(57)【要約】　　　（修正有）【課題】高硬度のセラミックファイバー製のポンチの利点を生かすと共にダイスの材質として高強度の材質を使用することが可能なプレスによる超微細穴打抜き加工方法及び超微細穴打抜き加工装置を提供する。【解決手段】超微細穴打抜き加工装置１０は、太さが５０μｍ以下のセラミックファイバーであるポンチ１５をその一端が長手方向の一端面からわずかに突出した状態で固定した金属製のホルダ部材１３と、ホルダ部材を摺動可能に保持する摺動支持部材２１と、ポンチの軸線方向にポンチ先端から離間して配設された真直なダイス穴を有するダイス２３と、摺動支持部材とダイスとを固定する固定部材と、ホルダ部材を摺動支持部材に沿って移動させる駆動部３１とを備える。ダイスは、その表面と表面に金属膜を設けたポンチの先端との間を放電距離に保持して電圧を加えることにより、放電が発生してダイス穴が設けられる。【選択図】　　図１
2004114228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホルダ部材により、少なくとも１つのセラミックファイバーであるポンチを該ホルダ部材の打ち抜き方向に揃えて保持すると共に、該ホルダ部材の一端面から前記ポンチを突出させ、
該突出したポンチの表面に金属膜を設け、
前記ホルダ部材を摺動支持部材によって長手方向に摺動可能に保持し、
該摺動支持部材により保持された前記ホルダ部材の一端面と対向する方向に該一端面から離間して導電性のダイス素材を配置すると共に該摺動支持部材と該ダイス素材とを絶縁状態で固定部材により固定し、
前記ホルダ部材をホルダ駆動手段によって前記摺動支持部材に沿って移動させて、該ホルダ部材から突出した前記ポンチの先端と前記ダイス素材の表面間を放電距離に保持した状態で、該ポンチと該ダイス素材間に電圧を印加して放電を起こさせて、該ダイス素材に該ポンチが挿通可能なダイス穴を形成することにより該ダイス素材をダイスとして形成し、
前記ポンチと該ダイスとにより該薄板に微細穴を形成する
ことを特徴とする超微細穴打抜き加工方法。
【請求項２】
前記セラミックファイバーであるポンチの太さを５０μｍ以下にしたことを特徴とする前記請求項１に記載の超微細穴打抜き加工方法。
【請求項３】
前記放電距離に保持された前記ポンチと前記ダイス素材間に電圧を印加して所定時間放電を起こさせた後、前記ポンチを該放電距離から所定の第１長さだけ離し、さらに一定時間後に該ポンチの先端を前記放電距離より所定の第２長さだけ該ダイス素材に近づけて所定時間放電を起こさせる処理を繰り返し行うことを特徴とする前記請求項１又は２に記載の超微細穴打抜き加工方法。
【請求項４】
少なくとも１つのセラミックファイバーであるポンチを打ち抜き方向に揃えてかつ該ポンチの一端が打ち抜き方向の一端面からわずかに突出した状態で固定したホルダ部材と、
前記ホルダ部材を打ち抜き方向に摺動可能に保持する摺動支持部材と、
前記ホルダ部材のポンチの軸線方向に該ポンチ先端から離間して配設され、該ポンチが挿通可能なダイス穴を有するダイスと、
前記摺動支持部材と前記ダイスとを絶縁状態で固定する固定部材と、
前記ホルダ部材を前記摺動支持部材に沿って打ち抜き方向に移動させるホルダ駆動手段とを備え、
前記ダイスは、前記ホルダ部材の一端面と対向すると共に該一端面から打ち抜き方向に離間して配設された導電性のダイス素材の表面と該ホルダ部材から突出した表面に金属膜を設けた前記ポンチの先端との間を放電距離に保持した状態で、該ポンチと該ダイス素材間に電源から電圧を印加して放電を起こして該ダイス素材に前記ダイス穴を設けたものである
ことを特徴とする超微細穴打抜き加工装置。
【請求項５】
前記セラミックファイバーである前記ポンチの太さが５０μｍ以下であることを特徴とする前記請求項４に記載の超微細穴打抜き加工装置。
【請求項６】
