(57)【要約】【課題】製造工程を増やさず、型部材を破損することなく、生産性を損なわずに製造コストを軽減するとともに、高精度で微細な貫通孔を有する微細貫通孔構造体を製造する。【解決手段】同一材料の構造体層１０を重ね合わせて形成された被加工体１１と、転写パターン１４を形成した金型１３とを加熱する工程であって、被加工体１１と金型１３の少なくともいずれか一方を、被加工体１１が金型１３の押込みにより変位可能な状態であり、かつ金型１３が被加工体１１に押込まれる際に互いに接する構造体層１０が溶着しない温度まで加熱する加熱工程と、金型１３を被加工体１１における少なくとも一つの構造体層１０に押込む押込み工程と、被加工体１１と金型１３とを冷却する冷却工程と、被加工体１１から金型１３を引き離す離型工程と、被加工体１１を各構造体層１０に分離する分離工程とを含む。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一材料の構造体層を重ね合わせて形成され、保持部材に保持された被加工体と、前記被加工体と対向して設けられ、前記被加工体に微細貫通孔を穿孔する転写パターンを形成した型部材とを加熱する工程であって、前記被加工体と前記型部材の少なくともいずれか一方を、前記被加工体が前記型部材の押込みにより変位可能な状態であり、かつ前記型部材が前記被加工体に押込まれる際に互いに接する構造体層が溶着しない温度である加熱温度まで加熱する加熱工程と、
前記型部材を前記被加工体における少なくとも一つの構造体層に押込む押込み工程と、
前記被加工体と前記型部材とを冷却する冷却工程と、
前記被加工体から前記型部材を引き離す離型工程と、
前記被加工体を各構造体層に分離する分離工程と、
を含むことを特徴とする微細貫通孔構造体の製造方法。
【請求項２】
前記被加工体の構造体層は、非結晶性の熱可塑性樹脂で形成されており、
前記加熱温度は、前記非結晶体の熱可塑性樹脂のガラス転移点の温度から、前記非結晶体の熱可塑性樹脂のガラス転移点の温度＋８度までの温度であることを特徴とする請求項１に記載の微細貫通孔構造体の製造方法。
【請求項３】
前記被加工体の構造体層は、ＰＭＭＡ（メタクリル酸メチル樹脂）で形成されており、
前記加熱温度は、ＰＭＭＡのガラス転移点の温度から、前記ＰＭＭＡのガラス転移点の温度＋６度までの温度であることを特徴とする請求項２に記載の微細貫通孔構造体の製造方法。
【請求項４】
前記被加工体の構造体層は、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）で形成されており、
前記加熱温度は、ＣＯＰのガラス転移点の温度から、前記ＣＯＰのガラス転移点の温度＋５度までの温度であることを特徴とする請求項２に記載の微細貫通孔構造体の製造方法。
【請求項５】
前記被加工体の構造体層は、ポリイミドで形成されており、
前記加熱温度は、ポリイミドのガラス転移点の温度から、前記ポリイミドのガラス転移点の温度＋８度までの温度であることを特徴とする請求項２に記載の微細貫通孔構造体の製造方法。
【請求項６】
前記被加工体の構造体層は、結晶性の熱可塑性樹脂で形成されており、
前記加熱温度は、前記結晶性の熱可塑性樹脂のガラス転移点の温度＋１０度から、前記結晶性の熱可塑性樹脂のガラス転移点の温度＋５０度までの温度であることを特徴とする請求項１に記載の微細貫通孔構造体の製造方法。
【請求項７】
前記被加工体の構造体層は、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）で形成されており、
前記加熱温度は、ＰＥＮのガラス転移点の温度＋１０度から、前記ＰＥＮのガラス転移点の温度＋５０度までの温度であることを特徴とする請求項６に記載の微細貫通孔構造体の製造方法。
【請求項８】
前記被加工体の構造体層は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）で形成されており、
前記加熱温度は、ＰＥＴのガラス転移点の温度＋１０度から、前記ＰＥＴのガラス転移点の温度＋５０度までの温度であることを特徴とする請求項６に記載の微細貫通孔構造体の製造方法。
【請求項９】
前記被加工体の構造体層は、半結晶性の熱可塑性樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の微細貫通孔構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記被加工体の構造体層は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）で形成されており、
前記加熱温度は、ＰＥＥＫのガラス転移点の温度＋５度から、前記ＰＥＥＫのガラス転移点の温度＋５０度までの温度であることを特徴とする請求項９に記載の微細貫通孔構造体の製造方法。
【請求項１１】
前記保持部材は、剛体により形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の微細貫通孔構造体の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一つに記載の微細貫通孔構造体の製造方法によって製造されたことを特徴とする微細貫通孔構造体。
【請求項１３】
微細貫通孔から液滴を吐出する液滴吐出ノズルであることを特徴とする請求項１２に記載の微細貫通孔構造体。
【請求項１４】
微細貫通孔から液滴に含まる異物を取り除いて吐出する液滴吐出フィルタであることを特徴とする請求項１２に記載の微細貫通孔構造体。
【請求項１５】
請求項１３に記載の液滴吐出ノズルと、
請求項１４に記載の液滴吐出フィルタと、
を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１６】
請求項１５に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク（液滴）を通過させる微細貫通孔が穿孔された微細貫通孔構造体と、該微細貫通孔構造体の製造方法、該微細貫通孔構造体が装着されたインクを吐出する液滴吐出ヘッド、および該液滴吐出ヘッドと記録媒体とを移動させながら、液滴吐出ヘッドから吐出するインクにより記録媒体に画像を記録する液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳ（Micro  Electro  Mechanical  Systems）に代表される微細構造体の製造方法として、従来の機械加工や光リソグラフィの限界に制限されない分解能を持つナノインプリントによる方法が一般に知られている。このナノインプリント法について、以下に説明する。
