JP3794981B2 - 微小孔部を有する構造体形成用金型の作製方法および該金型を用いた微小孔部を有する構造体の製造方法 - Google Patents
微小孔部を有する構造体形成用金型の作製方法および該金型を用いた微小孔部を有する構造体の製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品の表面機能化に関する技術分野に属し、表面の微細加工技術に用いられる金型の作製方法および該金型を用いた微小孔部を有する構造体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、プラスチック部品の高機能化、高性能化の要求が高くなってきている。それらの要求に対して、プラスチック材料自身をポリマーアロイ化したり複合化したりする材料面での技術対応と、要求機能に合わせて機能部位を付加する加工面での技術対応の二つの取り組みが行われている。プラスチック部品の表面の高機能化・高性能化は、表面の濡れ性、接着性、吸着性、制電性、水分やガスに対するバリアー性、表面硬さ、光反射性、光散乱性、光透過性などの制御の必要性から、材料・加工両面から色々な技術的な取り組みがされてきている。それらの中で、プラスチックの表面に凹凸を設けて、濡れ性や接着性や光学的特性を向上させる方法がいくつかある。
【０００３】
また、量産のために金型が用いられ、該金型の原型を作製する方法を分類すると下記のようになる。
（１）表面を機械的に摩擦したり、スパッタ・エッチングなどの物理的・化学的な処理により表面の一部を除去して凹凸を形成する方法。
（２）塗工・電鋳などのウエット・プロセスや蒸着・ラミネート・転写等のドライ・プロセスにより表面に膜を付加して凹凸を形成する方法。
【０００４】
（１）の方法は、除去されたプラスチックの屑や飛散物による表面の汚染や後処理の問題があり、（２）の方法は、付加方法特有の材料や加工プロセスの追加による煩雑性の問題がある。また、（１）、（２）とも最近の環境汚染やリサイクル対策に関して、有意な方法とは言い難い。そのため、環境汚染やリサイクルなどの問題を含まず、プラスチック表面の任意の場所に精密な凹凸構造を制御された形で形成できる方法の出現が望まれている。また、リソグラフによる方法（ＬＩＧＡ法（Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈ Ｇａｌｖａｎｆｏｒｍｕｎｇ ｕｎｄ Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ）もあるが、工程が煩雑である。
【０００５】
一方、レーザー光源に関する技術進歩は著しく、特にパルスレーザーは、ナノ（１０-9）秒からピコ（１０-12）秒と超短パルス化が進み、更に最近では、チタン・サファイア結晶などをレーザー媒質とするフェムト（１０-15）秒パルスレーザーなどが開発されてきている。ピコ秒やフェムト秒などの超短パルスレーザーシステムは、通常のレーザーの持つ、指向性、空間的・時間的コヒーレンスなどの特徴に加えて、パルス幅が極めて狭く、同じ平均出力でも単位時間・単位空間当りの電場強度が極めて高いことから、物質中に照射して高い電場強度を利用して誘起構造を形成させる試みが、無機ガラス材料を主な対象物として行われてきている。
【０００６】
また、高分子材料であるアモルファス・プラスチック等は、無機ガラス材料と比較して、ガラス転移温度が低い。これは、無機ガラス材料が共有結合で三次元的に結合してアモルファス構造が形成されているのに対して、高分子材料は、一次元的に共有結合で繋がった高分子鎖が三次元的に絡み合ってアモルファス構造が形成されていることを反映した結果である。従って、無機ガラス材料に対しては、大きな照射エネルギーで照射しないと、誘起構造が形成されないが、高分子材料では、高いエネルギーの照射は材料の劣化を引き起こす虞があるので、高いエネルギーの照射は回避する必要がある。
【０００７】
しかしながら、高分子材料は、熱伝導性が低いという特徴を有している。従って、高分子材料は熱伝導性が低いので、蓄熱し易い傾向がある。すなわち、高分子材料は熱運動が無機ガラス材料に比べて容易に起こり、運動や反応に必要な熱量が少なくて済むので、無機ガラス材料に比べて、比較的低い照射エネルギーでも誘起構造が形成される可能性がある。しかし、高分子材料であるプラスチック構造体に関して、パルス幅が１０-12秒以下である（例えば、パルス幅がフェムト秒のオーダーである）超短パルスレーザーの照射による誘起構造形成の検討は、現在まで、無機ガラス材料ほどには行われていなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記の様な従来の技術に付随する環境汚染やリサイクルなどの環境問題が生じず、かつプラスチック表面に凹凸構造を精密に形成させたプラスチック構造体を金型の原型として、微小孔部を有する構造体形成用金型の作製方法、および該金型を用いた微小孔部を有する構造体の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、プラスチック表面から内部に１０-12秒以下のパルスの超短パルスレーザーを照射すると、マスクを使用しなくても、精密な微小孔部を有するプラスチック構造体を作製できることを見出した。本発明は、これらの知見に基づいて完成されたものである。
【００１０】
すなわち、本発明は、微小孔部を有する構造体形成用金型を作製する方法であって、下記工程Ａ〜工程Ｃを具備することを特徴とする微小孔部を有する構造体形成用金型の作製方法を提供する。
工程Ａ：プラスチック内部にパルス幅が１０-12秒以下の超短パルスのレーザーを照射することにより、プラスチックに径０．３〜３０μｍの孔部を、該径と同じかそれ以上の間隔を置いて複数個形成して金型の原型を形成する工程
工程Ｂ：工程Ａで形成された金型の原型の表面上に金型材料を被覆する工程
工程Ｃ：工程Ｂで形成された金型材料被覆層を金型の原型から金型として分離する工程
【００１１】
工程Ａでは、プラスチック内部に外部よりパルス幅１０-12秒以下の超短パルスのレーザーを、該超短パルスのレーザーの照射方向に対して平行な方向に且つプラスチック表面に対して垂直な方向に、超短パルスのレーザーの焦点を移動させながら照射することにより、プラスチックに微小孔部を形成することができる。また、工程Ａにおいて、プラスチック及び超短パルスのレーザー光源のうちいずれか一方を、他方に対して相対的に移動させることにより、超短パルスのレーザーの焦点をライン状に移動させることができる。ライン状に移動する超短パルスのレーザーの焦点の移動速度としては、１０〜１，０００μｍ／秒であってもよく、また、焦点をライン状に移動させながら照射された複数のラインにおいて、近接したライン間の間隔としては、１０〜１００μｍであってもよい。
【００１２】
前記金型材料としては金属材料を好適に用いることができる。
【００１３】
本発明には、微小孔部を有する構造体を製造する方法であって、下記工程Ｄ〜工程Ｅを具備することを特徴とする微小孔部を有する構造体の製造方法も含まれる。
工程Ｄ：前記請求項１〜６の何れかの項に記載の微小孔部を有する構造体形成用金型の作製方法により作製された金型に、成形材料を充填する工程
工程Ｅ：工程Ｄで金型に充填された充填物を、微小孔部を有する構造体として、金型から離型する工程
【００１４】
前記工程Ｄで用いられる成形材料としてはプラスチック材料が好適である。
【００１５】
また、本発明は、前記微小孔部を有する構造体の製造方法により得られた微小孔部を有する構造体を、金型の原型として用い、該金型の原型の表面上に金型材料を被覆させ、この金型材料被覆層を金型の原型から分離して、微小孔部を有する構造体形成用金型を得ることを特徴とする微小孔部を有する構造体形成用金型の作製方法を提供する。さらにまた、この微小孔部を有する構造体形成用金型の作製方法により得られた金型に、成形材料を充填し、この充填物を金型から離型して、微小孔部を有する構造体を得ることを特徴とする微小孔部を有する構造体の製造方法を提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、必要に応じて図面を参照しつつ説明する。なお、同一の部位又は部材には同一の符号を付している場合がある。
【００１７】
［工程Ａ］
工程Ａでは、パルス幅が１０-12秒以下の超短パルスのレーザーを照射することにより、プラスチックに微小の孔部を、直径又は幅と同じかそれ以上の間隔を置いて複数個形成して、金型の原型である微小孔部（単に「孔部」と称する場合がある。）を有するプラスチックを作製している。このような微小孔部としては、表面から内部に陥没している形状を有していてもよく、一方の表面から他方の表面に貫通している形状を有していてもよい。すなわち、微小孔部としては、微小凹部（陥没部）、微小貫通孔が挙げられる。微小凹部や微小貫通孔は組み合わせられていてもよい。
【００１８】
（微小孔部を有するプラスチック）
図１（ａ）は、金型の原型としての微小凹部を有するプラスチックの一例を模式的に示す概略鳥瞰図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＸ1−Ｘ1´線における断面図である。図２（ａ）は金型の原型としての微小凹部を有するプラスチックの他の例を模式的に示す概略鳥瞰図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＸ2−Ｘ2´線における断面図である。図１の微小凹部を有するプラスチックは、プラスチックシート１の表面に、該プラスチックシート１の表面から内部に陥没して形成された凹部2aを複数個有している。また、図２の微小凹部を有するプラスチックは、プラスチックシート１の表面から内部に陥没して形成された凹部2bを複数個有している。具体的には、凹部2aの断面は、略半円、略半楕円又は略三角形（なお、図１では、略半円または略半楕円として例示している）の形状を有することができ、凹部2bは、前記断面形状の凹部2aで切り込まれたような形状又はこれに類似する形状を有している。従って、凹部2bは、短径（幅）は微小であるが、微小ではない長径を有する構造（溝状の構造）の凹部となっている。
【００１９】
また、図３（ａ）は、金型の原型としての微小貫通孔を有するプラスチックの一例を模式的に示す概略鳥瞰図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＸ3−Ｘ3´線における断面図である。図４（ａ）は金型の原型としての微小貫通孔を有するプラスチックの他の例を模式的に示す概略鳥瞰図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＸ4−Ｘ4´線における断面図である。図３の微小貫通孔を有するプラスチックは、プラスチックシート１の一方の表面から他方の表面に貫通して形成された貫通孔2cを複数個有している。また、図４の微小貫通孔を有するプラスチックは、プラスチックシート１の一方の表面から他方の表面に貫通して形成された貫通孔2dを複数個有している。具体的には、貫通孔2cは、円筒状の形状を有している。貫通孔2dは、前記円筒状の貫通孔2cが複数連結した形状又はこれに類似する形状を有している。従って、貫通孔2dは、短径（幅）は微小であるが、微小ではない長径を有する構造の貫通孔となっている。
【００２０】
このように、工程Ａでは、金型の原型である微小孔部を有するプラスチックとして、微小凹部2aや微小貫通孔2c等のような、プラスチック表面の形状が円形状となっている凹部や貫通孔（「単独孔部」と称する場合がある）が形成されたプラスチックや、微小凹部2bや微小貫通孔2d等のような、前記単独孔部が連結された形状又はこれに類似する形状の凹部や貫通孔（「連結孔部」と称する場合がある）が形成されたプラスチックを形成することができる。なお、単独孔部の断面形状は、例えば、略半円、略半楕円、略三角形などの形状を有することができ、また、連結孔部の断面形状は、前記単独孔部の断面形状（例えば、略半円、略半楕円、略三角形など）と同様の形状を有することができる。
【００２１】
前記微小孔部（微小凹部2a，2bや、微小貫通孔2c，2d）の径は０．３〜３０μｍ（好ましくは１〜２０μｍ）程度である。微小孔部が単独孔部である場合は、その径としては、直径（又は平均径）を意味しており、連結孔部である場合は、径としては幅を意味している。また、微小孔部の径は、プラスチック表面（又は該表面と同一の面）における径を意味している。
【００２２】
なお、微小孔部が、微小凹部の場合、微小凹部の深さは、例えば、０．１〜１０μｍ、好ましくは０．５〜８μｍ程度の範囲から選択することができる。
【００２３】
