JP7047317B2 - Manufacturing method and manufacturing equipment for hierarchical structure - Google Patents
Manufacturing method and manufacturing equipment for hierarchical structure Download PDFInfo
- Publication number
- JP7047317B2 JP7047317B2 JP2017197543A JP2017197543A JP7047317B2 JP 7047317 B2 JP7047317 B2 JP 7047317B2 JP 2017197543 A JP2017197543 A JP 2017197543A JP 2017197543 A JP2017197543 A JP 2017197543A JP 7047317 B2 JP7047317 B2 JP 7047317B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mist
- intermediate transfer
- pattern
- transfer body
- ink material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
本発明は、インク材料から形成される階層構造体の製造方法及び製造装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a hierarchical structure formed from an ink material.
インク材料から機能性の構造体を形成するには、主機能を有する第一の材料により形成される第一のパターンと、第一のパターン以外の部分のスペース部分の少なくとも一部を埋める第二の材料により形成される第二のパターンを交互に印刷パターニングすることで構成が可能となる。例えば、従来の有版の印刷工法で階層構造体を形成する際には、主となる第一のインク材料からなるパターン用の版と、主となるパターン以外のスペース部分の少なくとも一部を埋める第二のインク材料からなるパターン用の版とを準備して、それぞれのインク材料からなるパターンを交互に印刷し、階層構造を形成する。また、無版の印刷工法で階層構造体を形成する際には、インクジェットを用いる方法がある。具体的には、第一のインク材料及び第二のインク材料それぞれのインクジェットヘッドを準備して、第一のインク材料と第二のインク材料を交互に印刷して形成される層を積み上げて形成することが出来る。 In order to form a functional structure from an ink material, a first pattern formed by a first material having a main function and a second that fills at least a part of a space portion other than the first pattern. The composition is possible by alternately printing and patterning the second pattern formed by the material of. For example, when forming a hierarchical structure by a conventional plate-based printing method, at least a part of a plate for a pattern made of a main first ink material and a space portion other than the main pattern is filled. A plate for a pattern made of a second ink material is prepared, and a pattern made of each ink material is printed alternately to form a hierarchical structure. Further, when forming a hierarchical structure by a plateless printing method, there is a method using an inkjet. Specifically, the inkjet heads of the first ink material and the second ink material are prepared, and the layers formed by alternately printing the first ink material and the second ink material are stacked and formed. Can be done.
特許文献1には、印刷版やインクジェットヘッドのようなインクパターニング機器に頼らないパターニング技術として、自己組織化材料を利用した技術が提案されている。自己組織化材料は二種の性質の異なる高分子を共重合した材料であり、共重合のそれぞれを第一材料と第二材料とに見立てる。この手法では、まず、一般の印刷やフォトリソグラフィーによる、ガイドパターンを形成しておき、そのパターンに前記共重合体からなる自己組織化材料を形成した後、熱処理をすることで共重合分子が、例えば結晶相の一形態であるラメラ構造へ変化することで、ガイドパターンに則したラインパターンが形成される。この手法は、パターン形成作業として、第一材料と第二材料との位置合わせを必要としない手法である。 Patent Document 1 proposes a technique using a self-organizing material as a patterning technique that does not rely on an ink patterning device such as a printing plate or an inkjet head. The self-assembled material is a material obtained by copolymerizing two kinds of polymers having different properties, and each of the copolymerizations is regarded as a first material and a second material. In this method, a guide pattern is first formed by general printing or photolithography, a self-assembling material made of the copolymer is formed on the pattern, and then heat treatment is performed to obtain the copolymerized molecules. For example, by changing to a lamellar structure, which is one form of the crystal phase, a line pattern conforming to the guide pattern is formed. This method does not require alignment between the first material and the second material as a pattern forming operation.
しかしながら、従来の有版や無版の印刷技術の手法では、印刷解像度限界以下の大きさで印刷した構造体内部は、印刷した材料からなる一様な状態となるため、印刷解像度以下の大きさの構造(パターン)を印刷構造体内部に持たせることは出来ない。 However, in the conventional method of printing with or without printing, the inside of the structure printed with a size below the printing resolution limit is in a uniform state made of the printed material, so the size is smaller than the printing resolution. The structure (pattern) of is not allowed inside the print structure.
また、特許文献1の手法によれば印刷解像度限界以下の大きさのパターンを印刷パターン内部に形成することが可能である。しかしながら、特許文献1の手法では、パターン形成に用いられる材料はブロック共重合体などの特殊な自己組織化材料に限定され、例えば金属材料と絶縁材料の組み合わせなどは不可能である。また、ラインパターンのデザインも自己組織材料の取りうる結晶相の構造に制約されるという問題があった。 Further, according to the method of Patent Document 1, it is possible to form a pattern having a size equal to or less than the print resolution limit inside the print pattern. However, in the method of Patent Document 1, the material used for pattern formation is limited to a special self-assembling material such as a block copolymer, and for example, a combination of a metal material and an insulating material is impossible. In addition, there is a problem that the design of the line pattern is also restricted by the structure of the crystal phase that can be taken by the self-organizing material.
また、機能性材料では、材料を100nmから10nmのサイズに分断して整列させることで、光学的、電気的な機能付加や向上ができる技術として量子ドット技術が知られているが、実際には前記のナノサイズの材料を整列、パターン化できる印刷法はなかった。 As for functional materials, quantum dot technology is known as a technology that can add or improve optical and electrical functions by dividing the material into sizes from 100 nm to 10 nm and aligning them. There was no printing method capable of aligning and patterning the nano-sized materials.
