制造打印机喷墨头的 喷口板的方法和设备 本发明涉及喷口板制造方法和用于这种制造方法的生产喷墨打印机喷墨头中的喷口板的设备。
喷墨打印机喷墨头的喷墨特性影响喷墨头在纸张上产生的印刷图象的质量。喷墨头的喷口板中的喷口孔形状影响喷墨特性。在希望制造一种在纸上形成高质量印刷图象的喷墨头的喷口板时，喷口板中喷口孔的形状是重要的考虑因素。
一般来说，在喷墨头喷口板内形成具有一定间距的大量小喷口孔。精确地制造喷口板以使喷墨头能形成高质量印刷图象是件不容易的事，并且成本很可能提高。所以希望提供一种喷口板制造方法和用于该种制造方法的可以简便而精确地生产低成本的喷口板的设备。
日本公开专利申请第7-60971号(Japanese Laid-Open PatentApplication No.7-60971)公开了通常的喷墨头喷口板。图1表示在上述的专利说明书中公开的压电喷墨头中的喷口板10。
如图1所示，喷口板10包括喷口孔11。喷口孔11具有在上端表面的侧面上的锥形部分12和在下端表面的侧面上的笔直的圆柱形部分14。喷口孔11中的锥形部分12与喷墨头的墨水容器(未表示出)相通。圆柱形部分14从锥形部分12的底边伸出。圆柱形部分14包括排出墨水的喷墨孔口13。在上述的专利说明书中的喷口板内，在锥形部分12的底部边缘和圆柱形部分14的上部边缘之间形成脊状边缘15。
图2A、2B和2C表示在上述的专利说明书中公开的喷口板制造方法的基本过程。
通过图2A、2B和2C的喷口板制造方法形成喷口板的喷口孔11。通过进行图2的冲孔工序形成喷口孔11的锥形部分12。在进行图2A的冲孔工序时，在喷口孔11上的喷口板底部上产生凸出部16。通过进行图2B的研磨工序，从喷口板去除凸出部16。通过进行图2C的铰孔工序形成喷口孔11的圆柱形部分14。在进行图2C的铰孔工序时，在喷口孔11中产生毛边。进行研磨步骤以从喷口孔11去除毛边。这样就制成图1的喷口板10。
在上述的专利说明书的喷口板10中，脊状边缘15具有陡沿而喷口孔11从锥形部分12到圆柱形部分14的横截面区域不是平滑变化。所以，在从喷口孔11射出墨水时，在喷口孔11内墨水弯液面的移动变得不连续和不稳定，而使喷墨头的喷墨特性降低。
对于具有上述的专利说明书中的喷口板10的喷墨头来说，因为喷墨头的喷射特性低下，所以难以提供高质量印刷图象。进一步，上述的专利说明书中的生产喷口板10的喷口板制造方法为了形成喷口孔11既要求精确地进行冲孔步骤又要求精确地进行铰孔步骤，而难以降低生产喷口板10的成本。
本发明的目的是提供一种改进型的喷口板生产方法和避免上述的问题的设备。
本发明的另一个目的是提供一种能够简便地生产喷墨头中的喷口板的降低成本的喷口板制造方法，在这种制造方法中，按形成喷墨头的良好的喷墨特性的一种规定形状精确地制作喷口孔。
本发明的再一个目的是提供一种能够简便地生产喷墨头中的喷口板的降低成本的喷口板生产设备，在这种生产设备中，按形成喷墨头的良好的喷墨特性的一种规定形状精确地制作喷口孔。
本发明的进一步目的是提供一种喷墨头的喷口板，在这种喷口板中按能使喷墨头在纸上形成高质量印刷图象的一种规定形状精确地制作喷口孔。
通过一种喷口板制造方法达到本发明的上述目的，这种喷口板制造方法包括步骤为：喷口孔的冲孔步骤，在该步骤中通过使用内含凸模冲头的冲床冲压金属板材以在金属板材中形成喷口孔，凸模冲头中的每个凸模冲头包括从凸模冲头的基础部分伸出的尖削的圆锥形部分、伸到凸模冲头前沿的笔直的圆柱形部分和圆弧形互连部分，圆弧形互连(过渡)部分平滑地连接圆锥形部分和圆柱形部分；凸出部去除步骤，在该步骤中，去除由喷口孔冲孔步骤在喷口孔上的板材底部表面上产生的凸出部；抛光步骤，在该步骤中抛光板材的顶部表面和底部表面以达到预定的表面光洁度等级；毛边去除步骤，在该步骤中去除由抛光步骤在喷口孔上的板材顶部和底部表面上产生的毛边。
通过一种喷口板制造设备达到本发明的上述的目的，这种制造设备包括：为了在金属板材中形成喷口孔而冲压金属板材的冲床，冲床具有许多凸模冲头，凸模冲头中的每个凸模冲头包括从凸模冲头基础部分伸出的尖削的圆锥形部分、伸到凸模冲头前沿的笔直的圆柱形部分和圆弧形的互连部分，圆弧形互连部分平滑地互连圆锥形部分和圆柱形部分；用于去除由冲床的冲孔在喷口孔上的板材底部表面上产生的凸出部的研磨机；用于用抛光机抛光凸出部去除后的板材的顶部表面和底部表面以达到预定的表面光洁度等级的抛光机；和用于去除由抛光机的抛光在喷口孔上的板材顶部表面和底部表面上产生的毛边的超声波清洗器。
通过一种喷墨头的喷口板达到本发明的上述的目的，这种喷口板具有许多排列在喷口板中的喷口孔，喷口孔中的每个喷口孔包括：从喷口孔的顶部孔口延伸的尖削的圆锥形表面；从喷口孔的底部孔口延伸的笔直的圆柱形表面；以及平滑互连圆锥形表面和圆柱形表面的圆弧形互连表面。
在本发明的喷口板制造方法和设备中，通过冲孔步骤能够形成喷口板的喷口孔，每个喷口孔具有圆锥形表面、互连表面和圆柱形表面，因此在缩减成本情况下简便而精确地生产具有规定结构的喷口板是可以实现的。根据本发明的冲床的凸模冲头装有平滑互连圆锥形部分和圆柱形部分的互连部分，因此对于本发明的喷口板制造方法和设备来说，在缩减成本的情况下简便地生产喷墨头中的按构成良好的喷墨头的喷射特性的规定形状形成喷口孔的喷口板是可以实现的。进一步，对于冲床的凸模冲头来说，达到增大的工具寿命的次数是可以实现的。
