨時孔列作為噴嘴列30(為方便起見，在附圖中按從左至右的順序分別為第一噴嘴列30A至第八噴嘴列30H)，噴嘴列組50(50A至50D)由一對彼此相鄰的噴嘴列30構(gòu)成。此外，噴嘴列組50之間的列間隔L2大于噴嘴列組50中噴嘴列30之間的形成間隔L1。
第一實施例的特征在于使用相同沖頭42形成屬于同一噴嘴列30的多個臨時孔44。在實施例中提出了多種形成臨時孔44的方法。例如，可以用一個沖頭42從第一噴嘴列30A至第八噴嘴列30H按照順序形成臨時孔44。另外，還可以使用總計8個沖頭42，使一個沖頭42對應(yīng)于一個噴嘴列30，從而在噴嘴列30A至30H中形成臨時孔44，換句話說，一種多個沖頭42的排列方法，所述沖頭在噴嘴列30向可以獨立移動，從而在每個噴嘴列30中由每個沖頭42形成臨時孔44。在任何一種方法中，沖頭42都是沿著虛中心線51組移動從而調(diào)整噴嘴列30的形成位置，以此方式進行連續(xù)沖孔。
可以對沖頭42的移動方向進行適當(dāng)調(diào)整。例如，沖頭42可以在奇數(shù)噴嘴列30A、30C、30E、30G中從虛中心線51的上游端到虛中心線51的下游端進行移動(與材料板43的進給方向相同的正向，即如圖4B箭頭所示方向)，以及沖頭42可以在偶數(shù)噴嘴列30B、30D、30F、30H中從虛中心線51的下游端到虛中心線51的上游端進行移動(即與材料板43的進給方向相反)。再有，可以對所有噴嘴列30A至30H進行沖孔，同時正向(或者反向)移動沖頭42。
在實施例中用相同的沖頭42進行沖孔，從而制成屬于同一噴嘴列30的多個臨時孔44，實現(xiàn)在噴口21中噴嘴形狀高度一致。由此避免由于噴嘴形狀的改變而引起的墨滴噴射特性的變化，例如噴射速度、噴射方向和墨汁量的改變。還可以實現(xiàn)噴射特性高標(biāo)準(zhǔn)一致。其中從第一噴嘴列30A至第八噴嘴列30H的所有臨時孔44都由一個沖頭42形成，噴嘴板22中所有噴口21的噴嘴形狀高度一致。所以可以實現(xiàn)噴射特性高度一致。再有，因為在實施例中用一個沖頭42進行沖孔，所以可以減少所使用的沖頭42數(shù)以及降低制造沖頭所需的工時和成本。
另一方面，使一個沖頭42與一個噴嘴列30相對應(yīng)，在每個噴嘴列30中形成臨時孔44，在這種情況下，用多個沖頭42進行沖孔(臨時孔加工)，以便同時對多噴嘴列30進行沖孔，從而提高生產(chǎn)率。盡管上述加工方法需要準(zhǔn)備多個沖頭42，但是要加工處理的噴嘴列30的數(shù)目足夠多，因此該數(shù)目本身并不顯著增加。例如制造圖4中的噴嘴板22，8個沖頭已經(jīng)足夠。所以，完全可以準(zhǔn)備多個具有相同尺寸的沖頭42并且將這些沖頭42安裝到具有高精度尺寸的沖頭保持件48上。
用這種方法進行制造多行排列的噴口21，其中噴嘴列內(nèi)的噴嘴形狀容限小于噴嘴列之間的噴嘴形狀容限。豎直部分21a是對墨滴噴射特性影響最大的一個因素，噴嘴列內(nèi)的豎直部分容限明顯小于噴嘴列之間豎直部分的容限。其原因如下，具體來講，噴嘴列中的臨時孔44由相同的沖頭42形成，從而使噴嘴形狀高度一致，而在噴嘴形狀的差異是基于噴嘴列之間沖頭42的尺寸精度和連接精度造成的。
所以，關(guān)于由噴口21所導(dǎo)致的噴射特性的改變，噴嘴列之間的噴射特性的變化大于噴嘴列內(nèi)噴射特性的的變化。通常在這種記錄頭11中，可以對每個噴嘴列的驅(qū)動條件進行調(diào)整。其原因在于記錄頭11的元件如壓電振動器16和壓力產(chǎn)生室23是通過將噴嘴列30設(shè)置成一個單元而形成的，并且便于根據(jù)特性差或形狀差在噴嘴列單元上改變墨滴噴射特性。