本発明はこのような問題を鑑みてなされたものであり、印刷解像度限界よりも大きく形成された一次パターンの内部に、材料の制約がない複数の材料を用いて形成された印刷解像度限界以下の大きさの二次パターンを形成した階層構造体の製造方法およびその製造装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of such a problem, and is equal to or less than the print resolution limit formed by using a plurality of materials without material restrictions inside a primary pattern formed larger than the print resolution limit. It provides a method for manufacturing a hierarchical structure in which a secondary pattern of size is formed and a manufacturing apparatus thereof.
上記課題を解決するための本発明の一局面は、中間転写体上に複数の薄膜を積層した二次立体構造体を形成する工程と、所定の一次パターンに対応する反転印刷用の除去版により中間転写体上に形成された二次立体構造体の一部を除去する工程と、中間転写体上に残った二次立体構造体の一部を基材に転写する工程とを含み、二次立体構造体を形成する工程において、中間転写体上に所定のパターンに対応した静電潜像を形成する工程と、ミスト化した第1のインク材料を第1の極性に帯電させて静電潜像の形成された中間転写体に供給して、所定のパターンに対応する領域に第1のインク材料を付着させる工程と、ミスト化した第1のインク材料とは異なる第2のインク材料を第1の極性とは異なる第2の極性に帯電させて静電潜像の形成された中間転写体に供給して、第1のインク材料が付着した領域以外の少なくとも一部に第2のインク材料を付着させる工程と、ミスト化した第1のインク材料及び第2のインク材料のいずれかを帯電させることなく、中間転写体に付着した第1のインク材料及び第2のインク材料の上に供給して、コーティングを形成する工程と、を繰り返し行う階層構造体の製造方法である。 One aspect of the present invention for solving the above problems is a step of forming a secondary three-dimensional structure in which a plurality of thin films are laminated on an intermediate transfer material, and a removal plate for reverse printing corresponding to a predetermined primary pattern. Including a step of removing a part of the secondary three-dimensional structure formed on the intermediate transfer body and a step of transferring a part of the secondary three-dimensional structure remaining on the intermediate transfer body to the base material. In the step of forming the secondary three-dimensional structure, the step of forming an electrostatic latent image corresponding to a predetermined pattern on the intermediate transfer body and the step of charging the mist-ized first ink material to the first polarity to make it static. The step of supplying the intermediate transfer body in which the electro-occurrence image is formed to adhere the first ink material to the region corresponding to a predetermined pattern, and the second ink material different from the mist-ized first ink material. Is charged to a second polarity different from the first polarity and supplied to the intermediate transfer body on which the electrostatic latent image is formed, and the second ink material is applied to at least a part other than the region to which the first ink material is attached. On the first ink material and the second ink material adhered to the intermediate transfer body without charging either the mist-ized first ink material or the second ink material in the step of adhering the ink material. It is a method of manufacturing a layered structure in which a step of forming a coating by supplying the ink to the ink is repeated .
また、薄膜形成手法が、インク材料を霧化して中間転写体上に複数の薄膜を積層していく手法であってもよい。 Further, the thin film forming method may be a method of atomizing the ink material and laminating a plurality of thin films on the intermediate transfer body.
また、薄膜形成手法が、ミスト現像法を用いた電子写真法であってもよい。 Further, the thin film forming method may be an electrophotographic method using a mist developing method.
また、本発明の他の局面は、中間転写体上に所定のパターンに対応した静電潜像を形成する静電潜像形成部と、ミスト化した第1のインク材料を第1の極性に帯電させて静電潜像の形成された中間転写体に供給して、所定のパターンに対応する領域に第1のインク材料を付着させる第1の帯電ミスト粒子供給部と、ミスト化した第1のインク材料とは異なる第2のインク材料を第1の極性とは異なる第2の極性に帯電させて静電潜像の形成された中間転写体に供給して、第1のインク材料が付着した領域以外の少なくとも一部に第2のインク材料を付着させる第2の帯電ミスト粒子供給部と、ミスト化した第1のインク材料及び第2のインク材料のいずれかを帯電させることなく、中間転写体に付着した第1のインク材料及び第2のインク材料の上に供給して、コーティングを形成する無帯電ミスト粒子供給部と、中間転写体に所定のパターンに対応して付着した第1のインク材料及び第2のインク材料と、コーティングとにより構成された構造体の一部を基材に転写して階層構造体を形成する転写印刷部とを含む、階層構造体の製造装置である。 Further, in another aspect of the present invention, an electrostatic latent image forming portion that forms an electrostatic latent image corresponding to a predetermined pattern on an intermediate transfer body and a mistized first ink material have a first polarity. A first charged mist particle supply unit that is charged and supplied to an intermediate transfer body on which an electrostatic latent image is formed to adhere a first ink material to a region corresponding to a predetermined pattern, and a mist-ized first unit. A second ink material different from the ink material of No. 1 is charged to a second polarity different from the first polarity and supplied to an intermediate transfer body on which an electrostatic latent image is formed, and the first ink material adheres. The second charged mist particle supply unit for adhering the second ink material to at least a part other than the formed region and the mist-ized first ink material or the second ink material are intermediate without being charged. An uncharged mist particle supply unit that is supplied onto the first ink material and the second ink material that adhere to the transfer body to form a coating, and a first that adheres to the intermediate transfer body corresponding to a predetermined pattern. A layered structure manufacturing apparatus including the ink material and the second ink material of the above, and a transfer printing unit for transferring a part of the structure composed of the coating to a base material to form a layered structure. ..
