(57)【要約】【課題】インクジェットに係る技術において、ノズル内供給液の流動性や吐出性を損なうこと無く、且つ、対象物によらず或いは対象物に前処理を施す必要も無く対象物に着弾した液滴が目的の機能を発揮し得る新規なプロセスを提供する。【解決手段】第１液体を含む第１液滴をインクジェット法によりノズルから吐出させる吐出工程と、ノズルから吐出した第１液滴を、第２液体を含む液膜に通過させて、第１液体と第２液体とを含む第２液滴とする液膜通過工程と、液膜通過時、又は、液膜通過後の第２液滴の飛翔時に、第２液滴を、第１液体及び第２液体に対して変性させる変性工程とを有するインクジェット法を用いた化学プロセス。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１液体を含む第１液滴をインクジェット法によりノズルから吐出させる吐出工程と、
前記ノズルから吐出した第１液滴を、第２液体を含む液膜に通過させて、前記第１液体と前記第２液体とを含む第２液滴とする液膜通過工程と、
前記液膜通過時、又は、前記液膜通過後の前記第２液滴の飛翔時に、前記第２液滴を、前記第１液体及び前記第２液体に対して変性させる変性工程と、
を有するインクジェット法を用いた化学プロセス。
【請求項２】
前記液膜通過工程において、前記ノズルから吐出した第１液滴を、１種又は２種以上の粒子が含まれた第２液体を含む液膜に通過させて、前記第１液体と前記１種又は２種以上の粒子が含まれた前記第２液体とを含む第２液滴とする請求項１に記載の化学プロセス。
【請求項３】
前記変性が、前記第１液体と前記第２液体との化学反応によって生じる請求項１又は２に記載の化学プロセス。
【請求項４】
前記第１液体には重合反応の開始剤が含まれており、前記第２液体には重合反応の原料であるモノマーが含まれており、
前記化学反応が重合反応である請求項３に記載の化学プロセス。
【請求項５】
前記第１液体と前記第２液体が同種の液体である請求項１又は２に記載の化学プロセス。
【請求項６】
前記第２液体の濃度が前記第１液体の濃度より低い請求項５に記載の化学プロセス。
【請求項７】
前記吐出工程において、前記液膜と前記ノズルとの距離を変更することにより、第２液滴における前記第１液体と前記第２液体との混合比を変更する請求項１〜４のいずれかに記載の化学プロセス。
【請求項８】
前記吐出工程において、前記液膜と前記ノズルとの距離を変更することにより、前記液膜を通過した前記第２液滴の大きさを、前記ノズルから吐出された第１液滴の大きさから変更する請求項５又は６に記載の化学プロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット法を用いた化学プロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット法は、数十ミクロンの大きさの均一且つ微小な液滴を、１秒間に数千個の頻度でノズルから再現性良く吐出させ、液滴を着弾させる対象物の指定された位置に規則的且つオンデマンドで配置することができる印刷手法として、１９８０年代に開発され、現在も広く活用されている。インクジェット法は、技術的に既に確立されたものであるため、単に印刷にとどまらず、エッチングを使用しない基板回路の作製、マイクロレンズ、規定の並びのＤＮＡを作製するためのマイクロマニピュレータ、三次元ＣＡＤで設計された立体構造体の作製、細胞の規則配列による人工組織の構築（バイオファブリケーション）等、多彩な分野へ応用されている。
【０００３】
このような技術として、例えば、特許文献１には、インクジェットから吐出された液滴を、対象物に着弾させるまでの操作ゾーンで電磁波に曝すことにより、基板回路のマスキングパターンの個体性を制御する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００３−５０６８８６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「捺染用インクジェットプリントシステム」KONICA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT VOL.7(2010)、P138-142
