(57)【要約】【課題】導体パターン形成用インクを安定して吐出可能な液滴吐出装置を提供すること。【解決手段】本発明の液滴吐出装置は、液滴吐出方式による導体パターンの形成に用いられ、金属粒子が水系分散媒に分散した導体パターン形成用のインクを吐出する液滴吐出装置であって、前記インクを貯留するインク貯留部と、前記インクを吐出する吐出部を備えた液滴吐出ヘッドと、前記インク貯留部から前記液滴吐出ヘッドに向かって前記インクを搬送する搬送路と、前記搬送路に設けられた気泡排出手段と、を有することを特徴とする。前記気泡排出手段は、前記搬送路から鉛直上方に分岐し、鉛直上方に向かって開口した開口部を有する管路と、前記管路の、前記開口部よりも前記搬送路側に設けられたバルブとを有し、前記バルブの開閉によって、前記開口部からの前記管路内の気体の排出を制御する【選択図】図３
2011192811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴吐出方式による導体パターンの形成に用いられ、金属粒子が水系分散媒に分散した導体パターン形成用のインクを吐出する液滴吐出装置であって、
前記インクを貯留するインク貯留部と、
前記インクを吐出する吐出部を備えた液滴吐出ヘッドと、
前記インク貯留部から前記液滴吐出ヘッドに向かって前記インクを搬送する搬送路と、
前記搬送路に設けられた気泡排出手段と、を有することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
前記気泡排出手段は、前記搬送路から鉛直上方に分岐し、鉛直上方に向かって開口した開口部を有する管路と、
前記管路の、前記開口部よりも前記搬送路側に設けられたバルブとを有し、
前記バルブの開閉によって、前記開口部からの前記管路内の気体の排出を制御する請求項１に記載の液滴吐出装置。
【請求項３】
前記バルブは、前記管路の、前記インク貯留部中の前記インクの液面よりも上方となる位置に設置されている請求項２に記載の液滴吐出装置。
【請求項４】
前記管路には、液面センサーが設けられている請求項２または３に記載の液滴吐出装置。
【請求項５】
前記インク貯留部は、脱着式のインクパックと、
前記インクパックと前記搬送路とを接続する接続部とで構成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子回路または集積回路などに使われる配線の製造には、例えばフォトリソグラフィ法が用いられている。このフォトリソグラフィ法は、予め導電膜を塗布した基板上にレジストと呼ばれる感光材を塗布し、回路パターンを照射して現像し、レジストパターンに応じて導電膜をエッチングすることで導体パターンからなる配線を形成するものである。このフォトリソグラフィ法は真空装置などの大掛かりな設備と複雑な工程を必要とし、また材料使用効率も数％程度でそのほとんどを廃棄せざるを得ず、製造コストが高い。
【０００３】
これに対して、液体吐出ヘッドから液体材料を液滴状に吐出する液滴吐出法、いわゆるインクジェット法を用いて導体パターン（配線）を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、導電性微粒子を分散させた導体パターン形成用インクを基板に直接パターン塗布し、その後、溶媒を除去して導体パターン前駆体を得、焼結させることにより導体パターンに変換する。この方法によれば、フォトリソグラフィが不要となり、プロセスが大幅に簡単なものになるとともに、原材料の使用量も少なくてすむというメリットがある。また、この方法によれば、従来の方法と比較して、微細な導体パターンを形成することが可能であり、回路密度の向上に有利である。
【０００４】
ところで、導体パターンの形成に用いる液滴吐出装置（産業用）は、プリンターに適用されるもの（民生用）とは全く異なるものであり、例えば、大量生産を行うため、大量の液滴を長時間にわたって連続で吐出することが求められる。
しかしながら、元々インク中に含まれている気泡や、インク交換の際に混入した気泡等によって、インクを吐出する圧力が不安定となり、液滴の吐出安定性が低下するといった問題があった。特に、導体パターンの形成に用いるインク（産業用）では、プリンターに適用されるもの（民生用）で用いるインクに比べて、インクの粘性が高く、インク中に気泡を巻き込みやすいため、上記のような問題が顕著であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−８４３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、導体パターン形成用インクを安定して吐出可能な液滴吐出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の液滴吐出装置は、液滴吐出方式による導体パターンの形成に用いられ、金属粒子が水系分散媒に分散した導体パターン形成用のインクを吐出する液滴吐出装置であって、
前記インクを貯留するインク貯留部と、
前記インクを吐出する吐出部を備えた液滴吐出ヘッドと、
前記インク貯留部から前記液滴吐出ヘッドに向かって前記インクを搬送する搬送路と、
前記搬送路に設けられた気泡排出手段と、を有することを特徴とする。
これにより、導体パターン形成用のインクを安定して吐出可能な液滴吐出装置を提供することができる。
【０００８】
本発明の液滴吐出装置では、前記気泡排出手段は、前記搬送路から鉛直上方に分岐し、鉛直上方に向かって開口した開口部を有する管路と、
前記管路の、前記開口部よりも前記搬送路側に設けられたバルブとを有し、
前記バルブの開閉によって、前記開口部からの前記管路内の気体の排出を制御することが好ましい。
これにより、インク中の気泡をより容易に除去することができ、インクを安定して吐出することができる。
【０００９】
