JP2009233746A - プレス装置、金属板製造方法、及び、液体噴射ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パンチ打ち込み面の隆起の発生を抑制することが可能な金属板のプレス装置、金属板製造方法、及び、液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】金属板３１にパンチ３６を打ち込んで塑性加工するプレス装置３０であって、パンチの外周面のうち先端側の領域に他の領域よりも表面粗さが粗い粗面部４７を備え、当該粗面部よりも基端側の領域に該粗面部よりも滑らかな平滑面部４８を備え、金属板にパンチの挿入を開始する側と反対側の面を粗部が越えるまでパンチを挿入することで、パンチ打ち込み面の隆起の発生を抑制した。
【選択図】図６

Description

本発明は、プレス装置、金属板製造方法、及び、液体噴射ヘッドの製造方法に関し、特に微細な貫通孔を開設した液体噴射ヘッド用ノズルプレートを作製するのに適したものである。

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液体噴射ヘッドの流路内の液体を濾過するためのフィルターは、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。金属板に貫通孔を開設する方法としては、エッチングによる方法と、金型を用いたプレス加工（塑性加工）方法などがある。

上記プレス加工の場合、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１）。

特開２００７−１３７０３９号公報

前記した従来の金属板加工方法により、薄い金属板に小さな孔を開設すると、孔の開口周縁に環状の隆起が形成されることがあった。
これは、パンチの金属板への押し込みにより、パンチによって押し退かれて移動した金属が孔の周縁に押し寄せて（いわゆる肉の逃げ）しまうことで生じていた。そして、この隆起を除去するために、その部分をラップして除去し、平坦面になるようにする工程が必要となっていた。

本発明は、上記に鑑み提案されたもので、その目的は、パンチ打ち込み面の隆起の発生を抑制することが可能な金属板のプレス装置、金属板製造方法、及び、液体噴射ヘッドの製造方法を提供しようとするものである。

上記目的を達成するため、本発明のプレス装置は、金属原板にパンチを打ち込んで塑性加工するプレス装置であって、
前記金属原板と接するパンチの外周面のうち少なくとも先端側の領域に、他の領域よりも表面粗さが粗い粗部を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、金属原板にパンチを打ち込んで塑性加工するプレス装置であって、金属原板と接するパンチの外周面のうち少なくとも先端側の領域に、他の領域よりも表面粗さが粗い粗部を備えるので、金属板にパンチが打ち込まれるのに伴って、パンチの粗部が金属（肉）を強い摩擦力でパンチ打ち込み方向に移動させて（寄らせて）、金属（肉）をパンチの打ち込み方向へ逃がすことができる。そのため、金属原板のパンチ打ち込み面の穴の周縁に隆起が発生することを抑制することができ、隆起を除去する手間を省くことができる。また、隆起が金型などで押し潰されることで、微細な穴の真円度が低下することを防止することができる。

また、上記構成において、前記粗部よりも基端側の領域に該粗部よりも滑らかな平滑部を備え、
前記粗部の直径は、前記平滑部の直径以下であることが望ましい。

上記構成によれば、粗部よりも基端側の領域に粗部よりも滑らかな平滑部を備え、粗部の直径は、平滑部の直径以下であるので、既存のパンチの外周面に新たに表面粗さを粗くする加工をするだけで、既存のパンチを用いることができる。また、パンチの外周面のうち粗面加工が必要な面のみに粗部を容易に形成することができる。

また、上記構成において、前記金属原板にパンチの挿入を開始する側と反対側の面を前記粗部が越えるまで前記パンチを挿入することが望ましい。

上記構成によれば、金属原板にパンチの挿入を開始する側と反対側の面を粗部が越えるまでパンチを挿入するので、金属原板の板厚の範囲内では粗面部の凹凸形状を転写した筋（跡）がパンチの打ち込み方向に沿って金属原板に形成され難いし、転写されたとしても、この筋を平滑面で押圧することで、平らにならすことができる。これにより、金属原板の板厚の範囲内では転写された粗部の凹凸を除去しなくても平滑な面となる。

