(57)【要約】      （修正有）【課題】基体上に電気回路と可視情報とを簡単に形成することができる電気回路形成装置を提供する。【解決手段】導電パターン、絶縁パターン、半導体パターンをインクジェット方式により形成する電気回路形成用ヘッドと、文字、図形などをインクジェット方式により形成する可視情報形成用ヘッドとを有し、さらにいずれか一方のヘッドを交換可能に搭載するためのキャリッジを具備し、一台の装置で電気回路と可視情報を直接形成する。【選択図】図１
2005183802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気回路を形成する液体を基体に供給することにより、電気回路を前記基体に形成する電気回路形成用ヘッドと、
可視情報を形成する液体を前記基体に供給することにより、可視情報を前記基体に形成する可視情報形成用ヘッドと、
前記電気回路形成用ヘッドと前記可視情報形成用ヘッドとのいずれか一方を交換可能に搭載するためのキャリッジと、
を具備することを特徴とする電気回路形成装置。
【請求項２】
前記基体に形成された前記電気回路及びまたは前記可視情報の位置座標を読み取るための固体映像素子が前記キャリッジに搭載されていること特徴とする請求項１に記載の電気回路形成装置。
【請求項３】
前記電気回路形成用ヘッドは、前記電気回路を形成する液体を貯留するタンクが一体的に設けられたヘッドカートリッジであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気回路形成装置。
【請求項４】
前記可視情報形成用ヘッドは、前記可視情報を形成する液体を貯留するタンクが一体的に設けられたヘッドカートリッジであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電気回路形成装置。
【請求項５】
前記電気回路を形成する液体の１つは、前記基体に導電パターンを形成する導電性液体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電気回路形成装置。
【請求項６】
前記電気回路を形成する液体の１つは、前記基体に絶縁パターンを形成する絶縁性液体であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電気回路形成装置。
【請求項７】
前記電気回路を形成する液体の１つは、前記基体に半導体パターンを形成する半導体液体であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電気回路形成装置。
【請求項８】
前記電気回路形成装置は、インクジェット方式であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の電気回路形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基体に、可視情報と電気回路とを形成するインクジェット方式の電気回路形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ネットワーク端末に接続されたプリンタで、紙に出力される情報として、肉眼で認識できる以外の情報を形成する技術としては、バーコードプリンタなどが存在しており、商品パッケージ等に形成され、商品管理等に利用されている。
【０００３】
しかしながら、従来のバーコード形成では、情報量が限定されている上、書き換えができない等の制限がある。また、情報の偽造対策の対応も取ることが出来ない為、書き換えが可能で情報量の多いＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）  チップ等が埋め込まれたＩＤカードが注目されている。このようなＲＦＩＤチップ等の電気回路を簡単に形成する技術としては、インクジェット方式を用いた配線形成方法（例えば特許文献１参照）がある。
【特許文献１】特開平１１−２７４６７１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＲＦＩＤチップの身近な活用法として、紙や布、ポリエステルフィルム等の基体へのＲＦＩＤチップの形成が考えられる。例えば、ＲＦＩＤチップ等が埋め込まれたコンサートチケットや商品券、商品パッケージ、本のカバー等があげられる。商品の外箱をＩＪ方式で印刷し、バーコードの代わりにＲＦＩＤチップをＩＪ方式で形成すれば、外箱の印刷とチップの形成とが同時にできる。さらに、本のカバーをＩＪ方法で印刷し、裏表紙にＲＦＩＤチップをＩＪ方法で同時に形成する等、幅広い活用が考えられる。
