專利名稱：用于制造液體噴射頭的沖模的制造方法和用于其的材料塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造液體噴射頭的沖模的制造方法和該方法中所使用的材料塊。
背景技術(shù)：
用于從噴嘴口以液滴形式噴射受壓液體的液體噴射頭是已知的，并且用于各種液體。其中的一個(gè)典型示例是噴墨記錄頭(例如，參考日本專利公布No.2000-263799A)。下面將描述噴墨記錄頭作為傳統(tǒng)技術(shù)的示例。
噴墨記錄頭(以后稱為“記錄頭”)設(shè)置有多個(gè)分別對(duì)應(yīng)于各個(gè)噴嘴口的流動(dòng)通道。每一個(gè)流動(dòng)通道從墨水儲(chǔ)存室出發(fā)，通過壓力產(chǎn)生腔，并到達(dá)噴嘴口。為了滿足縮小尺寸的要求，壓力產(chǎn)生腔需要以對(duì)應(yīng)于記錄密度的精細(xì)間距來形成。因此，用于分隔相鄰壓力產(chǎn)生腔的每一個(gè)分隔壁變得非常薄。為了高效地利用各個(gè)壓力產(chǎn)生腔內(nèi)的墨水壓力來噴射墨滴，用于連通壓力產(chǎn)生腔和墨水儲(chǔ)存室的墨水供應(yīng)流動(dòng)通道寬度比壓力產(chǎn)生腔的寬度窄。為了以高尺寸精度形成這些細(xì)微的壓力產(chǎn)生腔和墨水供應(yīng)孔，傳統(tǒng)記錄頭令人滿意地使用鎳基材。就是說，通過使用(多個(gè))沖模對(duì)鎳基材進(jìn)行塑性加工來形成壓力產(chǎn)生腔等。
順便地，對(duì)于用于形成傳統(tǒng)記錄頭的壓力產(chǎn)生腔等的沖模，以逐一依次地切割出沖模的方式，從厚的沖模材料切割出大量的沖模，使得多個(gè)從其切割出沖模的空白空間被排列以在沖模材料中形成多個(gè)陣列。
在空白空間必須被排列以形成多個(gè)陣列的情況下，沖模材料需要在橫向和縱向上(高度沿材料的厚度方向)都很大，因此難以在整個(gè)沖模材料中形成例如馬氏體金屬結(jié)構(gòu)(適合于沖模)。這是因?yàn)樵诖蟮臎_模材料的情況下，熱精制工藝中的冷卻速率在材料中不是均勻的，結(jié)果在單個(gè)沖模材料中形成多個(gè)正常地形成馬氏體的部分以及多個(gè)馬氏體和過量殘余奧氏體共存的部分。因?yàn)檫@種金屬結(jié)構(gòu)分布的不均一，所以當(dāng)如上所述地切割沖模時(shí)，這些沖模包括高硬度和耐久性的沖模以及不具有這樣的質(zhì)量的沖模。這樣，所得的沖模質(zhì)量不均勻。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述情況作出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的主要目的是使得沖模之間與耐久性相關(guān)的質(zhì)量均一，并且大大提高耐久性水平。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種制造用于制造液體噴射頭的沖模的方法，所述液體噴射頭包括金屬腔形成板，多個(gè)用作壓力產(chǎn)生腔的狹長(zhǎng)凹槽被排列在所述金屬腔形成板中；密封板，所述密封板接合到所述腔形成板以密封所述壓力產(chǎn)生腔；多個(gè)壓力產(chǎn)生元件，其中的每一個(gè)可用于對(duì)容納在所述壓力產(chǎn)生腔之一中的液體施壓；以及噴嘴板，所述噴嘴板形成有其中每一個(gè)與所述壓力產(chǎn)生腔之一連通的噴嘴口，并且所述噴嘴板被接合到所述腔形成板，所述方法的特征在于用于所述沖模的材料是具有平坦端面的金屬材料塊；所述材料塊具有橫向方向、縱向方向和高度方向，選擇所述橫向方向、縱向方向和高度方向使得可以從所述材料塊切割出沿所述橫向方向和縱向方向排列的所述沖模；以及使所述沖模中的每一個(gè)的將成為加工構(gòu)件的部分和所述平坦端面之間的距離均一。
就是說，用于所述沖模的材料是具有平坦端面的金屬材料塊。所述材料塊具有橫向方向、縱向方向和高度方向，選擇所述橫向方向、縱向方向和高度方向使得可以從所述材料塊切割出沿所述橫向方向和縱向方向排列的沖模。使每一個(gè)沖模中將成為加工構(gòu)件的部分和所述平坦端面之間的距離均一。
利用此構(gòu)造，材料塊可以經(jīng)過如下的熱精制，在所述熱精制中，使未來加工構(gòu)件的冷卻速率盡可能均一。結(jié)果，可以使得金屬結(jié)構(gòu)的不均一性達(dá)到基本不會(huì)發(fā)生問題的程度，并且最適合于增大沖模耐久性等的金屬結(jié)構(gòu)可以被均一地分布在加工構(gòu)件中。因此，可以給予從材料塊切割出的制造沖模足夠的耐久性，以承受在塑性加工時(shí)施加在加工構(gòu)件上的物理載荷。
在本發(fā)明的制造方法中，當(dāng)在將成為加工構(gòu)件的部分靠近且平行于端面的狀態(tài)下，從材料塊切割出多個(gè)制造沖模時(shí)，在端面附近已經(jīng)以高冷卻速率被熱精制的材料區(qū)域變成了諸如具有馬氏體結(jié)構(gòu)的更硬的材料，并且被用于形成加工構(gòu)件。這使得可以使將在塑性加工時(shí)承受最大物理載荷的部分強(qiáng)度最高。
在本發(fā)明的制造方法中，材料塊的將成為加工構(gòu)件的材料被布置成大致平行于端面，并且通過預(yù)先使材料塊經(jīng)過熱精制而被轉(zhuǎn)變成具有適合于加工構(gòu)件的功能的金屬結(jié)構(gòu)。通過熱精制增強(qiáng)的平行于端面的材料成為均勻的高強(qiáng)度材料區(qū)域。由具有這樣的性質(zhì)的材料區(qū)域形成的加工構(gòu)件的金屬結(jié)構(gòu)在塑性加工時(shí)表現(xiàn)出其最高強(qiáng)度，并且大大增加了制造沖模的耐久性。
在本發(fā)明的制造方法中，當(dāng)在每一個(gè)制造沖模中沿橫向和縱向中的每一個(gè)布置僅僅一個(gè)加工構(gòu)件陣列時(shí)，從整體上金屬結(jié)構(gòu)大致均一的材料塊切割出制造沖模陣列。因此，每一個(gè)制造沖模的金屬結(jié)構(gòu)分布是優(yōu)異的，就是說，不均一性低，并且加工構(gòu)件可以形成為具有最佳的金屬結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的制造方法中，當(dāng)由上述的垂直線和水平線所限定的制造沖模的頂面和底面由材料塊的頂面和底面的一部分制成時(shí)，每一個(gè)制造沖模的頂面和底面可以從在材料塊被切割出時(shí)的頂面和底面直接獲得。這使得不必進(jìn)行對(duì)每一個(gè)制造沖模的外形進(jìn)行精制加工。即使在對(duì)每一個(gè)制造沖模的外形進(jìn)行精制加工的情況下，也可以使精制余量非常小，這對(duì)于減小浪費(fèi)材料的量和加工步驟的數(shù)量是有效的。此外，因?yàn)樵诓牧蠅K的高度方向上僅僅切割出一個(gè)沖模，所以切割出的沖模之間的結(jié)構(gòu)不均一性低，因此其機(jī)械特性均一。