前記放電距離に保持された前記ポンチと前記ダイス素材間に前記電源により電圧を印加させて所定時間放電を起こした後、前記ホルダ駆動手段により前記ポンチを該放電距離から所定の第１長さだけ離し、さらに一定時間後に該ホルダ駆動手段により該ポンチの先端を前記放電距離より所定の第２長さだけ該ダイス素材に近づけて、前記電源により電圧を印加させて所定時間放電を起こす処理を繰り返し行わせる放電制御手段を設けたことを特徴とする前記請求項４又は５に記載の超微細穴打抜き加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属製やプラスチック製の薄板等に微細な穴を精度良く加工形成でき、プリンター用インクジェットノズル、自動車用燃料噴射ノズル、高密度プリント基板、フィルタ、ガスタービン冷却用ガスセンサ等の高機能微細部品等の微細穴打ち抜きに利用可能である超微細穴打抜き加工方法及び超微細穴打抜き加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、超微細穴打抜き加工方法としては、金属製のポンチ及びダイスを用いたプレス加工が知られているが、プレス加工によれば、ポンチの製作限界により穴の大きさが５０μｍ程度が加工限界であるという問題がある。これに対し、５０μｍ以下の穴あけが可能な超微細穴打抜き加工方法としては、レーザ加工、放電加工及びリソグラフィ加工が知られている。しかし、レーザ加工は、本質的に熱溶融による加工であるため、被加工材の材質に与える損傷が大きく、また穴形状がストレートではなく円錐面になるという問題がある。放電加工の場合、被加工材が電気伝導性の良い材料に限られる。又、リソグラフィ加工は、穴形状がエッチング液の特性に大きく左右されるという問題がある。さらに、これらプレス加工以外の加工方法の場合、プレス加工に比べて加工時間が大幅に長くなるという問題がある。
【０００３】
これに対して、本件発明者は、プレス加工による５０μｍ以下の穴あけ加工を精度良くかつ信頼性よく行うことが可能な超微細穴打抜き加工方法を発明した（例えば、非特許文献１、２参照）。この加工方法によれば、まず真直な金属製のホルダ部材により、直径が５０μｍ以下である高硬度の炭化珪素ＳｉＣ等のセラミックファイバーであるポンチをホルダ部材の長手方向（打ち抜き方向）に揃えてかつ一端をホルダ部材の一端面に合わせた状態で固定し、ホルダ部材の一端面を長手方向に対して垂直になるように研磨することにより、ポンチの一端面が平滑な面にされる。つぎに、ホルダ部材の一端側をエッチングによって除去することにより、ホルダ部材の一端面からポンチを所定長さ突出させる。
【０００４】
このホルダ部材がストロークベアリング等の摺動支持部材によって長手方向に摺動可能に保持され、摺動支持部材により保持されたホルダ部材の軸線方向に離間して金属製のダイス素材が配置され、さらに摺動支持部材とダイス素材とが固定部材により固定される。そして、ホルダ部材をホルダ駆動手段によって摺動支持部材に沿って移動させて、ホルダ部材から突出したポンチがダイス素材に押し付けられる。これにより、ダイス素材にポンチの外径よりわずかに大きな内径の真直なダイス穴が形成され、ダイス素材がダイスとして形成される。この超微細穴打抜き加工装置により、ダイス上に載置された薄板に対して、ポンチを薄板を貫通して該ダイスのダイス穴に挿通させることにより、薄板にポンチ外径である５０μｍ以下の真直な微細穴を簡易に形成することができる。
【０００５】
このように、ポンチとして高硬度のセラミックファイバーを採用することにより、直径５０μｍ以下の無欠陥で真円のポンチが容易に製造可能であり、従来のプレス加工に比べて非常に微細な穴の打ち抜きが可能になった。また、セラミックファイバーの採用により、ポンチの金属製被加工材に対する化学的親和性が低く、そのためポンチの焼付きや損耗が抑えられるという効果が得られる。
【０００６】
【非特許文献１】
「日本機械学会論文集６５巻６２９号Ｃ編」社団法人　日本機械学会刊、平成１１年１月、ｐ．３６９〜３７４
【非特許文献２】
「日本機械学会論文集６５巻６３５号Ｃ編」社団法人　日本機械学会刊、平成１１年７月、ｐ．３０５〜３１１
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記超微細穴打抜き加工方法によれば、ダイス素材への穴あけ加工について、ポンチをダイスに直接押し付けて行うものであるため、ダイスの材質として高強度の材質を用いるとポンチが損傷を受け易く、高硬度のセラミックファイバー製のポンチを採用する利点を十分に生かすことができなかった。