【０００３】
まず、一般的に熱インプリントと呼ばれているナノインプリント法について説明する（例えば、特許文献１参照）。図９−１、図９−２、図９−３は、従来技術である特許文献１の発明の概要を示す説明図である。図９−１に示すように、特許文献１の技術では、上部の表面にＰＭＭＡ（Poly  Methyl  Methacrylate：メタクリル酸メチル樹脂）等のレジスト膜からなる被加工体１０１が形成された基板１０２と、２５ｎｍ程度以下の微細な凹凸状の転写パターン１０３が格子状に形成されたインプリント金型１０４とが対向して設けられている。
【０００４】
被加工体にパターンを形成する場合、まず、図９−２に示すように、ガラス転移点以上にまで加熱することで軟化した被加工体１０１に、インプリント金型１０４を押し付ける。そして、図９−３に示すように、ガラス転移点以下になるまで冷却することにより硬化させた被加工体１０１から、インプリント金型１０４を引き離す。このようにして、インプリント金型１０４の転写パターン１０３の形状を転写して被加工体１０１に反転パターンを形成している。
【０００５】
また、一般的に光インプリントと呼ばれているナノインプリント法について説明する（例えば、特許文献２参照）。図１０−１、図１０−２、図１０−３は、従来技術である特許文献２の発明の概要を示す説明図である。図１０−１に示すように、特許文献２の技術では、上部の表面にＵＶ（ultraviolet）硬化樹脂等のエネルギ線硬化性の物質からなる被加工体２０１が形成された基板２０２と、石英やパイレックス（登録商標）等の光透過性の材料からなり、微細な凹凸状の転写パターン形状２０３が格子状に形成されたインプリント金型２０４とが対向して設けられている。
【０００６】
被加工体にパターンを形成する場合、まず、図１０−２に示すように、被加工体２０１にインプリント金型２０４を押し付ける。その後、インプリント金型２０４を透して光Ｌを照射することで、図１０−３に示すように硬化させた被加工体２０１からインプリント金型２０４を引き離す。このようにして、インプリント金型２０４の転写パターン２０３の形状を転写して被加工体２０１に反転パターンを形成している。
【０００７】
これらのナノインプリント法により転写パターンの形状が転写された被加工体は、基板のエッチング用マスクとして利用することができる。また、基板をドライエッチングやウェットエッチングにより除去することにより、分離された被加工体そのものを微細構造体として利用することもできる。
【０００８】
以上のように、ナノインプリント法では、所望の転写パターンが形成されたインプリント金型を用意することができれば、容易なプロセスで微細パターンを複製することができる。インプリント金型としては、数ｎｍ〜数十ｎｍの解像度を持つ電子ビーム露光技術とエッチング技術とにより製造したシリコンや石英の型、またはこれらの型をマスタとした金属の型や数十ｎｍ〜数μｍの解像度を持つリソグラフィ技術と金属めっき技術とにより製造した金属の型を利用することができる。
【０００９】
また、このようなナノインプリント法を用いることで、インクジェット記録装置に代表される液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドに設けられるノズルのように、微小貫通孔が穿孔された孔構造体（微細貫通孔構造体）を製造する方法も開示されている（例えば、特許文献３参照）。図１１−１、図１１−２は、従来技術である特許文献３の発明の概要を示す説明図である。
【００１０】
特許文献３の技術では、まず、軟化した被加工体３０１にインプリント金型３０４を押し付ける。次に、図１１−１に示すように、冷却することで固化した被加工体３０１から、ホットエンボス（熱インプリント）により被加工体３０１に残部３０５を有する非貫通孔３０６を形成する。そして、インプリント金型３０４を引き離し、図１１−２に示すように、超音波Ｓを用いて残部３０５を除去することで、貫通孔３０７を形成して貫通孔構造体としている。
【００１１】
ところが、特許文献３のような方法では、インプリントの作業とは別の工程で残部を除去して貫通孔を形成するため、生産性が低下するという問題があった。このため、従来の微細貫通孔構造体には、図１２に示すように、同一材料の構造体層を重ね合わせて形成された多層構造の被加工体にインプリント金型を押込み、インプリント金型に形成される転写パターンの形状を被加工体に転写して、少なくともいずれか一つの構造体層を打ち抜いた後、その加工後の被加工体の構造体層を剥離して、微細な貫通孔を有する貫通孔構造体を製造する方法が開示されている（例えば、特許文献４参照）。
【００１２】
しかしながら、上記特許文献４に示す製造方法では、同一材料の構造体層同士がインプリント時（インプリント金型の押込み時）に溶着してしまい、各構造体層を剥離することができない場合があった。そこで、図１２に示すように、各構造体層４０８の間に、構造体層４０８とは異なる材料により形成された分離層４０９を備えた被加工体４１０を形成し、インプリント金型４０４の転写パターン４０３が転写された後に、被加工体４１０の分離層４０９で分離することにより各構造体層４０８を剥離することで、貫通孔４０７を有する微細貫通孔構造体を製造することも考えられる。
【００１３】
一方、インクジェット記録装置に代表される液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドに用いられるフィルタとしては、ポリイミドとステンレスからなる被加工体のポリイミドの部分に、レーザにより貫通孔を形成して、これをインク中の異物を取り除くためのフィルタとする方法が提案されている（例えば、特許文献５参照）。
【００１４】
【特許文献１】米国特許第５７７２９０５号明細書
【特許文献２】特開２０００−１９４１４２号公報
【特許文献３】特開２００５−２８０１８２号公報
【特許文献４】特開２００７−２８３６５７号公報