本発明の液滴吐出装置では、前記バルブは、前記管路の、前記インク貯留部中の前記インクの液面よりも上方となる位置に設置されていることが好ましい。
これにより、開口部からのインクの流出を防止しつつ、インク中の気泡をより容易に除去することができる。
本発明の液滴吐出装置では、前記管路には、液面センサーが設けられていることが好ましい。
これにより、インク中の気泡をより容易に除去することができるとともに、インク貯留部内のインクの残量を検出することができる。
【００１０】
本発明の液滴吐出装置では、前記インク貯留部は、脱着式のインクパックと、
前記インクパックと前記搬送路とを接続する接続部とで構成されていることが好ましい。
このような脱着可能なインクパックの場合、特に気泡が混入しやすいが、本発明の液滴吐出装置を用いることにより、安定してインクを吐出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１の液滴吐出装置が備える液滴吐出ヘッドの概略構成を説明するための模式図である。
【図３】液滴吐出装置の全体構成の一例を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
《液滴吐出装置》
まず、本発明の液滴吐出装置の好適な実施形態について説明する。
図１は、液滴吐出装置（インクジェット装置）の好適な実施形態の一例を示す斜視図、図２は、図１の液滴吐出装置が備える液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）の概略構成を説明するための模式図、図３は、液滴吐出装置の全体構成の一例を示した模式図である。
【００１３】
図１および図３に示すように、液滴吐出装置１００は、図２に示す液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド。以下、単にヘッドと呼ぶ）１１０と、ベース１３０と、テーブル１４０と、インク貯留部１５０と、気泡排出手段１６０と、テーブル位置決め手段１７０と、ヘッド位置決め手段１８０と、制御装置１９０とを有している。
この液滴吐出装置１００は、金属粒子が水系分散媒に分散した導体パターン形成用インクを吐出することにより、導体パターンを形成するのに用いられる装置である。
【００１４】
ベース１３０は、テーブル１４０、テーブル位置決め手段１７０、およびヘッド位置決め手段１８０等の液滴吐出装置１００の各構成部材を支持する台である。
テーブル１４０は、テーブル位置決め手段１７０を介してベース１３０に設置されている。また、テーブル１４０は、基材Ｓ（本実施形態ではセラミックス成形体１５）を載置するものである。
また、テーブル１４０の裏面には、ラバーヒータ（図示せず）が配設されている。テーブル１４０上に載置されたセラミックス成形体１５は、その上面全体がラバーヒータにて所定の温度に加熱されるようになっている。
【００１５】
セラミックス成形体１５に着弾したインク（後述する導体パターン形成用インク）１は、その表面側から水系分散媒の少なくとも一部が蒸発する。このとき、セラミックス成形体１５は加熱されているので、水系分散媒の蒸発が促進される。そして、セラミックス成形体１５に着弾したインク１は、乾燥とともにその表面の外縁から増粘し、つまり、中央部に比べて外周部における固形分（粒子）濃度が速く飽和濃度に達することから表面の外縁から増粘していく。外縁の増粘したインク１は、セラミックス成形体１５の面方向に沿う自身の濡れ広がりを停止するため、着弾径しいては線幅の制御が容易になる。
【００１６】
セラミックス成形体１５の加熱温度としては、例えば、４０℃以上１００℃以下で行うのが好ましく、５０℃以上７０℃以下で行うのがより好ましい。このような条件とすることにより、水系分散媒が蒸発した際に、クラックが発生するのをより効果的に防止することができる。
テーブル位置決め手段１７０は、第１移動手段１７１と、モータ１７２とを有している。テーブル位置決め手段１７０は、ベース１３０におけるテーブル１４０の位置を決定し、これにより、ベース１３０におけるセラミックスグリーンシート１５の位置を決定する。
【００１７】
第１移動手段１７１は、Ｙ方向と略平行に設けられた２本のレールと、当該レール上を移動する支持台とを有している。第１移動手段１７１の支持台は、モータ１７２を介してテーブル１４０を支持している。そして、支持台がレール上を移動することにより、基材Ｓを載置するテーブル１４０は、Ｙ方向に移動および位置決めされる。
モータ１７２は、テーブル１４０を支持しており、θｚ方向にテーブル１４０を揺動および位置決めする。
【００１８】
ヘッド位置決め手段１８０は、第２移動手段１８１と、リニアモータ１８２と、モータ１８３、１８４、１８５とを有している。ヘッド位置決め手段１８０は、ヘッド１１０の位置を決定する。
第２移動手段１８１は、ベース１３０から立設する２本の支持柱と、当該支持柱同士の間に当該支持柱に支持されて設けられ、２本のレールを有するレール台と、レールに沿って移動可能でヘッド１１０を支持する支持部材（図示せず）とを有している。そして、支持部材がレールに沿って移動することにより、ヘッド１１０は、Ｘ方向に移動および位置決めされる。
【００１９】
リニアモータ１８２は、支持部材付近に設けられており、ヘッド１１０のＺ方向の移動および位置決めをすることができる。
モータ１８３、１８４、１８５は、ヘッド１１０を、それぞれα，β，γ方向に揺動および位置決めする。
以上のようなテーブル位置決め手段１７０およびヘッド位置決め手段１８０とにより、インクジェット装置１００は、ヘッド１１０のインク吐出面１１５Ｐと、テーブル１４０上の基材Ｓとの相対的な位置および姿勢を、正確にコントロールできるようになっている。
【００２０】