さらにまた、隣り合った孔部間の間隔は、前記径（直径又は幅）と同じかそれ以上（例えば、直径又は幅〜直径又は幅の１０倍程度、好ましくは、直径又は幅〜直径又は幅の５倍程度）である。なお、隣り合った孔部間の間隔としては、孔部が単独孔部である場合、プラスチック表面の円形状の中心間距離を意味しており、孔部が連結孔部である場合、プラスチック表面の幅方向における中心間距離を意味している。
【００２４】
（微小孔部を有するプラスチックの形成）
このような微小孔部を有するプラスチックは、プラスチック内部にパルス幅が１０-12秒以下の超短パルスのレーザー（以下、「超短パルスレーザー」又は「レーザー」と称する場合がある）を照射することにより、プラスチックに形成された径（プラスチック表面における直径又は幅）０．３〜３０μｍの孔部（凹部又は貫通孔）を、径（直径又は幅）と同じかそれ以上の間隔を置いて複数個形成することにより形成することができる。このような超短パルスレーザーの照射により、前記微小孔部を有するプラスチックを形成する方法としては、例えば、図５に示されるような方法を好適に採用することができる。図５は、金型の原型としての微小孔部を有するプラスチックの形成方法の一例を示す概略鳥瞰図である。図５において、１はプラスチックシート、1aはプラスチックシート１の上面（表面）、1bはプラスチックシート１の底面（裏面）、Ｔはプラスチックシート１の厚さ、３はパルス幅が１０-12秒以下である超短パルスレーザー、４はレンズ、５はレーザー３の焦点である。また、６はレーザー３の照射方向であり、７はレーザー３の焦点５の移動方向である。
【００２５】
また、81，82，・・・，8n（ｎは１以上の整数である）はそれぞれレーザー３の焦点５をライン状に移動させる際のラインである［以下、ライン（81，82，・・・，8n）をライン８として総称する場合がある］。従って、ライン８は、焦点５の移動方向７と平行又は同一の方向に延びている。ライン８は、焦点５をライン状に移動させる際のラインであるので、焦点５がライン状に移動した軌跡（「ライン状移動軌跡」と称する場合がある）に対応又は相当する。なお、ライン８としては、ライン81〜ライン8nまで単数ないし複数有しており、各ライン同士は平行な関係にある。
【００２６】
なお、超短パルスのレーザーが同じ照射エネルギーである場合、照射点又は焦点の深さが深くなるほど、照射エネルギーが三次元的に広がる範囲が広くなる。すなわち、照射点又は焦点の深さが深くなるほど、単位体積当たりの照射エネルギーの大きさが小さくなる。微小貫通孔を形成する場合は、プラスチック上面（表面）に焦点を結んでから、プラスチック内部に深く焦点を下げて、プラスチック底面まで焦点を結ぶことができるが、プラスチックが透明材料の場合、プラスチック底面から上面方向に焦点を上げていくこともできる。これは、超短パルスレーザー特有の現象である。
【００２７】
また、Ｌはライン８における隣接又は近接したライン（81，82，・・・，8n）間の間隔を示している。該間隔Ｌは、特に制限されず、例えば、１０μｍ以上の任意の範囲から選択することができる。間隔Ｌとしては、通常、１０〜１００μｍ程度の範囲から選択される場合が多い。
【００２８】
図５では、レーザー３は、プラスチックシート１に向けて、照射方向６の向きで、すなわちＺ軸と平行な方向で、照射している。なお、レーザー３はレンズ４を用いることにより焦点を絞って合わせることができる。また、プラスチックシート１はシート状の形態を有しており、該プラスチックシート１の上面はＸ−Ｙ平面と平行な面（またはＺ軸と垂直）となっている。
【００２９】
また、レーザー３は、その焦点５を移動方向７の向き（すなわちＹ軸と平行な向き）に、ライン状に移動させながら照射させている。従って、その結果として、焦点５をライン８上をライン状に移動方向７の向きに移動させながら、レーザー３が照射されていることになる。前記移動方向７は、照射方向６に対して垂直な方向であり、且つプラスチック１の表面1aに対して平行な方向である。従って、ライン８は、焦点５の移動方向７と平行であり、照射方向６とは垂直となっている。さらに、ライン８は、プラスチック１の表面1aに対して平行な方向となっている。なお、レーザー３の焦点５を移動方向７にライン状に移動させる際の該焦点５の移動速度としては、特に制限されず、例えば、１０〜１，０００μｍ／秒（好ましくは１００〜８００μｍ／秒）程度の範囲から選択してもよい。
【００３０】
本発明において、プラスチック（基材）が薄い場合や、レーザー３の焦点５を移動方向７に移動させることとＺ軸方向に移動させることを連動させる場合等では、孔部として貫通孔が連結したライン構造を形成することができる。
【００３１】
また、レーザー３の焦点５を移動させず停止させた状態で照射し、該照射された部位と間隔をあけて再度停止状態で照射することを繰り返すことによっても、独立孔部（特に、プラスチック表面の形状が円形状となっている独立した微小凹部）を形成することができる。
【００３２】
さらにまた、貫通孔を形成する場合には、基材（プラスチック）の厚みにもよるが、図６に示されるように、レーザー３の焦点５を、照射方向６の方向に対して垂直となる方向への移動を停止した状態で、Ｚ軸方向（すなわち照射方向６）に焦点位置をずらしながら、上面（表面または一方の表面）から底面（裏面または他方の表面）に照射することが好ましい。この場合、焦点は、上面（表面）側の開始点9aから底面（裏面）側の終了点9bに移動させている。このようなＺ軸方向への焦点の移動速度は、１０〜１，０００μｍ／秒（好ましくは１００〜８００μｍ／秒）程度の範囲から選択してもよい。
【００３３】
図５では、特に、このレーザー３の焦点５のＺ軸方向への移動と、移動方向７への移動とを連動させることにより、例えば、レーザー３の焦点５を移動方向７には移動させずにＺ軸方向に移動させた後、Ｚ軸方向には移動させずに移動方向７に移動させることを繰り返すことにより、独立孔部としての貫通孔（プラスチック表面の形状が円形状となっている独立した微小貫通孔）が連結された形状又はこれに類似する形状の貫通孔（すなわち、連結孔部としての貫通孔）を形成することもできる。
【００３４】
より具体的には、レーザー３を照射方向６の方向で、ライン８のうちいずれか１つのライン（ライン81とする）の一方の末端部に焦点５を合わせて、照射し、この焦点５を移動方向７の方向にライン81上をライン状にライン81の他方の末端まで移動させる。その後、このライン81上の焦点５の移動方法と同様の方法により、レーザー３の焦点５を他のライン（ライン82とする）の一方の末端に合わせて他方の末端まで該ライン82上をライン状に移動させる。さらに、このような焦点をライン８のうちいずれか１つのラインの一方の末端に合わせて他方の末端まで移動させることを必要なだけ繰り返すことにより、微小孔部を有するプラスチックを作製することができる。
【００３５】
また、貫通孔を形成する際には、プラスチック基材の厚みにもよるが、図６で示されるように、レーザー３を照射方向６の方向で照射し、その焦点を照射方向６（Ｚ軸方向）の方向に、9aから9b、又は9bから9aに、ライン状に移動させる。その後、焦点の移動を停止して、前記照射した部位とは異なる部位に照射し、照射方向６（Ｚ軸方向）の方向に焦点を移動させる。さらに、このような焦点の照射方向６への移動を、異なる照射部位で、必要なだけ繰り返すことにより、微小貫通孔を有するプラスチックを作製することができる。プラスチック基材の厚みが薄い場合等では、レーザー３の焦点の照射方向６への移動を行わなくても、形成することができる場合がある。
【００３６】
なお、超短パルスレーザーの焦点の移動は、超短パルスレーザー及びレンズと、プラスチック構造体との相対位置を動かせることにより、例えば、超短パルスレーザー及びレンズ、及び／又は照射されるプラスチックを移動させることにより、行うことができる。具体的には、超短パルスレーザーの照射は、例えば、照射サンプル（照射されるプラスチック）を、２次元又は３次元の方向に精密に動かすことができる精密なＸＹＺステージに載せ、３次元的に移動させることにより、サンプル任意の場所に行うことができる。また、ＸＹＺステージの移動を時間的に設定することにより、照射を３次元的な連続性を持って任意に行うことができる。
【００３７】
このように、レーザー３をプラスチックシート１の表面や内部に外部から照射して、必要に応じて焦点をライン状（照射方向に平行な又はプラスチック表面に垂直なライン状や、照射方向に垂直な又はプラスチック表面に平行なライン状など）に移動させることにより、プラスチックシート１の表面等に、図１〜４に示されているような微小孔部（2a〜2d）を形成することができる。例えば、単独孔部としての微小凹部は、レーザーの焦点を移動させず停止させた状態で、プラスチック表面又はその付近に焦点を合わせて、レーザーを照射することにより形成することができる。単独孔部としての微小貫通孔は、プラスチックの厚みにもよるが、プラスチックの一方の表面から他方の表面にかけて（ライン状に）焦点を移動させながらレーザーを照射することにより形成することができる。一方、連結孔部としての微小凹部は、レーザーの焦点をプラスチックの表面又はその付近に合わせるとともに、該レーザーの焦点をプラスチック表面と平行な方向に（ライン状に）移動させながらレーザーを照射することにより形成することができる。また、連結孔部としての微小貫通孔は、前記単独孔部としての微小貫通孔の形成方法と、前記連結孔部としての微小凹部の形成方法とを連動させることにより形成することができ、例えば、レーザーの焦点をプラスチック表面と平行な方向には移動させずに、プラスチックの一方の表面から他方の表面にかけて（ライン状に）移動させながらレーザーを照射した後、レーザーの焦点をプラスチックの一方の表面から他方の表面への方向には移動させずに、プラスチック表面と平行な方向に（ライン状に）移動させながらレーザーを照射することにより形成することができる。
【００３８】
なお、複数のライン状に形成された微小孔部の隣接するライン上における微小孔部間の間隔（すなわち、ライン８が形成された方向に対して垂直な方向における間隔）（ライン間間隔）としては、通常、ライン８の間隔Ｌと同等又はほぼ同等になる。また、１つのライン状に形成された微小孔部における独立孔部間の間隔（すなわち、ライン８が形成された方向と平行な方向における間隔）としては、前述のように、独立孔部としての微小孔部の径と同じかそれ以上の間隔となっている。このような１つのライン上における独立孔部間の間隔（ライン上間隔）は特に制限されない。もちろん、１つのライン上における独立孔部の数は特に制限されず、レーザーの照射条件やプラスチックの素材等に応じて適宜選択することができる。
【００３９】
（微小孔部の形成前のプラスチック）
本発明では、超短パルスレーザーのプラスチックへの照射を有効に行うためには、照射されるプラスチック（微小孔部を形成する前の状態のプラスチック）は、波長４００ｎｍから８００ｎｍの可視光の波長領域で１０％以上の透過率を有することが望ましい。上記波長領域で著しい光吸収や散乱を起こす着色したプラスチックや散乱粒子を多量に含むプラスチックは望ましくない。
【００４０】
また、微小孔部を形成する前の状態のプラスチックにおいて、熱的性質は、微小孔部を形成する時の形成因子として働くだけでなく、微小孔部形成後の安定性にも影響を与えるため重要である。例えば、微小孔部形成後の安定性については、プラスチックの緩和現象による構造変化が関係しており、ガラス転移温度が低い材料では緩和が起こり易く生成した微小孔部の構造が不安定になる。
【００４１】
このようなパルスレーザー照射に使用されるプラスチックとしては、共重合体を含めた単一化学構造のポリマー材料からなるものだけでなく、異なる化学構造を有する複数のポリマー材料からなるポリマーアロイやポリマーブレンドでもよい。このようなポリマーアロイやポリマーブレンドの場合、プラスチックを構成するプラスチック材料の１成分以上が常温以上（好ましくは７０℃以上、特に１００℃以上）のガラス転移温度を有していることが重要である。
【００４２】
また、パルスレーザー照射に使用されるプラスチックとしては、無機化合物や金属などの他の材料を分散状態で含んだ複合体であってもよく、異なるプラスチックや他の材料からなる層を含んだ２以上の層構造からなる積層体であってもよい。
【００４３】
