JP2018201967A - 微細突起ユニットの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の製造方法は、ベース部品4の先端に微細突起具1を接合した微細突起ユニットの製造方法である。図1には、本実施形態の微細突起ユニットの製造方法で製造される一実施形態の微細突起ユニット10(以下、単に「微細突起ユニット10」とも言う)の斜視図が示されている。微細突起ユニット10は、内部が中空の突起部3を基底2上に備える微細突起具1と該突起部3の内部に該基底2を介して連通する液体保持空間4k(図3参照)を有するベース部品4とを備え、ベース部品4の先端に微細突起具1を接合したものである。
尚、図4(a)は、微細突起具1の有する突起部3の内の1個の突起部3に着目した微細突起具1の斜視図であり、図4(b)は、図4(a)に示すIV−IV線断面図である。図2に示す微細突起具1は、シート状の基底2と、基底2の上面(基底2におけるベース部品4との対向面とは反対側の面)上に立設する1個の円錐状の突起部3とを有する。微細突起具1は、先端側に開孔部を有していてもよいが、微細突起ユニット10では、図4(b)に示すように、開孔部を有しておらず、基底2を貫通して突起部3の内部にまで亘る中空の空間3kが形成された形態となっている。微細突起ユニット10では、突起部3の内部の空間3kが、突起部3の外形形状に対応した円錐状に形成されている。尚、突起部3は、微細突起ユニット10では、円錐状であるが、円錐状の形状以外に、円錐台状、円柱状、角柱状、角錐状、角錐台状等であってもよい。
突起部3の先端が開口していない場合には、微細突起具1の突起部3の先端部を、走査型電子顕微鏡(SEM)もしくはマイクロスコープを用いて所定倍率拡大した状態で、例えば、図5(a)に示すSEM画像のように観察する。
次に、図5(a)に示すように、両側辺1a,1bの内の一側辺1aにおける直線部分に沿って仮想直線ILaを延ばし、他側辺1bにおける直線部分に沿って仮想直線ILbを延ばす。そして、先端側にて、一側辺1aが仮想直線ILaから離れる箇所を第1先端点1a1として求め、他側辺1bが仮想直線ILbから離れる箇所を第2先端 点1b1として求める。このようにして求めた第1先端点1a1と第2先端点1b1とを結ぶ直線の長さLを、走査型電子顕微鏡(SEM)又はマイクロスコープを用いて測定し、測定した該直線の長さを、微細突起具1の先端径とする。なお、突起部3の先端が開口している場合には、図5(b)に示すように、突起部3の開孔部側に先端があると仮定して仮想直線ILa,ILbを引き、その交点を突起部3の頂点とし、上述した図5(a)に示す方法にて先端径を測定する。
また、ベース部品4は、同じ観点から、ベース部品4の周壁部43での厚みT4(図3参照)が、基底2の厚みT2よりも厚いことが好ましく、好ましくは1.0mm以上、更に好ましくは1.5mm以上であり、そして、好ましくは10mm以下であり、更に好ましくは5mm以下であり、具体的には、好ましくは1.0mm以上10mm以下であり、更に好ましくは1.5mm以上5mm以下である。
以下の説明では、基材シート2Aを搬送する方向(基材シート2Aの長手方向)をY方向、搬送する方向と直交する方向及び搬送される基材シート2Aの幅方向をX方向、搬送される基材シート2Aの厚み方向をZ方向として説明する。
なお、本明細書において凸型部11とは基材シート2Aに刺さる部分である凸型110を備えた部材のことであり、凸型部11は、本実施形態では、円盤状の土台部分の上に配された構造となっている。ただし、これに限られず凸型110のみからなる凸型部であっても良いし、複数の凸型110を台状支持体の上に配した凸型部11であっても良い。
凸型部11の動作、凸型部11の加熱手段の作動等の凸型部11の備える加熱手段の加熱条件の制御は、製造装置100に備えられた制御手段(不図示)により制御されている。
凸型部11の凸型110は、その根本径D2が、好ましくは0.1mm以上、更に好ましくは0.2mm以上であり、そして、好ましくは5mm以下であり、更に好ましくは3mm以下であり、具体的には、好ましくは0.1mm以上5mm以下であり、更に好ましくは0.2mm以上3mm以下である。凸型部11の凸型110は、十分な強度が得られ易くなる観点から、その先端角度αが、好ましくは1度以上、更に好ましくは5度以上である。そして、先端角度αは、適度な角度を有する突起部3を得る観点から、好ましくは60度以下であり、更に好ましくは45度以下であり、具体的には、好ましくは1度以上60度以下であり、更に好ましくは5度以上45度以下である。凸型部11の先端角度αは、以下のようにして測定する。
