JP2009208404A - Method for manufacturing nozzle plate and liquid jet head - Google Patents

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JP2009208404A JP2008055446A JP2008055446A JP2009208404A JP 2009208404 A JP2009208404 A JP 2009208404A JP 2008055446 A JP2008055446 A JP 2008055446A JP 2008055446 A JP2008055446 A JP 2008055446A JP 2009208404 A JP2009208404 A JP 2009208404A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a nozzle plate wherein a punch hardly breaks even if it has a two-stepped nozzle opening. <P>SOLUTION: The method for manufacturing a nozzle plate comprises: a first prepared hole forming process for forming a first prepared hole 40 having a bottom in a metal sheet 31 by driving a first punch 36 to an intermediate portion of the metal sheet in the sheet thickness direction from one surface of the metal sheet toward the other surface; a second prepared hole forming process for forming a second prepared hole 42 narrower than the first prepared hole in the bottom of the first prepared hole by driving a second punch 50 narrower than the first punch from one surface of the metal sheet where the first prepared hole is formed, and for forming a swollen part 52 on the other surface of the metal sheet; and a penetration process for forming the nozzle opening by grinding the other surface of the metal sheet where the first prepared hole and the second prepared hole are formed, and by removing the swollen part to sequentially penetrate both of the prepared holes. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、インクジェット式記録装置などの液体噴射装置に設けれるノズルプレートの製造方法、およびこのノズルプレートを装着した液体噴射ヘッドに関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a nozzle plate provided in a liquid ejecting apparatus such as an ink jet recording apparatus, and a liquid ejecting head equipped with the nozzle plate.

液体噴射装置、例えば、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせることでノズル開口から液滴として吐出させるインクジェット式記録装置などの液体噴射ヘッドのノズルプレートは、シリコンウエハーや薄手の金属板(例えば、ステンレス板)に微細径の貫通孔を複数開設して構成されている。シリコンウエハーに貫通孔を開設する方法としてはドライエッチングによる方法があり、金属板に貫通孔を開設する方法としては、金型を用いたプレス加工(塑性加工)方法などがある。   A nozzle plate of a liquid ejecting head such as an ink jet recording apparatus that ejects liquid droplets from a nozzle opening by causing a pressure fluctuation in a liquid in a pressure chamber is a silicon wafer or a thin metal plate (for example, Stainless steel plate) has a plurality of fine-diameter through holes. As a method for opening a through hole in a silicon wafer, there is a method by dry etching, and as a method for opening a through hole in a metal plate, there is a press working (plastic working) method using a mold.

ノズル開口となる貫通孔が大きな孔と小さな孔とが一連に連なった段付孔の場合、シリコンウエハーをドライエッチング加工することにより形成していた(例えば、特許文献1図4参照)
一方、プレス加工の場合、一般的には、ノズルプレートとなる薄い金属板の一方の面からパンチを押し込み、反対側に隆出した隆出部をその後の研磨工程で除去し、これによりノズル開口となる貫通孔を開設する方法が提案されている(例えば、特許文献2)。
特開2002−210965号公報 特開2007−137039号公報
In the case where the through hole serving as the nozzle opening is a stepped hole in which a large hole and a small hole are connected in series, the silicon wafer is formed by dry etching (see, for example, FIG. 4 of Patent Document 1).
On the other hand, in the case of press working, generally, a punch is pushed in from one surface of a thin metal plate that becomes a nozzle plate, and the protruding portion protruding to the opposite side is removed in a subsequent polishing step, thereby the nozzle opening. A method of opening a through hole is proposed (for example, Patent Document 2).
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-210965 JP 2007-137039 A

ドライエッチングによりシリコンウエハーに段付貫通孔(ノズル開口)を開設することは比較的容易であるが、エッチング加工は長時間を要するので、作業効率を高めることが困難である。   Although it is relatively easy to open a stepped through-hole (nozzle opening) in a silicon wafer by dry etching, it takes a long time for the etching process, and it is difficult to improve the working efficiency.

一方、金属板に一度のプレス加工でノズル開口の下孔を開設することはできるが、薄い金属板に二段形状付の小さな孔を有するものを一度に形成しようとすると、小さな孔の部分を加工するパンチの強度を確保することが困難であり、パンチの折れや曲がりなどの損傷が頻繁に発生するために実用に供することができない。   On the other hand, it is possible to open a nozzle hole with a single hole in a metal plate, but if you try to form a thin metal plate with small holes with a two-step shape at one time, It is difficult to ensure the strength of the punch to be processed, and damage such as bending or bending of the punch frequently occurs, so that it cannot be put to practical use.

本発明は、上記に鑑み提案されたもので、その目的は、二段形状のノズル開口であっても、パンチが折れ難いノズルプレートの製造方法を提供しようとするものである。   The present invention has been proposed in view of the above, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a nozzle plate which is difficult to break even when the nozzle opening has a two-stage shape.

