CN1292904C - 用于液滴喷射头的喷嘴板、制造喷嘴板的方法以及冲孔器 - Google Patents

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Abstract

本发明的喷嘴板具有喷嘴开口，所述喷嘴开口包括用于引导压力生成室中液体的锥形部分以及与锥形部分相连的细孔部分。

Description

用于液滴喷射头的喷嘴板、制造喷嘴板的方法以及冲孔器
技术领域
本发明涉及一种用于如墨水喷射记录头的液滴喷射头的喷嘴板，所述墨水喷射记录头用于将气压生成室增压的墨水作为例如适于打印的墨滴的液滴喷射到目标记录介质上，更具体地说，涉及一种喷嘴开口的结构、制造这种喷嘴开口的方法以及适于形成这种喷嘴开口的冲孔器。
背景技术
用于液滴喷射装置的液滴喷射头，例如，打印领域中的墨水喷射记录头具有与气压生成室相通的喷嘴开口。气压生成室接收压电振动器或加热元件的能量以及用于记录的增压液体，从而使用于记录的液体作为液滴喷射出来。各个喷嘴开口具有能有效地将气压生成室中增压的墨水转换成液体流动的锥形部分，以及用于使墨滴按预定方向喷射出的平直部分。特别是，影响液滴喷射特性的喷嘴开口不仅需要极小的几十个微米开口直径，而且还需要在同一喷嘴板上保持一致，以便确保液滴量和喷射速度。
此种喷嘴板是通过这种方法形成，即在如不锈钢薄板一样的可用于压力加工的金属表面上形成用冲孔器冲出的具有锥形部分的通孔、研磨并且去除相反面上的毛刺。
如JP-B-1-26837所公开，采用的是通过冲孔器，在一个表面上形成凹面，而在其相反的表面上形成凸面，并且通过研磨去除凸面的方法。
在这种冲孔器中，考虑到其可加工性，成为喷嘴开口细孔部分的区域作为具有很小锥度的顶部的前锥形部分，因此，喷嘴开口A的细孔部分B同样形成有如图4所示的具有锥度角θ1的前锥形部分。
换句话说，采用在顶部具有锥度的冲孔器在一个表面上形成凹面，而在其相反的表面上形成凸面，或冲压一个通孔，并通过磨削去除凸出部分，或采用研磨的步骤以用于去除通孔中的毛刺。由于凹面部分或通孔具有大约两度的锥度角，如果磨削量以10微米的量变化，喷嘴顶部的孔直径φ(通常为30微米)的变化为0.7微米，这主要影响墨滴的喷射特性，特别是喷射速度。这很成一个问题。
JP-UM-A-6-29724公开了一种通过在顶部形成有倒锥形部分的冲孔器形成通孔的方法。但公报中所描述的发明的目的是为了减少在冲孔器的冲孔过程中工件的接触压力，而不是为了将通孔的形状矫直。具体地说，设置特别大的倒锥角，从而当工件的通孔在冲压过程中和冲压后发生弹性变形时不与冲孔器接触。
发明内容
因此，本发明的目的之一是提供一种适于用于液滴喷射设备的液滴喷射头的喷嘴板。所述液体喷射设备包括喷嘴开口，每个喷嘴开口具有约定直径的细孔部分，而与冲孔后的磨削量无关。
本发明的另一目的是提供一种制造喷嘴板的方法。
本发明的再一目的是提供一种适用于制造喷嘴板的冲孔器。
根据本发明，提供一种制造用于液滴喷射头的喷射板的方法，其包括步骤：通过具有大直径的前锥形部分和与前锥形部分相连的小直径倒锥形部分的冲孔器在喷嘴板成形材料上冲孔，从而形成包含第一孔部分和与第一孔部分具有不同形状的第二孔部分的通孔；以及在冲孔器拔出后，磨削成为所形成的通孔的喷嘴开口顶部的区域。
附图说明
图1是显示本发明中具体实施方式的液滴喷射设备的喷嘴板的一个实例的简图，其中喷嘴开口周围部分予以放大显示。
图2中的I至IV是显示制造喷嘴板方法的简图；
图3(a)与3(b)是显示用于制造喷嘴板的冲孔器的具体实施方式的截面图，以及显示打孔器顶部的倒锥形部分的示意图；
