最新インクジェット技術 【2007年版】

◆吐き出し、膜形成の最適化

• ◎小滴化
• ◎ドット径の均一化
• ◎液滴速度の均一化
• ◎飛翔方向の安定化

◆用途、目的別インクの設計

• ◎顔料、高分子、有機材料、半導体、金属、セラミック
• ◎目的に合わせた最適なインクの条件とは？
• ◎高粘度、低濃度非凝集分散系、UV硬化型、難溶解材料の場合の注意点は？

◆各種応用展開の現状と問題点

• ◎線幅の限界
• ◎密着性の改善
• ◎セラミック材料使用の問題点
• ◎撥水、親水を用いた位置選択的パターニング

• 北原 強　　　セイコーエプソン(株) 先端技術開発本部 IJ工業応用開発部 部長
• 小藤 治彦　　インクジェット・ジェーピー 代表
• 池川 正人　　(株)日立製作所 機械研究所 高度設計シュミレーションセンター 主任研究員
• 深井 潤　　　九州大学 大学院 工学研究院 化学工学部門 教授 工学博士
• 藤松 孝裕　　鈴鹿工業高等専門学校 機械工学科 講師 工学博士
• 廣岡 信行　　富士ゼロックス(株) 技術開発本部 基盤技術開発部
• 鳥居 卓爾　　工学院大学 学習支援センター 講師 工学博士
• 大上 芳文　　立命館大学 理工学部 機械工学科 教授 工学博士
• 中西 為雄　　山形大学 理工学研究科 准教授 工学博士
• 菅沼 克昭　　大阪大学 産業科学研究所 産業科学ナノテクノロジーセンター長 教授
• 田中 雅美　　日本ペイント(株) ファインケミカル事業本部 FP部事業推進グループ
• 大西 勝　　　(株)ミマキエンジニアリング 技術本部 取締役 技師長
• 吉村 昌弘　　東京工業大学 応用セラミックス研究所 教授 工学博士
• 大坪 泰文　　千葉大学 大学院 工学研究科 教授 工学博士
• 矢崎 利昭　　英弘精機(株) 物性・分析機器事業部 取締役事業部長
• 日口 洋一　　大日本印刷(株) 知的財産本部 エレクトロニクス知財 エキスパート 工学博士
• 小関 健一　　千葉大学 大学院 融合科学研究科 情報科化学専攻 画像マテリアルコース 准教授 工学博士
• 石橋 秀夫　　日本ペイント(株) ファインケミカル事業本部 FP部 精密化学品グループ
• 小岩井 孝二　KOA(株) ものづくりイニシアティブ 技創りセンター 次世代技術開発グループ
• 森田 正道　　ダイキン工業(株) 化学事業部 基盤研究部 主任研究員 工学博士
• 高原 淳　　　九州大学 先導物質化学研究所 分子集積化学部門 教授 工学博士
• 安武 重和　　九州大学 大学院 工学部 物質創造工学専攻
• 坂井 雄一　　富山県工業技術センター 機械電子研究所 電子技術課 主任研究員
• 岡田 裕之　　富山大学 理工学研究部 准教授 工学博士
• 中 茂樹　　　富山大学 理工学研究部 助教 工学博士
• 佐藤 竜一　　旧 富山大学(現 パイオニア) 工学博士
• 松井 健太　　富山大学 理工学教育部
• 柳 順也　　　旧 富山大学（現 コマツ)
• 柴田 幹　　　富山大学 工学部 技術専門職員
• 女川 博義　　富山大学名誉教授 工学博士
• 宮林 毅　　　ブラザー工業(株) 技術部 SPM・部長
• 井上 豊和　　ブラザー工業(株) 技術部 PM
• 角本 英俊　　旧 JSTプラザ東海（現 北陸電機工業）
• 馬場 昭好　　九州工業大学 マイクロ化学総合技術センター 准教授 工学博士
• 松本 佳宣　　慶應義塾大学 理工学部 物理情報工学科 准教授 工学博士
• 村上 存　　　東京大学 大学院工学系研究科 産業機械工学専攻 教授 工学博士
• 鄭 雄一　　　東京大学 工学系・医学系 研究科 教授 医学博士
• 井川 和代　　東京大学 大学院医学系研究科
• 安斎 正博　　理化学研究所 アドバンスト・エンジニアリングチーム チームリーダー
• 佐々木 伸雄　東京大学 大学院農学生命科学研究科 動物医療センター 病院長
• 高戸 毅　　　東京大学 医学部付属病院 ティッシュ・エンジニアリング部 部長
• 長谷川 倫男　ニップンテクノクラスタ(株) 営業技術本部 ジェノミクス・プロテオミクスグループ 主任 農学博士