在用本发明的喷口板制造方法和设备生产喷口板中，形成在从喷口孔喷射墨水时能使喷墨头在纸上产生高质量印刷图象的喷墨发散角的增大的角度是可以实现的。由于通过一次冲孔步骤就能够形成具有圆锥形表面、互连表面和圆柱形表面的喷口孔中的每一个喷口孔，所以构成具有按规定形状精确地形成的喷口孔的喷口板是可以实现的。因此，对于喷墨头来说，在纸上形成高质量的印刷图象是可以实现的。
附图的简略描述
根据下文中的详细描述，在结合附图阅读时本发明的上述和其他的目的、特点和优点将更显而易见，在附图中：
图1是表示通常的喷口板的喷口孔的示意图；
图2A、2B和2C是说明制造喷口板的通常方法的示意图；
图3A和3B是表示本发明的一个喷口板实施例中喷口孔的示意图；
图4是表示应用本发明的一个喷口板实施例的喷墨打印机的示意图；
图5是图4的打印机中的部分喷墨头的放大剖视图；
图6是本发明的喷口板实施例的视图；
图7A和7B是说明图3A和3B的喷口板的喷墨特性的示意图；
图8A和8B是说明没有圆弧形互连表面的喷口板的比较例子的喷墨特性的示意图；
图9A和9B是说明具有增大的圆锥角的喷口板比较例子的喷墨特性的示意图；
图10是说明按照本发明的喷口板制造方法和用于这种制造方法的设备的示意图；
图11是说明喷口板制造方法的基本过程和喷口板制造设备的主要部件的示意图；
图12是用于本发明的喷口板制造方法的喷口孔冲孔步骤中使用的冲床的视图；
图13A和13B是说明在喷口孔冲孔步骤中使用的冲床凸模冲头的示意图；
图14是包含图13A的凸模冲头的上冲模的底视图；
图15A和15B是说明图13A的凸模冲头中的一个凸模冲头的细节部分的示意图；
图16A、16B和16C是说明本发明的喷口板制造方法中的喷口孔冲孔步骤的示意图；
图17是说明通过测试大量具有不同圆锥角度的凸模冲头而获得的工具寿命特性曲线的曲线图；
图18是说明通过测试大量具有不同互连部分半径的凸模冲头而获得的工具寿命特性曲线的曲线图；
图19是说明通过对与大量具有不同冲模孔直径的下冲模中的一个下冲模组合的凸模冲头的测试而获得工具寿命特性曲线的曲线图；
图20A和20B是表示本发明的喷口板制造设备中的带式研磨机的示意图；
图21A和21B是表示本发明的喷口板制造设备中的抛光机的示意图；
图22A和22B是表示本发明的喷口板制造设备中的超声波清洗机的透视图；
图23是说明图22的超声波清洗操作的示意图；和
图24A和24B是表示本发明的喷口板制造设备中的送料器的示意图。
最佳实施例的描述
现在就参照附图进行本发明的最佳实施例的描述。
图3A表示本发明的一个喷口板20实施例中的喷口孔。图3B是图3A的喷口板20中部分“A”的放大视图。
在参照图3A和3B描述喷口板20之前将分别作出关于应用本发明的一个实施例中的喷口板的喷墨打印机和喷墨头的描述。
图4表示应用本发明的一个实施例中的喷口板的喷墨打印机40。
如图4所示，打印机40具有可移动地安装在打印机40中的压电喷墨头41。把导杆42安装到喷墨头41上，并使喷墨头41可以沿导杆42在垂直于图4的纸面的水平方向上移动。喷墨头41包括本发明的一个实施例中的喷口板。把墨水储存器43安装到喷墨头41上而使墨水从墨水储存器43输送到喷墨头41。把记录纸45放在打印机40内，并使记录纸45如箭头所示在喷墨头41的底部下方通过。喷墨头41在记录纸上印刷图象以后，使记录纸以某一方向(在图4中用箭头“X1”表示)传送到打印机40的出料盘47。在进行印刷时，喷墨头41以主扫描方向在二个垂直于图4纸面的水平方向中的任一个水平方向上的记录纸上方往复移动。
图5是图4的喷墨头41中的一部分的放大剖视图。
如图5所示，喷墨头41包括喷口板20、第一构件51和第二构件52。振动板53被安装在第一构件51和第二构件52之间，并由第一和第二构件51和52固定振动板53。把喷口板20固定在第一构件51的底部。把许多压电元件55固定在振动板53的顶部。在第一构件51中，形成墨水供应通道56和与墨水供应通道56互通的许多墨水室57。喷口板20包括成数排排列具有预定间距的喷口孔21。使喷口板20的喷口孔21中的一个喷口孔与第一构件51的墨水室57中的相关的一个墨水室57相通。许多压电元件55中的一个压电元件55与第一构件51中的许多墨水室57中相关的一个墨水室57相对应，并使每个压电元件55的支承部分固定在第二构件52上而使每个压电元件55的前沿固定在振动板53上。把墨水从打印机40的墨水储存器43输送到墨水供应通道56。
当把驱动电压以规定的波形施加于压电元件55时，许多压电元件55中相关的一个压电元件55反复地从原始态膨胀要不回缩到原始态。相关的压电元件55的位移传递到振动板53以使振动板53振动。当许多压电元件55中的相关的一个元件55回缩到原始态时墨水供应通道56中的墨水被输送到许多墨水室57中的相关的一个墨水室57。当相关的压电元件55从原始态膨胀而冲压振动板53时，使相关的墨水室57内的墨水从许多喷口孔21中相关的一个喷口孔21喷射到记录纸45。从许多喷口孔21中的一个喷口孔21喷射的墨水量为几十皮升的数量级(10-12升)。就这样，从喷口板20中的喷口孔21喷射出墨水室57内的墨水，并使墨水微滴58凝固在记录纸45上。
