(57)【要約】【課題】支持部材と押圧部材とにより挟持された金属板に対してプレス加工を施す際の金属板を保護することが可能な金属板の製造方法を提供する。【解決手段】弾性材から成り、プレス加工時にストリッパ２６が当接する突起部３３を有する保護シート３２を、突起部３３で囲まれた領域内に被加工部３４を配置した状態で基材プレート１３´の一方の面に積層し、この基材プレートをダイ２５上にセットして、ストリッパ及びパンチを下降させてプレス加工を行う。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部材と押圧部材とで金属板を挟持し、当該金属板の一方の面から他方の面に向けてパンチを押し込んでプレス加工を行う金属板の製造方法であって、
弾性材から成り、プレス加工時に前記押圧部材が当接する当接部を有する保護部材を金属板の一方の面に積層し、
前記保護部材の当接部で囲まれた領域内に前記パンチが押し込まれる被加工部を配置した状態でプレス加工を行うことを特徴とする金属板の製造方法。
【請求項２】
前記押圧部材が当接した状態における前記当接部の肉厚を、プレス加工によって前記金属板の一方の面における被加工部周縁に生じる隆起部の高さよりも厚くしたことを特徴とする請求項１に記載の金属板の製造方法。
【請求項３】
前記保護部材の当接部を凸形状に形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の金属板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持部材と押圧部材とで金属板を挟持し、金属板の一方の面から他方の面に向けてパンチを押し込んでプレス加工を行う金属板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力発生室内の液体に圧力変動を生じさせることでノズル開口から液体を噴射させる液体噴射ヘッドには種々の形式があるが、広く普及している所謂オン・デマンド方式のものは、リザーバ（液室）から圧力発生室を経てノズル開口に至る一連の液体流路をノズル開口に対応して複数備え、圧電振動子、発熱素子、或いは静電アクチュエータなどの圧力発生手段の駆動によって圧力発生室内の液体に生じた圧力変動を利用してノズル開口から液体を噴射（吐出）させるように構成されている。
【０００３】
一般的に、上記ノズル開口は、ダイ（支持部材）とストリッパ（押圧部材）との間に挟持された基材プレート（ノズル形成基板となる金属板（ワーク））の被加工部に対してパンチを押し込むプレス加工により作製される（例えば、特許文献１参照）。そして、パンチを基材プレートの一方の面（ストリッパに押圧されている側の面）から他方の面（ダイに支持されている側の面）に向けて押し込むと、基材プレートの被加工部には下孔（即ちノズル開口となる凹部）が形成される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１３７０３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、基材プレートにパンチを押し込む際、押し込まれたパンチの容積分の金属が流動する現象（いわゆる肉の逃げ）が発生する。そして、この流動した金属の一部が、基材プレートの一方の面においてパンチを押し込んだ部分（被加工部）の開口周縁部に隆起することがある。被加工部の開口周縁部に隆起部が生じてしまうと、その後、同一基材プレートに他のノズル開口を形成する際、ストリッパの押圧により隆起部が潰され、これにより、先に形成したノズル開口の開口形状が変形して真円度が低下する問題があった。このような問題は、例えば４２アロイ（Ｆｅ−４２％Ｎｉ合金）などの比較的柔らかい金属を基材プレートとして採用した場合に生じやすいことが判っている。
【０００６】
このような比較的柔らかい基材プレートに対してプレス加工を行う場合、上記隆起部の問題だけではなく、ストリッパと基材プレートとの間に加工屑などの異物が存在する場合、ストリッパの押圧により基材プレートに異物の形状が転写されてしまう等の問題もあった。
【０００７】
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、支持部材と押圧部材とにより挟持された金属板に対してプレス加工を施す際の金属板を保護することが可能な金属板の製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のプレス加工は、上記目的を達成するために提案されたものであり、支持部材と押圧部材とで金属板を挟持し、当該金属板の一方の面から他方の面に向けてパンチを押し込んでプレス加工を行う金属板の製造方法であって、
弾性材から成り、プレス加工時に前記押圧部材が当接する当接部を有する保護部材を金属板の一方の面に積層し、