図２に示すように、ヘッド１１０は、インクジェット方式（液滴吐出方式）によってインク１をノズル（突出部）１１８から吐出するものである。本実施形態では、ヘッド１１０は、圧電体素子としてのピエゾ素子１１３を用いてインクを吐出させるピエゾ方式を用いている。ピエゾ方式は、インク１に熱を加えないため、材料の組成に影響を与えないなどの利点を有する。
【００２１】
ヘッド１１０は、ヘッド本体１１１と、振動板１１２と、ピエゾ素子１１３とを有している。
ヘッド本体１１１は、本体１１４と、その下端面にノズルプレート１１５とを有している。そして、本体１１４を板状のノズルプレート１１５と振動板１１２とが挟み込むことにより、空間としてのリザーバ１１６およびリザーバ１１６から分岐した複数のインク室１１７が形成されている。
【００２２】
リザーバ１１６には、後述するインク貯留部１５０よりインク１が供給される。リザーバ１１６は、各インク室１１７にインク１を供給するための流路を形成している。
また、ノズルプレート１１５は、本体１１４の下端面に装着されており、インク吐出面１１５Ｐを構成している。このノズルプレート１１５には、インク１を吐出する複数のノズル１１８が、各インク室１１７に対応して開口されている。そして、各インク室１１７から対応するノズル（吐出部）１１８に向かって、インク流路が形成されている。
【００２３】
振動板１１２は、ヘッド本体１１１の上端面に装着されており、各インク室１１７の壁面を構成している。振動板１１２は、ピエゾ素子１１３の振動に応じて振動可能となっている。
ピエゾ素子１１３は、その振動板１１２のヘッド本体１１１と反対側に、各インク室１１７に対応して設けられている。ピエゾ素子１１３は、水晶等の圧電材料を一対の電極（不図示）で挟持したものである。その一対の電極は、駆動回路１９１に接続されている。
【００２４】
そして、駆動回路１９１からピエゾ素子１１３に電気信号を入力すると、ピエゾ素子１１３が膨張変形または収縮変形する。ピエゾ素子１１３が収縮変形すると、インク室１１７の圧力が低下して、リザーバ１１６からインク室１１７にインク１が流入する。また、ピエゾ素子１１３が膨張変形すると、インク室１１７の圧力が増加して、ノズル１１８からインク１が吐出される。なお、印加電圧を変化させることにより、ピエゾ素子１１３の変形量を制御することができる。また、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子１１３の変形速度を制御することができる。すなわち、ピエゾ素子１１３への印加電圧を制御することにより、インク１の吐出条件を制御し得るようになっている。
【００２５】
制御装置１９０は、インクジェット装置１００の各部位を制御する。例えば、駆動回路１９１で生成する印加電圧の波形を調節してインク１の吐出条件を制御したり、ヘッド位置決め手段１８０およびテーブル位置決め手段１７０を制御することにより基材Ｓへのインク１の吐出位置を制御する。
インク貯留部１５０は、インク１を貯留する。
インク貯留部１５０は、図３に示すように、搬送路１５１を介して、ヘッド１１０（リザーバ１１６）に接続されている。
【００２６】
また、インク貯留部１５０は、図３に示すように、脱着式のインクパック１５２と、当該インクパック１５２と搬送路１５１とを接続する接続部１５３とで構成されている。このような脱着可能なインクパック１５２を用いる場合、特に気泡が混入しやすいが、液滴吐出装置１００を用いることにより、気泡を容易に除去することができ、安定してインクを吐出することができる。
【００２７】
搬送路１５１には、インク貯留部１５０側からヘッド１１０へ向かって順に、分岐１５４と、ヘッド１１０への送液するインク１の圧力を制御する圧力制御弁１５５とが設けられている。圧力制御弁１５５は、インク１の逆流を防止する機能も有している。
インクパック１５２に貯留されたインク１は、液滴吐出時等における必要に応じて、搬送路１５１に送られ、分岐１５４、圧力制御弁１５５を介して、リザーバ１１６に供給される。
【００２８】
気泡排出手段１６０は、搬送路１５１に設けられている。このような気泡排出手段１６０は、インク１中の気泡を除去し、装置外へ排出する機能を有している。このような手段を有することにより、インク１を安定して吐出することが可能となる。
気泡排出手段１６０は、図３に示すように、搬送路１５１の分岐１５４において鉛直上方に分岐した管路１６１と、当該管路に設けられた開閉バルブ１６２とを有している。
【００２９】
管路１６１は、鉛直上方に向かって開口した開口部１６３を有しており、開閉バルブ１６２の開閉によって、開口部１６３からインク１から除去した気泡を液滴吐出装置１００の外へ排出することが可能となっている。
開閉バルブ１６２は、インク貯留部１５０中のインク１の液面よりも上方に位置するように配置されている。このような構成とすることにより、開口部１６３からのインク１が流出するのを防止しつつ、インク１中の気泡をより容易に除去することができる。
【００３０】
また、管路１６１には、液面センサー（図示せず）が設けられている。管路１６１内のインク１の液面は、インク貯留部１５０内のインク１の液面と連動しており、管路１６１内のインク１の液面を、液面センサーによって管理することにより、インク貯留部１５０内のインク１の残量を管理することができる。
【００３１】
また、液滴吐出装置１００は、ヘッド１１０を洗浄するための洗浄機構を備えている。
洗浄機構は、ヘッド１１０内のインク１を吸引する吸引手段２００と、吸引手段２００により吸い出されたインク１を回収する回収タンク２１０とを備えている。
吸引手段２００は、ヘッド１１０内のインク１を吸引する機能を有している。吸引手段２００により吸い出されたインク１は、回収タンク２１０へと搬送される。
【００３２】
上述したような気泡排出手段１６０を用いた気泡の排出は、例えば、以下のようにして行うことができる。
