JP4547863B2 - 液体噴射ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体噴射ヘッドの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液体をノズル開口から噴射させる液体噴射ヘッドは、種々な液体を対象にしたものが知られているが、そのなかでも代表的なものとして、インクジェット式記録装置に装着されるインク噴射部をあげることができる。そこで、従来の技術を上記インクジェット式記録装置に採用されるインク噴射ヘッドを例にとって説明する。
【０００３】
図１３および図１４は、それぞれインク噴射ヘッド全体と同ヘッドの一部の断面図である。
【０００４】
インク噴射ヘッド１は、インク貯留源であるインクカートリッジ等（図示していない）からのインクを貯留するインク貯留室２と、上記インク貯留室２からインクを導入して圧力発生手段３によりインクを加圧する圧力発生室４と、上記圧力発生室４で加圧されたインクを噴射するノズル開口５を備えている。
【０００５】
上記インク噴射ヘッド１は、ノズル開口５が形成されたノズルプレート６と、上記ノズルプレート６に接合されインク貯留室２が形成されたインク貯留室形成板７と、上記インク貯留室形成板７に接合されインクの供給口８が形成された供給口形成板９と、上記供給口８に連通する圧力発生室４が形成され上記供給口形成板９に一体化されている圧力発生室形成板１０と、上記圧力発生室形成板１０に接合され圧力発生室４を封止する振動板１１と、上記振動板１１に取付けられた圧力発生手段である撓み振動型の圧電素子３との各機能部材から構成されている。
【０００６】
なお、ここではディスタンスプレート１２が供給口形成板９と圧力発生室形成板１０との間に接合され、圧力発生室４に開口する流通穴１３が形成され、ノズル開口５と圧力発生室４を連通する流通穴１４が設けられている。また、各部材の接合は、接着によってなされている。
【０００７】
上記インク貯留室２におけるインクの圧力変動に順応させるために、大気に連通している空間とされたコンプライアンス部１５が形成されている。上記コンプライアンス部１５を形成するために、供給口形成板９が積層構造とされている。供給口形成板９は、板厚の厚いステンレス製の第１板材１６と上記第１板材１６よりも板厚が薄くされたステンレス製の第２板材１７とが接着剤層である接合層１８により、一体化されている。そして、第１板材１６にエッチング処理を施すことにより、コンプライアンス部１５が形成される。
【０００８】
図１５は、上記の各部の構造形態を平面的に透視して表した平面図であり、平面的に見た各部の位置関係が理解できる。
【０００９】
図１４は、供給口８の部分を拡大して示した部分的な断面図である。供給口８は、断面形状が円形であり、第１板材１６側に形成されたテーパ穴８Ａと第２板材１７側に形成されたストレート穴８Ｂから構成されている。実際には、後述の塑性加工工程から容易に理解されるように、供給口８はその全長が塑性変形をした第１板材１６を貫通しているのであるが、上記のような「第１板材１６側」や「第２板材１７側」なる表現は、テーパ穴８Ａやストレート穴８Ｂが、供給口形成板９の厚さ領域において、どの辺りに存在しているかを理解するために用いられている。
【００１０】
図１７（Ａ）にも示されているように、上記ストレート穴８Ｂは、塑性変形をした第１板材１６に開口しており、その開口部（開口円）は符号８Ｃで示されている。上記開口部８Ｃの周囲には、略同心の状態で略円形の接合層１９（以下、便宜上「円形接合層１９」という）が露出している。上記円形接合層１９は、後述の塑性加工工程後の開口工程によって表面（供給口形成板９の裏面）に露出するもので、第１板材１６と第２板材１７との境界部にあらわれている。
【００１１】
図１６は、上記供給口８の穴あけ工程を示している。なお、第１板材１６と第２板材１７の厚さ寸法は、それぞれ５０μｍ，１５μｍであり、上記のようにステンレスで作られている。
【００１２】
供給口８の穴あけ加工は、通常のパンチ２０とダイ２１によって行なわれる塑性加工工程と、上記塑性加工工程によって形成された膨出部を除去して供給口８を開口させる開口工程との２工程から成り立っている。上記パンチ２０は、断面が円形であり、先端側に配置されたストレート部２０Ｂと上記ストレート部２０Ｂに連続しているテーパ部２０Ａが設けられ、上記テーパ部の拡開角度θ１は２０度である。
【００１３】
図１６（Ａ）は、ダイ２１上に供給口形成板９が載置された状態を示している。ここで、パンチ２０のストレート部２０Ｂが供給口形成板９の表面に圧入され、さらにこの圧入が進行すると、テーパ部２０Ａの部分が第１板材１６に圧入される。そして、ストレート部２０Ｂの先端部が第２板材１７の外表面２２を越えた箇所でパンチ２０の進出が停止される。ストレート部２０Ｂの先端部が第２板材１７の外表面２２を越えた長さは、図１６（Ｂ）（Ｃ）に符号Ｌで示されている。
【００１４】
パンチ２０の進出により、ダイ２１の開口２１Ａ（その内径はφ１で示されている）内に、第１板材１６，接合層１８，第２板材１７が層状になって押し込まれた状態となり、膨出部２３が形成される。このような塑性加工が上記の「塑性加工工程」である。
【００１５】
つぎに、パンチ２０が後退し膨出部２３がダイ２１の開口２１Ａから取出されると、（Ｃ）に示すように、有底の供給口８と膨出部２３が形成される。ここで、第２板材１７の外表面２２に沿って膨出部２３を除去すなわち研磨加工をすると、（Ｄ）に示すように、供給口形成板９を貫通した供給口８が形成される。上記のように越えた長さＬが確保されているので、上記の研磨加工と同時に供給口８が開口する。この開口をさせる工程が上記の「開口工程」である。なお、上記の膨出部２３の除去は、このような微細な構造部分であるので、研磨工程を適用している。
【００１６】
上記の開口工程により、第１板材１６と第２板材１７の境界部に円形接合層１９が、図１７（Ａ）に示すように、露出する。なお、この露出形状はインク液によって膨潤していない状態である。
【００１７】
パンチ２０の圧入ストロークの進行長さと膨出部２３が次第に大きくなって行く変化状態は、パンチ２０のストレート部２０Ｂが第１板材１６に圧入されることにより、膨出部２３の初期の小さな膨出が進行する。さらに、パンチ２０が進出してテーパ部２０Ａが第１板材１６の素材中に圧入され始めると、それに伴う素材の流動量が増加して、膨出現象が促進され、最終的には（Ｃ）のような形状となる。
【００１８】
【特許文献１】
特開平８−１７４８２４号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
図１６にしたがって説明したように、第１板材１６に対して第２板材１７が所要の厚さの下で配置されているので、第１板材１６がパンチ２０のストレート部２０Ｂの方向に塑性流動をするときに、第２板材１７が上記塑性流動を抑制することとなる。このような第２板材１７の存在により、ダイ２１の開口２１Ａ内に向って強制的に塑性流動をする素材の量が十分なものとはならない。したがって、図１６（Ｂ）（Ｃ）に見られるように、パンチ２０のストレート部２０Ｂの外周面から接合層１８までの肉厚Ｓ１が十分な厚さにならないので、開口工程後の状態は図１７（Ａ）に示すように、開口部８Ｃの直径Ｄ１と円形接合層１９の直径Ｄ２の差が著しく小さな距離となる。
【００２０】
上記の円形接合層１９がインクに浸されて膨潤すると、同図（Ｂ）に示すように、円形接合層１９の接合材料、例えば合成樹脂製の接着剤がインク貯留室２内に突出してくる。このとき上記のように、Ｄ１とＤ２との差が小さいものであると、膨潤によって突出してきた膨潤片１９Ａが、ストレート穴８Ｂの開口部８Ｃの間際にまで到ったり、さらに著しく膨潤したときにはストレート穴８Ｂの仮想円筒の内側にまで侵入したりした状態になる。
【００２１】
上記のような膨潤片１９Ａが形成されると、開口部８Ｃの近傍でインク流に乱流が発生し、それにより開口部８Ｃの実質的な流路面積が小さくなるので、インク貯留室２から圧力発生室４に流入するインクが所定量を下回ることとなり、ノズル開口５からのインク滴吐出に異常を来すおそれがある。また、上記乱流による圧力損失で、同様にインク流量に不足を来すおそれがある。さらに、膨潤片１９Ａが存在すると、インク貯留室２内の気泡が膨潤片１９Ａにひっかかって、円滑に後流側へ排出されない可能性がある。
【００２２】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、膨潤片による悪影響を最小化する液体噴射ヘッドの製造方法の提供をその目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、液体貯留源からの液体を貯留する液体貯留室と、上記液体貯留室から液体を導入して圧力発生手段により液体を加圧する圧力発生室と、上記圧力発生室で加圧された液体を噴射するノズル開口を備えた液体噴射ヘッドの製造方法であって、上記液体噴射ヘッドの一部を構成する板厚の厚い第１板材と上記第１板材よりも板厚の薄い第２板材とが接合層で一体化されている積層部材に、上記第１板材の塑性変形を行ないやすくする変形促進形状部をあらかじめ上記第２板材の膨出部が形成される領域に形成し、上記積層部材が載置されるダイと対をなす断面円形のパンチが、先端側に配置されたストレート部と上記ストレート部に連続しているテーパ部から構成され、上記パンチを上記積層部材の上記第１板材側から上記テーパ部が上記第１板材に圧入されるとともに上記ストレート部の先端部が上記第２板材の外表面を越える位置まで進出させて、積層部材の上記第２板材の外面表面方向に上記変形促進形状部の形状を変えながら上記膨出部を形成する塑性加工工程と、上記塑性加工工程の後、上記第２板材の外表面に沿って上記膨出部を除去する開口工程とからなることを要旨とする。
【００２４】
すなわち、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、上記液体噴射ヘッドの一部を構成する板厚の厚い第１板材と上記第１板材よりも板厚の薄い第２板材とが接合層で一体化されている積層部材に、上記第１板材の塑性変形を行ないやすくする変形促進形状部をあらかじめ上記第２板材の膨出部が形成される領域に形成し、上記積層部材が載置されるダイと対をなす断面円形のパンチが、先端側に配置されたストレート部と上記ストレート部に連続しているテーパ部から構成され、上記パンチを上記積層部材の上記第１板材側から上記テーパ部が上記第１板材に圧入されるとともに上記ストレート部の先端部が上記第２板材の外表面を越える位置まで進出させて、積層部材の上記第２板材側に上記変形促進形状部の形状を変えながら膨出部を形成する塑性加工工程と、上記塑性加工工程の後、上記第２板材の外表面に沿って上記膨出部を除去する開口工程とからなっている。
【００２５】