第1章 インクジェット方式の種類と特徴

• はじめに
• 1．インクジェット方式の種類と特徴
• 1．コンティニュアンスタイプ
• 2．ドロップオンデマンドタイプ
• 3．圧電方式
• 4．サーマル方式
• 5．静電方式
• 2．Epsonヘッドの構造 1)
• 2.1MLPタイプの構造
• 2.2MLChipsタイプの構造 2)
• 2.3SEAJetの構造 3)
• 3．メニスカス制御技術
• 3.1微小インク滴の形成技術
• 3.2インク滴変調技術
• 最後に

第2章 インクジェット技術の吐出・膜形成の最適化と評価・解析

【第1節　不均一の現れ方、その原因と対策】

• はじめに
• 1．不均一とは
• 1.1民生用インクジェットと産業用インクジェットにおける不均一
• 1.2不均一の現れ方
• 1.3画像不均一の例
• 1.4ドット不均一の例
• 2．不均一の原因
• 2.1不均一の原因概要
• 2.1.1ノズル方向ばらつき
• 2.1.2走査方向ばらつき
• 2.2不均一の原因の原理的解析
• 2.2.1集中定数モデル
• 2.2.2圧力波モデル
• 2.2.3CFD（Computational Fluid Dynamics)モデル
• 2.3集中定数モデルを解く
• 2.3.1ヘッド
• 2.3.2集中定数回路モデル
• 2.3.3パラメータの計算
• 2.3.4解析式(押打ち)
• 2.4集中定数モデル式を使う
• 2.4.1基準ヘッド
• 2.4.2ヘッドのパラメータ変化と特性変化
• 2.4.3ヘッドのパラメータ変化と特性変化のまとめ
• 2.5集中定数モデルの展開と注意点
• 2.5.1集中定数モデルの展開
• 2.5.2集中定数モデルの展開具体例(引打ち)
• 2.5.3集中定数モデルの注意点
• 2.6速度と吐出量
• 2.6.1速度と吐出量の関係
• 2.6.2速度と着弾精度
• 2.7飛翔図
• 2.8経時的なばらつき
• 2.8.1ノズル面汚れ
• 2.8.2気泡
• 2.8.3メニスカスインクの蒸発、凝集
• 2.8.4昇温
• 2.8.5残留振動
• 2.8.6クロストーク
• 2.9ヘッド、インク以外の要因
• 2.9.1環境
• 2.9.2装置
• 2.9.3静電界の影響
• 2.10記録ドット面積の不均一
• 2.10.1吐出量不均一
• 2.10.2拡がりの不均一
• 2.11記録ドット形状の不均一
• 2.11.1平面的な不均一
• 2.11.2立体的な不均一
• 2.12記録ドット濃度の不均一
• 2.12.1液滴の色材濃度変化
• 2.12.2浸透の不均一
• 2.12.3ブリーディング
• 3．不均一の対策
• 3.1ノズル毎のばらつきに対する対策
• 3.1.1アクチュエータ、流路のばらつき低減
• 3.1.2ノズルのばらつき低減
• 3.1.3ノズル面処理の例
• 3.2経時的なばらつきに対する対策
• 3.2.1気泡
• 3.2.2残留振動
• 3.2.3メニスカスインクの蒸発、界面凝集
• 3.2.4ノズル面汚れ
• 3.3その他の対策
• 3.3.1マルチパス
• 3.3.2ヘッド端重ね
• 3.3.3チャネル個別駆動（フィードバック）
• 3.3.4ヘッド間補正
• 3.3.5ヘッドシェイディング補正
• おわりに

【第2節 インクジェット成膜における液滴の挙動と乾燥】

• 1．インクジェット成膜アプリケーション
• 2．基板上の液滴の広がり
• 2.1液滴の基板への衝突
• 2.2液滴の慣性広がり
• 2.3滴の濡れ広がりと最終形状
• 2.4各応用に対するプロセス設計
• 3．液滴の乾燥と膜形状
• 3.1乾燥膜厚の均一性とコーヒーステイン現象
• 3.2蒸発速度分布
• 3.3コーヒーステイン現象モデル
• 3.4コーヒーステイン現象防止方法
• おわりに

