特許 5997358 インジェクタ及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5997358

(24)【登録日】2016年9月2日

(45)【発行日】2016年9月28日

(54)【発明の名称】インジェクタ及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   F02M 61/18 20060101AFI20160915BHJP

【ＦＩ】

   F02M61/18 340D

   F02M61/18 360D

【請求項の数】15

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2015-502004(P2015-502004)

(86)(22)【出願日】2014年7月4日

(86)【国際出願番号】JP2014067914

(87)【国際公開番号】WO2015008638

(87)【国際公開日】20150122

【審査請求日】2015年1月13日

(31)【優先権主張番号】特願2013-148246(P2013-148246)

(32)【優先日】2013年7月17日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立オートモティブシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】天明 浩之

(72)【発明者】

【氏名】佐野 靖

(72)【発明者】

【氏名】山崎 哲也

(72)【発明者】

【氏名】西亀 正志

(72)【発明者】

【氏名】岡本 良雄

(72)【発明者】

【氏名】小林 信章

(72)【発明者】

【氏名】茂木 康広

【審査官】 川口 真一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−３３６５７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１８４９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０２７１６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１９９４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平１０−５１３３９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｍ ６１／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関内に燃料を噴射するインジェクタにおいて、
燃料の噴射と停止を行う開閉可能な弁体と、
該弁体と接触して燃料の噴射の停止を行う弁座と、
該弁座を支持する弁座支持体と、
前記弁体と前記弁座の下流に燃料を噴射するノズルプレートとを備え、
該ノズルプレートは、前記弁座とは別体であって前記弁座支持体に固着され、燃料を流す横方向通路と燃料を噴射する噴出口と燃料を旋回する旋回室とで形成され、前記横方向通路の側壁と前記旋回室の側壁とが結合された結合部を有し、該結合部において前記横方向通路から前記燃料が噴出する方向に向けて突出した凸部形状が設けられていることを特徴とするインジェクタ。

【請求項2】

請求項１記載のインジェクタにおいて、
前記ノズルプレートに形成された前記横方向通路と前記旋回室が作製されている層と前記噴出口が作製されている層が一括形成されていることを特徴とするインジェクタ。

【請求項3】

請求項１記載のインジェクタにおいて、
前記弁体及び前記弁座と溶接する前記ノズルプレートの面の算術平均粗さＲａは１マイクロメータ以下であることを特徴とするインジェクタ。

【請求項4】

請求項１記載のインジェクタにおいて、
前記ノズルプレートの溶接面側の横方向通路及び前記旋回室のエッジには、バリ取り痕が無いことを特徴とするインジェクタ。

【請求項5】

請求項１記載のインジェクタにおいて、
前記ノズルプレートに形成した横方向通路と旋回室の側壁の算術平均粗さＲａは５００ナノメータ以下であることを特徴とするインジェクタ。

【請求項6】

請求項１記載のインジェクタにおいて、
前記ノズルプレートは、前記横方向通路と前記旋回室の側壁と底面の角度が８５度以上９０度以下であり、かつ、側壁と底面の境界部が角形状となっていることを特徴とするインジェクタ。

【請求項7】

請求項１記載のインジェクタにおいて、
前記ノズルプレートは、前記横方向通路と燃料を噴射する噴出口と燃料を旋回する旋回室で形成され、該噴出口と該旋回室の相対位置が同じであることを特徴とするインジェクタ。

【請求項8】

請求項１記載のインジェクタにおいて、
前記ノズルプレートは、その周辺部の少なくとも一部分に段差形状を有していることを特徴とするインジェクタ。

【請求項9】

内燃機関内に燃料を噴射するインジェクタの製造方法において、
前記インジェクタは、燃料の噴射と停止を行う開閉可能な弁体と、該弁体と接触して燃料の噴射の停止を行う弁座と、該弁座を支持する弁座支持体と、前記弁体と前記弁座の下流に燃料を噴射するノズルプレートとより形成され、
前記インジェクタのノズルプレートは、前記弁座とは別体で形成されて前記弁座支持体に固着され、燃料を流す横方向通路と燃料を噴射する噴出口と燃料を旋回する旋回室とより形成され、
前記横方向通路の側壁と前記旋回室の側壁とが結合された結合部が形成され、該結合部において前記横方向通路から前記燃料が噴出する方向に向けて突出した凸部形状が設けられ、
該横方向通路及び該旋回室の逆のパターン形状を複数回利用できる電鋳金型として作製し、
前記噴出口及び前記ノズルプレートの外形を使い捨てのレジストで作製し、
ノズルプレートを電鋳法で作製することを特徴とするインジェクタの製造方法。

【請求項10】

請求項９記載のインジェクタの製造方法において、
前記インジェクタのノズルプレートの噴出口の形状をレジストの形状により変更することができることを特徴とするインジェクタの製造方法。

【請求項11】

請求項９記載のインジェクタの製造方法において、
前記インジェクタのノズルプレートを電鋳法で製造するために用いる基板と電鋳金型の密着強度を高めるため、電鋳の前にドライエッチングまたはウェットエッチングを用いて前記基板をエッチングすることを特徴とするインジェクタの製造方法。