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
インクジェット法では、液溜めからノズル出口までの幅数十ミクロンの微小流路を毛管力により供給される液体が、ピエゾ素子等のマイクロハンマーにより滴状に高速（約１０ｍ／ｓ）で打ち出され、対象物の規定位置に着弾する。着弾した液滴は、そのまま溶媒成分が蒸発して固化又はゲル化するか、対象物の材料成分と相互作用（付着、反応、結合、混合等）して固化又はゲル化する。このとき、ノズルから供給される液体は、流路内の流動抵抗に加え、ノズル出口における蒸発による成分析出或いは粘度増加により吐出が困難となることがないよう、その組成は予め制限を受ける。すなわち、供給される液体は低粘度を有していなくてはならない。
【０００７】
また、一般に、布帛の印刷に用いられる捺染用インクは、布帛に染み込まないために粘度が高く、そのままではインクジェットでノズルから吐出させることができない。一方、捺染用インクを低粘度にすると、布帛に印刷する場合には、液滴を着弾させた後、乾燥する前に布帛の繊維内部に染みこんで拡散してしまうという問題が生じる。当該問題に対しては、例えば、非特許文献１に開示されている捺染（布帛へのプリント）用インクジェットプリントシステムが知られている。当該捺染用インクジェットプリントシステムは、具体的には、着弾したインク液滴が染み込んで滲まないように、プリント対象となる布帛に予め機能材料成分を塗布している。しかしながら、このような技術では、インク液滴の染み込み防止のために布帛に予め機能材料成分を塗布するという前処理工程が必要となり、製造効率や製造コストの面で問題がある。
【０００８】
また、近年のインクジェットプリンターに対する多様な需要の増加に伴い、印刷基材の多様性や速乾性が特徴のＵＶ硬化型インク等、新規のインク開発が積極的に行われている。このような背景から、上述のインク液滴の染み込み防止のために布帛に予め機能材料成分を塗布するという前処理工程を除くため、機能材料成分の塗布無しで布帛に染み込まないインクジェット用のインク材料の開発が盛んに行われている。このようなインク材料が開発されれば、吐出する前のインク液滴が既に布帛に染み込まない性質を有しているため、上記前処理工程が不要となる。しかしながら、このような課題を解決するインク材料として満足できるものは未だ開発途上である。
【０００９】
このように、対象物に染み込まない高粘度の液体を吐出されるインク液滴に用いる等、供給されるインク液滴の飛翔前に課題を解決するような手段を用いると、ノズルの目詰まりが生じるという別の課題が発生する。一方で、対象物への着弾後に、他の液体と反応させることによって目的とする特性をインク液滴に付与する手段では、ノズルの目詰まりは防止可能であるが、対象物に液体が染み込むという別の課題が生じる。すなわち、供給されるインク液滴の飛翔前、又は、対象物への着弾後に目的となる特性をインク液滴に付与する手段では、一つの課題を解決しようとすれば、別の課題が生じてしまい、いずれにしろ問題が生じてしまう。
【００１０】
そこで、インクジェットに係る技術において、ノズル内供給液の流動性や吐出性を損なうこと無く、且つ、対象物によらず或いは対象物に前処理を施す必要も無く対象物に着弾した液滴が目的の機能を発揮し得る新規なプロセスが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は研究を重ねたところ、ノズルから吐出された液滴が対象物に着弾する前に、すなわち、液滴の飛翔中に、当該液滴を他の液体と混合させて変性させることで、液滴が対象物の規定された位置に着弾した際に目的の機能を発揮させることにより上記課題が解決されることを見出した。
【００１２】
すなわち、本発明は一側面において、第１液体を含む第１液滴をインクジェット法によりノズルから吐出させる吐出工程と、前記ノズルから吐出した第１液滴を、第２液体を含む液膜に通過させて、前記第１液体と前記第２液体とを含む第２液滴とする液膜通過工程と、前記液膜通過時、又は、前記液膜通過後の前記第２液滴の飛翔時に、前記第２液滴を、前記第１液体及び前記第２液体に対して変性させる変性工程とを有するインクジェット法を用いた化学プロセスである。