【０００８】
本発明は、上記した問題を解決しようとするもので、高硬度のセラミックファイバー製のポンチの利点を生かすと共にダイスの材質として高強度の材質を使用することが可能なプレス加工による超微細穴打抜き加工方法及び超微細穴打抜き加工装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために上記請求項１の発明の構成上の特徴は、ホルダ部材により、少なくとも１つのセラミックファイバーであるポンチをホルダ部材の打ち抜き方向に揃えて保持すると共に、ホルダ部材の一端面からポンチを突出させ、突出したポンチの表面に金属膜を設け、ホルダ部材を摺動支持部材によって長手方向に摺動可能に保持し、摺動支持部材により保持されたホルダ部材の一端面と対向する方向に一端面から離間して導電性のダイス素材を配置すると共に摺動支持部材とダイス素材とを絶縁状態で固定部材により固定し、ホルダ部材をホルダ駆動手段によって摺動支持部材に沿って移動させて、ホルダ部材から突出したポンチの先端とダイス素材の表面間を放電距離に保持した状態で、ポンチとダイス素材間に電圧を印加して放電を起こさせて、ダイス素材にポンチが挿通可能なダイス穴を形成することによりダイス素材をダイスとして形成し、ポンチとダイスとにより薄板に微細穴を形成することにある。
【００１０】
上記のように構成した請求項１の発明においては、ホルダ部材の一端面から突出したポンチの表面に金属膜を設けたことにより、ホルダ部材をホルダ駆動手段によって摺動支持部材に対して移動させて、ホルダ部材から突出したポンチの先端とダイス素材の表面間を放電距離に保持した状態で、ホルダ部材とダイス素材間に電圧を集中して印加することができ、これによりポンチ先端とダイス素材との間に確実に放電を発生させることができる。そのため、ダイス素材にポンチを直接接触させることなく、ダイス素材にポンチの太さよりわずかに大きなダイス穴を簡易に形成することができる。そして、摺動支持部材とダイス素材とが固定部材によって固定されており、ダイス穴の形成後も両者の位置関係が変化しないため、摺動支持部材に沿ってホルダ部材を移動させることにより、ポンチがダイスのダイス穴に確実に挿通される。そのため、この超微細穴打抜き加工方法によれば、薄板にポンチの太さに相当する微細穴を短時間に簡易かつ確実に形成することができる。また、ポンチは、ダイス穴形成において損傷を受けていないため、１０万回程度の打抜きが可能な長寿命が確保される。
【００１１】
また、上記請求項２の発明の構成上の特徴は、前記請求項１に記載の超微細穴打抜き加工方法において、セラミックファイバーであるポンチの太さを５０μｍ以下にしたことにある。この超微細穴打抜き加工方法により、５０μｍ以下のポンチの太さに相当する超微細穴を薄板に簡易かつ確実に形成することができる。
【００１２】
また、上記請求項３の発明の構成上の特徴は、前記請求項１又は２に記載の超微細穴打抜き加工方法において、放電距離に保持されたポンチとダイス素材間に電圧を印加して所定時間放電を起こさせた後、ポンチを放電距離から所定の第１長さだけ離し、さらに一定時間後にポンチの先端を放電距離より所定の第２長さだけダイス素材に近づけて所定時間放電を起こさせる処理を繰り返し行うことにある。
【００１３】
上記のように構成した請求項３の発明においては、ホルダ部材から突出したポンチの先端とダイス素材の表面間を放電距離に保持した状態で、ホルダ部材とダイス素材間に所定時間放電を発生させた後、ポンチを放電距離から第１長さだけ離すことにより、放電によるポンチの損傷を適正に防止することができる。さらに、一定時間後にポンチの先端を放電距離より第２長さだけダイス素材に近づけて所定時間放電を行うことにより、ほぼ一定深さづつ穴を加工することができる。このような放電処理を繰り返し行うことにより、ポンチの太さに相当する大きさのダイス穴を有するダイスを形成することができる。
【００１４】