【請求項12】

請求項９記載のインジェクタの製造方法において、
前記インジェクタのノズルプレートを電鋳法で製造するために用いる基板と電鋳で作製する「電鋳金型」の密着強度を高めるため、ドライエッチングで酸化膜や不純物をエッチングし、連続して保護膜を成膜し、レジスト作製、電鋳、レジスト剥離の一連の操作を行なうことを特徴とするインジェクタの製造方法。

【請求項13】

請求項９記載のインジェクタの製造方法において、
前記インジェクタのノズルプレートを電鋳法で製造するために用いる基板と「電鋳金型」の密着強度を高めるため、ドライエッチングで酸化膜や不純物をエッチングし、連続して保護膜を成膜し、レジスト作製を行い、連続して保護膜除去、電鋳を行い、レジスト剥離の一連の操作を行なうことを特徴とするインジェクタの製造方法。

【請求項14】

請求項９記載のインジェクタの製造方法において、
前記インジェクタのノズルプレートを電鋳法で製造するために用いる基板として、バネ材を用いることを特徴とするインジェクタの製造方法。

【請求項15】

請求項９記載のインジェクタの製造方法において、
前記インジェクタのノズルプレートを電鋳法で製造するために用いる基板として、樹脂の上に金属箔が作製された基板を用いることを特徴とするインジェクタの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インジェクタ及びその製造方法に関し、特にインジェクタのノズルプレートの構造及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

本技術分野の背景技術として、特許文献１（特許第４６４６２５６号公報）がある。この公報には、「本発明による燃料噴射弁は、不動の弁座を有する弁座体の下流側に、多数の噴射開口を有する孔付きディスクが配置されていることによって特徴付けられている。噴射開口のすぐ下流側には、環状の流入中空室を備えた流入開口が設けられている。弁座体は流入中空室を、孔付きディスクの下流側の噴射開口がカバーされているように覆っている。噴射開口は、それぞれ１つの流入領域を有している。この流入領域の直径Ｄ１は、鋭い縁部を備えてすぐ下流側で流入領域に続く領域の直径Ｄ２よりも著しく大きく寸法設定されている。前記領域は、噴射開口の最も狭幅の横断面を形成している。また、前記領域から、噴射開口が、流れ方向で直径Ｄ３にまでトランペット状に拡幅している。燃料噴射弁は、特に混合気圧縮型の火花点火式の内燃機関の燃料噴射装置に使用するために適している。」と記載されている。

【0003】

また、特許文献２（特表２０１０−５１１８３３号公報）がある。この公報には、「本発明は、燃料噴射弁に関するものであり、この燃料噴射弁は不動の弁座面を備えた弁座体を有しており、この弁座と弁閉鎖体が弁の開閉のために協働する。弁座体は弁座支持体の長手方向開口内に収容され、この弁座支持体と堅く結合されている。弁座体の下端面に霧化アタッチメントが直に固着強度をもって電鋳されている。霧化アタッチメントには少なくとも１つの噴射開口が設けられており、この噴射開口は有利には下流方向で見て漏斗状に拡大している。当該燃料噴射弁は、特に混合気圧縮型火花点火式の内燃機関の燃料噴射装置への取付けに適している。」と記載されている。

【0004】

また、特許文献３（特開２００２−９８０２８号公報）がある。この公報には、「燃料噴射器のコストをほとんど上昇させることなく、噴出燃料の微粒化度を向上させることができる燃料噴射器用ノズルを提供する。ノズルに、複数の流路と複数の渦流室が一体形成されている。渦流室は流路からの燃料を受け入れ、受け入れた燃料を噴孔からスワール流または渦巻き流として噴出させることにより燃料を高度かつ急速に微粒化させる。」と記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４６４６２５６号公報

【特許文献2】特表２０１０−５１１８３３号公報

【特許文献3】特開２００２−９８０２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記特許文献１には、電気めっきによる金属析出によって、有利には、孔付きディスクを再現可能に極端に精密にかつ廉価に極めて大きな個数で同時に製作することができる。さらに、この製作形式によって、極めて大きな構成自由度が可能となる。なぜならば、孔付きディスクに設けられた開口の輪郭が自由に選択可能であるからであると記載されている。しかし、電気めっきの厚さ制御に関する記載が無く、極めて大きな個数で同時に製作した際の厚さ分布を制御することは、高度な技術を必要とする。また、孔付きディスクの孔形状は燃料が入る側の寸法はレジストで制御されているが、噴出口側の寸法はトランペット状の形状になるとしているが、この形状はレジスト等で制御しているものではなく、均一に作製するためには高度な技術を要する。

