KR20190027332A

KR20190027332A - 토출재 수용 유닛, 토출재 토출 장치 및 가요성 부재의 제조 방법

Info

Publication number: KR20190027332A
Application number: KR1020180105829A
Authority: KR
Inventors: 요시마사 아라키; 유타카 미타; 마사히로 구리; 노리야스 하세가와; 츠요시 아라이
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2017-09-06
Filing date: 2018-09-05
Publication date: 2019-03-14
Also published as: KR102404616B1; CN109454996B; US10421283B2; CN109454996A; SG10201807623TA; US20190070857A1

Abstract

용기 자체를 가능한 한 대형화하지 않고, 토출재의 충전량을 증가시킬 수 있는 토출재 수용 유닛 및 상기 유닛을 포함하는 토출재 토출 장치가 제공된다. 그러므로, 토출재 수용 유닛은, 토출재를 수용할 수 있는 제1 수용 공간; 액체를 수용할 수 있는 제2 수용 공간; 및 제1 수용 공간과 제2 수용 공간을 분리하는 가요성 부재를 포함하며, 가요성 부재가 제1 수용 공간이 토출재로 채워지지 않고 제2 수용 공간이 액체로 채워지지 않은 상태에서 오목 형상을 취하는 오목부를 갖고, 오목 형상은 제1 수용 공간으로부터 제2 수용 공간을 향해서 오목해지는 형상이며, 또한 제2 수용 공간을 형성하는 벽에 일치하는 형상인 것을 특징으로 한다.

Description

토출재 수용 유닛, 토출재 토출 장치 및 가요성 부재의 제조 방법{EJECTION MATERIAL RECEIVING UNIT, EJECTION MATERIAL EJECTING APPARATUS, AND MANUFACTURING METHOD OF FLEXIBLE MEMBER}

본 발명은, 토출재를 수용하는 토출재 수용 유닛, 그 토출재 수용 유닛 내에 저류된 토출재를 토출하는 토출재 토출 장치, 및 가요성 부재의 제조 방법에 관한 것이다.

일본 특허 공개 제2008-105360호 공보에는, 토출재로서 액체(잉크)를 토출하는 액체 토출 장치에 탑재되는 잉크 저장소가 기재되어 있다. 잉크 저장소는, 헤드에서의 압력 변동을 저감하기 위해서, 용기의 내부를 가요성 부재에 의해 잉크실과 부력 발생실로 나누고, 또한 잉크실에 접속된 부낭을 구비하고 있다.

토출재 수용 유닛은, 토출 헤드로부터 토출되는 토출재를 수용할 수 있는 제1 수용 공간; 상기 제1 수용 공간과 인접하고 액체를 수용할 수 있는 제2 수용 공간; 및 상기 제1 수용 공간과 상기 제2 수용 공간을 분리하는 가요성 부재를 포함하며, 상기 가요성 부재가, 상기 제1 수용 공간이 상기 토출재로 채워지지 않고, 상기 제2 수용 공간이 상기 액체로 채워지지 않은 상태에서 오목 형상을 취하는 오목부를 구비하며, 상기 오목 형상이, 상기 제1 수용 공간으로부터 상기 제2 수용 공간을 향해서 오목해지는 형상이며, 또한 상기 제2 수용 공간을 형성하는 벽과 일치하는 형상인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 추가적인 특징은 첨부된 도면을 참고한 예시적인 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.

도 1은 토출재 토출 장치의 주요부를 도시한다.
도 2는 가요성 부재를 나타내는 사시도이다.
도 3은 토출재 토출 장치의 주요부를 도시한다.
도 4는 토출재 토출 장치의 주요부를 도시한다.
도 5는 토출재 토출 장치의 주요부를 도시한다.
도 6은 토출재 토출 장치의 주요부를 도시한다.
도 7은 임프린트 장치의 주요부를 도시한다.
도 8은 토출재 수용 유닛의 분해 사시도이다.
도 9a는 가요성 부재와 성형 몰드를 도시한다.
도 9b는 가요성 부재와 성형 몰드를 도시한다.
도 10a는 볼록형 성형 몰드를 사용한 진공 성형의 단계를 도시한다.
도 10b는 볼록형 성형 몰드를 사용한 진공 성형의 단계를 도시한다.
도 10c는 볼록형 성형 몰드를 사용한 진공 성형의 단계를 도시한다.
도 10d는 볼록형 성형 몰드를 사용한 진공 성형의 단계를 도시한다.
도 11a는 진공 성형의 단계를 도시한다.
도 11b는 진공 성형의 단계를 도시한다.
도 12는 진공 성형의 단계를 도시한다.
도 13은 진공 성형의 단계를 도시한다.
도 14는 진공 성형의 단계를 도시한다.
도 15는 진공 성형의 단계를 도시한다.

일본 특허 공개 제2008-105360호 공보의 방법에 따르면, 토출재(잉크) 저장소 내부에 부력 발생실과 부낭을 제공해야 하며, 부력 발생실과 부낭 사이의 부분에 잉크가 저류되는 것을 방지해야 하기 때문에, 용기의 용량을 낭비없이 유효하게 사용하는 것이 곤란하다. 그 결과, 토출되는 토출재의 충전량을 증가시키기 위해서는, 용기 자체를 대형화 해야하는 과제가 있다.

따라서, 본 발명은 용기 자체를 가능한 한 대형화하지 않고, 토출되는 토출재의 충전량을 증가시킬 수 있는 토출재 수용 유닛 및 이 유닛을 구비한 토출재 토출 장치를 제공한다.

(제1 실시형태)

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시형태에 대해서 설명한다.

도 1은, 본 실시형태를 적용할 수 있는 토출재 토출 장치(1)의 주요부를 도시한다. 토출재 토출 장치(1)는, 액체 상으로서 작동액(11)을 저류하도록 구성되는 메인 탱크(19), 메인 탱크(19)로부터 공급된 작동액(11)을 저류하도록 구성되는 서브 탱크(12), 서브 탱크(12)로부터 작동액(11)이 공급되는 토출재 수용 유닛(4), 및 매체(6)를 반송하는 반송부(5)를 구비하고 있다. 메인 탱크(19)는 대기와 연통하는 대기 연통 구멍(20)을 구비하고 있고, 메인 탱크(19)와 서브 탱크(12)는 유로(17)를 통해 접속된다. 유로(17)는 그 도중에 펌프(18)를 포함하고 있다. 서브 탱크(12)와 토출재 수용 유닛(4)은 유로(13)를 통해 접속되어 있다.