具体的には、前記ポリマー材料の代表的な例として、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのメタクリレート系樹脂；ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）などのスチレン系樹脂；ポリアミド；ポリイミド（ＰＩ）；ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）；ポリアミドイミド；ポリエステルイミド；ポリカーボネート（ＰＣ）；ポリアセタール；ポリフェニレンエーテルなどのポリアリーレンエーテル；ポリフェニレンスルフィド；ポリアリレート；ポリアリール；ポリスルホン（ポリサルホン）；ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）（ポリエーテルサルホン）；ポリウレタン類；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル系樹脂；ポリエーテルエーテルケトンやポリエーテルケトンケトンなどのポリエーテルケトン類；ポリアクリル酸ブチル、ポリアクリル酸エチルなどのポリアクリル酸エステル類；ポリブトオキシメチレンなどのポリビニルエステル類；ポリシロキサン類；ポリサルファイド類；ポリフォスファゼン類；ポリトリアジン類；ポリカーボラン類；ポリノルボルネン；エポキシ系樹脂；ポリビニルアルコール；ポリビニルピロリドン；ポリイソプレンやポリブタジエンなどのポリジエン類；ポリイソブチレンなどのポリアルケン類；フッ化ビニリデン系樹脂、ヘキサフルオロプロピレン系樹脂、ヘキサフルオロアセトン系樹脂などのフッ素系樹脂などの樹脂（熱可塑性樹脂など）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４４】
（超短パルスレーザー）
工程Ａにおいて、使用する超短パルスレーザーとしては、チタン・サファイア結晶を媒質とするレーザーや色素レーザーを再生・増幅して得られたフェムト秒パルスレーザーなどが好都合であり、使用されるパルス幅は１０-12秒から１０-15秒のオーダーのものが該当するが、通常は１００フェムト秒（１０-13秒）程度のものが使用される。使用波長は、可視光領域の４００ｎｍから８００ｎｍ、繰り返しは１Ｈｚから８０ＭＨｚの範囲で、通常は１０Ｈｚから５００ｋＨｚ程度の条件で使用される。レーザーパルスの出力は、数ｍＷから数百ｍＷ程度で使用される。
【００４５】
なお、プラスチック材料に対して、内部における単位体積当たりに照射されるエネルギーは、超短パルスレーザーの照射エネルギー、プラスチック材料に照射する際に用いられる対物レンズの開口数（光源の絞り込み）、プラスチック材料への照射位置又は焦点の深さ、レーザーの焦点の移動速度などに応じて決められる。
【００４６】
また、本発明では、超短パルスレーザーの平均出力又は照射エネルギーとしては、特に制限されず、目的とする微小孔部の大きさや形状等に応じて適宜選択することができ、例えば、１０００ｍＷ以下（例えば、１〜１０００ｍＷ）、好ましくは５〜５００ｍＷ、さらに好ましくは１０〜３００ｍＷ程度の範囲から選択することができる。
【００４７】
また、超短パルスレーザーの照射スポット径としては、特に制限されず、目的の微小孔部の大きさやその形状、レンズの大きさや開口数又は倍率などに応じて適宜選択することができ、例えば、０．１〜１０μｍ程度の範囲から選択することができる。
【００４８】
なお、レンズ４は、レーザー３の光線の焦点を絞って合わせるために用いている。従って、レーザーの焦点を絞って合わせる必要が無い場合は、レンズを用いる必要はない。レンズ４の開口数（ＮＡ）は、特に制限されず、対物レンズの倍率に応じて変更することができ、通常は、倍率としては１０〜５０倍、開口数としては０．３〜０．８程度の範囲から選択される。
【００４９】
［工程Ｂ］
工程Ｂでは、工程Ａで形成された金型の原型（微小孔部を有するプラスチック）の表面上に金型材料を被覆させて、金型材料からなる微小構造が転写された金型材料被覆層を金型の原型の表面上に形成している。従って、該金型材料被覆層の内部側の面（微小孔部を有するプラスチックの表面と接触している面）は、微小孔部を有するプラスチックの表面の形状に対応している。すなわち、金型材料被覆層は、前記プラスチックの表面の微小孔部に対応する形状の微小隆起部を有している。
【００５０】
（金型材料）
金型材料としては、有機系金型材料（例えば、プラスチック材料など）や、無機系金型材料（例えば、金属材料やその他の無機化合物など）を用いることができる。金型材料は単独で又は２種以上組み合わせて使用することができる。
【００５１】
本発明では、金型材料としては、無機系金型材料、特に、金属材料を好適に用いることができる。該金属材料としては、特に制限されず、金型として用いて成形材料を成形することができるものであればよい。金属材料には、金属単体の他、その他の金属化合物が含まれる。なお、下記に示される無電解メッキ又は電解メッキにより金型材料被覆層（金属被覆層）を微小孔部を有するプラスチック（金型の原型）の表面に形成する場合は、金属材料としては、前記無電解メッキ又は電解メッキを行うことができるものが好ましい。具体的には、金属材料としては、例えば、ニッケル、銅、銀、金、パラジウム、カドミウム、亜鉛、スズ、鉛、クロム、アルミニウム等の金属や、真ちゅう、ニッケル−クロム合金、銅−ニッケル合金、亜鉛−ニッケル合金、金−銅合金等の合金などが挙げられる。
【００５２】
なお、前記有機系金型材料としてのプラスチック材料としては、微小孔部を有するプラスチックの溶融温度よりも低い溶融温度を有するプラスチック材料を用いてもよい。有機系金型材料としてのプラスチック材料としては、金型として用いることができるプラスチック材料であれば特に制限されない。具体的には、有機系金型材料としてのプラスチック材料としては、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのメタクリレート系樹脂；ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）などのスチレン系樹脂；ポリアミド；ポリイミド（ＰＩ）；ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）；ポリアミドイミド；ポリエステルイミド；ポリカーボネート（ＰＣ）；ポリアセタール；ポリフェニレンエーテルなどのポリアリーレンエーテル；ポリフェニレンスルフィド；ポリアリレート；ポリアリール；ポリスルホン（ポリサルホン）；ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）（ポリエーテルサルホン）；ポリウレタン類；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル系樹脂；ポリエーテルエーテルケトンやポリエーテルケトンケトンなどのポリエーテルケトン類；ポリアクリル酸ブチル、ポリアクリル酸エチルなどのポリアクリル酸エステル類；ポリブトオキシメチレンなどのポリビニルエステル類；ポリシロキサン類；ポリサルファイド類；ポリフォスファゼン類；ポリトリアジン類；ポリカーボラン類；ポリノルボルネン；エポキシ系樹脂；ポリビニルアルコール；ポリビニルピロリドン；ポリイソプレンやポリブタジエンなどのポリジエン類；ポリイソブチレンなどのポリアルケン類；フッ化ビニリデン系樹脂、ヘキサフルオロプロピレン系樹脂、ヘキサフルオロアセトン系樹脂などのフッ素系樹脂などの樹脂（熱可塑性樹脂など）や、レジスト材料などが挙げられる。なお、有機系金型材料の使用に際して、金型の原型としての微小孔部を有するプラスチックと有機系金型材料とが接合しないように、該微小孔部を有するプラスチックの表面を表面処理してもよい。
【００５３】
（金型材料の被覆）
微小孔部を有するプラスチック表面上に金型材料を被覆する方法としては、前記プラスチック表面に金型材料を被覆することができる方法であれば特に制限されない。例えば、金型材料として金属材料を用いる場合は、金型の原型（微小孔部を有するプラスチック）の表面上に金属材料を堆積させることにより、金属材料により金型の原型の表面を被覆させて、金属材料被覆層を形成することができる。より具体的には、金属材料の被覆方法としては、例えば、無電解メッキを行う方法や、予め、微小孔部を有するプラスチック表面に蒸着などにより導電性の賦与を行った後に電解メッキを行う方法を好適に採用することができる。なお、無電解メッキを行った後に、電解メッキが行われてもよい。無電解メッキの後に、電解メッキを行うことにより、メッキ金属層の厚みを増加させることができる。
【００５４】
無電解メッキは、例えば、微小孔部を有するプラスチックを、市販のニッケルメッキ浴に浸漬させることにより、前記プラスチックの全表面にメッキ金属を析出させて、金属被覆層を形成することができる。なお、無電解メッキを行う前にクロム酸処理などの前処理を行うことができる。
【００５５】
金型材料被覆層の厚みは特に制限されず、例えば、２００μｍ以上（例えば、０．２〜５ｍｍ）、好ましくは０．５〜３ｍｍ程度の範囲から選択することができる。金型材料被覆層の厚みが薄すぎると、金型としての強度が低下する。
【００５６】
［工程Ｃ］
工程Ｃでは、工程Ｂで形成された金型材料被覆層を金型の原型から分離して、金型（微小孔部を有する構造体形成用金型）を得ている。金型材料被覆層および金型の原型を分離させる方法としては、前記金型材料被覆層を、前記金型の原型（プラスチック部材）から分離させることができる方法であれば特に制限されず、例えば、金型材料被覆層からプラスチック部材を抜き取る方法、剥離させる方法またはエッチングにより除去する方法などを１種で又は２種以上組み合わせて採用することができる。
【００５７】
なお、本発明では、前記工程Ａ〜工程Ｃを含む作製方法により作製された金型の形状を他の金型材料（例えば、プラスチック材料など）により写し取って、他の金型材料（プラスチック材料等）による金型を作製することもできる。例えば、前記工程Ａ〜工程Ｃを含む作製方法により得られた金属材料からなる金型（又は金属被覆層）の表面をプラスチック材料で被覆して、該被覆により形成されたプラスチック材料被覆層を、前記金属材料からなる金型（又は金属被覆層）から分離させて、プラスチック材料からなる金型を得ることができる。
【００５８】
このような本発明の微小孔部を有する構造体形成用金型の作製方法は、前記工程Ａ〜工程Ｃを有しているので、微小孔部を有する構造体形成用金型を、容易にしかも優れた精度で作製することができる。また、金型の原型を製造するにあたり、環境汚染やリサイクルなどの環境問題が生じない。本発明の製造方法により作製された金型を用いることにより、容易にしかも優れた精度で成形された微小孔部を有する構造体を、各種の成形材料から得ることができる。
【００５９】
［工程Ｄ］
工程Ｄでは、前記工程Ａ〜工程Ｃを具備する作製方法により作製された金型に、成形材料を充填している。前記成形材料としては、特に制限されず、例えば、有機系成形材料、無機系成形材料のいずれであってもよいが、有機系成形材料を好適に用いることができる。成形材料は単独で又は２種以上組み合わせて使用することができる。
【００６０】
前記有機系成形材料としては、プラスチック材料が好ましく、該プラスチック材料のなかでも特に熱可塑性樹脂が好適である。熱可塑性樹脂などのプラスチック材料としては、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのメタクリレート系樹脂；ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）などのスチレン系樹脂；ポリアミド；ポリイミド（ＰＩ）；ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）；ポリアミドイミド；ポリエステルイミド；ポリカーボネート（ＰＣ）；ポリアセタール；ポリフェニレンエーテルなどのポリアリーレンエーテル；ポリフェニレンスルフィド；ポリアリレート；ポリアリール；ポリスルホン（ポリサルホン）；ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）（ポリエーテルサルホン）；ポリウレタン類；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル系樹脂；ポリエーテルエーテルケトンやポリエーテルケトンケトンなどのポリエーテルケトン類；ポリアクリル酸ブチル、ポリアクリル酸エチルなどのポリアクリル酸エステル類；ポリブトオキシメチレンなどのポリビニルエステル類；ポリシロキサン類；ポリサルファイド類；ポリフォスファゼン類；ポリトリアジン類；ポリカーボラン類；ポリノルボルネン；エポキシ系樹脂；ポリビニルアルコール；ポリビニルピロリドン；ポリイソプレンやポリブタジエンなどのポリジエン類；ポリイソブチレンなどのポリアルケン類；フッ化ビニリデン系樹脂、ヘキサフルオロプロピレン系樹脂、ヘキサフルオロアセトン系樹脂などのフッ素系樹脂などが挙げられる。なお、プラスチック材料には、無機化合物や金属化合物などの各種材料等が含まれていてもよい。
【００６１】
また、無機系成形材料としては、金属化合物（金属単体を含む）やその他の無機化合物などを適宜選択して用いることができる。なお、無機系成形材料を用いる場合、金型としては、プラスチック材料により作製された金型を用いることができる。
