DE60317143T2

DE60317143T2 - Flüssigkeitsausstosskopf und dazugehöriges Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE60317143T2
Application number: DE60317143T
Authority: DE
Inventors: Fujio Akahane; Nagamitsu Takashima; Kazushige Hakeda; Ryoji Uesugi; Akiharu Kurebayashi
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2003-08-25
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2023-08-26
Also published as: US20040125178A1; CN1485207A; DE60317143D1; JP2004098672A; CN1269647C; JP3729190B2; EP1391304B1; US7052119B2; ATE376934T1; EP1391304A1

Description

HITERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeitsausstoßkopf, bei welchem eine Kammerbildungsplatte durch Schmieden bearbeitet ist, und auf ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Flüssigkeitsausstoßkopfes.
Eine Schmiedearbeit wird in verschiedenen Gebieten von Produkten verwendet. Beispielsweise wird angedacht, dass eine Druckerzeugungskammer eines Flüssigkeitsausstoßkopfes durch Schmieden eines Metallmaterials geformt wird. Der Flüssigkeitsausstoßkopf stößt Druckflüssigkeit von einer Düsenmündung als Flüssigkeitstropfen aus, und die Köpfe für verschiedene Flüssigkeiten waren bekannt. Ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf ist repräsentativ für den Flüssigkeitsausstoßkopf. Dabei wird der Stand der Technik mit einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf als Beispiel beschrieben.
Ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf (nachfolgenden als „Aufzeichnungskopf" bezeichnet), der als ein Beispiel eines Flüssigkeitsausstoßkopfes verwendet wird, ist mit einer Mehrzahl von Reihen von Strömungspfaden versehen, die Düsenmündungen von einem gemeinsamen Tintenreservoir über Druckerzeugungskammern in Entsprechung zu den Mündungen erreichen. Ferner müssen die jeweiligen Druckerzeugungskammern eine feine Teilung in Entsprechung zu einer Aufzeichnungsdichte bilden, um die Nachfrage nach Downsizing (Verkleinerung der Abmessungen) zu erfüllen. Daher wird eine Wanddicke einer Trennwand zum Aufteilen aneinander angrenzender Druckerzeugungskammern extrem ausgedünnt. Ferner wird eine Tintenzufuhröffnung zum Verbinden der Verbindungskammer und des gemeinsamen Tintenreservoirs stärker ausgedünnt als die Druckerzeugungskammer in einer Strömungspfadbreite hiervon, um den Tintendruck im Inneren der Druckerzeugungskammer effizient zum Ausstoßen von Tintentropfen zu nutzen.
Bei dem Aufzeichnungskopf des Standes der Technik wird bevorzugt ein Siliziumsubstrat im Hinblick auf ein Herstellen der Druckerzeugungskammer und der Tintenzufuhröffnung mit solchen kleinformatigen Formen mit ausgezeichneter Abmessungsgenauigkeit verwendet. D. h., eine Kristalloberfläche wird einem anisotropen Ätzen des Silikons ausgesetzt, und die Druckerzeugungskammer oder die Tintenzufuhröffnung wird zum Aufteilen durch die Kristalloberfläche gebildet.
Ferner wird eine mit der Düsenmündung gebildete Düsenplatte durch eine Metallplatte aufgrund einer Anforderung der Bearbeitbarkeit oder dergleichen hergestellt. Ferner wird ein Membranabschnitt zum Verändern eines Volumens der Druckerzeugungskammer als elastische Platte ausgeformt. Die elastische Platte besitzt eine zweilagige Struktur, die durch Anhaften eines Harzfilms auf eine Stützplatte, die aus Metall hergestellt ist, gebildet, und wird durch Entfernen eines Abschnitts der Stützplatte in Entsprechung zu der Druckerzeugungskammer hergestellt.
Währendessen ist es bei dem oben beschriebenen Aufzeichnungskopf des Standes der Technik, da eine Differenz zwischen linearen Ausdehnungsraten von Silizium und Metall groß ist, beim Miteinanderverbinden jeweiliger Elemente der Siliziumplatte, der Düsenplatte und der elastischen Platte erforderlich, die jeweiligen Elemente unter Einnahme einer langen Zeitdauer bei relativ niedriger Temperatur anzuhaften. Daher ist eine Verbesserung der Produktivität schwierig zu erreichen, wodurch ein Faktor zum Erhöhen der Herstellungskosten entsteht. Daher wurde versucht, die Druckerzeugungskammer aus der aus Metall durch Umformung hergestellten Platte zu bilden, allerdings ist die Bearbeitung schwierig, da die Druckerzeugungskammer extrem klein ist und die Strömungspfadbreite der Tintenzufuhröffnung schmaler sein muss als die Druckerzeugungskammer, wodurch ein Problem gestellt wird, dass eine Verbesserung der Produktionseffizienz schwierig zu erzielen ist. Eine solche Struktur ist beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2000-263799 A offenbart.
Unter diesen Umständen muss, wenn eine Druckerzeugungskammer durch eine Schmiedebearbeitung von Metall geformt wird, eine Problemcharakteristik der Metallschmiedearbeit gelöst werden. Das Problem ist wie folgt: längliche Vertiefungsabschnitte zum Bilden von Druckerzeugungskammern in einer Kammerbildungsplatte, die nebeneinander ausgerichtet sind, werden durch eine Schmiedearbeit erhalten, während sie durch Trennwände definiert sind. Obgleich diese Elemente extrem klein sind, muss eine gewünschte Form oder Abmessungsgenauigkeit sichergestellt werden. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, die Parameterwerte zu finden, die zum Bilden der länglichen Vertiefungsabschnitte am Besten sind, und zwar aus den Parametern des Metallmaterials, welche die Kammerbildungsplatte aufbaut, um eine verbesserte Schmiedebearbeitung auszuführen. Falls die Ausformungsgenauigkeit der Druckerzeugungskammern unzureichend ist, nimmt, wenn die Kammerbildungsplatte zu einer Strömungspfadeinheit zusammengebaut wird, die Zusammenbaugenauigkeit ab, was die Ausstoßleistung des Tintentropfens in einem extremen Falle stören kann.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte, präzise Schmiedebearbeitung zum Bilden einer Kammerbildungsplatte mit ausgezeichneter Genauigkeit auszuführen.
Um die obige Aufgabe zu lösen, wird gemäß der Erfindung ein Flüssigkeitsausstoßkopf bereitgestellt, umfassend:
eine Kammerbildungsplatte mit einer ersten Fläche, die mit einer Mehrzahl von Vertiefungen gebildet ist, welche in einer ersten Richtung in einem festen Abstand angeordnet sind, wobei jede der Vertiefungen über ein Durchgangsloch mit einer zweiten Fläche in Verbindung steht, die eine der ersten Fläche gegenüberliegenden Fläche ist, wobei die Kammerbildungsplatte Nickel aufweist;
eine Abdichtplatte, die mit der ersten Fläche der Kammerbildungsplatte derart verbunden ist, um die Vertiefungen abzudichten, um eine Mehrzahl von Druckerzeugungskammern zu bilden; und
eine metallische Düsenplatte, die mit einer Mehrzahl von Düsen gebildet ist und mit der zweiten Fläche der Kammerbildungsplatte derart verbunden ist, dass jede der Düsen mit einer zugehörigen Druckerzeugungskammer über das Durchgangsloch in Verbindung steht; wobei ein Verhältnis einer Korngröße eines Kristalls des Nickels in Bezug auf eine Dicke einer zwischen benachbarten Vertiefungen definierten Trennwand 60% oder weniger beträgt.
Gemäß der Erfindung wird ebenso ein Verfahren zum Herstellen eines Flüssigkeitsausstoßkopfes bereitgestellt, mit den Schritten:
Bereitstellen einer Materialplatte, die Nickel aufweist;
Ausführen einer Schmiedebearbeitung zum Bilden einer Mehrzahl von Vertiefungen in einer ersten Fläche der Materialplatte derart, dass jede der Vertiefungen über ein Durchgangsloch mit einer zweiten Fläche in Verbindung steht, die eine der ersten Fläche gegenüberliegende Fläche ist;
Verbinden einer Abdichtplatte auf der ersten Fläche der Materialplatte derart, um die Vertiefungen abzudichten, um eine Mehrzahl von Druckerzeugungskammern zu bilden; und
Verbinden einer metallischen Düsenplatte, die mit einer Mehrzahl von Düsen gebildet ist, mit der zweiten Fläche der Materialplatte derart, dass jede der Düsen mit einer zugehörigen Druckerzeugungskammer über das Durchgangsloch in Verbindung steht,
wobei ein Verhältnis der Korngröße eines Kristalls des Nickels in Bezug auf eine Dicke einer zwischen benachbarten Vertiefungen definierten Trennwand 60% oder weniger beträgt.
Die Trennwand wird durch Unterwerfen eines Nickelmaterials einer plastischen Verformung in einen Spalt einer männlichen Form (Schmiedestempel) mit einer extrem kleinen Breite gebildet. Ob die plastische Verformung ausgezeichnet ausgeformt wird, wird durch die Korngröße des Nickelkristalls bestimmt. Daher ist es erforderlich, die beste Korngröße in Bezug auf einen Abstand des Spalts, d. h. auf die Dicke der Trennwand auszuwählen.
Durch Einstellen des Verhältnisses wie oben beschrieben, wird das Kristall kleiner als die Spaltbreite. Da die Korngröße in einen Bereich gebracht wird, der nicht übermäßig kleiner oder übermäßig größer ist als die Dicke der Trennwand, wird die plastische Verformung des Kristallkorns in den schmalen Spalt sanft ausgeführt, sodass die Vertiefungen mit hoher Genauigkeit gebildet werden können.
Da ferner die plastische Verformung sanft ausgeführt wird, kann ein Riss eines Schmiedestempels zum Bilden der Vertiefungen, eine Abnutzung des Materials oder dergleichen verhindert werden. Dementsprechend wird die Dauerhaftigkeit des Schmiedestempels beträchtlich verbessert, während die Ausformgenauigkeit aufrechterhalten wird.
Bevorzugt liegt die Dicke der Trennwand in einem Bereich von 20 μm bis 50 μm. Dabei ist es bevorzugt, dass die Kerngröße nicht weniger als 5 μm und weniger als 25 μm ist. In diesem Falle kann die Anordnungsdichte der Druckerzeugungskammern erhöht werden, während die Geschmeidigkeit der plastischen Verformung des Nickels aufrecht erhalten werden kann.
Bevorzugt ist eine Vickershärte des Nickels nicht weniger als 150 hV und weniger als 190 hV. Da eine solche Härte in dem Weichbereich für die Schmiedebearbeitung ist, ist es vorteilhaft zum Verbessern der Dauerhaftigkeit des Schmiedestempels und zum Sicherstellen der Bearbeitungsgenauigkeit.
Bevorzugt ist eine Duktilität des Nickels größer als 5% und kleiner als 20%. Dieser Bereich der Duktilität ist ausreichend zum Schmieden der Vertiefungen. Da hierbei die tatsächliche Ausdehnung des Materials, die bei der Schmiedebearbeitung erzeugt wird, ein kleiner Betrag in Bezug auf die obige Duktilität ist, kann eine plastische Rückstellkraft in den jeweiligen bearbeiteten Abschnitten so klein wie möglich gemacht werden. Diese Tatsache trägt zum Vermindern der Restspannung bei, sodass eine elastische Verformung nach dem Schmieden auf einen unschädlichen Bereich begrenzt werden kann. Dementsprechend wird die Genauigkeit zum Ausformen der Vertiefungen verbessert, während verhindert wird, dass die Kammerbildungsplatte verbogen wird.
Bevorzugt liegt ein Verhältnis einer Höhe der Trennwand in Bezug auf die Dicke der Trennwand in einem Bereich von 1,0 bis 2,1. In diesem Falle stellt ein solches Verhältnis die Steifigkeit der Trennwand sicher, sodass die Steifigkeit der ausgerichteten Druckerzeugungskammern angemessen sichergestellt werden kann.
Bevorzugt liegt ein Verhältnis einer Breite der jeweiligen Vertiefungen in Bezug auf die Dicke der Trennwand in einem Bereich von 2,0 bis 5,0. Da in diesem Falle die Vertiefung, die eine ausreichende Breite in Bezug auf die erforderliche minimale Dicke der Trennwand besitzt, gebildet werden kann, kann das vorbestimmte Volumen der Druckerzeugungskammer sichergestellt werden. Die Anordnungsdichte der Druckerzeugungskammern kann erhöht werden, während das erforderliche Volumen der jeweiligen Kammer aufrechterhalten werden kann.
Bevorzugt liegt ein Verhältnis einer Tiefe der jeweiligen Vertiefung in Bezug auf die Dicke der Trennwand in einem Bereich von 2,0 bis 4,5. Da in diesem Falle die Vertiefung mit dem ausreichenden Volumen in Bezug auf die erforderliche minimale Dicke der Trennwand gebildet werden kann, kann das vorbestimmte Volumen der Druckerzeugungskammer sichergestellt werden, während die Steifigkeit der Trennwand aufrechterhalten wird.
Es ist bevorzugt, dass ein Boden der jeweiligen Vertiefung in einem V-förmigen Querschnitt bei Betrachtung von einer zweiten Richtung senkrecht zu einer ersten Richtung besitzt; und eine Winkel zwischen Flächen, welche den V-förmigen Querschnitt bilden, liegt in einem Bereich von 45° bis 110°. In diesem Falle kann das Volumen der Druckerzeugungskammer ausreichend an dem tiefsten Abschnitt des Bodens vergrößert werden. Daher kann die Breite der Vertiefung vermindert werden, sodass die Anordnungsdichte der Druckerzeugungskammer erhöht werden kann.
Bevorzugt beträgt der Festabstand 0,3 mm oder weniger. Selbst in einem Falle, in welchem solch kleine Elemente durch die Schmiedebearbeitung gebildet werden, kann die gewünschte Genauigkeit durch Erfüllen der obigen numerischen Anforderung erreicht werden.
Bei dem obigen Herstellungsverfahren kann die Materialplatte derart vorbereitet werden, um die obigen numerischen Anforderungen zu erfüllen.
