(57)【要約】      （修正有）【課題】耐久性を付与しつつ、濡れ性の制御を行うことができる微細凹凸構造体、被加熱部材、及び被加熱部材を用いた加熱装置を提供する。【解決手段】金属基材部１と、前記金属基材部の表面に設けられた金属材料で形成された高さ１０〜１００μｍの複数の凸部２と、を有し、前記複数の凸部の側面には、前記複数の凸部の高さよりも小さく、高さ１ｎｍ〜１０μｍの凹凸が設けられたことを特徴とする。前記複数の凸部は、前記金属基材部と同一の金属材料であってもよい。前記複数の凸部の上面は、前記複数の凸部の間の凹部９の上面よりも平滑であってもよい。微細凹凸構造体を備えた被加熱部材としてもよい。微細凹凸構造体を備えた被加熱部材を加熱装置に用いてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基材部と、
前記金属基材部の表面に設けられた金属材料で形成された高さ１０〜１００μｍの複数の凸部と、を有し、
前記複数の凸部の側面には、前記複数の凸部の高さよりも小さく、高さ１ｎｍ〜１０μｍの凹凸が設けられたことを特徴とする微細凹凸構造体。
【請求項２】
前記複数の凸部は、前記金属基材部と同一の金属材料であることを特徴とする請求項１に記載の微細凹凸構造体。
【請求項３】
前記複数の凸部の上面は、前記複数の凸部の間の凹部の上面よりも平滑であることを特徴とする請求項１または２に記載の微細凹凸構造体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の微細凹凸構造体を備えたことを特徴とする被加熱部材。
【請求項５】
請求項４の被加熱部材を備えたことを特徴とする加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細凹凸構造体、被加熱部材、及びこの被加熱部材を備えた加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
濡れ性を制御する方法として、フラクタル表面によって、材料の表面に高い撥水性を持たせる方法が知られ、特許文献１には、アルキルケテンダイマーを用いてフラクタル表面を形成することが知られる。このような、アルキルケテンダイマーのフラクタル表面は超撥水と呼ばれる高度な撥水性によって面に対して１５０°を超える接触角で水滴が接する現象を発現する。また、表面形状や材料によっては、撥水、撥油、親水等の様々な現象を示すことが知られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１９７０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１に記載の表面では、樹脂製の凹凸であるため耐久性が低い。
【０００５】
本発明は、所望の耐久性及び、濡れ性を有することができる微細凹凸構造体、被加熱部材、及び被加熱部材を用いた加熱装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の微細凹凸構造体は、金属基材部と、前記金属基材部の表面に設けられた金属材料で形成された高さ１０〜１００μｍの複数の凸部と、を有し、前記複数の凸部の側面には、前記複数の凸部の高さよりも小さく、高さ１ｎｍ〜１０μｍの凹凸が設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、所望の耐久性及び、濡れ性を有した微細凹凸構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る微細凹凸構造体の拡大図。
【図２】本発明に係る微細凹凸構造体形成プロセスのフロー図。
【図３】本発明に係る微細凹凸構造体形成の他のプロセスのフロー図。
【図４】本発明に係る微細凹凸構造体形成の別のプロセスのフロー図。
【図５】本発明に係る他の実施例の断面図。
【図６】本発明に係る被加熱部材と加熱対象との模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を、図面に示す。具体的な実施例に基いて説明するが、その代表例を示したにすぎず、その要旨を越えない限り、以下の実施例により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
図１は、本発明の実施例に係る微細凹凸構造体が形成された金属材料の表面拡大図である。（ａ）のＡ−Ａ´断面が（ｂ）であり、（ｃ）は、凸部２の部分拡大図である。基板１（金属基材部）には、金属製の凸部２が形成されている。凸部２のＡ−Ａ断面で見ると凸部２の上面２ａはエッチング処理が行われていない平滑な面で、凸部２の側面２ｂには、凹凸が形成されている。凹部９には、凸部２の側面２ｂと同様に凹凸が形成されている。凸部２の側面は、凸部２の上面が他の部材と最初に接触しやすいため、削れにくい。また、凸部２は金属材料であるため樹脂材料に比べて剛性が高く、耐久性が高い。以下の実施例ではエッチングを使用して、凸部を形成したが、切削加工、レーザ加工その他の加工方法を用いて凸部を形成してもよい。凸部２の上面に凹凸を形成しない場合には、マスク等を用いることができる。