서브 탱크(12)는, 상부 액면 센서(14)와 하부 액면 센서(15)를 구비하고 있고, 이들 센서가 서브 탱크(12) 내의 작동액면을 검출한다. 상부 액면 센서(14)와 하부 액면 센서(15)는 서브 탱크(12) 내의 액면 위치를 검지할 수 있는 센서이면 된다. 예를 들어, 서브 탱크(12) 내에 전극을 제공하여, 전극에의 액체 접촉에 의한 전류의 흐름을 검지할 수 있다.

또한, 정전 용량식 센서에 의해 서브 탱크(12) 내의 액면 위치를 검지할 수 있다. 메인 탱크(19) 내에 저류된 작동액(11)은, 펌프(18)의 작용에 의해 유로(17)를 통해서 서브 탱크(12)에 공급되고, 서브 탱크(12)로부터 유로(13)를 통해서 토출재 수용 유닛(4)에 공급된다. 펌프(18)의 예로서 시린지 펌프, 튜브 펌프, 다이어프램 펌프, 기어 펌프 등을 들 수 있다. 단, 펌프(18)는 액체 반송 수단의 기능을 갖고 있으면 충분하기 때문에, 펌프에 한정되는 것은 아니고, 토출재 토출 장치(1)에 적합한 액체 반송 수단을 선정하는 것이 가능하다.

토출재 수용 유닛(4)은, 밀봉된 하우징(7)과 하우징(7)의 내부에 제공된 가요성 부재(8)를 구비하고 있다. 가요성 부재(8)는, 하우징(7)의 내부에서 제1 수용 공간(21)과 제2 수용 공간(22)을 분리한다. 또한, 토출재 수용 유닛(4)은 헤드(토출 헤드)(3)를 포함하고 있다. 제1 수용 공간(21)의 일부에 설치된 헤드(3)는 제1 수용 공간(21)과 연통하고 있다. 제1 수용 공간(21)과 제2 수용 공간(22)은 서로 인접하고 있고, 제1 수용 공간(21)은 토출재를 수용할 수 있는 공간이다.

또한, 제1 수용 공간(21)과 제2 수용 공간(22)은, 가요성 부재(8)가 결합되어 있는 면에 대하여 면 대칭이다. 헤드(3)는, 제1 수용 공간(21)에 수용된 토출재를, 매체(6)에 토출할 수 있다. 헤드(3)는 토출재 수용 유닛(4)과 별개로 제공될 수 있다. 예를 들어, 토출재 수용 유닛의 외부에 헤드(3)가 제공되어도 되고, 헤드(3)는 튜브나 하우징 내의 유로 등을 통해서 제1 수용 공간(21)과 연통하고 있어도 된다.

가요성 부재(8)는, 적어도 그 일부에 오목 형상의 오목부를 갖는다. 오목부는, 제1 수용 공간(21)이 토출재로 채워지지 않고, 제2 수용 공간(22)이 액체(작동액)로 채워지지 않은 상태에서 오목 형상을 갖는다. 가요성 부재(8)는 성형 단계에서 이미 오목 형상이 되는 것이 바람직하고, 예를 들어 성형에 의해 오목 형상을 형성하는 것이 바람직하다. 오목 형상은 무부하 상태에서 오목 형상으로 유지되는 것이 바람직하다. 토출재 수용 유닛에 조립되기 전에 오목 형상인 오목부를 갖는 가요성 부재(8)를, 토출재 수용 유닛에 조립하게 된다. 따라서, 제1 수용 공간(21) 및 제2 수용 공간(22)이 토출재나 액체로 채워지지 않고, 가요성 부재(8)가 공기하고만 접촉하고 있는 부분을 갖는 상태에서, 그 부분이 오목 형상을 가지게 된다. 오목 형상은, 제1 수용 공간(21)으로부터 제2 수용 공간(22)을 향해서 오목해진다. 또한, 오목 형상은 제2 수용 공간(22)을 형성하는 벽과 일치하는 형상이다.

오목 형상의 오목부는, 제2 수용 공간(22)을 형성하는 하우징(7)의 벽의 일부와 일치하는 방식으로 제2 수용 공간(22) 안으로 들어감으로써 제1 수용 공간(21)의 일부를 형성한다. 가요성 부재(8)는 변형 가능하고, 그 변형은 제1 수용 공간(21)을 형성하는 하우징(7)의 벽의 일부와 일치하는 방식으로 제1 수용 공간(21) 안으로 들어감으로써 제2 수용 공간(22)을 확장하는 것을 허용한다. 특히 제1 수용 공간(21)에 수용되는 토출재의 양이 감소함에 따라, 가요성 부재(8)는 제1 수용 공간(21)을 형성하는 벽과 일치하는 볼록 형상으로 변형될 수 있다. 제2 수용 공간(22)이 가장 확장된 상태에서는, 제1 수용 공간(21)의 용적은 실질적으로 사라진다.

도 2는, 가요성 부재(8)를 나타내는 사시도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 가요성 부재(8)는 하우징(7)의 형상에 따른 오목 형상의 오목부를 포함한다. 가요성 부재(8)의 성형 방법으로서, 가열하면서의 열성형을 들 수 있다. 예를 들어, 가열하면서의 진공 성형, 가열하면서의 블로우 성형, 가열하면서의 금형 성형 등을 예로서 들 수 있다. 그러나, 상술한 것에 한정되는 것이 아니고, 가요성 부재(8)의 재질 및 필요 형상에 적합한 어떠한 성형 방법도 선택할 수 있다. 가요성 부재(8)의 코너부 또는 구석부에는 만곡 형상 또는 테이퍼 형상이 제공될 수 있다. 이렇게 함으로써, 가요성 부재(8)의 변형을 용이하게 하는 것이 가능하다. 제1 수용 공간(21)과 제2 수용 공간(22)의 내부 형상을 가요성 부재(8)의 형상과 일치하는 형상으로 제작할 수 있다.

