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ことを目的とする。
【解決手段】パンチ及び被打ち込み部材６０を用い、被打ち込み部材６０の上に載置された被加工板５１に複数の貫通孔５２を形成するフィルターの製造方法であって、被打ち込み部材６０は、容器５８と容器５８内に保持されるダイラタント流体５９とを具備し、被加工板５１の加工部をダイラタント流体５９上に配置し、所定の速度でパンチにより被加工板５１を打ち抜き、打ち抜き片をダイラタント流体５９に保持させることで、被加工板５１に複数の貫通孔を形成する。
【解決手段】パンチ及び被打ち込み部材６０を用い、被打ち込み部材６０の上に載置された被加工板５１に複数の貫通孔５２を形成するフィルターの製造方法であって、被打ち込み部材６０は、容器５８と容器５８内に保持されるダイラタント流体５９とを具備し、被加工板５１の加工部をダイラタント流体５９上に配置し、所定の速度でパンチにより被加工板５１を打ち抜き、打ち抜き片をダイラタント流体５９に保持させることで、被加工板５１に複数の貫通孔を形成する。
【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】
液体噴射装置は種々な液体を噴射するもので、中でも広く使用されているものに、インクジェット式記録装置がある。インクジェット式記録装置は、複数のノズル開口から液体であるインク滴を吐出するインク噴射ヘッドを備えている。このインク噴射ヘッドによりインク滴を記録媒体である記録紙等の表面に着弾させて画像や文字を印刷するようになっている。
【０００３】
そして、インク噴射ヘッド内に設けられたインクの供給流路には、インク内に混入した異物、即ち、何らかの原因で供給流路内に残留している合成樹脂等の微細片や気泡を取り除くための平板状のフィルターが配置されている。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（特許文献１等参照）。特許文献１では、下受けダイとパンチとの間に軟質部材を設け、打ち抜き片を軟質部材の内部に押し込むことにより、パンチを受ける凹部を形成する必要がなくなると共にパンチとの位置あわせが不要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
しかしながら、パンチの先端のパンチ部を軟質部材内に押し込むとパンチ部に負荷がかかり、長期間に亘って使用するとパンチ部の湾曲や破断などの破損が生じ易いという問題があった。したがって、このようなパンチを長期間に亘って使用すると、所望の貫通孔を形成することができなくなり、歩留まりが低下してしまうという問題がある。
【０００６】
また、パンチ部は、微細な貫通孔を形成するためには高精度な寸法が要求されるものの、湾曲や破断といった破損によって寿命が短くなり、頻繁な交換が必要になってしまうという問題がある。これらの問題により、フィルターのコストが高くなってしまう。
【０００７】
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。
【０００８】
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】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の態様は、パンチ及び被打ち込み部材を用い、被打ち込み部材の上に載置された被加工板に複数の貫通孔を形成するフィルターの製造方法であって、前記被打ち込み部材は、容器と当該容器内に保持されるダイラタント流体とを具備し、前記被加工板の加工部を前記ダイラタント流体上に配置し、所定の速度で前記パンチにより前記被加工板を打ち抜き、打ち抜き片を前記ダイラタント流体に保持させることで、前記被加工板に複数の貫通孔を形成することを特徴とするフィルターの製造方法にある。
【００１０】
かかる態様では、被打ち込み部材とダイラタント流体を具備するものとし、被加工板の加工部をダイラタント流体上に配置し、所定の速度でパンチを打ち込むことにより、打ち込みの際にダイラタント流体が固体のような状態となり、被加工板を打ち抜くことができる。この方法によれば、被打ち込み部材に肉寄せが発生することがなく、パンチ部の湾曲や破断などの破損が抑制され、フィルターの歩留まりが向上すると共にパンチの寿命が長くなる。また、被打ち込み部材のダイラタント流体は、打ち抜き片を大量に保持することができ且つ打ち込み後に形状が元に戻るため、長期に亘って使用することができる。したがって、フィルターを低コストで製造することができる。
【００１１】
また、前記被加工板の端部の少なくとも一部は、前記容器の壁面に固定されているのが好ましい。これにより、被加工板に精度の高い貫通孔を形成することができる。
【００１２】
本発明の他の態様は、上記の製造方法により製造したフィルターを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００１３】
かかる態様では、液体の吐出不良を防止して、信頼性を向上した液体噴射ヘッドを低コストで実現できる。
【００１４】
さらに本発明の他の態様は、このような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。
【００１５】
かかる態様では、液体の吐出不良を防止して、信頼性を向上した液体噴射装置を低コストで実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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に係る金型装置の断面図。
【図６】本発明の実施形態１に係るパンチの斜視図。
【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及び斜視図。
