(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塑性変形機能を有する薄膜層と、複数の凹部が形成されたテンプレート基板と、を用いて製造される微細中空体の製造方法において、
前記凹部に空間が残るように、前記凹部に補強材を注入する第１工程と、
前記テンプレート基板の表面を前記薄膜層で覆う第２工程と、
前記空間に圧力をかけ前記薄膜層を膨張延伸させて、複数の中空体を一定方向に形成する第３工程と、
前記補強材を固化する第４工程と、
を備えたことを特徴とする微細中空体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の微細中空体の製造方法において、
前記薄膜層の天井部を除去し、新たな薄膜層を密着させる第５工程をさらに有することを特徴とする微細中空体の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の微細中空体の製造方法において、
前記空間に圧力をかけて、前記第５工程にて密着させた薄膜層を膨張延伸させて、複数の中空体を一定方向に形成する第６工程と、
前記薄膜層の天井部を除去し、新たな薄膜層を密着させる第７工程と、
を有することを特徴とする微細中空体の製造方法。
【請求項４】
塑性変形機能を有する薄膜層と、複数の凹部が形成されたテンプレート基板と、を用いて製造される微細中空体の製造方法において、
前記凹部に補強材を注入する第１工程と、
前記テンプレート基板の表面を前記薄膜層で覆う第２工程と、
前記凹部内の前記補強材を気化させた圧力により前記薄膜層を膨張延伸させて、複数の中空体を一定方向に形成する第３工程と、
前記薄膜層の天井部を除去する第４工程と、
各中空体内に補強材を注入し、前記補強材を固化する第５工程と、
を備えたことを特徴とする微細中空体の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の微細中空体の製造方法において、
前記薄膜層の天井部を除去し、新たな薄膜層を密着させる第６工程をさらに有することを特徴とする微細中空体の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の微細中空体の製造方法において、
前記補強材を気化させた圧力により、前記第６工程にて密着させた薄膜層を膨張延伸させて、複数の中空体を一定方向に形成する第７工程と、
前記薄膜層の天井部を除去し、新たな薄膜層を密着させる第８工程と、
を有することを特徴とする微細中空体の製造方法。
【請求項７】
塑性変形機能を有する薄膜層と、複数の凹部が形成されたテンプレート基板と、を用いて製造される微細中空体の製造方法において、
前記凹部に空間が残るように、前記凹部に補強材を注入する第１工程と、
前記テンプレート基板の表面を前記薄膜層で覆う第２工程と、
前記空間内にガスを放出することにより前記薄膜層を膨張延伸させて、複数の中空体を一定方向に形成するとともに、前記補強材を前記薄膜層の天井部まで移動させる第３工程と、
前記補強材を固化する第４工程と、
を備えたことを特徴とする微細中空体の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の微細中空体の製造方法において、
前記薄膜層の天井部を除去し、新たな薄膜層を密着させる第５工程をさらに有することを特徴とする微細中空体の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の微細中空体の製造方法において、
前記空間内にガスを放出することにより、前記第５工程にて密着させた薄膜層を膨張延伸させて、複数の中空体を一定方向に形成する第６工程と、
前記薄膜層の天井部を除去し、新たな薄膜層を密着させる第７工程と、
を有することを特徴とする微細中空体の製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか一項に記載の微細中空体の製造方法において、
浮力の差によって前記凹部に補強材を供給することを特徴とする微細中空体の製造方法。
【請求項１１】
請求項２、３、５、６、８、９の何れか一項に記載の微細中空体の製造方法において、
前記補強材は、注入時は液体であり、少なくとも前記新たな薄膜層の密着時は固体であることを特徴とする微細中空体の製造方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の微細中空体の製造方法において、
前記補強材は、注入時は水であることを特徴とする微細中空体の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の微細中空体の製造方法において、前記補強材は、前記中空体を把持する際に氷結されることを特徴とする微細中空体の製造方法。
【請求項１４】
請求項４乃至６の何れか一項に記載の微細中空体の製造方法において、前記補強材は、沸点が異なる２種類以上の混合物であることを特徴とする微細中空体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、マイクロメートルオーダーのハニカム構造（微細中空体と同義）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のハニカム構造の製造方法としては、段ボールの製造に代表される展張方式やコルゲート方式などが用いられてきた。
これらの方法で製造されるハニカム構造の寸法は、セルピッチがミリメートオーダーであり、また上記２方式とも機械加工（プレス、接着）のためこの寸法程度の製造に適し、それ以下の寸法、特にマイクロメートルオーダーのハニカム構造の製造は困難であった。