【0007】

上記特許文献２には、内燃機関の燃料噴射装置用の燃料噴射弁であって、弁長手軸線と、不動の弁座を備えた弁座体と、該弁座体の前記弁座と協働する弁閉鎖体とを有する形式のものにおいて、前記弁座体に、霧化アタッチメントが直に固着強度をもって電鋳によって一体成形されていることを特徴とする燃料噴射弁の構造及び製造方法が記載されている。しかし、弁座体に、霧化アタッチメントを直接作製するためには、個々に製作する必要があり、スループットを向上させる必要がある。

【0008】

上記特許文献３には、ノズルに、複数の流路と複数の渦流室が一体作製されている。渦流室は流路からの燃料を受け入れ、受け入れた燃料を噴孔からスワール流または渦巻き流として噴出させることにより燃料を高度かつ急速に微粒化させる構造が記載されている。しかし、具体的な製造方法の記載はなく、また、図によると本構造体は、硬貨状の形状に流路等の溝が作製されており、全体が均一に厚い形状のため、弁座への溶接には高度な技術を要する。

【0009】

本発明の目的は、インジェクタを組み立てる際に必要なノズルプレートを弁部材への溶接工程が容易になるように、溶接部分の厚さを薄くし、かつノズルプレートの配置された燃料の横方向通路と旋回室の構成が燃料が噴出する側から見て凸形状とすることで、燃料の切れが良好となるノズルプレートを提供する。併せて、基板の上に横方向通路と旋回室の逆パターンを予め電気めっきで作製（以下、電鋳で作製したノズルプレートと区別するため、「電鋳金型」と呼ぶ）し、燃料の噴出口及びノズルプレートの外形を使い捨てのレジストで作製する。そして一括して複数個を電鋳で作製することでスループットを向上させ、かつ、燃料の噴出口の形状を制御できるノズルプレートを電鋳で作製する方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、内燃機関内に燃料を噴射するインジェクタにおいて、燃料の噴射と停止を行う開閉可能な弁体と、該弁体と接触して燃料の噴射の停止を行う弁座と、前記弁体と前記弁座の下流に燃料を噴射するノズルプレートとを備え、該ノズルプレートは、燃料を流す横方向通路と燃料を噴射する噴出口と燃料を旋回する旋回室とより形成され、燃料が噴射される側から見て横方向通路、噴出口、及び旋回室部を凸部形状としたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、弁部材への溶接が容易なインジェクタのノズルプレートの構造を低コストで提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明のインジェクタの構成の断面図を示す。

【図2】図１のインジェクタに配置されたノズルプレートの拡大断面図を示す。

【図3】インジェクタのノズルプレートの平面図、部分拡大図及び斜視図を示す。

【図4A】インジェクタの基本的なノズルプレートの製造工程（１）を示す。

【図4B】インジェクタの基本的なノズルプレートの製造工程（２）を示す。

【図5】ノズルプレートを工業的に生産する場合のパターン図を示す。

【図6】図４Ａ、図４Ｂの製造工程で製造したときのノズルプレートの断面図及び平面図を示す。

【図7A】厚みのあるノズルプレートを製造する製造工程（１）を示す。

【図7B】厚みのあるノズルプレートを製造する製造工程（２）を示す。

【図8】図７Ａ、図７Ｂの製造工程で製造したときのノズルプレートの断面図及び平面図を示す。

【図9】電鋳で作製したノズルプレートの横方向通路及び旋回室の形状を説明する図である。

【図10】ノズルプレートの電鋳金型の形状を変更することで、ノズルプレートの形状を制御できることを説明する図である。

【図11】「電鋳金型」の製造方法の工程を示す図である。

【図12】「電鋳金型」の製造方法の別の工程を示す図である。

【図13A】周辺部に段差の有するノズルプレートの製造工程（１）を示す。

【図13B】周辺部に段差の有するノズルプレートの製造工程（２）を示す。

【図13C】周辺部に段差の有するノズルプレートの製造工程（３）を示す。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。

【0014】

（実施例１）
本発明の実施例１では、インジェクタのノズルプレートの構造及び製造方法について説明する。図１は、本発明の実施例１に係るインジェクタの断面構造図を示す。図１において、１０はインジェクタ、１００は弁座支持体、１０１はコイル、１０２は弁体、１０４は燃料流入口、１０５は弁体ガイド、１０６は噴出口、１０７はノズルプレートに形成された横方向通路、１０８はノズルプレート、１１３は導体、１１４はコネクタである。

【0015】

図１に示されたインジェクタ１０は、通常時閉型の電磁式インジェクタである。導体１１３の先端部に作製されたコネクタ１１４には、バッテリ電源より電力を供給されるプラグが接続され、図示しないコントローラによって通電と非通電のオンオフ制御がなされる。コイル１０１に通電されていない状態においては、弁座支持体１００に接続された弁座１０３と弁体ガイド１１５によって保持された弁体１０２とが密着しており、燃料は噴射されない。燃料は図示しない燃料ポンプによって圧力を付与された状態で燃料供給口より供給され、燃料流入口１０４から弁体１０２と弁座１０３との密着位置まで燃料で満たされている。コイル１０１に通電され、弁体ガイド１０５に支持された弁体１０２が図１の上方に変位することによって弁体１０２は弁座１０３から離れると、燃料は弁座１０３と弁体１０２の隙間を通ってその下流にあるノズルプレート１０８に作製された横方向通路１０７に流入し、噴出口１０６から噴射される。