Bevorzugt umfasst der Schritt zum Bereitstellen der Materialplatte einen Schritt zum Unterwerfen eines Rohnickels einer Walzbearbeitung. In diesem Falle kann die Dicke der Materialplatte mit hoher Genauigkeit gesteuert werden. Da ferner ein solches gewalztes Material aus Nickel der Schmiedebearbeitung unterworfen wird, können die Vertiefungen und die Trennwände mit hoher Genauigkeit ausgeformt werden, während die obigen numerischen Anforderungen erfüllt werden. Ferner wird eine sanfte plastische Verformung durch Auswählen einer Richtung einer Längsrichtung der Vertiefung in Übereinstimmung mit einem Zustand des durch die Walzbearbeitung gebildeten Nickels erreicht werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch ausführliches Beschreiben bevorzugter beispielhafter Ausführungsformen derselben unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen noch besser ersichtlich werden, wobei:
1 ist eine Perspektivansicht eines auseinander gebauten Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß einem ersten Beispiel;
2 ist eine Schnittansicht des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes;
3A und 3B sind Ansichten zum Erläutern einer Schwingereinheit;
4 ist eine Draufsicht einer Kammerbildungsplatte;
5A ist eine Ansicht, die einen Abschnitt X in 4 vergrößert;
5B ist eine Schnittansicht, die entlang einer Linie A-A in 5A geführt ist;
5C ist eine Schnittansicht, die entlang einer Linie B-B in 5A geführt ist;
6 ist eine Draufsicht einer elastischen Platte;
7A ist eine Ansicht, die einen Abschnitt Y in 6 vergrößert;
7B ist eine Schnittansicht, die entlang einer Linie C-C in 7A geführt ist;
8A und 8B sind Ansichten zum Erläutern einer ersten männlichen Form, die beim Bilden länglicher Vertiefungsabschnitte verwendet wird;
9A und 9B sind Ansichten zum Erläutern einer weiblichen Form, die beim Bilden der länglichen Vertiefungsabschnitte verwendet wird;
10A bis 10C sind Ansichten zum Erläutern eines Schritts zum Bilden der länglichen Vertiefungsabschnitte;
11A ist eine Ansicht zum Erläutern einer zweiten männlichen Form, die beim Bilden erster Verbindungsöffnungen verwendet wird;
11B ist eine Ansicht zum Erläutern einer dritten männlichen Form, die beim Bilden zweiter Verbindungsöffnungen verwendet wird;
11C ist eine Ansicht, welche die Kammerbildungsplatte in einem Zustand zeigt, bevor ein Schleifschritt ausgeführt wird;
12A ist eine vergrößerte Schnittansicht der Kammerbildungsplatte in einem Zustand, bevor die ersten und die zweiten Verbindungsöffnungen gebildet werden;
12B ist eine vergrößerte Schnittansicht der Kammerbildungsplatte in einem Zustand, nachdem die ersten und die zweiten Verbindungsöffnungen gebildet werden;
13 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern von Schritten zum Vorbereiten einer Nickelmaterialplatte;
14A bis 14C sind Ansichten zum Erläutern eines ersten modifizierten Beispiels des Schritts zum Bilden der länglichen Vertiefungsabschnitte;
14D ist eine Draufsicht zum Erläutern einer Positionsbeziehung zwischen einer ersten männlichen Form und einer weiblichen Form in dem Falle der 14A bis 14C;
15 ist eine Perspektivansicht zum Erläutern eines zweiten modifizierten Beispiels des Schritts zum Bilden der länglichen Vertiefungsabschnitte;
16A ist eine Perspektivansicht einer weiblichen Vorbildungsform, die im Falle von 15 verwendet wird;
16B und 16C sind Schnittansichten, die eine Primärform in dem Falle von 15 zeigen;
16D ist eine entlang einer Linie D-D in 16C geführte Schnittansicht;
17A ist eine Perspektivansicht einer weiblichen Finishingform, die in dem Falle von 15 verwendet wird;
17B und 17C sind Schnittansichten, die eine Sekundärform in dem Falle von 15 zeigen;
17D ist eine Schnittansicht, die entlang einer Linie D-D in 17C geführt ist;
18A ist eine vergrößerte Ansicht eines Vorsprungs in der weiblichen Vorbildungsform;
18B ist eine Schnittansicht, die entlang einer Linie B-B in 18A geführt ist;
18C ist eine Schnittansicht, die entlang einer Linie C-C in 18A geführt ist;
18D ist eine vergrößerte Ansicht eines ersten modifizierten Beispiels der weiblichen Vorbildungsform;
18E ist eine vergrößerte Ansicht eines zweiten modifizierten Beispiels der weiblichen Vorbildungsform;
18F ist eine vergrößerte Ansicht eines dritten modifizierten Beispiels der weiblichen Vorbildungsform;
18G ist eine vergrößerte Ansicht eines vierten modifizierten Beispiels der weiblichen Vorbildungsform;
18H ist eine vergrößerte Ansicht eines fünften modifizierten Beispiels der weiblichen Vorbildungsform;
18I ist eine vergrößerte Ansicht eines sechsten modifizierten Beispiels der weiblichen Vorbildungsform;
19 ist eine Schnittansicht zum Erläutern eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß einem zweiten Beispiel.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Zunächst wird der Aufbau des Flüssigkeitsausstoßkopfes beschrieben.
Da es bevorzugt ist, die Erfindung auf einen Aufzeichnungskopf einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung anzuwenden, ist als ein repräsentatives Beispiel des Flüssigkeitsaufzeichnungskopfes der obige Aufzeichnungskopf in der Ausführungsform gezeigt.
Wie in 1 und 2 gezeigt, ist der Aufzeichnungskopf 1 grob durch ein Gehäuse 2, eine in dem Inneren des Gehäuses 2 enthaltene Schwingungseinheit 3, eine Strömungspfadeinheit 4, die an eine vordere Endfläche des Gehäuses 2 angehaftet ist, eine Verbindungsplatte 5, die auf einer hinteren Endfläche des Gehäuses 2 angeordnet ist, und eine Zufuhrnadeleinheit 6, die an der hinteren Endfläche des Gehäuses 2 angebracht ist, aufgebaut.
Wie in 3A und 3B gezeigt, ist die Schwingereinheit 3 grob durch eine piezoelektrische Schwingergruppe 7, eine Befestigungsplatte 8, die mit der piezoelektrischen Schwingergruppe 7 verbunden ist, und ein flexibles Kabel 9 zum Zuführen eines Antriebssignals zu der piezoelektrischen Schwingergruppe 7 aufgebaut.
Die piezoelektrische Schwingergruppe 7 ist mit einer Mehrzahl piezoelektrischer Schwinger 10 ausgestattet, die in der Form einer Reihe gebildet sind. Die jeweiligen piezoelektrischen Schwinger 10 sind durch ein Paar von Dummyschwingern 10a, die an beiden Enden der Reihe vorgesehen sind, und einer Mehrzahl von Antriebsschwingern 10b, die zwischen den Dummyschwingern 10a angeordnet sind, aufgebaut. Ferner sind die jeweiligen Antriebsschwinger 10b zur Aufteilung in eine kammartige Form aufgeschnitten, und zwar mit einer extrem schmalen Breite von beispielsweise etwa 50 μm bis 100 μm, sodass 180 Stück vorgesehen sind.
Ferner ist der Dummyschwinger 10a mit einer Breite versehen, die ausreichend breiter ist als diejenige des Antriebsschwingers 10b, und ist mit einer Funktion zum Schützen des Antriebsschwingers 10b gegenüber einem Stoß oder dergleichen und mit einer Fährfunktion zum Positionieren der Schwingereinheit 3 in einer vorbestimmten Position versehen.
Ein freier Endabschnitt jedes piezoelektrischen Schwingers 10 steht zu einer äußeren Seite einer vorderen Endfläche der Befestigungsplatte 8 hervor, indem ein fester Innenabschnitt hiervon an der Befestigungsplatte 8 angehaftet ist. D. h., jeder der piezoelektrischen Schwinger 10 ist an der Befestigungsplatte 8 in auskargender Weise gelagert. Ferner sind die freien Endabschnitte der jeweiligen piezoelektrischen Schwinger 10 durch alternierendes Laminieren piezoelektrischer Körper und innerer Elektroden derart aufgebaut, dass sie sich in einer Längsrichtung der Elemente durch Anlegen einer Potentialdifferenz zwischen den einander gegenüberliegenden Elektroden ausgedehnt und zusammengezogen werden.
Das flexible Kabel 9 ist elektrisch mit dem piezoelektrischen Schwinger 10 an einer Seitenfläche eines festen Endabschnitts hiervon, die eine der Befestigungsplatte 8 gegenüberliegende Seite darstellt, verbunden. Ferner ist eine Oberfläche des flexiblen Kabels 9 mit einem IC 11 zum Steuern des Antreibens des piezoelektrischen Schwingers 10 oder dergleichen versehen. Ferner ist die Befestigungsplatte 8 zum Lagern der jeweiligen piezoelektrischen Schwinger 10 ein plattenartiges Element mit einer Steifigkeit, die in der Lage ist, eine Reaktionskraft von den piezoelektrischen Schwingern 10 zu empfangen, und eine Metallplatte aus einer rostfreien Stahlplatte oder dergleichen wird bevorzugt hierfür verwendet.
Das Gehäuse 2 ist ein blockartiges Element, das durch ein duroplastisches Harz eines Epoxyspezies-Harzes oder dergleichen gegossen ist. Dabei ist das Gehäuse 2 durch das duroplastische Harz gegossen, da das duroplastische Harz mit einer höheren mechanischen Festigkeit versehen ist, als ein normales Harz, ein linearer Ausdehnungskoeffizient ist kleiner als derjenige eines normalen Harzes, sodass die Verformung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur gering ist. Ferner ist innerhalb des Gehäuses 2 eine Behälterkammer 12 gebildet, die in der Lage ist, die Schwingereinheit 13 zu enthalten, und ein Tintenzufuhrpfad 13, der einen Abschnitt eines Strömungspfades der Tinte darstellt. Darüber hinaus ist die vordere Endfläche des Gehäuses 2 mit einer Vertiefung 15 zum Darstellen eines gemeinsamen Tintenreservoirs 14 gebildet.
Die Behälterkammer 12 ist ein Hohlabschnitt mit einer Abmessung, die ausreichend zum Enthalten der Schwingereinheit 3 ist. An einem Abschnitt an einer vorderen Endseite der Behälterkammer 12 ist ein Stufenabschnitt derart gebildet, dass eine vordere Endfläche der Befestigungsplatte 8 in Kontakt hiermit gebracht wird.
Die Vertiefung 15 ist durch teilweises Vertiefen der vorderen Endfläche des Gehäuses 2 gebildet, um eine im Wesentlichen trapezartige Form zu besitzen, die auf der linken und rechten äußeren Seite der Behälterkammer 12 gebildet ist.
Der Tintenzufuhrpfad 13 ist derart ausgeformt, um das Gehäuse 2 in einer Höhenrichtung derart zu durchdringen, das ein vorderes Ende hiervon mit der Vertiefung 15 in Verbindung steht. Ferner ist ein hinterer Endabschnitt des Tintenzufuhrpfades 13 auf einer Innenseite einer Verbindungsöffnung 16 gebildet, die von der hinteren Endfläche des Gehäuses 2 hervorsteht.
Die Verbindungsplatte 5 ist eine Verdrahtungsplatte, die mit elektrischen Verdrahtungen für verschiedene zu dem Aufzeichnungskopf 1 zugeführte Signale gebildet ist und mit einem Verbinder 17 versehen ist, der in der Lage ist, mit einem Signalkabel verbunden zu werden. Ferner ist die Verbindungsplatte 5 an der hinteren Endfläche des Gehäuses 2 angeordnet und mit elektrischen Verdrahtungen des flexiblen Kabels 9 durch Löten oder dergleichen verbunden. Ferner ist der Verbinder 17 in ein vorderes Ende eines Signalkabels von einer Steuervorrichtung (nicht gezeigt) eingefügt.
Die Zufuhrnadeleinheit 6 ist ein Abschnitt, der mit einer Tintenpatrone (nicht gezeigt) verbunden ist und ist grob durch einen Nadelhalter 8, eine Tintenzufuhrnadel 19 und einen Filter 20 aufgebaut.
Die Tintenzufuhrnadel 19 ist ein in die Tintenpatrone zum Einführen von in der Tintenpatrone gespeicherter Tinte eingefügter Abschnitt. Ein distaler Endabschnitt der Tintenzufuhrnadel 19 ist zu einer konischen Form geschärft, um ein Einfügen in die Tintenpatrone zu erleichtern. Ferner ist der distale Endabschnitt mit einer Mehrzahl von Tinteneinführlöchern durchbohrt, um das Innere und das Äußere der Tintenzufuhrnadel 19 miteinander zu verbinden. Da der Aufzeichnungskopf gemäß der Ausführungsform zwei Arten von Tinten ausstoßen kann, sind ferner zwei Stück Tintenzufuhrnadeln 19 vorgesehen.
Der Nadelhalter 18 ist ein Element zum Anbringen der Tintenzufuhrnadel 19, und eine Oberfläche hiervon ist mit Basissitzen 21 für zwei Stück Tintenzufuhrnadeln 19 gebildet, um proximale Abschnitte der Tintenzufuhrnadeln 19 fest anzubringen. Der Basissitz 21 ist mit einer Kreisform passend zu einer Form einer Bodenfläche der Tintenzufuhrnadel 19 hergestellt. Ferner ist ein im Wesentlichen zentraler Abschnitt der Bodenfläche des Basissitzes mit einer Tintenausstoßöffnung 22 gebildet, die in einer Plattendickenrichtung des Nadelhalters 18 durchdrungen ist. Ferner ist der Nadelhalter 18 mit einem Flanschabschnitt in einer Seitenrichtung erweitert.
Der Filter 20 ist ein Element zum Hindern von Fremdkörpern in der Tinte wie Staub, Färbeabrieb und dergleichen an einem Durchgang, und ist beispielsweise durch ein Metallnetz mit einem feinen Gewebe gebildet. Der Filter 20 ist an einer Filterhaltenut angehaftet, die innerhalb des Basissitzes 21 gebildet ist.
Ferner ist, wie in 2 gezeigt, die Zufuhrnadel 6 an der hinteren Endfläche des Gehäuses 2 angeordnet. In dem Anordnungszustand stehen die Tintenausstoßöffnung 21 der Zufuhrnadeleinheit 6 und die Verbindungsöffnung 16 des Gehäuses 2 miteinander in einem flüssigkeitsdichten Zustand über eine Dichtung 23 in Verbindung.
Als nächstes wird die oben beschriebene Strömungspfadeinheit 4 erläutert. Die Strömungspfadeinheit 4 ist durch einen Aufbau gebildet, bei welchem eine Düsenplatte 31 an einer Fläche einer Kammerbildungsplatte 30 angehaftet ist, und eine elastische Platte 32 ist an der anderen Fläche der Kammerbildungsplatte 30 angehaftet.
Wie in 4 gezeigt, ist die Kammerbildungsplatte 30 ein aus Metall gebildetes, plattenartiges Element, das mit einem länglichen Vertiefungsabschnitt 31, einer Verbindungsöffnung 34 und einem Austrittvertiefungsabschnitt 35 gebildet ist. Bei der Ausführungsform ist die Kammerbildungsplatte 30 durch Bearbeiten eines aus Nickel hergestellten Metallsubstrats mit einer Dicke von 0,35 mm hergestellt.