また、上記構成において、前記パンチには、当該パンチの先端から基端側に向けて外径が同一のストレート部を設け、当該ストレート部の外周面のうち少なくとも先端側の領域に粗部を形成し、当該粗部よりも基端側の領域に前記平滑部を形成することが望ましい。
なお、パンチの外径における「同一」とは、粗部の粗さ程度の誤差も含んだ外径を意味している。

上記構成によれば、パンチには、パンチの先端から基端側に向けて外径が同一のストレート部を設け、ストレート部の外周面のうち少なくとも先端側の領域に粗部を形成し、粗部よりも基端側の領域に平滑部を形成したので、ストレート部に形成された粗部が、パンチと接する金属原板をパンチの打ち込み方向に確実に引き摺り込むことができ、粗部に接することなく平滑部に接していた部分の金属原板には平滑部の平滑面が転写され、この部分は滑らかに形成される。

また、上記構成において、前記パンチには、前記ストレート部よりも基端側に、先端側から基端根元側に向かうに従って徐々に拡径するテーパー部が設けられ、当該テーパー部の外周面に粗部を形成することが望ましい。

上記構成によれば、パンチには、ストレート部よりも基端側に、先端側から根元側に向かうに従って徐々に拡径するテーパー部が設けられ、テーパー部の外周面に粗部を形成したので、粗部が金属原板を押圧した時に金属原板の肉をパンチの押し込み方向に押し入れて、パンチ打ち込み面側に移動することを防止でき、これにより、金属原板のパンチ打ち込み面の穴の周縁に隆起が発生することをより確実に抑制することができる。

また、上記構成において、前記粗部が、梨地加工により処理しても良い。

また、本発明の金属板製造方法は、金属原板にパンチを打ち込んで穴を形成する事によって金属板を製造する金属板製造方法であって、
前記金属原板と接する外周面のうち少なくとも先端側の領域に、他の領域よりも表面粗さが粗い粗部を備えたパンチを前記金属原板に打ち込んで穴を形成する第１工程を含むことを特徴とする。

上記構成によれば、金属原板に接する外周面のうち少なくとも先端側の領域に、他の領域よりも表面粗さが粗い粗部を備えたパンチを金属原板に打ち込んで穴を形成する第１工程を含むので、金属原板にパンチが打ち込まれるのに伴って、パンチの粗部が金属（肉）を押し退きながら強い摩擦力でパンチ打ち込み方向に移動させて、金属（肉）をパンチの打ち込み方向へ逃がすことができる。このため、穴の周縁に隆起が発生することを抑制でき、従来行っていた隆起除去の手間が省け、穴を開設した金属板を塑性加工によって容易に製作することができる。また、隆起が金型などで押し潰されることで、穴の真円度が低下することを防止することができる。

また、上記構成において、前記第１工程は、前記金属原板にパンチの挿入を開始する側と反対側の面を前記粗部が越えるまで前記パンチを挿入しても良い。

上記構成によれば、第１工程は、金属原板にパンチの挿入を開始する側と反対側の面を粗部が越えるまでパンチを挿入するので、金属原板にパンチを打ち込む際に、粗部によって転写された凹凸を平滑部が押圧することで、金属原板に形成された穴の内周面を平滑にすることができる。

また、上記構成において、前記金属原板にパンチの挿入を開始する側と反対側の面において、前記第１工程で形成された穴の周りの盛り上がった部分を除去する第２工程を含むことが望ましい。

上記構成によれば、金属原板にパンチの挿入を開始する側と反対側の面において、第１工程で形成された穴の周りの盛り上がった部分を除去する第２工程を含むので、金属原板の裏面に隆出した隆出部を研磨して除去することで、穴を貫通させることができると共に、金属原板の厚さを所定の厚さにすることができる。

また、上記構成において、撥水処理する第３工程を含んでも良い。

上記構成によれば、パンチの粗部の形状が穴の内周面に転写された場合には、金属原板を撥水処理する際に、撥水液を付着し易くすることができ、表面処理を容易に行うことができる。

また、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、上記に記載の金属板製造方法により加工した金属板をノズルプレートとして装備し、ノズルプレートに開口した孔から液体を噴射するようにしたことを特徴とする。

