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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-06-21
(45)【発行日】2024-07-01
(54)【発明の名称】中空突起具の製造方法
(51)【国際特許分類】
C08J 9/00 20060101AFI20240624BHJP
B29C 59/02 20060101ALI20240624BHJP
【ＦＩ】
C08J9/00 Z CER
C08J9/00 Z CEZ
B29C59/02 Z
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2020112174
(22)【出願日】2020-06-29
(65)【公開番号】P2022011197
(43)【公開日】2022-01-17
【審査請求日】2023-03-10
(73)【特許権者】
【識別番号】000000918
【氏名又は名称】花王株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002170
【氏名又は名称】弁理士法人翔和国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】玉腰 正人
(72)【発明者】
【氏名】新津 貴利
(72)【発明者】
【氏名】浜本 伸二
【審査官】山本 晋也
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１６／０６００２０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１７／１３０７９９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１７－１７６６５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／１７０８１６（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０８Ｊ９／００－９／４２
Ｂ２９Ｃ４４／００－４４／６０
Ｂ２９Ｃ５９／００－５９／１８
Ｂ２９Ｃ６７／２０
Ａ６１Ｆ２／８２－２／９７
Ａ６１Ｍ２５／００－２９／０４
Ａ６１Ｍ３５／００－３６／０８
Ａ６１Ｍ３７／００
Ａ６１Ｍ９９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
微細な中空突起部を備えた中空突起具の製造方法であって、熱可塑性樹脂を含んで形成された基材シートの一面側から凸型部を当接させ、その当接部分を熱により軟化させながら、該凸型部を該基材シートに刺してゆき、該基材シートの他面側から突出する中空突起部を形成する突起形成工程と、
前記中空突起部の内部に前記凸型部を刺した状態で該中空突起部を冷却する冷却工程と、
前記冷却工程の後に、前記中空突起部の内部から前記凸型部を抜いて前記中空突起具を形成するリリース工程とを備え、
前記突起形成工程において、前記凸型部にエネルギーを付与する手段を、予め設定した条件に基づき制御し、前記凸型部の刺入高さに応じて、前記基材シートに加わる熱量を変化させることで、前記中空突起部の形状を制御し、
前記突起形成工程は、少なくとも前記凸型部の刺入高さを読み取る工程、読み取った値から対応する加熱条件のパラメータを算出する算出工程、算出したパラメータを指令する工程の３つを含み、前記３つの工程を繰り返すことで前記刺入高さと前記基材シートに加わる熱量の変化を同期させる、中空突起具の製造方法。
【請求項2】
前記算出工程は、予め設定した凸型部の刺入高さに対する加熱条件を関係式で算出する、請求項１に記載の中空突起具の製造方法。
【請求項3】
前記凸型部にエネルギーを付与する手段が超音波振動装置である、請求項１又は２に記載の中空突起具の製造方法。
【請求項4】
前記突起形成工程における前記基材シートに加わる熱量の変化は、前記超音波振動装置による前記凸型部に対する超音波振幅、発振周波数又は前記凸型部が前記基材シートに刺す際の刺入速度の少なくとも１つを加熱条件のパラメータとする、請求項３に記載の中空突起具の製造方法。
【請求項5】
前記基材シートに加わる熱量が連続的に変化する、請求項１～４の何れか一項に記載の中空突起具の製造方法。
【請求項6】
前記突起形成工程において、前記凸型部と前記基材シートとの当接直後における熱量が、中空突起部形成直後における熱量よりも小さい、請求項１～５の何れか一項に記載の中空突起具の製造方法。
【請求項7】
前記中空突起部に開孔手段を用いて開孔する開孔工程を有し、前記突起形成工程は、前記開孔工程で形成される開孔位置に合わせて、前記中空突起部の形状を制御する、請求項１～６の何れか一項に記載の中空突起具の製造方法。
【請求項8】
前記中空突起部の頂点を通る何れかの縦断面を視て、該中空突起部の突出方向と直交する幅方向に位置する外面同士の間隔を外径、該幅方向に位置する内面同士の間隔を内径、該内径が０より大きい領域における前記外径と前記内径の差の半分の値を肉厚と定義したときに、
前記突起形成工程においては、前記中空突起部の肉厚に関し、前記開孔位置の肉厚が他の部位の肉厚と比べて薄くなるように前記中空突起部の形状を制御する、請求項７に記載の中空突起具の製造方法。
【請求項9】
前記開孔手段は、レーザー照射装置である請求項７又は８に記載の中空突起具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、中空突起具の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、樹脂体を配した弾性体の裏面側から樹脂体の軟化温度より高い温度で加熱しながら微細針を樹脂体に貫通させるとともに弾性体に穿刺し、該弾性体の穿刺穴と微細針との間に軟化ないし溶融した樹脂を導入し微細な中空突起部を形成し、樹脂体を冷却して固化させ、固化した樹脂体を前記微細針および前記弾性体から取り出すことで中空突起物を製造する製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許６１０６９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
対象物に加熱した微細針などの凸型部を挿入して中空突起物を形成する場合、中空突起物の形状は、凸型部の形状、凸型部を介して対象物に伝わる熱量に依存することが多い。特許文献１に記載の技術では、凸型部となる微細針の刺入高さに応じて熱量を変更していないため、中空突起物の形状を高精度に制御することは難しい。
したがって本発明の課題は、前述した従来技術が有する欠点を解消し得る中空突起具の製造方法および製造装置を提供することにある。
したがって本発明の課題は、前述した従来技術が有する欠点を解消し得る中空突起具の製造方法および製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、微細な中空突起部を備えた中空突起具の製造方法であって、熱可塑性樹脂を含んで形成された基材シートの一面側から凸型部を当接させ、その当接部分を熱により軟化させながら、該凸型部を該基材シートに刺してゆき、該基材シートの他面側から突出する中空突起部を形成する突起形成工程と、前記中空突起部の内部に前記凸型部を刺した状態で該中空突起部を冷却する冷却工程と、前記冷却工程の後に、前記中空突起部の内部から前記凸型部を抜いて前記中空突起具を形成するリリース工程とを備え、前記突起形成工程において、前記凸型部にエネルギーを付与する手段を、予め設定した条件に基づき制御し、前記凸型部の刺入高さに応じて、前記基材シートに加わる熱量を変化させることで、前記中空突起部の形状を制御する、中空突起具の製造方法、を提供するものである。
【発明の効果】
【0006】
本発明の中空突起具の製造方法によれば、中空突起部の形状を高精度に制御することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。
本発明の製造方法は、内部が中空の微細な中空突起具の製造方法である。図１には、実施形態の微細な中空突起具の製造方法で製造される一実施形態の微細な中空突起具１としてのマイクロニードルアレイ１(Ｍ)の斜視図が示されている。実施形態のマイクロニードルアレイ１(Ｍ)は、シート状の基底部２と複数の中空突起部３とを有している。中空突起部３の数、中空突起部３の配置及び中空突起部３の形状には、特に制限はないが、本実施形態のマイクロニードルアレイ１(Ｍ)は、好適には、シート状の基底部２の上面に、９個の円錐台状の中空突起部３をアレイ（行列）状に有している。アレイ（行列）状に配された９個の中空突起部３は、後述する基材シート２Ａを搬送する方向（基材シート２Ａの長手方向）であるＹ方向に３行、搬送する方向と直交する方向及び搬送される基材シート２Ａの幅方向であるＸ方向に３列に配されている。
本発明の製造方法は、内部が中空の微細な中空突起具の製造方法である。図１には、実施形態の微細な中空突起具の製造方法で製造される一実施形態の微細な中空突起具１としてのマイクロニードルアレイ１(Ｍ)の斜視図が示されている。実施形態のマイクロニードルアレイ１(Ｍ)は、シート状の基底部２と複数の中空突起部３とを有している。中空突起部３の数、中空突起部３の配置及び中空突起部３の形状には、特に制限はないが、本実施形態のマイクロニードルアレイ１(Ｍ)は、好適には、シート状の基底部２の上面に、９個の円錐台状の中空突起部３をアレイ（行列）状に有している。アレイ（行列）状に配された９個の中空突起部３は、後述する基材シート２Ａを搬送する方向（基材シート２Ａの長手方向）であるＹ方向に３行、搬送する方向と直交する方向及び搬送される基材シート２Ａの幅方向であるＸ方向に３列に配されている。
【0009】
