液体喷射头及其制造方法.pdf

本发明提供一种制造液体喷射头的方法，提供在第一方向上以固定间距排列有多个突起的第一模。每一个突起在垂直于第一方向的第二方向上是细长的。第一模面向板构件的第一面。第二模与第一模相对同时支撑板构件的第二面。在第一和第二模的至少一个中提供至少一个坝状构件，使其从第一和第二模中的一个向第一和第二模中的另一个突起。使第一和第二模靠近，以使坝状构件进入到第一和第二面中的至少一个中。使第一和第二模进一步靠近，以使突起进入到第一面中的第一区域中，由此形成将成为液体喷射头压力生成腔的被分隔开的凹槽。坝状构件位于第一区域在第一方向上的末端中的至少一个的附近，由此抑制由突起的进入引起的材料在第一方向上的塑性变形。

1.  一种制造液体喷射头的方法，其中所述液体喷射头通过在液体中产生压力波动从喷嘴口喷射液滴，所述液体容纳在与所述喷嘴口连通的多个压力生成腔中，所述方法包括如下步骤：
提供金属板构件；
提供第一模，在所述第一模中，多个突起以固定间距排列在第一方向上，所述突起中的每一个在垂直于所述第一方向的第二方向上是细长的，所述第一模面向所述板构件的第一面；
提供第二模，所述第二模与所述第一模相对，同时支撑所述板构件的第二面；
在所述第一模和所述第二模的至少一个中提供至少一个坝状构件，以使所述坝状构件从所述第一模和所述第二模中的一个向所述第一模和所述第二模中的另一个突起；
使所述第一模和所述第二模靠近，以使所述至少一个坝状构件进入到所述板构件的所述第一面和所述第二面中的至少一个之中；以及
使所述第一模和所述第二模进一步靠近，以使所述突起进入到所述板构件的所述第一面中的第一区域之中，所述突起在垂直于所述第一方向和所述第二方向上的第三方向上受压，以产生所述板构件中的材料到限定在所述突起之间的间隙之中的塑性变形，由此形成将成为所述压力生成腔的被分隔开的凹槽，
其中，所述至少一个坝状构件位于所述第一区域在所述第一方向上的末端中的至少一个的附近，由此抑制由所述突起的进入引起的所述材料在所述第一方向上的塑性变形。

2.  如权利要求1所述的制造方法，其中所述坝状构件在所述第二方向上是细长的。

3.  如权利要求1所述的制造方法，其中所述坝状构件的尖端比所述突起的尖端更靠近所述板构件。

4.  如权利要求1所述的制造方法，其中所述至少一个坝状构件被设置在所述第一模和所述第二模的每一个中，以使所述第一模中的所述坝状构件和所述第二模中的所述坝状构件彼此相对。

5.  如权利要求1所述的制造方法，其中所述板构件包括至少一个开口，所述至少一个开口被形成在所述第一面和所述第二面中的至少一个中，并被构造用来接纳所述坝状构件。

6.  如权利要求5所述的制造方法，其中所述开口被形成在所述第一面和所述第二面中的每一个中。

7.  如权利要求6所述的制造方法，其中将被形成在所述第一面中的所述开口与被形成在所述第二面中的所述开口连通。

8.  如权利要求6所述的制造方法，其中被形成在所述第一面中的所述开口和被形成在所述第二面中的所述开口中的每一个是有底的孔。

9.  如权利要求8所述的制造方法，其中所述坝状构件进入所述有底的孔的底部。

10.  如权利要求1所述的制造方法，还包括这样一个步骤，即在所述分隔开的凹槽中的每一个的底部加工通孔，所述通孔将成为连通所述压力腔中的一个和所述喷嘴口中的一个的通道。

11.  一种液体喷射头，包括：
金属板构件，包括：
具有第一区域的第一面，所述第一区域形成有在第一方向上排列的多个凹槽，所述凹槽中的每一个在垂直于所述第一方向的第二方向上是细长的；以及
第二面，所述第二面形成有多个孔，所述多个孔中的每一个与所述凹槽中的一个连通；
弹性板，所述弹性体结合到所述板构件的所述第一面，以密封所述凹槽来形成所述压力生成腔；以及
喷嘴板，所述喷嘴板结合到所述板构件的所述第二面，所述喷嘴板形成有从其中喷射液滴的多个喷嘴口，所述喷嘴口中的每一个与所述孔中的一个连通，
其中在所述第二方向上细长的至少一个开口形成在所述板构件的所述第一面和所述第二面中的至少一个中，以使所述至少一个开口位于所述第一区域在所述第一方向上的末端中的至少一个的附近。

液体喷射头及其制造方法
技术领域
本发明涉及液体喷射头及其制造方法。
背景技术
液体喷射头从喷嘴口以液滴形式喷射受压液体，且用于各种液体的喷射头是已知的。墨水喷射记录头是典型的液体喷射头。这里，将以墨水喷射记录头为例描述相关技术。
作为液体喷射头的实例的墨水喷射记录头(以后称为“记录头”)提供有多组从公共墨水池经由与这些喷嘴口对应的压力生成腔到达喷嘴口的流动通道。此外，各个压力生成腔需要以对应于记录密度的精细间距来形成以满足缩小尺寸的要求。因此，用于分隔相邻压力生成腔的分隔壁的壁厚度极薄。此外，为了高效地利用压力生成腔内部的墨水压力来喷射墨滴，在其流动通道的宽度上，用于连通压力生成腔和公共墨水池的墨水供应端口比压力生成腔更窄。
为了以高尺寸精度形成具有如此细微结构的压力生成腔和墨水供应端口，将对金属材料板进行非常精细的锻造加工(例如参见日本专利公布No.2000-263799A)。
如图20所示，通过在金属材料板70中形成大量的细长凹槽部分71来制造压力生成腔。通过在模之间，即在第一模72和第二模73之间对材料板70进行压制，来形成细长凹槽部分71。在第一模72中，大量用于形成细长凹槽部分71的突起74被彼此平行排列，并且用于形成压力生成腔的分隔壁75的间隙部分76被设置在突起74之间。