ところで、現在ハニカム構造は、車の排ガス用フィルターに代表される触媒担持ハニカム構造や電子増倍管素子のマイクロチャネルプレート等へと展開している。何れも、ハニカム構造の持つ高表面積による軽量高剛性の特徴を利用している。
前者の触媒担持ハニカム構造は、押出し法にて製造されているが、隔壁厚みが５０μｍ程度であり、自ずとセルピッチが決定してしまう（セルピッチを小さくすると、開口率が小さくなり、ガスの流動抵抗が高まり、触媒効果が小さくなる。現状３３０μｍピッチ程度である）。
この方法だと、これ以上隔壁厚みを小さくすることが困難である。
【０００３】
一方、マイクロチャネルプレートも表面積を大きくすることで、電子の衝突数が高まり電子が増倍する。シリコーンまたは、ガラスをエッチングする方法で加工されているが、通常エッチングレートは１μｍ／分以下であり、加工時間が非常に長い欠点を持つ。
また、その加工アスペクト比Ａ（長手高さ寸法／隔壁厚み）は通常２０以下であり、その以上のアスペクト比を得るのは困難である。
また、他のハニカム構造の形成方法として、氷晶テンプレート法（特許文献１）、高湿度キャスト法（特許文献２）、陽極酸化ポーラスアルミナ（特許文献３）、Ｘ線リソグラフィーがある。
氷晶テンプレート法は氷の結晶方向を温度分布にて制御する方法であるが、整列したハニカム形成は困難である。高湿度キャスト法は、水滴（球状）を型として利用するため、原理的にはアスペクト比Ｂ（長手高さ寸法／セルピッチ）は１であり、長穴のハニカム形成は困難である。陽極酸化ポーラスアルミナは、長穴のハニカム形成は可能であるが、材料はアルミのみである。セルピッチも数１００ｎｍ以下にしか適用出来ない。Ｘ線リソグラフィーは、ハニカムの寸法的課題はほぼ解決出来るが、装置（特に軟Ｘ線加速と安全確保）が非常に高価なため製品価格が高価となる欠点がある。
【０００４】
これらの課題を解決するため、本出願人は、特許文献４及び特許文献５に記載されるような、多数の穴から同時にガスを発生させハニカム材を同時膨張させることで、非常に隔壁が薄いハニカムを形成する方法をすでに提案している。
しかしながら、ハニカム材の膨張とともに隔壁が薄くなるため、ある高さ以上のハニカム（高アスペクト比Ｂ）を形成するのが、困難である。
かかる問題点の解決策として、伸び剪断が大きなハニカム材を使用する方法があるが、本出願人による特許文献６では、ハニカム構造の形成中にハニカム材を継ぎ足すことで解決した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、剛性が非常に小さい、形成中のハニカム隔壁（隔壁厚み０．１μｍ〜１０μｍ）にハニカム材をある程度の力をかけながら接触および接合する方法のため、繋ぎ目形状が変形する欠点があった。繋ぎ目形状が変形することにより画像素子の場合は画像のゆがみが、ガスフィルタの場合はガス流動抵抗の増大等の問題が生じる。
上記の課題を鑑みて、本発明は、特許文献６に開示の方法を基本とし、ハニカムの繋ぎ目での変形が少ない高アスペクト比のハニカム構造体を製造する方法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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、塑性変形機能を有する薄膜層と、複数の凹部が形成されたテンプレート基板と、を用いて製造される微細中空体の製造方法において、前記凹部に空間が残るように、前記凹部に補強材を注入する第１工程と、前記テンプレート基板の表面を前記薄膜層で覆う第２工程と、前記空間に圧力をかけ前記薄膜層を膨張延伸させて、複数の中空体を一定方向に形成するとともに、前記補強材を前記薄膜層の天井部まで移動させる第３工程と、前記補強材を固化する第４工程と、を備えた微細中空体の製造方法を特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の微細中空体の製造方法において、前記薄膜層の天井部を除去し、新たな薄膜層を密着させる第５工程をさらに有する微細中空体の製造方法を特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項２に記載の微細中空体の製造方法において、前記空間に圧力をかけて、前記第５工程にて密着させた薄膜層を膨張延伸させて、複数の中空体を一定方向に形成する第６工程と、前記薄膜層の天井部を除去し、新たな薄膜層を密着させる第７工程と、を有する微細中空体の製造方法を特徴とする。
【０００９】
また、請求項４の発明は、塑性変形機能を有する薄膜層と、複数の凹部が形成されたテンプレート基板と、を用いて製造される微細中空体の製造方法において、前記凹部に補強材を注入する第１工程と、前記テンプレート基板の表面を前記薄膜層で覆う第２工程と、前記凹部内の前記補強材を気化させた圧力により前記薄膜層を膨張延伸させて、複数の中空体を一定方向に形成する第３工程と、前記薄膜層の天井部を除去する第４工程と、各中空体内に補強材を注入し、前記補強材を固化する第５工程と、を備えた微細中空体の製造方法を特徴とする。
本発明によれば、薄膜層により中空体を形成後さらなる中空体の延伸のために薄膜層材を隔壁に圧着させる前に、中空体内の空間に補強材を設けることで、前工程で作成した中空体とのつなぎ目の破壊や変形を防ぐことが出来る。
また、請求項５の発明は、請求項４に記載の微細中空体の製造方法において、前記薄膜層の天井部を除去し、新たな薄膜層を密着させる第６工程をさらに有する微細中空体の製造方法を特徴とする。
【００１０】
また、請求項６の発明は、請求項５に記載の微細中空体の製造方法において、前記補強材を気化させた圧力により、前記第６工程にて密着させた前記薄膜層を膨張延伸させて、複数の中空体を一定方向に形成する第７工程と、前記薄膜層の天井部を除去し、新たな薄膜層を密着させる第８工程と、を有する微細中空体の製造方法を特徴とする。