【特許文献５】特開２００６−６９１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記従来技術のように、同一材料の構造体層４０８を重ね合わせて形成された多層構造の被加工体４１０に貫通孔４０７を形成し、各構造体層４０８の間に形成した、構造体層４０８とは異なる材料により形成された分離層４０９で分離して各構造体層４０８を剥離する微細貫通孔構造体の製造方法では、分離層４０９を形成する工程、分離層４０９を除去する工程など、製造工程が増えてしまうという問題があった。また、多層構造４０８の被加工体４１０を一塊のものとして扱うことができるという効果が消失し、被加工体４１０に対して確実に貫通した貫通孔４０７が形成されない場合があるという問題があった。
【００１６】
また、上記特許文献５のように、レーザにより貫通孔を形成する方法では、被加工体の加工形状を制御することが困難であり、レーザ加工に伴うバリや加工屑が発生する等、レーザ加工に伴う煩雑な作業工程が必要となり生産性が低下するという問題がある。また、レーザ光源やレーザ光による加工形状の制御を行う手段も必要となり、製造装置の製造コストが増大するため好ましくない。
【００１７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被加工体と型部材の少なくともいずれか一方を、被加工体が変位可能な状態であり、かつ型部材が被加工体に押込まれる際に互いに接する構造体層が溶着しない温度である加熱温度まで加熱することで、製造工程を増やさず、型部材を破損することなく、生産性を損なわずに製造コストを軽減するとともに、高精度で微細な貫通孔を有する微細貫通孔構造体を製造する製造方法、微細貫通孔構造体、液滴吐出ヘッド、および液滴吐出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、同一材料の構造体層を重ね合わせて形成され、保持部材に保持された被加工体と、前記被加工体と対向して設けられ、前記被加工体に微細貫通孔を穿孔する転写パターンを形成した型部材とを加熱する工程であって、前記被加工体と前記型部材の少なくともいずれか一方を、前記被加工体が前記型部材の押込みにより変位可能な状態であり、かつ前記型部材が前記被加工体に押込まれる際に互いに接する構造体層が溶着しない温度である加熱温度まで加熱する加熱工程と、前記型部材を前記被加工体における少なくとも一つの構造体層に押込む押込み工程と、前記被加工体と前記型部材とを冷却する冷却工程と、前記被加工体から前記型部材を引き離す離型工程と、前記被加工体を各構造体層に分離する分離工程と、を含むことを特徴とする微細貫通孔構造体の製造方法である。
【００１９】
また、請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の微細貫通孔構造体の製造方法において、前記被加工体の構造体層は、非結晶性の熱可塑性樹脂で形成されており、前記加熱温度は、前記非結晶体の熱可塑性樹脂のガラス転移点の温度から、前記非結晶体の熱可塑性樹脂のガラス転移点の温度＋８度までの温度であることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項３にかかる発明は、請求項２に記載の微細貫通孔構造体の製造方法において、前記被加工体の構造体層は、ＰＭＭＡ（メタクリル酸メチル樹脂）で形成されており、前記加熱温度は、ＰＭＭＡのガラス転移点の温度から、前記ＰＭＭＡのガラス転移点の温度＋６度までの温度であることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項４にかかる発明は、請求項２に記載の微細貫通孔構造体の製造方法において、前記被加工体の構造体層は、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）で形成されており、前記加熱温度は、ＣＯＰのガラス転移点の温度から、前記ＣＯＰのガラス転移点の温度＋５度までの温度であることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項５にかかる発明は、請求項２に記載の微細貫通孔構造体の製造方法において、前記被加工体の構造体層は、ポリイミドで形成されており、前記加熱温度は、ポリイミドのガラス転移点の温度から、前記ポリイミドのガラス転移点の温度＋８度までの温度であることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項６にかかる発明は、請求項１に記載の微細貫通孔構造体の製造方法において、前記被加工体の構造体層は、結晶性の熱可塑性樹脂で形成されており、前記加熱温度は、前記結晶性の熱可塑性樹脂のガラス転移点の温度＋１０度から、前記結晶性の熱可塑性樹脂のガラス転移点の温度＋５０度までの温度であることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項７にかかる発明は、請求項６に記載の微細貫通孔構造体の製造方法において、前記被加工体の構造体層は、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）で形成されており、前記加熱温度は、ＰＥＮのガラス転移点の温度＋１０度から、前記ＰＥＮのガラス転移点の温度＋５０度までの温度であることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項８にかかる発明は、請求項６に記載の微細貫通孔構造体の製造方法において、前記被加工体の構造体層は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）で形成されており、前記加熱温度は、ＰＥＴのガラス転移点の温度＋１０度から、前記ＰＥＴのガラス転移点の温度＋５０度までの温度であることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項９にかかる発明は、請求項１に記載の微細貫通孔構造体の製造方法において、前記被加工体の構造体層は、半結晶性の熱可塑性樹脂で形成されていることを特徴とする。
【００２７】
また、請求項１０にかかる発明は、請求項９に記載の微細貫通孔構造体の製造方法において、前記被加工体の構造体層は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）で形成されており、前記加熱温度は、ＰＥＥＫのガラス転移点の温度＋５度から、前記ＰＥＥＫのガラス転移点の温度＋５０度までの温度であることを特徴とする。
