JP2017189768A - 金属板積層体および金属板積層体の連結体 - Google Patents

Abstract

【課題】金属板積層体の仮接合部分が、当該仮接合部分を有する側の積層面から突出するのを防止することができる積層体構造を提供する。【解決手段】金属板積層体は、複数の同一形状の金属板がその厚み方向に積層されてなり、金属板は、複数の略長方形状の貫通開口部を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、準備された複数の金属板の主面を合わせて一様に並べた金属板積層体を、接合して一体化させる金属板積層体の製造方法に関する。特に、金属板積層体の仮接合部分が、当該仮接合部分を有する側の積層面から突出するのを防止することができる金属板積層体の製造方法に関する。さらには、仮接合部分の存在する箇所を連結可能な凹部として用いることを可能とした金属板積層体に関する。

例えば、インクジェットプリンタは、インクの微細な粒子を紙などの基材に吹き付けることで印刷を行なう印刷装置である。このようなインクジェットプリンタにおけるノズル（又はインク吐出孔）は、印刷密度の向上を図るために微小間隔に複数配置されており、当該ノズルには、微量のインクを導くためのパイプ等の配管部の形成が通常、必要となる。しかしながら、近時、プリンタの小型化を図るために、パイプ等を用いることなく、所定形状の開口部が穿孔された複数の金属製の薄板を熱圧着により積層一体化した構造体を作製することで、インクの流路を形成する技術が提案されている。

例えば、特開２００７−３０４２９号公開公報（特許文献１）には、インクの流路を形成可能な複数の積層板が、積層一体化後に変形することや、位置決め用の部材と接合してしまうこと等を防止しつつ、これらの積層板を適切に位置決めした状態で互いを確実に接合することを目的とし、金属製の複数の積層板の貫通穴に対し金属製の位置決めピンを挿通させた状態で、スポット溶接やレーザー溶接等で積層板同士を部分的に仮接合した後、仮接合された積層板から位置決めピンを取り外して熱圧着により積層板同士の全面を拡散接合（本接合）する手法が開示されている。さらに、当該公報においてはレーザー溶接を行う場合、積層板同士の隣接部分を含む各積層板の端面にレーザーを照射して仮接合をすることが開示されている。

特開２００７−３０４２９号公報

しかしながら、各積層板の端面をレーザーを用いて溶接する場合、レーザー溶接による溶着部やいわゆるドロス（飛び散り）の発生に起因する出っ張りが生じる。そのため、外形の寸法精度等が必要な場合、溶接部の研磨や研削を行って外形寸法等を調整する必要がある。このような調整手法では、余分な工数がかかってしまいコスト高の要因となり得る。

また、板体を積層して形成した積層板を複数準備し、これらの準備された積層板同士を側面部で順次連結させて、大面積の平面を有する拡張された積層板群を形成することが要望されることがある（いわゆる複数の積層板を側面で連結して上部平面を拡張させる拡張使用）。このような場合、仮溶接を行った端面をそのまま拡張使用の接合面として使用しようとすると、仮溶接による突起物が接合の邪魔をして積層板同士の接合が困難となるという不都合が生じる。この場合もやはり突起物除去のための余分な工数が発生してしまいコスト高の要因となり得る。

このような実情のもとに本発明は創案されたものであって、その目的は、金属板積層体の仮接合部分が、当該仮接合部分を有する側の積層面から突出するのを防止することができる金属板積層体の製造方法を提供することにある。さらには、仮接合部分の存在する凹部箇所を連結部として用いることを可能とした金属板積層体を提供することにある。

上述してきた課題を解決するために、本発明の金属板積層体の製造方法は、端部に切り欠き部を有する複数の金属板を準備する工程と、前記複数の金属板を前記切り欠き部が連なるように積層して一連の凹部を形成するように金属板積層体を形成する工程と、前記一連の凹部の内部であって、隣接する金属板同士が接する接触部端に対して、接合部分を形成して、隣接する金属板同士を接合させる第１接合工程と、を有し構成される。

また、本発明の金属板積層体の製造方法の好ましい態様として、前記第１接合工程において形成される接合部分の突出した最外部が前記一連の凹部の内部に収納されるように構成される。

また、本発明の金属板積層体の製造方法の好ましい態様として、前記第１接合工程の後、さらに、積層された金属板の主面同士を接合させる第２接合工程と、を有するように構成される。

また、本発明の金属板積層体の製造方法の好ましい態様として、前記第１接合工程における接合手法が、レーザー溶接として構成される。

また、本発明の金属板積層体の製造方法の好ましい態様として、前記第２接合工程における接合手法が、拡散接合として構成される。

また、本発明の金属板積層体の製造方法の好ましい態様として、前記金属板を準備する工程において準備される金属板には、さらに位置合わせ用の貫通孔が形成されているように構成される。

本発明の金属板積層体は、端部に切り欠き部を有する複数の金属板が積層された金属板積層体であって、前記切り欠き部が連なるように前記複数の金属板が積層されて一連の凹部が形成されており、前記一連の凹部の内部であって、隣接する金属板同士が接する接触部端に、該隣接する金属板同士を接合させる接合部分が形成されているように構成される。

