(57)【要約】本発明は、インキの循環機能とインキの分散機能を備えるインクジェット装置を用い、使用するインキを、必要に応じて再分散し、チューブを介してインキ回収タンクに送られる途中でインキの一部がプリンタヘッドに送られ、被印刷体表面に所定パターンを形成するものであり、沈殿しやすく印刷安定性に欠けるインキであっても、インキタンク内で必要に応じてインキを再分散するためインキの沈殿や凝集を防止しながら、インクジェット用の印字ヘッドやインキ噴出口を詰めることなく、安定したインクジェット印字が可能になり、高歩留まりで安定して電子部品を製造できる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インキを収容するインキタンクと、第１のチューブを介して前記インキタンクに連結されるインキ回収タンクと、第２のチューブを介して前記第１のチューブに連結されるプリンタヘッドを有し、さらに前記インキを分散する分散機を備えるインクジェット装置。
【請求項２】
前記分散機が前記インキタンク内の前記インキを分散するように設置される請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項３】
前記分散機が前記第１のチューブ内の前記インキを分散するように設置される請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項４】
前記第１のチューブと前記第２のチューブの少なくとも一方に、前記インキを流動させるポンプを備える請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項５】
前記第１のチューブと前記第２のチューブの少なくとも一方に、前記インキの流動を制御するバルブを備える請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項６】
前記第１のチューブと前記第２のチューブの少なくとも一方に、ろ過装置を備える請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項７】
前記第１のチューブに、泡をトラップする装置を備える請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項８】
前記泡をトラップする装置が、前記第１のチューブの一部を上に凸のＵ字型に加工したものである項１記載のインクジェット装置。
【請求項９】
複数の前記第２のチューブを介して前記第１のチューブに連結される複数の前記プリンタヘッドを有する請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項１０】
前記第１のチューブは、内径０．２ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、前記第２のチューブは、内径０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項１１】
前記第１のチューブが透明である請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項１２】
前記第１のチューブの少なくとも一部分がフレキシブルである請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項１３】
前記プリンタヘッドが、前記インキを噴射するインクジェットノズルと前記インキに圧力を加えるピエゾ素子を有する請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項１４】
さらに前記インキタンクと前記インキ回収タンクとを連結する第３のチューブを有する請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項１５】
前記第３のチューブにポンプを備える請求項１４記載のインクジェット装置。
【請求項１６】
前記第３のチューブにインキ再生装置を備える請求項１４記載のインクジェット装置。
【請求項１７】
前記第３のチューブにインクの流動を制御するバルブを備える請求項１４記載のインクジェット装置。
【請求項１８】
前記第３のチューブにろ過装置を備える請求項１４記載のインクジェット装置。
【請求項１９】
インキ分散機能とインキ循環機能とプリンターヘッドを有するインクジェット装置を用い、セラミック生シート上への、粉体を分散したインキの印刷工程を有する電子部品の製造方法であって、前記印刷工程と並行してインクジェット装置内でのインキ分散工程とインキ循環工程とを有する電子部品の製造方法。
【請求項２０】
前記インキが、粒径０．００１μｍ以上３０μｍ以下で比重１．０以上の粉体を１重量％以上８０重量％以下含み粘度が１０ポイズ以下のインキである請求項１９記載の電子部品の製造方法。
【請求項２１】
前記粉体が導電性粉体、誘電体粉体、ガラス粉体、セラミック粉体、金属粉体、抵抗体粉体、磁性粉体のうちの一種類若しくは、それらの組み合わせである請求項２０記載の電子部品の製造方法。
【請求項２２】
前記インキ循環工程が、インクジェット装置内で、前記インキを０．１ｍｍ／分以上１００ｍｍ／秒以下の流速で循環させる工程である請求項１９記載の電子部品の製造方法。
【請求項２３】
前記インキ分散工程が、インクジェット装置内で、前記インキ中での粉体濃度を均一化する処理である請求項１９記載の電子部品の製造方法。
【請求項２４】
前記分散工程が、前記インキに対して加えられる攪拌、再分散、循環および超音波印加の処理の中から選ばれる一つ若しくはそれらを組み合わせた処理である請求項１９記載の電子部品の製造方法。
【請求項２５】
前記インキ分散工程が、前記インクジェット装置内での前記インキ中の粉体濃度差を５％以下にする処理である請求項１９記載の電子部品の製造方法。
【請求項２６】
前記印刷工程が、前記セラミック生シートと前記プリンターヘッドとを１ｃｍ／秒以上１００ｍ／秒未満の相対速度で移動させながら印刷する工程である請求項１９記載の電子部品の製造方法。
【請求項２７】
複数の前記プリンターヘッドを有する前記インクジェット装置を用い、前記複数のプリンターヘッドから前記セラミック生シート上に前記インキを同時に印刷する請求項１９記載の電子部品の製造方法。
【請求項２８】
前記インキが印刷された前記セラミック生シートの上に、さらに他のセラミック生シートを積層する工程と前記他のセラミック生シート上に前記インキを印刷する一連の工程を１回以上有する請求項１９記載の電子部品の製造方法。
【請求項２９】
前記積層されたセラミック生シートを所定寸法に切断する工程と、切断後に焼成する工程と、焼成後に外部電極を形成する工程をさらに有する請求項１９記載の電子部品の製造方法。
【請求項３０】
粉体と樹脂と溶剤を有するインキであって、前記粉体が粒径０．００１μｍ以上３０μｍ以下で、比重１．０以上の導電性粉体、誘電体粉体、ガラス粉体、セラミック粉体、金属粉体、抵抗体粉体、磁性粉体のうちの一種若しくは、それらの二種類以上を混合した粉体であり、かつ前記粉体の配合比が１重量％以上８０重量％以下で、粘度が１０ポイズ以下であるインクジェット印刷用インキ。
【請求項３１】
深さ３ｃｍ以上１００ｃｍ以下の容器内に１０時間以上１００時間未満静置させるインキ静置試験で、沈殿物が生じる性質を有する請求項３０記載のインクジェット印刷用インキ。
【請求項３２】
前記深さ３ｃｍ以上１００ｃｍ以下の容器内に１０時間以上１００時間未満静置させるインキ静置試験で、前記容器の底と表面とで５％未満の密度差となる性質を有する請求項３０記載のインクジェット印刷用インキ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、インクジェット装置を用いて、各種電子部品形成用のインクジェット用インキを安定して非接触で印刷し、積層セラミックコンデンサ、高周波電子部品、フィルタ、多層基板等のセラミック電子部品を製造する方法に関するものである。
背景技術
従来より、セラミック電子部品の内部電極やセラミック層はスクリーン印刷、グラビア印刷等の版を用いた印刷方法で製造されることが多かった。これらの方法は大量生産に向いているが、近年の少量多品種生産には適さない。そのため新しい印刷方法として、セラミック電子部品の製造にインクジェットを用いることが提案されている。
まず一般的なインクジェット用インキについて説明する。一般的なインクジェット用インキは、染料タイプや顔料タイプであり、これらは焼成によって揮散したり変質したりするため電極材料や誘電体材料、磁性材料として用いることは不可能であった。例えば、米国特許３，８８９，２７０号公報では紙上の印刷用のインクジェット用インキが提案されている。米国特許４，１５０，９９７号公報は、インクジェット用水系の蛍光インキとその製造方法を提案しているが、これらは着色用なので電子部品用には応用できない。米国特許４，８９４，０９２号公報は、耐熱性顔料が提案されているが、これも着色用なので電子部品用には応用できない。また米国特許４，９５９，２４７号公報ではエレクトロクロミック用コーティング及びその製造方法が紹介されているが、これらも電子部品用には応用できない。米国特許５，０３４，２４４号公報では、無機性セラミック顔料を用いたガラス用の耐熱パターンの形成方法が紹介されているが、以上の顔料系インキでは電子部品は製造できない。
次にセラミック基材用の着色に用いるインクジェット用インキについて説明する。米国特許５，２７３，５７５号公報は、セラミック基材の着色用（例えば、黒、ブラウン、緑、Ｂｒｉｌｌｉａｎｔ  Ｂｌｕｅ等）に顔料の代わりに各種金属塩（Ｍｅｔａｌｌｉｃ  Ｓａｌｔ）を溶剤に溶解して作成したインクジェット用インキを提案している。また米国特許５，４０７，４７４号公報では、無機系顔料の粒子径を限定したセラミック基材の着色用インクジェット用インキを提案している。また米国特許５，７１４，２３６号公報は、各種金属塩を酸素供給物質となる可燃性材料に混ぜて作成した、セラミック基材の着色用インキを提案している。
しかしこれらのインクジェット用インキは、例えばセラミック電子部品のマーキング等の着色や印字は可能であっても、内部電極や誘電体、磁性体として用いることは出来ない。また特公平５−７７４７４号公報や特開昭６３−２８３９８１号公報ではキレートを用いたセラミック基材用の焼成型の加飾方法が提案されている。また特公平６−２１２５５号公報ではシリコーン樹脂と無機着色顔料と溶剤よりなる焼成型のマーキング用インキが提案されている。また特開平５−２０２３２６号公報は可溶性金属塩を用いたセラミック基材用マーキングインキが提案されている。また特開平５−２６２５８３号公報では可溶性金属液を溶解した酸性水溶液をセラミック基材の上に塗布した後、金属塩を中和するようにアルカリ水溶液を塗布した後、焼成するマーキング方法が提案されている。また特開平７−３３０４７３号公報では金属イオン水溶液よりなるインキをセラミック基材上にインクジェットで所定形状に印刷し、焼成するマーキング方法が提案されている。また特開平８−１２７７４７号公報では金属顔料を入れたセラミック基材の着色用マーキングインキが提案されている。しかしこれらのセラミック着色用インキでは電子部品は製造できない。