喷墨头41以由图5中的箭头Y1和Y2表示的二个水平方向中的一个方向在记录纸45上方进行主扫描。由喷墨头41进行主扫描的方向Y1和Y2的其中之一的方向称为主扫描方向。如图4所示，使记录纸45以由箭头X1表示的方向被送到出料盘。喷墨头41相对于记录纸45的上述的移动被称为副扫描，而由喷墨头41在记录纸41上方进行副扫描的方向被称为副扫描方向。
图6表示本发明的喷口板20的一个实施例。如图6所示，喷口板20具有在边缘部分上的基准孔60和61。喷口板20具有排列成数排的许多喷口孔21。在本实施例中，在副扫描方向上的许多排中的每一排包含按在许多喷口孔21中的二个喷口孔21之间间距P2排列的54个喷口孔21。使在主扫描方向上数排喷口孔21中的二排喷口孔21之间间距P1设定在预定的长度上。在本实施例中，使间距P1设定在3.7毫米左右，而间距P2设定在0.3毫米左右。
图3A和3B的喷口板20是用不锈钢材料制成。在这个实施例中，喷口板20具有大约等于0.08毫米的厚度“t1”。为了方便起见，把图3A中箭头Z2表示的方向上喷射墨水的喷口板20的下端表面侧称为喷口板的前端，而把图3A中箭头Z1表示的方向上使喷口孔21与喷墨头41的墨水室57相通的喷口板20的上端表面侧称为喷口板的后端。
本发明的喷口板20的特点在于由发明人精确地确定喷口孔21的形状以便形成喷墨头的良好的喷墨特性。根据有关喷墨特性的观察结果确定这种喷口孔21的形状，这将在以后描述。
其次，参阅图3A和3B，将给出在本实施例的喷口板20内许多喷口孔21中的每个喷口孔21的结构的描述。
如图3A和3B所示，喷口板20具有在喷口板20的前端侧面上的前端孔口24和在其后端侧面上的后端孔口28。在把喷口板20安装到喷墨头41时，使喷口板20的后端孔口28与喷墨头41的许多墨水室57中相关的一个墨水室57相通。
喷口孔21具有从后端孔口28延伸的尖削的圆锥形表面22、从前端孔口24延伸的笔直的圆柱形表面25和圆弧形互连表面26。圆弧形互连表面26平滑地互连圆锥表面22的前端边缘和圆柱形表面25的后端边缘。应该注意互连表面26是平滑地延伸到各个圆锥形表面22和圆柱形表面25。
在本实施例的喷口板20中，前端孔口24具有设定在0.03毫米左右的直径“d1”。圆柱形表面25具有设定在0.01毫米左右的深度“a”。就是说，在本发明的喷口板20中，使圆柱形表面25的深度“a”设定在大约为喷口板20厚度t1的八分之一。圆锥形表面22具有设定在40°左右的圆锥角。圆锥形表面22具有设定在0.06毫米左右的深度“b”。就是说，在本发明的喷口板20中，使圆锥形表面22的深度“b”设定在喷口板20的厚度t1的八分之五左右。圆锥形表面22具有用图3A中直线27表示的横截面。
进一步，在本实施例的喷口板20中，如图3B所示，互连表面26具有设定在0.03毫米左右的半径“r1”，并具有设定在20°左右的在半径“r1”之间的角“β”。如图3A所示，互连表面26具有设定在0.02毫米左右的深度“C”。就是说，在本发明的喷口板20中，使互连表面26的深度“C”设定在喷口板20厚度t1的四分之一左右。
进一步，在本实施例的喷口板20中，使圆锥形表面22、互连表面26和圆柱形表面25中的每个表面的表面光洁设定在预定的等级。在本发明的喷口板20中，在从喷口孔21喷射墨水时，在喷口孔21内墨水弯液面的移动是恒定不变的。所以，对于本发明的喷口板20来说，形成良好的喷墨头41的喷墨特性是可以实现的。
图7A和7B表示由图3A和3B的喷口板20形成的喷墨特性。图8A和8B表示由没有圆弧形互连表面的喷口板的比较例子形成的喷墨特性。
图7A表示在喷口孔21内具有圆弧形互连表面26的喷口板20，在该喷口板20中其他元件是与图3A和3B的喷口板20中的这些元件一样。图8A表示在喷口孔11内具有取代圆弧形互连表面26的带有陡沿的脊状边缘15的喷口板10(比较例子)。根据用图7A的喷口板20和图8的比较例子进行喷墨的观察结果分别获得图7B和图8B表示的黑点标绘图。
就图8A的比较例子来说，在从喷口孔11喷射墨水时，在喷口孔11内墨水的弯液面可以在图8A中表示的线70和线71之间的范围72内不规则地运动，而墨水弯液面的移动变得间断而不稳定。根据用图8A的喷口板10进行喷墨的观察结果获得的墨点标绘图表示在图8B中。如图8B所示，比较例子的喷墨发散角θ2为±1.3度。可以断定，由于在墨水喷口孔内墨水弯液面的运动分散所以比较例子的喷墨发散角是比较大的。
图9A和9B表示另一个具有增大圆锥角的喷口板比较例子的喷墨特性。图9A表示包含具有圆锥角α＝50°的锥形部分12A的喷口孔11A的喷口板10A(比较例子)。如上所述，图7A的喷口板20中的尖削的圆锥形表面22的圆锥角约为40°。根据用图9A的喷口板10A进行喷墨的观察结果获得图9B中表示的墨点标绘图。