まず、開閉バルブ１６２を閉めた状態で、インク１をヘッド１１０へ送液し、ヘッド１１０にインク１を充填する。
次に、開閉バルブ１６２を開ける。開閉バルブ１６２を開けると、管路１６１内の、インク貯留部１５０内のインク１の液面に相当する高さまで、インク１が浸入する。
この際に、搬送路１５１内の気泡は、管路１６１に誘導され、開閉バルブ１６２を介して、開口部１６３より大気へ解放される。これにより、液滴吐出装置１００内のインク１中の気泡が除去され、安定してインク１を吐出することが可能となる。
【００３３】
《導体パターン形成用インク》
次に、本発明の液滴吐出装置に好適に用いることが可能な導体パターン形成用インクについて説明する。
導体パターン形成用インクは、前述した液滴吐出ヘッドから、導体パターン前駆体を形成するために吐出されるインクである。
なお、本実施形態では、金属粒子を水系分散媒に分散してなる分散液として、銀粒子が分散した分散液を用いた場合について代表的に説明する。
【００３４】
以下、導体パターン形成用インクの各構成成分について詳細に説明する。
［水系分散媒］
まず、水系分散媒について説明する。
本明細書において、「水系分散媒」とは、水および／または水との相溶性に優れる液体（例えば、２５℃における水１００ｇに対する溶解度が３０ｇ以上の液体）で構成されたもののことを指す。このように、水系分散媒は、水および／または水との相溶性に優れる液体で構成されたものであるが、主として水で構成されたものであるのが好ましく、特に、水の含有率が７０ｗｔ％以上のものであるのが好ましく、９０ｗｔ％以上のものであるのがより好ましい。
【００３５】
水系分散媒の具体例としては、例えば、水、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒、１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等のエーテル系溶媒、ピリジン、ピラジン、ピロール等の芳香族複素環化合物系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）等のアミド系溶媒、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、アセトアルデヒド等のアルデヒド系溶媒等が挙げられ、これらのうち、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
また、導体パターン形成用インク中における水系分散媒の含有量は、２５ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下であることが好ましく、３０ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下であることがより好ましい。これにより、インクの粘度を好適なものとしつつ、分散媒の揮発による粘度の変化を少ないものとすることができる。
【００３６】
［銀粒子］
次に、銀粒子（金属粒子）について説明する。
銀粒子は、形成される導体パターンの主成分であり、導体パターンに導電性を付与する成分である。
また、銀粒子は、インク中において分散している。
【００３７】
銀粒子の平均粒径は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるのが好ましく、１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下であるのがより好ましい。これにより、インクの吐出安定性をより高いものとすることができるとともに、微細な導体パターンを容易に形成することができる。なお、本明細書では、「平均粒径」とは、特に断りのない限り、体積基準の平均粒径のことを指すものとする。
【００３８】
また、インク中において、銀粒子の平均粒子間距離は、１．７ｎｍ以上３８０ｎｍ以下であるのが好ましく、１．７５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であるのがより好ましい。これにより、導体パターン形成用インクの粘度をより適度なものとすることができ、吐出安定性に特に優れたものとなる。
また、インク中に含まれる銀粒子（分散剤が表面に吸着していない銀粒子（金属粒子））の含有量は、０．５ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下であるのが好ましく、１０ｗｔ％以上４５ｗｔ％以下であるのがより好ましい。これにより、導体パターンの断線をより効果的に防止することができ、より信頼性の高い導体パターンを提供することができる。
【００３９】
また、銀粒子（金属粒子）は、その表面に分散剤が付着した銀コロイド粒子（金属コロイド粒子）として、水系分散媒中に分散していることが好ましい。これにより、銀粒子の水系分散媒への分散性が特に優れたものとなり、インクの吐出安定性が特に優れたものとなる。
分散剤としては、特に限定されないが、ＣＯＯＨ基とＯＨ基とを合わせて３個以上有し、かつ、ＣＯＯＨ基の数がＯＨ基と同じか、それよりも多いヒドロキシ酸またはその塩を含むことが好ましい。これらの分散剤は、銀粒子の表面に吸着してコロイド粒子を形成し、分散剤中に存在するＣＯＯＨ基の電気的反発力によって銀コロイド粒子を水溶液中に均一に分散させてコロイド液を安定化する働きを有する。このように、銀コロイド粒子が安定してインク中に存在することにより、より容易に微細な導体パターンを形成することができる。また、インクによって形成されたパターン（前駆体）において銀粒子が均一に分布し、クラック、断線等が発生しにくいものとなる。これに対して、分散剤中のＣＯＯＨ基とＯＨ基の数が３個未満であったり、ＣＯＯＨ基の数がＯＨ基の数よりも少ないと、銀コロイド粒子の分散性が十分に得られない場合がある。
