(57)【要約】【課題】パターンを一括転写できる微細ノズル孔を有するノズルプレート、およびその製造方法を提供する。また、基板上の任意の位置、任意の形状に、微細ノズル孔を形成する方法、およびそれにより得られるインクジェット用ノズルプレートを提供する。  さらに、目的のパターンを得るための描画効率が高く、ノズル制御機器を単純化して低コスト化できる一括転写型インクジェット用ノズルプレート、およびその製造方法を提供する。【解決手段】コンピューターからのデーターに応じて、微細インクジェット法により立体構造物を基板上に配設し、該立体構造物を形成した部分の余部を硬化性材料により被覆し、次いで該材料の硬化後、該材料を剥離して該硬化材料のプレートに微細ノズル孔を形成する一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法。【選択図】図７
2006205679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピューターからのデーターに応じて、微細インクジェット法により立体構造物を基板上に配設し、該立体構造物を形成した部分の余部を硬化性材料により被覆し、次いで該材料の硬化後、該材料を剥離して該硬化材料のプレートに微細ノズル孔を形成することを特徴とする一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法。
【請求項２】
前記硬化性材料として、金属材料、金属酸化物材料、樹脂、またはそれらの混合材料を用いることを特徴とする請求項１記載の一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法。
【請求項３】
前記硬化性材料として、紫外線硬化性樹脂を用いることを特徴とする請求項１または２記載の一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法。
【請求項４】
前記微細ノズル孔のノズル内径を０．１〜１００μｍとすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法。
【請求項５】
前記コンピューターのデーター設定により、微細ノズル孔を目的のパターン配列にすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法。
【請求項６】
前記微細インクジェット法が、電界の集中により微細液滴を飛翔付着させ乾燥固化により該液滴を堆積させる前記立体構造物の形成方法であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法。
【請求項７】
コンピューターからのデーターに応じて微細インクジェット法により基板上に立体構造物を配設し、該立体構造物の輪郭を型取りした微細ノズル孔を有することを特徴とする一括転写型インクジェット用ノズルプレート。
【請求項８】
前記微細ノズル孔のノズル内径が０．１〜１００μｍであることを特徴とする請求項７記載の一括転写型インクジェット用ノズルプレート。
【請求項９】
前記コンピューターのデーター設定により、目的のパターン配列とした微細ノズル孔を有することを特徴とする請求項７または８記載の一括転写型インクジェット用ノズルプレート。
【請求項１０】
金属材料、金属酸化物材料、樹脂、またはそれらの混合材料からなることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の一括転写型インクジェット用ノズルプレート。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれか１項に記載の一括転写型インクジェット用ノズルプレートを、少なくとも１つ装着してなる一括転写型インクジェット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、描画パターンを一括して描画する一括転写型インクジェットに関し、それに用いられる一括転写型インクジェット用ノズルプレート、およびその製造方法に関する。また本発明は、微細インクジェト法を用いた立体構造物の形成に関し、その輪郭を型付けして、微細ノズル孔を形成する一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットによるパターン描画は、ノズル、基板のどちらか一方、またはその両方を走査して画像を形成することにより行われている。この方法では、ノズルまたは基板を制御するコンピューターのデーターにより、パターンを適宜、任意に変更できる点で優れている。しかし、版を用いて画像を形成する露光技術、スクリーン印刷などの描画技術に比べると、スループットについては劣るという問題がある。
スループットの改善を目的に、インクジェットのノズルを所望のパターンに配置することも試みられている。しかしながら、ピエゾ式などの通常のインクジェットのノズルは、吐出機構が複雑なために、ノズルの位置を自由に設計し配置する（とくに微細な配列をする）ことは困難である。
また、微細径のノズル孔を形成すること自体が困難である。孔あけ加工技術として、レーザー加工、露光技術、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）、放電加工などが挙げられるが、いずれも微細といえる孔をあけることは困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、パターンを一括転写（本発明において、転写とはパターンなどを描画することをいい、特定のパターンを写しとり複製描画することを含む。）できる微細ノズル孔を有するノズルプレート、およびその製造方法の提供を目的とする。また本発明は、基板（ノズルプレート）上の任意の位置、任意の形状に、微細ノズル孔を形成する方法、およびそれにより得られるインクジェット用ノズルプレートの提供を目的とする。