次に電子部品等を製造する際に用いるエッチングレジストをインクジェット方法で作成する様子を説明する。米国特許５，５６７，３２８号公報では、回路基板を製造する際に、エッチングレジストとなるレジストパターンをインクジェット方法で作成することが提案されている。同様に特開昭６０−１７５０５０号公報でも、基材上の金属膜上にエッチングレジストとなるレジストパターンをインクジェット方法で３次元的に形成することが提案されている。しかしエッチングレジストを用いると電子部品の製造コストが上がる。以上のように従来のインクジェット方法やインクジェット用のインキでは、電子部品を安価に用いることは出来なかった。
次にインクジェット方法により各種電子部品を製造しようとする提案について説明する。従来より電子部品の製造にインクジェット装置を用いることが提案されていた。特開昭５８−５０７９５号公報では未焼成のセラミック基板の上に導体や抵抗体をインクジェットによって作成する方法が提案されていた。この提案で説明するように、従来のインクジェット法では基板上に電子回路を形成する場合、電子回路形成用のインキが基板上で流れ易くあるいは広がり易い。
特開昭５８−５０７９５号公報で電子回路の形成方法として提案されたインクジェット装置について、図１４を用いて説明する。図１４は電子回路をインクジェットで形成する場合の課題について説明するものである。図１４において、電子部品用インキ１は、インクジェットノズル２に充填され、エアーやピエゾ素子（共に図示していない）によって発生された圧力によって、オンデマンド的に、噴射され、インキ滴３を形成する。インキ滴３は、被印刷体４の上に着地し、所定の形状でパターン５を形成する。電子部品用インキ１中に凝集体６が存在すると、インクジェットノズルからのインキ滴の噴射が不安定化し、場合によっては印刷できなくなる。このように、凝集体６の影響で、パターン５中にピンホール等の不良７が発生してしまう。このように、電子部品用インキの場合、凝集体６が発生しやすく、凝集体６によって、インクジェットノズル２が詰まりやすくなり、各種電子部品の歩留りを下げやすいという課題が有った
図１５を用いて、電子部品用インキの沈殿や凝集について説明する。図１５は、溶液中の粉体挙動の様子を各理論式に当てはめて計算した結果を示すものである。Ｙ軸は粉体の移動速度（単位はｃｍ／秒）、Ｘ軸は粉体の粒子径（単位はμｍ）である。直線８は、ブラウン運動の計算式より求めた粉体の移動速度を示すものであり、粉体の粒子径が小さくなるほど、速度が大きくなる（すなわち、ブラウン運動が大きくなる）ことが判る。直線９は、アインシュタイン−ストークスの計算式より求めた粉体の移動速度（すなわち、粉体が溶液中で沈降する場合の沈降速度に相当する）を示しており、粉体の粒子径が大きくなるほど、沈降しやすくなることがわかる。交点１０は、直線８のブラウン運動での移動速度と、直線９の沈降速度との交点である。なお図１５において、溶液粘度は１ｃｐ（センチポイズ）として計算した。図１５より、理論的には、交点１０より左の領域αでは、粉体の粒子径が小さくなるため沈降速度９よりブラウン運動８の影響が大きくなるため、粉体は沈降しにくくなる。また交点１０より右の領域βでは、ブラウン運動８より沈降速度９が大きくなるため、粉体は沈殿しやすくなる。なおこの交点１０は、粉体の比重の影響を受け、粉体の比重が大きくなるほどに、領域α側（図１５の左側）に移動する。このように、理論的には図１５に斜線部分（すなわち、ブラウン運動８が沈降速度９を凌駕する領域）のインキであれば、沈殿しないため、通常の水系染料インキ用の市販のインクジェット装置で印字できる可能性が有る。
しかし図１５は非常に希釈された状態での理論式（つまり粉体同士の相互作用を考慮していない）のため、例え、そのインキが図１５の斜線部に位置していたとしても市販の印字ジェット装置でそのまま印字できるとは限らない。つまり図１５で計算すると本来沈殿しないはずの粉体を用いた電子部品用インキでも（斜線部に相当）、分散の不完全さ、粉体同士の相互作用による凝集、粒度分布の広がり、ヘテロ凝集（異なる粒径の粉体同士が混ざると凝集しやすいと言う理論）等により、沈殿したり、凝集したりすることが多い。例えば図１５より電子部品用インキをすべて０．０１μｍ粒径で作製できるなら、図１５より沈殿しないインキができる可能性はある（図１５の斜線部に相当する）。
しかし実際は、例えば市販されている平均粒径が０．０１μｍの粒径の金属粉やセラミック粉を選んで、更に高度に分級したとしても、粒径１μｍの粉体を皆無にすることはできない。また粉体は小さくなるほど、凝集体（あるいは二次粒子）を形成しやすい。そのため、一次粒子の平均粒径が０．０１μｍであっても二次粒子は１μｍ以上の場合がある。しかも、こうした凝集体を含む粉体を、高度に分散しても二次粒子をほぐすことは難しく、コスト高になるため現実的ではない。実際の電子部品用インキの場合、特性を得るためやコストダウンのために、１μｍ以上あるいは１０ミクロン前後の大きな粒径の粉体を用いたインキが求められる。こうした場合は、図１５より判るように沈降速度９の方が、ブラウン運動８より数桁大きくなるため加えて、電子部品用インキに求められる粉体は、比重３から７程度のセラミック粉体や、比重６から２０程度の金属材料であるため、低粘度液体中では、原理的に考えても安定分散させることは不可能に近い。商品によっては所定の特性を得るために、異なる粒径の粉体が混合が求められるが、この場合には、更にヘテロ凝集しやすいため、安定分散は難しい。またサブμｍの微粒子は、比表面積が大きくなるため、吸油量（ＪＩＳで定義されている）が大きく、粉体表面に吸着される溶剤量が大きくなる。従って、粉体濃度が高くなると、粘度が急激に上昇してしまい流動性が無くなる。紙用のインキでは主に染料が使われることが多く、顔料が使われる場合でも粉体濃度は５重量％以下であるのに対し、電子部品を製造するために使用するインキの場合、染料や金属塩では所定の特性が出ないため、セラミックや金属等の粉体材料を使うことが必要で、数十重量％もの粉体濃度が求められることがあり、凝集しやすく、安定した印字を行うことはきわめて難しかった。
次に図１６を用いて、従来のインクジェット装置に電子部品用インキをセットして印字する場合の課題について説明する。図１６において、インキタンク１１の内部にはインキ１２が充填されている。インキ中には粉体１３が含まれ、粉体１３が凝集されてなる凝集体１４が存在する。インキタンク１１内のインキ１２は、粉体１３や凝集体１４と共に、配管１５を介して、プリンタヘッド１６の内部に充填される。そして、プリンタヘッド１６に充填されたインキ１２は、外部信号（図示していない）により、オンデマンドで噴射され、液滴１７を形成する。液滴１７は、被印刷体１８の表面に着地し、インキパターン１９を形成する。矢印２０は、配管１５中でのインキ１２の流れる方向や、プリンタヘッド１６から噴射された液滴１７の飛行方向を示す。図１６Ｂは、図１６Ａの配管１５やプリンタヘッド１６の内部の様子を更に拡大して詳しく説明するものである。図１６Ｂにおいて、凝集体１４は、インキタンク１２や配管１５、あるいはプリンタヘッド１６内において発生した粉体の凝集体であり、印字の安定性を低下させる。このように、従来のインクジェット装置では、インキ１２中の凝集体１４は、そのままプリンタヘッド１６内部に蓄積されることになり、印字時間は印字量が増えるほど、凝集体が増加し、長時間の安定に印字することが難しかった。
以上述べたように、従来、電子部品用のジェットインキは凝集体や沈殿物等を形成しやすかった。このような沈殿物や凝集体は、インクジェットプリンタのヘッドを詰まらせるのみならず、インキ噴射量を不安定にしたり、インキの噴出方向に悪影響を与えやすい。インクジェットでは、非接触で印字させるため、インキの噴出方向が設計値と異なった場合、パターンが歪んだり、ベタ印刷部分のピンホール、配線パターンのショート等の不良パターンの発生原因になりやすい。
インクジェットノズル２の内部に充填されたインキ１は、前述したようにして、沈殿体１４や凝集体１４を形成し、噴出口５５を詰めたり、あるいは噴出口５５より噴出されるインキ小滴３が不均一に噴出されたり、あるいは時間と共に噴出量が増減したり、噴出口５５自体が沈殿体１４や凝集体１４によって詰まってしまうことがある。なお沈殿体も凝集体も同じのものであるが本特許では、底の方に沈殿したものを沈殿体１４、インキ内に浮遊したものを凝集体１４と便宜的に呼ぶ。このように、電子部品の製造に求められるインキ材料は、沈殿や凝集しやすいものであるため、従来のインクジェット工法では安定した印字が難しかった。また沈殿体１４や凝集体１４は、インキを詰まらせるのみならず、インキの噴射量を不安定にしたり、インキの噴出方向に悪影響を与えやすい。特にインクジェットでは、非接触で印字させるため、インキの噴出方向が設計値と異なった場合、パターンが歪んだり、ベタ印刷部分のピンホール、配線パターンのショート等の不良パターンの発生原因になりやすい。
他にもインクジェットによる電子部品の製造方法が提案されている。例えば特開平８−２２２４７５号公報では、厚膜用インクをインクジェット装置を用いて内部電極パターンに塗着し、積層、焼成する厚膜型電子部品の製造方法が提案されている。この場合、セラミック生シート表面に、導電性インキや抵抗膜用インキをインクジェット装置により所定のパターン形状に塗着されることになる。また特開昭５９−８２７９３号公報では印刷回路基板の所定接続位置に導電性接着剤や低温焼成用導体ペーストを、インクジェットの方法で形成することが提案されている。特開昭５６−９４７１９号公報では、積層セラミックコンデンサにおける内部電極の厚みによる段差を解消するために、セラミックインクをスプレーにより吹きつけ、内部電極の逆パターンが製造できることが提案されている。同様に特開平９−２１９３３９号公報では、積層セラミックコンデンサにおける内部電極の厚みによる段差を解消するために、セラミックインクをインクジェットによりセラミックグリーンシートの表面に付与することも提案されているが、従来こうした工法に使えるインクジェット装置や、専用インキは無かった。
また特開平９−２３２１７４号公報では、同様に導電ペーストや抵抗ペースト等の機能材料ペーストを、セラミックペーストと共にインクジェット方式で噴射し、積層インダクタ等の電子部品を製造することが提案されていた。またこうしたビアホールを用いない積層型インダクタの製造方法としては、米国特許４、３２２、６９８号公報に、互いにコイルパターンの一部が露出するように絶縁層を交互に形成しながら積層コイルを製造する方法が提案されている。また特開昭４８−８１０５７号公報ではセラミック生シートに形成されたビア穴を介してコイルを積層する方法が提案されている。さらに特開平２−６５１１２号公報では、半導体コンデンサの製造時に、素子表面にドーパント液をインクジェットで点滴状に必要量だけ均一に噴射させることでその特性を改善することが提案されている。この場合、金属のイオン化性塩類を溶解するために、エタノールやＰＨ調整用の酸に溶解することでインクジェット用インキを作成している。このように電子部品形成用部材が、インキ中に溶解されている場合は、図１６で示したような、沈殿体や凝集体１４は発生しないが、本発明で提案するような電子部品を製造することはできない。