제1 수용 공간(21)에 수용되고 헤드(3)로부터 토출되는 토출재(9)의 일례로서 잉크를 들 수 있다. 잉크로서는, 도전성 잉크, UV 경화성 잉크 등이 각종 잉크를 들 수 있다. 부가적으로, 반도체 디바이스 등의 제조 프로세스에서, 기판 상의 임프린트재에 대하여 패턴이 형성된 몰드를 접촉시키고, 임프린트재에 몰드의 형상을 전사해서 패턴을 형성하는 소위 임프린트 기술이 있다. 임프린트재로서는 광경화형 수지, 열경화형 수지 등의 레지스트가 사용되지만, 토출재(9)로서 이러한 임프린트재를 들 수 있다.

제2 수용 공간(22)에 충전되는 액체인 작동액(11)은, 기체에 비하여, 외부 온도 및 압력의 변화에 대하여, 체적에 대한 영향을 받기 어렵다. 따라서, 토출재 토출 장치(1)의 주변의 온도 또는 기압이 변화해도, 작동액(11)의 체적은 거의 변화하지 않으므로, 제1 수용 공간(21)에서의 토출재(9)의 압력 변화가 억제된다.

가요성 부재(8)에 대해서는, 액체 접촉성 등의 관점에서 토출재(9)의 특성에 적합한 부재를 선택하는 것이 바람직하다. 토출재(9)의 밀도와 작동액(11)의 밀도 사이의 차는, 토출재(9)의 밀도와 기체의 밀도 사이의 차에 비하여 통상 작아진다. 제1 수용 공간(21)에 수용되는 재료의 밀도와 제2 수용 공간(22)에 충전되는 재료의 밀도 사이의 차를 보다 작게 함으로써, 하우징(7)에 충격이 가해졌을 때의 가요성 부재(8)의 요동을 억제하는 것이 가능해진다. 본 실시형태의 일례로서, 하우징(7)의 용량을 500 ml로 설정하고, 토출재(9)의 초기량을 약 500 ml로 설정하며, 작동액(11)의 초기량을 약 0 ml로 설정하는 것이 가능하다. 본 발명은 이에 한정되지 않고, 하우징(7)의 용량, 토출재(9)의 초기량 및 작동액(11)의 초기량을 적절히 결정할 수 있다.

토출재 토출 장치(1)의 주요부를 도시하는 도 3은, 헤드(3)로부터의 토출재(9)의 토출에 의해 제1 수용 공간(21)에 저류되는 토출재(9)의 양이 감소되는 것을 나타내는 천이도이다. 제1 수용 공간(21) 내의 토출재(9)가 헤드(3)로부터 토출되면, 제1 수용 공간(21)에 저류되는 토출재(9)가 감소함에 따라, 제1 수용 공간(21)이 수축한다. 제1 수용 공간(21)의 수축에 수반하여, 제2 수용 공간(22)이 확장된다. 제2 수용 공간(22)은 외부로부터 작동액을 공급할 수 있도록 구성되고, 그래서 제2 수용 공간(22)이 확장되면, 제2 수용 공간(22) 내의 부압에 의해 서브 탱크(12)에 저류되는 작동액(11)이 제2 수용 공간(22)에 공급된다.

서브 탱크(12) 에 저류되는 작동액(11)이 제2 수용 공간(22)에 공급되면, 서브 탱크(12)에 저류되는 작동액(11)의 액면 위치가 낮아지고, 하부 액면 센서(15)가 액면 위치가 낮아지는 것을 검지한다. 하부 액면 센서(15)가, 액면 위치가 낮아진 것을 검지하면, 펌프(18)는 작동액(11)을 메인 탱크(19)로부터 서브 탱크(12)에 공급한다. 그 결과, 서브 탱크(12)에 저류되는 작동액(11)의 액면 높이가 상승한다. 후속하여, 상부 액면 센서(14)가, 액면 위치가 상승한 것을 검지하면, 펌프(18)는 액체 전달 동작을 정지한다. 이와 같이, 제2 수용 공간(22) 내에 작동액(11)을 공급함으로써, 제1 수용 공간(21) 내의 압력을 미리정해진 압력으로 유지(압력 제어)할 수 있다.

도 4 및 도 5는 토출재 토출 장치(1)의 주요부를 도시하며, 도 4는 도 3에서 보다 제1 수용 공간(21)에 저류되는 토출재(9)의 양이 더 감소한 것을 나타내는 천이도이며, 도 5는 도 4에서 보다 제1 수용 공간(21)에서의 토출재(9)의 양이 더 감소한 것을 나타내는 천이도이다. 도 4에서는, 가요성 부재(8)의 중심부가, 제1 수용 공간(21) 안으로 크게 들어가는 방식으로 변형되어, 제1 수용 공간(21)이 수축된 것을 볼 수 있다. 제1 수용 공간(21)의 수축에 수반하여, 제2 수용 공간(22)에 작동액(11)이 공급되어서, 제2 수용 공간(22)이 확장된다.

도 5에서는, 가요성 부재(8)는 제1 수용 공간(21)의 벽(내벽)과 일치하는 볼록 형상으로 변형되고, 제1 수용 공간(21) 내의 토출재(9)는 대부분 헤드(3)에 의해 토출되어 없어지고, 제1 수용 공간의 용적도 거의 0으로 감소된다. 따라서, 가요성 부재(8)가 볼록 형상으로 변형되었을 때에 제1 수용 공간(21)과 헤드(3)가 연통하게 하는 홈을 하우징(7)에 제공해도 된다. 홈을 제공함으로써, 제1 수용 공간(21)으로부터 헤드(3)로의 유로를 가요성 부재(8)가 막아버리는 것을 방지할 수 있다.

(제2 실시형태)

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제2 실시형태를 설명한다. 본 실시형태의 기본적인 구성은 제1 실시형태와 마찬가지이기 때문에, 이하에서는 특징적인 구성에 대해서만 설명한다.