【0016】

図２は、本発明のインジェクタのノズルプレート近傍の部分拡大断面図である。
図２において、円筒形の弁座支持体１００の中央の孔には、細長い円柱形の弁体１０２が配置され、弁体支持体１００の先端部は円柱形の孔を形成し、この孔に弁体１０２を支持する弁体ガイド１０５、弁座１０３及びノズルプレート１０８を順に下流に向かって配置している。弁座１０３は、円錐形状の凹部で中央に燃料を通過させる孔を有し、弁体１０２は先端を円錐形状の凸部として尖らし、弁座１０３と弁体１０２は重なると隙間がないように形成している。弁体１０２が中心軸方向に可動し、弁座１０３と重なると隙間がなくなり塞がった状態となるので、弁座１０３の孔からは燃料は流れない構成となっている。また、弁座支持体１００の先端は、ノズルプレート１０８が溶接部分１１２を溶接して配置されている。ここで用いる溶接は、具体的には、レーザー溶接を用いることが望ましい。

【0017】

次に、ノズルプレート１０８について図３を用いて説明する。図３において、図３（ａ）はノズルプレートの平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）に示したＡ−Ａ断面図を示し、図３（ｃ）は斜視図を示している。図３（ａ）において、ノズルプレート１０８は薄い円形状の金属板で材質はニッケルを主成分とする金属、クロムを主成分とする金属などで、直径は４〜６ｍｍ程度、厚みは０．２〜１ｍｍ程度である。ノズルプレート１０８の表面には十字形状で凹部を形成し、燃料が横方向に流れる通路の横方向通路１０７を形成し、十字形状のそれぞれの先端には十字形状の幅寸法より大きい直径の円形状の凹部を形成し、燃料が旋回できる旋回室１０９を配置する。旋回室１０９は、燃料の効果的噴射のため必要に応じて旋回するものである。さらに、旋回室１０９の概略中心付近には燃料を噴射する噴出口１０６を形成する。

【0018】

図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＡ−Ａ断面図で、左側の旋回室１０９より横方向通路１０７を通り右側の旋回室１０９まで、噴出口１０６を通過する線での部分断面図を示し、断面図の下側が燃料が噴き出される側である。旋回室１０９は、円形で凹部形状のため空間を有し、横方向通路からの燃料が旋回室１０９で旋回して、燃料は旋回力を付与され、各噴出口１０６より噴き出され、ミスト状の燃料がエンジンのインテークマニホールドヘ送られる。すなわち、ノズルプレート１０８は、横方向通路１０７、旋回室１０９は燃料を噴射する方向に凸部形状をなっている。

【0019】

図３（ｃ）は、ノズルプレート１０８の斜視図を示し、十字形で凹部形状を有し燃料を流す横方向通路１０７及びその先端に形成した燃料が旋回する旋回室１０９を配置している構成を示している。

【0020】

次に、本発明のノズルプレート１０８の製造方法について、図４Ａ、図４Ｂを用いて説明する。図４Ａ及び図４Ｂは、ノズルプレート１０８の製造方法を示す工程図である。また、図５は、大きな基板１１０上にノズルプレート１０８をマトリクス的にパターンを配置し、工業的に大量生産する場合のパターン図を示している。
図４Ａ及び図４Ａでは、ノズルプレート１０８が１つ記載しているが、製造する際には、図５に示すように複数個を一括して製造する。

【0021】

以下、ノズルプレート１０８の各製造工程を図４Ａ、図４Ｂについて説明する。ここで、括弧内の数字は工程順の番号を表しており、外の場合も同じである。

【0022】

（１）銅、ステンレス、ニッケルなどの金属板や樹脂の上に銅、ステンレス、ニッケルなどの金属箔が作製された基板、または図４Ｂの工程（８）において、基板を変形させることで剥離性を容易にすることが可能なバネ材からなる基板、などの基板２０１の上にレジスト２０２で横方向通路１０７と旋回室１０９のパターンを作製する。

【0023】

（２）「電鋳金型」を作製するため、電気めっきを用いて、逆パターンを金属２０３で作製する。電気めっきを行う前に、ドライエッチングやウェットエッチングで酸化膜を除去すると電気めっきの不析出を防ぐことができる。特に、ステンレスやニッケルなど強固な酸化膜が表面を覆っている基板では、酸化膜除去の効果が大きい。また、充填する金属２０３は、電気めっきで作製でき、かつ図４Ｂの工程（８）の工程で引き剥がすことが容易である金属が望ましい。具体的には、銅を主成分とする金属、ニッケルを主成分とする金属、クロムを主成分とする金属、または、それらを逆パターン形状や図４Ａの工程（５）のノズルプレート１０８に用いる金属との引き剥がし易さによって組み合わせることが望ましい。