【第3節 インクジェット成膜における液滴挙動解析】

• はじめに
• 1．数値シミュレーション
• 1.1液滴流動シミュレーションの歩み
• 1.2計算例
• 2.最大広がり径
• 2.1衝突条件の影響
• 2.2最大広がり径の予測式
• おわりに

【第4節 インクジェット方式による高粘度液滴の吐出評価試験と衝突挙動】

• はじめに
• 1．高粘度液滴の吐出評価試験
• 1.1背景
• 1.2円筒型圧電素子を用いた液滴吐出装置
• 1.3液滴の吐出評価試験
• 1.3.1吐出条件の確立
• 1.3.2吐出液滴に及ぼすパルス幅の影響
• 1.3.3吐出液滴に及ぼすヒーター温度の影響
• 1.3.4吐出液滴に及ぼす入力電圧の影響
• 1.4工業的な具体例
• 1.4.1蛍光体インクの開発
• 1.4.2粉砕した蛍光体を用いた発光強度
• 1.4.3蛍光体を含んだ液滴の吐出試験結果
• 2．剛体面に衝突する単一液滴の変形挙動
• 2.1背景
• 2.2衝突後の変形挙動に及ぼす初期落下水滴径の影響
• 2.3液滴の変形挙動に及ぼす液滴物性値の影響
• 2.4粉体を含んだ単一液滴の衝突挙動
• 2.4.1観察例
• 2.2.2無次元数を用いた最大直径比の整理
• おわりに

【第5節 インクジェット微小液滴挙動および気流のVIP計測】

• はじめに
• 1．実験装置
• 2．実験結果
• ミスト飛翔状態の可視化+E159
• インク吐出時の気流速度計測
• 吐出直後のインク滴の挙動計測
• おわりに

【第6節 圧電素子によるインク液滴噴射の一次元計算】

• はじめに
• 1．計算モデル
• 2．運動方程式
• 2.1オリフィス内インクの運動方程式
• 2.2入口絞り部インクの運動方程式
• 2.3圧電素子の運動方程式
• 2.3.1固定端部小要素の運動方程式
• 2.3.2中央部小要素の運動方程式
• 2.3.3振動板部小要素の運動方程式
• 2.4連続の式
• 2.5運動方程式のまとめ
• 3．固有振動数
• 3.1計算方法
• 3.2振動モード
• 4．運動方程式の解法
• 5．計算結果
• 5.1計算結果
• 5.2液滴噴射量並びに液滴速度の便宜的計算
• 5.3液滴噴射処理をした計算結果
• 6．インク噴射の原理
• 7．各種パラメータの影響
• 7.1駆動パルス幅
• 7.2インク粘度
• 7.3インク表面張力
• 7.4インク室体積
• 8．駆動波形の影響
• おわりに

【第7節 インクジェット液滴の数値シミュレーション法の基礎】

• はじめに
• 1．数値シミュレーション法
• 1.1基礎方程式
• 1.2方程式の離散化と計算格子
• 2．シミュレーション例
• 2.1境界条件、物性値
• 2.2振幅の影響
• 3．帯電電荷の影響
• おわりに

【第8節 液滴生成過程の数値解析】

• はじめに
• 1．液体ジェットから液滴が生成されるまでの過程とメカニズム
• 2．軸対称計算モデルとその計算法
• 3．軸対称計算プログラムに関する説明
• おわりに

第3章 インクジェットインクの設計と作製

【第1節 インクジェット印刷による微細配線技術】

• 1．Printed Electronics
• 2．インクジェット印刷技術
• 3．インクジェット法による描画
• 4．配線層と基板の密着
• 5．インクジェット印刷技術による微細配線のこれから

【第2節 U法を用いた直接描画】

• 1．直接描画
• 1.1コンピューターによる設計
• 1.2金属のナノサイズ粒子
• 2．回路等用途の可能性
• 3．実際の工業用へのＩＪの展開と課題
• 4．各用途とインクの課題
• 4.1プリント配線基板用途
• 4.2LCDの電極
• 4.3PDPの電極
• 4.4RFID
• 4.5LFP
• 5．現状の工業用IJインクの状況

