JP2007260640A - ノズル製造方法およびノズル - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の吐出口を有するノズルを容易に製造する。
【解決手段】複数の吐出口を有する元ノズルをベース部材51に対して相対的に移動し、元ノズルのベース部材51に対する相対移動に並行して、元ノズルからベース部材51上にペーストを吐出しつつ、ベース部材51上の吐出直後のペーストを紫外線を照射して硬化させることにより、ベース部材51上に複数の隔壁53が配列形成される。そして、複数の隔壁53の頂部531に当接しつつ複数の隔壁53を覆う蓋部材54がベース部材51に対して固定されることにより、複数の吐出口52を有するノズル5を容易に製造することができる。
【選択図】図8
【解決手段】複数の吐出口を有する元ノズルをベース部材51に対して相対的に移動し、元ノズルのベース部材51に対する相対移動に並行して、元ノズルからベース部材51上にペーストを吐出しつつ、ベース部材51上の吐出直後のペーストを紫外線を照射して硬化させることにより、ベース部材51上に複数の隔壁53が配列形成される。そして、複数の隔壁53の頂部531に当接しつつ複数の隔壁53を覆う蓋部材54がベース部材51に対して固定されることにより、複数の吐出口52を有するノズル5を容易に製造することができる。
【選択図】図8
Description
本発明は、複数の吐出口を有するノズル、および、当該ノズルを製造するノズル製造方法に関する。
プラズマ表示装置等の平面表示装置に用いられるパネルにリブを形成する手法として、近年、微細な複数の吐出口を有するノズルからペースト状のパターン形成材料を吐出してガラスの基板上にリブのパターンを形成する手法が提案されている。このような手法において使用されるノズルは、通常、薄いディスク状の砥石やワイヤーソウを用いた機械加工(切削加工)にて被加工部材に多数の微細な溝を形成し、被加工部材の溝が形成された面に蓋部材を貼り合わせることにより製造される。
また、特許文献1では、ガラスフリットを含むペーストが一の主面上に塗布された複数の樹脂シートを積層し、積層方向に沿う側面に支持部材を固定した後、この側面に平行な面にて切断して第1分割部材を取得し、続いて、第1分割部材の切断面に他の支持部材を固定した後、第1分割部材を切断面に垂直な側面に沿って切断することにより第2分割部材を取得し、さらに、第2分割部材を焼成して樹脂シートを除去しつつガラスフリットを融着させることにより、ノズルを製造する手法が開示されている。
なお、特許文献2では、吐出口を有する基板の表面に可塑性を有する隔壁形成用の材料を層状に付与し、成形型を押し付けて当該材料を塑性変形させることにより隔壁を形成し、変形後の材料を基板と共に加熱して焼成することにより、インクジェットプリンタ用のヘッドのインク室を形成する手法が開示されている。また、特許文献3では、基材となる圧電アクチュエータ上のインク室に対応する各位置にマスク部を形成し、基材上においてマスク部間に液状の樹脂材料を充填するとともに半硬化させ、マスク部を除去した後、吐出口を有する部材を重ね合わせ、さらに樹脂材料を焼成することにより、インクジェットプリンタ用のヘッドのインク室を形成する手法が開示されている。
特開2004−121978号公報
特開平11−192700号公報
特開2001−225477号公報
ところで、近年、平面表示装置の高解像度化に伴ってパネル上に微細なリブを微小なピッチにて配列形成することが求められつつある。この場合に、機械加工でノズルを製造しようとしても、互いに隣接する吐出口を仕切る微細な幅の隔壁を微小なピッチにて配列形成する加工は容易ではなく、吐出口の個数が増大するに従ってノズルの製造に係る歩留まりが低くなり、ノズルの製造コストが上昇してしまう。
半導体製造プロセスにて用いられるフォトリソグラフィ技術や、リアクティブイオンエッチング(RIE)等のドライエッチングあるいはウエットエッチングを応用したり、特許文献3の手法を応用して微細な隔壁を有するノズルを製造することも考えられるが、製造工程が煩雑となり、ノズルの製造コストが増大してしまう。また、特許文献2の手法を応用して、ガラス粉末やセラミックス粉末を含むペーストを成形型を用いて成形することによりノズルの吐出口の隔壁を形成することも考えられるが、成形型を離型する際に隔壁が損傷する場合があり、さらに、吐出口の幅に対する高さの割合であるアスペクト比が高くなるように(例えば、アスペクト比10以上となるように)、微小なピッチにて隔壁を配列形成することは極めて困難である。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、複数の吐出口を有するノズルを容易に製造することを目的としている。