前記した目的を達成するために、本発明に係るノズルプレートの製造方法は、金属板の一方の面から他方の面に向けて第1パンチを金属板の板厚方向の途中まで打ち込むことにより金属板に、底を有する第1下穴を形成する第1下穴形成工程と、
前記第1下穴を形成した金属板の一方の面から第1下穴の底に前記第1パンチよりも細い第2パンチを打ち込むことにより、第1下穴の底に第1下穴よりも細い第2下穴を形成すると共に前記他方の面に膨出部を形成する第2下穴形成工程と、
第1下穴と第2下穴を形成した金属板の他方の面を研削して膨出部を除去して前記両下穴を一連に貫通させてノズル開口とする貫通工程と、
を含むことを特徴とする。
In order to achieve the above-described object, a method for manufacturing a nozzle plate according to the present invention is a method in which a first punch is driven halfway in the thickness direction of a metal plate from one surface of the metal plate to the other surface. A first pilot hole forming step of forming a first pilot hole having a bottom on the plate;
By driving a second punch that is thinner than the first punch into the bottom of the first pilot hole from one surface of the metal plate on which the first pilot hole is formed, the bottom of the first pilot hole is lower than the first pilot hole. A second pilot hole forming step of forming a narrow second pilot hole and forming a bulging portion on the other surface;
A penetrating step of grinding the other surface of the metal plate in which the first pilot hole and the second pilot hole are formed to remove the bulging portion and penetrating both pilot holes in series to form a nozzle opening;
It is characterized by including.

そして、前記第1パンチは、基端部分をパンチホルダに固定した柱状部分の先端部分に形成されて金属板内に打ち込まれる挿入突部が円柱状に形成され、
該挿入突部を金属板の途中まで打ち込むことにより、底が平らな第1下穴を形成することが望ましい。
The first punch is formed in a columnar shape with an insertion protrusion formed at the distal end portion of the columnar portion with the base end portion fixed to the punch holder and driven into the metal plate,
It is desirable to form the first pilot hole with a flat bottom by driving the insertion protrusion partway into the metal plate.

前記第2パンチの挿入突部が先端に向かって縮径するテーパー部を有し、該テーパー部の先端が円形平面を有する円柱部で構成されており、
この第2パンチを、テーパー部の少なくとも一部が入り込むまで第1下穴の底に打ち込んで第2下穴を形成することが望ましい。
The insertion protrusion of the second punch has a tapered portion whose diameter is reduced toward the tip, and the tip of the tapered portion is formed of a cylindrical portion having a circular plane;
It is desirable that the second punch hole is formed by driving the second punch into the bottom of the first pilot hole until at least a part of the tapered portion enters.

そして、第1パンチの下方に、表面が平坦なダイを配置し、該ダイ上に金属板を載せた状態で金属板に第1パンチを打ち込むことが望ましい。   Then, it is desirable that a die having a flat surface is disposed below the first punch and the first punch is driven into the metal plate with the metal plate placed on the die.

この様に、金属板に、底を有する第1下穴を形成する第1下穴形成工程と、前記第1下穴を形成した金属板の一方の面から第1下穴の底に前記第1パンチよりも細い第2パンチを打ち込むことにより、第1下穴の底に第1下穴よりも細い第2下穴を形成すると共に前記他方の面に膨出部を形成する第2下穴形成工程と、に分けて下穴を形成すると、第1下孔の形成により第2パンチの加工対象とする部分の板厚を減少することができ、これにより細い第2下穴を形成する際における第2パンチに掛かる負荷を低減することができるので、パンチの損傷を低減することができる。
また、段付形状のノズル開口であっても、プレス加工により製造できるので、エッチング加工に比較して、ノズルプレートを効率良く製造することができる。
In this way, a first pilot hole forming step for forming a first pilot hole having a bottom in the metal plate, and the first pilot hole from one surface of the metal plate in which the first pilot hole is formed to the bottom of the first pilot hole. A second pilot hole that forms a second pilot hole that is thinner than the first pilot hole at the bottom of the first pilot hole and forms a bulging portion on the other surface by driving a second punch that is thinner than one punch. If the pilot hole is formed separately in the forming step, the thickness of the portion to be processed by the second punch can be reduced by forming the first pilot hole, thereby forming the thin second pilot hole. Since the load applied to the second punch in can be reduced, damage to the punch can be reduced.
Moreover, even if it is a step-shaped nozzle opening, since it can manufacture by press work, compared with an etching process, a nozzle plate can be manufactured efficiently.

前記した製造方法により製造したノズルプレート装着した液体噴射ヘッドは、下穴を貫通した孔、すなわちノズル開口が製造途中で潰されることもなく形状の精度が高く維持されるので、液体の噴射特性を高めることができる。   The liquid jet head mounted with the nozzle plate manufactured by the above-described manufacturing method maintains the high accuracy of the shape without crushing the hole that penetrates the pilot hole, i.e., the nozzle opening in the middle of manufacturing, so that the liquid jet characteristics can be improved. Can be increased.

以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面等を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下では、液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド(以下、単に記録ヘッドという)のノズル基板の形成に本発明を適用した例を説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the embodiments described below, various limitations are made as preferred specific examples of the present invention. However, the scope of the present invention is not limited to the following description unless otherwise specified. However, the present invention is not limited to these embodiments. Hereinafter, an example in which the present invention is applied to the formation of a nozzle substrate of an ink jet recording head (hereinafter simply referred to as a recording head), which is a kind of liquid ejecting head, will be described.