このような分散剤としては、例えば、クエン酸、りんご酸、クエン酸三ナトリウム、クエン酸三カリウム、クエン酸三リチウム、クエン酸三アンモニウム、りんご酸二ナトリウム、タンニン酸、ガロタンニン酸、五倍子タンニン等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４０】
また、分散剤は、ＣＯＯＨ基とＳＨ基とを合わせて２個以上有するメルカプト酸またはその塩を含んでいてもよい。これらの分散剤は、メルカプト基が銀微粒子の表面に吸着してコロイド粒子を形成し、分散剤中に存在するＣＯＯＨ基の電気的反発力によってコロイド粒子を水溶液中に均一に分散させてコロイド液を安定化する働きを有する。このように、銀コロイド粒子が安定してインク中に存在することにより、より容易に微細な導体パターンを形成することができる。また、インクによって形成されたパターン（前駆体）において銀粒子が均一に分布し、クラック、断線等が発生しにくいものとなる。これに対して、分散剤中のＣＯＯＨ基とＳＨ基の数が２個未満すなわち片方のみであると、銀コロイド粒子の分散性が十分に得られない場合がある。
【００４１】
このような分散剤としては、例えば、メルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸、チオジプロピオン酸、メルカプトコハク酸、チオ酢酸、メルカプト酢酸ナトリウム、メルカプトプロピオン酸ナトリウム、チオジプロピオン酸ナトリウム、メルカプトコハク酸二ナトリウム、メルカプト酢酸カリウム、メルカプトプロピオン酸カリウム、チオジプロピオン酸カリウム、メルカプトコハク酸二カリウム等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４２】
インク中における銀コロイド粒子の含有量は、１ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下であるのが好ましく、１０ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下であるのがより好ましい。銀コロイド粒子の含有量が前記下限値未満であると、銀の含有量が少なく、導体パターンを形成した際、比較的厚い膜を形成する場合に、複数回重ね塗りする必要が生じる。一方、銀コロイド粒子の含有量が前記上限値を超えると、銀の含有量が多くなり、分散性が低下し、これを防ぐためには攪拌の頻度が高くなる。
【００４３】
また、銀コロイド粒子の熱重量分析における５００℃までの加熱減量は、１ｗｔ％以上２５ｗｔ％以下が好ましい。コロイド粒子（固形分）を５００℃まで加熱すると、表面に付着した分散剤、後述する還元剤（残留還元剤）等が酸化分解され、大部分のものはガス化されて消失する。残留還元剤の量は、僅かであると考えられるので、５００℃までの加熱による減量は、銀コロイド粒子中の分散剤の量にほぼ相当すると考えられる。加熱減量が１ｗｔ％未満であると、銀粒子に対する分散剤の量が少なく、銀粒子の充分な分散性が低下する。一方、２５ｗｔ％を超えると、銀粒子に対する残留分散剤の量が多なり、導体パターンの比抵抗が高くなる。但し、比抵抗は、導体パターンの形成後に加熱焼結して有機分を分解消失させることである程度改善することができる。そのため、より高温で焼結されるセラミックス基板等に有効である。
【００４４】
［有機バインダー］
また、導体パターン形成用インクは、有機バインダーを含んでいてもよい。有機バインダーは、導体パターン形成用インクによって形成された導体パターン前駆体１０において、銀粒子の凝集を防止するものである。すなわち、形成された導体パターン前駆体１０において、有機バインダーは、銀粒子同士の間に存在することで銀粒子同士が凝集して、パターンの一部に亀裂（クラック）が生じることを防止できる。また、焼結時においては、有機バインダーは、分解されて除去されることができ、導体パターン前駆体１０中の銀粒子同士は、結合して導体パターン２０を形成する。
【００４５】
有機バインダーとしては、特には限定されないが、例えば、ポリエチレングリコール＃２００（重量平均分子量２００）、ポリエチレングリコール＃３００（重量平均分子量３００）、ポリエチレングリコール＃４００（平均分子量４００）、ポリエチレングリコール＃６００（重量平均分子量６００）、ポリエチレングリコール＃１０００（重量平均分子量１０００）、ポリエチレングリコール＃１５００（重量平均分子量１５００）、ポリエチレングリコール＃１５４０（重量平均分子量１５４０）、ポリエチレングリコール＃２０００（重量平均分子量２０００）等のポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール＃２００（重量平均分子量：２００）、ポリビニルアルコール＃３００（重量平均分子量：３００）、ポリビニルアルコール＃４００（平均分子量：４００）、ポリビニルアルコール＃６００（重量平均分子量：６００）、ポリビニルアルコール＃１０００（重量平均分子量：１０００）、ポリビニルアルコール＃１５００（重量平均分子量：１５００）、ポリビニルアルコール＃１５４０（重量平均分子量：１５４０）、ポリビニルアルコール＃２０００（重量平均分子量：２０００）等のポリビニルアルコール、ポリグリセリン、ポリグリセリンエステル等のポリグリセリン骨格を有するポリグリセリン化合物が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。また、ポリグリセリンエステルとしては、例えば、ポリグリセリンのモノステアレート、トリステアレート、テトラステアレート、モノオレエート、ペンタオレエート、モノラウレート、モノカプリレート、ポリシノレート、セスキステアレート、デカオレエート、セスキオレエート等が挙げられる。
【００４６】