また、本発明の金属板積層体の好ましい態様として、前記接合部分の突出した最外部が前記第１凹部の内部に位置するように構成される。

また、本発明の金属板積層体の好ましい態様として、前記隣接する金属板の主面同士が拡散接合されているように構成される。

また、本発明の金属板積層体の好ましい態様として、前記一連の凹部で形成された第１凹部が連結部として機能してなるように構成される。

また、本発明の金属板積層体の好ましい態様として、前記第１凹部の形成位置とは異なる側部位置に、連結部として機能することができる第２凹部が金属板の積層により形成されるように構成される。

また、本発明の金属板積層体の好ましい態様として、前記第１凹部の形成位置とは異なる側部位置に、前記第１凹部と嵌合できる連結凸部が金属板の積層により形成されるように構成される。

また、本発明の金属板積層体の好ましい態様として、前記第１凹部の形成位置と同じ側部位置に、金属板の積層により形成される連結凸部を併存形成させてなるように構成される。

また、本発明の金属板積層体の好ましい態様として、前記金属板は、積層方向に向けた貫通孔が形成されており、当該貫通孔を積層方向の連結部として機能させてなるように構成される。

本発明の金属板積層体の製造方法は、端部に切り欠き部を有する複数の金属板を準備する工程と、前記複数の金属板を前記切り欠き部が連なるように積層して一連の凹部を形成するように金属板積層体を形成する工程と、前記一連の凹部の内部であって、隣接する金属板同士が接する接触部端に対して、接合部分を形成して、金属板を接合させる第１接合工程と、を有するように構成されているので、金属板積層体の仮接合部分が、当該仮接合部分を有する側の積層面から突出するのを防止することができる。また、本発明の金属板積層体は、金属板積層体の仮接合部分が、当該仮接合部分を有する側の積層面から突出していないので、当該仮接合部分を有する側の積層面を金属板積層体の拡張使用の際の連結部として使用することができる。

図１は、金属板積層体の好適な実施形態を示す概略斜視図である。 図２は、金属板積層体を形成する前の複数の金属板を示す分解斜視図である。 図３は、隣接する金属板同士が接する接触部端に対して、接合部分を形成して、金属板を接合させる第１接合工程を実施した際の、切り欠き部の内部に形成された接合部分を示すＸ−Ｚ側面図である。 図４は、溶接部分の突出した最外部が凹部の内部に収納されている状態を示すＹ−Ｚ側面図である。 図５は、金属板積層体を複数個準備し（図示の場合４個）、これらを互いに積層方向Ｘに対して直角方向に連結して用いる状態を示すＸ−Ｙ平面図である。 図６（Ａ）は、金属板積層体の凹部を連結部として機能させる際に、連結を補助するために使用することができる連結補助部材の概略斜視図であり、図６（Ｂ）は、金属板積層体の位置合わせ用の貫通孔を積層方向の連結部として機能させる際に、連結を補助するために使用することができる積層方向連結補助部材の概略斜視図である。 図７（Ａ）は、２つの金属板積層体同士を連結補助部材を介して連結させる前の状態を示す側面図であり、図７（Ｂ）は、２つの金属板積層体同士を連結補助部材を介して連結させた後の状態を示す側面図である。 図８（Ａ）は、２つの金属板積層体同士を積層方向連結補助部材を介して積層方向に連結させる前の状態を示す側面図であり、図８（Ｂ）は、２つの金属板積層体同士を積層方向連結補助部材を介して積層方向に連結させた後の状態を示す側面図である。 図９は、接合され一体化された金属板積層体の好適な他の実施形態を示す概略斜視図である。 図１０は、接合され一体化された金属板積層体の好適な他の実施形態を示す概略斜視図である。 図１１（Ａ）は図１０に示される凸部２７の平面図であり、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）に示される凸部２７の変形例を示す平面図である。 図１２（Ａ）は金属板積層体の端部に形成された他の連結形態を示す部分拡大図であって、当該端部には、連結のために形成された凹部と凸部がＺ方向に併設して形成されており、隣接する対向端部で双方の凹部と凸部が嵌合可能に配置されている状態を示す図面である。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）の状態から対向する端部同士を嵌合させて連結させた状態を示す図面である。 図１３は、接合され一体化された金属板積層体のより具体的な実施形態の一例を示す概略斜視図である。 図１４は、接合され一体化された金属板積層体のより具体的な実施形態の一例を示す概略斜視図である。 図１５は、接合され一体化された金属板積層体のより具体的な実施形態の一例を示す図面であり、図１５（Ａ）は、金属板積層体と接合蓋体とを一体化する前の状態を示す図面であり、図１５（Ｂ）は、金属板積層体と接合蓋体とを一体化した後の状態を示す図面である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する形態に限定されることはなく、技術思想を逸脱しない範囲において種々変形を行なって実施することが可能である。また、添付の図面においては、説明のために上下、左右の縮尺あるいは特別な箇所を部分的に誇張して図示することがあり、実際のものとは縮尺が異なる場合がある。