またセラミック表面に電子回路ではなく、セラミック表面の着色や所定の画像を形成するものとしては、特開平７−３３０４７３号公報では金属イオン水溶液をインクジェットすることが、特開昭６３−２８３９８１号公報では有機金属キレート化合物を用いることが、特公平５−６９１４５号公報では水ガラスを添加することが、特公平６−２１２５５号公報ではシリコーン樹脂を添加することが提案されている。しかし、こうした提案は、画像であり、電気回路を形成することは出来ない。
しかし、このように従来のインクジェットによる各種電子部品の製造方法では、電子部品の製造に求められるセラミックやガラス、金属等の粉末を含んだインキをノズルから吹き出す必要があるため、図１４から図１６で説明したように、電子部品用インキがノズルに詰まりやすいという課題があった。このため。実際に電子部品がインクジェットで製造されたことは殆ど報告されていない。特に各種電子部品を製造する場合は、部品毎に適当な特性のインクジェット用インキが必要となる。例えば、積層セラミック電子部品を製造する場合、内部電極用にはパラジウムやニッケル、銀パラジウム等のインクジェット用インキ、誘電体形成用には誘電体インクジェットインキ、さらに外部電極形成用には銀等のインクジェットインキが必要である。またコイル部品を製造するには、磁性等の磁性インクジェットインキ、コイル導体用の銀や銅の導体インクジェット用インキが必要となる。また角チップ抵抗器をインクジェット印刷で製造する場合は、インクジェット用の樹脂インキ、絶縁体ガラスインキ、オーバーコートインキ、印字用インキ、グレーズインキ、電極インキ、抵抗体インキ、外部電極インキ等が必要になる。更に抵抗体インキだけでも、数ｍΩの低抵抗から数十ＭΩの高抵抗までの抵抗体インキが、ＴＣＲ（抵抗値の温度係数）を所定領域に合わせた状態で数十種類必要になる。こうした様様なインクジェット用インキは市販されておらず、学会等でも報告されない。また一般に、それらのインキを試作しても、図１６で説明したように、インキノズルを詰めやすいという課題があった。
電子部品用インキではなく、紙用のインキの場合こうした課題を解決するために、様様な提案が行われている。例えば特開平５−２２９１４０号公報では、無機顔料入りのインクジェット用インキをインキ供給室内で攪拌しながら印字用ヘッドへ送ることが提案されている。また特開平５−２６３０２８号公報では、金属フィルターを用いて加圧ろ過することが提案されているが、電子部品用インキの場合、更に高精度なものが要求されるため、電子部品用に実用できるものは無かった。発明者らは、試しに市販のスクリーン印刷用の各種電子部品インキを希釈等により粘度を下げ、更に金属フィルター等を用い、ろ過して、市販のインクジェット装置で印字することを試みたが、インキ中の金属粉やセラミック粉がすぐに沈殿してしまいインクジェット印刷することは出来なかった。そこで沈殿防止のために、インキを攪拌しながら印字ヘッドへ送ったが、今度は印字ヘッド内でインキ中の粒子が沈殿し、ヘッドを詰めてしまった。このように電子部品用インキのような高濃度、低粘度、高密度のインクジェット用インキを安定して印字できるインクジェット装置は市販されていなかった。
次に、厚み２０μｍ以下のセラミック生シート上へ電極を印刷するときの課題について説明する。発明者らは、電極インキ中の溶剤成分がセラミック生シートに染込み、ショート原因になり歩留まりを低下させてしまうこと、及びその対策について、発明者らは特許第２６３６３０６号公報、特許第２６８８６４４号公報等で開示している。すなわち、例えインクジェットで電極を形成しても、インキ中の溶剤成分がセラミック生シートにしみ込むため、２０μｍ以下の厚みの薄いグリーンシートの場合では、ショートの発生原因になることが判っている。
つまり従来は、染料や金属塩を用いたインキは提案されていたが、沈殿や凝集体の発生しやすい電子部品用インキを安定して印字できるインクジェット装置は提案されていなかった。こうした電子部品用インキは、製造後に高精度なろ過設備でろ過したとしても、インクジェット装置内で沈殿したり再凝集したりする。そのため従来提案されていたインクジェット装置では、インクジェット用の印字ヘッドやインキ噴出口を詰めてしまいやすく、安定した印刷は難しかった。また安定して印字できるインクジェット用電子部品インキは、着色等を目的とした染料や金属塩を用いたものであり、ＬＣフィルタ、高周波部品等の電子部品の製造に用いることはできなかった。また積層セラミック電子部品を製造する工程で、厚み２０μｍ以下のセラミック生シートの上に電極インキ等を印刷しようとしても、従来のインクジェット装置では、電子部品用インキが安定して印字できなかった。このように沈殿や再凝集しやすいインキの場合、従来のインクジェット装置では、インクジェット用の印字ヘッドやインキ噴出口を詰めてしまいやすく、安定した印刷が難しいく、有効な解決手法は提案されていなかった。
発明の開示
本発明は、使用するインキを循環させ、必要に応じて再分散し、チューブを介してインキ回収タンクに送られる途中で粉体を含むインクジェット用インキの一部がプリンタヘッドに送られ、被印刷体表面に所定パターンを形成するインクジェット装置を提供するものであり、上記インクジェット装置を用いることで、沈殿しやすく印刷安定性に欠けるインクジェット用インキであっても、インキタンク内で必要に応じてインキを再分散するためインキの沈殿や凝集を防止しながら、セラミック生シート上での安定したインクジェット印字を可能にするものである。
発明を実施するための最良の形態
（実施の形態１）
実施の形態１では、本発明の一実施例によるインクジェット装置及びそのインキ供給機構について、図１Ａを用いて説明する。図１Ａにおいて、インキタンク２１の内部にはインキ１２が充填されている。また、分散機２２は必要に応じてインキタンク２１内のインキ１２を再分散させる。インキタンク２１の中のインキは、第１のチューブ２３を介して、インキ回収タンク２５に自重で流れる。なお、インキタンク２１を、インキ回収タンク２５より高く置くことで、サイフォンの原理を用いて、ポンプ等を使うことなく自然に流すことができる。このようにして、インキタンク２１の中のインキ１２は、第１のチューブ２３を介して、インキ回収タンク２５に滴下される。本発明において、インキ１２は、第１のチューブ２３を常時流れており、印字に必要な分だけが僅かに、第２のチューブ２４を介して、プリンタヘッド１６に送られる。そして、プリンタヘッド１６に充填されたインキ１２は、外部信号（図示していない）により、オンデマンドで噴射され、液滴１７を形成する。液滴１７は、被印刷体１８の表面に着地し、インキパターン１９を形成する。また矢印２０は、第１のチューブ２３や第２のチューブ２４の中でのインキ１２の流れる方向や、プリンタヘッド１６から噴射された液滴１７の飛行方向を示す。
また第１のチューブ２３や、第２のチューブ２４をフレキシブルなチューブ（例えば樹脂製のチューブ）にしておくことで、市販の数万円の年賀状やデジタルカメラの画像印刷に用いられているプリンタに対しても、プリンタ自体を改造することなく、簡単に取付けられる。つまり本実施例（図１Ａ）では、インキはいつも流動状態にあるため、インキ中で粉体は拡散され沈殿することはない。しかし従来のインクジェット装置（図１６）は、インキの消費量（プリンタヘッドから排出されるインキ量）インキは少ないため、少なくとも配管内でのインキは殆ど静置状態にあるため、配管内でインキ中の粉体が凝集しやすくなる。
次に図２を用いて本発明の一実施例によるインクジェット装置用のインキ回収再生機構について説明する。図２は、インキ回収再生機構について説明する図である。図２において、インキ回収タンク２５に回収されたインキ１２は、第３のチューブ２６を介して、ポンプ２７に吸いこまれ、更にインキ再生装置２８を介して、最後にインキタンク２１に滴下される。本発明において、インキ再生装置２８の中で、フィルターを用いて凝集体をろ過し、インキの固形分や粘度を再調整し、更にインキ中の溶存気体も除去する。このようにして、図１Ａのインキ供給機構と、図２のインキ回収再生機構を組合せることによって、凝集しやすい電子部品用ジェットインキであっても、長時間安定して印字でき、各種電子部品を高歩留りかつ低コストで製造できる。
更に詳しく説明する。まず市販の数万円のインクジェットプリンタ（エプソン株式会社製のもの、日本ヒューレット・パッカード株式会社製のもの、キャノン販売株式会社製のもの）に最初から付属されていたインキカートリッジをはずし、そこに図１Ａに示すようなインキ循環機構を取付けた。ここでチューブには市販の内径３ｍｍφ（外形５ｍｍφ）の透明なフレキシブルな樹脂製チューブを用いて、図１Ａに示すようなインキ循環装置を作成した。
電子部品用インキとしては、特開平１２−１８２８８９号公報、特開平１２−３２７９６４号公報、特開平２０００−３３１５３４号公報等で発明者らが提案している電子部品用ジェットインキを用い、これを５μｍのメンブランフィルタ（表面ろ過型のフィルタ）でろ過し、インキ１２とした。インキタンク２１（これは市販の２５０ｃｃのポリ瓶を用いた）に入れた。このようにして、図１Ａに示すインキ循環装置と、図２に示すインキ回収再生装置を組合せた。なお、実際は、実験机の上に、インキ回収タンク２５（５００ｃｃのポリ瓶を使用）を直接置いた（机の上から高さ０ｃｍ）。次に、プリンタの下にジャッキで高さの可変できる台を置き、プリンタヘッド１６の高さが９ｃｍ（机の上から９ｃｍ）になるようにした。次に、インキタンク２１の下にもジャッキで高さの可変できる台を入れ、インキタンク２１のインキ液面の高さが２５ｃｍ（机の表面から２５ｃｍ）になるようにした。このようにして、インキタンク２１を一番高くし、その下にプリンタヘッド、一番下にインキ回収タンクを、夫々高さを変えてセットした。また、第１のチューブ２３の一端は、インキタンク２１の中に浸るようにした。次に市販の吸引器を用いて、第１のチューブ２３のもう一端（インキ回収タンク側）から、インキ１２を吸引し、第１のチューブ２３の中を、インキ１２で満たした（なおこのとき、第２のチューブ２４を指で押え、プリンタヘッド１６側から空気が混入しないようにした）。こうして、第１のチューブ２３を、インキ１２で満たしたところ、インキタンク２１に蓄えられたインキ１２は、第１のチューブ２３を介して自重でポトポトと、インキ回収タンク２５に滴下できた。次に、プリンタに有るクリーニングスイッチを数回押して、第２のチューブ内（当初はインキ１２が入っておらず、空気で満たされている）に、インキ１２を吸引した。こうして、常時、インキタンク２１中のインキ１２が、ポトポトとインキ回収タンク２５に滴下するようになった。また、インキ回収タンクに溜まったインキ１２は、ポンプ２６を用いて、インキタンク２１に回収できるようにした。ここで、ポンプ２７にチューブポンプを用いた。ポンプ２７にチューブポンプを用いることで、例えばインキ回収タンクが空の場合（インキで満たされていない場合でも）、呼び水無しで、安定してインキをインキタンク側に戻すことができた。またインキ再生装置としては、市販のフィルタを用いる。例えば、ワットマンのガラスフィルタ等の体積ろ過型のフィルターを入れることが望ましい。体積ろ過型は目詰まりしにくく、長時間の使用に耐えられる。一方、メンブラン等の表面ろ過型のフィルタを入れると、すぐにフィルタが詰ってしまい、インキ再生装置２８と第３のチューブ２６の接続部や、ポンプ２７でインキ漏れの発生原因となり、細い霧状にインキが噴出し、周りを汚すことがある。このため表面ろ過型のフィルターは、インキ再生装置２８としては適さない。なお、表面ろ過型のフィルターは、詰りやすいがフィルター性能自体は、体積ろ過型よりも優れているので、インキをインキタンク２１に入れる前に用いることが望ましい。