图20示出了由第一模72和第二模73材料板70进行压制的状态。当第一模72的突起74进入材料板70中时，靠近排列端部突起74的材料在由箭头77所示的方向上塑性变形。当发生这样的塑性变形时，在所述突起的排列方向上推排列端部突起74的尖端的力作用在如箭头78所示的突起74上。当这样的力被施加时，应力集中于每一个突起74的基部，并且裂纹79可能发展，有可能使突起74断裂。裂纹79可能在靠近突起74排列的端部的相对少量的突起74中发展。
当裂纹79发展或者突起74断裂时，细长凹槽部分71没有以规定形状形成。因为模的寿命被缩短，所以需要频繁更换模，这就设备成本而言是不经济的。另一个问题是模的更换工作降低了生产率。
发明内容
本发明的目的是制造具有均一精度的液体喷射头，同时抑制材料板中发生的塑性变形，由此延长模的寿命。
为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种制造液体喷射头的方法，其中所述液体喷射头通过在液体中产生压力波动从喷嘴口喷射液滴，所述液体容纳在与所述喷嘴口连通的多个压力生成腔中，所述方法包括如下步骤：
提供金属板构件；
提供第一模，在所述第一模中，多个突起以固定间距排列在第一方向上，所述突起中的每一个在垂直于所述第一方向的第二方向上是细长的，所述第一模面向所述板构件的第一面；
提供第二模，所述第二模与所述第一模相对，同时支撑所述板构件的第二面；
在所述第一模和所述第二模的至少一个中提供至少一个坝状构件，以使所述坝状构件从所述第一模和所述第二模中的一个向所述第一模和所述第二模中的另一个突起；
使所述第一模和所述第二模靠近，以使所述至少一个坝状构件进入到所述板构件的所述第一面和所述第二面中的至少一个之中；以及
使所述第一模和所述第二模进一步靠近，以使所述突起进入到所述板构件的所述第一面中的第一区域之中，所述突起在垂直于所述第一方向和所述第二方向上的第三方向上受压，以产生所述板构件中的材料到限定在所述突起之间的间隙之中的塑性变形，由此形成将成为所述压力生成腔的被分隔开的凹槽，
其中，所述至少一个坝状构件位于所述第一区域在所述第一方向上的末端中的至少一个的附近，由此抑制由所述突起的进入引起的所述材料在所述第一方向上的塑性变形。
通过这种结构，当第一模和第二模彼此靠近时，第一模的坝状构件和第二模的坝状构件中的至少一个首先被移动到用于停止材料板中的材料变形的位置，由此建立停止(阻拦)在突起排列方向上的塑性变形的状态。此后，突起进入到材料板中，并且被分隔开的凹槽被形成。因此，即使材料由于突起的进入而受到导致其在突起地排列方向上变形的力，坝状构件也防止了材料发生塑性变形。不利的力(由图20中的箭头78所指示)不会作用在突起上，并且没有应力被集中在突起的基部。
优选地，所述坝状构件在所述第二方向上是细长的，且所述坝状构件的尖端比所述突起的尖端更靠近所述板构件。
优选地，所述至少一个坝状构件被设置在所述第一模和所述第二模的每一个中，以使所述第一模中的所述坝状构件和所述第二模中的所述坝状构件彼此相对。
利用这样的结构，相对的坝状构件缩窄了部分地允许被停止的材料通过其发生塑性变形的空间，这使抑制功能更加可靠。
优选地，所述板构件包括至少一个开口，所述至少一个开口被形成在所述第一面和所述第二面中的至少一个中，并被构造来接纳所述坝状构件。
利用这样的结构，开口大大地减小了在坝状构件进入到板构件中时所产生的反作用力。这使得可能容易地将坝状构件定位在规定位置并可靠地允许坝状构件在此待用以进行突起的进入。此外，开口还起到用于坝状构件的定位构件的作用。
在此，优选的是，所述开口被形成在所述第一面和所述第二面中的每一个中。更优选的是，将被形成在所述第一面中的所述开口与被形成在所述第二面中的所述开口连通。
利用这样的结构，可以使反作用力基本为零，由此可靠地允许坝状构件待用以进行突起的进入。
还优选的是，被形成在所述第一面中的所述开口和被形成在所述第二面中的所述开口中的每一个是有底的孔。更优选的是，所述坝状构件进入所述有底的孔的底部。
所述制造方法还包括这样一个步骤，即在所述分隔开的凹槽中的每一个的底部钻通孔，所述通孔将成为连通所述压力腔中的一个和所述喷嘴口中的一个的通道。
利用这样的结构，材料在突起的排列方向上不向突起施加压力，因此所形成的分隔开的凹槽部分不发生如从其深度方向倾斜之类的误差。因为冲头被插入到那些高精度的凹槽部分中，所以冲头不会与凹槽部分的内表面抵触，且通道被形成在相对于凹槽的正确位置上。墨水如所期望的平稳流动，并且可以防止气泡滞流。
根据本发明，还提供了一种液体喷射头，包括：
金属板构件，包括：
具有第一区域的第一面，所述第一区域形成有在第一方向上排列的多个凹槽，所述凹槽中的每一个在垂直于所述第一方向的第二方向上是细长的；以及
第二面，所述第二面形成有多个孔，所述多个孔中的每一个与所述凹槽中的一个连通；
弹性板，所述弹性体结合到所述板构件的所述第一面，以密封所述凹槽来形成所述压力生成腔；以及
喷嘴板，所述喷嘴板结合到所述板构件的所述第二面，所述喷嘴板形成有从其中喷射液滴的多个喷嘴口，所述喷嘴口中的每一个与所述孔中的一个连通，
其中在所述第二方向上细长的至少一个开口形成在所述板构件的所述第一面和所述第二面中的至少一个中，以使所述至少一个开口位于所述第一区域的在所述第一方向上的末端中的至少一个的附近。
通过参照附图对优选示例性实施例进行详细描述，本发明的上述目的和优点将会变得更清楚，其中：
图1是根据本发明第一实施例的分解的墨水喷射记录头的透视图；
图2是墨水喷射记录头的剖面图；
图3A和3B是用于解释振动器单元的视图；
图4是腔体形成板的平面图；