上記構成によれば、真円度が高い孔が形成された金属板をノズルプレートとして用いるので、ノズル開口から噴射する液滴の飛翔特性を良好にすることができる。

記録ヘッドの構成を説明する要部断面図である。 流路ユニットの構成を説明する分解斜視図である。 ノズルプレートに開設されたノズル開口を説明する断面図である。 第１実施形態における本発明のプレス装置を説明する要部断面図である。 パンチ表面の拡大断面図である。 図４に示したプレス装置による打ち込み加工を説明する要部断面図である。 金属板の隆出部を除去した状態を説明する断面図である。 第２実施形態における本発明のプレス装置を説明する要部断面図である。 図８に示したプレス装置による打ち込み加工を説明する要部断面図である。 第３実施形態におけるパンチの打ち込み加工を説明する断面拡大図である。 金属板の隆出部を除去した状態を説明する断面図である。 第４実施形態におけるパンチの打ち込み加工を説明する断面拡大図である。 第５実施形態における本発明のプレス装置を説明する要部断面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。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、以下の説明では、本発明において被加工材である金属板として、インクジェット式記録装置に搭載されるインクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッドの一種。以下、単に記録ヘッド１という。）に用いられるノズルプレートを例示する。

まず、記録ヘッド１の構成について説明する。
図１は、記録ヘッド１の構成を説明する要部の断面図である。この記録ヘッド１は、インク導入針２、フィルター３、及び導入針ユニット４等からなるフィルターアッセンブリ５と、ヘッドケース６、その内部に収納した振動子ユニット７、及び、流路ユニット８等からなるヘッドユニット９とを備えて概略構成されている。そして、記録ヘッド１の内部には、液体供給源の一種であるインクカートリッジから流路ユニット８のノズル開口１０に至るまでの一連のインク流路（液体流路の一種）が形成されている。

流路ユニット８は、図２に示すように、振動板１１、流路形成基板１２、及びノズルプレート１３を順次積層した状態でケースヘッド６の先端面に接合されている。

流路ユニット８の底部に配置されるノズルプレート１３は、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１０を列状に開設した薄い金属板である。本実施形態のノズルプレート１３は、ステンレス鋼製の板材（本発明の金属原板）によって作製され、ノズル開口１０の列（ノズル列）が記録ヘッド１の走査方向に複数並べて設けられている。そして、１つのノズル列は、例えば、１８０個のノズル開口１０によって構成されている。このノズルプレート１３の作製方法については、後で詳説する。なお、本実施形態のノズル開口１０は、図３に示すように、流路形成基板１２とノズルプレート１３の厚みＡ方向に貫通して開設された穴であり、流路形成基板１２側に形成されて内径が次第に縮小するテーパー部２４と、該テーパー部２４の最小径部分に連続して内径が同一に形成されたストレート部２５とからなる。図３中のＡ１はテーパー部２４の軸方向の長さ、Ａ２はストレート部２５の長さを表している。

流路形成基板１２は、ノズルプレート１３と振動板１１との間に配置される部材であり、共通液体室の一種である共通インク室１５、インク供給口１６、圧力室１７等のインク流路となる空部が区画形成されている。流路形成基板１２は、例えば、シリコンウェハーをエッチング処理することによって作製される。そして、前記した空部は、ノズルプレート１３及び振動板１１によりそれぞれ開口面が封止される。

振動板１１は、流路形成基板１２とヘッドケース６との間に配置される板材であり、ステンレス鋼等の金属製の支持板２１上に弾性フィルム２２をラミネート加工した二重構造の複合板である。この振動板１１の圧力室１７に対応する部分には、エッチングなどによって支持板２１を環状に除去することで、圧電振動子１８の自由端の先端面を接合するための島部１９が形成されており、この部分はダイヤフラム部として機能する。即ち、この振動板１１は、圧電振動子１８の作動に応じて島部１９の周囲の弾性フィルム２２が弾性変形するように構成されている。また、この振動板１１は、流路形成基板１２の共通インク室１５の開口面を封止してコンプライアンス部２０としても機能する。このコンプライアンス部２０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り支持板２１を除去して弾性フィルム２２だけにしている。

前記した構成からなる記録ヘッド１は、圧電振動子１８の作動により圧力室１７内に圧力変動を与えると、インクカートリッジからインク流路を介して圧力室１７内に導入したインクをノズル開口１０からインク滴として吐出することができ、このインク滴を記録媒体である記録紙等に着弾することにより画像等を記録することができる。

