JP4036592B2

JP4036592B2 - オリフィスプレートの製造方法

Info

Publication number: JP4036592B2
Application number: JP36912799A
Authority: JP
Inventors: 精鎮絹田
Original assignee: Optnics Precision Co Ltd
Current assignee: Optnics Precision Co Ltd
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2019-12-27
Also published as: JP2001179136A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液体の噴霧口として用いられるオリフィスプレートの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記したオリフィスプレートは図４に示す直接噴霧式ガソリンエンジンＥや、ディーデルエンジンに代表される内燃機関の燃料噴射用ノズルＮ、加湿器などに用いられているが、図４に示した燃料噴射用ノズルＮには、例えば図５に示すように、同心円状に多数の微細なオリフィス（孔）２を配設したオリフィスプレート１が使用されている。
なお、同心円状に配設されるオリフィス２は、一点を中心にして放射状に設けられる場合、オリフィスプレート１に対して異なる角度で傾斜している。
そして、オリフィスプレート１には、組立時に表裏を判別できるようにするため、周縁に異なる間隔で異形の切欠３，４が設けられている。
【０００３】
このようなオリフィスプレート１を製造する場合、プレートにオリフィスを開設する手段として機械的加工手段と、化学的加工手段とがある。
上記した機械的加工手段の一例を挙げると、ドリルによる切削加工、プレスによる剪断加工、レーザによる溶解加工などがある。
また、化学的加工手段の一例を挙げると、エッチングによる溶解加工などがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した機械的加工手段によってオリフィスプレート１を製造する場合、加工工具のプレートへの進入側ではオリフィスプレート１にだれが発生し、加工工具のプレートからの退出側ではオリフィスプレート１にバリが発生し、端面の欠損や、熱による溶解物質の再付着が避けれらなかった。
また、オリフィス２がオリフィスプレート１に対して傾斜していると、加工工具の耐久性から微細なオリフィス２を多数個加工することが困難であるため、加工工具の加工限界で加工工具を交換する必要がある。
【０００５】
さらに、加工歪みがオリフィス２の周辺に影響を与えることにより、隣接するオリフィス２の加工に制約が発生するため、オリフィス２の孔径以下の間隔でオリフィス２を開設することは困難である。
また、垂直断面形状が台形などのように、水平断面形状が順次異なるオリフィス２を正確に開設することはできなかった。
【０００６】
次に、化学的加工でオリフィスプレート１を製造する場合、オリフィス２の端面部は比較的シャープな形状になるものの、サイドエッチング現象が避けられないため、オリフィス２の垂直断面形状は、中央が内側へ狭くなる逆樽形状となり、オリフィス２の径寸法を正確に保てなくなる。
【０００７】
この発明は、上記したような不都合を解消するためになされたもので、だれおよびバリが発生せず、オリフィスを所期の形状に形成することのできるオリフィスプレートの製造方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかるオリフィスプレートの製造方法は、オリフィスを形成する複数の突起が基板部の一主表面に、オリフィスの逆形状の角度にして設けられた型を弾性体で作製し、基板部の一主表面および複数の突起の外表面に活性化処理を施し、基板部の一主表面および複数の突起に、突起の高さ以上の厚さのメッキを施してプレートを製造した後、このプレートを適正な研削・切削バリの発生しない機械装置、例えばダイヤモンド工具を取り付けた超精密平面研削盤、放電加工機、電解イオンプロセスドレッシング（ＥＬＩＤ）加工機、磁気研磨機などに取り付けて研削することにより、複数の突起によって形成された突起を除去してオリフィスを開口させてプレートをオリフィスプレートとし、複数の突起を自身の弾性を利用してオリフィスプレートから抜き出すことにより、型とオリフィスプレートとを分離する。
【０００９】