图5A是图4中X部分的放大图；
图5B是沿图5A中线VB-VB的剖面图；
图5C是沿图5A中线VC-VC的剖面图；
图6是弹性板的平面图；
图7A是图6中Y部分的放大图；
图7B是沿图7A中线VIIB-VIIB的剖面图；
图8A和8B是用于解释用于形成细长凹槽部分的第一模的视图；
图9A和9B是用于解释用于形成细长凹槽部分的第二模的视图；
图10A到图10C是用于解释形成细长凹槽部分的步骤的视图；
图10D是说明第一模和第二模之间的位置关系的平面图；
图11是示出了第一模、材料板与第二模之间的位置关系的透视图；
图12是示出了锻造加工怎样进行的平面图；
图13是示出了形成细长凹槽部分的部分的放大的平面图；
图14是根据本发明的第一实施例的坝状(dam)构件和材料板的剖面图，示出了在将第一模紧压在材料板上之前的状态；
图15是图14的坝状构件和材料板的剖面图，示出了在将第一模紧压在材料板上之后的状态；
图16是根据本发明的第二实施例的坝状构件和材料板的剖面图，示出了在将第一模紧压在材料板上之前的状态；
图17是根据本发明的第三实施例的坝状构件和材料板的剖面图，示出了在将第一模紧压在材料板上之前的状态；
图18是根据本发明的第四实施例的坝状构件和材料板的剖面图，示出了在将第一模紧压在材料板上之前的状态；
图19是图18的坝状构件和材料板的剖面图，示出了在将第一模紧压在材料板上之后的状态；和
图20是示出了在传统的构造中，在进行压制之后第一模、材料板和第二模之间的关系的剖面图。
以下将参照附图描述本发明的实施例。首先将描述液体喷射头的构造。
因为本发明优选应用于喷墨记录装置的记录头，所以在实施例中示出作为液体喷射头的代表性的例子的上述记录头。
如图1和图2所示，记录头1大致由罩壳2、包含在罩壳2内部的振动器单元3、结合到罩壳2的前端面的流动通道单元4、布置到罩壳2的后端面上的连接板5、固定到罩壳2的后端面的供应针单元6构成。
如图3A和3B所示，振动器单元3大致由压电振动器组7、与压电振动器组7相结合的固定板8和用于为压电振动器组7提供驱动信号的柔性电缆9。
压电振动器组7具有被形成为一行的多个压电振动器10。各个压电振动器10由位于所述行两端的一对伪振动器10a和布置在伪振动器10a之间的多个驱动振动器10b构成。此外，各个驱动振动器10b被分割成具有极细的宽度(例如大约50μm到100μm)的梳状，因而提供有180个。
此外，伪振动器10a具有比驱动振动器10b足够宽的宽度，并且具有保护驱动振动器10b免受撞击等的功能以及将振动器单元3定位到预定位置的导引功能。
通过将每个压电振动器10的固定端部分结合到固定板8上，使其自由端部分突起到固定板8的前端面的外侧。即每个压电振动器10以悬臂的方式被支撑在固定板8上。此外，各个压电振动器10的自由端部分由交替层叠的压电体和内电极构成，以通过在相对的电极之间施加电势差来在元件的纵向上延伸或收缩。
将柔性电缆9电连接到压电振动器10的固定端部分的侧面，构成与固定板8相对的侧面。此外，柔性电缆9的表面安装有用于控制的IC 11以驱动压电振动器10等。此外，用于支撑各个压电振动器10的固定板8是板状构件，其具有能够承受来自压电振动器10的反作用力的刚度，因此优选使用不锈钢板等的金属板。
罩壳2是由环氧类树脂等的热固性树脂模制成型的块状构件。这里，罩壳2由热固性树脂模制成型是因为热固性树脂具有高于普通树脂的机械强度，它的线性膨胀系数小于普通树脂，因此随环境温度的变形度小。此外，罩壳2的内部形成有能够容纳振动器单元3的容器腔12和构成墨水流动通道的一部分的墨水供应通道13。此外，罩壳2的前端面形成有用于构成公共墨水池14的凹槽15。
容器腔12是具有能容纳振动器单元3的尺寸的中空部分。在容器腔12的前端侧的一部分，形成阶梯部分以使固定板8的前端面与其接触。
通过使罩壳2的前端面部分地凹入来形成凹槽15，以使其具有被形成于容器腔12的左右外侧的基本上呈梯形的形状。
墨水供应通道13沿着罩壳2的高度方向穿透罩壳2以使其前端与凹槽15连通。此外，墨水供应通道13的后端部分被形成在从罩壳2的后端面突起的连接端口16的内部。
连接板5是形成有给记录头1输送各种信号的电线的布线板，并且具有能够连接信号电缆的连接器17。此外，连接板5被布置在罩壳2的后端面上，并且通过焊接等与柔性电缆9的电线相连接。此外，来自控制装置(未画出)的信号电缆的前端插入连接器17。
供应针单元6是与墨盒(未画出)相连接的部分，大致由针座18、墨水供应针19和过滤器20构成。
墨水供应针19是插入到墨盒中用于引入存储在墨盒中的墨水的部分。墨水供应针19的末梢部分锐化成圆锥状以便于插进墨盒。此外，末梢部分钻有多个用于连通墨水供应针19的内部和外部的墨水引入孔。此外，因为根据本实施例的记录头可以喷射两种类型的墨水，所以提供了两个墨水供应针19。
针座18是用于固定墨水供应针19的构件，其表面形成有用于两个墨水供应针19的基座21，用于固定墨水供应针19的近端部分。基座21依照墨水供应针19的底面形状制造成圆形。此外，基座底面的大致中心部分形成有在针座18的板厚度方向上穿透的墨水排出端口22。此外，针座18在侧向延伸出有凸缘部分。
过滤器20是用来阻止墨水内部的异物如灰尘、模制成型过程中的毛刺等从此处通过的构件，过滤器20由例如具有精细网格的金属网构成。过滤器20粘附在形成于基座21内部的过滤器支撑槽上。
此外，如图2所示，供应针单元6被布置在罩壳2的后端面。在这种布置状态下，供应针单元6的墨水排出端口22和罩壳2的连接端口16通过密封环23以液体密封的状态相互连通。