【第3節 産業用途から見た各種インク溶剤とインクジェットインクの比較】

• はじめに
• 1．Consumer用から産業用へ向かうインクジェット技術
• 2．インクジェット技術の特徴
• 3．インクジェット用インクの種類と特徴
• 4．広がる産業用途へのインクジェット技術の適用
• 4.1産業用途へのインクジェット技術の普及のために何が必要か
• 4.2産業用途拡大のために必要となるインク
• 4.3産業用途に必要なIJヘッド
• 4.4産業用途のために必要な総合技術
• 5．インクジェットインクと印刷インク
• 6．インクジェット技術の現状
• 7．なぜ産業用途にUVインクが適するのか？
• 8．今後の課題

【第4節 ソフト溶液プロセスによるセラミックスのインクジェットパターン技術】

• はじめに
• 1．無機物の成膜およびパターン化はなぜ難しいのか？
• 2．無機粒子を用いたインクジェット技術の現状
• 3．インクジェットを用いたセラミックス膜の直接作製法（ソフト溶液プロセス）の開発
• 3.1インクジェット反応法によるセラミックスや半導体の直接パターニング
• 3.2インクジェット析出法によるセラミックス膜の直接パターニング
• 3.3ソフト溶液プロセスによるダイレクトパターニング法
• おわりに
• 謝辞

【第5節 インクジェットインクのレオロジー】

• はじめに
• 1．分散系の粘度挙動
• 1.1低濃度非凝集分散系の粘度挙動
• 1.2凝集分散系の粘度挙動
• 1.3インクの粘度調整に関する考察
• 2．高分子溶液と分散系の粘弾性挙動
• 2.1動的粘弾性の基礎
• 2.2高分子希薄溶液の粘弾性
• 2.3凝集分散系の粘弾性
• 2.4インクの動的粘弾性
• 3．界面活性剤溶液の表面張力
• 3.1動的表面張力の基礎
• 3.2インクの動的表面張力
• おわりに

【第6節 IJインク調製における工業分散技術の適用】

• はじめに
• 1．IJインクの特徴
• 2．超微粒子顔料分散液の設計と最適化
• 2.1超微粒子顔料分散液のミルベース設計
• 2.2分散装置の最適化
• 3．超微粒子顔料分散液に対する今後の課題
• おわりに

【第7節 インクジェット用UV硬化インクの設計】

• はじめに
• 1．ラジカル重合型ジェットインクの設計
• 1.1ラジカル重合型ジェットインクの組成
• 1.2酸素によるラジカル重合阻害
• 1.3溶液型ジェットインク
• 1.4溶媒フリー型ジェットインク
• 2．カチオン重合型ジェットインクの設計
• 2.1カチオン重合反応の特徴
• 2.2カチオン重合型ジェットインクの設計例

【第8節 インクジェット印刷による回路形成のための金属ナノ粒子インク】

• はじめに
• 1．安定な金属ナノ粒子インクの創製
• 1.1金属ナノ粒子の歴史
• 1.2金属ナノ粒子インクの調製
• 1.3金属ナノ粒子の特性
• 2．印刷材料としての金、銀ﾅﾉ粒子のインクの応用
• 3．金属ナノ粒子インクの導電材料としての性能
• 3.1銀ナノ粒子インクの導電性特性
• 3.2金属ナノ粒子インクによる銅配線パターンの形成
• 4．まとめ

第4章 インクジェット技術を用いた更なる進展

【第1節 インクジェットによる微細配線形成技術】

• はじめに
• 1．LTCC用金属インク
• 2．グリーンシートへのインクジェット描画
• 3．インクジェット描画シートの積層・焼成
• 4．インクジェット印刷配線の特性
• 5．微小ビアの必要性
• 6．厚膜印刷との複合化
• 7．まとめ

【第2節 インクジェット法によるﾌｯ素系パターン化基板を用いた超微細薄膜作製技術】

• 序論
• 1．パターン基板の作製
• 1.1VUVリソグラフィー
• 1.2EBリソグラフィー
• 2．高分子薄膜の位置選択的製膜
• 3．高分子薄膜の線幅の限界
• 4．金属ナノインクによる超微細金属配線
• 5．今後の課題