凸型部11の凸型110の先端部を、走査型電子顕微鏡(SEM)もしくはマイクロスコープを用いて所定倍率に拡大した状態で観察する。次に、図8に示すように、両側辺11a,11bの内の一側辺11aにおける直線部分に沿って仮想直線ILcを延ばし、他側辺11bにおける直線部分に沿って仮想直線ILdを延ばす。そして、先端側にて、一側辺11aが仮想直線ILcから離れる箇所を第1先端点11a1として求め、他側辺11bが仮想直線ILdから離れる箇所を第2先端点11b1として求める。このようにして求めた第1先端点11a1と第2先端点11b1とを結ぶ直線の長さD1を、走査型電子顕微鏡又はマイクロスコープを用いて測定し、測定した該直線の長さを、凸型110の先端径とする。
凸型部11の凸型110の先端部を、走査型電子顕微鏡もしくはマイクロスコープを用いて所定倍率拡大した状態で、例えば、図8に示すSEM画像のように観察する。次に、図8に示すように、両側辺11a,11bの内の一側辺11aにおける直線部分に沿って仮想直線ILcを延ばし、他側辺11bにおける直線部分に沿って仮想直線ILdを延ばす。そして、仮想直線ILcと仮想直線ILdとのなす角を、走査型電子顕微鏡又はマイクロスコープを用いて測定し、測定した該なす角を、凸型部11の凸型110の先端角度αとする。
開口プレート12Uの動作の制御は、製造装置100に備えられた制御手段により制御されている。
DSC測定器を使用して熱量の測定を行い、ガラス転移温度を求める。具体的に、測定器はPerkin Elmer社製の示差走査熱量測定装置(Diamond DSC)を使用する。基材シートから試験片10mgを採取する。測定条件は20℃で5分間維持した後に、20℃から320℃まで、5℃/分で昇温させ、横軸温度、縦軸熱量のDSC曲線を得る。そして、このDSC曲線からガラス転移温度Tgを求める。
また、前記「基材シートの軟化温度」についてもガラス転移温度(Tg)と同様であり、即ち、基材シートの構成樹脂が複数種存在する場合においてそれら複数種の軟化温度が互いに異なる場合、前記加熱手段による基材シートの加熱温度は、少なくともそれら複数の軟化温度のうち最も低い軟化温度以上であることが好ましく、それら複数の軟化温度のうち最も高い軟化温度以上であることがさらに好ましい。
また、基材シートが融点の異なる2種以上の樹脂を含んで構成されている場合、前記加熱手段による基材シートの加熱温度は、それら複数の融点のうち最も低い融点未満であることが好ましい。
第2開口プレート13Dの動作の制御は、製造装置100に備えられた制御手段(不図示)により制御されている。
ベース部品固定部301の動作の制御は、製造装置100に備えられた制御手段(不図示)により制御されている。
接合部302の動作の制御は、製造装置100に備えられた制御手段(不図示)により制御されている。
第1下側開口プレート313D及び第1上側開口プレート312Uの動作の制御は、製造装置100に備えられた制御手段(不図示)により制御されている。
接合部302を基材シート2Aと当接させる時の加熱時間は、好ましくは0.1秒以上であり、そして、好ましくは5.0秒以下であり、具体的には、好ましくは0.1秒以上5.0秒以下である。
接合部302を基材シート2Aと当接させる時の押し当て力(加圧力)は、好ましくは10N以上であり、そして、好ましくは100N以下であり、具体的には、好ましくは10N以上100N以下である。
ベース部品固定部401の動作の制御は、製造装置100に備えられた制御手段(不図示)により制御されている。
カット部402の動作の制御は、製造装置100に備えられた制御手段(不図示)により制御されている。
第2下側開口プレート413D及び第2上側開口プレート412Uの動作の制御は、製造装置100に備えられた制御手段(不図示)により制御されている。
<1>
内部が中空の突起部を基底上に備える微細突起具と該突起部の内部に該基底を介して連通する液体保持空間を有するベース部品とを備え、該ベース部品の先端に該微細突起具を接合した微細突起ユニットの製造方法であって、
熱可塑性樹脂を含んで形成された基材シートの一面側から、凸型部を当接させて、該基材シートの他面側から突出する突起部を形成した後、該突起部の内部から該凸型部を抜いて微細突起具を形成する微細突起具形成工程と、
前記微細突起具が形成された前記基材シートの一面側と前記ベース部品の先端とを接合する接合工程と、