図１〜図３を参照しつつ本発明の好適な実施形態に係る金属板積層体の製造方法について説明する。

図１は、金属板積層体１の好適な実施形態を示す概略斜視図であり、図２は、金属板積層体１を形成する前の複数の金属板５を示す分解斜視図であり、図３は、隣接する金属板５同士が接する接触部端に対して接合部分を形成して、金属板を接合させる第１接合工程を実施した際の接合部分を示す側面図（図１のＡ−Ａ方向から見た側面図）である。

図１および図２に示されるように、金属板積層体１は、端部５ａに切り欠き部２０を有する複数の金属板５を、切り欠き部２０が連なるように積層することにより形成されている。そして、図２に示される切り欠き部２０を積層方向（Ｘ方向）に連ねることによって、図１に示される一連の凹部２５（便宜上、このものを「第１凹部２５」と称すことがある）が形成される。なお、これらの図面において、特に、切り欠き部２０は、その部位および形状を見易く表示するために、金属板５に形成されている実際の形状よりも拡大表示してあることに留意されたい。また、端部５ａは図面に示される箇所に限定されることなく、積層による一連の凹部２５が形成されることを前提にして金属板５の周辺のいずれの箇所にも形成することができる。

積層された金属板５は、各金属板５同士を固着させることによって一体化された金属板積層体１となる。なお、本実施形態における金属板５の積層方向（図面のＸ方向）には、好適な態様として位置合わせ用の貫通孔３０が形成されている。

金属板積層体１の製造方法は、その構成要部として、（１）端部５ａに切り欠き部２０を有する複数の金属板５を準備する工程と、（２）複数の金属板５を切り欠き部２０が連なるように積層して一連の凹部２５を形成するように金属板積層体１を形成する工程と、（３）一連の凹部２５の内部であって、隣接する金属板５同士が接する接触部端６に対して、接合部分５１を形成して、隣接する金属板同士を接合させる第１接合工程と、を有し構成される。

そして、前記第１接合工程において形成される接合部分５１（溶接部分５１）の突出した最外部５１ａが一連の凹部２５の内部に収納されるように構成されている。

以下、工程毎に順次説明する。
（１）端部５ａに切り欠き部２０を有する複数の金属板５を準備する工程
図２に示されるように、積層対象となる複数の金属板５が準備される。

金属板５は、厚さｔ１の板体であり、端部５ａ側の側平面には切り欠き部２０が形成されている。切り欠き部２０はその切り取られた形状（Ｙ−Ｚ平面における形状）が図示のごとく矩形状であることが好ましいが、湾曲形状、半円形状、台形形状等とすることもでき、特に限定されるものではない。

切り欠き部２０の奥行長さ（深さ）Ｃ２は、０．０３ｍｍ以上、特に０．０３〜１ｍｍ、好ましくは０．０５〜０．１５ｍｍ程度とされる。

また、切り欠き部２０の開口部幅Ｃ１は、２ｍｍ以上、特に２〜１０ｍｍ、好ましくは３〜５ｍｍ程度とされる。特に、後述するように切り欠き部２０の中に他の連結補助部材を挿入して連結部として使用する場合には、奥行長さＣ２は、比較的大きめの１〜１０ｍｍ、好ましくは、２〜５ｍｍ程度、切り欠き部２０の開口部幅Ｃ１は、比較的大きめの５〜２０ｍｍ、好ましくは、８〜１６ｍｍ程度に設定されることが望ましい。

図２において金属板５の厚さｔ１は、０．０２〜０．５ｍｍ、好ましくは、０．０３〜０．３ｍｍ程度とされ、金属板５の図面に示されるＹ−Ｚ平面の大きさは、例えば、Ｙ方向長さが１０〜２５０ｍｍ程度とされ、Ｚ方向長さが５〜７０ｍｍ程度とされる。

上述したように金属板５の積層方向（図面のＸ方向）には、金属板５を積層するに際して、位置合わせ用の貫通孔３０が形成されていることが好ましい。貫通孔３０を設けることによって、例えば、位置合わせ用の貫通孔３０に位置決めピン等を挿入しつつ積層することによって金属板５の位置決めが容易となる。さらに、後述するように、複数の金属板積層体１を順次連結して拡張使用することも可能となる。

貫通孔３０の個数は特に制限されるものではないが、積層される金属板５の位置決めを確実に行うためには図２に示されるように所定の間隔を空けて形成した２個の貫通孔３０を設けることが望ましい。また、貫通孔３０の代わりに、位置決め用の切り欠き部（図示していない）を金属板５の周縁の所定の箇所に設けるようにしてもよい。また、金属板５の積層枚数が比較的少ない場合には、位置決め用の貫通孔３０や切り欠き部（図示していない）を設けることなく、単に、端面を揃えて整列させた状態で、クランプ固定により一時的に仮止めするようにすることもできる。

このような金属板５は、例えば、ステンレス鋼、チタン、チタン合金、ニッケル、ニッケル合金、ニオブ、タンタル、ジルコニウム、コバルト合金、クロム合金、モリブデン合金、タングステン合金等の金属から構成することができる。複数の金属板５は、同種の金属材料から構成され、しかもこれらが容易に拡散接合できる金属から構成されることが好ましい。

図２に示されるように端部５ａ側に切り欠き部２０を有する金属板５は、１枚の金属薄体を被加工ベース体として、この被加工ベース体を所定形状に、エッチング加工あるいはプレス加工、あるいはプラズマやアーク等の熱による切断加工や、レーザや高圧流体や超音波等のエネルギーによる切断加工を行うことにより形成することができる。