また、請求項７の発明は、塑性変形機能を有する薄膜層と、複数の凹部が形成されたテンプレート基板と、を用いて製造される微細中空体の製造方法において、前記凹部に空間が残るように、前記凹部に補強材を注入する第１工程と、前記テンプレート基板の表面を前記薄膜層で覆う第２工程と、前記空間内にガスを放出することにより前記薄膜層を膨張延伸させて、複数の中空体を一定方向に形成する第３工程と、前記補強材を固化する第４工程と、を備えた微細中空体の製造方法を特徴とする。
本発明によれば、薄膜層により中空体を形成後さらなる中空体の延伸のために薄膜層材を隔壁に圧着させる前に、中空体内の空間に補強材を設けることで、前工程で作成した中空体とのつなぎ目の破壊や変形を防ぐことが出来る。
【００１１】
また、請求項８の発明は、請求項７に記載の微細中空体の製造方法において、前記薄膜層の天井部を除去し、新たな薄膜層を密着させる第５工程をさらに有する微細中空体の製造方法を特徴とする。
また、請求項９の発明は、請求項８に記載の微細中空体の製造方法において、前記空間内にガスを放出することにより、前記第５工程にて密着させた薄膜層を膨張延伸させて、複数の中空体を一定方向に形成する第６工程と、前記薄膜層の天井部を除去し、新たな薄膜層を密着させる第７工程と、を有する微細中空体の製造方法を特徴とする。
また、請求項１０の発明は、請求項１乃至９の何れか一項に記載の微細中空体の製造方法において、浮力の差によって前記凹部に補強材を供給する微細中空体の製造方法を特徴とする。
【００１２】
また、請求項１１の発明は、請求項２、３、５、６、８、９の何れか一項に記載の微細中空体の製造方法において、前記補強材は、注入時は液体であり、少なくとも前記新たな薄膜層の密着時は固体である微細中空体の製造方法を特徴とする。
本発明によれば、補強材を液体としたことで、任意の位置に配置可能であり、また固体に変化することで、剛性が強く中空体の補強材として効果を発揮する。
また、請求項１２の発明は、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の微細中空体の製造方法において、前記補強材は、注入時は水である微細中空体の製造方法を特徴とする。
本発明によれば、補強材を水としたので、固体と液体の相変化がし易く、扱いが簡便となる。また、環境負荷も非常に低いという効果もある。
【００１３】
また、請求項１３の発明は、請求項１１又は１２に記載の微細中空体の製造方法において、前記補強材は、前記中空体を把持する際に氷結される微細中空体の製造方法を特徴とする。
また、請求項１４の発明は、請求項４乃至６の何れか一項に記載の微細中空体の製造方法において、前記補強材は、沸点が異なる２種類以上の混合物である微細中空体の製造方法を特徴とする。
本発明によれば、補強材の機能を、隔壁を補強する機能、隔壁を形成する機能と、液体ごとに機能を分離出来、混合比を変えることで、気体量の制御を簡便に行える。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように構成したので、本発明によれば、高アスペクト比の中空構造体を製造するために、ハニカム材（薄膜層）により隔壁（中空体）を形成後さらなる隔壁の延伸のためにハニカム材を隔壁に圧着させる際に、隔壁間の空間に補強部を設けることで、前工程で作成した隔壁とのつなぎ目の破壊や変形を防ぐことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る微小中空体の製造方法を示す図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る微小中空体の製造方法を示す図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る微小中空体の製造方法を示す図。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る微小中空体の製造方法を示す図。
【図５】本発明の実施の形態にかかる微小中空体の製造方法により製造した中空構造体（ハニカム）の形状を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に図面を参照して、本発明における微小中空体の製造方法を詳細に説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る微小中空体の製造方法を示す図である。
なお、本実施形態の製造方法において、以下のような材料、装置を使用した。
・成形型１０：ハニカムセルのピッチ等を決定し、そこから後述のハニカムセル（微小中空体）の材料となる薄膜層３０を成長させ、隔壁（＝中空体）３５を形成する大元となる型である。
この成形型１０の材質は、加工が可能で形状が維持できれば何でも良いが、本実施形態では、剛性や腐食に強いステンレス材を用いた。領域（大きさ）は１００ｍｍ×１００ｍｍとした。
形成すべきハニカムセル（隔壁）のパターンに合わせて複数の隔壁１２（第１の隔壁）によって区画された、千鳥状に配列した空間（貫通孔）１１を設けている。貫通孔１１の形状はφ１５０μｍの円筒状であり、ピッチは２００μｍである。
・成形基板２０：成形型１０から脱着可能な板である。密着時には、薄膜層３０、成形型１０、成形基板２０の空間の気密性を維持する機能を持つ（但し、材料特有のガス透過性は無視する）。
【００１７】
本実施形態では、粘着性を有するシリコーン板を使用した。
なお、上記の成形型１０と成形基板２０とを合わせてテンプレート（テンプレート基板）２５を構成する。
このテンプレート２５において、成形基板２０は、成形型１０に設けた貫通孔（空間）１１の一方の開口を塞いで非貫通の凹部としている。
