JP2013166188A - パンチユニットの作製方法、およびフィルターの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性を向上させつつ金属製の被加工板材に対して微細な貫通孔を形成することが可能なパンチユニットの作製方法を提供する。
【解決手段】金属製ブロック材の一辺から切り込みを複数入れてパンチ部となる複数本の櫛歯状部分を形成するとともに、各櫛歯状部分を先端に向けて次第に細くして断面が矩形のパンチ部用先細り部６５′を形成する先細り部形成工程と、
該先細り部形成工程の後、各櫛歯状部分の少なくとも先端側に、ブラストヘッド８２のノズル８３から研磨剤及び水を含む研磨液を吹き付けて側面同士が交わる綾角を丸めて曲面とする曲面形成工程と、を経てパンチユニットを作製する。
【選択図】図７

Description

本発明は、金属製の被加工基材に対して複数の微細なフィルター用貫通孔を穿孔するパンチユニットの作製方法、およびこのパンチユニットを使用するフィルターの製造方法に関し、特に、インクジェット式記録ヘッドなどの液体噴射ヘッドの液体を濾過する金属製のフィルターの製造方法、およびこれに用いられるパンチユニットの作製方法に関するものである。

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から液滴として噴射させる液体噴射ヘッドに供給する液体を濾過するフィルターとしては、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たものがある（例えば、特許文献１参照）。被加工板材である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）がある。このプレス加工に用いられるパンチとしては、一つのパンチ本体（ベース部）に複数のパンチ部を櫛歯状に配設されたもの（以下、パンチユニットと言う。）が好適に用いられる。

特開２０１１−１８３５８３号公報

フィルター形成に用いられる従来のパンチユニットのパンチ部は、例えば、被加工板材に形成する貫通孔の大きさに応じた太さに設定された先端部と、当該先端部よりも太い基部（胴部）と、先端部と基部とを連続するテーパー部と、からなる。フィルターの貫通孔に関し、液体噴射ヘッドの流路やノズルに異物が詰まることを防止する目的から、少なくともノズルよりも開口面積が小さいことが求められる。例えば、インクジェット式記録ヘッドではノズルの開口径が２０μｍであるのに対して、貫通孔の対角寸法は１１．５μｍ程度とされる。そして、この様な大きさの貫通孔を穿孔するパンチ部の先端の寸法は１辺が８．１μｍとなる。
前記した従来のパンチユニットでは、例えば、上記のフィルターのように板厚が十数μｍの金属製の被加工板材に対し、対角寸法は１１．５μｍ程度の角穴を形成する場合において、パンチ部の先端部が座屈し易いという問題があった。また、櫛歯状のパンチユニットでは、加工時に各パンチ部に対し、パンチ部の並設方向、より具体的には扇状に広がる方向の荷重が作用し、これにより、パンチ部が根元から折れてしまうという問題もあった。このような従来のパンチユニットでは、例えば、数回のプレス加工により上記の先端部の座屈やパンチ部の折れが生じていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、パンチの強度を高めて耐久性を向上させつつ金属製の被加工板材に対して微細な貫通孔を形成することが可能なパンチユニットを提供することにある。また、このパンチによりフィルターを効率良く製造することができるフィルターの製造方法を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明のパンチユニットの製造方法は、弾性を有する被打ち込み材上に載置された被加工板材にパンチ部を打ち込んフィルター用貫通孔を穿孔するパンチユニットの作製方法であって、
金属製ブロック材の一辺から切り込みを複数入れてパンチ部となる複数本の櫛歯状部分を形成するとともに、各櫛歯状部分を先端に向けて次第に細くして断面が矩形のパンチ部用先細り部を形成する先細り部形成工程と、
該先細り部形成工程の後、各櫛歯状部分の少なくとも先端側に、研磨剤及び水を含む研磨液を吹き付けて側面同士が交わる綾角を丸めて曲面とする曲面形成工程と、
を含むことを特徴とする。