前記保護部材の当接部で囲まれた領域内に前記パンチが押し込まれる被加工部を配置した状態でプレス加工を行うことを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、弾性材から成り、プレス加工時に押圧部材が当接する当接部を有する保護部材を金属板の一方の面に積層し、保護部材の当接部で囲まれた領域内にパンチが押し込まれる被加工部を配置した状態でプレス加工を行うので、当該プレス加工においては押圧部材が保護部材の当接部に当接支持され、これにより、ワークである金属板に押圧部材が直接当接することがない。したがって、金属板の一方の面に加工屑などの異物が存在する場合においても、押圧部材による押圧によって異物の形状が金属板に転写されてしまうことを抑制することができる。また、保護部材に異物の形状が転写されてしまうことも抑制することができる。
【００１０】
そして、前記押圧部材が当接した状態における前記当接部の肉厚を、プレス加工によって前記金属板の一方の面における被加工部周縁に生じる隆起部の高さよりも厚くする構成を採用することが望ましい。
【００１１】
この構成によれば、押圧部材が当接した状態における前記当接部の肉厚を、プレス加工によって金属板の一方の面における被加工部周縁に生じる隆起部（想定される範囲内の最大の隆起部）の高さよりも厚くすることで、この隆起部が押圧部材の押圧によって潰されることを防止することができる。これにより、被加工部の開口形状の変形を抑制することが可能となる。
【００１２】
また、上記構成において、前記保護部材の当接部を凸形状に形成する構成を採用することが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、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、以下では、液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）のノズル形成基板の形成に本発明を適用した例を説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態における記録ヘッド１の要部断面図である。例示した記録ヘッド１は、ケース２、流路ユニット３、及び、アクチュエータユニット５等を主な構成要素としている。ケース２は、合成樹脂製の中空箱体状部材であり、先端面（下面）には流路ユニット３を接合し、内部に形成された収容空部４内にはアクチュエータユニット５を収容し、流路ユニット３側とは反対側の基端面（上面）には、プリンタ本体側からの駆動信号をアクチュエータユニット５に供給するための回路基板（図示せず）を取り付けるようになっている。
【００１５】
上記アクチュエータユニット５は、櫛歯状に列設された複数の圧電振動子７と、この圧電振動子７が接合される固定板８と、回路基板からの駆動信号を圧電振動子７に供給するためのＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）等の配線部材９等から構成される。各圧電振動子７は、固定端部側が固定板８上に接合され、自由端部側が固定板８の先端面よりも外側に突出した所謂片持ち梁の状態で固定板８上に取り付けられている。そして、アクチュエータユニット５は、固定板８の背面を、収容空部４を区画するケース内壁面に接着することで収容空部４内に収納・固定されている。
【００１６】
流路ユニット３は、振動板１１、流路形成基板１２、及びノズル形成基板（ノズルプレート）１３からなる流路ユニット構成部材を積層した状態で接着剤で接合して一体化することにより作製されており、リザーバ１５（液室）からインク供給口１６及び圧力発生室１７を通りノズル開口１８に至るまでの一連のインク流路（液体流路の一種）を形成する部材である。圧力発生室１７は、ノズル開口１８の列設方向（ノズル列方向）に対して直交する方向に細長い室として形成されている。また、リザーバ１５は、インクカートリッジやサブタンク等のインク供給源からのインクが導入される室である。そして、このリザーバ１５に導入されたインクは、インク供給口１６を通じて各圧力発生室１７に分配供給される。
【００１７】
流路ユニット３の底部に配置されるノズル形成基板１３は、図２に示すように、ドット形成密度に対応したピッチ（例えば１８０ｄｐｉ）で複数のノズル開口１８を、記録紙等の記録媒体送り方向に列状に開設した金属製の薄手の板材である。本実施形態のノズル形成基板１３は、例えば、ステンレス鋼や４２アロイなどからなる金属板（基材プレート１３´）から作製し、パンチ２３（図３等参照）を用いたプレス加工によってノズル開口１８の列、即ち、ノズル列（ノズル群の一種）を、記録ヘッド１の走査方向に複数並べて開設している。そして、１つのノズル列は、例えば１８０個のノズル開口１８によって構成される。本実施形態の記録ヘッド１は、合計８種類のインクを吐出可能に構成されており、各インクに対応させて合計８列のノズル列がノズル形成基板１３に形成されている。