【００１３】
本発明に係る化学プロセスは一実施形態において、前記液膜通過工程において、前記ノズルから吐出した第１液滴を、１種又は２種以上の粒子が含まれた第２液体を含む液膜に通過させて、前記第１液体と前記１種又は２種以上の粒子が含まれた前記第２液体とを含む第２液滴とする。
【００１４】
本発明に係る化学プロセスは別の一実施形態において、前記変性が、前記第１液体と前記第２液体との化学反応によって生じる。
【００１５】
本発明に係る化学プロセスは更に別の一実施形態において、前記第１液体には重合反応の開始剤が含まれており、前記第２液体には重合反応の原料であるモノマーが含まれており、前記化学反応が重合反応である。
【００１６】
本発明に係る化学プロセスは更に別の一実施形態において、前記第１液体と前記第２液体が同種の液体である。
【００１７】
本発明に係る化学プロセスは更に別の一実施形態において、前記第２液体の濃度が前記第１液体の濃度より低い。
【００１８】
本発明に係る化学プロセスは更に別の一実施形態において、前記吐出工程において、前記液膜と前記ノズルとの距離を変更することにより、第２液滴における前記第１液体と前記第２液体との混合比を変更する。
【００１９】
本発明に係る化学プロセスは更に別の一実施形態において、前記吐出工程において、前記液膜と前記ノズルとの距離を変更することにより、前記液膜を通過した前記第２液滴の大きさを、前記ノズルから吐出された第１液滴の大きさから変更する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、微小液滴の化学反応、混合、分散等の他の液体との相互作用の場を提供することができる。さらに、ノズル内供給液の流動性や吐出性を損なうこと無く、且つ、対象物によらず或いは対象物に前処理を施す必要も無く対象物に着弾した液滴が目的の機能を発揮し得る新規な化学プロセスを提供することができる。より具体的には、例えば、本発明ではインクジェット液滴（第１成分）の飛翔中に液膜の液体（第２成分）と混合させ、飛翔中に化学反応等を進行させることで変性させ、液滴が対象物の規定された位置に着弾した際に、目的の機能を発揮し得る。このようなプロセスは、対象物の表面に予め前処理によって塗布しておいた第２成分と、ノズルから吐出された液滴の第１成分とが、対象物表面で初めて化学反応する従来技術では成し得ない作用効果を有する新規なプロセスである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】インクジェットストリッピング装置を示す概略図である。
【図２】インクジェットストリッピング装置の液膜保持部とプリントヘッド及び対象面を示す概略図である。
【図３】液膜保持部の斜視図である。
【図４】液膜保持部の平面図（左図）及び断面図（右図）である。
【図５】ノズルから液膜までの距離に対する液滴の総付着面積の液膜なしの場合に対する比の変化を示すグラフである。
【図６】液滴の総付着面積に対する液膜から取り込んだ粒子の数の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明に係るインクジェット法を用いた化学プロセスの実施形態について説明する。本実施形態に係るインクジェット法を用いた化学プロセスは、第１液体を含む第１液滴をインクジェット法によりノズルから吐出させる吐出工程と、ノズルから吐出した第１液滴を、第２液体を含む液膜に通過させて、第１液体と第２液体とを含む第２液滴とする液膜通過工程と、液膜通過時、又は、液膜通過後の第２液滴の飛翔時に、第２液滴を、第１液体及び第２液体に対して変性させる変性工程とを有する。
【００２３】