次に、本発明に係るプレス装置３０の塑性加工によりノズルプレート１３を作製する方法を、図４〜図７に基づいて説明する。図４は、プレス装置３０の構成を説明する要部断面図である。
本発明のプレス装置３０は、ノズルプレート１３の材料である金属板３１（金属原板）を載せるダイ３２と、ラム（図示せず）の下面に取り付けるベース３３と、このベース３３の下にスプリングやエラストマー等の弾性材３４を介してベース３３に対して上下動可能な状態で設けた押圧盤３５と、ベース３３に基端を固定して下向きに設けられたパンチ３６と、から概略構成している。

金属板３１は、例えば、厚みが３０〜１００μｍ程度で、４２Ａｌｌｏｙなどの前述した流路形成基板１２と略線膨張係数の等しいインバー型合金からなり、ニッケル含有量を変化させることで、線膨張係数が流路形成基板１２に近づくように設定されている。これにより、流路形成基板１２と金属板３１とを、熱硬化性樹脂等を用いて２００℃〜３００℃で加熱して接合した後に室温に戻るときに、ノズルプレート１３が反ることを防止され、ノズルプレート１３が流路形成基板１２から剥離することを抑制される。

ダイ３２は、金属板３１に形成しようとする穴（パンチ穴）４０の径よりも大きいパンチ挿入孔４１を開設しており、雄型のパンチ３６に対する雌型として機能する。押圧盤３５は、パンチ３６の径よりも大きい貫通ガイド孔４２が形成されており、その貫通ガイド孔４２内に、パンチ３６の途中から先端までの部分を挿通させる。

パンチ３６は、ベース３３（基端）側のパンチ本体部４５と、パンチ本体部の先端から連続するテーパー部４６と、を備えた柱状体である。パンチ本体部４５は、外径が２０〜３０μｍで、パンチ３６の打ち込み方向（図４中に矢印Ｋで示す）に沿って基端から先端側に向けて外径が同一な円柱形に形成されている。テーパー部４６は、断面の輪郭がなだらかな曲線を有するとともに、先端側に向かうに従って徐々に外径が細くなった略円錐形に形成され、先端部分はパンチ３６の打ち込み方向Ｋに沿って基端側から先端に向けて外径が同一な円柱状に形成されるとともに先端面が平坦な小径ストレート部４３（本発明におけるストレート部の一種）となっている。

このようなパンチ３６には、金属板３１と接する外周面のうち少なくとも先端側の領域に、他の領域よりも表面粗さを粗くした粗面部４７（本発明における粗部の一種）が形成されている。即ち、粗面部４７は、パンチ３６の外周面のうち打ち込んだパンチ３６が金属板３１に接する部分の先端側に形成されている。図４に示す実施形態における粗面部４７は、小径ストレート部４３、テーパー部４６、及び、パンチ本体部４５の先端側の領域の全周に亘って形成されている。粗面部４７の表面粗さＲａは、例えば０．６μｍ以上となっている。この粗面部４７は、金属板３１に打ち込む際の摩擦係数が高められるように設定されている。なお、粗面部４７は、金属板３１に対する摩擦力を高めることができればどのような処理を施しても良いが、本実施形態では、アーク、ブラスト、エッチングなどの表面処理加工により、図５に示すように、パンチ３６の外周面を当該パンチ３６の軸芯方向に凹ませることによって、微細な凹凸を形成している。即ち、粗面部４７は、パンチ３６の素材である鋼材の丸棒を旋盤で切削加工した後に、パンチ３６の外周面を表面処理加工することによって、パンチ３６の外周面を切削加工した時点よりも表面粗さを粗くして形成されている。このようにして凹部の直径は、加工前の直径よりも小さくなる。したがって、本実施形態におけるパンチ３６は、粗面部４７の直径が平滑面部４８の直径以下となっている。なお、ショットピーニングにより微細な凹凸を付けていわゆる梨地肌としても良い。