請求項1に記載の発明は、複数の吐出口を有するノズルを製造するノズル製造方法であって、a)少なくとも1つの吐出口を有する元ノズルを所定の方向にベース部材に対して相対的に移動し、前記元ノズルの前記ベース部材に対する相対移動に並行して、前記元ノズルから前記ベース部材上に隔壁形成用のペーストを吐出しつつ、前記ベース部材上の吐出直後のペーストを硬化させることにより、前記ベース部材上においてそれぞれが前記所定の方向に伸びる複数の隔壁を前記所定の方向に垂直な方向に配列形成する工程と、b)前記ベース部材上の前記複数の隔壁の頂部に当接しつつ前記複数の隔壁を覆う蓋部材を前記ベース部材に対して固定する工程とを備える。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のノズル製造方法であって、前記ペーストが、ガラスの粉体を含む。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のノズル製造方法であって、前記ガラスの粉末が低軟化点ガラスフリットであり、前記a)工程と前記b)工程との間に、前記ベース部材上の前記複数の隔壁を焼成する工程をさらに備える。
請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載のノズル製造方法であって、前記元ノズルの前記少なくとも1つの吐出口が、複数の吐出口である。
請求項5に記載の発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載のノズル製造方法であって、前記a)工程が、a1)前記元ノズルを前記所定の方向に前記ベース部材に対して相対的に移動する工程と、a2)前記a1)工程に並行して、前記元ノズルから前記ベース部材上に前記ペーストを吐出しつつ、前記ベース部材上の吐出直後のペーストを硬化させる工程と、a3)前記元ノズルを前記所定の方向に垂直な方向に前記ベース部材に対して相対的に移動した後、前記a1)工程および前記a2)工程を繰り返すことにより、前記ベース部材上において前記複数の隔壁を配列形成する工程とを備える。
請求項6に記載の発明は、請求項1ないし5のいずれかに記載のノズル製造方法であって、前記b)工程において、前記ベース部材と、前記ベース部材と同様に複数の隔壁が形成されたもう1つのベース部材とが前記所定の方向に垂直な方向に並べられた後、前記蓋部材が前記ベース部材および前記もう1つのベース部材に対して固定される。
請求項7に記載の発明は、請求項1ないし5のいずれかに記載のノズル製造方法であって、前記蓋部材が、前記ベース部材の前記複数の隔壁と同数の隔壁を有するもう1つのベース部材であり、前記b)工程において、前記もう1つのベース部材の複数の隔壁の頂部が、前記ベース部材上の前記複数の隔壁の前記頂部にそれぞれ当接しつつ、前記もう1つのベース部材が前記ベース部材に対して固定される。
請求項8に記載の発明は、複数の吐出口を有するノズルであって、ベース部材と、少なくとも1つの吐出口を有する元ノズルを所定の方向にベース部材に対して相対的に移動し、前記元ノズルの前記ベース部材に対する相対移動に並行して、前記元ノズルから前記ベース部材上に隔壁形成用のペーストを吐出しつつ、前記ベース部材上の吐出直後のペーストを硬化させることにより、前記ベース部材上においてそれぞれが前記所定の方向に伸びるとともに前記所定の方向に垂直な方向に配列形成された複数の隔壁と、前記ベース部材上の前記複数の隔壁の頂部に当接しつつ前記複数の隔壁を覆うとともに、前記ベース部材に対して固定される蓋部材とを備える。
本発明によれば、複数の吐出口を有するノズルを容易に製造することができる。
また、請求項3の発明では、複数の吐出口を仕切る複数の隔壁の表面が滑らかであり、かつ、耐久性を有するノズルを製造することができ、請求項4および5の発明では、複数の隔壁をベース部材上に容易に配列形成することができる。
また、請求項6の発明では、多数の吐出口を有するノズルを容易に製造することができ、請求項7の発明では、アスペクト比の高い吐出口を有するノズルを容易に製造することができる。
図1はパターン形成装置1の構成を示す図である。パターン形成装置1は、プラズマ表示装置や電界放出表示装置(Field Emission Display)等の平面表示装置用のガラス基板(以下、「基板」という。)9上にリブ(平面表示装置の種類によっては、スペーサとも呼ばれる。)のパターンを形成する装置であり、リブが形成された基板9は他の工程を介して平面表示装置の組立部品であるパネルとなる。
パターン形成装置1では、基台11上にステージ移動機構2が設けられ、ステージ移動機構2により基板9を保持するステージ20が図1中に示すX方向に移動可能とされる。基台11にはステージ20を跨ぐようにしてフレーム12が固定され、フレーム12にはヘッド移動機構3を介してヘッド部4が取り付けられる。