就图9A的比较例子来说，如图9B所示，喷口板10A的喷墨发散角θ3比喷口板10的喷墨发散角大。因为喷口板10A分散离开喷墨孔口的喷墨的流向明显地大于喷口板20的喷墨的流向分散，所以可以断定喷口板10A的喷墨发散角θ3是比较大的。
就图7A的喷口板20来说，当从喷口孔21喷射墨水时，在喷口孔21内墨水弯液面稳定地定在图7A中表示的线75周围，并且墨水弯液面的运动是恒定不变的。根据用图7A的喷口板20进行的喷墨的观察结果获得的墨点标绘图表示在图7B中。如图7B所示，喷口板20的喷墨发散角θ1为±0.4度，比图8A和9A的比较例子的喷墨发散角要小。因为喷口板20具有圆弧形互连表面26(或墨水弯液面的运动恒定不变)和喷口板20的圆锥角α被设定在40°左右(或从喷墨孔口通过喷口板20的喷墨流向是恒定不变的)，所以可以断定图7A的喷口板20的喷墨发散角θ1是比较小的。
其次，将给出有关根据本发明的喷口板制造方法和用于这种制造方法的设备的描述。
图10表示根据本发明的喷口板制造方法和用于这种制造方法的设备。图11表示喷口板制造方法的基本工序和喷口板制造设备的主要部件。
如图10和11所示，本发明的喷口板制造方法包括矫直步骤121、基准孔冲孔步骤122、喷口孔冲孔步骤123、清洗步骤124、凸出部去除步骤125、抛光步骤126、毛边去除步骤127、抛光步骤128、矫直步骤129、切割步骤130、清洗步骤131和验收步骤132。
在矫直步骤121中，通过使用辊式矫直机101使不锈钢箍形板材矫直。在基准孔冲孔步骤122中，通过使用冲床102在板材100A(即，进行矫直步骤121以后的板材100)中形成基准孔(相当于基准孔60和61)。在喷口孔冲孔步骤123中，通过使用包括凸模冲头160的冲床103在板材100A中冲压成喷口孔140。以后将描述的凸模冲头160用来冲压板材100A中的喷口孔140。在喷口孔冲孔步骤123中，在喷口孔140上的板材100A的底部上产生凸出部141。
在清洗步骤124中，通过使用超声波清洗机104去除在冲孔步骤122和123中使用的机油。在凸出部去除步骤125中，通过使用带式研磨机105从板材100B(即，进行冲孔步骤123以后的板材100A)磨削去除凸出部141。如图11所示，使去除凸出部141以后的喷口孔140形成从板材100B的顶部伸到板材100B的底部的穿透孔。进一步，在凸出部去除步骤125中，通过带式研磨机105从板材100B磨削去除在喷口孔冲步骤123中在喷口孔140上的板材100B的顶部上产生的隆起部分142。
在抛光步骤126中，通过使用抛光机106使板材100C(即，进行凸出部去除步骤125以后的板材100B)的顶部和底部表面抛光以达到预定的表面光洁度等级。在毛边去除步骤127中，通过使用超声波发生器107去除在抛光步骤126中在喷口孔处的板材100D(即，进行抛光步骤126以后的板材100C)的顶部和底部表面上产生的毛边143和144。在毛边去除步骤127中，超声波发生器107用刚玉粉去除毛边143和144。
在抛光步骤128中，通过使用抛光机108抛光板材100D的顶部和底部表面以达到预定的表面光洁度等级。在矫直步骤129中，通过使用辊式矫直机109矫直板材100D。在切割步骤130中，通过使用冲床110把矫直的板材100D切割成喷口板20。在清洗步骤113中，通过使用超声波清洗机111从喷口板20去除在切割步骤130中使用的机油。最后，在验收步骤132中，喷口板20被送到验收场所，在那里产品喷口板20受到检验。
图12表示在基准孔冲孔步骤122中使用的冲床102和在喷口孔冲孔步骤123中使用的冲床103。图13A表示在喷口孔冲孔步骤123中使用的冲床103的凸模冲头160。图13B表示图13A中表示的凸模冲头160中的一个凸模冲头160的部分“A”的细部。
如图12所示，送料器150以箭头A表示的方向把不锈钢板材100送到冲床102和103。冲床102包含具有基准孔凸模冲头的上冲模151、下冲模152和基座153。上冲模151固定在基座153而冲床102的驱动装置使基座153上下移动以使上冲模151对着下冲模152上下移动。通过使用冲床102，在板材100中形成基准孔60和61。
如图13A和13B所示，冲床103包括具有凸模冲头160的上冲模155、下冲模156、定位板157、基座158和送料器250。把上冲模155固定在基座158，而冲床103的驱动装置使基座158上下移动以使上冲模155相对于下冲模156上下移动。用定位板157卡住板材100。送料器250以后再描述。
图14是包含图13A的凸模冲头160的上冲模155的底视图。图15A说明图13A的凸模冲头160中的一个凸模冲头160的细部，而图15B说明图15A中表示的凸模冲头160的部“A”的细部。