本実施形態に係る化学プロセスは、インクジェット法を用いているため、第１液滴と第２液滴との微小反応場を提供することができる。さらに、本実施形態に係る化学プロセスは、ノズルから吐出させた第１液滴が、対象物に着弾する前に、すなわち、第１液滴の飛翔中に第２液滴と混合して変性する。このため、ノズルの流路内ではノズルの目詰まりを防止するような粘度の低い液体、さらには粒子を含まない液体としておくことができる。また、対象物に着弾する前には、変性することによって粘性を高め、対象物に着弾した際に染み込まないような液体とすることができる。
【００２４】
本発明において、第１液滴が飛翔中に元の性質から変性するが、当該「変性」とは、液体が量的及び／又は質的に変化、或いは、その形態が変化することを示す。例えば、第１液滴の第１液体が第２液体と混合することで、濃度、粘性、密度、誘電率、透磁率、磁化率、導電率、電気抵抗、熱伝導率、比熱、沸点、融点、組成、反応性等の熱的・電気的・機械的・化学的性質が変化すること等が挙げられる。また、第１液体と第２液体とを同種の液体とし、第１液滴の第１液体が第２液体と混合して液膜を通過することで、第１液滴の大きさを大きくすることもできるし、逆に小さくすることもできる。さらに、第１液体と第２液体とを同種の液体とし、第２液体の濃度を第１液体の濃度より低くすることで、ノズルから吐出した液体を薄めて粘度を下げて、分散させることもできる。これらは、後述するように、第１液体と第２液体の組成や濃度を変更したり、第２液体に粒子を含ませたり、ノズルと液膜との間の距離を変更することで、各目的に応じた第２液滴を調整することで達成される。
【００２５】
本実施形態に係る化学プロセスは、液膜通過工程において、ノズルから吐出した第１液滴を、１種又は２種以上の粒子が含まれた第２液体を含む液膜に通過させて、第１液体と１種又は２種以上の粒子が含まれた第２液体とを含む第２液滴としてもよい。
【００２６】
対象物に粒子を含んだ液滴を着弾させたいときに、ノズル内の液滴に粒子を含ませた場合は、その粒子自体が原因で、又は、その粒子と液滴との反応による物性の変化によって、ノズルの目詰まりが生じてしまう。これに対し、上記構成によれば、ノズル内の液滴が粒子を含まない状態とし、そのままノズルから吐出させ、飛翔中に液膜に含まれた粒子を取り込むことで、対象物に着弾する際には目的の粒子を含んだ状態となっている、又は、液滴が粒子と反応して目的の物性となっている。ここで、「粒子」とは、特に限定されず、固体、液体、又は気体のいずれであってもよい。具体的には、バイオファブリケーションに係る利用においては動物細胞であり、第２液滴をマイクロカプセルとする場合はその中心物となるものであってもよい。また、対象物に着弾する際に粘性を上げておくために、第１液体と反応させる種々の化学物質であってもよい。この場合は、例えば、第１液体には重合反応の開始剤が含まれており、第２液体には重合反応の原料であるモノマーが含まれており、これらで重合反応を液膜通過時又は飛翔中に進行させるものであってもよい。
【００２７】
本実施形態に係る化学プロセスは、吐出工程において、液膜とノズルとの距離を変更してもよい。このような構成により、第２液滴における第１液体と第２液体との混合比を目的に応じて変更することができる。また、第１液体と前記第２液体とを同種の液体とし、吐出工程において、液膜とノズルとの距離を変更することにより、液膜を通過した第２液滴の大きさを、ノズルから吐出された第１液滴の大きさから変更することで、第１液滴の大きさを大きくすることもできるし、逆に小さくすることもできる。具体的には、液膜とノズルとの距離が近いと、液膜へ飛翔する第１液滴の速度が大きくなり、液膜通過後の巨大な第２液滴となる。一方、液膜とノズルとの距離が遠いと液膜へ飛翔する第１液滴の速度が小さくなり、液膜通過後の第２液滴が小さくなる。
【００２８】
具体的には、ノズルから吐出した第１液滴を、対象物に濃度を下げて分散したい場合、第１液体と第２液体とを同種の液体とし、第２液体の濃度を第１液体の濃度より低くすることで、ノズルから吐出した第１液滴が液膜を通過する際に、第２液体と混合することで濃度が薄まり、液膜の通過後に分散させることができる。
【００２９】