また、上記請求項４の発明の構成上の特徴は、少なくとも１つのセラミックファイバーであるポンチを打ち抜き方向に揃えてかつポンチの一端が打ち抜き方向の一端面からわずかに突出した状態で固定したホルダ部材と、ホルダ部材を打ち抜き方向に摺動可能に保持する摺動支持部材と、ホルダ部材のポンチの軸線方向にポンチ先端から離間して配設され、ポンチが挿通可能なダイス穴を有するダイスと、摺動支持部材とダイスとを絶縁状態で固定する固定部材と、ホルダ部材を摺動支持部材に沿って打ち抜き方向に移動させるホルダ駆動手段とを備え、ダイスは、ホルダ部材の一端面と対向すると共に一端面から打ち抜き方向に離間して配設された導電性のダイス素材の表面とホルダ部材から突出した表面に金属膜を設けたポンチの先端との間を放電距離に保持した状態で、ポンチとダイス素材間に電源から電圧を印加して放電を起こしてダイス素材にダイス穴を設けたものであることにある。
【００１５】
上記のように構成した請求項４の発明においては、ホルダ部材は、セラミックファイバーであるポンチを打ち抜き方向に揃えてかつその一端が一端面からわずかに突出した状態で固定したものである。さらに、ダイスは、ホルダ部材の一端面と対向すると共に一端面に対して打ち抜き方向に離間して配設された金属製のダイス素材の表面とホルダ部材から突出した表面に金属膜を設けたポンチの先端との間を放電距離に保持した状態で、ポンチとダイス素材間に電源から電圧を印加して放電を起こしてダイス素材にダイス穴を形成することにより得られたものである。そのため、この超微細穴打抜き加工装置によれば、ポンチの太さに相当する微細穴を薄板に短時間に簡易かつ確実に形成することができる。また、ポンチが、ダイス穴形成において損傷を受けていないため、１０万回程度の打抜きが可能である。
【００１６】
また、上記請求項５の発明の構成上の特徴は、前記請求項４に記載の超微細穴打抜き加工装置において、セラミックファイバーであるポンチの太さが５０μｍ以下であることにある。この超微細穴打抜き加工装置により、ポンチの太さに相当する超微細穴を薄板に簡易かつ確実に形成することができる。
【００１７】
また、上記請求項６の発明の構成上の特徴は、前記請求項４又は５に記載の超微細穴打抜き加工装置において、放電距離に保持されたポンチとダイス素材間に電源により電圧を印加させて所定時間放電を起こした後、ホルダ駆動手段によりポンチを放電距離から所定の第１長さだけ離し、さらに一定時間後にホルダ駆動手段によりポンチの先端を放電距離より所定の第２長さだけダイス素材に近づけて、電源により電圧を印加させて所定時間放電を起こす処理を繰り返し行わせる放電制御手段を設けたことにある。
【００１８】
上記のように構成した請求項６の発明においては、放電制御手段の制御に基づいて、ホルダ駆動手段により、ホルダ部材から突出したポンチの先端とダイス素材の表面間を放電距離に保持した状態で、電源によりポンチ先端とダイス素材間に電圧を印加させて所定時間放電を発生させる。その後、ホルダ駆動手段により、ポンチを放電距離から第１長さだけ離すことにより、ポンチの放電による損傷が適正に防止される。さらに、放電制御手段の制御に基づいて、ホルダ駆動手段により、一定時間後にポンチの先端を放電距離より第２長さだけダイス素材に近づけて、電源による電圧の印加によってポンチ先端とダイス素材間に所定時間放電を発生させることにより、ほぼ一定深さづつ穴を加工することができる。このような放電制御手段の制御に基づいて、放電処理を繰り返し行うことにより、ポンチの太さよりわずかに大きいダイス穴を有するダイスを備えた超微細穴打抜き加工装置が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、一実施形態である超微細穴打抜き加工装置の概略構成をブロック図により示し、図２は打抜きブロックを斜視図により示し、図３はホルダ部材を部分断面図により示し、図４はダイスを正面図及び断面図により示したものである。超微細穴打抜き加工装置１０は、立方形状のハウジング１１と、ハウジング１１内の下側に収容されてその内壁面に設けたブラケット１１ａに固定された単一穴形成用の打抜きブロック１２と、ハウジング１１内の上側に収容されて打抜きブロック１２を作動させる駆動部３１と、駆動部３１の駆動を制御する制御部３６と、制御部３６の制御により放電電圧を印加する放電用電源３８とを備えている。