次に、前記した構成からなるプレス装置３０を使用してパンチング加工（第１工程）を行う場合について説明する。なお、ダイ３２はプレス装置３０の図示しないボルスタ等の支持盤上に固定され、ベース３３はラムの下面に固定され、ダイ３２とベース３３（パンチ３６）との相対位置やパンチ３６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。

まず、ダイ３２の上に４２Ａｌｌｏｙなどの金属板３１を所定位置に載せ、パンチ３６の先端が金属板３１に向かった状態でベース３３を下降させる。すると、図４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ベース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４２に案内されて、パンチ３６の先端部分が金属板３１に押し込まれ、さらにパンチ３６を下降させて下死点まで到達させると、図６に示すように、金属板３１にパンチ３６の形状を転写した穴４０が形成される。この際に、パンチ３６の進入により先方に向けて押し退けられた肉は主として矢印Ｋ方向（板圧方向）に移動して（寄せられて）、その大部分が金属板３１の裏面３１ｂに隆出して隆出部４９を形成する。また、パンチを打ち込んだ金属板３１の表面３１ａには、金属板が４２Ａｌｌｏｙなどのように柔らかくても、従来の（表面が粗くない）パンチを打ち込んだ際に形成される隆起が発生しない。

具体的に説明すると、パンチ３６が金属板３１の表面３１ａから次第に深く進入すると、パンチ３６が進入するに従って表面３１ａ（パンチ３６の挿入を開始する側）近傍の肉が粗面部４７によって矢印Ｋ方向に押し退けられて移動する。即ち、粗面部４７が金属板３１の肉を矢印Ｋ方向に引き込みながら進入することで、金属板３１のパンチ打ち込み表面３１ａのパンチ周囲に盛り上がりを発生させることなく、表面３１ａとは反対側の裏面３１ｂに隆出部４９のみが形成される（表面３１ａ側には隆起が発生しない）。

こうして、金属板３１には、パンチ３６の外形と同形の穴４０が形成される。なお、図６における金属板３１に形成される穴４０は未貫通であり、後述する研磨工程によって隆出部４９を除去することで、貫通されてノズル開口１０となる。

なお、パンチ３６が下死点まで下降して金属板３１にロート状の穴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ベース３３が上昇すると、弾性材３４の復元により押圧盤３５がベース３３よりも少し遅れて上昇を開始し、金属板３１の表面から離隔して上死点まで上昇する。これで打ち抜きの一工程を終了する。

そして、次の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。この移動が終了したならば、前記したパンチング工程を再度繰り返すことにより金属板３１に次の穴４０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に穴４０を所定のピッチで順次開設することができる。

パンチング工程が終了したならば、金属板３１をプレス装置３０から外して、次の隆出部除去工程（第２工程）を行う研磨装置（図示せず）に搬送する。この隆出部除去工程ではパンチング工程で金属板３１の裏面３１ｂに隆出した隆出部４９を研磨して除去することで、図７に示すように、穴４０を貫通させてノズル開口１０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。さらに、隆出部除去工程の後に、ラッピング工程（処理）を行う。このラッピング工程は、金属板３１の表面のうちパンチ３６の粗面部４７と接する部分（具体的には、ノズル開口１０の内周面のうち粗面部４７と相対する面に転写された粗面部４７の凹凸形状）を除去する。このため、粗面部４７の凹凸形状を転写した筋（跡）がパンチ３６の矢印Ｋに沿って金属板３１に形成されたとしても、この筋５０を平らにして、ノズル開口１０の内周面を平滑にする。こうして、ノズル開口１０が開設されたノズルプレート１３が作製される。

このように本発明のプレス装置３０のパンチ３６の外周面には、パンチ本体部４５の基端側の外周面よりも表面粗さを粗くした粗面部４７が形成されているので、金属板３１にパンチ３６が打ち込まれるのに伴って、パンチ３６の粗面部４７が金属（肉）を押し退きながら矢印Ｋ方向に引き込むように移動させて（寄らせて）、金属（肉）を矢印Ｋ方向へ逃がすことができる。そのため、金属板３１の表面３１ａの孔４０の周縁に隆起が発生することを抑制し、隆起を除去する手間を省くことができ、その結果、塑性加工によって微細な穴４０を開設した金属板３１を容易に製作することができる。また、押圧盤３５などで押し潰されることで、微細な穴４０の真円度が低下することを防止することができる。