また、中間転写体がドラム形状であってもよい。 Further, the intermediate transfer member may have a drum shape.
また、中間転写体が板状であり、中間転写体を帯電ミスト粒子供給部、無帯電ミスト粒子供給部、及び転写印刷部へ搬送することのできる搬送部をさらに含んでもよい。 Further, the intermediate transfer body may further include a plate-shaped intermediate transfer body, a charged mist particle supply unit, a non-charged mist particle supply unit, and a transfer unit capable of transporting the intermediate transfer body to the transfer printing unit.
本発明によれば、印刷解像度限界よりも大きく形成された一次パターンの内部に、材料の制約がない複数の材料を用いて形成された印刷解像度限界以下の大きさの二次パターンを形成した階層構造体の敬三方法およびその製造装置を提供する According to the present invention, a layer in which a secondary pattern having a size equal to or less than the print resolution limit formed by using a plurality of materials without material restrictions is formed inside a primary pattern formed larger than the print resolution limit. Providing Keizo method of structure and its manufacturing equipment
以下では、図を用いて本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る製造方法を用いて製造された階層構造体である階層構造印刷物a200及び階層構造印刷物b300の模式断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a hierarchical structure printed matter a200 and a hierarchical structure printed matter b300, which are hierarchical structures manufactured by using the manufacturing method according to the embodiment of the present invention.
図1に示すように、階層構造印刷物a200及び階層構造印刷物b300は、印刷基材115上に形成された一次パターン100と、一次パターン100内部に形成された二次パターンを持つ。二次パターンは、少なくとも二種類以上の材料から形成されている。図1に示すように、階層構造印刷物a200の二次パターンは、構成材料x101及び構成材料y102を用いて形成された膜厚が10nm以上1000nm以下の膜が複数積層された階層構造である。また、階層構造印刷物b300の二次パターンは、構成材料x101及び構成材料y102を用いて形成された線幅が10nm以上1000nm以下のパターンが形成された膜が複数積層された階層構造である。
As shown in FIG. 1, the hierarchical structure printed matter a200 and the hierarchical structure printed matter b300 have a
一次パターン100は後述するが、既存の印刷技術である反転印刷やマイクロコンタクト印刷で形成できる印刷パターンである。図1に示すように、階層構造印刷物a200の一次パターン100は、内部構造として二種類の異なる構成材料x101、構成材料y102からなる層を積層した層状構造である。また、階層構造印刷物b300の一次パターン100は、二種類の異なる構成材料x101、構成材料y102を用いて形成した任意パターンを備える層を積層した層状構造である。このように、階層構造印刷物a200と階層構造印刷物b300とでは階層構造を形成する際の手法が異なるだけで、二種類の材料を用いて一次パターン100の内部に層状構造(二次パターン)が形成されているところは同じである。また、階層構造印刷物a200及び階層構造印刷物b300の二次パターンは、既存の印刷技術で形成される一次パターンの解像度限界以下の大きさの膜厚の層構造またはパターン構造である。既存の印刷技術では、版の作製限界で解像度が限定され、1000nm以下の解像度を持つ印刷は困難な状況である。印刷の解像度限界の明確な基準はないが、機能性材料からなるパターンを印刷で形成する場合には、隣のパターンと意図しない部分が接触したり、パターン自体が連続しなくなったりしたところで解像度限界となる。
Although the
図1の階層構造印刷物a200及び階層構造印刷物b300によれば、例えば、二種類の材料について構成材料x101を導電材料、構成材料y102を絶縁材料とした場合、階層構造印刷物a200では、パターンそのものがコンデンサ構造を持つようになり、階層構造印刷物b300では、立体的な導電パターン回路を形成することが可能となる。また、構成材料x101を量子ドット材料、構成材料y102をスペース材料とした場合は、一次パターン100形状のデバイスパターンが配置され、パターン内部は立体整列量子ドットのデバイスが形成できることになる。
According to the hierarchical structure printed matter a200 and the hierarchical structure printed matter b300 of FIG. 1, for example, when the constituent material x101 is used as a conductive material and the constituent material y102 is used as an insulating material for two types of materials, in the hierarchical structure printed matter a200, the pattern itself is a capacitor. With the structure, the hierarchical structure printed matter b300 can form a three-dimensional conductive pattern circuit. When the constituent material x101 is a quantum dot material and the constituent material y102 is a space material, a device pattern having a
(階層構造体の形成手法)
次に、図2を用いて階層構造印刷物a200、階層構造印刷物b300を形成する手法の一例を説明する。図2の(a)には、階層構造印刷物a200の製造方法の工程図を示す。また、図2の(b)には、階層構造印刷物b300の製造方法の工程図を示す。
(Method of forming a hierarchical structure)
Next, an example of a method for forming the hierarchical structure printed matter a200 and the hierarchical structure printed matter b300 will be described with reference to FIG. FIG. 2A shows a process diagram of a method for manufacturing the layered structure printed matter a200. Further, FIG. 2B shows a process diagram of a method for manufacturing the layered structure printed matter b300.