図２（ａ）は、マイクロニードルアレイ１(Ｍ)の有するアレイ（行列）状の中空突起部３の内の１個の中空突起部３に着目したマイクロニードルアレイ１(Ｍ)の斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すＡ－Ａ線断面端面図である。図２（ａ），（ｂ）に示す中空突起具１は、シート状の基底部２と、基底部２の上面上に立設する１個の円錐状の中空突起部３とを有する。中空突起具１は、図２（ｂ）に示すように、内部が中空に形成されている。具体的には、中空の空間が、基底部２を貫通して、中空突起部３の内部にまで亘って形成されている。中空突起具１においては、中空突起部３の内部の空間が、中空突起部３の外形形状に対応した円錐状に形成されている。尚、中空突起部３は、中空突起具１においては、円錐状であるが、円錐状の形状以外に、円錐台状、円柱状、角柱状、角錐状、角錐台状等であってもよい。
【0010】
中空突起具１は、中空突起部３の突出高さＨ１（図２（ｂ）参照）が、マイクロニードルとして使用する場合には、その先端を最も浅いところでは角層まで、深くは真皮まで刺入するため、好ましくは０．０１ｍｍ以上、更に好ましくは０．０２ｍｍ以上であり、そして、好ましくは１０ｍｍ以下であり、更に好ましくは５ｍｍ以下であり、具体的には、好ましくは０．０１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、更に好ましくは０．０２ｍｍ以上５ｍｍ以下である。突出高さＨ１は、中空突起部３が突出している基底部２の上面側となる他面側２Ｕと平行であって中空突起部３の頂点Ｐを通る仮想線Ｐ１と他面側２Ｕとの間の距離である。なお、他面側２Ｕが平坦面ではなく、波打つような凹凸がある場合、中空突起部３の突出方向Ｈに対して直交し、頂点Ｐを通る仮想線Ｐ１と、他面側２Ｕの凸部分の頂部を結び仮想線Ｐ１と互いに平行な仮想線間距離を突出高さＨ１とすればよい。突出高さＨ１は、例えば査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）もしくはマイクロスコープを用いて所定倍率拡大した状態で、頂点Ｐを通る仮想線Ｐ１と他面側２Ｕまでの間の距離を計測することで計測することができる。
【0011】
中空突起部３は、突起部の頂点Ｐを通る何れかの縦断面を視た際に、中空突起部３の突出方向Ｈと直交する幅方向Ｘ１に位置する外面３２同士の間隔を外径ｒ１とし、幅方向Ｘ１に位置する内面３１同士の間隔を内径ｒ２としたとき、内径が０より大きい領域における外径と内径の差の半分の値を肉厚Ｔ１と定義している。
基底部２は、他面側２Ｕから一面側２Ｄまでの厚みＴ２が、好ましくは０．０１ｍｍ以上、更に好ましくは０．０２ｍｍ以上であり、そして、好ましくは１．０ｍｍ以下であり、更に好ましくは０．７ｍｍ以下であり、具体的には、好ましくは０．０１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であり、更に好ましくは０．０２ｍｍ以上０．７ｍｍ以下である。厚みＴ２は基材シート２Ａの厚さである。
基底部２は、他面側２Ｕから一面側２Ｄまでの厚みＴ２が、好ましくは０．０１ｍｍ以上、更に好ましくは０．０２ｍｍ以上であり、そして、好ましくは１．０ｍｍ以下であり、更に好ましくは０．７ｍｍ以下であり、具体的には、好ましくは０．０１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であり、更に好ましくは０．０２ｍｍ以上０．７ｍｍ以下である。厚みＴ２は基材シート２Ａの厚さである。
【0012】
中空突起部３の先端径は、その直径が、好ましくは０．００１ｍｍ以上、更に好ましくは０．００５ｍｍ以上であり、そして、好ましくは０．５ｍｍ以下であり、更に好ましくは０．３ｍｍ以下であり、具体的には、好ましくは０．００１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であり、更に好ましくは０．００５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である。中空突起具１の中空突起部３の先端径は、以下のようにして測定する。
【0013】
〔中空突起部３の先端径の測定〕
中空突起部３の先端部を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）もしくはマイクロスコープを用いて所定倍率拡大した状態で、例えば、図３に示すＳＥＭ画像のように観察する。次に、図３に示すように、両側辺１ａ，１ｂの内の一側辺１ａにおける直線部分に沿って仮想直線ＩＬａを延ばし、他側辺１ｂにおける直線部分に沿って仮想直線ＩＬｂを延ばす。そして、先端側にて、一側辺１ａが仮想直線ＩＬａから離れる箇所を第１先端点１ａ１として求め、他側辺１ｂが仮想直線ＩＬｂから離れる箇所を第２先端点１ｂ１として求める。このようにして求めた第１先端点１ａ１と第２先端点１ｂ１とを結ぶ直線の長さＬを、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又はマイクロスコープを用いて測定し、測定した該直線の長さを、中空突起部３の先端径とする。
本実施形態では、中空突起具１が複数の中空突起部３を備えているので、中空突起部３の先端径としたが、中空突起具１が1つの中空突起部３から構成されている場合、中空突起部３の先端径は、中空突起具１の先端径となる。
中空突起部３の先端部を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）もしくはマイクロスコープを用いて所定倍率拡大した状態で、例えば、図３に示すＳＥＭ画像のように観察する。次に、図３に示すように、両側辺１ａ，１ｂの内の一側辺１ａにおける直線部分に沿って仮想直線ＩＬａを延ばし、他側辺１ｂにおける直線部分に沿って仮想直線ＩＬｂを延ばす。そして、先端側にて、一側辺１ａが仮想直線ＩＬａから離れる箇所を第１先端点１ａ１として求め、他側辺１ｂが仮想直線ＩＬｂから離れる箇所を第２先端点１ｂ１として求める。このようにして求めた第１先端点１ａ１と第２先端点１ｂ１とを結ぶ直線の長さＬを、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又はマイクロスコープを用いて測定し、測定した該直線の長さを、中空突起部３の先端径とする。
本実施形態では、中空突起具１が複数の中空突起部３を備えているので、中空突起部３の先端径としたが、中空突起具１が1つの中空突起部３から構成されている場合、中空突起部３の先端径は、中空突起具１の先端径となる。
【0014】
次に、本発明の中空突起具の製造方法を、前述したマイクロニードルアレイ１（Ｍ）の製造方法を例にとり図４～図９を参照して説明する。図４には、実施形態の製造方法の実施に用いる実施形態の製造装置１００の全体構成が示されている。尚、上述したように、マイクロニードルアレイ１（Ｍ）の中空突起部３は非常に小さなものであるが、説明の便宜上、図４においては突起部３が非常に大きく描かれている。
【0015】
図４に示す製造装置１００は、基材シート２Ａに中空突起部３を形成する突起部形成部１０、冷却部２０、凸型部１１を抜き出すリリース部３０を備えている。以下の説明では、基材シート２Ａを搬送する方向（基材シート２Ａの長手方向）をＹ方向、搬送する方向と直交する方向及び搬送される基材シート２Ａの幅方向をＸ方向、搬送される基材シート２Ａの厚み方向をＴ方向として説明する。なお、本明細書において凸型部１１とは、基材シート２Ａに刺さる部分である凸型１１０を備えた部材のことである。凸型１１０は、本実施形態では、円盤状の土台部１１１の上に配された構造となっている。ただし、これに限られず凸型１１０のみからなる凸型部１１であっても良いし、複数の凸型１１０を台状支持体の上に配した凸型部１１であっても良い。
【0016】
製造装置１００は、図４に示すように、熱可塑性樹脂を含んで形成された基材シート２Ａの原反ロールから帯状の基材シート２Ａを繰り出し、Ｙ方向に搬送する。そして、基材シート２Ａが所定位置まで送られたところで、基材シート２Ａの搬送を止める。このように、実施形態においては、帯状の基材シート２Ａの搬送を間欠的に行うようになっている。
基材シート２Ａの搬送は、原反ロールからの搬送に限らず、例えば予め所定の大きさに切断された基材シート２Ａをロボット等により、間欠的に所定位置に供給する形態であっても良い。
基材シート２Ａの搬送は、原反ロールからの搬送に限らず、例えば予め所定の大きさに切断された基材シート２Ａをロボット等により、間欠的に所定位置に供給する形態であっても良い。
【0017】
基材シート２Ａは、製造する中空突起具１の有する基底部２となるシートであり、熱可塑性樹脂を含んで形成されている。熱可塑性樹脂としては、ポリ脂肪酸エステル、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート類、ポリ塩化ビニル、ナイロン樹脂、アクリル樹脂等又はこれらの組み合わせが挙げられ、生分解性の観点から、ポリ脂肪酸エステルが好ましく用いられる。ポリ脂肪酸エステルとしては、具体的に、ポリ乳酸、ポリグリコール酸又はこれらの組み合わせ等が挙げられる。尚、基材シート２Ａは、熱可塑性樹脂以外に、ヒアルロン酸、コラーゲン、でんぷん、セルロース等を含んだ混合物で形成されていても良い。基材シート２Ａの厚みは、製造する中空突起具１の有する基底部２の厚みＴ２と同等である。
【0018】
凸型部１１の先端側の形状は、製造する中空突起具１の有する中空突起部３の外形形状に対応した形状となっていればよい。凸型部１１の凸型１１０は、その高さＨ２（図４参照）が、製造される中空突起具１（中空突起部３）の突出高さＨ１と同じか或いは若干高く形成されており、好ましくは０．０１ｍｍ以上、更に好ましくは０．０２ｍｍ以上であり、そして、好ましくは３０ｍｍ以下であり、更に好ましくは２０ｍｍ以下であり、具体的には、好ましくは０．０１ｍｍ以上３０ｍｍ以下であり、更に好ましくは０．０２ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。