所以，即使噴嘴列之間的噴射特性改變，也可以通過調(diào)整驅(qū)動條件來采取相應(yīng)措施。例如可以通過控制墨滴噴射的驅(qū)動電壓和驅(qū)動脈沖的驅(qū)動波形進行調(diào)整。另外還可以通過控制每單位面積的脈沖墨滴量進行調(diào)整。由此可見，由噴口21而引起的噴射特性的變化可以根據(jù)由每個元件如壓電振動器16和壓力產(chǎn)生室23所引起特性變化加以調(diào)整。所以便于對變化加以調(diào)整。
下面對第二實施例加以說明，所述第二實施例其特征在于為了形成沖頭組52(例如圖4B所示的第一沖頭組52A至第三沖頭組52C)，多個沖頭42以與噴嘴列之間的間隔相符的間隔安裝到?jīng)_頭保持體48(本發(fā)明中的一種保持件)。利用安裝到?jīng)_頭保持體48上的沖頭42多行同時進行沖孔，接下來，沖頭組52在噴嘴列30方向上移動，對其后的多行進行沖孔。在實施例中，多行沖孔同時連續(xù)進行。特別是在沖頭組52的沖頭單元上同時進行多行沖孔。因而加工更為有效，提高了生產(chǎn)率。
在實施例中，根據(jù)要制造的噴嘴板22的規(guī)格設(shè)定沖頭42之間的安裝間隔。下面還將對噴嘴板22的規(guī)格加以說明。在圖4B的舉例中，噴嘴列組50由一對彼此相鄰的噴嘴列30組成。具體講，第一噴嘴列組50A由第一噴嘴列30A和第二噴嘴列30B組成，第二噴嘴列組50B由第三噴嘴列30C和第四噴嘴列30D組成，同樣，第三噴嘴列組50C由第五噴嘴列30E和第六噴嘴列30F組成，第四噴嘴列組50D由第七噴嘴列30G和第八噴嘴列30H組成。這四個噴嘴列組50A至50D彼此橫向放置。具體講，在與噴嘴列方向(噴口21的排列方向)的正交方向上設(shè)置噴嘴列組50。另外，在該舉例中，將噴嘴列組50之間的列間隔L2設(shè)定為大于噴嘴列組50中噴嘴列30之間的形成間隔L1。
第一沖頭組52A包括兩個沖頭42，并且沖頭42之間的安裝間隔等于噴嘴列30之間的形成間隔L1。因此，在這種情況下，使用第一沖頭組52A在噴嘴列組50單元上進行沖孔。例如首先為第一噴嘴列組50A進行沖孔，然后將沖頭組52在噴嘴列30方向移動一個距離，該距離等于間隔L2。移動沖頭組52后，接下來為第二噴嘴列組50B進行沖孔。隨后以同樣方式為第三噴嘴列組50C和第四噴嘴列組50D上進行沖孔。
另外，還可以同時使用多個第一沖頭組52A。例如，也可以使用總計4個沖頭組52A，分別使一個沖頭組52A和一個噴嘴列組50相對應(yīng)。在這種情況下，同時為四個噴嘴列組50進行沖孔，從而實現(xiàn)高效率工作。同樣，還可以使用兩個沖頭組52A同時為兩個噴嘴列組50進行沖孔。
此外，第二沖頭組52B包括兩個沖頭42，并且沖頭42之間的安裝間隔等于噴嘴列組50之間的形成間隔L2。因此，在這種情況下，使用第二沖頭組52B對相鄰噴嘴列組50中的一個噴嘴列30進行沖孔。例如，首先為第一噴嘴列組50A左邊列(第一噴嘴列30A)和第二噴嘴列組50B左邊列(第三噴嘴列30C)進行沖孔。然后沖頭組52在噴嘴列30方向移動一個距離，該距離等于間隔L1，接著為第一噴嘴列組50A右邊列(第二噴嘴列30B)和第二噴嘴列組50B右邊列(第四噴嘴列30D)進行沖孔。接下來，以同樣方式對第三噴嘴列組50C和第四噴嘴列組50D進行沖孔。其中，相鄰噴嘴列組50的每一列都同時受到?jīng)_孔。所以可提高生產(chǎn)率。
