■体裁:A4版/約232頁
■発刊:2006/09/29
■ISBNコード:4-89808-079-0

【著者】
酒井　真理 セイコーエプソン/南　文輝 コダックヴァーサマークジャパン/
中島　一浩 キヤノン/野坂　宗伯 Dimatix Spectra/
太田　徳也 ザール・ピィーエルシー/角谷　繁明 セイコーエプソン/
永井希世文 リコー/大澤潤二郎 東京産業/小関　健一 千葉大学/
田沼　千秋 東芝テック/雨宮　功 東芝/石橋　秀夫 日本ペイント/
森田　正道 ダイキン工業/安武　重和 九州大学/高原　淳 九州大学/
傳田　精一 長野県工科短大/岡田　裕之 富山大学/
富田　俊輔 キャボット・スペシャルテイ・ケミカルズ・インク/
寺内　健一 ICTECH corporation/田邊　誠一 セイコーエプソン/
木口　浩史 セイコーエプソン/小牧　俊裕 パイオニア/
Virang G. Shah MICROFAB Techonologies Inc./
David B. Wallace MICROFAB Techonologies Inc./
Michael Grove MICROFAB Techonologies Inc./
David Silva MICROFAB Techonologies Inc./
徳田　俊彦 凸版印刷/

※所属、肩書き等は本書発刊当時のものです。

【序文】
インクジェットプリンタは, 身近なコンピュータの出力デバイスとして我々の生活の中で広く使われるようになり, 特に画質の向上や低価格化により, パーソナルユースでの使用が飛躍的に伸びた。それは, 耐久性のある高品位の画像情報を高速に印字できる出力機器としての地位を築いたことによる。
かつてパソコンを使い始めた頃の出力機は, ドットインパクトプリンタで, 夜中など気兼ねしながら打ち出していたことを思い出す。その後サーマル方式の小型のインクジェットプリンタが手に入ったときは, その静かさに感激したものである。しかしながら, インクジェットプリンタの印字原理が, 1ドットずつ液滴を吐出させることから, 大きな面積を描画するのに多大の時間がかかってしまい, はたしてこの方式のプリンタが今日のように広く使われるようになるかどうかおおいに疑問であった。
インクジェットの技術は, 1960年代から長い歴史があるが, 技術的にはまずノズルからの安定的な吐出の確立が進められた。1990年頃から色材やインク組成面での最適化や改良が進められた。それと平行するように画質向上の取り組みが行われ, 銀塩写真の画質に迫るようにまで技術開発が行われてきており, 現在さらなる技術開発が継続して進められている。
このように, インクジェット技術がここまで一般的になってきたのは, ヘッドや液滴コントロール技術などの装置の進歩や, 高画質化や耐候性に関するインク材料の進歩などによるところが大きい。
インクジェット技術は, 必要な場所に, 必要量の機能性材料を, 高速かつ正確に着弾させる技術であることから, 家庭やオフィスでの出力機器としての利用以外に, 商業印刷, さらには液晶パネル, プラズマディスプレイパネルなどの製造やプリント配線基板製造などさまざまな工業分野において非常に魅力的な生産手段となり得る。これらの分野では, インクジェット技術が, 製造プロセスの簡略化によるコストダウンを可能にするものとして期待される。従来, スクリーン印刷などを利用していた分野, さらに有機半導体をはじめとする高精細な新しいパターン形成技術などとしてフォトリソグラフィ分野にまで, その利用は広がっていきつつある。今後はさらに技術を進化させることで, エレクトロニクス関連の産業用の正確なパターニングおよび均一なコーティングのツールとして期待され, 市場は今後とも拡大していくと推定される。そのような広がりには, インクジェット技術を支える, ヘッドや制御などシステム技術の進歩とともに, ナノ粒子の開発など機能性インク材料技術の進歩が大きく寄与している。特に, エレクトロニクス分野へのインクジェット技術の広がりを考えたとき, さまざまな機能性材料のインク化は非常に重要となる。インクジェット技術が, 機能性材料の精密なパターニング技術として, また均一な薄膜形成技術として生産に用いられるようになれば, 今後のさらなる展開につながると考えられる。