これらの加工方法の中で、好適な態様の一例であるエッチング加工により被加工ベース体から金属板５を加工する手順を以下簡単に述べておく。

まず最初に、原材料となる被加工ベース体の金属薄体を準備する。金属薄板は、予め脱脂洗浄処理しておくことが望ましい。次工程におけるフォトレジスト膜の密着性を向上させ、品質・仕上がりを向上させるためである。

次いで、金属薄板の両主面にそれぞれマスク形成のためのフォトレジスト膜を形成する。フォトレジスト膜は塗布形成してもよいし、フィルム状のフォトレジスト膜を貼り付けるようにしてもよい（いわゆるラミネート）。金属薄板の２つの主面のうち片側にのみフォトレジスト膜を形成することも可能であるが、加工精度を担保するためには、両主面にそれぞれフォトレジスト膜を形成することが望ましい。

次いで、フォトレジスト膜の上に、露光用のパターンが形成されたパターンフィルム原版を配置し、露光処理を行なう。フォトレジスト膜がネガ型の場合、露光部分が現像液に対して不溶解性となり、現像後に露光部分が残る。フォトレジスト膜がポジ型の場合、露光部分が現像液に対して溶解し、現像後に未露光部分が残る。

次いで、例えばネガ型の場合、フォトレジストの現像処理が行われ、現像後、露光部分が所定のパターンの（レジスト）マスクとして残り、露光されていない箇所は、レジストが除去されて金属薄板の表面が露出する。

次いで、エッチング処理が行われる。すなわち、フォトレジスト膜によりマスキングされた金属薄板にエッチング液を付けることによって、上記の現像操作で露出された金属薄板の部分だけがエッチングされて、所望の形状に金属薄板が加工される。エッチング液は、使用する金属薄板の種類に応じて適宜選定される。

次いで、エッチング処理後に金属薄板に残っているレジスト（マスク）を除去し、洗浄・乾燥することによって、図２に示されるごとく切り欠き部２０を有する金属板５が形成される。なお、このエッチング処理によって、貫通孔３０も同時に形成することが好ましい。なお、上記のエッチングは、好適例としてウエットエッチングを挙げて説明したが、金属薄板の肉厚が極めて薄いものであれば、反応性気体やイオン、ラジカルを用いたドライエッチングを採用することもできる。

（２）複数の金属板を積層して金属板積層体を形成する工程
上記のごとく所定の形態に加工された複数の金属板５を準備し、これらの金属板５の切り欠き部２０が連なるように積層して金属板積層体を形成する工程が行われる。この工程により、図１に示されるように、金属板積層体１の端部５ａ側（図１の右方側）には、連なった切り欠き部２０により、一連の溝状の凹部２５（第１凹部２５）が形成される。

このような金属板積層体１を位置ずれをおこすことなく積層形成するには、例えば、上述したように位置合わせ用の貫通孔３０に位置決めピン等を挿入しつつ金属板５の積層を行うことが望ましい。なお、本工程においては、単に、複数の金属板５を重ねて一つの集合体（金属板積層体１）を作製しているだけであって、金属板積層体１を構成している金属板５同士を融着させて一体化することまでは行われない。

図１に示される金属板積層体１の積層方向（図面のＸ方向）の長さＬｘは、０．２ｍｍ以上、特に０．５〜３０ｍｍ、好ましくは０．８〜２０ｍｍ程度とされる。

この値が、０．２ｍｍ未満であると、積層方向の総厚が薄くなるために、後述する本発明の接合方法を用いることなく、単層の基板で機能を果たすことができたり、あるいは、他の接合方法、例えば、主面側からの１回のレーザ溶接やスポット溶接等による接合を用いることが可能となるからである。

また、図１に示される金属板積層体１の積層方向に対して幅側となる直角方向（図面のＹ方向）の長さＬｙは、５ｍｍ以上、特に１０〜２５０ｍｍ、好ましくは１５〜１００ｍｍ程度とされる。また、図１に示される金属板積層体の積層方向に対して高さ側となる直角方向（図面のＺ方向）の長さＬｚは、５ｍｍ以上、特に５〜１００ｍｍ、好ましくは５〜７０ｍｍ程度とされる。

なお、金属板積層体１を形成するに際して金属板５の積層枚数は、用いる金属板５の１枚の厚さｔ１の値によっても異なるが、通常、２〜２００枚程度、より好ましくは、５〜１００枚程度とされる。

（３）切り欠き部の内部において金属板を接合させる第１接合工程
次いで、積層された金属板積層体１の切り欠き部２５により形成される一連の凹部２５の内部において、隣接する金属板同士を部分的に接合させて、金属板積層体を仮止めしておく第１接合工程が実施される。