初めに、階層構造印刷物a200の二次構造体a120の形成方法について説明する。まず、中間転写体105上に構成材料x101と構成材料y102とのそれぞれを含む層を交互に形成し積層して二次構造体a120を形成する。中間転写体105の材料としては、インク材料である構成材料x101及び構成材料y102を保持し、適度な溶媒吸収性を持ち、版または印刷媒体である印刷基材115とのインク材料の引き合いがおきた時にインク転移が好適に行われる材料であれば特に限定するものではない。例えばポリジメチルシロキサン(PDMS)など、オフセット工程がある印刷技術で使われる材料を用いることが可能である。
First, a method of forming the secondary structure a120 of the hierarchical structure printed matter a200 will be described. First, layers containing the constituent materials x101 and the constituent materials y102 are alternately formed and laminated on the
二次構造体a120を形成するには、ミストコート、スピンコート、グラビアコートなど既存の成膜方法(薄膜形成手法)を用いることができる。好適には、インク材料からの溶媒蒸発量を膜形成時に調整できるミストコート法を用いると良い。ミストコート法では、ドライに近い状態で成膜できることから、先にコートした膜が後からコートしたインクに侵されることが抑制できるため、階層構造を容易に形成できる。構成材料x101と構成材料y102とを用いて交互に成膜することで、中間転写体105上に二次構造体a120が形成される。階層構造印刷物b300の二次構造体b130の形成手法については電子写真法のミスト現像法を取り入れた薄膜形成手法を用いることができる。この二次構造体b130を形成する手法については、後で説明する。
To form the secondary structure a120, existing film forming methods (thin film forming methods) such as mist coat, spin coat, and gravure coat can be used. It is preferable to use a mist coat method that can adjust the amount of solvent evaporation from the ink material at the time of film formation. In the mist coat method, since the film can be formed in a state close to dry, it is possible to prevent the film coated earlier from being invaded by the ink coated later, so that a hierarchical structure can be easily formed. The secondary structure a120 is formed on the
中間転写体105上に形成された二次構造体a120または二次構造体b130は、反転印刷またはマイクロコンタクト印刷を用いて印刷基材115上に一次パターン100として転写印刷することができる。具体的には、反転印刷またはマイクロコンタクト印刷における、初期工程のインキングされた膜として二次構造体a120、二次構造体b130を用いて、印刷基材115上に二次構造体a120、二次構造体b130の一部を切り取った一次パターン100が転写印刷される。このように二次構造体a120、二次構造体b130から一次パターン100を印刷することで一次パターン100内部に二次パターンを持つ階層構造印刷物a200、階層構造印刷物b300が形成される。
The secondary structure a120 or secondary structure b130 formed on the
一次パターン100を形成する手法として、ネガ型印刷手法として反転印刷と、ポジ型印刷手法としてマイクロコンタクト印刷とを例示したが、中間転写体105に二次構造体120、130を形成しておいて、膜からパターンを切り出して印刷媒体に転写して印刷物を形成できる手法なら上記印刷手法に限定されない。
As a method for forming the
(二次構造体b130の形成手法)
図3を用いて、階層構造印刷物b300の二次構造体b130の形成手法について説明する。図3は、図2で示した階層構造印刷物b300の二次構造体b130の形成工程を説明する図である。
(Method of forming secondary structure b130)
A method for forming the secondary structure b130 of the hierarchical structure printed matter b300 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a step of forming a secondary structure b130 of the hierarchical structure printed matter b300 shown in FIG.
本手法では、初めに、中間転写体105上に、正の電荷からなるネガパターンの静電潜像131を形成し、同極性に帯電させた材料xミスト粒子132を搬送して静電潜像131に吹き付ける。これにより、静電潜像131の正極性帯電以外の部分に材料xミスト粒子132が付着し、ネガポジの反転現像によるポジパターンが形成される(図3の(a))。
In this method, first, an electrostatic
次に、負極性に帯電した材料yミスト帯電粒子133を形成したポジパターンに吹き付ける。これにより、材料xミスト粒子132で現像されたポジパターン以外の部分における静電潜像131の正極性帯電に負極性の材料yミスト粒子133が引き合い付着する(図3の(b))。結果として正極性のパターンミスト粒子132が付着した部分以外の部分に負極性材料yミスト粒子133が付着することになる。
Next, the negatively charged material y mist charged
次に、材料yからなる無帯電の材料yミスト粒子134を形成したパターン上の全面にコーティングする(図3の(c))。これにより、単位構造体135が形成される(図3の(d))。なお、コーティングには、材料xを用いてもよい。
Next, the entire surface of the uncharged material
次に、この単位構造体135を繰り返し形成することで、二次構造体b130を得ることができる(図3の(e))。このようにして形成された二次構造体b130は、上述のように中間転写体105から印刷基材115へ転写をすることができる。
Next, the secondary structure b130 can be obtained by repeatedly forming the unit structure 135 (FIG. 3 (e)). The secondary structure b130 thus formed can be transferred from the
図3を用いた説明では、ネガ静電潜像でポジ現像の反転現像であったが、ポジ静電潜像での逆極性のミスト粒子によるポジ現像でも同様な結果が得られる。また、現像できる組み合わせであれば、静電潜像とミスト帯電粒子の帯電極性も正負逆転しても特に問題はない。 In the explanation using FIG. 3, the negative electrostatic latent image is the reverse development of the positive development, but the same result can be obtained by the positive development with the mist particles of opposite polarity in the positive electrostatic latent image. Further, as long as the combination can be developed, there is no particular problem even if the charging polarities of the electrostatic latent image and the mist charged particles are reversed.