在本發(fā)明的制造方法中，當(dāng)材料塊是通過將金屬粉末經(jīng)過熱等壓燒結(jié)而形成，即金屬粉末整體在以等壓方式受壓的同時(shí)被燒結(jié)時(shí)，材料塊以高密度均勻固化，這對(duì)于制造高強(qiáng)度的制造沖模是有效的。此外，因?yàn)檫@樣得到的材料塊的結(jié)構(gòu)是密集均一的，所以可以使加工構(gòu)件強(qiáng)度均一，這對(duì)于例如用于形成噴墨頭的壓力產(chǎn)生腔的高精細(xì)塑性加工是有利的。
在本發(fā)明的制造方法中，當(dāng)上述的金屬粉末是氮化特種鋼時(shí)，整個(gè)材料塊由氮化特種鋼的金屬粉末制成，材料塊和制造沖模中的每一個(gè)在氮密度上基本沒有梯度，并且表現(xiàn)出均一的機(jī)械性能。因此，可以使加工構(gòu)件的強(qiáng)度均一，這對(duì)于例如用于形成噴墨頭的壓力產(chǎn)生腔的高精細(xì)塑性加工是有利的。
在本發(fā)明的制造方法中，當(dāng)上述金屬粉末是氮化高速工具鋼時(shí)，加入了更不易咬死且耐切削性優(yōu)異的氮化高速工具鋼在強(qiáng)度、耐磨性等方面中的優(yōu)點(diǎn)。因此，制造沖模的耐久性等被進(jìn)一步增大。而且可以防止如下問題，即在加工構(gòu)件中早期發(fā)生磨損、裂紋等，而降低了通過加工所制造的噴墨頭的形狀精度或者需要在早期更換沖模。
在本發(fā)明的制造方法中，當(dāng)材料塊中的至少材料的主要金屬結(jié)構(gòu)是馬氏體，并且殘余奧氏體的量就容量比而言為2％或更少時(shí)，可以使得在幾乎整個(gè)材料塊中淬火的冷卻速率均一，并且使用這樣的材料塊允許材料的主要金屬結(jié)構(gòu)被制成馬氏體結(jié)構(gòu)，并同時(shí)允許使得殘余奧氏體的量就容量比而言為2％或者更少。這使得可以明顯增大制造沖模的使用的耐久性。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于制造液體噴射頭的沖模的材料塊，所述液體噴射頭包括金屬腔形成板，多個(gè)用作壓力產(chǎn)生腔的狹長(zhǎng)凹槽被排列在所述金屬腔形成板中；密封板，所述密封板接合到所述腔形成板以密封所述壓力產(chǎn)生腔；多個(gè)壓力產(chǎn)生元件，其中的每一個(gè)可用于對(duì)容納在所述壓力產(chǎn)生腔之一中的液體施壓；以及噴嘴板，所述噴嘴板形成有其中每一個(gè)與所述壓力產(chǎn)生腔之一連通的噴嘴口，并且所述噴嘴板被接合到所述腔形成板，所述材料塊的特征在于用于所述沖模的材料是具有平坦端面的金屬材料塊；
所述材料塊具有橫向方向、縱向方向和高度方向，選擇所述橫向方向、縱向方向和高度方向使得可以從所述材料塊切割出沿所述橫向方向和縱向方向排列的所述沖模；以及所述沖模中將成為加工構(gòu)件的部分大致平行于所述端面布置。
就是說，用于所述沖模的材料是具有平坦端面的金屬材料塊。所述材料塊具有橫向方向、縱向方向和高度方向，選擇所述橫向方向、縱向方向和高度方向使得可以從所述材料塊切割出沿所述橫向方向和縱向方向排列的沖模。使每一個(gè)沖模中將成為加工構(gòu)件的部分和所述平坦端面之間的距離均一。
利用此構(gòu)造，材料塊可以經(jīng)過如下的熱精制，在所述熱精制中，使未來加工構(gòu)件的冷卻速率盡可能均一。結(jié)果，可以使得金屬結(jié)構(gòu)的不均一性達(dá)到基本不會(huì)發(fā)生問題的程度，并且最適合于增大沖模的耐久性等的金屬結(jié)構(gòu)可以被均一地分布在加工構(gòu)件中。因此，可以給予從材料塊切割出的制造沖模足夠的耐久性，以承受在塑性加工時(shí)施加在加工構(gòu)件上的物理載荷。


圖1是噴墨記錄頭的剖視圖；圖2是腔形成板的平面圖；圖3A是圖2中的腔形成板的X部分的放大圖；圖3B是沿圖3A中的線A-A所取的剖視圖；圖3C是沿圖3A中的線B-B所取的剖視圖；圖4是示出材料板和沖模之間關(guān)系的透視圖；圖5是示出腔形成板受壓成形的狀態(tài)的剖視圖；圖6是材料塊的透視圖；圖7是母體材料塊的透視圖；圖8是示出如何切割二元制造沖模的平面圖；圖9是經(jīng)切割的二元制造沖模的透視圖；圖10是示出如何從單行材料塊取出制造沖模的透視圖；
圖11是示出材料塊和各個(gè)制造沖模之間位置關(guān)系的剖視圖；圖12是示出回火溫度和硬度之間關(guān)系的曲線圖；圖13是示出硬度測(cè)量結(jié)果的表；以及圖14是示出殘余奧氏體量的測(cè)量結(jié)果的表。
對(duì)于附圖中所使用的標(biāo)號(hào)，1表示噴墨記錄頭；2表示罩殼；3表示振動(dòng)器單元；4表示流動(dòng)通道單元；5表示連接板；6表示供應(yīng)針單元；7表示壓電振動(dòng)器陣列；8表示固定板；9表示柔性電纜；10表示壓電振動(dòng)器；11表示控制IC；12表示容納空間；13表示墨水供應(yīng)通道；14表示墨水儲(chǔ)存室；16表示連接端口；18表示針座；19表示墨水供應(yīng)針；20表示過濾器；21表示基座；22表示墨水噴射孔；23表示密封件；28表示分隔壁；29表示壓力產(chǎn)生腔；30表示腔形成板；31表示噴嘴板；32表示彈性板、密封板；33表示狹長(zhǎng)凹槽；33a表示狹長(zhǎng)凹槽陣列；34表示連通孔；35表示儲(chǔ)存室空間；36表示偽凹槽；37表示第一連通孔；38表示第二連通孔；39表示偽連通孔；40表示第一偽連通孔；41表示第二偽連通孔；42表示支撐板；43表示彈性膜；44表示隔膜部分；45表示墨水供應(yīng)孔；47表示島狀部分；48表示噴嘴口；51表示陽模、制造沖模；52表示陰模；53表示突起；53a表示末端部分；53b表示間隙；54表示肋；55表示條板、材料板(腔形成板)；56表示材料塊；56a表示頂面；56b表示底面；57表示二元制造沖模；57a表示頂面；57b表示底面；58表示母體材料塊；60表示分割線；61表示插入孔；62表示叉狀部分；63表示分割切縫；64表示末端面；65表示端面；以及66表示材料。