如图14所示，上冲模155包括埋在上冲模155内的凸模冲头160并被固定在基座158上。基座158包括在基座158的四个拐角上的导向孔161。把导向孔161装配到在下冲模156的四个拐角上的固定在下冲模156上的导销上。在上冲模155中，使凸模冲头160排列成数排，而在上冲模155内凸模冲头160的排列与在图6中所示的喷口板20中喷口孔21的排列是一样的。在本实施例中，在副扫描方向上按在副扫描方向上的二个凸模冲头160之间间距P3排列上冲模155内数排凸模冲头160中的每一排凸模冲头160。使数排凸模冲头160中的二排凸模冲头之间在主扫描方向上的间距P1设定在预定的距离上。在本实施例中，凸模冲头160的间距P1与喷口孔21的间距P1一样，被设定在3.7毫米左右，而凸模冲头160的间距P3设定在0.6毫米左右，为喷口孔21的间距P2的二倍。
如图13A所示，定位板157包含许多导向孔162，并且导向孔162排成数排以使导向孔162在定位板157中的排列与上冲模155中凸模冲头160的排列相吻合。
如图13B所示，下冲模156包括许多冲模孔163，并排列成数排。在下冲模156中，使数排冲模孔163中的每一排冲模孔163按与喷口板20中的喷口孔21的间距P2一样的间距P2排列。就是说，在下冲模内冲模孔163中的二个冲模孔163之间间距P2是上冲模155内凸模冲头163的间距P3的一半。在图13B的下冲模156中冲模孔163包括对准上冲模155的凸模冲头160的冲模孔163和对准凸模冲头160之间中点的冲模孔163a，这将在以后描述。
把基座158的导向孔161装配到卡紧在下冲模156上的导向销上，而用定位板157中的导向孔162箝制上冲模155中的凸模冲头160。
如图15A和15B所示，凸模冲头160(即，上冲模155内的许多凸模头160中的一个凸模冲头160)具有基础部分170、从基础部分170伸出的尖削的圆锥形部分172、笔直的圆柱形部分171和圆弧形互连部分173。圆弧形互连部分173使圆锥形部分172的前端边缘与圆柱形部分的后端边缘环状地连接。应该注意圆弧形互连部分173是平滑地延伸到圆锥形部分172和圆柱形部分的各个部分。
在本实施例的凸模冲头160中，基础部分170具有设定在约0.4毫米的直径“d10”。圆柱形部分170具有设定在0.03毫米左右的直径“d11”和设定在0.02毫米的高度“110”。圆锥形部分172具有设定在40°左右的锥角“α10”。
进一步，在本实施例的凸模冲头160中，本发明人精确地确定凸模冲头160的形状以便形成喷墨头41的良好的喷射特性。根据上述的喷口板20中的喷口孔21的形状确定凸模冲头160的形状。特别是，互连部分173具有设定在0.03毫米左右的半径“r10”，并具有设定在20°左右的半径“r10”之间的角“β10”。互连部分173具有设定在0.02毫米左右的高度“111”。
在没有圆弧形互连部分173的情况中，通过内圆倾角互连凸模冲头中的圆锥形部分172和圆柱形部分171。通常，用切削工具的小半径转角通过切削加工自然地形成象这样的内圆倒角，而内圆倒角一般具有0.01毫米左右的半径。就是说，在本实施例的凸模冲头160中，圆弧表互连部分173具有比自然形成的内圆倒角的半径长(三倍左右)的半径“r10”。由于本实施例的凸模冲头160具有增大的半径“r10”，所以使凸模冲头160达到增大的工具寿命是可以实现的。
进一步，在本实施例的凸模冲头中，用渗碳硬质材料组成并通过无心磨床加工渗碳硬质材料制作凸模冲头160。
如图15B所示，凸模冲头160进一步包括在凸模冲头160的外表面上的保护薄膜层174以使保护薄膜层174覆盖圆锥形部分172、互连部分173和圆柱形部分171。保护薄膜层174是用氮化钛(TiN)组成并通过电离镀在凸模冲头160的外表面上形成保护薄膜层174。在图15B中，为了方便起见，用比其实际厚度大的扩大的厚度表示保护薄膜层174。
由于本实施例的凸模冲头160包上保护薄膜层174，所以形成凸模冲头160和板材100之间的降低的摩擦系数而且降低的摩擦系数小于没有保护薄膜层的凸模冲头的摩擦系数是可以实现的。
进一步，在本实施例的凸模冲头160中，通过研磨抛光凸模冲头160的前端部分，即：圆锥形部分172、互连部分173和圆柱形部分171，以使这些部分的表面达到预定的表面光洁度等级。
在下冲模156中，冲模孔163具有设定在0.2毫米左右的直径“d12”(图13A中所示)。冲模孔163的直径“d12”(约0.2毫米)比凸模冲头160的圆柱形部分171的直径“d11”(约0.03毫米)长得多。确定直径“d12”和“d11”以致在喷口孔冲孔步骤123中等体积地产生在板材100底部上的凸出部。可以看出，当圆柱形部分171的直径“d11”是在0.02毫米和0.05毫米之间的范围内时，在0.07毫米和0.2毫米之间的范围内的冲模孔163的直径“d12”是合乎这种效果的。
在图13A和13B中，用双点划线表示在喷口孔冲孔步骤123期间凸模冲头160前沿的最低位置。在本实施例中，安装上冲模155的凸模冲头160中的每个凸模冲头160以使凸模冲头160的前沿处于最低位置时凸模冲头160的前沿从下冲模156的顶表面伸到有关的冲模孔163中为线度“i”。按照确保产生的喷口板20中的喷口孔21的圆柱形表面25具有上述的深度“a”来确定线度i。本实施例中线度I被设定在0.01毫米左右。
其次，将作有关冲床103的操作和用冲床103进行喷口孔冲孔步骤123的描述。图16A、16B和16C表示本发明的喷口板制造方法中的喷口孔冲孔步骤123。