Nun wird eine Erläuterung für den Grund des Auswählens von Nickel für das Metallsubstrat gegeben. Der erste Grund ist, dass der lineare Ausdehnungskoeffizient von Nickel im Wesentlichen gleich zu einem linearen Ausdehnungskoeffizienten eines Metalls (rostfreiem Stahl in der Ausführungsform, wie später erläutert) ist, das wesentliche Abschnitte der Düsenplatte 31 und der elastischen Platte 32 bildet. D. h., wenn die linearen Ausdehnungskoeffizienten der Kammerbildungsplatte 30, der elastischen Platte 32 und der Düsenplatte 31, welche die Strömungspfadeinheit 4 bilden, im Wesentlichen gleich sind, sind die jeweiligen Elemente beim Erwärmen und Anhaften der jeweiligen Elemente gleichmäßig ausgedehnt.
Daher wird kaum eine mechanische Spannung durch Verziehen oder dergleichen infolge einer Differenz der Ausdehnungsraten verursacht. Als Ergebnis hieraus können, selbst wenn die Anhafttemperatur auf eine hohe Temperatur eingestellt ist, die jeweiligen Elemente problemlos aneinander angehaftet werden. Ferner werden, selbst wenn der piezoelektrische Schwinger 10 Wärme beim Betreiben das Aufzeichnungskopfes 1 erzeugt und die Strömungspfadeinheit 4 durch die Wärme erwärmt wird, die durch die jeweiligen Element 30, 31 und 32, welche die Strömungspfadeinheit bilden, gleichmäßig ausgedehnt. Daher entsteht, selbst wenn eine durch Aktivieren des Aufzeichnungskopfes 1 begleitete Erwärmung und eine durch Deaktivieren begleitete Abkühlung wiederholt ausgeführt werden, kaum ein Nachteil einer Ablösung oder dergleichen, in den jeweiligen Elementen 30, 31 und 32, welche die Strömungspfadeinheit 4 bilden.
Der zweite Grund ist, dass Nickel einen ausgezeichneten Korrosionswiderstand besitzt. D. h., es wird bevorzugt Wasser basierte Tinte in dem Aufzeichnungskopf 1 dieser Art verwendet, und es ist wichtig, dass eine Veränderung wie Rost oder dergleichen nicht entsteht, selbst wenn der Aufzeichnungskopf 1 in Kontakt mit Wasser über eine lange Zeitdauer gebracht wird. In dieser Hinsicht besitzt Nickel einen ausgezeichneten Korrosionswiderstand, ähnlich wie rostfreier Stahl, und eine Veränderung wie Rost oder dergleichen entsteht nur schwierig.
Der dritte Grund ist, dass Nickel eine hohe Duktilität besitzt. D. h., beim Herstellen der Kammerbildungsplatte 30 wird, wie später erläuterte wird, die Herstellung durch Umformbearbeitung (beispielsweise Schmieden) ausgeführt. Ferner besitzen der längliche Vertiefungsabschnitt 33 und die Verbindungsöffnung 34, die in der Kammerbildungsplatte 30 gebildet werden, extrem kleine Formen, und es wird eine hohe Abmessungsgenauigkeit hierfür gefordert. Wenn Nickel für das Metallsubstrat verwendet wird, können der längliche Vertiefungsabschnitt 33 und die Verbindungsöffnung 34, da Nickel eine hohe Duktilität besitzt, mit hoher Abmessungsgenauigkeit selbst durch Umformung gebildet werden.
Ferner kann im Hinblick auf die Kammerbildungsplatte 30 die Kammerbildungsplatte 30 durch ein anderes Metall als Nickel gebildet werden, wenn die Bedingung des linearen Ausdehnungskoeffizienten, die Bedingung des Korrosionswiderstands und die Bedingung der Duktilität erfüllt sind.
Der längliche Vertiefungsabschnitt 33 ist ein Vertiefungsabschnitt mit einer nutartigen Form, die eine Druckerzeugungskammer 29 bildet, und ist durch eine Nut mit einer geradlinigen Form gebildet, wie in 5A vergrößert gezeigt. Bei der Ausführungsform sind 180 Stück Nuten jeweils mit einer Breite von etwa 0,1 mm, einer Länge von 1,5 mm und einer Tiefe von etwa 0,1 mm nebeneinander ausgerichtet. Eine Bodenfläche des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 ist mit einer V-artigen Form durch Vermindern einer Breite hiervon derart, dass sie in einer Tiefenrichtung (d. h. Tiefenseite) fortschreitet, vertieft. Die Bodenfläche ist mit der V-artigen Form vertieft, indem eine Steifigkeit einer Trennwand 28 zum Aufteilen der aneinandergrenzenden Druckerzeugungskammern 29 zu erhöhen. D. h., durch Vertiefen der Bodenfläche mit der V-artigen Form wird eine Wanddicke des proximalen Abschnitts der Trennwand 28 verdickt, um die Steifigkeit der Trennwand 28 zu erhöhen. Wenn ferner die Steifigkeit der Trennwand 28 erhöht wird, wird ein Einfluss der Druckvariation von der angrenzenden Druckerzeugungskammer 29 schwierig bewirkt. D. h., eine Veränderung des Tintendrucks von der angrenzenden Druckerzeugungskammer 29 ist schwierig zu übertragen. Ferner kann durch Vertiefen der Bodenfläche mit der V-artigen Form der längliche Vertiefungsabschnitt 33 mit ausgezeichneter Abmessungsgenauigkeit durch Umformen gebildet werden (was später zu erläutern ist). Ferner beträgt ein Winkel zwischen den Innenflächen des Vertiefungsabschnitts 33 beispielsweise etwa 90°, obgleich dies durch eine Bearbeitungsbedingung vorgegeben wird.
Da ferner eine Wanddicke eines distalen Endabschnitts dieser Trennwand 28 extrem dünn ist, kann, selbst wenn die jeweiligen Druckerzeugungskammern 29 dicht gebildet sind, ein erforderliches Volumen festgestellt werden.
Beide longitudinale Endabschnitte des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 sind nach unten zu inneren Seiten bei Fortschreiten zu der tiefen Seite geneigt. Die beiden Endabschnitte sind auf diese Weise gebildet, um den länglichen Vertiefungsabschnitt mit ausgezeichneter Abmessungsgenauigkeit durch Umformen zu bilden.
Ferner sind angrenzend an den länglichen Vertiefungsabschnitt 33 an den beiden Enden der Reihe einzelne Dummyvertiefungen 36 mit einer Breite gebildet, die größer ist als diejenige des länglichen Vertiefungsabschnitts 33. Der Dummyvertiefungsabschnitt 36 ist ein Vertiefungsabschnitt mit einer nutartigen Form, die eine Dummydruckerzeugungskammer darstellt, welche sich nicht auf den Ausfluss von Tintentropfen bezieht. Der Dummyvertiefungsabschnitt 36 gemäß der Ausführungsform ist durch eine Nut mit einer Breite von etwa 0,2 mm, einer Länge von etwa 1,5 mm und einer Tiefe von etwa 0,1 mm gebildet. Ferner ist eine Bodenfläche des Dummyvertiefungsabschnitts 36 mit einer W-artigen Form vertieft. Dies dient ebenso zum Erhöhen der Steifigkeit der Trennwand 38 und zum Bilden des Dummyvertiefungsabschnitts 36 mit ausgezeichneter Abmessungsgenauigkeit durch Umformen.
Ferner ist eine Reihe von Vertiefungen durch die jeweiligen länglichen Vertiefungsabschnitte 33 und das Paar der Dummyvertiefungsabschnitte 36 gebildet. Gemäß der Ausführungsform sind zwei Reihen der Vertiefungen gebildet, wie in 4 gezeigt.
Die Verbindungsöffnung 34 ist als kleines Durchgangsloch gebildet, das von einem Ende des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 in einer Plattendickenrichtung durchdringt. Die Verbindungsöffnungen 34 sind für jeweilige längliche Vertiefungsabschnitt 33 gebildet und sind durch 180 Stück in einer einzelnen Vertiefungsabschnittsreihe gebildet. Die Verbindungsöffnung 34 der Ausführungsform besitzt eine rechteckige Form in einer Öffnungsform hiervon und ist durch eine erste Verbindungsöffnung 37, die von einer Seite des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 zu einer Mitte in der Plattendickenrichtung in der Kammerbildungsplatte 30 gebildet ist, und eine zweite Verbindungsöffnung 38, die von einer Oberfläche hiervon auf einer dem länglichen Vertiefungsabschnitt 33 gegenüberliegenden Seite bis zu einer Mitte in der Plattendickenrichtung gebildet ist, aufgebaut.
Ferner sind die Querschnittsflächen der ersten Verbindungsöffnung 37 und der zweiten Verbindungsöffnung 38 voneinander unterschiedlich, und eine Innenabmessung der zweiten Verbindungsöffnung 38 ist etwas kleiner eingestellt als eine Innenabmessung der ersten Verbindungsöffnung 37. Dies wird durch Herstellen der Verbindungsöffnung 34 mittels Pressens veranlasst. Die Kammerbildungsplatte 30 wird durch Bearbeiten einer Nickelplatte mit einer Dicke von 0,35 mm hergestellt, eine Länge der Verbindungsöffnung 34 wird größer oder gleich 0,25 mm, selbst wenn die Tiefe des Vertiefungsabschnitts 33 abgezogen wird. Ferner muss die Breite der Verbindungsöffnung 34 schmaler sein als die Nutbreite des länglichen Vertiefungsabschnitts 33, und wird auf weniger als 0,1 mm eingestellt. Wenn daher die Verbindungsöffnung 34 einer einzelnen Bearbeitung durchgestanzt wird, wird eine männliche Matzritze (Stanze) infolge eines Abmessungsverhältnisses hiervon ausgebeult.
Daher wird in der Ausführungsform die Bearbeitung in zwei Schritte aufgeteilt. In dem ersten Schritt wird die erste Verbindungsöffnung 37 zur Hälfte in der Plattendickenrichtung gebildet, und in dem zweiten Schritt wird die zweite Verbindungsöffnung 38 gebildet. Der Bearbeitungsvorgang dieser Verbindungsöffnung 34 wird später beschrieben.
Ferner wird der Dummyvertiefungsabschnitt 36 mit einer Dummyverbindungsöffnung 39 gebildet. Ähnlich zu der oben beschriebenen Verbindungsöffnung 34 ist die Dummyverbindungsöffnung 39 durch eine erste Dummyverbindungsöffnung 40 und eine zweite Dummyverbindungsöffnung 41 aufgebaut und eine Innenabmessung der zweiten Dummyverbindungsöffnung 41 ist kleiner eingestellt als eine Innenabmessung der ersten Dummyverbindungsöffnung 40.
Ferner ist, obgleich der Ausführungsform die Verbindungsöffnung 34 und die Dummyverbindungsöffnung 39, deren Öffnungsformen durch kleine Durchgangslöcher mit rechteckiger Gestalt aufgebaut sind, beispielhaft dargestellt sind, die Erfindung nicht auf diese Gestalt beschränkt. Beispielsweise kann die Gestalt durch ein Durchgangsloch aufgebaut sein, das mit einer Kreisform geöffnet ist, oder kann durch ein Durchgangsloch aufgebaut sein, das mit einer polygonalen Form geöffnet ist.
Der Austrittsvertiefungsabschnitt 35 bildet einen Betriebsraum eines Anpassungsabschnitts 46 (der später beschrieben wird) in dem gemeinsamen Tintenbehälter 14. Gemäß der Ausführungsform ist der Austrittsvertiefungsabschnitt 35 durch einen Vertiefungsabschnitt einer Trapezform gebildet, der eine Form im Wesentlichen gleich derjenigen der Vertiefung 15 des Gehäuses 2 und eine Tiefe gleich derjenigen des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 besitzt.
Die Region, in welcher der Austrittsvertiefungsabschnitt 35 vorgesehen ist, kann als Durchgangsloch vorgesehen sein, um als gemeinsames Tintenreservoir verwendet zu werden. In diesem Falle kann das gemeinsame Tintenreservoir 14 von dem Gehäuse 2 weggelassen werden, sodass der Tintenzufuhrpfad 13 und das Durchgangsloch miteinander in Verbindung stehen.
Als nächstes wird die oben beschriebene elastische Platte 32 erläutert. Die elastische Platte 32 ist eine Art von Abdichtplatte gemäß der Erfindung und wird beispielsweise durch ein Verbundmaterial mit einer zweilagigen Struktur hergestellt, bei der ein elastischer Film 43 auf eine Stützplatte 42 laminiert ist. Gemäß der Ausführungsform wird eine rostfreie Stahlplatte als Stützplatte 42 verwendet, und PPS (Polyethylensulfid) wird als elastischer Film 43 verwendet.
Wie in 6 gezeigt, ist die elastische Platte 32 mit einem Membranabschnitt 44, einer Tintenzufuhröffnung 45 und dem Anpassungsabschnitt 46 gebildet.
Der Membranabschnitt 44 ist ein Abschnitt zum Aufteilen eines Abschnitts der Druckerzeugungskammer 29. D. h., der Membranabschnitt 34 dichtet eine Öffnungsfläche des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 ab und bildet eine Aufteilung der Druckerzeugungskammer 29 zusammen mit dem länglichen Vertiefungsabschnitt 33. Wie in 7A gezeigt, besitzt der Membranabschnitt 44 eine schlanke Form entsprechend dem länglichen Vertiefungsabschnitt 33 und ist für jeden der länglichen Vertiefungsabschnitte 33 in Bezug auf eine Abdichtregion zum Abdichten des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 gebildet. Genauer gesagt ist eine Breite des Membranabschnitts 44 im Wesentlichen gleich der Nutbreite des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 eingestellt, und eine Länge des Membranabschnitts 44 ist etwas kürzer eingestellt als die Länge des länglichen Vertiefungsabschnitts 33. Im Hinblick auf die Länge ist die Länge auf etwa zwei Drittel der Länge des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 eingestellt. Ferner ist im Hinblick auf eine Position zum Bilden des Membranabschnitts 44, wie in 2 gezeigt, ein Ende des Membranabschnitts 44 zu einem Ende des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 (Endabschnitt auf einer Seite der Verbindungsöffnung 34) ausgerichtet.
Wie in 7B gezeigt, wird der Membranabschnitt 44 durch Entfernen der Stützplatte 42 an einem Abschnitt hiervon entsprechend dem länglichen Vertiefungsabschnitt 33 durch Ätzen oder dergleichen hergestellt, um nur den elastischen Film 43 zu bilden, und ein Inselabschnitt 47 wird innerhalb des Rings gebildet. Der Inselabschnitt 47 ist ein Abschnitt, der mit einer distalen Endfläche des piezoelektrischen Schwingers 10 verbunden wird.