另外，第三沖頭組52C包括四個沖頭42，并且相鄰沖頭42之間的安裝間隔等于噴嘴列組50之間的形成間隔L2。具體講，以左端沖頭42為基準(zhǔn)，第二沖頭42安裝到自左邊起間隔為L2的位置處，第三沖頭42安裝到自左邊起雙倍L2間隔(2×L2)的位置處。同樣，右端沖頭42安裝到三倍L2間隔(3×L2)的位置處。所以，在使用第三沖頭組52C進行沖孔過程中，為噴嘴列組50內(nèi)一個噴嘴列30和另一個噴嘴列30分別進行加工。
例如，首先對噴嘴列組50的左側(cè)列(奇數(shù)噴嘴列30A、30C、30E和30G)進行沖孔。當(dāng)左側(cè)列沖孔結(jié)束之后，將第三沖頭組52C在噴嘴列30方向移動一個間隔L1。接下來對噴嘴列組50的右側(cè)列(偶數(shù)噴嘴列30B、30D、30F和30H)進行沖孔。
具有四個噴嘴列組50并且第三沖頭組52C包括四個沖頭，即第三沖頭組52C中的沖頭數(shù)等于噴嘴列組50數(shù)。所以，首先為噴嘴列組50中的一個噴嘴列30進行加工，然后將第三沖頭組52在噴嘴列組50中的噴嘴列方向移動一個列間隔L1，從而便于對噴嘴列組50中的另一噴嘴列30的加工，有效地提高生產(chǎn)率。
利用沖頭組52A至52C同時在沖頭組單元上進行多列沖孔，由此可有效地進行加工，提高生產(chǎn)率。此外，在沖孔過程中也便于調(diào)整在沖頭組52的列之間的方向上的移動量。例如，在使用第一沖頭組52A進行加工的過程中，每次為一個噴嘴列組50沖孔結(jié)束后，優(yōu)選沖頭組52A移動一個與間隔L2相符的間隔。在使用第三沖頭組52C進行加工的過程中，如果對一側(cè)上的噴嘴列30的沖孔結(jié)束后，優(yōu)選沖頭組52C移動一與間隔L1相符的間隔。因此在適當(dāng)位置形成高精度臨時孔44，并且加工更為有效。
在上述這種結(jié)構(gòu)中必須準(zhǔn)備多個沖頭42。由于作為加工對象的噴嘴列30數(shù)足夠多，所以上述數(shù)量本身并不明顯增加。因此，完全可以準(zhǔn)備多個具有同一尺寸的沖頭42并且將這些沖頭42安裝到具有高精度尺寸的沖頭保持件48上，這一點非常實用。
另外，因為在上述結(jié)構(gòu)中使用沖頭42進行加工處理，就噴口21導(dǎo)致的噴射特性的變化而言，噴嘴列之間噴射特性的變化可以大于噴嘴列內(nèi)噴射特性的變化。但是，如上所述，上述噴射特性的變化可以根據(jù)由每個元件例如壓電振動器16或壓力產(chǎn)生室23而引起的特性變化加以調(diào)整，所以并不妨礙實際使用。
盡管在第二實施例中對噴嘴板22進行了描述，其中將噴嘴列組50之間的列間隔L2設(shè)定為大于噴嘴列組內(nèi)噴嘴列30之間的形成間隔L1。但是，本發(fā)明還可以使用具有固定間隔噴嘴列30的噴嘴板22。下面將對具有這種結(jié)構(gòu)的第三實施例加以說明。
如圖5所示，在第三實施例中，以間隔L3橫向形成噴嘴列30(30A至30G)。在此例所使用的沖頭組52(52D至52G)中，相鄰沖頭42之間間隔設(shè)定為噴嘴列30之間形成間隔L3的整數(shù)倍。在此例中，噴嘴列30沖孔結(jié)束之后，接下來沖頭組52在噴嘴列30的方向上移動一個間隔，該間隔由噴嘴列30之間的形成間隔L3確定，從而對其后的噴嘴列30進行沖孔。
