JP2010167394A - Method of manufacturing filter, and liquid spraying head and liquid spraying apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a method for manufacturing a filter in which a plurality of through holes are provided in a work plate, a liquid ejecting head including the same, and a liquid ejecting apparatus.
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)。 A liquid jet head typified by an ink jet recording head is provided with a flat plate-like filter for removing bubbles or foreign matters in the flow path. As this filter, a thin plate provided with a plurality of through holes by punching has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
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。 However, with the long-term use of the punch, there is a problem that the punch is damaged, such as bending or bending, and frequent replacement is required, resulting in high costs.
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。 Such a problem is not limited to a filter mounted on a liquid ejecting head such as an ink jet recording head, and similarly exists in a filter mounted on another apparatus.
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。 In view of such circumstances, it is an object of the present invention to provide a filter manufacturing method, a liquid ejecting head, and a liquid ejecting apparatus with reduced costs.
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。 An aspect of the present invention that solves the above-described problem is a method for manufacturing a filter in which a plurality of through holes are provided in a work plate using a punch in which a plurality of punch portions are arranged and a receiving die. The punch portion is heated when the through hole is drilled in the processed plate by penetrating the punch portion into the processed plate placed thereon and pushing a punched piece into the dieless portion. The method of manufacturing a filter is characterized by the above.
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。 In such an embodiment, by heating the punch part, the dieless part is partially made flexible, and the dieless part is prevented from being brought close together, and the pressure applied in the direction crossing the punching direction due to the leaning is applied. Can be reduced.
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。 Here, it is preferable that the dieless portion is formed of a soft material having thermoplasticity. According to this, the dieless part can be plasticized by the heated punch part, and the stress applied to the punch part can be reduced.
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。 Moreover, it is preferable that the said dieless part is formed with the material which melt | dissolves, and the said dieless part may be formed with ice or dry ice. According to this, the dieless part can be melted by the heated punch part, and the stress applied to the punch part can be reduced.
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。 According to still another aspect of the invention, there is provided a liquid ejecting head including the filter manufactured by the manufacturing method according to the above aspect. In this aspect, a liquid jet head with reduced cost can be realized.
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。 According to another aspect of the invention, there is provided a liquid ejecting apparatus including the liquid ejecting head according to the above aspect. In this aspect, a liquid ejecting apparatus with reduced costs can be realized.
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。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
(Embodiment 1)
Here, an ink jet recording apparatus which is an example of a liquid ejecting apparatus including a filter manufactured by the filter manufacturing method of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic perspective view of an ink jet recording apparatus which is an example of the liquid ejecting apparatus of the invention.
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。
As shown in FIG. 1, an ink
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。
Next, the
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)。
As shown in FIGS. 2 and 3, a
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。
A plurality of
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。
A
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。
Thus, the
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。
The
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(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。
As shown in FIG. 4, the
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。
In the through
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。
Here, the manufacturing method of the
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。
As shown in FIG. 5A, the
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。
As shown in FIG. 6, the
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。
The
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。
Since the surface of the receiving die 55 on the
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。
In order to manufacture the
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。
Further, since only the punch 57 (especially the
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。
Note that the thickness of the
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。
Therefore, by using the
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。
A punching process using such a
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。
Since the
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。
The operation of the curl removing process will be described with reference to FIG.
A processed
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。
By using the oval punching die 65 in which the concavo-
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。
The punch is not limited to the
(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。
(Other embodiments)
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, the basic composition of this invention is not limited to what was mentioned above. For example, in
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。
Further, for example, in the above-described first embodiment, the
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。
Of course, in the ink
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。 In addition, the present invention is intended for a wide range of liquid ejecting heads, for example, for manufacturing recording heads such as various ink jet recording heads used in image recording apparatuses such as printers, and color filters such as liquid crystal displays. The present invention can also be applied to a coloring material ejecting head, an organic EL display, an electrode material ejecting head used for forming an electrode such as an FED (field emission display), a bioorganic matter ejecting head used for biochip production, and the like.
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。 The present invention is not limited to a method for manufacturing a filter mounted on a liquid ejecting head typified by an ink jet recording head, and can also be applied to a method for manufacturing a filter mounted on another apparatus.
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
DESCRIPTION OF
Claims (6)
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。 A method for manufacturing a filter in which a plurality of through holes are provided in a work plate using a punch and a receiving die provided with a plurality of punch portions,
When punching the through hole in the work plate by causing the punch part to penetrate the work plate placed on the dieless part and pushing a punched piece into the dieless part, the punch part A method for producing a filter, comprising heating the filter.
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