図1は、本実施形態における記録ヘッド1の要部断面図である。例示した記録ヘッド1は、ケース2、流路ユニット3、及び、アクチュエータユニット5等を主な構成要素としている。ケース2は、合成樹脂製の中空箱体状部材であり、先端面(下面)には流路ユニット3を接合し、内部に形成された収容空部4内にはアクチュエータユニット5を収容し、流路ユニット3側とは反対側の基端面(上面)には、プリンタ本体側からの駆動信号をアクチュエータユニット5に供給するための回路基板(図示せず)を取り付けるようになっている。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a recording head 1 in the present embodiment. The illustrated recording head 1 includes a case 2, a flow path unit 3, an actuator unit 5, and the like as main components. The case 2 is a hollow box-shaped member made of synthetic resin, the flow path unit 3 is joined to the front end surface (lower surface), and the actuator unit 5 is accommodated in the accommodation space 4 formed inside, A circuit board (not shown) for supplying a drive signal from the printer main body side to the actuator unit 5 is attached to the base end surface (upper surface) opposite to the flow path unit 3 side.

上記アクチュエータユニット5は、櫛歯状に列設された複数の圧電振動子7と、この圧電振動子7が接合される固定板8と、回路基板からの駆動信号を圧電振動子7に供給するためのTCP(テープキャリアパッケージ)等の配線部材9等から構成される。各圧電振動子7は、固定端部側が固定板8上に接合され、自由端部側が固定板8の先端面よりも外側に突出した所謂片持ち梁の状態で固定板8上に取り付けられている。そして、アクチュエータユニット5は、固定板8の背面を、収容空部4を区画するケース内壁面に接着することで収容空部4内に収納・固定されている。   The actuator unit 5 supplies a plurality of piezoelectric vibrators 7 arranged in a comb shape, a fixed plate 8 to which the piezoelectric vibrators 7 are joined, and a drive signal from the circuit board to the piezoelectric vibrators 7. For example, the wiring member 9 is a TCP (tape carrier package). Each piezoelectric vibrator 7 is mounted on the fixed plate 8 in a so-called cantilever state in which the fixed end portion is joined to the fixed plate 8 and the free end portion protrudes outward from the front end surface of the fixed plate 8. Yes. The actuator unit 5 is housed and fixed in the housing space 4 by bonding the back surface of the fixed plate 8 to the inner wall surface of the case that defines the housing space 4.

流路ユニット3は、振動板11、流路形成基板12、及びノズル基板(ノズルプレート)13からなる流路ユニット構成部材を積層した状態で接着剤で接合して一体化することにより作製されており、リザーバ15(液室)からインク供給口16及び圧力発生室17を通りノズル開口18に至るまでの一連のインク流路(液体流路の一種)を形成する部材である。圧力発生室17は、ノズル開口18の列設方向(ノズル列方向)に対して直交する方向に細長い室として形成されている。また、リザーバ15は、インクカートリッジやサブタンク等のインク供給源からのインクが導入される室である。そして、このリザーバ15に導入されたインクは、インク供給口16を通じて各圧力発生室17に分配供給される。   The flow path unit 3 is manufactured by joining and integrating a flow path unit constituting member including a vibration plate 11, a flow path forming substrate 12, and a nozzle substrate (nozzle plate) 13 with an adhesive. This is a member that forms a series of ink flow paths (a kind of liquid flow path) from the reservoir 15 (liquid chamber) to the nozzle opening 18 through the ink supply port 16 and the pressure generation chamber 17. The pressure generation chamber 17 is formed as a long and narrow chamber in a direction orthogonal to the direction in which the nozzle openings 18 are arranged (nozzle row direction). The reservoir 15 is a chamber into which ink from an ink supply source such as an ink cartridge or a sub tank is introduced. The ink introduced into the reservoir 15 is distributed and supplied to each pressure generating chamber 17 through the ink supply port 16.

流路ユニット3の底部に配置されるノズルプレート13は、図2に示すように、ドット形成密度に対応したピッチ(例えば180dpi)で複数のノズル開口18を、記録紙等の記録媒体送り方向に列状に開設した金属製の薄手の板材である。本実施形態のノズルプレート13は、例えば、ステンレス鋼、42アロイなどの金属板材(金属板13´)から作製し、パンチ(図3等参照)を用いたプレス加工によってノズル開口18の列、即ち、ノズル列(ノズル群の一種)を、記録ヘッド1の走査方向に複数並べて開設している。そして、1つのノズル列は、例えば180個のノズル開口18によって構成される。本実施形態の記録ヘッド1は、合計8種類のインクを吐出可能に構成されており、各インクに対応させて合計8列のノズル列がノズルプレート13に形成されている。   As shown in FIG. 2, the nozzle plate 13 disposed at the bottom of the flow path unit 3 has a plurality of nozzle openings 18 at a pitch (for example, 180 dpi) corresponding to the dot formation density in the recording medium feeding direction such as recording paper. It is a thin metal plate made in a row. The nozzle plate 13 of the present embodiment is made of, for example, a metal plate material (metal plate 13 ′) such as stainless steel or 42 alloy, and is a row of nozzle openings 18 by pressing using a punch (see FIG. 3 etc.), that is, A plurality of nozzle rows (a kind of nozzle group) are arranged in the scanning direction of the recording head 1. One nozzle row is constituted by, for example, 180 nozzle openings 18. The recording head 1 of the present embodiment is configured to be able to eject a total of eight types of ink, and a total of eight nozzle rows are formed on the nozzle plate 13 corresponding to each ink.