【０００５】
本発明は、基体上に１台の装置で可視情報と電気回路とを直接形成する装置であって、電気回路を形成するカートリッジと可視情報を印刷するカートリッジとを交換することにより、省スペースで且つ位置ズレ問題を解決し、微細な電気回路と可視情報との形成が可能な電気回路形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明は、電気回路を形成する液体を基体に供給することにより、電気回路を前記基体に形成する電気回路形成用ヘッドと、可視情報を形成する液体を前記基体に供給することにより、可視情報を前記基体に形成する可視情報形成用ヘッドと、前記電気回路形成用ヘッドと前記可視情報形成用ヘッドとのいずれか一方を交換可能に搭載するためのキャリッジと、を具備することを特徴とする電気回路形成装置に関する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明を用いることで、電気回路形成装置が省スペース化され、更に、電気回路を基体に形成する際の位置ズレ問題を解決し、基体上に微細な電気回路と可視情報との形成が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本明細書中における電気回路とは、ＲＦＩＤチップ、トランジスタ、ダイオード、コンデンサなどの電子素子、また、コイルや電子素子同士を繋ぐ配線、さらに、電子素子や配線を形成する、導電パターン、絶縁パターン、半導体パターン等、を示す。さらに、本明細書中における電気回路とは、上記電気回路と上記電気回路が形成された基体とを含む。
【０００９】
電気回路を形成する液体とは、導電パターン形成用液体、絶縁パターン形成用液体、半導体パターン形成用液体等、上述した電気回路の形成に必要な材料を含んだ液体を示す。本明細書中における可視情報とは、文字、図形等有意の情報のみならず、有意無意を問わず、広くプリント媒体上に画像、模様、パターン等が形成されたものを示す。
【００１０】
本発明で用いられる基体は、従来、一般的に用いられてきた電気回路を形成する基体の他に、身近なもので紙や布、ポリエステルフィルム、その他にも無機材料（SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2）のセラミックス基板などがあげられる。
【００１１】
また、本明細書中におけるカートリッジとは、ヘッドとタンクとを含んだ形の物を示す。カートリッジを意味するものとする。但し、ヘッドとタンクは一体型でも、別体でも、どちらでも構わない。
【００１２】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１２は本発明の実施形態に用いられるインクジェット方式による電気回路形成装置の要部を示すものであり、データ処理装置１、基体の搬送部２、キャリッジの搬送部３、接着パターン形成用ヘッド４、接着パターン形成用タンク５、絶縁パターン形成用ヘッド６、絶縁パターン形成用タンク７、半導体パターン形成用ヘッド８、半導体パターン形成用タンク９、導電パターン形成用ヘッド１０、導電パターン形成用タンク１１、固体映像素子ヘッド１２、加熱硬化装置１３を備えている。ここで、本発明は、電気回路を形成するカートリッジと可視情報を印刷するカートリッジとを交換し、前記カートリッジが搭載されたキャリッジを基体上で走査させることにより、基体上に可視情報と電気回路とを形成する装置である。さらに、可視情報形成用カートリッジと電気回路形成用カートリッジは、各々、シアン→導電パターン、マゼンタ→絶縁パターン、イエロー→半導体パターン、ブラック→接着パターンと、対応させることで、可視情報である色情報と電気回路情報を対応させて出力することが可能となる。
【００１３】
また、上記のように、１つの可視情報形成用カートリッジに１つの電気回路形成用カートリッジが対応するに限らず、利用頻度の少ない接着パターン形成用カートリッジを、利用頻度が多いと考えられる絶縁パターン形成用のカートリッジに置き換えて、絶縁パターン形成用のカートリッジを２個搭載することも可能であり、電気回路形成のスピードアップを図ることが出来る。
【００１４】
図１２は、電気回路形成用カートリッジが装着されている状態である。この他にも電気回路を形成するために必要な材料がある場合には、その材料用のカートリッジを配置する。