具體實(shí)施例方式
以下將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
在本發(fā)明中作為制造對(duì)象的液體噴射頭諸如是上述的具有能夠噴射各種液體的功能的那些。所示出的實(shí)施例針對(duì)作為這樣的液體噴射頭的典型示例的噴墨記錄頭。
圖1到圖3C示出了使用根據(jù)本發(fā)明制造的制造沖模所制造的液體噴射頭的結(jié)構(gòu)。
如圖1所示，記錄頭1大致由罩殼2、容納在罩殼2內(nèi)的振動(dòng)器單元3、結(jié)合到罩殼2前端面的流動(dòng)通道單元4、布置到罩殼2的與前端面相對(duì)的附接面上的連接板5、以及附接到罩殼2的附接面的供應(yīng)針單元6構(gòu)成。
每一個(gè)振動(dòng)器單元3大致由壓電振動(dòng)器陣列7、壓電振動(dòng)器陣列7所結(jié)合到的固定板8以及用于向壓電振動(dòng)器陣列7提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)的柔性電纜9。
壓電振動(dòng)器陣列7設(shè)有排列為一行的多個(gè)壓電振動(dòng)器10。每一個(gè)壓電振動(dòng)器10是一種壓力產(chǎn)生元件，并且也是一種電氣-機(jī)械轉(zhuǎn)換元件。
每個(gè)壓電振動(dòng)器10的固定端部分結(jié)合到固定板8上，使其自由端部分從固定板8的末端面向外突出。就是說，每個(gè)壓電振動(dòng)器10以懸臂的方式被固定板8支撐。在各個(gè)壓電振動(dòng)器10的自由端部分中，壓電體和內(nèi)電極交替層疊。當(dāng)在相對(duì)的電極之間施加電勢(shì)差時(shí)，壓電振動(dòng)器10在元件縱向上擴(kuò)張或收縮。
柔性電纜9被電連接到壓電振動(dòng)器10固定端部分的與固定板8相對(duì)的側(cè)面中。在柔性電纜9的一面上安裝有用于控制壓電振動(dòng)器10的驅(qū)動(dòng)等的控制IC 11。支撐壓電振動(dòng)器10的固定板8是板狀構(gòu)件，其具有足夠承受來自壓電振動(dòng)器10的反作用力的剛度，并且優(yōu)選使用諸如不銹鋼板的金屬板。
例如，罩殼2是通過成型諸如環(huán)氧樹脂之類的熱固性樹脂所形成的塊狀構(gòu)件。通過成型熱固性樹脂來形成罩殼2的原因在于熱固性樹脂具有高于普通樹脂的機(jī)械強(qiáng)度，并且其線性膨脹系數(shù)小于普通樹脂，因此隨環(huán)境溫度變化的變形度更小。罩殼2的內(nèi)部形成有能夠容納各個(gè)振動(dòng)器單元3的容納空間12和每個(gè)都作為墨水流動(dòng)通道一部分的墨水供應(yīng)通道13。
每一個(gè)容納空間12是大到足以容納振動(dòng)器單元3的空間。在容納空間12的前端部分中，內(nèi)壁部分突出以作為固定板接觸面。振動(dòng)器單元3以各個(gè)壓電振動(dòng)器10的末端面出現(xiàn)在容納空間12的開口中的方式被容納在容納空間12中。在此容納狀態(tài)下，固定板8的前端面與固定板接觸面接觸并且被接合到其上。
墨水供應(yīng)通道13沿著罩殼2的高度方向穿透罩殼2，并且與各個(gè)墨水儲(chǔ)存室14(將在后面描述)連通。此外，墨水供應(yīng)通道13的附接面?zhèn)榷瞬糠謩e穿過從附接面突起的連接端口16。
連接板5是一布線板，所述布線板上形成有用于來自控制器(沒有示出)并將被供應(yīng)給記錄頭1的各種信號(hào)的電線，并且信號(hào)電纜可以連接到的連接器被附接到所述布線板。連接板5被布置在罩殼2的附接面上，并且柔性電纜9的電線通過焊接等與連接板5連接。
供應(yīng)針單元6是與墨盒(未示出)相連接的單元。供應(yīng)針單元6大致由針座18、墨水供應(yīng)針19和過濾器20構(gòu)成。
每一個(gè)墨水供應(yīng)針19是將被插入到墨盒中并用于引入存儲(chǔ)在墨盒中的墨水的部分。墨水供應(yīng)針19的末端部分銳化成圓錐狀以便容易地插入墨盒。末端部分形成有多個(gè)用于連通墨水供應(yīng)針19的內(nèi)部和外部的墨水引入孔。
針座18是墨水供應(yīng)針19所附接到的構(gòu)件。針座18的頂面上形成有墨水供應(yīng)針19的基部固接到其上的兩個(gè)基座21?；?1具有與墨水供應(yīng)針19的底面形狀相一致的圓形形狀。墨水噴射孔22分別近似形成在基座21的底部中心處，以在針座18的厚度方向上穿透針座18。針座18的凸緣側(cè)向突出。
過濾器20是用來阻止墨水中的諸如灰塵、成型時(shí)產(chǎn)生的毛刺之類的異物通過的構(gòu)件，并且例如是精細(xì)網(wǎng)格金屬網(wǎng)。過濾器20分別接合到形成于基座21中的過濾器支持槽上。
如圖1所示，供應(yīng)針單元6被布置在罩殼2的附接面上。在供應(yīng)針單元6如此布置的狀態(tài)下，供應(yīng)針單元6的墨水噴射孔22和罩殼2的連接端口16的孔分別通過密封件23以液密方式相互連通。
接著將描述流動(dòng)通道單元4。流動(dòng)通道單元4是以如下方式構(gòu)成的，即噴嘴板31結(jié)合到腔形成板30的一個(gè)面上，并且作為一種密封板的彈性板32被結(jié)合到腔形成板30的另一個(gè)面上。
如圖2到3C所示，腔形成板30是金屬板狀構(gòu)件，此板狀構(gòu)件形成有多組的大量狹長(zhǎng)凹槽33，所述凹槽33被排列成彼此平行；分別設(shè)置在各個(gè)狹長(zhǎng)凹槽33中的連通孔34；以及其中形成墨水儲(chǔ)存室14的儲(chǔ)存室空間35。每一個(gè)儲(chǔ)存室空間35大致平行于相關(guān)狹長(zhǎng)凹槽33的排列方向延伸，并且沿腔形成板30的厚度方向穿透腔形成板30。如圖2所示，每一個(gè)儲(chǔ)存室空間35具有沿相關(guān)狹長(zhǎng)凹槽33的排列方向延伸的長(zhǎng)而窄的形狀。在此實(shí)施例中，腔形成板30是通過對(duì)厚度為0.35mm的鎳基材進(jìn)行塑性加工形成的。
腔形成板30可以由除鎳之外的其他金屬制成，只要其滿足關(guān)于線性膨脹系數(shù)、耐腐蝕性和延展性等等的要求。
如經(jīng)放大的圖3A到圖3C所示，用作壓力產(chǎn)生腔29的狹長(zhǎng)凹槽33是線型溝槽。在此實(shí)施例中，180個(gè)溝槽沿溝槽寬度方向排列，其中每個(gè)溝槽寬約0.1mm，長(zhǎng)約1.5mm，深約0.1mm。