すなわち、図３に示されるように、金属板積層体１の一連の凹部２５の内部（特に、凹部２５の最深部の底面が好ましい）における、隣接する金属板５同士が接する接触部端６に対して、接合部分５１（黒丸で示す箇所）を形成して、隣接する金属板５同士を接合させる第１接合工程が実施される。図３に示されるように、例えば、１０枚の金属板５を積層した場合には、少なくとも９点の接合部分５１が設けられる。すなわち、Ｎ枚の金属板５を積層した場合には、少なくともＮ−１点の接合部分５１を設け、隣り合う金属板５同士が順次接合される。接合部分５１は、レーザー溶接による溶接部５１とすることが好ましい。すなわち、第１接合工程における接合手法は、レーザー溶接であることが好ましい。レーザー溶接について述べておく。

レーザー溶接での溶接部の形成過程は溶融金属のくぼみの有無によって、（Ｉ）熱伝導型と（ＩＩ）深溶込み型との２種類に分けることができる。（Ｉ）熱伝導型レーザー溶接では材料表面でレーザーが吸収され、光が熱に変換されることで熱エネルギーが材料内に伝導して溶融する現象が主となる。この溶融の過程で溶融池の形状があまりへこまず、深さより幅が広いタイプの溶接をすることができる。熱伝導型レーザー溶接はレーザーのパワー密度が比較的低いときに起きやすい。従って、反射損失が大きく加工能率があまり高くないので材料同士の溶着や接合、貫通しない溶接に用いるのがよい。当該溶接は、溶接現象が安定なため溶接欠陥が生じにくく、溶融池の温度が低いために蒸気圧の高い元素の損失が抑えられる等の利点がある。一方、（ＩＩ）深溶込み型レーザー溶接（いわゆるキーホール型レーザー溶接）はパワー密度が高い場合に生じやすい。つまり、パワー密度が高い場合、溶融池で金属の蒸発が始まり、金属蒸気によって材料表面に反発力が生じるためにくぼみができる。くぼみが深くなると空洞（キーホール）となり、レーザービームが材料の内部に届きやすくなる。

上記いずれの型のレーザー溶接を用いてもよいが、いずれの型のレーザー溶接においても、溶接部分あるいはその周辺には、溶接そのものの出っ張りや、ドロスの出っ張りが生じることは避けられない。しかしながら、本発明においては、端部５ａに切り欠き部２０を設け、好適には、その寸法が上述のごとく設定されているので、図４に示されるように、第１接合工程において形成される接合部分５１（例えば溶接部分）の突出した最外部５１ａが、凹部２５（切り欠き部２０）の内部に収納されるようになっている。そのため、端部５ａを含むＸ−Ｚ平面（積層されることにより形成された面であり、「積層面」と称す場合がある）には、当該平面よりも突出した部分がないので、端部５ａで規制される外形の寸法精度をそのまま維持することができ、外形寸法の調整が不要となる。また、複数の金属板積層体１を繋いで拡張使用する場合には、出っ張りのない端部５ａを接続面として使用することができる。

なお、本発明では凹部２５においてのみ第１接合工程が実施されていることが望ましい。

上述してきた第１接合工程は、重ねられた状態にある金属板積層体１を仮止めするための接合工程である。この工程における接合のみによって、金属板積層体１の形態が崩れることなく固定され一体化されるのであれば、この工程で金属板積層体１の製造を完了させることもできる。しかしながら、一般には、接合強度が十分でないため、以下に示すような本接合である第２接合工程を設けることが望ましい。

（４）本接合を行う第２接合工程
上述してきた第１接合工程の後、さらに、積層された金属板５の隣接する主面同士を接合させる第２接合工程が行われる。前記第１接合工程の際に、位置合わせ用の貫通孔３０の中に位置決めピンが挿入されている場合には、通常、位置決めピンを抜いてから第２接合工程が行われる。

第２接合工程における金属板５の隣接する主面同士の接合手法は、拡散接合とすることが好ましい。本発明では主面の全部が拡散接合されていることが望ましい。拡散接合とは、接合する材料同士を密着させ、真空や不活性ガス中などの制御された雰囲気中で、加圧・加熱し、接合面に生じる原子の拡散を利用して接合する方法である。拡散接合による接合は、接着剤フリーの接続となり、溶液中や特殊な温度条件でも不都合なく使用することが可能となる。また、固定のための新たな部品（例えば、ネジやクランプ部材等）を用いる必要なく、生産性も向上する。外観形状もよい。

このようにして固定され一体化された金属板積層体１は、図４に示されるように溝状の凹部２５内に端面５ａよりも外側に突出する突出物が存在しない。そのため、凹部２５が存在する側の端面５ａ（積層により形成された積層面）を拡張のための接合面とすることができる。

すなわち、図５に示されるように、上述してきた本発明の金属板積層体１を複数個準備し（図示の場合４個）、これらを互いに図示のごとくＹ方向（積層方向Ｘに対して直角方向）に連結して用いることができる。連結に支障がないのは、図４に示されるように接合部分５１（溶接部５１）の突出した最外部５１ａが、凹部２５（切り欠き部２０）の内部に収納されているからである。

図５において、切り欠き部２０が存在する側の端面５ａと、当該端面５ａ（積層面）と反対側に位置する端面５ｂ（積層面）との連結手法としては、公知の種々の手法を用いることが可能である。例えば、金属板積層体１同士が接することにより形成される端面同士（端面５ａと端面５ｂ）をレーザー溶接、スポット溶接、アーク溶接、エポキシやポリイミドなどの樹脂による接着などによって連結することができる。