流路ユニット構成部材の1つである流路形成基板12は、インク流路となる流路基部、具体的には、リザーバ15となる空部、インク供給口16となる溝部、及び、圧力発生室17となる開口部が区画形成された板状の部材である。本実施形態において、流路形成基板12は、結晶性を有する基材であるシリコンウェハーを異方性エッチング処理することによって作製されている。   A flow path forming substrate 12 that is one of the flow path unit constituent members is a flow path base that becomes an ink flow path, specifically, a void that becomes a reservoir 15, a groove that becomes an ink supply port 16, and pressure generation. It is a plate-like member in which an opening serving as the chamber 17 is partitioned. In this embodiment, the flow path forming substrate 12 is produced by subjecting a silicon wafer, which is a crystalline base material, to anisotropic etching.

ノズルプレート13とは反対側の流路形成基板12の上面に配置される振動板11は、ステンレス鋼等の金属製の支持板上に弾性フィルムをラミネート加工した二重構造の複合板材である。この振動板11の圧力発生室17に対応する部分には、圧電振動子7の自由端部の先端を接合するための島部20が形成されている。この島部20の周囲は、エッチングなどによって支持板を環状に除去して弾性フィルムのみとなっている。そして、この部分はダイヤフラム部として機能し、圧電振動子7が伸縮するのに伴い、弾性フィルムを弾性変形させながら島部20が変位するように構成されている。また、振動板11は、流路形成基板12の空部の一方の開口面を封止してリザーバ15の一部を区画し、インク流路内の圧力変動を緩和するコンプライアンス部21としても機能する。このコンプライアンス部21に相当する部分については、ダイヤフラム部と同様にエッチングなどによって支持板を除去して弾性フィルムだけにしている。   The vibration plate 11 disposed on the upper surface of the flow path forming substrate 12 on the side opposite to the nozzle plate 13 is a double-structure composite plate material obtained by laminating an elastic film on a metal support plate such as stainless steel. An island portion 20 for joining the tip of the free end portion of the piezoelectric vibrator 7 is formed at a portion corresponding to the pressure generating chamber 17 of the vibration plate 11. The periphery of the island portion 20 is only an elastic film by removing the support plate in an annular shape by etching or the like. This portion functions as a diaphragm portion, and is configured such that the island portion 20 is displaced while elastically deforming the elastic film as the piezoelectric vibrator 7 expands and contracts. The diaphragm 11 also functions as a compliance unit 21 that seals one open surface of the empty portion of the flow path forming substrate 12 to partition a part of the reservoir 15 and relieve pressure fluctuation in the ink flow path. To do. As for the portion corresponding to the compliance portion 21, the support plate is removed by etching or the like in the same manner as the diaphragm portion to make only the elastic film.

そして、上記構成の記録ヘッド1において、配線部材9を通じて圧電振動子7に駆動信号が供給されると、この圧電振動子7が素子長手方向に伸縮し、これに伴い島部20が圧力発生室17に近接する方向或いは離隔する方向に移動する。これにより、圧力発生室17の容積が変化し、圧力発生室17内のインクに圧力変動が生じる。この圧力変動によってノズル開口18からインク(液体の一種)が噴射される。   In the recording head 1 configured as described above, when a drive signal is supplied to the piezoelectric vibrator 7 through the wiring member 9, the piezoelectric vibrator 7 expands and contracts in the longitudinal direction of the element. It moves in a direction close to 17 or a direction away from it. As a result, the volume of the pressure generating chamber 17 changes, and the pressure in the ink in the pressure generating chamber 17 varies. Ink (a kind of liquid) is ejected from the nozzle opening 18 by this pressure fluctuation.

次に、プレス金型を使用してノズルプレート13を製造する方法を、図3に基づいて説明する。図3はプレス金型の構成を説明する断面図である。
このプレス金型は、ノズルプレート13の材料である金属板31を載せるダイ32と、プレス機のラム(図示せず)の下面に取り付けるパンチホルダ33と、このパンチホルダ33の下にスプリングやエラストマ等の弾性材34を介してパンチホルダ33に対して上下動可能な状態で設けた押圧盤35と、パンチホルダ33に基端部分を固定して下方のダイ32に向けて設けられた第1パンチ36及び第2パンチ50と、から概略構成されている。
Next, a method of manufacturing the nozzle plate 13 using a press mold will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the press die.
The press mold includes a die 32 on which a metal plate 31 that is a material of the nozzle plate 13 is placed, a punch holder 33 attached to a lower surface of a ram (not shown) of a press machine, and a spring and an elastomer under the punch holder 33. A pressing plate 35 provided in a state movable up and down with respect to the punch holder 33 via an elastic material 34 such as a first, and a first plate provided toward the lower die 32 with a base end portion fixed to the punch holder 33. The punch 36 and the second punch 50 are roughly configured.