【００２８】
また、請求項１１にかかる発明は、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の微細貫通孔構造体の製造方法において、前記保持部材は、剛体により形成されていることを特徴とする。
【００２９】
また、請求項１２にかかる発明は、請求項１〜１１のいずれか一つに記載の微細貫通孔構造体の製造方法によって製造されたことを特徴とする微細貫通孔構造体である。
【００３０】
また、請求項１３にかかる発明は、請求項１２に記載の微細貫通孔構造体において、微細貫通孔から液滴を吐出する液滴吐出ノズルであることを特徴とする。
【００３１】
また、請求項１４にかかる発明は、請求項１２に記載の微細貫通孔構造体において、微細貫通孔から液滴に含まる異物を取り除いて吐出する液滴吐出フィルタであることを特徴とする。
【００３２】
また、請求項１５にかかる発明は、請求項１３に記載の液滴吐出ノズルと、請求項１４に記載の液滴吐出フィルタと、を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッドである。
【００３３】
また、請求項１６にかかる発明は、請求項１５に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする液滴吐出装置である。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、被加工体と型部材の少なくともいずれか一方を、被加工体が変位可能な状態であり、かつ型部材が被加工体に押込まれる際に互いに接する構造体層が溶着しない温度である加熱温度まで加熱しているので、被加工体の各構造体層が溶着することを防止できるという効果を奏する。このため、製造工程を増やさず、型部材を破損することなく、生産性を損なわずに製造コストを軽減するとともに、高精度で微細な貫通孔を有する微細貫通孔構造体を製造することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる微細貫通孔構造体、該微細貫通孔構造体の製造方法および製造装置、液滴吐出ヘッド、および液滴吐出装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の実施の形態における微細貫通孔構造体の製造装置の断面図は模式的なものであるため、プレスヘッド、金型、保持部材、被加工材料等の縮尺は現実のものとは異なっている。
【００３６】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる微細貫通孔構造体の製造装置の構成および微細貫通孔構造体の製造方法の一例を示す断面図である。本実施の形態の微細貫通孔構造体の製造装置は、保持部材によって保持されている被加工体に金型を押し付けて、被加工体に微細貫通孔を穿孔するものである。なお、図１では、微細貫通孔構造体の製造装置における、被加工体に対して微細貫通孔を穿孔する製造部分のみを示しているため、他の部分は省略している。
【００３７】
図１に示すように、微細貫通孔構造体の製造装置は、プレスヘッド１６と、金型１３と、保持部材１２と、プレス台１５とを備えて構成されている。プレスヘッド１６とプレス台１５とは対向する位置に配置されており、プレスヘッド１６の下面側（プレス台１５側）には金型１３が固定されている。一方、プレス台１５の上面（プレスヘッド１６側）には保持部材１２が固定され、この保持部材１２の上に被加工体１１を形成して、微細貫通孔を穿孔することで微細貫通孔構造体を製造する。
【００３８】
金型１３は、被加工体１１と対向して設けられ、被加工体１１に微細貫通孔を穿孔するものである。金型１３は、上述したようにプレスヘッド１６に固定され、被加工体１１に押込まれる面である下面（プレス台１５と対向する面）に、複数の突起からなる転写パターン１４が形成されている。なお、本実施の形態では、金型１３がプレスヘッド１６に固定されているが、被加工体１１上に載置するだけでもよい。
【００３９】
また、金型１３は、金属、セラミック、ガラス、シリコン等の材料で形成されており、フォトリソグラフィ技術、Ｘ線リソグラフィ技術、エッチング技術、電鋳技術、機械加工技術などの既知の技術や、これらの技術を組み合わせた方法により製造されている。本実施の形態の金型１３は、フォトリソグラフィとエッチングで加工したシリコン製マスタ型に電鋳を施したニッケル基合金製のものである。なお、本実施の形態では、下から保持部材１２、被加工体１１、金型１３という位置関係で配置されているが、下から金型１３、被加工体１１、保持部材１２という位置関係に配置してもよい。
【００４０】
金型１３の転写パターン１４は、先端径がφ２０μｍ程度、底面径がφ６０μｍ程度、高さが６０μｍ程度で構成されており、側面が下方（被加工体側の方向）に縮径するテーパー形状の突起が複数形成されている。なお、金型１３や転写パターン１４には、被加工体１１を加工した後に被加工体１１から容易に離型することができるような表面処理を施しておくとよい。また、本実施の形態における転写パターン１４の突起は、側面がテーパー形状となっているが、これに限定されるものではなく、金型１３から被加工体１１を離型しやすい形状であればよい。
【００４１】
保持部材１２は、プレス台１５上に固定され、被加工体１２を保持するものである。また、保持部材１２は、金属材料、セラミック材料、ガラスなどの剛体によりなる材料によって形成するが、本実施の形態では、ガラスにより形成されたものを使用している。
【００４２】
被加工体１１は、金型１３の転写パターン１４により微細貫通孔が穿孔されて微細貫通孔構造体として形成されるものであり、同一材料の構造体層１０ａ、１０ｂ（以下、任意の構造体層を、単に「１０」とする。）を重ね合わせた多層構造で形成され、保持部材１２に保持されることでプレス台１５に固定されている。
【００４３】
被加工体１１の構造体層１０は、各種の熱可塑性樹脂、熱硬化樹脂、エネルギ硬化性樹脂などを用いて、任意の厚さに形成することが可能となっている。そして、所望の枚数の構造体層１０を適宜の方法で重ね合わせて被加工体１１を形成する。本実施の形態の被加工体１１は、構造体層１０として非結晶性の可塑性樹脂であるＰＭＭＡを用い、厚さ１０μｍの構造体層１０ｂを下層に、厚さ２０μｍの構造体層１０ａを上層とした、２層の構造体層１０より形成されている。