このように、上記の変形促進形状部が、塑性加工工程の途上すなわち膨出部を形成し形状を変えながら機能する。この機能は、第１板材がパンチのストレート部の方向に塑性流動をするときに、第２板材が上記塑性流動を抑制することとなるので、このような抑制現象を実質的に問題にならないレベルまで軽減するものである。具体的な機能現象としては、膨出部分の膨出変形に対して第２板材が無抵抗もしくは軽度の抵抗状態であったり、あるいは上記膨出変形の初期の段階で第２板材の変形促進形状部が破断状態になって、その後は急激に抵抗値が低下して略無抵抗の状態になったりする。したがって、第１板材の塑性流動が所期の状態で行なわれ、パンチのストレート部の外周面と接合層との間の肉厚が十分大きく確保できる。このような形状の中間加工品に開口工程を実行することにより、第１板材と第２板材の境界部に露出している接合層とストレート穴の開口部との間隔が拡大される。したがって、接合層が液体中で膨潤しても、その膨潤片による弊害が実質的にストレート穴には及ばない状態になり、圧力発生室への液体流入量や液体の円滑な流れ等が良好な状態となる。
【００２６】
また、上記塑性加工工程の後、上記第２板材の外表面に沿って上記膨出部を除去する切断等の開口工程が実行されるものであるから、パンチのストレート部の外周面と接合層との間の拡大された肉厚に異常な変形等が及ぶことなく、ストレート穴の開口部と接合層との間隔が所要の値に維持される。
【００２７】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記変形促進形状部が、略円形でありその中心は上記パンチおよびダイの軸線と略合致した状態で配置されている場合には、上記パンチの進出で上記積層部材がダイの開口内に押し込まれるとき、上記軸線の回り全体にわたって均一な塑性流動量が確保でき、上述の拡大された肉厚が良好な円形状態で形成される。
【００２８】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記変形促進形状部の直径が、上記パンチのストレート部の直径と略同じかまたはそれよりも大きく設定されている場合には、上記ストレート部ないしはテーパ部の進出による押圧力が、塑性流動をともないながら変形促進形状部の中央部に対して初期の段階で作用し、その後は上記押圧力が変形促進形状部の全域に放射状に拡大して行く。したがって、変形促進形状部における第２板材の抵抗減少等の上記機能が中心部から周辺部に対して均一に移行し、変形促進形状部における第２板材の抵抗減少等が確実に達成される。
【００２９】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記変形促進形状部の直径が、上記ダイの円形の開口の直径と略同じかまたはそれよりも小さく設定されている場合には、上記ストレート部ないしはテーパ部の進出による押圧力が、塑性流動をともないながら変形促進形状部の中央部に対して初期の段階で作用し、その後は上記押圧力が変形促進形状部の全域に放射状に拡大して行く。このように変形促進形状部が機能して行く際には、変形促進形状部の機能現象が確実に上記ダイの開口内に向ってなされるので、第１板材の塑性流動変形が第２板材によって抑制されることなく、確実にダイの開口内に向って進行する。
【００３０】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記変形促進形状部の直径が、上記パンチのストレート部の直径よりも大きく、上記ダイの開口の直径よりも小さく設定されている場合には、上記のように、変形促進形状部における第２板材の抵抗減少等の上記機能が、中心部から周辺部に対して均一に移行し、変形促進形状部における第２板材の抵抗減少等が確実に達成される。これとともに、上記のように、変形促進形状部が変形しながら機能して行く際には、変形促進形状部の機能現象が確実に上記ダイの開口内に向ってなされるので、第１板材の塑性流動変形が第２板材によって抑制されることなく、確実にダイの開口内に向って進行する。したがって、パンチの進出のともなう第１板材の塑性流動が正常に開始され、その塑性流動がダイの開口内に向って的確に進行し、第２板材に抑制されない塑性加工工程が実施できる。
【００３１】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記変形促進形状部が、上記第２板材を円板型に除去した円形領域である場合には、第２板材が円形の状態で存在しない領域が形成されているので、第１板材の塑性流動に対する第２板材の抑制現象すなわち抵抗現象が実質的に問題にならないレベルとなる。具体的には、上記円形領域の直径がダイの開口の直径と略同じであれば、塑性流動に対して第２板材は無抵抗であり、また、円形領域の直径がダイの開口の直径よりも小さければ、塑性流動に対して第２板材は初期の段階では抵抗があるが、塑性流動の進行にともなって略無抵抗となる。
【００３２】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記変形促進形状部が、上記第２板材をリング溝状に除去したリング領域である場合には、リング領域の内側は第２板材が存在しないのに等しい状態となる。したがって、上記の第２板材を円板型に除去した円形領域の場合と同じ現象を呈する。
【００３３】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記変形促進形状部が、上記第２板材の一部に配置した円板型形状部の厚さを薄くした薄肉円形領域である場合には、第１板材の塑性流動にともなうパンチの押圧力が上記の薄肉円形領域に作用すると、上記領域は薄肉化されているので容易に延び変形がなされ、それが限界に達すると破断にいたる。したがって、上記延び変形の段階においては、第２板材の抵抗現象が軽度のものとなり、また、破断すると急激に無抵抗の状態になる。
【００３４】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記変形促進形状部が、上記第２板材をリング状に厚さを薄くした薄肉リング領域である場合には、第１板材の塑性流動の初期の段階で、パンチの押圧力が上記薄肉リング領域に集中し、これによって薄肉部分が破断する。これにより、薄肉リング領域の内側は第２板材が存在しないのに等しい状態となる。したがって、上記の第２板材を円板型に除去した円形領域の場合と同じ現象を呈する。
【００３５】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記開口工程が、上記膨出部を構成する前記第１板材、前記接合層及び前記第２板材を除去するものである場合には、上記膨出部をその先端部分から徐々に研削してゆくものであるから、上述のようにパンチのストレート部の外周面と接合層との間の拡大された肉厚部分に、何等支障を及ぼすことがない。
【００３６】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００３７】
図１および図２は、本発明の対象になる液体噴射ヘッドの一実施の形態を示し、また、図３〜図５は本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の実施の形態を工程的に示している。
【００３８】
本発明において対象とされている液体噴射ヘッドは、上述のように種々な液体を対象にして機能させることができ、図示の実施の形態においてはその代表的な事例として、インクジェット式記録装置に採用される記録ヘッドを実施の形態の対象にしている。
【００３９】
図１および図２に示されたインク噴射ヘッド１は、図１３および図１４で説明したものと同じであり、各部の構成部材には同一符号が付されている。すなわち、上記インク噴射ヘッド１は、ノズル開口５が形成されたノズルプレート６と、上記ノズルプレート６に接合されインク貯留室２が形成されたインク貯留室形成板７と、上記インク貯留室形成板７に接合されインクの供給口８が形成された供給口形成板９と、上記供給口８に連通する圧力発生室４が形成され上記供給口形成板９に一体化されている圧力発生室形成板１０と、上記圧力発生室形成板１０に接合され圧力発生室４を封止する振動板１１と、上記振動板１１に取付けられた圧力発生手段である撓み振動型の圧電素子３との各機能部材から構成されている。
【００４０】
なお、ここではディスタンスプレート１２が供給口形成板９と圧力発生室形成板１０との間に接合され、圧力発生室４に開口する流通穴１３が形成され、ノズル開口５と圧力発生室４を連通する流通穴１４が設けられている。また、各部材の接合は、接着によってなされている。
【００４１】
上記インク貯留室２におけるインクの圧力変動に順応させるために、大気に連通している空間とされたコンプライアンス部１５が形成されている。上記コンプライアンス部１５を形成するために、供給口形成板９が積層構造とされている。供給口形成板９は、板厚の厚いステンレス製の第１板材１６と上記第１板材１６よりも板厚が薄くされたステンレス製の第２板材１７とが接着剤層である接合層１８により、一体化されている。そして、第２板材１７にエッチング処理を施すことにより、コンプライアンス部１５が形成される。したがって、このように積層された構造の供給口形成板９が「積層部材」に相当している。
【００４２】
上記の各部の構造形態を、平面的に透視した各部の位置関係は、図１５に示したものと同じである。
【００４３】
図２は、供給口８の部分を拡大して示した部分的な断面図である。供給口８は、断面形状が円形であり、第１板材１６側に形成されたテーパ穴８Ａと第２板材１７側に形成されたストレート穴８Ｂから構成されている。実際には、後述の塑性加工工程から容易に理解されるように、供給口８はその全長が塑性変形をした第１板材１６を貫通しているのであるが、上記のような「第１板材１６側」や「第２板材１７側」なる表現は、テーパ穴８Ａやストレート穴８Ｂが、供給口形成板９の厚さ領域において、どの辺りに存在しているかを理解するために用いられている。
【００４４】
図６（Ａ）にも示されているように、上記ストレート穴８Ｂは、塑性変形をした第１板材１６に開口しており、その開口部（開口円）は符号８Ｃで示されている。上記開口部８Ｃの周囲には、略同心の状態で略円形の接合層１９（以下、便宜上「円形接合層１９」という）が露出している。上記円形接合層１９は、後述の塑性加工工程後の開口工程によって表面（供給口形成板９の裏面）に露出するもので、第１板材１６と第２板材１７との境界部にあらわれている。
【００４５】
第１板材１６をパンチ２０で加圧することにより、パンチ２０のストレート部２０Ｂやダイ２１の開口２１Ａに向う第１板材１６の塑性変形がなされる。この塑性変形が行なわれやすくするために、第２板材にあらかじめ変形促進形状部２４が形成してある。上記変形促進形状部２４が変形しながら機能することにより、第１板材１６の塑性変形に対する第２板材１７の抑制現象が除去されたり、許容できるレベルまで低減される。
【００４６】
上記変形促進形状部２４の形状としては、種々なものがあり後述のように、第２板材１７を円板型に除去した円形領域や第２板材１７をリング溝状に除去したリング領域等が採用されている。これらのものは略円形でありすなわち変形促進形状部２４が略円形であり、その中心はパンチ２０およびダイ２１の軸線と略合致させてある。
【００４７】
