JPS6234627A - 物体表面に断面積の小さな溝を形成する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、物体表面に断面積が１ｍｍ”以下の溝を形成
する方法および装置に関するものである。

かかる小断面積の溝は、特に、いわゆるドロップ・オン
・デマンド方式のインクジェットプリンターヘッドにお
いて使用されるものである。この場合、液滴は流体系に
おける圧力サージに応答してノズルから放出される。流
体中に導入されるエネルギ量は、液滴の形成に必要とさ
れるものよりもはるかに大である。液滴の放出後、残留
エネルギは流体から消散させる必要があり、そのために
流体振動を適当な構成の制動毛細管路内で制動するのが
普通である。最適条件下での制動を可能とすべく、制動
毛細管路の断面積は流体の粘度および振動周波数に対し
て非常に正確に適合させる必要がある。インクジェット
プリンターヘッド用のインクの粘度および振動周波数に
対して必要とされる制動断面積は１０００〜３０００μ
ｍＮであり、その寸法許容差は約±１００μｍ２である
。

この制動毛細管路は、従来は、高品質鋼板内に複雑な工
具を用いて刻設した溝をもって構成していた。可能な限
り精密に加工したダイスを鋼板内に押込むため、工具の
損傷や摩耗を考慮して、刻設の深さを複雑な測定手段を
用いて非常に正確に管理することが必要とされていた。

物体とダイスとを極めて正確に整列させて、制動溝の全
長にわたり一様な深さを確保可能とする必要もあった。

工具および製造プロセスが複雑なものであり、工具は短
時間しか使用しえなかった。

本発明の目的は、上述した既知の方法を改良し、小断面
積の溝を簡単な手段によって高精度に形成可能とし、従
来のごとき厳密な寸法管理を不要とすることにある。

かかる目的を達成するため、本発明方法は、物体表面と
平坦なダイスとの間で、溝を形成すべき位置にワイヤ状
素子を配置し、次にダイスを物体表面と接触する位置ま
で押圧することを特徴とするものである。

すなわち本発明においては、複雑な構成のダイスの代り
に簡便な手段として加工すべき物体より硬度の高い高精
度市販ワイヤ、例えばタングステンワイヤを使用する。

このワイヤは、物体における溝を形成すべき領域上に配
置する。平坦な硬質金属板を用いてワイヤを物体内に押
込む。硬質金属板が物体の表面に当接すると、ワイヤを
それ以上押込むことができないので、押込み操作を終了
する。

ワイヤ状素子として円形断面を有するものは特に簡単に
、しかも精密に製造することができる。

押込み操作の間の弾性および／または塑性変形を考慮し
て、ワイヤ状素子の直径を溝の幅より小さ目に設定する
のが望ましい。

押込み操作の間、ワイヤ状素子はいずれにしても弾性的
に変形するので、制動溝の底面は断面だ円形状を呈する
ものである。これは作動に特に影響を及ぼすものでなく
、むしろ硬質金属板を再び持上げる際にワイヤが僅かに
スプリングバックを生じるために極めて容易に取出し可
能となる利点を有するものである。

変形可能な軟質フィルムをダイスとワイヤ状素子との間
に介挿すれば、同一のワイヤ状素子を用　゛いて異なる
断面積の溝を形成することが可能となる。このフィルム
はプラスチック製とするのが望、ましい。押込み操作の
間、ワイヤがフィルム内に押込まれるのでフィルムは塑
性変形を生じて押し潰される。種々の厚さのプラスチッ
クフィルムは非常に精密に製造することができ、かつ、
現に市販に供されている。

ワイヤ状素子の塑性変形性を考慮すれば、各押圧操作の
たびに所定長さを有する未使用のワイヤ状素子を用いる
のが望ましい。

上述の方法を実施するのに特に好適な本発明装置は、未
使用のワイヤ状素子の供給リールと、使用ずみのワイヤ
状素子の巻取りリールとを具え、これら両リールを溝の
長手方向に沿ってダイスの両側に配置し、巻取りリール
をその駆動手段によって間欠的に回転駆動可能とすると
共に該駆動手段を、各押圧操作について使用した長さよ
りも大である所定長さのワイヤ状素子が当該押圧操作後
に巻取られるように制御可能とすることを特徴とするも
のである。かかる構成の装置を使用することにより、単
一の物体に一連の溝を容易に刻設しうるのみならず、複
数の物体に同様な溝を形成することも可能となる。