【００１８】
流路ユニット構成部材の１つである流路形成基板１２は、インク流路となる流路基部、具体的には、リザーバ１５となる空部、インク供給口１６となる溝部、及び、圧力発生室１７となる開口部が区画形成された板状の部材である。本実施形態において、流路形成基板１２は、結晶性を有する基材であるシリコンウェハーを異方性エッチング処理することによって作製されている。
【００１９】
ノズル形成基板１３とは反対側の流路形成基板１２の上面に配置される振動板１１は、ステンレス鋼等の金属製の支持板上に弾性フィルムをラミネート加工した二重構造の複合板材である。この振動板１１の圧力発生室１７に対応する部分には、圧電振動子７の自由端部の先端を接合するための島部２０が形成されている。この島部２０の周囲は、エッチングなどによって支持板を環状に除去して弾性フィルムのみとなっている。そして、この部分はダイヤフラム部として機能し、圧電振動子７が伸縮するのに伴い、弾性フィルムを弾性変形させながら島部２０が変位するように構成されている。また、振動板１１は、流路形成基板１２の空部の一方の開口面を封止してリザーバ１５の一部を区画し、インク流路内の圧力変動を緩和するコンプライアンス部２１としても機能する。このコンプライアンス部２１に相当する部分については、ダイヤフラム部と同様にエッチングなどによって支持板を除去して弾性フィルムだけにしている。
【００２０】
そして、上記構成の記録ヘッド１において、配線部材９を通じて圧電振動子７に駆動信号が供給されると、この圧電振動子７が素子長手方向に伸縮し、これに伴い島部２０が圧力発生室１７に近接する方向或いは離隔する方向に移動する。これにより、圧力発生室１７の容積が変化し、圧力発生室１７内のインクに圧力変動が生じる。この圧力変動によってノズル開口１８からインク（液体の一種）が噴射される。
【００２１】
次に、上記ノズル開口１８の形成について説明する。このノズル開口１８は、金型（プレス金型２４／図３参照）を用いたプレス加工によって、ノズル開口１８の開設予定部分（被加工部３４）に下孔３９を基材プレート１３´に形成する下孔形成工程と、この下孔形成工程によって基材プレート１３´の下面（本発明における他方の面）側に膨出した膨隆部３６（図５参照）や、基材プレート１３´の上面（本発明における一方の面）に隆起した隆起部３７（図５参照）等を研磨により除去する研磨工程とを順に経ることで形成される。
【００２２】
基材プレート１３´は、ノズル形成基板１３の基材であり、本実施形態では、例えば、４２アロイからなる金属板を用いている。この４２アロイは、他の金属と比べて加工性が良好である。なお、この基材プレート１３´としては、４２アロイに限らず、ステンレス鋼やニッケル、その他の合金などの他の基材を用いることができる。
【００２３】
図３は、下孔形成工程で使用されるプレス金型２４の構成を説明する要部断面図である。本実施形態におけるプレス金型２４は、ダイ２５（本発明における支持部材の一種）、ストリッパ２６（本発明における押圧部材の一種）、パンチホルダ２７、及び、パンチ２３等を備えて構成されている。ストリッパ２６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ボルト（図示せず）によって下方、即ち、ダイ２５側に付勢された状態でパンチホルダに対して相対的に近接・離隔可能に取付けられている。このストリッパ２６には、パンチ２３の胴部２３ｂの外径よりも若干大きい内径に設定された断面円形のガイド孔２８が開設されている。このストリッパ２６のガイド孔２８に胴部２３ｂを挿通し、パンチ先端部２３ａを下方に向けた状態で、パンチ２３がパンチホルダ２７に取付けられている。本実施形態においては、図に垂直な方向に複数のパンチ２３が列設されている。
【００２４】
パンチ２３は、丸パンチであり、ストリッパ２６に設けられたガイド孔２８に摺動する長尺な円柱状の胴部２３ｂと、この胴部２３ｂの先端側に連続し、基端側から先端側に向けて縮径したパンチ先端部２３ａとから構成される。パンチホルダ２７は、図示しない上型ダイセットに取付けられており、ダイ２５に対して上下動可能に構成されている。一方、ダイ２５は、図示しない下型ダイセット上に配置されている。このダイ２５には、パンチ２３に対応して逃げ孔２９が開設されており、この逃げ孔２９の内径は、パンチ２３の胴部２３ｂの外径よりも若干大きく設定されている。
【００２５】
上記プレス金型２４では、ダイ２５上に基材プレート１３´をセットし、ダイ２５とストリッパ２６とで挟持した状態で基材プレート１３´の被加工部３４、つまりノズル開口１８の形成予定箇所に対してパンチ２３を打ち込むことでプレス加工が行われる。このプレス加工において、ワークとしての基材プレート１３´の上面は、保護シート３２（保護部材の一種）が積層され、この保護シート３２により保護される。
【００２６】