【００６２】
成形材料を金型に充填する方法としては、特に制限されず、例えば、成形材料が熱可塑性樹脂である場合、一般的に、溶融状態の熱可塑性樹脂を金型に流し込む方法が用いられる。金型に溶融状態の熱可塑性樹脂を流し込んだ後は、冷却することにより、熱可塑性樹脂を固化することができる。
【００６３】
［工程Ｅ］
工程Ｅでは、工程Ｄで金型に充填された充填物（成形材料からなる充填物）を金型から離型させることにより、微小構造が転写された微小孔部を有する構造体を得ている。例えば、成形材料として熱可塑性樹脂を用いた場合、冷却固化された熱可塑性樹脂を金型から抜き取ったり、剥離したりすることにより、離型することができる。
【００６４】
このような本発明の微小孔部を有する構造体の製造方法は、前記工程Ｄ〜工程Ｅを有しているので、パルス幅が１０-12秒以下の超短パルスのレーザーを利用して作製された金型の原型である微小孔部を有するプラスチックと同一の形状を有する構造体（微小孔部を有する構造体）を、容易に且つ精度よく製造することができる。しかも、量産することが容易である。従って、パルス幅が１０-12秒以下の超短パルスのレーザーを利用して作製された微小孔部を有するプラスチックと同一の形状を有するものを、容易に且つ精密に複製することができる。
【００６５】
本発明の方法により製造された微小孔部を有する構造体は、表面に精密に制御された凹凸構造を有しているので、拡散板や散乱素子などの光機能部材や、精密な空間や流路などを形成するスペーサー機能を利用したマイクロマシーンやセンサー、バイオ機器、マイクロリアクターチップ、埋め込み型人工臓器、マイクロフィルターなどに利用できる。
【００６６】
また、本発明では、微小孔部を有する構造体形成用金型を用いて作製された微小孔部を有する構造体を、金型の原型として用いて、前記工程Ｂ〜工程Ｃの方法と同様にして、新たな金型を作製することもでき、さらには、この新たな金型を用いて、前記工程Ｄ〜工程Ｅを具備する作製方法と同様にして、微小孔部を有する構造体を作製することもできる。すなわち、微小孔部を有する構造体形成用金型を用いて作製された微小孔部を有する構造体を金型の原型として用い、前記工程Ｂ〜工程Ｃの方法と同様に、該金型の原型の表面上に金型材料を被覆させ、この金型材料被覆層を金型の原型から分離して、微小孔部を有する構造体形成用金型を得ることも可能であり、さらには、この微小孔部を有する構造体形成用金型に、前記工程Ｄ〜工程Ｅの方法と同様に、成形材料を充填し、この充填物を金型から離型して、微小孔部を有する構造体を得ることも可能である。
【００６７】
これらの場合、微小孔部を有する構造体形成用金型を用いて作製された微小孔部を有する構造体としては、（ｉ）パルス幅が１０-12秒以下の超短パルスのレーザーをプラスチック内部に照射することにより作製された微小孔部を有する構造体を金型の原型とし、該金型の原型を用いて金型を得て、さらにこの金型を用いることにより得られた微小孔部を有する構造体であってもよく、（ii）微小孔部を有する構造体形成用金型を用いて微小孔部を有する構造体を作製し、この微小孔部を有する構造体を金型の原型として、前記工程Ｂ〜工程Ｃの方法と同様にして、微小孔部を有する構造体形成用金型を作製し、さらにこの金型を用いて、前記工程Ｄ〜工程Ｅを具備する作製方法と同様にして、微小孔部を有する構造体を作製するという一連の操作を、ｎ回（ｎは１以上の整数である）行うことにより得られた微小孔部を有する構造体であってもよい。なお、前記（ｉ）の方法により得られた微小孔部を有する構造体は、前記工程Ａ〜工程Ｅの各工程を各１回だけ経て得られた微小孔部を有する構造体に相当している。また、前記（ii）の方法により得られた微小孔部を有する構造体は、ｎが１の場合は、（ii-a）前記（ｉ）の方法により作製された微小孔部を有する構造体を金型の原型として、前記工程Ｂ〜工程Ｃの方法と同様にして、微小孔部を有する構造体形成用金型を作製し、さらにこの金型を用いて、前記工程Ｄ〜工程Ｅを具備する作製方法と同様にして作製された微小孔部を有する構造体となり、ｎが２の場合は、（ii-b）前記（ii-a）の方法により得られた微小孔部を有する構造体を金型の原型として、前記工程Ｂ〜工程Ｃの方法と同様にして、微小孔部を有する構造体形成用金型を作製し、さらにこの金型を用いて、前記工程Ｄ〜工程Ｅを具備する作製方法と同様にして作製された微小孔部を有する構造体となり、ｎが３以上の場合は、この一連の操作を必要回数繰り返し行って作製された微小孔部を有する構造体となる。
【００６８】
従って、本発明において、工程Ｄ〜工程Ｅを具備する微小孔部を有する構造体の製造方法により得られた微小孔部を有する構造体には、前記（ｉ）の方法により得られた微小孔部を有する構造体と、前記（ii）の方法により得られた微小孔部を有する構造体とが含まれる。すなわち、本発明では、工程Ｄ〜工程Ｅを具備する微小孔部を有する構造体の製造方法により得られた微小孔部を有する構造体を、金型の原型として用い、該金型の原型の表面上に金型材料を被覆させ、この金型材料被覆層を金型の原型から分離して、微小孔部を有する構造体形成用金型を得ることができ、さらには、この微小孔部を有する構造体形成用金型に、成形材料を充填し、この充填物を金型から離型して、微小孔部を有する構造体を得ることができる。
【００６９】
このように、微小孔部を有する構造体形成用金型を用いて作製された微小孔部を有する構造体を金型の原型として利用する場合は、この金型の原型となる微小孔部を有する構造体の成形材料として、前記例示のプラスチック材料やレジスト材料などのポリマーを用いることにより、樹脂以外の成形材料（例えば、金属化合物やその他の無機化合物などの無機系成形材料など）による微小孔部を有する構造体を作製してもよい。
【００７０】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
【００７１】
実施例１
０．５ｍｍ厚さのポリイミド（ＰＩ）シートの表面から裏面方向（他の表面の方向または奥方向）に移動速度５０μｍ/ｓの条件で移動させながら、照射波長８００ｎｍ、パルス幅１５０フェムト秒、繰り返し２００ｋＨｚのチタン・サファイア・フェムト秒パルスレーザーを、照射出力５０ｍＷ、対物レンズの倍率１０倍で、照射スポット約１０μｍ径の条件で照射し、さらに、照射部位（照射場所）を変えて同様の照射（焦点を一方の表面から他方の表面に移動させながら行う照射）を複数回行い、その後、純水中で超音波洗浄を行って、金型の原型である微小孔部を有するプラスチック（該実施例１では、微小貫通孔を有するＰＩシートである）を作製した。
【００７２】
次に、この金型の原型である貫通孔を有するプラスチックをニッケル板に両面テープで貼り付け、さらに、濃度：９８重量％の硫酸（「９８％硫酸」と称する場合がある）、無水クロム酸及び９８％硫酸、純水、濃度：３５重量％の塩酸（「３５％塩酸」と称する場合がある）、純水、９８％硫酸、純水に、この順で、順次浸漬して、無電解メッキ前の前処理を行った後、ニッケルによる無電解メッキを行い、さらに、ニッケルによる電解メッキを行って、微小孔部としての貫通孔を有するプラスチック表面上にニッケルを０．３ｍｍの厚みまで堆積させた後、ニッケルにより被覆されたプラスチックを剥離させて、ニッケルからなる金型を得た。
【００７３】
このニッケルからなる金型に、熱溶融したポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を流し込んで、冷却して固化させた後、型から抜いて成形物（成形体）を得た。光干渉顕微鏡（菱化システム社製）並びに反射型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（日立製作所社製）を用いて、成形体の表面並びに断面の形態及び形状の観察を行ったところ、孔径７ｎｍの直孔を有するマイクロフィルター状構造を有していることが確認できた。
【００７４】
実施例２
３．０ｍｍ厚さのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）に、実施例１と同じパルスレーザーを、照射出力３０ｍＷで奥方向に移動させずに、１秒間照射し、さらに、表面を２０μｍ移動させた部位に、１秒間照射することを繰り返して、計１０点の部位で照射したこと以外は、実施例１と同様にして、金型の原型である微小孔部を有するプラスチック（該実施例２では、微小凹部を有するＰＭＭＡである）を作製した。また、この金型の原型を用いること以外は実施例１と同様にして、ニッケルからなる金型を得た。さらにまた、このニッケルからなる金型に、実施例１と同様にして、熱溶融したＰＭＭＡを流し込んで、冷却して固化させた後、型から抜いて成形体を得た。この成形体の表面並びに断面の形態及び形状を、実施例１と同様にして観察したところ、成形体の表面における凹部の直径１０μｍ、深さ５μｍの椀状の微小凹部が形成されていることが観察された。
【００７５】
【発明の効果】
本発明により、環境汚染やリサイクルなどの環境問題を生じさせることなく表面の所望の部位に精密な凹凸構造が形成された金型の原型が提供される。この金型の原型を利用して得られた金型を用いると、表面に微小な孔部を有する構造体を容易に且つ精密に製造することができる。前記表面に微小な孔部を有する構造体は、光機能部材などの機能部材として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、金型の原型としての微小凹部を有するプラスチックの一例を模式的に示す概略鳥瞰図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＸ1−Ｘ1´線における断面図である。
【図２】図２（ａ）は金型の原型としての微小凹部を有するプラスチックの他の例を模式的に示す概略鳥瞰図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＸ2−Ｘ2´線における断面図である。
【図３】図３（ａ）は、金型の原型としての微小貫通孔を有するプラスチックの一例を模式的に示す概略鳥瞰図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＸ3−Ｘ3´線における断面図である。
【図４】図４（ａ）は金型の原型としての微小貫通孔を有するプラスチックの他の例を模式的に示す概略鳥瞰図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＸ4−Ｘ4´線における断面図である。
【図５】金型の原型としての微小孔部を有するプラスチックの形成方法の一例を示す概略鳥瞰図である。
【図６】金型の原型としての微小孔部を有するプラスチックの形成方法の他の例を示す概略鳥瞰図である。
【符号の説明】
１ プラスチックシート
2a 凹部
2b 凹部
2c 貫通孔
2d 貫通孔
1a プラスチックシート１の上面（表面）
1b プラスチックシート１の底面（裏面）
Ｔ プラスチックシート１の厚さ
３ パルス幅が１０−１２秒以下である超短パルスレーザー
４ レンズ
５ レーザー３の焦点
６ レーザー３の照射方向
７ レーザー３の焦点５の移動方向
7a レーザー３の焦点５の移動方向
８ レーザー３の焦点５をライン状に移動させる際のライン
Ｌ ライン８における近接したライン間の間隔
9a レーザー３の焦点５における上面（表面）側の開始点
9b レーザー３の焦点５における底面（裏面）側の終了点
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品の表面機能化に関する技術分野に属し、表面の微細加工技術に用いられる金型の作製方法および該金型を用いた微小孔部を有する構造体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、プラスチック部品の高機能化、高性能化の要求が高くなってきている。それらの要求に対して、プラスチック材料自身をポリマーアロイ化したり複合化したりする材料面での技術対応と、要求機能に合わせて機能部位を付加する加工面での技術対応の二つの取り組みが行われている。プラスチック部品の表面の高機能化・高性能化は、表面の濡れ性、接着性、吸着性、制電性、水分やガスに対するバリアー性、表面硬さ、光反射性、光散乱性、光透過性などの制御の必要性から、材料・加工両面から色々な技術的な取り組みがされてきている。それらの中で、プラスチックの表面に凹凸を設けて、濡れ性や接着性や光学的特性を向上させる方法がいくつかある。
【０００３】
また、量産のために金型が用いられ、該金型の原型を作製する方法を分類すると下記のようになる。
（１）表面を機械的に摩擦したり、スパッタ・エッチングなどの物理的・化学的な処理により表面の一部を除去して凹凸を形成する方法。