また、ノズルから吐出した第１液滴の大きさを大きくしたい場合、第１液体と第２液体とを同種の液体とし、ノズルと液膜との距離を短くすることで、液膜を通過する際の第１液滴の速度が大きくなり、勢いが増すことで第１液滴が液膜の第２液体をより多く奪って通過することができる。このため、第１液滴の大きさが、吐出時よりも大きくなる。逆に、ノズルから吐出した第１液滴の大きさを小さくしたい場合、第１液体と第２液体とを同種の液体とし、ノズルと液膜との距離を長くすることで、液膜を通過する際の第１液滴の速度が小さくなり、勢いを失うことで第１液滴が液膜の第２液体に一部を奪われて通過する。このため、第１液滴の大きさが、吐出時よりも小さくなる。
【００３０】
次に、本発明の化学プロセスを行うための装置について説明する。本発明のインクジェット法を用いた化学プロセスは、特に限定されないが、例えば図１に示すようなインクジェットストリッピング装置１によって行うことができる。また、図２に、インクジェットストリッピング装置１の液膜保持部３０とプリントヘッド１１及び対象面４０を示す概略図を示す。図１に示すように、インクジェットストリッピング装置１は、インクジェット吐出装置１０と、液膜形成装置２０とを主な構成要素として有している。また、対象面４０は、綿によって形成された平織りの布である。
【００３１】
インクジェット吐出装置１０は、通常印字装置に用いられているものであり、サーマル方式と呼ばれる方式を用いている。インクジェット吐出装置１０は、インクの詰まった微細管内にインクジェットヒータの矩形パルス加熱により気泡を発生させてインク（液滴）を吐出する装置である。
【００３２】
インクジェット吐出装置１０は、二軸方向（ＸＹ方向）に移動可能なプリントヘッド１１、プリントヘッド１１に設けられたノズル１２、プリントヘッド１１の移動を制御するＸＹ軸自動微動装置１４を主な構成要素としている。プリントヘッド１１にはインクタンク１３が設けられている。ノズル１２の口径は例えば６０μｍとすることができる。ノズル１２が設けられたプリントヘッド１１は、ＸＹ軸自動微動装置１４に取り付けられており、これにより噴出位置が制御されている。
インクタンク１３には第１液体Ｌ１が充填されており、ノズル１２からは第１液体Ｌ１を含む第１液滴Ｄ１が吐出されるようになっている。
【００３３】
ノズル１２は、ノズル１２と液膜Ｆとの距離ｄ１を変更するためのノズル移動機構１７を備えている。図２に示すように、インクジェットストリッピング装置１は、液膜保持部３０と対象面４０との間の空間に紫外線を照射するための紫外線照射装置１８を備えている。
【００３４】
また、インクジェット吐出装置１０には、矩形パルスを発生させるためのファンクションジェネレータ１５、及び矩形パルスを増幅するための高速パワーアンプ１６が設けられている。
【００３５】
次に、液膜形成装置２０について説明する。液膜形成装置２０は、第２液体Ｌ２を液膜形成装置２０内に循環させるための循環手段を有している。液膜形成装置２０は、液膜を形成するための液膜保持部３０、第２液体Ｌ２を貯留するためのタンク２２、タンク２２より第２液体Ｌ２を吸い上げたり、第２液体Ｌ２の流量を調整したりするためのポンプ２３ａ（流入側）、２３ｂ（流出側）、バルブ２４ａ（流入側）、２４ｂ（流出側）、第２液体Ｌ２を循環させるためのチューブ２５を主な構成要素としている。
【００３６】
液膜保持部３０は、第２液体Ｌ２を流入・排出する、流入管部３１及び排出管部３２を一体に備えており、この流入管部３１と排出管部３２との間に液膜Ｆを形成する構成となっている。流入管部３１とタンク２２とはチューブ２５によって接続されており、当該チューブ２５には、バルブ２４ａとポンプ２３ａが設けられている。排出管部３２とタンク２２とはチューブ２５によって接続されており、当該チューブ２５には、バルブ２４ｂとポンプ２３ｂが設けられている。
【００３７】
図３に液膜保持部３０の斜視図を示し、図４に液膜保持部３０の平面図（左図）及び断面図（右図）を示す。
図３及び図４に示すように、液膜保持部３０は、一面３０ａ、及び他面３０ｂを有する断面矩形の管に開口部３３が形成された構成である。液膜保持部３０の断面は、偏平形状であり、流路幅Ｗに対して流路高さＨが十分小さくなるように形成されている。開口部３３は円形であり、液膜保持部３０の一面３０ａと他面３０ｂとを貫通するように形成されている。また、液膜保持部３０の板厚Ｔは０．１ｍｍである。