なお、図５においては図面の横方向であるＹ方向の連結状態しか示していないが、隣接する金属板積層体１の図面のＸ方向の平面５ｃ同士も連結可能である。平面５ｃ同士の連結では、凹部２５のない平面（積層面）同士の接合となる。

上述してきた複数個の金属板積層体１は、金属板積層体１の端面（積層面）同士を溶接や、接着にて接合することができる。しかしながら、使用の仕方によっては、拡張使用のために金属板積層体１同士を接合した後、再度、元の状態となるように分離させ、接合前の個々の大きさの金属板積層体１に戻しておきたいという要望が生じることがある。このような場合に、前記凹部２５を連結部として機能させることにより、金属板積層体１同士を着脱可能に操作することが可能となる。

すなわち、例えば、図６（Ａ）に示されるような連結補助部材６０を準備して、このものを金属板積層体１同士の連結のための介在部材として用いることによって金属板積層体１の拡張使用が可能となる。つまり、連結補助部材６０は、ベース薄板材６５の略中央から両主面側に突出した連結部６１を有するように構成されるとともに、突出した連結部６１は、ベース薄板材６５の長手方向（図面のＸ方向）に沿った状態で形成される。そして、図７（Ｂ）に示されるように、ベース薄板材６５の両側に配置されている連結部６１が金属板積層体１の凹部２５に嵌合されることによって、一対の金属板積層体１の連結が可能となる。なお、図７（Ａ）は、一対の金属板積層体１を連結させる前の状態を示す図面である。

図６（Ａ）に示される連結補助部材６０の各部の寸法設定は以下のようにすることが望ましい。連結部６１の外径寸法Ｃ１´は、金属板積層体１の凹部２５に嵌合できる程度の大きさとされる。連結部６１の突出長さＣ２´は、その先端が、嵌合操作の際、接合部分５１（溶接部５１）の最外部５１ａに接しない程度であって（図７（Ｂ）参照）、かつ嵌合による一体化が可能となる長さとされる。ベース薄板材６５の厚さＣ３は、着脱操作が容易となり、かつ変形しない範囲で出来るだけ薄くなるように設定することが望ましい。ベース薄板材６５のＺ方向の外径Ｌｚ´は、金属板積層体１の高さＬｚ（図１、図７（Ａ）参照）と同等あるいはそれ以下とすることが望ましい。ベース薄板材６５のＸ方向の長さＬｘ´は金属板積層体１の積層方向の長さＬｘ（図１参照）と同等程度とすることが望ましい。

このような手法によって３以上の金属板積層体１の連結を可能とするためには、金属板積層体１の構成を図９に示すような構造にさらに変形させればよい。すなわち、図９に示すようにＹ方向の両側の端面にそれぞれ凹部２５を設けることによって、連結補助部材６０を介在させつつ、図面のＹ方向に順次、金属板積層体１を連結させることが可能となる。なお、図９に示される形態は、第１凹部２５が形成されている積層面と反対側の積層面（異なる側部位置）に、さらに連結部として機能することができる第２凹部２５を金属板２５の積層により形成したものであると言い換えることができる。第１凹部２５と第２凹部２５は同一形態、同一寸法とすることが望ましい。

この一方で、積層方向であるＸ方向へ金属板積層体１を連結して拡張使用する場合には、貫通孔３０を利用することができる。例えば、図６（Ｂ）に示されるような積層方向連結補助部材７０を準備して、このものを連結のための介在部材として用いることによって金属板積層体１の積層方向（Ｘ方向）への拡張使用が可能となる。つまり、積層方向連結補助部材７０は、ベース薄板材７５の略中央から両主面側に突出した連結部７１を有するように構成される。そして、図８（Ｂ）に示されるように、ベース薄板材７５の両側に配置されている連結部７１が貫通孔３０に嵌合されることによって、金属板積層体１の連結が可能となる。図８（Ａ）は、金属板積層体１を連結させる前の状態を示す図面である。なお、図８（Ａ）、（Ｂ）において、凹部２５は、紙面の奥行側に形成されている。そのため、図８（Ａ）、（Ｂ）において、凹部２５は現れていない。

図６（Ｂ）に示される積層方向連結補助部材７０の各部の寸法設定は以下のようにすることが望ましい。すなわち、連結部７１の外径寸法Ｐ３は、貫通孔３０に嵌合できる程度の大きさとされる。連結部７１の突出長さＰ２は、嵌合による一体化が可能な長さとされる。ベース薄板材７５の厚さＰ１は、着脱操作が容易となり、かつ変形しない範囲で出来るだけ薄くなるように設定することが望ましい。ベース薄板材７５の外径Ｐ４は金属板積層体１の高さＬｚ（図１、図８（Ａ）参照）と同等あるいはそれ以下とすることが望ましい。