【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。
【図１１】本発明の実施形態１に係る金型装置の他の例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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）。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、内径が１５μｍの穴が１ｃｍ２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。異物がフィルター１６を通過してもノズル２３から排出されるからである。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。
【００２６】
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（多数の微細な貫通孔５２が穿設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になる。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。
【００２７】
ここで、本実施形態のフィルター１６の製造方法について図５〜７を用いて説明する。
まず、フィルターの製造に用いる金型装置５４について説明する。図５に示すように、金型装置５４は、平盤状の基台５５、角型のパンチ５７、被打ち込み部材６０を有する。そして、角型パンチ５７は、平盤状の基台５５の上部にストリッパー５６を介して設けられている。
【００２８】
被打ち込み部材６０は、容器５８と容器５８内に保持されるダイラタント流体５９とを具備する。具体的には、被打ち込み部材６０は、容器５８と容器５８を上限まで満たすダイラタント流体５９からなり、後述する被加工板５１とダイラタント流体５９が接触するようになっている。すなわち、被打ち込み部材６０の被打ち込み部はダイラタント流体５９からなる。
【００２９】
ここで、ダイラタント流体５９とは、見掛け粘度が剪断速度の増加とともに増加する流体である。ダイラタント流体５９としては、比較的大きい粒子と液体との混合物が挙げられ、具体的には、片栗粉と水の混合物、砂と水との混合物、ポリマーと水等の極性溶媒との混合物、無機粒子と水又は有機溶媒との混合物などが挙げられる。このとき、被打ち込み部材６０に用いるダイラタント流体５９として、被加工板５１を劣化させることのないものを選択する。本実施形態では、ダイラタント流体５９として、片栗粉と水の混合物を用いた。
【００３０】
また、容器５８は、ダイラタント流体５９を保持するものであり、上面が開放された水密性を有する筺体からなる。上面が開放されていることにより、後述する打ち込みの際に被加工板５１の片面をダイラタント流体５９と接触させることができる。なお、容器５８の形状は特に限定されず、円筒形や多角筒形などであってもよく、被加工板５１の形状に合わせて適宜選択する。また、容器５８の内部には、必要に応じて、ダイラタント流体５９を攪拌するスクリューを設けて、ダイラタント流体の粒子の分布状態を均一化できるようにしてもよい。
【００３１】
容器５８の高さ、すなわち、ダイラタント流体５９の高さは、少なくとも被加工板５１の厚さの２倍以上であることが好ましい。例えば、本実施形態では、被加工板５１の厚さが１５μｍであるのに対し、容器５８の高さを０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度としている。容器５８の高さをこのような高さとすることで、ダイラタント流体５９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】
このような被打ち込み部材６０を用いることで、基台５５側にパンチ５７のパンチ部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。また、パンチ５７のパンチ部５７ａと凹部との位置合わせが不要になり、被加工板５１に貫通孔５２を容易に形成することができる。
【００３３】
また、図６に示すように、パンチ５７には、矩形体状の本体の端面に複数本（本実施形態では５本）の角型のパンチ部５７ａが列設されている。パンチ５７のパンチ部５７ａ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となるようになっている。なお、パンチ５７のパンチ部５７ａの形状は円形であってもよい。複数のパンチ部５７ａが列設されたパンチ５７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（本実施形態では５個）の貫通孔５２を形成することができる。
【００３４】
このような金型装置５４を用いたフィルター１６の製造方法について詳細に説明する。
図７に示すように、被加工板５１の端部を、被打ち込み部材６０の容器５８の壁面に固定する。具体的には、被加工板５１の端部を折り曲げて、被打ち込み部材６０の容器５８の側面にピン等により固定する。本実施形態では、被加工板５１の端部すべてを被打ち込み部材６０の容器５８に固定したが、被加工板５１の対向する二辺のみを固定してもよい。これにより、被加工板５１の片面と、被打ち込み部材６０のダイラタント流体５９が接触した状態となる。
【００３５】
そして、図８（ａ）に示すように、ストリッパー５６を基台５５側に移動させて、所定の速度でパンチ５７のパンチ部５７ａを被加工板５１に打ち込む。このとき、パンチ５７の打ち込み力により、ダイラタント流体５９の片栗粉が膨張して固体のような状態となり、パンチ５７のパンチ部５７ａが被加工板５１を貫通して貫通孔５２が形成される。なお、パンチ５７のパンチ部５７ａの先端は、被加工板５１を貫通して、被打ち込み部材６０のダイラタント流体５９に挿入される。これにより、打ち抜き片６２がダイラタント流体５９の内部に押し込まれる。