この液膜保持部３０は、十分に薄い偏平形状の管に第２液体Ｌ２を流動させることによって、開口部３３に液膜Ｆを形成する構成である。
【００３８】
液膜保持部３０の各寸法値は、液膜厚さが最適になるように定められている。液膜厚さが厚いと、インクジェット吐出装置１０から吐出された液滴は、液膜Ｆを貫通することができない。液膜Ｆが薄い場合には、液膜表面からの蒸発により、液膜が破断しやすくなると考えられる。
【００３９】
次に、上述したような厚さを有する液膜Ｆを形成できるように、液膜保持部３０の各寸法値を決定した。開口部３３の直径Ｄに関しては、大き過ぎると液膜Ｆはその中心から薄くなり、液膜Ｆが短時間で割れやすく、小さ過ぎると液膜Ｆが十分に薄くならない傾向にあるので、適宜その範囲を選択・設定すればよい。また、流路高さＨ、及び流路幅Ｗについても安定して液膜Ｆが形成される寸法とすればよい。
【００４０】
次に、インクジェットストリッピング装置１を用いて行う本発明の化学プロセスの例について説明する。ここでは、例として、微量の開始剤とモノマーとを反応させる化学プロセスについて説明する。
【００４１】
第１液体Ｌ１には第１物質Ｓ１が含まれている。第１物質Ｓ１は、高分子を合成する重合反応を開始させるために加えられる化合物である開始剤である。また、第２液体Ｌ２には第２物質Ｓ２が含まれている。第２物質Ｓ２は、重合反応の原料であるモノマーである。
【００４２】
まず、液膜形成装置２０のポンプ２３ａがチューブ２５を介してタンク２２から第２物質Ｓ２を含む第２液体Ｌ２を吸い上げる。吸い上げられた第２液体Ｌ２は、バルブ２４ａを介して液膜保持部３０に流入する。液膜保持部３０に第２液体Ｌ２が流入すると、開口部３３に液膜Ｆが形成される。また、液膜形成装置２０は循環系となっているため、第２液体Ｌ２は流動状態となっている。
【００４３】
また、第２液体Ｌ２の流出量は、ポンプ２３ｂ、及びバルブ２４ｂによって制御可能である。このように、流入量、及び流出量を独立に制御可能に構成されていることによって、第２液体Ｌ２の流動量を正確に制御することが可能となっている。
【００４４】
次いで、液膜Ｆの形成が確認できたら、吐出工程として、インクジェット法により、インクジェット吐出装置１０のノズル１２から第１物質Ｓ１を含む第１液体Ｌ１からなる第１液滴Ｄ１を吐出する。第１物質Ｓ１を含む第１液体Ｌ１は粘度が低い開始剤であるため、ノズル１２内の流動性や吐出性が損なわれることはない。第１液滴Ｄ１は、液膜Ｆに向かって吐出される。
【００４５】
次いで、液膜通過工程として、第１液滴Ｄ１が、液膜Ｆを貫通するように通過する際に液膜Ｆの一部を取り込み、第２液体Ｌ２を含んだ第２液滴Ｄ２となる。次いで、反応工程として、第２液滴Ｄ２の飛翔中に第２液滴Ｄ２の中で重合反応が開始される。即ち、第１物質Ｓ１である開始剤と、第２物質Ｓ２であるモノマーとの重合反応が開始される。そして、第２液滴Ｄ２の飛翔中に反応が進み、飛翔状態の第２液滴Ｄ２を構成する液体の粘度は、第１液滴Ｄ１と比較して、粘度が１０〜１００倍以上に増加する。そして、この第２液滴Ｄ２が、対象面４０に付着する。この間、第２液滴Ｄ２には、紫外線照射装置１８によって紫外線が照射し、重合反応を促進させることも可能である。
【００４６】
また、ノズル移動機構１７を用いて、ノズル１２と液膜Ｆとの距離ｄ１（及び、自動的に、液膜Ｆと対象面４０との距離ｄ２）を変化させることによって、第２液滴Ｄ２における第１液体Ｌ１（第１物質Ｓ１）と第２液体Ｌ２（第２物質Ｓ２）の比率、即ち、第１液体Ｌ１と第２液体Ｌ２との混合比を変更することができる。即ち、第１液滴Ｄ１と液膜Ｆの相互作用の程度を変更することができる。具体的には、ノズル１２と液膜Ｆをとの距離ｄ１が小さいほど、液膜Ｆを構成する第２液体Ｌ２が第１液滴Ｄ１に取り込まれる。
【００４７】
ノズル１２と液膜Ｆとの距離ｄ１によって、液膜Ｆを構成する第２液体Ｌ２が第１液滴Ｄ１に取り込まれる量が変化する。そこで、ここでは、当該変化の作用の詳細について、実験結果に基づいて説明する。
【００４８】