また、前記したプレス装置３０により加工した金属板３１をノズルプレート１３として記録ヘッド１に装備する（第４工程）と、ノズル開口１０の真円度が高められて、ノズル開口１０から噴射する液滴の飛翔特性の向上が期待できる。

次に、第２実施形態に係るプレス装置３０のパンチ３６について、図８及び９に基づいて説明する。本実施形態のパンチ３６は、パンチ３６の外周面のうち金属板３１に接する部分であって、その内の先端側に粗面部４７が形成され、当該粗面部４７よりも基端側に該粗面部４７よりも滑らかな平滑面部４８（本発明における平滑部の一種）が形成されていることに特徴を有する。具体的にはテーパー部４６の外周面のうち先端側及び小径ストレート部４３には表面粗さを粗くした粗面部４７が全周に亘って形成され、テーパー部４６の根元側及びストレート部４５には粗面部４７よりも表面粗さが滑らかな平滑面部４８が形成されている。即ち、パンチ３６には、先端側に粗面部４７が形成され、根元側に平滑面部４８が形成されている。粗面部４７の表面粗さＲａは、例えば０．６μｍ以上となっており、平滑面部４８は、０．６μｍ未満となっている。

次に、前記した構成からなるプレス装置３０を使用してパンチング加工（工程）を行う場合について説明する。前述した第１実施形態と同様に、パンチ３６が金属板３１の表面３１ａから次第に深く進入すると、パンチ３６が進入するに従って表面３１ａ近傍の肉が粗面部４７によって矢印Ｋ方向に押し退けられて移動する。即ち、粗面部４７が金属板３１の肉を矢印Ｋ方向に引き込むとともに、平滑面４８が押し退けられた肉の表面をなだらかにならしながら進入する。すると、金属板３１のパンチ打ち込み表面３１ａのパンチ周囲に盛り上がりを発生させることなく、裏面３１ｂに隆出部４９のみが形成される（表面３１ａ側には隆起が発生しない）。また、粗面部４７が金属板３１の肉を矢印Ｋ方向に引き込む際に、粗面部４７の凹凸形状が金属板３１に形成される穴４０の内周面に転写されるが、平滑面４８がその凹凸形状を平滑にならすことができる。こうして、金属板３１には、パンチ３６の外形と同形の穴４０が形成され、研磨工程によって隆出部４９を除去することで、貫通されてノズル開口１０となる。

次に、第３の実施形態に係るプレス装置３０のパンチ３６について、図１０及び１１に基づいて説明する。本実施形態のパンチ３６は、粗面部４７が、小径ストレート部４３の外周面のうち先端側の領域（図１０中に符号Ｅで示す）の全周及び先端面に亘って形成され、平滑面部４８が、当該小径ストレート部４６の外周面のうち粗面部４７よりも基端側の領域、テーパー部４６に形成されていることに特徴を有する。

次に、前記した構成からなるプレス装置３０を使用してパンチング加工（工程）を行う場合について説明する。なお、本実施形態のパンチ３６の下死点は、少なくとも当該パンチ３６の粗面部４７が金属板３１の板厚（図１０中に符号Ｄで示す）を通過する位置に調整されている。具体的には、パンチ３６の小径ストレート部４３に形成された粗面部４７と平滑面４８の先端側の領域とを合わせた領域（図１０中に符号ｄで示す）が、金属板の板厚Ｄを通過するように調整されている。即ち、パンチ３６を下死点まで下降させると、パンチ３６の小径ストレート部４３に形成された粗面部４７及び平滑面４８の先端側の領域ｄが、金属板３１の裏面３１ｂの位置を通過する（越える）ように調整されている。

まず、ダイ３２の上に４２Ａｌｌｏｙなどの金属板３１を所定位置に載せ、パンチ３６の先端を金属板３１に押し込みながら、パンチ３６を下降させて下死点まで到達させると、図１０に示すように、パンチ３６の小径ストレート部４３に形成された粗面部４７及び平滑面部４８の先端側の領域ｄが、金属板３１の板厚Ｄを通過する。こうして、金属板３１にパンチ３６の形状を転写した穴４０が形成される。この際に、パンチ３６の進入により先方に向けて押し退けられた肉は主として矢印Ｋ方向（板圧方向）に移動して（寄せられて）、その大部分が金属板３１の裏面３１ｂに隆出して隆出部４９を形成する。また、パンチを打ち込んだ金属板３１の表面３１ａには、金属板が４２Ａｌｌｏｙなどのように柔らかくても、従来の（表面が粗くない）パンチを打ち込んだ際に形成される隆起が発生しない。