例如，第四沖頭組52D包括兩個沖頭42，并且沖頭42之間的安裝間隔等于噴嘴列30之間的形成間隔L3。在使用第四沖頭組52D進行沖孔時，同時為兩個相鄰的噴嘴列30進行加工。例如，對第一噴嘴列30A和第二噴嘴列30B進行沖孔，然后在列之間的方向上將沖頭組52D移動一個與雙倍間隔L3相符的距離，以便對第三噴嘴列30C和第四噴嘴列30D進行沖孔。隨后，以同樣方式對第五噴嘴列30E、第六噴嘴列30F和第七噴嘴列30G進行沖孔。
其中，在沖頭組52D中的沖頭42數(shù)和噴嘴列30數(shù)之間基于相對應(yīng)關(guān)系而產(chǎn)生了剩余噴嘴列30X。在這種情況下，在位于噴嘴板22外部列22a外面的剩余區(qū)域內(nèi)對剩余噴嘴列30X額外進行沖孔，因而可以僅使用最少量種類的沖頭組52。具體講，即便沒有單獨準(zhǔn)備用于一列上的沖頭組52，也可以僅利用第四沖頭組52D進行沖孔。再有，其優(yōu)點是當(dāng)噴嘴板22規(guī)格改變時易針對此采取相應(yīng)措施。
第五沖頭組52E包括兩個沖頭42，并且沖頭42之間的安裝間隔為雙倍噴嘴列30之間的形成間隔L3。在使用第五沖頭組52E沖孔時，對兩個噴嘴列30交替進行加工。例如，對第一噴嘴列30A和第三噴嘴列30C進行沖孔，然后在行方向上將沖頭組52移動一個距離，該距離等于間隔L3，然后對第二噴嘴列30B和第四噴嘴列30D進行沖孔。接下來，沖頭裝置52在行方向上移動三倍間隔L3的距離，以便對第五噴嘴列30E和第七噴嘴列30G進行沖孔。最后對第六噴嘴列30F和剩余噴嘴列30X進行沖孔。
第六沖頭裝置52F包括三個沖頭42，并且相鄰沖頭42之間的安裝間隔為噴嘴列30之間的形成間隔L3。第七沖頭組52G包括四個沖頭42，相鄰沖頭42之間的安裝間隔為噴嘴列30之間的形成間隔L3。用第六沖頭組52F共同對三個噴嘴列30進行沖孔，以及用第七沖頭組52G共同對四個噴嘴列30進行沖孔。
在以上舉例中，相鄰噴嘴列30之間間隔彼此相等，相鄰沖頭42之間的安裝間隔為噴嘴列之間間隔的整數(shù)倍。所以，沖頭42之間的安裝間隔是以噴嘴列之間間隔為基準(zhǔn)來加以確定的，再有，沖頭組52的移動距離也以噴嘴列之間間隔為基準(zhǔn)來加以確定。因此，可以簡化對沖頭42之間安裝間隔的設(shè)定以及簡化沖頭組52的行之間方向上移動距離的設(shè)定。從而，可以確定具有高精度的沖頭組52移動量，并且在適當(dāng)位置形成高精度臨時孔44。再有，加工過程可以更有效進行。
接下來對第四實施例加以說明。第四實施例的特征在于使用可以制造多塊噴嘴板22的大尺寸材料板作為材料板。在此例中，在大尺寸材料板上進行臨時孔形成步驟和凸出部分去除步驟。接下來，進行分割步驟，將大尺寸材料板切割成每個噴嘴板，從而得到多塊噴嘴板22。
圖6為此例中所使用的大尺寸材料板43’。在所述大尺寸材料板43’中橫向設(shè)置了三個噴嘴板區(qū)域，在噴嘴列向上設(shè)置了四個噴嘴板區(qū)域(所述區(qū)域作為噴嘴板22，被雙點劃線所示出的切割線53所包圍)。最終在一塊大尺寸材料板43’上可以形成12塊噴嘴板22。噴嘴板22上橫向形成7個具有固定間隔的噴嘴列30。另外就噴嘴列30的形成位置而言，在噴嘴列方向相鄰噴嘴板22之間在中心虛線54上形成彼此對應(yīng)的噴嘴列30。例如如圖6所示，在四個噴嘴板中的每個噴嘴板內(nèi)，第一噴嘴列30A位于左側(cè)同一直線上，其它噴嘴列30中的位置情況和前面所描述的相同。