【００２０】
打抜きブロック１２は、図２に示すように、一端面（図示下端面）の中心位置から同軸状に直径が５０μｍ以下である高硬度の炭化珪素ＳｉＣ製のセラミックファイバーであるポンチ１５がわずかに突出したホルダ部材１３と、ホルダ部材１３の他端側（図示上端側）に同軸的に取り付けられた金属製丸棒である支持棒１７を摺動自在に保持するストロークベアリング等の筒状の摺動支持部材２１と、ブラケット１１ａに載置固定されたダイス２３と、所定間隔を隔ててダイス２３と摺動支持部材２１とが同軸状に対向して配置された状態で、ダイス２３と摺動支持部材２１とを側面側で連結する連結板２５とを備えている。高硬度の炭化珪素ＳｉＣ製のファイバーは、ノズルから材料を吹き出す紡糸法等により形成された網目構造になっているものである。なお、セラミックファイバーとしては、高硬度の炭化珪素ＳｉＣ等の炭素系の材料が好ましい。
【００２１】
ホルダ部材１３は、図３に示すように、一対の半円柱形状のアルミニウム製のケースからなるホルダ１４と、ホルダ１４の軸心位置に軸方向に沿って配置されその一端がホルダ１４の一端面からわずかに突出した状態で挟持されたセラミックファイバー製のポンチ１５と、一端側の軸穴にホルダ１４がその一端がわずかに突出した状態で挿嵌されると共に他端側の軸穴に支持棒１７が挿嵌された円筒形の固定部材である固定金具１６とを備えている。ホルダ１４及び支持棒１７は、固定金具１６の一端側及び他端側外壁に設けたねじ穴１６ａ，１６ｃに螺着されたボルト１６ｂ，１６ｄを締付けることにより固定金具１６に固定されている。
【００２２】
ホルダ部材１３の形成は、図５に示すように行われる。まず、一対の半円柱形状のアルミニウム製のケースからなるホルダ１４の軸心位置にて、ポンチ１５が、軸線方向に沿ってかつその一端をホルダ１４の一端面に合せた状態でホルダ１４に挟持される（図５（ａ））。このホルダ１４が、その一端側がわずかに突出した状態で円筒形の固定金具１６に挿嵌され、固定金具１６で締付けることにより固定金具１６に固定される（図５（ｂ））。なお、支持棒１７の固定金具１６への取り付けについては、ホルダ１４の取り付けと同時でも、ホルダ部材１４の加工後に別個に行われてもよい。
【００２３】
つぎに、固定金具１６に固定されたホルダ１４の突出部分が、中心部を除いて円錐面になるように旋盤加工により除去され、さらに、ホルダ１４の突出部分がダイヤモンド砥粒による研磨、木綿布によるバフ研磨、平坦ステンレス板上での研磨の３段階で研磨され、ポンチ１５の先端が平坦化され平坦な刃角になるように形成される（図５（ｃ））。なお、旋盤加工と、研磨の順序については、逆であってもよい。つぎに、ホルダ１４の一端側を電解液に接触させ、ホルダ１４と電解液間に電圧を加えることにより、ホルダ１４先端部分が、電解研磨によりエッチング除去され（図５（ｄ））、先端部分からポンチ１５が所望の長さで突出したホルダ部材１３が形成される（図５（ｅ））。
【００２４】
ホルダ部材１３は、支持棒１７を摺動支持部材２１に挿通することにより摺動支持部材２１に摺動自在に取り付けられる。支持棒１７の摺動支持部材２１から突出した突出端には、押圧板１８が軸に対して直角に固定されて径方向外方に向けて延びている。また、支持棒１７の摺動支持部材２１から突出した部分には、コイルスプリング１９が巻装されている。ホルダ部材１３は、コイルスプリング１９によって支持棒方向に付勢されており、固定金具１６の他端が摺動支持部材２１の端面に当接した状態にされている。摺動支持部材２１の側面にはブラケット２２が取り付けられて径方向に延びている。
【００２５】
ダイス２３は、図４に示すように金属製の直方体ブロック形状で、上面２３ａが長手方向の中間位置を中心として両側に傾斜した対称な山状にされており、幅方向の一側面側２３ｂ（図示前面側）にて底面２３ｃから上面２３ａの山状の頂部に向けて垂直に凹部２３ｄが形成されており、頂部側が半円状に丸められて頂部との間に１ｍｍ程度の厚さの薄肉部２３ｅを残している。この薄肉部２３ｅの頂部に、ポンチ１５が挿通可能にされたダイス穴２３ｆが上下方向に貫通して形成されている。また、ダイス２３は長手方向の両側に、幅方向に貫通した取付穴２３ｇを設けている。ダイス２３は、ホルダ部材１３の一端面と所定間隔を隔て、ポンチ１５とダイス穴２３ｆが同軸に位置するように配置されており、その側面にブラケット２４が取付穴２３ｇに挿入したボルト（図示しない）により締め付け固定されている。樹脂製の連結板２５が、ブラケット２２とブラケット２４に取り付けられて両者間を連結することにより、打抜きブロック１２が一体で形成される。打抜きブロック１２は、ハウジング１１に設けたブラケット１１ａに載置され固定される。
