(57)【要約】【課題】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。【解決手段】階層構造体の製造方法は、薄膜形成手法により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む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜形成手法により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む、階層構造体の製造方法。
【請求項２】
薄膜形成手法により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凸版印刷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転写する工程と、
前記凸版印刷版に転写された前記二次立体構造体の一部を基材に転写する工程とを含む、階層構造体の製造方法。
【請求項３】
前記薄膜形成手法が、インク材料を霧化して前記中間転写体上に複数の薄膜を積層していく手法である、請求項１または２に記載の階層構造体の製造方法。
【請求項４】
前記薄膜形成手法が、ミスト現像法を用いた電子写真法である、請求項１または２に記載の階層構造体の製造方法。
【請求項５】
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のインク材料を前記第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第２の帯電ミスト粒子供給部と、
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無帯電ミスト粒子供給部と、
前記中間転写体に所定のパターンに対応して付着した前記第１のインク材料及び前記第２のインク材料と、前記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。
【請求項６】
前記中間転写体がドラム形状である、請求項５に記載の階層構造体の製造装置。
【請求項７】
前記中間転写体が板状であり、
前記中間転写体を前記帯電ミスト粒子供給部、前記無帯電ミスト粒子供給部、及び前記転写印刷部へ搬送することのできる搬送部をさらに含む、請求項５に記載の階層構造体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３６４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の一局面は、薄膜形成手法により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む、階層構造体の製造方法である。
【００１０】
また、本発明の他の局面は、薄膜形成手法により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凸版印刷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転写する工程と、凸版印刷版に転写された二次立体構造体の一部を基材に転写する工程とを含む、階層構造体の製造方法である。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
また、中間転写体がドラム形状であってもよい。
【００１５】
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。
【発明の効果】
【００１６】
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
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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の模式図
【図２】本発明の一実施形態に係る階層構造体の製造方法の工程図
【図３】本発明の一実施形態に係る階層構造体の製造方法における二次構造体ｂの形成工程を説明する図
【図４】本発明の一実施形態に係る階層構造体の製造装置の模式図
【図５】本発明の一実施形態に係る階層構造体の製造装置の模式図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
（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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
（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。
【００２８】
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））。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
（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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
（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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
（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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
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。
【符号の説明】
【００５９】
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
【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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