金属板31は、例えば、厚みが30〜100μm程度で、ステンレス鋼や42Alloyなどの合金からなる。なお、この金属板31は、流路形成基板12に熱硬化性樹脂等を用いて200℃〜300℃で加熱して接合されるので、線膨張係数が流路形成基板12に近いことが望ましい。   The metal plate 31 has, for example, a thickness of about 30 to 100 μm and is made of an alloy such as stainless steel or 42 Alloy. Since the metal plate 31 is joined to the flow path forming substrate 12 by heating at 200 ° C. to 300 ° C. using a thermosetting resin or the like, the linear expansion coefficient is preferably close to that of the flow path forming substrate 12. .

ダイ32は、鋼鉄製の平坦な板材であり、後述する第1パンチ36で加工する第1ステージにおいては平坦な面で金属板31を支持可能であり、第2パンチ50で加工する第2ステージ、すなわち、第2パンチ50の直下に対応する位置に、第1ステージで形成した下孔とほぼ同じ大きさの貫通開口部53が開設されている。   The die 32 is a flat plate made of steel, and can support the metal plate 31 on a flat surface in the first stage processed by the first punch 36 described later, and the second stage processed by the second punch 50. That is, a through-opening 53 having the same size as the prepared hole formed in the first stage is opened at a position corresponding to a position directly below the second punch 50.

第1パンチ36は、外径が20〜30μmの円柱形に形成されており、先端部分には円柱状の挿入突部36´が形成され、軸方向に直交する先端の面は円形平坦面で構成されている。そして、この第1パンチ36は、基端部分がパンチホルダ33に強固に固定され、軸方向の途中の部分は押圧盤35に開設された貫通ガイド孔43内に挿通され、このガイド孔43に案内されながら下降して先端の挿入突部36´が金属板31の表面に対して直交する状態で打ち込まれるように構成されている。   The first punch 36 is formed in a cylindrical shape having an outer diameter of 20 to 30 μm, a cylindrical insertion protrusion 36 ′ is formed at the tip portion, and the tip surface perpendicular to the axial direction is a circular flat surface. It is configured. The base end portion of the first punch 36 is firmly fixed to the punch holder 33, and the intermediate portion in the axial direction is inserted into a through guide hole 43 formed in the pressing plate 35. The guide is lowered while being guided, and the insertion protrusion 36 ′ at the tip is driven in a state orthogonal to the surface of the metal plate 31.

第2パンチ50は、第1パンチ36よりも細いパンチであり、基端部分がパンチホルダ33に固定され、円柱状軸部の先端に挿入突部50´が形成され、途中部分は押圧盤35に開設された貫通ガイド孔51内に貫通してガイドされている。図面に示す挿入突部50´は、先端に向かって次第に縮径するテーパー部50aを形成すると共に、該テーパー部50aの先端に他の部分よりも細い円柱部50bを形成し、該円柱部50bの先端を円形平面としている。なお、この第2パンチ50は、太さが第1パンチ36の1/3〜1/4程度であり、挿入突部50´の長さは太さとほぼ同じ位、或いは挿入する深さ(第1パンチ36で形成した下孔の底の厚さ)とほぼ同じ寸法である。
なお、第1パンチ36と第2パンチ50との間隔は、フィーダーにより金属板を所定のピッチ(例えば、ノズル列間のピッチ)ずつ送るので、このピッチと同じ距離に設定されている。
The second punch 50 is a punch thinner than the first punch 36, the base end portion is fixed to the punch holder 33, the insertion protrusion 50 ′ is formed at the tip of the cylindrical shaft portion, and the intermediate portion is the pressing plate 35. And is guided through the through guide hole 51 established in the above. The insertion protrusion 50 'shown in the drawing forms a tapered portion 50a that gradually decreases in diameter toward the tip, and forms a columnar portion 50b that is thinner than the other portions at the tip of the tapered portion 50a. The tip of is a circular plane. The second punch 50 is about 1/3 to 1/4 the thickness of the first punch 36, and the length of the insertion protrusion 50 'is almost the same as the thickness or the insertion depth (first). The thickness is almost the same as the thickness of the bottom of the prepared hole formed by one punch 36).
The distance between the first punch 36 and the second punch 50 is set to the same distance as this pitch because the metal plate is fed by a feeder at a predetermined pitch (for example, the pitch between nozzle rows).

次に、前記した構成からなるプレス金型を使用してノズル開口18となる下穴を形成する下穴形成工程を行う場合について説明する。なお、ダイ32はプレス機の図示しないボルスタ等の支持盤上に固定され、パンチホルダ33はラムの下面に固定され、ダイ32とパンチホルダ33(第1パンチ36、第2パンチ50)との相対位置や第1,第2パンチ36,50の下死点調整などの型調整はすべて終了していることとする。また、図面に示す金型は順送り金型であり、第1ステージにおける第1下穴形成工程と第2ステージにおける第2下穴形成工程とを同時に行っているが、説明の都合上、先ず第1下穴形成工程で下穴(第1下穴)を形成した後に、当該下穴に対して第2下穴形成工程でさらに加工(第2下穴を形成)するものとして順を追って説明する。   Next, a case where a prepared hole forming step of forming a prepared hole to be the nozzle opening 18 using the press die having the above-described configuration is described. The die 32 is fixed on a support plate such as a bolster (not shown) of the press machine, the punch holder 33 is fixed to the lower surface of the ram, and the die 32 and the punch holder 33 (first punch 36, second punch 50) are connected. It is assumed that the mold adjustment such as the relative position and the bottom dead center adjustment of the first and second punches 36 and 50 has been completed. The mold shown in the drawing is a progressive mold, and the first pilot hole forming process in the first stage and the second pilot hole forming process in the second stage are performed simultaneously. After forming the pilot hole (first pilot hole) in the first pilot hole forming step, the second pilot hole forming step further processes (forms the second pilot hole) with respect to the pilot hole. .