なお、第１のチューブ２３と第２のチューブ２４の接続は、市販の樹脂製Ｔ型ジョイントパイプを用いることで、長さの調整が容易になり、インキ供給タンク２１やプリンタヘッド１６の高さを調整しやすくなる。
比較のため、従来例（図１６Ａ）で連続印刷／休止実験してみた。まず図１６Ａに示したように、インキタンク１１から、配管２０（これは、上記第１のチューブと同じものを用いた）を介して、プリンタヘッド１６に直結し、連続印刷した。Ａ４の紙の上に印刷実験した。印刷実験は、１０枚連続印刷、１時間印刷休止、連続１０枚印刷し、１時間印刷休止を、複数回繰り返した。すると、最初の連続１０枚の印刷は綺麗に印刷できたが、１時間の印刷休止後、連続で１０枚印刷しようとしたが、印刷がカスレ、満足なものが得られなかった。そこで、再度プリンタ本体のクリーニングボタンを押し、クリーニングしたところ、幾分は印字品質が改善されたが、実用に耐えるものでは無かった。そこで、プリンタヘッド１６を外して、内部を観察したところ、インキ１２中の凝集体１４が多数詰っており、部分的にはゲル化しており、これが印字品質を低下させた原因と判明した。試しに新しいヘッドに取替え、同様に印刷実験したところ、綺麗に印刷できたが、やはり１時間印刷を休止すると、同様に印刷がかすれてしまった。このように、１時間程度の休止で印字できなくなると、実際の工程は使えないと判断した。
同様に、発明例（図１Ａと図２）で連続印刷／休止実験してみた。まず図１Ａのようにインキタンク２１から、第１のチューブ２３を介してインキ回収タンク２５にインキが自重で流れるようにした。また図２のようにインキ回収タンク２５に溜まったインキ１２は、ポンプ２７によって、インキ再生装置２８を介して、インキタンク２１に戻るようにした。このようにして、インキ１２が、循環するようにした。また、インキタンク２１に、分散機市販の超音波分散機（日本精機製、５０Ｗのホーン型）を取りつけ、タイマーで定期的にＯＮ／ＯＦＦし、インキ１２が凝集しないように分散できるようにした。なお、分散機に超音波分散機を用いる場合は、定期的にＯＮ／ＯＦＦさせることが望ましい。常時ＯＮしていると、インキ１２の温度が上がったり、インキ１２の表面が乾燥して、皮膜を形成し印刷安定性を低下させる場合がある。なお、インキ１２の温度が変化する場合、インキタンク１２を恒温槽に浸けることが望ましい。恒温槽にインキタンク１２を浸すことで、凝集しやすい電子部品用のインキであっても、インキ１２の昇温を防止しながら常時分散できる。従来例同様に、Ａ４の紙の上に印刷実験した。印刷実験は、１０枚連続印刷、１時間印刷休止、連続１０枚印刷し、１時間印刷休止を、複数回繰り返した。最初の連続１０枚は綺麗に印刷できた。また１時間の印刷休止を行い、次に１０枚連続印刷したが、問題無く綺麗に印刷できた。これは、インキ１２が、図１Ａや図２に示すように、常時分散されながら循環しているためと思われた。こうして、１０枚印刷、１時間印刷休止、１０枚印刷を１０回繰り返したが、すべて問題なく綺麗に印刷できた。次に、印刷休止時間を１時間、２時間、１０時間、２４時間、４８時間と増やしたが、長時間印刷休止したにもかかわらず、すぐに綺麗に連続印刷を行うことができた。この場合、印刷休止中でも、図１Ａや図２で示したインキの分散と循環は止めなかった。一方、印刷休止中に、インキ分散循環を止めたところ、従来例と同様に印刷にカスレが発生した。このようにカスレの発生しやすい電子部品用インキであっても、本発明のインクジェット装置を使うことで、長時間安定して印字できることが判った。
このように、静置状態で、凝集しやすいインキであっても、インキタンク２１の中でインキを再分散させることで、凝集体の発生を防止できると共に、凝集体の発生したインキであってもその凝集体を解すことができるため、長時間の安定したインクジェット印字が可能になる。
なお、インキの再分散は、図１Ａのインキタンク２１中で行う以外に、図１Ｂに示すように第１のチューブ２３の中で行うこともできる。第１のチューブ２３の一部を超音波水槽２２１や超音波洗浄器の中に漬けておくことで、矢印２０の方向にインキ１２は流れながら、自動的に超音波で再分散させることができる。なお、第１のチューブ２３に樹脂製のものを用いた場合、超音波が減衰してしまって、第１のチューブ２３中まで充分届かない場合がある。この場合、第１のチューブ２３の一部を金属製にして、この金属部分を超音波水槽２２１に浸すことで解決できる。また当然であるが、本発明では、後述するように、第１のチューブ中にインキを流すことで、自動的にインキの再分散できると共に凝集体の発生を抑制することができる。
なお、インキの再分散は、インキの攪拌や循環、あるいはかき混ぜ等によっても行うことができる。また超音波と組合せることで、インキ中の脱気も可能になり、インキの均一化も可能になる。なおインキの均一性は、インキを静置させた状態で、沈殿物が生じるかどうか、あるいは、底と表塩で濃度差、密度差、比重差、色差等が発生するか、どうかでも判別できる。なお、高品質の電子部品を作成する場合、これら濃度差は５％未満にする必要がある。これら濃度差が１０％以上あった場合、出来あがった製品に特性バラツキがでる可能性がある。特に本発明の場合、インキタンク中でインキを再分散できるため、従来の沈殿しやすいインキであっても、インキタンク中でこれら濃度差を５％未満にすることは容易であり、またインキは第１のチューブ内を流れているため、この中でも濃度差は生じにくい。こうして、従来の沈殿しやすいインキ（容器中で静置させると、底と表面で１０％以上の濃度差やの密度差が生じるもの）であっても、本発明のインクジェット装置を使うことで、これら濃度差を５％未満に抑えられ、高品質な電子部品を製造できる。
（実施の形態２）
実施の形態２では、インキ内部に混入した微細な泡を除去することで、更に印字安定性を改善した例について説明する。プリンタヘッド１６にピエゾ式のインクジェット装置を用いた場合、インキ内に微細な泡が混入すると、これがプリンタ内に気泡として付着、成長してピエゾ素子の振動エネルギーを吸収、印刷が不安定化することが知られている（例えば、株式会社  シーエムシーより１９９８年に発行された、”インクジェットプリンタ技術と材料（千葉大学甘利武司教授監修）”の第２０２頁から第２０６頁に記載されている）。特に、本発明では、インキタンク２１に分散機２２をセットしているため、分散機２２の種類によっては、（例えば、高速回転式のホモジナイザーや超音波分散機等）インキタンク２１の中に微細な泡が巻きこまれることがある。例えば、高速回転式のホモジナイザーではインキ表面から巻込まれた泡が、更に超音波分散機ではキャビテーションによって発生したと思われる微細な泡が発生する場合がある。発明者らが実験すると、特に直径が０．１ｍｍφ程度の微細泡（多くの場合、ルーペでないと見えないような０．１ｍｍφ程度の微細泡がインキ中に発生しやすく、いったん発生すると自然放置では消えない）が発生する場合があることが判った。このような微細泡は、その小ささのために中々インキ表面まで浮上出来ず、インキ内を浮遊しやすい。発明者らの実験によってこのようなインキ１２内で浮遊している微細泡は、上述したように、インキタンク２１から、第２のチューブ２３を介して、第２のチューブ２４に流れ、最後にプリンタヘッド１６の中に混入し、印字不良の原因になることが判った。（このため、本発明に用いる各種チューブは無色透明なものが望ましい、着色されていたり不透明なチューブでは、インキ中に混入しながら流れる泡が見えない）
この泡の除去について、図３Ａから図５を用いて説明する。図３Ａは、チューブ内を流れる泡の様子を模式的に示すものである。図３Ａにおいて、第１のチューブ２３の中を、矢印２０の方向に、インキ１２が流れている。インキ中の微細泡２９は、その小ささのためにインキ１２に混入したまま流されている。そしてこの微細泡２９の一部は、インキ１２と一緒に第２のチューブ２４を介して、プリンタヘッド１６（これは図３Ａ、Ｂにおいて図示していない）に流れ込み、上述したように、印字の不安定化の原因になる。
図３Ｂは、図３Ａにおける泡除去の一例を示すものである。図３Ｂにおいては、第２のチューブ２４を上に凸のＵ字型に曲げることで、微細泡を除去する。このように、第１のチューブ２３の中を、流れてきたインキ１２中の微細泡２９は、第３のチューブ２４によって、トラップされ空気溜り３０を形成し、それから先（つまりプリンタヘッド１６、なお図３Ａ、Ｂにおいては図示していない）には流れない。このように、微細泡２９を途中で、除去することで印刷を安定化できる。
図４Ａから図５は、インキ中の微細泡の効果的な除去方法について更に詳しく説明するものである。図４Ａ、Ｂにおいて、第１のチューブ２３を、上に凸のＵ字型に曲げている。このように、上に凸の形にすることで、インキ１２中に混入した微細泡２９を、トラップしやすい。なお、微細泡２９は、浮上し難いため、図４Ａに示すように、第１のチューブ２３は、より大きく（太く、長く）曲げておくことで、効果的に微細泡２９をトラップ出来る。なお図４Ａにおいて、空気溜め３０は、こうしてトラップされた微細泡２９によって形成されたものである。図４Ｂは、チューブの代りに、専用の泡トラップ装置を用いた場合について説明する。図４Ｂに示す泡トラップ装置３１を、第１のチューブ２３の途中に挿入することで、より効果的に微細泡２９を除去できる。なお、泡トラップ装置３１の形状は、発明者らの実験によると、高さ（Ｈ）や長さ（Ｌ）に比べ、幅（Ｗ）を狭くすることが望ましかった。特に、Ｌの幅（Ｗ）は、より狭い方が望ましい。１０ｍｍ以下（出来れば５ｍｍ以下）にすることで、より効果的に泡を除去出来る。またＷに比べＨを大きくすることで、流れ込んだインキ１２の流速を下げられ、微細泡２９が空気溜り３０にトラップされやすくなる。なお、泡トラップ装置３１は、アクリル等の透明な樹脂で形成することが望ましい。不透明な樹脂の場合、空気溜り３０が見えないため、泡トラップ装置３１の形状や大きさ、インキ流速等が最適化できない。また泡トラップ装置の一つの面（できれば側面）は、多少伸縮性の有る透明なプラスチックフィルムで形成することが望ましい。例えば、泡トラップ装置３１を硬質な材料から削りだしたとしても、一側面だけは軟らかいフィルムを接着させて作成することが望ましい。こうすることで、例えインキ流量が変動したとしても、泡トラップ装置３１が、一種の圧力ダンパーとして働くため、印刷を安定化できる。例えば、泡トラップ装置３１内部の圧力が上がると、空気溜り３０の空気がインキ１２に溶存やすくなるが、泡トラップ装置３１の側面に伸縮性を持たせることで、泡トラップ装置３１の圧力変化を抑えられ、溶存気体を増えにくくできる。