さらに本発明は、目的のパターンを得るための描画効率が高く、ノズル制御機器を単純化して低コスト化できる一括転写型インクジェット用ノズルプレート、およびその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題は下記の手段により達成された。
（１）コンピューターからのデーターに応じて、微細インクジェット法により立体構造物を基板上に配設し、該立体構造物を形成した部分の余部を硬化性材料により被覆し、次いで該材料の硬化後、該材料を剥離して該硬化材料のプレートに微細ノズル孔を形成することを特徴とする一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法。
（２）前記硬化性材料として、金属材料、金属酸化物材料、樹脂、またはそれらの混合材料を用いることを特徴とする（１）記載の一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法。
（３）前記硬化性材料として、紫外線硬化性樹脂を用いることを特徴とする（１）または（２）記載の一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法。
（４）前記微細ノズル孔のノズル内径を０．１〜１００μｍとすることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法。
（５）前記コンピューターのデーター設定により、微細ノズル孔を目的のパターン配列にすることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載の一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法。
（６）前記微細インクジェット法が、電界の集中により微細液滴を飛翔付着させ乾燥固化により該液滴を堆積させる前記立体構造物の形成方法であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載の一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法。
（７）コンピューターからのデーターに応じて微細インクジェット法により基板上に立体構造物を配設し、該立体構造物の輪郭を型取りした微細ノズル孔を有することを特徴とする一括転写型インクジェット用ノズルプレート。
（８）前記微細ノズル孔のノズル内径が０．１〜１００μｍであることを特徴とする（７）記載の一括転写型インクジェット用ノズルプレート。
（９）前記コンピューターのデーター設定により、目的のパターン配列とした微細ノズル孔を有することを特徴とする（７）または（８）記載の一括転写型インクジェット用ノズルプレート。
（１０）金属材料、金属酸化物材料、樹脂、またはそれらの混合材料からなることを特徴とする（７）〜（９）のいずれか１項に記載の一括転写型インクジェット用ノズルプレート。
（１１）（７）〜（１０）のいずれか１項に記載の一括転写型インクジェット用ノズルプレートを、少なくとも１つ装着してなる一括転写型インクジェット。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法によれば、ノズルプレートが版として機能するため、目的とするパターンの効率的な描画（短時間、インク材料のロス低減など）を可能とする。また、本発明の一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法によれば、パターンを得るためのノズル制御（ドロップオンデマンド処理）を省略し、制御機器を単純化するため、インクジェットの構造を簡素化し、その低コスト化を可能とする。
さらに本発明の一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法は、そのノズル形成方法からノズル孔の配列設計の自由度を高め、微細ノズル孔を目的のパターン（位置、形状など）に形成し配列することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法は、微細インクジェット法により基板上に立体構造物を形成し、立体構造物の輪郭を型取りして、ノズル孔を形成することを特徴としている。以下、本発明について詳細に説明する。
【０００７】
微細インクジェット法では、電界を用いて微細流体を基板へ飛翔させ、微細液滴の速乾性を利用して高速固体化し、立体構造物を形成する。立体構造物の形成に用いられる、微細液滴径は、好ましくは１５μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下、さらに好ましくは３μｍ以下、特に好ましくは１μｍ以下である。
微細液滴により形成される構造物は（本発明においては、微細液滴により形成される構造物を微細バンプまたは微細立体構造物といい、単にバンプまたは立体構造物ということもある）、断面直径（断面もしくは底面の短辺の径）が、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１５μｍ以下、さらに好ましくは５μｍ以下、さらに好ましくは３μｍ以下、特に好ましくは１μｍ以下である。したがって、これを型取りして形成される、ノズル孔の好ましいノズル内径（本発明において、特に断らない限り、ノズル内径とは、ノズル孔の開口部または断面の直径をさし、開口部または断面の形状によらず、その面積を円換算したときの円相当直径をいう。また、開口径ともいうこともある。）は立体構造物の断面直径と同様にすることができる。