도 6은 본 실시형태에서의 토출재 토출 장치(1)의 주요부를 도시한다. 본 실시형태의 토출재 수용 유닛(4)에 포함되는 가요성 부재는 2개의 가요성 부재, 제1 가요성 부재(25)와 제2 가요성 부재(24)를 포함한다. 이렇게 제1 가요성 부재(25)와 제2 가요성 부재(24)를 구비함으로써, 어떠한 요인으로 인해 가요성 부재 중 하나가 파손되어도, 다른 가요성 부재가 대용물로서 사용되기 때문에, 제1 수용 공간(21)과 제2 수용 공간이 서로 연통하는 것을 방지할 수 있다.

본 실시형태에서는, 2개의 가요성 부재, 즉 제1 가요성 부재(25)와 제2 가요성 부재(24)를 포함하는 구성을 설명했지만, 이는 제한적이지 않으며, 2개 초과의 가요성 부재를 포함하는 구성이 있을 수도 있다. 2개 초과의 가요성 부재를 제공하는 경우에는, 변형시에 그 움직임이 제한되지 않도록 가요성 부재의 두께를 고려할 필요가 있다.

가요성 부재가 파손되는 것을 방지하기 위해서는, 가요성 부재의 두께를 증가시키는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 가요성 부재의 두께를 증가시키면, 가요성 부재의 변형 시의 움직임이 제한되어, 원하는 변형 상태가 얻어지지 않게 된다. 따라서, 본 실시형태와 같이 복수의 가요성 부재를 구비하는 구성이 바람직하다.

(제3 실시형태)

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제3 실시형태를 설명한다. 본 실시형태의 기본적인 구성은 제1 실시형태와 마찬가지이기 때문에, 이하에서는 특징적인 구성에 대해서만 설명한다.

도 7은 본 실시형태에서의 임프린트 장치(50)의 주요부를 도시한다. 임프린트 장치(50)는, 헤드(3), 임프린트재로서 레지스트(수지)를 수용하는 레지스트 수용 유닛(56), 및 서브 탱크(12)를 포함하고 있다. 헤드(3)로부터 토출되는 토출재는 임프린트재인 광경화성 레지스트(51)이다. 임프린트 장치(50) 내에는, 석영으로 형성되어 있고, 미세 패턴이 형성된 몰드(53)가 몰드 이동부(57)를 통해서 몰드 지지부(58)에 의해 지지된다.

몰드(53)는 몰드 이동부(57)에 의해 수직으로 이동가능하도록 구성된다. 몰드(53)를 통해서 웨이퍼(52)에 토출된 레지스트(51)에 자외선을 조사하는 노광 유닛(54)이 제공된다. 노광 유닛(54)은 노광 유닛 지지부(55)에 의해 지지되어 있다. 헤드(3)로부터 웨이퍼(52)에 토출된 레지스트(51)는 웨이퍼(52) 위에 도포된다. 상술한 임프린트 장치(50)는 미세 패턴을 형성하고 따라서 나노임프린트 장치라고도 불린다.

레지스트(51)가 도포된 웨이퍼(52)는, 웨이퍼 반송부(59)에 의해 몰드(53)의 하부에 이동된다. 그 후, 웨이퍼(52) 위에 도포된 레지스트(51)는, 몰드 이동부(57)를 구동해서 몰드(53)를 하방으로 이동시킴으로써, 석영으로 형성된 몰드(53)에 의해 가압되고, 몰드(53)에 형성된 미세 패턴에 내에 충전된다. 레지스트(51)가 미세 패턴에 충전된 후에, 몰드(53)를 통해서 노광 유닛(54)으로부터 자외선을 레지스트(51)에 조사함으로써, 레지스트(51)에 의한 미세 패턴이 형성된다. 미세 패턴이 형성된 후에, 몰드 이동부(57)를 구동해서 몰드(53)를 상방으로 이동시킴으로써, 형성된 미세 패턴으로부터 몰드(53)를 이격시킨다. 임프린트 장치(50)는 이러한 단계를 통해 웨이퍼(52) 위에 미세 패턴을 형성한다.

이와 같이, 임프린트 장치(50)는 헤드(3), 레지스트 수용 유닛(56), 및 서브 탱크(12)를 포함하도록 구성된다. 그리고, 레지스트 수용 유닛(56)으로서, 상술한 토출재 수용 유닛을 사용한다. 이에 의해, 레지스트 수용 유닛(56) 내부의 공간을 유효하게 활용하는 것이 가능하게 된다. 대용량의 레지스트 수용 유닛(56) 내의 압력 변동을 억제하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 레지스트 수용 유닛(5)의 하우징(7)의 크기를 증가시키지 않고, 토출되는 레지스트(51)의 충전량을 증가시키는 것이 가능하게 되고, 레지스트 수용 유닛(56)의 소형화 및 임프린트 장치(50)의 소형화가 가능하게 된다.

(제4 실시형태)

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제4 실시형태를 설명한다. 본 실시형태의 기본적인 구성은 제1 실시형태와 마찬가지이기 때문에, 이하에서는 특징적인 구성에 대해서만 설명한다.

도 8은, 토출재 수용 유닛(4)의 분해 사시도이다. 토출재 수용 유닛(4)은, 하우징(7)(7a, 7b)이 가요성 부재(8)를 사이에 끼우도록 구성된다. 토출재 수용 유닛(4)은, 하우징(7)(7a, 7b)과 가요성 부재(8) 사이의 공간이, 각각 하우징(7)(7a, 7b)의 개구 주연부에 제공된 밀봉 부재(밀폐 부재)인 O-링(23, 26)에 의해 밀봉되도록 구성된다. 밀봉 부재(밀폐 부재)와 가요성 부재(8)가 맞닿음으로써, 유체 수용 공간이 형성된다. 가요성 부재(8)는, 수용 공간을 덮는 부재이다. 밀봉 부재(밀폐 부재)로서는, O-링, 개스킷 등의 탄성 부재가 바람직하다.