【0024】

（３）上記の工程（１）で作製したレジスト２０２を剥離する。

【0025】

（４）噴出口１０６になる噴出口パターンレジスト２０４とノズルプレート外形パターンレジスト２０５を作製する。

【0026】

（５）電鋳技術を用いてノズルプレート１０８を作製する。電鋳の前にノズルプレート１０８と金属２０３、基板２０１とが剥離が可能な状態にする。具体的な電鋳前の剥離のための表面処理方法として、表面をクロム酸塩、硫化物、ヨウ化物、酸化物などの無機物で被覆したり、タンパク質の親水性コロイドで被覆したり、有機系材料で被覆したりする。また、ワックス、グリース、ペイント、微粉砕グラファイトを塗布する。これらの剥離のための表面処理は、特に、クロム酸塩、硫化物、ヨウ化物、酸化物などの無機物で被覆することは、上記の工程（３）で行うことも可能である。または、ここで用いる金属は、ノズルプレート１０８の使用条件に耐える金属である必要がある。具体的には、腐食、燃料噴射時の圧力、燃料噴射時の繰り返し応力また、図１のインジェクタの先端に組み付ける際の溶接の容易さを考慮する必要がある。具体的には、ニッケルを主成分とする金属、クロムを主成分とする金属、または、用途に応じてそれらを多層に積層することが望ましい。

【0027】

（６）ノズルプレート１０８の厚さを規定するため、機械的加工技術を用いて表面を削る。具体的には、研磨、研削やそれらを組み合わせることが望ましい。本実施例による製造工程では、全てを「電鋳金型」とはせず噴出口パターン２０４をレジストを用いて作製している理由は、本工程で機械加工を行う必要性からである。なお、高度な電気めっき技術をもって、均一な厚さが実現できれば本工程が必要なければ省略することも可能である。ただ、この場合においても、剥離性の観点から噴出口を「電鋳金型」で作製することは困難である。

【0028】

（７）上記の工程（４）で作製した噴出口パターンレジスト２０４、ノズルプレート外形パターンレジスト２０５を剥離する。

【0029】

（８）ノズルプレート１０８を基板２０１、「電鋳金型」である金属２０３から剥離する。ここで剥離した「電鋳金型」は図４Ａの工程（３）と同じ物であり、繰り返し使用することが可能である。剥離したノズルプレート１０８の剥離面は基板２０１の算術平均粗さＲａと同じであり、その大きさは基板２０１の表面処理条件にもよるが、１マイクロメータ以下と極めて平滑である。また、機械加工で生じるバリの発生は見られない。

【0030】

また、図６において、図６（ａ）は実施例１により製造されたノズルプレートの断面図を示し、図６（ｂ）はその平面図を示す。燃料が噴射される側から見て横方向通路１０７、噴出口１０６、旋回室１０９部分が凸部形状となっているため、燃料を噴射したとき、燃料がノズルプレート表面にまとわりつくことがなく、燃料切れがよい。また、ノズルプレート１０８の厚さを必要な部分以外、薄く製造できるため、図１に示す弁座支持体１００や弁座１０３との溶接が容易となる。

【0031】

（実施例２）
次に、ノズルプレートの厚みが必要なインジェクタのノズルプレートの構造及びその製造方法について説明する。図７Ａ及び図７Ｂは、厚みのあるノズルプレート１０８の製造工程を示し、工程順に沿って説明する。

【0032】

（１）銅、ステンレス、ニッケルなどの金属板や樹脂の上に銅、ステンレス、ニッケルなどの金属箔が作製された基板、図７Ｂの工程（８）において、基板を変形させることで剥離性を容易にすることが可能なバネ材からなる基板、などの基板２０１の上にレジスト２０２で横方向通路１０７と旋回室１０９のパターンを作製する。

【0033】

（２）「電鋳金型」を作製するため、電気めっきを用いて、逆パターンを金属２０３で作製する。電気めっきを行う前に、ドライエッチングやウェットエッチングで酸化膜を除去すると電気めっきの不析出を防ぐことができる。特に、ステンレスやニッケルなど強固な酸化膜が表面を覆っている基板では、酸化膜除去の効果が大きい。また、充填する金属２０３は、電気めっきで作製でき、かつ図７Ｂの工程（８）の工程で引き剥がすことが容易である金属が望ましい。具体的には、銅を主成分とする金属、ニッケルを主成分とする金属、クロムを主成分とする金属、または、それらを逆パターン形状や図７Ａの工程（５）のノズルプレート１０８に用いる金属との引き剥がし易さによって組み合わせることが望ましい。

【0034】

（３）上記工程（１）で作製したレジスト２０２を剥離する。

【0035】

（４）噴出口１０６になる噴出口パターンレジスト２０４とノズルプレート外形パターンレジスト２０５を作製する。ここでは、上記工程（５）で電鋳技術を用いて厚くめっきを行った時に隣接するノズルプレート１１１と接触しないようにレジストを厚く作製する。

