JP2010158635A - フィルターの製造方法及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルターの反りを抑制してフィルターの破壊を抑制することができるフィルターの製造方法及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置を提供する。
【解決手段】パンチにより金属板５１に複数の貫通孔を設けるフィルターの製造方法であって、軟質部材の上に載置された前記金属板５１にパンチを貫通させて抜き打ち片を軟質部材の内部に押し込むことで、前記金属板５１に前記貫通孔を穿孔する工程と、前記貫通孔を穿孔する工程の前に、前記金属板５１を前記パンチの貫通方向に向かって当該パンチ側が凸となるように反らせるように圧延する工程と、を具備する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、金属板に複数の貫通孔が設けられたフィルターの製造方法及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置に関する。

インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドには、流路内の気泡や異物などを取り除くための平板状のフィルターが設けられている。このフィルターとして、薄板にパンチ加工によって複数の貫通孔を設けたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながらパンチによって貫通孔を形成したフィルターは、多数の貫通孔が形成されることに基づく曲がり方向の残留応力によってカール（反り）が発生してしまうため、金属板を屈曲させて凹凸を形成し、凹凸によってフィルターの剛性を高めることで反りを抑制していた。

特開２００６−２７２６３１号公報

しかしながら、凹凸によってフィルターの反りを抑制する場合、凹凸によってフィルターに亀裂等の破壊が発生する虞があるという問題がある。

また、フィルターの剛性を高めるために大きな起伏の凹凸を形成すると、開口率の低下や余分な材料が必要になるなどの不具合が生じる虞があるという問題がある。

なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドに搭載されるフィルターに限定されず、他の装置に搭載されるフィルターにおいても同様に存在する。

本発明はこのような事情に鑑み、フィルターの反りを抑制してフィルターの破壊を抑制することができるフィルターの製造方法及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の態様は、パンチにより金属板に複数の貫通孔を設けるフィルターの製造方法であって、軟質部材の上に載置された前記金属板にパンチを貫通させて抜き打ち片を軟質部材の内部に押し込むことで、前記金属板に前記貫通孔を穿孔する工程と、前記貫通孔を穿孔する工程の前に、前記金属板を前記パンチの貫通方向に向かって当該パンチ側が凸となるように反らせるように圧延する工程と、を具備することを特徴とするフィルターの製造方法にある。
かかる態様では、パンチによって金属板に貫通孔を形成する前に、予め金属板を反対方向に反らせるように圧延することで、パンチによって金属板に貫通孔を形成しても、カール（反り）が発生するのを抑制することができる。したがって、カール取りのための凹凸の形成が不要となり、フィルターの破断等を抑制することができる。

ここで、前記金属板に前記貫通孔を穿孔する工程の後、前記金属板を前記パンチの貫通方向と同じ方向に打ち抜く工程をさらに具備することが好ましい。これによれば、１つのフィルターサイズに打ち抜く工程によっても発生する反りを低減できる。

また本発明の他の態様は、上記態様の製造方法によって製造されたフィルターを有することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。かかる態様では、フィルターの破断を抑制して歩留まりを向上することができると共に信頼性を向上した液体噴射ヘッドを実現できる。

さらに本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。かかる態様では、信頼性を向上した液体噴射装置を実現できる。

本発明の実施形態１に係る記録装置の概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。 本発明の実施形態１に係るフィルターの平面図である。 本発明の実施形態１に係るフィルターの製造方法を示す断面図である。 本発明の実施形態１に係る金型装置を示す断面図である。 本発明の実施形態１に係るフィルターの製造方法を示す断面図である。 本発明の実施形態１に係るパンチの他の例を示す斜視図及び平面図である。 本発明の実施形態１に係るパンチの他の例を示す斜視図及び平面図である。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
ここで本発明のフィルターの製造方法により製造したフィルターを具備する液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置について説明する。なお、図１は、本発明の液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置の概略斜視図である。