【００３６】
次に、ストリッパー５６を上昇させ打ち抜き片６２が被打ちこみ部材６０のダイラタント流体５９に保持された状態で、図８（ｂ）に示すように、被打ち込み部材６０と共に被加工板５１を１ピッチ分移動させて、再び被加工板５１にパンチ５７のパンチ部５７ａを貫通させて貫通孔５２を形成する。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。
【００３７】
打ち抜き後は、ダイラタント流体５９は流動性を有する状態となる。そして、打ち抜き片６２は、ダイラタント流体５９の下方へと徐々に沈み込む。
【００３８】
本発明は、被打ち込み部材６０の被打ち込み部がダイラタント流体５９からなることにより、肉寄せが発生することがなく、パンチ部５７ａの湾曲や破断などの破損が抑制され、フィルター１６の歩留まりが向上すると共にパンチの寿命が長くなる。
【００３９】
また、被打ち込み部材６０のダイラタント流体５９は、打ち抜き片６２を大量に保持することができ且つ打ち込み後に形状が元に戻るため、長期に亘って使用することができる。したがって、フィルター１６を低コストで製造することができる。
【００４０】
また、被打ち込み部材６０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５７ａ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。
【００４１】
なお、フィルター１６は、一枚の被加工板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。具体的には、図９に示すように、貫通孔５２が多数形成された被加工板５１は小判抜き型６５により抜かれてフィルター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、表面に凹凸線５３が形成される。なお、フィルター１６の周囲に溶着代を残した状態で凹凸線５３を形成するようにしてもよい。凹凸部６６が設けられた小判抜き型６５を用いることにより小判抜き時に加圧矯正によるカール取りが同時に行える。
【００４２】
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に示すように、パンチ８１は、立方体状の本体の端面に複数本（図示例では１６本）のパンチ部８１ａが設けられたものであってもよい（剣山型）。図１０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、パンチは、１つのパンチ部のみからなるものであってもよく、複数のパンチ部がランダムに設けられたものであってもよい。
【００４３】
また、被打ち込み部材６０は、上述したものに限定されるものではない。例えば、図１１に示すように、被打ち込み部材６０Ａの容器５８Ａは、上面に蓋部を有する形状であってもよい。このとき、被打ち込み部材６０Ａは、ダイラタント流体５９が容器５８Ａの蓋部の上面まで満たされている。なお、蓋部は、容器５８Ａの壁面の全辺もしくは全周に設けられている必要はなく、容器５８Ａが筺体の場合は、対向する壁面の上部に設けられていればよい。被打ち込み部材６０Ａの容器５８Ａが蓋部を有する場合は、図１１に示すように、被加工板５１Ａの端部を折り曲げることなく、被打ち込み部材６０Ａの容器５８Ａに固定することができる。具体的には、被加工板５１Ａを容器５８Ａの蓋部に架かるように載置し、ピン等により固定する。その後は、実施形態１と同様の方法により、フィルター１６の製造を行う。上述した実施形態１と同様に、被打ち込み部材６０Ａには肉寄せが発生することがなく、パンチ部５７ａの湾曲や破断などの破損が抑制され、フィルター１６の歩留まりが向上すると共にパンチの寿命が長くなる。また、被打ち込み部材６０Ａのダイラタント流体５９は、打ち抜き片６２を大量に保持することができ且つ打ち込み後に形状が元に戻るため、長期に亘って使用することができる。したがって、フィルター１６を低コストで製造することができる。
【００４４】
（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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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】
【００４８】
１ インクジェット式記録装置、 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、 ５３ 凹凸線、 ５４ 金型装置、 ５５ 基台、 ５６ ストリッパー、 ５７ パンチ、 ５８ 容器、 ５９ ダイラタント流体、 ６０ 被打ち込み部材、 ６２ 打ち抜き片、 ６５ 小判抜き型、 ６６ 凹凸部
【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】
液体噴射装置は種々な液体を噴射するもので、中でも広く使用されているものに、インクジェット式記録装置がある。インクジェット式記録装置は、複数のノズル開口から液体であるインク滴を吐出するインク噴射ヘッドを備えている。このインク噴射ヘッドによりインク滴を記録媒体である記録紙等の表面に着弾させて画像や文字を印刷するようになっている。
【０００３】
そして、インク噴射ヘッド内に設けられたインクの供給流路には、インク内に混入した異物、即ち、何らかの原因で供給流路内に残留している合成樹脂等の微細片や気泡を取り除くための平板状のフィルターが配置されている。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（特許文献１等参照）。特許文献１では、下受けダイとパンチとの間に軟質部材を設け、打ち抜き片を軟質部材の内部に押し込むことにより、パンチを受ける凹部を形成する必要がなくなると共にパンチとの位置あわせが不要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