下面将解释上述的流动通道单元4。流动通道单元4是由如下结构构成的，其中喷嘴板31结合到腔体形成板30的一个面上，弹性板32结合到腔体形成板30的另一个面上。
如图4所示，腔体形成板30是由金属制成的板状构件，此板状构件形成有：细长凹槽部分33、连通端口34和溢出凹槽部分35。根据实施例，腔体形成板30是通过加工由镍制成的厚度为0.35mm的金属基材而制造的。
此处将解释选择镍制金属基材的原因。第一个原因是镍的线性膨胀系数与构成喷嘴板31和弹性板32的主要部分的金属(如下面将提到的实施例中的不锈钢)的线性膨胀系数基本相同。就是说，当构成流动通道单元4的腔体形成板30、弹性板32和喷嘴板31的线性膨胀系数基本相同时，在加热和粘附各个构件时，各个构件是均匀膨胀的。
因此，难以产生由膨胀率的差异引起的翘曲等机械应力。所以，即使当粘附温度设定为高温时，各个构件仍可以相互粘附而不产生问题。此外，即使当在操作记录头1中压电振动器10产生热量，并且流动通道单元4被热量所加热时，构成流动通道单元4的各个构件30、31和32仍均匀膨胀。因此，即使当反复进行伴随起动记录头1的加热和伴随停用记录头1的降温时，也难以在构成流动通道单元4的各个构件30、31和32中引起剥落等的缺陷。
第二个原因是镍具有优异的抗腐蚀性。就是说，在这类的记录头1中，优选使用含水的墨水，所以重要的是即使当记录头1与水长时间接触后仍不会引起锈蚀等蚀变。在这方面，镍类似于不锈钢，具有极好的抗腐蚀性，锈蚀等蚀变难以发生。
第三个原因是镍具有良好的延展性。即如后面将提到的，在制造腔体形成板30时，是通过塑性加工(如锻造)来进行制造的。此外，形成在腔体形成板30中的细长凹槽部分33和连通端口34的形状极小，并需要高尺寸精度。当镍用作金属基材时，因为镍的延展性好，所以细长凹槽部分33和连通端口34即使通过塑性加工也可以以高尺寸精度来形成。
此外，对于腔体形成板30，当线性膨胀系数的条件、抗腐蚀性的条件和延展性的条件得到满足时，腔体形成板30也可以由镍之外的金属构成。
细长凹槽部分33是构成压力生成腔29的沟槽状的凹槽部分，由直线形的凹槽构成，如在图5A中放大所示。根据实施例，180个沟槽被并排排列，其中每个沟槽宽约0.1mm，长约1.5mm，深约0.1mm。细长凹槽部分33的底面通过在沿着深度方向(即深度侧)行进时减少其宽度来凹成V形。将底面凹成V形以增加分隔相邻压力生成腔29的分隔壁28的刚度。即，通过将底面凹成V形，分隔壁28近端部分的壁厚度被加厚以增加分隔壁28的刚度。此外，当分隔壁28的厚度增加时，来自相邻的压力生成腔29的压力变化的影响就难以起作用。即来自相邻的压力生成腔29的墨水压力的变化难以传递。此外，通过将底面凹成V形，细长凹槽部分33可以通过塑性加工(以后将提到)以优异的尺寸精度来形成。此外，凹槽部分33内面之间的角度为例如约90度，尽管这是由加工条件所决定的。
此外，因为分隔壁28的末端部分的壁厚度极薄，所以即使密集地形成各个压力生成腔29，仍能保证所需的容量。
细长凹槽部分33的两个纵向末端部分向深度侧行进时都向下朝内侧倾斜。两个末端部分都以这种方式构成，以通过塑性加工以优异的尺寸精度来形成细长凹槽部分33。
此外，相邻于行的两端的细长凹槽部分33，形成有单独的伪凹槽36，此伪凹槽36具有宽于细长凹槽部分33的宽度。伪凹槽部分36是沟槽状的凹槽部分，此凹槽部分构成与墨滴的喷射无关的伪压力生成腔。根据实施例的伪凹槽部分36由宽约0.2mm，长约1.5mm，深约0.1mm的沟槽构成。此外，伪凹槽部分36的底面被凹成W形。这也是为了增加分隔壁28的刚度，并通过塑性加工以优异的尺寸精度形成伪凹槽部分36。
此外，一行凹槽由各个细长凹槽部分33和一对伪凹槽部分36构成。根据实施例，形成如图4所示的两行凹槽。
将连通端口34形成为沿着板厚度方向从细长凹槽部分33的一端穿透的小通孔。连通端口34对应于各个细长凹槽部分33被分别形成，并且在一个凹槽部分行中形成180个。本实施例中连通端口34的开口形状是矩形并且由第一连通端口37和第二连通端口38构成，第一连通端口37在腔体形成板30中从细长凹槽部分33的一侧到达板厚度方向上的中间位置，第二连通端口38从与细长凹槽部分33相对一侧的表面向上形成到板厚度方向上的中间位置。
此外，第一连通端口37和第二连通端口38的截面面积彼此不同，并且第二连通端口38的内部尺寸设置得比第一连通端口37的内部尺寸稍小。这是由于通过挤压来制造连通端口34而引起的。腔体形成板30通过加工厚度为0.35mm的镍板而被制造，即使减去凹槽部分33的深度，连通端口34的长度也等于或者大于0.25mm。此外，连通端口34的宽度需要比细长凹槽部分33的凹槽宽度小，被设定为小于0.1mm。所以，当连通端口34将要通过一次加工就完成冲制时，阳模(冲头)由于其深宽比而被弄弯。
所以，在实施例中，加工分为两个步骤。在第一步中，第一连通端口37在板厚度方向的一半形成，在第二步中，形成第二连通端口38。后面将描述此连通端口34的加工工艺。
此外，伪凹槽部分36形成有伪连通端口39。与上述连通端口34相似，伪连通端口39包括第一伪连通端口40和第二伪连通端口41，并且第二伪连通端口41的内部尺寸被设定为比第一伪连通端口40的内部尺寸小。
此外，虽然根据实施例，举例说明了连通端口34和伪连通端口39的开口形状是由矩形的细小通孔构成的，但本发明并不限于这种形状。例如，该形状可以由圆形开口的通孔或者多边形开口的通孔构成。