在冲床103驱动基座158时，使上冲模155和定位板157在同一时刻以恒定速度从图13A所示的位置下降。在这时使凸模冲头160定在图16A所示的位置。如在图16B所示的状态那样，在这时凸模冲头160冲切板材100。凸模冲头160的前沿使在板材100的底表面上的一部分板材100朝冲模孔163的里边凸起。这一部分板材100形成在喷口孔冲孔步骤123中产生的凸出部141。
在冲床103升起基座158时，上冲模155与基座158一起向上移动。如图16C中所示的状态那样，使凸模冲头160的前沿离开卡紧在定位板157和下冲模156之间的板材100的顶部表面100a。在此以后，使定位板157向上移动到如图13A所示的状态中的原来的位置。
在图16C所示的状态中，在板材100内形成喷口孔140并产生在板材100底部上的凸出部141和板材100顶部上环绕喷口孔140周围的隆起部分142。喷口孔140形成大体上与凸模冲头160的形状一致的形状。如上所述，喷口孔140(相当于喷口孔21)具有尖削的圆锥形表面22、笔直的圆柱形表面25和圆弧形互连表面26。
在凸模冲头160的前沿冲切板材100时，板材100顶部上的一部分板材10产生隆起部分142。使这部分板材100在图16B中箭头Q表示的方向上抬起，而这样就产生隆起部分142。
因为通过研磨来抛光本实施例中的凸模冲头160的前端部分以达到预定的表面光洁度等级所以能够使形成的喷口孔140的内表面因此而具有相同等级的光洁度。进一步，本实施例中的凸模冲头160在外表面上具有氮化钛保护薄膜层174，并能够用凸模冲头160平滑地进行板材100的冲切以形成具有精确形状的喷口孔140。
应该注意在本实施例的喷口板制造方法中在第一和第二操作过程中重复喷口孔冲孔步骤123以形成图6的喷口板20内的所有喷口孔21。
在本实施例的上述制造方法中，通过冲床103的下降和升起凸模冲头160进行喷口孔冲孔步骤123的第一操作过程。用冲床103同时形成板材100中的喷口孔140。而形成的喷口孔140的数量是图6中喷口板20内喷口孔140的数量的一半。第一操作过程中形成的喷口孔140相当于用图6中的黑点表示的喷口孔21。在完成第一操作过程后，使板材100在长度方向上返回二个凸模冲头160之间间距P3一半(或者等于下冲模156中二个导向孔163之间间距P2)的距离。通过使用在图24A和24B所示的送料器250进行板材100的逆流送料。在此以后，通过使用冲床103进行喷口孔冲孔步骤123的第二操作过程，而在与第一操作过程中形成喷口孔140的位置相错开的位置上同时形成在板材100中剩余的喷口孔140。在第二操作过程中形成的喷口孔140相当于由图6中白点表示的喷口板20中的喷口孔21。
在本发明的上述的制造方法中，以前在第一操作过程中产生的在板材100底表面上的凸出部141，在板材100的逆流送料以后被放置在下冲模156的冲模孔136a。在进行第二操作过程时，在移位后的位置上的下冲模156的冲模孔163中新产生板材100底部表面上的凸出部141。所以或是新产生的凸出部141或是以前产生的凸出部与下冲模156的冲模孔163没有冲突。
因此，在本发明的上述制造方法中，比在图2A-2C的通常制造方法中更简便地制作包含喷口孔21的喷口板20是可以实现的。
图24A和24B表示本发明的喷口板制造设备的送料器250。
如图24A和24B所示，送料器250包括夹持装置251和致动器252。使送料器250安装在冲床103内并在冲床103中的上冲模的下降和上升操作同时运作。夹持装置251卡紧板材100。致动器252相对于冲床103的下冲模156在由图24A中箭头“X1”表示的方向上以往复运动的方式移动夹持装置251。
夹持装置251包括下夹具253和上夹具254。在开动冲床103时，在下夹具253和上夹具254之间夹紧板材100。使下夹具253形成框式形状而在尺寸上比冲床103的下冲模156大。使下夹具253安装成二侧围住下冲模156。下夹具253可动地支承在导轨255上并通过致动器252使下夹具沿导轨255移动。
如图24A和24B所示，下夹具253具有第一内表面253a和第二内表面253b，以及下冲模156具有第一外表面156a和第二外表面156b。在下夹具253和下冲模156之间配有或是第一内表面253a和第一外表面156a之间右面缝隙“S”或是第二内表面253b和第二外表面156b之间左面缝隙“S”。缝隙中的每个缝隙“S”被设定在等于上述的间距P2(为间距P3的一半)的距离。
在开动致动器252时，通过致动器252在图24A中X1方向上移动夹持装置251，并使被夹持装置251夹紧的板材100在相对于冲床的X1方向上在下冲模156和夹持装置251之间缝隙的范围内移动。通过送料器150在由图24A中箭头“X2”表示的方向上第一次移动板材100，然后通过送料器250使板材100在相反方向X1上移动等于间距P2的距离。