（２）塗工・電鋳などのウエット・プロセスや蒸着・ラミネート・転写等のドライ・プロセスにより表面に膜を付加して凹凸を形成する方法。
【０００４】
（１）の方法は、除去されたプラスチックの屑や飛散物による表面の汚染や後処理の問題があり、（２）の方法は、付加方法特有の材料や加工プロセスの追加による煩雑性の問題がある。また、（１）、（２）とも最近の環境汚染やリサイクル対策に関して、有意な方法とは言い難い。そのため、環境汚染やリサイクルなどの問題を含まず、プラスチック表面の任意の場所に精密な凹凸構造を制御された形で形成できる方法の出現が望まれている。また、リソグラフによる方法（ＬＩＧＡ法（Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈ Ｇａｌｖａｎｆｏｒｍｕｎｇ ｕｎｄ Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ）もあるが、工程が煩雑である。
【０００５】
一方、レーザー光源に関する技術進歩は著しく、特にパルスレーザーは、ナノ（１０-9）秒からピコ（１０-12）秒と超短パルス化が進み、更に最近では、チタン・サファイア結晶などをレーザー媒質とするフェムト（１０-15）秒パルスレーザーなどが開発されてきている。ピコ秒やフェムト秒などの超短パルスレーザーシステムは、通常のレーザーの持つ、指向性、空間的・時間的コヒーレンスなどの特徴に加えて、パルス幅が極めて狭く、同じ平均出力でも単位時間・単位空間当りの電場強度が極めて高いことから、物質中に照射して高い電場強度を利用して誘起構造を形成させる試みが、無機ガラス材料を主な対象物として行われてきている。
【０００６】
また、高分子材料であるアモルファス・プラスチック等は、無機ガラス材料と比較して、ガラス転移温度が低い。これは、無機ガラス材料が共有結合で三次元的に結合してアモルファス構造が形成されているのに対して、高分子材料は、一次元的に共有結合で繋がった高分子鎖が三次元的に絡み合ってアモルファス構造が形成されていることを反映した結果である。従って、無機ガラス材料に対しては、大きな照射エネルギーで照射しないと、誘起構造が形成されないが、高分子材料では、高いエネルギーの照射は材料の劣化を引き起こす虞があるので、高いエネルギーの照射は回避する必要がある。
【０００７】
しかしながら、高分子材料は、熱伝導性が低いという特徴を有している。従って、高分子材料は熱伝導性が低いので、蓄熱し易い傾向がある。すなわち、高分子材料は熱運動が無機ガラス材料に比べて容易に起こり、運動や反応に必要な熱量が少なくて済むので、無機ガラス材料に比べて、比較的低い照射エネルギーでも誘起構造が形成される可能性がある。しかし、高分子材料であるプラスチック構造体に関して、パルス幅が１０-12秒以下である（例えば、パルス幅がフェムト秒のオーダーである）超短パルスレーザーの照射による誘起構造形成の検討は、現在まで、無機ガラス材料ほどには行われていなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記の様な従来の技術に付随する環境汚染やリサイクルなどの環境問題が生じず、かつプラスチック表面に凹凸構造を精密に形成させたプラスチック構造体を金型の原型として、微小孔部を有する構造体形成用金型の作製方法、および該金型を用いた微小孔部を有する構造体の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、プラスチック表面から内部に１０-12秒以下のパルスの超短パルスレーザーを照射すると、マスクを使用しなくても、精密な微小孔部を有するプラスチック構造体を作製できることを見出した。本発明は、これらの知見に基づいて完成されたものである。
【００１０】
すなわち、本発明は、微小孔部を有する構造体形成用金型を作製する方法であって、下記工程Ａ〜工程Ｃを具備することを特徴とする微小孔部を有する構造体形成用金型の作製方法を提供する。
工程Ａ：プラスチック内部にパルス幅が１０-12秒以下の超短パルスのレーザーを照射することにより、プラスチックに径０．３〜３０μｍの孔部を、該径と同じかそれ以上の間隔を置いて複数個形成して金型の原型を形成する工程
工程Ｂ：工程Ａで形成された金型の原型の表面上に金型材料を被覆する工程
工程Ｃ：工程Ｂで形成された金型材料被覆層を金型の原型から金型として分離する工程
【００１１】
工程Ａでは、プラスチック内部に外部よりパルス幅１０-12秒以下の超短パルスのレーザーを、該超短パルスのレーザーの照射方向に対して平行な方向に且つプラスチック表面に対して垂直な方向に、超短パルスのレーザーの焦点を移動させながら照射することにより、プラスチックに微小孔部を形成することができる。また、工程Ａにおいて、プラスチック及び超短パルスのレーザー光源のうちいずれか一方を、他方に対して相対的に移動させることにより、超短パルスのレーザーの焦点をライン状に移動させることができる。ライン状に移動する超短パルスのレーザーの焦点の移動速度としては、１０〜１，０００μｍ／秒であってもよく、また、焦点をライン状に移動させながら照射された複数のラインにおいて、近接したライン間の間隔としては、１０〜１００μｍであってもよい。
【００１２】
前記金型材料としては金属材料を好適に用いることができる。
【００１３】
本発明には、微小孔部を有する構造体を製造する方法であって、下記工程Ｄ〜工程Ｅを具備することを特徴とする微小孔部を有する構造体の製造方法も含まれる。
工程Ｄ：前記請求項１〜６の何れかの項に記載の微小孔部を有する構造体形成用金型の作製方法により作製された金型に、成形材料を充填する工程
工程Ｅ：工程Ｄで金型に充填された充填物を、微小孔部を有する構造体として、金型から離型する工程
【００１４】
前記工程Ｄで用いられる成形材料としてはプラスチック材料が好適である。
【００１５】
また、本発明は、前記微小孔部を有する構造体の製造方法により得られた微小孔部を有する構造体を、金型の原型として用い、該金型の原型の表面上に金型材料を被覆させ、この金型材料被覆層を金型の原型から分離して、微小孔部を有する構造体形成用金型を得ることを特徴とする微小孔部を有する構造体形成用金型の作製方法を提供する。さらにまた、この微小孔部を有する構造体形成用金型の作製方法により得られた金型に、成形材料を充填し、この充填物を金型から離型して、微小孔部を有する構造体を得ることを特徴とする微小孔部を有する構造体の製造方法を提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、必要に応じて図面を参照しつつ説明する。なお、同一の部位又は部材には同一の符号を付している場合がある。
【００１７】
［工程Ａ］
工程Ａでは、パルス幅が１０-12秒以下の超短パルスのレーザーを照射することにより、プラスチックに微小の孔部を、直径又は幅と同じかそれ以上の間隔を置いて複数個形成して、金型の原型である微小孔部（単に「孔部」と称する場合がある。）を有するプラスチックを作製している。このような微小孔部としては、表面から内部に陥没している形状を有していてもよく、一方の表面から他方の表面に貫通している形状を有していてもよい。すなわち、微小孔部としては、微小凹部（陥没部）、微小貫通孔が挙げられる。微小凹部や微小貫通孔は組み合わせられていてもよい。
【００１８】
（微小孔部を有するプラスチック）
図１（ａ）は、金型の原型としての微小凹部を有するプラスチックの一例を模式的に示す概略鳥瞰図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＸ1−Ｘ1´線における断面図である。図２（ａ）は金型の原型としての微小凹部を有するプラスチックの他の例を模式的に示す概略鳥瞰図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＸ2−Ｘ2´線における断面図である。図１の微小凹部を有するプラスチックは、プラスチックシート１の表面に、該プラスチックシート１の表面から内部に陥没して形成された凹部2aを複数個有している。また、図２の微小凹部を有するプラスチックは、プラスチックシート１の表面から内部に陥没して形成された凹部2bを複数個有している。具体的には、凹部2aの断面は、略半円、略半楕円又は略三角形（なお、図１では、略半円または略半楕円として例示している）の形状を有することができ、凹部2bは、前記断面形状の凹部2aで切り込まれたような形状又はこれに類似する形状を有している。従って、凹部2bは、短径（幅）は微小であるが、微小ではない長径を有する構造（溝状の構造）の凹部となっている。
【００１９】
また、図３（ａ）は、金型の原型としての微小貫通孔を有するプラスチックの一例を模式的に示す概略鳥瞰図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＸ3−Ｘ3´線における断面図である。図４（ａ）は金型の原型としての微小貫通孔を有するプラスチックの他の例を模式的に示す概略鳥瞰図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＸ4−Ｘ4´線における断面図である。図３の微小貫通孔を有するプラスチックは、プラスチックシート１の一方の表面から他方の表面に貫通して形成された貫通孔2cを複数個有している。また、図４の微小貫通孔を有するプラスチックは、プラスチックシート１の一方の表面から他方の表面に貫通して形成された貫通孔2dを複数個有している。具体的には、貫通孔2cは、円筒状の形状を有している。貫通孔2dは、前記円筒状の貫通孔2cが複数連結した形状又はこれに類似する形状を有している。従って、貫通孔2dは、短径（幅）は微小であるが、微小ではない長径を有する構造の貫通孔となっている。
【００２０】
このように、工程Ａでは、金型の原型である微小孔部を有するプラスチックとして、微小凹部2aや微小貫通孔2c等のような、プラスチック表面の形状が円形状となっている凹部や貫通孔（「単独孔部」と称する場合がある）が形成されたプラスチックや、微小凹部2bや微小貫通孔2d等のような、前記単独孔部が連結された形状又はこれに類似する形状の凹部や貫通孔（「連結孔部」と称する場合がある）が形成されたプラスチックを形成することができる。なお、単独孔部の断面形状は、例えば、略半円、略半楕円、略三角形などの形状を有することができ、また、連結孔部の断面形状は、前記単独孔部の断面形状（例えば、略半円、略半楕円、略三角形など）と同様の形状を有することができる。
【００２１】
前記微小孔部（微小凹部2a，2bや、微小貫通孔2c，2d）の径は０．３〜３０μｍ（好ましくは１〜２０μｍ）程度である。微小孔部が単独孔部である場合は、その径としては、直径（又は平均径）を意味しており、連結孔部である場合は、径としては幅を意味している。また、微小孔部の径は、プラスチック表面（又は該表面と同一の面）における径を意味している。
【００２２】
なお、微小孔部が、微小凹部の場合、微小凹部の深さは、例えば、０．１〜１０μｍ、好ましくは０．５〜８μｍ程度の範囲から選択することができる。
【００２３】
さらにまた、隣り合った孔部間の間隔は、前記径（直径又は幅）と同じかそれ以上（例えば、直径又は幅〜直径又は幅の１０倍程度、好ましくは、直径又は幅〜直径又は幅の５倍程度）である。なお、隣り合った孔部間の間隔としては、孔部が単独孔部である場合、プラスチック表面の円形状の中心間距離を意味しており、孔部が連結孔部である場合、プラスチック表面の幅方向における中心間距離を意味している。
【００２４】
（微小孔部を有するプラスチックの形成）
このような微小孔部を有するプラスチックは、プラスチック内部にパルス幅が１０-12秒以下の超短パルスのレーザー（以下、「超短パルスレーザー」又は「レーザー」と称する場合がある）を照射することにより、プラスチックに形成された径（プラスチック表面における直径又は幅）０．３〜３０μｍの孔部（凹部又は貫通孔）を、径（直径又は幅）と同じかそれ以上の間隔を置いて複数個形成することにより形成することができる。このような超短パルスレーザーの照射により、前記微小孔部を有するプラスチックを形成する方法としては、例えば、図５に示されるような方法を好適に採用することができる。図５は、金型の原型としての微小孔部を有するプラスチックの形成方法の一例を示す概略鳥瞰図である。図５において、１はプラスチックシート、1aはプラスチックシート１の上面（表面）、1bはプラスチックシート１の底面（裏面）、Ｔはプラスチックシート１の厚さ、３はパルス幅が１０-12秒以下である超短パルスレーザー、４はレンズ、５はレーザー３の焦点である。また、６はレーザー３の照射方向であり、７はレーザー３の焦点５の移動方向である。
【００２５】