在上述每個實施例中，所述臨時孔形成步驟也在大尺寸材料板43’內(nèi)進行。例如，準(zhǔn)備沖頭組52，使之與一塊噴嘴板22中所具有的七個噴嘴列30相對應(yīng)，所述噴嘴組橫向安裝了七個沖頭42，用沖頭組52同時形成每個相應(yīng)的臨時孔44。另外可以準(zhǔn)備三個沖頭組52，同時橫向形成所有臨時孔44。當(dāng)臨時孔44形成后，則開始打磨去除凸出部分49。然后，在去除凸出部分49之后，使臨時孔44在板厚度方向上貫穿噴嘴板，形成噴口21。接下來進行分割步驟，將大尺寸材料板43’切割形成每塊噴嘴板22。其中，首先沿切割線53切割大尺寸材料板43’。接下來，修整外面的剩余部分，得到具有已決定了尺寸的噴嘴板22。在此例中，在大尺寸材料板43’上進行臨時孔形成步驟和凸出部分去除步驟，接下來，開始進行分割步驟，將大尺寸材料板43’切割成噴嘴板22。從而顯著提高生產(chǎn)率。再有，其中準(zhǔn)備多個沖頭組52，同時形成所有臨時孔44，由此進一步提高生產(chǎn)率。
另外，在此例中，即便為每個噴嘴板22設(shè)定不同的噴嘴列30排列模式，例如易于采取措施在一塊大尺寸材料板43’上混合形成具有多個噴嘴列30的固定間隔(等間距)噴嘴板22以及形成不等間隔(噴嘴列之間的間隔不均勻)的噴嘴板22。例如，通過規(guī)定沖頭組52中沖頭42的數(shù)目、沖頭42之間的安裝距離，以及規(guī)定沖頭組52行方向移動量而在一塊大尺寸材料板43’中制造多個噴嘴板22。由此進一步提高生產(chǎn)率。
雖然實施例中的一種液體噴頭以記錄頭11為例，但是本發(fā)明也可以應(yīng)用到其它液體噴頭上，例如，顯示器制造裝置所使用的彩色材料噴頭、電極形成裝置所用的電極材料噴頭或者生物芯片制造裝置所使用的生物組織噴頭。
此外，盡管在每個實施例中將壓電振動器16作為壓力產(chǎn)生元件進行了描述，但是不僅限于此，只要所述壓力產(chǎn)生元件可以使壓力產(chǎn)生室23中的液體產(chǎn)生壓力波動即可，例如磁致伸縮元件是一種機電轉(zhuǎn)換元件或者生熱元件，該元件可以對壓力產(chǎn)生室23內(nèi)的墨汁進行泵送。
權(quán)利要求
1.一種制造噴嘴板的方法，所述方法包括以下步驟準(zhǔn)備材料板；準(zhǔn)備沖頭；用沖頭對材料板進行沖孔，從而在材料板上形成作為噴口的臨時孔；重復(fù)沖孔步驟，使沖孔所形成的臨時孔排列成一行；和通過成形步驟，去除材料板背面凸出的凸出部分，從而形成噴口。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中多個噴嘴列彼此平行設(shè)置，每個噴嘴列具有在材料板上排成一行的噴口。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其中在噴嘴列排列的第一方向上具有多個沖頭；和其中采用對應(yīng)的沖頭形成與每個沖頭相對應(yīng)的噴嘴列的噴口。
4.按照權(quán)利要求3所述的方法，其中沖頭組包括沖頭，所述沖頭以噴嘴列之間的間隔安裝在保持件上；和所述方法還包括在完成噴嘴列沖孔步驟之后，在第一方向上移動沖頭組的移動步驟，以便對接著的多個噴嘴列進行沖孔。
5.按照權(quán)利要求4所述的方法，其中進行沖孔步驟，使噴嘴列之間的形成間隔彼此相等；其中沖頭組的沖頭之間的安裝間隔為所述形成間隔的整數(shù)倍；和其中進行移動步驟，將沖頭組移動一個形成間隔。