・薄膜層３０：ガス圧力にてハニカムの隔壁３５となる塑性変形機能を有する素材である。成形型１０との親和性があり、かつ、延伸性の特性を持つ。本実施形態では粘着性のあるアクリル系ＵＶ硬化樹脂を用いた。層厚みは２０μｍとした。他にも例えば、ゼラチン水溶液を用いてもよい。この場合は、固化方法は乾燥させて水を除去する方法を用いる。
・基材４０：以下のような多様な補助的役割を持つ構成部材である。
（１）成形型１０へ薄膜層３０を密着設置する補助板として使用する。薄膜層３０を安定して成形型１０に密着設置する際に、あらかじめ基材４０に薄膜層３０を塗布した状態で基材４０の薄膜層３０を塗布した面を、成形型１０に密着させる。
（２）隔壁３５を形成後、各隔壁３５を連結する天井部を剥離する際の補強板として使用する。
（３）隔壁成長中の平坦性を維持する。
（４）隔壁を赤外線（ＵＶ）にて固化できるように、ＵＶ透過性を有する。
（５）隔壁の高さの維持。
【００１８】
ハニカム材５０および第二ハニカム材５５：薄膜層３０と基材４０の両方を合わせてハニカム材５０を構成する。
また、第二ハニカム材５５（薄膜層８０、基材９０）は１回目の隔壁形成以降の材料を言う。材質は、それぞれ違っていても良い。
・補強材６０：本発明において特徴的な、隔壁天井部の除去時および、形成後の隔壁へ第二ハニカム材５５を接合する際に、隔壁の変形を防止する為の剛性特性をもつ材料である。
また、隔壁３５間への注入時には流動性を有する。本実施形態では、氷（水）を用いたが、上記のような特性を有する物質であれば、その限りではない。
・圧力制御装置７０：薄膜層３０を延伸させるために、薄膜層３０と成形型１０の貫通孔１１とで定義される気密空所１４内のガスを圧縮及び減圧制御し、隔壁の寸法（主に高さ）を制御する装置である。
・温度制御装置７１：補強材６０の注入、天井部除去、第二ハニカム材接合時の、補強材６０の状態変化を温度により制御する装置である。
【００１９】
以下に、図１を用いて、上記の材料及び装置を用いた、本実施形態における中空構造体の製造方法を説明する。
・工程（ａ）
成形型１０の下部（下面）へ成形基板（第１の成形基板）２０を密着させてテンプレート２５とする。成形基板２０の存在により、成形型１０が有する複数の貫通孔（空間）１１は、テンプレート２５が有する複数の凹部となる。
ついで、前記凹部に空間が生じるように前記成形基板の表面を前記薄膜層で覆う。つまり、あらかじめ薄膜層（第１の薄膜層）３０を基材４０に塗布したハニカム材５０を、貫通孔１１を覆うように、隔壁１２の先端縁１２ａ間に跨って、成形型１０上部（上面）へ密着させ積層体を形成する（第１工程）。
薄膜層３０の厚みは任意で良い（目安として０．１〜１００μｍの範囲）。本例では膜厚を２０μｍとした。
【００２０】
・工程（ｂ）
上記空間に圧力をかけ前記薄膜層３０を膨張延伸させて、複数の中空体を一定方向に形成する。
具体的には、まず工程（ａ）で得た積層体を、圧力制御装置７０内に設置する（圧力制御装置７０内で工程（ａ）を行っても良い）。
圧力制御装置７０にて、装置内の雰囲気圧力を制御する。本実施形態では、大気圧０．１Ｍｐａからに０．０１Ｍｐａ減圧制御する。
減圧させることで、気密空所１４内のガスの体積膨張が始まり気密空所１４が拡張されるが、このとき、隣接した気密空所１４も同時に膨張するため横への広がりが規制され、上方へと気密空所１４は広がる。これにより、薄膜層３０は膨張延伸して、薄膜層３０の一部からなる複数の隔壁３５（第２の隔壁）が同時に形成され、複数の中空体が一定方向に形成される。また、隔壁３５間には、隔壁空間３１が形成された（第２工程）。
隔壁３５が形成されることで、薄膜層３０は隔壁形成物３０Ａとなる。
さらに、薄膜層３０の残りの部分により、隔壁３５間を連結する天井部３０Ｂが形成された。隔壁３５が所望の高さになった時点で、紫外線を約１０秒間照射し遮光材を硬化する。
なお、上述したように、基材４０には紫外線が透過するプラスチック材料を用いた。
【００２１】
・工程（ｃ）
上記複数の中空体に開口部１５を設ける。
具体的には、圧力制御装置７０内から、隔壁形成物３０Ａ＋成形型１０＋成形基板２０の積層体を取り出し、成形基板２０を成形型１０からはずす。これにより、拡大された気密空所１８（気密空所１４及び隔壁空間３１）が開放され、複数の中空体に複数の開口部１５が設けられる（第３工程）。
【００２２】
・工程（ｄ）
次に、上記凹部に補強材６０を注入する。
具体的には、開口部１５から、隔壁３５間の空間（隔壁空間）３１および成形型１０の空間（貫通孔）１１及である凹部に補強材６０としての水を注入する。
注入方法は、隔壁形成物３０Ａ＋成形型１０＋成形基板２０の積層体を補強材（水）に浸けるなど公知な手段で良い。このとき、同時に圧力制御装置７０内で減圧し余剰のガスを脱気させても良い。
隔壁３５が硬化した後に隔壁空間３１へ補強材を供給するので、硬化前の隔壁に悪影響（反応の低下等）を与えることが少ない。
図１では工程（ｃ）で成形基板２０を除去した後に、工程（ｄ）として補強材６０（水）を補給しているが、後述の工程（ｆ）における天井部の除去後に、天井部の除去によって発生する開口から注入するのでもよい。
【００２３】
・工程（ｅ）
上記工程（ｄ）で注入した補強材６０を固化する。
具体的には、上記積層体（隔壁形成物３０Ａ＋成形型１０＋成形基板２０）を、温度制御装置７１に置き、温度制御装置７１によりマイナス２０℃に冷却し、補強材６０である水を凍結させて氷にして固化する（第４工程）。
図１では、後述の工程（ｆ）における天井部除去前に補強材６０の凍結を行っているが、天井部の除去後でも良い。
【００２４】
・工程（ｆ）
上記薄膜層３０の天井部３０Ｂを除去する。
具体的には、隔壁３５を連結する隔壁形成物の天井部３０Ｂを基材４０ごと除去する（第５工程）。
この除去も切削等の公知の方法で良い（切削することで、除去と同時に隔壁高さの補正も可能である）。