図４は、この保護シート３２の構成を説明する平面図である。保護シート３２は、エラストマーやゴムなどの弾性材から成る薄手のシート材であり、基材プレート１３´の一方の面の全面を被覆可能な大きさに設定されている。この保護シート３２の上面（基材プレート１３´に貼着される面とは反対側の面）には、複数の突起部３３が突設されており、この突起部３３が、本発明における当接部として機能する。
【００２７】
本実施形態における突起部３３は、図３に示すように保護シート３２の上面から上方（プレス金型２４に配置された状態におけるストリッパ２６側）に向けて断面矩形状（凸状）に突出し、図４に示すように平面視においては保護シート３２の一辺（図４において上側）から他辺（図４において下側）に渡って保護シート３２を縦断する細長いリブ状を呈している。そして、突起部３３は、保護シート３２の幅方向（図４において左右方向）に所定の間隔で複数並設されている。この突起部３３の形成間隔は、少なくとも基材プレート１３´に開設するノズル開口１８の最大外径（圧力発生室側となる方の開口径）以上に設定される。
【００２８】
保護シート３２は、基材プレート１３´の上面に積層され、接着剤や粘着剤によって貼着される。なお、保護シート３２は基材プレート１３´に対し必ずしも貼着されてなくても良く、位置決めされた状態で積層されていれば良い。この積層状態において、突起部３３で囲まれた領域（隣り合う突起部３３同士の間の領域）に、基材プレート１３´においてノズル開口１８が形成される部分、即ち、パンチ２３が押し込まれて加工が行われる部分である被加工部３４が位置するようになっている。
【００２９】
上記下孔形成工程では、図５（ａ）に示すように、表面に保護シート３２が積層された基材プレート１３´をダイ２５上にセットし、この状態でパンチホルダ２７をダイ２５側に向けて下降させる。すると、まずストリッパ２６の下面（押圧面）が、保護シート３２に突設された突起部３３の上端面に当接する。この際、突起部３３は、ストリッパ２６による押圧力により多少上下に押し縮められるものの、完全に押し潰されることはなく、ストリッパ２６の押圧面と基材プレート１３´の上面との間に所定の間隔を確保するようにその高さが設定されている（この点については後述する）。
【００３０】
ストリッパ２６の押圧面が、突起部３３の上端面に当接した状態で、コイルスプリングの付勢力に抗しながらパンチホルダ２７をさらに下方に押し下げると、図５（ｂ）に示すように、パンチ２３が、保護シート３２における突起部３３同士の間の肉薄部分を打ち抜き、基材プレート１３´の上面側から下面側に向けて被加工部３４に押し込まれる。この際、パンチ先端部２３ａは、基材プレート１３´の素材を流動させながら基材プレート１３´の内部に進入する。そして、パンチ２３からの押圧力を受けた基材プレート１３´の素材が、ダイ２５の逃げ孔２９側に押し出されて膨隆部３６となる。また、４２アロイのような比較的柔らかい金属の場合、流動した素材の一部が、基材プレート１３´の上面においてパンチ２３を押し込んだ部分（被加工部３４）の開口周縁部に隆起して隆起部３７となる。
【００３１】
ここで、保護シート３２の突起部３３における肉厚（保護シート３２の下面から突起部３３の先端面までの寸法）は、ストリッパ２６が当接した状態で、被加工部３４（下孔３９）の開口周縁に生じる隆起部３７の高さよりも厚く設定している。これにより、ストリッパ２６が隆起部３７に直接接触することなく、尚かつ、保護シート３２の肉薄部分の弾性変形により隆起部３７の隆起が許容されるので、ストリッパ２６の押圧により隆起部３７が押し潰されて被加工部３４の開口形状、即ち、ノズル開口１８の圧力発生室側の開口形状が変形することを抑制することができる。
【００３２】
パンチ２３を下死点まで押し込んだならば、次に、パンチホルダ２７を上昇させる。すると、下方に付勢されたストリッパ２６が保護シート３２に圧接したまま、パンチ２３が基材プレート１３´及び保護シート３２から引き抜かれる。その後、パンチホルダ２７が上死点に戻るにつれて、ストリッパ２６が保護シート３２から離れる。そして、基材プレート１３´には、図５（ｃ）に示すように、パンチ先端部２３ａに倣った形状の下孔３９（凹部）が形成される。また、下孔３９の下部には、パンチ２３によって打ち抜かれた保護シート３２の一部が抜きカス４０として残る。
【００３３】
このようにして、保護シート３２が積層された状態の基材プレート１３´を順送しながら、図６に示すように、所定の間隔で被加工部３４に下孔３９を形成していく。後段の下孔３９を形成する場合においても、保護シート３２の突起部３３にストリッパ２６が当接するので、先に形成した下孔３９の開口周縁部に生じた隆起部３７がストリッパ２６によって押し潰されることが防止される。
【００３４】
基材プレート１３´の全ての被加工部３４に下孔３９を形成したならば、研磨工程に移行して、基材プレート１３´の上面と下面の両面を研磨し、上記の膨隆部３６、隆起部３７、及び抜きカス４０を除去する。なお、この研磨工程に移る前に基材プレート１３´から保護シート３２を剥がしても良いし、保護シート３２を剥がさずに研磨工程に移行し、保護シート３２を研磨により除去するようにしても良い。