凸型部１１の凸型１１０は、その先端径Ｄ１（図５参照）が、好ましくは０．００１ｍｍ以上、更に好ましくは０．００５ｍｍ以上であり、そして、好ましくは１ｍｍ以下であり、更に好ましくは０．５ｍｍ以下であり、具体的には、好ましくは０．００１ｍｍ以上１ｍｍ以下であり、更に好ましくは０．００５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。凸型部１１の凸型１１０の先端径Ｄ１は、以下のようにして測定する。
凸型部１１の凸型１１０は、その先端径Ｄ１（図５参照）が、好ましくは０．００１ｍｍ以上、更に好ましくは０．００５ｍｍ以上であり、そして、好ましくは１ｍｍ以下であり、更に好ましくは０．５ｍｍ以下であり、具体的には、好ましくは０．００１ｍｍ以上１ｍｍ以下であり、更に好ましくは０．００５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。凸型部１１の凸型１１０の先端径Ｄ１は、以下のようにして測定する。
【0019】
〔凸型部１１の凸型１１０の先端径の測定〕
凸型部１１の凸型１１０の先端径の測定は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）もしくはマイクロスコープを用いて所定倍率拡大した状態で観察する。次に、図５に示すように、両側辺１１ａ，１１ｂの内の一側辺１１ａにおける直線部分に沿って仮想直線ＩＬｃを延ばし、他側辺１１ｂにおける直線部分に沿って仮想直線ＩＬｄを延ばす。そして、先端側にて、一側辺１１ａが仮想直線ＩＬｃから離れる箇所を第１先端点１１ａ１として求め、他側辺１１ｂが仮想直線ＩＬｄから離れる箇所を第２先端点１１ｂ１として求める。このようにして求めた第１先端点１１ａ１と第２先端点１１ｂ１とを結ぶ直線の長さＤ１を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又はマイクロスコープを用いて測定し、測定した該直線の長さを、凸型１１０の先端径とする。
凸型部１１の凸型１１０の先端径の測定は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）もしくはマイクロスコープを用いて所定倍率拡大した状態で観察する。次に、図５に示すように、両側辺１１ａ，１１ｂの内の一側辺１１ａにおける直線部分に沿って仮想直線ＩＬｃを延ばし、他側辺１１ｂにおける直線部分に沿って仮想直線ＩＬｄを延ばす。そして、先端側にて、一側辺１１ａが仮想直線ＩＬｃから離れる箇所を第１先端点１１ａ１として求め、他側辺１１ｂが仮想直線ＩＬｄから離れる箇所を第２先端点１１ｂ１として求める。このようにして求めた第１先端点１１ａ１と第２先端点１１ｂ１とを結ぶ直線の長さＤ１を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又はマイクロスコープを用いて測定し、測定した該直線の長さを、凸型１１０の先端径とする。
【0020】
凸型部１１の凸型１１０は、その根本径Ｄ２が、好ましくは０．１ｍｍ以上、更に好ましくは０．２ｍｍ以上であり、そして、好ましくは５ｍｍ以下であり、更に好ましくは３ｍｍ以下であり、具体的には、好ましくは０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、更に好ましくは０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下である。凸型部１１の凸型１１０は、十分な強度が得られ易くなる観点から、その先端角度αが、好ましくは１度以上、更に好ましくは５度以上である。そして、先端角度αは、適度な角度を有する中空突起部３を得る観点から、好ましくは６０度以下であり、更に好ましくは４５度以下であり、具体的には、好ましくは１度以上６０度以下であり、更に好ましくは５度以上４５度以下である。凸型部１１の先端角度αは、以下のようにして測定する。
【0021】
〔凸型部１１の凸型１１０の先端角度αの測定〕
凸型部１１の凸型１１０の先端部を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）もしくはマイクロスコープを用いて所定倍率拡大した状態で、例えば、図５に示すＳＥＭ画像のように観察する。次に、図５に示すように、両側辺１１ａ，１１ｂの内の一側辺１１ａにおける直線部分に沿って仮想直線ＩＬｃを延ばし、他側辺１１ｂにおける直線部分に沿って仮想直線ＩＬｄを延ばす。そして、仮想直線ＩＬｃと仮想直線ＩＬｄとのなす角を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又はマイクロスコープを用いて測定し、測定した該なす角を、凸型部１１の凸型１１０の先端角度αとする。
凸型部１１の凸型１１０の先端部を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）もしくはマイクロスコープを用いて所定倍率拡大した状態で、例えば、図５に示すＳＥＭ画像のように観察する。次に、図５に示すように、両側辺１１ａ，１１ｂの内の一側辺１１ａにおける直線部分に沿って仮想直線ＩＬｃを延ばし、他側辺１１ｂにおける直線部分に沿って仮想直線ＩＬｄを延ばす。そして、仮想直線ＩＬｃと仮想直線ＩＬｄとのなす角を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又はマイクロスコープを用いて測定し、測定した該なす角を、凸型部１１の凸型１１０の先端角度αとする。
【0022】
凸型部１１は、折れ難い高強度の材質で形成されている。凸型部１１の材質としては、鋼鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金、銅、銅合金、ベリリウム銅、ベリリウム銅合金等の金属、又はセラミック等が挙げられる。
【0023】
図４に示すように、製造装置１００は、基材シート２Ａの他面側２Ｕ（上面側）と一面側２Ｄ（下面側）とに第１の開口プレート１２Ｕと第２の開口プレート１３Ｄとがそれぞれ配されている。これら開口プレートは撓み抑制部材として機能する。製造装置１００は、第１の開口プレート１２Ｕで構成される支持部材１２と第２の開口プレート１３Ｄで構成される第２支持部材１３とで、基材シート２Ａを挟んだ状態で突起部形成工程を行うようになっている。
基材シート２Ａを支持する支持部材１２は、凸型部１１を一面側２Ｄから刺し込んだ際に基材シート２Ａが撓みにくくする役目をしている。したがって、支持部材１２は、基材シート２Ａにおける凸型部１１が刺し込まれる領域以外の領域、言い換えれば、基材シート２Ａにおける中空突起部３の形成される領域以外の領域を支持するように配置されている。このように配置される支持部材１２として、実施形態の製造装置１００では、凸型部１１における凸型１１０を挿通可能な開口部１２ａを複数有する第１の開口プレート１２Ｕを用いている。第１の開口プレート１２Ｕは、搬送方向（Ｙ方向）に平行に延在する板状部材から形成されている。第１の開口プレート１２Ｕでは、開口部１２ａ以外の領域で基材シート２Ａを支持している。
基材シート２Ａを支持する支持部材１２は、凸型部１１を一面側２Ｄから刺し込んだ際に基材シート２Ａが撓みにくくする役目をしている。したがって、支持部材１２は、基材シート２Ａにおける凸型部１１が刺し込まれる領域以外の領域、言い換えれば、基材シート２Ａにおける中空突起部３の形成される領域以外の領域を支持するように配置されている。このように配置される支持部材１２として、実施形態の製造装置１００では、凸型部１１における凸型１１０を挿通可能な開口部１２ａを複数有する第１の開口プレート１２Ｕを用いている。第１の開口プレート１２Ｕは、搬送方向（Ｙ方向）に平行に延在する板状部材から形成されている。第１の開口プレート１２Ｕでは、開口部１２ａ以外の領域で基材シート２Ａを支持している。
【0024】
第１の開口プレート１２Ｕは、１個の開口部１２ａに対して凸型部１１における凸型１１０が複数個挿通できるように、凸型１１０の断面積よりも大きな開口面積で形成されていてもよいが、実施形態の製造装置１００では、１個の開口部１２ａに対して１個の凸型１１０が挿通されるように形成されている。
【0025】
第１の開口プレート１２Ｕは、基材シート２Ａに当接する方向と離間する方向であるＴ方向（厚み方向）に移動可能となっている。実施形態の製造装置１００では、第１の開口プレート１２Ｕは、電動アクチュエータ（図示せず）によって、Ｔ方向（厚み方向）の上下に移動可能となっている。第１の開口プレート１２Ｕの動作の制御は、実施形態の製造装置１００に備えられた、制御手段（図６）により制御されるようになっている。
【0026】
支持部材１２を構成する材質としては、凸型部１１の材質と同じ材質でもよく、合成樹脂等から形成されていてもよい。支持部材１２である第１の開口プレート１２Ｕの開口部１２ａの開孔径は、０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましく、０．２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが更に好ましい。
【0027】
製造装置１００では、凸型部１１にエネルギーを付与する手段を備えている。凸型部１１にエネルギーを付与する手段は加熱手段であり、例えば、図６に示すように、超音波振動装置２００で構成されている。超音波振動装置２００は、超音波発振器２０１と、超音波発振器２０１から送信される超音波信号によって所定の超音波振幅、発振周波数で振動する超音波ホーン２０２とを備えている。凸型部１１は、土台部１１１が超音波ホーン２０２に装着されており、超音波ホーン２０２が振動することで一体となって振動し、基材シート２Ａと当接した際に超音波振動を与えることによって、摩擦熱を発生させる。
【0028】
本実施形態においては、中空突起部３を形成する突起形成工程と、中空突起部３の内部に凸型部１１を刺した状態で中空突起部３を冷却する冷却工程と、冷却工程の後に、中空突起部３の内部から凸型部１１を抜いて中空突起具１を形成するリリース工程とを備えている。