まず、ダイ32の上にステンレス鋼製の金属板31を所定位置に載せ、第1,第2パンチ36,50の先端が金属板31に向かった状態でパンチホルダ33を下降させる。すると、図3に示すように、押圧盤35の下面が、金属板31の表面に当接する。その後、弾性材34の付勢力に抗しながらパンチホルダ33をさらに下方に押し下げると、押圧盤35の貫通ガイド孔43に案内されて、図3中左半に示すように、第1ステージにおいては第1パンチ36の先端が金属板31の板厚方向に板厚の途中まで押し込まれ、これにより、平坦なダイ32上の金属板31の表面側に第1下穴40が形成される(第1下穴形成工程)。この際に、第1パンチ36は、先端が金属板の板厚の2/3位まで挿入するように下死点調整されている。したがって、第1パンチ36を打ち込んで形成した第1下孔40は、第1パンチ36の外径と同じ大きさの内径であり、深さは金属板の板厚の2/3位までであって、下孔の底である未貫通部41の厚さは、板厚の1/3位となって、金属板31全体の板厚に比較すると大幅に薄くなっている。したがって、後述する第2パンチ50の打ち込み距離が短くてよい。   First, a stainless steel metal plate 31 is placed on the die 32 at a predetermined position, and the punch holder 33 is lowered with the tips of the first and second punches 36 and 50 facing the metal plate 31. Then, as shown in FIG. 3, the lower surface of the pressing plate 35 comes into contact with the surface of the metal plate 31. Thereafter, when the punch holder 33 is further pushed down while resisting the urging force of the elastic member 34, it is guided to the through guide hole 43 of the pressing plate 35, and as shown in the left half of FIG. The front end of the first punch 36 is pushed in the thickness direction of the metal plate 31 to the middle of the plate thickness, whereby a first pilot hole 40 is formed on the surface side of the metal plate 31 on the flat die 32 (first 1 pilot hole forming step). At this time, the bottom dead center of the first punch 36 is adjusted so that the tip of the first punch 36 is inserted up to 2/3 of the thickness of the metal plate. Accordingly, the first pilot hole 40 formed by driving the first punch 36 has an inner diameter that is the same as the outer diameter of the first punch 36, and the depth is up to about 2/3 of the thickness of the metal plate. Thus, the thickness of the non-penetrating portion 41 that is the bottom of the lower hole is about 1/3 of the plate thickness, which is significantly thinner than the plate thickness of the entire metal plate 31. Therefore, the driving distance of the second punch 50 described later may be short.

第1パンチ36が下死点まで下降して金属板31の表面側に円筒形状の下穴(第1下穴40)を形成すると、その後は上昇に転じる。そして、ラムの上昇に伴ってパンチホルダ33が上昇すると、弾性材34の復元力により押圧盤35がパンチホルダ33よりも少し遅れて上昇を開始し、金属板31の表面31aから離隔して上死点まで上昇する。これで第1ステージにおける第1下穴形成工程が終了する。   When the first punch 36 descends to the bottom dead center and forms a cylindrical pilot hole (first pilot hole 40) on the surface side of the metal plate 31, the first punch 36 starts to rise. When the punch holder 33 rises with the rise of the ram, the pressing plate 35 starts to rise slightly later than the punch holder 33 due to the restoring force of the elastic material 34, and is separated from the surface 31 a of the metal plate 31. It rises to the dead point. This completes the first pilot hole forming step in the first stage.

そして、第1下穴形成工程が終了すると、次の下穴形成(第2下穴形成工程)のために金属板31をフィーダーにより所定のピッチだけ移動する。この移動(送り)が終了したならば、前記した操作を再度繰り返すことにより第1ステージにおいては金属板31の新たな位置に次の第1下穴40を所定のピッチで開設することができ、第2ステージにおいては先の第1下穴40に対する加工(第2下穴形成工程)が行われる。   Then, when the first pilot hole forming step is completed, the metal plate 31 is moved by the feeder by a predetermined pitch for the next pilot hole formation (second pilot hole forming step). When this movement (feeding) is completed, the first first holes 40 can be opened at a predetermined pitch at a new position of the metal plate 31 in the first stage by repeating the above-described operation again. In the second stage, the first pilot hole 40 is processed (second pilot hole forming step).