【００２６】
駆動部３１は、ハウジング１１内の図示右上端に取り付けられたブラケット１１ｂに固定されて垂直下方に向けて延びる圧電式アクチュエータ３２と、アクチュエータ３２に通電する駆動電源３３と、アクチュエータ３２の動きを機械的に増幅させるためのカンチレバー３４とを備えている。カンチレバー３４は、長尺状の本体３４ａと、固定端部３４ｂと、両者を真直状態で連結する薄肉の連結片３４ｃとを一体で有している。
【００２７】
カンチレバー３４は、圧電式アクチュエータ３２の下端の右側にて固定端部３４ｂにてハウジング１１内壁に固定されており、長尺状の本体３４ａが打抜きブロック１２側に向けて水平に延びている。カンチレバー３４は、連結片３４ｃに続く本体３４ａ位置がアクチュエータ３２によって上下に押されるようになっており、固定端部３４ｂを支点として連結片３４ｃが曲げられることにより、本体３４ａが上下方向に移動可能になっている。カンチレバー３４の本体３４ａの自由端は、支持棒１７の上端の押圧板１８上に配置されており、その下面に押圧板１８を押す突起部３４ｄを設けている。また、カンチレバー３４の先端上面には、コイルバネの巻装された突出棒３４ｅが支持棒１７の延長方向に設けられている。突出棒３４ｅは、ハウジング１１に固定されたブラケット１１ｃに当接することにより上方への移動が所定範囲内に制限されている。また、ハウジング１１内には、制御部３６と、放電用電源３８が設けられている。制御部３６は、駆動部３１の駆動電源３３の通電状態を制御すると共に、放電用電源３８の通電状態の制御も行う。
【００２８】
つぎに、超微細穴打抜き加工装置を用いてダイス２３のダイス穴２３ｆの形成について説明する。
まず、電解研磨により先端部分からポンチ１５が突出したホルダ１４の一端側に金を蒸着することにより、突出したポンチ１５の表面に金膜が塗布される。これにより、絶縁材であるセラミックファイバー製のポンチ１５Ａに導電性が持たされる。図６に示すように、上記超微細穴打抜き加工装置において、ポンチ１５Ａの表面に金膜が塗布されたホルダ部材１３が、支持棒１７を摺動支持部材２１に挿通させることにより摺動支持部材２１に取り付けられる。さらに、ダイス２３の代りに、ダイス２３の上面の薄肉部２３ｅに貫通穴が設けられていない状態のダイス素材２３Ａが超微細穴打抜き加工装置に取り付けられる。
【００２９】
この状態で、制御部３６の制御に基づいて、駆動電源３３の通電制御が行われ、アクチュエータ３２が駆動される。これに応じてカンチレバー３４が押されて、それに伴い支持棒１７が下に押されることによりホルダ部材１３の下端に突出したポンチ１５Ａと、ダイス素材２３Ａの上面薄肉部２３ｅとの間が適正な放電距離ｄｈに設定される。この状態で、制御部３６の制御に基づいて放電用電源３８によりダイス素材２３Ａとホルダ部材１３との間に所定電圧が所定時間ｔ１印加されることにより、ダイス素材２３Ａと導電性のポンチ１５Ａの先端との間に放電が発生し、その放電によりポンチ１５Ａと対向するダイス素材２３Ａの薄肉部２３ｅが溶融してわずかに穴が開けられる。ホルダ部材１３のポンチ１５Ａについては、セラミックファイバー製であるため、短時間の放電では損傷はない。所定時間ｔ１の経過後に、制御部３６の制御によりアクチュエータ３２が駆動され、ホルダ部材１３が引上げられ、ポンチ１５先端が放電距離ｄｈから５μｍ上方に引上げられる。
【００３０】