図４に示すように、製造装置１００は、熱可塑性樹脂を含んで形成された基材シート２Ａの原反ロールから帯状の基材シート２Ａを繰り出し、Ｙ方向に搬送する。そしてＹ方向に搬送されている帯状の基材シート２Ａを所定位置で停止させた後、基材シート２Ａの一面側２Ｄから凸型部１１を当接させて、基材シート２Ａにおける当接部分ＴＰ（図９参照）を熱により軟化させながら、凸型部１１を基材シート２Ａに刺してゆき基材シート２Ａの他面側２Ｕから突出する中空突起部３を形成する（突起部形成工程）。具体的には、凸型部１１は、製造する中空突起具１の有する円錐状の中空突起部３の外形形状に対応して、尖鋭な先端の円錐状の部分を有する形状となっている。
図４に示すように、製造装置１００は、熱可塑性樹脂を含んで形成された基材シート２Ａの原反ロールから帯状の基材シート２Ａを繰り出し、Ｙ方向に搬送する。そしてＹ方向に搬送されている帯状の基材シート２Ａを所定位置で停止させた後、基材シート２Ａの一面側２Ｄから凸型部１１を当接させて、基材シート２Ａにおける当接部分ＴＰ（図９参照）を熱により軟化させながら、凸型部１１を基材シート２Ａに刺してゆき基材シート２Ａの他面側２Ｕから突出する中空突起部３を形成する（突起部形成工程）。具体的には、凸型部１１は、製造する中空突起具１の有する円錐状の中空突起部３の外形形状に対応して、尖鋭な先端の円錐状の部分を有する形状となっている。
【0029】
凸型部１１は、Ｔ方向（厚み方向）に移動可能となっている。詳細に説明すると、図６に示すように、超音波ホーン２０２は、スライダー２０３を介して電動アクチュエータ２０４に装着されている。
【0030】
製造装置１００は、超音波発振器２０１と電動アクチュエータ２０４とを制御する制御手段３００を備えている。制御手段３００は、超音波発振器２０１から発生される特定の超音波信号と、特定の超音波信号を超音波ホーン２０２に送信するタイミングを制御するとともに、電動アクチュエータ２０４の動作を、超音波ホーン２０２を振動させるタイミングと同期して制御するように構成されている。
【0031】
より詳細に説明すると、制御手段３００は、Ｄ／Ａ変換器３０１、発振器制御部３０２及びアクチュエータ制御部３０３を備えている。Ｄ／Ａ変換器３０１と発振器制御部３０２は、信号線を介してそれぞれ超音波発振器２０１と接続されており、各種信号の送受信が可能に構成されている。Ｄ／Ａ変換器３０１はアナログ電圧信号を超音波発振器２０１へと送信する。発振器制御部３０２は、発振指令を超音波発振器２０１に送信する。アクチュエータ制御部３０３は、アクチュエータアンプ３０４及び信号線を介して電動アクチュエータ２０４と接続されていて、電動アクチュエータ２０４の駆動制御と、電動アクチュエータ２０４の駆動により進退するプランジャ等の可動片の位置や変位量の検出が、可能とされている。
【0032】
本実施形態では、凸型部１１を、電動アクチュエータ２０４の一体に変位させて基材シート２Ａに刺入する際に、凸型部１１の刺入高さに応じて、超音波発振器２０１の出力値を変化させ、基材シート２Ａに加わる熱量を変化させる。
凸型部１１の刺入高さは、凸型部１１を基材シート２Ａに刺入する際に、時々刻々と変化する刺入量を示す値であり、より具体的には、Ｔ方向（厚み方向）に変化する凸型部１１の頂点と、基材シート２Ａの一面側２Ｄ（シート下面側）との間の距離を、刺入高さとすることができる。凸型部１１の刺入高さは、例えば、可動片がＴ方向（厚み方向）と同方向に進退する電動アクチュエータ２０４からの出力値に基づき算出される凸型部１１の座標値を計測し、基材シート２Ａの一面側２Ｄに凸型部１１が接触する初期状態からの座標値の変化量として把握することができる。
凸型部１１の刺入高さは、凸型部１１を基材シート２Ａに刺入する際に、時々刻々と変化する刺入量を示す値であり、より具体的には、Ｔ方向（厚み方向）に変化する凸型部１１の頂点と、基材シート２Ａの一面側２Ｄ（シート下面側）との間の距離を、刺入高さとすることができる。凸型部１１の刺入高さは、例えば、可動片がＴ方向（厚み方向）と同方向に進退する電動アクチュエータ２０４からの出力値に基づき算出される凸型部１１の座標値を計測し、基材シート２Ａの一面側２Ｄに凸型部１１が接触する初期状態からの座標値の変化量として把握することができる。
【0033】
制御手段３００は、突起形成工程において、予め設定した凸型部１１の刺入高さとなる座標値Ｚに応じて単位刺入高さあたりの基材シート２Ａに加わる熱量を変化させることで、中空突起部３の形状を制御する。具体的には、座標値Ｚに応じて超音波振幅を調整することで、基材シート２Ａに加わる熱量を変化させている。つまり、基材シート２Ａへの刺入中に超音波振幅を可変させることで熱量を変化させて、中空突起部３〔中空突起具１〕の形状を制御している。
このように、制御手段３００は、突起形成工程において、凸型部１１にエネルギーを付与する手段となる超音波振動装置２００を、予め設定した条件に基づき制御し、凸型部１１の刺入高さに応じて、基材シート２Ａに加わる熱量を変化させることで、中空突起部３〔中空突起具１〕の形状を制御している。
このように、制御手段３００は、突起形成工程において、凸型部１１にエネルギーを付与する手段となる超音波振動装置２００を、予め設定した条件に基づき制御し、凸型部１１の刺入高さに応じて、基材シート２Ａに加わる熱量を変化させることで、中空突起部３〔中空突起具１〕の形状を制御している。
【0034】
制御手段３００は、突起形成工程において、凸型部１１の刺入高さとなる座標値Ｚを読み取る工程、読み取った値から対応する加熱条件のパラメータを算出する算出工程、算出したパラメータを指令する工程の３つを含み、これら３つの工程を繰り返すことで座標値Ｚと基材シート２Ａに加わる熱量の変化を同期させている。算出工程は、予め設定した凸型部１１の刺入高さである座標値Ｚに対する加熱条件を、図７（ａ）に示す関係式で算出する。予め設定した条件とは、この関係式である。関係式は図７（ａ）に示す式ではなく、高次の関係式を用いてもよい。このような高次の関係式を用いることで、加熱条件を非線形的に変化させることができ、中空突起部３の形状をより高精度に制御することができる。
本実施形態では、加熱条件のパラメータとして、超音波振動装置２００による凸型部１１に対する超音波振幅を用いている。つまり、発振周波数は固定として超音波振幅を変更するようにしている。加熱条件のパラメータとしては、超音波振幅ではなく、発振周波数を用いてもよい。
本実施形態では、加熱条件のパラメータとして、超音波振動装置２００による凸型部１１に対する超音波振幅を用いている。つまり、発振周波数は固定として超音波振幅を変更するようにしている。加熱条件のパラメータとしては、超音波振幅ではなく、発振周波数を用いてもよい。
【0035】
この制御手段３００による読み取る工程、算出工程、指令する工程の具体的な内容について図７～図９を用いて説明する。
制御手段３００は、図８に示すステップＳ１において制御開始条件が成立すると、次のステップＳ２に移行する。制御開始条件とは、例えば凸型部１１の座標値Ｚ（刺入高さ）が基材シート２Ａの一面側２Ｄの位置Ｚ０（図９参照）に到達しているか否かである。制御開始条件としては、加熱が開始される座標値Ｚｂ（図９参照）なども挙げられる。
制御手段３００は、ステップＳ２において現在の座標値Ｚを読み取る。具体的には電動アクチュエータ２０４の駆動に伴い送信されてくる座標値Ｚを、アクチュエータアンプ３０４を介してアクチュエータ制御部３０３で読み取る。このステップＳ２が読み取る工程となる。
制御手段３００は、図８に示すステップＳ１において制御開始条件が成立すると、次のステップＳ２に移行する。制御開始条件とは、例えば凸型部１１の座標値Ｚ（刺入高さ）が基材シート２Ａの一面側２Ｄの位置Ｚ０（図９参照）に到達しているか否かである。制御開始条件としては、加熱が開始される座標値Ｚｂ（図９参照）なども挙げられる。
制御手段３００は、ステップＳ２において現在の座標値Ｚを読み取る。具体的には電動アクチュエータ２０４の駆動に伴い送信されてくる座標値Ｚを、アクチュエータアンプ３０４を介してアクチュエータ制御部３０３で読み取る。このステップＳ２が読み取る工程となる。
【0036】
制御手段３００は、ステップＳ３において図７（ａ）に示すような予め設定した加熱条件の関係式へ凸型部１１の座標値Ｚを代入し、ステップＳ４において、この関係式を用いて振幅デジタル値Ｄを算出する。制御手段３００は、ステップＳ５において振幅デジタル値Ｄをアナログ電圧にＤ／Ａ変換器３０１を用いて変換する。図７（ｂ）はＤ／Ａ変換器３０１による変換の一例を示す。本実施形態では、振幅デジタル値Ｄの最大値４０００に対し、アナログ電圧値Ｖの上限を５Ｖとしている。このステップＳ３～Ｓ５が、加熱条件のパラメータを算出する算出工程となる。
【0037】
制御手段３００は、図８のステップＳ６において、ステップＳ５で変換したアナログ電圧値Ｖに応じて超音波振動装置２００を作動して超音波振幅を変動させる。このステップＳ６が、パラメータを指令する工程となる。ここでは、図７（ｃ）に示すようにアナログ電圧値Ｖの最大値５Ｖのときに超音波振幅が１００％となるように、アナログ電圧値Ｖに応じて超音波振幅を変動させる。具体的には、発振器制御部３０２から発振指令が超音波発振器２０１に送信されると、Ｄ／Ａ変換器３０１から送信されたアナログ電圧信号に応じて発振指令が発振器制御部３０２から超音波発振器２０１に送られる。超音波発振器２０１は、この発振指令をトリガとしてアナログ電圧信号に基づく超音波振幅の値で超音波ホーン２０２が振動するように超音波信号を超音波ホーン２０２に出力する。
【0038】
制御手段３００は、図８のステップＳ７において、制御終了条件が成立するまでは、ステップＳ２～Ｓ６の工程を繰り返すことで凸型部１１の座標値Ｚ（刺入高さ）と基材シート２Ａに加わる熱量の変化を同期させる。制御手段３００は、制御終了条件が成立すると、この制御を終える。制御終了条件としては、例えば凸型部１１の座標値Ｚが最大上昇位置を示す座標値Ｚｃ（図９参照）となったことを検知した時が挙げられる。