図３に示されている変形促進形状部２４は、第２板材１７に円形の開口部２５を設けた場合である。上記開口部２５は、第２板材１７を円板型に除去した円形領域であり、この領域にも符号２５が付されている。
【００４８】
図７および図８は、上記開口部（円形領域）２５をあらかじめ形成する方法を示している。図７（Ａ）は、開口部２５が形成される前の状態を示している。（Ｂ）は、エッチング処理により複数の開口部２５が形成された状態を示している。また、図８は、積層部材９として３層構造に接合される前に、第２板材１７に打抜き加工等により開口部２５が形成され、その後、第１板材１６，第２板材１７が接合層１８で一体化される場合である。
【００４９】
図３は、上記供給口８の穴あけ工程を示している。なお、第１板材１６と第２板材１７の厚さ寸法は、それぞれ５０μｍ，１５μｍであり、上記のようにステンレスで作られている。
【００５０】
供給口８の穴あけ加工は、通常のパンチ２０とダイ２１によって行なわれる塑性加工工程と、上記塑性加工工程によって形成された膨出部２３を除去して供給口８を開口させる開口工程との２工程から成り立っている。上記パンチ２０は、断面が円形であり、先端側に配置されたストレート部２０Ｂと上記ストレート部２０Ｂに連続しているテーパ部２０Ａが設けられ、上記テーパ部の拡開角度θ２は２５度である。
【００５１】
図３（Ａ）は、ダイ２１上に供給口形成板９が載置された状態を示している。
この場合の開口部２５の直径は、ダイ２１の開口２１Ａの直径φ２と略同径である。また、開口部２５の直径は、パンチ２０のストレート部２０Ｂの直径よりも大きく設定してある。ここで、パンチ２０のストレート部２０Ｂが供給口形成板９の表面に圧入されてその押圧力が第１板材１６に作用すると、開口部２５の箇所には第２板材１７が存在しないので、その押圧力によって第１板材１６には直ちに塑性変形が開始される。さらにパンチ２０の圧入が進行してテーパ部２０Ａの部分が第１板材１６に圧入され、ストレート部２０Ｂの先端部が第２板材１７の外表面２２を越えた箇所でパンチ２０の進出が停止されると、最終的な形状の膨出部２３が開口２１Ａ内に形成される。
【００５２】
上記のパンチ２０の進出により、ダイ２１の開口２１Ａ（その内径はφ２で示されている）内に、第１板材１６，接合層１８が層状になって押し込まれた状態となり、膨出部２３が形成される。このような塑性加工が上記の「塑性加工工程」である。
【００５３】
上記の一連の成型すなわち塑性加工工程においては、開口部２５の箇所に第２板材１７が存在しないので、第１板材１６の塑性流動に対する第２板材１７の抵抗現象は発生しない。したがって、この場合における変形促進形状部２４の機能は、第２板材１７が第１板材１６の塑性変形に対して、無抵抗の形態で果たされるのである。なお、ストレート部２０Ｂの先端部が、第２板材１７の外表面２２を越えた長さは、図３（Ｂ）（Ｃ）に符号Ｌで示されている。図３におけるダイ２１の開口２１Ａの口径φ２は、図１６に示したφ１よりも大きく設定されている。
【００５４】
つぎに、パンチ２０が後退し膨出部２３がダイ２１の開口２１Ａから取出されると、（Ｃ）に示すように、有底の供給口８と膨出部２３が形成される。ここで、第２板材１７の外表面２２に沿って膨出部２３を除去すなわち研磨加工をすると、（Ｄ）に示すように、供給口形成板９を貫通した供給口８が形成される。上記のように越えた長さＬが確保されているので、上記の切断と同時に供給口８が開口する。この開口をさせる工程が上記の「開口工程」である。なお、上記の切断は、このような微細な構造部分であるので、研磨加工をするのが好適である。
【００５５】
上記の開口工程により、第１板材１６と第２板材１７の境界部に円形接合層１９が、図６（Ａ）に示すように、露出する。なお、この露出形状はインク液によって膨潤していない状態である。
【００５６】
上記構成により、上記の変形促進形状部２４が変形して、塑性加工工程の途上すなわち膨出部２３を形成しながら機能する。この機能は、第１板材１６がパンチ２０のストレート部２０Ｂの方向に塑性流動をするときに、第２板材１７が上記塑性流動を抑制することとなるので、このような抑制現象を実質的に問題にならないレベルまで軽減するものである。この実施の形態では、膨出部２３の膨出変形に対して第２板材１７が無抵抗の状態になる。したがって、第１板材１６の塑性流動が所期の状態で行なわれ、パンチ２０のストレート部２０Ｂの外周面と接合層１８との間の肉厚Ｓ２が十分大きく確保できる。すなわち、第１板材１６のストレート部２０Ｂ側への流動量が増量され、図３に示されたパンチ２０のストレート部２０Ｂの外周面と接合層１８との間の肉厚Ｓ２が大きくなる。この点について、図１６に示した同様な肉厚Ｓ１と対比すると、あきらかにＳ２の方が増大していることが認められる。
【００５７】
このような形状の中間加工品に開口工程を実行することにより、第１板材１６と第２板材１７の境界部に露出している円形接合層１９とストレート穴８Ｂの開口部８Ｃとの間隔が拡大される。したがって、円形接合層１９がインク液で膨潤しても、その膨潤片１９Ａによる弊害が実質的にストレート穴８Ｂには及ばない状態になり、圧力発生室４へのインク流入量やインクの円滑な流れ等が良好な状態となる。
【００５８】
上記膨潤片１９Ａの形状は、図６（Ｂ）に示されている。同図に見られるように、膨潤片１９Ａと開口部８Ｃとの間隔ｄ１，ｄ２は図１７（Ｂ）に示した場合と比べて、大幅に開口部８Ｃから離隔している。したがって、上記のように、膨潤片１９Ａによる弊害が実質的にストレート穴８Ｂには及ばない状態になり、圧力発生室４へのインク流入量やインクの円滑な流れ等が良好な状態となる。
【００５９】
また、上記塑性加工工程の後、第２板材１７の外表面２２に沿って膨出部２３を除去する切断等の開口工程が実行されるものであるから、パンチ２０のストレート部２０Ｂの外周面と接合層１８との間の拡大された肉厚Ｓ２に異常な変形等が及ぶことなく、ストレート穴８Ｂの開口部８Ｃと円形接合層１９との間隔が所要の値に維持される。
【００６０】
上記開口工程は、上記膨出部２３に研磨加工を行ない、膨出部２３をその先端部分から徐々に研削してゆくことから、パンチ２０のストレート部２０Ｂの外周面と接合層１８との間の拡大された肉厚部分（Ｓ２）に、何等支障を及ぼすことがない。
【００６１】
上記ストレート穴８Ｂの直径Ｄ１に対する円形接合層１９の直径Ｄ２の比を１．３以上とすることにより、ストレート穴８Ｂの開口部８Ｃと円形接合層１９との間の距離が十分長くに確保できるので、円形接合層１９の膨潤片１９Ａがストレート穴８Ｂに及ぼす悪影響が実質的に回避される。
【００６２】
上記開口部２５の直径は、ダイ２１の開口２１Ａの直径φ２と略同じであるが、これをφ２よりも小さくして変形促進形状部２４の機能を果たすようにすることもできる。この場合には、ダイ２１の開口２１Ａにリング状に張り出している第２板材１７の部分が、第１板材１６の塑性流動で開口２１Ａの内部側へ屈曲するときに、上記の抑制作用が発生するが、その後は、第１板材１６の塑性流動を阻止するような要素は消滅する。
【００６３】
さらに、上記変形促進形状部２４が、略円形でありその中心はパンチ２０およびダイ２１の軸線と略合致した状態で配置されている。したがって、パンチ２０の進出で積層部材９がダイ２１の開口２１Ａ内に押し込まれるとき、上記軸線の回り全体にわたって均一な塑性流動量が確保でき、上述の拡大された肉厚Ｓ２が良好な円形状態で形成される。
【００６４】
上記開口部２５の直径が、ダイ２１の開口２１Ａの直径と略同じに設定されている。したがって、上記ストレート部２０Ｂないしはテーパ部２０Ａの進出による塑性流動は、第２板材１７から何等抑制を受けることなく開口部２５の中央部に向ってパンチ進出の初期の段階から許容される。その後は、上記塑性流動すなわち膨出部２３の成長が、開口部２５の全域に直径方向に放射状に拡大して行く。このように開口部２５が機能して行く際には、開口部２５の機能現象が確実にダイ２１の開口２１Ａ内に向ってなされるので、第１板材１６の塑性流動変形が第２板材１７によって抑制されることなく、確実にダイ２１の開口２１Ａ内に向って進行する。
【００６５】
図４は、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の第２の実施の形態を示す。
【００６６】
この実施の形態は、上記実施の形態における開口部２５の直径を、ダイ２１の開口２１Ａの直径φ２よりも大幅に小さくした場合である。また、開口部２５の直径は、パンチ２０のストレート部２０Ｂの直径と略同じに設定してある。それ以外は、上記実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００６７】
上記構成により、パンチ２０の圧入により第１板材１６の塑性流動が開始されると、その押圧力は小径の開口部２５に集中する。これにより、開口部２５は全体的に押し広げられ、弾性限界を越えた場合には、開口部２５の内縁部が引き裂かれて第１板材の塑性流動の進行を許容する。第１板材１６の塑性変形に対する開口部２５の抑制現象は、上記の押し広げや弾性限界を越える前までは続行するが、その後は、第１板材１６の塑性変形を阻止するような現象が消滅する。また、開口部２５の直径がパンチ２０のストレート部２０Ｂの直径よりも大きい場合には、図３に示した実施の形態に近い作用効果に変化する。それ以外は、上記実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００６８】
また、開口部２５の直径がパンチ２０のストレート部２０Ｂの直径よりも大きく、ダイ２１の開口２１Ａの直径φ２よりも小さく設定されている場合には、上記のように、開口部２５における第２板材１７の抵抗減少等の上記機能が、中心部から周辺部に対して均一に移行し、開口部２５における第２板材１７の抵抗減少等が確実に達成される。これとともに、上記のように、開口部２５が機能して行く際には、開口部２５の機能現象が確実にダイ２１の開口２１Ａ内に向ってなされるので、第１板材１６の塑性流動変形が第２板材１７によって抑制されることなく、確実にダイ２１の開口２１Ａ内に向って進行する。したがって、パンチ２０の進出にともなう第１板材１６の塑性流動が正常に開始され、その塑性流動がダイ２１の開口２１Ａ内に向って的確に進行し、第２板材１７に抑制されない塑性加工工程が実施できる。
【００６９】
図５は、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の第３の実施の形態を示す。
【００７０】
この実施の形態は、上記変形促進形状部２４が、第２板材１７をリング溝状に除去されたリング領域２６の場合である。すなわち、図５（Ｅ）（Ｆ）に示すように、リング状のスリットをエッチング処理で形成してリング領域２６が形成されている。そして、ここではリング領域２６の直径がダイ２１の開口２１Ａの直径φ２と略同じとされている。なお、図８に示したように、あらかじめリング領域２６を形成した第２板材１７を接合する場合には、図９に示すように、リング領域２６にその内外を連続する細い接続部２６Ａを設けておく。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００７１】