また、他のオリフィスプレートの製造方法は、オリフィスを形成する複数の突起が基板部の一主表面に、オリフィスの逆形状の角度にして設けられた型を弾性体で作製し、基板部の一主表面および複数の突起の外表面に活性化処理を施し、基板部の一主表面および複数の突起に、突起の高さ以上の厚さのメッキを施してプレートを製造した後、複数の突起を自身の弾性を利用してプレートから抜き出すことにより、型とプレートとを分離し、プレートを適正な研削・切削バリの発生しない機械装置、例えばダイヤモンド工具を取り付けた超精密平面研削盤、放電加工機、電解イオンプロセスドレッシング（ＥＬＩＤ）加工機、磁気研磨機などに取り付けて研削することにより、複数の突起によって形成された突起を除去してオリフィスを開口させる。
【００１０】
さらに、他のオリフィスプレートの製造方法は、オリフィスを形成する複数の突起が基板部の一主表面に設けられた型を弾性体で作製し、基板部の一主表面のみに活性化処理を施し、基板部の一主表面に、複数の突起の高さ以下の厚さにメッキを施してオリフィスプレートを製造した後、複数の突起を自身の弾性を利用してオリフィスプレートから抜き出すことにより、型とオリフィスプレートとを分離する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１はオリフィスプレートを製造する型の斜視図である。
図１において、１１は型を示し、弾性体、例えばエラストマ系樹脂で作製され、一主表面１２ａに一定の深さ、例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍで円形の凹部１３が設けられ、この凹部１３の周縁に異なる間隔で内側へ突出する異形の突部１４，１５が設けられた基板部１２と、この基板部１２に設けられた凹部１３内の一主表面１２ａに一体的に設けられ、オリフィスを形成する円柱状の複数の突起１６とで構成されている。
なお、複数の突起１６は、基板部１２の他主表面１２ｂ側の一点を中心として放射状となるように配設されている。
【００１２】
図２（ａ）〜（ｅ）は図１に示した型を使用してオリフィスプレートを製造するこの発明の第１実施形態の説明図である。
【００１３】
次に、図２を参照しながらオリフィスプレートの製造について説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、型１１を弾性体（エラストマ系樹脂）で作製する。
なお、内側の２つの突起１６は基板部１２に対してそれぞれ外側へ少し拡開しながら起立し、外側の２つの突起１６は基板部１２に対してそれぞれ内側の突起１６よりもさらに外側へ拡開しながら起立している。
そして、それぞれの突起１６は、同じ水平断面で起立し、製造するオリフィスプレートの厚さに相当する高さ、例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍとされている。
【００１４】
次に、このままでは型１１にメッキすることができないので、凹部１３内の一主表面１２ａおよび複数の突起１６の外表面にメッキできるように、すなわち図２（ｂ）に示すように、凹部１３内の一主表面１２ａおよび複数の突起１６の外表面に、例えばパラジウムの下地メッキ層２１を形成して活性化処理を施した後、図２（ｃ）に示すように、例えばニッケルのメッキ層２２を少なくとも突起１６の高さ以上の所定の厚さになるように成長させる。
なお、この実施形態では、メッキ層２２を、突起１６の高さと同じ高さに成長させている。
【００１５】
このようにメッキ層２２を成長させると、突起１６の外表面にも下地メッキ層２１が設けられているので、突起１６の部分にもメッキ層２２が成長し、突起１６の部分が一段と高くなったプレート２３となる。
そして、図２（ｄ）に示すように、オリフィスとなる孔を開口させるために研削機でプレート２３を設定厚さ、例えば突起１６の高さに研削すると、下地メッキ層２１およびメッキ層２２からなるプレート２３を、複数のオリフィス３２を有するオリフィスプレート３１にすることができる。
【００１６】
このようにオリフィス３２を開口させたならば、型１１は弾性体で構成されているので、突起１６を外部から押し、突起１６自身の弾性を利用して突起１６をオリフィス３２から抜き出し、図２（ｅ）に示すように、型１１とオリフィスプレート３１とを分離する。
【００１７】
上述したように、この発明の第１実施形態によれば、弾性体で作製した型１１の一主表面１２ａにメッキ層２２を成長させることにより、型１１に設けた突起１６でオリフィス３２を形成してオリフィスプレート３１とすることができるので、オリフィスプレート３１のオリフィス３２の部分にだれおよびバリが発生せず、オリフィス３２の形状も所期の寸法、形状となる。