【００４４】
プレス台１５は、保持部材１２を固定する台であり、図示しない熱源（ヒータ）により保持部材１２を加熱することで被加工体１１を加熱する。本実施の形態では、プレス台１５は、保持部材１２を介して、被加工体１１を所定の加熱温度まで加熱する。これにより、金型１３の転写パターン１４は、被加工体１１に埋め込まれやすくなる。
【００４５】
プレスヘッド１６は、下面に金型１３が固定され、図示しないプレス機構により上下に移動して金型１３の転写パターン１４を被加工体１１に押込むものであり、被加工体１１に転写パターン１４が押込まれることで微細貫通孔が穿孔される。また、プレスヘッド１６は、保持部材１２の加熱と同時に、図示しない熱源（ヒータ）により金型１３を加熱する。本実施の形態においては、プレスヘッド１６は、金型１３の転写パターン１４を所定の加熱温度に加熱して、転写パターン１４を被加工体１１に押し込みやすくする。所定の加熱温度の詳細については後述する。
【００４６】
なお、本実施の形態では、保持部材１２とプレス台１５が個別の構成である例を示したが、これに限定されることなく、プレス台１５が保持部材１２を兼ねた構成としてもよい。また、保持部材１２および金型１３が、プレス台１５およびプレスヘッド１６に固定されている例を示したが、これに限定されることはない。つまり、例えば、保持部材１２および金型１３は、プレス台１５およびプレスヘッド１６に固定されず、保持部材１２と被加工体１２と金型１３と単に重ねて、プレス台１５とプレスヘッド１６との間に配置するだけでもよい。
【００４７】
次に、図１〜図４を参照して、本実施の形態にかかる微細貫通孔構造体の製造装置による微細貫通孔構造体の製造方法（製造工程）について説明する。図２〜図４は、実施の形態１にかかる微細貫通孔構造体の製造装置による微細貫通孔構造体の製造方法の一例を示す断面図である。
【００４８】
まず、プレス台１５に固定された保持部材１２の上に被加工体１１が形成される。次に、金型１３と被加工体１１は、不図示の加熱手段である熱源（ヒータ）により、少なくともどちらか一方が上述した所定の加熱温度に達するまで、プレスヘッド１６またはプレス台１５により加熱される（加熱工程）。本実施の形態では、プレス台１５とプレスヘッド１６に内蔵されたヒータ（不図示）により、金型１３と被加工体１１の双方を１１５℃まで加熱している。
【００４９】
ここで、所定の加熱温度について説明する。上述したように、プレス台１５およびプレスヘッド１６は、不図示の加熱手段である熱源（ヒータ）により、被加工体１１と金型１３の少なくともいずれか一方を所定の加熱温度になるまで加熱されている。この所定の加熱温度とは、加熱した後において金型１３を被加工体１１に押込む工程の際に、被加工体１１が金型１３の押込みにより変位可能な状態であり、かつ金型１３が被加工体１１に押込まれる際に互いに接する構造体層１０が溶着しない温度である。
【００５０】
この加熱温度は、本発明者の先鋭的な研究の結果から求めた温度である。つまり、インプリント加工法では通常、金型の押込みにより被加工体を十分に変位可能な状態とするために、インプリント時の温度は被加工体のガラス転移点以上とするのが一般的である。
【００５１】
しかし、加熱温度の上昇に伴って、被加工体の粘性が高くなるため、被加工体を十分に変位させることは可能となるものの、被加工体を同一材料の構造体層を重ね合わせた多層構造に形成した場合は、各構造体層同士が溶着をしてしまう。一方、加熱温度を下降させると、各構造体層同士が溶着を防止できるものの、金型が押込まれても被加工体が変位しにくくなってしまう。
【００５２】
そこで、多層にした各種の熱可塑性樹脂に対して、加熱温度を変えて金型を押込んだ場合の被加工体の溶着と転写パターンの形状転写の状況を調べた。表１は、加熱温度を変えて金型を押込んだ場合の被加工体の溶着と転写パターンの形状転写の結果を示すものである。
【００５３】
【表１】
2010125843.tif 000003
【００５４】
表１を参照すると、被加工体が変位可能な状態にある粘性を持っているにも関わらず、各構造体層が溶着しない温度域があることが判明した（表１における転写○、かつ溶着なしの場合）。表１を参照すると、例えば、非結晶性のＰＭＭＡにより形成された被加工体では、ガラス転移点（以下、Ｔｇと称する。）〜Ｔｇ＋６℃までの温度が、被加工体が変位可能かつ各構造体層が溶着しない温度域である。また、非結晶性のＣＯＰ（cyclo  olefin  polymer：シクロオレフィンポリマー）により形成された被加工体ではＴｇ℃〜Ｔｇ＋５℃までの温度が、非結晶性のポリイミドではＴｇ℃〜Ｔｇ＋８℃までの温度が、それぞれ被加工体が変位可能かつ各構造体層が溶着しない温度域である。
【００５５】
また、例えば、半結晶性のＰＥＥＫ（polyetheretherketone：ポリエーテルエーテルケトン）により形成された被加工体では、Ｔｇ＋５℃〜Ｔｇ＋５０℃までの温度が、被加工体が変位可能かつ各構造体層が溶着しない温度域である。また、例えば、結晶性のＰＥＮ（Polyethylene  naphthalate：ポリエチレンナフタレート）により形成された被加工体ではＴｇ＋１０℃〜Ｔｇ＋５０℃までの温度が、結晶性のＰＥＴ（polyethylene  terephthalate：ポリエチレンテレフタレート）により形成された被加工体ではＴｇ＋１０℃〜Ｔｇ＋５０℃までの温度が、被加工体が変位可能かつ各構造体層が溶着しない温度域である。以下の実施の形態では、このような温度域を加熱温度として微細貫通孔の形成を行っている。
【００５６】
次いで、図２に示すように、プレス台１５側を上昇させるか、図示しないサーボモータや油圧などの荷重発生手段によりプレスヘッド１６側を下降させることにより、例えば２０ＭＰａの圧力が転写パターン１４の先端部に加わるように金型１３が被加工体１１に押込まれる（押込み工程）。この押込み工程は、大気圧の下で行ってもよいし、真空雰囲気中で行ってもよい。また、本実施の形態のように、一定の圧力が転写パターン１４の先端部に加わるように制御してもよいが、転写パターン１４の先端部が一定の押し込み量で被加工体１１に押込まれるように制御してもよい。