本実施形態では、基材４０を上方へ引き上げる力で天井部３０Ｂごと除去した。
なお、基材４０は、薄膜層３０との親和性があり、柔軟性と強度を備えたプラスチック材料を用いている。
【００２５】
・工程（ｇ）
工程（ｆ）で除去した上記薄膜層３０の天井部３０Ｂに相当するところに、新たな薄膜層を密着させる。
具体的には、隔壁３５が露出した状態で、隔壁３５の先端縁３５ａに跨って、新たな薄膜層８０と基材９０とからなる第二ハニカム材５５を、圧力をかけて密着（圧着）させて、気密空所１８を密封した（第５工程）。
なお、固形となった補強材６０が隔壁３５を把持・保護していているので、圧力をかけても隔壁を変形や破損させずに、第二ハニカム材を密着させることが可能である。また、密着性に優れた圧着が可能である。
【００２６】
・工程（ｈ）
温度制御装置７１の温度を上昇（８０℃）させ補強材６０を液化させた。
・工程（ｉ）
次いで、温度制御装置７１上で、積層体（隔壁形成物３０Ａ＋成形型１０）ひっくり返し、熱にて水分を気化させて除去した。このとき、同時に圧力制御装置７０内で減圧乾燥させても良い。
・工程（ｊ）
工程（ａ）と同様に成形基板２０（第２の成形基板）を成形型１０の基端縁１２ｂに密着させ、圧力制御装置７０内に置く。
【００２７】
・工程（ｋ）
工程（ｂ）と同様に、上記空間（気密空所）に圧力をかけ前記第５工程にて密着させた薄膜層を膨張延伸させて、複数の中空体を一定方向に形成する。具体的には、圧力制御装置７０にて減圧させ、第二ハニカム材５５（第２の薄膜層としての薄膜層８０）による隔壁８５（第３の隔壁）を形成して隔壁形成物８０Ａを得る（第６工程）。次いで、紫外線を照射することで、第二ハニカム材５５の隔壁８５を硬化させる。
後は、隔壁の長さ（高さ）が所望の長さとなるまで、工程（ｃ）〜（ｋ）を繰り返す（第７〜第９工程）。
最後に、工程（ｌ）として、成形型１０から隔壁を剥がし、ハニカム形状の中空構造体１００を得る。
【００２８】
このように、ハニカム材５０による隔壁３５の形成後、第二ハニカム材（薄膜層８０）の圧着と、ガス圧による隔壁形成を複数回繰り返すので、任意の長さ（高さ）の中空体（ハニカム）を製造することが出来る。また、高ハイアスペクト比のハニカムを形成する可能である。
なお、上記した工程において、補強材６０として氷（水）を用いたがゾルゲル変化があるゼラチン水でも良い。この場合強度は氷より低下するが、状態変化温度が４０℃近傍にあり、氷（水）の場合と比べて霜が降りることが無いため、装置の錆びに対する配慮が少なくて済み取り扱いが簡単となる。
【００２９】
また、状態変化に関わるエネルギーのやりとりが少なく省エネルギーである。水やゼラチン水溶液以外では、鎖式飽和炭化水素（アルカン）でも良い。特に融点が２０℃（室温）近傍にある、テトラデカン（Ｃ１４Ｈ３０、融点６℃）、ペンタデカン（Ｃ１５Ｈ３２、融点１０℃）、ヘキサデカン（Ｃ１６Ｈ３４、融点１８℃）、ヘプタデカン（Ｃ１７Ｈ３６、融点２１℃）、等が良い。この場合、ハニカム材はゼラチン水溶液となる。
気密空所１８への補強材の他の注入方法として、界面張力が小さい補強部材を隔壁空間３１に注ぐ方法がある。上記説明の鎖式飽和炭化水素（アルカン）（ヘキサデカン、２７ｍＮ／ｍ）は、水（７２ｍＮ／ｍ）と比較して界面張力が小さいので、隔壁に接触させるだけで、自然と隔壁空間３１に入っていく。
工程（ｂ）、工程（ｋ）における隔壁形成は、減圧による成形型凹部（貫通孔１１）または隔壁空間３１（８１）内のガス膨張にて隔壁を形成するので、後述の図２の場合に比して大きいガス膨張力とすることが出来る。
また、補強材の材質を水（氷）としたことで、融点が０℃にあり制御の簡便性がある。また、環境にも優しい（ほぼ無害）。薄膜層との反応にも影響を与えることが少ない。ここで簡便性とは、取り扱い易さを述べている。水は、融点が室温（２０℃近傍）に近い０℃であり、固体と液体の相変化がし易い（省エネルギー、短時間での相変化）ので、特殊な装置もいらず取り扱いやすい。
【００３０】
［第２の実施形態］
図２は、本発明の第２の実施形態に係る微小中空体の製造方法を示す図である。
製造に用いる装置、材料は、第１の実施形態の場合と同じであり、補強材６０の取り扱いに違いがある。
以下に、図２を用いて、本実施形態における微小中空体の製造方法を説明する。
・工程（ａ）
図１の場合と同様の成形型１０を用意する。
・工程（ｂ）
次に、成形型１０の貫通孔１１に空間が残るように補強材（水）６０を注入する（第１工程）。
・工程（ｃ）
次に、成形型の表面を薄膜層３０で覆う。
具体的には、成形型１０の下面へ成形基板（第１の成形基板）２０の一面を密着して成形基板２０と隔壁１２とからなる凹部を形成する。
この時、成形基板２０と成形型１０により、図１の場合と同様のテンプレート２５が構成されている。
さらに、成形型１０の上面に、あらかじめ薄膜層３０を基材４０へ塗布したハニカム材５０を密着接合することにより、成形型１０の隔壁（第１の隔壁）１２と、成形基板２０の一面とからなる凹部を封止した気密空所１４を形成する（第２工程）。
【００３１】
・工程（ｄ）
上記空間に圧力をかけ前記薄膜層を膨張延伸させて、複数の中空体を一定方向に形成する（第３工程）。
具体的には、成形型１０＋成形基板２０＋ハニカム材５０の積層体を、温度制御装置７１に載置した状態で圧力制御装置７０内に入れて、図１の工程（ｂ）と同様に、減圧による隔壁（第２の隔壁）３５の成長と、紫外線照射による隔壁３５の硬化を行う。
この工程において、補強材６０は、気密空所１８（隔壁空間３１及び気密空所１４）中のガスの膨張とともに天井部３０Ｂに押しつけられながら上昇する。
温度制御装置にて冷却（−２０℃）し補強材６０を凍結させる（第４工程）。
なお、補強材６０を固化する工程は、次工程（ｅ）の直前でも良い。
・工程（ｅ）