【００３５】
この研磨工程では、遊星歯車機構による両面研磨装置が好適に用いられる。この遊星歯車機構を用いた研磨装置においては、基材プレート１３´を保持したキャリアを上下の定盤の間に挟持し、歯車機構でキャリアを自転、公転させることで上下の定盤にそれぞれ設けられた研磨面（研磨布）と基材プレート１３´を摺動させて当該基材プレート１３´の両面の研磨を同時に行い、膨隆部３６、隆起部３７、及び抜きカス４０を除去する。これにより、下孔３９が基材プレート１３´の厚さ方向を貫通し、この部分がノズル開口１８となる。なお、研磨方法としては、例示した方法に限らず、他の研磨方法を採用することもできる。
【００３６】
以上のように、基材プレート１３´の一方の面である上面に保護シート３２を積層し、この保護シート３２の突起部３３で囲まれた領域内に被加工部３４を配置した状態でプレス加工を行うので、このプレス加工においてはストリッパ２６が保護シート３２の突起部３３に当接支持され、これにより、ワークである基材プレート１３´にストリッパ２６が直接当接することがない。したがって、基材プレート１３´の一方の面に加工屑などの異物が存在する場合においてもストリッパ２６による押圧によって異物の形状が基材プレート１３´に転写されてしまうことを抑制することができる。特に、保護シート３２の突起部３３以外の部分は肉薄であるため、異物の形状に倣って弾性変形し易く、これにより、基材プレート１３´との間に異物が存在していても基材プレート１３´の上面に異物の形状が転写されることを効果的に抑制して基材プレート１３´を保護することができる。また、保護シート３２自体に異物の形状が転写されてしまうことも抑制することができる。
【００３７】
また、上述したように、突起部３３の肉厚を、ストリッパ２６が当接した状態で隆起部３７の高さよりも厚く設定したので、ストリッパ２６により隆起部３７が押し潰されて被加工部３４の開口形状、即ち、ノズル開口１８の圧力発生室側の開口形状が変形することを抑制することができる。その結果、ノズル開口１８の開口形状の真円度を確保することが可能となる。
【００３８】
次に、本発明に係る保護部材の第２の実施形態について説明する。
図７は、第２の実施形態における保護部材としての保護シート３２´の構成を説明する平面図である。
上記第１実施形態では、基材プレート１３´の上面を全面的に被覆する保護シート３２を例示したが、本実施形態における保護シート３２´は、複数の縦リブ４２ａ及び横リブ４２ｂを交差するように網状に形成していることを特徴としている。これらのリブ４２ａ，４２ｂは、本発明における当接部として機能する。そして、この保護シート３２は、これらのリブ４２ａ，４２ｂで囲まれた領域（開口部分）に、パンチ２３が押し込まれて加工が行われる部分である被加工部３４が位置する状態で基材プレート１３´に積層され、上記第１実施形態と同様にプレス加工が行われる。
【００３９】
この保護シート３２´を採用した構成によれば、リブ４２ａ，４２ｂ以外の部分が空部となっているので、基材プレート１３´の上面に隆起部３７やその他の異物が存在する場合においても、基材プレート１３´や保護シート３２´に異物等の形状が転写されたり、隆起部３７が押し潰されたりすることをより効果的に防止することができる。
なお、保護部材としては、上記各実施形態で例示したものには限らず、弾性材からなり、プレス加工時にストリッパ２６が当接する当接部を有するものであれば、任意の構成のものを採用することができる。
【００４０】
また、以上では、本発明に係る金属板の製造方法を、記録ヘッド１のノズル形成基板１３の製造に適用した例を示したが、本発明は他の用途にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】記録ヘッドの構成を説明する要部断面図である。
【図２】ノズル形成基板の構成を説明する平面図である。
【図３】プレス金型の構成を説明する要部断面図である。
【図４】保護シートの構成を説明する平面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）はプレス加工の工程を説明する模式図である。
【図６】プレス加工の工程を説明する模式図である。
【図７】第２実施形態における保護シートの構成を説明する平面図である。
【符号の説明】
【００４２】
２３…パンチ，２４…プレス金型，２５…ダイ，２６…ストリッパ，３２…保護シート，３３…突起部，３４…被加工部，３６…膨隆部，３７…隆起部
【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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