(階層構造体の製造装置)
図4は、図3で示した手法を実現するための階層構造体の製造装置301の模式図である。階層構造体の製造装置301は、ドラム状の中間転写体である中間転写体ドラム302が回転することにより各工程を経て二次構造体b130が形成される。以下で、各工程について説明する。
(Manufacturing equipment for hierarchical structure)
FIG. 4 is a schematic diagram of a hierarchical
まず、階層構造体の製造装置301は、中間転写体ドラム302を矢印の方向に回転させながら、静電潜像形成機303により、中間転写体ドラム302上の少なくとも一部に静電潜像を形成する。
First, the
次に、ミスト発生器304によりミスト化するとともに正極性に帯電した材料xが、ミスト現像ヘッド306に供給される。そして、ミスト現像ヘッド306は、供給されたミスト粒子を静電潜像が形成された回転する中間転写体ドラム302に供給する。これにより、静電潜像が形成された中間転写体ドラム302に所望のポジパターンが現像される。なお、ミスト発生器304及びミスト現像ヘッド306は、請求項の「第1の帯電ミスト粒子供給部」に相当する。
Next, the material x that has been converted into mist by the
次に、ミスト発生器305によりミスト化するとともに材料xとは異なる極性に帯電した材料yが、ミスト現像ヘッド307に供給される。そして、ミスト現像ヘッド307は、供給されたミスト粒子を、回転する中間転写体ドラム302のポジパターン上に供給する。これにより、中間転写体ドラム302に材料xにより現像された部分以外に材料yにより現像されたパターンが形成される。なお、ミスト発生器305及びミスト現像ヘッド307は、請求項の「第2の帯電ミスト粒子供給部」に相当する。
Next, the material y, which is converted into mist by the
次に、ミスト発生器305により、ミスト化した材料yが、ミストコートヘッド308に供給される。そして、ミストコートヘッド308は、供給されたミスト粒子を無帯電のミスト粒子として、回転する中間転写体ドラム302のパターン上に供給する。これにより、前の工程において現像されたパターン部分をオーバーコートすることができる。この結果、単位構造135が中間転写体ドラム302上に形成される。なお、ミスト発生器305及びミストヘッド308は、請求項の「無帯電ミスト粒子供給部」に相当する。
Next, the mist-ized material y is supplied to the
そして、階層構造体の製造装置301は、例えば中間転写体ドラム302を所定の角度、矢印の方向とは反対の方向に回転させた後、再び矢印の方向に回転させる等して、上述の工程を繰り返し行い、単位構造135を積層する。これにより、中間転写体ドラム302上に二次構造体b130を形成することができる。
Then, in the layered
このようにして中間転写体ドラム302に形成された二次構造体b130を印刷版500に転写する。ポジ型印刷(マイクロコンタクト印刷)を用いる場合は、印刷版500に転写した二次構造体b130を図示しない印刷基材115に転写することで階層構造体b300が形成される。ネガ型印刷(反転印刷)を用いる場合は、二次構造体b130から印刷版500で不要部分を除去し、中間転写体ドラム302に残った二次構造体b130を図示しない印刷基材115に転写することで階層構造体b300が形成される。
The secondary structure b130 formed on the intermediate
また、一旦、中間転写体ドラム302から二次転写体として図示しない中間転写体105に単位構造135を繰り返し転写することにより二次構造体b130を得て、印刷版500を用いて図示しない印刷基材115に転写印刷して階層構造印刷体b300を得ることもできる。
Further, once the
中間転写体ドラム302に残ったインク材料は、中間転写体ドラム302を矢印の方向に回転させた後、クリーニング機311により取り除く。その後、除電装置312により中間転写体ドラム302の帯電を取り除き印刷工程を終了する。
The ink material remaining on the intermediate
階層構造体の製造装置301に用いるインク材料である材料x、材料yとしては、例えば溶媒に溶解した溶解型や材料粒子が溶媒に分散した分散型など様々な形態のインクを用いることができる。インクから物理的に細分化したミスト液滴が形成できれば、どのような形態のインクでも構わない。また、階層構造体の製造装置301では、パターン形成とスペース部分を埋めるスペース材との二種類の材料を組み合わせることで積層体を形成することができる。例えば、材料xとして導電性インク、材料yとして絶縁性インクを組み合わせることで立体回路が形成できたり、材料xと材料yとに屈折率の異なる材料を組み合わせることでメタマテリアル構造体を形成したりすることが可能となる。階層構造体の製造装置301では、材料の組み合わせについて限定されることはなく、目的に合わせて適宜選択することができる。
As the material x and the material y, which are ink materials used in the layered
(ミスト粒子)
ミスト粒子は、インク材料を物理的に細分化して、所定の大きさ以下の液滴粒子にすることで、文字通り霧状態にしたものである。これにより重力による降下が遅くなるので、ミスト化により材料の気相状態での移動が可能となる。ミスト化の状態は気体ではなく微細な液体であり、材料的には細分化しているがインク材料として変わりない。これは、細分化したインク材料を印刷技術やインク流動に頼らず、パターニングできることを意味している。また、材料を蒸発させ、気体にしてから基材に付着させる蒸着法とは原理的に異なる。
(Mist particles)
The mist particles are literally made into a mist state by physically subdividing the ink material into droplet particles having a predetermined size or less. As a result, the descent due to gravity is slowed down, so that the material can move in the gas phase state by mist formation. The state of mist formation is not a gas but a fine liquid, and although the material is subdivided, it does not change as an ink material. This means that the subdivided ink material can be patterned without relying on printing technology or ink flow. Further, it is different in principle from the vapor deposition method in which the material is evaporated, gasified, and then adhered to the substrate.
さらに、ミスト状態では電荷の逃げ道がないので、インク材料によらず帯電が維持されるため、導電性材料や絶縁性材料を区別せずに扱うことが可能となる。帯電の極性も自由に選択することができる。 Further, since there is no escape route for electric charges in the mist state, electric charges are maintained regardless of the ink material, so that it is possible to handle conductive materials and insulating materials without distinction. The polarity of charging can also be freely selected.