【００１５】
データ処理装置１は、基体の搬送部、キャリッジの搬送部、接着パターン形成用ヘッド、絶縁パターン形成用ヘッド、半導体パターン形成用ヘッド、導電パターン形成用ヘッド、固体映像素子ヘッド、加熱硬化装置を制御する。
【００１６】
基体の搬送部２は前記データ処理装置により、基体を所望の位置で一時停止させることができるようになっており、可視情報と電気回路の形成終了後、基体を排出し、新しい基体を供給できる構成となっている。
【００１７】
キャリッジの搬送部３は、基体上の任意の位置へ移動できるように、Ｘ，Ｙ軸のリニアガイド上を移動する機構を持ち、動力源としてステッピングモータ又は、サーボモータ、リニアモーターを用いて位置制御される。また、キャリッジ上には、電気回路形成の場合には、接着パターン形成用ヘッド４と絶縁パターン形成用ヘッド６、半導体パターン形成用ヘッド８、導電パターン形成用ヘッド１０、固体映像素子ヘッド１２とそれぞれ対応するタンクが並んで配置されている。可視情報形成の場合には、可視情報カートリッジが配置される。図１２では、装置構成の説明上、各用途毎のヘッドとタンクは、一セットずつとなっているが、実際には、回路形成材料に応じて各用途毎に複数セットのヘッド及びタンクを有する構造となっている。各ヘッドは、圧電体素子に体積変化を生じさせて流動体を吐出する方式や、発熱体に熱を加え気泡を発生させ、その体積膨張によって流動体を吐出する方式など、流動体の吐出を可能とした構造を有している。
【００１８】
図１２のタンク５、７、９、１１はヘッドと一体化したカートリッジとして、もしくは液体供給用パイプを介してキャリッジ上に構成されており、それぞれ、接着性物質や、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２などの無機材料やポリイミドなどの有機材料を含有した絶縁性液体と、ＳｉやＧｅなどの無機材料やアミン系、ヒドラゾン系、スチルベン系、スターバスト系などの有機材料を含有した半導体液体と、半田，Ｐｔ，Ａｇ，Ａｕ，Ｉｎ，Ｇａ等の金属材料による導電性液体が充填されている。可視情報を形成する場合のインクは、顔料や染料などを含有したインクを用いる。
【００１９】
固体映像素子ヘッド１２は、ＣＣＤ（電荷結合素子）、またはＣＭＯＳセンサー等の固体撮像素子をヘッドと同一キャリッジ上に配置し、ヘッドと同一の駆動機構を用いて下地の電気回路パターンの座標を検出することで、次の層のパターンを形成する際の位置合わせ精度の向上が可能となる構造となっている。
【００２０】
加熱硬化装置１３は、赤外線ランプやキセノン灯のような輻射熱源により、吐出されたインクや回路形成液体を加熱硬化、又は、溶剤を揮発させることを目的としている。ここでの熱処理条件は前記インクや回路形成液体の熱硬化可能な成分の硬化条件に依存するものであるが、通常は、前記電気回路が形成された部分が８０度から１５０度の温度になるように設定する。ここで、熱処理は基体が熱処理に耐えうる材質の場合、基体に抵抗体を接触させ基体全体を加熱する方法を用いることも可能である。また、逆にインクや回路形成の材質、基体の材質によって熱処理による変質の影響がある場合、基体または、形成部の放熱及び冷却の機構を兼ね備える構造をとる。
【００２１】
さらに、回路形成液体の材質によっては、硬化可能なエネルギーとして、熱処理の代わりに光照射あるいはその両方により回路形成部分を硬化させることも可能である。光照射に用いる波長は、光硬化可能な成分が実用的感度を有する範囲の波長であって回路形成液体の成分に依存するものであるが、光反応モードを用いる場合には一般には紫外・可視領域の２００ｎｍから６００ｎｍの範囲が用いられ、光源としては例えば水銀灯、キセノン灯、蛍光灯などの放電管が用いられる。
【００２２】
図１は本発明の電気回路形成装置のシステム構成を示した概略ブロック図である。
【００２３】
１００は電気回路形成装置で、電源が１０、この電気回路形成装置のハード的な制御をつかさどるＣＰＵ１０３、ＡＳＩＣ１０６、ソフト処理を実行するプログラムが格納されているＲＯＭ１０４、印刷するための画像を選択するためのキー入力装置１０２、印刷指示された電気回路形成情報や可視情報を展開するため及び／または形成するに当たって、ヘッドの制御を情報に変換するためのメモリＤＲＡＭ１０８、ヘッド等の表示ステータスを使用者に示すための表示装置１０１、電気回路形成装置ユニット２００を駆動するための電気回路形成装置ドライバ１０５及び外部からの受け取った電気回路や可視情報パターンのデータ３００等を取り込むための入り口となるＩ／Ｆ１１０、その他の入出力を制御するためのＩ／Ｏ１０７及び電気回路形成装置の制御に必要な情報（回復動作、インク残量等の情報）を記憶しておくためのＥＥＰＲＯＭ１０９で構成されている。