Die Tintenzufuhröffnung 45 ist ein Loch zum Verbinden der Druckerzeugungskammer 29 und des gemeinsamen Tintenreservoirs 14 und durchdringt eine Dickenrichtung der elastischen Platte 42. Ähnlich zu dem Membranabschnitt 44 ist auch die Tintenzufuhröffnung 44 zu jedem der länglichen Vertiefungsabschnitte 3 in einer Position entsprechend dem länglichen Vertiefungsabschnitt 33 gebildet. Wie in 2 gezeigt, ist die Tintenzufuhröffnung 45 in einer Position entsprechend dem anderen Ende des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 auf einer der Verbindungsöffnung 34 gegenüberliegenden Seite gebohrt. Ferner ist ein Durchmesser der Tintenzufuhröffnung 45 ausreichend kleiner eingestellt als eine Nutbreite des länglichen Vertiefungsabschnitts 33. gemäß der Ausführungsform ist die Tintenzufuhröffnung 45 durch ein kleines Durchgangsloch mit 23 μm aufgebaut.
Ein Grund zum Bilden der Tintenzufuhröffnung 45 durch das kleine Durchgangsloch auf diese Weise ist, dass der Strömungspfadwiderstand zwischen der Druckerzeugungskammer 29 und dem gemeinsamen Tintenreservoir 14 vorgesehen wird. D. h., bei dem Aufzeichnungskopf 1 wird ein Tintentropfen durch Nutzen einer Druckvariation ausgestoßen, die auf die Tinten innerhalb der Druckerzeugungskammer 29 aufgebracht wird. Um einen Tintentropfen effizient auszustoßen, ist es daher wichtig, soweit wie möglich zu verhindern, dass der Tintendruck innerhalb der Druckerzeugungskammer 29 zu einer Seite des gemeinsamen Tintenreservoirs 14 austritt. In dieser Hinsicht ist die Tintenzufuhröffnung 45 durch ein kleines Durchgangsloch gebildet.
Die Tintenzufuhröffnung 45 kann mit einer elastischen Platte 32 als ein längliches Loch gebildet sein, oder kann mit der Kammerbildungsplatte 30 als eine Nut gebildet sein.
Ferner gibt es, wenn die Tintenzufuhröffnung 45 durch das Durchgangsloch wie in der Ausführungsform gebildet ist, einen Vorteil, dass die Bearbeitung erleichtert wird und eine hohe Abmessungsgenauigkeit erzielt wird. D. h., die Tintenzufuhröffnung 45 ist das Durchgangsloch und kann durch Laserbearbeitung hergestellt werden. Daher kann auch ein kleiner Durchmesser mit hoher Abmessungsgenauigkeit hergestellt werden, und auch der Betrieb wird erleichtert.
Der Anpassungsabschnitt 46 ist ein Abschnitt zum Aufteilen eines Abschnitts des gemeinsamen Tintenreservoirs 14. D. h., das gemeinsame Tintenreservoir 14 ist zum Aufteilen durch den Anpassungsabschnitt 36 und die Vertiefung 15 gebildet. Der Anpassungsabschnitt 46 besitzt eine Trapezform, und zwar im Wesentlichen dieselbe wie eine Öffnungsform der Vertiefung 15, und wird durch Entfernen eines Abschnitts der Stützplatte 42 mittels Ätzens oder dergleichen hergestellt, um nur den elastischen Film 43 zu bilden.
Ferner sind die Stützplatte 42 und der elastische Film 43, welche die elastische Platte 32 aufbauen, nicht auf das Beispiel beschränkt. Weiterhin kann Polyimid als elastischer Film 43 verwendet werden. Ferner kann die elastische Platte 32 durch eine Metallplatte aufgebaut werden, die mit einer dicken Wand und einer dünnen Wand an der Umgebung der dicken Wand zum Bilden des Membranabschnitts 44 und einer dünnen Wand zum Bilden des Anpassungsabschnitts 46 versehen ist.
Als nächstes wird die oben beschriebene Düsenplatte 31 erläutert. Die Düsenplatte 31 ist ein aus Metall hergestelltes plattenartiges Element, das zu einer Mehrzahl von Düsenmündungen 48 in einer Teilung entsprechend einer Punktbildungsdichte ausgerichtet ist. Gemäß der Ausführungsform ist eine Düsenreihe durch Ausrichten einer Gesamtheit von 180 Stück der Düsenmündungen 48 aufgebaut, und zwei Reihen der Düsen sind wie in 2 gezeigt, gebildet.
Ferner sind, wenn die Düsenplatte 32 an einer anderen Fläche der Kammerbildungsplatte 30 angehaftet ist, d. h. an einer Oberfläche hiervon auf einer der elastischen Platte 32 gegenüberliegenden Seite, die jeweiligen Düsenmündungen 48 den entsprechenden Verbindungsöffnungen 34 zugewandt.
Wenn die oben beschriebene elastische Platte 32 an einer Oberfläche der Kammerbildungsplatte 30 angehaftet ist, d. h. an einer Fläche hiervon zum Bilden des länglichen Vertiefungsabschnitts 33, dichtet ferner der Membranabschnitt 44 die Öffnungsfläche des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 ab, um eine Teilung der Druckerzeugungskammer 29 zu bilden. In ähnlicher Weise ist auch die Öffnungsfläche des Dummyvertiefungsabschnitts 36 abgedichtet, um eine Teilung der Druckerzeugungskammer zu bilden. Wenn ferner die oben beschriebene Düsenplatte 31 an der anderen Oberfläche der Kammerbildungsplatte 30 angehaftet ist, ist die Düsenmündung 48 der entsprechenden Verbindungsöffnung 34 zugewandt. Wenn der piezoelektrische Schwinger 10, der an den Inselabschnitt 47 angehaftet ist, in diesem Zustand ausgedehnt oder zusammengezogen wird, wird der elastische Film 43 in der Umgebung des Inselabschnitts verformt, und der Inselabschnitt 47 wird zu der Seite des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 geschoben oder in einer Richtung zum Trennen von der Seite des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 gezogen. Durch Verformen des elastischen Films 43 wird die Druckerzeugungskammer 29 ausgedehnt und zusammengezogen, um eine Druckvariation für die Tinte innerhalb der Druckerzeugungskammer 29 vorzusehen.
Wenn die elastische Platte 32 (d. h. die Strömungspfadeinheit 4) an dem Gehäuse 2 angehaftet ist, dichtet der Anpassungsabschnitt 46 die Vertiefung 15 ab. Der Anpassungsabschnitt 46 absorbiert die Druckvariation der in dem gemeinsamen Tintenreservoir 14 gespeicherten Tinte. D. h., der elastische Film 43 wird in Übereinstimmung mit dem Druck der gespeicherten Tinte verformt. Ferner bildet der oben beschriebene Austrittsvertiefungsabschnitt 35 einen Raum zum Ermöglichen, dass der elastische Film 43 ausgedehnt wird.
Der Aufzeichnungskopf 1 mit dem oben beschriebenen Aufbau umfasst einen gemeinsamen Tintenströmungspfad von der Tintenzufuhrnadel 19 zu dem gemeinsamen Tintenreservoir 14 und einen einzelnen Tintenströmungspfad, der jede der Düsenmündungen 48 durch Passieren der Druckerzeugungskammer 29 von dem gemeinsamen Tintenreservoir 14 erreicht. Ferner wird in der Tintenpatrone gespeicherte Tinte von der Tintenzufuhrnadel 19 eingeführt und in dem gemeinsamen Tintenreservoir 14 durch Passieren des gemeinsamen Tintenströmungspfads gespeichert. In dem gemeinsamen Tintenreservoir gespeicherte Tinte wird von der Düsenöffnung 48 durch Passieren des einzelnen Tintenströmungspfades ausgestoßen.
Wenn beispielsweise der piezoelektrische Schwinger 10 zusammengezogen wird, wird der Membranabschnitt 44 zu der Seite der Schwingereinheit 2 gezogen, um die Druckerzeugungskammer 29 auszudehnen. Durch die Ausdehnung wird das Innere der Druckerzeugungskammer 29 unter negativen Druck gesetzt, Tinte innerhalb des gemeinsamen Tintenreservoirs 14 strömt in die jeweilige Druckerzeugungskammer 29 durch Passieren der Tintenzufuhröffnung 45. Wenn danach der piezoelektrische Schwinger 10 ausgedehnt wird, wird der Membranabschnitt 44 zu der Seite der Kammerbildungsplatte 30 geschoben, um die Druckerzeugungskammer 29 zusammenzuziehen. Durch das Zusammenziehen steigt der Tintendruck innerhalb der Druckerzeugungskammer 29 an, und ein Tintentropfen wird von der entsprechenden Düsenmündung 48 ausgestoßen.
Bei dem Aufzeichnungskopf 1 ist die Bodenfläche der Druckerzeugungskammer 29 (länglicher Vertiefungsabschnitt 33) in der V-artigen Form vertieft. Daher ist die Wanddicke des proximalen Abschnitts der Trennwand 28 zum Aufteilen der angrenzenden Druckerzeugungskammern 29 dicker ausgeführt als die Wanddicke des distalen Endabschnitts. Hierdurch kann die Steifigkeit der dicken Wand 28 erreicht werden. Daher kann beim Ausstoßen eines Tintentropfens, selbst wenn eine Variation des Tintendrucks im Inneren der Druckerzeugungskammer 29 erzeugt wird, die Druckvariation kaum zu der angrenzenden Druckerzeugungskammer 29 übertragen werden. Als Ergebnis hieraus kann der sogenannte angrenzende Crosstalk verhindert werden, und der Ausstoß des Tintentropfens kann stabilisiert werden.
Gemäß der Ausführungsform ist die Tintenzufuhröffnung 45 zum Verbinden des gemeinsamen Tintenreservoirs 14 und der Druckerzeugungskammer 29 durch das die elastische Platte 32 in der Plattendickenrichtung durchdringende kleine Loch gebildet, und eine hohe Abmessungsgenauigkeit hiervon wird leicht durch eine Laserbearbeitung oder dergleichen erzielt. Dabei kann eine Tintenströmungscharakteristik in die jeweiligen Druckerzeugungskammern 29 (Strömungsgeschwindigkeit, Strömungsmenge oder dergleichen) stark ausgeglichen werden. Wenn ferner die Herstellung durch den Laserstrahl ausgeführt wird, wird die Herstellung ebenso erleichtert.
Gemäß der Ausführungsform sind die Dummydruckerzeugungskammern, die sich nicht auf das Ausstoßen des Tintentropfens beziehen, angrenzend an die Druckerzeugungskammern 29 an Endabschnitten der Reihe (d. h. ein durch den Dummyvertiefungsabschnitt 36 und die elastische Platte 32 aufgeteilter Hohlabschnitt) in Bezug auf die Druckerzeugungskammern 29 an beiden Enden vorgesehen, eine Seite hiervon ist mit der angrenzenden Druckerzeugungskammer 29 gebildet, und eine gegenüberliegende Seite hiervon ist mit der Dummydruckerzeugungskammer gebildet. Dabei kann im Hinblick auf die Druckerzeugungskammer 29 an Endabschnitten der Reihe die Steifigkeit der Trennwand, welche die Druckerzeugungskammern 29 aufteilt, gleich zu der Steifigkeit der Trennwand an den anderen Druckerzeugungskammern 29 in der Mitte der Reihe gemacht werden. Als Ergebnis hieraus können die Tintentropfenausstoßeigenschaften aller Druckerzeugungskammern 29 der einen Reihe gleich zueinander gemacht werden.
Im Hinblick auf die Dummydruckerzeugungskammer ist die Breite auf der Seite der Ausrichtungsrichtung breiter ausgeführt als die Breite der jeweiligen Druckerzeugungskammer 29. In anderen Worten ist die Breite des Dummyvertiefungsabschnitts 36 breiter ausgeführt als die Breite des länglichen Vertiefungsabschnitts 33. Dabei können die Ausstoßeigenschaften der Druckerzeugungskammer 29 an dem Endabschnitt der Reihe und der Druckerzeugungskammer 29 in der Mitte der Reihe gleich zueinander mit hoher Genauigkeit gemacht werden.
Gemäß der Ausführungsform ist die Vertiefung 15 durch teilweises Vertiefen der vorderen Endfläche des Gehäuses 2 gebildet, das gemeinsame Tintenreservoir 14 ist zur Aufteilung durch die Vertiefung 15 und die elastische Platte 22 gebildet, ein ausschließliches Element zum Bilden des gemeinsamen Tintenreservoirs 14 ist weggelassen und eine Vereinfachung des Aufbaus wird erreicht. Ferner wird das Gehäuse 2 durch Harzgießen hergestellt, und eine Herstellung der Vertiefungen 15 wird ebenso vergleichsweise vereinfacht.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen des Aufzeichnungskopfes 1 erläutert. Da das Herstellungsverfahren durch Schritte der Herstellung der Kammerbildungsplatte 30 gekennzeichnet ist, wird eine Erläuterung hauptsächlich für die Schritte zum Herstellen der Kammerbildungsplatte 30 gegeben.
Die Kammerbildungsplatte 30 wird durch Schmieden durch eine progressive Matritze hergestellt. Ferner wird ein Metallstreifen 55 (in der nachfolgenden Erläuterung als „Streifen 55" bezeichnet), der als Material der Kammerbildungsplatte 30 verwendet wird, wie oben beschrieben aus Nickel hergestellt.
Die Schritte zum Herstellen der Kammerbildungsplatte 30 umfassen die Schritte zum Bilden des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 und die Schritte zum Bilden der Verbindungsöffnung 34, die durch eine progressive Matrize ausgeführt werden.
In den Schritten zum Bilden des länglichen Vertiefungsabschnitts werden eine erste männliche Matrize 51, die in 8A und 8B gezeigt ist, und eine weibliche Matrize, die in 9A und 9B gezeigt ist, verwendet. Die erste männliche Matrize 51 ist eine Matrize zum Bilden des länglichen Vertiefungsabschnitts 33. Die männliche Matrize wird zu Vorsprüngen 43 zum Bilden der länglichen Vertiefungsabschnitte 33 in selber Anzahl wie die länglichen Vertiefungsabschnitte 33 ausgerichtet. Ferner werden die Vorsprünge 33 an beiden Enden in einer Ausrichtungsrichtung ebenso mit Dummyvorsprüngen (nicht gezeigt) zum Bilden der Dummyvertiefungsabschnitte 36 versehen. Ein distaler Endabschnitt 53a des Vorsprungs 53 verjüngt sich von einer Mitte hiervon in einer Breitenrichtung um einen Winkel von etwa 55°, wie in 8B gezeigt. Dabei ist der distale Endabschnitt 53a in einer Ansicht von einer Längsrichtung hiervon mit einer V-artigen Form geschärft. Ferner sind beide Längsenden der distalen Endabschnitte 53a um einen Winkel von etwa 45° verjüngt, wie in 8A gezeigt. Daher ist der distale Endabschnitt 53a des Vorsprungs 53 mit einer Form des Verjüngens beider Enden eines dreieckigen Prismas gebildet.