【0036】

（５）電鋳技術を用いてノズルプレート１０８を作製する。ノズルプレート１０８と金属２０３、基板２０１とが剥離が可能な状態にする。具体的な電鋳前の剥離のための表面処理方法として、表面をクロム酸塩、硫化物、ヨウ化物、酸化物などの無機物で被覆したり、タンパク質の親水性コロイドで被覆したり、有機系材料で被覆したりする。また、ワックス、グリース、ペイント、微粉砕グラファイトを塗布する。これらの剥離のための表面処理は、特に、クロム酸塩、硫化物、ヨウ化物、酸化物などの無機物で被覆することは、上記工程（３）で行うことも可能である。
または、ここで用いる金属は、ノズルプレート１０８の使用条件に耐える金属である必要がある。具体的には、腐食、燃料噴射時の圧力、燃料噴射時の繰り返し応力また、図１のインジェクタの先端に組み付ける際の溶接の容易さを考慮する必要がある。具体的には、ニッケルを主成分とする金属、クロムを主成分とする金属、または、用途に応じてそれらを多層に積層することが望ましい。

【0037】

（６）ノズルプレート１０８の厚さを規定するため、機械的加工技術を用いて表面を削る。具体的には、研磨、研削やそれらを組み合わせることが望ましい。本実施例による製造工程では、全てを「電鋳金型」とはせず噴出口パターン２０４をレジストを用いて作製している理由は、本工程で機械加工を行う必要性からである。なお、高度な電気めっき技術をもって、均一な厚さが実現できれば本工程が必要なければ省略することも可能である。ただ、この場合においても、剥離性の観点から噴出口を「電鋳金型」で作製することは困難である。

【0038】

（７）上記工程（４）で作製した噴出口パターンレジスト２０４、ノズルプレート外形パターンレジスト２０５を剥離する。

【0039】

（８）ノズルプレート１０８を基板２０１、「電鋳金型」である金属２０３から剥離する。ここで剥離した「電鋳金型」は図７Ａの工程（３）と同じ物であり、繰り返し使用することが可能である。剥離したノズルプレート１０８の剥離面は基板２０１の算術平均粗さＲａと同じであり、その大きさは基板２０１の表面処理条件にもよるが、１マイクロメータ以下と極めて平滑である。また、機械加工で生じるバリの発生は見られない。

【0040】

図８は、実施例２により製造された、実施例１より厚みのあるノズルプレートの断面図及び平面図を示す。燃料切れに関しては、図６に示すノズルプレートの形状より劣るが、ノズルプレート１０８の厚さが厚い分だけ燃料の高圧噴射に対応することができる効果を有する。

【0041】

（実施例３）
次に、実施例１または実施例２の製造方法によって製造したノズルプレートの形状について、図９を用いて説明する。図９において、図９（ａ）はノズルプレートの平面図及び旋回室１０９の部分拡大図を示し、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ−Ａ‘断面図で、機械加工の場合を示し、図９（ｃ）は電鋳による加工の場合を示している。図９（ｂ）は、一般的なエンドミル等の機械加工で製造した場合を示し、凹部形状の底部のコーナ部を直角に近い形状にすることは困難である。これに対し、図９（ｃ）は、電鋳技術を用いてノズルプレート１０８の横方向通路１０７を製造した場合、凹部形状の底部のコーナ部を直角に近い形状にすることができる。

【0042】

なお、直角に近い形状では燃料の流れが不安定になる等の不具合がある場合は、図４Ａの工程（３）または図７Ａの工程（３）の後にエッチング液に浸すことで、図１０に示すように金属２０２を直角に近い形状から角が取れた形状まで様々な形状とすることが可能であり、その「電鋳金型」を用いることでノズルプレート１０８の横方向通路１０７や旋回室１０９の凹部形状の底部のコーナ部形状を制御することが可能となる。ここで、図１０において、図１０（ａ）は標準的な電鋳金型で、基板２０１上に金属２０３を形成し、金属２０３の上部コーナ部を直角にした金型を示し、この標準的金型で製造した成形品は、凹部の底部のコーナ部が直角形状を有している。また、図１０（ｂ）は基板２０１の上に金属２０３を形成し、金属２０３の上部コーナ部を面取り加工した電鋳金型を示す。この面取り加工した電鋳金型で製造した成形品は、凹部の底部のコーナ部が曲率半径Ｒを有した形状となっており、またこの曲率半径Ｒを任意に設定することができる。従って、使い勝手の良い製造技術である。

【0043】

（実施例４）
次に、実施例４として、実施例１または実施例２の製造方法によって製造するために用いる「電鋳金型」の作製方法を説明する。図１１は、電気めっきを用いて、逆パターンを作製する金属２０３と基板２０１の接合強度を高める構造体を製造する工程を示す。その製造工程を図１１に沿って説明する。

