JP2018069440A - 中空構造体の製造方法 - Google Patents
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(1) 転写用基材の表面に形成された低表面エネルギー材料層上に、樹脂を含むインクを塗布する工程と、前記塗布したインクを樹脂含有層にする樹脂含有層形成工程と、前記樹脂含有層を、接着部を用いて、基材に転写することにより、前記樹脂含有層と前記基材との間に一部が開放された空間を有する中空構造体を形成する転写工程とを含むことを特徴とする、中空構造体の製造方法。
(2) 前記転写工程は、前記樹脂含有層を形成した転写用基材と、前記基材とを、前記転写用基材の前記樹脂含有層側が前記基材と対向するように、接着部を介して接触させ、前記接着部と前記基材との間で形成される付着力が、前記低表面エネルギー材料と前記樹脂含有層との間で形成される付着力よりも大きいことによって、前記樹脂含有層を前記転写用基材側から剥離して、前記基材と前記接着部と前記樹脂含有層を少なくとも備える前記中空構造体を得ることを特徴とする(1)記載の中空構造体の製造方法。
(3) 前記転写工程は、前記樹脂含有層を形成した転写用基材と、支柱層を設けた前記基材とを、前記転写用基材の前記樹脂含有層側が前記基材の前記支柱層と対向するように、前記接着部を介して接触させ、前記樹脂含有層を前記転写用基材側から剥離して、前記基材と前記支柱層と前記接着部と前記樹脂含有層を備える中空構造体を得ることを特徴とする(1)記載の中空構造体の製造方法。
(4) 前記転写工程は、前記接着部を樹脂含有層に接着させて、前記樹脂含有層及び前記接着部を、転写用基材から剥離した後、前記樹脂含有層と前記基材の前記支柱層とが対向するように、前記接着部により接着して、前記基材と前記支柱層と前記接着部と前記樹脂含有層を備える中空構造体を得ることを特徴とする(3)記載の中空構造体の製造方法。
(5) 前記転写工程において、加熱及び紫外線照射の少なくともいずれかを用いて、前記接着部を硬化することを特徴とする(1)乃至(4)のいずれか1項記載の中空構造体の製造方法。
(6) 転写用基材の表面に形成された低表面エネルギー材料層上に、樹脂を含むインクを塗布する工程と、前記インクの塗布層を有する転写用基材と、基材に設けた支柱層とを、前記塗布層が前記支柱層と対向するように接触させた状態で、前記塗布層を硬化して樹脂含有層となした後に、前記樹脂含有層を前記転写用基材側から剥離し、前記樹脂含有層と前記基材との間に一部が開放された空間を有する中空構造体を形成する転写工程とを含むことを特徴とする、中空構造体の製造方法。
(7) 前記転写工程において、加熱及び紫外線照射の少なくともいずれかを用いて、前記塗布層を硬化することを特徴とする(6)記載の中空構造体の製造方法。
(8) 前記樹脂含有層は、1層又は複数の層からなることを特徴とする(1)乃至(7)のいずれか1項記載の中空構造体の製造方法。
(9) 前記樹脂含有層は、樹脂を含まない層を包埋する構造を有することを特徴とする(1)乃至(8)のいずれか1項記載の中空構造体の製造方法。
(10) 前記樹脂含有層は、機能性粒子を含有していることを特徴とする(1)乃至(9)のいずれか1項記載の中空構造体の製造方法。
(11) (1)乃至(10)のいずれか1項記載の前記樹脂含有層は、変位部材であることを特徴とする中空構造体の製造方法。
(a) 転写用基材の表面に形成された低表面エネルギー材料層上に、樹脂を含むインクを塗布する工程。
(b) 前記塗布したインクを樹脂含有層にする樹脂含有層形成工程。
(c) 前記樹脂含有層を、接着部を用いて、基材に転写することにより、前記樹脂含有層と前記基材との間に一部が開放された空間を有する中空構造体を形成する転写工程。
(d) 転写用基材の表面に形成された低表面エネルギー材料層上に、樹脂を含むインクを塗布する工程。
(e) 前記インク塗布層を有する転写用基材と、基材に設けた支柱層とを、前記インク塗布層が前記支柱層と対向するように接触させた状態で前記インク塗布層を硬化して樹脂含有層となした後に、前記樹脂含有層を前記転写用基材側から剥離して、前記樹脂含有層と前記基材との間に一部が開放された空間を有する中空構造体を形成する転写工程。
