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

【課題】コストを低減し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を提供する。
【解決手段】複数のパンチ部５７ｂが列設されたパンチ５７と下受けダイとを用いて被加工板５１に複数の貫通孔５２を設けるフィルターの製造方法であって、ダイレス部５８の上に載置された前記被加工板５１に前記パンチ部５７ｂを貫通させて抜き打ち片６２を前記ダイレス部５８の内部に押し込むことで前記被加工板５１に前記貫通孔５２を穿孔する際に、前記パンチ部５７ｂを加熱する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工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これを具備する液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２７２６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、パンチの長期使用に伴い、パンチに湾曲や折れなどの破損が発生し、頻繁な交換が必要になってしまうことで高コストになってしまうという問題がある。
【０００５】
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。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑み、コストを低減し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を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の態様は、複数のパンチ部が列設されたパンチと下受けダイとを用いて被加工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、ダイレス部の上に載置された前記被加工板に前記パンチ部を貫通させて抜き打ち片を前記ダイレス部の内部に押し込むことで前記被加工板に前記貫通孔を穿孔する際に、前記パンチ部を加熱することを特徴とするフィルターの製造方法にある。
【０００８】
かかる態様では、パンチ部を加熱することで、ダイレス部を一部柔軟にして、ダイレス部の肉寄せを防止して、肉寄せによるパンチ部の貫通方向とは交差する方向に印加される圧力を低減させることができる。
【０００９】
ここで、前記ダイレス部が、熱可塑性を有する軟質材料で形成されていることが好ましい。これによれば、加熱されたパンチ部によってダイレス部を可塑化して、パンチ部に印加される応力を低減できる。
【００１０】
また、前記ダイレス部が、融解する材料で形成されていることが好ましく、前記ダイレス部が、氷又はドライアイスで形成されていてもよい。これによれば、加熱されたパンチ部によってダイレス部を溶融して、パンチ部に印加される応力を低減できる。
【００１１】
さらに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、コストを低減した液体噴射ヘッドを実現できる。
【００１２】
また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、コストを低減した液体噴射装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】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。
【図２】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図。
【図３】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの断面図。
【図４】本発明の実施形態１に係るフィルターの平面図。
【図５】本発明の実施形態１に係る金型装置を示す断面図。
【図６】本発明の実施形態１に係るパンチを示す斜視図。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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）。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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被加工板５１（例えば、厚さ１５μｍ）に多数の微細な貫通孔５２（例えば、正方形の開口の対角線の長さが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（ここでは正方形の開口の対角線の長さ）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、長方形や六角形、円形などとすることも可能であり、この場合、対角線の長さや内径がノズル２３よりも小さく設定されていればよい。また、平坦な被加工板５１には、格子状に延びる凹凸線５３が形成され、カール力（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）が除去されて平坦状態が維持されている。凹凸線５３を設けたことにより、極薄のフィルター１６であってもカールが除去されて平坦状態が維持され、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。
【００２３】
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。凹凸線５３は、山の高さが、例えば、２０μｍ〜５０μｍ程度に設定され、隣接する凹凸線５３同士のピッチが、例えば、６０μｍ程度に設定されている。
【００２４】