上記構成によれば、金属製ブロック材から断面が矩形のパンチ部用先細り部を形成した後、各櫛歯状部分の側面同士が交わる綾角に、研磨剤及び水を含む研磨液を吹き付けてを丸めて曲面とするので、細くても断面形状が丸いパンチ部を作製することができる。したがって、微細な貫通孔、例えば、捕集する異物の大きさが同じ寸法であるフィルターの貫通孔を穿孔するパンチユニットを作製する場合に、本発明により作製したものであれば、パンチ部の断面形状を丸くして矩形の場合よりも高い剛性を確保することできる。このため、パンチの強度が高くなって耐久性が向上し、尚且つ金属製の被加工板材に対して微細な貫通孔を形成することが可能なパンチユニットを提供することができる。そして、このパンチユニットをフィルターの製造に使用すると、パンチ部の折損を減少することができるので、フィルターを効率良く製造することができる。

また、上記構成において、前記研磨剤の粒径は、パンチ部となる先端の矩形の対角線の長さの半分よりも大きいことが望ましい。

上記構成によれば、櫛歯状部分の側面同士が交わる綾角を丸め易くなりパンチ部の断面形状を円形に近い曲面に成形し易くなる。

また、上記構成において、曲面形成工程において、研磨液の吹き付け方向に対して、櫛歯状部分が複数本並ぶ列方向が斜めに交差するように配置したことが望ましい。

上記構成によれば、櫛歯状部分の側面同士が交わる綾角に研磨液が当たり易く、効率良く曲面化することができる。

そして、水平面に対して、複数本のパンチ部の先端部分が並んだ列方向を水平から見て傾斜する状態で固定し、これらパンチ部の先端部分の綾角に上方から研磨液を吹き付けると、櫛歯状部分の綾角に研磨液が一層確実に当たり易く、さらに効率良く曲面化することができる。

プリンターの構成を説明する平面図である。 インク噴射ユニットの構成を説明する模式図である。 記録ヘッドの要部断面図である。 フィルターの拡大図である。 プレス機構の構成を説明する要部断面図である。 パンチ部の構成を説明する図である。 曲面形成工程について説明する図である。 貫通孔形成工程について説明する図である。

以下、本発明を実施するための形態を、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、本実施形態では、被加工板材の一例として、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、「記録ヘッド」という。）に用いられるバルブユニット２１のフィルター４６を例に挙げて説明する。

図１はインク噴射ユニット１０（図２）を搭載するインクジェット式記録装置（以下、プリンターという）の構成を示す平面図である。例示したプリンター１は、記録紙等の記録媒体（着弾対象：図示せず）の表面に対して液体状のインク（液体の一種）を噴射して当該記録媒体上に画像等の記録を行う装置である。このプリンター１は、フレーム２と、このフレーム２内に配設されたプラテン３とを備えており、紙送りモーターの駆動により回転する紙送りローラー（何れも図示せず）によってプラテン３上に記録紙が搬送されるようになっている。また、フレーム２内には、プラテン３と平行にガイドロッド４が架設されており、このガイドロッド４には、インク噴射ユニット１０を収容したキャリッジ５が摺動可能に支持されている。このキャリッジ５は、パルスモーター６の駆動によって回転する駆動プーリー７と、この駆動プーリー７とはフレーム２における反対側に設けられた遊転プーリー８との間に架設されたタイミングベルト９に接続されている。そして、キャリッジ５は、パルスモーター６を駆動することで、ガイドロッド４に沿って紙送り方向と直交する主走査方向に往復移動するように構成されている。

フレーム２の一側には、インクカートリッジ１３（液体供給源の一種）を着脱可能に搭載するカートリッジホルダー１４が設けられている。インクカートリッジ１３は、エアチューブ１５を介してエアポンプ１６と接続されており、このエアポンプ１６からの空気が各インクカートリッジ１３内に供給される。そして、この空気によるインクカートリッジ１３内の加圧により、インク供給チューブ１７を通じてインク噴射ユニット１０側にインクが供給（圧送）されるように構成されている。

インク供給チューブ１７は、例えば、シリコーン等の合成樹脂で作製された可撓性を有する中空部材であり、このインク供給チューブ１７の内部には、各インクカートリッジ１３に対応するインク流路が形成されている。また、プリンター１本体側とインク噴射ユニット１０側との間には、プリンター１本体側の制御部（図示せず）からインク噴射ユニット１０側に駆動信号等を伝送するためのＦＦＣ（フレキシブルフラットケーブル）１８が配線されている。