【００２４】
また、電気回路形成装置ユニット２００は、電気回路形成装置の各種制御用モーター２０１、ヘッド２０２、前記制御をつかさどるエンコーダ、センサー等の制御系２０３、電気回路形成面に対するヘッドのＵＰ／ＤＯＷＮ等の制御をつかさどる制御部２０４、電気回路を形成するための材料や可視情報用インクを貯留するタンク２０５、電気回路を形成する基体３０１で構成されている。
【００２５】
基体に形成する電気回路や可視情報のパターンは、Ｉ／Ｆ１１０を介して電気回路形成装置に送られてきたデータ３００から取得し、ＡＳＩＣ１０６内のメモリ制御回路により、例えば色毎に分離されて記憶手段であるＤＲＡＭ１０８に書き込まれる。
【００２６】
可視情報を印刷する場合には、シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）およびブラック（Ｂ）の信号がシリアルに入力され、各色毎のデータはＤＲＡＭ１０８内にマッピングされたエリアに格納される。記憶手段である１０８に格納されている各々のデータは、ドライバ１０５を介して、各ＹＭＣＫのカートリッジに送られ、印刷が行われる。
【００２７】
図２は、本発明で用いられるカートリッジの一例を示した外観図である。キャリッジから取り外しが可能で、交換できるカートリッジを示している。２０５は回路形成材料や可視情報インクを貯蔵するタンクであり、２０２はヘッド部を示し、吐出口２０６から電気回路形成材料や可視情報インクを滴として吐出する。このように、電気回路を形成するカートリッジと可視情報を印刷するカートリッジとを交換することにより、各々のパターンを基体に形成するものである。
【００２８】
図３は本発明におけるキャリッジの模式図である。
【００２９】
図３（１）のキャリッジ６００には、位置検出のためのセンサーである、固体映像素子ヘッド６１０が取り付けてあり、図２に示したようなカートリッジを必要に応じて複数搭載してある。キャリッジ６００上には、電気回路形成時には、導電パターン形成用液体、絶縁パターン形成用液体、半導体パターン形成用液体、接着パターン形成用液体等のカートリッジ６０１が搭載されたキャリッジ６０３を用いて、電気回路の形成を行う。可視情報の形成時には、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）インク等のカートリッジ６０２が搭載されたキャリッジ６０４を用いて、可視情報の形成を行う。カートリッジ６０１、６０２は、導電パターン形成用液体、絶縁パターン形成用液体、等、各々個別に交換可能である形式をとることも可能である。更に、キャリッジ上のセンサーも、取り外しが可能としても構わない。
【００３０】
図３（２）の、キャリッジ６０５には、センサーと、各液体のカートリッジが一体となった、電気回路形成用カートリッジ６０６と可視情報印刷用カートリッジ６０７とをそれぞれ、キャリッジ６０５に搭載することにより、電気回路を形成するときは、６０８の状態のキャリッジを、可視情報を印刷するときは、６０９の状態のキャリッジを用いることにより、基体上に目的のパターンを形成する。
【００３１】
各々のインクが可視情報形成用カートリッジ、不可視情報印刷用カートリッジとして、各々１個にまとめられた形での構成について記載してきたが、これに限らず、各種インクの有効利用を考えた場合には、不可視情報インクカートリッジの各種インクを、各々分離取替え可能な構成であったほうが、液が無くなったカートリッジを個別に交換可能であるというメリットがある。
【００３２】
図４は本発明における、記録ヘッドの断面図である。支持体５３００の上面にヒーターボード５１００が設けられている。このヒーターボード５１００に記録ヘッドを保温し、温調するための温調用ヒーター（昇温用ヒーター）５１１０が設けられている。５２００は前記支持体５３００上に配設された配線基板であって、該配線基板５２００と温調用ヒーター５１１０及び吐出用ヒーター５１１３やその他の信号線とがワイヤ−ボンディング等により配線されている（配線は不図示）。吐出用の液体が共通液室５１１２を通り流路内を満たしている。流路中の液体が吐出用ヒーター５１１３によって加熱され、気泡５１１４が発生し、流路中の液体が液滴５１１５として吐出され、基体Ｐに着弾する。