ステージ移動機構2は、モータ21にボールねじ22が接続され、さらに、ステージ20に固定されたナット23がボールねじ22に取り付けられた構造となっている。ボールねじ22の上方にはガイドレール24が固定され、モータ21が回転すると、ナット23とともにステージ20がガイドレール24に沿ってX方向に滑らかに移動する(すなわち、ヘッド部4が基板9に対して相対的に主走査する。)。
ヘッド移動機構3はフレーム12に支持されたモータ31、モータ31の回転軸に接続されたボールねじ32、および、ボールねじ32に取り付けられたナット33を有し、モータ31が回転することによりナット33が図1中のY方向に移動する。ナット33にはヘッド部4のベース40が取り付けられ、これにより、ヘッド部4がY方向に移動(副走査)可能とされる。ベース40はフレーム12に固定されたガイドレール34に接続され、ガイドレール34により滑らかに案内される。
ヘッド部4は、基板9上にペースト状のパターン形成材料を吐出する吐出部42、および、基板9に向けて紫外線を出射する硬化部43を有し、吐出部42および硬化部43はベース40に固定される昇降機構41の下部に取り付けられる。パターン形成材料は、光開始剤や、バインダである樹脂、さらには、ガラスの粉体である低軟化点ガラスフリットを含む。吐出部42の下面には、Y方向に配列された複数の吐出口を有するノズル5が着脱可能に取り付けられる。硬化部43は吐出部42の(−X)側において基板9に向かって光を出射し、各吐出口に対応する光のスポットを基板9上に形成する。
吐出部42には逆止弁421を有する供給管422が取り付けられ、供給管422は分岐しており、一方がポンプ423に接続され、他方が制御弁424を介してパターン形成材料を貯留するタンク425に接続される。硬化部43は光ファイバ431を介して紫外線を発生する光源ユニット432に接続される。
ステージ移動機構2のモータ21、ポンプ423、制御弁424、光源ユニット432、ヘッド移動機構3のモータ31、および、ヘッド部4の昇降機構41は制御部6に接続され、これらの構成が制御部6により制御されることにより、パターン形成装置1による基板9上へのリブの形成が行われる。
図2はノズル5の先端近傍を拡大して示す図である。図2に示すように、ノズル5において各吐出口52へと連続する流路521(図2では、1つの吐出口52および1つの流路521のみに符号を付している。)は、ZX平面に平行かつX方向に対して傾斜した方向に伸びており、吐出口52の開口面も、その法線がZX平面に平行かつX方向に対して傾斜している。また、ノズル5の図2中の(−Z)側の部位(後述する図3中の蓋部材54)には、基板9の主面に平行な対向面541が形成される。パターン形成装置1では、必要に応じて昇降機構41がノズル5をZ方向に移動することにより、リブの形成時におけるノズル5の対向面541と基板9の主面との間の距離がほぼ一定に保たれる。
図3はノズル5の複数の吐出口52近傍を示す図であり、各吐出口52の開口面の法線に沿ってノズル5の先端を見た様子を示している。なお、図3では、隔壁53および接着剤55をそれぞれ平行斜線を付して示している(後述の図8ないし図10において同様)。
図3に示すように、各吐出口52(の開口面)において、図3中のY方向(すなわち、図3中の横方向であり、以下、単に「横方向」とも呼ぶ。)に垂直な図3中の縦方向(すなわち、図2の流路521の伸びる方向およびY方向の双方に垂直な方向であり、以下、単に「縦方向」とも呼ぶ。)の長さは、横方向の幅よりも十分に長くされる。複数の吐出口52は横方向に所定の微小なピッチ(以下、「吐出口ピッチ」という。)にて配列され、互いに隣接する2つの吐出口52間は隔壁53により隔てられる。換言すれば、ノズル5では、縦方向の長さが横方向の幅よりも十分に長い複数の隔壁53が吐出口ピッチにて横方向に配列されており、縦方向に関して複数の隔壁53は、略板状の蓋部材54およびベース部材51により挟まれて固定される(ただし、図2に示すように、ノズル5がヘッド部4に取り付けられた状態では、蓋部材54がベース部材51よりも基板9側に位置する。)。隔壁53は低軟化点ガラスの焼成体により形成され、その表面は滑らかな状態とされる。実際には、両端の吐出口52のそれぞれの外側にも隔壁53aが設けられており、隔壁53aと蓋部材54から突出する側壁部542との間には接着剤55が充填される。
本実施の形態では、ノズル5の隔壁53の横方向の幅は90マイクロメートル[μm]、縦方向の長さは2400μmとされ、吐出口ピッチ200μmにて100本の隔壁53が形成されている。この場合、吐出口52の縦方向の長さは2400μm、横方向の幅は110μm((200−90)にて求められる。)となり、99個の吐出口52が吐出口ピッチ200μmにて並ぶ。なお、ノズル5では、蓋部材54はステンレス鋼にて形成され、ベース部材51はガラスにて形成されるが、これらの部材は、ステンレス鋼やガラス以外に、アルミナ等のセラミックや他の種類の金属など、他の材料にて形成されてもよい。