しかしながら、パンチの先端のパンチ部を軟質部材内に押し込むとパンチ部に負荷がかかり、長期間に亘って使用するとパンチ部の湾曲や破断などの破損が生じ易いという問題があった。したがって、このようなパンチを長期間に亘って使用すると、所望の貫通孔を形成することができなくなり、歩留まりが低下してしまうという問題がある。
【０００６】
また、パンチ部は、微細な貫通孔を形成するためには高精度な寸法が要求されるものの、湾曲や破断といった破損によって寿命が短くなり、頻繁な交換が必要になってしまうという問題がある。これらの問題により、フィルターのコストが高くなってしまう。
【０００７】
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。
【０００８】
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】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の態様は、パンチ及び被打ち込み部材を用い、被打ち込み部材の上に載置された被加工板に複数の貫通孔を形成するフィルターの製造方法であって、前記被打ち込み部材は、容器と当該容器内に保持されるダイラタント流体とを具備し、前記被加工板の加工部を前記ダイラタント流体上に配置し、所定の速度で前記パンチにより前記被加工板を打ち抜き、打ち抜き片を前記ダイラタント流体に保持させることで、前記被加工板に複数の貫通孔を形成することを特徴とするフィルターの製造方法にある。
【００１０】
かかる態様では、被打ち込み部材とダイラタント流体を具備するものとし、被加工板の加工部をダイラタント流体上に配置し、所定の速度でパンチを打ち込むことにより、打ち込みの際にダイラタント流体が固体のような状態となり、被加工板を打ち抜くことができる。この方法によれば、被打ち込み部材に肉寄せが発生することがなく、パンチ部の湾曲や破断などの破損が抑制され、フィルターの歩留まりが向上すると共にパンチの寿命が長くなる。また、被打ち込み部材のダイラタント流体は、打ち抜き片を大量に保持することができ且つ打ち込み後に形状が元に戻るため、長期に亘って使用することができる。したがって、フィルターを低コストで製造することができる。
【００１１】
また、前記被加工板の端部の少なくとも一部は、前記容器の壁面に固定されているのが好ましい。これにより、被加工板に精度の高い貫通孔を形成することができる。
【００１２】
本発明の他の態様は、上記の製造方法により製造したフィルターを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００１３】
かかる態様では、液体の吐出不良を防止して、信頼性を向上した液体噴射ヘッドを低コストで実現できる。
【００１４】
さらに本発明の他の態様は、このような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。
【００１５】
かかる態様では、液体の吐出不良を防止して、信頼性を向上した液体噴射装置を低コストで実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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に係る金型装置の断面図。
【図６】本発明の実施形態１に係るパンチの斜視図。
【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及び斜視図。
【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。
【図１１】本発明の実施形態１に係る金型装置の他の例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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）。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、内径が１５μｍの穴が１ｃｍ２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。異物がフィルター１６を通過してもノズル２３から排出されるからである。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。
【００２６】
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（多数の微細な貫通孔５２が穿設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になる。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。
【００２７】
ここで、本実施形態のフィルター１６の製造方法について図５〜７を用いて説明する。
まず、フィルターの製造に用いる金型装置５４について説明する。図５に示すように、金型装置５４は、平盤状の基台５５、角型のパンチ５７、被打ち込み部材６０を有する。そして、角型パンチ５７は、平盤状の基台５５の上部にストリッパー５６を介して設けられている。
【００２８】
被打ち込み部材６０は、容器５８と容器５８内に保持されるダイラタント流体５９とを具備する。具体的には、被打ち込み部材６０は、容器５８と容器５８を上限まで満たすダイラタント流体５９からなり、後述する被加工板５１とダイラタント流体５９が接触するようになっている。すなわち、被打ち込み部材６０の被打ち込み部はダイラタント流体５９からなる。