【００３３】
図５は本発明に用いられる記録ヘッド内のヒーターボードの説明図であり、ヒーターボード５１００を上面から見た図である。
【００３４】
５５００はメニスカス・コントロール用ヒーター、５４００はダイオードマトリックス用ダイオード、５４０１はワイヤーボンディング用のパッド、５４０２は吐出用ヒーター５１１３への配線パターンである。
【実施例１】
【００３５】
本実施例では、上述した電気回路形成装置を用いて紙又は布上に可視情報と絶縁層と該絶縁層の上に電気回路として薄膜トランジスタを形成する例を示す。
【００３６】
図６は、本実施例の電気回路の概略平面図を示す。紙または布の基体１４の形成面には、可視情報形成エリア１５と、位置情報を示す位置決めパターン１６と、絶縁層である耐熱性有機高分子膜２３上に電気回路形成エリア１７が存在する。ここで、電気回路の下地となる絶縁層２３は、必要最小限な領域への形成が可能であるので、耐熱性有機高分子膜を形成する材料の節約を図り、可視情報エリアを広く取ることができる。
【００３７】
図７（ａ）は図６のＡ−Ａ’線における概略断面図である。紙又は布１４の上に、可視情報パターン２２と絶縁層である耐熱性有機高分子膜２３が形成され、該耐熱性有機高分子膜２３上に半導体パターンである有機半導体膜２４と絶縁パターンである有機絶縁膜２５と導電パターンである導電性膜２６、２８、２９と絶縁パターンである有機高分子保護膜２７と、が形成されている。図６（ｂ）は、形成される電気回路の各パターンの厚さを示した概略断面図である。一回のキャリッジの移動によって形成されるパターンの厚さを「t」とする。
【００３８】
図８に、図７に示した電気回路である薄膜トランジスタの形成工程を示す。
【００３９】
図８の（１）では、可視情報を印刷するカートリッジをキャリッジに設置し、紙又は布上の可視情報形成エリア１５に、インクジェット方式により可視情報２２を形成する。この際、電気回路形成エリア１７の位置決めパターン１６を少なくとも２箇所以上形成する。ここで、位置決めパターン１６は可視情報インクで形成しても、他のインクで形成しても構わないが、可視情報２２を形成する際に、同時に可視情報で形成するのが望ましい。
【００４０】
図８の（２）では、可視情報を印刷するカートリッジと電気回路を形成するカートリッジとを入れ替えてキャリッジに設置し、位置決めパターン１６の位置座標を固体映像素子ヘッド１２で読み取り、この座標を基準として電気回路形成エリア１７にインクジェット方式によりポリイミド等の電気的絶縁層である耐熱性有機高分子膜２３を形成し、加熱硬化装置にてパターン中の溶媒が完全に除去され、パターンを構成する膜が硬化する温度条件にて熱処理を施す。
【００４１】
ここで、基体となる紙、布の凹凸を緩和し、平滑な表面の絶縁層を形成するためには、吐出される耐熱性有機高分子材料の粘度は、数ｃｐ以下とするのが望ましい。
【００４２】
また、本実施例において、絶縁層である耐熱性有機高分子膜２３の材料は、脆性上の問題から有機材料を選択したが、積層して絶縁パターンを形成する場合は、上層をＳｉＯ２系等の無機材料を原料として含む流動体を用いて平滑化することも可能である。
【００４３】
次に、電気回路形成エリアに位置決めパターン１０６を形成する。位置決めパターン１０６は、電気回路形成エリアの耐熱性有機高分子膜２３と親和性の良い材料であるならば、可視情報インクでも電気回路を形成する他の材料でも構わないが、カートリッジ交換の手間を考えると、電気回路形成材料の中で固体映像素子で読み取りが可能な材料で位置決めパターンを形成するのが望ましい。また、本実施例では、位置決め精度を上げるために、電気回路の形成部分により近い部分に位置決めパターン１０６を形成する例を示している。電気回路の要求精度が緩く、基体である紙や布が変形しにくい材料であるならば、図８（１）で形成した位置決めパターン１６の兼用も可能である。
【００４４】
次に、図９において、図８で説明した薄膜トランジスタの形成方法とその続きを説明する。
【００４５】
図９は、図７で示した薄膜トランジスタの形成方法を概略的に示した断面図である。
【００４６】
図９の（１）は、図８の（１）のＡ-Ａ’線における断面図に対応する。図９の（２）、（３）は、図８の（２）Ａ-Ａ’線における断面図に対応し、図９の（３）は、耐熱性有機高分子膜２３の厚さが２ｔであるため、キャリッジを２回移動させ、絶縁層である耐熱性有機高分子膜２３の厚さが２ｔになるように形成し、熱硬化処理を施す。このように、一回の工程による膜の形成と熱硬化処理によって、必要とされる厚み、強度、平坦性に達しない場合には、さらに同様のプロセスを数回繰り返すことで、所望の厚み、強度、平坦性を持ったパターンの形成が可能となる。