次に、パターン形成装置1がリブを形成する動作について説明を行う。パターン形成装置1に基板9が搬入されると、ステージ移動機構2およびヘッド移動機構3によりノズル5が基板9に対して所定の初期位置に配置されるとともに、硬化部43から紫外線の出射が開始され、吐出部42から基板9に向かってパターン形成材料の吐出が行われる。吐出部42からのパターン形成材料の吐出は、図1に示す逆止弁421、ポンプ423および制御弁424により行われる。まず、制御部6の制御により制御弁424が開放された状態でポンプ423が吸引動作を行う。このとき、逆止弁421によりパターン形成材料の逆流が阻止されるため、タンク425からポンプ423へとパターン形成材料が引き込まれる。次に、制御弁424が閉じられ、ポンプ423が押出動作を行う。これにより、吐出部42から連続的にパターン形成材料が吐出される。
パターン形成材料の吐出が行われる際には、制御部6がステージ移動機構2のモータ21を駆動制御し、吐出部42の下方にて基板9の表面が(−X)方向に移動するように、ステージ20を連続的に移動させる(すなわち、ヘッド部4を基板9に対して(+X)方向に相対的に主走査させる。)。これにより、図2に示すように、ノズル5の吐出口52から吐出されたパターン形成材料91が基板9上に順次付着しつつ、ノズル5の相対的な進行方向の後方に配置されている硬化部43からの紫外線が基板9上のパターン形成材料91に照射され、リブが形成される。既述のように、パターン形成材料には紫外線により硬化(架橋反応)が開始する光開始剤が添加されており、パターン形成材料91の硬化が硬化部43により順次行われる。このとき、ノズル5では、パターン形成材料が流動する流路521および吐出口52が表面が滑らかな隔壁53にて囲まれるため、パターン形成材料の流動抵抗が小さくなり、パターン形成材料の吐出量を精度よく制御して、断面形状が吐出口52の形状に近似したリブを形成することができる。
パターン形成材料の吐出が続けられ、基板9上のパターン形成の終点がノズル5の真下に達すると、パターン形成材料の吐出が停止される。その後、終点近傍のパターン形成材料の硬化を行うために基板9がさらに僅かな距離だけ移動し、その後停止する。このようにして、基板9上にリブのパターン(配列形成される複数のリブを示すパターン)が形成されると、パターン形成装置1における処理が終了する。
以上の工程にて形成されたリブは他の工程において焼成され、パターン形成材料中の樹脂分が除去されるとともに、低軟化点ガラスフリットが融着する。そして、適宜、他の必要な工程を経て平面表示装置の組立部品であるパネルが完成する。
以上のように、パターン形成装置1では、複数の吐出口52を有するノズル5からパターン形成材料を吐出しつつ、基板9の主面に沿って複数の吐出口52の配列方向にほぼ垂直な方向にノズルを相対的に移動することにより、基板9上に吐出口ピッチにて並ぶ複数のリブを適切に形成することができる。
次に、上述のノズル5の製造方法の一の例について説明を行う。図4はノズル5を製造する工程の流れを示す図である。ノズル5の製造においては、上述のパターン形成装置1におけるノズル5が他のノズル(後述するように、ノズル5を製造する際に用いられるノズルであるため、以下、「元ノズル」という。)に置き換えた装置(以下、「隔壁形成装置」という。)が用いられる。隔壁形成装置では、光開始剤や、バインダである樹脂、さらには、ガラスの粉体である低軟化点ガラスフリットを含む隔壁形成用のペースト(本実施の形態では、上記パターン形成材料と同等の材料である。)が元ノズルから吐出される。隔壁形成装置における他の構成は、図1のパターン形成装置1と同様であり、以下の説明では同符号を付している。
ここで、隔壁形成装置における元ノズルは、吐出口の個数を除き、図3に示すノズル5と近似した構造となっている。具体的には、元ノズルの吐出口の縦方向の長さは3500μm、横方向の幅は100μmとされ、吐出口ピッチ200μmにて20個の吐出口が形成されている。なお、本実施の形態における元ノズルは、例えばジルコニアの被加工部材を切削加工することにより製造されるが、元ノズルは他の手法により製造されてもよい。
ノズル5を製造する際には、まず、ガラスの基板であるベース部材が準備され、ステージ20上に載置される。ステージ移動機構2およびヘッド移動機構3によりヘッド部4の元ノズルがベース部材に対して所定の初期位置に配置された後、ベース部材がステージ20と共に(−X)方向へと移動を開始して、元ノズルのベース部材に対する相対移動(主走査)が開始される(ステップS11)。元ノズルがベース部材上の隔壁形成の始点上に達すると、複数の吐出口のそれぞれからペーストの吐出が開始されるとともに(ステップS12)、ベース部材上に吐出された直後の紫外線硬化性を有するペーストへの光(紫外線)の照射が硬化部43により開始される(ステップS13)。