【0039】
凸型部１１の座標値Ｚ（刺入高さ）が変動すると、それに応じて超音波ホーン２０２の振幅も変更されるので、凸型部１１が移動している間は、基材シート２Ａに加わる熱量が、凸型部１１の位置に応じて変更されながらも連続的に変化する。
本実施形態においては、突起形成工程において、凸型部１１と基材シート２Ａとの当接直後における熱量が、突起形成直後における熱量よりも小さくなるように制御手段３００によって制御される。すなわち、凸型部１１と基材シート２Ａとの当接直後の超音波振幅が突起形成直後の超音波振幅よりも小さく設定されている。別な表現をすると、凸型部１１と基材シート２Ａとの当接直後の超音波振幅よりも突起形成直後の超音波振幅の方が大きく設定されており、凸型部１１と基材シート２Ａとの当接直後における熱量よりも、突起形成直後における熱量の方が大きくなるように制御手段３００によって制御される。
本実施形態において、当接直後とは、図９において凸型部１１が座標値Ｚ０の位置に到達した状態であり、突起形成直後とは図９において凸型部１１が座標値Ｚｃの位置に到達した状態である。
本実施形態においては、突起形成工程において、凸型部１１と基材シート２Ａとの当接直後における熱量が、突起形成直後における熱量よりも小さくなるように制御手段３００によって制御される。すなわち、凸型部１１と基材シート２Ａとの当接直後の超音波振幅が突起形成直後の超音波振幅よりも小さく設定されている。別な表現をすると、凸型部１１と基材シート２Ａとの当接直後の超音波振幅よりも突起形成直後の超音波振幅の方が大きく設定されており、凸型部１１と基材シート２Ａとの当接直後における熱量よりも、突起形成直後における熱量の方が大きくなるように制御手段３００によって制御される。
本実施形態において、当接直後とは、図９において凸型部１１が座標値Ｚ０の位置に到達した状態であり、突起形成直後とは図９において凸型部１１が座標値Ｚｃの位置に到達した状態である。
【0040】
次に図４，図９を用いて凸型部１１と超音波振幅との関係を製造工程に沿って説明する。
図９において、Ｚａは凸型部１１が基材シート２Ａの一面２Ｄから離間した最下位置にある時の電動アクチュエータ２０４から送信される座標値であり、Ｚ０は基材シート２Ａの一側面２Ｄの位置を示す座標値である。Ｚｂは加熱が開始される座標値〔刺入高さ〕を示し、Ｚｃは凸型部１１が最大上昇位置に到達した時の座標値を示す。
本実施形態の突起部形成工程においては、原反ロールから繰り出されてＹ方向に搬送されている帯状の基材シート２Ａを所定位置で停止させた後、第１の開口プレート１２Ｕと第２の開口プレート１３Ｄを昇降させ、基材シート２Ａを第１の開口プレート１２Ｕと第２の開口プレート１３Ｄとで挟んだ状態で突起部形成工程を行うようになっている。この段階においては、凸型部１１は、図９（ａ）に示すように、基材シート２Ａの一面側２Ｄ（下面側）から離間した位置を占めている。
そして、制御手段３００によって電動アクチュエータ２０４が駆動されて凸型部１１を基材シート２Ａに向かって上昇移動させると、座標値Ｚ（刺入高さ）に応じた加熱制御が実行される。本実施形態では、座標値Ｚｂとなると、図９（ｂ）に示すように、超音波振動装置２００を作動して凸型部１１を振動させる。この時の超音波振幅はＡ１である。
図９において、Ｚａは凸型部１１が基材シート２Ａの一面２Ｄから離間した最下位置にある時の電動アクチュエータ２０４から送信される座標値であり、Ｚ０は基材シート２Ａの一側面２Ｄの位置を示す座標値である。Ｚｂは加熱が開始される座標値〔刺入高さ〕を示し、Ｚｃは凸型部１１が最大上昇位置に到達した時の座標値を示す。
本実施形態の突起部形成工程においては、原反ロールから繰り出されてＹ方向に搬送されている帯状の基材シート２Ａを所定位置で停止させた後、第１の開口プレート１２Ｕと第２の開口プレート１３Ｄを昇降させ、基材シート２Ａを第１の開口プレート１２Ｕと第２の開口プレート１３Ｄとで挟んだ状態で突起部形成工程を行うようになっている。この段階においては、凸型部１１は、図９（ａ）に示すように、基材シート２Ａの一面側２Ｄ（下面側）から離間した位置を占めている。
そして、制御手段３００によって電動アクチュエータ２０４が駆動されて凸型部１１を基材シート２Ａに向かって上昇移動させると、座標値Ｚ（刺入高さ）に応じた加熱制御が実行される。本実施形態では、座標値Ｚｂとなると、図９（ｂ）に示すように、超音波振動装置２００を作動して凸型部１１を振動させる。この時の超音波振幅はＡ１である。
【0041】
本実施形態においては、当接部分ＴＰから離間した待機状態から図９（ｂ）示す上昇工程において電動アクチュエータ２０４によって凸型部１１を当接部分ＴＰに向かって上昇させつつ、超音波振動装置２００により凸型部１１を振動させる。振動した凸型部１１と当接部分ＴＰとが当接することで熱を発生させて当接部分ＴＰを軟化させる。そして、図９（ｃ）に示すように、基材シート２Ａの一面側２Ｄ（下面側）から他面側２Ｕ（上面側）に向かって凸型部１１を上昇させて基材シート２Ａに刺してゆく。
基材シート２Ａに突き刺さった状態で凸型部１１が最大上昇位置に向かって上昇を続けると、図９（ｄ）に示すように制御手段３００によって超音波振幅がＡ１からＡ１よりも振幅の大きいＡ２へと変更されて当接部分ＴＰ（基材シート２Ａ）に与える熱量が多くなり、基材シート２Ａの他面側２Ｕ（上面側）から突出する中空突起部３が所定の形状を形成する。
基材シート２Ａに突き刺さった状態で凸型部１１が最大上昇位置に向かって上昇を続けると、図９（ｄ）に示すように制御手段３００によって超音波振幅がＡ１からＡ１よりも振幅の大きいＡ２へと変更されて当接部分ＴＰ（基材シート２Ａ）に与える熱量が多くなり、基材シート２Ａの他面側２Ｕ（上面側）から突出する中空突起部３が所定の形状を形成する。
【0042】
凸型部１１による基材シート２Ａの加熱温度は、中空突起部３を効率的に形成する観点から、使用される基材シート２Ａのガラス転移温度以上溶融温度未満であることが好ましく、特に軟化温度以上溶融温度未満であることが好ましい。詳述すると前記加熱温度は、好ましくは３０℃以上、更に好ましくは４０℃以上であり、そして、好ましくは３００℃以下であり、更に好ましくは２５０℃以下であり、具体的には、好ましくは３０℃以上３００℃以下であり、更に好ましくは４０℃以上２５０℃以下である。本実施形態の場合、この温度範囲になるように、発振周波数や超音波振幅を調整することで加熱温度を調整すればよい。ガラス転移温度（Ｔｇ）の測定方法は、以下の方法によって測定され、軟化温度の測定方法は、ＪＩＳ Ｋ－７１９６「熱可塑性プラスチックフィルム及びシートの熱機械分析による軟化温度試験方法」に従って行う。
【0043】
前記「基材シートのガラス転移温度（Ｔｇ）」は、基材シートの構成樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）を意味し、該構成樹脂が複数種存在する場合においてそれら複数種のガラス転移温度（Ｔｇ）が互いに異なる場合、前記加熱手段による基材シートの加熱温度は、少なくともそれら複数のガラス転移温度（Ｔｇ）のうち最も低いガラス転移温度（Ｔｇ）以上であることが好ましく、それら複数のガラス転移温度（Ｔｇ）のうち最も高いガラス転移温度（Ｔｇ）以上であることがさらに好ましい。
また、前記「基材シートの軟化温度」についてもガラス転移温度（Ｔｇ）と同様であり、即ち、基材シート２Ａの構成樹脂が複数種存在する場合においてそれら複数種の軟化温度が互いに異なる場合、前記加熱手段による基材シートの加熱温度は、少なくともそれら複数の軟化温度のうち最も低い軟化温度以上であることが好ましく、それら複数の軟化温度のうち最も高い軟化温度以上であることがさらに好ましい。
基材シート２Ａが融点の異なる２種以上の樹脂を含んで構成されている場合、前記加熱手段による基材シートの加熱温度は、それら複数の融点のうち最も低い融点未満であることが好ましい。
また、前記「基材シートの軟化温度」についてもガラス転移温度（Ｔｇ）と同様であり、即ち、基材シート２Ａの構成樹脂が複数種存在する場合においてそれら複数種の軟化温度が互いに異なる場合、前記加熱手段による基材シートの加熱温度は、少なくともそれら複数の軟化温度のうち最も低い軟化温度以上であることが好ましく、それら複数の軟化温度のうち最も高い軟化温度以上であることがさらに好ましい。
基材シート２Ａが融点の異なる２種以上の樹脂を含んで構成されている場合、前記加熱手段による基材シートの加熱温度は、それら複数の融点のうち最も低い融点未満であることが好ましい。
【0044】
〔ガラス転移温度（Ｔｇ）の測定方法〕
ＤＳＣ測定器を使用して熱量の測定を行い、ガラス転移温度を求める。具体的に、測定器はＰｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ社製の示差走査熱量測定装置（Ｄｉａｍｏｎｄ ＤＳＣ）を使用する。基材シートから試験片１０ｍｇを採取する。測定条件は２０℃を５分間等温した後に、２０℃から３２０℃まで、５℃／分の速度で昇温させ、横軸温度、縦軸熱量のＤＳＣ曲線を得る。そして、このＤＳＣ曲線からガラス転移温度Ｔｇを求める。
ＤＳＣ測定器を使用して熱量の測定を行い、ガラス転移温度を求める。具体的に、測定器はＰｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ社製の示差走査熱量測定装置（Ｄｉａｍｏｎｄ ＤＳＣ）を使用する。基材シートから試験片１０ｍｇを採取する。測定条件は２０℃を５分間等温した後に、２０℃から３２０℃まで、５℃／分の速度で昇温させ、横軸温度、縦軸熱量のＤＳＣ曲線を得る。そして、このＤＳＣ曲線からガラス転移温度Ｔｇを求める。
【0045】