【００１１】
以下の実施例については、基板１には、ＳＵＳ３０４平板を用いた。エッチングに使用するエッチャントは、塩化第二鉄（４７ボーメ品）を用いた。レジストはドライフィルムレジスト、電気めっきはニッケルめっき液を用いた。共析めっきはニッケルめっき液中に樹脂を分散させためっき液を用いた。
【００１２】
図２は、本発明の微細凹凸構造体の製造方法のフローを示す図である。左側を初期状態として、右側に向かって各プロセスを経て表面状態が遷移していくことを示している。図２において、（ｂ）では金属板（基板）１にレジストを用いて、円柱形状のレジストマスキング層３を設け、（ｃ）で金属板（基板）１にエッチングを施し、凹凸を形成する。次に、（ｄ）で強アルカリ溶液中に浸漬させ、レジストマスキング層３を剥離する。（ｅ）は、（ｄ）の凸部２の部分拡大図である。凸部２の側面２ｂには凹凸が形成され、この側面２ｂの凹凸は、凸部２の上面２ａの方が外部と接触しやすいので、耐久性が高い。本実施例では、凸部２の上面２ａが多少削れても、濡れ性を制御した構造を維持することができる。
【００１３】
図３は、本発明の微細凹凸構造体の他の製造方法のフローを示す図である。左側を初期状態として、右側に向かって各プロセスを経て表面状態が遷移していくことを示している。図３において、（ａ）では金属板（基板）１１にレジストを用いて、図２同様のドット形状をしたレジストマスキング層１３を設け、（ｂ）で金属板（基板）１に共析めっきを施し、凸部１２を形成する。次に、（ｃ）で強アルアリ溶液中に浸漬させ、レジストマスキング層１３を剥離するとともに共析めっきにより析出した表面の樹脂を剥離する。（ｄ）は（ｃ）の凸部１２の部分拡大図である。強アルカリ溶液は、レジストマスキング層及び、ＰＴＦＥが膨潤するものを選択すればよい。レジストマスキング層の剥離と共析めっきにより析出した表面の樹脂の剥離は同一の溶液処理で行ってもよく、それぞれ別の溶液処理によって、完全に除去しても、部分的に除去してもよい。ＰＴＦＥを溶解する場合には、溶融アルカリ金属等が好ましく用いられる。凸部１２に対応する凹部１９は金属板（基板）１１となっている。凸部１２内部には、ＰＴＦＥ粒子１８が残存する。共析めっきの析出金属としてはニッケルが好ましく用いられ、共析めっきの樹脂粒子としては、ＰＴＦＥが好ましく用いられるが、めっき膜中に分散する樹脂であれば、各種樹脂粒子を各種形状で用いることができる。また、本実施例では、基材１１に対して、凸部１２の上面１２ａが過半数の面積をとるように配置すると凸部１２の上面１２ａの濡れ性が優先され、特に凸部を千鳥配置した場合に、濡れ性の制御が行い易い。
【００１４】
図４は、本発明の微細凹凸構造体の他の製造方法のフローを示す図である。左側を初期状態として、右側に向かって各プロセスを経て表面状態が遷移していくことを示している。図４において、（ａ）は金属板（基板）１の表面に共析めっきを施し、（ｂ）では、共析めっき膜１４が形成された面にレジストを用いて、図２同様のレジストマスキング層１３を設ける。次に（ｃ）では、共析めっき膜１４面に共析めっきを施し、凸形状の共析めっきを１５形成する。次に、（ｄ）で強アルカリ水溶液に浸漬させ、レジストマスキング層３を剥離するとともに共析めっきにより析出した表面の樹脂を剥離する。（ｅ）は（ｄ）の凸部１２の部分拡大図である。凸部１２内部には、ＰＴＦＥ粒子１８が残存する。本実施例では、凸部１５２に対応する凹部１９は共析めっき膜１４となっている。また、本実施例では、凹部１９も共析めっき膜１４によって形成され、凹部１９、凸部１２の上面１２ａ、側面１２ｂそれぞれに凹凸が形成されているため濡れ性の制御が行い易い。
【００１５】
本発明の実施例における図３、図４においては、共析めっきにニッケルを用いたが、銅、クロム、その他の金属めっき、各種合金めっき等を用いることができる。凸部１２がニッケルめっき層、銅めっき層、クロム層となっていると、ＳＵＳ材よりも熱伝導性が高く、被加熱部材の熱伝導性を高めるができる。なお、本実施例においては、凸部１２を形成する金属材料の相手部材とのコンタクト部分にめっき膜１２としてニッケル膜を用いたが、導電性、薄さを満足するものであれば、圧延材や蒸着材等各種の材料を用いることができる。主要な金属材料の熱伝導率は下記のようになっている。
【００１６】
熱伝導率(単位: Ｗ・ｍ-１・Ｋ-１)
銀（Ａｇ）４２０
銅（Ｃｕ）３９８
金（Ａｕ）３２０
アルミニウム（Ａｌ）２３６
ニッケル  ９０.９
鉄（Ｆｅ）  ８４
ステンレス鋼  １６.７ - ２０.９
【００１７】