在制作喷口板中的一个喷口板的喷口孔冲孔步骤123的第一操作过程开始时，夹持装置251被移到图24A所示的位置，在那里夹持装置251的第一内表面253a与下冲模156的第一外表面156a接触并具有在夹持装置251下冲模156之间的左边缝隙。在完成喷口孔冲孔步骤123的第一操作过程以后，通过致动器252使夹持装置移动到图25B所示的位置，在那里夹持装置251的第二内表面253b与下冲模156的第二外表面156b接触，并具有在夹持装置251和下冲模156之间的右边缝隙。在这时，板材100和夹持装置251一起在X1方向上被传送间距P2(或间距P3的一半)。
在完成喷口孔冲孔步骤123的第二操作过程时，从下夹具253抬起上夹具254，而没有夹紧板材100。然后通过送料器150使板材100在X2方向上移动。夹持装置251和下冲模156处于图24A的状态，因此开始制作后面的一个喷口板的喷口孔冲孔步骤123的第一操作过程。
图17表示通过对大量具有不同锥角的凸模冲头测试工具寿命而获得的工具寿命特性曲线。
为了测试工具寿命，准备了许多含有不同锥角“α10”的逐渐变细的圆锥形部分172的凸模冲头160。通过使用准备好的凸模冲头中的每个凸模冲头作重复冲压操作来进行工具寿命测试，而获得每个凸模冲头的工具寿命。通过对凸模冲头重复许多次凸模冲头操作过程直到由被测的凸模冲头形成的喷口孔的表面光洁度变得不足或者直到被测的凸模冲头被破坏的方法来测定工具寿命。
在图17的工具寿命特性曲线中，被测的许多凸模冲头具有锥角“α10”为：20°、30°、40°、50°和60°的圆锥形部分172。与测试时的每个凸模冲头组合的下冲模156具有直径“d12”为：0.2毫米的冲模孔163。在图17的工具寿命特性曲线中，表明具有锥角“α10”：30°、40°、50°和60°的凸模冲头显示满足要求的工具寿命的次数。如图17所示，相对于这些凸模冲头重复操作过程的次数是在6,000和12,000之间的范围内。
在本实施例的凸模冲头160中，圆锥形部分172的锥角被设定在40°左右。所以，对于本实施例的凸模冲头160来说，达到满足要求的工具寿命次数是可以实现的。
图18表示通过对许多具有不同的互连部分半径的凸模冲头的工具寿命测试而获得的工具寿命特性曲线。
为了测试工具寿命，准备了许多包含具有不同半径“r10”的圆弧形互连部分173的凸模冲头160。通过用有关的一个准备好的凸模冲头的重复冲压操作进行工具寿命测试，并对准备好的凸模冲头中的每个凸模冲头以同样的方式获得凸模冲头的工具寿命。
在图18的工具寿命特性曲线中，被测的凸模冲头具有半径“r10”：0.01毫米、0.03毫米和0.06毫米的互连部分173。与在测试时的凸模冲头中每个凸模冲头组合的下冲模156具有直径“d12”：0.20毫米的冲模孔163。在图18的工具寿命特性曲线中，表明具有在0.02毫米和0.06毫米之间的范围内的半径“r10”的凸模冲头显示满足要求的工具寿命的次数。如图18所示，相对于这些凸模冲头的重复操作过程的次数是在5,000和100,000之间的范围内。
在本实施例的凸模冲头160中，互连部分173的半径“r10”被设定在0.02毫米左右。所以，对于本实施例的凸模冲头160来说，迟到满足要求的工具寿命的次数是可以实现的。
图19表示通过在测试时与许多具有不同的冲模孔直径的下冲模中相应的一个下冲模组合的凸模冲头的工具寿命测试获得的工具寿命特性曲线。
为了测试工具寿命，准备许多具有不同直径“d12”的冲模孔163的下冲模156。与准备好的下冲模156中相应一个下冲模156组合的凸模冲头160具有锥角“α10”为：30°的圆锥形部分172。通过用与凸模冲头组合的许多准备好的下冲模中有关的一个下冲模作重复冲压操作来进行工具寿命测试，并对准备好的下冲模中的每个下冲模以同样的方式获得凸模冲头的工具寿命。
在图19的工具寿命特性曲线中，被测的下冲模156具有相应的直径“d12”为0.07毫米、0.1毫米、0.13毫米和0.20毫米的冲模孔163。从图19的工具寿命特性曲线可以得出为了达到满足要求的凸模冲头的工具寿命次数，下冲模中的冲模孔163的直径是在0.13毫米和0.20毫米之间的范围内。如图19所示，得到与符合上述要求的下冲模156组合的凸模冲头的重复操作过程次数是在500和1000之间的范围内。
在本实施例的与凸模冲头160组合的下冲模156中，冲模孔163的直径“d12”被设定在0.2毫米左右。因此，对于本实施例的凸模冲头160来说，达到满足要求的工具寿命的次数是可以实现的。
进一步，为了测试工具寿命，准备好具有有氮化钛保护薄膜层174的凸模冲头160和没有保护薄膜层174的凸模冲头。用电离镀在凸模冲头的外表面上形成保护薄膜层174。通过使用准备好的凸模冲头中的每个凸模冲头作重复冲压操作的方法进行工具寿命测试，获得每个凸模冲头的工具寿命。
根据工具寿命测试的结果发现，有保护薄膜层174的凸模冲头160具有比没有保护薄膜层174的凸模冲头的工具寿命次数高得多的工具寿命次数。在本实施例的凸模冲头160中，由于在凸模冲头160的外表面上形成保护薄膜层174，所以对于本实施例的凸模冲头160来说，达到满足要求的工具寿命次数是可以实现的。
图20A和20B表示本发明的喷口板制造设备中的带式研磨机105。如上所述，在进行凸出部去除步骤125时使用带式研磨机105。