当初、発明者らは、不透明な樹脂チューブ（エアー配管用等に広く使われるウレタン樹脂製の黒色チューブ）を用いて、図１Ａや図２のインクジェット装置を開発していた。しかし、インキタンク内でインキを再分散させた時に、直径０．５ｍｍ以下の微細な泡が発生しやすく、また微細な泡はインキタンク中で浮いてくるのが遅いため、プリンタヘッドへの配管の中に紛れ込みやすかった。そのため、泡トラップについて色々試行錯誤しながら、泡除去に努力した。しかし、配管やチューブのちょっとした動きや傾きで泡が泡トラップで除去しきれないことが有った。あるとき、別の実験室にあった、サンゴバン・ノートン株式会社製のタイゴンチューブを使うことで、泡の除去をほぼ完全に行うことができた。これは、同チューブが無色透明であり、更に内面加工が高精度なためか、微細な泡であってもチューブ内壁に付着することなく、インキの流れに押し流されるように、ゆっくりであるが、確実に流れて行く様子を観察できたためである。発明者らが観察によると超音波でインキを再分散させた場合に発生しやすい直径０．１−０．５ｍｍ程度の微細な泡であっても、チューブ内壁が滑らかであれば、微細泡はチューブ内壁の天井側に集まった状態で、インキの流れによってゆっくりと押し流されることが確かめられた。そのため、例えば、図１Ａに示すように、インキタンク２１からインキを第１のチューブ２３で引き上げる際、インキタンク２１の縁で上に凸上にチューブを曲げることで、この曲げられたチューブ２３の天井部分に微細泡を捕らえることができる。またこの時、微細泡がより高い方向に流れることを利用し、第１のチューブの一部を上に持ち上げて上に凸の形を作ったり、更にインキの流速を調整することで、インキの流れに逆行する形でも、あるいはインキの流れと平行する形でも自由にインキ中の微細泡を移動させることができた。こうして、インキタンク２１から、第１のチューブ２３に流れ込む微細泡を減らすことができた。
発明者らは、他の樹脂製チューブについても色々実験した。その結果、チューブには、ガス浸透性の少ないものや、用いるインキに濡れにくいものや、特に内壁に付着したインキが、後で水や溶剤で簡単に洗い流せるものや、インキ中の粉体が付着しにくいもの、すなわちチューブ内壁が滑らかで、表面張力が大きく、撥水撥油性があり、粉体を吸着させにくいものや、泡が内壁に付着しにくいもの、すなわち泡が内壁に沿って流れるものなどが望ましいことが判った。ただ、チューブ内壁がインキにまったく濡れないと、かえって、インキ中の粉体や凝集体がチューブ内壁に付着する場合があった。長時間の使用において、チューブ内壁に粉体が付着してしまうと、これらが凝集体発生の原因になる場合がある。しかし、以上説明した内容に注意すれば、別にタイゴンチューブに拘らなくとも、上述した内容を考慮しておくことで、インキとの相性の良いチューブを選定することは容易である。また、チューブとチューブの接続治具の選定についても、以上の内容を考慮しておくことで、接続治具内でのインキの不必要な対流を防止でき、内壁への粉体の付着や泡の付着も防止できる。
発明者らは、こうした実験を繰り返すことで、インクジェット特有のインキや泡の流れを見つけることができた。  例えば、第１のチューブ２３に流れ込んだ微細泡も、第１のチューブ２３の内壁天井に集まりやすいことを発見した。これを利用して例えば、図１Ａの第１のチューブ２３と第２のチューブ２４の接続部分を透明にし、更に第２のチューブの取り付けを第１のチューブの下側（あるいは底側）にすることで、チューブ中を流れる泡を、第２のチューブに送らないようにできる。例えば、第１のチューブ２３や第２のチューブ２４、あるいはこれらの接続部分を透明な樹脂製にすることで、こうした泡の流れを肉眼で確認しながら最適化できる。また、第１のチューブ２３や第２のチューブ２４の太さを部分的に変えることで、インキのチューブ内の流速を増減できる。そのため、必要部分ではチューブを太くして泡がインキの流れに押し流されにくいようにして、泡がチューブ内壁にそって上に動きやすくすることで、泡の動きを制御できる。また、必要部分ではチューブを細くすることで、インキの流速を局所的に早くすることで、チューブ内でインキを再分散させることもできる。この泡の制御において、チューブの傾きも重要である。傾きが大きいほど泡の流れは早くなる。少なくとも設計段階においては、チューブやそれらの接続治具等を無色透明なものにしておくことで、インクジェット装置の設備の規模や大きさに応じた最適化も容易になる。なお、流速は０．１ｍｍ／分以上、１００ｍｍ／秒以下が望ましい。流速０．１ｍｍ／分以下では、第１のチューブ内で、インキが沈殿する場合がある。また流速１００ｍｍ／秒以上の場合、第１のチューブ内のインキ圧力が上がりすぎて、印字にムラが出る場合がある。
更に第１のチューブの泡が流れていない底部に、第２のチューブを接続することで、インキが第２のチューブに流れ込まないようにできる。こうしたことは、本発明で提案するインクジェット装置だから、容易に実現できる技術であり、従来提案されていたインクジェット装置では不可能だったことである。また、第１のチューブは、内径０．２ｍｍ以上５０ｍｍ以下が望ましい。内径が０．２ｍｍ未満の場合、チューブ内の摩擦のため、インキが流れにくい。また内径が５０ｍｍより太くなると、配管中でのインキの流動による攪拌や沈殿防止の効果が下がる。また第１のチューブの一部をフレキシブルな構造にしておくことで、プリンタヘッドへのインキ供給が容易になる。また第２のチューブは、内径０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下が望ましい。内径が０．１ｍｍ未満の場合、インキが流れにくい。また１０ｍｍを超えると第２の配管内でインキによっては沈殿することがある。
一方、図１６に示したような従来のインクジェット装置の場合、泡はそのままチューブ中を泡が流れ、プリンタヘッド内に入ってしまう。また途中に泡トラップを付けたとしても、長時間の印字途中には、泡トラップが一杯になってしまう。しかし、本発明の場合、上述したように、第１のチューブと第２のチューブの取付け方を工夫することで、泡が流れこまないようにできるため、長時間の安定印字が可能になる。
（実施の形態３）
実施の形態３では、本発明の特徴である、インキの循環分散について更に詳しく説明する。図６Ａ、Ｂは、実際の電子部品用インキの沈殿速度の測定例である。特に電子部品用インキは、図１６Ａ、Ｂ等でも説明したように、極めて凝集しやすく、そのため沈殿しやすい。これについて図６Ａ、Ｂを用いて更に詳しく説明する。図６Ａにおいて、インキタンク２１に、インキ１２が充填されており、分散機２２はスイッチがＯＦＦ（切断）状態で、インキ１２に浸けられている。このように、分散機２２を使わずに、インキを静置させると、図６Ａに示すように、経過時間と共に、インキ１２には、上澄層３６が発生し、上澄層３６の厚みは経過時間と共に増加する。図６Ｂは、各種電子部品用インキの、上澄層の発生の様子を説明するものである。なお、容器の表面に上澄層が発生すると同時に容器の底には沈殿層が形成されているが、本実施の形態では上澄層３６について説明する。図６Ｂにおいて、各小黒丸は分散機２２のスイッチをオフにした場合である。インキＡは、数分間程度の静置させただけで数ｃｍも沈殿してしまう。またインキＢは１０分程度の静置で３０ｍｍ程度、インキＣは１０分程度の静置で１５ｃｍの沈殿が始ってしまうように、沈殿（凝集）しやすい電子部品用インキである。このようにインキＡからＣは、分散機のスイッチをオフ（静置状態に相当）することで、すぐに凝集、沈殿してしまうため、従来の場合には安定した印字が出来なかった。また、図６Ｂにおいて、各大黒丸は分散機２２のスイッチをオンにした場合であり、スイッチをオンにすることで、インキＡ、Ｂ、Ｃとも経過時間に関係なくすべて上澄層の厚みは殆どゼロ（つまり沈殿しない）ことが判る。本発明においては、この図６Ｂの分散機のスイッチがオンされた状態で、インキが第１のチューブ、第３のチューブと循環するため、プリンタヘッド１６の直前まで、分散状態のインキ、すなわち沈殿や凝集の始っていないインキ１２を供給することができる。
なお、上澄層や沈殿層については、深さ３ｃｍ以上１００ｃｍ以下の容器に入れて、静置させれば、その発生状況は簡単に観察できる。なお静置時間は１時間以上１００時間以下が妥当である。１時間未満の場合、インキ中に温度差等での自然対流が発生する場合がある。また静置時間が１００時間を超えるのは実用的ではない。また容器の深さが３ｃｍ未満の場合では、インキ中の濃度差、密度差、比重差を測定しにくい。容器の深さが１００ｃｍを越える場合も、容器が大きくなりすぎて実用的ではない。なお、容器は金属製でも良いが、ガラスや樹脂製の透明な物を使うことで、インキの沈殿状況を観察しやすい。またインキの内容物によっては、容器内壁に付着（吸着）しやすい場合があるが、このような場合、容器内壁に適当な表面処理を行うことが望ましい。
例えば１分程度で数ｃｍと極めて早く凝集、沈殿してしまうような沈殿しやすい電子部品用インキであっても、インキを循環させておくことで実用上沈殿しなくなる。なお、インキタンク２１は市販の超音波洗浄槽に浸しておくことでも良いが、より一層の効果を得るには、インキに直接超音波発振子を浸けるホーン式の超音波分散機を用いることが望ましい。なお、この場合、インキが発熱する場合もある。インキの発熱を抑えるには、超音波分散機をタイマーで自動的にオン／オフさせたり、インキタンク２１やチューブを冷却することが望ましい。こうすることで、１分以内に沈殿が始まるような、極めて沈殿性の高い電子部品用インキに対しても、安定して印字できる。