【００４７】
図９の（４）では、先ほど形成した絶縁層の耐熱性有機高分子膜２３の上に、回路形成データに基づいて、１回のスキャン内に、半導体パターンである有機半導体膜２４、絶縁パターンであるゲート絶縁膜としての有機絶縁膜２５、絶縁パターンである有機高分子保護膜２７、導電パターンであるソース／ドレイン電極としての導電性膜２８、導電パターンである電気配線としての導電性膜２９、の各パターンをインクジェット方式によって形成し、各パターン形成毎に熱硬化処理を施す。
【００４８】
図９の（５）〜（１３）では、回路形成データに基づいて、半導体パターンである有機半導体膜２４、絶縁パターンである有機絶縁膜２５及び有機高分子保護膜２７、導電パターンであるゲート電極としての導電性膜２６、導電パターンである導電性膜２８及び２９の各種パターンを、順次形成し、各パターン形成毎に熱硬化処理を繰り返すことにより、薄膜トランジスタが形成される。
【００４９】
熱硬化処理は、加熱硬化装置にて各パターン中の溶媒が完全に除去され、各パターンを構成する膜が硬化する温度条件にて熱処理を施す。熱処理の温度は、紙及び可視情報として形成されたパターンに変質等の影響のない温度に設定する。例えば耐熱性有機高分子膜としてポリイミドを使用する場合、一般的に３００℃程度の熱処理を行う必要があるため、基体としては耐熱シート（又は耐熱紙）を用い、紙面上に形成された可視情報のインクが変質（変色）しない温度で処理を行う。
【００５０】
さらに、各工程で位置決めパターン１０６を同時に形成し、固体映像素子にて位置座標を読み取り、次工程の形成パターンの位置合わせに使用する。
【００５１】
この結果、図７に示した電気回路である薄膜トランジスタを精度良く形成することができる。
【００５２】
さらに同様の工程により、導電性膜からなるコイルや導電性膜と有機絶縁膜からなるコンデンサを形成することで、非接触のＲＦＩＤチップ や、ダイオード等の電子素子を紙面上に形成することも可能である。
【実施例２】
【００５３】
本実施例では、上述した電気回路形成装置を用いて、紙又は布上に可視情報パターンと絶縁層とを形成し、該絶縁層の上に予め作成した微小電子素子であるＳｉトランジスタセルを、インクジェット方式によって配置し、該配置したトランジスタセルを繋ぐように電気回路をインクジェット方式によって形成する例を示す。ここで、微小電子素子とは、シリコン等の微小セル（多面体でも球状でも可）に回路を形成した、微小トランジスタや、微小ダイオード、微小コンデンサ等で、インクジェット方式で吐出できるサイズのものを指す。
【００５４】
図１０は本実施例の電気回路の概略断面図を示す。紙または布１４の上に、可視情報パターン２２と絶縁層である耐熱性有機高分子膜２３が形成され、該耐熱性有機高分子膜２３の上にＳｉトランジスタセル５１と、絶縁パターンである有機絶縁膜２５と、導電パターンである導電性膜２６と、絶縁パターンである有機高分子保護膜２７と、が形成されている。
【００５５】
図１１は、図１０に示した電気回路の形成工程を示す。
【００５６】
図１１の（１）では、可視情報を印刷するカートリッジをキャリッジに設置し、紙又は布上の可視情報形成エリア１５に、インクジェット方式により可視情報２２を形成する。次に、可視情報を印刷するカートリッジを電気回路を形成するカートリッジに交換してキャリッジに設置し、電気回路形成エリア１７にインクジェット方式によりポリイミド等の電気的絶縁層である耐熱性有機高分子膜２３を形成し、位置決めパターン１６を形成し、熱硬化処理を施す。
【００５７】
位置決めパターン１６は、電気回路形成エリア１７の耐熱性有機高分子膜２３と親和性の良い材料であるならば、可視情報インクでも電気回路を形成する他のインクでも構わないが、カートリッジ交換の手間を考えると、電気回路形成材料の中で固体映像素子で読み取りが可能な材料で位置決めパターンを形成するのが望ましい。ここまでの電気回路形成のための下地である、絶縁層としての耐熱性有機高分子膜２３を形成する工程及び加熱条件等は基本的に実施例１と同じである。また、必要とされる厚み、強度、平坦性を得るために、インクジェット方式による有機高分子膜の形成と熱硬化処理のプロセスを数回繰り返す。本実施例では、予め作成したＳｉトランジスタセルを溶媒中（分散剤としての界面活性剤を含んだ、水溶性アルコール又は非水溶性有機溶媒）に拡散させたものをインクジェット方式方式にて吐出して、耐熱性有機高分子膜２３の上に配置する。配置されたＳｉトランジスタセルを繋ぐように電気回路を形成するため、実施例１に比べて下地に要求される平坦性の許容度が大きくなり、μｍオーダーの凹凸のある耐熱性有機高分子膜上に回路を形成することも可能となる。