次に、インク噴射ユニット１０の構成について説明する。ここで、図２は、インク噴射ユニット１０の構成を説明する模式図であり、主にバルブユニット２１の内部構成について示している。また、図３は記録ヘッド２０の要部断面図である。例示したインク噴射ユニット１０は、記録ヘッド２０（液体噴射ヘッド）と、記録ヘッド２０の上部、即ち、記録ヘッド２０の上流側に配置されたバルブユニット２１と、を備えている。

記録ヘッド２０は、ヘッドケース２５、振動子ユニット２６、及び、流路ユニット２７から構成されている。
ヘッドケース２５は、中空箱体状部材であり、その先端面（下面）には流路ユニット２７を固定し、ケース内部に形成された収容空部１２内には、振動子ユニット２６を収容し、先端面とは反対側の基端面（上面）側には、バルブユニット２１が配置される。このヘッドケース２５の内部には、その高さ方向を貫通してケース流路３４が形成されている。このケース流路３４は、バルブユニット２１側から供給されたインクを共通インク室４０に導入するための流路である。

振動子ユニット２６は、櫛歯状に列設された複数の圧電振動子３１と、この圧電振動子３１に駆動信号を供給するためのフレキシブルケーブル３２（配線部材）と、圧電振動子３１を固定する固定板３３から構成される。圧電振動子３１は、圧力室４２の一部を区画する可撓面（振動板３８）に接合されている。そして、この圧電振動子３１は、駆動信号の印加により伸縮して圧力室４２の容積を膨張又は収縮することで、圧力室４２内のインクに圧力変動を生じさせ、この圧力変動の制御によりノズル４３からインクを噴射させることができる。

流路ユニット２７は、ノズル４３が開設されたノズル形成基板３６、インク流路を形成する流路形成基板３７、流路形成基板３７の開口面を封止する振動板３８を積層した状態で接合して一体化することにより作製されており、共通インク室４０からインク供給口４１及び圧力室４２を通りノズル４３に至るまでの一連のインク流路（液体流路）を形成するユニット部材である。共通インク室４０から分岐する圧力室４２は、ノズル４３毎に形成されており、バルブユニット２１側からケース流路３４及び共通インク室４０を介してインクが供給されるように構成されている。この流路ユニット２７は、ノズル形成基板３６を下側（プリンタ本体のプラテン３側）に向けた姿勢でヘッドケース２５の先端面に接合される。

次に、インクカートリッジ７内のインクを記録ヘッド２０に導入するバルブユニット２１の構成について説明する。本実施形態における本実施形態におけるバルブユニット２１は、合成樹脂等から作製された本体部４５内に、フィルター４６（本発明における被加工板材から製造したフィルターの一種）が配設されたフィルター室４７と、圧力調整弁４９を有する圧力調整部４８と、を備えて概略構成されている。

インクカートリッジ１３からインク供給チューブ１７を通じて圧送されてくるインクは、流路接続部４４からバルブユニット２１内に導入され、まず、フィルター室４７に流入する。このフィルター室４７と調整弁収容室５０との境界部分にフィルター４６が配設されている。このフィルター４６およびその製造工程については後述する。

圧力調整部４８は、圧力調整弁４９が配設された調整弁収容室５０と、当該調整弁収容室５０に連通する圧力調整室５２と、圧力調整室５２の一側の開口部を封止する状態で配設された受圧部材５１と、を備えて概略構成されている。圧力調整室５２は、本体部４５の一方の側面（図２における右側の側面）から他方の側面（同図における左側の側面）側に向けて窪んだ状態に形成された空部である。この圧力調整室５２の縦方向（本体部４５の高さ方向）における略中央部の窪み底部（調整弁収容室５０との仕切壁）には流入口５３が開設されており、当該流入口５３は調整弁収容室５０と連通している。また、圧力調整室５２において、流入口５３よりも下流側の底部には導出口５４が開設されている。

受圧部材５１は、圧力調整室５２の内圧が所定の圧力より低くなると、圧力調整室５２の内側（本体部４５の他方の側面側）へ弾性変形する可撓性のフィルム部材５５と、このフィルム部材５５の内側（圧力調整室側）に添設された作動片５６とにより構成されている。フィルム部材５５は、例えば、可撓性を有する薄手の樹脂製のフィルムから成る。このフィルム部材５５は、圧力調整室５２となる窪みの開口部（即ち、圧力調整室５２の一側の開口面）を密封するように本体部４５の一方の側面に接着又は溶着されている。したがってフィルム部材５５は圧力調整室５２の一部を区画している。作動片５６は、圧力調整室５２内にあって一端部５６ａ側を本体部４５に支持された所謂片持ち梁状態に設けられており、当該一端部５６ａを支点として、フィルム部材５５の変形に伴って回動可能に構成されている。