また、81，82，・・・，8n（ｎは１以上の整数である）はそれぞれレーザー３の焦点５をライン状に移動させる際のラインである［以下、ライン（81，82，・・・，8n）をライン８として総称する場合がある］。従って、ライン８は、焦点５の移動方向７と平行又は同一の方向に延びている。ライン８は、焦点５をライン状に移動させる際のラインであるので、焦点５がライン状に移動した軌跡（「ライン状移動軌跡」と称する場合がある）に対応又は相当する。なお、ライン８としては、ライン81〜ライン8nまで単数ないし複数有しており、各ライン同士は平行な関係にある。
【００２６】
なお、超短パルスのレーザーが同じ照射エネルギーである場合、照射点又は焦点の深さが深くなるほど、照射エネルギーが三次元的に広がる範囲が広くなる。すなわち、照射点又は焦点の深さが深くなるほど、単位体積当たりの照射エネルギーの大きさが小さくなる。微小貫通孔を形成する場合は、プラスチック上面（表面）に焦点を結んでから、プラスチック内部に深く焦点を下げて、プラスチック底面まで焦点を結ぶことができるが、プラスチックが透明材料の場合、プラスチック底面から上面方向に焦点を上げていくこともできる。これは、超短パルスレーザー特有の現象である。
【００２７】
また、Ｌはライン８における隣接又は近接したライン（81，82，・・・，8n）間の間隔を示している。該間隔Ｌは、特に制限されず、例えば、１０μｍ以上の任意の範囲から選択することができる。間隔Ｌとしては、通常、１０〜１００μｍ程度の範囲から選択される場合が多い。
【００２８】
図５では、レーザー３は、プラスチックシート１に向けて、照射方向６の向きで、すなわちＺ軸と平行な方向で、照射している。なお、レーザー３はレンズ４を用いることにより焦点を絞って合わせることができる。また、プラスチックシート１はシート状の形態を有しており、該プラスチックシート１の上面はＸ−Ｙ平面と平行な面（またはＺ軸と垂直）となっている。
【００２９】
また、レーザー３は、その焦点５を移動方向７の向き（すなわちＹ軸と平行な向き）に、ライン状に移動させながら照射させている。従って、その結果として、焦点５をライン８上をライン状に移動方向７の向きに移動させながら、レーザー３が照射されていることになる。前記移動方向７は、照射方向６に対して垂直な方向であり、且つプラスチック１の表面1aに対して平行な方向である。従って、ライン８は、焦点５の移動方向７と平行であり、照射方向６とは垂直となっている。さらに、ライン８は、プラスチック１の表面1aに対して平行な方向となっている。なお、レーザー３の焦点５を移動方向７にライン状に移動させる際の該焦点５の移動速度としては、特に制限されず、例えば、１０〜１，０００μｍ／秒（好ましくは１００〜８００μｍ／秒）程度の範囲から選択してもよい。
【００３０】
本発明において、プラスチック（基材）が薄い場合や、レーザー３の焦点５を移動方向７に移動させることとＺ軸方向に移動させることを連動させる場合等では、孔部として貫通孔が連結したライン構造を形成することができる。
【００３１】
また、レーザー３の焦点５を移動させず停止させた状態で照射し、該照射された部位と間隔をあけて再度停止状態で照射することを繰り返すことによっても、独立孔部（特に、プラスチック表面の形状が円形状となっている独立した微小凹部）を形成することができる。
【００３２】
さらにまた、貫通孔を形成する場合には、基材（プラスチック）の厚みにもよるが、図６に示されるように、レーザー３の焦点５を、照射方向６の方向に対して垂直となる方向への移動を停止した状態で、Ｚ軸方向（すなわち照射方向６）に焦点位置をずらしながら、上面（表面または一方の表面）から底面（裏面または他方の表面）に照射することが好ましい。この場合、焦点は、上面（表面）側の開始点9aから底面（裏面）側の終了点9bに移動させている。このようなＺ軸方向への焦点の移動速度は、１０〜１，０００μｍ／秒（好ましくは１００〜８００μｍ／秒）程度の範囲から選択してもよい。
【００３３】
図５では、特に、このレーザー３の焦点５のＺ軸方向への移動と、移動方向７への移動とを連動させることにより、例えば、レーザー３の焦点５を移動方向７には移動させずにＺ軸方向に移動させた後、Ｚ軸方向には移動させずに移動方向７に移動させることを繰り返すことにより、独立孔部としての貫通孔（プラスチック表面の形状が円形状となっている独立した微小貫通孔）が連結された形状又はこれに類似する形状の貫通孔（すなわち、連結孔部としての貫通孔）を形成することもできる。
【００３４】
より具体的には、レーザー３を照射方向６の方向で、ライン８のうちいずれか１つのライン（ライン81とする）の一方の末端部に焦点５を合わせて、照射し、この焦点５を移動方向７の方向にライン81上をライン状にライン81の他方の末端まで移動させる。その後、このライン81上の焦点５の移動方法と同様の方法により、レーザー３の焦点５を他のライン（ライン82とする）の一方の末端に合わせて他方の末端まで該ライン82上をライン状に移動させる。さらに、このような焦点をライン８のうちいずれか１つのラインの一方の末端に合わせて他方の末端まで移動させることを必要なだけ繰り返すことにより、微小孔部を有するプラスチックを作製することができる。
【００３５】
また、貫通孔を形成する際には、プラスチック基材の厚みにもよるが、図６で示されるように、レーザー３を照射方向６の方向で照射し、その焦点を照射方向６（Ｚ軸方向）の方向に、9aから9b、又は9bから9aに、ライン状に移動させる。その後、焦点の移動を停止して、前記照射した部位とは異なる部位に照射し、照射方向６（Ｚ軸方向）の方向に焦点を移動させる。さらに、このような焦点の照射方向６への移動を、異なる照射部位で、必要なだけ繰り返すことにより、微小貫通孔を有するプラスチックを作製することができる。プラスチック基材の厚みが薄い場合等では、レーザー３の焦点の照射方向６への移動を行わなくても、形成することができる場合がある。
【００３６】
なお、超短パルスレーザーの焦点の移動は、超短パルスレーザー及びレンズと、プラスチック構造体との相対位置を動かせることにより、例えば、超短パルスレーザー及びレンズ、及び／又は照射されるプラスチックを移動させることにより、行うことができる。具体的には、超短パルスレーザーの照射は、例えば、照射サンプル（照射されるプラスチック）を、２次元又は３次元の方向に精密に動かすことができる精密なＸＹＺステージに載せ、３次元的に移動させることにより、サンプル任意の場所に行うことができる。また、ＸＹＺステージの移動を時間的に設定することにより、照射を３次元的な連続性を持って任意に行うことができる。
【００３７】
このように、レーザー３をプラスチックシート１の表面や内部に外部から照射して、必要に応じて焦点をライン状（照射方向に平行な又はプラスチック表面に垂直なライン状や、照射方向に垂直な又はプラスチック表面に平行なライン状など）に移動させることにより、プラスチックシート１の表面等に、図１〜４に示されているような微小孔部（2a〜2d）を形成することができる。例えば、単独孔部としての微小凹部は、レーザーの焦点を移動させず停止させた状態で、プラスチック表面又はその付近に焦点を合わせて、レーザーを照射することにより形成することができる。単独孔部としての微小貫通孔は、プラスチックの厚みにもよるが、プラスチックの一方の表面から他方の表面にかけて（ライン状に）焦点を移動させながらレーザーを照射することにより形成することができる。一方、連結孔部としての微小凹部は、レーザーの焦点をプラスチックの表面又はその付近に合わせるとともに、該レーザーの焦点をプラスチック表面と平行な方向に（ライン状に）移動させながらレーザーを照射することにより形成することができる。また、連結孔部としての微小貫通孔は、前記単独孔部としての微小貫通孔の形成方法と、前記連結孔部としての微小凹部の形成方法とを連動させることにより形成することができ、例えば、レーザーの焦点をプラスチック表面と平行な方向には移動させずに、プラスチックの一方の表面から他方の表面にかけて（ライン状に）移動させながらレーザーを照射した後、レーザーの焦点をプラスチックの一方の表面から他方の表面への方向には移動させずに、プラスチック表面と平行な方向に（ライン状に）移動させながらレーザーを照射することにより形成することができる。
【００３８】
なお、複数のライン状に形成された微小孔部の隣接するライン上における微小孔部間の間隔（すなわち、ライン８が形成された方向に対して垂直な方向における間隔）（ライン間間隔）としては、通常、ライン８の間隔Ｌと同等又はほぼ同等になる。また、１つのライン状に形成された微小孔部における独立孔部間の間隔（すなわち、ライン８が形成された方向と平行な方向における間隔）としては、前述のように、独立孔部としての微小孔部の径と同じかそれ以上の間隔となっている。このような１つのライン上における独立孔部間の間隔（ライン上間隔）は特に制限されない。もちろん、１つのライン上における独立孔部の数は特に制限されず、レーザーの照射条件やプラスチックの素材等に応じて適宜選択することができる。
【００３９】
（微小孔部の形成前のプラスチック）
本発明では、超短パルスレーザーのプラスチックへの照射を有効に行うためには、照射されるプラスチック（微小孔部を形成する前の状態のプラスチック）は、波長４００ｎｍから８００ｎｍの可視光の波長領域で１０％以上の透過率を有することが望ましい。上記波長領域で著しい光吸収や散乱を起こす着色したプラスチックや散乱粒子を多量に含むプラスチックは望ましくない。
【００４０】
また、微小孔部を形成する前の状態のプラスチックにおいて、熱的性質は、微小孔部を形成する時の形成因子として働くだけでなく、微小孔部形成後の安定性にも影響を与えるため重要である。例えば、微小孔部形成後の安定性については、プラスチックの緩和現象による構造変化が関係しており、ガラス転移温度が低い材料では緩和が起こり易く生成した微小孔部の構造が不安定になる。
【００４１】
このようなパルスレーザー照射に使用されるプラスチックとしては、共重合体を含めた単一化学構造のポリマー材料からなるものだけでなく、異なる化学構造を有する複数のポリマー材料からなるポリマーアロイやポリマーブレンドでもよい。このようなポリマーアロイやポリマーブレンドの場合、プラスチックを構成するプラスチック材料の１成分以上が常温以上（好ましくは７０℃以上、特に１００℃以上）のガラス転移温度を有していることが重要である。
【００４２】
また、パルスレーザー照射に使用されるプラスチックとしては、無機化合物や金属などの他の材料を分散状態で含んだ複合体であってもよく、異なるプラスチックや他の材料からなる層を含んだ２以上の層構造からなる積層体であってもよい。
【００４３】
具体的には、前記ポリマー材料の代表的な例として、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのメタクリレート系樹脂；ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）などのスチレン系樹脂；ポリアミド；ポリイミド（ＰＩ）；ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）；ポリアミドイミド；ポリエステルイミド；ポリカーボネート（ＰＣ）；ポリアセタール；ポリフェニレンエーテルなどのポリアリーレンエーテル；ポリフェニレンスルフィド；ポリアリレート；ポリアリール；ポリスルホン（ポリサルホン）；ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）（ポリエーテルサルホン）；ポリウレタン類；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル系樹脂；ポリエーテルエーテルケトンやポリエーテルケトンケトンなどのポリエーテルケトン類；ポリアクリル酸ブチル、ポリアクリル酸エチルなどのポリアクリル酸エステル類；ポリブトオキシメチレンなどのポリビニルエステル類；ポリシロキサン類；ポリサルファイド類；ポリフォスファゼン類；ポリトリアジン類；ポリカーボラン類；ポリノルボルネン；エポキシ系樹脂；ポリビニルアルコール；ポリビニルピロリドン；ポリイソプレンやポリブタジエンなどのポリジエン類；ポリイソブチレンなどのポリアルケン類；フッ化ビニリデン系樹脂、ヘキサフルオロプロピレン系樹脂、ヘキサフルオロアセトン系樹脂などのフッ素系樹脂などの樹脂（熱可塑性樹脂など）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４４】
（超短パルスレーザー）
工程Ａにおいて、使用する超短パルスレーザーとしては、チタン・サファイア結晶を媒質とするレーザーや色素レーザーを再生・増幅して得られたフェムト秒パルスレーザーなどが好都合であり、使用されるパルス幅は１０-12秒から１０-15秒のオーダーのものが該当するが、通常は１００フェムト秒（１０-13秒）程度のものが使用される。使用波長は、可視光領域の４００ｎｍから８００ｎｍ、繰り返しは１Ｈｚから８０ＭＨｚの範囲で、通常は１０Ｈｚから５００ｋＨｚ程度の条件で使用される。レーザーパルスの出力は、数ｍＷから数百ｍＷ程度で使用される。