前記ベース部品が接合された前記基材シートを、前記微細突起具側から平面視して、前記ベース部品の輪郭よりも内側で該輪郭に沿って前記基材シートをカットして前記微細突起ユニットを製造するカット工程とを備える、微細突起ユニットの製造方法。
<2>
前記ベース部品は、前記液体保持空間の外周に周壁部を有し、
前記カット工程においては、前記ベース部品の前記周壁部の先端壁部上で前記基材シートをカットする、前記<1>に記載の微細突起ユニットの製造方法。
<3>
前記接合工程において接合する手段が、熱シール、超音波、レーザー、又は接着剤である、前記<1>又は<2>に記載の微細突起ユニットの製造方法。
<4>
前記カット工程においてカットする手段が、打ち抜き刃、又はレーザーである、前記<1>〜<3>の何れか1つに記載の微細突起ユニットの製造方法。
<5>
前記接合工程では、前記基材シートの一面側に配された第1下側開口プレート及び該基材シートの他面側に配された第1上側開口プレートを用い、該第1下側開口プレートと該第1上側開口プレートとで、微細突起具が形成された基材シートを挟んだ状態で接合し、
前記接合工程の後、前記第1下側開口プレートを下方に移動させ且つ前記第1上側開口プレートを上方に移動させる、前記<1>〜<4>の何れか1つに記載の微細突起ユニットの製造方法。
<6>
前記カット工程では、前記基材シートの一面側に配された第2下側開口プレート及び該基材シートの他面側に配された第2上側開口プレートを用い、該第2下側開口プレートと該第2上側開口プレートとで、前記ベース部品が接合された前記基材シートを挟んだ状態で前記微細突起ユニットを製造し、
前記カット工程の後、前記第2下側開口プレートを下方に移動させ且つ前記第2上側開口プレートを上方に移動させる、前記<1>〜<5>の何れか1つに記載の微細突起ユニットの製造方法。
<7>
内部が中空の突起部を基底上に備える微細突起具と該突起部の内部に該基底を介して連通する液体保持空間を有するベース部品とを備え、該ベース部品の先端に該微細突起具を接合した微細突起ユニットの製造方法であって、
熱可塑性樹脂を含んで形成された基材シートの一面側から、凸型部を当接させて、該基材シートの他面側から突出する突起部を形成した後、該突起部の内部から該凸型部を抜いて微細突起具を形成する微細突起具形成工程と、
前記微細突起具が形成された前記基材シートを前記微細突起具側から平面視して、前記ベース部品の輪郭よりも内側で該輪郭に沿って、該基材シートの一面側と該ベース部品の先端とを接合すると同時に、該基材シートをカットして前記微細突起ユニットを製造する接合・カット工程とを備える、微細突起ユニットの製造方法。
<8>
前記接合・カット工程では、前記基材シートの一面側に配された第3下側開口プレート及び該基材シートの他面側に配された第3上側開口プレートを用い、該第3下側開口プレートと該第3上側開口プレートとで、前記突起部が形成された前記基材シートを挟んだ状態で前記微細突起ユニットを製造し、
前記接合・カット工程の後、前記第3下側開口プレートを下方に移動させ且つ前記第3上側開口プレートを上方に移動させる、前記<7>に記載の微細突起ユニットの製造方法。
<9>
前記基材シートの原料ロールから帯状の基材シートを繰り出し、搬送方向に搬送して、基材シートが所定位置まで送られたところで、基材シートの搬送を止め、帯状の基材シートの搬送を間欠的に行う前記<1>〜<8>の何れか1つに記載の微細突起ユニットの製造方法。
<10>
前記微細突起具形成工程では、搬送方向に搬送された帯状の基材シートの一面側から凸型部を当接させて、基材シートにおける当接部分を熱により軟化させながら、凸型部を基材シートに刺してゆき基材シートの他面側から突出する突起部を形成する前記<1>〜<9>の何れか1つに記載の微細突起ユニットの製造方法。
<11>
前記凸型部の加熱による基材シートの加熱温度は、使用される基材シートのガラス転移温度以上溶融温度未満であることが好ましく、特に軟化温度以上溶融温度未満である前記<10>の何れか1つに記載の微細突起ユニットの製造方法。
<12>
前記加熱温度は、好ましくは30℃以上、更に好ましくは40℃以上であり、そして、好ましくは300℃以下であり、更に好ましくは250℃以下であり、具体的には、好ましくは30℃以上300℃以下であり、更に好ましくは40℃以上250℃以下である前記<10>又は<11>の何れか1つに記載の微細突起ユニットの製造方法。
<13>