次に、薄膜層３０の天井部３０Ｂを除去する。本例では、基材４０を上方へ引き上げる力で天井部３０Ｂごと除去した。
【００３２】
・工程（ｆ）
次に、上記工程（ｅ）で除去した薄膜層３０の天井部３０Ｂの部分に、新たな薄膜層を密着させる
固化した補強材６０で補強された隔壁３５の先端縁３５ａ間に跨って、薄膜層（第２の薄膜層）８０を基材４０に塗布した第二ハニカム材５５を、圧力をかけて隔壁形成物３０Ａに密着させる（第５工程）。これにより、気密空所１８が、密封される。
次いで、温度制御装置７１の温度を上昇（１０℃）させ補強材６０を液化させる。
・工程（ｇ）
上記空間（気密空所）に圧力をかけて、工程（ｆ）にて密着させた薄膜層を膨張延伸させて、複数の中空体を一定方向に形成する。
具体的には、工程（ｄ）と同様に、圧力制御装置７０内を減圧させ、第二ハニカム材５５の隔壁８５（第３の隔壁）を一定方向に形成させ（第６工程）、例えば紫外線を照射することで、第二ハニカム材５５の隔壁８５を硬化させる。
【００３３】
・工程（ｈ）
工程（ｇ）の隔壁８５の硬化後は、工程（ｅ）と同様に、基材９０を天井部８０Ｂごと除去する（第７工程）。
あとは、工程（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）を、隔壁が所望の高さになるまで繰り返す。
・工程（ｉ）
最後に成形型１０から隔壁を剥がし、ハニカム形状の中空構造体１００を得る。
なお、工程（ｄ）において、より確実に補強材６０を天井部３０Ｂに把持するには、液体の補強材６０を遠心力等の力を用いて天井部３０Ｂに移動させる。
浮力差（気体と液体の密度差、方法は重力、遠心力）を用いることにより補強材６０を隔壁形成物の所定の位置、特に天井部に供給することが出来る。
【００３４】
例えば、成形型１０および隔壁空間３１内に気体と液体の混合層がある場合は、天井部３０Ｂを下側にすることで、液層を天井部３０Ｂに誘導することが出来る。
さらには、遠心力を用いることで、小さな気泡も天井部３０Ｂから除去することが出来る。
このことによって、補強材６０が天井部３０Ｂ側の隔壁３５を密に覆うことが出来、補強材６０の固化時の把持力も高まる。よって、隔壁３５の変形や破損を極力抑えた薄膜層の圧着も出来る。
他の注入方法として遠心力により注入させる方法もある。これは隔壁空間３１のガスから補強材に置換するのに、その物質の密度差を利用する方法である。遠心力にてその物質の加速度が増し、ガスとの置換（＝遠心分離）が行いやすくなる。
【００３５】
本実施形態においては、工程（ｄ）前に、成形型１０へ補強材６０を供給するので、隔壁３５形成後も成形型１０と隔壁３５を離すことなく、補強材６０の状態変化（固体、液体、気体）を成形型１０および隔壁空間３１内で行うことが出来る。そのことにて工程数を増やすことなく隔壁高さが大きいハニカムの形成が出来る。
また、成形型１０から成形基板２０を取り外す必要もないため、テンプレートが成形型１０と成形基板２０とからなる必要は必ずしも無く、下記の図３で示すような成形型と成形基板が一体化したようなものも使用可能である。
また、供給時の補強材６０は液体であるので、上述のように、補強材を所定の位置、特に天井部に供給することが出来る。また、変形が容易な液体なので、密に隔壁に接触することができ、固化時の把持力を増すことが出来る。
【００３６】
［第３の実施形態］
図３は、本発明の第３の実施形態に係る微小中空体の製造方法を示す図である。
本実施形態においては、成形型１０Ａとして、非貫通の凹部１１Ａを有するものを用いた。従って、成形型１０Ａは、図１、図２の場合で用いた成形基板２０としての機能を兼ね備えており、すなわち、成形型１０Ａが、図１、図２で言うテンプレート（テンプレート基板）となる。
ただし、図１、図２のように、成形基板と成形型が別部材になったものを用いても、特に問題はない。
成形型１０Ａの材質はステンレス材とし、隔壁１２Ａ（第１の隔壁）によって区画される非貫通の凹部１１Ａの形状は、φ１５０μｍの円筒とした。また、凹部１１Ａのピッチは２００μｍとし、千鳥状に配列した。領域面積は１００ｍｍ×１００ｍｍ。
【００３７】
また、本実施形態で用いる他の装置、材料は、以下の通りである。
薄膜層３０、８０：第１の実施形態と同じ。
基材４０、９０：第１の実施形態と同じ
ハニカム材５０および第二ハニカム材５５：第１の実施形態と同じ。
・補強材６０：隔壁間の補強目的以外に、減圧時に気体への状態変化をもたらし、そのガス圧力にて隔壁形成に作用する。本例では氷（水）または、メタノール１０％溶液を用いた。
・圧力制御装置７０：第１の実施形態と同じ。
・温度制御装置７１：補強材の注入、天井部除去、第二ハニカム材接合時および隔壁形成時に補強材の状態変化を制御する装置である。
矯正板７２：各箇所の隔壁の高さをそろえる為の矯正板である。紫外線を透過する。材質としては石英を用いた。
・高さ調整治具：隔壁の高さを調整する治具である。
隔壁の成長とともに矯正板７２が上昇するが、矯正板７２が所望の位置以上に上昇しないように押さえる働きをする。
【００３８】
以下に、図３を用いて、本実施形態に係る微小中空体の製造方法を説明する。
なお、本実施形態においては、補強材の取り扱い以外は、第１の実施形態とほぼ同様である。
・工程（ａ）
テンプレートとして、上述した非貫通の凹部１１Ａを有する成形型１０Ａ（テンプレート基板）を用意する。
・工程（ｂ）
成形型１０Ａの凹部１１Ａに、補強材６０を充填する。ここでは、隔壁成長のばらつきを抑えるため、凹部１１Ａにはなるべく空間が残らないようにする（第１工程）。
・工程（ｃ）
上記凹部１１Ａを有する成形型１０Ａの表面を薄膜層３０で覆う。
具体的には、予め薄膜層（第１の薄膜層）３０を基材４０に塗布したハニカム材５０を、成形型１０Ａの隔壁１２Ａの先端縁１２Ａａ間に跨って成形型１０Ａの上面に密着させ、凹部１１Ａを密封した気密空所１４を形成する（第２工程）