図１に示すように、本実施形態の液体噴射装置であるインクジェット式記録装置１は、例えば、ブラック（Ｂ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）等の複数の異なる色のインクが貯留される貯留室を有するインクカートリッジ（液体貯留手段）２が装着されたインクジェット式記録ヘッド１０（以下、記録ヘッド）を具備する。記録ヘッド１０はキャリッジ３に搭載されており、記録ヘッド１０が搭載されたキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、キャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙装置等により給紙された紙等の被記録媒体Ｓがプラテン８上を搬送されるようになっている。

次に、本実施形態に係る記録ヘッド１０について説明する。なお、図２は、実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図であり、図３はその断面図である。

図２及び図３に示すように、インクジェット式記録ヘッド１０を構成するヘッドホルダーの一例であるカートリッジケース１１は、上述したインクカートリッジ（図示なし）が装着されるカートリッジ装着部１２を有する。例えば、本実施形態では、このカートリッジ装着部１２に、ブラックインク及び複数色のカラーインクが充填された各インクカートリッジがそれぞれ装着されるようになっている。また、カートリッジケース１１の底面には、一端が各カートリッジ装着部１２に開口し、他端が後述するヘッドケース側に開口する複数のインク連通路（第１の液体流路）１３がそれぞれ形成された管状の流路形成部１４が突設されている（図３参照）。

カートリッジケース１１の上面側、すなわち、カートリッジ装着部１２のインク連通路１３の開口部分には、インクカートリッジに挿入される複数のインク供給針１５が、インク内の気泡や異物を除去するためのフィルター１６を介して固定されている。

カートリッジケース１１の下面側には、シール部材１７及び回路基板１８を挟んで、ヘッド部材１９が固定されている。本実施形態に係るヘッド部材１９は、複数の圧電素子を有する圧電素子ユニット２０を収容するための中空箱体状の部材であるヘッドケース２１と、このヘッドケース２１のカートリッジケース１１とは反対側の端面に固定されるヘッド本体２２とで構成されている。ヘッド本体２２は、複数のノズル２３が穿設されたノズルプレート２４と、ノズル２３に連通する圧力発生室２５を含む流路が形成された流路形成基板２６と、流路形成基板２６のノズルプレート２４とは反対面側に配される振動板２７とで構成されている。これらノズルプレート２４及び振動板２７と流路形成基板２６とはそれぞれ接着剤によって接合されている。またヘッドケース２１には、一端側が圧力発生室２５に連通すると共に他端側がカートリッジケース１１のインク連通路１３に連通するインク供給路２８が設けられている。インク連通路１３とインク供給路２８との接続部分は、シール部材１７によって密封されている。

このようにカートリッジケース１１の下面側に、シール部材１７、回路基板１８、ヘッド部材１９を構成するヘッドケース２１及びヘッド本体２２の順で配し、これら各部材の外側にヘッド本体２２のノズル２３を露出する窓部２９を有する枠体３０をはめ込み、ネジ３１によってカートリッジケース１１に固定することで、インクジェット式記録ヘッド１０が形成される。

上述した記録ヘッド１０に設けられたフィルター１６が、本発明の実施形態１に係る製造方法によって製造される。ここで、フィルター１６について詳細に説明する。なお、図４は、フィルターの平面図である。

図４に示すように、フィルター１６は、ステンレス（ＳＵＳ）等の金属材料からなる平坦な金属板５１（例えば、厚さ１５μｍ）に多数の微細な貫通孔５２（例えば、内径が１５μｍの穴が１ｃｍ^２に数万穴）を穿設して円形に切断したものであり、直径は例えば、８〜９ｍｍ程度とされている。貫通孔５２の内径は、ノズル２３よりも小さく設定されている。なお、フィルター１６の貫通孔５２としては、正方形や六角形の穴とすることも可能であり、この場合、対角線の長さがノズル２３よりも小さく設定されていればよい。また、本実施形態では、貫通孔５２は、隣接する貫通孔５２のピッチが、例えば、４μｍ程度に設定されている。