本実施形態を、図1を参照して以下説明する。図1は、本実施形態における中空構造体の製造方法を模式的に示す図である。本実施形態の中空構造体は、基材5(「素子用基材」ともいう。)と接着部4と樹脂含有層3とを備える(図1(d)参照)。
(1) 転写用基材1に積層形成されている低表面エネルギー材料2の表面に、少なくとも樹脂を含むインク層3(簡便のため樹脂含有層3と同符号で示す。)を塗布する工程。なお、転写用基材とは、後述する転写工程により剥離され、中空構造体を構成しない基材をいう。
(2) 前記インク層3を硬化または乾燥させて樹脂含有層を形成する樹脂含有層形成工程(図1(a)参照)。
(3) 前記樹脂含有層3に接着部4を付与する工程(図1(b)参照)。接着部4の面積は、インク層3の面積より小さい。
(4) 転写用基材1上の前記樹脂含有層3と、基材5とを対向させ、インク層上の接着部4を、基材5に接触させる工程(図1(c)参照)。本工程では、接触させる際に樹脂含有層3を基材5へ転写させるのに必要な圧力を印加する。
(5) 工程(4)の接触後、転写により、樹脂含有層3が接着部4を介して前記基材5から一部が浮遊した状態の中空構造体を形成する工程(図1(d)参照)。本工程では、前記樹脂含有層3を、接着部4と共に基材5側に転写するものである。転写の際、樹脂層含有3は、接着部に接着している領域のみでなく、接着部に接着していない領域も、転写用基材1表面の低表面エネルギー材料2の表面から剥離する。剥離の際に、樹脂含有層そのものが切断されたり亀裂が入ったりすることはない。
本実施形態を、図2を参照して以下説明する。図2は、本実施形態における中空構造体の製造方法を模式的に示す図である。本実施形態の中空構造体は、基材5と接着部4と樹脂含有層3とを備え(図2(d)参照)、第1の実施形態と同じ構造である。
(2−3) 基材5に接着部4を形成する工程(図2(b)参照)。接着部4の面積は、インク層3の面積より小さい。
(2−4) 転写用基材1上の樹脂含有層3と基材5とを対向させ、樹脂含有層3を、基材5上の接着部4に接触させる工程(図2(c)参照)。本工程では、転写用基材の表面に積層形成された低表面エネルギー材料2の層の表面上の、樹脂含有層3を、接着部4に接触させ、その際に樹脂含有層3を基材5へ転写させるのに必要な圧力を印加する。
(2−5) 工程(2−4)の接触後、転写により、樹脂含有層3が接着部4を介して前記基材5から一部が浮遊した状態の中空構造体を形成する工程(図2(d)参照)。本工程では、前記樹脂含有層3を、接着部側に転写するものである。転写の際、樹脂含有層3は、接着部に接着している領域のみでなく、接着部に接着していない領域も、転写用基材1表面の低表面エネルギー材料2の表面から剥離する。剥離の際に、樹脂含有層3そのものが切断されたり亀裂が入ったりすることはない。
本実施形態を、図3を参照して以下説明する。図3は、本実施形態における中空構造体の製造方法を模式的に示す図である。本実施形態の中空構造体は、基材5と、支柱層6と、接着部4と、支柱層6と接着部4とで支持される樹脂含有層3とからなる構造を備える(図3(d)参照)。
(3−4) 基材5に支柱層6を設ける工程。
(3−5) 転写用基材1上の樹脂含有層3と、基材5上の支柱層6とを対向させ、樹脂含有層上の接着部4を、基材5上の支柱層6に接触させる工程(図3(c)参照)。本工程では、接触させる際に、樹脂含有層3を基材5へ転写させるのに必要な圧力を印加する。
(3−6) 工程(3−5)の接触後、転写により、樹脂含有層3が接着部4及び支柱層6を介して基材5から一部が浮遊した状態の中空構造体を形成する工程(図3(d)参照)。本工程では、樹脂含有層3を、接着部4と共に、基材5側の支柱層6に転写するものである。転写の際、樹脂含有層3は、接着部4に接着している領域のみでなく、接着部4に接着していない領域も、転写用基材1表面の低表面エネルギー材料2の表面から剥離する。剥離の際に、インク層そのものが切断されたり亀裂が入ったりすることはない。
第1乃至3の実施形態では、樹脂を含むインク層3が1層の例を挙げて説明したが、いずれの実施形態の場合も複数の積層体で実施してもよい。複数の積層体からなる場合を、図4を参照して以下説明する。図4は、本実施形態における中空構造体の製造方法を模式的に示す図である。本実施形態の中空構造体は、基材5と、接着部4と、接着部4で支持される複数の層(31、32、33)からなる樹脂含有層3とを備える(図4(d)参照)。