圧力調整弁４９は、圧力調整室５２へのインクの導入を許容する開弁状態と、圧力調整室５２へのインクの導入を遮断する閉弁状態とに変換可能に構成されており、異形コイルバネから成る付勢部材５８によって閉弁位置側へ付勢された状態で、流入口５３の上流側に形成された調整弁収容室５０内に配設されている。圧力調整弁４９は、円柱状の軸部５９と、この軸部５９の途中から側方に延出した略円盤状の鍔部６０とにより構成されている。軸部５９の先端部（鍔部６０よりも先端側）は、その外径が流入口５３の内径よりも小さくなるように形成され、流入口５３を通じて圧力調整室５２内に挿入されている。そして、この軸部５９と流入口５３の内周面との間の隙間を介して、フィルター室４７側からのインクが圧力調整室５２内に導入されるようになっている。なお、図示しないが、鍔部６０の流入口５３側の面には、ゴムやエラストマー等の弾性部材からなるパッキンが取り付けられている。

付勢部材５８は、圧力調整弁４９の鍔部６０に当接して圧力調整弁４９全体を圧力調整室５２側に付勢し、圧力調整室５２が所定圧力に減圧されるまで閉成状態を保持するようになっている。即ち、圧力調整弁４９は、付勢部材５８の弾性力に抗する応力を受けない限り、鍔部６０が流入口５３の開口周縁部に密着する閉弁位置に保持される。そして、この閉弁位置では、圧力調整弁４９は、調整弁収容室５０側から圧力調整室５２側へのインクの流入を遮断する。

圧力調整弁４９によって圧力調整室５２へのインクの流入が遮断されると、圧力調整室５２の内圧が、記録ヘッド２０によるインクの消費に伴って次第に低下する。圧力調整室５２内が所定圧力まで減圧されると、受圧部材５１のフィルム部材５５が圧力調整室５２の内側へ弾性変形し、作動片５６を底部側（圧力調整弁４９側）へ押圧する。これにより、作動片５６は、フィルム部材５５が弾性変形する際の押圧力を受けて、閉弁位置にある圧力調整弁４９の軸部５９の先端部を押圧し、付勢部材５８の弾性力に抗しながら圧力調整弁４９を開方向に移動させる。これにより、鍔部６０が流入口５３の開口周縁部から離間して密着状態が解除された位置（開弁位置）まで圧力調整弁４９が変位する。

上記の開弁状態では、調整弁収容室５０側から流入口５３を通じて圧力調整室５２内へのインクの流入が許容される。圧力調整室５２に流入したインクは、導出口５４を通じて記録ヘッド２０のインク流路に供給される。開弁後、圧力調整室５２内にインクが流入すると、これに伴って圧力調整室５２の内圧が次第に上昇する。圧力調整室５２の内圧の上昇により、受圧部材５１が、圧力調整室５２の底部側（圧力調整弁４９側）から開口面側に向かって次第に変位する。最終的には、圧力調整弁４９が付勢部材５８からの付勢力によって閉弁位置まで変位し、これにより鍔部６０が流入口５３の開口周縁部に密着して流入口５３を閉塞し、圧力調整室５２へのインクの流入を遮断する。

次に、上記のフィルター４６について説明する。図４は、フィルター４６の上流側（フィルター室側）平面の部分拡大図である。本実施形態におけるフィルター４６は、金属からなる円形の薄手の板材（例えばステンレス板）に、インクが通過可能な微細な貫通孔６３を多数開設して構成されている。この微細な貫通孔６３は、後述するパンチの先端形状に倣って角のない略円形を呈しており、上流側の開口面積よりも下流側（調整弁収容室側）の開口面積が小さくなっている。この貫通孔６３の下流側の開口寸法は、１０〜１２μｍ程度である。また、フィルター４６（フィルター４６となる基材プレート４６′）の板厚は１５μｍとなっている。