前記凸型部を基材シートに刺してゆく刺入速度は、好ましくは0.1mm/秒以上、更に好ましくは1mm/秒以上であり、そして、好ましくは1000mm/秒以下であり、更に好ましくは800mm/秒以下であり、具体的には、好ましくは0.1mm/秒以上1000mm/秒以下であり、更に好ましくは1mm/秒以上800mm/秒以下である前記<1>〜<12>の何れか1つに記載の微細突起ユニットの製造方法。
<14>
前記微細突起具形成工程では、製造装置を用いて、突起部形成工程の後、冷風送風装置を使用して、突起部の内部に凸型部を刺した状態で突起部を冷却する前記<1>〜<13>の何れか1つに記載の微細突起ユニットの製造方法。
<15>
開口プレートと第2開口プレートとで、前記基材シートを挟んだ状態で冷却工程を行うようになっている前記<14>の何れか1つに記載の微細突起ユニットの製造方法。
<16>
吹き付ける冷風の温度は、好ましくは−50℃以上、更に好ましくは−40℃以上であり、そして、好ましくは26℃以下であり、更に好ましくは10℃以下であり、具体的には、好ましくは−50℃以上26℃以下であり、更に好ましくは−40℃以上10℃以下である前記<14>又は<15>の何れか1つに記載の微細突起ユニットの製造方法。
<17>
冷風を吹き付けて冷却する冷却時間は、好ましくは0.01秒以上、更に好ましくは0.5秒以上であり、そして、好ましくは60秒以下であり、更に好ましくは30秒以下であり、具体的には、好ましくは0.01秒以上60秒以下であり、更に好ましくは0.5秒以上30秒以下である前記<14>〜<16>の何れか1つに記載の微細突起ユニットの製造方法。
<18>
ベース部品固定部の凹部内にベース部品の底部側の外形を嵌合させて、ベース部品の周壁部の先端壁部が露出するようにベース部品を保持する前記<1>〜<17>の何れか1つに記載の微細突起ユニットの製造方法。
<19>
微細突起ユニットの製造方法では、第1下側開口プレートと第1上側開口プレートとで、微細突起具が形成された基材シートを挟んだ状態で、接合部の円環状の先端部にて加熱させ、基材シートにおける、ベース部品の周壁部の先端壁部上に位置する部分とベース部品の先端壁部とを溶融させながら微細突起ユニットの接合部を形成して、微細突起具が形成された基材シートの一面側(下面側)とベース部品の先端とを接合する前記<1>〜<18>の何れか1つに記載の微細突起ユニットの製造方法。
<20>
接合部を基材シートと当接させる時の加熱温度は、好ましくは100℃以上であり、更に好ましくは120℃以上であり、そして、好ましくは300℃以下であり、更に好ましくは250℃以下であり、具体的には、好ましくは100℃以上300℃以下であり、更に好ましくは120℃以上250℃以下である前記<19>の何れか1つに記載の微細突起ユニットの製造方法。
<21>
接合部を基材シートと当接させる時の加熱時間は、好ましくは0.1秒以上であり、そして、好ましくは5.0秒以下であり、具体的には、好ましくは0.1秒以上5.0秒以下である前記<19>又は<20>の何れか1つに記載の微細突起ユニットの製造方法。
<22>
接合部を基材シートと当接させる時の押し当て力(加圧力)は、好ましくは10N以上であり、そして、好ましくは100N以下であり、具体的には、好ましくは10N以上100N以下である前記<19>〜<21>の何れか1つに記載の微細突起ユニットの製造方法。
<23>
前記接合工程の後、接合部を、基材シートの他面(上面側)から厚み方向の上方に移動させ、第1下側開口プレートを下方に移動させ且つ第1上側開口プレートを上方に移動させる前記<19>〜<22>の何れか1つに記載の微細突起ユニットの製造方法。
<24>
第2下側開口プレートと第2上側開口プレートとで、ベース部品が接合された基材シートを挟んだ状態で、基材シートの他面(上面側)から、第2上側開口プレートの開口部にカット部を通過させ、カット部の先端部の刃を、微細突起具から平面視して、ベース部品の輪郭よりも内側で輪郭に沿って、基材シートの他面に当接させてカットして微細突起ユニットを製造する前記<1>〜<23>の何れか1つに記載の微細突起ユニットの製造方法。
<25>
前記カット工程の後、カット部を、基材シートの他面(上面側)から厚み方向の上方に移動させ、第2下側開口プレートを下方に移動させ且つ第2上側開口プレートを上方に移動させ、その後、第2下側開口プレートと第2上側開口プレートとで挟んだ基材シートのトリム部分を、第2下側開口プレートを下方に移動させ且つ第2上側開口プレートを上方に移動させた後に、取り除く前記<24>の何れか1つに記載の微細突起ユニットの製造方法。
1 微細突起具
2 基底
2A 基材シート