凸型部１１を基材シート２Ａに刺してゆく刺入速度は、遅過ぎると樹脂を過剰に加熱軟化させ、速過ぎると加熱軟化不足となるので、中空突起部３を効率的に形成する観点から、好ましくは０．１ｍｍ／秒以上、更に好ましくは１ｍｍ／秒以上であり、そして、好ましくは１０００ｍｍ／秒以下であり、更に好ましくは８００ｍｍ／秒以下であり、具体的には、好ましくは０．１ｍｍ／秒以上１０００ｍｍ／秒以下であり、更に好ましくは１ｍｍ／秒以上８００ｍｍ／秒以下である。加熱状態の凸型部１１の上昇を停止させ、中空突起部３の内部に凸型部１１を刺した状態のまま次工程（冷却工程）までの時間である軟化時間は、長過ぎると過剰加熱となるが、加熱不足を補う観点から、好ましくは０秒より大きく、更に好ましくは０．１秒以上であり、そして、好ましくは１０秒以下であり、更に好ましくは５秒以下であり、具体的には、好ましくは０秒より大きく１０秒以下であり、更に好ましくは０．１秒以上５秒以下である。
【0046】
前述した凸型部１１が最大上昇位置にある時の高さを最大刺入高さと定義する。最大刺入高さは、スライダー２０３や電動アクチュエータ２０４等の部材により機械的に制限される上限位置の高さを指すものではない。最大刺入高さは突起部形成工程で凸型部１１が最も深く刺し込まれて基材シート２Ａの他面側２Ｕから凸型部１１が出てきた状態（図９（ｄ））における、基材シート２Ａの一面側２Ｄから垂直方向に測定した凸型部１１の頂点までの距離のことである。例えば突出高さＨ１＝１ｍｍの中空突起部３を製造する場合において、基材シート２Ａの厚みＴ２が０．４ｍｍの場合、最大刺入高さは１．４ｍｍとなり、高さ０．６ｍｍの中空突起部３を製造する場合において、基材シート２Ａの厚みＴ２が０．４ｍｍとすると、最大刺入高さは１．０ｍｍとなる。
【0047】
次に、本実施形態の製造装置１００においては、図４に示すように、第１の開口プレート１２Ｕと第２の開口プレート１３Ｄとで基材シート２Ａを挟んだ状態で冷却部２０において複数の中空突起部３が冷却される。本実施形態では、図９（ｅ）が冷却工程を示し、この状態において超音波振幅は０とされている。超音波振幅を０とするタイミングは、凸型部１１が最大上昇位置Ｚｃを占めて所定時間経過した後、制御手段３００によって行われ、基材シート２Ａに対する加熱制御が停止される。冷却工程では、中空突起部３の内部に凸型部１１を刺した状態で冷却する。
【0048】
本実施形態の加熱手段は、超音波振動装置２００であるので、振動がなくなると冷却するのが早く、冷却部２０に冷却装置を必ず備える必要はない。このように超音波振動装置２００を加熱手段として用いると、装置の簡便化とともに、高速での中空突起具１の製造が容易となるので好ましい。また、基材シート２Ａの凸型部１１と当接していない部分では、より熱が伝わりにくく、また、超音波振動付与のオフによって冷却が効率的に行われるので、成形部分以外の変形が生じにくいという長所がある。
無論、本実施形態は、冷却工程において冷却装置による冷却を否定するものではなく、より早期に冷却させたい場合には、送風ファンなどの公知の冷却装置を冷却部２０に設置して複数の中空突起部３を冷却してもよい。
無論、本実施形態は、冷却工程において冷却装置による冷却を否定するものではなく、より早期に冷却させたい場合には、送風ファンなどの公知の冷却装置を冷却部２０に設置して複数の中空突起部３を冷却してもよい。
【0049】
次に、本実施形態の製造装置１００においては、図４に示すように、リリース部３０においてリリース工程が行われる。本実施形態においては、冷却工程の後にリリース工程を行うことで、中空突起部３の内部から凸型部１１を抜いて中空突起具１の前駆体１Ａを形成する。具体的に、本実施形態のリリース工程においては、図９（ｆ）に示すように、電動アクチュエータ２０４を駆動して凸型部１１を基材シート２Ａの一面側２Ｄ（下面側）から離間する方向に向かって下降させ、中空突起部３の内部に凸型部１１を刺した状態から、凸型部１１を抜いて、内部が中空の中空突起具１となる帯状の微細な中空突起部３の前駆体１Ａを形成する。
【0050】
ところで、従来から凸型部１１を用いて中空突起部３を形成し、最終的に中空突起具１を製造することが行われている。凸型部１１を所望の形状に形成することができれば、所望の形状の中空突起部３や中空突起具１を得ることは可能であるが、複雑な形状に凸型部１１を加工することは難しく、形状によっては形成することができない。また、加工できた場合でも、中空突起具１を形成する際には、形成したい中空突起具１の形状毎に凸型部１１を交換しなければならず、作業性の面で課題を残している。
【0051】
さらに、基材シート２Ａの軟化温度より高い温度で加熱しながら凸型部１１を基材シート２Ａに貫通させて中空突起具１を形成しようとした場合、形成したい中空突起具１の突出高さＨ１によっては、基材シート２Ａへ与える単位高さあたりの熱量の調整が難しい。例えば突出高さＨ１が１ｍｍ程度の場合、熱量が大きいと熱の伝わりが早く突起形状が崩れてしまう。また、熱量が低すぎると基材シート２Ａを十分に軟化することができず、中空突起部３を十分に形成することができない。この結果、希望の形状の中空突起具１の形成が困難となる。つまり、凸型部１１の形状を変えずに中空突起具１の形状を変更しようとした場合、凸型部１１の刺入高さ〔座標値Ｚ〕に応じて与える熱量を制御する必要がある。しかし、凸型部１１の熱に対する感度〔温度変化特性〕、基材シート２Ａの材質などを考慮して制御しなければ熱量制御によって希望の形状の中空突起具１を形成することは困難である。さらに、熱量制御はせず、凸型部１１の刺入速度を単独で変化させて形状を変更しようとした場合、中空突起具１の突出高さＨ１によっては、刺入速度の変化が形状の形成に影響を与えないこともある。
特許文献１に記載の技術では、樹脂体及び弾性体に穿刺する凸型部１１に相当する針の加熱手段としてヒータを用いるが、ヒータの温度変化に対する針の温度変化の応答性が低く、ニードルの形状（中空突起具１の肉厚）を局所的に変化させることができない。すなわち、中空突起具１を製造する際の連続的な温度変化による加工が困難である。
特許文献１に記載の技術では、樹脂体及び弾性体に穿刺する凸型部１１に相当する針の加熱手段としてヒータを用いるが、ヒータの温度変化に対する針の温度変化の応答性が低く、ニードルの形状（中空突起具１の肉厚）を局所的に変化させることができない。すなわち、中空突起具１を製造する際の連続的な温度変化による加工が困難である。
【0052】
これに対し、本実施形態の構成によれば、突起形成工程において、予め設定した凸型部１１の刺入高さとなる凸型部１１の座標値Ｚに応じて単位刺入高さあたりの基材シート２Ａに加わる熱量を変化させることで、中空突起具１の形状を高精度に制御することができる。このため、凸型部１１の形状を変更することなく、所望の形状の中空突起具１を形成することが可能である。つまり、凸型部１１にエネルギーを付与する超音波振動装置２００が予め設定した条件に基づき制御され、凸型部１１の刺入高さに応じて基材シート２Ａに加わる熱量を変化させることで、中空突起具１の形状を高精度に制御することができる。
【0053】
本実施形態によれば、凸型部１１にエネルギーを付与する手段として超音波振動装置２００を用いるので、熱量変化の応答性がよく、より所望の形状の中空突起具１が形成可能である。
本実施形態によれば、凸型部１１の刺入高さを読み取る工程、読み取った値から対応する加熱条件のパラメータを算出する算出工程、算出したパラメータを指令する工程の３つを繰り返すことで凸型部１１の刺入高さ（座標値）と基材シート２Ａに加わる熱量の変化を同期させるため、中空突起具１の形状をより高精度に制御することができる。
さらに、算出工程は、予め設定した凸型部１１の刺入高さに対する加熱条件を高次の関係式で算出することで、中空突起具１の形状をより高精度に制御することができる。
本実施形態によれば、凸型部１１の刺入高さを読み取る工程、読み取った値から対応する加熱条件のパラメータを算出する算出工程、算出したパラメータを指令する工程の３つを繰り返すことで凸型部１１の刺入高さ（座標値）と基材シート２Ａに加わる熱量の変化を同期させるため、中空突起具１の形状をより高精度に制御することができる。
さらに、算出工程は、予め設定した凸型部１１の刺入高さに対する加熱条件を高次の関係式で算出することで、中空突起具１の形状をより高精度に制御することができる。
【0054】
本実施形態の構成によれば、突起形成工程における基材シート２Ａに加わる熱量の変化が、超音波振動装置２００による凸型部１１の刺入高さ（座標値）に対する超音波振幅を加熱条件のパラメータとするので、温度変化に対する応答性がよく、中空突起具１（中空突起部３）の形状をより高精度に制御することができる。また、基材シート２Ａに加わる熱量を連続的に変化させるので、中空突起具１を製造する際の連続的な温度変化による加工が可能でとなり、中空突起具１の形状をより高精度に制御することができる。
本実施形態では、加熱条件のパラメータとして超音波振動装置２００による凸型部１１の刺入高さ（座標値）に対する超音波振幅を用いたが、凸型部１１が基材シート２Ａに向かって移動する際の刺入速度をパラメータとして用いてもよい。
本実施形態では、加熱条件のパラメータとして超音波振動装置２００による凸型部１１の刺入高さ（座標値）に対する超音波振幅を用いたが、凸型部１１が基材シート２Ａに向かって移動する際の刺入速度をパラメータとして用いてもよい。
【0055】
本実施形態によれば、突起形成工程において、凸型部１１と基材シート２Ａとの当接直後における熱量を突起形成直後における熱量よりも小さく設定しているので、当接直後における過度な基材シート２Ａの軟化による突起先端部の肉薄化を抑えられ、中空突起具１の形状をより高精度に制御することができる。
【0056】
図１０は、従来の製造方法と本実施形態に係る製造方法によって製造した突起部の形状の違いを示す比較図である。図１０（ａ）は凸型部１１に与える超音波振幅を３０％の固定とした時、図１０（ｂ）は凸型部１１に与える超音波振幅を７０％の固定とした時、図１０（ｃ）は凸型部１１に与える超音波振幅を３０％から７０％へ切り替えた時の中空突起部３の形状の違いを示す。
図１０（ａ）～（ｃ）においては、超音波振幅以外の条件となる基材シート２Ａの厚さ、凸型部の形状、刺入速度、刺入高さ、発振周波数、軟化時間はすべて同一としている。