溢出凹槽部分35形成公共墨水池14中的柔性部分46(在后面描述)的操作空间。根据此实施例，溢出凹槽部分35由梯形形状的凹槽部分构成，其中所述梯形形状的凹槽部分具有与罩壳2的凹槽15基本相同的形状，并且深度等于细长凹槽部分33的深度。
接下来，将解释上述弹性板32。弹性板32是本发明的一种密封板，例如由复合材料制造，此复合材料具有将一层弹性膜43层叠到支撑板42上的双层结构。根据实施例，采用不锈钢板作为支撑板42，PPS(聚苯硫醚)作为弹性膜43。
如图6所示，弹性板32形成有隔膜部分44、墨水供应端口45和柔性部分46。
隔膜部分44是用来分隔部分压力生成腔29的部分。即，隔膜部分44密封细长凹槽部分33的开口面，并且与细长凹槽部分33一起形成压力生成腔29。如7A所示，隔膜部分44具有与细长凹槽部分33对应的细长形状，并对每一个细长凹槽部分33都形成为一个密封区域来密封细长凹槽部分33。具体地说，隔膜部分44的宽度被设定为与细长凹槽部分33的沟槽宽度基本相等，并且隔膜部分44的长度被设定为比细长凹槽部分33的长度稍短。就长度而言，长度被设定为细长凹槽部分33的长度的大约三分之二。此外，如图2所示，就隔膜部分44的形成位置而言，隔膜部分44的一端与细长凹槽部分33的一端(连通端口34一侧的末端)对齐。
如图7B所示，通过蚀刻等方法去除支撑板42的与细长凹槽部分33对应的部分以仅仅留下弹性膜43，来制造隔膜部分44，并且环的内部形成岛状部分47。岛状部分47是用来与压电振动器10的末端面相结合的部分。
墨水供应端口45是用来连通压力生成腔29和公共墨水池14的孔，并且穿透弹性板32的板厚度方向。与隔膜部分44相似，墨水供应端口45也对于每个细长凹槽部分33在对应于细长凹槽部分33的位置被形成。如图2所示，墨水供应端口45在对应于与连通端口34相对一侧的细长凹槽部分33另一端的位置上钻孔而成。此外，墨水供应端口45的直径被设定为比细长凹槽部分33的沟槽宽度小得多。根据实施例，墨水供应端口45由23μm的小通孔构成。
以这种方式用小通孔构成墨水供应端口45的原因是，在压力生成腔29和公共墨水池14之间提供流动通道阻力。即，根据记录头1，通过利用施加给压力生成腔29内墨水的压力变化来喷射墨滴。因此，为了高效地喷射墨滴，很重要的是尽可能阻止压力生成腔29内的墨水压力逃逸到公共墨水池14的一侧。从这个观点出发，墨水供应端口45由小通孔构成。
此外，当如实施例中墨水供应端口45由通孔构成时，具有易于加工且获得高尺寸精度的优点。即，墨水供应端口45是通孔，能够通过激光加工进行制造。因此，即使小直径也能够以高精度进行制造，并且操作也容易。
柔性部分46是用于分隔公共墨水池14部分的部分。即，通过柔性部分46分隔凹槽15来形成公共墨水池14。柔性部分46具有基本上与凹槽15的开口形状相同的梯形形状，并通过刻蚀等去除支撑板42的一部分以仅仅留下弹性模43来形成。
此外，构成弹性板32的支撑板42和弹性膜43并不限于所述实例。此外，聚酰亚胺可以被用作弹性膜43。此外，弹性板32可以由金属板构成，该金属板设置有：厚壁和围绕该厚壁的薄壁，用于构成隔膜部分44；以及用于构成柔性部分46的薄壁。
接下来，将解释上述的喷嘴板31。喷嘴板31是由金属制成的板状构件，该金属板上以对应点形成密度的间距排列着多个喷嘴口48。根据实施例，一个喷嘴行由总共180个喷嘴口48排列构成，并且形成两行喷嘴，如图2所示。
此外，当将喷嘴板31与腔体形成板30的另一面结合时，即与和弹性板32相对一侧的表面结合时，各个喷嘴口48对着相应的连通端口34。
此外，当上述的弹性板32被结合到腔体形成板30的一个表面，即腔体形成板30用于形成细长凹槽部分33的面时，隔膜部分44密封细长凹槽部分33的开口面，以形成分隔出的压力生成腔29。类似地，还密封伪凹槽部分36的开口面以形成分隔出的伪压力生成腔。此外，当上述的喷嘴板31被结合到腔体形成板30的另一个表面时，喷嘴口48对着相应的连通端口34。当结合到岛状部分47的压电振动器10在此状态下被伸展或压缩时，岛状部分周围的弹性膜43发生形变，并且岛状部分47被推向细长凹槽部分33的那一侧，或者在从细长凹槽部分33那一侧离开的方向上受拉。通过使弹性膜43形变，压力生成腔29被扩展或者压缩，以向压力生成腔29内部的墨水提供压力变化。
当弹性板32(即，流动通道单元4)被结合到罩壳2时，柔性部分46密封凹槽15。柔性部分46吸收存储在公共墨水池14中的墨水的压力变化。就是说，弹性膜43根据被存储的墨水的压力而发生形变。此外，上述的溢出凹槽部分35形成了允许弹性膜43扩展的空间。
具有上述结构的记录头1包括从墨水供应针19到公共墨水池14的公共墨水流动通道，和从公共墨水池14通过压力生成腔29到达每个喷嘴口48的单独墨水流动通道。此外，存储在墨盒中的墨水从墨水供应针19被引入，并通过公共墨水流动通道而被存储在公共墨水池14中。存储在公共墨水池14中的墨水通过单独墨水通道从喷嘴口48中被喷射出去。
例如，当压电振动器10被压缩的时候，隔膜部分44被拉向振动器单元3的那一侧以使压力生成腔29膨胀。通过此膨胀，压力生成腔29内部处于负压之下，公共墨水池14内的墨水通过墨水供应端口45流进每个压力生成腔29。此后，当压电振动器10被伸展的时候，隔膜部分44被推到腔体形成板30的那一侧以使压力生成腔29收缩。通过此收缩，压力生成腔29内的墨水压力上升，并从对应的喷嘴口48中喷射出墨滴。