上記変形促進形状部２４により、リング領域２６の内側は第２板材１７が存在しないのに等しい状態となる。したがって、上記の第２板材１７を円板型に除去した円形領域２５の場合と同じ現象を呈する。図５（Ｃ）に示すように、膨出部２３が形成されたときには、リング領域２６の内側にある円板型の第２板材１７が、膨出部２３の頂部に接合されたままとなっている。したがって、この実施の形態における変形促進形状部２４の機能は、第１板材１６の塑性変形の開始と同時に、スリット状の領域２６により、第１板材１６への塑性変形抑制が生じないようになることである。それ以外は、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００７２】
図１０は、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の第４の実施の形態を示す。
【００７３】
この実施の形態は、上記変形促進形状部２４が、第２板材１７の一部に配置した円板型形状部の厚さを薄くした薄肉円形領域２７の場合である。この薄肉部分はプレス成型で成型するのが適している。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００７４】
上記変形促進形状部２４により、第１板材１６の塑性流動にともなうパンチ２０の押圧力が上記の薄肉円形領域２７に作用すると、上記領域２７は薄肉化されているので容易に延び変形がなされ、それが弾性限界に達すると、同図（Ｂ）に示すように、破断にいたる。したがって、上記延び変形の段階においては、第２板材１７の抵抗現象が軽度のものとなり、また、破断すると急激に無抵抗の状態になる。それ以外は、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００７５】
図１１は、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の第５の実施の形態を示す。
【００７６】
この実施の形態は、上記変形促進形状部２４が、第２板材１７をリング状に厚さを薄くした薄肉リング領域２８の場合である。このような薄肉リング領域２８の形成は、リング状の金型を押しつけて形成してもよいし、また、エッチング処理で形成してもよい。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００７７】
上記変形促進形状部２４により、第１板材１６の塑性流動の初期の段階で、パンチ２０の押圧力が上記薄肉リング領域２８に集中し、これによって薄肉部分が、同図（Ｂ）に示すように、破断する。これにより、薄肉リング領域２８の内側は第２板材１７が存在しないのに等しい状態となる。したがって、上記の第２板材１７を円板型に除去した円形領域２５の場合と同じ現象を呈する。それ以外は、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００７８】
図１２は、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の第６の実施の形態を示す。
【００７９】
この実施の形態は、上記変形促進形状部２４が、四角錐型のポンチにより形成された場合である。このようにして形成された角錐穴２９は、圧痕のような状態であり、第１板材１６の塑性変形時のウイークポイント（弱い点形状部）となる。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００８０】
上記変形促進形状部２４により、パンチ２０の押圧力が作用すると、第１板材１６の塑性変形によって、角錐穴２９は４方向に押し広げられるので、第２板材１７が第１板材１６の塑性流動を抑制する現象がほとんど発生しない。また、角錐穴２９は、ポンチの叩き込みだけでよいから、変形促進形状部２４の形成が簡素化できる。それ以外は、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００８１】
上述の実施の形態は、１つの供給口８を開口するような形になっているが、実際には図１５（あるいは、図７，図８）に示すように、供給口形成板９に一定間隔で配列された多数の供給口８を形成する。したがって、パンチ２０やダイ２１もそれに応じた複数穴を開口できる構造になっている。
【００８２】
上記の実施の形態では、圧力発生素子が撓み振動モードの形式であるが、他に、縦振動モードで液体を噴射したり、液体の加熱素子で液体を噴射したりする形式のものであってもよい。また、本発明における液体貯留手段は、キャリッジにインクカートリッジを搭載する形式のものに加えて、インクタンクをインクジェット式記録装置の本体側に装着し、キャリッジには圧力変動を吸収するサブタンクを搭載した形式のものであってもよい。
【００８３】
上述の実施の形態は、インクジェット式記録装置を対象にしたものであるが、本発明によってえられた液体噴射装置は、インクジェット式記録装置用のインクだけを対象にするのではなく、グルー，マニキュア，導電性液体（液体金属）等を噴射することができる。さらに、上記実施の形態では、液体の一つであるインクを用いたインクジェット式記録ヘッドについて説明したが、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド，液晶ディスプレー等のカラーフィルタ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（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド，バイオチップ製造に用いられる生体有機噴射ヘッド等の液体を吐出する液体噴射ヘッド全般に適用することも可能である。
【００８４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法によれば、上記の変形促進形状部が変形して、塑性加工工程の途上すなわち膨出部を形成しながら機能する。この機能は、第１板材がパンチのストレート部の方向に塑性流動をするときに、第２板材が上記塑性流動を抑制することとなるので、このような抑制現象を実質的に問題にならないレベルまで軽減するものである。具体的な機能現象としては、膨出部分の膨出変形に対して第２板材が無抵抗もしくは軽度の抵抗状態であったり、あるいは上記膨出変形の初期の段階で第２板材の変形促進形状部が破断状態になって、その後は急激に抵抗値が低下して略無抵抗の状態になったりする。したがって、第１板材の塑性流動が所期の状態で行なわれ、パンチのストレート部の外周面と接合層との間の肉厚が十分大きく確保できる。このような形状の中間加工品に開口工程を実行することにより、第１板材と第２板材の境界部に露出している接合層とストレート穴の開口部との間隔が拡大される。したがって、接合層が液体中で膨潤しても、その膨潤片による弊害が実質的にストレート穴には及ばない状態になり、圧力発生室への液体流入量や液体の円滑な流れ等が良好な状態となる。
【００８５】
また、上記塑性加工工程の後、上記第２板材の外表面に沿って上記膨出部を除去する切断等の開口工程が実行されるものであるから、パンチのストレート部の外周面と接合層との間の拡大された肉厚に異常な変形等が及ぶことなく、ストレート穴の開口部と接合層との間隔が所要の値に維持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の対象になる液体噴射ヘッドの一実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１のものの供給口の部分を拡大した断面図である。
【図３】本発明による製造方法の工程順序を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による製造方法の工程順序を示す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態による製造方法の工程順序を示す断面図である。
【図６】供給口の開口状態を示す底面図と断面図である。
【図７】積層部材の断面図である。
【図８】積層部材の接合前の状態を示す断面図である。
【図９】リング領域の平面図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態を示す断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態を示す断面図である。
【図１２】本発明の第６の実施の形態を示す断面図である。
【図１３】従来例を示す断面図である。
【図１４】図１３のものの供給口の部分を拡大した断面図である。
【図１５】インク噴射ヘッドの各部の位置関係を示す平面図である。
【図１６】従来技術による工程順序を示す断面図である。
【図１７】従来技術で形成された供給口の開口状態を示す底面図と断面図である。
【符号の説明】
１ インク噴射ヘッド
２ インク貯留室
３ 圧力発生手段，撓み振動型の圧電素子
４ 圧力発生室
５ ノズル開口
６ ノズルプレート
７ インク貯留室形成板
８ 供給口
８Ａ テーパ穴
８Ｂ ストレート穴
８Ｃ 開口部
９ 供給口形成板，積層部材
１０ 圧力発生室形成板
１１ 振動板
１２ ディスタンスプレート
１３ 流通穴
１４ 流通穴
１５ コンプライアンス部
１６ 第１板材
１７ 第２板材
１８ 接合層
１９ 略円形の接合層，円形接合層
２０ パンチ
２０Ａ テーパ部
２０Ｂ ストレート部
２１ ダイ
２１Ａ 開口
２２ 外表面
２３ 膨出部
２４ 変形促進形状部
２５ 開口部，円形領域
２６ リング領域
２６Ａ 接続部
２７ 薄肉円形領域
２８ 薄肉リング領域
２９ 角錐穴
Ｌ 越えた長さ
θ１ 拡開角度
θ２ 拡開角度
ｄ１ 膨出片の変形量
ｄ２ 膨出片の変形量
Ｄ１ ストレート穴の直径
Ｄ２ 円形接合層の直径
Ｓ１ 肉厚
Ｓ２ 肉厚
φ１ ダイの開口径
φ２ ダイの開口径
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体噴射ヘッドの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液体をノズル開口から噴射させる液体噴射ヘッドは、種々な液体を対象にしたものが知られているが、そのなかでも代表的なものとして、インクジェット式記録装置に装着されるインク噴射部をあげることができる。そこで、従来の技術を上記インクジェット式記録装置に採用されるインク噴射ヘッドを例にとって説明する。
【０００３】
図１３および図１４は、それぞれインク噴射ヘッド全体と同ヘッドの一部の断面図である。
【０００４】
インク噴射ヘッド１は、インク貯留源であるインクカートリッジ等（図示していない）からのインクを貯留するインク貯留室２と、上記インク貯留室２からインクを導入して圧力発生手段３によりインクを加圧する圧力発生室４と、上記圧力発生室４で加圧されたインクを噴射するノズル開口５を備えている。
【０００５】