図5は、ベース部材51上に形成される隔壁53を示す図である。図5に示すように、隔壁形成装置では、ベース部材51の上面に沿って元ノズル44が(+X)方向にベース部材51に対して相対的に移動する(主走査する)動作に並行して、元ノズル44の複数の吐出口441(図5では、1つの吐出口441のみに符号を付している。隔壁53において同様。)からペーストを吐出しつつ、硬化部43からの光によりベース部材51上に吐出された直後のペースト(隔壁53となるペースト)を硬化させることにより、それぞれが連続パターンである隔壁53がベース部材51の(−X)側から(+X)方向に向かって順次形成される。このとき、図6に示すように、隔壁53のY方向の幅Wは120μm、Z方向の高さHは3200μmとなり、隔壁53のピッチPは元ノズル44における吐出口ピッチと同様に、200μmとなる。実際には、図6中の各隔壁53における頂部531(すなわち、ベース部材51とは反対側の端部)の角は僅かに丸みを帯びる。
元ノズル44の吐出口441がベース部材51上の隔壁形成の終点上に達すると、ペーストの吐出が停止される。終点近傍のペーストを硬化させるためにベース部材51はさらに移動を続行し、その後、ステージ20の移動が停止される(ステップS14)。続いて、ヘッド移動機構3によりヘッド部4が主走査方向に垂直なY方向へと所定の距離(正確には、元ノズル44の吐出口441の個数に吐出口ピッチを乗じた距離)だけ副走査し(ステップS15,S16)、続いて、ヘッド部4がベース部材51の(−X)側に相対的に移動する。なお、ヘッド部4をベース部材51の(−X)側に配置する際に、昇降機構41が元ノズル44をZ方向に移動することにより、元ノズル44とベース部材51上に直前に形成された隔壁53との干渉を防止しつつ、ヘッド部4の移動とステージ20の移動とが同時に行われてもよい。
その後、元ノズル44の主走査が開始され(ステップS11)、元ノズル44からのペーストの吐出および硬化部43によるベース部材51上の吐出直後のペーストの硬化が繰り返される(ステップS12,S13)。このとき、図7に示すように、ベース部材51上に形成される複数の隔壁53(すなわち、元ノズル44の1回目の主走査および2回目の主走査にて形成される全ての隔壁53)のY方向のピッチは一定となる。なお、図7では、元ノズル44の吐出口441の個数が実際のものよりも少なく図示されており、元ノズル44の一度の主走査により形成される隔壁53の個数も同様に実際よりも少なくされている。
そして、ベース部材51の(+X)側に元ノズル44が到達すると、元ノズル44の主走査が停止され(ステップS14)、ステップS16,S11〜S14が繰り返される(ステップS15)。元ノズル44の副走査後の主走査(ステップS16,S11〜S14)が所定の回数だけ繰り返されると(ステップS15)、光の出射が停止されて隔壁形成装置による隔壁53の形成が終了する。
このように、隔壁形成装置では、元ノズル44のベース部材51に対する主走査、並びに、元ノズル44の主走査に並行した元ノズル44からのペーストの吐出、および、硬化部43によるベース部材51上のペーストの硬化が、元ノズル44をY方向に間欠的に移動しつつ所定回数だけ繰り返されることにより、ベース部材51上にそれぞれが主走査方向(X方向)に伸びる多数の隔壁53(ストライプ状のパターン)を、主走査方向に垂直な方向(Y方向)に容易に配列形成することができる。ここでは、20個の吐出口441を有する元ノズル44の主走査が5回繰り返されることにより、ベース部材51上に100本の隔壁53が形成されるものとする。
隔壁53の形成が終了すると、ベース部材51が隔壁形成装置から搬出され、他の装置において、ベース部材51が複数の隔壁53に垂直な方向に切断され(以下、切断後の部位も同様に「ベース部材51」と呼ぶ。)、隔壁53が伸びる方向に関して所望の長さのベース部材51が取得される(ステップS17)。このとき、上述の隔壁形成装置による隔壁形成において、元ノズル44からのペーストの吐出開始直後に形成される隔壁53の部位(すなわち、ベース部材51上において隔壁形成の始点近傍の隔壁53の部位であり、図5中の隔壁53の左側の端部)は、通常、形状が安定しておらず、このような部位は、ステップS17におけるベース部材51の切断により除去される。
切断後のベース部材51は、専用の治具にセットされた上で、ベース部材51上の隔壁53の頂部531(図6参照)が研磨されて複数の隔壁53の高さが一定にされる(ステップS18)。また、必要に応じて、ベース部材51の切断面も研磨される。なお、ベース部材51の隔壁53は紫外線の照射により硬化しているため、隔壁53の損傷を防止しつつ研磨を行うことができる。