そして、型１１は繰り返して使用できるため、フォトリソグラフィによるオリフィスプレート形状の形成が毎回不要になるので、生産性よく、同形状のオリフィスプレート３１を容易、かつ安価に製造することができる。
【００１８】
次に、図１に示した型を使用してオリフィスプレートを製造するこの発明の第２実施形態を、図２を参照しながら説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、型１１を弾性体（エラストマ系樹脂）で作製する。
なお、各突起１６は、第１実施形態で説明したように、凹部１３内の一主表面１２に設けられている。
【００１９】
次に、このままでは型１１にメッキすることができないので、凹部１３内の一主表面１２ａおよび複数の突起１６の外表面にメッキできるように、すなわち図２（ｂ）に示すように、凹部１３内の一主表面１２ａおよび複数の突起１６の外表面に、例えばパラジウムの下地メッキ層２１を形成して活性化処理を施した後、図２（ｃ）に示すように、例えばニッケルのメッキ層２２を少なくとも突起１６の高さ以上の所定の厚さになるように成長させる。
なお、この実施形態では、メッキ層２２を、突起１６の高さと同じ高さに成長させている。
【００２０】
このようにメッキ層２２を成長させると、突起１６の外表面にも下地メッキ層２１が設けられているので、突起１６の部分にもメッキ層２２が成長し、突起１６の部分が一段と高くなったプレート２３となる。
そして、型１１が弾性体で構成されているので、突起１６自身の弾性を利用して突起１６をプレート２３から抜き出すことにより、型２２とプレート２３とを分離する。
【００２１】
次に、図２（ｅ）に示すように、オリフィスとなる孔を開口させるため、型１１から分離させたプレート２３を研削機で設定厚さ、例えば突起１６の高さに研削すると、下地メッキ層２１およびメッキ層２２からなるプレート２３を、複数のオリフィス３２を有するオリフィスプレート３１にすることができる。
【００２２】
この第２実施形態においても、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００２３】
図３（ａ）〜（ｄ）は図１に示した型を使用してオリフィスプレートを製造するこの発明の第３実施形態の説明図である。
【００２４】
次に、図３を参照しながらオリフィスプレートの製造について説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、型１１を弾性体（エラストマ系樹脂）で作製する。
なお、各突起１６は、第１実施形態で説明したように、凹部１３内の一主表面１２ａに設けられている。
【００２５】
次に、このままでは型１１にメッキすることができないので、凹部１３内の一主表面１２ａのみにメッキできるように、すなわち図３（ｂ）に示すように、凹部１３内の一主表面１２ａのみにパラジウムの下地メッキ層２１を形成して活性化処理を施した後、図３（ｃ）に示すように、ニッケルのメッキ層２２を突起１６の高さ以下の設定厚さ、例えば突起１６まで成長させる。
このようにメッキ層２２を成長させると、突起１６の外表面には下地メッキ層２１が設けられていないので、突起１６の上にはメッキ層２２が成長せず、成長させた下地メッキ層２１とメッキ層２２とによってオリフィスプレート４１となり、突起１６の部分がオリフィス４２になる。
【００２６】
そして、メッキ層２２を成長させたならば、型１１は弾性体で構成されているので、突起１６を外部から押し、突起１６自身の弾性を利用して突起１６をオリフィス４２から抜き出し、図３（ｄ）に示すように、型１１とオリフィスプレート４１とを分離する。
【００２７】
この第３実施形態においても、第１実施形態と同様に、弾性体で作製した型１１の一主表面１２ａにメッキ層２２を成長させることにより、型１１に設けた突起１６でオリフィス４２を形成してオリフィスプレート４１とすることができるので、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。
さらに、オリフィス４２を開口させるための研削工程を省略できるので、生産性が向上し、オリフィスプレート４１をさらに効率よく安価に製造することができる。
【００２８】
上記した実施形態では、型１１を弾性体であるエラストマ系樹脂で作製したが、同様に機能する弾性体であれば、他の弾性体で型を作製してもよい。
また、オリフィス３２，４２の形状を傾斜した円柱状とするために突起１６を基板部１２に対して傾斜させた円柱状としたが、他の形状、例えば三角、四角、星形などの任意の形状であってもよく、また、突起は基板部に対して直立する水平断面形状が円形、三角、四角、星形などの任意の形状であってもよく、さらには、突起の水平面形状が順次異なる、例えば台形などであっても、複数の突起を、自身の弾性を利用してオリフィスから抜き出すことができるので、第１〜第３実施形態と同様にオリフィスプレートを製造することができる。