根据记录头1，使压力生成腔29的底面(细长凹槽部分33)以V形凹入。所以，用来分隔相邻压力生成腔29的分隔壁28的近端部分的壁厚比其末端部分的壁厚大。从而，厚壁28的刚度可以被增加。因此，在喷射墨滴的时候，即使当压力生成腔29内产生了墨水压力变化时，此压力变化也很难被传递到相邻的压力生成腔29。结果，可以防止所谓的相邻串扰并且可以稳定墨滴的喷射。
根据实施例，用于连通公共墨水池14和压力生成腔29的墨水供应端口45由在板厚度方向上穿透弹性板32的小孔构成，通过激光加工等可以容易地实现其高尺寸精度。由此，到各个压力生成腔29之中的墨水流动特性(流速、流量等)可以高度相等。此外，当通过激光束进行制造时，制造也是便利的。
根据实施例，提供有与墨滴喷射无关、并与位于行末端部分的压力生成腔29相邻的伪压力生成腔(即，由伪凹槽部分36和弹性板32分隔出的中空部分)，对于在两端的压力生成腔29，其一侧形成有相邻的压力生成腔29，其另一侧形成有伪压力生成腔。所以，对于位于行末端部分的压力生成腔29，可以使分隔压力生成腔29的分隔壁的刚度与行中间的其它压力生成腔29的分隔壁的刚度相等。结果，同一行上的所有压力生成腔29的墨滴喷射特性能够彼此相等。
对于伪压力生成腔，其在排列方向上的宽度比各个压力生成腔29的宽度大。换句话说，伪凹槽部分36的宽度比细长凹槽部分33的宽度要大。因此，行末端部分的压力生成腔29和行中间的压力生成腔29的喷射特性彼此能够高精度地相等。
根据实施例，通过使罩壳2的前端面部分地凹入来形成凹槽15，凹槽15和弹性板32形成分隔出的公共墨水池14，免除了用于形成公共墨水池14的专用构件，实现了结构的简化。此外，通过树脂模制来制造罩壳，凹槽15的制造也比较方便。
接下来，将解释制造记录头1的方法。因为所述制造方法的特征在于制造腔体形成板30的步骤，所以将主要给出对制造腔体形成板30的步骤的解释。
制造腔体形成板30由顺序模进行锻造来进行制造。此外，如上所述，用作腔体形成板30材料的金属条板55(在下面的说明中称为“条板55”)由镍制成。
制造腔体形成板30的步骤包括形成细长凹槽部分33的步骤和形成连通端口34的步骤，其通过顺序模进行。
在细长凹槽部分形成步骤中，使用了如图8A和图8B所示的阳模51以及如图9A和图9B所示的阴模。阳模51是用于形成细长凹槽部分33的模。阳模上排列有用于形成细长凹槽部分33的、且数目与细长凹槽部分33的数目相同的突起53。此外，在排列方向上位于两端的突起53也设置有用于形成伪凹槽部分36的伪突起(未画出)。如图8B所示，突起53的末端部分53a从其中间沿宽度方向以约45度角逐渐变细。因此，从其长度方向看，末端部分53a锐化成V形。此外，如图8A所示，末端部分53a的两个纵向端都以约45度角逐渐变细。因此，突起53的末端部分53a形成为两端逐渐变细的三角柱形状。
此外，阴模52在其上面形成有多个突起54。突起54用于辅助形成分隔相邻压力生成腔29的分隔壁，并且位于细长凹槽部分33之间。突起54为四角柱形状，其宽度设置为稍窄于相邻压力生成腔29之间的间隙(间壁的厚度)，其高度设置为与其宽度相同。突起54的长度设置为与细长凹槽部分33(突起53)的长度相同。
在细长凹槽部分形成的步骤中，首先，如图10A所示，条板55安放在阴模52的上面，阳模51被布置在条板55的上侧。接着，如图10B所示，阳模51向下移动以推动突起53的末端部分进入条板55。此时，因为突起53的末端部分53a锐化成V形，末端部分53a可以被坚固地推进条板55中而不会弯曲。如图10C所示，突起53被沿着板的厚度方向推进到条板55的中部。
通过推动突起53，条板55的一部分变形(flow)以形成细长凹槽部分33。此时，因为突起53的末端部分53a锐化成V形，所以即使具有很小形状的细长凹槽部分33也可以以高尺寸精度形成。即，被末端部分53a推动的条板55的部分平滑地变形，所要形成的细长凹槽部分33依照突起53的形状被形成。此外，因为末端部分53a的两个纵向端都逐渐变细，所以由所述部分推动的条板55也平滑地变形。因此，细长凹槽部分33的纵向的两端部分也都以高尺寸精度形成。
因为对突起53的推动停止于板厚度方向的中间，所以可以使用厚于形成通孔情况下的条板55。因此，腔体形成板30的刚度可以增加，墨水喷射特性可以得到提高。此外，腔体形成板30可以容易地处置并且所述操作对于增加平面精确性也是有益的。
条板55的一部分通过突起53的挤压上升到相邻的突起53之间的空隙中。在此情况下，提供在阴模52上的突起54被布置在与突起53之间的间隔相对应的位置上，有助于条板55到空隙之中的变形。因此，条板55可以有效地被引入突起53之间的空隙(间隙53b)，并且凸起(即分隔壁28)可以很好地形成。
图11示出了第一模51、第二模52和材料板55之间的位置关系。细长凹槽部分33被排列，以形成细长凹槽部分33的两个排列33a。
上述的利用第一模51和第二模52对条板(材料板)55的塑性加工在常温下进行。类似地，将在下面所描述的塑性加工在常温下进行。
图12示出了材料板55在顺序锻造装置中是怎样被移动的。材料板55在此图中被顺序地向右传送。在预制工艺63中，在镍材料板55上进行各种钻孔、凹槽形成等。所形成的典型结构是溢出凹槽部分35和开口部分61(通孔)。由在预制工艺63之后进行的主工艺64形成细长凹槽部分33。在预制工艺63中，可以首先形成溢出凹槽部分35或者开口部分61。
图14示出了材料板55被置于第二模52上且第一模51在材料板55上方待用的状态。