또한, 접착제나 액체 시일제도 적용 가능하다. 가요성 부재(8)는, 하우징(7)(7a, 7b)의 오목부의 형상과 일치하도록 볼록 형상의 볼록부를 갖도록 형성되어 있다. 가요성 부재(8)의 두께는 약 10 μm 내지 200 μm이다. 볼록부는, 수용 공간을 덮는 부분에 형성되고, 변형가능한 부분이다. 하우징(7)(7a, 7b)의 개구 주연부에는, O-링(23, 26)을 삽입하기 위한 홈(27)이 제공되어 있고, 그래서 가요성 부재(8)를 사이에 끼우고 그들을 나사 등에 의해 체결하는 방식으로 홈(27)에 O-링(23, 26)을 삽입함으로써 토출재 수용 유닛(4)이 얻어진다.

본 실시형태에서는 2개의 O-링(23, 26)을 사용하고 있지만, 가요성 부재(8)가 탄성을 갖기 때문에, 그 중 하나만을 가요성 부재(8)의 일측에 제공할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는 O-링(23, 26)을 서로 대향하는 방식으로 동일한 위치에 제공하고 있지만, 이들은 내측과 외측 같은 상이한 위치에 제공할 수 있다.

가요성 부재(8)에 대해서는, 액체 접촉성 등의 관점에서 토출재(9)의 특성에 적합한 부재를 선택하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 가요성 부재(8)에는 불소 수지 재료의 박막 필름을 적용하고 있다. 가요성 부재(8)의 재질에 대해서는, 접촉되는 레지스트나 작동액(11)에 대하여 내성을 갖는 재료로 형성하는 것이 요망된다. 예를 들어, PFA, ETFE, PTFE와 같은 불소 수지 재료가 바람직하다. 상기 재료 외에, 예를 들어 PE(폴리에틸렌), PVC(폴리염화비닐), PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), PVAL(폴리비닐 알코올), PVDC(폴리염화비닐리덴), 나일론 등의 폴리아미드 합성 수지를 들 수 있다. 필름은 이들 재료를 복층으로 형성한 다층 필름일 수 있거나, 2매의 필름을 용착이나 접착에서 접합해서 형성할 수 있다.

도 9a 및 도 9b는 성형에 의해 형성한 가요성 부재(8), 오목형 성형 몰드(32), 및 볼록형 성형 몰드(33)를 도시한다. 가요성 부재(8)는 박막 필름이기 때문에, 진공 성형에 의해 원하는 형상으로 성형하는 것이 최적이다. 그 때문에, 오목형 성형 몰드(32) 및 볼록형 성형 몰드(33)에는, 성형 시에 공기를 빼기 위한 흡인로(34)가 제공된다. 가요성 부재(8)의 성형에는, 도 9a에 도시된 오목형 성형 몰드(32) 혹은 도 9b에 도시된 볼록형 성형 몰드(33)의 어느 쪽을 사용해도 된다. 이하에서는, 볼록형 성형 몰드(33)를 사용하는 예에 대해서 설명한다.

도 10a 내지 도 10d는, 본 실시형태에서의 볼록형 성형 몰드(33)를 사용한 진공 성형의 단계를 도시한다. 본 실시형태에서는, 필름(36)을 진공 성형함으로써 가요성 부재(8)를 형성한다. 이하, 각 단계에서의 처리를 설명한다. 먼저, 도 10a에 도시된 바와 같이, 성형 전의 시트 형상 필름(36)을 적절한 크기로 절단하고, 클램프(35)로 필름(36)의 전체 둘레를 보유지지한다. 후속하여, 필름(36)을 히터(37)에 의해, 필름(36)을 구성하는 수지가 연화되는 온도까지 가열한다. 이때, 성형 몰드(33)도 마찬가지로 히터에 의해 가열하는 것이 바람직하다. 그 후, 도 10b에 도시된 바와 같이, 히터(37)의 열에 의해 연화된 필름(36)을 성형 몰드(33)와 접촉시킨다. 즉, 성형 몰드(33) 위에서 필름(36)을 성형한다. 이때, 압축 공기에 의해 필름(36)을 팽창시키고 신장시킨 후에 성형 몰드(33)에 접촉시켜도 된다.

후속하여, 도 10c에 도시된 바와 같이, 성형 몰드(33)의 상에서의 필름(36)의 성형중에, 성형 몰드(33)에 제공된 복수의 진공 흡인구(38)로부터 진공 흡인로인 흡인로(34)를 통해, 필름(36)과 성형 몰드(33) 사이의 영역의 공기를 흡인하여 배출한다. 필름(36)과 성형 몰드(33) 사이의 영역의 공기를 흡인해서 배출하는 것으로, 이 영역(텐트 형상 부분)의 크기가 감소되어, 필름(36)은 볼록형 성형 몰드(33)의 볼록부의 형상과 일치하도록 성형된다. 이 가요성 부재의 볼록부를 갖는 영역에 대응하는 필름(36)의 영역은, 후술하는 제1 영역과 상이한 영역인 제2 영역이다. 즉, 이 단계는 필름의 제2 영역을 성형하는 단계인 제2 영역 성형 단계이다. 필름(36)은 전체적으로 및 국소적으로 신장되어 수지가 유동한다. 따라서, 필름(36)의 두께는 불균일해져서, 국소적으로 주름이나 휨이 발생할 수 있다. 그러나, 본 실시형태에서 필름(36)을 성형하여 얻은 가요성 부재(8)는, 전술한 바와 같이, 밀봉 부재(O-링(23, 26))을 사용해서 가요성 부재(8)와 용기 재료 사이에서 유체 누설을 방지하기 위해서는, 밀봉 부재가 맞닿는 부분에 주름이나 휨이 가능한 한 없는 것이 바람직하다.