图4是显示用于作为相关技术的作为液滴喷射装置的墨水喷射记录设备的喷嘴开口的一个实例的简图，其中喷嘴开口周围部分予以放大显示。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的喷嘴板的一个具体实施方式。喷嘴板1的各喷嘴开口包括用于引导压力生成室中液体的锥形部分2和用于控制喷射量和液滴喷射方向的细孔部分3。由于细孔部分3形成为包括与喷嘴表面垂直的侧壁面3a的通孔形状，所以喷嘴开口的喷射部分的直径φ是常数，而与厚度无关，该厚度最大值与细孔部分3的最大深度D大致相等。
图2显示制造喷嘴板方法的一个具体实施方式。如果将成为喷嘴板成形材料4的弹性板材，例如不锈钢板材通过冲孔器5冲孔，那么，由入口方向大直径前锥形部分6和与前锥形部分相连的小直径倒锥形部分7组成的通孔就形成了。
如图3(a)所示，冲孔器5具有用于形成在主体面上的喷嘴开口的锥形部分2的前锥形部分5a，以及从入口方向C的顶部(在图中的下部)的前锥形部分5a的相反方向延展，从而与前锥形部分相连的倒锥形部分5b。如图3(b)所示，虽然倒锥形部分的锥度角θ会因为喷嘴板形成材料的弹性而发生稍微的变化，但相对于冲孔器5的入口方向，倒锥形部分5b的锥度角θ的范围优选为0＜θ≤1.0。具体地说，如果倒锥度角θ小于0度，细孔部分3逐渐变细，并且如果倒锥度角θ大于1.0度，将会很难将冲孔器5拔出。在图中，标号5C表示形成于冲孔器5的表面上的钛氮层。
如果通孔形成后，将冲孔器5拔出，由于喷嘴板成形材料4的弹性，对应于冲孔器5的小直径的倒锥形部分7变成具有平直形状的通孔7′，即，壁面7’a垂直于喷嘴板成形材料4(参见II)，接下来，将在通孔7′的顶部的毛刺8通过研磨去除，从而制造出细孔部分3(参见III，IV)。
具有垂直于喷嘴板成形材料4的壁面7’a的通孔7′在深度方向上具有相同的直径φ，所以尽可能地保持相同的尺寸，以克服由于磨削量的一些波动而引起细孔部分3的深度D的波动，由此喷嘴开口的端部直径相同。
表1列出了磨削量、喷嘴开口细孔部分3的直径和液滴喷射速度相对于细孔部分3的锥度角之间的关系。从表中可明显地看出，在本发明中，如果磨削量的波动量为10微米，液滴喷射速度的变化最大可达0.2米/秒，但如果将相关技术中前锥度角的变形定为2度，那么液滴喷射速度的变化将达到原来的五倍，为1.0米/秒。
表1
  锥度角   磨削量   喷嘴直径   液滴喷射速度
  1°倒锥度角(本发明)   10微米   φ30.0微米   10.0米/秒
  20微米   φ29.9微米   10.2米/秒
  0°锥度角(本发明)   10微米   φ30.0微米   10.0米/秒
  20微米   φ30.1微米   9.8米/秒
  2°前锥度角(相关技术)   10微米   φ30.0微米   10.0米/秒
  20微米   φ30.7微米   11.0米/秒
如上所述，在本发明的喷嘴板中，喷嘴开口的端部直径为常数，而与磨削量无关，所以液滴喷射速度能够尽可能地保持为常数，从而使液滴高精度地喷在目标预定的位置上。
相应地，在纺织印花领域中，能够将染液施用于目标织物中，以及在印刷板制造领域中，将液体导电材料、粘合剂、成膜剂等应用于与电路图案对应的电路基片上。
此外，本发明还能应用于用于施加或喷射液晶显示器中滤色镜的着色剂或有机电致发光显示器或平面光发射显示器中的电极形成剂的导电胶的液滴喷射头等，以及化学和生物化学领域中，应用于在生物芯片上精确地提供和滴加预定量的试样或试剂的精密球管的液滴喷射头。

Claims (2)

1.一种制造用于液滴喷射头的喷射板的方法，其包括步骤：
通过具有大直径的前锥形部分和与前锥形部分相连的小直径倒锥形部分的冲孔器在喷嘴板成形材料上冲孔，从而形成包含第一孔部分和与第一孔部分具有不同形状的第二孔部分的通孔；以及
在冲孔器拔出后，磨削成为所形成的通孔的喷嘴开口顶部的区域。
2.根据权利要求1所述的制造用于液滴喷射头的喷射板的方法，其特征在于形成于倒锥形部分的锥度角为0＜θ≤1.0。
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