突起53中位于突起排列的末端的一个被称为“排列末端突起53c”。表述“在排列末端突起53c的附近”被用来指自排列末端突起53c，换句话说自突起53的排列的末端向外小距离的位置。坝状构件65设置在排列末端突起53c的附近，以与突起53平行延伸。坝状构件65的尖端65a比突起53的尖端53a低了尺寸L。排列末端突起53c和坝状构件65之间的间隔Pa等于或者稍短于突起53的间距P的约2倍。
坝状构件65具有锲形的截面形状：两个平坦的倾斜面65b垂直于该图的纸表面延伸。形成锲形形状的平坦的倾斜面65b可以根据材料的塑性变形量用凹的倾斜面或者凸的倾斜面代替(在后面描述)。
坝状构件65和第一模51是一个整体。另一方面，具有相似形状的坝状构件66被设置在第二模52上，以与坝状构件65相对。突起54中位于突起排列的末端的一个被称为“排列末端突起54c”。表述“在排列末端突起54c的附近”被用来指自排列末端突起54c，换句话说自突起54的排列的末端向外的小距离的位置。坝状构件66设置在排列末端突起54c的附近，以与突起54平行延伸。坝状构件66的尖端66a比突起54的尖端54a高了尺寸L’。排列末端突起54c和坝状构件66之间的间隔Pa’等于或者稍短于突起54的间距P’的约2倍。
因此，设置在第二模52上的坝状构件66位于与在排列末端突起53c附近的所述位置相对应的位置，以与突起53(53c)平行延伸。坝状构件66朝向第一模51突出(即，尖端66a比第二模52的其他部分更靠近第一模51)。因为如上所述，突起53和突起54彼此相对，所以它们的间距P和P’是相同的。此外，因为坝状构件65和66是大致彼此相对的，所以间隔Pa和Pa’也相同。
示于图14中的坝状构件66具有锲形的截面形状：两个平坦的倾斜面66b垂直于此图的纸表面延伸。形成锲形形状的平坦倾斜面66b可以根据材料的塑性变形量用凹的倾斜面或者凸的倾斜面代替(在后面描述)。
在对材料板55的压制已经完成的状态下，坝状构件65和66的尖端65a和66a彼此靠近，如图15所示。
提供上面提及的开口部分61以形成用于接纳坝状构件65和66的空间。在此实施例中，开口部分61穿透材料板55，并且采取矩形的形式，所述矩形的长侧的长度与细长凹槽部分33的近似相同(见图13)。设置开口部分61的尺寸和位置，以使在材料板55被置于第二模52上时坝状构件66的一部分进入到开口部分61。开口部分61位于细长凹槽部分33的排列33a的末端的附近，并且与细长凹槽部分33的纵向平行延伸。
在此实施例中，开口部分61被定位于紧邻细长凹槽部分33的排列33a。就是说，开口部分61位于“排列末端”压力生成腔29的附近。因为开口部分61位于这样的位置，所以坝状构件65和66抑制了位于最靠近细长凹槽部分33的位置的材料的塑性变形，由此如下面说明的，可以大大减小集中在突起53基部的应力。
当第一模51从图14的状态前进时，坝状构件65的倾斜面65b被压靠在开口部分61的顶部边缘61a。当第一模51进一步前进时，顶部边缘61a发生形变，以致被倾斜面65b压扁。当顶部边缘61a受压并发生形变时，突起53开始对材料板55进行压制，因此突起54开始进入到材料板55的底表面中。倾斜面66b使底部边缘61a发生形变，以致将其压扁。在顶部和底部边缘61a已经被倾斜面65b和66b压扁以后，向外远离排列末端突起53c的材料板55的材料的塑性变形开始被抑制。因为在此状态下突起53进入到材料板55中，所以由于突起53的进入导致的塑性形变被坝状构件65和66抑制。
如图15所示，在材料板55已经完全受压制的状态下，倾斜面65b和66b已经使边缘61a发生了很大的形变。因为所发生的塑性变形，排列末端突起53c、54c和坝状构件65、66之间的空间中充满了材料。多余的材料在彼此靠近的尖端65a和66a之间受压，并变成外流部分67。
当边缘部分61a发生形变，以致被倾斜面65b和66b压扁时，材料板55在厚度方向上的中心部分的材料受到导致其朝向突起53和突起54(即，在图14中向左)变形的力。然而，由于突起53的进入导致的朝向坝状构件65和66的变形的应力分量与朝向突起53和突起54的变形的应力分量相反并与之平衡，由此这样的在由图20中的箭头77所指示方向上的塑性变形被抑制。
如上所述的，间隔Pa和Pa’等于或者稍短于间距P和P，的约两倍。然而，根据在材料板55的厚度、所形成的细长凹槽部分33的深度、开口部分61的开口面积、坝状构件65和66的倾斜面65b和66b的倾角或者某些其他因素改变时，发生的材料塑性变形量或者变形现象的变化，间隔Pa和Pa’可以被设定为间距P和P’的约3倍到约5倍的范围内。将间隔Pa和Pa’设定在这样的范围内，使得即使上述各种尺寸等的任何一个发生变化，也可以有效地抑制塑性变形并且延长模的寿命。
在图15中，坝状构件65和66左侧的空间充满了材料。但是，如果间隔Pa和Pa’增大、突起长度L和L’变化或者材料板55的厚度变化，则在材料和倾斜面65b和66b之间可能形成空洞。
如果坝状构件65和66的突起长度L和L’被设定得太短，则在坝状构件65和66的抑制功能完全起作用之前突起53开始进入材料板55之中。此外，在突起53进入的初始阶段中，几乎没有塑性变形发生。因此，重要的是确定坝状构件65和66的长度L和L’，以使在突起53已经进入到一定程度并且塑性变形已经发生时，坝状构件65和66的抑制功能充分地起作用。就是说，恰当地设定坝状构件65和66的抑制操作和突起53的进入操作之间的时间，以使抑制功能恰当地生效。在对上述内容进行了考虑之后，如果坝状构件65和66的长度L和L’尽可能的短，则可以缩短模的压制冲程，由此提高了生产率。