インク材料をミスト化する手法としては、空気流方式、超音波方式、エレクトロスプレー方式などが挙げられる。空気流方式は、霧吹きやスプレーに用いられる手法で液面に空気を流して液面から材料を物理的に引き剥がし液滴を形成し、ミスト化する手法である。超音波方式は、インク液に超音波による刺激を与え液面から液滴を形成する手法である。エレクトロスプレー法は、スプレーノズルに電位を加えて帯電した液滴を形成する手法で、液滴形成から同極電荷起因斥力が働くことでレーリー分散が発生して、ノズルから発生した液滴を逐次細分化した液滴を形成するミスト化手法である。前二つの手法では、マイクロオーダー径のミストの形成が可能であり、エレクトロスプレー法では、ナノオーダー径のミストの形成が可能である。階層構造体の製造装置301では、目的のパターン形成に合わせてミスト形成手法を選択することが出来る。
Examples of the method for converting the ink material into mist include an air flow method, an ultrasonic method, and an electrospray method. The air flow method is a method used for spraying or spraying, in which air is flowed to the liquid surface to physically peel off the material from the liquid surface to form droplets and form mist. The ultrasonic method is a method of stimulating an ink liquid with ultrasonic waves to form droplets from the liquid surface. The electrospray method is a method in which a potential is applied to a spray nozzle to form charged droplets. Rayleigh dispersion is generated by the action of a repulsive force caused by the same polar charge from the droplet formation, and the droplets generated from the nozzle are sequentially generated. This is a mist-forming method for forming subdivided droplets. The former two methods can form mist with a micro-order diameter, and the electrospray method can form a mist with a nano-order diameter. In the layered
ミスト粒子を帯電させる手法としては、コロナ帯電器をミスト発生器とミスト現像ヘッドの経路に設けたり、電極を兼ねる反射板に電位をかけながらミスト粒子を反射させつつ帯電させたりする手法がある。電子写真のミスト現像法で用いられる公知の技術を用いることが出来る。また、前記のミスト化手法の一つであるエレクトロスプレー法は、スプレーノズルによりミスト化と同時にミスト粒子を帯電することが可能な方式である。本発明では、帯電したミスト粒子の形成が必要であるため、エレクトロスプレー法を用いると簡便な装置により、より微細な積層体を形成可能となる。 As a method of charging the mist particles, there are a method of providing a corona charger in the path of the mist generator and the mist developing head, or a method of charging the mist particles while reflecting the mist particles while applying an electric potential to the reflector which also serves as an electrode. Known techniques used in the mist development method for electrophotographic can be used. Further, the electrospray method, which is one of the above-mentioned mist-forming methods, is a method in which mist particles can be charged at the same time as mist-forming by a spray nozzle. In the present invention, since it is necessary to form charged mist particles, it is possible to form a finer laminated body by using a simple device using the electrospray method.
(階層構造体形成装置)
図5は、本発明の実施形態の一つとしてエレクトロスプレーを用いた階層構造体の製造装置401の概略を示している。図5を用いて階層構造体の製造装置401を簡単に説明する。階層構造体の製造装置401は、搬送ベルト405に載せられた板状の中間転写体105が内部を通過することにより各工程を経て、二次構造体b130が形成される。
(Layered structure forming device)
FIG. 5 shows an outline of a hierarchical
まず、階層構造体の製造装置401は、搬送ベルト405により中間転写体105を矢印の方向に搬送しながら、中間転写体105上に静電潜像形成機303により静電潜像を形成する。
First, the layered
次に、中間転写体105をエレクトロスプレーノズル403の直下で移動させながら、図示しない静電潜像131の極性にあわせて、エレクトロスプレーノズル403から第1の極性に帯電した材料xのミスト粒子を吐出し静電潜像131を現像する。なお、エレクトロスプレーノズル403は、請求項の「第1の帯電ミスト粒子供給部」に相当する。
Next, while moving the
次に、中間転写体105をエレクトロスプレーノズル404の直下で移動させながら、エレクトロスプレーノズル404から、材料xとは異なる極性の電位を加えて帯電した材料yのミスト粒子を吹き付けることで、材料xで現像された領域以外の部分を材料yで現像する。なお、エレクトロスプレーノズル404は、請求項の「第2の帯電ミスト粒子供給部」に相当する。
Next, while moving the
次に、中間転写体105をミストコートヘッド308の直下で移動させながら、ミストコートヘッド308により、帯電していない材料yのミスト粒子により前の工程において現像されたパターン部分を全面コーティング(オーバーコート)する。これにより、中間転写体105上に単位構造135が形成される。
Next, while moving the
次に、階層構造体の製造装置401は、例えば搬送ベルト309により中間転写体105を矢印の方向とは反対の方向へ移動する等して、静電潜像の形成工程から全面コーティング工程までを再度行って、単位構造135を積層する。これを繰返し行うことにより、中間転写体105上に二次構造体b130を形成することができる。
Next, the layered
図5では、図示していないが、階層構造体の製造装置401は、中間転写体105上に二次構造体b130を形成したあとに、二次構造体b130を反転印刷またはマイクロコンタクト印刷などにより印刷基材115に転写印刷する。これにより、階層構造印刷物b300が形成される。
Although not shown in FIG. 5, the hierarchical
中間転写体105または中間転写体ドラム302と静電潜像形成機303とは、一般的な電子写真法で用いられる光導電体とコロナ帯電器とレーザー露光機との組み合わせや、中間転写体105または中間転写体ドラム302に誘電体を用いて、陰極線ビームにより直接電荷をパターニングする手法や、針状の接触方式による摩擦帯電や電位印加により帯電パターンを直接形成する手法、中間転写体105または中間転写体ドラム302に圧電材料を用いて加熱パターンにて圧電帯電パターンを形成する手法などを用いることができる。これらの組み合わせについては、階層構造体の製造装置301、401では制限されることなく、目的の静電潜像の極性や解像度に合わせて適宜選択することができる。組み合わせによれば、ナノオーダーの静電潜像形成も可能である。