この中でも、有機バインダーとして、ポリグリセリン化合物を用いた場合、以下のような効果が得られる。
ポリグリセリン化合物は、導体パターン形成用インクによって形成された導体パターン前駆体１０を乾燥（脱分散媒）した際に、導体パターン前駆体１０にクラックが発生するのを特に好適に防止することができる。これは、以下のように考えられる。導体パターン形成用インク中にポリグリセリン化合物が含まれることにより、銀粒子（金属粒子）の間に高分子鎖が存在することとなり、ポリグリセリン化合物が銀粒子同士の距離を適度なものとすることができる。さらに、ポリグリセリン化合物は比較的沸点が高いため、水系分散媒の除去時においては除去されず、銀粒子の周囲に付着する。以上により、水系分散媒除去時において、ポリグリセリン化合物が銀粒子を包み込んだ状態が長く続き、水系分散媒の揮発による急激な体積収縮が避けられるとともに銀の粒成長（凝集）が妨げられる結果、導体パターン前駆体１０中のクラックの発生が抑制されると考えられる。
【００４７】
また、ポリグリセリン化合物は、導体パターン２０を形成する際の焼結時において、断線が発生するのをより確実に防止することができる。これは、以下のように考えられる。ポリグリセリン化合物は、比較的沸点あるいは分解温度が高い。このため、導体パターン形成用インクから導体パターン２０を形成する過程において、水系分散媒が蒸発した後、比較的高い温度まで、ポリグリセリン化合物を、蒸発或いは熱（酸化）分解せずに、導体パターン前駆体１０中に存在させることができる。したがって、ポリグリセリン化合物が蒸発或いは熱（酸化）分解するまでは、銀粒子の周囲にポリグリセリン化合物が存在し、銀粒子同士の接近と凝集とを抑制することができ、ポリグリセリン化合物が分解した後には、より均一に銀粒子同士を接合させることができる。さらに、焼結時においてパターン中の銀粒子（金属粒子）の間に高分子鎖（ポリグリセリン化合物）が存在することとなり、ポリグリセリン化合物が銀粒子同士の距離を保つことができる。また、このポリグリセリン化合物は、適度な流動性を有している。このため、ポリグリセリン化合物を含むことにより、導体パターン前駆体１０は、セラミックス成形体の温度変化による膨張・収縮への追従性が優れたものとなる。
以上より、形成された導体パターン２０に断線が生じることをより確実に防止することができると考えられる。
【００４８】
また、このようなポリグリセリン化合物を含むことにより、インクの粘度をより適度なものとすることができ、インクジェットヘッドからの吐出安定性をより効果的に向上させることができる。また、成膜性も向上させることができる。
ポリグリセリン化合物としては、上述した中でも、ポリグリセリンを用いるのが好ましい。ポリグリセリンは、セラミックス成形体の温度変化による膨張・収縮への追従性が特に優れるとともに、セラミックス成形体の焼結後には、導体パターン中からより確実に除去することができる成分である。その結果、導体パターンの電気的特性をより高いものとすることができる。さらに、ポリグリセリンは、水系分散媒への溶解度も高いので、好適に用いることができる。
【００４９】
有機バインダーは、その重量平均分子量が３００以上３０００以下であるのが好ましく、４００以上１０００以下であるのがより好ましく、４００以上６００以下であるのがさらに好ましい。これにより、導体パターン形成用インクによって形成されたパターンを乾燥した際に、クラックの発生をより確実に防止することができる。これに対し、有機バインダーの重量平均分子量が前記下限値未満であると、有機バインダーの組成によっては、水系分散媒を除去する際に有機バインダーが分解しやすい傾向があり、クラックの発生を防止する効果が小さくなる。また、有機バインダーの重量平均分子量が前記上限値を超えると、有機バインダーの組成によっては、排除体積効果等によりインク中への溶解性、分散性が低下する場合がある。
【００５０】
また、インク中に有機バインダーの含有量は、１ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下であるのが好ましく、５ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下であるのがより好ましい。これにより、インクの吐出安定性を特に優れたものとしつつ、クラック、断線の発生をより効果的に防止することができる。これに対して、有機バインダーの含有量が前記下限値未満であると、有機バインダーの組成によっては、クラックの発生を防止する効果が小さくなる場合がある。また、有機バインダーの含有量が前記上限値を超えると、有機バインダーの組成によっては、インクの粘度を十分に低いものとすることが困難な場合がある。
【００５１】
［乾燥抑制剤］
また、導体パターン形成用インクは、乾燥抑制剤を含んでいてもよい。乾燥抑制剤は、インク中の水系分散媒の不本意な揮発を防止するものである。その結果、インクジェット装置の吐出部付近において水系分散媒が揮発することを防止でき、インクの粘度の上昇、乾燥が抑えられる。導体パターン形成用インクは、このような乾燥抑制剤を含む結果、インクの液滴の吐出安定性が特に優れたものとなる。すなわち、インクの液滴の重量のばらつきが小さいものとなり、目詰まり、飛行曲がり等が少ないものとなる。
このような乾燥抑制剤としては、下記式（Ｉ）で示される化合物、糖アルコール、アルカノールアミン等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００５２】
【化１】
2011192811.tif 000003
（ただし、Ｒ、Ｒ’は、それぞれ、Ｈまたはアルキル基である。）
【００５３】
上記式（Ｉ）で表される化合物は、水素結合性の高い成分である。このため、水との親和性が高く、適度な水分を保持することができ、導体パターン形成用インクの水系分散媒の不本意な揮発を防止することができる。