図５は、フィルター４６となる基材プレート４６′（本発明における被加工板材に相当）に貫通孔６３を開設するプレス機構６４の構成を説明する要部断面図である。例示したプレス機構６４は、台座（定盤）６８、弾性マット（本発明における被打ち込み材に相当）６９、ストリッパープレート６７、およびパンチユニット６６等を備えている。ストリッパープレート６７は、コイルスプリングなどの付勢部材を巻装したストリッパーボルト（図示せず）によって下方、即ち、台座６８側に付勢された状態でパンチユニット６６に対して相対的に近接・離隔可能に取付けられている。

パンチユニット６６は、直方体状のベース部材７１に、その長手方向に沿って複数のパンチ部６５が櫛歯状に配列されて構成されている。本実施形態におけるパンチユニット６６は、超硬（超々微粒合金）と呼ばれる金属製のブロック板材（本発明の金属製ブロック材に相当）の一辺から切り込み複数入れてパンチ部６５となる複数本の櫛歯状部分を形成するとともに、各櫛歯状部分を先端に向けて次第に細くして断面が矩形のパンチ部用先細り部６５′を形成する先細り部形成工程と、該先細り部形成工程の後、各櫛歯状部分（先細り部６５′）の少なくとも先端側に、研磨剤及び水を含む研磨液を吹き付けて先細り部６５′の側面同士が交わる綾角を丸めて曲面とする曲面形成工程とを含む各工程を経て作製される。なお、パンチ部６５は、１本単独で作製してもよいが、複数本を一括して作製する方が合理的である。また、一列に配列する場合に限らず、複数列とすることもできる。

まず、先細り部形成工程について説明する。
図６は、パンチ部６５となるパンチ部用先細り部６５′の構成を説明する図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は先端部側の平面図である。本実施形態におけるパンチ部用先細り部６５′は、櫛歯状切り込みを入れた残部に相当する基部（胴部）７２と、櫛歯状切り込みを入れて形成した櫛歯に相当するテーパー部７３と、その先端の先端部７４と、から構成されている。
先細り部形成工程が終了した段階においては、各部位とも長手方向（軸方向）に直交する方向の断面形状が四角形となっている。また、各部位の断面積に関し、先端部７４で最も小さく、テーパー部７３において先端部側から基部側に向けて次第に大きくなり、基部７２で最も大きくなっている。なお、テーパー部７３に関し、図６等では、断面積が連続的に変化する状態に図示されているが、実際には段差のごく小さい多数の段から構成されている。この様な多数の段からなるテーパー部７３を形成するには、例えば、櫛歯の先端側から板厚の厚いカッターにより浅い切り込みを形成し、次第に薄いカッターに交換して切り込み深さを増大させながら切り込みを入れることにより形成する。もしくは、隣り合う基部７２間距離よりも細いカッターで階段状に切り込みを入れていくことにより形成する。そして、この様な歯切りを行うと共に板厚を前記した一辺側が薄くなるように研磨すると、先細り部形成工程により形成されたパンチ部用先細り部６５′の太さは、先端部７４側から基部７２側に向けて２段以上に段階的に増大する。すなわち、基部７２から先端の先端部７４に向かって先細りした断面四角形となる。なお、本実施形態におけるパンチ部６５の全長Ｌは、８０μｍ〜９０μｍ程度に設定されている。

また、本実施形態における先端部７４の長さ（図６（ｂ）においてａで示す寸法）は、フィルター４６（基材プレート４６′）の板厚ｔよりも短く設定され、例えば、ｔの２０％以上８０％以下の範囲内に設定されている。先端部７４の長さを当該範囲内とすることで、プレス加工時における先端部７４の座屈を抑制しつつ微細な貫通孔６３を容易に開設することができる。すなわち、先端部７４の長さがｔの２０％未満では貫通孔６３の形状・寸法精度が著しく低下する一方、ｔの８０％を超えると加工時に座屈が生じ易くなってしまう。また、先端部７４の太さ（平面視における各辺の寸法）ｂは、フィルター４６の貫通孔６３の寸法、すなわち捕集しようとする異物の大きさに応じて定められ、本実施形態においては１１．５μｍに設定されている。一方、基部７２の太さｃは、先端部７４の太さｂの２倍以上であって、ベース部材７１におけるパンチ部６５の配置ピッチＰ（図５参照）未満に設定され、本実施形態では３０μｍに設定されている。これにより、プレス加工時におけるパンチ部６５の横方向（パンチ部並設方向）の荷重に対する耐久性をより向上させることができる。

次に、曲面形成工程について説明する。
曲面形成工程は、先細り部形成工程の後、切り分けられて最終的にはパンチ部６５となる各櫛歯状部分（パンチ部用先細り部６５′）の少なくとも先端側に、研磨剤及び水を含む研磨液を吹き付けて側面同士が交わる綾角を丸めて曲面とする工程である。具体的には、図７（ａ）に示すように、定盤８０上に、その上面に対してそれぞれ４５度の傾斜面を背中合わせに形成した治具８１を固定し、この治具８１の傾斜面上に、前記した先細り部形成工程を終了したパンチユニット６６の半加工品（以下、ワーク６６′という。）を固定し、定盤８１の上方に配設されたブラストヘッド８２のブラストノズル８３から下方、すなわちワーク６６′に向けて研磨液を噴射し、最終的にはパンチ部６５となる各櫛歯状部分（パンチ部用先細り部６５′）の側面同士が交わる綾角に吹き付けて角を取り去って曲面とする。

前記した曲面形成工程において、研磨液の吹き付け方向に対して、櫛歯状部分が複数本並ぶ列方向ＰＬが斜めに交差（図面の実施形態では４５度で交差）するように配置することが望ましく、この様な配置にすると、綾角の尖り方向を研磨液の吹き付け方向に対向させることができ、ノズルから噴出する研磨液が綾角の尖端に正面から当たって尖端（エッジ）を研磨して効率よく曲面に成形することができる。そして、一般的な装置では、前記した定盤８０の上面が水平方向に調整されており、この面に対して、複数本のパンチ部６５（パンチ部用先細り部６５′）の先端部分が並んだ方向（列方向）ＰＬを水平から見て傾斜する状態で固定し、これらパンチ部６５（パンチ部用先細り部６５′）の先端部分の綾角に上方から研磨液を吹き付けることが望ましい。図面の実施形態では、図７（ａ）に示すように、治具８１の傾斜面８１′が定盤８０の上面に対して４５度傾斜しているので、この傾斜面８１′にワーク６６′を、パンチ部６５（パンチ部用先細り部６５′）の並び方向Ｌを水平から見て傾斜する状態で固定し、これにより各パンチ部６５の稜角をノズル８３に向けることができる。なお、図７（ｂ）は、図７（ａ）の円で示す部分を拡大した図である。

そして、この状態でノズル８３とワーク６６′とを相対的に移動しながら研磨液を噴出すると、往動方向の移動においては、傾斜面８１′の高い位置に固定されたパンチ部用先細り部６５′の稜角から低い位置に固定されたパンチ部用先細り部６５′の稜角に順次研磨液を吹き付けることができ、復動方向の移動においては、傾斜面の低い位置に固定されたパンチ部用先細り部６５′の稜角から高い位置に固定されたパンチ部用先細り部６５′の稜角に順次研磨液を吹き付けることができ、しかも各稜角に対して確実に研磨液を当てることができる。したがって、この往復動作を繰り返すと、稜角が次第に研磨されて曲面に成形され、図７（ｃ）に示すように、断面形状がほぼ円形なる。
なお、治具８１に傾斜面８１′を背中合わせに形成し、両傾斜面８１′にワーク６６′をそれぞれ固定すると、往復動するごとに稜角に研磨液を吹き付けて両傾斜面８１′のワーク６６′の角を曲面に丸める加工を行うことができ、効率よく加工することができる。

使用する研磨液は、研磨剤を含ませた水である。そして、この研磨剤には、例えばホワイトアルミナの粒を用い、その粒径Ｄは被研磨部分（パンチ部６５となる特に先端部）が断面矩形であればその矩形の対角線Ｘの長さの半分よりも大きいことが望ましい。

実験によれば、粒径７μｍのアルミナを水に含ませた研磨液をエア圧０．２ＭＰａの圧力でワークの上方からノズルを移動しながら５回パスさせて吹き付けた。すると、稜角が研磨されて丸くなり、半径Ｒが５．５μｍの曲面が形成された。これにより、パンチ部の断面形状が矩形からほぼ円形となった。インクジェット式記録装置のフィルター４６の貫通孔６３の場合、被研磨部分（パンチ部となる先端部）の矩形の対角線Ｘが１１．５〜１２μｍであるので、粒径７μｍであれば前記した条件を充足する。
なお、粒径３μｍのアルミナを使用した場合、稜角のエッジが極く僅か取れたとしても曲面の丸みが不十分でありポンチ部６５の先端部の断面形状を丸くすることができなかった。