6.按照權(quán)利要求4所述的方法，其中噴嘴列組由一對相鄰的噴嘴列構(gòu)成；其中進行沖孔步驟，使噴嘴列組之間的列間隔大于噴嘴列組的噴嘴列之間的形成間隔；和其中在用沖頭組對噴嘴列進行沖孔步驟完成以后，進行移動步驟，使沖頭組移動，從而對其它多個噴嘴列實施沖孔步驟。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其中每個沖頭組的沖頭之間的安裝間隔等于噴嘴列組的噴嘴列之間的形成間隔；和其中進行移動步驟，使沖頭組移動一個噴嘴列組之間的列間隔。
8.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中材料板使用可以制成多個噴嘴板的大尺寸材料板；和所述方法還包括分割步驟，將大尺寸材料板分割成多個噴嘴板。
9.按照權(quán)利要求8所述的方法，其中沖頭組所具有的沖頭數(shù)與要在噴嘴板上所形成的噴嘴列數(shù)相一致；和其中同時對多個噴嘴板進行沖孔步驟。
10.按照權(quán)利要求9所述的方法，其中進行沖孔步驟，使相應(yīng)的沖頭組在每個噴嘴板上同時形成噴嘴列。
11.按照權(quán)利要求8所述的方法，其中進行沖孔步驟，在大尺寸材料板的剩余區(qū)域沖孔形成和剩余噴嘴列相對應(yīng)的臨時孔。
12.一種可以噴射墨滴的液體噴頭內(nèi)的噴嘴板，所述噴嘴板包括多個彼此平行設(shè)置在噴嘴板上的噴嘴列，具有多個噴口的每個噴嘴列成一行排列；和在噴嘴形狀內(nèi)，其中噴嘴列的噴口的第一容限小于噴嘴列之間噴口的第二容限，所述噴嘴形狀系指噴口形狀。
13.按照權(quán)利要求12所述的噴嘴板，其中噴嘴形狀系指位于噴嘴板墨滴噴射側(cè)上的噴口圓柱部分的形狀；和其中在噴嘴形狀中第一容限小于第二容限。
14.一種液體噴頭，所述液體噴頭包括噴嘴板，所述噴嘴板包括彼此平行設(shè)置在噴嘴板上的多個噴嘴列，具有多個噴口的每個噴嘴列排列成一行；流動路徑板，所述流動路徑板具有多個和噴口相連的壓力產(chǎn)生室；和壓力產(chǎn)生元件，所述壓力產(chǎn)生元件使壓力產(chǎn)生室中過量的液體產(chǎn)生壓力波動；和其中噴嘴列的噴口具有由單個沖頭形成的噴嘴形狀，該噴嘴形狀系指噴口形狀。
15.按照權(quán)利要求14所述的液體噴頭，其中噴嘴形狀系指噴口形狀，該噴口包括位于噴嘴板的墨滴噴射側(cè)上的圓柱部分；位于流動路徑板側(cè)上的錐形部分，所述錐形部分伸向流動路徑板側(cè)；和彎曲面部分，該彎曲面部分實現(xiàn)圓柱部分和錐形部分的銜接。
16.按照權(quán)利要求14所述的液體噴頭，其中多個噴嘴列分別和從噴嘴列噴射的液體種類相對應(yīng)。
全文摘要
一種可以噴射墨滴的液體噴頭內(nèi)的噴嘴板，所述噴嘴板包括多個彼此平行設(shè)置在噴嘴板上的噴嘴列，具有多個噴口的每個噴嘴列成一行排列。在噴嘴形狀內(nèi)其中噴嘴列的噴口的第一容限小于噴嘴列之間噴口的第二容限，所述噴嘴形狀系指噴口形狀。
文檔編號B41J2/16GK1424197SQ021524
公開日2003年6月18日 申請日期2002年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月3日
發(fā)明者中村隆志, 高島永光, 古田達雄 申請人:精工愛普生株式會社