また、上記化合物は、比較的燃焼しやすく、導体パターンを形成する際には導体パターン内からより容易に除去（酸化分解）することができる。
【００５４】
また、導体パターン形成用インクによって形成されたパターンを乾燥（脱分散媒）する際に、水系分散媒が揮発とともに、上記化合物の濃度が上昇する。これにより、導体パターンの前駆体の粘度が上昇するため、前駆体を構成するインクの不本意な部位への流れ出しがより確実に防止される。その結果、形成される導体パターンをより高い精度で所望の形状とすることができる。
【００５５】
また、上述したような化合物は、金属粒子（銀粒子）が前述したように表面に分散剤が付着したコロイド粒子である場合、表面の分散剤と水素結合により結合し、金属粒子の分散安定性を向上させる効果を有している。これにより、導体パターン形成用インクの吐出安定性に優れるとともに、保存安定性にも優れたものとなる。
上述したように、本発明で用いる上記式（Ｉ）で表される化合物中における、Ｒ、Ｒ’は、それぞれ、水素またはアルキル基であるが、Ｒ、Ｒ’は、ともに水素であるのが好ましい。すなわち、尿素であるのが好ましい。これにより、上述したような保湿性を特に高いものとすることができ、特に優れた吐出安定性を得ることができる。また、金属粒子が上述したようなコロイド粒子として存在する場合に、特に優れた分散安定性を示すものとなる。
【００５６】
このような上記式（Ｉ）で表される化合物のインク中における含有量は、５ｗｔ％以上２５ｗｔ％以下であるのが好ましく、８ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下であるのがより好ましく、１０ｗｔ％以上１８ｗｔ％以下であるのがさらに好ましい。これにより、導体パターン形成用インクの不本意な乾燥をより効率よく防止することができる。その結果、インクの吐出安定性を特に優れたものとすることができる。
【００５７】
アルカノールアミンは、保湿性の高い成分であるとともに、金属粒子が前述したようなコロイド粒子である場合に、コロイド粒子表面の分散剤の官能基を活性化させることができ、金属粒子の分散安定性をより高いものとすることができる。
アルカノールアミンとしては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノプロパノールアミン、ジプロパノールアミン、トリプロパノールアミン等各種のものを挙げることができる。
【００５８】
また、アルカノールアミンは、第３級アミンであるのが好ましい。第３級アミンは、アルカノールアミンの中でも、特に保湿性が高く、上記効果をより顕著なものとすることができる。
また、第３級アミンの中でも、取り扱いやすさや、保湿性の高さ等の観点から、特に、トリエタノールアミンを用いるのが好ましい。
【００５９】
導体パターン形成用インク中におけるアルカノールアミンの含有量は、１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下であるのが好ましく、３ｗｔ％以上７ｗｔ％以下であるのがより好ましい。これにより、導体パターン形成用インクの吐出安定性をより効果的に優れたものとすることができる。
糖アルコールは、糖類のアルデヒド基およびケトン基を還元して得られるものである。
【００６０】
また、糖アルコールは、高い保湿性を有する化合物である。また、糖アルコールは、分子量あたりの酸素数が多いため、雰囲気が糖アルコールの分解温度に達すると、容易に分解して除去される。このため、導体パターンを形成する際には、導体パターンの温度を糖アルコールの分解温度よりも高くすることで、導体パターン内から糖アルコールを確実に除去（酸化分解）することができる。
【００６１】
糖アルコールとしては、例えば、トレイトール、エリスリトール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、アラビトール、リビトール、キシリトール、ソルビトール、マンニトール、スレイトール、グリトール、タリトール、ガラクチトール、アリトール、アルトリトール、ドルシトール、イディトール、グリセリン（グリセロール）、イノシトール、マルチトール、イソマルチトール、ラクチトール、ツラニトール等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００６２】
上述したような糖アルコールの、導体パターン形成用インク中における含有量は、３ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下であるのが好ましく、５ｗｔ％以上１５ｗｔ％以下であるのがより好ましい。これにより、導体パターン形成用インクの水系分散媒の揮発をより確実に抑制することができ、導体パターン形成用インクは、より長期にわたって液滴の吐出安定性が特に優れたものとなる。
【００６３】
［表面張力調整剤］
また、導体パターン形成用インクには、表面張力調整剤を含んでいてもよい。
表面張力調整剤は、導体パターン形成用インクとセラミックス成形体との接触角を所定の角度に調整するために用いられる。
表面張力調整剤としては、各種界面活性剤を用いることができ、１種または２種以上を組み合わせて用いることができるが、アセチレングリコール系化合物を含むことが好ましい。
【００６４】
アセチレングリコール系化合物は、少ない添加量で、導体パターン形成用インクとセラミックス成形体との接触角を所定の範囲に調整することができる。このように、導体パターン形成用インクとセラミックス成形体との接触角を所定の範囲に調整することにより、より微細な導体パターンを形成することができる。また、吐出した液滴内に気泡が混入した場合であっても、速やかに気泡を除去することができる。その結果、形成される導体パターンでのクラック、断線の発生をより効果的に防止することができる。