さらに所定時間ｔ２経過後に、制御部３６の制御によりアクチュエータ３２が所定電圧で駆動されこれに応じてカンチレバー３４が押されて、それに伴い支持棒１７が下に押されることによりホルダ部材１３の下端に突出したポンチ１５Ａと、ダイス素材２３Ａの上面薄肉部２３ｅとの間が放電距離ｄｈより１μｍ下になるように設定される。そして、放電の所定時間ｔ１の経過後に、制御部３６の制御によりアクチュエータが駆動され、ホルダ部材１３が引上げられ、ポンチ１５先端が同様に５μｍ上方に引上げられる。このように、制御部３６の制御により、最初の放電距離ｄｈから、放電終了後に５μｍ引上げられ、その後１μｍずつ下方に引き下げられるいわゆる５μｍターン放電処理が行われる。
【００３１】
実際には、図７に示すように、ポンチ１５Ａを放電距離ｄｈから離れた上の位置で、５μｍ下げて放電電圧を加え、所定時間ｔ１経過後に、５μｍ引上げられ、一定時間ｔ２経過後に１μｍ加えて（１＋５）μｍポンチが下され、所定時間１放電電圧が加えられた後、５μｍ引上げられ、このような５μｍターン放電パターンが繰り返し行われる。これにより、ダイス素材２３Ａの薄肉部２３ｅにポンチ１５の外径よりわずかに大きな内径の真直なダイス穴２３ｆを形成することができる。
【００３２】
このように形成されたポンチ１５の挿通可能なダイス穴２３ｆを有するダイス２３を備えた超微細穴打抜き加工装置を用い、ダイス２３上に載置された薄板Ｗに対して、ポンチ１５を薄板Ｗを貫通してダイス２３のダイス穴２３ｆに挿通させることにより、薄板に５０μｍ以下で真直な微細穴を短時間に簡易に形成することができる。
【００３３】
以上に説明したように、本実施形態によれば、ホルダ部材１３の一端面から突出したポンチ１５の表面に金属膜を設けたことにより、ホルダ部材１３から突出したポンチ１５Ａの先端とダイス素材２３Ａの表面間を放電距離に保持した状態で、ホルダ部材１３とダイス素材２３Ａ間に電圧を印加したときに、ポンチ１５先端とダイス素材２３Ａとの間に確実に放電が発生する。これにより、ダイス素材２３Ａにポンチ１５の外径よりわずかに大きな内径の真直なダイス穴２３ｆを形成することができる。
【００３４】
そして、摺動支持部材２１とダイス素材２３Ａとが連結板２５によって固定されており、ダイス穴２３ｆの形成後も両者の位置関係が変化しないため、摺動支持部材２１に沿ってホルダ部材１３を移動させることにより、ポンチ１５がダイス２３のダイス穴２３ｆに確実に挿通可能にされている。そのため、本実施形態においては、ダイス２３上に載置された薄板Ｗに対して、ポンチ１５を薄板Ｗを貫通してダイス穴２３ｆに挿通させることにより、薄板Ｗに５０μｍ以下の大きさの微細穴を短時間に簡易に形成することができる。これにより、本実施形態に係る超微細穴打抜き加工装置は、プリンター用インクジェットノズル、自動車用燃料噴射ノズル、高密度プリント基板、フィルタ、ガスタービン冷却用ガスセンサ等の高機能微細部品等の微細穴打ち抜きに好適に利用可能である。
【００３５】
また、ダイス穴２３ｆの形成において、放電距離にて所定時間ｔ１放電を行った後、ポンチを放電距離から５μｍ離し、一定時間後にポンチの先端を放電距離より１μｍだけダイス素材２３Ａに近づけて所定時間放電を行う、５μｍターン放電処理を繰り返し行うことにより、ポンチ１５に損傷を与えることなく、ポンチ外径よりわずかに大きい内径の真直なダイス穴２３ｆを有するダイス２３を形成することができる。そのため、ポンチ１５は、１０万回程度の打抜きが可能な長寿命が確保される。
【００３６】
なお、上記実施形態においては、ダイス部材は１本のポンチを備えるものであるが、これに限らず複数本のポンチを備えたダイス部材とすることも可能である。また、上記実施形態においては、ポンチの太さが５０μｍ以下とすることにより、超微細な穴の打ち抜きが可能であるという特に大きな効果が得られるものであるが、ポンチの太さが５０μｍより大きい場合にも本発明を適用することは無論可能である。さらに、上記実施形態において、ポンチにより形成する微細穴の形状が円形であるが、これに限らず、ポンチの形状を変えることにより、微細穴の形状を楕円形、多角形とすることも可能である。
【００３７】
また、上記実施形態においては、ポンチを放電距離から離す第１長さが５μｍに設定され、さらにポンチの先端を放電距離よりダイス素材に近づける第２長さが１μｍに設定されているが、これに限らず、第１長さ及び第２長さを、ポンチの径、ダイスの形状、印加電圧等により、種々変更して設定することが可能である。その他、上記実施形態に示した超微細穴打抜き加工装置の構成については一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々変更して実施することが可能である。