上記インク噴射ヘッド１は、ノズル開口５が形成されたノズルプレート６と、上記ノズルプレート６に接合されインク貯留室２が形成されたインク貯留室形成板７と、上記インク貯留室形成板７に接合されインクの供給口８が形成された供給口形成板９と、上記供給口８に連通する圧力発生室４が形成され上記供給口形成板９に一体化されている圧力発生室形成板１０と、上記圧力発生室形成板１０に接合され圧力発生室４を封止する振動板１１と、上記振動板１１に取付けられた圧力発生手段である撓み振動型の圧電素子３との各機能部材から構成されている。
【０００６】
なお、ここではディスタンスプレート１２が供給口形成板９と圧力発生室形成板１０との間に接合され、圧力発生室４に開口する流通穴１３が形成され、ノズル開口５と圧力発生室４を連通する流通穴１４が設けられている。また、各部材の接合は、接着によってなされている。
【０００７】
上記インク貯留室２におけるインクの圧力変動に順応させるために、大気に連通している空間とされたコンプライアンス部１５が形成されている。上記コンプライアンス部１５を形成するために、供給口形成板９が積層構造とされている。供給口形成板９は、板厚の厚いステンレス製の第１板材１６と上記第１板材１６よりも板厚が薄くされたステンレス製の第２板材１７とが接着剤層である接合層１８により、一体化されている。そして、第１板材１６にエッチング処理を施すことにより、コンプライアンス部１５が形成される。
【０００８】
図１５は、上記の各部の構造形態を平面的に透視して表した平面図であり、平面的に見た各部の位置関係が理解できる。
【０００９】
図１４は、供給口８の部分を拡大して示した部分的な断面図である。供給口８は、断面形状が円形であり、第１板材１６側に形成されたテーパ穴８Ａと第２板材１７側に形成されたストレート穴８Ｂから構成されている。実際には、後述の塑性加工工程から容易に理解されるように、供給口８はその全長が塑性変形をした第１板材１６を貫通しているのであるが、上記のような「第１板材１６側」や「第２板材１７側」なる表現は、テーパ穴８Ａやストレート穴８Ｂが、供給口形成板９の厚さ領域において、どの辺りに存在しているかを理解するために用いられている。
【００１０】
図１７（Ａ）にも示されているように、上記ストレート穴８Ｂは、塑性変形をした第１板材１６に開口しており、その開口部（開口円）は符号８Ｃで示されている。上記開口部８Ｃの周囲には、略同心の状態で略円形の接合層１９（以下、便宜上「円形接合層１９」という）が露出している。上記円形接合層１９は、後述の塑性加工工程後の開口工程によって表面（供給口形成板９の裏面）に露出するもので、第１板材１６と第２板材１７との境界部にあらわれている。
【００１１】
図１６は、上記供給口８の穴あけ工程を示している。なお、第１板材１６と第２板材１７の厚さ寸法は、それぞれ５０μｍ，１５μｍであり、上記のようにステンレスで作られている。
【００１２】
供給口８の穴あけ加工は、通常のパンチ２０とダイ２１によって行なわれる塑性加工工程と、上記塑性加工工程によって形成された膨出部を除去して供給口８を開口させる開口工程との２工程から成り立っている。上記パンチ２０は、断面が円形であり、先端側に配置されたストレート部２０Ｂと上記ストレート部２０Ｂに連続しているテーパ部２０Ａが設けられ、上記テーパ部の拡開角度θ１は２０度である。
【００１３】
図１６（Ａ）は、ダイ２１上に供給口形成板９が載置された状態を示している。ここで、パンチ２０のストレート部２０Ｂが供給口形成板９の表面に圧入され、さらにこの圧入が進行すると、テーパ部２０Ａの部分が第１板材１６に圧入される。そして、ストレート部２０Ｂの先端部が第２板材１７の外表面２２を越えた箇所でパンチ２０の進出が停止される。ストレート部２０Ｂの先端部が第２板材１７の外表面２２を越えた長さは、図１６（Ｂ）（Ｃ）に符号Ｌで示されている。
【００１４】
パンチ２０の進出により、ダイ２１の開口２１Ａ（その内径はφ１で示されている）内に、第１板材１６，接合層１８，第２板材１７が層状になって押し込まれた状態となり、膨出部２３が形成される。このような塑性加工が上記の「塑性加工工程」である。
【００１５】
つぎに、パンチ２０が後退し膨出部２３がダイ２１の開口２１Ａから取出されると、（Ｃ）に示すように、有底の供給口８と膨出部２３が形成される。ここで、第２板材１７の外表面２２に沿って膨出部２３を除去すなわち研磨加工をすると、（Ｄ）に示すように、供給口形成板９を貫通した供給口８が形成される。上記のように越えた長さＬが確保されているので、上記の研磨加工と同時に供給口８が開口する。この開口をさせる工程が上記の「開口工程」である。なお、上記の膨出部２３の除去は、このような微細な構造部分であるので、研磨工程を適用している。
【００１６】
上記の開口工程により、第１板材１６と第２板材１７の境界部に円形接合層１９が、図１７（Ａ）に示すように、露出する。なお、この露出形状はインク液によって膨潤していない状態である。
【００１７】
パンチ２０の圧入ストロークの進行長さと膨出部２３が次第に大きくなって行く変化状態は、パンチ２０のストレート部２０Ｂが第１板材１６に圧入されることにより、膨出部２３の初期の小さな膨出が進行する。さらに、パンチ２０が進出してテーパ部２０Ａが第１板材１６の素材中に圧入され始めると、それに伴う素材の流動量が増加して、膨出現象が促進され、最終的には（Ｃ）のような形状となる。
【００１８】
【特許文献１】
特開平８−１７４８２４号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
図１６にしたがって説明したように、第１板材１６に対して第２板材１７が所要の厚さの下で配置されているので、第１板材１６がパンチ２０のストレート部２０Ｂの方向に塑性流動をするときに、第２板材１７が上記塑性流動を抑制することとなる。このような第２板材１７の存在により、ダイ２１の開口２１Ａ内に向って強制的に塑性流動をする素材の量が十分なものとはならない。したがって、図１６（Ｂ）（Ｃ）に見られるように、パンチ２０のストレート部２０Ｂの外周面から接合層１８までの肉厚Ｓ１が十分な厚さにならないので、開口工程後の状態は図１７（Ａ）に示すように、開口部８Ｃの直径Ｄ１と円形接合層１９の直径Ｄ２の差が著しく小さな距離となる。
【００２０】
上記の円形接合層１９がインクに浸されて膨潤すると、同図（Ｂ）に示すように、円形接合層１９の接合材料、例えば合成樹脂製の接着剤がインク貯留室２内に突出してくる。このとき上記のように、Ｄ１とＤ２との差が小さいものであると、膨潤によって突出してきた膨潤片１９Ａが、ストレート穴８Ｂの開口部８Ｃの間際にまで到ったり、さらに著しく膨潤したときにはストレート穴８Ｂの仮想円筒の内側にまで侵入したりした状態になる。
【００２１】
上記のような膨潤片１９Ａが形成されると、開口部８Ｃの近傍でインク流に乱流が発生し、それにより開口部８Ｃの実質的な流路面積が小さくなるので、インク貯留室２から圧力発生室４に流入するインクが所定量を下回ることとなり、ノズル開口５からのインク滴吐出に異常を来すおそれがある。また、上記乱流による圧力損失で、同様にインク流量に不足を来すおそれがある。さらに、膨潤片１９Ａが存在すると、インク貯留室２内の気泡が膨潤片１９Ａにひっかかって、円滑に後流側へ排出されない可能性がある。
【００２２】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、膨潤片による悪影響を最小化する液体噴射ヘッドの製造方法の提供をその目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、液体貯留源からの液体を貯留する液体貯留室と、上記液体貯留室から液体を導入して圧力発生手段により液体を加圧する圧力発生室と、上記圧力発生室で加圧された液体を噴射するノズル開口を備えた液体噴射ヘッドの製造方法であって、上記液体噴射ヘッドの一部を構成する板厚の厚い第１板材と上記第１板材よりも板厚の薄い第２板材とが接合層で一体化されている積層部材に、上記第１板材の塑性変形を行ないやすくする変形促進形状部をあらかじめ上記第２板材の膨出部が形成される領域に形成し、上記積層部材が載置されるダイと対をなす断面円形のパンチが、先端側に配置されたストレート部と上記ストレート部に連続しているテーパ部から構成され、上記パンチを上記積層部材の上記第１板材側から上記テーパ部が上記第１板材に圧入されるとともに上記ストレート部の先端部が上記第２板材の外表面を越える位置まで進出させて、積層部材の上記第２板材の外面表面方向に上記変形促進形状部の形状を変えながら上記膨出部を形成する塑性加工工程と、上記塑性加工工程の後、上記第２板材の外表面に沿って上記膨出部を除去する開口工程とからなることを要旨とする。
【００２４】
すなわち、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、上記液体噴射ヘッドの一部を構成する板厚の厚い第１板材と上記第１板材よりも板厚の薄い第２板材とが接合層で一体化されている積層部材に、上記第１板材の塑性変形を行ないやすくする変形促進形状部をあらかじめ上記第２板材の膨出部が形成される領域に形成し、上記積層部材が載置されるダイと対をなす断面円形のパンチが、先端側に配置されたストレート部と上記ストレート部に連続しているテーパ部から構成され、上記パンチを上記積層部材の上記第１板材側から上記テーパ部が上記第１板材に圧入されるとともに上記ストレート部の先端部が上記第２板材の外表面を越える位置まで進出させて、積層部材の上記第２板材側に上記変形促進形状部の形状を変えながら膨出部を形成する塑性加工工程と、上記塑性加工工程の後、上記第２板材の外表面に沿って上記膨出部を除去する開口工程とからなっている。
【００２５】
このように、上記の変形促進形状部が、塑性加工工程の途上すなわち膨出部を形成し形状を変えながら機能する。この機能は、第１板材がパンチのストレート部の方向に塑性流動をするときに、第２板材が上記塑性流動を抑制することとなるので、このような抑制現象を実質的に問題にならないレベルまで軽減するものである。具体的な機能現象としては、膨出部分の膨出変形に対して第２板材が無抵抗もしくは軽度の抵抗状態であったり、あるいは上記膨出変形の初期の段階で第２板材の変形促進形状部が破断状態になって、その後は急激に抵抗値が低下して略無抵抗の状態になったりする。したがって、第１板材の塑性流動が所期の状態で行なわれ、パンチのストレート部の外周面と接合層との間の肉厚が十分大きく確保できる。このような形状の中間加工品に開口工程を実行することにより、第１板材と第２板材の境界部に露出している接合層とストレート穴の開口部との間隔が拡大される。したがって、接合層が液体中で膨潤しても、その膨潤片による弊害が実質的にストレート穴には及ばない状態になり、圧力発生室への液体流入量や液体の円滑な流れ等が良好な状態となる。
【００２６】
また、上記塑性加工工程の後、上記第２板材の外表面に沿って上記膨出部を除去する切断等の開口工程が実行されるものであるから、パンチのストレート部の外周面と接合層との間の拡大された肉厚に異常な変形等が及ぶことなく、ストレート穴の開口部と接合層との間隔が所要の値に維持される。