ここで、本実施形態のフィルター１６の製造方法について説明する。なお、図５は、本発明の実施形態１に係るフィルターの製造方法を示す断面図である。

まず、フィルター１６となる金属板５１を圧延する。本実施形態では、図５（ａ）に示すように、金属板５１の厚みよりも幅狭の間隔で設けられた２つのロール１００、１０１の間に金属板５１を通すことで圧延した。なお、圧延方法は特にこれに限定されず、例えば、２枚の板状部材の間で金属板５１を挟持させて、板状部材で金属板５１を加圧することで行ってもよい。２枚の板状部材を用いる場合には、２枚の板状部材のそれぞれの表面を、金属板５１の反りに合わせて凹状及び凸状に反らせておけばよい。このような圧延工程では、後の工程で、丸パンチ５７によって金属板５１に貫通孔５２を形成する際に、丸パンチ５７側が凸となるように反らせるように圧延する。具体的には、２つのロール１００、１０１の内、一方のロール１０１の外径を他方（ロール１００）に比べて大きくして回転数を同じにすることで、大径のロール１０１側が凸となるように金属板５１を圧延することができる。

次に、金属板５１に貫通孔５２を形成してフィルター１６を形成する。具体的には、図６に示す金型装置５４を用いてフィルター１６を形成する。なお、図６（ａ）には本発明の一実施形態にかかる金型装置により打ち抜きを行っている状態の断面、図６（ｂ）には打ち抜き後の金属板と軟質部材の断面、図６（ｃ）には打ち抜き後の金属板と軟質部材の平面を示す。

図６（ａ）に示すように、金型装置５４は、平盤状の下受けダイ５５の上部にはストリッパー５６を介してパンチとしての丸パンチ５７が設けられ、下受けダイ５５の上面には軟質材としてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート：高分子材料）からなる軟質部材５８が設けられている。

丸パンチ５７の先端５７ａの径はフィルター１６の貫通孔５２の径に対応しており、軟質部材５８には丸パンチ５７の先端５７ａが挿入されるようになっている。なお、下受けダイ５５の軟質部材５８側の表面は凹凸がなく平坦であるため、軟質部材５８に多数の金属板５１の打ち抜き片６２を押し込む際に、押し込み量を均一にすることができ、多数の打ち抜き片６２を確実に軟質部材５８の内部に留めることができる。

なお、軟質部材５８に用いる軟質材の高分子材料としては、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＡＢＳ（ＡＢＳ樹脂）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等を用いることも可能であり、硬さは、金属板５１の厚さや貫通孔５２の大きさ、ピッチ等により種々選択することが可能である。

このような金型装置５４を用いてフィルター１６の製造を行うには、軟質部材５８上に丸パンチ５７側が凸となるように金属板５１を載置し、金属板５１の反りを伸ばして平坦とした状態で金属板５１に丸パンチ５７の先端５７ａを貫通させて貫通孔５２を打ち抜く。このとき、金属板５１を貫通した丸パンチ５７の先端５７ａは、軟質部材５８に挿入され、打ち抜き片６２は軟質部材５８の内部に留まる。つまり、図６（ｂ）、（ｃ）に示すような状態となる。このため、下受けダイ５５側に丸パンチ５７の先端５７ａを受けるための凹部を設けることなく、貫通孔５２を打ち抜くことが可能になる。ちなみに、軟質部材５８上で金属板５１の反りを伸ばすには、金属板５１の反りを伸ばして平坦にした状態で、下受けダイ５５に軟質部材５８と共に保持させればよい。

軟質部材５８の厚さは、少なくとも金属板５１の厚さの２倍以上であり、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度が好ましい。軟質部材５８を０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度とすることで、必要以上に厚さを厚くすることなく、軟質部材５８の内部に打ち抜き片６２を確実に留めることができると共に、金属板５１は完全に貫通させることができるので、貫通不良などによる貫通孔５２の周縁部のバリ発生を抑制できる。

したがって、上述した金型装置５４を用いることで、打ち抜き片６２を軟質部材５８の内部に留めて貫通孔５２を穿孔することで丸パンチ５７の先端５７ａを受ける凹部を形成する必要がなくなると共に丸パンチ５７の先端５７ａと凹部との位置合わせが不要になり、貫通孔５２が形成された金属板５１からなるフィルター１６を容易に製造することができる。