上記の連結補助部材６０および積層方向連結補助部材７０は、各種金属材料や樹脂材料から構成することができる。

なお、図６（Ａ）に示される連結補助部材６０を用いることなく金属板積層体１のみでの連結を可能ならしめるために、図１０に示されるような形態の金属板積層体１を形成することもできる。すなわち、金属板積層体１の凹部２５が設けられている端面とは反対側の端面（異なる側部位置）に、凹部２５と嵌合できる所定の大きさを有する凸部２７（連結凸部）を金属板の積層により形成するようにしてもよい。この場合、凸部２７側において、隣接する金属板同士を接合させるための溶接等の接合を行う必要がない場合には、図１１（Ａ）に示されるような通常の凸形状とすればよい。この一方で、凸部２７側において、隣接する金属板同士を接合させるための溶接等の接合を行う必要がある場合には、図１１（Ｂ）に示されるように凸部２７の基部近傍に切り欠き部分を形成し、その切り欠いた箇所の内部に溶接等による接合を行うようにすればよい。切り欠き部分の大きさは、接合部分（溶接部）の最外部が切り欠き部分からはみ出さない程度の大きさとすればよい。

連結構造に関する他の実施形態が図１２に示される。図１２（Ａ）は金属板積層体の端部に形成された他の連結形態を示す部分拡大図であって、同じ側部位置の端部には、連結のために形成された凹部２５と凸部２８（連結凸部）がＺ方向に併設して形成されており、隣接する対向端部で双方の凹部２５と凸部２８が嵌合可能に配置されている状態を示す図面である。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）の状態から対向する端部同士を嵌合させて連結させた状態を示す図面である。

図１２（Ａ）において、連結のため嵌合対象となる右方の金属板積層体１は、左方に存在する金属板積層体１の天地（Ｚ方向）を逆さにした関係にあるとして見て頂きたい。双方の対向する金属板積層体１における凹部２５の内部には、接合部分５１が形成されており、凹部２５と嵌合することのできる凸部２８は、溶接部等である接合部分５１の最外部と接しないように、突合せ位置調整用凸部２９と、突合せ位置調整用凹部２６の嵌合方向寸法によって調整することができる。すなわち、図面における突合せ位置調整用凹部２６のＡ寸法よりも突合せ位置調整用凸部２９のＢ寸法が大きいことを前提とし、例えば、Ａ寸法の最小値を０．０３０ｍｍとし、Ｂ寸法の最小値を０．０６０ｍｍとすることができる。

本発明の金属板積層体１の好適な具体例が図１３および図１４にそれぞれ示される。

図１３には、金属板５に貫通孔３５を形成し、金属板５を複数枚（図面では３枚）積層させることによってアスペクト比の高い貫通孔３５´を形成させた金属板積層体１の実施例が示される。すなわち、通常のエッチングであれば、開孔深さ（板厚）よりも開孔幅が大きく形成されるが、図１３のごとく積層することによって、深さが幅よりも大きい開孔（つまり、高アスペクト比の開孔）を形成することができる。アスペクト比の高い貫通孔３５´は、流路やフィルター微細孔等として機能させることができる。なお、金属板５の板厚は、０．０２〜０．５ｍｍ程度とすることができる。

本発明の金属板積層体１の好適な具体例が図１３〜図１５にそれぞれ示される。

図１３には、金属板５に貫通孔３５を形成し、金属板５を複数枚（図面では３枚）積層させることによってアスペクト比の高い貫通孔３５´を形成させた金属板積層体１の実施例が示される。すなわち、通常のエッチングであれば、開孔深さ（板厚）よりも開孔幅が大きく形成されるが、図１３のごとく積層することによって、深さが幅よりも大きい開孔（つまり、高アスペクト比の開孔）を形成することができる。アスペクト比の高い貫通孔３５´は、流路やフィルター微細孔等として機能させることができる。なお、金属板５の板厚は、０．０２〜０．５ｍｍ程度とすることができる。

図１４には、突出した複数のピラー１０をＺ方向に備える金属板５´と、ピラー１０の存在しない単なる板体（スペーサ）からなる金属板５とを、Ｘ方向に積層させて形成した金属板積層体１をフィルターの構成部材の一部品として用いた実施例が示される。すなわち、金属板５´と金属板５とを組み合わせて一体化させることによってフィルターが形成される。上部に形成される接合蓋体６００は、ピラー１０の先に連接している蓋部材６０５´と蓋スペーサ６０５とを積層して一体化することによって形成されている。

このように形成されるフィルターの側面方向には流体を流すことができる空間が形成され、フィルター立体構造を構成することができる。ろ過対象となる流体中に存在する異物は、柱状に立設する複数のピラー１０の集合体で形成されるフィルター部によって除去される。

なお、金属板積層体１において、積層されて接触部位となる金属板５´と金属板５の平面部の面積、および同様に積層されて接触部位となる蓋部材６０５´と蓋スペーサ６０５の平面部の面積は同じとすることが望ましい。

なお、図１４に示される金属積層体１においても、凹部２５および接合蓋体６００に形成される凹部２５´の形成手法は、上述した例えば図１に示されるそれらと同様にすればよい。また、図１４に示される態様において、ピラー１０の存在しない単なる板体（スペーサ）５´、６０５´は、必須のものではなく、省略することもできる。

図１５には、本発明の金属板積層体１をフィルターの構成部材の一部品として用いた他の実施例が示される。図１５（Ａ）は、金属板積層体１と接合蓋体７００とを一体化する前の状態を示す図面であり、図１５（Ｂ）は、金属板積層体１と接合蓋体７００とを一体化した後の状態を示す図面である。