【００２７】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記変形促進形状部が、略円形でありその中心は上記パンチおよびダイの軸線と略合致した状態で配置されている場合には、上記パンチの進出で上記積層部材がダイの開口内に押し込まれるとき、上記軸線の回り全体にわたって均一な塑性流動量が確保でき、上述の拡大された肉厚が良好な円形状態で形成される。
【００２８】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記変形促進形状部の直径が、上記パンチのストレート部の直径と略同じかまたはそれよりも大きく設定されている場合には、上記ストレート部ないしはテーパ部の進出による押圧力が、塑性流動をともないながら変形促進形状部の中央部に対して初期の段階で作用し、その後は上記押圧力が変形促進形状部の全域に放射状に拡大して行く。したがって、変形促進形状部における第２板材の抵抗減少等の上記機能が中心部から周辺部に対して均一に移行し、変形促進形状部における第２板材の抵抗減少等が確実に達成される。
【００２９】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記変形促進形状部の直径が、上記ダイの円形の開口の直径と略同じかまたはそれよりも小さく設定されている場合には、上記ストレート部ないしはテーパ部の進出による押圧力が、塑性流動をともないながら変形促進形状部の中央部に対して初期の段階で作用し、その後は上記押圧力が変形促進形状部の全域に放射状に拡大して行く。このように変形促進形状部が機能して行く際には、変形促進形状部の機能現象が確実に上記ダイの開口内に向ってなされるので、第１板材の塑性流動変形が第２板材によって抑制されることなく、確実にダイの開口内に向って進行する。
【００３０】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記変形促進形状部の直径が、上記パンチのストレート部の直径よりも大きく、上記ダイの開口の直径よりも小さく設定されている場合には、上記のように、変形促進形状部における第２板材の抵抗減少等の上記機能が、中心部から周辺部に対して均一に移行し、変形促進形状部における第２板材の抵抗減少等が確実に達成される。これとともに、上記のように、変形促進形状部が変形しながら機能して行く際には、変形促進形状部の機能現象が確実に上記ダイの開口内に向ってなされるので、第１板材の塑性流動変形が第２板材によって抑制されることなく、確実にダイの開口内に向って進行する。したがって、パンチの進出のともなう第１板材の塑性流動が正常に開始され、その塑性流動がダイの開口内に向って的確に進行し、第２板材に抑制されない塑性加工工程が実施できる。
【００３１】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記変形促進形状部が、上記第２板材を円板型に除去した円形領域である場合には、第２板材が円形の状態で存在しない領域が形成されているので、第１板材の塑性流動に対する第２板材の抑制現象すなわち抵抗現象が実質的に問題にならないレベルとなる。具体的には、上記円形領域の直径がダイの開口の直径と略同じであれば、塑性流動に対して第２板材は無抵抗であり、また、円形領域の直径がダイの開口の直径よりも小さければ、塑性流動に対して第２板材は初期の段階では抵抗があるが、塑性流動の進行にともなって略無抵抗となる。
【００３２】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記変形促進形状部が、上記第２板材をリング溝状に除去したリング領域である場合には、リング領域の内側は第２板材が存在しないのに等しい状態となる。したがって、上記の第２板材を円板型に除去した円形領域の場合と同じ現象を呈する。
【００３３】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記変形促進形状部が、上記第２板材の一部に配置した円板型形状部の厚さを薄くした薄肉円形領域である場合には、第１板材の塑性流動にともなうパンチの押圧力が上記の薄肉円形領域に作用すると、上記領域は薄肉化されているので容易に延び変形がなされ、それが限界に達すると破断にいたる。したがって、上記延び変形の段階においては、第２板材の抵抗現象が軽度のものとなり、また、破断すると急激に無抵抗の状態になる。
【００３４】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記変形促進形状部が、上記第２板材をリング状に厚さを薄くした薄肉リング領域である場合には、第１板材の塑性流動の初期の段階で、パンチの押圧力が上記薄肉リング領域に集中し、これによって薄肉部分が破断する。これにより、薄肉リング領域の内側は第２板材が存在しないのに等しい状態となる。したがって、上記の第２板材を円板型に除去した円形領域の場合と同じ現象を呈する。
【００３５】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記開口工程が、上記膨出部を構成する前記第１板材、前記接合層及び前記第２板材を除去するものである場合には、上記膨出部をその先端部分から徐々に研削してゆくものであるから、上述のようにパンチのストレート部の外周面と接合層との間の拡大された肉厚部分に、何等支障を及ぼすことがない。
【００３６】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００３７】
図１および図２は、本発明の対象になる液体噴射ヘッドの一実施の形態を示し、また、図３〜図５は本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の実施の形態を工程的に示している。
【００３８】
本発明において対象とされている液体噴射ヘッドは、上述のように種々な液体を対象にして機能させることができ、図示の実施の形態においてはその代表的な事例として、インクジェット式記録装置に採用される記録ヘッドを実施の形態の対象にしている。
【００３９】
図１および図２に示されたインク噴射ヘッド１は、図１３および図１４で説明したものと同じであり、各部の構成部材には同一符号が付されている。すなわち、上記インク噴射ヘッド１は、ノズル開口５が形成されたノズルプレート６と、上記ノズルプレート６に接合されインク貯留室２が形成されたインク貯留室形成板７と、上記インク貯留室形成板７に接合されインクの供給口８が形成された供給口形成板９と、上記供給口８に連通する圧力発生室４が形成され上記供給口形成板９に一体化されている圧力発生室形成板１０と、上記圧力発生室形成板１０に接合され圧力発生室４を封止する振動板１１と、上記振動板１１に取付けられた圧力発生手段である撓み振動型の圧電素子３との各機能部材から構成されている。
【００４０】
なお、ここではディスタンスプレート１２が供給口形成板９と圧力発生室形成板１０との間に接合され、圧力発生室４に開口する流通穴１３が形成され、ノズル開口５と圧力発生室４を連通する流通穴１４が設けられている。また、各部材の接合は、接着によってなされている。
【００４１】
上記インク貯留室２におけるインクの圧力変動に順応させるために、大気に連通している空間とされたコンプライアンス部１５が形成されている。上記コンプライアンス部１５を形成するために、供給口形成板９が積層構造とされている。供給口形成板９は、板厚の厚いステンレス製の第１板材１６と上記第１板材１６よりも板厚が薄くされたステンレス製の第２板材１７とが接着剤層である接合層１８により、一体化されている。そして、第２板材１７にエッチング処理を施すことにより、コンプライアンス部１５が形成される。したがって、このように積層された構造の供給口形成板９が「積層部材」に相当している。
【００４２】
上記の各部の構造形態を、平面的に透視した各部の位置関係は、図１５に示したものと同じである。
【００４３】
図２は、供給口８の部分を拡大して示した部分的な断面図である。供給口８は、断面形状が円形であり、第１板材１６側に形成されたテーパ穴８Ａと第２板材１７側に形成されたストレート穴８Ｂから構成されている。実際には、後述の塑性加工工程から容易に理解されるように、供給口８はその全長が塑性変形をした第１板材１６を貫通しているのであるが、上記のような「第１板材１６側」や「第２板材１７側」なる表現は、テーパ穴８Ａやストレート穴８Ｂが、供給口形成板９の厚さ領域において、どの辺りに存在しているかを理解するために用いられている。
【００４４】
図６（Ａ）にも示されているように、上記ストレート穴８Ｂは、塑性変形をした第１板材１６に開口しており、その開口部（開口円）は符号８Ｃで示されている。上記開口部８Ｃの周囲には、略同心の状態で略円形の接合層１９（以下、便宜上「円形接合層１９」という）が露出している。上記円形接合層１９は、後述の塑性加工工程後の開口工程によって表面（供給口形成板９の裏面）に露出するもので、第１板材１６と第２板材１７との境界部にあらわれている。
【００４５】
第１板材１６をパンチ２０で加圧することにより、パンチ２０のストレート部２０Ｂやダイ２１の開口２１Ａに向う第１板材１６の塑性変形がなされる。この塑性変形が行なわれやすくするために、第２板材にあらかじめ変形促進形状部２４が形成してある。上記変形促進形状部２４が変形しながら機能することにより、第１板材１６の塑性変形に対する第２板材１７の抑制現象が除去されたり、許容できるレベルまで低減される。
【００４６】
上記変形促進形状部２４の形状としては、種々なものがあり後述のように、第２板材１７を円板型に除去した円形領域や第２板材１７をリング溝状に除去したリング領域等が採用されている。これらのものは略円形でありすなわち変形促進形状部２４が略円形であり、その中心はパンチ２０およびダイ２１の軸線と略合致させてある。
【００４７】
図３に示されている変形促進形状部２４は、第２板材１７に円形の開口部２５を設けた場合である。上記開口部２５は、第２板材１７を円板型に除去した円形領域であり、この領域にも符号２５が付されている。
【００４８】
図７および図８は、上記開口部（円形領域）２５をあらかじめ形成する方法を示している。図７（Ａ）は、開口部２５が形成される前の状態を示している。（Ｂ）は、エッチング処理により複数の開口部２５が形成された状態を示している。また、図８は、積層部材９として３層構造に接合される前に、第２板材１７に打抜き加工等により開口部２５が形成され、その後、第１板材１６，第２板材１７が接合層１８で一体化される場合である。
【００４９】
図３は、上記供給口８の穴あけ工程を示している。なお、第１板材１６と第２板材１７の厚さ寸法は、それぞれ５０μｍ，１５μｍであり、上記のようにステンレスで作られている。
【００５０】
供給口８の穴あけ加工は、通常のパンチ２０とダイ２１によって行なわれる塑性加工工程と、上記塑性加工工程によって形成された膨出部２３を除去して供給口８を開口させる開口工程との２工程から成り立っている。上記パンチ２０は、断面が円形であり、先端側に配置されたストレート部２０Ｂと上記ストレート部２０Ｂに連続しているテーパ部２０Ａが設けられ、上記テーパ部の拡開角度θ２は２５度である。