따라서, 본 실시형태에서는, 도 10d에 도시하는 바와 같이, 진공 흡인구(38) 이외에 흡인구(39)가 더 제공된다. 성형 몰드(33)에는 필름(36)과 성형 몰드(33) 사이의 영역의 공기를 흡인하는 진공 흡인구(38), 필름의 가요성 부재(8)에서의 플랜지가 되는 부분을 흡인하여 보유지지하는 흡인구(39) 및 흡인구(39)와 연통하는 유로(40)가 제공되어 있다. 가요성 부재의 플랜지가 되는 부분(밀봉 부재와 맞닿는 부분)에 대응하는 필름의 영역이 제1 영역이다. 가요성 부재(8)가 될 때에 밀봉 부재와 맞닿는 부분에 대응하는 성형 몰드(33)의 부분에 제공되는 흡인구(39)는, 성형 가공 중에 필름(36)을 성형 몰드(33)에 흡인하여 보유지지한다. 이와 같이, 가요성 부재(8)에서의 플랜지가 되는 부분인 필름(36)의 제1 영역을 흡인해서 보유지지함으로써 성형하는 것(제1 영역 성형 단계)은, 성형 가공의 완성품인 가요성 부재(8)에 주름이나 휨이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 흡인구(39)는 반드시 성형 몰드(33)에 제공될 필요는 없지만, 성형 몰드에 제공되는 것이 바람직하다.

진공 흡인구(38)와 흡인로(34)에 관한 성형 흡인 계통과, 흡인구(39)와 유로(40)에 관한 보유지지 흡인 계통은 동일한 배관 계통으로서 동시에 흡인할 수 있다. 또한, 각 흡인 계통을 개별적으로 제어하고, 성형 흡인 계통과 보유지지 흡인 계통은 시간적으로 어긋난 방식으로 흡인을 행할 수 있다. 진공 성형에서는, 성형된 필름(36)이나 성형 몰드를 냉각하는 과정에서 주름이나 휨이 발생하는 경우도 있다. 따라서, 냉각 과정에서 보유지지 흡인 계통과 성형 흡인 계통을 개별적으로 제어해서 흡인력을 변경해도 된다. 예를 들어, 냉각 과정에서 밀봉 부재 맞닿음면(30)에 주름이나 휨이 발생하는 것을 방지하기 위해서, 냉각 과정에서만 보유지지 흡인 계통에 의해 필름을 보유지지해도 된다. 부가적으로, 냉각 과정에서는, 보유지지 흡인 계통에 의해 필름(36)을 보유지지하고, 성형 흡인 계통에 의한 흡인은 행하지 않는 단계를 제공해도 된다. 이에 의해서 밀봉 부재 맞닿음면(30) 이외의 필름 부분에서 주름이나 휨이 발생함으로써, 필름 내부의 왜곡이 해제되고, 고정밀도의 성형이 필요한 밀봉 부재 맞닿음면의 성형이 개선된다.

또한, 성형 몰드(33)에 흡인된 상태를 유지하면서 성형된 필름에 2차 가공을 행하는 것도 가능하다. 예를 들어, 성형된 필름에 다른 필름 등의 부재를 용착시킬 경우, 성형 완료된 필름의 밀봉 부재 맞닿음면을 보유지지 흡인 계통에 의해 흡인한 상태로, 용착 가공을 행하면 된다. 성형 완료 후에는 필름의 밀봉 부재 맞닿음면은 성형 몰드에 보유지지된 상태로 유지되므로, 밀봉 부재 맞닿음면의 품질을 유지한 상태에서 2차 가공을 행하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시형태에서는, 진공 성형에 사용하는 성형 흡인 계통(진공 흡인구(38) 및 흡인로(34))이 성형 몰드(33)의 구석부에만 존재하는 구성을 설명했지만, 볼록형 성형 몰드(33)의 코너부 능선, 천장면, 또는 측면에 진공 흡인구(38)를 제공해도 된다. 물론, 오목형 성형 몰드(32)는 그 코너부, 구석부, 저면, 측면에 제공된 진공 흡인구(38)를 구비할 수도 있다. 또한, 이들 복수의 위치의 조합에 진공 흡인구(38)를 제공해도 된다. 흡인구의 위치의 수는 1군데로 한정될 필요는 없고, 공기가 균일하게 진공 배기되도록, 성형 몰드에 대하여 대칭이 되는 위치에 복수의 흡인구를 제공해도 된다. 마찬가지로, 필름의 보유지지에 사용되는 보유지지 흡인 계통(흡인구(39) 및 유로(40))의 복수의 흡인구(39)가, 필름이 균일하게 진공 흡인되도록, 성형 몰드에 대하여 대칭이 되는 위치에 제공될 수 있다.

이렇게, 성형 몰드에, 가요성 부재(8)에서의 플랜지가 되는 필름의 부분을 흡인하는 흡인구를 제공한다. 이에 의해, 주름이나 휨의 발생을 억제할 수 있는 가요성 부재의 제조 방법이 실현된다.

(제5 실시형태)

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제5 실시형태를 설명한다. 본 실시형태의 기본적인 구성은 제1 실시형태와 마찬가지이기 때문에, 이하에서는 특징적인 구성에 대해서만 설명한다.

도 11a 및 도 11b는 본 실시형태에서의 진공 성형의 단계를 도시한다. 본 실시형태에서는, 도 11a에 도시된 바와 같이, 볼록형 성형 몰드(33)에서의 가요성 부재(8)의 밀봉 부재에 맞닿는 영역(플랜지부)에 대응하는 부분에 오목부(45)가 제공된다. 본 실시형태의 볼록형 성형 몰드(33)에서의 가요성 부재(8)의 성형에서는, 볼록형 성형 몰드(33)의 제1 면에 필름(36)의 제1 영역이 지지되고, 제1 영역은 흡인구에 의해 흡인된다. 이러한 배치에 의해, 필름(36)이 제1 면과 상이한 흡인구를 구비한 제2 면과 맞닿아서 성형이 행하여진다. 또한, 도 11b에 도시된 바와 같이, 오목부(45)에는 흡인구(39) 및 흡인구(39)와 연통하는 유로(40)가 제공된다. 성형 시에 오목부(45)에서 필름(36)을 흡인함으로써, 필름(36)을 보유지지함과 동시에 오목 형상으로 진공 성형한다. 이렇게 성형함으로써, 오목 형상으로 진공 성형된 부분이 밀봉 부재 맞닿음면이 되고, 밀봉 부재와 맞닿는 면의 평면도를 증가시킬 수 있다.