エレクトロニクス分野におけるインクジェット技術の応用に関して, この数年で具体的な開発発表が相次ぐなど, 今後の実用化が見えてきた。精度が高く, 高速印刷が可能であるインクジェット技術は, プロセスの大幅な簡略化, 製造の短期間化, そして劇的なコスト削減の可能性があることから, プロセス技術を大幅に革新する可能性がある。
インクジェット印刷技術の部材からプリントヘッド, 材料に至る各要素技術について整理する必要がある。しかしながら, インクジェット印刷技術は, 多くの技術が総合的に組み合わされているため, 全体像を捉えることは容易ではない。エレクトロニクスへの応用も回路基板やトランジスタといった半導体関連から有機ELなどのフラット・パネル・ディスプレイ, さらには太陽電池と広範囲であり, 用途によって各構成要素に要求される内容・性能も異なる。これらの理由から, インクジェット印刷技術をエレクトロニクス応用の観点から総合的に網羅した書籍は存在しなかった。
本書「インクジェット技術のエレクトロニクス応用」は, インクジェット印刷技術の基本概念から現在までのさまざまな用途展開における基本技術を踏まえたうえで, エレクトロニクス応用の観点から構成技術, 現在開発が行われているアプリケーションの現状と課題, 将来の展望を総括することにより, インクジェット技術のエレクトロニクス分野におけるさらなる発展を可能にすることを目的として, 昨年より企画が進められた。
編集委員として, 寺内健一氏(ICTECH), 野口弘道氏(キヤノン)および吉田兼紀氏(ADEKA)に加わっていただき, 企画作業を進めた。かなり充実した企画案ができてきたが, エレクトロニクス関連分野での応用に関する各論に関しては, 現在進行中の技術であり, まだ明らかにできない内容が多いことや, はたしてインクジェット技術が使えるかどうかも未知な分野もあることなどの理由で, 執筆者の選定に苦労した。それだけになんとしても作り上げたいという熱意で作業を進めた。
本書は, 基礎編と応用編とからなり, 基礎編ではヘッド技術, 材料技術から評価技術に至るインクジェット技術全般について記述していただき, エレクトロニクスに関係する技術者がインクジェット技術の基礎を振り返って理解できるような内容になっている。
応用編ではエレクトロニクス分野に絞ったインクジェット技術について, 多くの実用例と応用の展開の可能性について記述していただいた。ようやく全体が纏まってくると, 内容的に, インクジェット印刷技術に携わる技術者のみならず, インクジェット技術の製品開発への適用を検討している技術者, また技術動向に関するリファレンスを求めている人など, 幅広い層にとって有益な書籍となると確信した。
本書の出版に関し, お忙しい中, 貴重な原稿をご執筆いただきました多くの執筆者各位, その企画から編集・出版に至るまでご協力をいただきましたリアライズATの深水克郎様をはじめ関係者各位に心よりお礼申し上げます。
2006年9月
編集委員長　小関健一

【目次】

基礎編　インクジェット技術の構成技術とその進化

第1章　インクジェット技術の基本構成
1.はじめに
2.インクジェットプリンタの走査機構
3.インクジェットヘッド
4.正常吐出の維持と回復手段
5.インクタンク・インクカートリッジ
6.描画解像度と描画手順
7.画像処理技術
【酒井　真理】

第2章　プリントヘッド技術・連続方式
1.はじめに
2.コダックヴァーサマークの歴史
3.インクジェットの原理
4.インクドロップについて
5.インクについて
6.直列ノズル連続式インクジェットの製品特長
6.1　印字スピード
6.2　100%可変印刷
6.3　低ランニングコスト
6.4　ノンインパクト印刷
6.5　直列ノズルで最大9インチ幅
6.6　モジュール構成
6.7　業務用プリンタとしての実績
7.グラフィック用途での使用方法
7.1　従来のアプリケーション
7.1.1　トランザクショナル・ドキュメント
7.1.2　商業印刷
7.1.3　宛名印刷
7.2　今後のアプリケーション
7.2.1　One-To-One印刷(ターゲット印刷)
7.2.2　新聞
7.2.3　パッケージ
7.2.4　ブックプリンティング
8.今後の課題
9.まとめ
【南　　文輝】

第3章　オンデマンド方式
第1節　サーマル方式(バブルジェット方式)インクジェット
1.はじめに
2.バブルジェットの基本原理と特徴
2.1　バブルジェットの原理
2.2　ピエゾ方式との滴形成メカニズムの違い
2.2.1　ノズル構成材料の選択自由度の高さ
2.2.2　インク物性の自由度の高さ
2.2.3　駆動周波数とノズル数に対する自由度の高さ
2.2.4　ノズルの高性能化と低コスト化のポテンシャル
2.3　バブルジェット固有の課題
2.3.1　ヒータ表面のコゲ
2.3.2　ヒータの物理化学的ダメージ
2.3.3　非水系インクへの対応
3.バブルジェットヘッドの信号処理の特徴
4.バブルジェットヘッドの基本的な製造方法と課題
5.最新のバブルジェットヘッド技術
5.1　新吐出メカニズム
5.2　新ノズル製造方法
5.3　SPT(Scalable Printing Technology)
6.対称形カラーバブルジェットヘッド
6.1　双方向印字の課題
6.2　第1世代対称形ヘッド
6.3　最新対称形ヘッド
7.バブルジェットの今後の展開
【中島　一浩】

第2節　プリントヘッド技術・ピエゾ方式の原理と応用
1.はじめに
2.精度に関する考察
3.問題開発に関する考察
4.開発の実際とその段階
【野坂　宗伯】

第3節　プリントヘッド技術-ピエゾ方式
1.はじめに
2.ピエゾ方式プリントヘッドの分類
3.プリントヘッドの性能と各方式の長所, 短所
3.1　プリントヘッドに要求される性能
3.2　ピエゾ各方式の特長
3.2.1　Bend Mode
3.2.2　Push Mode
3.2.3　Shear Mode
4.高画質化の要因
5.XAARの最新ヘッド技術
【太田　徳也】

第4章　インクジェットプリンタの高画質化/高速化技術
1.はじめに
2.ドットサイズの微小化
3.ピエゾ方式の吐出量変調技術
4.サーマル方式の吐出量変調およびドット微小化技術
5.インク多色化
6.画像処理技術
7.まとめ
【角谷　繁明】

第5章　普通紙高速高画質化を可能とするインク技術とヘッドについて
1.はじめに
2.普通紙高速高画質化のための搭載技術
3.高粘度高浸透顔料インクの特徴
3.1　実験・評価方法
3.1.1　インクサンプル種
3.1.2　インク物性評価
3.1.3　浸透性評価
3.1.4　画像評価
3.1.5　画像断面観察
3.2　評価結果と考察
3.2.1　インク物性
3.2.2　浸透性
3.2.3　水分蒸発時のインク粘度変化
3.2.4　画像評価
3.2.5　画像断面観察
3.3　まとめ
4.高速高画質化を達成するための対応ヘッド
5.おわりに
【永井希世文】

第6章　グラフィックスにおける評価技術
第1節　ハードにおける解析技術
1.はじめに
2.インクの安定吐出と要求特性
3.挙動調査方法
3.1　高速度カメラによる測定方法
3.1.1　インク組成変化に対する影響
3.1.2　ヘッドの吐出波形を変えた場合の吐出状況
3.1.3　電圧を変えた場合の吐出状況
3.2　高速度カメラ以外のアプローチ方法
3.2.1　電圧を変化させたときの容量, および速度の状況
3.2.2　電圧を変化させたときの速度の状況
3.2.3　電圧を変化させたときの容量の状況
3.2.4　電圧を変化させたときの容量と速度の状況
3.2.5　デキャップタイム
3.2.6　寿命
3.2.7　その他
4.まとめ
【大澤潤二郎】

第2節　画像解析技術
1.はじめに
2.観察項目
2.1　真円度と着弾精度
2.2　サテライト
2.3　ライン
2.4　ブリーディング
2.5　フェザリング
2.6　グレイスケール
2.7　モトリングおよびムラ
2.8　バンディング
2.9　ゴースト
3.まとめ
【大澤潤二郎】

第7章　特許情報から見た用途の拡大
1.特許情報から見た動向について
2.産業分野におけるインクジェット技術の展開
【小関　健一】

応用編　エレクトロニクス応用

第1章　エレクトロニクス応用におけるヘッド技術
1.はじめに
2.エレクトロニクス応用と課題
3.インクジェットの基礎技術
3.1　インク滴吐出方式の分類
3.2　ピエゾ方式の分類と特徴
3.3　シェアモード・シェアドウォールインクジェットヘッドの構造と動作原理
3.4　高速化, 小滴化技術
3.5　着弾位置精度の向上
3.6　インク体積と吐出速度バラつき改善
4.インクジェットプリントヘッド
5.まとめ
【雨宮　　功, 田沼　千秋】

第2章　金属ナノ粒子ペーストの調製とインクジェット描画による回路パターン形成への
応用
1.はじめに
2.濃厚貴金属ナノ粒子ペーストの調製と特徴
3.濃厚貴金属ナノ粒子ペーストの応用
3.1　金属ナノ粒子ペーストの導電性薄膜生成材料としての応用
3.2　金属ナノ粒子ペーストを用いたインクジェット印刷による導電性パターンの形
成への応用
3.3　金属ナノ粒子ペーストを用いたインクジェット印刷による導電性パターンの細
線化に対する検討
3.4　Au, Ag以外の貴金属ナノ粒子ペーストの特徴と応用
4.濃厚卑金属ナノ粒子ペーストの調製と応用
5.おわりに
【石橋　秀夫】

第3章　エレクトロニクス応用における基材技術
1.序論
2.パターン基板の作製
2.1　VUVリソグラフィ
2.2　EBリソグラフィ
3.フルオロアルキル系パターン基板の位置選択的ぬれ
4.高分子薄膜の位置選択的製膜
4.1　インクの表面張力の効果
4.2　パターン基板上での微小PS溶液の乾燥過程
5.高分子薄膜の線幅の限界
6.金属ナノインクによる超微細金属配線
7.今後の課題
【森田　正道, 安武　重和, 高原　　淳】

第4章　回路基板
第1節　インクジェットによる回路配線形成とその問題点
1.インクジェットによるマスクレス配線
2.基板上への導体配線の基本的作製法
3.インクジェット法の利点とその検証
4.ナノ金属粒子の性質とナノインク
5.インク滴による金属膜の生成と配線の形状
6.インクジェット描画用基板の表面処理
7.インクジェット配線の抵抗率
8.非直線的配線形状の高周波特性
9.半導体チップの電極接続への応用
10.インクジェットによる抵抗体作製
11.回路作製への適用
12.微細配線幅作製の可能性と応用
13.多層配線構造とシステムインパッケージへの適用
14.あとがき
【傳田　精一】

第2節　有機トランジスタ
1.背景
2.有機電界効果トランジスタの基本動作と評価パラメータ
2.1　移動度　m[cm2/Vs]
2.2　しきい電圧　VT[V]
2.3　オンオフ比
2.4　サブスレッショルドスイング(スロープ)S[V/decade]
2.5　遮断周波数　fT[Hz]
3.有機電界効果トランジスタ材料
4.高性能有機トランジスタと特性制御
4.1　高移動度化と結晶状態
4.2　しきい値制御
4.3　ショートチャネル化
4.4　アンビポーラ化
4.5　単結晶トランジスタ
5.種々の有機トランジスタと評価
5.1　全有機トランジスタ
5.2　種々のFET
5.3　有機トランジスタの物性評価
6.有機トランジスタ回路とパネル
6.1　論理回路
6.2　応用開発品
【岡田　裕之】

第3節　金属微粒子の微細配線と回路応用
1.金属微粒子インクジェットインク開発の背景
2.銀ナノ粒子によるインクジェットインク(AG-IJ-G-100-S1)
2.1　基本組成
2.2　粘度特性
2.3　吐出条件
2.3.1　吐出パラメータ
2.3.2　吐出液滴観察結果
2.4　体積抵抗率とキュア温度・キュア時間の関係
2.4.1　体積抵抗率とキュア条件
2.5　基材接着力の温度依存性
3.今後の課題
【富田　俊輔】

第5章　FPDおよび新しい応用
第1節　フラットパネルディスプレイ(FPD:Flat Panel Display)の将来応用とその課
題
1.序論
2.LCDへの応用
2.1　既存のLCD製造技術
2.1.1　LCDの構造
2.1.2　TFT製造技術
2.1.3　CF製造技術
2.1.4　Cell工程の配向膜
2.1.5　光学フィルム, バックライト
2.2　有機ELディスプレイ(OLED)への応用
2.3　PDPへの応用
2.4　FEDへの応用
3.まとめ
【寺内　健一】

第2節　インクジェット法による有機ELディスプレイの大画面化
1.はじめに
2.有機ELディスプレイの開発
2.1　エプソンのコア技術の適用
2.2　インクジェット成膜技術の利点
2.3　インクジェット成膜技術のポイント
3.インクジェットの要素技術
3.1　インクジェットヘッド
3.2　インクジェットヘッドでの吐出制御
3.3　EL材料のインク化
4.インクジェット技術の大画面化への適用
4.1　基板プロセス
4.2　インクジェット装置
4.3　描画方法
4.4　溶媒の乾燥による固体膜の形成
5.大型フルカラー有機ELディスプレイ
6.おわりに
【田邊　誠一】

第3節　カラーフィルタ作製
1.はじめに
2.要素技術
2.1　メニスカスの精密コントロール技術
2.2　バンク構造による液滴のセルフアライメント技術
2.3　専用ヘッド
2.4　専用インクジェットプリンタ
2.5　基板技術
2.6　乾燥・成膜技術
3.まとめ　インクジェット技術の適用可能性の拡大
【木口　浩史】

第4節　プラズマディスプレイ(PDP)
1.はじめに
2.インクジェット用ヘッド
3.インク材料
【小牧　俊裕】

第5節　Electronics applications of ink jet technologies
1.Introduction
1.1　Solar cell structure and its functioning mechanism
1.2　Background on drop-on-demand ink jet printing
2.Materials
2.1　Solar cell printing equipment
2.2　Solar cell BHJ materials
3.Methods
3.1　Substrates
3.2　Printing patterns and strategies
4.Printing experiments and results
4.1　PEDOT
4.1.1　PEDOT printing
4.1.2　PEDOT on glass
4.1.3　PEDOT on ITO
4.2　P3HT on PEDOT
4.3　Solar cell device printing
5.Results & Conclusion
6.Acknowledgements
【Virang G. Shah, David B. Wallace, Michael Grove and David Silva】

第6節　RFID
1.はじめに
2.RFIDとは?
3.RFIDの種類と特徴
4.インレットの構造
4.1　ICチップ
4.2　アンテナ
4.3　基材
5.実装
5.1　フェイスアップ実装
5.1.1　ワイヤボンディング
5.1.2　インクジェット実装
5.2　フェイスダウン実装
5.2.1　はんだリフロー
5.2.2　接着剤による実装
5.2.3　超音波接合
6.アンテナ製造プロセス
6.1　エッチング法
6.2　印刷法
6.3　アディティブ法
6.4　その他の工法
7.アンテナ特性
7.1　表皮効果の影響
7.2　断面形状
8.まとめ
【徳田　俊彦】