(4−1) 転写用基材1に積層形成されている低表面エネルギー材料2の表面に、少なくとも樹脂を含むインク層31を塗布する工程。
(4−2) 前記インク層31を硬化又は乾燥させる工程。
(4−3) 前記インク層31の上に樹脂を含むインク層32を塗布する工程。
(4−4) 前記インク層32を硬化又は乾燥させる工程。
(4−5) 前記インク層32の上に樹脂を含むインク層33を塗布する工程。
(4−6) 前記インク層33を硬化又は乾燥させる工程(図4(a)参照)。
(4−7) 樹脂を含有するインクの形成と硬化又は乾燥を必要に応じ所望回繰り返したのちに、接着部4を付与する工程(図4(b)参照)。
(4−8) 転写用基材1上の硬化又は乾燥させた複数のインク層と基材5とを対向させ、前記インク層上の接触部4を、基材5に接触させる工程(図4(c)参照)。
(4−9) 工程(4−8)の接触後、転写により、硬化又は乾燥させたインク層(31、32、33)からなる樹脂含有層3が接着部4を介して基材5から一部が浮遊した状態の中空構造体を形成する工程(図4(d)参照)。
第4の実施形態では、中空構造体において、樹脂を含む層が積層体からなり、かつ積層体が全て樹脂を含むインク層から形成される場合について説明したが、本実施形態では、積層体が、樹脂を含むインク層及び樹脂を含まない層から形成される積層体である場合について説明する。
(5−1) 転写用基材1に積層形成されている低表面エネルギー材料2の表面に、樹脂を含まない層71を形成する工程。
(5−2) 樹脂を含まない層71を覆い、転写用基材1に積層形成されている低表面エネルギー材料2の表面に、周辺が被着するように、樹脂を含むインク層31を塗布する工程。
(5−3) 前記インク層31を硬化又は乾燥させる工程。
(5−4) 前記インク層31の上に、樹脂を含むインク層32を塗布した後、硬化又は乾燥する工程、及び樹脂を含まない層72を形成する工程。
(5−5) 前記インク層32及び樹脂を含まない層72の上に、樹脂を含むインク層33を塗布する工程。
(5−6) 前記インク層33を硬化又は乾燥させる工程(図5(a)参照)。
(5−7) 樹脂を含むインク等の形成と硬化又は乾燥を必要に応じ所望回繰り返した後に、接着部4を付与する工程(図4(b)参照)。
(5−8) 転写用基材1上の硬化又は乾燥させた複数のインク層と基材5とを対向させ、前記インク層上の接触部4を、基材5に接触させる工程(図5(c)参照)。
(5−9) 工程(5−8)の接触後、転写により、積層体(31、32、33、71、72)が接着部4を介して基材5から一部が浮遊した状態の中空構造体を形成する工程(図5(d)参照)。
第1乃至5の実施形態では、接着部を、転写用基材上の樹脂を含むインク層3と、基材(素子用基材5)の両者のいずれかの対向面に設けて、転写していたが、接着部を設ける位置は特に対向面に限らなくてもよい。本実施形態では、接着部を対向面以外に設けた例について説明する。接着部を設ける位置は、該接着部により、転写用基材から剥離したインク層3が基材5側に接着し、中空構造体が形成可能な配置であればよい。なお、中空構造体とするためには、基材5に支柱層6が別体又は一体に設けられていることが好ましい。
(6−3) 硬化又は乾燥させたインク層3に、粘着性のある材料で被覆された粘着基材8を貼り付ける工程(図6(b)参照)。
(6−4) 基材5に支柱層6を設ける工程。
(6−5) 粘着基材8と硬化又は乾燥させたインク層3を、転写用基材1上の低表面エネルギー材料の層2から剥離する(図6(c)参照)とともに、粘着基材8と前記インク層3とを、基材5上の支柱層6に接触させて接着する転写工程(図6(d)参照)。剥離の際に、前記インク層そのものが切断されたり亀裂が入ったりすることはない。前記インク層3が支柱層6を介して前記基材5から一部が浮遊した状態の中空構造体が形成される。
第1乃至6の実施形態では、樹脂含有層が一端でのみ、接着部や支柱層により支持されている片持ち梁の例を図で示したが、樹脂含有層を両端で支持する両持ち梁の構造でもよい。本実施形態では、樹脂含有層を、複数の接着部や支柱層により支持する両持ち梁の構造について説明する。両持ち梁の構造では、中空となる部分の四方が全て塞がった状態ではなく、中空となる部分の両側面が開放された状態となる。即ち、樹脂含有層の周縁部の対向する二辺が固定されておらず自由端になっている。