【第3節 インクジェット法による厚膜パターンの作製と電子部品作製への応用】

• はじめに
• 1．厚膜作製におけるインクジェット技術の特徴
• 2．樹脂層による表面改質とチタン酸バリウム厚膜作製への応用
• 2.1樹脂層による表面改質
• 2.2インクジェット法によるチタン酸バリウム厚膜の作製
• 3.　その他、電子部品作製への応用事例
• 3.1厚膜抵抗体の作製
• 3.2活性化インクを用いた無電解銅めっき配線
• 3.3(Ba,Sr)TiO3厚膜の作製
• 3.4サーミスタ作製への応用
• おわりに

【第4節 インクジェット技術を用いた有機デバイスの作製】

• はじめに
• 1．IJP法を用いた自己整合有機EL素子
• 1.1自己整合プロセスの概略
• 1.2ボトムエミッション型自己整合有機EL素子
• 1.3トップエミッション型自己整合有機EL素子
• 1.4ボトムエミッション形有機EL素子のマルチカラー化
• 2．IJP法による自己整合有機ダイオード
• 2.1IJP法による自己整合有機フォトダイオード
• 2.2IJP法による自己整合有機多機能ダイオード
• 3．IJP法を用いた自己整合ペンタセン有機トランジスタ
• 3.1実験
• 3.2ペンタセンの溶液化
• 3.3トランジスタ特性
• 4．まとめ
• 謝辞

【第5節 電界電子放出源作製への応用】

• はじめに
• 1．電界電子放出の原理と電界電子放出型ディスプレイ
• 1.1電界電子放出の原理
• 1.2電界電子放出型ディスプレイ(FED)
• 2．インクジェット法によるｹﾞｰﾄ電極付きカーボンブラック電界電子放出源の作製
• 2.1作製プロセス
• 2.2電子放出特性

【第6節 グレイスケールマスクの作製と3次元微細加工】

• はじめに
• 1．グレイスケールマスク
• 1.1HEBSガラスマスク
• 1.2ハーフトーンクロムマスク
• 1.3写真フィルム
• 1.4インクジェット法と縮小露光によるエマルジョングレイスケールマスク
• 2．露光技術
• 3．露光プロセスの実例
• 4．形状の転写
• 4.1プラズマエッチング
• 4.2基板透過露光法
• 5．可能性と展望

【第7節 ポジティブ・ダイレクトマスク光造形法】

• はじめに
• 1．ゾルーゲル変換型光造形法
• 2．ダイレクトマスク法による面露光光造形
• 3．光開始剤のインクジェット描画によるポジティブ・ダイレクトマスク光造形
• 3.1光開始剤の浸透と造形の積層厚さ
• 3.2光開始剤の浸透と造形の水平解像度
• 3.3積層造形実験
• 4．ポジティブ・ダイレクトマスクによる複数層一括露光光造形
• 4.1積層段差の軽減効果
• 4.2造形時間の短縮効果
• おわりに

【第8節 テーラーメイド人工骨の開発】

• 緒言
• 1．石膏を用いた三次元積層造形実体モデルの作成とその評価
• 1.1はじめに
• 1.2三次元積層造形実体モデルの造形
• 1.3光造形モデルとインクジェットモデルの比較と評価
• 1.4まとめ
• 2．リン酸カルシウムを用いたテーラーメイド人工骨の造型とその安全性・有効性の評価
• 2.1はじめに
• 2.2材料と方法
• 2.2.1動物
• 2.2.2人工骨の作製
• 2.2.3実験方法
• 2.3結果
• 2.3.1人工骨
• 2.3.2CT検査所見
• 2.3.3組織学的所見
• 2.4考察
• 3．イヌでの臨床経験
• 3.1はじめに
• 3.2症例
• 3.3考察

【第9節 バイオテクノロジーにおけるインクジェットの応用と動向】

• はじめに
• 1．バイオテクノロジー分野における用途
• 1.1ピペッターとして
• 1.2アレイヤーとして
• 2．おもな使用法において見られること
• 2.1ピペッター・分注機としての使用
• 2.1.1HTS分野
• 2.1.2蛋白質結晶化分野
• 2.1.3細胞、ビーズ分注
• 2.2アレイヤーとしての使用
• 2.3診断薬製造用装置としての使用
• 3.　まとめ