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。具体的には、図５〜図７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５（ａ）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であり、図５（ｂ）は打ち抜き後の被加工板とダイレス部の断面図であり、図５（ｃ）は打ち抜き後の被加工板とダイレス部の平面図である。また、図６は、パンチを示す斜視図である。さらに、図７は、パンチ部の並設方向における打ち抜きを行っている状態の断面図である。
【００２５】
図５（ａ）に示すように、金型装置５４は、凹凸が形成されていない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５７が設けられ、下受けダイ５５の上面にはダイレス部５８が設けられている。ダイレス部５８は、本実施形態では熱可塑性を有する軟質材で形成された凹凸が形成されていない平板状を有する。このようなダイレス部５８に用いる熱可塑性を有する軟質部材としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、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）等の高分子材料を用いることも可能であり、硬さは、被加工板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。
【００２６】
図６に示すように、パンチ５７は、矩形体状の本体５７ａの端面に複数本（図示例では５本）の角型のパンチ部５７ｂが列設されている（櫛歯型）。パンチ部５７ｂの先端の一辺は、フィルター１６の貫通孔５２に対応して設けられており、ダイレス部５８にはパンチ部５７ｂの先端が挿入されるようになっている。パンチ部５７ｂの一辺は、例えば、１３μｍに形成され、フィルター１６の貫通孔５２の対角線の長さが約１５μｍとなるように設定されている。なお、本実施形態では、角型のパンチ部５７ｂを例示したが、もちろん、パンチ部５７ｂの形状は円形であってもよい。
【００２７】
また、金型装置５４には、パンチ５７の少なくともパンチ部５７ｂを加熱する加熱手段１００が設けられている。本実施形態では、パンチ５７の本体５７ａの外周面に電気ヒーターからなる加熱手段１００を設けるようにした。もちろん、加熱手段１００は、これに限定されず、例えば、パンチ５７に通電して、パンチ５７自身を発熱させるようにしてもよい。また、加熱手段１００は、パンチ５７に直接接触していなくてもよい。例えば、赤外線や超音波を照射する加熱手段によってパンチ部５７ｂに赤外線や超音波等を照射してパンチ部５７ｂを加熱するようにしてもよい。
【００２８】
なお、下受けダイ５５のダイレス部５８側の表面は凹凸がなく平坦であるため、ダイレス部５８に多数の被加工板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を確実にダイレス部５８の内部に留めることができる。
【００２９】
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、ダイレス部５８上に被加工板５１を載置し、被加工板５１にパンチ５７のパンチ部５７ｂを貫通させて貫通孔５２を打ち抜く。このとき、被加工板５１を貫通したパンチ部５７ｂは、ダイレス部５８に挿入され、打ち抜き片６２はダイレス部５８の内部に留まる。つまり、図５（ｂ）（ｃ）に示すような状態となる。このため、下受けダイ５５側にパンチ５７のパンチ部５７ｂ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。またこのとき、加熱手段１００によってパンチ部５７ｂを加熱しながら被加工板５１に貫通孔５２を形成する。これにより、熱可塑性の材料からなるダイレス部５８を可塑化することができ、打ち抜き片６２をダイレス部５８内に埋め込んだ際に、ダイレス部５８の肉寄せによるパンチ部５７ｂへの応力を低減することができる。すなわち、ダイレス部５８の硬度が高いと、パンチ部５７ｂの打ち込みによる変形で肉寄せが発生し、パンチ部５７ｂは打ち込み方向とは交差する方向、すなわち、ダイレス部５８の表面の面内方向に押圧される。これに対して、ダイレス部５８を加熱によって可塑化することで、ダイレス部５８を押圧する圧力を低減させて、パンチ部５７ｂの湾曲や破断などの破壊が生じるのを抑制することができる。図７に示すように、複数のパンチ部５７ｂが櫛歯状に列設されたパンチ５７を用いた場合、列設方向の端部のパンチ部５７ｂに大きな応力が印加されて破損し易いものの、パンチ部５７ｂを加熱しながら、貫通孔５２を穿孔することで、ダイレス部５８の隣り合うパンチ部５７ｂの間の領域を可塑化して、特に列設方向の端部のパンチ部５７ｂを横方向（ダイレス部５８の面方向）への押圧力を低減させて破損を抑制することができる。
【００３０】
また、貫通孔５２の穿孔時には、パンチ５７（特にパンチ部５７ｂ）のみを加熱するため、穿孔する貫通孔５２の周囲のみを効率よく加熱して、ダイレス部５８のかえりを最小限の範囲で抑えて、高精度な貫通孔５２を穿孔することができる。ちなみに、ダイレス部５８として全体が上述したものよりも比較的柔らかな材料を利用した場合、すなわち、常温で上述の加熱された状態と同じ硬さを有するダイレス部を用いた場合、パンチ部５７ｂの押圧によって、ダイレス部５８全体が沈みこんでしまい貫通孔５２の貫通不良が発生する虞があるため好ましくない。
【００３１】
なお、ダイレス部５８の厚さは、少なくとも被加工板５１の厚さの２倍以上であり、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度が好ましい。ダイレス部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、ダイレス部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、被加工板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。
【００３２】