【００５８】
図１１の（２）では、位置決めパターン１６の位置座標を固体素子ヘッド１２で読み取りこの座標を基準として、Ｓｉトランジスタセル５１を溶媒中に拡散させたものをインクジェット法にて吐出し、Ｓｉトランジスタセル５１を所望の位置に配置する。ここで、Ｓｉトランジスタセルは、ゲート電極、及びソース／ドレイン電極から引き出された電極パッド５２を複数有している。
【００５９】
図１１（３）は図１１の（２）のＡ-Ａ’線における断面図であり、微小電子素子であるＳｉトランジスタセルが所望の位置に配置された概略図である。電極パッド５２は、微小電子素子が多面体の場合は、どの面が上を向いても後工程の電気回路形成の際に電極パッドが必ず接続できるように、異なる面に複数の電極パッドを有している。微小電子素子が球状である場合にも、電極パッドと電気回路とが必ず接続できるように複数の電極パッドを有した構造をとる。
【００６０】
次に、上記Ｓｉトランジスタセルの電極パッド５２の位置座標を固体映像素子ヘッドにて読み取り、データ処理装置上に電気回路のパターンを作成する。ここで、検出された接続可能なＳｉトランジスタセルの個数が電気回路の形成に足る充分な個数が無く、所望の電気回路のパターンが形成できない場合には、再びＳｉトランジスタセル５１をインクッジェット方式によって配置し、上記工程と同様にＳｉトランジスタセルの電極パッド５２の位置座標を固体映像素子ヘッドにて読み取り、データ処理装置上に電気回路のパターンを作成する。
【００６１】
図１１の（４）では、データ処理装置上に作成された電気回路のパターンに従って、導電パターンである電気回路としての導電性膜２６をインクジェット方式方式により形成し、所望の電気配線の接続を行う。ここで、絶縁層上に配置されているＳｉトランジスタセルは、全て接続するのではなく、所望の電気回路を形成するのに必要なセルのみを選択して接続する。
【００６２】
次に、加熱硬化装置を用いて、紙面上の溶媒を完全に除去し、導電性膜２６が硬化する温度条件にて熱硬化処理を施す。そして、絶縁パターンである有機絶縁膜２５を導電性膜２６の上に形成し熱硬化処理を施し、最後に、絶縁パターンである保護膜としての有機高分子保護膜２７を形成し、熱硬化処理を施す。
【００６３】
このように、微細加工を必要とするトランジスタ部分を予め半製品として形成しておき、トランジスタ間の配線接続のみＩＪ法を適用することにより、電気回路の集積度を上げることができ、より高機能の電気回路を簡単に形成することができる。
【００６４】
さらに実施例１の場合と同様に、電気回路を形成する液体を用いてコイルやコンデンサを形成したり、あるいは半製品であるコイルやコンデンサをＩＪで吐出して配置することで、非接触のＲＦＩＤチップを紙面上に形成することもできる。
【００６５】
また、実施例１及び２の工程において、電気回路を形成した後に可視情報を形成することで、可視情報形成に使用されるインクをより耐熱性の低いものに置き換えることができる。さらに、電気回路形成時に使用した位置決めパターンを利用して、この情報を読み取ることにより、可視情報形成の位置ずれを防ぎ、精度が向上する。
【００６６】
さらに、本実施形態１及び２の印刷工程においては、可視情報印刷に使用されるインクの内、例えば、黒色系のインクを電気回路形成用液体で代用して、可視情報を印刷することで、搭載されるインクヘッドの個数を削減し、より簡素な構造の印刷装置とすることも出来る。また、電気回路形成用インクに顔料、染料を含有すれば、他色の可視情報インクヘッドとの共用も可能である。
【実施例３】
【００６７】
可視情報形成用カートリッジと電気回路形成用カートリッジは、各々、シアン→導電パターン、マゼンタ→絶縁パターン、イエロー→半導体パターン、ブラック→接着パターンと、対応させることで、可視情報である色情報と電気回路情報とを対応させて出力することが可能となる。このように対応付けられた可視情報形成用カートリッジと電気回路形成用カートリッジとの整合性が取れているか否かの検出するための検出手段として、カートリッジ内の一部にＲＯＭを搭載する例があげられる。ROM中に各カートリッジの種別を記録しておく事により、電気回路形成装置側で、搭載されているカートリッジの種類の判断が可能となるため、電気回路形成情報や可視情報形成情報をホスト機器から受け取る際に、搭載されているカートリッジに見合ったデータのみを受け付けると事が可能となる。これにより、搭載カートリッジと印刷データとが対応しないような場合には、これら情報を受け取らないようにし、さらに、該検出手段により誤装着が検出された場合には、警告を発することにより、誤形成を防止する事が出来る。