更に特に実施の形態３では、第１のチューブ２３の内部にインキ１２を流すことで、インキ中の粉体がブラウン運度以外に、Ｈａｇｅｎ−Ｐｏｉｓｅｕｉｌｌｅの法則で説明されているせん断運動（あるいはズリ速度）を受けるため、チューブ内でのインキは沈殿したり再凝集したりすることは無い。また流速を上げたり、チューブ径を小さくすることで、インキの流れを層流（ｌａｍｉｎａｒ  ｆｌｏｗ）でなく、乱流（ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ  ｆｌｏｗ）を生じさせることもできる。こうした乱流を生じさせることで、インキ中の粉体を更に強力に攪拌することもできる。なお、こうした層流と乱流の区別はつけにくいが、Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数を参考にすることができる。つまりインキ循環機構の一部に乱流を発生させるように、例えばチューブ内径を局所的に細くすることで乱流が生じる、またチューブ内部に障害物を設けることでも物理的に乱流が生じるように、わざとチューブ内でインキを攪拌することもできる。また、例えば局所的にチューブを太くすることで、第２のチューブ２４の近くのみを局所的に層流化することもできる。このように現象を観察することで、各々の電子部品用インキに最適なインキ循環機構を作製できる。そのためには、インキの流れが見えやすいように透明なチューブを用いることが望ましい。発明者らの実験では、真黒いニッケルインキであっても、その中にわずかに発生している微細な空気の泡の流れを観察することで、こうしたインキの流動を観察することができた。またインキの流れの可視化や解析のためには、風洞を用いた（橋や飛行機の設計に用いられる）空気力学の手法が参考になる。
（実施の形態４）
実施の形態４ではインキ循環機構にフィルターを取付けた例について説明する。フィルターは、第１のチューブの途中に取りつけた場合、印字直前にインキをろ過できる。このため、タンク内部で発生したインキの凝集体や沈殿物であっても、確実に取り除くことができるため、再凝集しやすい電子部品用インキであっても安定してインクジェット装置によって印刷できる。なおフィルターとしては、市販のフィルターを用いることができる。また市販の使い捨ての式のカートリッジタイプのフィルターを用いると交換作業においてもごみ等を巻き込みにくい。また必要に応じてろ過面積の大きいものを用いることで圧力損失を抑えられる。また、第３のチューブの途中にフィルターを取りつけても、インキの凝集体や沈殿物も含めて、確実に取り除くことができるため、再凝集しやすい電子部品用インキであっても安定してインクジェット装置によって印刷できる。
更に詳しく説明する。まず、図１Ａに示すインキタンク２１には１００ｃｃのガラス製ビーカーを用い、ここに後述するインキ１２を５μｍフィルターでろ過した後に入れた。次に４ｍｍφ（内径）×６ｍｍφ（外径）の樹脂チューブを第１のチューブ２３として、前記ビーカーのインキに突っ込んだ。更に、第１のチューブ２３の途中に市販の１０μｍフィルターをセットし、このフィルタでろ過されたインキが、第２のチューブにもバイパスして流れるようにした。このように、第１のチューブ２３に挿入するフィルタは、詰りにくいものを選ぶことが望ましい。例えば、実際のインキを５μｍでろ過した場合には１０μｍのフィルタを第１のチューブに入れるというように、ろ過で使った一番細かいフィルターより、目の粗いフィルターを使うことが望ましい。
このようにすることで、インキ１２は、フィルターを介して循環されることで、長時間、安定した印字が可能であった。
比較のためにフィルター無しでの連続印刷を行ったが、インキによっては印刷が不安定化する場合があった。これに対し、フィルタを入れた場合、凝集体以外に微細泡２９も除去でき、１０時間以上の安定印字が可能であった。更にわざと、インキ１２中に、別に作成した大きさ１０から数十ミクロンの凝集体（図１４の凝集体６相当）を添加して、同様な実験を行ったところ、フィルタを入れなかった場合、印刷が不安定化したが、フィルタを入れることで、１０時間以上の安定印字が可能であった。このように、フィルタを挿入することで、確実にインキ１２内部に凝集体が発生したとしても確実に、除去できることが確認できた。
（実施の形態５）
実施の形態５では、インキ循環機構の一部にポンプを取付けた例について、図７を用いて説明する。図７において、第１のチューブ２３の中間に、第２のチューブ２４を前後に挟むようにポンプ３２ａ、３２ｂが挿入されている。このように、第２のチューブ２４を途中に挟むようにして、第１のチューブに複数のポンプ３２を付けることで、第１のチューブの中のインキ１２の流量やそのインキ圧力を自由に調整できる。このようにポンプ３２を用いることで、インキタンク２１やインキ回収タンク２５を介したインキ循環を更に確実に行うことができる。特に、プリンタヘッド１６にかかるインキ圧力が高すぎる場合、プリンタヘッド１６から、インキ１２が自重で染み出したり、あるいは滴として流れ出る場合もある。このように、自重でインキ１２がプリンタヘッド１６から染み出してしまうと、安定した印刷が難しい。このような場合、ポンプ３２ａやポンプ３２ｂの送圧を調整して、プリンタヘッド１６からインキが自重で出ないようにできる。
更に、第２のチューブ２４や、プリンタヘッド１６に、圧力センサーを組込んで、自動的に圧力データをフィードバックしながら圧力調整できる。なお、こうしたポンプは、第１のチューブ２３のみならず、第２のチューブ２４、第３のチューブ２６に取りつけても良い。ポンプ３２を、第２のチューブ２４に取りつけることで、第１のチューブ２３を流れるインキの流量や流速、インキ圧力の変動を最小限にしながら、プリンタヘッド１６より安定した印字が可能になる。また第３のチューブ２６にポンプ２７を取りつけることで、図２示したように、インキの循環が可能になる。
なお、ポンプ３２として、一般のチューブポンプでやダイヤフラムポンプでは、脈流（例えば人間の血流のように、時間と共に流量が変化する）するものが多く、こうしたものではプリンタヘッド１６から噴射される液滴１７の大きさ（もしくは体積）が、その脈流によって変化しやすい。液滴１７の大きさが変化すると、液滴１７の飛行速度や被印刷体１８までの着地時間が影響を受けてしまい、印刷パターンが歪んでしまう。このため本発明に用いるポンプは、圧力変動が±５０％以下、望ましくは±１０％以下が望ましい。こうした目的では、複数の回転部を組合わせることで脈動を抑える構造をしたチューブポンプや、兵神装備株式会社の”ヘイシンモーノポンプ”や、サインポンプ等を用いることが望ましい。こうして、脈動を±１０％以下に抑えることで、印字を安定化できる。なお脈動のサイクルが、１ＫＨｚ以上と非常に高い場合、プリンタヘッド１６の駆動信号と干渉し、印字が不安定化する場合が有る。発明者らの場合では、脈動のサイクルは、０．０１秒以上１００秒以下であれば、特に大きな影響は観察されなかった。
（実施の形態６）
実施の形態６では、インキ循環機構の一部にバルブをつけた例について、図８を用いて説明する。図８において、３３ａ、３３ｂはバルブで、共に第１のチューブ２３の中間に、第２のチューブ２４を前後に挟むように挿入されている。このように、第２のチューブ２４を途中に挟むようにして、第１のチューブにバルブを付けることで、第１のチューブ中のインキ１２の流量やインキ圧力を自由に調整できる。つまり、バルブを用いることで、インキタンク２１やインキ回収タンク２５を介したインキ循環を更に確実に行うことができる。特に、プリンタヘッド１６にかかるインキ圧力が高すぎると、プリンタヘッド１６から、インキ１２が自重で染み出したり、あるいは滴として流れ出る場合がある。このように、自重でインキ１２がプリンタヘッド１６から染み出してしまうと、当安定した印刷が難しい。このような場合、バルブ３３ａやバルブ３３ｂの送圧を調整して、プリンタヘッド１６からインキが自重で出ないようにできる。更に、第２のチューブ２４や、プリンタヘッド１６に、圧力センサーを組込みで、自動的に圧力データをフィードバックしながら圧力調整できる。なお、こうしたバルブ３３は、第１のチューブ２３のみならず、第２のチューブ２４、第３のチューブ２６に取りつけても良い。バルブ３４を、第２のチューブ２４に取りつけることで、第１のチューブ２３を流れるインキの流量や流速、インキ圧力の変動を最小限にしながら、プリンタヘッド１６より安定した印字が可能になる。また第３のチューブ２６にバルブを取りつけることで、図２示したように、インキの循環が可能になる。また、図８においては、洗浄液３４は、所定のタンクに充填されている。バルブ３３ａを切替えることで、第１のチューブ２３に洗浄液３４を供給できる。こうして、必要に応じて各バルブ３３を切替えることで、第１のチューブ２３や、第２のチューブ２４、あるいはプリンタヘッド１６を洗浄液３４によって、洗浄し、最後に廃液タンク３５に回収することができる。こうして、インキ１２を本発明のインキ分散循環機構から除去し、更に洗浄液３４によって内部を洗浄でき、異なるインキであっても、あるいは変化しやすいインキであっても、一つのインクジェット装置で共用して使うことができ、多様な電子部品を安価に製造できる。
特に、インキの粘度、流量、チューブの長さや太さによっては、インキ噴出量が安定しない場合があるが、このようにポンプ３２やバルブ３３を必要に応じて組合せて使うことで、印字を安定化できるのみならず、インキのセット（初期充填、実際の電子部品の製造、インキの回収やチューブ内の洗浄等）を、完全に自動化することもできる。このように、インキのセットを自動化することで、電子部品の更なる低コスト化と品質の安定化、あるいは印字環境のクリーン化（無人化、無塵化、局所クリーン化等）も可能になる。
なお、チューブには透明な樹脂製のチューブを用いることが望ましい。透明なチューブを用いることで、チューブ内の気泡の有無や液溜り、チューブを洗浄液でクリーニングした後の汚れの残り具合等を直接観察できる。洗浄液としては、金属粉やガラス粉等の粉体成分の含有されていない電子部品用インキを用いることが出来る。つまり溶剤成分である水、有機溶剤、と分散剤成分である例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルやポリカルボン酸等と、樹脂成分である例えば、セルロース系やビニール系樹脂などからなる溶液を用いることができる。このように、電子部品用インキの製造途中において金属粉やセラミック粉等の粉体を添加していないものを洗浄液として用いることで、洗浄液と電子部品用インキが混合された場合でも、悪影響を受けにくい。比較のために、水と複数種の界面活性剤を成分とする市販の洗浄液を用いたところ、内製化した電子部品用インキと混じった際に、沈殿物が発生することがあった。
またチューブはフレキシブルな物を用いることが望ましい。フレキシブルなチューブを用いることで、プリンタヘッドが可動式の市販のインクジェットプリンタ（例えばエプソン株式会社製のＭＪ５１０Ｃプリンタ等）にも簡単に取付けられ、また更にチューブが揺すられるだけでも、電子部品用インキが沈殿したり凝集したりしにくくなる。なお、チューブポンプ以外にダイヤフラムポンプ等を用いても良い。また市販の脈動防止機構付きの各種ポンプを使える。またインキタンクを密閉し、エアー等で加圧することでポンプ無しにでもインキを循環させられる。
なお、チキソ性の高いインキの場合、チューブ径が太いと、中央部にプラグフロー（栓流）と呼ばれるせん断がかからない流動領域が発生することが有る。このプラグフロー部分に凝集体が集中しやすくなる。プラグフローを防ぐためには、直径のより小さいチューブを用い、更に流量を０．１ｃｃ毎分以上２００リッター毎分以下に維持することが望ましい。なお２００リットル毎分以上の大流量を流した場合、インキ噴出部５５からのインキ噴流量が不安定になる場合がある。