第2下穴形成工程では、第1下穴形成工程で形成した第1下穴40が第2パンチ50の下に位置して停止する。そして、この状態でパンチホルダ33が下降すると押圧盤35が金属板31の表面31aに当接した後に第1パンチ36と第2パンチ50とが下降する。第1パンチ36が下降すると、前記と同様に、金属板31の新たな部位に第1下穴40を形成する。一方、第2パンチ50が下降すると、先に形成した第1下穴40の底に第2パンチ50の先端に形成した挿入突部50´が押し込まれ、これにより第2パンチ50の挿入突部50´と同じ大きさ、形状の小さな第2下穴42が形成される。また、本実施形態では第2パンチ50の挿入突部50´の先端面が金属板31の裏面(下面)31bとほぼ同じ深さ、あるいはそれより少し深くまで押し込まれ、ダイ32には開口部53が開口しているので、第1下穴40の底部に第2下穴42が形成されると同時に金属板31の裏面に膨出部52が形成される。   In the second pilot hole forming step, the first pilot hole 40 formed in the first pilot hole forming step is positioned below the second punch 50 and stopped. When the punch holder 33 is lowered in this state, the first punch 36 and the second punch 50 are lowered after the pressing plate 35 comes into contact with the surface 31 a of the metal plate 31. When the first punch 36 is lowered, the first pilot hole 40 is formed in a new part of the metal plate 31 as described above. On the other hand, when the second punch 50 is lowered, the insertion protrusion 50 ′ formed at the tip of the second punch 50 is pushed into the bottom of the first pilot hole 40 previously formed, and thereby the insertion protrusion of the second punch 50. A second pilot hole 42 having the same size and shape as 50 'is formed. Further, in the present embodiment, the distal end surface of the insertion protrusion 50 ′ of the second punch 50 is pushed to substantially the same depth as or slightly deeper than the back surface (lower surface) 31 b of the metal plate 31. Since 53 is open, the second pilot hole 42 is formed at the bottom of the first pilot hole 40 and, at the same time, the bulging part 52 is formed on the back surface of the metal plate 31.

第2パンチ50が打ち込まれる第1下穴40の底(未貫通部41)の厚さは、金属板材の板厚の約1/3まで薄くなっているので、第2パンチ50への負荷は、同じ段付形状の下穴を一度のパンチ押込みにより形成する場合に比較して、遥かに軽減される。したがって、第2パンチ50が細くても損傷が減って実用的な耐久性を有する。   Since the thickness of the bottom (non-penetrating portion 41) of the first pilot hole 40 into which the second punch 50 is driven is thinned to about の of the plate thickness of the metal plate material, the load on the second punch 50 is As compared with the case where the prepared hole having the same step shape is formed by pressing the punch once, it is much reduced. Therefore, even if the second punch 50 is thin, damage is reduced and practical durability is obtained.

この様にして第2パンチ50が下死点まで下降して円筒形状の第1下穴40の底部にさらに細い第2下穴42を形成すると、その後は上昇に転じる。そして、ラムの上昇に伴ってパンチホルダ33が上昇すると、弾性材34の復元力により押圧盤35がパンチホルダ33よりも少し遅れて上昇を開始し、金属板31の表面31aから離隔して上死点まで上昇する。   In this way, when the second punch 50 is lowered to the bottom dead center to form a thinner second pilot hole 42 at the bottom of the cylindrical first pilot hole 40, the second punch 50 is then raised. When the punch holder 33 rises with the rise of the ram, the pressing plate 35 starts to rise slightly later than the punch holder 33 due to the restoring force of the elastic material 34, and is separated from the surface 31 a of the metal plate 31. It rises to the dead point.

そして、次の下穴形成のために金属板31をフィーダーにより所定のピッチだけ移動する。この移動が終了したならば、前記した操作を再度繰り返すことにより金属板31に次の下穴40,42を所定のピッチで開設することができ、これらの操作を繰り返すと、金属板31に下穴40,42を所定のピッチで順次開設することができる。   Then, the metal plate 31 is moved by a feeder by a predetermined pitch to form the next prepared hole. When this movement is completed, the following prepared holes 40 and 42 can be opened in the metal plate 31 at a predetermined pitch by repeating the above-described operation. The holes 40 and 42 can be opened sequentially at a predetermined pitch.

この様にして第2下穴形成工程が終了したならば、金属板31をプレス金型から外して、次の貫通工程を行う研磨装置(図示せず)に搬送する。この貫通工程では第2下穴形成工程で残った第2下穴42の膨出部52を研磨除去することで、孔を貫通させてノズル開口18にすると共に、金属板31の厚さを所定の厚さになるように研磨する。この様にして、ノズル開口18が開設されたノズルプレート13が作製される。   When the second pilot hole forming step is completed in this manner, the metal plate 31 is removed from the press die and conveyed to a polishing apparatus (not shown) that performs the next penetration step. In this penetrating process, the bulging portion 52 of the second pilot hole 42 remaining in the second pilot hole forming process is polished and removed, thereby penetrating the hole into the nozzle opening 18 and setting the thickness of the metal plate 31 to a predetermined value. Polish to a thickness of. In this way, the nozzle plate 13 in which the nozzle openings 18 are opened is manufactured.

なお、前記した各実施形態においては、大きい方の第1下穴40を円筒形状とし、第2下穴42を円錐台形と円筒形状とが連続した形状としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、第1下穴40を円錐台形とし、その底に円筒形の第2下穴42を形成してもよい。   In each of the above-described embodiments, the larger first pilot hole 40 has a cylindrical shape, and the second pilot hole 42 has a shape in which a truncated cone shape and a cylindrical shape are continuous. However, the present invention is not limited to this. For example, the first pilot hole 40 may have a truncated cone shape, and the cylindrical second pilot hole 42 may be formed at the bottom thereof.