每一個(gè)狹長(zhǎng)凹槽33的底面隨著位置更深而寬度減小；就是說，底面呈V形。底面采用V形的原因是增大分隔相鄰壓力產(chǎn)生腔29的分隔壁28的剛度。即，采用V形的底面增大了分隔壁28底部的厚度，由此增大了分隔壁28的剛度。利用高剛度的分隔壁28，每一個(gè)壓力產(chǎn)生腔29就更不易受到相鄰壓力產(chǎn)生腔29中壓力變化的影響。就是說，墨水壓力變化更不易從相鄰的壓力產(chǎn)生腔29傳遞到各個(gè)壓力產(chǎn)生腔29。此外，采用V形的底面允許通過塑性加工以高尺寸精度形成狹長(zhǎng)凹槽33。V形的角度根據(jù)加工條件來設(shè)定，例如被設(shè)定為約90°。因?yàn)榉指舯?8的頂部非常薄，所以即使密集地形成壓力產(chǎn)生腔29，仍能保證所需的容量。
此示例的每一個(gè)狹長(zhǎng)凹槽33的縱向兩端部隨著位置更深而傾斜，使其間距減小，即其具有斜切形狀。這也是為了通過塑性加工以高尺寸精度形成狹長(zhǎng)凹槽33。
相鄰于兩端的狹長(zhǎng)凹槽33中的每一個(gè)，形成一個(gè)偽凹槽36，此偽凹槽36比狹長(zhǎng)凹槽33更寬。偽凹槽36是狹長(zhǎng)凹槽，此凹槽用作不用來噴射墨滴的偽壓力產(chǎn)生腔。此實(shí)施例的每一個(gè)偽凹槽36是寬約0.2mm，長(zhǎng)約1.5mm，深約0.1mm的溝槽。每一個(gè)偽凹槽36的底面呈W形。這也是為了增加分隔壁28的剛度，并為了通過塑性加工以高尺寸精度形成偽凹槽36。
多個(gè)狹長(zhǎng)凹槽33和一對(duì)偽凹槽36構(gòu)成狹長(zhǎng)凹槽陣列33a。在此實(shí)施例中，形成兩個(gè)彼此平行的陣列33a。即，設(shè)置兩組狹長(zhǎng)凹槽陣列33a和儲(chǔ)存室空間35。
連通孔34是分別沿著腔形成板30厚度方向從狹長(zhǎng)凹槽33的一端穿透腔形成板30的通孔。對(duì)各個(gè)狹長(zhǎng)凹槽33分別形成連通孔34。每一個(gè)狹長(zhǎng)凹槽陣列33a具有180個(gè)連通孔34。此實(shí)施例的每一個(gè)連通孔34具有矩形的開口，并且由第一連通孔37和第二連通孔38構(gòu)成，第一連通孔37從狹長(zhǎng)凹槽33延伸到腔形成板30厚度方向上的中間位置，第二連通孔38從與狹長(zhǎng)凹槽33相反的一面延伸到所述厚度方向上的中間位置。
第一連通孔37和第二連通孔38具有不同的橫截面；第二連通孔38的內(nèi)部尺寸稍小于第一連通孔37的內(nèi)部尺寸。這是由于通過壓制加工來形成連通孔34的結(jié)果。更具體地，因?yàn)榍恍纬砂?0是通過加工厚度為0.35mm的厚鎳板形成的，所以即使減去凹槽33的深度，連通孔34也長(zhǎng)達(dá)0.25mm或更長(zhǎng)。因?yàn)檫B通孔34的寬度需要比狹長(zhǎng)凹槽33的凹槽寬度小，所以其被設(shè)定為小于0.1mm。因此，如果試圖通過一次沖程就沖制出連通孔34，則陽模(沖頭)會(huì)由于深寬比而發(fā)生彎折或遇到類似問題。有鑒于此，在此示例中，每一個(gè)連通孔34通過兩個(gè)沖程來形成。通過第一沖程將第一連通孔37形成到厚度方向的中間位置，并且通過第二沖程形成第二連通孔38。后面將描述形成連通孔34的加工工藝。
各個(gè)偽凹槽36形成有偽連通孔39。與各個(gè)連通孔34相似，每一個(gè)偽連通孔39由第一偽連通孔40和第二偽連通孔41構(gòu)成。第二偽連通孔41的內(nèi)部尺寸小于第一偽連通孔40的內(nèi)部尺寸。
在此示例中，連通孔34和偽連通孔39是具有矩形開口的通孔。但是，其可以是例如具有圓形開口的通孔。
接下來，將描述彈性板32。例如，作為一種密封板的彈性板32是通過對(duì)雙層復(fù)合材料(本發(fā)明的一種金屬材料)進(jìn)行加工形成的，在此復(fù)合材料中彈性膜43被疊放在支撐板42上。在此實(shí)施例中，采用不銹鋼板作為支撐板42，并采用PPS(聚苯硫醚)膜作為彈性膜43。
如圖1所示，隔膜部分44限定出各個(gè)壓力產(chǎn)生腔29的一部分。即，隔膜部分44封閉狹長(zhǎng)凹槽33的開口，并由此與狹長(zhǎng)凹槽33一起限定出壓力產(chǎn)生腔29。每一個(gè)隔膜部分44具有與狹長(zhǎng)凹槽33的形狀相一致的長(zhǎng)而窄的形狀，并被分別形成在用于密封狹長(zhǎng)凹槽33的各個(gè)密封區(qū)域中，就是說，對(duì)于每個(gè)狹長(zhǎng)凹槽33分別形成隔膜部分44。更具體地，隔膜部分44的寬度被設(shè)定為與狹長(zhǎng)凹槽33的溝槽寬度大致相等，并且隔膜部分44的長(zhǎng)度被設(shè)定為比狹長(zhǎng)凹槽33的長(zhǎng)度稍短。在此實(shí)施例中，隔膜部分44的長(zhǎng)度被設(shè)定為狹長(zhǎng)凹槽33的長(zhǎng)度的大約三分之二。對(duì)于隔膜部分44的形成位置而言，如圖1所示，每一個(gè)隔膜部分44的一端與相關(guān)狹長(zhǎng)凹槽33的相應(yīng)端(即位于連通孔34這一側(cè)的一端)平齊。
例如通過刻蝕掉支撐板42在與狹長(zhǎng)凹槽33對(duì)應(yīng)區(qū)域中的環(huán)形部分，僅僅在該處留下彈性膜43，來形成每一個(gè)隔膜部分44。島狀部分47被形成在環(huán)內(nèi)。島狀部分47是相關(guān)的壓電振動(dòng)器10的末端面所結(jié)合到的部分。
墨水供應(yīng)孔45是將壓力產(chǎn)生腔29連接到公共墨水池14的孔，并且其沿彈性板32的厚度方向穿透彈性板32。與隔膜部分44相似，墨水供應(yīng)孔45形成在對(duì)應(yīng)于各個(gè)狹長(zhǎng)凹槽33的位置處，即對(duì)各個(gè)狹長(zhǎng)凹槽33分別形成有墨水供應(yīng)孔45。如圖1所示，墨水供應(yīng)孔45被分別形成在對(duì)應(yīng)于狹長(zhǎng)凹槽33與連通孔34相反端部的位置上。墨水供應(yīng)孔45的直徑被設(shè)定為充分小于狹長(zhǎng)凹槽33的溝槽寬度。在此實(shí)施例中，墨水供應(yīng)孔45是直徑為23μm的非常窄的通孔。
構(gòu)成彈性板32的支撐板42和彈性膜43并不限于上述示例中的那些。例如，彈性膜43可以是聚酰亞胺膜。