本発明では、プリンタヘッド１６からの液滴１７をモニターすることで、インキ流量を容易に最適化できる。例えば、液滴１７をストロボとＣＣＤカメラを用いて同期しながらモニターすることで、その形状を直接観察できる。こうした観察結果をフィードバックすることで、更に安定した印字が可能になる。発明者らの実験では、電子部品用のインキによっては、数ｍの長いチューブを介してインキ噴出部５５に接続した方が、インキ噴出部５５からのインキ噴出量が安定する場合もあった。この場合は、長いチューブ内でのインキ分散効果が有ったとも考えられた。なお、チューブは透明もしくは半透明なものが望ましい。また必要に応じてチューブ内部に表面処理を行うことで、インキ中の材料の吸着を防止でき、後の洗浄も容易になる。
またインクジェット装置の電子部品用インキの噴出孔（プリンタヘッドからのインキ噴射孔）の直径は２００μｍ以下が望ましい。３００μｍ以上の場合、インキ循環によってインキが自然に流れ出ることがある。またインキの噴出穴は複数個が等ピッチで形成しておくことで、多数個のプリンタヘッドを高精度に並べられるため、一度に大面積で印字できると共に、印刷速度も上げられる。
（実施の形態７）
実施の形態７では、一つのインキ分散循環機構を使って、複数のヘッドで同時に印字する場合について、図９を用いて説明する。図９において、一本の第１のチューブ２３に、複数個のプリンタヘッドが取りつけられている。このように、実施の形態７では、一つのインキタンクより、複数このプリンタヘッド（もしくはプリンタ）で同時に同じインキ１２で、インキパターン１９を形成することができる。このため、プリンタヘッド１個だけの場合に比べ、数倍から数十倍（プリンタヘッドの使用数に応じて）の高速印刷化が可能になる。本実施の形態のように、一つのインキタンクから複数のインクジェット装置へ、同じ電子部品用インキを循環させることができる。このようにすると、複数台のインクジェット装置間での電子部品の特性バラツキを吸収できると共に、少量のインキを効率良く用いることができる。
（実施の形態８）
実施の形態８では、印字速度について、図１０Ａ、Ｂを用いて説明する。図１０Ａにおいて、被印刷体１８（もしくはプリンタヘッド１６）は高速に移動している。また被印刷体１８と、プリンタヘッド１６の間隔をＧａｐとして定義する。図１０Ｂは、発明者らの実験による印刷速度と、着弾誤差の一例を示すものであり、Ｇａｐの違いが着弾誤差に与える影響を調べたものである。図１０Ｂに示すように、Ｇａｐが１０ｍｍと大きい場合、印刷速度が大きくなると急激に着弾誤差が大きくなる。Ｇａｐが５ｍｍと小さくなると、Ｇａｐ１０ｍｍの場合に比べて、より着弾誤差が小さくなることが判る。Ｇａｐが２ｍｍと小さくなると、更に着弾誤差が小さくできる。このように、Ｇａｐが小さいほど着弾誤差を小さくできるため、印刷速度を上げられることになる。言いかえると、印刷速度を１０ｍ／分以上にする場合は、Ｇａｐは狭い方が良いことが判る。このように、発明者らは、印刷速度が１０ｍ／分以上の場合、Ｇａｐは２ｍｍ以下（望ましくは１ｍｍ以下）にすることで、電子部品の製造に用いるインクジェット装置として充分実用になることを確かめた。
なお、このようにインキを常時循環するインクジェット装置としては、米国スタンフォード大学のリチャードスイート博士により発明された、ビデオジェット社等で販売されているコンティニュアス式の設備が有る。この形式でも、インキは循環しているため、粉体等が入った沈殿しやすいインキに対しても、安定した印字は可能になる。しかし、このコンティニュアス式では、インキは電荷によって左右に振られるため、プリンタヘッドと被印刷体の距離によって、パターンの大きさが数倍から数十倍（着弾誤差としては、数ｍｍから数十ｍｍと）と大きく変化する。これに対し、本発明の場合、図１０Ｂに示したように、パターンの大きさがそれほど大きく変化することは無い。またコンティニュアス式では、インキ全量が循環され、所定のヘッドから噴射されるため、インキの流量や流速はヘッドからのインキの噴射量で制限される。一方、本発明の場合、インキはチューブを循環し、その一部が必要に応じて噴射されるため、チューブ内を循環するインキの流量は流速はヘッドからのインキの噴射量で制限を受けない。このため、本発明では、コンティニュアス式では印字が難しかったようなインキでも安定して印字できる。またコンティニュアス式の場合、インキは循環の度に、噴射され外気と接するために乾きやすいが、本発明では大部分のインキはチューブ内を循環するだけのため外気と接しにくく乾き難い。またインキタンクやインキ回収タンクに蓋をすることでインキの乾燥を更に遅くできる。
図１１は、本発明による噴射可能なインキの範囲について説明するものである。図１１は図１５を、本発明によって印字可能な領域について説明するように書きなおしたものであり、図１１において、Ｙ軸は粉体の移動速度（単位はｃｍ／秒）、Ｘ軸は粉体の粒子径（単位はμｍ）である。また、図１１における斜線部は、本発明のインキ分散循環方法で印字可能な範囲を示したものである。従来、図１５の斜線部がやっと印字可能な範囲で、実際の電子部品インキはより高濃度が望まれるため、この斜線部内のインキであっても安定して印字することは極めて難しかった。本発明を用いることで、インキが高濃度であっても、図１１の斜線部に示すように非常に広範囲において、安定した印字が可能となる。従来の印字方法では、ブラウン運動と、アインシュタイン−ストークスの沈殿運動の制約が有ったのに対し、本発明ではインキ自体を流動（運動）させることで、従来の制約から逃れることができたためである。
なお、本発明で用いるインキは、粉体粒径０．００１μｍ以上３０μｍ以下が望ましい。粒径０．０００５μｍ未満の場合、電子部品として所定の特性が得られない場合が有ると共に粉体自体が高価になり実用性に乏しい。また粉体の粒径が５０μｍ以上の場合、いくらチューブ内でインキを循環させたとしても、プリンタヘッドが詰る場合が有り、電子部品の歩留りを下げる。電子部品用のインキとして、より望ましくは、０．０１μｍ以上５μｍ以下の粒径が望ましい。なお、製品によっては０．０５μｍ以上３μｍ以下がより望ましい。粒径は粒度分布計でも測定可能であるが、インキを乾燥してＳＥＭ等で観察することで、容易に判断可能である。なお、インキに添加する粉体の比重は、金属粉の場合２．０以上、セラミックやガラス、誘電体の場合１．５以上が望ましい。比重がこれより低い場合でも、印字は可能であるが、コストが高くなる場合が有る。なお、粉体が樹脂の場合は比重０．６以上が望ましい。本発明の場合、比重が０．５以下の場合、粉体がインキ表面に浮き上がりやすくなり、インキタンク内で再分散しても、すぐに分離してしまう場合がある。
また本発明で用いるインキにおいて、粉体はインキ中の１重量％以上８５重量％以下が望ましい。粉体が０．０５重量％以下しか含まれていない場合、所定の電気的特性や画像が得られない場合がある。また粉体が９０重量％以上の場合、いくらインキタンク内で再分散しても、十分には分散できず、プリンタヘッドを詰めてしまう場合がある。またインキ自体の乾燥が速くなったり、粘度が変動しやすくなる場合がある。また本発明で用いるインキの粘度は１０ポイズ以下が望ましい。２０ポイズ以上の場合、用いるプリンタヘッドではうまくインキが飛ばない場合があり、着弾精度が下がり、電子部品の歩留りが下がる。発明者らの実験では、インキ粘度は低いほど望ましく、できれば０．００５ポイズ以上１ポイズ以下が望ましい。本発明の場合、インキはチューブ内でせん断を受けるため、従来の装置では印字できなかった高粘度インキまで対応できる。また、インキ粘度の測定は、ズリ速度が１／秒と１０００／秒に於いて測定することが望ましい。従来の従来のインクジェット方法では、粘度が上がると印字できなくなりやすかったため、ずり速度１／秒でも１０００／秒でも共に粘度が０．００２ポイズ以下でないと安定した印字が難しかった。しかし本発明の場合、チューブ内でインキにせん断をかけられるため、ズリ速度１／秒において、１００ポイズ以上の粘度を有するインキであっても、ズリ速度１０００／秒において１０ポイズ以下の粘度であれば印字は可能である。このように、本発明ではチキソ性を有するインキを安定して印字することが可能になるため、インキ側にわざとチキソ性を持たせることで、インキを数ヶ月と長時間静置させておいても、インキ内の粉体が固まらなず、使用前に軽く攪拌するだけですぐに使用できる作業性の良いインキを選ぶことができる。
（実施の形態９）
実施の形態９では、本発明のインクジェット装置に用いる金属粉入りインキの各種電子部品用インキと、これらを用いた電子部品の製造方法の一例について説明する。
まず本発明の電極インキとしては有機溶剤系のＰｄ（パラジウム）インキを作製した。まず、粒径０．３μｍのＰｄ粉末１００ｇを若干の添加剤を加えた有機溶剤２００ｇに添加し、０．５μｍφのジルコニアビーズを用いて、数時間分散した。最後に５μｍのメンブランフィルタを用いて、ろ過し、粘度０．０５ポイズにし、これを溶剤系のインキ１２とした。
次に図１Ａ、図２に示すように、被印刷体１８として、セラミック生シートを用い、積層セラミックコンデンサを製造する際に内部電極をインクジェットで形成した。まず、インキタンク２１に、前記溶剤系のインキ１２をセットし、市販のマグネットスターラーを分散機２２として使い、インキ１２が凝集、沈殿しないようにした。また、インキタンク２１に入れたインキ１２は、図１Ａに示すようにサイフォンの原理で、自動的にインキ回収タンク２５に回収され、更に図２に示すようにインキ再生装置２８を介して、インキタンク２１に戻されるようにした。
次に、有機系セラミック生シートについて説明する。まずＸ７Ｒ特性（すなわち、−５５℃から１２５℃における容量値の変化率が±１５％以下の特性）を有する粒径０．５μｍのチタン酸バリウムを主体とした誘電体粉末を、ブチラール樹脂とフタル酸系可塑剤と有機溶剤と共に分散して、誘電体スラリーを作成した。次にこのスラリーを１０μｍのフィルターでろ過した後、樹脂フィルム上に塗布し、厚み３０μｍのセラミック生シート２０を作成した。
次にこの有機系セラミック生シートの上に、前記インキ１２を、図１Ａに示すようにインキ循環機構を用いて、印刷実験した。プリンタの印字品質は７２０ｄｐｉとした。こうして電極がインクジェットで形成されたセラミック生シートを、互いに重なるようにして、数十枚、積層しセラミック生積層体を形成した。このセラミック生積層体を所定寸法に切断し、焼成した後、外部電極を形成し、積層セラミックコンデンサを作成した。こうして作成した積層セラミックコンデンサは、設計値どおりの特性を示した。特に本発明の電子部品の製造方法では、電極パターンを容易にＣＡＤで修正できるか、少なくともは短期間にオンデマンドでフィードバックできるため、セラミック生シートのロットや誘電率の異なる材料を用いた場合でも、目標とする製品容量やその容量範囲内に高歩留まりで製品特性を作り込める。