【００６８】
また、各実施例に於いては、通常の可視情報を印刷するタイプの印刷装置を例にとって説明して来たが、これに限らず、Ｘ，Ｙプロッタ方式の任意の位置にヘッドを移動可能な形状の装置を用いることも可能である。
【００６９】
更に言えば、実施例の説明では、Ｘ，Ｙ方向の２次元駆動方式で記載されているが、電気回路の層構造に従って、層構造の高さ方向であるＺ方向を加えた３次元の駆動に関して、印刷済みの印刷層情報を記憶しておく事により、この記憶情報と、これから印刷する層が第何層目の印刷であるかとの情報とから、Ｚ方向のパラメータ値を前記情報に合わせて変更する事ができる。これにより基体とヘッドとの距離を常に一定に保ちながら、電気回路を形成することが可能となり、印刷精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の電気回路形成装置のシステム構成を示した概略ブロック図
【図２】本発明で用いられるカートリッジの外観図
【図３】本発明におけるキャリッジの模式図
【図４】本発明における記録ヘッドの断面図
【図５】本発明に用いられる記録ヘッド内のヒーターボードの説明図
【図６】実施例１における電気回路の概略平面図
【図７】（ａ）は図１のＡ−Ａ’線における概略断面図、（ｂ）は図１で形成される電気回路の各パターンの厚さを示した概略断面図
【図８】実施例１における電気回路の形成工程を示す概略平面図
【図９】実施例１における電気回路の形成工程図を示す概略断面図
【図１０】実施例２の電気回路の概略断面図
【図１１】実施例２における電気回路の形成工程を示す概略平面図
【図１２】インクジェット方式による電気回路形成装置の要部
【符号の説明】
【００７１】
１  データ処理装置
２  基体の搬送部
３  キャリッジの搬送部
４  接着パターン形成用ヘッド
５  接着パターン形成用タンク
６  絶縁パターン形成用ヘッド
７  絶縁パターン形成用タンク
８  半導体パターン形成用ヘッド
９  半導体パターン形成用タンク
１０  導電パターン形成用ヘッド
１１  導電パターン形成用タンク
１２  固体映像素子ヘッド
１３  加熱硬化装置
１４  紙又は布の基体
１５  可視情報形成エリア
１６、１０６  位置決めパターン
１７  電気回路形成エリア
２２  可視情報パターン
２３  耐熱性有機高分子膜
２４  有機半導体膜
２５  有機絶縁膜
２６、２８、２９  導電性膜
２７  有機高分子保護膜
１０  電源
１００  電気回路形成装置
１０１  表示装置
１０２  キー入力装置
１０３  ＣＰＵ
１０４  ＲＯＭ
１０５  ドライバ
１０６  ＡＳＩＣ
１０７  Ｉ／Ｏ
１０８  ＤＲＡＭ
１０９  ＥＥＰＲＯＭ
１１０  データ入力用Ｉ／Ｆ
２００  電気回路形成装置ユニット
２０１  各種制御用モーター
２０２  ヘッド
２０３  エンコーダ、センサー等の制御系
２０４  電気回路形成面に対するヘッド制御部
２０５  タンク
２０６  吐出口
３００  電気回路や可視情報パターンのデータ
６００、６０５  キャリッジ
６０１、６０７  電気回路形成用カートリッジ
６０２、６０６  可視情報形成用カートリッジ
６０３、６０９  電気回路形成用キャリッジ
６０４、６０８  可視情報形成用カートリッジ
６１０  固体映像素子ヘッド
５１００  ヒーターボード
５１１０  温調用ヒーター（昇温用ヒーター）
５１１２  共通液室
５１１３  吐出用ヒーター
５１１４  気泡が発生し、流路中の液体が
５１１５  液滴
５２００  配線基板
５３００  支持体
５４００  ダイオードマトリックス用ダイオード
５４０１  ワイヤーボンディング用のパッド
５４０２  吐出用ヒーターへの配線パターン
５５００  メニスカス・コントロール用ヒーター
Ｐ  基体
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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