如图20A和20B所示，带式研磨机105包括中心旋转轴180、旋转的平台装置181、研磨带182和定位板183。中心旋转轴180在垂直方向上延伸。使旋转平台装置181以图20A和20B中箭头“B”表示的方向围绕中心旋转轴180旋转。
旋转平台装置181包括方形旋转平台185和从旋转平台185二边向外延伸的凸缘186和187。在旋转平台装置181中，使研磨带输送卷轴188和导向辊189与190安装在凸缘186上而研磨带卷带卷轴191和导向辊192与193安装在凸缘187上。研磨带卷带装置194固定在凸缘187上并转动卷带卷轴191，因此使研磨带182在图20A中箭头“C”表示的方向上从输送卷轴188绕在卷带卷轴191。旋转平台185大体上具有与研磨带182的宽度一样的宽度。
用导向辊189和190从输送卷轴188引导研磨带182并通过旋转平台185的顶部表面，而且用导向辊192和193从旋转平台185的相对边引导研磨带182并向卷带卷轴199延伸。
定位板183成长方形形状并具有在板材100的长度方向上延伸的较长边。如图20B所示，使定位板183放在离开中心旋转轴180有一定间距的位置上。如图20A所示，定位板183一般与旋转平台185分开。在对板材100进行凸出部去除步骤125时使定位板183下降，以致使被定位板183压住的板材100压到旋转平台185上的研磨带上。如图20B所示，定位板183在板材100的长度方向上具有比三块喷口板的总宽度大的宽度。如图20A所示，使张力辊195和张力辊196放在板材100的底部离开定位板183的二侧具有一定间距的位置上。
以图20A和20B中箭头“A”表示的方向传送凸出部141在板材100A底部表面上的板材100A。由张力辊195和196引导板材100A并使板材100A与定位板183的底表面接触。
在凸出部去除步骤125中去除凸出部141时，使定位板183下降，旋转平台装置181以方向“B”旋转和开动研磨带卷带装置194。在旋转平台185上在方向“C”上以低速输送研磨带182并且旋转平台185使研磨带182绕中心旋转轴180以方向“B”旋转。定位板183使板材100A紧压在旋转平台185上的研磨带。所以，如图20B所示，用研磨带182从板材100A去除凸出部141。
图21A和21B表示本发明的喷口板制造设备中的抛光机106。如上所述，在进行抛光步骤126时使用抛光机106。
如图21A和21B所示，抛光机106包括圆形旋转平盘200、圆形抛光布垫201、定位板202和导向辊203和204。使旋转平盘200以图21A中箭头表示的方向绕中心旋转轴旋转。抛光布垫201以同样的方向与旋转平盘200一起旋转。使定位板202与板材100接触并下降在旋转平盘200上的抛光布垫201上，类似于图20A和20B中的定位板183。由导向辊203和204引导板材100。
在用抛光机106对板材100B进行抛光步骤126时定位板下降，在“A”方向上传送的板材100B紧压旋转的抛光布垫201。把研磨剂205滴入抛光布垫201。就这样用抛光机106进行抛光步骤126，使板材100B的顶表面和底表面抛光以达到预定的表面光洁度等级。
图22是本发明的喷口板制造设备中的超声波发生器107的视图。图23表示超声波发生器107的运作。如上所述，在进行毛边去除步骤127时使用超声波发生器107。
如图22和23所示，超声波发生器107包括外面容器210、超声波振荡器211、里面容器212和导向辊213和214。外面容器210盛低纯水215而里面容器212盛高纯水216。里面容器212装在外面容器210内，并且里面容器212漂浮在外面容器210的水215中。超声波振荡器211是安装在外面容器210的内侧底部表面上。导向辊213和214是安装在里面容器212内。使刚玉粉217悬浮在里面容器212的高纯水216中。
在进行毛边去除步骤127时，开动超声波振荡器211，由抛光步骤125在顶部表面和底部表面上产生毛边143和144的板材100C在被导向辊213和214引导时通过里面容器212中的高纯水216。由超声波振荡器211产生的水215的振动传递到里面容器212中的高纯水216。使刚玉粉217承受象里面容器212水216的这种振动，就这样用刚玉粉217从板材100C去除毛边143和144。通过使用超声波发生器107，在没有损伤板材100C的情况下从板材100C去除毛边143和144。
通过毛边去除步骤127去除毛边143和144的板材100D被传送到安装在超声波发生器107邻近的喷射冲洗空气吹风容器220(表示在图22中)。
类似于抛光步骤126进行本发明的喷口板制造方法中的抛光步骤128。在进行抛光步骤128时使用的抛光机108大体上与图21A和21B中所示的抛光机106一样。
在上述的实施例中，本发明的喷口板制造方法和设备以及由这种制造方法和设备制造的喷口板20是应用于压电喷墨头的喷口板。然而本发明不局限于上述的实施例，而能应用于别的类型喷墨头的喷口板。
进一步，本发明不局限于上述的实施例而在没有脱离本发明的情况下可以作变化和变更。