また、立体構造物の間隔（近接する２つの立体構造物の最も近い壁面間の距離）は、本発明に用いられる微細インクジェット法によれば、必要とされる描画パターンに応じて大きくも、小さくもすることができる。とくに微細化の要求に対しては、１０μｍ以下（例えば５μｍ程度）という狭ピッチ化も可能である。型取りするノズル孔の間隔は立体構造物の間隔と同様であり、狭ピッチ化の要求に応じることができる。また、とくに従来技術で得られるノズル孔と区別する場合に、本発明の製造方法で形成されるノズル孔を微細ノズル孔という。
【０００８】
本発明の一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法で形成される立体構造物は、平面的でなく立体的に高さ方向に成長したものをいい、好ましくは高さがその基部の断面直径に対して等倍以上の寸法を持つもの、換言するとアスペクト比１以上であり、アスペクト比２以上のものが好ましく、アスペクト比３以上のものがより好ましく、アスペクト比５以上のものが特に好ましい。立体構造物の高さまたはアスペクト比に上限はなく、若干曲がっても立体構造物の自立が可能であれば、アスペクト比１００以上または２００以上に成長させることができる。立体構造物の高さとしては、ノズル孔の深さに応じて適宜調節することができ、５〜５０μｍが好ましく、１０〜３０μｍがより好ましい。したがって、ノズル孔のアスペクト比（ノズル孔の深さをノズル内径で序した値）を立体構造物のアスペクト比と同様の範囲とすることができる。またノズル孔の深さ（ノズルプレートの厚さとしてもよい）も、立体構造物の深さと同様の深さにすることができる。
立体構造物の形状に制約はなく、所望のノズル孔の形状に応じて決めることができ、例えば、円柱、楕円柱、円錐（円錐台）形状、上からの投影形状が線状の形状もしくは箱型の形状などであってもよい。
【０００９】
本発明の一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法において、立体構造物の形成は、微細インクジェット法を用いて、微細液滴を吐出させて行われる。この微細液滴は表面張力の作用や、比表面積の高さなどにより、極めて蒸発速度が高い。したがって、液滴の、乾燥固化（本発明において、特に断らない限り、「乾燥固化」とは蒸発乾燥により少なくとも積み重ねることができる程度にそのものの粘度が高められることを意味する。）、衝突エネルギー、および電界集中などを適切に制御することにより高さを持った構造物の形成を可能とするものである。
また、微細インクジェットに加えられた電界による効果で、針状流体吐出体（以下、「ノズル」ともいう。）の先端部に向かう応力が、絶えず先行して付着した液滴（以下、「先行着弾液滴」ともいう。）が固化して形成された構造物の先端部に作用する。つまり、いったん構造物の成長が始まると、電界を、構造物の頂点に集中することができる。このため、吐出した液滴を、先行して付着した構造物の頂点に、確実に精度よく着弾することができるのである。
さらに、上述の電界による効果で、常にノズル方向へ引っ張りながら成長させることができ、アスペクト比の高い構造物でも倒れることなく形成することができる。これらの効果により効率よく立体構造の成長を促すことができる。また、電界は液体吐出ノズルと基板の間に印加するのではなく、ノズルとは別の位置にもうけた電極による電界を利用してもよい。また、構造物の成長にあわせ、駆動電圧、駆動電圧波形、駆動周波数などを変化させても構わない。
【００１０】
この工程を概略的に図１に示す。（Ａ）は立体構造物形成の初期段階を示したものである。基板１００に対して、ノズル１０１から吐出させた微細液滴１０２が、基板１００上に着弾し固化した液滴（液滴固化物）１０３となる状態である。（Ｂ）はさらに中期を示したのものである。前記液滴が連続して着弾し固化堆積した構造物１０４を示している。（Ｃ）はさらに後期を示しおり、上記の堆積した構造物の頂点に微細液滴が集中して着弾し、立体構造物１０５が形成されることを示している。
【００１１】
本発明の一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法において、立体構造物形成のために微細インクジェットから吐出する液体材料は、誘電率が高く、導電率が高い流体材料が好ましい。例えば、誘電率１以上が好ましく、より好ましくは２〜１０であり、導電率は１０−５Ｓ／ｍ以上のものが好ましく用いられる。流体材料は電界集中を起こしやすいものが好ましい。液体材料および、それが固体化したものの誘電率は、基板材料よりも誘電率が高いことが好ましい。基板面には、ノズルに印加する電圧によって電界が生じている。この場合、液滴が基板上に着弾し付着すると、液体を通る電気力線の密度が、付着していない基板部分よりも高くなる。この状態を基板上における電界集中が起こった状態と呼ぶ。また、いったん構造物が生成し始めると、構造物の先端部は、電界により分極が起こったり、またはその形状に由来した電気力線の集中が起こったりする。液滴は電気力線に沿って飛翔し、その密度のもっとも高い部分、つまり先に形成された構造物の先端部に吸い寄せられる。このため、後から飛翔する液滴は、構造物の先端に選択的にしかも確実に堆積することになる。
基板は、立体構造を形成することができ、テンプレートとして硬化性材料の型取り適したものであることが好ましく、絶縁体でも導電体でもよく、例えば、金属、ガラス、シリコン基板などが挙げられる。基板の厚さは特に制約は無いが、0.01〜10mｍが好ましい。
【００１２】