図１０（ａ）～（ｃ）においては、超音波振幅以外の条件となる基材シート２Ａの厚さ、凸型部の形状、刺入速度、刺入高さ、発振周波数、軟化時間はすべて同一としている。
【0057】
超音波振幅による基材シート２Ａへの加熱による中空突起部３の形成は、摩擦熱で中空突起部３の形状を形成している。このため、超音波振幅が高くなるほど熱量は大きく、熱量が大きくなるほど中空突起部３の肉厚Ｔ１が薄く、超音波振幅が低いほど熱量は小さく、熱量が小さくなるほど肉厚Ｔ１が厚くなる。
図１０（ａ）では、形成される中空突起部３の肉厚は、凸型部１１の外形に対して平均的な肉厚で形成されている。図１０（ｂ）では、図１０（ａ）に比べて超音波振幅が刺入初期から大きく発熱量が多いため、熱収縮によって中空突起部３の肉厚が図１０（ａ）の場合よりも薄く形成されている。
一方、本発明の製造方法では、図１０（ｃ）に示すように、刺入初期は超音波振幅を小さく（例えば３０％）とし、刺入が進むにつれて、例えば凸型部１１の座標値Ｚ０＋０．５ｍｍで超音波振幅を３０％から７０％に切り替えたところ、図１０（ａ）、図１０（ｂ）とは異なる肉厚の中空突起部３が形成された。図１０（ｃ）の場合、図１０（ｂ）に比べて先端側の肉厚が厚く形成されている。
図１０（ａ）では、形成される中空突起部３の肉厚は、凸型部１１の外形に対して平均的な肉厚で形成されている。図１０（ｂ）では、図１０（ａ）に比べて超音波振幅が刺入初期から大きく発熱量が多いため、熱収縮によって中空突起部３の肉厚が図１０（ａ）の場合よりも薄く形成されている。
一方、本発明の製造方法では、図１０（ｃ）に示すように、刺入初期は超音波振幅を小さく（例えば３０％）とし、刺入が進むにつれて、例えば凸型部１１の座標値Ｚ０＋０．５ｍｍで超音波振幅を３０％から７０％に切り替えたところ、図１０（ａ）、図１０（ｂ）とは異なる肉厚の中空突起部３が形成された。図１０（ｃ）の場合、図１０（ｂ）に比べて先端側の肉厚が厚く形成されている。
【0058】
このように、単に基材シート２Ａに与える熱量が、凸型部１１の刺入高さ（座標値Ｚ）に対して一定の場合よりも、刺入高さ（座標値Ｚ）に応じて変更することで、中空突起部３の肉厚を任意に変化されることができるので、所望の形状に中空突起部３を形成することができる。この結果、中空突起具１の形状をより高精度に制御することができる。
【0059】
超音波振幅の値は、形成したい中空突起具１（中空突起部３）の形状、肉厚によって適宜変更すればよい。超音波振幅の値は、超音波振幅が低すぎると発振が安定しないので、例えば３０％以上が好ましい。
【0060】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、超音波振幅の切り替えパターンは、図１０（ｃ）に示す形態に限定するものではなく、図１１（ａ）～（ｂ）に示す切り替えパターンであってもよい。図１１（ａ）は、凸型部１１と基材シート２Ａとの当接直後における熱量が、突起形成直後における熱量よりも大きくされているパターンである。すなわち、図１０（ｃ）に示すパターンとは逆に、刺入初期は超音波振幅（Ａ１）を７０％、刺入が進むにつれて、凸型部の座標値Ｚ０＋０．５ｍｍ時の超音波振幅（Ａ２）を３０％に切り替えた。このため、刺入初期は超音波振幅を大きくして熱量が大きく、刺入が進むにつれて超音波振幅を小さくして熱量が小さい。
例えば、超音波振幅の切り替えパターンは、図１０（ｃ）に示す形態に限定するものではなく、図１１（ａ）～（ｂ）に示す切り替えパターンであってもよい。図１１（ａ）は、凸型部１１と基材シート２Ａとの当接直後における熱量が、突起形成直後における熱量よりも大きくされているパターンである。すなわち、図１０（ｃ）に示すパターンとは逆に、刺入初期は超音波振幅（Ａ１）を７０％、刺入が進むにつれて、凸型部の座標値Ｚ０＋０．５ｍｍ時の超音波振幅（Ａ２）を３０％に切り替えた。このため、刺入初期は超音波振幅を大きくして熱量が大きく、刺入が進むにつれて超音波振幅を小さくして熱量が小さい。
【0061】
図１１（ｂ）は、刺入初期は超音波振幅を小さくして熱量を小さく（例えば３０％）、刺入が進むにつれて（例えば座標値Ｚ０＋０．４ｍｍ）で超音波振幅を大きく（例えば７０％）して熱量を大きくするが、凸型部１１の最大上昇位置（Ｚｃ）になる前に例えば（例えば座標値Ｚ０＋０．６ｍｍ）で超音波振幅を小さく（例えば３０％）して熱量を小さくている。
図１１（ｃ）は、凸型部の座標値Ｚ０～座標値Ｚｃの間において、加熱条件となる超音波振幅を７０％～３０％の間で非線形的に変化させたものである。このように、超音波振幅を非線形的に変化させることで、中空突起部３の形状をより高精度に制御することができる。
図１１（ｃ）は、凸型部の座標値Ｚ０～座標値Ｚｃの間において、加熱条件となる超音波振幅を７０％～３０％の間で非線形的に変化させたものである。このように、超音波振幅を非線形的に変化させることで、中空突起部３の形状をより高精度に制御することができる。
【0062】
このように、従来と同様の凸型部１１の形状であって、凸型部１１の座標値と超音波振幅の指令値を同期させることで、刺入中に基材シート２Ａに与える単位刺入高さあたりの熱量をコントロールすることができ、中空突起部３の局所的な肉厚の制御が可能である。このため、複雑な凸型部１１の作製を必要としない。さらに、品種の異なる中空突起具１を交互に製造する場合でも凸型部１１の型替えを不要とするので、生産性の向上につながる。
本実施形態によれば、中空突起部３の局所的な肉厚をコントロールできるので、例えば、先端は強度アップのために厚みを持たせるなどの任意の形状の中空突起具１を形成することができる。
本実施形態によれば、中空突起部３の局所的な肉厚をコントロールできるので、例えば、先端は強度アップのために厚みを持たせるなどの任意の形状の中空突起具１を形成することができる。
【0063】
製造装置１００による製造方法は、中空突起具１に非接触式の開孔手段を用いて開孔する開孔工程を備えていてもよい。図１２に示す製造装置１００Ａは、図４で説明した製造装置１００に開孔形成部４０を備えたものである。開孔工程は開孔形成部４０によって実行される。開孔形成部４０は、基材シート２Ａの他面側２Ｕ（上面側）に非接触式の開孔手段４を備えている。非接触式の開孔手段４としては、レーザー光を照射するレーザー光照射装置、ホットエアーを発射するホットエアー発射装置、赤外線を照射するハロゲンランプ照射装置等、熱源を用いた加工装置が挙げられる。製造装置１００Ａには、微細加工に必要な集光性や高精度なエネルギー制御が可能である観点から、非接触式の開孔手段４として、レーザー光照射装置が用いられている。
【0064】
レーザー光照射装置（非接触式の開孔手段４）は、図１２に示すように、レーザー光４Ｌを自在に走査するガルバノスキャナである照射ヘッド４１を具備する。照射ヘッド４１は、基材シート２Ａの他面側２Ｕ（上面側）に該他面側２ＵからＴ方向（厚み方向）の上方に一定の間隔を空けて配置されている。
このように基材シート２Ａの他面側２Ｕに配された照射ヘッド４１からレーザー光４Ｌを、図１３（ａ）に示すように非貫通の中空突起部３に照射すると、図１３（ｂ）に示すように、中空突起部３に外面３２に中空突起部３の内面３１まで貫通する開孔３ｈを形成することができる。このように、レーザー光４Ｌの照射により中空突起部３に開孔３ｈを形成すると、中空突起部３の外面３２における開孔３ｈの周囲にバリが形成され難い。また、中空突起部３の任意の位置に開孔３ｈを形成し易いため、液剤等を供給したい皮膚表面に対する位置を任意に制御し易い。
このように基材シート２Ａの他面側２Ｕに配された照射ヘッド４１からレーザー光４Ｌを、図１３（ａ）に示すように非貫通の中空突起部３に照射すると、図１３（ｂ）に示すように、中空突起部３に外面３２に中空突起部３の内面３１まで貫通する開孔３ｈを形成することができる。このように、レーザー光４Ｌの照射により中空突起部３に開孔３ｈを形成すると、中空突起部３の外面３２における開孔３ｈの周囲にバリが形成され難い。また、中空突起部３の任意の位置に開孔３ｈを形成し易いため、液剤等を供給したい皮膚表面に対する位置を任意に制御し易い。
【0065】
照射ヘッド４１は、図１２に示すように、照射されたレーザー光４Ｌを集光するレンズ４３、並びに集光したレーザー光４Ｌを自在に走査する２枚のミラー４２及び保護レンズ４４を具備する。保護レンズ４４は具備しなくてもよいが、光学系への塵やほこりの進入を防止する観点から具備する方が好ましい。ミラー４２は、モータ軸（図示せず）に取り付けられている。ミラー４２は、レーザー光４Ｌが基材シート２Ａ上の中空突起部３に当たる照射点を、Ｙ方向に移動させる機構とＸ方向に移動させる機構とを備え、レーザー光４Ｌを自在に走査できるようになっている。レンズ４３は、光軸方向に移動可能となっており、レーザー光４Ｌを集光して、中空突起部３に当たるレーザー光４Ｌの照射点のスポット径を一定にする機構、該レーザー光４Ｌの照射点を基材シート２ＡのＴ方向（厚み方向）に移動させる機構等を備えている。ミラー４２及びレンズ４３を有する照射ヘッド４１は、レーザー光４Ｌの照射点をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向からなる３次元に調整できるようになっている。その為、複数（図示の形態では９個）の中空突起部３それぞれの照射したい位置を３次元に座標化することで、レーザー光４Ｌを各中空突起部３の照射したい位置に所定のスポット径で照射することができる。レーザー光４Ｌとしては、開孔３ｈを形成する中空突起部３に吸収され得るものを用いることが好ましい。中空突起部３を形成する基材シート２Ａが、熱可塑性樹脂を主体とするフィルム等のシートである場合、レーザー光４Ｌとしては、ＣＯ２レーザー、エキシマレーザー、アルゴンレーザー、ＹＡＧレーザー、ＬＤレーザー（半導体レーザー）、ＹＶＯ４レーザー、ファイバーレーザー等を用いることが好ましい。
【0066】
このように、２次加工となる開孔工程において開孔３ｈを形成する場合、開孔３ｈが形成される開孔位置に合わせて、中空突起具１の形状を制御するのが好ましい。すなわち、図１３（ａ）に示すように、基材シート２Ａに中空突起部３を形成するに際し、開孔３ｈが形成される位置の肉厚Ｔ１ａが他の部位の肉厚Ｔ１と比べて薄くなるように超音波振幅を調整する。