【００２９】
ここで、ダイラタント流体５９とは、見掛け粘度が剪断速度の増加とともに増加する流体である。ダイラタント流体５９としては、比較的大きい粒子と液体との混合物が挙げられ、具体的には、片栗粉と水の混合物、砂と水との混合物、ポリマーと水等の極性溶媒との混合物、無機粒子と水又は有機溶媒との混合物などが挙げられる。このとき、被打ち込み部材６０に用いるダイラタント流体５９として、被加工板５１を劣化させることのないものを選択する。本実施形態では、ダイラタント流体５９として、片栗粉と水の混合物を用いた。
【００３０】
また、容器５８は、ダイラタント流体５９を保持するものであり、上面が開放された水密性を有する筺体からなる。上面が開放されていることにより、後述する打ち込みの際に被加工板５１の片面をダイラタント流体５９と接触させることができる。なお、容器５８の形状は特に限定されず、円筒形や多角筒形などであってもよく、被加工板５１の形状に合わせて適宜選択する。また、容器５８の内部には、必要に応じて、ダイラタント流体５９を攪拌するスクリューを設けて、ダイラタント流体の粒子の分布状態を均一化できるようにしてもよい。
【００３１】
容器５８の高さ、すなわち、ダイラタント流体５９の高さは、少なくとも被加工板５１の厚さの２倍以上であることが好ましい。例えば、本実施形態では、被加工板５１の厚さが１５μｍであるのに対し、容器５８の高さを０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度としている。容器５８の高さをこのような高さとすることで、ダイラタント流体５９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】
このような被打ち込み部材６０を用いることで、基台５５側にパンチ５７のパンチ部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。また、パンチ５７のパンチ部５７ａと凹部との位置合わせが不要になり、被加工板５１に貫通孔５２を容易に形成することができる。
【００３３】
また、図６に示すように、パンチ５７には、矩形体状の本体の端面に複数本（本実施形態では５本）の角型のパンチ部５７ａが列設されている。パンチ５７のパンチ部５７ａ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となるようになっている。なお、パンチ５７のパンチ部５７ａの形状は円形であってもよい。複数のパンチ部５７ａが列設されたパンチ５７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（本実施形態では５個）の貫通孔５２を形成することができる。
【００３４】
このような金型装置５４を用いたフィルター１６の製造方法について詳細に説明する。
図７に示すように、被加工板５１の端部を、被打ち込み部材６０の容器５８の壁面に固定する。具体的には、被加工板５１の端部を折り曲げて、被打ち込み部材６０の容器５８の側面にピン等により固定する。本実施形態では、被加工板５１の端部すべてを被打ち込み部材６０の容器５８に固定したが、被加工板５１の対向する二辺のみを固定してもよい。これにより、被加工板５１の片面と、被打ち込み部材６０のダイラタント流体５９が接触した状態となる。
【００３５】
そして、図８（ａ）に示すように、ストリッパー５６を基台５５側に移動させて、所定の速度でパンチ５７のパンチ部５７ａを被加工板５１に打ち込む。このとき、パンチ５７の打ち込み力により、ダイラタント流体５９の片栗粉が膨張して固体のような状態となり、パンチ５７のパンチ部５７ａが被加工板５１を貫通して貫通孔５２が形成される。なお、パンチ５７のパンチ部５７ａの先端は、被加工板５１を貫通して、被打ち込み部材６０のダイラタント流体５９に挿入される。これにより、打ち抜き片６２がダイラタント流体５９の内部に押し込まれる。
【００３６】
次に、ストリッパー５６を上昇させ打ち抜き片６２が被打ちこみ部材６０のダイラタント流体５９に保持された状態で、図８（ｂ）に示すように、被打ち込み部材６０と共に被加工板５１を１ピッチ分移動させて、再び被加工板５１にパンチ５７のパンチ部５７ａを貫通させて貫通孔５２を形成する。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。
【００３７】
打ち抜き後は、ダイラタント流体５９は流動性を有する状態となる。そして、打ち抜き片６２は、ダイラタント流体５９の下方へと徐々に沈み込む。
【００３８】
本発明は、被打ち込み部材６０の被打ち込み部がダイラタント流体５９からなることにより、肉寄せが発生することがなく、パンチ部５７ａの湾曲や破断などの破損が抑制され、フィルター１６の歩留まりが向上すると共にパンチの寿命が長くなる。
【００３９】
また、被打ち込み部材６０のダイラタント流体５９は、打ち抜き片６２を大量に保持することができ且つ打ち込み後に形状が元に戻るため、長期に亘って使用することができる。したがって、フィルター１６を低コストで製造することができる。
【００４０】
また、被打ち込み部材６０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５７ａ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。
【００４１】
なお、フィルター１６は、一枚の被加工板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。具体的には、図９に示すように、貫通孔５２が多数形成された被加工板５１は小判抜き型６５により抜かれてフィルター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、表面に凹凸線５３が形成される。なお、フィルター１６の周囲に溶着代を残した状態で凹凸線５３を形成するようにしてもよい。凹凸部６６が設けられた小判抜き型６５を用いることにより小判抜き時に加圧矯正によるカール取りが同時に行える。