ダイスとワイヤ状素子との間に介挿するフィルムも同様
な構成によって供給することができる。

ダイスと物体表面との間の全面的な接触を、厳密な位置
決めを必要とせずに実現可能とするため、ダイスは球面
を介して駆動すると共に全方向に所定量だけ枢動しうる
ように案内するのが有利である。

本発明方法は、直線状の溝のみならず曲折した溝をも形
成しうるちのである。従来は、曲折した溝を簡単な構成
のダイスによって形成することは不可能と考えられてい
た。本発明によれば、ダイスに変更を加えることなく溝
の幾何学的形態を非常に容易に変化させることも可能で
ある。

以下、本発明を図示の実施例について説明する。

第１図〜第４図は硬質金属材料よりなるダイス１の端部
を示しており、この端部は研摩するのが好適な平滑面を
有するものである。参照数字２は、溝３，４を表面領域
に形成すべき物体を表わしている。

第１図の実施例においては、プレス操作の開始直前にダ
イス１と物体２との間にワイヤ５を介挿する。ワイヤ５
の素材および硬度は、物体２の素材に応じて適宜に定め
る。鋼製の物体に溝を刻設するには、ワイヤをタングス
テン製とするのが有利であることを確認した。

硬質のダイス１をより軟質の物体２の表面に対して押圧
すると、断面だ円形状に変形されたワイヤ５′が第２図
に示すように物体２の表面領域内に圧入されて溝３を形
成する。ワイヤ５の断面の円形からだ円形への変形は弾
性的であり、通常は塑性的でもある。弾性変形の利点は
、初期の断面形状に近い形状まである程度の復元変形が
生じ、使用ずみのワイヤを溝から簡単に取出せることで
ある。しかし、多（の場合には塑性変形も生じるので、
所定長のワイヤは一度しか使用しえない。

ワイヤの直径を所要の溝幅の関数として設定するにあた
っては、溝３の幅が一般にはワイヤ５の直径より大とな
ることを考慮しなければならない。

第３図および第４図に示す実施例では、ダイス１の表面
とワイヤ５との間に付加的にプラスチックフィルム６を
介挿する。プレス操作の間、ワイヤ５は相対的により軟
質のプラスチックフィルム６を介してダイス１の表面に
当接するまで押圧される。プラスチックフィルムが上記
以外の領域では圧縮されないので、ダイス１と物体２と
の間には第４図に示すごとくフィルムの厚さに相当する
間隔が残される。第４図に示す溝４の深さは、第２図の
溝３の深さに対し、上記間隔に相当する値だけ小さい。

したがって、同一直径のワイヤ５を使用する場合であっ
ても異なる厚さのプラスチックフィルム６を介挿するこ
とにより溝４の深さを広範に変化させることが可能とす
る。プラスチックフィルム６を介挿することによる他の
利点は、ワイヤ５の圧力がダイス１のより広い面積に分
散されることである。すなわち、面圧を減少させること
ができ、ダイス１の耐用寿命を延ばすことが可能となる
ものである。

直径４２μｍのタングステンワイヤを使用し、異なる厚
さｄのポリエチレンフタレートフィルムについて実験を
行なった。刻設された溝４の幅すおよび深さＬを測定し
た。測定値は次表にμｍ単位で示すとおりである。

ｄ　　　　ｂｔ ８　　　５４　　２６　　　’ 測定値からは、溝４の深さｔとフィルム５の厚さｄとの
和は一定であることが理解できる。プラスチックフィル
ムとして厚さの大きなもの（上記の表ではｄ＞８μｍ）
を使用する場合には、溝４の幅すも小さくなる。ワイヤ
５の直径およびプラスチックフィルム６の厚さｄに応じ
て溝の断面積がいかに変化するかを十分正確に理論予測
することができないので、最適値は経験的に設定するも
のである。

ワイヤ５の作用するダイス表面は、平坦な研摩面であっ
た。ダイス表面にｌよりイヤ５の案内溝を形成すべきで
はないことが判明した。かかる案内溝は、物体の表面を
超えて突出する縁部を溝３゜４の両側に形成することが
あるからである。かかる場合に、例えば溝の開放側を閉
鎖するカバー板を支障なく装着することが困難となるこ
とは勿論である。

インクジェットプリンターヘッド用の制動溝の形成に際
しては溝の完全に正確な位置決めが必要とされない反面
、溝の断面積の極めて狭い公差を維持すべきであるため
、ダイスと物体との間に供給されるワイヤの位置が所定
範囲内で変動しても支障はない。

実験目的のため、並びに限定された数の物体のみについ
て加工を行なうためには、所定長さのワイヤを手作業で
挿入することができる。しかし、連続生産に際しては第
５図に示すごとき装置を使用し、新たなワイヤ５および
プラスチックフィルム６を供給リールから自動的に供給
するのが有利である。