Ferner ist die weibliche Matrize 52 mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen 54 an einer oberen Fläche hiervon gebildet. Der Vorsprung 54 dient zum Unterstützen beim Bilden der Trennwand, welche die aneinander angrenzenden Druckerzeugungskammern 29 trennt, und ist zwischen den länglichen Vertiefungsabschnitten 33 vorgesehen. Der Vorsprung 54 ist ein viereckiges Prisma, dessen Breite etwas schmaler eingestellt ist als ein Abstand zwischen den aneinander angrenzenden Druckerzeugungskammern 29 (Dicke einer Trennwand), und eine Höhe hiervon ist auf dasselbe Maß eingestellt wie die Breite. Eine Länge des Vorsprungs 54 ist auf dasselbe Maß eingestellt wie eine Länge des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 (Vorsprung 53).
Wie in den Schritten zum Bilden des länglichen Vertiefungsabschnitts wird zuerst, wie in 10A gezeigt, der Streifen 55 an einer oberen Fläche der weiblichen Matrize 52 angebracht, und die erste männliche Matrize 51 wird an einer oberen Seite des Streifens 55 angeordnet. Als nächstes wird, wie in 10B gezeigt, die erste männliche Matrize 51 nach unten bewegt, um den distalen Endabschnitt des Vorsprungs 53 in den Streifen 55 zu bewegen. Da dabei der distale Endabschnitt 53a des Vorsprungs 53 mit der V-artigen Form geschärft ist, kann der distale Endabschnitt 53a fest in den Streifen 55 ohne Beulen geschoben werden. Ein Schieben des Vorsprungs 53 wird bis zu einer Mitte in einer Plattendickenrichtung des Streifens 55 ausgeführt, wie in 10C gezeigt.
Durch Schieben des Vorsprungs 53 fließt ein Abschnitt des Streifens 55, um den länglichen Vertiefungsabschnitt 33 zu bilden. Da in diesem Falle der distale Endabschnitt 53a des Vorsprungs 53 mit der V-artigen Form geschärft ist, kann selbst der längliche Vertiefungsabschnitt 33 mit einer kleinen Form mit hoher Abmessungsgenauigkeit gebildet werden. D. h., der Endabschnitt des Streifens 55, der durch den distalen Endabschnitt 53a geschoben wird, fließt sanft, der zu bildende längliche Vertiefungsabschnitt 33 wird mit einer der Form des Vorsprungs 53 folgenden Form gebildet. Da ferner die beiden Längsenden des distalen Endabschnitts 53a verjüngt sind, fließt auch der durch die Abschnitte geschobene Streifen 55 sanft. Daher werden auch die beiden Endabschnitte in der Längsrichtung des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 mit hoher Abmessungsgenauigkeit gebildet.
Da das Schieben des Vorsprungs 53 in der Mitte der Plattendickenrichtung gestoppt wird, kann ein dickerer Streifen 55 verwendet werden als in dem Falle des Bildens eines Durchgangslochs. Hierdurch kann die Steifigkeit der Kammerbildungsplatte 30 erhöht werden, und es wird ein Verbesserung der Tintenausstoßcharakteristik erreicht. Ferner kann die Kammerbildungsplatte 30 leicht gehandhabt werden, und der Betrieb ist auch vorteilhaft beim Verbessern der Ebenheitsgenauigkeit.
Ein Abschnitt des Streifen 55 wird in einen Raum (d. h. den Spalt 53b) zwischen den angrenzenden Abschnitten 53 angehoben, indem er durch die Vorsprünge 53 gepresst wird. In diesem Falle ist der an der weiblichen Matrize 52 vorgesehen Vorsprung 54 in einer Position entsprechend einem Abstand zwischen den Vorsprüngen 53 angeordnet, sodass ein Fließen des Streifens 55 in den Raum unterstützt wird. Dabei kann der Streifen 55 effektiv in den Raum zwischen den Vorsprüngen 53 eingeführt werden, und der Vorsprung (d. h. die Trennwand 28) kann hoch ausgeformt werden.
Wenn die länglichen Vertiefungsabschnitte 33 auf diese Weise gebildet worden sind, schreitet der Vorgang zu der Phase zum Bilden der Verbindungsöffnung 34 fort, welches das kleine Loch ist.
Wie in 11A und 11B gezeigt, werden in dieser Phase eine zweite männliche Matrize 64 und eine dritte männliche Matrize 59 verwendet. In der zweiten männlichen Matrize 64 sind mehrere kammförmige erste Stanzen 56 in der Form eines Prismas entsprechend der Form der ersten Verbindungsöffnung 37 an einem Basiselement in einem vorbestimmten Abstand ausgerichtet. In der dritten männlichen Matrize 59 sind mehrere kammförmige zweite Stanzen 58 in der Form eines Prismas entsprechend der Form der zweiten Verbindungsöffnung 38 an einem Basiselement in einem vorbestimmten Abstand ausgerichtet. Ferner sind die zweiten Stanzen 58 etwas dünner als die ersten Stanzen 56.
Zuerst werden, wie in 11A gezeigt, die ersten Stanzen 56 der zweiten männlichen Matrize 64 bis zu einer Mitte in einer Plattendickenrichtung von einer Oberfläche des Streifens 55 von einer Seite der länglichen Vertiefungsabschnitte 33 hochgeschoben, um hierdurch undurchdrungene Vertiefungsabschnitte als erste Verbindungsöffnungen 37 zu bilden. Als nächstes werden, wie in 11B gezeigt, die zweiten Stanzen 58 der dritten männlichen Matrize 59 von derselben Seite geschoben, um durch die Bodenabschnitte der ersten Verbindungsöffnungen 37 zu stanzen, um hierdurch die zweiten Verbindungsöffnungen 38 zu bilden, die Durchgangslöcher sind.
Auf diese Weise kann, da die Verbindungsöffnung 34 durch mehrmaliges Bearbeiten unter Einsatz der Stanzen 56, 58 mit unterschiedlichen Dicken hergestellt wird, selbst die extrem kleine Verbindungsöffnung 34 mit ausgezeichneter Abmessungsgenauigkeit hergestellt werden. Da ferner die erste Verbindungsöffnung 37, die von der Seite des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 hergestellt wird, nur bis zur Mitte in der Platendickenrichtung ausgeformt wird, wird ein Nachteil verhindert, dass die Trennwand 38 oder dergleichen der Druckerzeugungskammer 29 übermäßig nach unten gezogen wird. Dabei kann die Verbindungsöffnung 34 mit ausgezeichneter Abmessungsgenauigkeit hergestellt werden, ohne die Form der Trennwand 28 zu verschlechtern.
Obgleich die Schritte zum Herstellen der Verbindungsöffnungen 34 durch zweimaliges Bearbeiten veranschaulicht sind, können die Verbindungsöffnungen 34 durch dreimaliges oder mehrmaliges Bearbeiten hergestellt werden. Wenn ferner der oben beschriebene Nachteil nicht erzeugt wird, kann die Verbindungsöffnung 34 durch eine einzelne Bearbeitung hergestellt werden.
Nachdem die Verbindungsöffnungen 34 hergestellt sind, werden beide Oberflächen des Streifens 55 zur Glättung entlang der in 11C gezeigten gestrichelten Linien geschliffen, sodass die Plattendicke auf eine vorbestimmte Dicke (0,3 mm in der Ausführungsform) eingestellt wird.
Der Schritt zum Bilden der länglichen Vertiefungsabschnitte und der Schritt zum Bilden der Verbindungsöffnungen können in separaten Phasen ausgeführt werden oder können in derselben Phase ausgeführt werden. In einem Falle, in welchem die Schritte in derselben Phase ausgeführt werden, kann, da der Streifen 55 in beiden Phasen unbewegt bleibt, die Verbindungsöffnung 34 in dem länglichen Vertiefungsabschnitt 33 mit ausgezeichneter Positionsgenauigkeit hergestellt werden. Beide Schritte können auf kontinuierliche, progressive Weise ausgeführt werden, oder können separat ausgeführt werden.
Nachdem die Kammerbildungsplatte 30 durch die oben beschriebenen Schritte hergestellt ist, wird die Strömungspfadeinheit 4 durch Anhaften der elastischen Platte 32 und der Düsenplatte 71 hergestellt, die separat hergestellt werden. In der Ausführungsform wird das Anhaften der jeweiligen Elemente durch Kleben ausgeführt. Da die beiden Oberflächen der Kammerbildungsplatte 30 durch das oben beschriebene Schleifen geebnet sind, können die elastische Platte 32 und die Düsenplatte 31 fest daran angeklebt werden.
Da die elastische Platte 32 das Verbundmaterial ist, welches die Stützplatte 42 durch die rostfreie Stahlplatte bildet, ist die lineare Ausdehnungsrate durch den die Stützplatte 42 bildenden rostfreien Stahl vorgegeben. Die Düsenplatte 31 wird ebenso durch die rostfreie Stahlplatte hergestellt. Wie oben beschrieben, ist die lineare Ausdehnungsrate von Nickel, das die Kammerbildungsplatte 30 bildet, im Wesentlichen gleich zu derjenigen von rostfreiem Stahl. Daher entsteht, selbst wenn die Anhafttemperatur hoch ist, nicht ein durch die Differenz zwischen den linearen Ausdehnungsraten verursachtes Verziehen. Als Ergebnis hieraus kann die Anhafttemperatur höher eingestellt werden als in einem Falle, in welchem ein Siliziumsubstrat verwendet wird, sodass die Anhaftzeit verkürzt werden kann und die Herstellungseffizienz gefördert wird.
Nachdem die Strömungspfadeinheit 4 hergestellt ist, werden die Schwingereinheit 3 und die Strömungspfadeinheit 4 an dem separat hergestellten Gehäuse 2 angehaftet. Auch in diesem Falle wird das Anhaften der jeweiligen Elemente durch Kleben ausgeführt. Daher entsteht, selbst wenn die Anhafttemperatur hoch ist, kein Verziehen in der Strömungspfadeinheit 4, sodass die Anhaftzeit verkürzt wird.
Nachdem die Schwingereinheit 3 und die Strömungspfadeinheit 4 an dem Gehäuse 2 angehaftet sind, werden das flexible Kabel 9 der Schwingereinheit 3 und die Verbindungsplatte 5 verlötet, und danach wird die Zufuhrnadeleinheit 6 daran angebracht, um hierdurch den Flüssigkeitsausstoßkopf bereitzustellen.
Die obige Umformbearbeitung wird an dem Streifen (Material) 55 durch die männliche Matrize 51 und die weibliche Matrize 52 im Zustand von Raumtemperatur ausgeführt, und die nachfolgend beschrieben Umformbearbeitung wird in ähnlicher Weise im Zustand von Raumtemperatur ausgeführt.
Der Aufzeichnungskopf 1 wird wie oben beschrieben fertig gestellt, und was besonders vorsichtig hergestellt wird, ist die Kammerbildungsplatte 30. In der Kammerbildungsplatte 30 werden längliche Vertiefungsabschnitte 33 zum Bilden von nebeneinander ausgerichteten Druckerzeugungskammern 29 durch eine Schmiedearbeit erhalten, während sie durch Trennwände 28 definiert sind. Obgleich diese Elemente extrem klein sind, muss die gewünschte Form oder Abmessungsgenauigkeit sichergestellt werden. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, beste Parameterwerte zum Bilden der länglichen Vertiefungsfläche 33 aus Parametern des metallischen Materials zu finden, welches die Kammerbildungsplatte 30 aufbaut, um eine weiter verbesserte Schmiedebearbeitung auszuführen.
12A ist eine Schnittansicht, die einen Abschnitt der Kammerbildungsplatte 30 zeigt, die durch die in 10A bis 10C gezeigten Schritte gebildet ist, und es ist eine Schleifbearbeitung ausgeführt worden (siehe 11C). 12B ist eine Schnittansicht, die einen Abschnitt der durch die in 11A bis 11C gezeigten Schritte gebildeten Kammerbildungsplatte 30 zeigt. Hinsichtlich der Dicke der Trennwand 28 ist in 12A und 12B die Dicke als beträchtliche Dicke veranschaulicht, um das Verständnis zu erleichtern.
Wie oben beschrieben, wird die Kammerbildungsplatte 30 durch Schmieden das aus Nickel hergestellten Streifens hergestellt, wobei die Dicke des Streifens 55 0,35 mm beträgt, hergestellt durch einen Walzschritt. Wie in 8B und 10A gezeigt, ist die erste männliche Matrize 51 mit den Spalten 53b zum Bilden der Trennwände 28 zwischen den jeweiligen Abschnitten 53 versehen. Eine Breite des Spalts 53b ist im Wesentlichen dieselbe wie die Wanddicke der Trennwand 28 und ist auf 31 μm in diesem Falle eingestellt. Ferner ist eine Korngröße eines Kristallkorns des Nickels auf 15 μm eingestellt, damit das Material 55 ein plastisches Fließen im Inneren des Spalts 53b in einem geschmeidigen Zustand ausführen kann. Die Korngröße von 15 μm entspricht etwa 50% der Wanddicke der Trennwand mit 31 μm.
Ferner beträgt die Härte des Nickelmaterials 55 HV 170 in Vickershärte bei 10% Duktilität.
Durch Einstellen der Korngröße des Kristallkorns auf 60% oder weniger der Wanddicke (in diesem Beispiel 50%), wird die Korngröße des Kristallkorns kleiner als die Breite des Spalts 53b. Da die Korngröße in eine Region gebracht wird, die nicht übermäßig kleiner oder übermäßig größer ist als die Wanddicke, wird ein Fließen des Kristallkorns in den schmalen Spalt 53b sanft ausgeführt, und der längliche Vertiefungsabschnitt 33 kann ausgezeichnet ausgeformt werden.
Daher werden ein Riss der Schmiedestanze 51 zum Bilden des länglichen Vertiefungsabschnitts 33, ein Verschleiß des Materials oder dergleichen verhindert, die Dauerhaftigkeit hiervon wird beträchtlich gefördert und die Ausformbarkeit des Kleinformabschnitts wird verbessert.
Ferner beträgt eine Anzahl der Stücke zum Ausrichten der Kristallkörner betrachtet aus der Dickenrichtung der Wand höchstens zwei Stück oder mehr und mindestens weniger als zwei Stücke. Da eine Anzahl von Stücken der Kristallkörner nicht unnormal groß ist, wird ein plastisches Fließen in den Spalt 53b sanft ausgeführt.