【００３８】
【発明の効果】
上記請求項１の発明によれば、ホルダ部材から突出した表面に金属膜が被覆されたポンチの先端とダイス素材の表面間を放電距離に保持した状態で、ポンチ先端とダイス素材間に確実に放電を発生させることができ、ダイス素材にポンチの太さよりわずかに大きなダイス穴を簡易かつ確実に形成することができる。また、ポンチにより直接ダイス穴加工を行う必要がないので、ポンチの損傷が防止される。そして、摺動支持部材とダイス素材とが固定部材によって固定されているので、そのままの状態で、摺動支持部材に沿ってホルダ部材を移動させることにより、ポンチがダイスの貫通穴に確実に挿通される。その結果、請求項１の発明においては、薄板に対してポンチの太さに相当する微細穴を短時間に簡易かつ確実に形成することができると共に、ポンチの寿命も確保される。
【００３９】
また、５０μｍ以下の太さのポンチを用いることにより、ポンチの太さに相当する超微細穴が薄板に簡易かつ確実に形成される（請求項２の発明の効果）。さらに、ポンチの先端とダイス素材の表面間に定時間放電を発生させた後、ポンチを放電距離から第１長さだけ離し、さらに一定時間後にポンチの先端を放電距離より第２長さだけダイス素材に近づけて所定時間放電を行う、放電処理を繰返すことにより、ポンチの太さに相当する大きさのダイス穴を有するダイスを簡易に形成することができると共に、ポンチの寿命をさらに長くすることができる（請求項３の発明の効果）。
【００４０】
上記請求項４の発明によれば、打抜き加工装置のダイスは、ホルダ部材の一端面と対向すると共に長手方向に離間して配設された金属製のダイス素材の表面とホルダ部材から突出した表面に金属膜を設けたポンチの先端との間を放電距離に保持した状態で、ポンチとダイス素材間に電源により電圧を印加して放電を起こしてダイス素材にダイス穴を設けたものである。そのため、請求項４の発明においては、ポンチの太さに相当する微細穴を薄板に簡易かつ確実に形成することができる共に、ポンチの寿命も確保される。また、打ち抜き加工装置が、５０μｍ以下の太さのポンチを備えることにより、ポンチの太さに相当する超微細穴を薄板に簡易かつ確実に形成することができる（請求項５の発明の効果）。さらに、放電制御手段の制御に基づいて、ホルダ駆動手段により、ポンチを放電距離から第１長さ離し、また放電距離より第２長さ近づけさせて、放電処理が繰り返し行われることにより、ダイスにダイス穴が形成されているため、ポンチに損傷を与えることなく、ポンチの太さよりわずかに大きいダイス穴を有するダイスを備えた超微細穴打抜き加工装置が得られる（請求項６の発明の効果）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である超微細穴打抜き加工装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】超微細穴打抜き加工装置の打抜きブロックを示す斜視図である。
【図３】ホルダ部材を示す部分断面図である。
【図４】ダイスを示す正面図及び断面図である。
【図５】ホルダ部材の製造過程を説明する説明図である。
【図６】ダイスの製造方法を説明する説明図である。
【図７】ダイスの製造における放電のタイミングを説明するグラフである。
【符号の説明】
１０…超微細穴打抜き加工装置、１１…ハウジング、１２…打抜きブロック、１３…ホルダ部材、１４…ホルダ、１５…ポンチ、１６…固定金具、１７…支持棒、１９…コイルスプリング、２１…摺動支持部材、２３…ダイス、２３Ａ…ダイス素材、３１…駆動部、３２…アクチュエータ、３３…駆動電源、３４…カンチレバー、３６…制御部、３８…放電用電源。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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