その後、ベース部材51上の隔壁53がベース部材51と共に約550度にて焼成され、ペースト中の有機物(樹脂成分)が除去されるとともに低軟化点ガラスフリットが融着し、全体がガラスにて形成される構造物が取得される(ステップS19)。このとき、各隔壁53は、例えば75%の大きさに収縮し、隔壁53の幅Wおよび高さHは(図6参照)それぞれ90μmおよび2400μmとなる。焼成後の隔壁53の表面はガラスフリットの融着により滑らかになっている。なお、焼成後の隔壁53の頂部531は角が僅かに丸みを帯びているため、隔壁53の焼成後に既述の研磨処理が行われて、断面がほぼ矩形となる隔壁53が形成されてもよい。
隔壁53が焼成されると、略板状の蓋部材54がベース部材51に対して固定され(ステップS20)、図8に示すように、複数の隔壁53の頂部531が蓋部材54に当接しつつ蓋部材54により覆われる。これにより、ベース部材51上にて互いに隣接する2つの隔壁53にて挟まれる空間のベース部材51とは反対側が蓋部材54により閉塞され、隔壁53に沿って伸びる流路521および流路521の一方の開口である吐出口52が形成される(図2参照)。実際には、ベース部材51上において隔壁53が伸びる方向に垂直な配列方向に100本の隔壁53が配列されており、99個の吐出口52が配列形成される。
また、隔壁53の配列方向に関して、蓋部材54の両端部のそれぞれには、ベース部材51側へと突出する側壁部542が設けられており、最も外側の隔壁53aと側壁部542との間には接着剤55が充填される。蓋部材54は、側壁部542の先端とベース部材51との間に接着剤を付与したり、蓋部材54とベース部材51とを把持する固定用の部材を別途設ける等して、ベース部材51に対して固定される。なお、蓋部材54には、図2に示す対向面541が予め形成されている。
このようにして、複数の隔壁53の頂部に当接しつつ複数の隔壁53を覆う蓋部材54をベース部材51に対して固定することにより、図3に示すように(ただし、図3のノズル5の上下方向は、図8のノズル5とは反対となっている。)、縦方向の長さが2400μm、横方向の幅が110μmとなる99個の吐出口52を吐出口ピッチ200μmにて配列して有するノズル5が完成する。
ここで、微細な吐出口が微小なピッチにて配列されるノズルを機械加工にて製造する場合、互いに隣接する吐出口を仕切る微細な幅の隔壁を微小なピッチにて配列形成する必要があるが、このような加工は容易ではなく、吐出口の個数が増大するに従ってノズルの製造に係る歩留まりが低くなり、ノズルの製造コストが上昇してしまう。これに対し、図4のノズルの製造方法では、複数の吐出口441を有する1つの元ノズル44のみを所定の手法にて予め作製して隔壁形成装置に設け、元ノズル44のベース部材51に対する相対移動に並行して、元ノズル44からベース部材51上にペーストを吐出しつつ、ベース部材51上の吐出直後のペーストを硬化させることにより、ベース部材51上に複数の隔壁53が配列形成される。そして、複数の隔壁53の頂部531に当接しつつ複数の隔壁53を覆う蓋部材54がベース部材51に対して固定されることにより、複数の吐出口52を有するノズル5を容易にかつ低コストにて製造することができる。
また、隔壁形成装置では、元ノズル44のベース部材51に対する主走査、並びに、元ノズル44の主走査に並行した元ノズル44からのペーストの吐出、および、吐出直後のペーストの硬化が、元ノズル44をY方向に間欠的に移動しつつ複数回数繰り返されることにより、製造対象のノズル5に比べて少ない個数の吐出口441を有する元ノズル44を用いて多数の隔壁53をベース部材51上に容易に配列形成することができる。
図4のノズル製造方法では、ペーストが低軟化点ガラスフリットを含み、蓋部材54がベース部材51に対して固定される前に、複数の隔壁53を焼成して低軟化点ガラスフリットを溶融させることにより、ノズル5において複数の吐出口52を仕切る複数の隔壁53を表面が滑らか(少なくとも、切削加工により形成される元ノズル44における隔壁よりも表面が滑らかとなる。)かつ強固なガラスにて形成し、耐久性を有するノズル5を製造することができる。
ノズル5を用いたパターン形成装置1では、表面が滑らかな隔壁53にて囲まれる流路521および吐出口52を有するノズル5からパターン形成材料を吐出することにより、基板9上に複数のリブを精度よく形成することができ、さらに、耐久性を有するノズル5を用いることにより、ノズル5の交換頻度を減少させて基板9上におけるリブの形成に係る時間およびコストを削減することができる。
また、複数の隔壁53が形成された複数のベース部材51を用いてより多数の吐出口52が形成されたノズルが形成されてもよい。例えば、図4のステップS17において、複数の隔壁53が形成されたベース部材51を複数の部分に切断し、各ベース部材51(切断後の各部分)において複数の隔壁53の頂部531、ベース部材51の切断面、および、切断面に垂直な一の側面を研磨した後に(ステップS18)、複数のベース部材51が焼成される(ステップS19)。そして、図9に示すように、断面が略U字状であって底部561が平らな保持部材56(例えば、ステンレス鋼にて形成される)が準備され、複数のベース部材51(図9では、2個のベース部材51を簡略化しつつ図示している。)が、研磨済みの側面511を互いに当接させつつ隔壁53の配列方向(すなわち、図9中の矢印A1にて示す方向)に並んだ状態で接着剤55aを介して保持部材56の底部561上に固定される。このとき、各ベース部材51の側面511と、側面511に最も近接する隔壁53bの中央との間の配列方向の距離が、隔壁53のピッチの半分とされることにより、複数のベース部材51の全体において複数の隔壁53が一定のピッチにて配列方向に並べられる。