本実験においては、開口径６０μｍのインクジェットノズルの前方０〜７０ｍｍの位置に液膜（ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）：蒸留水：グリセリン＝１：５９：４０）を配置し、液滴（蒸留水、又は６０，７０，７５ｗｔ％グリセリン水溶液）を１０滴吐出して液膜を貫通させ、貫通した液滴を液膜から３ｍｍはなれた、シリコンオイルを塗布したスライドガラスに付着させた。
【００４９】
図５は、ノズル１２と液膜Ｆとの距離ｄ１に対する第２液滴Ｄ２の総付着面積の液膜なしの場合に対する比の変化を示すグラフである。図中、Single-stage pulseとは通常の吐出力条件、Two-stage pulseとは通常より増強した吐出条件を示す。
【００５０】
図５に示すように、距離ｄ１が大きくなるにつれて、付着面積の割合が減少しているのがわかる。これは吐出後、液滴の速度が空気抵抗により減少し、液体貫通力が減少するためと考えられる。このとき、液膜に固体の微粒子（粒径３０μｍ）を懸濁させておいたところ、付着液滴中に微粒子が多数取り込まれ、つまり液膜成分の液滴への取り込みが生じていた。
【００５１】
図６は液滴の総付着面積に対する付着液滴中に含まれる微粒子の数を表したもので、付着面積が増加するほど微粒子数の増加は緩やかになる傾向があることがわかる。これは液滴が液膜を貫通する速度が大きいほど、液膜から取り込まれる液量が相対的に少なくなることを表している。
【００５２】
このことから、ノズルから液膜までの距離を変化させることにより、液滴と液膜の相互作用の程度を変化させることができ、よって液滴に取り込まれる液膜成分の相対的割合を変えつつ、液膜と液滴の成分の混合した液滴を対象物に付着させることが可能と考えられる。
【００５３】
上記実施形態によれば、第２液滴Ｄ２の飛翔中に物質を化学反応させることによって、従来のインクジェット法では付与し得なかった機能を飛翔中の液滴に付与することができる。即ち、第１物質Ｓ１である開始剤と、第２物質Ｓ２であるモノマーとの重合反応によって、従来のインクジェット法では、吐出することのできない高粘度の物質を液滴として飛翔させることができる。このため、対象物に染み込まず、印刷分野で利用する場合には印刷の滲みを良好に抑制することができる。
【００５４】
また、インクジェット法を用いて、第１液滴Ｄ１を高速、高頻度で吐出し、液膜Ｆを通過させることで生成された第２液滴Ｄ２内で第１物質Ｓ１と第２物質Ｓ２との少なくとも一方を化学反応させることによって、より容易に微小な化学反応場を形成することができる。
【００５５】
また、微小、かつ大きさが均一な機能性粒子（マイクロカプセル）を大量に製造することができる。また、インクジェット法を用いて液滴を吐出するため、機能性粒子を規則的に配置することができる。また、第２液体Ｌ２にはインクジェットによる熱の影響が及ぼされないため、第２液体Ｌ２には熱の影響を受け易い液体を採用することができる。
【００５６】
また、上記重合反応では、第１物質Ｓ１を開始剤、第２物質Ｓ２をモノマーとし、第２液滴Ｄ２の内部で重合体を生じさせることとしたが、第１物質Ｓ１をモノマーとし、第２物質Ｓ２を開始剤とすることも可能である。また、第１液体Ｌ１と第２液体Ｌ２との両方にモノマーを含ませることもできる。
【００５７】
また、低分子化合物を生じさせる反応においては、第１物質Ｓ１にまたは第２物質Ｓ２のいずれか一方を反応基質、他方を触媒とすることで、第２液滴Ｄ２の内部で反応基質を反応させて生成物を得ることができる。また、第１物質Ｓ１と第２物質Ｓ２とに反応基質を採用し、第１物質Ｓ１と第２物質Ｓ２とを化学反応させ、生成物を得ることとしてもよい。
【００５８】
また、イオン結合を生じさせる反応においては、第１物質Ｓ１と第２物質Ｓ２とのいずれか一方を陽イオン、他方を陰イオンとすることで、第２液滴Ｄ２の内部で塩を生じさせることができる。
【００５９】
また、配位結合を生じさせる反応においては、第１物質Ｓ１と第２物質Ｓ２とのいずれか一方を配位子、他方を金属イオンとすることで、第２液滴Ｄ２の内部で錯体を生じさせることができる。
【００６０】