2At トリム部分
3 突起部
3R 突起領域
4 ベース部品
4k 液体保持空間
4L ベース部品の輪郭
41 底部
42 液体供給路
43 周壁部
43s 先端壁部
100 製造装置
200 微細突起具形成部
210 突起部形成部
11 凸型部
110 凸型
12U 開口プレート
13D 第2開口プレート
220 冷却部
230 リリース部
300 部材接合部
301 ベース部品固定部
302 接合部
312U 第1上側開口プレート
313D 第1下側開口プレート
303 凹部
400 部材カット部
401 ベース部品固定部
402 カット部
412U 第2上側開口プレート
413D 第2下側開口プレート
403 凹部
Claims (8)
- 内部が中空の突起部を基底上に備える微細突起具と該突起部の内部に該基底を介して連通する液体保持空間を有するベース部品とを備え、該ベース部品の先端に該微細突起具を接合した微細突起ユニットの製造方法であって、
熱可塑性樹脂を含んで形成された基材シートの一面側から、凸型部を当接させて、該基材シートの他面側から突出する突起部を形成した後、該突起部の内部から該凸型部を抜いて微細突起具を形成する微細突起具形成工程と、
前記微細突起具が形成された前記基材シートの一面側と前記ベース部品の先端とを接合する接合工程と、
前記ベース部品が接合された前記基材シートを、前記微細突起具側から平面視して、前記ベース部品の輪郭よりも内側で該輪郭に沿って前記基材シートをカットして前記微細突起ユニットを製造するカット工程とを備える、微細突起ユニットの製造方法。 - 前記ベース部品は、前記液体保持空間の外周に周壁部を有し、
前記カット工程においては、前記ベース部品の前記周壁部の先端壁部上で前記基材シートをカットする、請求項1に記載の微細突起ユニットの製造方法。 - 前記接合工程において接合する手段が、熱シール、超音波、レーザー、又は接着剤である、請求項1又は2に記載の微細突起ユニットの製造方法。
- 前記カット工程においてカットする手段が、打ち抜き刃、又はレーザーである、請求項1〜3の何れか1項に記載の微細突起ユニットの製造方法。
- 前記接合工程では、前記基材シートの一面側に配された第1下側開口プレート及び該基材シートの他面側に配された第1上側開口プレートを用い、該第1下側開口プレートと該第1上側開口プレートとで、微細突起具が形成された基材シートを挟んだ状態で接合し、
前記接合工程の後、前記第1下側開口プレートを下方に移動させ且つ前記第1上側開口プレートを上方に移動させる、請求項1〜4の何れか1項に記載の微細突起ユニットの製造方法。 - 前記カット工程では、前記基材シートの一面側に配された第2下側開口プレート及び該基材シートの他面側に配された第2上側開口プレートを用い、該第2下側開口プレートと該第2上側開口プレートとで、前記ベース部品が接合された前記基材シートを挟んだ状態で前記微細突起ユニットを製造し、
前記カット工程の後、前記第2下側開口プレートを下方に移動させ且つ前記第2上側開口プレートを上方に移動させる、請求項1〜5の何れか1項に記載の微細突起ユニットの製造方法。 - 内部が中空の突起部を基底上に備える微細突起具と該突起部の内部に該基底を介して連通する液体保持空間を有するベース部品とを備え、該ベース部品の先端に該微細突起具を接合した微細突起ユニットの製造方法であって、
熱可塑性樹脂を含んで形成された基材シートの一面側から、凸型部を当接させて、該基材シートの他面側から突出する突起部を形成した後、該突起部の内部から該凸型部を抜いて微細突起具を形成する微細突起具形成工程と、
前記微細突起具が形成された前記基材シートを前記微細突起具側から平面視して、前記ベース部品の輪郭よりも内側で該輪郭に沿って、該基材シートの一面側と該ベース部品の先端とを接合すると同時に、該基材シートをカットして前記微細突起ユニットを製造する接合・カット工程とを備える、微細突起ユニットの製造方法。 - 前記接合・カット工程では、前記基材シートの一面側に配された第3下側開口プレート及び該基材シートの他面側に配された第3上側開口プレートを用い、該第3下側開口プレートと該第3上側開口プレートとで、前記突起部が形成された前記基材シートを挟んだ状態で前記微細突起ユニットを製造し、
前記接合・カット工程の後、前記第3下側開口プレートを下方に移動させ且つ前記第3上側開口プレートを上方に移動させる、請求項7に記載の微細突起ユニットの製造方法。
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