立体構造物の形成のために、微細インクジェットから吐出する液体材料は、例えば、金属超微粒子を含む液体材料（例えば、金属超微粒子ペースト）、ポリビニルフェノールのエタノール溶液（例えば、マルカリンカー（商品名））などの高分子溶液、セラミックスのゾル−ゲル液、オリゴチオフェンのような低分子溶液、感光性硬化樹脂、熱硬化樹脂、マイクロビーズ流体を用いることができ、これらの溶液の１種を用いてもよく、複数の溶液を組み合わせて用いてもよい。なかでも、導電性の材料として、金属超微粒子を含む液体材料を用いることが好ましい。金属超微粒子を含む液体材料の金属種としては、ほとんどの種類の金属又はその酸化物が挙げられるが、なかでも金、銀、銅、白金、パラジウム、タングステン、タンタル、ビスマス、鉛、スズ、インジウム、亜鉛、チタン、ニッケル、鉄、コバルト、アルミニウムなどの導電性を有するものが好ましく、金、銀、銅、白金、またはパラジウムがより好ましく、金または銀が特に好ましい。また、１種類の金属であっても、２種以上の金属からなる合金であってもよい。金属超微粒子の粒径は１〜１００ｎｍが好ましく、１〜２０ｎｍがより好ましく、２〜１０ｎｍが特に好ましい。
【００１３】
また、本発明の一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法では、立体構造物を形成した後、熱処理をしてもよい（本発明において、熱処理とは、特に断らない限り、焼結処理を含む。）。熱処理温度は、用いられる金属または合金の融点などの性質に応じて適宜設定することができ、５０〜３００℃が好ましく、１００〜２５０℃がより好ましい。熱処理の方法は通常の方法によればよいが、例えば、レーザー照射、赤外線照射、高温の気体や蒸気による方法などで行うことができる。熱処理時の雰囲気としては、大気、不活性気体雰囲気、減圧雰囲気、水素等の還元性気体雰囲気などを用いることができ、金属超微粒子の酸化を防ぐためには、還元性気体雰囲気が好ましい。
本発明の一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法では、基板上に立体構造物をいくつ設けてもよいが、１〜１００，０００個が好ましく、１０〜１，０００個がより好ましく、またそれらをどのような配列にしてもよい。基板の大きさは特に制約されないが、例えば、その面積を円換算したときの円相当直径で、直径２５０ｍｍ以下が好ましい。
本発明の一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法によれば、立体構造物のピッチを広くも、狭くできる。そのため、目的とする描画パターンにあわせて設計が可能であり、とくに微細化の要求に対しては、立体構造物群を精細に、桁違いに高密度に配設することもできる。ノズル孔を高密度に設ける場合、例えば、１，０００個／ｍｍ２とでき、１０，０００個／ｍｍ２とすることもできる。したがって、これを型取りしたノズルプレートのノズル孔を同様の密度で、高密度に配設することができ、従来困難であった程度まで、緻密かつ短ピッチのノズル孔配置が可能となる。
【００１４】
本発明に用いられる液体材料の溶媒としては、水、テトラデカン、トルエン、アルコール類等が使用できる。溶剤中の金属超微粒子の濃度は高い方が好ましく、好ましくは４０質量％以上、５５質量％以上がより好ましい。ただし、溶剤の流動性、蒸気圧、沸点等、およびその他の性質、ならびに立体構造物の形成条件、例えば、雰囲気や基板の温度、蒸気圧、吐出液滴の量なども考慮して決定することができる。これは、例えば、溶剤の沸点が低い場合に、液滴の飛翔中や着弾時に溶媒成分の蒸発が起こり、基板着弾時に仕込み濃度と著しく異なることが多いためである。
本発明に用いられる液体材料の粘度は、立体構造を形成する上では高い方が好ましいが、インクジェット可能な範囲であることが必要であり、粘度の決定には注意が必要である。また、ペーストの種類にも依存する。例えば、銀ナノペーストの場合は３〜５０センチポアズ（より好ましくは８〜３０センチポアズ）が好ましい。
液体材料に用いられる溶媒の沸点は、乾燥固化が好ましく行われるものであれば特に制約はないが、３００℃以下が好ましく、２５０℃以下がより好ましく、２２０℃以下が特に好ましい。また、乾燥速度がある程度速く、乾燥により粘度が大きく変化するものは、立体構造物の形成材料として好ましく使用できる。乾燥固化する時間、液滴の飛翔速度、雰囲気中の溶媒の蒸気圧などは形成材料となる溶液に応じて適宜設定可能である。好ましい条件としては、乾燥固化時間は２秒以下が好ましく、１秒以下がより好ましく、０．１秒以下が特に好ましい。また、飛翔速度は、好ましくは４ｍ／ｓ以上であり、６ｍ／ｓ以上がより好ましく、１０ｍ／ｓ以上が特に好ましい。飛翔速度に上限は特に無いが、２０ｍ／ｓ以下が実際的である。雰囲気は溶媒の飽和蒸気圧未満で行われることが好ましい。
【００１５】
本発明の製造方法では、液滴の適度な蒸発を利用しているため、吐出させた液滴を小さくすることができ、吐出時の液滴の直径より小さい断面直径の立体構造物の形成が可能である。つまり、本発明の製造方法によれば、従来困難とされている、微細な立体構造物の製造も可能であり、その断面直径のより自由な制御が可能である。したがって、ノズル径または吐出流体中の固形成分の濃度の調節のみでなく、吐出液滴の蒸発を利用することで適宜断面直径を制御することが可能である。このような制御は、目的とする断面直径のほかに、立体構造物の形成時間などの作業効率を考慮して決めることもできる。また、別の制御方法としては、例えば、印加電圧を上げて吐出する液量を増やし、先に乾燥固化して積み重ねられた堆積物を再度溶解させたのち、電圧を下げて液量を抑えることで再び高さ方向への堆積および成長を促すという方法も採用できる。このように、印加電圧を変動させ液量の増減を繰り返すことにより、必要な断面直径に制御して立体構造物を形成することが可能である。
断面直径の制御範囲は、作業効率も考慮すると、断面直径を大きくする場合に、ノズル先端の内径の２０倍以下が好ましく、５倍以下がより好ましい。小さくする場合には、ノズル先端の内径の１／１０を下限とすることが好ましく、１／５以上がより好ましく、１／２以上が特に好ましい。
【００１６】