Wenn die auszurichtende Stückanzahl der Kristallkörner übermäßig groß ist, werden durch eine Erhöhung der Kristallkörner in Bezug auf die Wanddicke Korngrenzen in der Trennwand 28 erhöht, und daher wird die Leistung der plastischen Verformung (Verschiebebewegung) in den Spalt 53b verschlechtert. Dementsprechend gibt es eine Neigung, dass die Umfangbearbeitung der kleinen Trennwand 28 und des länglichen Vertiefungsabschnitts 33, der eine vorbestimmte Form und eine vorbestimmte Abmessung besitzen, schwierig auszuformen ist.
Wenn im Gegensatz hierzu die auszurichtende Stückanzahl der Kristallkörner übermäßig klein ist, wird, obgleich das plastische Fließen sanft ausgeführt wird, da die Größe des Kristallkorns relativ groß für die Trennwand 28 ist, die Festigkeit des Nickelmaterials entsprechend verschlechtert, und die kleine Trennwand 28 lässt sich ferner schwierig mit hoher Genauigkeit bearbeiten.
In der Ausführungsform wird durch Auswählen der Korngröße des Nickelkristallkorns auf 60% oder weniger der Dicke der Trennwand 28 ein ausgezeichnetes plastisches Fließen wie oben beschrieben, erzielt, und der längliche Vertiefungsabschnitt 33 mit der vorbestimmten Formgenauigkeit und Abmessungsgenauigkeit kann ausgeformt werden.
Da die Vickershärte auf Hv 170 für Nickel eingestellt ist, was auf einen Wert in einem für plastisches Fließ geeigneten Weichbereich eingestellt ist, kann das Ausformen des kleinen länglichen Vertiefungsabschnitts 33 sicher ausgeführt werden. Ferner ist die Härte vorteilhaft zum Verbessern der Dauerhaftigkeit und zum Sicherstellen der Bearbeitungsgenauigkeit der Schmiedestanze 51 (der Vorsprung 53, der vordere Endabschnitt 53a und dergleichen). Andererseits kann die Steifigkeit der Kammerbildungsplatte 30, an welcher die Schmiedebearbeitung ausgeführt worden ist, sichergestellt werden, sodass das Crosstalk-Phänomen verhindert werden kann, um eine stabile Ausstoßleistung des Tintenausstoßkopfes zu verwirklichen. Da ferner die Materialsteifigkeit während oder nach der Schmiedebearbeitung sichergestellt werden kann, ist übermäßige Sorgfalt beim Handhaben der Kammerbildungsplatte 30 während des Schmiedevorgangs oder des Zusammenbauvorgangs nicht erforderlich.
Da die Duktilität des Nickels auf 10% eingestellt ist, wird die Duktilität des Materials 55, die zum Schmieden des länglichen Vertiefungsabschnitts erforderlich ist, ausreichend sichergestellt, sodass ein plastisches Fließen ausreichend ausgeführt werden kann. Da hierbei die tatsächliche Erstreckung des Materials 55, die beim Schmieden erzeugt wird, ein kleiner Betrag im Vergleich zu der obigen Duktilität ist, kann die plastische Rückstellkraft in den jeweiligen bearbeiteten Abständen so klein wie möglich gemacht werden. Die oben beschriebene Tatsache trägt zum Vermindern der Restspannung bei, sodass die elastische Verformung nach dem Schmieden auf einen harmlosen Bereich beschränkt werden kann. Dementsprechend wird die Genauigkeit zum Ausformen des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 verbessert, während verhindert wird, dass die Kammerbildungsplatte 30 gebogen wird.
Eine Zugfestigkeit des Nickelmaterials liegt bevorzugt in einem Bereich von 400 N/mm² bis 600 N/mm², besonders bevorzugt 450 N/mm² bis 550 N/mm². Derartiges Einstellen des Zugfestigkeitswerts wird viele Vorteile mit sich bringen. Ein erster Vorteil ist, dass ein zufrieden stellender Formungsvertrag des Materials 55, der zum Schmieden der länglichen Vertiefungsabschnitte 33 erforderlich ist, sichergestellt wird. Ein zufrieden stellendes klassisches Fließen trägt dazu bei, dass ein Ausformen der Trennwände 28 ausgeführt wird. Da die Steifigkeit der Kammerbildungsplatte 30, an welcher die Schmiedebearbeitung ausgeführt worden ist, sichergestellt werden kann, kann das Crosstalk-Phänomen verhindert werden, um eine stabile Ausstoßleistung des Tintenausstoßkopfes zu verwirklichen. Da ferner die Materialsteifigkeit während oder nach der Schmiedebearbeitung sichergestellt werden kann, ist eine übermäßige Sorgfalt zum Handhaben der Kammerbildungsplatte 30 während des Schmiedevorgangs oder des Zusammenbauvorgangs nicht erforderlich.
Das Nickelmaterial enthält in dieser Ausführungsform 99 Gewichtsprozent Nickel. Beispiele der chemischen Zusammensetzungen des Nickelmaterials sind nachfolgend aufgelistet (Einheit: Gewichtsprozent).
Ni: 99,9 oder mehr
C: 0,03 oder weniger
Si: 0,01 oder weniger
Mn: 0,035 oder weniger
P: 0,0030 oder weniger
S: 0,0030 oder weniger
Cr: 0,005 oder weniger
Mo: 0,05 oder weniger
Cu: 0,05 oder weniger
O: 0,0030 oder weniger
Tabelle 1 zeigt Bewertungsergebnisse der Korngröße des Kristalls, der Härte, der Duktilität des Nickels, wenn die in 12A und 12B gezeigte Kammerbildungsplatte ausgeformt wird. Die Dicke T der Trennwand 28 beträgt in diesem Falle 31 μm.

Wie anhand von Tabelle 1 ersichtlich ist, werden ziemlich gute Ergebnisse erhalten, wenn die Korngröße des Nickelkristalls in Bezug auf die Dicke der Trennwand 28 weniger als 80% beträgt (Korngröße ist kleiner als 25 μm). Gute Ergebnisse werden erhalten, wenn das Verhältnis 60% oder weniger beträgt (18 μm oder weniger). Ein besonders bevorzugter Bereich des Verhältnisses ist 60% oder weniger und nicht weniger als 15% (5 bis 18 μm). Ausgezeichnete Ergebnisse werden erhalten, wenn das Verhältnis kleiner ist als 50% und nicht kleiner ist als 15% (5 bis 15 μm). Das beste Ergebnis wird erhalten, wenn das Verhältnis weniger als 30% und nicht weniger als 15% beträgt (5 bis 10 μm).

Bewertete Größen	Bewertete Größen	Ergebnisse
Korngröße des Kristalls (μm)	10–15	ausgezeichnet
	15–18	gut
	18–25	ausreichend
	25 oder mehr	nicht gut
Härte (Hv)	150	ausreichend
	150–160	gut
	160–180	ausgezeichnet
	180–190	gut
	190 oder mehr	nicht gut
Duktilität (%)	5 oder weniger	nicht gut
	5–10	gut
	10–20	ausgezeichnet
	20–30	ausreichend
	30 oder mehr	nicht gut

Hinsichtlich der Härte werden gute Ergebnisse erhalten, wenn die Vickershärte nicht weniger als 150 Hv und weniger als 190 Hv beträgt. Ein ausgezeichnetes Ergebnis wird erhalten, wenn die Vickershärte nicht weniger als 160 Hv und weniger als 180 Hv beträgt.
Hinsichtlich der Duktilität werden gute Ergebnisse erhalten, wenn der Wert größer als 5% und kleiner als 20% ist. Ein ausgezeichnetes Ergebnis wird erhalten, wenn der Wert nicht weniger als 10% und weniger als 20% ist.
Da das Nickelmaterial 55 einer Walzbearbeitung unterworfen worden ist, kann die Dicke der hergestellten Materialplatte 55 mit hoher Genauigkeit gesteuert werden. Da ferner ein solches gewalztes Nickelmaterial einer Schmiedebearbeitung unterworfen wird, können die Nutvertiefungsabschnitte 33 und die Trennwände 28 mit hoher Genauigkeit ausgeformt werden, während die obigen numerischen Anforderungen erfüllt werden. Ferner wird ein sanftes plastisches Fließen durch Auswählen einer Richtung einer Längsrichtung der länglichen Vertiefungsabschnitte 33 oder dergleichen in Übereinstimmung mit einem Zustand des durch die Walzbearbeitung gebildeten Nickels erzielt werden.
Wenn die Dicke T der Trennwand 28 erhöht wird, kann die Steifigkeit hiervon sichergestellt werden und Crosstalk kann verhindert werden, allerdings wird eine Anordnungsdichte der Druckerzeugungskammer 29 im Gegensatz hierzu vermindert. Wenn ein Versuch unternommen wird, eine vorbestimmte Ausrichtungsanzahl der Druckerzeugungskammern 29 zu erzielen, während eine große Dicke T aufrecht erhalten wird, wird die Breite der Druckerzeugungskammer 29 vermindert, sodass das für die Druckerzeugungskammer 29 erforderliche Volumen nicht sichergestellt werden kann. In einem solchen Falle wird ein Volumen des Zuführens von Tinte unzureichend. Daher müssen die Abmessungen der jeweiligen Abschnitte optimiert werden.
Ein Verhältnis H/T der Höhe H (= 45 μm) der Trennwand 28 zu der Dicke T (= 31 μm) der Trennwand 28 beträgt 1,5, das Verhältnis der Höhe H der Trennwand 28 zu einem Maß des Nicht-Verminderns der Steifigkeit der Trennwand 28 kann sichergestellt werden, sodass die Steifigkeit der ausgerichtete länglichen Vertiefungsabschnitte 33 angemessen sichergestellt werden kann. Wenn das oben beschriebene Verhältnis in einem Bereich von 1,0 bis 2,1 liegt, kann die Steifigkeit der Trennwand 28 ausgezeichnet aufrechterhalten werden, allerdings liegt das Verhältnis bevorzugt im Bereich von 1,2 bis 1,8 und beträgt, wie oben erwähnt am besten 1,5.
Ein Verhältnis W/T der Breite W (= 0,11 mm) des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 zu der Dicke T (= 31 μm) der Trennwand 28 beträgt 3,5, wobei der längliche Vertiefungsabschnitt mit der ausreichenden Breite in Bezug zu der erforderlichen Minimaldicke T der Trennwand 28 gebildet werden kann, sodass das vorbestimmte Volumen des länglichen Vertiefungsabschnitts sichergestellt werden kann. Die länglichen Vertiefungsabschnitte können in einem verdichteten Zustand ausgerichtet werden, und die Anzahl des Ausrichtens der länglichen Vertiefungsabschnitte pro Einheitslänge kann so groß wie möglich gemacht werden. Obgleich wenn das oben beschriebene Verhältnis in einem Bereich von 2,0 bis 5,0 fällt, die Anzahl des Ausrichtens der länglichen Vertiefungsabschnitte ausgezeichnet bereitgestellt werden kann, liegt das Verhältnis bevorzugt in einem Bereich von 2,9 bis 4,5 und ist am besten bei 3,5, wie oben erwähnt.
Ein Verhältnis D/T der Dicke D (= 0,1 mm) des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 zu der Dicke T (= 31 μm) der Trennwand 28 beträgt 3,2, wobei der längliche Vertiefungsabschnitt 33 mit der ausreichenden Tiefe D in Bezug zu der erforderlichen minimalen Randdicke T der Trennwand 28 ausgeformt werden kann, sodass das vorbestimmte Volumen des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 sichergestellt werden kann, während die Trennwand 28 mit ausreichender Steifigkeit vorgesehen werden kann. Wenn das oben beschriebene Verhältnis in einem Bereich von 2,0 b bis 4,5 liegt, kann das Volumen des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 ausgezeichnet bereitgestellt werden, allerdings liegt das Verhältnis bevorzugt in einem Bereich von 2,7 bis 4,0 und ist am besten bei 3,2, wie oben erwähnt.
Die Bodenfläche des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 ist mit einem V-förmigen Querschnitt bezüglich der Breitenrichtung ausgeformt, sodass ein zentraler Abschnitt hiervon den tiefsten Abschnitt darstellt. Ein Innenwinkel θ des V-förmigen Abschnitts beträgt 90°. Durch die Möglichkeit, das Volumen in der Tiefenrichtung auf diese Weise zu vergrößern, kann die Breite des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 vermindert werden, und die länglichen Vertiefungsabschnitte 33 können mit einer möglichst großen Anzahl ausgerichtet werden. Obgleich wenn der oben beschriebene Innenwinkel θ in einen Bereich von 45 bis 110° fällt, das Volumen des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 ausgezeichnet bereitgestellt werden kann, liegt der Innenwinkel θ bevorzugt in einem Bereich von 72 bis 100° und ist am besten bei 90°, wie oben erwähnt.
Eine Abstandsabmessung des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 beträgt 0,14 mm. Selbst solch kleine Abschnitte als Druckerzeugungskammern 29 des Flüssigkeitsausstoßkopfes können mit hoher Genauigkeit ausgeformt werden, indem der oben beschriebene Zahlenwert ausgewählt wird (beispielsweise ein Verhältnis der Korngröße des Kristalls in Bezug zu einer Trennwanddicke von 60% oder weniger. Durch Einstellen der oben beschriebenen Abstandsabmessung auf 0,3 mm oder weniger, wird beim Ausformen eines Teils des Flüssigkeitsausstoßkopfes oder dergleichen das Teil ausgezeichnet fertig gestellt. Bevorzugt beträgt die Abstandsabmessung 0,2 mm oder weniger und beträgt am besten 0,14 mm, wie oben erwähnt.
Im Hinblick auf die so hergestellte Nickelplatte, bei welcher die obigen numerischen Anforderungen (Korngröße, Härte, Duktilität, etc.) erfüllt sind, wird die Stanzbearbeitung zum Ausformen der Verbindungslöcher 34 wie in 11A bis 11C gezeigt, ausgeführt. 12B zeigt einen Zustand, in welchem die Verbindungslöcher 34 gestanzt worden sind. Da ein Betrag des durchgestanzten Materials, welches einem plastischen Fließen unterworfen wird, gering ist, wird ein Betrag der Kristallkorngrenzen, die in dem gestanzten Abschnitt enthalten sind, relativ klein. Daher können die Verbindungsöffnungen leicht gestanzt werden. Da andererseits die Partikelgröße des Kristallkorns relativ groß in Bezug auf die Größe der gestanzten Verbindungsöffnung gemacht ist, wird die Festigkeit des Materials ein für das Stanzen maßgebender Wert.