在此将列出由上面的构造所得到的优点。
因为坝状构件65和66抑制在突起53和54的排列方向上的塑性变形，所以大大地减小了由塑性变形产生并作用在突起53的尖端上的应力。因此，在突起53的基部没有裂纹发展。因此，延长了第一模51的寿命，稳定了材料板55的加工质量，减少了设备成本，提高了生产率，并获得类似的优点。
当第一模51和第二模52彼此靠近时，第一模51和第二模52的坝状构件65和66首先被移动到用于停止材料板55中的材料变形的位置，由此建立停止(阻拦)在突起排列方向上的塑性变形的状态。此后，突起53进入到材料板55中，并且细长凹槽部分33被形成。因此，即使材料由于突起53的进入而受到导致其在突起53、54的排列方向上变形的力，坝状构件65也防止了材料发生塑性变形。不利的力(由图20中的箭头78所指示)不会作用在突起53上，并且没有应力被集中在突起53的基部。
此外，相对的坝状构件65和66缩窄了部分地允许被停止的材料通过其发生塑性变形的空间，这使抑制功能更加可靠。
开口部分61大大地减小了在坝状构件65和66进入到材料板55中时所产生的反作用力。这使得可能容易地将坝状构件65和66定位在规定位置并可靠地允许坝状构件65和66在此待用以进行突起53的进入。此外，开口部分61起到用于坝状构件65和66的定位构件的作用。
此外，在将开口部分61构造为通孔时，可以使反作用力基本为零，由此坝状构件65和66被可靠地允许来待用以进行突起53的进入。
接着，将参考图16描述本发明的第二实施例。
在此实施例中，开口部分61被设置为由分隔构件68分隔的有底的孔。坝状构件65和66使分隔构件68受压并发生形变，这对于抑制由突起53的进入操作所导致的塑性变形也是有效的。任何其他的方面与第一实施例相同。相似的元件由相同的标号指示，将省略对于它们的重复说明。
接着，将参考图17描述本发明的第三实施例。
在此实施例中，只在第一模51上设置坝状构件65，并且坝状构件65的尖端65a靠近第二模52的表面部分69。或者，可以只在第二模52上设置坝状构件66(这种修改没有示出)。任何其他的方面与第一实施例相同。相似的元件由相同的标号指示，将省略对它们的重复说明。
当第一模51和第二模52彼此靠近时，第一模51的坝状构件65或者第二模52的坝状构件66被首先移动到用于停止材料板55中的材料变形的位置，由此建立停止(阻拦)在突起53、54排列方向上的塑性变形的状态。此后，突起53进入到材料板55中，并且细长凹槽部分33被形成。因此，即使材料由于突起53的进入而受到导致其在突起53、54的排列方向上变形的力，坝状构件65也防止了材料发生塑性变形。不利的力(由图20中的箭头78所指示)不会作用在突起53上，并且没有应力被集中在突起53的基部。
在通过任何上述的实施例所制造的液体喷射头中，开口部分61被设置在腔体形成板30的“排列末端”压力生成腔29的附近，以平行于细长凹槽部分33延伸。因此，当细长凹槽部分33通过塑性加工被形成在材料板55中时，用于抑制非正常的塑性变形的(一个或多个)坝状构件可以被插入到开口部分61中，由此可以以高精度形成细长凹槽部分33。开口部分61可以用于材料板55的定位，这对于提高细长凹槽部分33的精度也是有效的。
接着，将参考图18和19描述本发明的第四实施例。
在此实施例中，上述的开口部分61被省略。任何其他的方面与第一实施例相同。相似的元件由相同的标号指示，将省略对它们的相应说明。
布置坝状构件65和66，以使它们从两侧进入材料板55中时抑制材料变形。细长凹槽部分33由突起53形成，同时坝状构件65和66抑制由突起53引起的材料变形。因此没有设置开口部分61，所以理想的是将坝状构件65和66的突起长度L和L’减小，以减小由于坝状构件65和66的进入导致的材料变形的量，由此来使其与由于突起53的进入导致的材料变形的量平衡。或者，可以通过使间隔Pa和Pa’更长来获得这样的平衡。
在进行上述实施例的锻造加工之后，在已经形成的细长凹槽部分33中形成示于图5中的连通端口34，同时以上述的方式抑制材料板55中的塑性变形。通过将普通的钻孔冲头(没有示出)插入到细长凹槽部分33中并对材料板55进行冲孔，来形成连通端口34。
利用上面的方法，材料在突起53的排列方向上不向突起53施加压力，因此所形成的细长凹槽部分33不会发生例如从其深度方向倾斜之类的误差。因为冲头被插入到那些高精度的细长凹槽部分33中，所以冲头不会与细长凹槽部分33的内表面抵触，且连通端口34被形成在相对于细长凹槽部分33的正确位置上。墨水如所期望的平稳流动，并且可以防止气泡滞流。
此外，虽然根据上述的实施例，已经示出了将本发明应用到用于喷墨记录装置中的记录头的实例，但是应用本发明的液体喷射头的对象不仅仅包括喷墨记录装置的墨水，还可以是胶水、指甲油(manicure)、导电液体(液体金属)等。
例如，本发明可应用于用于制造液晶显示器的彩色滤光片的彩色滤光片制造装置。在这种情况中，此装置的彩色材料喷射头是液体喷射头的一个实例。液体喷射装置的另一个实例是用于形成电极(如有机EL显示器或FED(场发射显示器)的电极)的电极形成装置。在这种情况中，此装置的电极材料(导电糊)喷射头是液体喷射头的一个实例。液体喷射装置的另一个实例是用于制造生物芯片的生物芯片制造装置。在这种情况中，此装置的生物有机物质喷射头和作为精确移液管使用的样品喷射头是液体喷射头的实例。本发明的液体喷射装置包括工业应用的其它工业液体喷射装置。