(제6 실시형태)

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제6 실시형태를 설명한다. 본 실시형태의 기본적인 구성은 제1 실시형태와 마찬가지이기 때문에, 이하에서는 특징적인 구성에 대해서만 설명한다.

도 12는 본 실시형태에서의 진공 성형의 단계를 도시한다. 본 실시형태도 볼록형 성형 몰드(33)에서의 가요성 부재(8)의 밀봉 부재에 맞닿는 영역(플랜지부)에 대응하는 부분에서 흡인을 행하지만, 흡인 부분에는 다공질체(41)가 제공되어 있고, 다공질체(41)가 필름(36)의 흡인을 행한다. 다공질체(41)는, 소결된 금속 분말 또는 발포 수지로 형성될 수 있다. 다공질체(41)의 표면은 평면화되어 있기 때문에, 필름(36)의 밀봉 부재 맞닿음면은 다공질체(41)에 의해 흡인되면서 평면으로 성형된다.

다공질체를 사용하지 않고 흡인구에 의해 필름을 흡인할 경우, 흡인력의 강도에 따라서는 흡인구의 형상이 성형된 필름에 전사되는 경우가 있을 수 있다. 그러나, 본 실시형태와 같이, 다공질체(41)를 사용해서 필름(36)을 흡인함으로써, 흡인력의 강도에 관계없이, 밀봉 부재와 맞닿는 필름의 면의 평면도를 증가시킬 수 있다. 다공질체 이외에, 흡인력이나 필름의 재질에 따라, 흡인구에 메쉬나 슬릿을 제공할 수 있다. 슬릿의 경우에는, 맞닿음 밀봉 부재(예를 들어, O-링)와 평행하게 슬릿을 배치하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 다공질체에 의해 필름을 흡인함으로써, 밀봉 부재와 맞닿고 보다 평면도가 높은 필름(36)의 면을 성형할 수 있다.

(제7 실시형태)

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제7 실시형태를 설명한다. 본 실시형태의 기본적인 구성은 제1 실시형태와 마찬가지이기 때문에, 이하에서는 특징적인 구성에 대해서만 설명한다.

도 13은 본 실시형태에서의 진공 성형의 단계를 도시한다. 본 실시형태에서는, 볼록형 성형 몰드(33)에서의 가요성 부재(8)의 플랜지부에 대응하는 부분을 흡인한 후에, 성형 몰드(42)에 의해 그 부분을 가압해서 가압 성형을 행한다. 이와 같이, 흡인과 가압을 조합함으로써, 밀봉 부재와 맞닿고 보다 평면도가 높은 필름(36)의 면을 성형할 수 있다.

(제8 실시형태)

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제8 실시형태를 설명한다. 본 실시형태의 기본적인 구성은 제1 실시형태와 마찬가지이기 때문에, 이하에서는 특징적인 구성에 대해서만 설명한다.

도 14는, 본 실시형태에서의 진공 성형의 단계를 도시한다. 본 실시형태에서는, 볼록형 성형 몰드(33)에서의 가요성 부재(8)의 밀봉 부재에 맞닿는 영역(플랜지)에 대응하는 부분을 흡인한 후에, 성형 몰드(33)를 덮는 성형 몰드(43)에 의해 그 부분을 가압해서 가압 성형을 행한다. 성형 몰드(43)는, 몰드를 폐쇄한 후에 몰드 내에 압축 공기를 도입할 수 있는 가압구(44)를 포함한다. 이와 같은 구성에 의해, 필름(36)을 진공 성형과 가압 성형(블로우 성형)의 조합에 의해 가공함으로써, 밀봉 부재와 맞닿고 보다 평면도가 높은 필름(36)의 면을 성형할 수 있다. 성형 몰드(43)를 가열하고, 상온의 성형 몰드(33)에 의해 가압할 수 있다.

(제9 실시형태)

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제9 실시형태를 설명한다. 본 실시형태의 기본적인 구성은 제1 실시형태와 마찬가지이기 때문에, 이하에서는 특징적인 구성에 대해서만 설명한다.

도 15는 본 실시형태에서의 진공 성형의 단계를 도시한다. 본 실시형태에서는, 미리 다른 위치에서 필름을 가열한 후에, 도 15에 도시된 상태에 필름을 세트한다. 오목형 성형 몰드(32)에서의 가요성 부재(8)의 플랜지에 대응하는 부분을 흡인하면서, 상온의 성형 몰드(42)로 필름을 가압 및 보유지지한다. 이렇게 함으로써, 밀봉 부재와 맞닿는 부분이 높은 평면도를 유지하면서 먼저 냉각되고 경화될 수 있다. 이때, 필름 성형 개시 직전이기 때문에 플랜지에 대응하는 부분을 흡인해도 흡인하지 않아도 큰 차는 없다.

이어서, 상온에 가까운 온도의 오목형 성형 몰드(32)에 의한 흡인과, 필름(36)에 대한 가열된 플러그(46)의 가압에 의해, 성형을 행한다. 타이밍적으로는, 플러그(46)에 의한 가압 동작이 더 빠른 것이 바람직하고, 필름을 가열 변형시킨 상태에서, 오목형 성형 몰드(32)로 필름을 흡인하여 성형한다. 흡인 동작을 멈추지 않고 플러그(46)를 들어 올리고, 필름의 온도가 낮아지면, 흡인 동작을 정지하고, 필름을 성형한다. 이렇게 함으로써, 밀봉 부재와 맞닿고 보다 평면도가 높은 필름(36)의 면을 성형할 수 있다.

(다른 실시형태)

상기에서 설명한 각 실시형태를 적절히 조합하여 진공 성형을 행해도 된다. 예를 들어, 제5 실시형태와 제6 실시형태를 조합하여, 오목부의 흡인구를 다공질체로 형성해도 된다.