図５に、凸部１の他の形状について記載する。図５（ａ）は、図４（ｄ）に記載のＳＵＳ３０４材にさらに陽極酸化を行えばよい。（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。凸部１６の周囲が三角形状の凸部で覆われている。図５（ｃ）は、図４（ｃ）、図５（ｄ）に記載した樹脂の形状をロッド状にしてレジストとともに除去したものである。（ｄ）は（ｃ）の部分拡大図である。図５（ｂ）のような形状を形成するには、例えば、ニッケルめっき液中に分散させるＰＴＦＥ粒子形状を球形状から、ロッド形状に変更すればよい。
【００１８】
めっき膜を形成する場合には、金属板（基板）は、例えば銅やステンレス板（ＳＵＳ）のような通電特性を有するものであれば何でもよく、金属板（基板）上に電解めっきされるめっき部の組織を制限するものでもない。金属板（基板）の寸法形状などはいずれも適宜設計変更可能な事項であり、例えば櫛刃形状や波形等のような適宜形状（任意形状）で構わない。
【００１９】
レジストマスキング層は液状レジストやフィルムレジストや電着レジストなどにて金属板上に形成されるものであり、金属板の表裏に連続して形成されていてもよく、金属板の表裏のいずれか一方のみに形成されていてもよい。レジストマスキング層の巾寸法や長さ、スポットの大きさ、形成位置などもまた適宜設計変更可能な事項である。形成する凸の形状は、例えば、円柱形状であれば、外径１０〜１２０μｍが好ましく、８０〜１００μｍが特に好ましい。また、隣り合う凸同士の間隔は、１０〜１００μｍが好ましく、３０〜５０μｍが特に好ましい。また、凸の高さは、１０〜１００μｍが好ましく、２０〜７０μｍが特に好ましい。凸部の側面の凹凸の高さは、１ｎｍ〜１０μｍが好ましく、例えば、化学エッチングや電解エッチングを用いた場合には、１００ｎｍ〜１０μｍの凹凸を形成でき、陽極酸化を用いた場合には、１〜１００ｎｍの凹凸を形成することができる。
【００２０】
（実施例）
ＳＵＳ３０４平板上にレジスト層を形成する。本実施例においては、レジストマスキングの基本形状は円柱形状で外径９０μｍとし、凸間隔は４０μｍとした。次に、レジストマスキング層以外の面に対して、スプレーエッチング法により、基材をエッチングした。エッチング時間は、６０秒、９０秒の２条件で実施した。その後、強アルカリ水溶液に浸漬させ、レジストマスキング層を完全に剥離した。
【００２１】
比較例と実施例の凸のパラメータと水滴の接触角について、表１にまとめる。比較例として、パターンを形成していないＳＵＳ３０４板における純水の接触角を測定した。結果、比較例の接触角は、９２°だった。スプレーエッチングを６０秒実施したパターン１では、凸外径が５８μｍ、凸高さが２４μｍとなり、純水の接触角は１１１°だった。一方、スプレーエッチングを９０秒実施したパターン２では、凸外径が３９μｍ、凸高さが３６μｍとなり、純水の接触角は１３５°だった。スプレーエッチングを用いているため、凸部の側面の凹凸の高さは、１００ｎｍ〜１０μｍの範囲内で形成することができる。
【００２２】
（表１）
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【００２３】
（他の実施例）
このような、耐久性の高い金属製の凸部の側面に凹凸を形成した微細凹凸構造体は、各種構造材の表面に用いることができ、構造材の必要とする撥水性、撥油性、親水性等を制御して提供することができる。例えば、図６に記載するように、加熱対象１０１を実施例１で得られたＳＵＳ３０４で形成した被加熱部材１００を加熱源１０２の抵抗加熱で加熱した。加熱装置としては、電磁誘導加熱、抵抗加熱、燃焼加熱等により熱を被加熱部材である金属材料に伝導させて加熱対象を加熱すると撥水性を得つつ、熱源のエネルギーを加熱対象に対して効率良く伝えることができる。加熱対象は、水分を多量に含む有機物だけでなく、水分を少量しか含まない樹脂、繊維等にも用いることができ、それらを加熱する際の被加熱部材として押型等にも用いることができる。
【００２４】
以上、金属基材部と、金属基材部の表面に金属基材部よりも熱伝導率の高い金属材料で設けられた複数の凸部を有する被加熱部材によると、特につぎの作用効果が得られる。
金属基材部分よりも熱伝導性の高い金属材料で凸形状を形成するため、撥水性を得つつ、加熱対象に対して熱の伝わりやすい被加熱部材を提供することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１、１１：金属板（基板）
２、１２：凸部 
３、１３：レジストマスキング層
９、１９：凹部
１２、１５、１７：共析めっき膜
１８：ＰＴＦＥ粒子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2019167552.tif 000008
【図６】
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