吐出液滴の蒸発を利用して基板上に液滴固化物を堆積する過程において、基板表面の温度を制御することにより、着弾時または着弾後における液滴の液分の揮発を促進させ、着弾液滴の粘度を所望の時間で高めることができる。したがって、例えば、液滴の液量が多く通常堆積が困難な条件においても、基板表面を加熱することにより乾燥固化を促して液滴固化物の堆積を可能とし、立体構造物の形成を実現することができる。また、乾燥固化の速度を速めることで、液滴の吐出間隔を短くし、作業効率を向上させることも可能である。
基板温度の制御手段は、特に限定されないが、ペルチェ素子、電熱ヒーター、赤外線ヒーター、オイルヒーターなど流体を使ったヒーター、シリコンラバーヒーター、またはサーミスターなどが挙げられる。また、基板温度は、材料とする流体または液滴の揮発性に応じて適宜制御できるが、好ましくは２０〜１５０℃であり、２５〜７０℃がより好ましく、３０〜５０℃が特に好ましい。基板温度の制御は、液滴の着弾時の温度より高くなるように設定することが好ましく、好ましくは約５℃以上高く、より好ましくは約１０℃以上高く設定する。
液滴の蒸発量に関しては、雰囲気温度や雰囲気中の溶媒の蒸気圧により制御することも考えられるが、本発明の製造方法では、複雑な装置などを必要とせず、基板表面温度の制御という工業上好ましい方法で立体構造物の製造を可能とするものである。
【００１７】
図２は、本発明の実施に好適な微細インクジェット装置の一実施態様を一部断面により示したものである（本発明においては、電界の集中により微細液滴を飛翔付着させ、乾燥固化により該液滴を堆積させて、微細バンプを形成する方法を、微細インクジェット法とよび、その液滴吐出装置を微細インクジェット（装置）という。）。微細液滴サイズ実現のためには、低コンダクタンスの流路をノズル１の近傍に設けるか、またはノズル１自身を低コンダクタンスのものにすることが好ましい。このために、シングルノズルであれば、ガラス製の微細キャピラリーチューブが好ましく、導電性物質に絶縁材でコーティングしたものでも可能である。ノズル１をガラス製とすることが好ましい理由は、容易に数μｍ程度のノズルを形成できること、ガラスノズルの場合、テーパー角がついているために、ノズル先端部に電界が集中しやすく、また不要な溶液が表面張力によって上方へと移動し、ノズル端に滞留せず、つまりの原因にならないこと、および、適度な柔軟性を持つこと等による。また、低コンダクタンスとは、好ましくは１０〜１０ｍ３／ｓ以下である。また、低コンダクタンスの形状とは、それに限定されるものではないが、例えば、円筒形状の流路においてその内径を小さくしたり、または、流路径が同一でも内部に流れ抵抗となるような構造物を設けたり、屈曲させたり、もしくは、弁を設けた形状などが挙げられる。
【００１８】
以下に、キャピラリーチューブ・ノズルについてさらに詳細に説明する。
ノズル先端の内径は、製作の便宜の上では、０．０１μｍ以上が好ましい。一方、ノズル先端の内径の上限は、静電的な力が表面張力を上回るときのノズル先端の内径、および局所的な電界強度によって吐出条件を満たす場合のノズル先端の内径により決めるのが好ましい。さらに、吐出させる液滴の量の点から、蒸発により硬化し堆積させることができる量に抑えることが好ましく、ノズル径もそれに伴って調節することが好ましい。したがって、ノズル内径は印加する電圧や使用する流体の種類にも影響されるが、一般的な条件によれば、１５μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下がより好ましい。さらに、局所的な電界集中効果をより効果的に利用するため、ノズル先端の内径は０．０１〜８μｍの範囲が特に好ましい。
またノズルの先端の外径は、上記のノズルの先端の内径に応じて適宜に定まるが、好ましくは１５μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下、特に好ましくは８μｍ以下である。ノズルは針状であることが好ましい。
【００１９】
例えば、ノズル１を成形性のよいガラスとした場合、ノズルを電極として利用することはできないから、ノズル１内には、例えばタングステン線などの金属線（金属電極線）２からなる電極を挿入してもよいし、ノズル内にメッキで電極を形成してもよい。ノズル１自体を導電性物質で形成した場合には、その上に絶縁材をコーティングしてもよい。電極を配置する位置に特に制約はなく、ノズルの内側でも外側でもよく、さらには、内側、外側の両方、またはノズルとは別の位置に配してもよい。
また、ノズル１内には吐出すべき溶液３が充填される。このとき、ノズル内に電極を挿入した場合には、電極２は溶液３に浸されるように配置される。溶液（流体）３は、図示しない溶液源から供給される。ノズル１は、シールドゴム４およびノズルクランプ５によりホルダー６に取り付けられ、圧力が漏れないようになっている。
圧力調整器７で調整された圧力は圧力チューブ８を通してノズル１に伝えられる。
以上のノズル、電極、溶液、シールドゴム、ノズルクランプ、ホルダー及び圧力ホルダーは側面断面図で示されている。ノズルの先端に近接して基板１３が基板支持体（基板ホルダー）１４により配設されている。
【００２０】
圧力調整装置の役割は、高圧を付加することで流体をノズルから押し出すために用いることができるが、むしろコンダクタンスを調整したり、ノズル内への溶液の充填、ノズルつまりの除去などに用いるために特に有効である。また、液面の位置を制御したり、メニスカスの形成にも有効である。また、電圧パルスと位相差を付けることでノズル内の液体に作用する力を制御することで微小吐出量を制御する役割も担う。
コンピューター９からの吐出信号は、任意波形発生装置１０に送られ制御される。
任意波形発生装置１０より発生した任意波形電圧は、高電圧アンプ１１を通して、電極２へと伝えられる。ノズル１内の溶液３は、この電圧により帯電する。これによりノズル先端の集中電界強度を高めるものである。
【００２１】