図１５（Ａ）、（Ｂ）にそれぞれ示される金属板積層体１は、突出した突起部１０´をＺ方向に備える金属板５´と、必要に応じて設けられる突起部１０´の存在しない単なる板体（スペーサ）からなる金属板（図示していない）とをＸ方向に積層させて形成されている。

図１５に示される突出した突起部１０´の上面１０´ａは、接合蓋体７００の主面７０１（金属から構成されている）と密着できる平面となっており、これにより、図１５（Ｂ）に示されるように、突起部１０´の上面１０´ａと接合蓋体７００の主面７０１とは拡散接合により一体化することができる。突起部１０´を介して双方の部材を一体化することによって、図１４の場合と同様に側面方向には流体を流すことができる空間が形成され、フィルター立体構造を構成することができる。ろ過対象となる流体中に存在する異物は、柱状に立設する複数の突起部１０´の集合体で形成されるフィルター部によって除去される。

金属板を積層することにより形成される突起部１０´の基部１０´ｂはシャープな角（丸みを帯びていない）として形成することができ、突起部１０´はフィルター部を構成するピラーとして極めて好適な形態となる。複数存在する突起部１０´の寸法精度もよい。

図１５に示される金属積層体１においても、凹部２５の形成手法は、上述した例えば図１に示されるそれらと同様である。

なお、図１５において、金属板５´の板厚は、０．０５０〜０．１５ｍｍ程度であり、Ｙ方向寸法Ｌｙは、１〜１００ｍｍ程度であり、Ｚ方向寸法Ｌｚは、１〜５０ｍｍ程度であり、Ｘ方向寸法Ｌｘは０．０５０〜０．１５ｍｍ程度である。また、図面において突起部１０´を規定することのできる寸法Ｄａ＝１５０〜１５００μｍ程度、Ｄｂ＝１００〜１０００μｍ程度とされ、また突起部１０´のピッチは１５０〜１５００μｍ程度とされる。

上述してきたように、本発明の金属板積層体の製造方法は、端部に切り欠き部を有する複数の金属板を準備する工程と、前記複数の金属板を前記切り欠き部が連なるように積層して一連の凹部を形成するように金属板積層体を形成する工程と、前記一連の凹部の内部であって、隣接する金属板同士が接する接触部端に対して、接合部分を形成して、金属板を接合させる第１接合工程と、を有するように構成されているので、金属板積層体の仮接合部分が、当該仮接合部分を有する側の積層面から突出するのを防止することができる。また、一連の凹部は金属板積層体の拡張使用の際の連結部として使用することができる。

例えば、医療分野や、電子部品、化学製品等の分野等において、利用可能である。

５…金属板
６…接触部端
２０…切り欠き部
２５…凹部
３０…貫通孔
５１…接合部分
５１ａ…最外部
６０…連結補助部材
７０…積層方向連結補助部材

Claims (12)

1. 複数の同一形状の金属板がその厚み方向に積層されてなる金属板積層体であって、
   前記金属板は、複数の略長方形状の貫通開口部を有する金属板積層体。
2. 前記金属板の積層方向において、隣接する前記金属板間に、前記金属板と異なる形状の金属板体が設けられている請求項１に記載の金属板積層体。
3. 前記金属板の積層方向において隣接する前記金属板間の間隔が、前記略長方形状の貫通開口部の短辺の長さよりも大きい請求項１又は２に記載の金属板積層体。
4. 前記金属板は、端部に切り欠き部を有し、
   前記切り欠き部が連なるように前記複数の金属板が積層されて一連の凹部が形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の金属板積層体。
5. 前記金属板は、端部に複数の切り欠き部を有し、
   前記複数の切り欠き部のそれぞれが連なるように前記複数の金属板が積層されて複数の一連の凹部が形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の金属板積層体。
6. 前記一連の凹部が連結部として機能する請求項４又は５に記載の金属板積層体。
7. 前記金属板積層体は、フィルターとして機能する請求項１〜６のいずれかに記載の金属板積層体。
8. 前記フィルターは、インクジェットプリンタに用いられるフィルターである請求項７に記載の金属板積層体。
9. 連結補助部材を介して複数の金属板積層体が連結されてなる金属板積層体の連結体であって、
   前記金属板積層体は、端部に切り欠き部を有する複数の金属板が積層されてなり、
   前記切り欠き部が連なるように前記複数の金属板が積層されて一連の凹部が形成されており、
   前記連結補助部材は、前記一連の凹部に嵌合可能な連結部を複数有し、
   前記一連の凹部に前記連結部を嵌合させることにより、前記連結補助部材を介して前記複数の金属板積層体が連結されてなる金属板積層体の連結体。
10. 前記金属板には、積層方向に向けた貫通孔が形成されており、
    前記金属板積層体は、前記貫通孔が連通することにより構成される連通貫通孔を有する請求項９に記載の金属板積層体の連結体。
11. 前記金属板積層体の連結体は、フィルターとして機能する請求項１０に記載の金属板積層体の連結体。
12. 前記フィルターは、インクジェットプリンタに用いられるフィルターである請求項１１に記載の金属板積層体の連結体。

Images