【００６５】
アセチレングリコール系化合物としては、例えば、サーフィノール１０４シリーズ（１０４Ｅ、１０４Ｈ、１０４ＰＧ−５０、１０４ＰＡ等）、サーフィノール４００シリーズ（４２０、４６５、４８５等）、オルフィンシリーズ（ＥＸＰ４０３６、ＥＸＰ４００１、Ｅ１０１０等）（「サーフィノール」および「オルフィン」は、日信化学工業株式会社の商品名）等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００６６】
また、インク中には、ＨＬＢ値が異なる２種以上のアセチレングリコール系化合物を含んでいるのが好ましい。導体パターン形成用インクとセラミックス成形体との接触角を所定の範囲により容易に調整することができる。
特に、インク中に含まれる２種以上のアセチレングリコール系化合物のうち、最もＨＬＢ値が高いアセチレングリコール系化合物のＨＬＢ値と、最もＨＬＢ値が低いアセチレングリコール系化合物のＨＬＢ値との差が、４以上１２以下であるのが好ましく、５以上１０以下であるのがより好ましい。これにより、より少ないアセチレングリコール系化合物の添加量で、導体パターン形成用インクとセラミックス成形体との接触角を所定の範囲により容易に調整することができる。
【００６７】
インク中に２種以上のアセチレングリコール系化合物を含むものを用いる場合、最もＨＬＢ値の高いアセチレングリコール系化合物のＨＬＢ値は、８以上１６以下であるのが好ましく、９以上１４以下であるのがより好ましい。
また、インク中に２種以上のアセチレングリコール系化合物を含むものを用いる場合、最もＨＬＢ値の低いアセチレングリコール系化合物のＨＬＢ値は、２以上７以下であるのが好ましく、３以上５以下であるのがより好ましい。
インク中に含まれる表面張力調整剤の含有量は、０．００１ｗｔ％以上１ｗｔ％以下であるのが好ましく、０．０１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下であるのがより好ましい。これにより、導体パターン形成用インクとセラミックス成形体との接触角をより効果的に所定の範囲に調整することができる。
【００６８】
［その他の成分］
なお、導体パターン形成用インクの構成成分は、上記成分に限定されず、上記以外の成分を含んでいてもよい。
例えば、導体パターン形成用インクには、上記成分の他、１，３−プロパンジオールが含まれていてもよい。これにより、インクジェットヘッドの吐出部付近における水系分散媒の揮発をより効果的に抑制することができるとともに、インクの粘度をより適度なものとすることができ、吐出安定性がさらに向上する。
【００６９】
インク中に１，３−プロパンジオールを含む場合、その含有量は、０．５ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下であるのが好ましく、２ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下であるのがより好ましい。これにより、インクの吐出安定性をより効果的に向上させることができる。
また、例えば、導体パターン形成用インクは、エチレングリコール、１，３−ブチレングリコール、プロピレングリコール等の多価アルコールを含んでいてもよい。導体パターン形成用インクは、上述した尿素以外にも、チオ尿素を含んでいてもよい。
【００７０】
導体パターン形成用インクとセラミックス成形体との接触角は、特に限定されないが、４０°以上８０°以下であることが好ましく、５０°以上８０°以下であることがより好ましい。接触角が小さすぎると、微細な線幅の導体パターンを形成するのが困難となる場合がある。一方、接触角が大きすぎると、吐出条件等によっては、均一な線幅の導体パターンを形成するのが困難となる場合がある。また、着弾した液滴とセラミックス成形体との接触面積が小さくなりすぎてしまい、着弾した液滴が着弾位置からずれてしまう場合がある。
【００７１】
以上、本発明の液滴吐出装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、他の任意の機能を有する部材が付加されていてもよい。
また、本発明の液滴吐出装置を用いて吐出されるインクは、上述したようなインクに限定されない。
【符号の説明】
【００７２】
１…導体パターン形成用インク（インク）    １０…導体パターン前駆体    １５…セラミックス成形体（セラミックスグリーンシート）    ２０…導体パターン    １００…インクジェット装置（液滴吐出装置）    １１０…インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド、ヘッド）    １１１…ヘッド本体    １１２…振動板    １１３…ピエゾ素子    １１４…本体    １１５…ノズルプレート    １１５Ｐ…インク吐出面    １１６…リザーバ    １１７…インク室    １１８…ノズル（突出部）    １３０…ベース    １４０…テーブル    １５０…インク貯留部    １５１…搬送路    １５２…インクパック    １５３…接続部    １５４…分岐
１５５…圧力制御弁    １６０…気泡排出手段    １６１…管路    １６２…開閉バルブ    １６３…開口部    １７０…テーブル位置決め手段    １７１…第１移動手段    １７２…モータ    １８０…ヘッド位置決め手段    １８１…第２移動手段    １８２…リニアモータ    １８３、１８４、１８５…モータ    １９０…制御装置    １９１…駆動回路    ２００…吸引手段    ２１０…回収タンク    Ｓ…基材
【図１】
2011192811.tif 000004
【図２】
2011192811.tif 000005
【図３】
2011192811.tif 000006