キャピラリーチューブ・ノズルに代えて、本発明の製造方法で得られるノズルプレートを用いれば、パターンの一括転写可能な微細インクジェットとすることができる。電極その他の構成を、一括転写に適した構成にすることで、例えば、立体構造物の形成に用いることも可能である。このようにすれば、例えば、立体構造物を形成に際し、一度に多数の立体構造物を形成でき、飛躍的に形成時間を短縮することができる。さらに、できた立体構造物を配設した基板を、テンプレートとして同じパターンをもつノズルプレートを形成することができる。つまり、立体構造（またはノズルプレート）を転写し複製することが可能である。
本発明の製造方法で得られるノズルプレートは、図２の微細インクジェトに限られるものではなく、その他のインクジェットにも用いることができる。
【００２２】
微細インクジェットにおいては、図３に示したようにノズル先端部に電界を集中させ、その効果により流体液滴を荷電させることにより、対向基板に誘起する鏡像力の作用を利用する。なお、図３は、ノズル先端の内径ｄのノズルに導電性インク（液滴用流体）を注入し、無限平板導体からｈの高さに垂直に位置させた様子を模式的に示したものである。また、ｒは無限平板導体と平行方向を示し、ＺはＺ軸（高さ）方向を示している。また、Ｌは流路の長さを、ρは曲率半径をそれぞれ示している。Ｑはノズル先端部に誘起される電荷である。また、Ｑ’は基板内の対称位置に誘導された反対の符号を持つ鏡像電荷である。このため、先行技術のように基板１３または基板支持体１４を導電性にしたり、これら基板１３または基板支持体１４に電圧を印加する必要はない。また、ノズル先端に集中する集中電界強度を高めることにより、印加する電圧を低電圧化したものとなる。また、電極２への印加電圧はプラス、マイナスのどちらでもよい。
【００２３】
ノズル１と基板１３との距離は（以下、特に断らない限り、「ノズルと基板との距離」とはノズル先端から基板のノズル側の表面までの距離をさす。）、鏡像力による着弾精度、または飛翔中の液滴の蒸発量、つまり飛翔中の乾燥による液滴の粘度上昇に応じて適宜調整することができる。また、構造物の成長にあわせ変化させ、さらに高いアスペクト比が得られるよう調整してもよい。逆に、近接した構造物の影響を避けるため、近接する構造物の高さより低い位置にノズルの先端を配置してもよい。一方、表面に凹凸のある基板上に吐出するには、基板上の凹凸とノズル先端との接触を避けるさけたりするため、ある程度の距離が必要である。着弾精度および基板上の凹凸などを考慮すると、ノズル１と基板１３との距離は５００μｍ以下が好ましく、基板上の凹凸が少なく着弾精度を要求される場合には１００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下がより好ましい。一方、接近しすぎないように、５μｍ以上が好ましく、２０μｍ以上がより好ましい。
また、図示しないが、ノズル位置検出によるフィードバック制御を行い、ノズル１を基板１３に対し一定に保つようにする。また、基板１３を、導電性または絶縁性の基板ホルダーに裁置して保持するようにしてもよい。
【００２４】
本発明のプローブカードの製造方法において、立体構造物の高さは、吐出時間、電圧の変化、基板の温度、ノズルの高さなどにより制御することができる。一方、立体構造物の太さに関しては、吐出量を減少させるほど立体構造は形成しやすくなる。このとき、一旦成長を開始した着弾物は、急速に成長するために、細長い構造物になりやすい。一方、用途によっては、太い構造体を形成したい場合や、径を変化させたい場合がある。そのような場合には、電圧などを調節して、一旦成長させた構造体を溶かして、再度成長させるという過程を繰り返すことで、任意の径の構造体を得ることが可能である。
【００２５】
本発明の一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法に用いられる微細インクジェット装置は、コンパクトで設置の自由度が高いため、マルチノズル化を行うことができ、例えば、国際公開第０３／０７０３８１号に記載されている微細インクジェット装置を好ましく使用することができる。なお、印加する電圧は交流であっても、直流であってもよい。また、立体構造物の形成は、特願２００４−２２１９３７号明細書、または特願２００４−２２１９８６号明細書に記載された方法を用いることもできる。なお、印加する電圧はデューティー比を最適化したパルス電圧、交流、および直流バイアスを加えた交流などが望ましいが、直流であってもよい。
本発明の一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法において、構造物を形成する位置調整は、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ上に、基板ホルダーを配置し、基板１３の位置を操作することが実用的であるが、これにとらわれず、逆にＸ−Ｙ−Ｚステージ上にノズル１を配置することも可能である。また、ノズルと基板との距離は、位置微調整装置を用いて適当な距離に調整することができる。さらに、ノズルの位置調整は、レーザー測距計による距離データを元にＺ軸ステージをクローズドループ制御により移動させ、１μｍ以下の精度で一定に保つこともできる。
従来のラスタスキャン方式では、連続した線を形成する際に、着弾位置精度の不足や、吐出不良などにより配線がとぎれてしまうケースも起こりうる。このため、本実施の形態においては、ラスタスキャン方式に加え、ベクトルスキャン方式を採用してもよい。単ノズルのインクジェットを用いて、ベクトルスキャンにより回路描画を行うこと自体については、例えば、ジャーナル・オブ・マイクロエレクトロメカニカル・システム（Journal of Microelectromechanical systems）, S. B. Fuller et al.,
Vol. 11, No.1, p.54 (2002)に記載されている。
【００２６】