【0044】

（１）銅、ステンレス、ニッケルなどの金属板や樹脂の上に銅、ステンレス、ニッケルなどの金属箔が作製された基板、または図４Ｂの工程（８）または図７Ｂの工程（８）において、基板を変形させることで剥離性を容易にすることが可能なバネ材からなる基板、などの基板２０１表面にプラズマエッチング処理を行い、電気めっきの析出を阻害する物質を除去する。具体的に除去する物質は、酸化膜や有機物である。つづいて、真空中で、基板側から接続膜／Ｃｕ３０１をスパッタを用いて成膜する。接続膜は、Ｃｕと基板の両方と接着強度を有する金属であれば良く、具体的には、Ｔｉ、Ｃｒを用いると良い。

【0045】

（２）レジスト２０２で横方向通路１０７と旋回室１０９の逆パターンを作製する。

【0046】

（３）「電鋳金型」を作製するため、電気めっきを用いて、逆パターンを金属２０３で充填する。充填する金属２０３は、電気めっきで作製でき、かつ図４Ｂの工程（８）または、図７Ｂの工程（８）の工程で引き剥がすことが容易である金属が望ましい。具体的には、銅を主成分とする金属、ニッケルを主成分とする金属、クロムを主成分とする金属、または、それらを逆パターン形状や図４Ａの工程（５）または図７Ａの工程（５）記載の電鋳金属組成によって組み合わせることが望ましい。

【0047】

（４）（２）で作製したレジスト２０２を剥離する。
以下、図４Ａの工程（４）または図７Ａの工程（４）以降の工程を用いてノズルプレート１０８を作製する。

【0048】

（実施例５）
次に、実施例５として、実施例１または実施例２の製造方法によって製造する「電鋳金型」の作製方法について説明する。図１２は、電気めっきを用いて、逆パターンを作製する金属２０３と基板２０１の接合強度を高める構造体で、この構造体を作製する工程を示す。また、実施例４との違いは、接続膜／Ｃｕ３０１より保護膜を用いることである。

【0049】

（１）銅、ステンレス、ニッケルなどの金属板や樹脂の上に銅、ステンレス、ニッケルなどの金属箔が作製された基板、図４Ｂの工程（８）または図７Ｂの工程（８）において、基板を変形させることで剥離性を容易にすることが可能なバネ材からなる基板、などの基板２０１表面にプラズマエッチング処理を行い、電気めっきの析出を阻害する物質を除去する。具体的に除去する物質は、酸化膜や有機物である。つづいて、真空中で、保護金属をスパッタを用いて成膜する。保護金属３０２は、次工程（２）でエッチング除去できれば良く、具体的には、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌを用いると良い。

【0050】

（２）レジスト２０２で横方向通路１０７と旋回室１０９の逆パターンを作製する。続いて、保護金属３０２をウェットエッチングで除去する。このウェットエッチングから次の「電鋳金型」を作製するための電気めっきまでは、大気に晒さないように水中で搬送することが望ましい。

【0051】

（３）「電鋳金型」を作製するため、電気めっきを用いて、逆パターンを金属２０３で充填する。充填する金属２０３は、電気めっきで作製でき、かつ図４Ｂの工程（８）または、図７Ｂの工程（８）の工程で引き剥がすことが容易である金属が望ましい。具体的には、銅を主成分とする金属、ニッケルを主成分とする金属、クロムを主成分とする金属、または、それらを逆パターン形状や図４Ａの工程（５）または図７Ａの工程（５）記載の電鋳金属組成によって組み合わせることが望ましい。

【0052】

（４）（２）で作製したレジスト２０２を剥離する。

【0053】

（５）基板上の保護金属３０２をエッチングで除去する。
以下、図４Ａの工程（４）または、図７Ａの工程（４）以降の工程を用いてノズルプレートを作製する。

【0054】

（実施例６）
次に、実施例１または実施例２のノズルプレートの製造方法において、図４Ｂの工程（７）または図７Ｂの工程（７）で、ノズルプレート１０８を基板２０１及び金属２０３より剥離する場合、容易に剥離し難いことがあった。本発明の実施例６は、ノズルプレート１０８の周辺に段差を有する形状を作製し、基板２０１及び金属２０３よりピン等により剥がし易い構成のノズルプレートを製造する。その製造工程を図１３Ａ、図１３Ｂ及び図１３Ｃに示し、この工程に沿って説明する。

【0055】

（１）銅、ステンレス、ニッケルなどの金属板や樹脂の上に銅、ステンレス、ニッケルなどの金属箔が作製された基板、または図４Ｂの工程（８）において、基板を変形させることで剥離性を容易にすることが可能なバネ材からなる基板、などの基板２０１の上にレジスト２０２−１で横方向通路１０７と旋回室１０９のパターンを作製する。

【0056】

（２）「電鋳金型」を作製するため、電気めっきを用いて、逆パターンを金属２０３で作製する。電気めっきを行う前に、ドライエッチングやウェットエッチングで酸化膜を除去すると電気めっきの不析出を防ぐことができる。特に、ステンレスやニッケルなど強固な酸化膜が表面を覆っている基板では、酸化膜除去の効果が大きい。また、充填する金属２０３は、電気めっきで作製でき、かつ図４Ｂの工程（８）の工程で引き剥がすことが容易である金属が望ましい。具体的には、銅を主成分とする金属、ニッケルを主成分とする金属、クロムを主成分とする金属、または、それらを逆パターン形状や図４Ａの工程（５）記載のノズルプレート１０８に用いる金属との引き剥がし易さによって組み合わせることが望ましい。