【００２９】
そして、活性化処理する下地メッキ層２１をパラジウムとしたが、白金族などの錯体構造を有する金属であってもよい。
さらに、メッキ層２２をニッケルとしたが、下地メッキ層２１の上にメッキすることができる金属であれば他の金属、例えばニッケル−リン、ニッケル−ホウ素、ニッケル−鉄、ニッケル−タングステン、ニッケル−マンガンなどの２元合金、複数組成合金など、オリフィスプレートの用途に合わせた単一金属若しくは合金であってもよい。
【００３０】
次に、第３実施形態では、凹部１３内の一主表面１２ａのみに下地メッキ層２１を設けて活性化処理を行ったが、突起１６の外表面にも下地メッキ層２１を設け、突起１６の外表面のみに活性化しない嫌白金族錯体樹脂若しくはフッ素樹脂などの皮膜を設けることにより、凹部１３内の一主表面１２ａのみを活性化してもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、弾性体で製作した型の一主表面にメッキ層を成長させることにより、型に設けた突起でオリフィスを形成してオリフィスプレートとすることができるので、オリフィスプレートのオリフィスの部分にだれおよびバリが発生せず、オリフィスの形状も所期の寸法、形状となる。
そして、型は繰り返して使用できるため、フォトリソグラフィによるオリフィスプレート形状の形成が毎回不要になるので、生産性よく、同形状のオリフィスプレートを容易、かつ安価に製造することができる。
さらに、オリフィスを開口させるための研削工程を省略できるので、生産性が向上し、オリフィスプレートをさらに効率よく安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】オリフィスプレートを製造する型の斜視図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）はこの発明の第１実施形態である図１に示した型を使用してオリフィスプレートを製造する過程を示す説明図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）はこの発明の第３実施形態である図１に示した型を使用してオリフィスプレートを製造する過程を示す説明図である。
【図４】直接噴霧式ガソリンエンジンの説明図である。
【図５】燃料噴射用ノズルに使用されているオリフィスプレートの拡大正面図である。
【符号の説明】
１１型
１２基板部
１２ａ一主表面
１２ｂ他主表面
１３凹部
１４突部
１５突部
１６突起
２１下地メッキ層
２２メッキ層
２３プレート
３１オリフィスプレート
３２オリフィス
４１オリフィスプレート
４２オリフィス

Claims

オリフィスを形成する複数の突起が基板部の一主表面に、前記オリフィスの逆形状の角度にして設けられた型を弾性体で作製し、前記基板部の一主表面および前記複数の突起の外表面に活性化処理を施し、前記基板部の一主表面および前記複数の突起に、前記突起の高さ以上の厚さのメッキを施してプレートを製造した後、このプレートを機械的に研削することにより、前記複数の突起によって形成された突起を除去して前記オリフィスを開口させて前記プレートをオリフィスプレートとし、前記複数の突起を自身の弾性を利用して前記オリフィスプレートから抜き出すことにより、前記型と前記オリフィスプレートとを分離する、
ことを特徴とするオリフィスプレートの製造方法。
オリフィスを形成する複数の突起が基板部の一主表面に、前記オリフィスの逆形状の角度にして設けられた型を弾性体で作製し、前記基板部の一主表面および前記複数の突起の外表面に活性化処理を施し、前記基板部の一主表面および前記複数の突起に、前記突起の高さ以上の厚さのメッキを施してプレートを製造した後、前記複数の突起を自身の弾性を利用して前記プレートから抜き出すことにより、前記型と前記プレートとを分離し、前記プレートを機械的に研削することにより、前記複数の突起によって形成された突起を除去して前記オリフィスを開口させる、
ことを特徴とするオリフィスプレートの製造方法。
オリフィスを形成する複数の突起が基板部の一主表面に設けられた型を弾性体で作製し、前記基板部の一主表面のみに活性化処理を施し、前記基板部の一主表面に、前記複数の突起の高さ以下の厚さにメッキを施してオリフィスプレートを製造した後、前記複数の突起を自身の弾性を利用して前記オリフィスプレートから抜き出すことにより、前記型と前記オリフィスプレートとを分離する、
ことを特徴とするオリフィスプレートの製造方法。