【００４５】
なお、プラスチック材料に対して、内部における単位体積当たりに照射されるエネルギーは、超短パルスレーザーの照射エネルギー、プラスチック材料に照射する際に用いられる対物レンズの開口数（光源の絞り込み）、プラスチック材料への照射位置又は焦点の深さ、レーザーの焦点の移動速度などに応じて決められる。
【００４６】
また、本発明では、超短パルスレーザーの平均出力又は照射エネルギーとしては、特に制限されず、目的とする微小孔部の大きさや形状等に応じて適宜選択することができ、例えば、１０００ｍＷ以下（例えば、１〜１０００ｍＷ）、好ましくは５〜５００ｍＷ、さらに好ましくは１０〜３００ｍＷ程度の範囲から選択することができる。
【００４７】
また、超短パルスレーザーの照射スポット径としては、特に制限されず、目的の微小孔部の大きさやその形状、レンズの大きさや開口数又は倍率などに応じて適宜選択することができ、例えば、０．１〜１０μｍ程度の範囲から選択することができる。
【００４８】
なお、レンズ４は、レーザー３の光線の焦点を絞って合わせるために用いている。従って、レーザーの焦点を絞って合わせる必要が無い場合は、レンズを用いる必要はない。レンズ４の開口数（ＮＡ）は、特に制限されず、対物レンズの倍率に応じて変更することができ、通常は、倍率としては１０〜５０倍、開口数としては０．３〜０．８程度の範囲から選択される。
【００４９】
［工程Ｂ］
工程Ｂでは、工程Ａで形成された金型の原型（微小孔部を有するプラスチック）の表面上に金型材料を被覆させて、金型材料からなる微小構造が転写された金型材料被覆層を金型の原型の表面上に形成している。従って、該金型材料被覆層の内部側の面（微小孔部を有するプラスチックの表面と接触している面）は、微小孔部を有するプラスチックの表面の形状に対応している。すなわち、金型材料被覆層は、前記プラスチックの表面の微小孔部に対応する形状の微小隆起部を有している。
【００５０】
（金型材料）
金型材料としては、有機系金型材料（例えば、プラスチック材料など）や、無機系金型材料（例えば、金属材料やその他の無機化合物など）を用いることができる。金型材料は単独で又は２種以上組み合わせて使用することができる。
【００５１】
本発明では、金型材料としては、無機系金型材料、特に、金属材料を好適に用いることができる。該金属材料としては、特に制限されず、金型として用いて成形材料を成形することができるものであればよい。金属材料には、金属単体の他、その他の金属化合物が含まれる。なお、下記に示される無電解メッキ又は電解メッキにより金型材料被覆層（金属被覆層）を微小孔部を有するプラスチック（金型の原型）の表面に形成する場合は、金属材料としては、前記無電解メッキ又は電解メッキを行うことができるものが好ましい。具体的には、金属材料としては、例えば、ニッケル、銅、銀、金、パラジウム、カドミウム、亜鉛、スズ、鉛、クロム、アルミニウム等の金属や、真ちゅう、ニッケル−クロム合金、銅−ニッケル合金、亜鉛−ニッケル合金、金−銅合金等の合金などが挙げられる。
【００５２】
なお、前記有機系金型材料としてのプラスチック材料としては、微小孔部を有するプラスチックの溶融温度よりも低い溶融温度を有するプラスチック材料を用いてもよい。有機系金型材料としてのプラスチック材料としては、金型として用いることができるプラスチック材料であれば特に制限されない。具体的には、有機系金型材料としてのプラスチック材料としては、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのメタクリレート系樹脂；ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）などのスチレン系樹脂；ポリアミド；ポリイミド（ＰＩ）；ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）；ポリアミドイミド；ポリエステルイミド；ポリカーボネート（ＰＣ）；ポリアセタール；ポリフェニレンエーテルなどのポリアリーレンエーテル；ポリフェニレンスルフィド；ポリアリレート；ポリアリール；ポリスルホン（ポリサルホン）；ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）（ポリエーテルサルホン）；ポリウレタン類；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル系樹脂；ポリエーテルエーテルケトンやポリエーテルケトンケトンなどのポリエーテルケトン類；ポリアクリル酸ブチル、ポリアクリル酸エチルなどのポリアクリル酸エステル類；ポリブトオキシメチレンなどのポリビニルエステル類；ポリシロキサン類；ポリサルファイド類；ポリフォスファゼン類；ポリトリアジン類；ポリカーボラン類；ポリノルボルネン；エポキシ系樹脂；ポリビニルアルコール；ポリビニルピロリドン；ポリイソプレンやポリブタジエンなどのポリジエン類；ポリイソブチレンなどのポリアルケン類；フッ化ビニリデン系樹脂、ヘキサフルオロプロピレン系樹脂、ヘキサフルオロアセトン系樹脂などのフッ素系樹脂などの樹脂（熱可塑性樹脂など）や、レジスト材料などが挙げられる。なお、有機系金型材料の使用に際して、金型の原型としての微小孔部を有するプラスチックと有機系金型材料とが接合しないように、該微小孔部を有するプラスチックの表面を表面処理してもよい。
【００５３】
（金型材料の被覆）
微小孔部を有するプラスチック表面上に金型材料を被覆する方法としては、前記プラスチック表面に金型材料を被覆することができる方法であれば特に制限されない。例えば、金型材料として金属材料を用いる場合は、金型の原型（微小孔部を有するプラスチック）の表面上に金属材料を堆積させることにより、金属材料により金型の原型の表面を被覆させて、金属材料被覆層を形成することができる。より具体的には、金属材料の被覆方法としては、例えば、無電解メッキを行う方法や、予め、微小孔部を有するプラスチック表面に蒸着などにより導電性の賦与を行った後に電解メッキを行う方法を好適に採用することができる。なお、無電解メッキを行った後に、電解メッキが行われてもよい。無電解メッキの後に、電解メッキを行うことにより、メッキ金属層の厚みを増加させることができる。
【００５４】
無電解メッキは、例えば、微小孔部を有するプラスチックを、市販のニッケルメッキ浴に浸漬させることにより、前記プラスチックの全表面にメッキ金属を析出させて、金属被覆層を形成することができる。なお、無電解メッキを行う前にクロム酸処理などの前処理を行うことができる。
【００５５】
金型材料被覆層の厚みは特に制限されず、例えば、２００μｍ以上（例えば、０．２〜５ｍｍ）、好ましくは０．５〜３ｍｍ程度の範囲から選択することができる。金型材料被覆層の厚みが薄すぎると、金型としての強度が低下する。
【００５６】
［工程Ｃ］
工程Ｃでは、工程Ｂで形成された金型材料被覆層を金型の原型から分離して、金型（微小孔部を有する構造体形成用金型）を得ている。金型材料被覆層および金型の原型を分離させる方法としては、前記金型材料被覆層を、前記金型の原型（プラスチック部材）から分離させることができる方法であれば特に制限されず、例えば、金型材料被覆層からプラスチック部材を抜き取る方法、剥離させる方法またはエッチングにより除去する方法などを１種で又は２種以上組み合わせて採用することができる。
【００５７】
なお、本発明では、前記工程Ａ〜工程Ｃを含む作製方法により作製された金型の形状を他の金型材料（例えば、プラスチック材料など）により写し取って、他の金型材料（プラスチック材料等）による金型を作製することもできる。例えば、前記工程Ａ〜工程Ｃを含む作製方法により得られた金属材料からなる金型（又は金属被覆層）の表面をプラスチック材料で被覆して、該被覆により形成されたプラスチック材料被覆層を、前記金属材料からなる金型（又は金属被覆層）から分離させて、プラスチック材料からなる金型を得ることができる。
【００５８】
このような本発明の微小孔部を有する構造体形成用金型の作製方法は、前記工程Ａ〜工程Ｃを有しているので、微小孔部を有する構造体形成用金型を、容易にしかも優れた精度で作製することができる。また、金型の原型を製造するにあたり、環境汚染やリサイクルなどの環境問題が生じない。本発明の製造方法により作製された金型を用いることにより、容易にしかも優れた精度で成形された微小孔部を有する構造体を、各種の成形材料から得ることができる。
【００５９】
［工程Ｄ］
工程Ｄでは、前記工程Ａ〜工程Ｃを具備する作製方法により作製された金型に、成形材料を充填している。前記成形材料としては、特に制限されず、例えば、有機系成形材料、無機系成形材料のいずれであってもよいが、有機系成形材料を好適に用いることができる。成形材料は単独で又は２種以上組み合わせて使用することができる。
【００６０】
前記有機系成形材料としては、プラスチック材料が好ましく、該プラスチック材料のなかでも特に熱可塑性樹脂が好適である。熱可塑性樹脂などのプラスチック材料としては、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのメタクリレート系樹脂；ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）などのスチレン系樹脂；ポリアミド；ポリイミド（ＰＩ）；ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）；ポリアミドイミド；ポリエステルイミド；ポリカーボネート（ＰＣ）；ポリアセタール；ポリフェニレンエーテルなどのポリアリーレンエーテル；ポリフェニレンスルフィド；ポリアリレート；ポリアリール；ポリスルホン（ポリサルホン）；ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）（ポリエーテルサルホン）；ポリウレタン類；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル系樹脂；ポリエーテルエーテルケトンやポリエーテルケトンケトンなどのポリエーテルケトン類；ポリアクリル酸ブチル、ポリアクリル酸エチルなどのポリアクリル酸エステル類；ポリブトオキシメチレンなどのポリビニルエステル類；ポリシロキサン類；ポリサルファイド類；ポリフォスファゼン類；ポリトリアジン類；ポリカーボラン類；ポリノルボルネン；エポキシ系樹脂；ポリビニルアルコール；ポリビニルピロリドン；ポリイソプレンやポリブタジエンなどのポリジエン類；ポリイソブチレンなどのポリアルケン類；フッ化ビニリデン系樹脂、ヘキサフルオロプロピレン系樹脂、ヘキサフルオロアセトン系樹脂などのフッ素系樹脂などが挙げられる。なお、プラスチック材料には、無機化合物や金属化合物などの各種材料等が含まれていてもよい。
【００６１】
また、無機系成形材料としては、金属化合物（金属単体を含む）やその他の無機化合物などを適宜選択して用いることができる。なお、無機系成形材料を用いる場合、金型としては、プラスチック材料により作製された金型を用いることができる。
【００６２】
成形材料を金型に充填する方法としては、特に制限されず、例えば、成形材料が熱可塑性樹脂である場合、一般的に、溶融状態の熱可塑性樹脂を金型に流し込む方法が用いられる。金型に溶融状態の熱可塑性樹脂を流し込んだ後は、冷却することにより、熱可塑性樹脂を固化することができる。
【００６３】
［工程Ｅ］
工程Ｅでは、工程Ｄで金型に充填された充填物（成形材料からなる充填物）を金型から離型させることにより、微小構造が転写された微小孔部を有する構造体を得ている。例えば、成形材料として熱可塑性樹脂を用いた場合、冷却固化された熱可塑性樹脂を金型から抜き取ったり、剥離したりすることにより、離型することができる。
【００６４】
このような本発明の微小孔部を有する構造体の製造方法は、前記工程Ｄ〜工程Ｅを有しているので、パルス幅が１０-12秒以下の超短パルスのレーザーを利用して作製された金型の原型である微小孔部を有するプラスチックと同一の形状を有する構造体（微小孔部を有する構造体）を、容易に且つ精度よく製造することができる。しかも、量産することが容易である。従って、パルス幅が１０-12秒以下の超短パルスのレーザーを利用して作製された微小孔部を有するプラスチックと同一の形状を有するものを、容易に且つ精密に複製することができる。
【００６５】
本発明の方法により製造された微小孔部を有する構造体は、表面に精密に制御された凹凸構造を有しているので、拡散板や散乱素子などの光機能部材や、精密な空間や流路などを形成するスペーサー機能を利用したマイクロマシーンやセンサー、バイオ機器、マイクロリアクターチップ、埋め込み型人工臓器、マイクロフィルターなどに利用できる。