そして、成形型１０Ａ＋ハニカム材５０の積層体を、圧力制御装置７０内の温度制御装置７１上に設置する。
次いで、ハニカム材５０上に矯正板７２を乗せ、図のように高さ調整治具７３を設置する（ここでは、矯正板７２と高さ調整治具７３間の距離を６００μｍに調整する）。
【００３９】
・工程（ｄ）
前記凹部内の補強材を気化させた圧力により前記薄膜層を膨張延伸させて、複数の中空体を一定方向に形成する。
まず、温度制御装置７１の温度を設定する。なお、薄膜層３０が変質しない温度であれば良い。温度の上昇時間を抑えるため、ここでは、温度制御装置７１の温度を５０℃とする。
次いで、圧力制御装置７０にて大気圧０．１Ｍｐａから０．００１Ｍｐａに減圧制御し、補強材６０を沸騰（気化）させる。
気化した補強材６０の圧力にて気密空所１４の体積が膨張し、隔壁（第２の隔壁）３５が一定方向に成長する（第３工程）。
高さ調整治具によって規制される、所望の隔壁高さ（ここでは６００μｍ）に達したら、紫外線を照射して隔壁３５を硬化させる。
なお、メタノールは水よりも沸点が低いので、メタノール混合液の方が、水に比べて低エネルギーで隔壁を形成出来る。
【００４０】
・工程（ｅ）
上記薄膜層３０（隔壁形成物３０Ａ）の天井部３０Ｂを除去する（第４工程）。本例では、圧力制御装置７０内で、基材４０を上方へ引き上げる力で天井部３０Ｂごと除去した。
・工程（ｆ）
前記凹部及び各中空体内に補強材を充填する。
より具体的には、隔壁形成物３０Ａの隔壁３５間の空間３１に、隔壁３５の高さすれすれに補強材６０（水）を注入（充填）する（第５工程）。
・工程（ｇ）
温度制御装置７１の温度を下降（−２０℃）させ補強材６０を固化させる（第５工程）。この時点で、補強材６０および隔壁３５の高さを補正（切削等）しても良い。
・工程（ｈ）
天井部３０Ｂを除去した薄膜層３０に新たな薄膜層８０を密着させる。
基材９０に薄膜層８０（第２の薄膜層）を塗布した第二ハニカム材５５を、圧力をかけて、隔壁３５の先端縁３５ａに密着させる（第６工程）。これにより、薄膜層８０により気密空所１８（気密空所１４及び隔壁空間３１）が密閉される。
第二ハニカム材５５上に矯正板７２を乗せ、図のように高さ調整治具７３を設置する（ここでは、矯正板７２と高さ調整治具７３間の距離を６００μｍに調整する）。
次いで、温度制御装置７１の温度を設定する。なお、薄膜層３０が変質しない温度であれば良い。
温度上昇時間を抑えるため、ここでは、温度制御装置の温度を５０℃とする。
【００４１】
・工程（ｉ）
工程（ｄ）同様に、前記凹部内の前記補強材６０を気化させた圧力により前記薄膜層を膨張延伸させて、複数の中空体を一定方向に形成する。
圧力制御装置７０にて大気圧０．１Ｍｐａから０．００１Ｍｐａに減圧制御し、補強材６０を沸騰（気化）、隔壁８５（第３の隔壁）が一定方向に成長する（第７工程）。
所望の隔壁高さ（ここでは６００μｍ）に達したら紫外線を照射し隔壁８５を硬化させる。
なお、メタノールは水よりも沸点が低いのでメタノール混合液の方が低エネルギーで隔壁を形成が出来る。
後は、隔壁が所望の高さになるまで、工程（ｅ）〜（ｉ）を繰り返す。
・工程（ｊ）
最後に成形型１０Ａから隔壁を剥がし、ハニカム形状の中空構造体１００を得る。
【００４２】
本実施形態においては、工程（ｃ）前に、成形型１０Ａへ補強材６０を供給するので、隔壁形成後も成形型１０Ａと隔壁を離すことなく、補強材の状態変化（固体、液体、気体）を成形型および隔壁空間内で行うことが出来る。そのことにより、工程数を増やすことなく隔壁高さが大きいハニカムの形成が出来る。
また、天井部３０Ｂの除去後に、隔壁空間３１へ補強材６０を供給するので、除去部からの補強材の供給が可能となる。よって、図１のような分離したテンプレート（成形型＋成形基板）の必要性がなく、単純なテンプレート型で良い。また、硬化前の隔壁に悪影響（反応の低下等）を与えることが少ない。
補強材の材質は、沸点が異なる２種類以上の混合物あるので、補強材の機能を分離することが出来る。水（沸点１００℃）とメタノール（６５℃）の場合は、隔壁把持機能は水（を凍らせた氷）に、隔壁形成機能にはメタノールを用いることが出来る。６５℃の低温で気化することが出来るし、混合比を変えることで気体量の制御がし易い。
【００４３】
［第４の実施形態］
図４は、本発明の第４の実施形態に係る微小中空体の製造方法を示す図である。
本実施形態においては、
・成形型として、隔壁１２Ｂによって区画されたφ３０μｍの円筒状、５０μｍピッチの貫通孔１１Ｂを有する成形型１０Ｂを使用した。
他の装置、材料は以下の通りである。
・成形基板２０、２０ａ：ガス透過性が高い材料である、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などのシリコーン板を使用した。
・薄膜層３０：第１の実施形態と同様である。層厚みは１０μｍ。
・基材４０：第１の実施形態と同様である。
・ハニカム材５０および第二ハニカム材５５：第１の実施形態と同様である。
・補強材６０：第１の実施形態と同様である。
・圧力制御装置７５：ガスを増圧し、成形基板２０、２０ａにガスを充填する装置。
【００４４】
以下に、図４を用いて、本実施形態に係る微小中空体の製造方法を説明する。
・工程（ａ）
上述の成形型１０Ｂを用意する。
・工程（ｂ）
成形型１０Ｂの貫通孔１１Ｂに、空間が残るように補強材６０を注入する（第１工程）。
・工程（ｃ）
成形型１０Ｂの表面を薄膜層３０で覆う。
具体的には、成形型１０Ｂの下部（下面）に、成形基板２０（第１の成形基板）を密着させてテンプレート基板とし、貫通孔１１Ｂと成形基板２０による凹部を形成し、その後、予め薄膜層３０を基材４０へ塗布したハニカム材５０を、成形型１０Ｂの隔壁１２Ｂ（第１の隔壁）の先端縁１２Ｂａ間に跨って密着させて、貫通孔１１Ｂと成形基板２０とによる凹部を封止して気密空所１４を形成した（第２工程）。なお、予め圧力制御装置７５により成形基板２０の多孔内にガスを充填しておく（含ませておく）。充填圧力は０．５ＭＰａ、時間は５分。