【0057】

（３）上記工程（１）で作製したレジスト２０２−１を剥離する。

【0058】

（４）ノズルプレートの厚さより薄くしたレジスト２０２−２を貼り付ける。

【0059】

（５）ノズルプレートの最外形の大きさより片側２０マイクロメートル以上小さいフォトマスク４０１で紫外光４０２を遮光し露光する。そして、紫外光４０２が照射されたレジスト２０５は固化する。ここでの露光エリアは、ノズルプレート周辺部全体でも良いし、周辺部の一部のみでも良い。

【0060】

（６）ノズルプレートを製作するのに最適になるような厚さでレジスト２０２−３を貼り付ける。

【0061】

（７）ノズルプレートの最外形の大きさになるようなフォトマスク４０１で紫外光４０２を遮光し噴出口１０６になる噴出口パターンレジスト２０４とノズルプレート外形パターンレジスト２０６を作製する。ここでレジスト２０６は、紫外光４０２が照射され、固化した部分で、工程（５）のレジスト２０５と内側において、長さｔの段差を有している。

【0062】

（８）レジスト２０２−２、２０２−３を現像する。
基板２０１と金属２０３の上にはノズルプレート外形パターンのレジスト２０５、２０６と、噴出口パターンレジスト２０４が形成される。

【0063】

（９）電鋳技術を用いてノズルプレート１０８を作製する。電鋳の前にノズルプレート１０８と金属２０３、基板２０１とが剥離が可能な状態にする。具体的な電鋳前の剥離のための表面処理方法として、表面をクロム酸塩、硫化物、ヨウ化物、酸化物などの無機物で被覆したり、タンパク質の親水性コロイドで被覆したり、有機系材料で被覆したりする。また、ワックス、グリース、ペイント、微粉砕グラファイトを塗布する。これらの剥離のための表面処理は、特に、クロム酸塩、硫化物、ヨウ化物、酸化物などの無機物で被覆することは、工程（３）で行うことも可能である。または、ここで用いる金属は、ノズルプレート１０８の使用条件に耐える金属である必要がある。具体的には、腐食、燃料噴射時の圧力、燃料噴射時の繰り返し応力また、図１のインジェクタの先端に組み付ける際の溶接の容易さを考慮する必要がある。具体的には、ニッケルを主成分とする金属、クロムを主成分とする金属、または、用途に応じてそれらを多層に積層することが望ましい。

【0064】

（１０）ノズルプレート１０８の厚さを規定するため、機械的加工技術を用いて表面を削る。具体的には、研磨、研削やそれらを組み合わせることが望ましい。本実施例による製造工程では、全てを「電鋳金型」とはせず噴出口パターン２０４を、レジストを用いて作製している理由は、本工程で機械加工を行う必要性からである。なお、高度な電気めっき技術をもって、均一な厚さが実現できれば本工程が必要なければ省略することも可能である。ただ、この場合においても、剥離性の観点から噴出口を「電鋳金型」で作製することは困難である。

【0065】

（１１）上記工程（８）で作製した噴出口パターンレジスト２０４、ノズルプレート外形パターンレジスト２０５、２０６を剥離する。

【0066】

（１２）ノズルプレート１０８を基板２０１、「電鋳金型」である金属２０３から剥離する。また、剥離するときは工程（７）のレジスト２０５、２０６で作製した段差２０７をピン等で押し上げることにより剥離する。ここで剥離した「電鋳金型」は図４Ａの工程（３）と同じ物であり、繰り返し使用することが可能である。剥離したノズルプレート１０８の剥離面は基板２０１の算術平均粗さＲａと同じであり、その大きさは基板２０１の表面処理条件にもよるが、１マイクロメータ以下と極めて平滑である。また、機械加工で生じるバリの発生は見られない。
本実施例で形成したノズルプレート１０８は、周辺部に形成された段差に楔状冶具を差し込むことで基板２０１から容易に引き剥がすことが可能となる。

【0067】

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0068】

１０‥インジェクタ
１００‥弁座支持体
１０１‥コイル
１０２‥弁体
１０３‥弁座
１０４‥燃料流入口
１０５‥弁体ガイド
１０６‥噴出口
１０７‥横方向通路
１０８‥ノズルプレート
１０９‥旋回室
１１０‥大きな基板
１１１‥隣接するノズルプレート
１１２‥溶接部分
１１３‥導体
１１４‥コネクタ
２０１ 基板
２０２、２０２−１、２０２−２、２０２−３‥レジスト
２０３‥金属
２０４‥噴出口パターンレジスト
２０５‥ノズルプレート外形パターンレジスト
３０１‥接続膜／Ｃｕ
３０２‥保護金属
４０１‥フォトマスク
４０２‥紫外光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図13C】