ラスタスキャン時には、コンピュータ画面上で対話式に描画箇所を指定できるような新たに開発した制御ソフトを用いてもよい。また、ベクトルスキャンの場合も、ベクトルデータファイルを読み込むことで、自動的に複雑パターン描画が可能である。ラスタスキャン方式としては、通常のプリンタによって行われている方式を適宜用いることができる。また、ベクトルスキャン方式としては、通常のプロッタで用いられている方式を適宜用いることができる。
例えば、使用ステージとして、シグマ光機製のＳＧＳＰ−２０−３５（ＸＹ）と、Ｍａｒｋ−２０４コントローラーを用い、また、制御用ソフトウエアとしてナショナルインスツルメンツ製のＬａｂｖｉｅｗを使用して、自作し、ステージの移動速度を１μｍ／ｓｅｃ〜１ｍｍ／ｓｅｃの範囲内でもっとも良好な描画となるように調整した場合を考える。この場合、ステージの駆動は、ラスタスキャンの場合は、好ましくは１μｍ〜１００μｍピッチで移動させその動きに連動させ、電圧パルスにより吐出を行うことができる。また、ベクトルスキャンの場合はベクトルデータに基づき、連続的にステージを移動させることができる。
本発明の一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法における、これらの吐出位置調整方法によれば、制御データーの設定、入力によって自由な位置に、かつ迅速に、立体構造物を配設できる。したがって、立体構造物を型取って形成するノズル孔を、目的に応じた配列に、自由に設計することができ、多様な印字が可能なノズルプレートとすることができる。また、印字パターンの頻繁な変更にも、柔軟に対応することができる。
このような設計自由度の高い本発明のノズルプレートを利用すれば、テーラーメードを可能とし、小ロット生産にも柔軟に対応でき、その期間やコストの低減をも可能とするものである。
【００２７】
微細インクジェトから吐出される液滴は、微細であるために、インクに用いる溶媒の種類にもよるが、基板に着弾すると瞬間的に蒸発し、液滴は瞬間的にその場に固定される。このときの乾燥速度は従来のインクジェト技術によって生成されるような数十μｍのサイズの液滴が乾燥する速度に比べ、桁違いに速い。これは、液滴の微細化により蒸気圧が著しく高くなるためである。したがって、短時間に微細な立体構造物を形成することができ、例えば１つの立体構造物を（材料、構造、大きさなどにもよるが）、好ましくは０．１〜３００秒で形成することができ、より好ましくは５〜１２０秒で形成することができる。ピエゾ方式などを用いた従来のインクジェット技術では、本発明の製造方法で形成されるほどの微細な立体構造物を、短時間に形成することは困難であり、また着弾精度も悪い。
【００２８】
次に、立体構造物を形成した基板をテンプレートとして用い、硬化性材料にノズル孔を型取りする（本発明において、硬化性材料とは、型取りする条件下で、型取りができる程度に粘度が上昇する材料ないしは適宜に硬化することができる材料をいう）。硬化性材料としては、例えば、ワックスなどの有機物、金属超微粒子ペースト（たとえば、金ナノペースト、銀ナノペースト（ハリマ化成社商標））の塗布、金属酸化物材料のゾル−ゲル溶液（例えば、アルミナなど）や樹脂（例えば、熱硬化性樹脂、感光性硬化樹脂など）の塗布などが挙げられ、特に感光性硬化樹脂が好ましく、紫外線硬化樹脂が特に好ましい。また、これらの硬化性材料の混合物を用いてもよい。ノズルプレートとしたときの性能を害さなければ（または、性能の向上のめ）、必要により、その他の材料を添加してもよい。光硬化性樹脂は、例えば、市販のものなども好ましく使用できる。
硬化性材料の、テンプレート基板への塗布は、スピンコート、ディッピング、スプレーコート、蒸着、スパッタリングなどによって行うことができる。塗布条件に特に制約はないが、立体構造にダメージを与えない方法であることが好ましい。
硬化性材料を塗布する厚さは、目的とするノズルプレートの厚さに応じて決めることができ、1〜1000μｍが好ましく、10〜100μｍがより好ましい。塗布する面積に特に制約はなく、基板の面積と同様である。
【００２９】
本発明の一括転写型インクジェット用ノズルプレートの製造方法では、塗布後の硬化性材料を硬化して、立体構造物により型取られた形状を定着させてノズル形状を得る。硬化する方法は特に制約されないが、加熱、乾燥、光照射、硬化剤の添加など硬化性材料の性質に応じて適宜定めることができる。例えば、紫外線硬化樹脂の場合は、波長330〜390ｎｍの紫外線を照射することが好ましく、照射時間は、材料の量などによるものの、30秒〜3分程度が好ましい。紫外線の照射は、通常の装置によればよく、例えば、高圧水銀ランプや、紫外線発光ダイオードなどが挙げられる。
さらに、硬化後の材料（以下、硬化材料ともいう。）をテンプレート基板から剥離して、ノズルプレートを得ることができる。この時、必ずしも完全に硬化反応が終了している必要はなく、半硬化状態のほうがむしろ離型性が良いということもある。本発明において、硬化性材料の硬化後とは、このような準硬化状態も含む。基板は、平面基板を例にとって述べたが、ロール上に立体構造を形成してもかまわない。
剥離したノズルプレートは、耐食性や強度を高める目的により、さらにその表面をコーティングすることが好ましい。好ましいコーティング剤としては、例えば、フッ素樹脂、ハイドロカーボンコーティング、無電界メッキなどが挙げられる。
【００３０】
本発明の製造方法で得られる一括転写型インクジェット用ノズルプレートのノズル孔の形状および配置は、立体構造物を型取りして形成されるため、立体構造物の形状や配置とほぼ同様になる。したがって、ノズル孔の形状は型抜きできる形状であれば、立体構造物を形成可能などのような形状にすることもできる。また、型取り時にノズル孔が貫通していなくてもよく、貫通していない場合は、ダイシングソーやミクロトームによりスライスして、または反応性イオンエッチング、スパッタリング、機械研磨、化学研磨、機械加工などにより表面を削り取って貫通孔を形成することができる。また、ノズル孔の深さは、立体構造物の高さとは別に、ノズルとして使用することを考慮すると、10μｍ〜100ｍｍが好ましく、50μm〜10mmがより好ましく、100μm〜1mm が特に好ましい。