すなわち、ダイス１を案内板７内で間隙をもたせで案内
し、かつ、プランジャ８により球面９から駆動すること
により、ダイス１のワイヤに作用する表面を所定範囲内
において物体表面の異なる位置に適合可能とする。物体
２にはキャビティー１０、１１間に延在し、かつ、その
底を破線１２で示した溝を形成するものとする。この溝
は、インクジェットプリンターヘッドにおける制動溝の
場合には断面積が１０００〜３０００μｓＺのものとす
る必要がある。各プレス操作の完了後、ワイヤ５は供給
り−ル１３から巻取リリール１４によって自動的に引出
されるので、新たな所定長さのワイヤ５がダイスの下側
に導入される。同様に、第５図の実施例におけるワイヤ
５の巻取り方向と直角をなす方向に新たな所定長さのプ
ラスチックフィルム６を、各プレス操作の都度ダイス１
とワイヤ５との間に引込む。

第５図に示す装置を使用することにより、一連の同様な
物体について溝を連続的に刻設することが可能となる。

また、プレス工具に対する物体の相対位置を適宜変化さ
せて単一の物体に複数の同一形状を呈する溝を刻設する
ことも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は物体に溝を刻設する本発明方法の
一実施例を示す説明図、 第３図および第４図はプラスチックフィルムを介挿して
プレス加工を行なう本発明方法の他の実施例を示す説明
図、 第５図は本発明方法を実施するための装置の好適例の原
理図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、物体表面に断面積が１ｍｍ＾２以下の溝を形成する
   方法において、物体（２）の表面と平坦なダイス（１）
   との間で、溝（３、４、１２）を形成すべき位置にワイ
   ヤ状素子（５）を配置し、次にダイス（１）を物体（２
   ）の表面と接触する位置まで押圧することを特徴とする
   方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の方法において、ワイヤ
   状素子（５）が円形断面を有することを特徴とする方法
   。 ３、特許請求の範囲第２項記載の方法において、ワイヤ
   状素子（５）の直径を溝（３、４、１２）の幅よりも小
   とすることを特徴とする方法。 ４、特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１つに記
   載された方法において、ダイスの押圧操作に先立って変
   形可能な軟質フィルム（６）をダイス（１）とワイヤ状
   素子（５）との間に介挿することを特徴とする方法。 ５、特許請求の範囲第４項記載の方法において、前記フ
   ィルム（６）がプラスチック製であることを特徴とする
   方法。 ６、特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１つに記
   載の方法において、ダイスの各押圧操作ごとに所定の長
   さを有する新たなワイヤ状素子（５）を使用することを
   特徴とする方法。 ７、物体表面に断面積が１ｍｍ＾２以下の溝を形成する
   にあたり、物体（２）の表面と平坦なダイス（１）との
   間で溝（３、４、１２）を形成すべき位置にワイヤ状素
   子（５）を配置すると共に、変形可能な軟質フィルム（
   ６）をダイス（１）とワイヤ状素子（５）との間に介挿
   し、次にダイス（１）を物体（２）の表面に向けて押圧
   する方法を実施するための装置において、未使用のワイ
   ヤ状素子（５）の供給リール（１３）と、使用ずみのワ
   イヤ状素子（５）の巻取りリール（１４）とを具え、こ
   れら両リールを溝の長手方向に沿ってダイス（１）の両
   側に配置し、巻取りリール（１４）をその駆動手段によ
   って間欠的に回転駆動可能とすると共に該駆動手段を、
   各押圧操作について使用した長さよりも大である所定長
   さのワイヤ状素子（５）が当該押圧操作後に巻取られる
   ように制御可能とすることを特徴とする装置。 ８、特許請求の範囲第７項記載の装置において、未使用
   のテープ状フィルム（６）の供給リールと、使用ずみの
   テープ状フィルム（６）の巻取りリールとを具え、これ
   ら両リールをダイス（１）の両側に相互に対向させて配
   置し、巻取りリールをその駆動手段によって間欠的に回
   転駆動可能とすると共に該駆動手段を、各押圧操作につ
   いて使用した長さよりも大である所定長さのテープ状フ
   ィルム（６）が当該押圧操作後に巻取られるように制御
   可能とすることを特徴とする装置。 ９、特許請求の範囲第７項または第８項記載の装置にお
   いて、ダイス（１）を球面（９）を介して駆動すると共
   に全方向に所定量だけ枢動しうるように案内することを
   特徴とする装置。