【００５７】
そして、転写パターン１４で被加工体１１における少なくとも一つの構造体層１０ａを貫通し、その先端部を最下層の構造体層１０ｂの途中まで押し込み、その押込み状態を一定時間、例えば２分間維持することにより、被加工体１１が転写パターン１４の周りに十分に馴染むようにして、転写パターン１４を被加工体１１に転写する。
【００５８】
次に、被加工体１１と金型１３とを自然冷却し、またはエアや冷却液を用いて強制的に冷却することにより、被加工体１１を硬化する（冷却工程）。
【００５９】
そして、図３に示すように、加工後の被加工体１１から金型１３を引き離し、転写パターン１４を被加工体１１から引き抜く（離型工程）。図３では、被加工体１１および金型１３を自然冷却により９０℃以下まで冷却した後、孔部１１ａから離型して微細貫通孔１７を有する被加工体１１を形成している。
【００６０】
それから、プレス台１５上から、加工後の被加工体１１を取り出し、図４に示すように、構造体層１０の各々を、ピンセット等を用いて分離して、複数の微細貫通孔１７を有する貫通孔構造体１８を得る（分離工程）。ここでは、この微細貫通孔構造体１８は、微細貫通孔からインクを吐出する液滴吐出ノズルであり、液滴吐出ヘッド用のノズルプレートとして使用される。
【００６１】
また、被加工体１２における層構成や材料を変更すれば、上述した微細貫通孔構造体の製造方法によって、微細貫通孔から液滴に含まる異物を取り除いて吐出する、液滴吐出ヘッド用のフィルタ（液滴吐出フィルタ）を製造することもできる。図５は、実施の形態１の微細貫通孔構造体の製造装置により製造されたフィルタの一例を示す断面図である。
【００６２】
図５に示すように、フィルタ２０は、ポリイミド等からなる弾性体部２１と、ステンレス等からなる剛性体部２２とから構成されている。そして、フィルタ２０は、上述した製造方法により弾性体部２１に貫通孔２５ａが穿孔され、この弾性体部２１が図示しない圧電素子により印加された電圧により振動すると、貫通孔２５ａからインク（液滴）が吐出される。また、剛性体部２２は、エッチングにより貫通孔２５ｂが形成されている。ここで、貫通孔２５ａと貫通孔２５ｂとを含めてフィルタ孔２５と称する。
【００６３】
次に、本実施の形態にかかる微細貫通孔構造体の製造装置によって製造された微細貫通孔構造体（液滴吐出ノズルおよび液滴吐出フィルタ）が、インクジェット記録装置のインクジェットヘッド等（液滴吐出ヘッド）に使用される場合について説明する。図６は、実施の形態１にかかる微細貫通孔構造体の製造装置によって製造された微細貫通孔構造体を備えたインクジェットヘッドの分解図である。
【００６４】
本実施の形態にかかるインクジェットヘッドは、圧電素子３０と、振動板３１と、流路板３３と、ノズルプレート３５とを備えている。
【００６５】
圧電素子３０は、振動板３１に電圧を印加して、振動板３１を振動させるものである。
【００６６】
振動板３１は、上述した図１〜図４に示す製造方法により形成したフィルタ孔３２（図５におけるフィルタ孔２５）を備えており、圧電素子３０による電圧の印加により振動して、フィルタ孔３２内に蓄積されるインクを吐出するものである。なお、振動板３１は、ステンレス等からなる剛性体層（剛性体部２２）と、ポリイミド等からなる弾性体層（弾性体部２１）とからなる積層体であるが、図６では図面を簡略化するため積層体として表していない。
【００６７】
流路板３３は、中央部に２列の液流路３４を有し、ノズルプレート３５に供給するインクを蓄積するものである。具体的には、流路板３３の液流路３４は、振動板３１から吐出されたインクを蓄積し、振動板３１の振動によって蓄積したインクをノズルプレート３５に供給する。
【００６８】
ノズルプレート３５は、上述した図１〜図４に示す製造方法により形成したノズル孔３６（図４における貫通孔１７）を備えており、流路板３３に重ね合わせて配置された場合に液流路３４に連通するような複数のノズル孔３６が、並行して２列設けられている。なお、振動板３１のフィルタ孔３２は、流路板３３に重ね合わせられた場合に、インクの供給路（不図示）に連通してインク中のゴミを捕獲する。
【００６９】
記録媒体に印字を行う際には、圧電素子３０を通電してフィルタ付き振動板３１の弾性体層に振動を発生させる。そして、インクが蓄積された液流路３４からインクを押し出すことにより、ノズルプレート３５のノズル孔３６からインクを吐出させ、記録媒体に印字を行う。
【００７０】
次に、図６に示すインクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置（液滴吐出装置）の構成および動作について図７および図８を参照して説明する。図７は、実施の形態１にかかるインクジェット記録装置の正面図である。図８は、実施の形態１にかかるインクジェット記録装置の斜視図である。
【００７１】
図７および図８に示すように、筐体５０は、インクジェット記録装置における機器類を収納している。筐体５０の左右の側面を構成している側板５１および側板５２には、ガイドシャフト５３とガイド板５４とが平行に掛け渡して設けられている。
【００７２】
キャリッジ５５は、ガイドシャフト５３とガイド板５４とにより支持されており、不図示の無端ベルトが取り付けられている。該無端ベルトは、筐体５０内の左右に設けられた図示しない駆動プーリと従動プーリに掛け回されている。そして、駆動プーリの回転とともに従動プーリを従動回転して無端ベルトを走行させることで、キャリッジ５５が図７における矢印方向（左右方向）に摺動可能となっている。
【００７３】
キャリッジ５５には、イエロ（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂ）のインクをそれぞれ吐出する４色のインクジェットヘッド５６ｙ、５６ｃ、５６ｍ、５６ｂ（各インクジェットヘッド５６と称する。）が、キャリッジ５５の移動方向に並べて搭載されている。ここで、キャリッジ５５に搭載されているインクジェットヘッド５６ｙ、５６ｃ、５６ｍ、５６ｂには、図６に示すインクジェットヘッドが用いられている。
【００７４】
各インクジェットヘッド５６は、下向きにヘッド面５６Ａを備えており、該各ヘッド面５６Ａには、複数のノズル孔（図６に示すノズル孔３６）が備えられている。各ヘッド面５６Ａの複数のノズル孔３６は、キャリッジ５５の移動方向と直交する方向に、図６に示すように千鳥状に直線的に並べて形成されている。