【００４５】
・工程（ｄ）
上記空間内にガスを放出することにより、前記薄膜層を膨張延伸させて、複数の中空体を一定方向に形成する。
成形基板２０に充填されたガスが大気中（気密空所１４内）に放出される。気密空所１４の体積が膨張し、これに伴い隔壁３５（第２の隔壁）が一定方向に成長する（第３工程）。
隔壁３５が所望の高さに成長した時点で紫外線を照射し隔壁３５を硬化させる。なお、補強材６０は、隔壁３５間の空間３１のガスの膨張とともに天井部３０Ｂに押しつけられながら上昇する。
図示していないが、温度制御装置７１にて冷却（−２０℃）し補強材６０を凍結させて、固化させる（第４工程）。なお、これは後述の工程（ｆ）の直前でも可である。
なお、補強材６０により確実に天井部３０Ｂを把持（補強）するには、図２について述べたように、液体の補強材を遠心力等の力を用いて天井部３０Ｂに移動させる。
【００４６】
・工程（ｅ）
次に、上記薄膜層３０の天井部３０Ｂを除去する。本実施形態では、基材４０を上方へ引き上げる力で天井部３０Ｂを除去した。
・工程（ｆ）
成形基板２０を、成形型１０Ｂから外し、基材９０に薄膜層８０を塗布した第二ハニカム材５５を隔壁３５の先端縁３５ａに密着させる（第５工程）。そして、予め圧力制御装置７５によりガスを充填した成形基板２０ａ（第２の成形基板）を成形型１０Ｂの下面に密着させる。
ただし、ガスを充填させ成形基板を交換せずとも、隔壁形成物３０Ａ＋成形型１０Ｂ＋成形基板２０の積層体を圧力制御装置７５内に設置して、その状態で、成形基板２０に再度ガスを充填しても良い。
【００４７】
・工程（ｇ）
温度制御装置７１の温度を上昇（１０℃）させ補強材６０を液化させる。
そして、工程（ｄ）と同様に、成形基板２０ａ内部に充填されたガスが大気中に放出されることで、気密空所１８の体積が膨張して第二ハニカム材５５の薄膜層８０による隔壁８５（第３の隔壁）を一定方向に形成させ（第６工程）、紫外線を照射することで、第二ハニカムの隔壁８５を硬化させる。
・工程（ｈ）
そして、上記薄膜層３０の天井部８０Ｂを除去する。
以下、隔壁が所望の高さになるまで、工程（ｃ）〜（ｈ）を繰り返す。
・工程（ｉ）
最後に成形型１０Ｂから隔壁を剥がし、ハニカム形状の中空構造体１００を得る。
【００４８】
本実施形態においては、あらかじめガスを充填していた、テンプレートを構成する成形基板２０（２０ａ）内部からのガス膨張にて隔壁を形成するので、減圧装置が不要である。
また、減圧では０．１ＭＰａが限界であるが、成形基板２０、２ａに圧縮ガスを充填するので、図１の場合に比較して更に大きいガス膨張にすることが出来る。また、大きいガス膨張のため、微細なピッチのハニカム形状の形成も可能である。
なお、本実施形態において、成形型として貫通孔を有する成形型１０Ｂを使用し、その成形型１０Ｂに、ガスを充填した成形型２０を密着してテンプレートを構成している。
【００４９】
しかしながら、テンプレートの構成はこの態様に限定されることはなく、図３に示した成形型１１Ｂのような非貫通の凹部を設けた形状を有する成形型を、高ガス拡散性材料（シリコーンゴムなど）によって作製してテンプレートとしても良い。
かかる成形型に薄膜層を密着することで、図４の工程（ｃ）で示したような気密空所１４を形成することが出来、テンプレートからの高圧ガスの噴出によって、凹部１１Ｂへのハニカム材の流入を防ぎながら、中空体を製造することが出来る。
【００５０】
図５は、本発明の実施の形態にかかる微小中空体の製造方法により製造した中空構造体（ハニカム）の形状を示す図である。
第１〜３の実施形態により製造した中空構造体は、以下の通りであった。
ピッチｐ：２００μｍ
高さｈ：１８００μｍ（３回ハニカム形成）
セル厚みｔ：１〜３μｍ
第４の実施形態により製造した中空構造体は、以下の通りであった。
ピッチｐ：５０μｍ
高さｈ：４００μｍ（３回ハニカム形成）
セル厚みｔ：０．１〜１μｍ
なお、これらは繋ぎ目での変形が少ない中空構造体（ハニカム）形状であった。
【符号の説明】
【００５１】
１０  成形型、１０Ａ  成形型、１０Ｂ  成形型、１１  貫通孔、１１Ａ  凹部、１１Ｂ  貫通孔、１２  隔壁、１２Ａ  隔壁、１２Ａａ  先端縁、１２Ｂ  隔壁、１２Ｂａ  先端縁、１２ａ  先端縁、１２ｂ  基端縁、１４  気密空所、１５  開放部、１８  気密空所、２０  成形基板、２０ａ  成形基板、２５  テンプレート、３０  薄膜層、３０Ａ  隔壁形成物、３０Ｂ  天井部、３１  隔壁空間、３５  隔壁、３５  隔壁空間、３５ａ  先端縁、４０  基材、４０  基材、５０  ハニカム材、５５  第二ハニカム材、６０  補強材、７０  圧力制御装置、７１  温度制御装置、７２  矯正板、７３  調整治具、７５  圧力制御装置、８０  薄膜層、８０Ａ  隔壁形成物、８０Ｂ  天井部、８５  隔壁、９０  基材、１００  中空構造体
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５２】
【特許文献１】特開２００４−３０７２９４公報
【特許文献２】特開２００４−３３０３３０公報
【特許文献３】特開２０１０−５３４２７公報
【特許文献４】特開２００７−０９８９３０公報
【特許文献５】特開２００９−２１４３７４公報
【特許文献６】特開２０１０−５８３８０公報
【図１】
0005807347.tif 000002
【図２】
0005807347.tif 000003
【図３】
0005807347.tif 000004
【図４】
0005807347.tif 000005
【図５】
0005807347.tif 000006