【００６６】
また、本発明では、微小孔部を有する構造体形成用金型を用いて作製された微小孔部を有する構造体を、金型の原型として用いて、前記工程Ｂ〜工程Ｃの方法と同様にして、新たな金型を作製することもでき、さらには、この新たな金型を用いて、前記工程Ｄ〜工程Ｅを具備する作製方法と同様にして、微小孔部を有する構造体を作製することもできる。すなわち、微小孔部を有する構造体形成用金型を用いて作製された微小孔部を有する構造体を金型の原型として用い、前記工程Ｂ〜工程Ｃの方法と同様に、該金型の原型の表面上に金型材料を被覆させ、この金型材料被覆層を金型の原型から分離して、微小孔部を有する構造体形成用金型を得ることも可能であり、さらには、この微小孔部を有する構造体形成用金型に、前記工程Ｄ〜工程Ｅの方法と同様に、成形材料を充填し、この充填物を金型から離型して、微小孔部を有する構造体を得ることも可能である。
【００６７】
これらの場合、微小孔部を有する構造体形成用金型を用いて作製された微小孔部を有する構造体としては、（ｉ）パルス幅が１０-12秒以下の超短パルスのレーザーをプラスチック内部に照射することにより作製された微小孔部を有する構造体を金型の原型とし、該金型の原型を用いて金型を得て、さらにこの金型を用いることにより得られた微小孔部を有する構造体であってもよく、（ii）微小孔部を有する構造体形成用金型を用いて微小孔部を有する構造体を作製し、この微小孔部を有する構造体を金型の原型として、前記工程Ｂ〜工程Ｃの方法と同様にして、微小孔部を有する構造体形成用金型を作製し、さらにこの金型を用いて、前記工程Ｄ〜工程Ｅを具備する作製方法と同様にして、微小孔部を有する構造体を作製するという一連の操作を、ｎ回（ｎは１以上の整数である）行うことにより得られた微小孔部を有する構造体であってもよい。なお、前記（ｉ）の方法により得られた微小孔部を有する構造体は、前記工程Ａ〜工程Ｅの各工程を各１回だけ経て得られた微小孔部を有する構造体に相当している。また、前記（ii）の方法により得られた微小孔部を有する構造体は、ｎが１の場合は、（ii-a）前記（ｉ）の方法により作製された微小孔部を有する構造体を金型の原型として、前記工程Ｂ〜工程Ｃの方法と同様にして、微小孔部を有する構造体形成用金型を作製し、さらにこの金型を用いて、前記工程Ｄ〜工程Ｅを具備する作製方法と同様にして作製された微小孔部を有する構造体となり、ｎが２の場合は、（ii-b）前記（ii-a）の方法により得られた微小孔部を有する構造体を金型の原型として、前記工程Ｂ〜工程Ｃの方法と同様にして、微小孔部を有する構造体形成用金型を作製し、さらにこの金型を用いて、前記工程Ｄ〜工程Ｅを具備する作製方法と同様にして作製された微小孔部を有する構造体となり、ｎが３以上の場合は、この一連の操作を必要回数繰り返し行って作製された微小孔部を有する構造体となる。
【００６８】
従って、本発明において、工程Ｄ〜工程Ｅを具備する微小孔部を有する構造体の製造方法により得られた微小孔部を有する構造体には、前記（ｉ）の方法により得られた微小孔部を有する構造体と、前記（ii）の方法により得られた微小孔部を有する構造体とが含まれる。すなわち、本発明では、工程Ｄ〜工程Ｅを具備する微小孔部を有する構造体の製造方法により得られた微小孔部を有する構造体を、金型の原型として用い、該金型の原型の表面上に金型材料を被覆させ、この金型材料被覆層を金型の原型から分離して、微小孔部を有する構造体形成用金型を得ることができ、さらには、この微小孔部を有する構造体形成用金型に、成形材料を充填し、この充填物を金型から離型して、微小孔部を有する構造体を得ることができる。
【００６９】
このように、微小孔部を有する構造体形成用金型を用いて作製された微小孔部を有する構造体を金型の原型として利用する場合は、この金型の原型となる微小孔部を有する構造体の成形材料として、前記例示のプラスチック材料やレジスト材料などのポリマーを用いることにより、樹脂以外の成形材料（例えば、金属化合物やその他の無機化合物などの無機系成形材料など）による微小孔部を有する構造体を作製してもよい。
【００７０】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
【００７１】
実施例１
０．５ｍｍ厚さのポリイミド（ＰＩ）シートの表面から裏面方向（他の表面の方向または奥方向）に移動速度５０μｍ/ｓの条件で移動させながら、照射波長８００ｎｍ、パルス幅１５０フェムト秒、繰り返し２００ｋＨｚのチタン・サファイア・フェムト秒パルスレーザーを、照射出力５０ｍＷ、対物レンズの倍率１０倍で、照射スポット約１０μｍ径の条件で照射し、さらに、照射部位（照射場所）を変えて同様の照射（焦点を一方の表面から他方の表面に移動させながら行う照射）を複数回行い、その後、純水中で超音波洗浄を行って、金型の原型である微小孔部を有するプラスチック（該実施例１では、微小貫通孔を有するＰＩシートである）を作製した。
【００７２】
次に、この金型の原型である貫通孔を有するプラスチックをニッケル板に両面テープで貼り付け、さらに、濃度：９８重量％の硫酸（「９８％硫酸」と称する場合がある）、無水クロム酸及び９８％硫酸、純水、濃度：３５重量％の塩酸（「３５％塩酸」と称する場合がある）、純水、９８％硫酸、純水に、この順で、順次浸漬して、無電解メッキ前の前処理を行った後、ニッケルによる無電解メッキを行い、さらに、ニッケルによる電解メッキを行って、微小孔部としての貫通孔を有するプラスチック表面上にニッケルを０．３ｍｍの厚みまで堆積させた後、ニッケルにより被覆されたプラスチックを剥離させて、ニッケルからなる金型を得た。
【００７３】
このニッケルからなる金型に、熱溶融したポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を流し込んで、冷却して固化させた後、型から抜いて成形物（成形体）を得た。光干渉顕微鏡（菱化システム社製）並びに反射型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（日立製作所社製）を用いて、成形体の表面並びに断面の形態及び形状の観察を行ったところ、孔径７ｎｍの直孔を有するマイクロフィルター状構造を有していることが確認できた。
【００７４】
実施例２
３．０ｍｍ厚さのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）に、実施例１と同じパルスレーザーを、照射出力３０ｍＷで奥方向に移動させずに、１秒間照射し、さらに、表面を２０μｍ移動させた部位に、１秒間照射することを繰り返して、計１０点の部位で照射したこと以外は、実施例１と同様にして、金型の原型である微小孔部を有するプラスチック（該実施例２では、微小凹部を有するＰＭＭＡである）を作製した。また、この金型の原型を用いること以外は実施例１と同様にして、ニッケルからなる金型を得た。さらにまた、このニッケルからなる金型に、実施例１と同様にして、熱溶融したＰＭＭＡを流し込んで、冷却して固化させた後、型から抜いて成形体を得た。この成形体の表面並びに断面の形態及び形状を、実施例１と同様にして観察したところ、成形体の表面における凹部の直径１０μｍ、深さ５μｍの椀状の微小凹部が形成されていることが観察された。
【００７５】
【発明の効果】
本発明により、環境汚染やリサイクルなどの環境問題を生じさせることなく表面の所望の部位に精密な凹凸構造が形成された金型の原型が提供される。この金型の原型を利用して得られた金型を用いると、表面に微小な孔部を有する構造体を容易に且つ精密に製造することができる。前記表面に微小な孔部を有する構造体は、光機能部材などの機能部材として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、金型の原型としての微小凹部を有するプラスチックの一例を模式的に示す概略鳥瞰図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＸ1−Ｘ1´線における断面図である。
【図２】図２（ａ）は金型の原型としての微小凹部を有するプラスチックの他の例を模式的に示す概略鳥瞰図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＸ2−Ｘ2´線における断面図である。
【図３】図３（ａ）は、金型の原型としての微小貫通孔を有するプラスチックの一例を模式的に示す概略鳥瞰図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＸ3−Ｘ3´線における断面図である。
【図４】図４（ａ）は金型の原型としての微小貫通孔を有するプラスチックの他の例を模式的に示す概略鳥瞰図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＸ4−Ｘ4´線における断面図である。
【図５】金型の原型としての微小孔部を有するプラスチックの形成方法の一例を示す概略鳥瞰図である。
【図６】金型の原型としての微小孔部を有するプラスチックの形成方法の他の例を示す概略鳥瞰図である。
【符号の説明】
１ プラスチックシート
2a 凹部
2b 凹部
2c 貫通孔
2d 貫通孔
1a プラスチックシート１の上面（表面）
1b プラスチックシート１の底面（裏面）
Ｔ プラスチックシート１の厚さ
３ パルス幅が１０−１２秒以下である超短パルスレーザー
４ レンズ
５ レーザー３の焦点
６ レーザー３の照射方向
７ レーザー３の焦点５の移動方向
7a レーザー３の焦点５の移動方向
８ レーザー３の焦点５をライン状に移動させる際のライン
Ｌ ライン８における近接したライン間の間隔
9a レーザー３の焦点５における上面（表面）側の開始点
9b レーザー３の焦点５における底面（裏面）側の終了点
Claims (10)
- 微小孔部を有する構造体形成用金型を作製する方法であって、下記工程Ａ〜工程Ｃを具備することを特徴とする微小孔部を有する構造体形成用金型の作製方法。
工程Ａ：プラスチック内部にパルス幅が１０−１２秒以下の超短パルスのレーザーを照射することにより、プラスチックに径０．３〜３０μｍの孔部を、該径と同じかそれ以上の間隔を置いて複数個形成して金型の原型を形成する工程
工程Ｂ：工程Ａで形成された金型の原型の表面上に金型材料を被覆する工程
工程Ｃ：工程Ｂで形成された金型材料被覆層を金型の原型から金型として分離する工程 - 工程Ａにおいて、プラスチック内部に外部よりパルス幅１０−１２秒以下の超短パルスのレーザーを、該超短パルスのレーザーの照射方向に対して平行な方向に且つプラスチック表面に対して垂直な方向に、超短パルスのレーザーの焦点を移動させながら照射することにより、プラスチックに微小孔部を形成する請求項１記載の微小孔部を有する構造体形成用金型の作製方法。
- 工程Ａにおいて、プラスチック及び超短パルスのレーザー光源のうちいずれか一方を、他方に対して相対的に移動させることにより、超短パルスのレーザーの焦点をライン状に移動させる請求項１又は２記載の微小孔部を有する構造体形成用金型の作製方法。
- 工程Ａにおいて、ライン状に移動する超短パルスのレーザーの焦点の移動速度が、１０〜１，０００μｍ／秒である請求項３記載の微小孔部を有する構造体形成用金型の作製方法。
- 工程Ａにおいて、焦点をライン状に移動させながら照射された複数のラインにおいて、近接したライン間の間隔が、１０〜１００μｍである請求項３又は４記載の微小孔部を有する構造体形成用金型の作製方法。
- 工程Ｂで用いられる金型材料が金属材料である請求項１〜５の何れかの項に記載の微小孔部を有する構造体形成用金型の作製方法。
- 微小孔部を有する構造体を製造する方法であって、下記工程Ｄ〜工程Ｅを具備することを特徴とする微小孔部を有する構造体の製造方法。
工程Ｄ：前記請求項１〜６の何れかの項に記載の微小孔部を有する構造体形成用金型の作製方法により作製された金型に、成形材料を充填する工程
工程Ｅ：工程Ｄで金型に充填された充填物を、微小孔部を有する構造体として、金型から離型する工程 - 工程Ｄで用いられる成形材料がプラスチック材料である請求項７記載の微小孔部を有する構造体の製造方法。
- 前記請求項７又は８記載の微小孔部を有する構造体の製造方法により得られた微小孔部を有する構造体を、金型の原型として用い、該金型の原型の表面上に金型材料を被覆させ、この金型材料被覆層を金型の原型から分離して、微小孔部を有する構造体形成用金型を得ることを特徴とする微小孔部を有する構造体形成用金型の作製方法。
- 前記請求項９記載の微小孔部を有する構造体形成用金型の作製方法により得られた金型に、成形材料を充填し、この充填物を金型から離型して、微小孔部を有する構造体を得ることを特徴とする微小孔部を有する構造体の製造方法。
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