具体的に説明すると、パンチ３６が金属板３１の表面３１ａから次第に深く進入すると、パンチ３６が進入するに従って表面３１ａ近傍の肉が粗面部４７によって矢印Ｋ方向に押し退けられて移動する。即ち、粗面部４７が金属板３１の肉を矢印Ｋ方向に引き込む際に、粗面部４７の凹凸形状が金属板３１に形成される穴４０の内周面に転写されるが、平滑面４８がその凹凸形状を平滑にならすことができる。より具体的には、穴４０の内周面のうち下死点に位置するパンチ３６の粗面部４７の範囲（図１０中に符号ｅで示す。ｅ＜ｄ）に、粗面部４７の形状を矢印Ｋに沿った凹凸状の筋（跡）５０が転写される。こうして、金属板３１には、パンチ３６の外形と同形の穴４０が形成され、研磨工程によって隆出部４９を除去することで、貫通されてノズル開口１０となり、ノズル開口１０のストレート部２５の内周面は平滑面となる。

パンチング工程が終了したならば、金属板３１をプレス装置３０から外して、次の隆出部除去工程により、パンチング工程で金属板３１の裏面３１ｂに隆出した隆出部４９を研磨して除去することで、図１１に示すように、穴４０を貫通させてノズル開口１０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。こうして、粗面部４７によって穴４０の内周面に形成された筋５０が隆出部４９と共に除去されて、ストレート部２４及び拡径部２５の内周面が平滑なノズル開口１０が開設されたノズルプレート１３が作製される。

このように本発明のプレス装置３０のパンチ３６の外周面には、先端側の全周に亘って設けられた粗面部４７と粗面部４７よりも基端側の平滑面部４８とが形成されているので、金属板３１にパンチ３６が打ち込まれるのに伴って、パンチ３６の粗面部４７が金属（肉）を押し退けながら矢印Ｋ方向に移動させる（寄らせる）と共に、平滑面部４８が押し退けられた肉の表面をなだらかにならしながら進入して、金属（肉）を矢印Ｋ方向へ逃がすことができる。即ち、パンチ３６には、先端側の金属板３１の肉を引き込む部分と、根元側の孔４０の内周面を平滑にする部分が形成されており、金属板３１の表面３１ａの孔４０の周縁に隆起が発生することを抑制することができ、従来行われていた隆起の除去の手間を省くことができる。この結果、プレス加工によって微細な穴４０を開設した金属板３１を容易に製作することができる。また、穴４０の周縁の隆起が押圧盤３５などで押し潰されることがないので、微細な穴４０の真円度が低下することを防止することができる。

また、前記したプレス装置３０により加工した金属板３１をノズルプレート１３として記録ヘッド１に装備すると、ノズル開口１０のストレート部２５の内周面を平滑にすることができるために、ノズル開口１０内のインクのメニスカス（開口側のインクの表面）を俊敏に振動させることができる。そのため、ノズル開口１０から噴射する液滴の吐出安定性を確保できる。

前述した第３の実施形態では、パンチ３６の小径ストレート部４３の外周面のうち先端側の領域Ｅに粗面部４７を形成したが、第４の実施形態に係るプレス装置３０のパンチ３６は、図１２に示すように、小径ストレート部４３の外周面のうち先端側の領域Ｅに粗面部４７を形成し、当該粗面部４７よりも基端側に平滑面部４８を形成するとともに、テーパー部４６の外周面のうち金属板３１と接する範囲（図１２中に符号Ｅ´で示す。）に粗面部４７´を形成しても良い。