図9の保持部材56には、配列方向に並んだ状態における複数のベース部材51において、最も外側の各隔壁53aに沿って底部561から突出する側壁部562が設けられており、側壁部562と隔壁53aとの間にも接着剤55が充填される。そして、板状の蓋部材54aが、底部561上にて並べられる複数のベース部材51の各隔壁53の頂部531に当接しつつ、複数の隔壁53を覆うようにして保持部材56に取り付けられ、複数のベース部材51に対して固定される(ステップS20)。このように、複数の隔壁53が形成された複数のベース部材51が配列方向に並べられた後、蓋部材54aが複数のベース部材51に対して固定されることにより、多数の吐出口52を有するノズル5aを容易に製造することができる。
さらに、図8に示すノズル5において、蓋部材54が、同様に複数の隔壁53が形成された他のベース部材51とされて、吐出口52のアスペクト比がより高いノズルが製造されてもよい。例えば、図4のノズル製造方法において、ステップS17にて隔壁53が形成されたベース部材51を切断して、同数の隔壁53を有する2つのベース部材51を取得し、各ベース部材51において複数の隔壁53の頂部を研磨した後に(ステップS18)、複数のベース部材51が焼成される(ステップS19)。そして、各ベース部材51が、図9のノズル5aと同様に底部561および側壁部562を有する保持部材56に接着剤55aを介して固定され(ここでは、1つのベース部材51が保持部材56に固定される。)、図10に示すように、一方のベース部材51(図10中の上側のベース部材51)の複数の隔壁53の頂部531が、他方のベース部材51(図10中の下側のベース部材51)上の複数の隔壁53の頂部531にそれぞれ当接しつつ、両ベース部材51が保持部材56を介して互いに固定される。このように、同数の隔壁53を有する2つのベース部材51の一方を蓋部材として、他方のベース部材51に対して固定することにより、アスペクト比の高い吐出口52を有するノズル5bを容易に製造することができる。なお、図8のノズル5の製造途上において作製された隔壁53の高さが2400μmとなるベース部材51を用いてノズル5bを製造する場合には、吐出口52の高さは4800μmとなる。
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
上記実施の形態では、複数の吐出口441を有する元ノズル44を用いることにより、元ノズル44の一度の主走査にて複数の隔壁53をベース部材51上に容易に配列形成することができるが、隔壁形成装置では、1つの吐出口のみを有する元ノズル44が設けられ、元ノズル44をY方向に間欠的に移動しつつ元ノズル44のベース部材51に対する主走査を繰り返すことにより、ベース部材51上に複数の隔壁53が配列形成されてもよい。すなわち、少なくとも1つの吐出口を有する元ノズルを吐出口からペーストを吐出しつつベース部材51の主面に沿ってベース部材51に対して相対的に移動することにより、ベース部材51上に複数の隔壁53を配列形成することが可能となり、複数の吐出口52を有するノズル5を製造することができる。
隔壁形成装置では、ステージ20上のベース部材51が元ノズル44に対してX方向に移動するが、元ノズル44をステージ20に対してX方向に移動する機構が設けられてもよい。また、元ノズル44のY方向への移動は、ステージ20をY方向に移動する機構により実現されてもよい。すなわち、隔壁形成装置における元ノズル44のベース部材51に対するX方向およびY方向への相対的な移動は、いかなる機構にて実現されてもよい。
上記実施の形態における元ノズル44の吐出口441の形状は一例に過ぎず、製造されるノズルの隔壁の形状やピッチ、元ノズル44から吐出されたペーストが硬化するまでの変形量(ペーストの粘度等に依存する変形量)、図4のステップS18における隔壁の研磨量、あるいは、隔壁53の焼成時の変形量(通常、70〜80%に収縮する。)等に応じて、適宜変更されてよい。