【００７５】
キャリッジ５５のホームポジション（筐体５０内の左側）における底板５７上には、各インクジェットヘッド５６に対向して回復装置５８が配置されている。回復装置５８は、各インクジェットヘッド５６が有するノズル孔３６のインク滴吐出不良を防止するため、ノズル孔３６からインクを吸い出し、インクの吐出不良を回復する装置である。
【００７６】
また、回復装置５８に隣接してヘッド面清掃装置６０が配置されている。ヘッド面清掃装置６０は、さらに洗浄液供給装置７０とクリーニング装置７１とから構成されている。洗浄液供給装置７０は、ヘッド面５６Ａに洗浄液を付着させるものである。クリーニング装置７１は、洗浄液供給装置７０によりヘッド面５６Ａに付着した洗浄液と共に汚れを拭き取って、ヘッド面５６Ａを洗浄するものである。
【００７７】
さらに、ヘッド面清掃装置６０に隣接する位置には、板状のプラテン６２が配置されている。プラテン６２の背面側には、プラテン６２上に、記録媒体である用紙６３を供給する給紙台６４が斜めに立てるように設けられている。また、図示はしないが、給紙台６４上の用紙６３をプラテン６２上に送り出す給紙ローラが備えられている。さらには、プラテン６２上の用紙６３を、図８における矢印Ｐ方向に搬送して、正面側に排出する搬送ローラ６５が設けられている。
【００７８】
また、筐体５０の右端（側板５２側）には、駆動装置６６が配置されている。駆動装置６６は、不図示の給紙ローラや搬送ローラ６５などを駆動するとともに、上述した駆動プーリを駆動して従動プーリを従動回転させることにより無端ベルトを走行させて、キャリッジ５５を左右に移動させる。
【００７９】
そして、用紙６３に画像を記録する際、駆動装置６６は、図示しない給紙ローラを駆動して、用紙６３をプラテン６２上の所定の位置に搬送させる。そして、用紙６３が所定位置に搬送されると、キャリッジ５５を右方向（図７参照）に移動させて用紙６３上を走査させる。そして、４色のインクジェットヘッド５６ｙ、５６ｃ、５６ｍ、５６ｂは、それぞれのヘッド面５６Ａに設けられたノズル孔３６からインクを吐出して用紙６３上に画像を記録する。画像記録後、駆動装置６６は、駆動プーリを駆動させることにより、キャリッジ５５を左方向に移動させて筐体５０の左端（図７参照）に戻すとともに、搬送ローラ６５を駆動して用紙６３を図８に示す矢印Ｐ方向に所定量搬送する。
【００８０】
次に、駆動装置６６は、再びキャリッジ５５を右方向に移動させる。そして、４色のインクジェットヘッド５６ｙ、５６ｃ、５６ｍ、５６ｂは、それぞれのヘッド面５６Ａに設けられたノズル孔３６からインクを吐出して用紙６３上に画像を記録する。そして、同様に画像記録後、駆動装置６６は、キャリッジ５５を筐体５０の左端に戻すとともに、図示しない給紙ローラを駆動して用紙６３を図７に示す矢印Ｐ方向に所定量搬送する。以下、全ての画像が記録されるまで同様の動作を繰り返して１枚の用紙６３上に画像を記録する。
【００８１】
なお、インクジェットヘッド５６ｙ、５６ｃ、５６ｍ、５６ｂのヘッド面５６Ａに設けられたノズルのインク詰まりを防止するため、またはインク詰まりが生じた場合に直ちにインク詰まりを解消するため、駆動装置６６は、所定の間隔でキャリッジ５５をホームポジションへ移動させる。そして、各インクジェットヘッドに対向して配置された回復装置５８により、各インクジェットヘッドのヘッド面５６Ａに設けられたノズル孔３６に残留するインクを吸引して、インク詰まりを解消する。
【００８２】
また、所定の間隔で回復装置５８によりノズル孔３６に残留するインクの吸引が行われ、キャリッジ５５が再び筐体５０の右方向へと移動する際、ヘッド面清掃装置６０は、インクジェットヘッド５６ｙ、５６ｃ、５６ｍ、５６ｂのヘッド面５６Ａに洗浄液を吐出し、ヘッド面５６Ａに吐出した洗浄液と共に汚れを拭き取る。
【００８３】
このように、本実施の形態の微細貫通孔構造体の製造装置では、同一材料の構造体層１０を重ね合わせた多層構造に形成された被加工体１１と、金型１３の少なくともいずれか一方を加熱する加熱工程における加熱温度を、被加工体１１が金型１３の押込みにより変位可能な状態であり、かつ金型１３が被加工体１１に押込まれる際に互いに接する構造体層１０が溶着しない温度としている。従って、多層構造の被加工体１１を連続した材料として扱うことができ、構造体層１０を伸ばしたりすることなく、確実に貫通した微細貫通孔を形成することができるとともに、加工後において各構造体層１０を容易に分離することが可能となる。このため、生産性を損なわずに製造コストを軽減するとともに、高精度で微細な貫通孔を有する微細貫通孔構造体を製造することができる。また、転写パターン１４の先端部分が保持部材１１に接することなく微細貫通孔を形成することができるので、転写パターン１４を破損することがない。
【００８４】
また、構造体層１０を非結晶性の熱可塑性樹脂よりなるようにしたので、金型１３の押込みにより被加工体１１を容易に変位させることができ、転写パターン１４を高精度に被加工体１１に転写することができるとともに、高精度で微細な貫通孔を有する微細貫通孔構造体を製造することができる。
【００８５】
また、被加工体１１を保持する保持部材１２を剛体より形成したことにより、押込み工程における押込み時に保持部材１２が変形しにくくなるため、被加工体１１が保持部材１２の変形に合わせて変位することがない。つまり、被加工体１１が転写パターン１４に合わせて変位しやすくなるため、転写パターン１４を高精度に被加工体１１に転写することができるとともに、確実に貫通した高精度で微細な貫通孔を有する微細貫通孔構造体を製造することができる。
【００８６】
（実施の形態２）
実施の形態１では、被加工体を構成する構造体層を、非結晶性の可塑性樹脂であるＰＭＭＡを用いて形成していた。これに対し、本実施の形態では、構造体層を結晶性の可塑性樹脂を用いて形成したものである。
【００８７】
本実施の形態では、構造体層１０として結晶性の熱可塑性樹脂であるＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）を用い、加熱工程における加熱時の加熱温度を２００℃として微細貫通孔１７の形成を行った。
【００８８】