インクジェットストリッピング装置１を用いて行う本発明の化学プロセスの、その他の利用例としては、人工組織の構築（バイオファブリケーション）分野での利用が挙げられる。本発明の化学プロセスをバイオファブリケーション分野で利用する場合、目詰まりの原因となる細胞を含まない第１液体Ｌ１の第１液滴Ｄ１をノズル１２から吐出させ、細胞を含む第２液体Ｌ２の液膜Ｆを通過させる。これによって第１液滴Ｄ１が飛翔中に細胞を取り込んで第２液滴Ｄ２となる。第２液滴Ｄ２が対象物に着弾した後、流動しないようにゲル化させるための２種類の反応成分をそれぞれ第１液滴Ｄ１の第１液体Ｌ１及び対象物に、或いは、液膜Ｆの第２液体Ｌ２及び対象物に含ませておくことで、細胞を含んだ溶液を対象物に規則配置することができる。
【００６１】
さらに、インクジェットストリッピング装置１を用いて行う本発明の化学プロセスの、その他の利用例としては、第１液体Ｌ１と第２液体Ｌ２とを同種の液体とする利用が挙げられる。これらは、ノズル１２から吐出する第１液滴Ｄ１を、濃度を下げて分散したい場合、大きさを大きく或いは小さくしたい場合、何らかの粒子を含んだ液滴としたい場合に有効である。
【００６２】
具体的には、ノズル１２から吐出した第１液滴Ｄ１を、対象物に濃度を下げて分散したい場合、第１液体Ｌ１と第２液体Ｌ２とを同種の液体とし、第２液体Ｌ２の濃度を第１液体Ｌ１の濃度より低くすることで、ノズル１２から吐出した第１液滴Ｄ１が液膜Ｆを通過する際に、第２液体Ｌ２と混合することで濃度が薄まり、液膜Ｆの通過後に分散する。
【００６３】
また、ノズル１２から吐出した第１液滴Ｄ１の大きさを大きくしたい場合、第１液体Ｌ１と第２液体Ｌ２とを同種の液体とし、ノズル１２と液膜Ｆとの距離を短くすることで、液膜Ｆを通過する際の第１液滴Ｄ１の速度が大きくなり、勢いが増すことで第１液滴Ｄ１が液膜Ｆの第２液体Ｌ２をより多く奪って通過することができる。このため、第１液滴Ｄ１の大きさが、吐出時よりも大きくなる。逆に、ノズル１２から吐出した第１液滴Ｄ１の大きさを小さくしたい場合、第１液体Ｌ１と第２液体Ｌ２とを同種の液体とし、ノズル１２と液膜Ｆとの距離を長くすることで、液膜Ｆを通過する際の第１液滴Ｄ１の速度が小さくなり、勢いを失うことで第１液滴Ｄ１が液膜Ｆの第２液体Ｌ２に一部を奪われて通過する。このため、第１液滴Ｄ１の大きさが、吐出時よりも小さくなる。
【００６４】
さらに、ノズル１２から吐出した第１液滴Ｄ１を、何らかの粒子を含んだ液滴としたい場合、第１液体Ｌ１と第２液体Ｌ２とを同種の液体とし、液膜Ｆを構成する第２液体Ｄ２中に所定の粒子を含ませておく。これにより、液膜Ｆを通過する際、第１液滴が粒子を奪い、液滴中に包含することで、飛翔中に所定の粒子を含んだ液滴とすることができる。
【００６５】
上述のように種々の利用例を挙げたが、インクジェットストリッピング装置１を用いて行う本発明の化学プロセスは、単に印刷にとどまらず、エッチングを使用しない基板回路の作製、マイクロレンズ、規定の並びのＤＮＡを作製するためのマイクロマニピュレータ、三次元ＣＡＤで設計された立体構造体の作製、細胞の規則配列による人工組織の構築（バイオファブリケーション）等、多彩な分野で用いることができる。そして、このような種々の分野において、微小液滴の化学反応、混合、分散等の他の液体との相互作用の場を提供することができる。さらに、ノズル内供給液の流動性や吐出性を損なうこと無く、且つ、対象物によらず或いは対象物に前処理を施す必要も無く対象物に着弾した液滴が目的の機能を発揮し得る新規な化学プロセスを提供することができる。
【符号の説明】
【００６６】
Ｄ１  第１液滴
Ｄ２  第２液滴
Ｆ    液膜
Ｌ１  第１液体
Ｌ２  第２液体
Ｓ１  第１物質（粒子）
Ｓ２  第２物質（粒子）
１２  ノズル
【図１】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図２】
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【図４】
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