次に、他のプレス機構６４とパンチユニット６６による加工について説明を進めると、図５に示すように、ストリッパープレート６７には、パンチユニット６６の幅（パンチ部並設方向の寸法）よりも若干大きい内法に設定されたガイド穴７６が開設されている。このストリッパープレート６７のガイド穴７６にパンチユニット６６が挿通され、パンチ部６５の先端部７４が下方（台座６８側）に向いた状態で、パンチユニット６６がプレス機のラム（図示せず）に装着されている。このパンチユニット６６は、ラムにより台座６８に対して上下動可能に構成されている。

台座６８の上面には、フィルター４６となる基材プレート４６′を支持するための弾性マット６９が配置される。この弾性マット６９は、本発明の被打ち込み材に相当するもので、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やエラストマーなどの弾性を有する素材により作製された板材であり、基材プレート４６′の厚さの十数倍〜数十倍程度の厚さに設定されている。そして、基材プレート４６′に貫通孔６３を開設する際には、弾性マット６９上に基材プレート４６′を載置した状態で加工（所謂ダイレス加工）が行われる。

図８は、貫通孔形成工程について説明する要部断面図である。貫通孔形成工程では、基材プレート４６′を弾性マット６９に載置して基材プレート４６′の裏面を弾性マット６９に当接させ、これらを台座６８上にセットする。なお、図示しないが、基材プレート４６′の外周縁には矯正枠が取り付けられ、加工中の基材プレート４６′が反ることなくその全面が弾性マット６９に当接する。このようにすると、矯正枠によって基材プレート４６′の面方向にテンションが与えられる。そして、この状態でパンチユニット６６を弾性マット６９側に向けて下降させる。すると、先ずストリッパープレート６７の下面が、基材プレート４６′の表面に当接する。その後、コイルスプリングの付勢力に抗しながらパンチユニット６６をさらに下方に押し下げると、図８（ａ）に示すように、ストリッパープレート６７のガイド孔７６に案内されつつ、パンチ部６５の先端部７４が、基材プレート４６′に対して当該基材プレート４６′の表面側から裏面側に向けて押し込まれる。この際、パンチ部６５は、基材プレート４６′の素材の一部を流動させながら内部に進入し、このパンチ部６５からの押圧力を受けた基材プレート４６′の一部が、弾性マット６９の弾性力に抗しつつ基材プレート４６′の裏面側に押し出されて膨隆部７７となる。

そして、図８（ｂ）に示すように、テーパー部７３の一部が基材プレート４６′に進入するまでパンチ部６５を押し下げると、先端部７４が基材プレート４６′を貫通する。これにより、パンチユニット６６に設けられたパンチ部６５の本数に応じた数の貫通孔６３を一度に形成することができる。続いて、パンチ部６５によって基材プレート４６′を打ち抜いた後、弾性マット６９の弾性力に抗しながらパンチ部６５を弾性マット６９の厚さ方向の奥側へさらに押し込む。このときの基材プレート表面から下死点までの距離、即ち、弾性マット内へのパンチ部６５の押し込み量は、基材プレート４６′の厚さの２倍以上であることが望ましい。これにより、パンチ部６５で打ち抜く際の抜きカス７８が基材プレート４６′から完全に離脱して弾性マット６９内に押し込まれる。

その後、パンチユニット６６を上昇させる。すると、下方に付勢されたストリッパープレート６７が基材プレート４６′に圧接したまま、パンチ部６５が基材プレート４６′から引き抜かれる。その後、パンチユニット６６が上死点に向けて上昇するにつれて、ストリッパープレート６７が基材プレート４６′から離れる。そして、弾性マット６９の内部に形成される凹部内に抜きカス７８が保持される。

このようにして、基材プレート４６′と弾性マット６９とを重合状態で順次送りながら基材プレート４６′にパンチ部６５で一度に多数の貫通孔６３を一列ずつ所定の間隔で複数列順次開設していき、最終的には所定の形状（例えば円形）及び大きさに打ち抜かれた完成品が上記フィルター４６となる。