このように開孔３ｈが形成される開孔位置の肉厚Ｔ１ａが薄く形成できると、開孔３ｈを形成する際にレーザー出力を抑えることができるので、省エネルギーで開孔することが可能である。すなわち、上述した実施形態のように、予め設定した中空突起部３の刺入高さである座標値Ｚに応じて単位刺入高さあたりの基材シート２Ａに加わる熱量を変化させることで、使用用途に応じて最適な形状〔所望形状〕の中空突起具１を容易に製造することができる。
このように開孔３ｈが形成される開孔位置の肉厚Ｔ１ａが薄く形成できると、開孔３ｈを形成する際にレーザー出力を抑えることができるので、省エネルギーで開孔することが可能である。すなわち、上述した実施形態のように、予め設定した中空突起部３の刺入高さである座標値Ｚに応じて単位刺入高さあたりの基材シート２Ａに加わる熱量を変化させることで、使用用途に応じて最適な形状〔所望形状〕の中空突起具１を容易に製造することができる。
【0067】
前記実施形態では、凸型部１１の座標値と超音波振幅とを同期させて、予め設定した凸型部１１の刺入高さに応じて単位刺入高さあたりの基材シート２Ａに加わる熱量を変化させるようにしているが、さらに、凸型部１１の刺入速度を変更するようにしてもよい。刺入速度の変更は電動アクチュエータ２０４の駆動を制御することで実現できる。例えば、図１０（ｃ）で説明した凸型部１１に与える超音波振幅を３０％から７０％へ切り替える場合であっても、刺入速度を速い場合と遅い場合とでは、基材シート２Ａに与える熱量の特性が変化する。
このため、加熱条件のパラメータとして刺入速度を加え、使用用途に応じて刺入速度を切り替えるように制御手段３００で電動アクチュエータ２０４の駆動を制御することで、最適な形状〔所望形状〕の中空突起具１を容易に製造することができるので好ましい。
このため、加熱条件のパラメータとして刺入速度を加え、使用用途に応じて刺入速度を切り替えるように制御手段３００で電動アクチュエータ２０４の駆動を制御することで、最適な形状〔所望形状〕の中空突起具１を容易に製造することができるので好ましい。
【0068】
前記各実施形態においては、シート状の基底部２に複数の中空突起部３を形成するため、複数（９つ）の凸型１１０を備え、これら複数の凸型１１０は電動アクチュエータ２０４によって昇降される円盤状の１つの土台部１１１に隣接して配されている。また、各凸型１１０の高さはすべて同一の高さとされている。このため、一度の突起形成工程で複数の中空突起部３を形成する場合、各凸型１１０を備えた一つの凸型部１１に対して同一の熱量コントロールが行われるので、複数の中空突起部３間のバラツキを抑制でき、中空突起具１の形状をより高精度に制御することができるので好ましい。
【0069】
上述した実施形態に関し、本発明はさらに以下の中空突起具の製造方法を開示する。
＜１＞
微細な中空突起部を備えた中空突起具の製造方法であって、
熱可塑性樹脂を含んで形成された基材シートの一面側から凸型部を当接させ、その当接部分を熱により軟化させながら、該凸型部を該基材シートに刺してゆき、該基材シートの他面側から突出する中空突起部を形成する突起形成工程と、
前記中空突起部の内部に前記凸型部を刺した状態で該中空突起部を冷却する冷却工程と、
前記冷却工程の後に、前記中空突起部の内部から前記凸型部を抜いて前記中空突起具を形成するリリース工程とを備え、
前記突起形成工程において、前記凸型部にエネルギーを付与する手段を、予め設定した条件に基づき制御し、前記凸型部の刺入高さに応じて、前記基材シートに加わる熱量を変化させることで、前記中空突起部の形状を制御する、中空突起具の製造方法。
＜１＞
微細な中空突起部を備えた中空突起具の製造方法であって、
熱可塑性樹脂を含んで形成された基材シートの一面側から凸型部を当接させ、その当接部分を熱により軟化させながら、該凸型部を該基材シートに刺してゆき、該基材シートの他面側から突出する中空突起部を形成する突起形成工程と、
前記中空突起部の内部に前記凸型部を刺した状態で該中空突起部を冷却する冷却工程と、
前記冷却工程の後に、前記中空突起部の内部から前記凸型部を抜いて前記中空突起具を形成するリリース工程とを備え、
前記突起形成工程において、前記凸型部にエネルギーを付与する手段を、予め設定した条件に基づき制御し、前記凸型部の刺入高さに応じて、前記基材シートに加わる熱量を変化させることで、前記中空突起部の形状を制御する、中空突起具の製造方法。
【0070】
＜２＞
前記突起形成工程は、制御手段によって電動アクチュエータが駆動されて前記凸型部を前記基材シートに向かってに上昇移動させると、前記刺入高さに応じた加熱制御が実行される、前記＜１＞記載の中空突起具の製造方法。
＜３＞
前記凸型部にエネルギーを付与する手段が超音波振動装置である、前記＜１＞又は前記＜２＞記載の中空突起具の製造方法。
＜４＞
前記突起形成工程は、少なくとも前記凸型部の刺入高さを読み取る工程、読み取った値から対応する加熱条件のパラメータを算出する算出工程、算出したパラメータを指令する工程の３つを含み、前記３つの工程を繰り返すことで前記刺入高さと前記基材シートに加わる熱量の変化を同期させる、前記＜１＞、＜２＞又は＜３＞記載の中空突起具の製造方法。
＜５＞
前記算出工程は、予め設定した凸型部の刺入高さに対する加熱条件を関係式で算出する、前記＜４＞記載の中空突起具の製造方法。
前記突起形成工程は、制御手段によって電動アクチュエータが駆動されて前記凸型部を前記基材シートに向かってに上昇移動させると、前記刺入高さに応じた加熱制御が実行される、前記＜１＞記載の中空突起具の製造方法。
＜３＞
前記凸型部にエネルギーを付与する手段が超音波振動装置である、前記＜１＞又は前記＜２＞記載の中空突起具の製造方法。
＜４＞
前記突起形成工程は、少なくとも前記凸型部の刺入高さを読み取る工程、読み取った値から対応する加熱条件のパラメータを算出する算出工程、算出したパラメータを指令する工程の３つを含み、前記３つの工程を繰り返すことで前記刺入高さと前記基材シートに加わる熱量の変化を同期させる、前記＜１＞、＜２＞又は＜３＞記載の中空突起具の製造方法。
＜５＞
前記算出工程は、予め設定した凸型部の刺入高さに対する加熱条件を関係式で算出する、前記＜４＞記載の中空突起具の製造方法。
【0071】
＜６＞
前記算出工程は、制御手段おいて前記凸型部の刺入高さを用いて振幅デジタル値を算出し、つぎに前記振幅デジタル値をアナログ電圧に変換器を用いて変換する、前記＜４＞記載の中空突起具の製造方法。
＜７＞
前記突起形成工程における前記基材シートに加わる熱量の変化は、前記超音波振動装置による前記凸型部に対する超音波振幅、発振周波数又は前記凸型部が前記基材シートに刺す際の刺入速度の少なくとも１つを加熱条件のパラメータとする、前記＜３＞～前記＜６＞の何れか一項記載の中空突起具の製造方法。
＜８＞
前記基材シートに加わる熱量が連続的に変化する、前記＜１＞～前記＜７＞の何れか一項記載の中空突起具の製造方法。
＜９＞
前記突起形成工程において、前記凸型部と前記基材シートとの当接直後における熱量が、中空突起部形成直後における熱量よりも小さい、前記＜１＞～前記＜８＞の何れか一項記載の中空突起具の製造方法。
前記算出工程は、制御手段おいて前記凸型部の刺入高さを用いて振幅デジタル値を算出し、つぎに前記振幅デジタル値をアナログ電圧に変換器を用いて変換する、前記＜４＞記載の中空突起具の製造方法。
＜７＞
前記突起形成工程における前記基材シートに加わる熱量の変化は、前記超音波振動装置による前記凸型部に対する超音波振幅、発振周波数又は前記凸型部が前記基材シートに刺す際の刺入速度の少なくとも１つを加熱条件のパラメータとする、前記＜３＞～前記＜６＞の何れか一項記載の中空突起具の製造方法。
＜８＞
前記基材シートに加わる熱量が連続的に変化する、前記＜１＞～前記＜７＞の何れか一項記載の中空突起具の製造方法。
＜９＞
前記突起形成工程において、前記凸型部と前記基材シートとの当接直後における熱量が、中空突起部形成直後における熱量よりも小さい、前記＜１＞～前記＜８＞の何れか一項記載の中空突起具の製造方法。
【0072】
＜１０＞
前記中空突起部に開孔手段を用いて開孔する開孔工程を有し、
前記突起形成工程は、前記開孔工程で形成される開孔位置に合わせて、前記中空突起部の形状を制御する、前記＜１＞～前記＜９＞の何れか一項に記載の中空突起具の製造方法。
＜１１＞
前記突起形成工程は、前記開孔位置の肉厚が他の部位の肉厚と比べて薄くなるように超音波振幅を調整する、前記＜１０＞記載の中空突起具の製造方法。
＜１２＞
前記開孔手段は、レーザー照射装置である前記＜１０＞又は前記＜１１＞記載の中空突起具の製造方法。
前記中空突起部に開孔手段を用いて開孔する開孔工程を有し、
前記突起形成工程は、前記開孔工程で形成される開孔位置に合わせて、前記中空突起部の形状を制御する、前記＜１＞～前記＜９＞の何れか一項に記載の中空突起具の製造方法。
＜１１＞
前記突起形成工程は、前記開孔位置の肉厚が他の部位の肉厚と比べて薄くなるように超音波振幅を調整する、前記＜１０＞記載の中空突起具の製造方法。
＜１２＞
前記開孔手段は、レーザー照射装置である前記＜１０＞又は前記＜１１＞記載の中空突起具の製造方法。
【符号の説明】
【0073】
１ 中空突起具
２Ａ 基材シート
２Ｄ 基材シートの一面側
２Ｕ 基材シートの他面側
３ 中空突起部
３ｈ 開孔
４ 開孔手段（レーザー照射装置）
１１ 凸型部
２００ 凸型部にエネルギーを付与する手段（超音波振動装置）
ＴＰ 当接部分
Ｚ 凸型部の座標値
２Ａ 基材シート
２Ｄ 基材シートの一面側
２Ｕ 基材シートの他面側
３ 中空突起部
３ｈ 開孔
４ 開孔手段（レーザー照射装置）
１１ 凸型部
２００ 凸型部にエネルギーを付与する手段（超音波振動装置）
ＴＰ 当接部分
Ｚ 凸型部の座標値
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】