ここで、実施の形態１における表１を参照すると、ＰＥＮにより形成された被加工体では、Ｔｇ＋１０〜Ｔｇ＋５０までの温度が、被加工体が変位可能かつ各構造体層が溶着しない温度域である。つまり、ＰＥＮは結晶性の樹脂であるため、高い加熱温度であっても非結晶性樹脂ほどの粘性が出ておらず、互いに接する構造体層１０が溶着することがない。
【００８９】
従って、上記加熱温度（２００℃）は、ガラス転移点（Ｔｇ）より約５０℃も高い温度であるにも関わらず、分離工程において被加工体１１を各構造体層１０に確実に分離することができるとともに、確実に貫通した微細貫通孔を形成することができた。このため、金型１３の押込みにより被加工体１１を容易に変位させることができ、転写パターン１４を高精度に被加工体１１に転写することができるとともに、高精度で微細な貫通孔を有する微細貫通孔構造体を製造することができる。また、その他の構成および効果は、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００９０】
（実施の形態３）
実施の形態１では、被加工体を構成する構造体層を、非結晶性の可塑性樹脂であるＰＭＭＡを用いて形成していた。これに対し、本実施の形態では、構造体層を半結晶性の可塑性樹脂を用いて形成したものである。
【００９１】
本実施の形態では、構造体層１０として半結晶性の熱可塑性樹脂であるＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）を用い、加熱工程における加熱時の加熱温度を１９０℃として微細貫通孔１７の形成を行った。
【００９２】
ここで、実施の形態１における表１を参照すると、ＰＥＥＫにより形成された被加工体では、Ｔｇ＋５〜Ｔｇ＋５０までの温度が、被加工体が変位可能かつ各構造体層が溶着しない温度域である。つまり、ＰＥＥＫは半結晶性の樹脂であるため、高い加熱温度であっても非結晶性樹脂ほどの粘性が出ておらず、互いに接する構造体層１０が溶着することがない。
【００９３】
従って、上記加熱温度（１９０℃）は、ガラス転移点より約５０度も高い温度であるにも関わらず、分離工程において被加工体１１を各構造体層１０に確実に分離することができるとともに、確実に貫通した微細貫通孔を形成することができた。このため、金型１３の押込みにより被加工体１１を容易に変位させることができ、転写パターン１４を高精度に被加工体１１に転写することができるとともに、高精度で微細な貫通孔を有する微細貫通孔構造体を製造することができる。また、その他の構成および効果は、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】実施の形態１にかかる微細貫通孔構造体の製造装置の構成および微細貫通孔構造体の製造方法の一例を示す断面図である。
【図２】実施の形態１にかかる微細貫通孔構造体の製造装置による微細貫通孔構造体の製造方法の一例を示す断面図である。
【図３】実施の形態１にかかる微細貫通孔構造体の製造装置による微細貫通孔構造体の製造方法の一例を示す断面図である。
【図４】実施の形態１にかかる微細貫通孔構造体の製造装置による微細貫通孔構造体の製造方法の一例を示す断面図である。
【図５】実施の形態１の微細貫通孔構造体の製造装置により製造されたフィルタの一例を示す断面図である。
【図６】実施の形態１にかかる微細貫通孔構造体の製造装置によって製造された微細貫通孔構造体を備えたインクジェットヘッドの分解図である。
【図７】実施の形態１にかかるインクジェット記録装置の正面図である。
【図８】実施の形態１にかかるインクジェット記録装置の斜視図である。
【図９−１】従来技術である特許文献１の発明の概要を示す説明図である。
【図９−２】従来技術である特許文献１の発明の概要を示す説明図である。
【図９−３】従来技術である特許文献１の発明の概要を示す説明図である。
【図１０−１】従来技術である特許文献２の発明の概要を示す説明図である。
【図１０−２】従来技術である特許文献２の発明の概要を示す説明図である。
【図１０−３】従来技術である特許文献２の発明の概要を示す説明図である。
【図１１−１】従来技術である特許文献３の発明の概要を示す説明図である。
【図１１−２】従来技術である特許文献３の発明の概要を示す説明図である。
【図１２】従来技術である特許文献４において分離層を備えた場合の概要を示す説明図である。
【符号の説明】
【００９５】
１０  構造体層
１１  被加工体
１２  保持部材
１３  金型
１４  転写パターン
１５  プレス台
１６  プレスヘッド
１７  微細貫通孔
１８  微細貫通孔構造体
２０  フィルタ
２１  弾性体部
２２  剛性体部
２５  フィルタ孔
２５ａ，２５ｂ  貫通孔
３０  圧電素子
３１  振動板
３２  フィルタ孔
３３  流路板
３４  液流路
３５  ノズルプレート
３６  ノズル孔
５０  筐体
５１，５２  側板
５３  ガイドシャフト
５４  ガイド板
５５  キャリッジ
５６  各インクジェットヘッド
５６ｙ，５６ｃ，５６ｍ，５６ｂ  インクジェットヘッド
５６Ａ  ヘッド面
５７  底板
５８  回復装置
６０  ヘッド面清掃装置
６２  プラテン
６３  用紙
６４  給紙台
６５  搬送ローラ
６６  駆動装置
７０  洗浄液供給装置
７１  クリーニング装置
【図１】
2010125843.tif 000004
【図２】
2010125843.tif 000005
【図３】
2010125843.tif 000006
【図４】
2010125843.tif 000007
【図５】
2010125843.tif 000008
【図６】
2010125843.tif 000009
【図７】
2010125843.tif 000010
【図８】
2010125843.tif 000011
【図９−１】
2010125843.tif 000012
【図９−２】
2010125843.tif 000013
【図９−３】
2010125843.tif 000014
【図１０−１】
2010125843.tif 000015
【図１０−２】
2010125843.tif 000016
【図１０−３】
2010125843.tif 000017
【図１１−１】
2010125843.tif 000018
【図１１−２】
2010125843.tif 000019
【図１２】
2010125843.tif 000020