このような金型装置５４を用いた打ち抜き工程について詳細に説明する。図７（ａ）に示すように、ストリッパー５６を下受けダイ５５側に移動させることで丸パンチ５７の先端５７ａが金属板５１に打ち込まれて丸パンチ５７の先端５７ａ及び打ち抜き片６２が軟質部材５８に挿入される。ストリッパー５６を上昇させ打ち抜き片が軟質部材５８内留まった状態で、図７（ｂ）に示すように、軟質部材５８と共に金属板５１を１ピッチ分移動させて再び丸パンチ５７の先端５７ａを金属板５１に打ち込む。この動作を繰り返すことで、多数の貫通孔５２を金属板５１に形成する。

軟質部材５８と共に金属板５１を１ピッチ分移動させて丸パンチ５７による打ち込みが繰り返されるため、かえりが発生してもストリッパー５６の端面につぶされる等の横かえりが発生する虞が全くない。ちなみに、下側に丸パンチ５７の先端５７ａが挿入される凹部を備えたダイを使用した場合、金属板５１を移動させると、凹部以外のダイの上面とストリッパー５６の端面との間でかえりが潰されて貫通孔５２が変形する虞がある。上述した金型装置５４を用いることで、貫通孔５２が変形する虞が生じない。

ここで、ＰＥＴからなる軟質部材５８を用いた場合、４μｍ〜５μｍ程度のかえりが確認され、丸パンチ５７の破損がほとんど生じないことが確認された。また、ＰＥＴよりも硬いＰＣからなる軟質部材５８を用いた場合、２μｍ〜３μｍ程度のかえりが確認された。このため、軟質部材５８を用いることでかえりを抑えて丸パンチ５７の破損を最小限に抑えることができることが判る。また、比較的硬い軟質材を用いることでかえりを小さくすることができる。

上述したように、フィルター１６は金属板５１に丸パンチ５７の打ち込みが繰り返し行われて形成されるため、完成したフィルター１６は、多数の貫通孔５２が穿孔されたことに基づく曲がり方向の残留応力によって、打ち込み方向（下受けダイ５５側）に向かって凸となるようにカール（反り）が発生する。しかしながら、本発明では、予め金属板５１を、反対向き、すなわち丸パンチ５７側が凸となるように反らせる圧延を行っているため、圧延による反りと、丸パンチ５７の打ち込みによる反りとが打ち消し合い、フィルター１６に生じるカール（反り）を抑制することができる。

したがって、フィルター１６のカール取りのために、フィルター１６を凹凸状に変形させた凹凸部を設ける必要がなくなる。このため、フィルター１６に凹凸部を形成する際の変形による破れ等の破壊が発生するのを確実に抑制することができる。特に、極薄のフィルター１６であっても、凹凸を設けることなくカールを除去して平坦状態を維持することができるため、フィルター１６の破れを抑制することができ、歩留まりを向上してコストを低減することができる。また、フィルター１６の反り（カール）を抑制することで、フィルター１６の取り扱いが容易になって組み立て時の生産性を向上させることが可能となる。

ちなみに、フィルター１６は、一枚の金属板５１に複数個一体的に形成された後、１枚のフィルター１６のサイズに打ち抜く（切り抜く）ことで形成することができる。このときにも、フィルター１６には打ち抜きの圧力によってカール（反り）が発生する虞があるが、１枚のフィルター１６のサイズに切り抜くための打ち抜きを、予め圧延により形成した反りとは反対側（凸側）から行うことで、フィルター１６のかえりを抑制することができる。すなわち、金属板５１に貫通孔５２を形成する前に、予め圧延によって発生させる反り量は、丸パンチ５７での打ち抜きによる反り量と、１枚のフィルター１６のサイズに切り抜く際の打ち抜きによる反り量とを考慮して適宜設定すればよい。もちろん、金属板５１に貫通孔５２を形成した際に、金属板５１が予め圧延することにより形成した反りとは反対側に反ってしまった場合には、１枚のフィルター１６のサイズに切り抜く打ち抜きを、丸パンチ５７のパンチ方向とは反対側から行えばよい。