接下來，將描述噴嘴板31。噴嘴板31是金屬板狀構(gòu)件，其上形成有噴嘴口48陣列。在此實(shí)施例中，噴嘴板31是不銹鋼板，并且以對(duì)應(yīng)于點(diǎn)形成密度的間隔形成有多個(gè)噴嘴口48。在此實(shí)施例中，形成兩個(gè)彼此平行的噴嘴陣列，每一個(gè)陣列由總共180個(gè)噴嘴口48構(gòu)成。當(dāng)將噴嘴板31接合到腔形成板30的與彈性板32相反的面時(shí)，噴嘴口48與各個(gè)連通孔34分別連通。
當(dāng)彈性板32被接合到腔形成板30的形成有狹長(zhǎng)凹槽33的面上時(shí)，隔膜部分44封閉狹長(zhǎng)凹槽33的開口，并由此限定出壓力產(chǎn)生腔29。類似地，偽凹槽36的開口被封閉，并且限定出偽壓力產(chǎn)生腔。當(dāng)噴嘴板31被接合到腔形成板30的另一面上時(shí)，噴嘴口48分別與各個(gè)連通孔34連通。如果在此狀態(tài)下，接合到島狀部分47的壓電振動(dòng)器10擴(kuò)張或者收縮，則彈性膜43的圍繞島狀部分47的部分發(fā)生變形，并且島狀部分47被推向或者拉離狹長(zhǎng)凹槽33。當(dāng)彈性膜43以此方式變形時(shí)，壓力產(chǎn)生腔29被擴(kuò)張或者收縮，由此為壓力產(chǎn)生腔29中的墨水提供了壓力變化。
如上構(gòu)造的記錄頭1具有公共墨水流動(dòng)通道和個(gè)體墨水流動(dòng)通道，所述公共墨水流動(dòng)通道分別從墨水供應(yīng)針19延伸到墨水儲(chǔ)存室14，并且每一組個(gè)體墨水流動(dòng)通道分別從相關(guān)的墨水儲(chǔ)存室14通過壓力產(chǎn)生腔29延伸到噴嘴口48。儲(chǔ)存在各個(gè)墨盒中的墨水經(jīng)由墨水供應(yīng)針19被引入公共墨水流動(dòng)通道，然后被儲(chǔ)存在墨水儲(chǔ)存室14中。儲(chǔ)存在墨水儲(chǔ)存室14中的墨水經(jīng)由個(gè)體墨水流動(dòng)通道被引入到噴嘴口48，然后從噴嘴口48噴出。
例如，當(dāng)壓電振動(dòng)器10被收縮時(shí)，隔膜部分44被拉向振動(dòng)器單元3，壓力產(chǎn)生腔29由此被擴(kuò)張。由于在壓力產(chǎn)生腔29中因?yàn)閿U(kuò)張而產(chǎn)生負(fù)壓，所以墨水從墨水儲(chǔ)存室14通過墨水供應(yīng)孔45流到壓力產(chǎn)生腔29。當(dāng)此后壓電振動(dòng)器10被擴(kuò)張時(shí)，隔膜部分44被推向腔形成板30，壓力產(chǎn)生腔29由此被收縮。壓力產(chǎn)生腔29中的墨水壓力由于壓力產(chǎn)生腔29的收縮而增大，由此墨滴從相應(yīng)的噴嘴口48噴出。
在此記錄頭1中，壓力產(chǎn)生腔29(即狹長(zhǎng)凹槽33)的底面以V形凹入。因此，限定相鄰壓力產(chǎn)生腔29的每一個(gè)分隔壁28的底部比其頂部厚。此結(jié)構(gòu)使得分隔壁28的剛度高于傳統(tǒng)的情形。因此，即使在噴射墨滴時(shí)壓力產(chǎn)生腔29內(nèi)的墨水壓力發(fā)生變化，此壓力變化也更不易被傳遞到相鄰的壓力產(chǎn)生腔29。結(jié)果，可以防止所謂的串?dāng)_并且可以使墨滴噴射穩(wěn)定。
接著，將描述記錄頭1的制造方法。在此制造方法中，制造沖模被主要用于對(duì)腔形成板30進(jìn)行塑性加工，下面的描述將集中于使用該制造沖模的腔形成板30制造工藝。腔形成板30是通過使用順序沖模(progressive die)的鍛造形成的。如上所述，作為腔形成板30的材料板的條板由鎳制成。
腔形成板30的制造工藝由用于形成狹長(zhǎng)凹槽33的工藝和用于形成連通孔34的工藝構(gòu)成，并且通過安裝有順序沖模的塑性加工壓制裝置來執(zhí)行。
用于形成狹長(zhǎng)凹槽33的工藝使用如圖4和圖5所示的陽模51和陰模52。陽模51是用于形成狹長(zhǎng)凹槽33的沖模。陽模51上排列有用于形成狹長(zhǎng)凹槽33的、且數(shù)目與狹長(zhǎng)凹槽33的數(shù)目相同的突起53。與位于排列方向上兩端處的突起53相鄰設(shè)置有用于形成偽凹槽36的偽突起(未示出)。每一個(gè)突起53的末端部分53a逐漸變細(xì)成山峰形狀。例如如圖5所示，每一個(gè)突起53被斜切，以與寬度方向上的中心線形成約45°的角度。就是說，由突起53的斜面形成楔形末端部分53a。結(jié)果，從長(zhǎng)度方向看時(shí)每一個(gè)突起53銳化成V形。
在陰模52的頂面上形成多個(gè)肋54。肋54對(duì)于形成其中每一個(gè)限定相鄰壓力產(chǎn)生腔29的分隔壁28是不可缺少的，并且肋54位于與相應(yīng)的突起53相對(duì)的位置。
在用于形成狹長(zhǎng)凹槽33的工藝中，如圖4所示，首先將作為腔形成板30材料板的條板55放置在陰模52的頂面上，并且陽模51被布置在條板55上方。接著如圖5所示，陽模51向下移動(dòng)，由此將突起53的末端部分53a鉆入條板55。在此，因?yàn)橥黄?3的末端部分53a銳化成V形，所以末端部分53a可以被可靠地鉆入條板55而不會(huì)引起突起53的彎曲。
當(dāng)突起53被鉆入時(shí)，條板55的多個(gè)部分塑性變形以形成狹長(zhǎng)凹槽33。因?yàn)橥黄?3的末端部分53a銳化成V形，所以即使微小的狹長(zhǎng)凹槽33也可以以高尺寸精度形成。就是說，條板55的被末端部分53a施壓的部分平滑地塑性變形，由此狹長(zhǎng)凹槽33依照突起53的形狀被成型。順便地，被末端部分53a壓向旁邊而塑性變形的材料進(jìn)入突起53之間的間隙53b，由此形成分隔壁28。
當(dāng)被突起53施壓時(shí)，條板55的多個(gè)部分上升到相鄰的突起53之間的間隙53b中。順便地，因?yàn)槿缟纤隼?4與相應(yīng)的突起53相對(duì)，所以在突起53和肋54之間的材料受到最強(qiáng)的擠壓。結(jié)果，使得這樣強(qiáng)烈受壓的材料的塑性變形正向著間隙53b，由此材料有效地塑性變形到突起53之間的空隙(間隙53b)中，從而可以形成高的分隔壁28。
接著，將參考圖6到圖12描述根據(jù)本發(fā)明的制造用于液體噴射頭的沖模的制造方法。具有各種形狀的沖模被用作用于液體噴射頭的制造沖模。下面的描述將針對(duì)作為用于形成圖4和5所示狹長(zhǎng)凹槽33的陽模51的示例性沖模。