ところで、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。

前述した各実施形態では、パンチ３６が、パンチ本体部４５、テーパー部４６及び小径ストレート部４３を備えていたが、第５の実施形態に係るプレス装置３０は、図１３に示すように、金属板に突入する部分が先端から同一の径を有するストレート部５５を備えており、このストレート部５５の外周面のうち先端側のみに粗面部４７を形成しても良い。即ち、粗面部４７がパンチ３６の外周面のうち少なくともパンチ３６を打ち込んだ際に金属板３１に接する部分に形成されていれば良い。このように、ストレート部の外周面のうち先端側に粗面部を形成すれば、既存のパンチの外周面に新たに表面粗さを粗くする加工をするだけで、既存のパンチを用いることができる。このように、ストレート部５５の外周面のうち先端側のみに粗面部４７を形成するので、既存のパンチの外周面に新たに表面粗さを粗くする加工を容易に行え、加工した既存のパンチを用いることができる。

また、前述したプレス装置３０は、パンチング工程と隆出部除去工程とを行うことで、金属板３１にノズル開口１０を形成したが、本発明のプレス装置３０は、金属板３１をパンチ３６で打ち抜いても良い。即ち、パンチ３６の下死点を金属板３１の裏面３１ｂよりもさらに下方に調節して、隆出部除去工程を行わずに、金属板３１に貫通孔を開設しても良い。

また、金属板３１の穴４０の内周面に、パンチ３６の粗面部４７の形状が矢印Ｋに沿って転写された場合には、穴４０の内周面を撥水処理（第３工程）する際に、撥水液を付着し易くすることができ、表面処理を容易に行うことができる。

また、本発明のプレス装置３０は、孔４０を形成した金属板３１として、液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッド１に用いられるノズルプレート１３を例に挙げて説明したが、他の用途に用いられる金属板３１にも適用することができる。

１…記録ヘッド、１０…ノズル開口、１３…ノズルプレート、３０…プレス装置、３１…金属板、３６…パンチ、４０…穴、４３…小径ストレート部、４６…テーパー部、４７…粗面部、４８…平滑面部

Claims (11)

1. 金属原板にパンチを打ち込んで塑性加工するプレス装置であって、
   前記金属原板と接するパンチの外周面のうち少なくとも先端側の領域に、他の領域よりも表面粗さが粗い粗部を備えることを特徴とするプレス装置。
2. 前記粗部よりも基端側の領域に該粗部よりも滑らかな平滑部を備え、
   前記粗部の直径は、前記平滑部の直径以下であることを特徴とする請求項１に記載のプレス装置。
3. 前記金属原板にパンチの挿入を開始する側と反対側の面を前記粗部が越えるまで前記パンチを挿入することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプレス装置。
4. 前記パンチには、当該パンチの先端から基端側に向けて外径が同一のストレート部が設けられ、当該ストレート部の外周面のうち先端側の領域に前記粗部を形成し、当該粗部よりも基端側の領域に前記平滑部を形成したことを特徴とする請求項３に記載のプレス装置。
5. 前記パンチには、前記ストレート部よりも基端側に、先端側から基端側に向かうに従って徐々に拡径するテーパー部が設けられ、当該テーパー部の外周面に粗部を形成したことを特徴とする請求項４に記載のプレス装置。
6. 前記粗部が、梨地加工により処理されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載のプレス装置。
7. 金属原板にパンチを打ち込んで穴を形成する事によって金属板を製造する金属板製造方法であって、
   前記金属原板と接する外周面のうち少なくとも先端側の領域に、他の領域よりも表面粗さが粗い粗部を備えたパンチを前記金属原板に打ち込んで穴を形成する第１工程を含むことを特徴とする金属板製造方法。
8. 前記第１工程は、前記金属原板にパンチの挿入を開始する側と反対側の面を前記粗部が越えるまで前記パンチを挿入することを特徴とする請求項７に記載の金属板製造方法。
9. 前記金属原板にパンチの挿入を開始する側と反対側の面において、前記第１工程で形成された穴の周りの盛り上がった部分を除去する第２工程を含むことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の金属板製造方法。
10. 撥水処理する第３工程を含むことを特徴とする請求項７乃至請求項９の何れか一項に記載の金属板製造方法。
11. 請求項７乃至請求項１０の何れか一項に記載の金属板製造方法により加工した金属板を、前記穴から液体を噴射するノズルプレートとして取り付ける第４工程を含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。

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