In dem Fall von 2B sind die Dicke der Trennwand 28 und die Innendurchmesserabmessung der Verbindungsöffnung 34 im Wesentlichen dieselben, und der Betrag der Korngrenzen, die in dem gestanzten Material enthalten sind, ist gering. Daher wird eine auf die erste Stanze 56 und die zweite Stanze 58 wirkende Last vermindert, was zu einem Verbessern der Dauerhaftigkeit der männlichen Matrize beiträgt.
Das oben erwähnte Nickelmaterial kann beispielsweise auf folgende Weise hergestellt werden.
Wie in 13 gezeigt, wird zunächst Rohnickel in einem Vakuumschmelzofen gelöst (Schritt S1), und wird zu einem Barren gegossen, während es wie erforderlich entgast wird (Schritt S2). Der Barren wird durch Pressen zu einem Barrenblock mit einer geeigneten Abmessung geformt (Schritt S3). Das entstehende Produkt wird warm gewalzt, um ein Plattenelement mit einer vorbestimmten Dicke zu bilden (Schritt S4). Die Oberfläche des Plattenelements wird geschliffen, um dieses an einen gewünschten Zustand zu setzen (Schritt S5). Der Streifen wird dann einem Grobkaltwalzen unterworfen, um weiter ausgedünnt zu werden (Schritt S6). Ferner wird er einem Aufweichungsglühen unterworfen, und eine darin akkumulierte Spannung wird durch Grobkaltwalzen entfernt, wobei er aufgeweicht und in seiner Kristallkorngröße eingestellt wird (Schritt S7). Und er wird einem abschließenden Schlusskaltwalzen unterworfen, wobei eine abschließende Fertigdickeneinstellung ausgeführt wird (Schritt S8), und wird in der Walzrichtung zum Bilden länglicher Streifen als Endprodukt geschnitten (Schritt S9).
Die Bedingungen des Aufweichungsglühens sind: die Temperatur liegt in einem Bereich von 400°C bis 850°C; und die Zeit liegt in einem Bereich von mehreren Minuten bis mehreren 10 Minuten. Falls die Aufweichungsglühtemperatur zu niedrig ist oder die Aufweichungsglühzeit zu kurz ist, wird das Aufweichen des Gegenstands unzureichend sein und ein Material mit den mechanischen Eigenschaften (d. h. Härte, Zugfestigkeit, Dehnung, etc.), die innerhalb der vorbestimmten numerischen Bereiche sind, kann nicht erhalten werden. Falls die Aufweichungsglühtemperatur zu hoch oder die Aufweichungsglühzeit zu lang ist, wachsen die Kristallkörner zu sehr, sodass eine gewünschte Kristallkorngröße nicht erhalten werden kann. In dieser Hinsicht liegt die Aufweichungsglühtemperatur in einem Bereich von 550°C bis 850°C, bevorzugt 600°C bis 800°C, besonders bevorzugt 650°C bis 700°C. die Aufweichungsglühzeit beträgt bevorzugt mehrere Minuten bis mehrere 10 Minuten.
14 bis 14C zeigen ein erstes modifiziertes Beispiel des Schritts zum Bilden der länglichen Vertiefungsabschnitte.
In diesem Falle sind, obgleich die in 8A und 8B gezeigte männliche Matrize 51 und die in 9A und 9B gezeigte weibliche Matrize 52, die in der obigen Ausführungsform verwendet werden, die Vorsprünge 54 der weiblichen Matrize 52 seitlich um eine Hälfte des Ausrichtabstandes der Druckerzeugungskammer 29 versetzt.
Genauer gesagt liegen die Vorsprünge 53 und die Vorsprünge 54 einander gegenüber. Wenn das Material 55 (Kammerbildungsplatte 30) zwischen der männlichen Matrize 51 und der weiblichen Matrize 52 sandwichartig aufgenommen wird, wird ein Kompressionsbetrag des zwischen den Vorsprüngen 53 und 54 gelegenen Materials am größten.
14C zeigt die Positionsbeziehung zwischen den Vorsprüngen 53, die durch durchgezogene Linien angegeben sind, und den Vorsprüngen 54, die durch gestrichelte Linien gezeigt sind.
In den Schritten zum Bilden des länglichen Vertiefungsabschnitts wird zuerst, wie in 14A gezeigt, der Streifen 55 an einer oberen Fläche der weiblichen Matrize 52 angeordnet, und die erste männliche Matrize 51 wird auf der oberen Seite des Streifens 55 angeordnet. Als nächstes wird, wie in 14B gezeigt, die erste männliche Matrize 51 nach unten bewegt, um den distalen Endabschnitt des Vorsprungs 53 in den Streifen 55 zu schieben. Da dabei der distale Endabschnitt 53a des Vorsprungs 53 mit der V-artigen Form geschärft ist, kann der distale Endabschnitt 53a fest in den Streifen 55 ohne Beulen geschoben werden. Ein Schieben des Vorsprungs 53 wird bis zu einer Mitte in einer Plattendickenrichtung des Streifens 55 ausgeführt, wie in 14C gezeigt.
Durch Schieben des Vorsprungs 53 fließt ein Abschnitt des Streifens 55, um den länglichen Vertiefungsabschnitt 33 zu bilden. Da in diesem Falle, der distale Endabschnitt 53a des Vorsprungs 53 in der V-artigen Form geschärft ist, kann selbst ein länglicher Vertiefungsabschnitt 33 mit einer kleinen Form mit hoher Abmessungsgenauigkeit ausgeformt werden. D. h., der durch den distalen Endabschnitt 53a geschobene Abschnitt des Streifens 55 fließt sanft, der zu bildende längliche Vertiefungsabschnitt 33 wird mit einer der Form des Vorsprungs 53 folgenden Form ausgeformt. Da ferner die beiden Längsenden des distalen Endabschnitts 53a sich verjüngen, fließt auch der durch die Abschnitte geschobene Streifen 55 sanft. Daher werden auch die bedien Endabschnitte in der Längsrichtung des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 mit hoher Abmessungsgenauigkeit ausgeformt.
Da ein Schieben des Vorsprungs 53 in der Mitte in der Plattendickenrichtung gestoppt wird, kann ein dickerer Streifen 55 als in dem Falle des Ausformens eines Durchgangslochs verwendet werden. Dabei kann die Steifigkeit der Kammerbildungsplatte 30 erhöht werden, und es wird eine Verbesserung der Tintenausstoßcharakteristik erzielt. Ferner lässt sich die Kammerbildungsplatte 30 leicht handhaben, und der Betrieb ist vorteilhaft auch beim Verbessern der ebenen Genauigkeit.
Ein Abschnitt des Streifens 45 wird in einen Raum (d. h. den Spalt 53b) zwischen den aneinander angrenzenden Vorsprüngen 53 angehoben, indem er durch die Vorsprünge 53 gepresst wird. Dabei ist das Nickelmaterial als umformend zu bearbeitendes Material numerisch wie oben definiert. Beispielsweise beträgt das Verhältnis der Korngröße des Nickelkristalls in Beug auf die Dicke der Trennwand 28 60% oder weniger und die Vickershärte beträgt nicht weniger als 50 Hv und weniger als 190 Hv; die Duktilität ist größer als 50% und kleiner als 20%.
Da die Kammerbildungsplatte 30 umformend unter solchen Bedingungen bearbeitet wird, kann ein sanfteres plastisches Fließen erhalten werden. Da die entstehende Kammerbildungsplatte 30 eine hohe Form und hohe Abmessungsgenauigkeiten besitzt, wird ein Flüssigkeitsausstoßkopf 1 mit einer guten Ausstoßeigenschaft hergestellt. Da die zahlenmäßig Definition des Nickelmaterials wie oben erwähnt die auf die Schmiedestanz aufgebrachte Last vermindert, kann die Dauerhaftigkeit der Schmiedestanze für eine lange Zeitdauer aufrecht erhalten werden.
Ein zweites modifiziertes Beispiel des Schritts zum Ausformen der länglichen Vertiefungsabschnitte wird nachfolgend erläutert. In diesem Falle wird das plastische Fließen des Materials 55 positiv derart gesteuert, um die Trennwände 28 sauber auszuformen. Eine Schmiedestanze wird veranlasst, eine erste Matrize und eine zweite Matrize einschließlich einer Vorformmatrize und einer Fertigformmatrize aufzuweisen, und eine spezielle Form wird einer zweiten Matrize zum Bilden einer sauberen Trennwand 28 verliehen.
Wie in 15 gezeigt, ist eine große Anzahl von Formstanzen 51b in der männlichen Matrize 51a, d. h. der ersten Matrize angeordnet. Um die länglichen Vertiefungsabschnitte 33 auszuformen, sind die Formstanzen 51b länglich, um Vorsprünge 53c zu bilden. Die Vorsprünge 53c sind parallel in einem vorbestimmten Abstand angeordnet. Um die Trennwände 28 auszuformen, sind Spalte 53b (siehe 16B) zwischen den Formstanzen 51b vorgesehen. Ein Zustand, in welchem die erste Matrize 51a in die Kammerbildungsplatte 30 (Streifen 55) als zu bearbeitender Gegenstand geschoben wird, ist in 16C gezeigt.
In dieser Ausführungsform wird das Material (Streifen) 55 veranlasst, in die Spalte 53b durch die Vorformmatrize 63 zu fließen und die Verteilung des Material 55 in den Spalten 53b wird veranlasst, sich soweit wie möglich einem normalen Zustand durch die Fertigformmatrize 64 anzunähern. Dementsprechend wird der Fließbetrag des Materials in die Spalte 53b in einen annähernd geraden Zustand in der Längsrichtung der Spalte 53 gebracht, was für den Fall vorteilhaft ist, in welchen diese Abschnitte veranlasst werden, als ein Element wie eine Trennwand 28 der Druckerzeugungskammer 29 des Flüssigkeitsausstoßkopfes 1 zu dienen.
Die Struktur und der Betrieb der zweiten Matrize 52a werden nachfolgend ausführlich beschrieben.
Wie in 16A gezeigt, ist in einer weiblichen Matrize 52a, d. h. in er zweiten Matrize, jeder der Vorsprünge 64 mit einem konkaven Abschnitte 54a an einem Abschnitt entsprechend dem Längsmittelteil des Vorsprungs 53c gebildet. Die Vorformmatrize 63 ist mit den Vorsprüngen 54 versehen, die den Spalten 53b gegenüberliegen und annähernd dieselbe Länge wie die Länge der Spalte 53b besitzen.
18A zeigt vergrößert den konkaven Abschnitt 54a. 18B zeigt einen Querschnitt eines Teils des Vorsprungs 54 außer dem konkaven Abschnitt 54a. 18C zeigt einen Querschnitt eines Teils des Vorsprungs 54, an welchem der konkave Abschnitt 54a gebildet ist.
Der in 9A bis 10C schematisch gezeigte Vorsprung 54 ist ein konvexes Element mit einer geringen Höhe. Um den konkaven Abschnitt 54a zu bilden, ist tatsächlich eine bestimmte Höhe für den Vorsprung 54 erforderlich. Um eine solche bestimmte Höhe zu erhalten, besitzt jeder der Vorsprünge 54 einen kreisförmigen Querschnitt, wie in 16B gezeigt. Der Winkel des keilförmigen Abschnitts ist auf einen Winkel von 90° oder weniger eingestellt. Talabschnitte 56a sind zwischen den benachbarten Vorsprüngen 54 definiert.
Die Länge des konkaven Abschnitts 54a des Vorsprungs 54 in der Längsrichtung ist auf annähernd 2/3 der Länge des Vorsprungs 54 oder weniger eingestellt. Bevorzugt beträgt die 1/2 der Länge des Vorsprungs oder weniger. Der Abstand des Vorsprungs 54 ist auf 0,14 mm eingestellt. Der Abstand des Vorsprungs 54 ist auf 0,3 mm oder weniger eingestellt, sodass ein besseres Vorformen bei einer Schmiedebearbeitung eines solchen Bauteils wie dem Flüssigkeitsausstoßkopf ausgeführt wird. Der Abstand beträgt bevorzugt 0,2 mm oder weniger und besonders bevorzugt 0,15 mm oder weniger. Ferner besitzt zumindest der konkave Abschnitt 54a des Vorsprungs 54 eine glatt fertig bearbeitete Oberfläche. Für die Fertigbearbeitung ist eine Spiegelbearbeitung geeignet und ferner kann eine Chrombeschichtung ausgeführt werden.
18C zeigt ein erstes modifiziertes Beispiel der Vorformmatrize 63, bei welcher der konvexe Abschnitt 54A mit ebenen Flächen ausgeformt ist. 18E zeigt ein zweites modifiziertes Beispiel der Vorformmatrize 63, bei der nur die Bodenecken des konvexen Abschnitts 54A gekrümmt sind. 18F zeigt ein drittes modifiziertes Beispiel der Vorformmatrize 63, bei welcher der konvexe Abschnitt 54a mit geneigten, ebenen Seitenflächen und einer ebenen Bodenfläche geformt ist. 18C zeig ein viertes modifiziertes Beispiel der Vorformmatrize 63, bei welcher der konvexe Abschnitt 54b im Wesentlichen zwei konkave Abschnitte 54b an beiden Seiten hiervon definiert. 18H zeigt ein fünftes Beispiel der Vorformmatrize 63, bei welcher eine Oberseite des konvexen Abschnitts 54b, der in 18G gezeigt ist, eben ausgeführt ist.
Während der Vorsprung 54 keilförmig ist und einen scharfen Spitzenabschnitt besitzt, kann eine ebene obere Fläche 54c oder ein abgerundeter Spitzenabschnitt wie in 18I gezeigt, in der Abhängigkeit von dem Bewegungszustand des Materials 55 gebildet sein.
Die Fertigformmatrize 64 wird nach dem Primärformen unter Einsatz der Puffermatrize 63 verwendet. Wie in 17A gezeigt, ist die Fertigformmatrize 64 mit ebenen Flächen 64a gebildet, die auf beiden Seiten eines konkaven Abschnitts 64 gelegen sind. Die ebenen Flächen 64a und der konkave Abschnitt 64b erstrecken sich vollständig in der Längsrichtung der Fertigformmatrize 64. Der konkave Abschnitt 64b ist an einem Teil entsprechend den konkaven Abschnitten 54a der Vorsprünge 54 in der Vorformmatrize 63 gelegen.
Als nächstes wird eine Beschreibung des Betriebes der Schmiedestanze gegeben, die durch die erste Matrize 51a und die zweite Matrize 52a aufgebaut ist.
16B zeigt einen Zustand, der erhalten wird, unmittelbar bevor das Material (Streifen) 55 zwischen der ersten Matrize 51a und der zweiten Matrize 52a mit Druck beaufschlagt wird. Wenn die Vorsprünge 54 in das Material 55 gepresst werden, wie in 16C und 16D gezeigt, wird das Material veranlasst, in die Spalte 54b zu fließen, sodass die Trennwand 28 vorgeformt wird.