【００５１】
図３（Ａ）は、ダイ２１上に供給口形成板９が載置された状態を示している。
この場合の開口部２５の直径は、ダイ２１の開口２１Ａの直径φ２と略同径である。また、開口部２５の直径は、パンチ２０のストレート部２０Ｂの直径よりも大きく設定してある。ここで、パンチ２０のストレート部２０Ｂが供給口形成板９の表面に圧入されてその押圧力が第１板材１６に作用すると、開口部２５の箇所には第２板材１７が存在しないので、その押圧力によって第１板材１６には直ちに塑性変形が開始される。さらにパンチ２０の圧入が進行してテーパ部２０Ａの部分が第１板材１６に圧入され、ストレート部２０Ｂの先端部が第２板材１７の外表面２２を越えた箇所でパンチ２０の進出が停止されると、最終的な形状の膨出部２３が開口２１Ａ内に形成される。
【００５２】
上記のパンチ２０の進出により、ダイ２１の開口２１Ａ（その内径はφ２で示されている）内に、第１板材１６，接合層１８が層状になって押し込まれた状態となり、膨出部２３が形成される。このような塑性加工が上記の「塑性加工工程」である。
【００５３】
上記の一連の成型すなわち塑性加工工程においては、開口部２５の箇所に第２板材１７が存在しないので、第１板材１６の塑性流動に対する第２板材１７の抵抗現象は発生しない。したがって、この場合における変形促進形状部２４の機能は、第２板材１７が第１板材１６の塑性変形に対して、無抵抗の形態で果たされるのである。なお、ストレート部２０Ｂの先端部が、第２板材１７の外表面２２を越えた長さは、図３（Ｂ）（Ｃ）に符号Ｌで示されている。図３におけるダイ２１の開口２１Ａの口径φ２は、図１６に示したφ１よりも大きく設定されている。
【００５４】
つぎに、パンチ２０が後退し膨出部２３がダイ２１の開口２１Ａから取出されると、（Ｃ）に示すように、有底の供給口８と膨出部２３が形成される。ここで、第２板材１７の外表面２２に沿って膨出部２３を除去すなわち研磨加工をすると、（Ｄ）に示すように、供給口形成板９を貫通した供給口８が形成される。上記のように越えた長さＬが確保されているので、上記の切断と同時に供給口８が開口する。この開口をさせる工程が上記の「開口工程」である。なお、上記の切断は、このような微細な構造部分であるので、研磨加工をするのが好適である。
【００５５】
上記の開口工程により、第１板材１６と第２板材１７の境界部に円形接合層１９が、図６（Ａ）に示すように、露出する。なお、この露出形状はインク液によって膨潤していない状態である。
【００５６】
上記構成により、上記の変形促進形状部２４が変形して、塑性加工工程の途上すなわち膨出部２３を形成しながら機能する。この機能は、第１板材１６がパンチ２０のストレート部２０Ｂの方向に塑性流動をするときに、第２板材１７が上記塑性流動を抑制することとなるので、このような抑制現象を実質的に問題にならないレベルまで軽減するものである。この実施の形態では、膨出部２３の膨出変形に対して第２板材１７が無抵抗の状態になる。したがって、第１板材１６の塑性流動が所期の状態で行なわれ、パンチ２０のストレート部２０Ｂの外周面と接合層１８との間の肉厚Ｓ２が十分大きく確保できる。すなわち、第１板材１６のストレート部２０Ｂ側への流動量が増量され、図３に示されたパンチ２０のストレート部２０Ｂの外周面と接合層１８との間の肉厚Ｓ２が大きくなる。この点について、図１６に示した同様な肉厚Ｓ１と対比すると、あきらかにＳ２の方が増大していることが認められる。
【００５７】
このような形状の中間加工品に開口工程を実行することにより、第１板材１６と第２板材１７の境界部に露出している円形接合層１９とストレート穴８Ｂの開口部８Ｃとの間隔が拡大される。したがって、円形接合層１９がインク液で膨潤しても、その膨潤片１９Ａによる弊害が実質的にストレート穴８Ｂには及ばない状態になり、圧力発生室４へのインク流入量やインクの円滑な流れ等が良好な状態となる。
【００５８】
上記膨潤片１９Ａの形状は、図６（Ｂ）に示されている。同図に見られるように、膨潤片１９Ａと開口部８Ｃとの間隔ｄ１，ｄ２は図１７（Ｂ）に示した場合と比べて、大幅に開口部８Ｃから離隔している。したがって、上記のように、膨潤片１９Ａによる弊害が実質的にストレート穴８Ｂには及ばない状態になり、圧力発生室４へのインク流入量やインクの円滑な流れ等が良好な状態となる。
【００５９】
また、上記塑性加工工程の後、第２板材１７の外表面２２に沿って膨出部２３を除去する切断等の開口工程が実行されるものであるから、パンチ２０のストレート部２０Ｂの外周面と接合層１８との間の拡大された肉厚Ｓ２に異常な変形等が及ぶことなく、ストレート穴８Ｂの開口部８Ｃと円形接合層１９との間隔が所要の値に維持される。
【００６０】
上記開口工程は、上記膨出部２３に研磨加工を行ない、膨出部２３をその先端部分から徐々に研削してゆくことから、パンチ２０のストレート部２０Ｂの外周面と接合層１８との間の拡大された肉厚部分（Ｓ２）に、何等支障を及ぼすことがない。
【００６１】
上記ストレート穴８Ｂの直径Ｄ１に対する円形接合層１９の直径Ｄ２の比を１．３以上とすることにより、ストレート穴８Ｂの開口部８Ｃと円形接合層１９との間の距離が十分長くに確保できるので、円形接合層１９の膨潤片１９Ａがストレート穴８Ｂに及ぼす悪影響が実質的に回避される。
【００６２】
上記開口部２５の直径は、ダイ２１の開口２１Ａの直径φ２と略同じであるが、これをφ２よりも小さくして変形促進形状部２４の機能を果たすようにすることもできる。この場合には、ダイ２１の開口２１Ａにリング状に張り出している第２板材１７の部分が、第１板材１６の塑性流動で開口２１Ａの内部側へ屈曲するときに、上記の抑制作用が発生するが、その後は、第１板材１６の塑性流動を阻止するような要素は消滅する。
【００６３】
さらに、上記変形促進形状部２４が、略円形でありその中心はパンチ２０およびダイ２１の軸線と略合致した状態で配置されている。したがって、パンチ２０の進出で積層部材９がダイ２１の開口２１Ａ内に押し込まれるとき、上記軸線の回り全体にわたって均一な塑性流動量が確保でき、上述の拡大された肉厚Ｓ２が良好な円形状態で形成される。
【００６４】
上記開口部２５の直径が、ダイ２１の開口２１Ａの直径と略同じに設定されている。したがって、上記ストレート部２０Ｂないしはテーパ部２０Ａの進出による塑性流動は、第２板材１７から何等抑制を受けることなく開口部２５の中央部に向ってパンチ進出の初期の段階から許容される。その後は、上記塑性流動すなわち膨出部２３の成長が、開口部２５の全域に直径方向に放射状に拡大して行く。このように開口部２５が機能して行く際には、開口部２５の機能現象が確実にダイ２１の開口２１Ａ内に向ってなされるので、第１板材１６の塑性流動変形が第２板材１７によって抑制されることなく、確実にダイ２１の開口２１Ａ内に向って進行する。
【００６５】
図４は、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の第２の実施の形態を示す。
【００６６】
この実施の形態は、上記実施の形態における開口部２５の直径を、ダイ２１の開口２１Ａの直径φ２よりも大幅に小さくした場合である。また、開口部２５の直径は、パンチ２０のストレート部２０Ｂの直径と略同じに設定してある。それ以外は、上記実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００６７】
上記構成により、パンチ２０の圧入により第１板材１６の塑性流動が開始されると、その押圧力は小径の開口部２５に集中する。これにより、開口部２５は全体的に押し広げられ、弾性限界を越えた場合には、開口部２５の内縁部が引き裂かれて第１板材の塑性流動の進行を許容する。第１板材１６の塑性変形に対する開口部２５の抑制現象は、上記の押し広げや弾性限界を越える前までは続行するが、その後は、第１板材１６の塑性変形を阻止するような現象が消滅する。また、開口部２５の直径がパンチ２０のストレート部２０Ｂの直径よりも大きい場合には、図３に示した実施の形態に近い作用効果に変化する。それ以外は、上記実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００６８】
また、開口部２５の直径がパンチ２０のストレート部２０Ｂの直径よりも大きく、ダイ２１の開口２１Ａの直径φ２よりも小さく設定されている場合には、上記のように、開口部２５における第２板材１７の抵抗減少等の上記機能が、中心部から周辺部に対して均一に移行し、開口部２５における第２板材１７の抵抗減少等が確実に達成される。これとともに、上記のように、開口部２５が機能して行く際には、開口部２５の機能現象が確実にダイ２１の開口２１Ａ内に向ってなされるので、第１板材１６の塑性流動変形が第２板材１７によって抑制されることなく、確実にダイ２１の開口２１Ａ内に向って進行する。したがって、パンチ２０の進出にともなう第１板材１６の塑性流動が正常に開始され、その塑性流動がダイ２１の開口２１Ａ内に向って的確に進行し、第２板材１７に抑制されない塑性加工工程が実施できる。
【００６９】
図５は、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の第３の実施の形態を示す。
【００７０】
この実施の形態は、上記変形促進形状部２４が、第２板材１７をリング溝状に除去されたリング領域２６の場合である。すなわち、図５（Ｅ）（Ｆ）に示すように、リング状のスリットをエッチング処理で形成してリング領域２６が形成されている。そして、ここではリング領域２６の直径がダイ２１の開口２１Ａの直径φ２と略同じとされている。なお、図８に示したように、あらかじめリング領域２６を形成した第２板材１７を接合する場合には、図９に示すように、リング領域２６にその内外を連続する細い接続部２６Ａを設けておく。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００７１】
上記変形促進形状部２４により、リング領域２６の内側は第２板材１７が存在しないのに等しい状態となる。したがって、上記の第２板材１７を円板型に除去した円形領域２５の場合と同じ現象を呈する。図５（Ｃ）に示すように、膨出部２３が形成されたときには、リング領域２６の内側にある円板型の第２板材１７が、膨出部２３の頂部に接合されたままとなっている。したがって、この実施の形態における変形促進形状部２４の機能は、第１板材１６の塑性変形の開始と同時に、スリット状の領域２６により、第１板材１６への塑性変形抑制が生じないようになることである。それ以外は、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００７２】
図１０は、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の第４の実施の形態を示す。
【００７３】
この実施の形態は、上記変形促進形状部２４が、第２板材１７の一部に配置した円板型形状部の厚さを薄くした薄肉円形領域２７の場合である。この薄肉部分はプレス成型で成型するのが適している。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００７４】