【００３１】
本発明の製造方法で得られるノズルプレートは、インクジェット装置に装着することにより、一括転写型インクジェットとすることができる。また、コンピューターのデーター設定により（立体構造物による型取りを介して）、目的の形状で、目的の位置に、迅速かつ簡便にノズル孔を設けることができ、電子部品への印字など、様々なパターン転写に対応することができる。また従来の孔あけ加工技術で可能な程度を超え、微細な孔を、短ピッチで形成することができ、印字ドットおよび間隔の微細化の要求に応えるものである。また、微細孔の形成にエッチングを用いていないため、使用材料の選択自由度、マスクレスであること、高アスペクトが可能などの点でも優れている。その他の、レーザー加工、露光技術、放電加工なで問題となるバリや、露光むら、加工むら、加工分解能などの問題もなく、優れたノズルプレートとすることができる。
さらに、好ましい実施態様として、ノズル孔のパターンの異なるノズルプレートを複数枚組み合わせて、広範なパターンを一括転写することも可能である。このとき、複数のプレートの組み合わせを交換し、更にバリエーションの豊富なパターン描写をすることも可能である。
本発明の製造方法で得られる一括転写型インクジェット用ノズルプレートは、例えば、基板形成、立体構造物形成、接合目的、充填目的、インクジェットパターニング技術など広い分野で利用することができる。
【実施例】
【００３２】
以下に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（参考例１）
図２に示したインクジェットにより、銀超微粒子ペースト（ハリマ化成社製、銀ナノペースト、銀含有量５８質量％、比重１．７２、粘度８．４ｃｐｓ）を吐出し、シリコン基板の上に、立体構造物を形成した。なお、ノズル先端の内径は1μｍ、22℃雰囲気下、ノズル内のペーストに印加した電圧は交流のピーク・ツ・ピーク電圧で350Ｖ、ノズルと基板との距離は約100μｍにそれぞれ設定した。１つの立体構造物を形成するのに要した時間は20秒であった。形成した立体構造物の断面直径は約6μｍ、高さは30μｍであった。
上述の方法で、ピッチ50μｍとして移動しながら立体構造物を形成し、立体構造物を等間隔に配列し、型取り用テンプレートを作成した。を作製した。図４に、形成した立体構造物の顕微鏡写真（倍率：２５０倍）を載せた。図５に、この立体構造物をさらに拡大して撮影した顕微鏡写真（倍率１，０００倍）を載せた。
【００３３】
（参考例２）
立体構造物の形成時間を１５秒とし、印加電圧を低く設定した以外は、参考例１に記載の方法と同様にして立体構造物を形成し、型取り用テンプレートを作成した。テンプレート上に形成した立体構造物の断面直径は約０．６μｍ、高さは４０μｍであった。図６に、形成した立体構造物の顕微鏡写真（倍率：２０００倍）を載せた。
【００３４】
（実施例１）
参考例１で作製したテンプレートに、紫外線硬化樹脂（スリーボンド社製、品番：３０１４Ｃ）を厚さ約1mmでキャストし、１分間、380ｎｍの紫外線を照射して樹脂を硬化させた。紫外線照射は、キーエンス  ＵＶ−３００  紫外線照射装置によって行った。硬化後の樹脂を基板から剥ぎ取り、微細な孔を多数設けた樹脂基板を形成した。微細孔の開口径は約6μｍ、微細孔のピッチは50μｍであった。図７に、微細孔を設けた樹脂基板の、顕微鏡写真（倍離：１，０００倍）を載せた。また図８には、１つの微細孔をさらに拡大して撮影した顕微鏡写真（倍率：５，０００倍）を載せた。
この結果から、本発明の製造方法によれば、微細孔を目的の配列で形成したノズルプレートを製造できることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の製造方法による微細立体構造物の製造工程を初期（Ａ）、中期（Ｂ）、後期（Ｃ）の各段階で示す模式図である。
【図２】本発明の製造方法に用いる、微細インクジェット装置の一実施態様の説明図である。
【図３】本発明の製造方法における、ノズルの電界強度の計算を説明するために示す模式図である。
【図４】参考例１で得られた立体構造物テンプレートの顕微鏡写真（倍率２５０倍）を示す図面代用写真である。
【図５】参考例１で得られた立体構造物テンプレートの顕微鏡写真（倍率１，０００倍）を示す図面代用写真である。
【図６】参考例２で得られた立体構造物テンプレートの顕微鏡写真（倍率２，０００倍）を示す図面代用写真である。
【図７】実施例１で得られた微細孔を形成た樹脂基板（ノズルプレート）の顕微鏡写真（倍率１，０００倍）を示す図面代用写真である。
【図８】実施例１で得られた微細孔を形成た樹脂基板（ノズルプレート）の顕微鏡写真（倍率５，０００倍）を示す図面代用写真である。
【符号の説明】
【００３６】
１      ノズル（針状流体吐出体）
２      金属電極線
３      流体（溶液）
４      シールドゴム
５      ノズルクランプ
６      ホルダー
７      圧力調整器
８      圧力チューブ
９      コンピュータ
１０    任意波形発生装置
１１    高電圧アンプ
１２    導線
１３    基板
１４    基板ホルダー
１００  基板
１０１  ノズル（針状流体吐出体）
１０２  微細液滴（微細径液滴）
１０３  液滴固化物
１０４  構造物
１０５  立体構造物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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