如圖6所示，材料塊56一般呈長(zhǎng)方體形狀，并且在深度方向上的尺寸為30mm，在寬度方向上的尺寸為100mm，在高度方向上的尺寸為30mm。如圖9所示，上述的深度方向、寬度方向和高度方向分別對(duì)應(yīng)于經(jīng)切割的二元制造沖模57的深度方向、寬度方向和高度方向。通過將金屬粉末經(jīng)過熱等壓燒結(jié)(HIP燒結(jié))制造錠塊并隨后將該錠塊切成多個(gè)具有預(yù)定尺寸的部分，來形成材料塊56。圖7示出了如何將已經(jīng)從錠塊切割出的大的母體材料塊進(jìn)一步分成三個(gè)材料塊56。
在切割工藝(在后面描述)中的切割之后，沿著分隔線60切割具有圖9形狀的二元制造沖模57，由此得到一組兩個(gè)陽模51，其中的每一個(gè)陽模51如圖4所示。在下文中，陽模51將被稱為“制造沖模51”。
在切割二元制造沖模57的工藝中，如圖8所示進(jìn)行放電機(jī)加工，其中二元制造沖模57的頂面57a和底面57b分別對(duì)應(yīng)于制造塊56的頂面56a和底面56b。在圖8中，標(biāo)號(hào)61表示插入孔，放電機(jī)加工的電線將被插入到所述插入孔中，以沿垂直于圖8紙面的方向穿過。通過移動(dòng)電線，沿著每一個(gè)二元制造沖模57的輪廓線切割材料塊56。作為沿上述輪廓線切割材料塊56的結(jié)果，形成了各個(gè)制造沖模51的叉狀部分62和分割切縫63。在切割工藝之后，在頂面57a和底面57b側(cè)的多余材料通過研磨等被去除。通過在另一個(gè)工藝中在每一個(gè)叉狀部分62的末端面64上形成如圖4和圖5所示的突起53和間隙53b，來形成加工構(gòu)件53和53b。每一個(gè)制造沖模51的末端面64被制成彼此平齊。加工構(gòu)件被賦予與突起53和間隙53b相同的標(biāo)號(hào)53和53b，因?yàn)橥黄?3和間隙53b進(jìn)行鍛造加工。
如圖8所示，材料塊56具有平坦端面65，并且端面65和將形成加工構(gòu)件53和53b的制造沖模51的末端面64之間的距離大致均一。占據(jù)將成為加工構(gòu)件53和53b的末端面64的區(qū)域的材料66垂直于圖8的紙面并且平行于端面65延伸。材料66即加工構(gòu)件53和53b的位置靠近端面65，并且平行于端面65延伸。
由加工構(gòu)件53和53b形成彼此平行的兩個(gè)狹長(zhǎng)凹槽陣列33a(在每一個(gè)陣列中，大量的狹長(zhǎng)凹槽33被如圖4所示地排列)。因此，如圖9和10所示，將形成加工構(gòu)件53和53b的末端面64具有長(zhǎng)而窄的形狀，并且末端面64的縱向與材料塊56的高度方向相同。如上定向的末端面64大致存在于一個(gè)假想平面中，該假想平面存在于材料66的區(qū)域中。如上所述，該材料66的區(qū)域的位置靠近材料塊56的端面65。
如圖8和10所示，從單個(gè)的材料塊56僅僅切割出一列的多個(gè)二元制造沖模57。
為了使得材料塊56的高度尺寸最小化，如圖11所示，可以將作為材料塊56外表面的頂面56a和底面56b中的一部分制造成各個(gè)二元制造沖模57的頂面57a和底面57b。頂面57a和底面57b是由垂直線和水平線(分別沿材料塊56的深度方向和寬度方向延伸)所限定的二元制造沖模57的外表面。
接著，將描述材料塊56的金屬材料的形成和對(duì)其進(jìn)行的諸如淬火/回火的熱精制。
材料塊56是由通過熱等壓燒結(jié)(HIP燒結(jié))固化金屬粉末得到的材料塊，并且所使用的金屬粉末是作為特種鋼的通過氮化高速工具鋼所得到的粉末。該金屬粉末是高速工具鋼的氮化物粉末，Kobe Steel，Ltd.的KHA30N。其具有如下的化學(xué)組成(重量％)0.97％的C，4.04％的Cr，6.21％的Mo，6.35％的W，3.58％的V，5.12％的Co，0.62％的N和余量的Fe。錠塊通過熱燒結(jié)上述的高速工具鋼的氮化物粉末的整體同時(shí)以等壓的方式對(duì)其施壓來生產(chǎn)，并且被切割成垂直長(zhǎng)度為30mm、水平長(zhǎng)度為100mm并且高度為30mm的長(zhǎng)而窄的材料塊56。
對(duì)每一個(gè)材料塊56進(jìn)行真空淬火，在真空淬火中，材料塊56在真空下被保持在1180℃下3分鐘，然后用空氣冷卻。隨后，通過將材料塊56浸沒在液氮中來對(duì)材料塊56進(jìn)行一次零下處理(深度冷卻處理)，由此減小殘余奧氏體的量。然后，材料塊56經(jīng)過三次保持在540℃下1.5小時(shí)的回火循環(huán)。如圖8所示，通過放電機(jī)加工從得到的材料塊56切割出5個(gè)制造沖模51。并且通過放電機(jī)加工形成加工構(gòu)件53和53b。如果不需要大規(guī)模生產(chǎn)，可以進(jìn)行鹽浴淬火(油冷卻)來代替真空淬火。
比較示例1與上述示例的不同僅僅在于材料塊的尺寸被改變?yōu)?50mm(垂直長(zhǎng)度)、150mm(水平長(zhǎng)度)和30mm(高度)。切割5行制造沖模51，并形成加工構(gòu)件53和53b。比較示例2與上述示例的不同僅僅在于材料塊的尺寸被改變?yōu)?00mm(垂直長(zhǎng)度)、100mm(水平長(zhǎng)度)和30mm(高度)。切割3列制造沖模51，并形成加工構(gòu)件53和53b。
在本發(fā)明的上述示例中，當(dāng)利用各個(gè)制造沖模51對(duì)材料板55(腔形成板30)進(jìn)行壓制成形時(shí)，在1747次壓制中，以足夠的精度形成了具有正常形狀的狹長(zhǎng)凹槽33、分隔壁28等。相反，在對(duì)比示例1的情形中得到了966次令人滿意的結(jié)果，在對(duì)比示例2中得到了959次令人滿意的結(jié)果?？梢悦黠@看出，就壓制次數(shù)而言，上述示例提高了約1.8倍。
如圖13所示，從上述示例所取的第1、2和3號(hào)測(cè)試件的五個(gè)位置處的硬度值的范圍在64.4和65.3(HRC)之間，這對(duì)于制造沖模51是令人滿意的。如圖14所示，即使在最大的情況下，殘余奧氏體(γ-Fe)的量也只有1.7％(體積％)，這意味著馬氏體(α-Fe)是主要結(jié)構(gòu)。呈微小球形的碳化物M6C和MC對(duì)于提高硬度是有效的。
圖12示出了淬火溫度(℃)、回火溫度(℃)和硬度(HRC)之間的關(guān)系。在可以獲得高回火硬度的520到540℃的回火溫度范圍中，當(dāng)淬火溫度是1190℃或者更高時(shí)，得到最高硬度。但是，在這樣的硬度水平下，彎曲強(qiáng)度往往很低。在上述的示例中，通過使用1180℃作為淬火溫度，避免了彎曲強(qiáng)度的減小。