上記変形促進形状部２４により、第１板材１６の塑性流動にともなうパンチ２０の押圧力が上記の薄肉円形領域２７に作用すると、上記領域２７は薄肉化されているので容易に延び変形がなされ、それが弾性限界に達すると、同図（Ｂ）に示すように、破断にいたる。したがって、上記延び変形の段階においては、第２板材１７の抵抗現象が軽度のものとなり、また、破断すると急激に無抵抗の状態になる。それ以外は、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００７５】
図１１は、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の第５の実施の形態を示す。
【００７６】
この実施の形態は、上記変形促進形状部２４が、第２板材１７をリング状に厚さを薄くした薄肉リング領域２８の場合である。このような薄肉リング領域２８の形成は、リング状の金型を押しつけて形成してもよいし、また、エッチング処理で形成してもよい。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００７７】
上記変形促進形状部２４により、第１板材１６の塑性流動の初期の段階で、パンチ２０の押圧力が上記薄肉リング領域２８に集中し、これによって薄肉部分が、同図（Ｂ）に示すように、破断する。これにより、薄肉リング領域２８の内側は第２板材１７が存在しないのに等しい状態となる。したがって、上記の第２板材１７を円板型に除去した円形領域２５の場合と同じ現象を呈する。それ以外は、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００７８】
図１２は、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の第６の実施の形態を示す。
【００７９】
この実施の形態は、上記変形促進形状部２４が、四角錐型のポンチにより形成された場合である。このようにして形成された角錐穴２９は、圧痕のような状態であり、第１板材１６の塑性変形時のウイークポイント（弱い点形状部）となる。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００８０】
上記変形促進形状部２４により、パンチ２０の押圧力が作用すると、第１板材１６の塑性変形によって、角錐穴２９は４方向に押し広げられるので、第２板材１７が第１板材１６の塑性流動を抑制する現象がほとんど発生しない。また、角錐穴２９は、ポンチの叩き込みだけでよいから、変形促進形状部２４の形成が簡素化できる。それ以外は、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００８１】
上述の実施の形態は、１つの供給口８を開口するような形になっているが、実際には図１５（あるいは、図７，図８）に示すように、供給口形成板９に一定間隔で配列された多数の供給口８を形成する。したがって、パンチ２０やダイ２１もそれに応じた複数穴を開口できる構造になっている。
【００８２】
上記の実施の形態では、圧力発生素子が撓み振動モードの形式であるが、他に、縦振動モードで液体を噴射したり、液体の加熱素子で液体を噴射したりする形式のものであってもよい。また、本発明における液体貯留手段は、キャリッジにインクカートリッジを搭載する形式のものに加えて、インクタンクをインクジェット式記録装置の本体側に装着し、キャリッジには圧力変動を吸収するサブタンクを搭載した形式のものであってもよい。
【００８３】
上述の実施の形態は、インクジェット式記録装置を対象にしたものであるが、本発明によってえられた液体噴射装置は、インクジェット式記録装置用のインクだけを対象にするのではなく、グルー，マニキュア，導電性液体（液体金属）等を噴射することができる。さらに、上記実施の形態では、液体の一つであるインクを用いたインクジェット式記録ヘッドについて説明したが、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド，液晶ディスプレー等のカラーフィルタ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（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド，バイオチップ製造に用いられる生体有機噴射ヘッド等の液体を吐出する液体噴射ヘッド全般に適用することも可能である。
【００８４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法によれば、上記の変形促進形状部が変形して、塑性加工工程の途上すなわち膨出部を形成しながら機能する。この機能は、第１板材がパンチのストレート部の方向に塑性流動をするときに、第２板材が上記塑性流動を抑制することとなるので、このような抑制現象を実質的に問題にならないレベルまで軽減するものである。具体的な機能現象としては、膨出部分の膨出変形に対して第２板材が無抵抗もしくは軽度の抵抗状態であったり、あるいは上記膨出変形の初期の段階で第２板材の変形促進形状部が破断状態になって、その後は急激に抵抗値が低下して略無抵抗の状態になったりする。したがって、第１板材の塑性流動が所期の状態で行なわれ、パンチのストレート部の外周面と接合層との間の肉厚が十分大きく確保できる。このような形状の中間加工品に開口工程を実行することにより、第１板材と第２板材の境界部に露出している接合層とストレート穴の開口部との間隔が拡大される。したがって、接合層が液体中で膨潤しても、その膨潤片による弊害が実質的にストレート穴には及ばない状態になり、圧力発生室への液体流入量や液体の円滑な流れ等が良好な状態となる。
【００８５】
また、上記塑性加工工程の後、上記第２板材の外表面に沿って上記膨出部を除去する切断等の開口工程が実行されるものであるから、パンチのストレート部の外周面と接合層との間の拡大された肉厚に異常な変形等が及ぶことなく、ストレート穴の開口部と接合層との間隔が所要の値に維持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の対象になる液体噴射ヘッドの一実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１のものの供給口の部分を拡大した断面図である。
【図３】本発明による製造方法の工程順序を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による製造方法の工程順序を示す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態による製造方法の工程順序を示す断面図である。
【図６】供給口の開口状態を示す底面図と断面図である。
【図７】積層部材の断面図である。
【図８】積層部材の接合前の状態を示す断面図である。
【図９】リング領域の平面図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態を示す断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態を示す断面図である。
【図１２】本発明の第６の実施の形態を示す断面図である。
【図１３】従来例を示す断面図である。
【図１４】図１３のものの供給口の部分を拡大した断面図である。
【図１５】インク噴射ヘッドの各部の位置関係を示す平面図である。
【図１６】従来技術による工程順序を示す断面図である。
【図１７】従来技術で形成された供給口の開口状態を示す底面図と断面図である。
【符号の説明】
１ インク噴射ヘッド
２ インク貯留室
３ 圧力発生手段，撓み振動型の圧電素子
４ 圧力発生室
５ ノズル開口
６ ノズルプレート
７ インク貯留室形成板
８ 供給口
８Ａ テーパ穴
８Ｂ ストレート穴
８Ｃ 開口部
９ 供給口形成板，積層部材
１０ 圧力発生室形成板
１１ 振動板
１２ ディスタンスプレート
１３ 流通穴
１４ 流通穴
１５ コンプライアンス部
１６ 第１板材
１７ 第２板材
１８ 接合層
１９ 略円形の接合層，円形接合層
２０ パンチ
２０Ａ テーパ部
２０Ｂ ストレート部
２１ ダイ
２１Ａ 開口
２２ 外表面
２３ 膨出部
２４ 変形促進形状部
２５ 開口部，円形領域
２６ リング領域
２６Ａ 接続部
２７ 薄肉円形領域
２８ 薄肉リング領域
２９ 角錐穴
Ｌ 越えた長さ
θ１ 拡開角度
θ２ 拡開角度
ｄ１ 膨出片の変形量
ｄ２ 膨出片の変形量
Ｄ１ ストレート穴の直径
Ｄ２ 円形接合層の直径
Ｓ１ 肉厚
Ｓ２ 肉厚
φ１ ダイの開口径
φ２ ダイの開口径
Claims (1)
- 液体貯留源からの液体を貯留する液体貯留室と、上記液体貯留室から液体を導入して圧力発生手段により液体を加圧する圧力発生室と、上記圧力発生室で加圧された液体を噴射するノズル開口を備えた液体噴射ヘッドの製造方法であって、
上記液体噴射ヘッドは、ステンレスからなる第１板材と上記第１板材よりも板厚の薄いステンレスからなる第２板材とが接着剤層から成る接合層で一体化されている穴あけ加工における塑性加工工程とこの塑性加工工程の後になされる開口工程が施された積層部材を有し、
上記第２部材の膨出部が形成される領域の少なくとも一部には、膨出部が形成される領域以外の領域の上記第２板材の厚みよりも薄くしたか、または、上記第２板材の膨出部が形成される領域の少なくとも一部を除去した変形促進形状部を形成し、
加工前の積層部材が載置されるダイと対をなす断面円形のパンチが、先端側に配置されたストレート部と上記ストレート部に連続すると共に上記ストレート部が配置された方向とは逆の方向に断面が拡開していくテーパ部から構成され、上記パンチを上記積層部材の上記第１板材側から上記テーパ部が上記第１板材に圧入されるとともに上記ストレート部の先端部が上記第２板材の外表面を越える位置まで進出させて、積層部材の上記第２板材の外面表面方向に上記変形促進形状部の形状を変えながら上記膨出部を形成する上記塑性加工工程と、上記塑性加工工程の後、上記第２板材の外表面に沿って上記膨出部を除去する上記開口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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Patent Citations (3)
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| JPH04261861A (ja) * | 1991-02-15 | 1992-09-17 | Seiko Epson Corp | インクジェットノズルプレート及びその製造方法並びに細孔の形成方法 |
| JPH10226070A (ja) * | 1997-02-18 | 1998-08-25 | Fujitsu Ltd | ノズル板、インクジェットヘッド、プリンタ、ノズル板の製造方法、及びノズル板の製造装置 |
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