なお、パンチは、上述した丸パンチ５７に限定されるものではない。ここで、パンチの他の例を図８に示す。図８に示すように、パンチ７１は、立方体状の本体の端面に複数本（図示例では１６本）の角型の先端部７３が設けられている（剣山型）。先端部７３の一辺は、例えば、１３μｍに形成され、図８（ｂ）に示すように、金属板５１の貫通孔５２の対角線の長さが約１５μｍにされている。なお、先端部７３の形状は円形であってもよい。図８に示したパンチ７１を使用することにより、一度の打ち抜きで複数（図示例では１６個）の貫通孔５２を形成することができる。

また、図９に示すようにパンチ８１は、矩形体状の本体８２の端面に複数本（図示例では５本）の角型の先端部８３が設けられている（櫛歯型）。先端部８３の一辺は、図９に示したものと同様に、例えば、１３μｍに形成され、図９（ｂ）に示すように、金属板５１の貫通孔５２の対角線の長さが約１５μｍにされている。なお、先端部８３の形状は円形であってもよい。図９に示したパンチ８１を使用することにより、一度の打ち抜きで一列に並んだ複数（図示例では５個）の貫通孔５２を形成することができる。

このような図８及び図９に示すパンチ７１、８１であっても、上述した実施形態１と同様に、パンチ７１、８１の打ち抜きによって金属板５１（フィルター１６）に反りが発生するが、金属板５１に貫通孔５２を形成する前に、予め金属板５１を圧延することにより金属板５１に反対方向の反りを形成しておくことで、貫通孔５２を形成した際のフィルター１６の反りを抑制することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、カートリッジケース１１とインク供給針１５との間に設けられたフィルター１６について説明したが、本発明のフィルターは、インクジェット式記録ヘッド１０に代表される液体噴射ヘッドに用いられたフィルターであれば、その設置場所等については特に限定されるものではない。もちろん、フィルター１６は、インクジェット式記録ヘッド１０以外に、インクジェット式記録装置１に代表される液体噴射装置に搭載されるものであってもよい。液体噴射装置に搭載されるフィルターとしては、例えば、インク等の液体を貯留する貯留タンクなどの貯留手段が、キャリッジ３に搭載されず、装置本体４に固定されるものにおいて、貯留手段とインクジェット式記録ヘッド１０との間に設けられたフィルターなどであってもよい。

もちろん、上述したインクジェット式記録装置１では、インクジェット式記録ヘッド１０がキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッド１０が固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。

また、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種のインクジェット式記録ヘッド等の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも適用することができる。

また、本発明は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに搭載されるフィルターの製造方法に限られず、他の装置に搭載されるフィルターの製造方法にも適用することができる。

１ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 １０ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １１ カートリッジケース、 １２ カートリッジ装着部、 １３ インク連通路、 １４ 流路形成部、 １５ インク供給針、 １６ フィルター、 １７ シール部材、 １８ 回路基板、 １９ ヘッド部材、 ２０ 圧電素子ユニット、 ２１ ヘッドケース、 ２２ ヘッド本体、 ２３ ノズル、 ２４ ノズルプレート、 ２５ 圧力発生室、 ２６ 流路形成基板、 ２７ 振動板、 ２８ インク供給路、 ２９ 窓部、 ３０ 枠体、 ３１ ネジ、 ５１ 金属板、 ５２ 貫通孔、 ５４ 金型装置、 ５５ 下受けダイ、 ５６ ストリッパー、 ５７ 丸パンチ、 ５７ａ 先端、 ５８ 軟質部材、 ６２ 打ち抜き片

Claims (4)

1. パンチにより金属板に複数の貫通孔を設けるフィルターの製造方法であって、
   軟質部材の上に載置された前記金属板にパンチを貫通させて抜き打ち片を軟質部材の内部に押し込むことで、前記金属板に前記貫通孔を穿孔する工程と、
   前記貫通孔を穿孔する工程の前に、前記金属板を前記パンチの貫通方向に向かって当該パンチ側が凸となるように反らせるように圧延する工程と、を具備することを特徴とするフィルターの製造方法。
2. 前記金属板に前記貫通孔を穿孔する工程の後、前記金属板を前記パンチの貫通方向と同じ方向に打ち抜く工程をさらに具備することを特徴とするフィルターの製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の製造方法によって製造されたフィルターを有することを特徴とする液体噴射ヘッド。
4. 請求項３記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。

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