在上述示例中，即使淬火溫度被設(shè)定在1130到1180℃之間的范圍中并且回火溫度被設(shè)定在520到580℃之間的范圍中，也可以得到接近上述壓制成形次數(shù)(1747)的次數(shù)。
通過在上述示例中的熱精制中進(jìn)行的零下處理，促進(jìn)了從殘余奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變。因此，幾乎沒有從殘余奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變隨長(zhǎng)時(shí)間使用而發(fā)生，并可以防止由于這樣的轉(zhuǎn)變所導(dǎo)致的材料膨脹?？梢垣@得最好的制造沖模，其中通過精確塑性加工形成的狹長(zhǎng)凹槽33等的尺寸幾乎不隨長(zhǎng)時(shí)間使用而發(fā)生變化。
上述的實(shí)施例提供了下面的優(yōu)點(diǎn)。
材料塊56可以經(jīng)過如下的熱精制，在所述熱精制中，使未來加工構(gòu)件53和53b的冷卻速率盡可能均一。結(jié)果，可以使得金屬結(jié)構(gòu)的不均一性達(dá)到基本不會(huì)發(fā)生問題的程度，并且最適合于增大沖模耐久性等的金屬結(jié)構(gòu)可以被均一地分布在加工構(gòu)件53和53b中。因此，可以給予從材料塊56切割出的制造沖模51足夠的耐久性，以承受在塑性加工時(shí)施加在加工構(gòu)件53和53b上的物理載荷。
在將成為加工構(gòu)件53和53b的部分靠近且平行于端面65的狀態(tài)下，從材料塊56切割出多個(gè)制造沖模51。因此，在端面65附近已經(jīng)以高冷卻速率被熱精制的材料區(qū)域變成了諸如具有馬氏體結(jié)構(gòu)的更硬的材料，并且被用于形成加工構(gòu)件53和53b。這使得可以將在塑性加工時(shí)承受最大物理載荷的部分強(qiáng)度最高。
材料塊56的將成為加工構(gòu)件53和53b的材料66被布置成大致平行于端面65，并且通過預(yù)先將材料塊56經(jīng)過熱精制而被轉(zhuǎn)變成具有適合于加工構(gòu)件53和53b的功能的金屬結(jié)構(gòu)。通過熱精制增強(qiáng)的平行于端面65的材料66成為均勻的高強(qiáng)度材料區(qū)域。由具有這樣的性質(zhì)的材料區(qū)域形成的加工構(gòu)件53和53b的金屬結(jié)構(gòu)在塑性加工時(shí)表現(xiàn)出其最高的強(qiáng)度，并且極大地增加了制造沖模51的耐久性。
因?yàn)樵诿恳粋€(gè)制造沖模51中沿橫向和縱向中的每一個(gè)布置僅僅一個(gè)加工構(gòu)件53和53b陣列，所以從整體上金屬結(jié)構(gòu)大致均一的材料塊56切割出制造沖模51的一個(gè)陣列。因此，每一個(gè)制造沖模51的金屬結(jié)構(gòu)分布是優(yōu)異的，就是說，不均一程度低，并且加工構(gòu)件53和53b可以被形成為具有最佳的金屬結(jié)構(gòu)。
在由上述的垂直線和水平線所限定的制造沖模51的頂面57a和底面57b由材料塊56的頂面56a和頂面56b的一部分制成的情況下，每一個(gè)制造沖模51的頂面57a和底面57b可以從在材料塊56被切割出時(shí)的頂面56a和底面56b直接獲得。這使得不必進(jìn)行對(duì)每一個(gè)制造沖模51的外形進(jìn)行精制加工。即使在對(duì)每一個(gè)制造沖模51的外形進(jìn)行精制加工的情況下，可以使得精制余量非常小，這對(duì)于減小浪費(fèi)材料的量和加工步驟的數(shù)量是有效的。此外，因?yàn)樵诓牧蠅K56的高度方向上只可以切割出一個(gè)沖模，所以切割出的沖模51之間的結(jié)構(gòu)不均一性低，因此其機(jī)械性能均一。
材料塊56是通過將金屬粉末經(jīng)過熱等壓燒結(jié)形成的，就是說，整個(gè)金屬粉末在以等壓方式受壓的同時(shí)被燒結(jié)。因此，材料塊56以高密度均勻固化，這對(duì)于制造高強(qiáng)度的制造沖模51是有效的。此外，因?yàn)檫@樣得到的材料塊56的結(jié)構(gòu)是密實(shí)和均一的，所以可以使得加工構(gòu)件53和53b強(qiáng)度均一，這對(duì)于例如用于形成噴墨頭1的壓力產(chǎn)生腔29的高精細(xì)塑性加工是有利的。
因?yàn)樯鲜鼋饘俜勰┦堑胤N鋼，所以整個(gè)材料塊56由氮化特種鋼的金屬粉末制成。材料塊56和制造沖模51中的每一個(gè)在氮密度上基本沒有梯度，并且表現(xiàn)出均一的機(jī)械性能。因此，可以使加工構(gòu)件53和53b的強(qiáng)度均一，這對(duì)于例如用于形成噴墨頭1的壓力產(chǎn)生腔29的高精細(xì)塑性加工是有利的。
因?yàn)樯鲜鼋饘俜勰┦堑咚俟ぞ咪?，所以加入了更不易咬死且耐切削性?yōu)異的氮化高速工具鋼在強(qiáng)度、耐磨性等方面中的優(yōu)點(diǎn)。因此，制造沖模51的耐久性等被進(jìn)一步增大。而且可以防止如下問題，即在加工構(gòu)件53和53b中早期發(fā)生磨損、裂紋等，而降低了通過加工所制造的噴墨頭的形狀精度或者需要在早期更換沖模。
材料塊56中至少材料66的主要金屬結(jié)構(gòu)是馬氏體，并且殘余奧氏體的量就容量比而言為2％或更少?？梢允沟迷趲缀跽麄€(gè)材料塊56中淬火的冷卻速率均一，并且使用這樣的材料塊56允許材料的主要金屬結(jié)構(gòu)被制成馬氏體結(jié)構(gòu)，并同時(shí)允許使得殘余奧氏體的量就容量比而言為2％或者更少。這使得可以明顯增大制造沖模51的使用的耐久性。
可以對(duì)材料塊56進(jìn)行熱精制，在所述熱精制中，使得未來加工構(gòu)件53和53b的冷卻速率盡可能均一。結(jié)果，可以使得金屬結(jié)構(gòu)的不均一性處于基本不會(huì)發(fā)生問題的水平，并且最適于增大沖模耐久性等的金屬結(jié)構(gòu)可以被均一地分布在加工構(gòu)件53和53b中。因此，可以給予從材料塊56切割出的制造沖模51足夠的耐久性，以承受在塑性加工時(shí)施加在加工構(gòu)件53和53b上的物理載荷。