本実施形態では、中空構造体を荷重センサに用いた実施形態について、実際に作製した実施例に基づいて説明する。
第3の実施形態で示した製造方法により、次のように荷重センサを作製した。
第3の実施形態の後半で説明した製造方法により、次のように荷重センサを作製した。
第6の実施形態で示した製造方法により、次のように荷重センサを作製した。
中空構造体用電極を蒸着銀により形成して、実施例と比較した。
〈基材の準備〉、〈転写用基材の準備〉は実施例1と同様に行った。
〈中空構造体用電極のパターニング、焼成〉 転写用基材に中空構造体用電極と同じ形状の開口部(幅1mm、奥行き5mm)を持つメタルマスクを密着させた状態で、銀を10μm真空蒸着した。その後、メタルマスクを転写用基材から外すことにより、転写用基材の表面に中空構造体用電極の銀蒸着膜のパターンを得た。
〈接着部の形成、中空構造体用電極の転写〉 実施例1と同様に行ったが、基材に転写されたのは中空構造体用電極のうち支持部と直に接触した部分のみであった。
中空構造体用電極を、バインダーポリマーを持たない銀インクにより形成して、実施例と比較した。〈基材の準備〉、〈転写用基材の準備〉は、実施例1と同様に行った。
〈中空構造体用電極のパターニング、焼成〉 転写用基材に中空構造体用電極と同じ形状の開口部(幅1mm、奥行き5mm)を持つメタルマスクを密着させた状態でバインダーポリマーを組成に有さない銀コロイドインク(Sigma-aldrich 796042)をブレードコートした。その後、メタルマスクを転写用基材から外すことにより転写用基材の表面に中空構造体用電極のパターンを得た。これを160℃のオーブンで30分焼成することにより、パターニングされた銀コロイドインクを硬化させた。硬化後の銀ペーストの厚みは0.5μmであった。
〈接着部の形成、中空構造体用電極の転写〉 実施例1と同様に行ったが、基材に転写されたのは中空構造体用電極のうち支持部と直に接触した部分のみであった。
本実施形態では、転写工程において、接着部を介して樹脂含有層と基材を接触させた状態で硬化させて転写する。本実施形態の中空構造体においても、第1乃至7の実施形態と同様の効果を得ることができる。
(9−3) 前記樹脂含有層3に接着部4を付与する工程(図10(b)参照)。接着部4の面積は、インク層3の面積より小さい。
(9−4) 転写用基材1上の前記樹脂含有層3と、基材5とを対向させ、インク層上の接着部4を、基材5に接触させる工程(図10(c)参照)。本工程では、接触させる際に樹脂含有層3を基材5へ転写させるのに必要な圧力を印加する。
(9−5) 工程(9−4)で接触させた状態、即ち、接着部を介して基材5と樹脂含有層3とが接触した状態で、接着部を硬化させる工程(図10(d)参照)。加熱及び紫外線照射のいずれか1以上の手段により完全に硬化させることが好ましい。
(9−6) 転写用基材を基材側から引き離して樹脂含有層を基材側に転写することにより、樹脂含有層3が接着部4を介して前記基材5から一部が浮遊した状態の中空構造体を形成する工程(図10(e)参照)。
本実施形態の製造方法により、次のように荷重センサを作製した。
本実施形態は、前記(d)(e)を含む工程による製造方法に関する。本実施形態を、図11を参照して以下説明する。図11は、本実施形態における中空構造体の製造方法を模式的に示す図である。図11の中空構造体は、基材5と支柱層6と樹脂含有層3とを備える(図11(c)参照)。
(10−1) 転写用基材1に積層形成されている低表面エネルギー材料2の表面に、少なくとも樹脂を含むインク層(未硬化状態のインク層7)を塗布する工程。第1の実施形態工程(1)と同じである。
(10−2) 転写のための準備として、必要に応じて、前記インク層7の粘性を高めるインク層調整工程。
(10−3) 基材5に支柱層6を設ける工程。
(10−4) 転写用基材1上の前記インク層7と、基材5上の支柱層6とを対向させ、前記インク層7を、支柱層6に接触させる工程(図11(a)参照)。本工程では、接触させる際に樹脂含有層3を基材5へ転写させるのに必要な圧力を印加する。
(10−5) 工程(10−5)で接触させた状態、即ち、支柱層6と未硬化状態のインク層7とが接触した状態で、インク層を硬化させる工程(図11(b)参照)。加熱及び紫外線照射のいずれか1以上の手段により完全に硬化させることが好ましい。