【００４２】
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に示すように、パンチ８１は、立方体状の本体の端面に複数本（図示例では１６本）のパンチ部８１ａが設けられたものであってもよい（剣山型）。図１０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、パンチは、１つのパンチ部のみからなるものであってもよく、複数のパンチ部がランダムに設けられたものであってもよい。
【００４３】
また、被打ち込み部材６０は、上述したものに限定されるものではない。例えば、図１１に示すように、被打ち込み部材６０Ａの容器５８Ａは、上面に蓋部を有する形状であってもよい。このとき、被打ち込み部材６０Ａは、ダイラタント流体５９が容器５８Ａの蓋部の上面まで満たされている。なお、蓋部は、容器５８Ａの壁面の全辺もしくは全周に設けられている必要はなく、容器５８Ａが筺体の場合は、対向する壁面の上部に設けられていればよい。被打ち込み部材６０Ａの容器５８Ａが蓋部を有する場合は、図１１に示すように、被加工板５１Ａの端部を折り曲げることなく、被打ち込み部材６０Ａの容器５８Ａに固定することができる。具体的には、被加工板５１Ａを容器５８Ａの蓋部に架かるように載置し、ピン等により固定する。その後は、実施形態１と同様の方法により、フィルター１６の製造を行う。上述した実施形態１と同様に、被打ち込み部材６０Ａには肉寄せが発生することがなく、パンチ部５７ａの湾曲や破断などの破損が抑制され、フィルター１６の歩留まりが向上すると共にパンチの寿命が長くなる。また、被打ち込み部材６０Ａのダイラタント流体５９は、打ち抜き片６２を大量に保持することができ且つ打ち込み後に形状が元に戻るため、長期に亘って使用することができる。したがって、フィルター１６を低コストで製造することができる。
【００４４】
（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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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】
【００４８】
１ インクジェット式記録装置、 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、 ５３ 凹凸線、 ５４ 金型装置、 ５５ 基台、 ５６ ストリッパー、 ５７ パンチ、 ５８ 容器、 ５９ ダイラタント流体、 ６０ 被打ち込み部材、 ６２ 打ち抜き片、 ６５ 小判抜き型、 ６６ 凹凸部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パンチ及び被打ち込み部材を用い、被打ち込み部材の上に載置された被加工板に複数の貫通孔を形成するフィルターの製造方法であって、
前記被打ち込み部材は、容器と当該容器内に保持されるダイラタント流体とを具備し、
前記被加工板の加工部を前記ダイラタント流体上に配置し、所定の速度で前記パンチにより前記被加工板を打ち抜き、打ち抜き片を前記ダイラタント流体に保持させることで、前記被加工板に複数の貫通孔を形成することを特徴とするフィルターの製造方法。
【請求項２】
前記被加工板の端部の少なくとも一部は、前記容器の壁面に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のフィルターの製造方法。
【請求項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。
【請求項４】
請求項３に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。
【請求項１】
パンチ及び被打ち込み部材を用い、被打ち込み部材の上に載置された被加工板に複数の貫通孔を形成するフィルターの製造方法であって、
前記被打ち込み部材は、容器と当該容器内に保持されるダイラタント流体とを具備し、
前記被加工板の加工部を前記ダイラタント流体上に配置し、所定の速度で前記パンチにより前記被加工板を打ち抜き、打ち抜き片を前記ダイラタント流体に保持させることで、前記被加工板に複数の貫通孔を形成することを特徴とするフィルターの製造方法。
【請求項２】
前記被加工板の端部の少なくとも一部は、前記容器の壁面に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のフィルターの製造方法。
【請求項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。
【請求項４】
請求項３に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】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−１９４４１８（Ｐ２０１０−１９４４１８Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４００４９（Ｐ２００９−４００４９）
【出願日】平成２１年２月２３日（２００９．２．２３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２３日（２００９．２．２３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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