上述的實(shí)施例涉及噴墨記錄裝置。但是，作為使用根據(jù)本發(fā)明的沖模進(jìn)行制造的對(duì)象的液體噴射頭不僅僅用于噴墨記錄裝置的墨水，還可以例如用于噴射膠水、修整材料、導(dǎo)電液體(液體金屬)等。此外，雖然上述實(shí)施例涉及使用作為一種液體的墨水的噴墨記錄頭，但是本發(fā)明可以被應(yīng)用于用于噴射液體的一般的液體噴射頭，包括用于諸如打印機(jī)的圖像記錄裝置的記錄頭、用于制造液晶顯示器等的色彩過濾器的顏料噴射頭、用于形成有機(jī)EL顯示器、FED(場(chǎng)發(fā)射顯示器)等的電極的電極材料噴射頭、以及用于制造生物芯片的生物有機(jī)材料噴射頭。
雖然參考具體實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員清楚可以有各種變化和修改，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
本申請(qǐng)基于2003年7月3日遞交的日本專利申請(qǐng)No.2003-191418，其公開內(nèi)容通過引用被包含在本文中。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的用于制造液體噴射頭的沖模的制造方法和用于該方法的材料塊中，材料塊可以經(jīng)過如下的熱精制，在所述熱精制中，使未來加工構(gòu)件的冷卻速率盡可能均一。結(jié)果，可以使得金屬結(jié)構(gòu)的不均一性達(dá)到基本不會(huì)發(fā)生問題的程度，并且最適合于增大沖模的耐久性等的金屬結(jié)構(gòu)可以被均一地分布在加工構(gòu)件中。因此，可以給予從材料塊切割出的制造沖模足夠的耐久性，以承受在塑性加工時(shí)施加在加工構(gòu)件上的物理載荷。
權(quán)利要求
1.一種制造用于制造液體噴射頭的沖模的方法，所述液體噴射頭包括金屬腔形成板，多個(gè)用作壓力產(chǎn)生腔的狹長(zhǎng)凹槽被排列在所述金屬腔形成板中；密封板，所述密封板接合到所述腔形成板以密封所述壓力產(chǎn)生腔；多個(gè)壓力產(chǎn)生元件，其中的每一個(gè)可用于對(duì)容納在所述壓力產(chǎn)生腔之一中的液體施壓；以及噴嘴板，所述噴嘴板形成有其中每一個(gè)與所述壓力產(chǎn)生腔之一連通的噴嘴口，并且所述噴嘴板被接合到所述腔形成板，所述方法的特征在于用于所述沖模的材料是具有平坦端面的金屬材料塊；所述材料塊具有橫向方向、縱向方向和高度方向，選擇所述橫向方向、縱向方向和高度方向使得可以從所述材料塊切割出沿所述橫向方向和縱向方向排列的所述沖模；以及使所述沖模中的每一個(gè)的將成為加工構(gòu)件的部分和所述平坦端面之間的距離均一。
2.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，在將成為所述加工構(gòu)件的所述部分布置成靠近并平行于所述端面的狀態(tài)下從所述材料塊切割出所述沖模。
3.如權(quán)利要求2所述的制造方法，其中，將成為所述加工構(gòu)件的所述部分大致平行于所述端面布置，并且通過預(yù)先將所述材料塊進(jìn)行熱精制而將所述部分轉(zhuǎn)變成具有適于所述加工構(gòu)件的功能的金屬結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的制造方法，其中，在所述沖模的每一個(gè)中，沿所述橫向方向和縱向方向中的每一個(gè)布置所述加工構(gòu)件的一個(gè)陣列。
5.如權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的制造方法，其中，由垂直線和水平線限定出的所述制造沖模的頂面和底面由所述材料塊的頂面和底面的一部分制成。
6.如權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的制造方法，其中，所述材料塊通過使金屬粉末經(jīng)過熱等壓燒結(jié)來形成。
7.如權(quán)利要求6所述的制造方法，其中，所述金屬粉末是氮化特種鋼。
8.如權(quán)利要求7所述的制造方法，其中，所述金屬粉末是氮化高速工具鋼。
9.如權(quán)利要求3到8中任一項(xiàng)所述的制造方法，其中，至少用于成為所述加工構(gòu)件的所述部分的主要金屬結(jié)構(gòu)是馬氏體，并且殘余奧氏體的量就其容量比而言為2％或者更少。
10.一種用于制造液體噴射頭的沖模的材料塊，所述液體噴射頭包括金屬腔形成板，多個(gè)用作壓力產(chǎn)生腔的狹長(zhǎng)凹槽被排列在所述金屬腔形成板中；密封板，所述密封板接合到所述腔形成板以密封所述壓力產(chǎn)生腔；多個(gè)壓力產(chǎn)生元件，其中的每一個(gè)可用于對(duì)容納在所述壓力產(chǎn)生腔之一中的液體施壓；以及噴嘴板，所述噴嘴板形成有其中每一個(gè)與所述壓力產(chǎn)生腔之一連通的噴嘴口，并且所述噴嘴板被接合到所述腔形成板，所述材料塊的特征在于用于所述沖模的材料是具有平坦端面的金屬材料塊；所述材料塊具有橫向方向、縱向方向和高度方向，選擇所述橫向方向、縱向方向和高度方向使得可以從所述材料塊切割出沿所述橫向方向和縱向方向排列的所述沖模；以及所述沖模中將成為加工構(gòu)件的部分大致平行于所述端面布置。
全文摘要
一種制造用于制造液體噴射頭的沖模的方法以及用于該沖模的材料塊，其中使得沖模之間的沖模耐久性均一并大大提高了耐久性水平。制造用于制造液體噴射頭的沖模的方法對(duì)金屬制壓力腔形成板(30)進(jìn)行塑性加工，用作壓力產(chǎn)生腔(29)的狹長(zhǎng)凹槽(33)形成在該壓力腔形成板(30)中。制造沖模(51)的金屬材料是具有平坦端面(65)的長(zhǎng)方體形材料塊(56)。材料塊(56)具有縱向、橫向和高度尺寸，從其可以切割出沿橫向和縱向布置的制造沖模(51)。從材料塊(56)切割出制造沖模(51)使得端面(65)和制造沖模(51)的每個(gè)加工構(gòu)件(53、53b)間的距離大致相等。因此，材料塊(56)更小，淬火和回火期間的冷卻速率相等，并使金屬結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
文檔編號(hào)B21D37/20GK1812857SQ20048001845
公開日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2004年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月3日
發(fā)明者高島永光, 上杉良治 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社