(10−6) 転写用基材1を基材側から引き離して、硬化した樹脂含有層3を基材側に転写することにより、樹脂含有層3が支柱層6を介して基材5から一部が浮遊した状態の中空構造体を形成する工程(図11(c)参照)。
本実施形態の製造方法により、次のように荷重センサを作製した。加熱による硬化の例である。
本実施例は、紫外線による硬化の例である。
2 低表面エネルギー材料
3 樹脂を含むインク層、樹脂含有層
4 接着部
5 基材
6 支柱層
7 未硬化状態のインク層
8 粘着基材
31、32、33 樹脂を含むインク層
71、72、73 樹脂を含まない層
Claims (11)
- 転写用基材の表面に形成された低表面エネルギー材料層上に、樹脂を含むインクを塗布する工程と、
前記塗布したインクを樹脂含有層にする樹脂含有層形成工程と、
前記樹脂含有層を、接着部を用いて、基材に転写することにより、前記樹脂含有層と前記基材との間に一部が開放された空間を有する中空構造体を形成する転写工程とを含むことを特徴とする、中空構造体の製造方法。 - 前記転写工程は、
前記樹脂含有層を形成した転写用基材と、前記基材とを、前記転写用基材の前記樹脂含有層側が前記基材と対向するように、接着部を介して接触させ、
前記接着部と前記基材との間で形成される付着力が、前記低表面エネルギー材料と前記樹脂含有層との間で形成される付着力よりも大きいことによって、前記樹脂含有層を前記転写用基材側から剥離して、前記基材と前記接着部と前記樹脂含有層を少なくとも備える前記中空構造体を得ることを特徴とする請求項1記載の中空構造体の製造方法。 - 前記転写工程は、
前記樹脂含有層を形成した転写用基材と、支柱層を設けた前記基材とを、前記転写用基材の前記樹脂含有層側が前記基材の前記支柱層と対向するように、前記接着部を介して接触させ、
前記樹脂含有層を前記転写用基材側から剥離して、前記基材と前記支柱層と前記接着部と前記樹脂含有層を備える中空構造体を得ることを特徴とする請求項1記載の中空構造体の製造方法。 - 前記転写工程は、
前記接着部を樹脂含有層に接着させて、前記樹脂含有層及び前記接着部を、転写用基材から剥離した後、
前記樹脂含有層と前記基材の前記支柱層とが対向するように、前記接着部により接着して、前記基材と前記支柱層と前記接着部と前記樹脂含有層を備える中空構造体を得ることを特徴とする請求項3記載の中空構造体の製造方法。 - 前記転写工程において、加熱及び紫外線照射の少なくともいずれかを用いて、前記接着部を硬化することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の中空構造体の製造方法。
- 転写用基材の表面に形成された低表面エネルギー材料層上に、樹脂を含むインクを塗布する工程と、
前記インクの塗布層を有する転写用基材と、基材に設けた支柱層とを、前記塗布層が前記支柱層と対向するように接触させた状態で、前記塗布層を硬化して樹脂含有層となした後に、前記樹脂含有層を前記転写用基材側から剥離し、前記樹脂含有層と前記基材との間に一部が開放された空間を有する中空構造体を形成する転写工程とを含むことを特徴とする、中空構造体の製造方法。 - 前記転写工程において、加熱及び紫外線照射の少なくともいずれかを用いて、前記塗布層を硬化することを特徴とする請求項6記載の中空構造体の製造方法。
- 前記樹脂含有層は、1層又は複数の層からなることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項記載の中空構造体の製造方法。
- 前記樹脂含有層は、樹脂を含まない層を包埋する構造を有することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項記載の中空構造体の製造方法。
- 前記樹脂含有層は、機能性粒子を含有していることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項記載の中空構造体の製造方法。
- 請求項1乃至10のいずれか1項記載の前記樹脂含有層は、変位部材であることを特徴とする中空構造体の製造方法。
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