본 발명을 예시적인 실시형태를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태로 한정되지 않음을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형과 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

Claims

토출재 수용 유닛이며,
토출 헤드로부터 토출되는 토출재를 수용할 수 있는 제1 수용 공간;
상기 제1 수용 공간과 인접하고 액체를 수용할 수 있는 제2 수용 공간; 및
상기 제1 수용 공간과 상기 제2 수용 공간을 분리하는 가요성 부재를 포함하고,
상기 가요성 부재는, 상기 제1 수용 공간이 상기 토출재로 채워지지 않고, 상기 제2 수용 공간이 상기 액체로 채워지지 않은 상태에서 오목 형상을 취하는 오목부를 구비하며,
상기 오목 형상은, 상기 제1 수용 공간으로부터 상기 제2 수용 공간을 향해서 오목해지는 형상이며, 또한 상기 제2 수용 공간을 형성하는 벽과 일치하는 형상인 토출재 수용 유닛.
제1항에 있어서,
상기 가요성 부재는, 상기 제1 수용 공간에 수용되는 토출재의 양이 감소함에 따라 상기 제1 수용 공간을 형성하는 벽과 일치하는 볼록 형상으로 변형될 수 있는 토출재 수용 유닛.
제2항에 있어서, 상기 가요성 부재가 상기 볼록 형상으로 변형된 때에 상기 제1 수용 공간과 상기 토출 헤드가 연통하게 하는 홈을 포함하는 토출재 수용 유닛.
제1항에 있어서,
상기 제2 수용 공간은 상기 액체를 외부로부터 상기 제2 수용 공간으로 공급하는 것을 하용하도록 구성되는 토출재 수용 유닛.
제1항에 있어서,
상기 가요성 부재에서의 상기 오목부의 코너부에는 만곡 형상이 형성되어 있는 토출재 수용 유닛.
제1항에 있어서,
상기 가요성 부재에서의 상기 오목부의 코너부에는 테이퍼 형상이 형성되어 있는 토출재 수용 유닛.
제1항에 있어서,
상기 토출재는 임프린트재인 토출재 수용 유닛.
제1항에 있어서,
상기 가요성 부재는 복수의 가요성 부재를 포함하는 토출재 수용 유닛.
토출재 토출 장치이며,
토출 헤드; 및
토출재 수용 유닛으로서,
상기 토출 헤드로부터 토출되는 토출재를 수용할 수 있는 제1 수용 공간;
상기 제1 수용 공간과 인접하고 액체를 수용할 수 있는 제2 수용 공간; 및
상기 제1 수용 공간과 상기 제2 수용 공간을 분리하는 가요성 부재를 포함하는,
토출재 수용 유닛을 포함하고,
상기 가요성 부재는, 상기 제1 수용 공간이 상기 토출재로 채워지지 않고, 상기 제2 수용 공간이 상기 액체로 채워지지 않은 상태에서 오목 형상을 취하는 오목부를 구비하며,
상기 오목 형상은, 상기 제1 수용 공간으로부터 상기 제2 수용 공간을 향해서 오목해지는 형상이며, 또한 상기 제2 수용 공간을 형성하는 벽과 일치하는 형상인 토출재 토출 장치.
제9항에 있어서,
상기 제2 수용 공간에 접속되고, 상기 제1 수용 공간의 압력을 제어하도록 구성되는 압력 제어 수단을 포함하는 토출재 토출 장치.
제10항에 있어서,
상기 압력 제어 수단은,
상기 제2 수용 공간에 공급되는 상기 액체를 저류하도록 구성되는 메인 탱크; 및
상기 메인 탱크로부터 공급되는 상기 액체를 수용하고, 상기 액체를 상기 제2 수용 공간에 공급하도록 구성되는 서브 탱크를 포함하는 토출재 토출 장치.
제10항에 있어서, 상기 토출 헤드로부터 토출된 토출재를 가압하도록 구성되는 몰드를 포함하는 토출재 토출 장치.
제10항에 있어서,
상기 토출재는 임프린트재인 토출재 토출 장치.
제10항에 있어서, 상기 가요성 부재는, 상기 제1 수용 공간에 수용되는 토출재의 양이 감소함에 따라, 상기 제1 수용 공간을 형성하는 벽에 일치하는 볼록 형상으로 변형될 수 있는 토출재 토출 장치.
제10항에 있어서,
상기 가요성 부재에서의 상기 오목부의 코너부에는 만곡 형상이 형성되어 있는 토출재 토출 장치.
제10항에 있어서,
상기 가요성 부재에서의 상기 오목부의 코너부에는 테이퍼 형상이 형성되어 있는 토출재 토출 장치.
가요성 부재의 제조 방법이며, 상기 가요성 부재는 유체를 수용할 수 있는 수용 공간의 개구 주연부에 제공된 밀봉 부재에 맞닿음으로써 상기 수용 공간을 덮으며,
상기 가요성 부재는, 상기 밀봉 부재에 맞닿는 영역과, 상기 밀봉 부재에 맞닿는 영역과는 상이한 영역을 가지며, 상기 수용 공간을 덮는 부분으로 변형될 수 있는 볼록부를 갖고,
상기 가요성 부재는 성형 몰드 위에서 필름을 성형함으로써 제조되며,
상기 필름을 성형하는 공정은, 상기 필름의 상기 밀봉 부재에 맞닿는 상기 영역에 대응하는 제1 영역을 상기 성형 몰드에 의해 보유지지하는 제1 영역 성형 단계, 및 상기 필름과 상기 성형 몰드 사이의 영역을 흡인함으로써 상기 필름에 상기 볼록부를 갖는 영역에 대응하는 제2 영역을 형성하는 제2 영역 성형 단계를 포함하는 가요성 부재의 제조 방법.
제17항에 있어서, 상기 제조 방법은, 상기 제1 영역 성형 단계에서의 보유지지를 흡인에 의해 행하며, 상기 제2 영역 성형 단계에서의 흡인 계통과 동시에 흡인을 행하도록 구성되는 흡인 계통을 사용하는 가요성 부재의 제조 방법.
제18항에 있어서, 상기 제1 영역 성형 단계에서는, 상기 제1 영역을 성형하도록 구성되는 상기 성형 몰드의 제1 부분에 제공된 흡인구에 의해 상기 제1 영역을 흡인하는 가요성 부재의 제조 방법.
제17항에 있어서, 상기 제1 영역 성형 단계와 상기 제2 영역 성형 단계에서, 상기 필름은 클램프에 의해 보유지지 되는 가요성 부재의 제조 방법.