そして、本実施形態に係るパンチユニット６６によれば、パンチ部６５の先端部７４の断面形状がほぼ円形であって、且つその長さが、基材プレート４６′の板厚よりも短く設定されたので、プレス加工時に当該先端部７４の座屈が抑制される。また、パンチ部６５の太さが、先端部７４側から当該先端部７４よりも太い基部７２側に向けて２段以上に段階的に増大したので、すなわち、パンチ部６５の根元側ほど太くしたので、プレス加工時に各パンチ部６５に対して各パンチ部６５の並設方向の荷重が作用した場合でも根元から折れることを抑制することができる。その結果、パンチユニット６６全体の耐久性を向上させることが可能となる。特に、本実施形態における貫通孔６３のように、厚さ十数μｍの被加工金属板材に対して、数μｍから十数μｍオーダーの微細な貫通孔を開設する場合に好適である。本実施形態におけるパンチユニット６６では、実験により従来のものと比較して１００倍以上の耐久性の向上が認められた。したがって、記録ヘッド２０のノズル４３よりも開口面積の小さい貫通孔６３を効率良く形成することができる。

なお、以上では、バルブユニット２１に用いられるフィルター４６の貫通孔６３の加工に用いられるパンチユニット６６を例に挙げて説明したが、本発明に係るパンチユニットは、他の用途に用いられる多孔加工にも適用することができ、薄手の金属板材などにiｍオーダーの微細な貫通孔を形成する場合に好適である。例えば、記録ヘッドの導入針の下流側に形成されたフィルター室に設けられるフィルターを形成するパンチユニットについても本発明を適用することができる。

１…プリンター，１０…液体噴射ユニット，２０…記録ヘッド，２１…バルブユニット，４６…フィルター，４６′…基材プレート，６３…貫通孔，６５…パンチ部，６５′…パンチ部用先細り部、６６…パンチユニット，６６′…ワーク、７２…基部，７３…テーパー部，７４…先端部，８１…治具，８１′…傾斜面，８２…ブラストヘッド，８３…ブラストノズル

Claims (6)

1. 弾性を有する被打ち込み材上に載置された被加工板材にパンチ部を打ち込んフィルター用貫通孔を穿孔するパンチユニットの作製方法であって、
   金属製ブロック材の一辺から切り込みを複数入れてパンチ部となる複数本の櫛歯状部分を形成するとともに、各櫛歯状部分を先端に向けて次第に細くして断面が矩形のパンチ部用先細り部を形成する先細り部形成工程と、
   該先細り部形成工程の後、各櫛歯状部分の少なくとも先端側に、研磨剤及び水を含む研磨液を吹き付けて側面同士が交わる綾角を丸めて曲面とする曲面形成工程と、
   を含むことを特徴とするパンチユニットの作製方法。
2. 前記研磨剤の粒径が、パンチ部となる先端の矩形の対角線の長さの半分よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のパンチユニットの作製方法。
3. 前記した曲面形成工程において、研磨液の吹き付け方向に対して、櫛歯状部分が複数本並ぶ並ぶ方向が斜めに交差するように配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフィルター穿孔用パンチユニットの作製方法。
4. 水平面に対して、複数本のパンチ部の先端部分が並んだ方向を水平から見て傾斜する状態で固定し、これらパンチ部の先端部分の綾角に上方から研磨液を吹き付けることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフィルター穿孔用パンチユニットの作製方法。
5. 棒状金属素材を先端に向けて次第に細くして断面が矩形のパンチ部用先細り部を形成する先細り部形成工程と、
   該先細り部形成工程の後、パンチ部用先細り部の少なくとも先端側に、研磨剤及び水を含む研磨液を吹き付けて側面同士が交わる綾角を丸めて曲面とする曲面形成工程と、
   を含むことを特徴とする穿孔用パンチの作製方法。
6. 弾性を有する被打ち込み材上に載置された被加工板材にパンチユニットのパンチ部を打ち込んフィルター用貫通孔を穿孔して作製するフィルターの製造方法であって、
   前記パンチユニットは、金属製板材の一辺から切り込みを複数入れてパンチ部となる複数本の櫛歯状部分を形成するとともに、各櫛歯状部分を先端に向けて次第に細くして断面が矩形のパンチ部用先細り部を形成し、各櫛歯状部分の少なくとも先端側に、研磨剤及び水を含む研磨液を吹き付けて側面同士が交わる綾角を丸めて作製されていることを特徴とするフィルターの製造方法。

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