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をダイレス部５８の内部に留めて貫通孔５２を穿孔することでパンチ５７のパンチ部５７ｂを受ける凹部を形成する必要がなくなると共にパンチ５７のパンチ部５７ｂと凹部との位置合わせが不要になり、貫通孔５２が形成された被加工板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。
【００３３】
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８（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パンチ５７のパンチ部５７ｂが被加工板５１に打ち込まれてパンチ５７のパンチ部５７ｂ及び打ち抜き片６２がダイレス部５８に挿入される。ストリッパー５６を上昇させて打ち抜き片６２がダイレス部５８内に留まった状態で、図８（ｂ）に示すように、ダイレス部５８と共に被加工板５１を１ピッチ分移動させて再びパンチ５７のパンチ部５７ｂを被加工板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を被加工板５１に形成する。
【００３４】
ダイレス部５８と共に被加工板５１を１ピッチ分移動させてパンチ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、下側にパンチ５７のパンチ部５７ｂが挿入される凹部を備えたダイを使用した場合、被加工板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。特に、本実施形態では、パンチ部５７ｂを加熱しているため、被加工板５１には、かえりが発生し難く、貫通孔５２がさらに変形し難いという効果も得られる。
【００３５】
図９に基づいてカール取り工程の動作を説明する。
貫通孔５２が多数形成された被加工板５１は、小判抜き型６５によりフィルター１６の形状に打ち抜かれる。小判抜き型６５の上型６５ａと下型６５ｂとの対向面にはそれぞれ凹凸線５３を形成するための凹凸部６６が設けられ、フィルター１６の形状に打ち抜かれると同時にフィルター１６の表面に凹凸線５３が形成される。これにより、図４に示すように、フィルター１６の全面に凹凸線５３を形成することができる。また、フィルター１６の外周側に接合代を残した状態で凹凸線５３を形成してもよい。
【００３６】
このように凹凸部６６が形成された小判抜き型６５を用いることにより、小判抜き時に加圧矯正が同時に行える。したがって、圧力発生室２５とノズル２３とを有する記録ヘッド１０の圧力発生室２５に供給されるインク中の異物を捕捉する記録ヘッド１０のフィルター１６として用いることができる。
【００３７】
なお、パンチは、上述したパンチ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１０に示す。図１０（ａ）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１０（ｂ）に示すように、被加工板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１０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。
【００３８】
（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、ダイレス部５８として、熱可塑性を有する材料を用いるようにしたが、ダイレス部５８は特にこれに限定されるものではない。例えば、ダイレス部５８として、氷やドライアイスなど、加熱により溶解する材料を用いることもできる。すなわち、本発明では、パンチ部５７ｂを加熱しながら、貫通孔５２の打ち抜きを行うため、氷又はドライアイスからなるダイレス部を用いることで、貫通孔５２の打ち抜きと同時にダイレス部を溶解させて、打ち抜き片６２をダイレス部内に埋め込むことができる。また、ダイレス部を溶解させるため、肉寄せによるパンチ部５７ｂへの応力を低減することができる。
【００３９】
また、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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【符号の説明】
【００４３】
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被加工板、５２貫通孔、５４金型装置、５５下受けダイ、５６ストリッパー、５７パンチ、５７ａ本体、５７ｂパンチ部、５８ダイレス部、６２打ち抜き片

【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパンチ部が列設されたパンチと下受けダイとを用いて被加工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、
ダイレス部の上に載置された前記被加工板に前記パンチ部を貫通させて抜き打ち片を前記ダイレス部の内部に押し込むことで前記被加工板に前記貫通孔を穿孔する際に、前記パンチ部を加熱することを特徴とするフィルターの製造方法。
【請求項２】
前記ダイレス部が、熱可塑性を有する軟質材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載のフィルターの製造方法。
【請求項３】
前記ダイレス部が、融解する材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載のフィルターの製造方法。
【請求項４】
前記ダイレス部が、氷又はドライアイスで形成されていることを特徴とする請求項３記載のフィルターの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項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。
【請求項６】
請求項５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。

【図１】