The
階層構造体の製造装置301、401は、一旦形成した階層構造印刷物b300を乾燥する、乾燥工程を適宜追加しても良い。乾燥方式は、特に限定されることはないが、公知のインク乾燥方法を用いることが出来る。
The layered
複合的な構造体について説明する。これまでは、二種類の材料の組み合わせを例にして説明してきたが、必要に応じて三種類以上の材料の組み合わせで二次パターンを構成しても良い。階層構造体の製造装置の構成としては、ミスト粒子の供給装置(ミスト発生器及びミスト現像ヘッド、エレクトロスプレーノズル等)により構成される材料膜形成装置を材料の種類の分タンデムで連結するだけで良い。また、前記までの材料とパターン構成の組み合わせを一層目として、別の材料と別パターンの組み合わせを二層目、さらに同様に三層目というように、材料とパターンを層ごとに替えて複数層の階層パターンの積層体を構成することも可能である。 A complex structure will be described. So far, the explanation has been made by taking a combination of two kinds of materials as an example, but if necessary, a secondary pattern may be formed by a combination of three or more kinds of materials. To configure the hierarchical structure manufacturing equipment, simply connect the material film forming equipment consisting of the mist particle supply equipment (mist generator, mist developing head, electrospray nozzle, etc.) in tandem for each material type. good. In addition, the combination of the material and the pattern composition up to the above is the first layer, the combination of the other material and the different pattern is the second layer, and similarly, the third layer, and so on. It is also possible to construct a laminated body of the hierarchical pattern of.
このように本発明によれば、既存の印刷技術を用いて形成された一次パターンの印刷の解像度以下の大きさで、一次パターン内部に二次パターンを形成することができる。また、材料に対する制約もフォトリソ工程と比較すると少なく、印刷による構造的機能性の付与を可能とした。さらに、複数の材料を階層構造にすることでより複雑な機能性パターンの印刷も可能とした。 As described above, according to the present invention, the secondary pattern can be formed inside the primary pattern at a size equal to or smaller than the printing resolution of the primary pattern formed by using the existing printing technique. In addition, there are few restrictions on the material compared to the photolithography process, making it possible to impart structural functionality by printing. Furthermore, by making multiple materials into a hierarchical structure, it is possible to print more complicated functional patterns.
本発明は、立体的な導電パターン回路の製造や量子ドット技術への適用が可能である。 The present invention can be applied to the manufacture of a three-dimensional conductive pattern circuit and quantum dot technology.
100 一次パターン
101 構成材料x
102 構成材料y
115 印刷基材
200 階層構造印刷物a
300 階層構造印刷物b
105 中間転写体
120 二次構造体a
130 二次構造体b
131 静電潜像
132 材料xミスト粒子(+)
133 材料yミスト帯電粒子(-)
134 材料yミスト粒子(無荷電)
135 単位構造
301 階層構造体の製造装置
302 中間転写体ドラム
303 静電潜像形成機
304 材料xミスト発生器
305 材料yミスト発生器
306 ミスト現像ヘッド(材料x)
307 ミスト現像ヘッド(材料y)
308 ミストコートヘッド(材料y)
311 クリーニング機
312 除電装置
401 階層構造体の製造装置
403 エレクトロスプレーノズル(材料x)
404 エレクトロスプレーノズル(材料y)
405 搬送ベルト
500 印刷版
100
102 constituent material y
115 Printed
300 Hierarchical printed matter b
105
130 secondary structure b
131 Electrostatic
133 Material y Mist charged particles (-)
134 Material y mist particles (uncharged)
135
307 Mist development head (material y)
308 Mist coat head (material y)
311
404 Electrospray nozzle (material y)
405
Claims (1)
所定の一次パターンに対応する反転印刷用の除去版により前記中間転写体上に形成された前記二次立体構造体の一部を除去する工程と、
前記中間転写体上に残った二次立体構造体の一部を基材に転写する工程とを含み、
前記二次立体構造体を形成する工程において、
前記中間転写体上に所定のパターンに対応した静電潜像を形成する工程と、
ミスト化した第1のインク材料を第1の極性に帯電させて前記静電潜像の形成された前記中間転写体に供給して、前記所定のパターンに対応する領域に前記第1のインク材料を付着させる工程と、
ミスト化した前記第1のインク材料とは異なる第2のインク材料を前記第1の極性とは異なる第2の極性に帯電させて前記静電潜像の形成された前記中間転写体に供給して、前記第1のインク材料が付着した領域以外の少なくとも一部に前記第2のインク材料を付着させる工程と、
ミスト化した前記第1のインク材料及び前記第2のインク材料のいずれかを帯電させることなく、前記中間転写体に付着した前記第1のインク材料及び前記第2のインク材料の上に供給して、コーティングを形成する工程と、を繰り返し行う、階層構造体の製造方法。 The secondary three-dimensional structure formed on the intermediate transfer body by a step of forming a secondary three-dimensional structure in which a plurality of thin films are laminated on the intermediate transfer body and a removal plate for reverse printing corresponding to a predetermined primary pattern. The process of removing a part of the body and
The step including transferring a part of the secondary three-dimensional structure remaining on the intermediate transfer body to the base material is included.