元ノズル44から吐出されるペーストは、隔壁の表面が滑らか、かつ、耐久性を有するノズルを製造するという観点では、低軟化点ガラスフリットを含むものが好ましいが、ベース部材51の材料等によっては、焼成時に低軟化点ガラスフリットよりも高温にて加熱する必要がある高軟化点ガラスフリットや金属の微粒子を含むものであってもよく、さらに、製造されるノズルから吐出される材料の種類によっては、例えば、紫外線硬化性を有する樹脂自体であってもよい。また、アスペクト比が高い隔壁を形成するには、元ノズル44から吐出されるペーストは吐出直後に硬化する必要があるが、ペーストの硬化は光開始剤がペーストに添加されて光の照射により実現される以外に、熱により硬化する樹脂等がペーストに添加され、吐出直後のペーストが適宜加熱されることにより実現されてもよい。
ノズル5,5a,5bでは、複数の微細な吐出口52が微小なピッチにて配列されるため、パターン形成装置1におけるリブ形成に特に適しているが、リブ形成以外の他の用途に用いることも可能である。
5,5a,5b ノズル
44 元ノズル
51 ベース部材
52 (ノズルの)吐出口
53,53a,53b 隔壁
54,54a 蓋部材
441 (元ノズルの)吐出口
531 頂部
S11〜S16,S19,S20 ステップ
44 元ノズル
51 ベース部材
52 (ノズルの)吐出口
53,53a,53b 隔壁
54,54a 蓋部材
441 (元ノズルの)吐出口
531 頂部
S11〜S16,S19,S20 ステップ
Claims (8)
- 複数の吐出口を有するノズルを製造するノズル製造方法であって、
a)少なくとも1つの吐出口を有する元ノズルを所定の方向にベース部材に対して相対的に移動し、前記元ノズルの前記ベース部材に対する相対移動に並行して、前記元ノズルから前記ベース部材上に隔壁形成用のペーストを吐出しつつ、前記ベース部材上の吐出直後のペーストを硬化させることにより、前記ベース部材上においてそれぞれが前記所定の方向に伸びる複数の隔壁を前記所定の方向に垂直な方向に配列形成する工程と、
b)前記ベース部材上の前記複数の隔壁の頂部に当接しつつ前記複数の隔壁を覆う蓋部材を前記ベース部材に対して固定する工程と、
を備えることを特徴とするノズル製造方法。 - 請求項1に記載のノズル製造方法であって、
前記ペーストが、ガラスの粉体を含むことを特徴とするノズル製造方法。 - 請求項2に記載のノズル製造方法であって、
前記ガラスの粉末が低軟化点ガラスフリットであり、
前記a)工程と前記b)工程との間に、前記ベース部材上の前記複数の隔壁を焼成する工程をさらに備えることを特徴とするノズル製造方法。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載のノズル製造方法であって、
前記元ノズルの前記少なくとも1つの吐出口が、複数の吐出口であることを特徴とするノズル製造方法。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載のノズル製造方法であって、
前記a)工程が、
a1)前記元ノズルを前記所定の方向に前記ベース部材に対して相対的に移動する工程と、
a2)前記a1)工程に並行して、前記元ノズルから前記ベース部材上に前記ペーストを吐出しつつ、前記ベース部材上の吐出直後のペーストを硬化させる工程と、
a3)前記元ノズルを前記所定の方向に垂直な方向に前記ベース部材に対して相対的に移動した後、前記a1)工程および前記a2)工程を繰り返すことにより、前記ベース部材上において前記複数の隔壁を配列形成する工程と、
を備えることを特徴とするノズル製造方法。 - 請求項1ないし5のいずれかに記載のノズル製造方法であって、
前記b)工程において、前記ベース部材と、前記ベース部材と同様に複数の隔壁が形成されたもう1つのベース部材とが前記所定の方向に垂直な方向に並べられた後、前記蓋部材が前記ベース部材および前記もう1つのベース部材に対して固定されることを特徴とするノズル製造方法。 - 請求項1ないし5のいずれかに記載のノズル製造方法であって、
前記蓋部材が、前記ベース部材の前記複数の隔壁と同数の隔壁を有するもう1つのベース部材であり、
前記b)工程において、前記もう1つのベース部材の複数の隔壁の頂部が、前記ベース部材上の前記複数の隔壁の前記頂部にそれぞれ当接しつつ、前記もう1つのベース部材が前記ベース部材に対して固定されることを特徴とするノズル製造方法。 - 複数の吐出口を有するノズルであって、
ベース部材と、
少なくとも1つの吐出口を有する元ノズルを所定の方向にベース部材に対して相対的に移動し、前記元ノズルの前記ベース部材に対する相対移動に並行して、前記元ノズルから前記ベース部材上に隔壁形成用のペーストを吐出しつつ、前記ベース部材上の吐出直後のペーストを硬化させることにより、前記ベース部材上においてそれぞれが前記所定の方向に伸びるとともに前記所定の方向に垂直な方向に配列形成された複数の隔壁と、
前記ベース部材上の前記複数の隔壁の頂部に当接しつつ前記複数の隔壁を覆うとともに、前記ベース部材に対して固定される蓋部材と、
を備えることを特徴とするノズル。
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