記録ヘッドの構成を説明する要部断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part for explaining the configuration of a recording head. ノズルプレートの平面図である。It is a top view of a nozzle plate. 本発明で使用するプレス金型を説明する要部断面図である。It is principal part sectional drawing explaining the press metal mold | die used by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…記録ヘッド、2…ケース、3…流路ユニット、4…収容空部、5…アクチュエータユニット、7…圧電振動子、8…固定板、9…配線部材、11…振動板、12…流路形成基板、13…ノズルプレート、15…リザーバ、16…インク供給口、17…圧力発生室、18…ノズル開口、20…島部、21…コンプライアンス部、31…金属板、32…ダイ、33…パンチホルダ、34…弾性材、35…押圧盤、36…パンチ、36´…挿入突部、40…第1下穴、41…未貫通部、42…第2下穴、43…貫通ガイド孔、50…第2パンチ、50´…第2パンチの挿入突部、51…貫通ガイド孔、52…膨出部、53…開口部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Recording head, 2 ... Case, 3 ... Flow path unit, 4 ... Accommodating empty part, 5 ... Actuator unit, 7 ... Piezoelectric vibrator, 8 ... Fixed plate, 9 ... Wiring member, 11 ... Vibration plate, 12 ... Flow Path forming substrate, 13 ... nozzle plate, 15 ... reservoir, 16 ... ink supply port, 17 ... pressure generating chamber, 18 ... nozzle opening, 20 ... island part, 21 ... compliance part, 31 ... metal plate, 32 ... die, 33 DESCRIPTION OF SYMBOLS Punch holder, 34 ... Elastic material, 35 ... Pressing board, 36 ... Punch, 36 '... Insertion protrusion, 40 ... First pilot hole, 41 ... Non-penetrating part, 42 ... Second pilot hole, 43 ... Through guide hole 50 ... second punch, 50 '... second punch insertion protrusion, 51 ... through guide hole, 52 ... bulge, 53 ... opening

Claims (5)

金属板の一方の面から他方の面に向けて第1パンチを金属板の板厚方向の途中まで打ち込むことにより金属板に、底を有する第1下穴を形成する第1下穴形成工程と、
前記第1下穴を形成した金属板の一方の面から第1下穴の底に前記第1パンチよりも細い第2パンチを打ち込むことにより、第1下穴の底に第1下穴よりも細い第2下穴を形成すると共に前記他方の面に膨出部を形成する第2下穴形成工程と、
第1下穴と第2下穴を形成した金属板の他方の面を研削して膨出部を除去して前記両下穴を一連に貫通させてノズル開口とする貫通工程と、
を含むことを特徴とするノズルプレートの製造方法。
A first pilot hole forming step of forming a first pilot hole having a bottom in the metal plate by driving a first punch halfway in the thickness direction of the metal plate from one surface of the metal plate toward the other surface; ,
By driving a second punch that is thinner than the first punch into the bottom of the first pilot hole from one surface of the metal plate on which the first pilot hole is formed, the bottom of the first pilot hole is lower than the first pilot hole. A second pilot hole forming step of forming a narrow second pilot hole and forming a bulging portion on the other surface;
A penetrating step of grinding the other surface of the metal plate in which the first pilot hole and the second pilot hole are formed to remove the bulging portion and penetrating both pilot holes in series to form a nozzle opening;
The manufacturing method of the nozzle plate characterized by including.
前記第1パンチは、基端部分をパンチホルダに固定した柱状部分の先端部分に形成されて金属板内に打ち込まれる挿入突部が円柱状に形成され、
該挿入突部を金属板の途中まで打ち込むことにより、底が平らな第1下穴を形成することを特徴とする請求項1に記載のノズルプレートの製造方法。
The first punch is formed at the tip end portion of the columnar portion with the base end portion fixed to the punch holder, and the insertion protrusion that is driven into the metal plate is formed in a columnar shape,
2. The method for manufacturing a nozzle plate according to claim 1, wherein the insertion projection is driven partway into the metal plate to form a first pilot hole with a flat bottom.
前記第2パンチの挿入突部が先端に向かって縮径するテーパー部を有し、該テーパー部の先端が円形平面を有する円柱部で構成されており、
この第2パンチを、テーパー部の少なくとも一部が入り込むまで第1下穴の底に打ち込んで第2下穴を形成することを特徴とする請求項2に記載のノズルプレートの製造方法。
The insertion protrusion of the second punch has a tapered portion whose diameter is reduced toward the tip, and the tip of the tapered portion is formed of a cylindrical portion having a circular plane;
The method for manufacturing a nozzle plate according to claim 2, wherein the second punch hole is formed by driving the second punch into the bottom of the first pilot hole until at least a part of the tapered portion enters.
第1パンチの下方に、表面が平坦なダイを配置し、該ダイ上に金属板を載せた状態で金属板に第1パンチを打ち込むことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のノズルプレートの製造方法。   4. A die having a flat surface is disposed below the first punch, and the first punch is driven into the metal plate in a state where the metal plate is placed on the die. The manufacturing method of the nozzle plate as described in 2. 請求項1から4のいずれかにより製造したノズルプレートを装着し、ノズル開口としての前記貫通孔から液滴を噴射するようにしたことを特徴とする液体噴射ヘッド。   A liquid ejecting head, comprising: a nozzle plate manufactured according to claim 1; and a droplet ejected from the through hole serving as a nozzle opening.
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