In the step of forming the secondary three-dimensional structure,
A step of forming an electrostatic latent image corresponding to a predetermined pattern on the intermediate transfer body, and
The mist-ized first ink material is charged to the first polarity and supplied to the intermediate transfer body on which the electrostatic latent image is formed, and the first ink material is applied to a region corresponding to the predetermined pattern. And the process of adhering
A second ink material different from the mist-ized first ink material is charged to a second polarity different from the first polarity and supplied to the intermediate transfer body on which the electrostatic latent image is formed. The step of adhering the second ink material to at least a part other than the region to which the first ink material is attached, and the step of adhering the second ink material.
The mist-ized first ink material and the second ink material are supplied onto the first ink material and the second ink material adhering to the intermediate transfer body without being charged. A method for manufacturing a hierarchical structure , in which the steps of forming a coating and the process of forming a coating are repeated .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017197543A JP7047317B2 (en) | 2017-10-11 | 2017-10-11 | Manufacturing method and manufacturing equipment for hierarchical structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017197543A JP7047317B2 (en) | 2017-10-11 | 2017-10-11 | Manufacturing method and manufacturing equipment for hierarchical structure |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019071379A JP2019071379A (en) | 2019-05-09 |
JP7047317B2 true JP7047317B2 (en) | 2022-04-05 |
Family
ID=66441279
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017197543A Active JP7047317B2 (en) | 2017-10-11 | 2017-10-11 | Manufacturing method and manufacturing equipment for hierarchical structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7047317B2 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000137358A (en) | 1998-10-30 | 2000-05-16 | Toshiba Corp | Color image forming device |
JP2005302955A (en) | 2004-04-09 | 2005-10-27 | Toshiba Corp | Image forming apparatus |
JP2008311463A (en) | 2007-06-15 | 2008-12-25 | Sony Corp | Forming method of metal thin film |
JP2013205636A (en) | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Toppan Printing Co Ltd | Printing method |
JP2014146625A (en) | 2013-01-25 | 2014-08-14 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Method for forming embedded electrode or wiring |
JP2015123443A (en) | 2013-12-27 | 2015-07-06 | 株式会社Screenホールディングス | Pattern forming method, pattern printing method, pattern forming system, and pattern printing system |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3099640B2 (en) * | 1994-06-14 | 2000-10-16 | 株式会社村田製作所 | Method for manufacturing resistor with built-in sintered body and method for manufacturing multilayer ceramic electronic component |
-
2017
- 2017-10-11 JP JP2017197543A patent/JP7047317B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000137358A (en) | 1998-10-30 | 2000-05-16 | Toshiba Corp | Color image forming device |
JP2005302955A (en) | 2004-04-09 | 2005-10-27 | Toshiba Corp | Image forming apparatus |
JP2008311463A (en) | 2007-06-15 | 2008-12-25 | Sony Corp | Forming method of metal thin film |
JP2013205636A (en) | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Toppan Printing Co Ltd | Printing method |
JP2014146625A (en) | 2013-01-25 | 2014-08-14 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Method for forming embedded electrode or wiring |
JP2015123443A (en) | 2013-12-27 | 2015-07-06 | 株式会社Screenホールディングス | Pattern forming method, pattern printing method, pattern forming system, and pattern printing system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019071379A (en) | 2019-05-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6761446B2 (en) | Ink jet process including removal of excess liquid from an intermediate member | |
JP3606047B2 (en) | Substrate manufacturing method | |
EP2282621B1 (en) | In-process orientation of particles in a direct-write ink to control electrical characteristics of an electrical component being fabricated | |
US6767092B2 (en) | Ink jet imaging via coagulation on an intermediate member | |
WO2012164015A1 (en) | Additive building | |
US7020420B2 (en) | Device and method for electrographically printing or copying using liquid inks | |
US20030180640A1 (en) | Image forming apparatus utilizing nanotubes and method of forming images utilizing nanotubes | |
JPH11207959A (en) | Substrate, its manufacture, and pattern formation method | |
JP2019123136A (en) | Printing device and printing method | |
JP7047317B2 (en) | Manufacturing method and manufacturing equipment for hierarchical structure | |
JP5545789B2 (en) | Print head element, print head and ionographic printing device | |
JP2018161769A (en) | Laminate structure, formation method therefore, and printer | |
JP6946916B2 (en) | Printing equipment and printing method, and printed matter | |
KR101275222B1 (en) | High aspect ratio pattern printing apparatus using electrospinning | |
US6799009B2 (en) | Applicator element and method for electrographic printing or copying using liquid coloring agents | |
US6876833B2 (en) | Device and method for cleaning and for regenerating an image carrier during electrographic printing or copying by using liquid ink | |
JP5570349B2 (en) | Printing apparatus and printing method | |
JP4307753B2 (en) | Electrostatic transfer device, developing device, and image forming apparatus | |
US11912013B2 (en) | Charged particle generation, filtration, and delivery for digital offset printing applications | |
US10877425B2 (en) | Fluid application devices with resistive coatings | |
WO2022234803A1 (en) | Method for dispersing granular bodies, and electrostatic adsorption device | |
JP2007007564A (en) | Ink application method | |
JP4181481B2 (en) | substrate | |
JP2023027634A (en) | Electrostatic printing method | |
JP2005031427A (en) | Fine particle conveying device and image forming apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200916 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210719 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210810 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210928 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220222 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220307 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7047317 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |