【不均一の対策、高速・高精度・高精細化、各種応用の現状と問題点】

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発 刊 ２００７年９月
体 裁 Ｂ５判　４０８頁　上製本

定 価 ９４，５００円(税込)

■本書のポイント■
◆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
◎着弾精度の向上　◎膜形状の制御　◎高精度位置決め　◎目詰まり

◆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

【執筆者（敬称略）】
北原 強 セイコーエプソン(株)　
小藤　治彦 インクジェット・ジェーピー
池川 正人 (株)日立製作所
深井 潤 九州大学
藤松 孝裕 鈴鹿工業高等専門学校
廣岡 信行 富士ゼロックス(株)
鳥居 卓爾 鳥居卓爾技術士事務所
大上 芳文 立命館大学　
中西 為雄 山形大学
菅沼 克昭 大阪大学
田中雅美　　　　　　　　　　　　日本ペイント(株) 　　　　
大西 勝　　　　　　　　　　　　　(株)ミマキエンジニアリング
吉村 昌弘　　　　　　　　　　　　東京工業大学
大坪 泰文 　　　　　　　　　　　千葉大学
矢崎利昭　　　　　　　　　　　　英弘精機(株)
日口 洋一　　　　　　　　　　　　大日本印刷(株)　
小関 健一　　　　　　　　　　　　千葉大学
石橋 秀夫　　　　　　　　　　　　日本ペイント(株)
小岩井 孝二　 　　　　　　　　　ＫＯＡ(株)
森田 正道　　　　　　　　　　　　ダイキン工業(株)
高原　淳 　　　　　　　　　　　　　九州大学
安武　重和　　　　　　　　　　　九州大学
坂井 雄一　　　　　　　　　　　　富山県工業技術センター
岡田 裕之　　　　　　　　　　　　富山大学
中 茂樹　　　　　　　　　　　　　　富山大学
佐藤 竜一　　　　　　　　　　　　旧・富山大学 （現 パイオニア）
松井 健太　　　　　　　　　　　　富山大学
柳 順也　　　　　　　　　　　　　　旧・富山大学 （現 コマツ）
柴田 幹　　　　　　　　　　　　　　富山大学
女川 博義　　　　　　　　　　　　富山大学
宮林毅　　　　　　　　　　　　　　ブラザー工業(株)
井上 豊和　　　　　　　　　　　　ブラザー工業(株)
角本 英俊　　　　　　　　　　　　旧・ＪＳＴプラザ東海
馬場 昭好　　　　　　　　　　　　九州工業大学
松本 佳宣　　　　　　　　　　　　慶應義塾大学
村上 存　　　　　　　　　　　　　　東京大学
鄭 雄一　　　　　　　　　　　　　　東京大学
井川和代　　　　　　　　　　　　　東京大学
安斎正博　　　　　　　　　　　　　東京大学
佐々木伸雄　　　　　　　　　　　東京大学
高戸毅　　　　　　　　　　　　　　　東京大学
長谷川 倫男　　　　　　　　　　　ニップンテクノクラスタ(株)

【目　　次】

第１章 インクジェットの原理、方式の種類と特徴

■インクジェット方式の種類と特徴

１．インクジェット方式の種類と特徴
　1-1．コンティニュアンスタイプ
　1-2．ドロップオンデマンドタイプ
　　1-2-1．圧電方式
　　1-2-2．サーマル方式
　　1-2-3．静電方式

２．Epsonヘッドの構造
　2-1．MLPタイプの構造
　2-2．MLChipsタイプの構造
　2-3．SEAJetの構造

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

第２章　インクジェット技術の吐出・膜形成の最適化　

■第1節　不均一の現れ方、その原因と対策

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
　　　1-2-1．画像不均一の例
　　　　　　　（１） バンディング
　　　　　　　（２） 粒状性悪化
　　　　　　　（３） 先鋭性不良
　　　　　　　（４） 色再現性不良
　　　　　　　（５） 諧調性不良
　　　1-2-2．ドット不均一の例
　　　　　　　（１）記録ドット面積の不均一
　　　　　　　（２）記録ドット形状の不均一
　　　　　　　（３）記録ドット濃度の不均一
　　　　　　　（４）着弾精度の不均一

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
　　　　　　　（１）（狭義の）チャネルばらつき
　　　　　　　（２）ヘッドばらつき
　　　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
　　　2-1-1．集中定数モデル
　　　2-1-2．圧力波モデル
　　　2-1-3．CFD(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
　　　　　　　（１）パラメータ
　　　　　　　（２）特性
　　　　　　　（３）正規化
　　　2-4-2．ヘッドのパラメータ変化と特性変化
　　　　　　　（１）ノズル長さ短
　　　　　　　（２）ノズル面積小
　　　　　　　（３）供給路長さ短
　　　　　　　（４）供給路断面積減少
　　　　　　　（５）圧力室幅の縮小
　　　　　　　（６）圧力室長さ減少
　　　　　　　（７）PZT厚さ減少
　　　　　　　（８）振動板厚さ減少
　　　　　　　（９）インク粘度減少
　　　　　　　（10）インク粘度倍増
　　　　　　　（11）インク密度減少
　　　　　　　（12）インク音速減少
　　　　　　　（13）気泡の存在(30μm)
　　　　　　　（14）気泡の存在(50μm)
　　　　　　　（15）圧電定数低下
　　　　　　　（16）駆動電圧低下
　　　2-4-3．ヘッドのパラメータ変化と特性変化のまとめ
　　　　　　　（１）吐出速度の変化
　　　　　　　（２）吐出量の変化
　　　　　　　（３）ヘッドパラメータ変化のまとめ
　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
　　　　　　　（１）駆動波形
　　　　　　　（２）周波数応答
　　　　　　　（３）クロストーク
　　　2-5-2．集中定数モデルの展開具体例（引打ち）
　　　　　　　（１）グラフと式
　　　　　　　（２）押打ちと引打ちの比較
　　　2-5-3．集中定数モデルの注意点
　　　　　　　（１）大サイズヘッドの誤差増大
　　　　　　　（２）モデル簡略化による実際との乖離
　　　　　　　（３）吐出速度と飛翔速度のちがい
　2-6．速度と吐出量
　　　2-6-1．速度と吐出量の関係
　　　　　　　（１）速度
　　　　　　　（２）吐出量
　　　　　　　（３）固有振動周期と吐出量
　　　　　　　（４）メニスカス位置と吐出量
　　　　　　　（５）速度と吐出量まとめ
　　　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
　　　　　　　（１）界面凝集
　　　　　　　（２）色材濃度変化
　　　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
　　　　　　　（１）静電ベルトと着弾ずれ
　　　　　　　（２）電源の改良
　　　　　　　（３）吐出タイミングの変更
　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
　　　　　　　（１）インク滴速度
　　　　　　　（２）濡れ
　　　　　　　（３）浸透
　2-11．記録ドット形状の不均一
　　　2-11-1．平面的な不均一
　　　　　　　（１）飛行ドロップ形状の不均一
　　　　　　　（２）メディア上の拡がり不均一
　　　2-11-2．立体的な不均一
　　　　　　　（１）乾燥
　　　　　　　（２）モトリング
　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
　　　　　　　（１）インク溶媒蒸発
　　　　　　　（２）顔料凝集，沈降
　　　2-12-2．浸透の不均一
　　　2-12-3．ブリーディング
　　　　　　　（１）インクの流動（流体的な移動）
　　　　　　　（２）インクの浸透

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
　　　　　　　（１）ロバストな設計
　　　　　　　（２）製造ばらつきの低減
　　　3-1-2．ノズルのばらつき低減
　　　　　　　（１）ノズル孔形状
　　　　　　　（２）ノズル面処理
　　　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
　　　　　　　（１）脱気インク
　　　　　　　（２）なめらかな流路
　　　　　　　（３）気泡トラップ
　　　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
　　　　　　　（１）メニスカス揺動
　　　　　　　（２）予備吐出／空打ち
　　　　　　　（３）加圧／吸引パージ
　　　　　　　（４）キャッピング
　　　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

■第2節　インクジェット成膜における液滴の挙動

１．インクジェット成膜アプリケーション
　1-1．基板上の液滴の広がり
　　　1-1-1．液滴の基板へ衝突
　　　1-1-2液滴の慣性広がり
　　　1-1-3液滴の濡れ広がりと最終形状
　　　1-1-4各応用に対するプロセス設計
　　　　　　　（１）有機ELディスプレイのパターン成膜
　　　　　　　（２）連続成膜
　　　　　　　（３）直接印刷配線
　1-2．矩形溝内の液滴の広がり
　1-3．液滴の乾燥と膜形状
　　　1-3-1乾燥膜厚の均一性とコーヒーステイン現象
　　　1-3-2蒸発速度分布
　　　1-3-3コーヒーステイン現象モデル
　　　1-3-4コーヒーステイン現象防止方法

■第3節　インクジェット成膜における液滴挙動解析

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

■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

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．吐出条件の確率
　　　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
　　　2-4-2．無次元数を用いた最大直径比の整理
　　　　　　　（１）粉体の影響を考慮しない場合
　　　　　　　（２）重回帰分析による整理
　　　　　　　（３）粉体の影響を考慮した場合
　　　　　　　（４）粉体を考慮した場合の実験式の作成

■第5節　インクジェット微小液滴挙動及び気流のPIV計測

１．実験装置

２．実験結果
　2-1．ミスト飛翔状態の可視化
　2-2．インク吐出時の気流速度計測
　2-3．吐出直後のインク滴の挙動計測

■第6節　圧電素子によるインク液滴噴射の一次元計算

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
　5-2．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

■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

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

■第8節　液滴生成過程の数値解析

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

第3章　インクジェットインクの設計

■第1節　インクジェット配線技術

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　インクジェットを用いた直接描画

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
　　　4-1-1．密着性
　　　4-1-2．複合化
　4-2．ＬＣＤの電極
　　　4-2-1．密着性
　　　4-2-2．密度
　　　4-2-3．表面形状
　　　4-2-4．適用可能性
　4-3．ＰＤＰの電極
　　　4-3-1．断面抵抗
　　　4-3-2．密着性
　4-4．ＲＦＩＤ
　4-5．ＬＦＰ

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

１．Consumer用から産業用へ向かうインクジェット技術
　1-1．Consumerプリンタ の興隆
　1-2．高速PODの実用化　
　1-3．プリント機能を使った産業用途への応用の拡大　
　1-4．インクジェットの機能を活かした新用途
　1-5．インクジェットで作る（Digital Fabrication, Digital Product)

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
　3-1．使用する主成分の溶剤による分類
　　　3-1-1．水性インク
　　　3-1-2．油性インク
　　　3-1-3．溶剤（ソルベント）インク
　　　3-1-4．UVインク
　3-2．使用する着色材や溶質による分類
　　　3-2-1．染料インク
　　　3-2-2．顔料インク
　　　3-2-3．機能性インク
　3-3．用途や機能による分類

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
　　　4-2-1．様々なメディア対応できる様々なインク
　4-3．産業用途に必要なＩＪヘッド
　　　4-3-1．広範囲の特性のインクを吐出できるヘッド
　　　4-3-2．幅広いサイズのインクを吐出できるヘッド
　4-4．産業用途のために必要な総合技術
　4-5．インクジェットインクと印刷インク
　4-6．インクジェット技術の現状
　　　4-6-1．プリント可能な細線のレベル
　4-7．なぜ産業用途にＵＶインクが適するのか？
　4-8．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

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
　2-1．金属ナノ粒子を用いる低温焼結法
　2-2．SiO2コロイドを用いるコーティング法
　2-3．BaTiO3、Pb (ZrTi) O3 (PZT) などの微細粒子を用いる焼結法

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

■第5節　インクジェットインクのレオロジー

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

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

■第6節　インクジェットインク調製における工業分散技術の適用

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

■第7節　インクジェット用UV硬化インクの設計

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
　　　1-1-1．光重合開始剤
　　　1-1-2．モノマー
　1-2．酸素によるラジカル重合阻害
　1-3．水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
　　　2-1-1．光 カチオン重合開始剤
　　　2-1-2．カチオン重合性モノマー
　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

１．安定な金属ナノ粒子インクの創製
　2-2．金属ナノ粒子インクの調製
　2-3．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

第４章　インクジェット技術の更なる進展　

■第1節　インクジェットによる微細配線形成技術

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．マイクロビアの必要性

６．厚膜印刷との複合化

■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
１．パターン基板の作製
　1-1．VUVリソグラフィー
　1-2．EB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

■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

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

■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

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
　2-1．IJP法による自己整合有機フォトダイオード
　2-2．IJP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
　3-2．ペンタセンの溶液化
　3-3．トランジスタ特性

■第5節　電界電子放出源作製への応用

１．電界電子放出の原理と電界電子放出型ディスプレイ

２．インクジェット法によるゲ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

１．グレイスケールマスク
　1-1．HEBS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

１．ゾル‐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

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

■第8節　テーラーメイド人工骨の開発

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
　1-2．三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

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

■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

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
　2-2．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


ご入金いただき次第、該当書籍を送付させていただきます。