Übrigens ist die zweite Matrize 52a mit dem konkaven Abschnitt 54a mit einer geringen Höhe in einem mittleren Teil versehen. In Abschnitten 56b nahe zu den Enden der zweiten Matrize 52a auf beiden Seiten des konkaven Abschnitts 54a (siehe 16C), ist ein Abschnitt D1 zwischen den beiden Matrizen 51a und 52a kleiner als ein Abstand C2 zwischen den mittleren Teilen hiervon, in denen der konkave Abschnitt 54a gebildet ist. In diesem schmalen Abschnitt ist der Druckbeaufschlagungsbetrag des Materials erhöht, sodass das so Druck beaufschlagte Material veranlasst wird, zu fließen, um in einer Richtung heraus geschoben zu werden, die annähernd orthogonal zu der Richtung der Druckbeaufschlagung ist. D. h. das Material wird zu dem konkaven Abschnitt 54a bewegt, in welchem der Druckbeaufschlagungsbetrag kleiner ist. In anderen Worten dient der konkave Abschnitt 54a zum Bereitstellen eines Raums, in welchen das Material 55 austritt. Eine solche Materialbewegung wird hauptsächlich in der Längsrichtung der Vorsprünge 53c oder der Spalte 53b ausgeführt, sodass ein Teil des Materials 55 ein Wulstabschnitt 55a wird, der in en konkaven Abschnitt 54a hervorsteht.
Ferner wird eine viel größere Materialmenge 55 positiv in die Spalte 53b durch den Beitrag der ausreichenden Höhe der Vorsprünge 54 geschoben. In der Trennwand 28, die in einem solchen Vorformzustand eingesetzt wird, sind niedrigere Abschnitte 28a und ein höherer Abschnitt 28b ausgeformt, wie in 16D gezeigt. Eine solche Höhendifferenz wird vorgenommen, da eine größere Materialmenge 55, die in den Endabschnitten 56b mit Druck beaufschlagt wird, zu dem konkaven Abschnitt 54a fließt, während eine größere Materialmenge 55 gleichzeitig in die Spalte 53b fließt.
Wenn das in 16C und 16D gezeigte Vorformen abgeschlossen ist, wird das Material 55 zwischen der ersten Matrize 51a und der Fertigformmatrize 64 bewegt, wie in 17B gezeigt und wird darin durch die beiden Matrizen 51a und 52a mit Druck beaufschlagt, wie in 17C gezeigt. Die ebenen Flächen 64a erhöhen die in die Spalte 53b fließende Materialmenge 55, sodass die Höhen der unteren Abschnitte 28a erhöht werden. Übrigens wird, da der Wulstabschnitt 55a in dem konkaven Abschnitt 64b aufgenommen ist und nicht die Druckkraft von der Fertigformmatrize 64 erhält, die Höhe des höheren Abschnitts 28b kaum verändert. Dementsprechend wird die Höhe der Trennwand 28 schließlich annähernd gleichmäßig, wie in 17D gezeigt.
In der Fertigformphase wird, da die geneigten Flächen 64c ausgeformt werden, die in die jeweiligen Spalte 53b fließende Materialmenge 55 veranlasst, so gleichmäßig wie möglich in allen Spalten 53b zu sein. D. h., das Material 55 fließt in der Anordnungsrichtung der Vorsprünge 53 nach und nach von dem zentralen Teil des Feldes der Vorsprünge 53 zu den beiden Enden hiervon, sodass sich die Umgebung der Enden des Materials infolge der Akkumulation des plastischen Flusses dick gemacht wird. Da die Dickenabschnitte durch die geneigten Flächen 64c, die abgesenkt werden, mit Druck beaufschlagt werden, kann verhindert werden, dass das Material in den Dickenabschnitten übermäßig in die Spalte 53b fließt. Dementsprechend kann der Fließbetrag des Materials 55 in allen Spalten 53b so gleichmäßig wie möglich gemacht werden.
Dabei ist da Nickelmaterial als umformend zu bearbeitendes Material numerisch wie oben beschrieben definiert. Beispielsweise beträgt das Verhältnis der Korngröße des Nickelkristalls in Bezug zu der Dicke der Trennwand 28 60% oder weniger; und die Vickershärte ist nicht kleiner als 50 Hv und kleiner als 190 Hv; die Duktilität ist größer als 5% und kleiner als 20%.
Da ein solches Nickelmaterial plastisch zwischen den Vorsprüngen 53 und den Vorsprüngen 54, die einander gegenüberliegen, bearbeitet wird, werden die Teile des Streifens 55, die am meisten zwischen den Vorsprüngen 53 und den Vorsprüngen 54 komprimiert werden, positiv zu den Spalten 53b geflossen. Als Ergebnis hieraus können relativ hohe Trennwände 28 ausgeformt werden.
Da die Kammerbildungsplatte 30 plastisch unter solchen Bedingungen bearbeitet wird, kann ein sanfteres plastisches Fließen erhalten werden. Da die entstehende Kammerbildungsplatte 30 hoch in Form und Abmessungsgenauigkeiten ist, kann ein Flüssigkeitsausstoßkopf 1 mit guter Ausstoßeigenschaft hergestellt werden. Da die numerische Definition des Nickelmaterials wie oben erwähnt, die auf die Schmiedestanz aufgebrachte Last vermindert, kann die Dauerhaftigkeit der Schmiedestanze für eine lange Zeitdauer aufrecht erhalten werden.
Die erste Matrize 51a und die zweite Matrize 52a sind an einer herkömmlichen Schmiedevorrichtung (nicht gezeigt) befestigt, und die Kammerbildungsplatte 30 (der Streifen 55) wird zwischen den beiden Matrizen 51a und 52a vorgesehen, sodass die Schmiedebearbeitung progressiv ausgeführt wird. Darüber hinaus ist die zweite Matrize 52a durch die Vorformmatrize 63 und die Fertigformmatrize 64 paarweise aufgebaut. Daher ist es bevorzugt, dass die Vorformmatrize 63 und die Fertigformmatrize 64 benachbart zueinander angeordnet sind, sodass die Kammerbildungsplatte 30 (der Streifen 55) sequentiell bewegt wird.
Als ein zweites Beispiel setzt ein in 19 gezeigter Aufzeichnungskopf 1' ein Wärmeerzeugungselement 61 als Druckerzeugungselement ein. Bei der Ausführungsform wird anstelle der elastischen Platte 32 eine Abdichtplatte 62, die mit dem Anpassungsabschnitt 46 und der Tintenzufuhröffnung 45 versehen ist, verwendet, und die Seite des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 der Kammerbildungsplatte 30 ist durch die Abdichtplatte 62 abgedichtet. Ferner ist das Wärmeerzeugungselement 61 an einer Oberfläche der Abdichtplatte 62 innerhalb der Druckerzeugungskammer 29 angebracht. Das Wärmeerzeugungselement 61 erzeugt Wärme durch Zuführen von Elektrizität hierzu über eine elektrische Verdrahtung.
Da der übrige Aufbau der Kammerbildungsplatte 30 der Düsenplatte 31 und dergleichen ähnlich zu demjenigen der oben beschriebenen Ausführungsformen ist, werden Erläuterungen hiervon weggelassen.
In dem Aufzeichnungskopf 1' wird durch Zuführen von Elektrizität zu dem Wärmeerzeugungselement 61 Tinte innerhalb der Druckerzeugungskammer 29 gestoßen, und durch das Stoßen erzeugte Blasen pressen Tinte innerhalb der Druckerzeugungskammer 29, sodass Tintentropfen von der Düsenmündung 28 ausgestoßen werden. Selbst in dem Falle des Aufzeichnungskopfes 1' werden, da die Kammerbildungsplatte 30 durch die Umformbearbeitung von Metall hergestellt wird, ähnliche Vorteile zu denjenigen der oben beschriebenen Ausführungsformen erzielt.
Im Hinblick auf die Verbindungsöffnung 34 ist, obgleich bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ein Beispiel des Vorsehens der Verbindungsöffnung 34 an einem Endabschnitt 34 des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 erläutert worden ist, die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann die Verbindungsöffnung 34 im Wesentlichen in der Mitte des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 in der Längsrichtung gebildet sein und die Tintenzufuhröffnungen 45 und die gemeinsamen Tintenreservoirs 14, die hiermit in Verbindung stehen, können an beiden Längsenden des länglichen Vertiefungsabschnitts 33 angeordnet sein. Hierbei kann eine Stagnation von Tinte innerhalb der Druckerzeugungskammer 29, welche die Verbindungsöffnung 34 von den Tintenzufuhröffnungen 45 erreicht, verhindert werden.
Obgleich ferner bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ein Beispiel des Anwendens der Erfindung auf einen Aufzeichnungskopf, der in einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung verwendet wird, gezeigt worden ist, ist ein Gegenstand des Flüssigkeitsausstoßkopfes, auf welchen die Erfindung angewendet wird, nicht nur durch Tinte der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gebildet, sondern es kann Klebstoff, Maniküre, leitfähige Flüssigkeit (flüssiges Metall) oder dergleichen ausgestoßen werden.
Beispielsweise ist die Erfindung auf eine Farbfilterherstellung anwendbar, die zum Herstellen eines Farbfilters eines Flüssigkristalldisplays zu verwenden ist. In diesem Fall ist ein Farbmaterialausstoßkopf der Vorrichtung ein Beispiel des Flüssigkeitsausstoßkopfes. Ein weiteres Beispiel der Flüssigkeitsausstoßvorrichtung ist eine Elektrodenbildungsvorrichtung zum Lösen von Elektroden wie denjenigen eines organischen EL-Displays oder denjenigen eines FED (Feldemissionsdisplays). In diesem Falle ist ein Ausstoßkopf für ein Elektrodenmaterial (eine leitfähige Paste) der Vorrichtung ein Beispiel des Flüssigkeitsausstoßkopfes. Noch ein weiteres Beispiel der Flüssigkeitsausstoßvorrichtung ist eine Biochip-Herstellvorrichtung zum Herstellen eines Biochips. In diesem Falle entsprechen ein Ausstoßkopf für eine bioorganische Substanz der Vorrichtung und ein Ausstoßkopf für eine Probe, der als Präzisionspipette dient, Beispielen des Flüssigkeitsausstoßkopfes. Die Flüssigkeitsausstoßvorrichtung der Erfindung umfasst weitere gewerbliche Flüssigkeitsausstoßvorrichtungen zur gewerblichen Anwendung.

Claims

Flüssigkeitsausstoßkopf, umfassend: eine Kammerbildungsplatte (30) mit einer ersten Fläche, die mit einer Mehrzahl von Vertiefungen (33) gebildet ist, welche in einer ersten Richtung in einem festen Abstand angeordnet sind, so dass jede der Vertiefungen über ein Durchgangsloch (34) mit einer zweiten Fläche in Verbindung steht, die eine gegenüberliegende Fläche zu der ersten Fläche ist, wobei die Kammerbildungsplatte Nickel aufweist; eine Abdichtplatte (32), die mit der ersten Fläche der Kammerbildungsplatte derart verbunden ist, um die Vertiefungen abzudichten, um eine Mehrzahl von Druckerzeugungskammern zu bilden; und eine Düsenplatte (31), die mit einer Mehrzahl von Düsen (48) gebildet ist und mit der zweiten Fläche der Kammerbildungsplatte derart verbunden ist, dass jede der Düsen mit einer zugehörigen Druckerzeugungskammer über das Durchgangsloch in Verbindung steht; dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis einer Korngröße eines Kristalls des Nickels in Bezug auf eine Dicke einer Trennwand (28), die zwischen jeder der benachbarten Vertiefungen definiert ist, 60% oder weniger beträgt; und die Düsenplatte metallisch ist.
Flüssigkeitsausstoßkopf nach Anspruch 1, bei welchem die Dicke der Trennwand in einem Bereich von 20 μm bis 50 μm liegt.
Flüssigkeitsausstoßkopf nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Korngröße nicht weniger als 5 μm und weniger als 25 μm beträgt.
Flüssigkeitsausstoßkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem eine Vickers-Härte des Nickels nicht weniger als 150 Hv und weniger als 190 Hv beträgt.
Flüssigkeitsausstoßkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem eine Duktilität des Nickels größer ist als 5% und kleiner ist als 20%.
Flüssigkeitsausstoßkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem ein Verhältnis einer Höhe der Trennwand in Bezug auf die Dicke der Trennwand in einem Bereich von 1,0 bis 2,1 liegt.
Flüssigkeitsausstoßkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem ein Verhältnis einer Breite jeder der Vertiefungen in Bezug auf die Dicke der Trennwand in einem Bereich von 2,0 bis 5,0 liegt.
Flüssigkeitsausstoßkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem ein Verhältnis einer Tiefe jeder der Vertiefungen in Bezug auf die Dicke der Trennwand in einem Bereich von 2,0 bis 4,5 liegt.
Flüssigkeitsausstoßkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem: ein Boden jeder der Vertiefungen einen V-förmigen Querschnitt besitzt, betrachtet aus einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung; und ein Winkel zwischen Flächen, welche den V-förmigen Querschnitt bilden, liegt in einem Bereich von 45 Grad bis 110 Grad.
Flüssigkeitsausstoßkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der feste Abstand 0,3 mm oder weniger ist.
Verfahren zum Herstellen eines Flüssigkeitsausstoßkopfes, mit den Schritten: Bereitstellen einer Materialplatte (30), die Nickel aufweist; Ausführen einer Schmiedearbeit zum Bilden einer Mehrzahl von Vertiefungen (33) in einer ersten Fläche der Materialplatte derart, dass jede der Vertiefungen über ein Durchgangsloch (34) mit einer zweiten Fläche in Verbindung steht, die eine gegenüberliegende Fläche zu der ersten Fläche ist; Verbinden einer Abdichtplatte (32) an der ersten Fläche der Materialplatte derart, um die Vertiefungen abzudichten, um eine Mehrzahl von Druckerzeugungskammern zu bilden; und Verbinden einer Düsenplatte (31), die mit einer Mehrzahl von Düsen (48) gebildet ist, an der zweiten Fläche der Materialplatte derart, dass jede der Düsen mit der zugehörigen Druckerzeugungskammer über das Durchgangsloch in Verbindung steht; dadurch gekennzeichnet, dass: Ein Verhältnis einer Korngröße eines Kristalls des Nickels in Bezug auf eine Dicke einer Trennwand (28), die zwischen benachbarten der Vertiefungen definiert ist, 60% oder weniger beträgt; und die Düsenplatte metallisch ist.
Herstellverfahren nach Anspruch 11, bei welchem der Schritt zum Bereitstellen der Materialplatte einen Schritt zum Unterwerfen von Rohnickel einer Walzarbeit aufweist.