比較のために、市販のインクジェット装置のインキカートリッジを取り外し、内部に充填されていた染料系のインキを洗い出し、１０μｍのフィルターでろ過した前述のＰｄ有機溶剤系のＰｄインキをそのまま図１６Ａに示したようにインキの分散循環させることなくセットした。そして印字実験を試みたが、印字できなかった。そこで粒度分布系で粒度分布を測定してみたが、５μｍ以上の凝集体は殆ど観察されなかった。しかしインクジェット装置のインキ噴出部を分解したところ、図１６Ｂに示したような、沈殿体１４が多数観察された。結局、Ｐｄは比重が１２．０３と大きく、インキ粘度が低いために、自重で図１５で説明したように沈殿したこと予想された。そこでこのインキ１２を、試験管中に入れて充分攪拌した後、静置したところ、図６Ａに示すように１０分を超えたころからインキ中のＰｄ粒子が沈殿し始めていることが観察された。このインキ１２は、市販のインクジェット装置では印字できなかった。これに対し、本実施例のように、図６Ａの分散機２２のスイッチを入れることで、上澄液は発生しなくなった。この状態で、インキ循環機構を用いながらインクジェット装置で印刷した場合、インキ中のＰｄが凝集しないため、数時間後でも良好な印刷ができた。このように、本実施例では、インキを分散させながら循環させることで、比重が大きく自重で沈殿しやすい粉体を含む電極インキでも、安定して印刷することができた。
なお有機溶剤としては、エチルアルコール、イソプルピルアルコール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、酢酸ブチル等のエステル類、工業用ガソリン等の炭化水素類等を用いることができる。またこうした有機溶剤に相溶性を持つ、高沸点溶剤（例えば、フタル酸ブチル等のフタル酸化合物）を可塑剤として適量添加することで、インキが乾燥した後、ひび割れ等の不良が発生しにくいように、インキ乾燥塗膜に柔軟性を与えられる。
なお、インキ中に所定量の樹脂を必要に応じて添加することで、インキの乾燥塗膜の特性を改善できる。例えば、樹脂として、セルロース系樹脂、ビニール系樹脂、石油系樹脂等をインキ内に添加することにより、印刷塗膜の結着力を改善でき、乾燥したインキ膜の高強度化が可能になる。なお、こうした樹脂を添加する場合、できるだけ低分子量のものを選択することによって、インキ中に樹脂を添加した場合でも、インキ粘度が１０ポイズを超えないように抑えられる。また添加する樹脂に水酸基（ＯＨ基）が含まれている場合（例えばポリビニールブチラール樹脂等）では、樹脂自体が分散効果を有するため、粉体を添加したにもかかわらずインキ粘度を大幅に下げられる。このため、粉体の濃度を高くしても、インキ粘度を１０ポイズ以下に保つことができる。
なお、インキ中に所定量の分散剤を必要に応じて添加することで、インキの安定性を改善できる。例えば、有機溶剤系インキに使える分散剤として、脂肪酸エステル、多価アルコール脂肪酸エステル、アルキルグリセリルエーテルやその脂肪酸エステル、各種レシチン誘導体、プロピレングリコール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビット脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等を添加することで、粉体の分散性を改善でき、粉体が再凝集し沈殿することを防げる。またエチルセルロース樹脂、ポリビニールブチラール樹脂等をインキ中に添加することにより、印刷塗膜の結着力を改善でき、乾燥したインキ膜の高強度化が可能になる。なお、こうした分散剤を添加する場合、乾燥後に皮膜になる樹脂系のものを用いることで、インキ塗膜を高強度化できる。また分散剤と粉体の組合わせ条件によっては、インキ粘度を大幅に下げられるため、分散剤の添加効果は大きい。
なお金属粉の粒径としては、０．００１μｍ以上１０μｍ以下が望ましい。金属粉の粒径が０．００１μｍ未満の場合、通常の状態では金属として存在しにくい。特に、金属材料として、ニッケル、銅、銀、アルミニウム、亜鉛等やこうした卑金属（ｂａｓｅ  ｍｅｔａｌ）、あるいはこうした合金粉の場合、空気中では表面が酸化もしくは水酸化されやすい。発明者らが、粒径０．００１μｍ以下の金属粉末を、ＥＳＣＡ等の表面分析装置を用いて分析したところ、表面層のみならず粉体内部まで、酸化物もしくは水酸化物に変質していた。また酸化や水酸化されていない０．００１μｍ以下の金属粉末の場合、金やパラジウム等の貴金属を除き、空気中では発火しやすいため、取り扱いに注意が必要で、値段も高くなる。本発明で目的とする電子部品用インキには使いにくい。なお、粒径は１０μｍ以下が望ましい。粒径が１０μｍより大きくなると、インキ中で金属粉が沈殿しやすくなる。このため、本発明の電子部品用インキとしては、粒径０．０１μｍ以上０．５μｍ以下の金属粉を用いることが望ましい。このような金属粉を選択すると、取り扱いが容易で、値段も比較的安価なため、電子部品の低コスト化にも効果がある。
また金属粉の添加量としては、インキ中に１重量％以上８０重％量以下が望ましい。インキ中の金属粉の添加量が１重量％以下の場合、焼成後に電気的導通が得られない場合がある。また８５重量％以上の場合、インキ粘度が２ポイズを超える場合があり、またインキが沈殿しやすくなることがある。本発明の電子部品用インキとしては、より好ましくは粉体重量を５重量％以上６０重量％以下とすることが望ましい。この範囲に抑えると、インキ作成を容易にできるため、インキコストを下げられ電子部品の低コスト化に効果がある。加えて、インキの保存性を高められる。
なお金属粉（あるいは下記に説明するセラミック粉、ガラス粉、抵抗体粉）が１重量％以上８０重量％以下で添加された電子部品用インキの場合、熱処理温度は、５０℃以上が望ましい。硬化型樹脂を用いた場合、５０℃以上２５０℃以下の熱処理温度が望ましい。４０℃以下では硬化時間が長くなりすぎて実用的でない、また３００℃以上になると樹脂が分解する場合がある。また樹脂を焼成（あるいは蒸発、焼失）させる場合は、２５０℃以上１５００℃以下が望ましい（２００℃以下では樹脂は分解しにくく、１６００℃以上で熱処理すると金属粉の融点を超えてしまい実用的ではない。
なお、金属材料に銀を用いた場合、マイグレーションや表面の硫化現象が問題になることがあるが、導体抵抗が低く半田濡れ性が良いという特徴があるため下記に説明するようなモノシリック（一体構造）での各種フィルターやコイルの内部電極として適当である。また金属材料に銅を用いた場合、導体抵抗が低く半田濡れ性が良い特徴があるため、窒素ガス等を用いた雰囲気焼成を行うことで高性能の電子部品を製造できる。
（実施の形態１０）
実施の形態１０では、電極インキ（もしくは金属粉入り）を水系にした場合について説明する。実施の形態９と実施の形態１０の違いは、電極インキが有機溶剤系か、水系かの違いである。実施の形態１０では、電極インキとして、水系のものを提案することで、作業環境や消防法に配慮しながら各種電子部品を製造できる。
更に詳しく説明する。まず電極インキとしては水系のＮｉ（ニッケル）インキを作製した。まず、粒径０．５μｍのＮｉ粉末１００ｇを若干の添加剤を加えた純水および水溶性有機溶剤の混合溶液２００ｇに添加し、０．５ｍｍφのジルコニアビーズを用いて、数時間分散した。最後に５μｍのメンブランフィルタを用いてろ過し、粘度０．０２ポイズにし、これを水系のインキ１２とした。
また、有機系セラミック生シートを以下の方法で作成した。前記のＸ７Ｒ特性（−５５℃から１２５℃における容量値の変化率が±１５％以下の特性）を有する粒径０．５μｍのチタン酸バリウムを主体とした誘電体粉末を、ブチラール樹脂とフタル酸系可塑剤と有機溶剤と共に分散して、誘電体スラリーを作成する。次にこのスラリーを１０μｍのフィルターでろ過した後、樹脂フィルム上に塗布し、厚み５μｍのセラミック生シートを作成した。
次に、図１Ａ、図２に示すように、被印刷体１８となるセラミック生シートの上に直接、水系のインキ１２をプリンタヘッド１６から、液滴１７として噴出した。なお、ニッケルや鉄のような強磁性体の場合、実施例９とは違い、分散機２２としては、超音波分散機を用いることが望ましい。強磁性体を粉含むインキ１２の場合に、分散機２２として磁気を用いたもの、例えばマグネットスターラーを使った場合、マグネット回転子にニッケル等の強磁性体粉が引き寄せられ、かえって凝集体１４を形成しやすくなる。
こうして、図９と同様に積層セラミックコンデンサを作成したところ、歩留まりは９５％以上であった。一方、実施の形態９で作成した電極インキを用いて、同様に厚み５μｍのセラミック生シートを使って積層セラミックコンデンサを作成したところ、歩留まりは５０％以下であり、この不良原因を調べたところ、電極インキ中の有機溶剤がセラミック生シートを溶解したことが主原因であることが判った。このように、セラミック生シートの材質（樹脂成分や密度、濃度、空気透過度や粗密）や、厚みに応じて、水系のインキを用いることで、電子部品の歩留まりを上げられる。なお、水系インキの場合、溶剤は純水やイオン交換水、蒸留水等を主体として、必要に応じて、グリセリンやグリコール等の水溶性有機溶剤を加えることで、インキの安定性を改善でき、プリンタヘッドでインキが乾燥、付着しにくくできる。
なお、インクジェット用インキの適正な粘度としては０．００５ポイズ以上１０ポイズ未満のものが望ましい。一般的に溶媒に粉体を添加した場合、その粉体の添加量やその体積分率に応じて、粘度上昇することが知られている。例えば、アインシュタインの粘度式等を参照。例えば水の２５℃における粘度は、０．００８９ポイズであるため、インキ溶媒に水を用いた場合、セラミック粉末や金属粉末を添加し、かつ粘度０．００５ポイズ以下にすることは難しい。またインキ粘度が１０ポイズ以上では、粘度が高すぎるため、微細なインクジェットノズルから安定したインキ噴出を行うことが難しい。またインキが噴出されたとしても、インキ切れが悪く、インキがノズルより噴出する際に、そのノズル周辺にインキが付着やすくなる。ノズル付近にインキが付着した場合、インキの噴出方向が不安定になり、印字精度が悪くなり、印刷パターンが流れたり滲んだりしてし＋まう。なお、本発明の電子部品用インキの場合、インキにチキソ性（すなわち、ずり速度によって粘度が変化する現象）が発生しやすい。このため、インキ粘度を正確に測定することは難しい。こうしたチキソトロピー性を有するインクジェット用インキの場合、粘度を測定する条件としてのずり速度は、ヘッドからインキが噴出する際のずり速度領域に合わせることが望ましい。発明者らの実験では、インキ粘度の測定は、ずり速度が１００００／秒程度の高速域での粘度値で評価することが望ましかった。
（実施の形態１１）
前述の実施の形態１０の水系インキで、水以外に水溶性有機溶剤（例えば、エチレングリコールやグリセリン、ポリエチレングリコール等）を可塑剤として適量添加することで、被印刷体表面でインキが乾燥した後、ひび割れ等の不良が発生しにくいように、インキ乾燥塗膜に柔軟性を付与できる。
また電子部品用インキの循環は、ポンプ以外にエアー圧力等を用いることができる。この場合、インキを加圧タンクに入れ、空気や窒素ガスを入れて加圧することで容易に実行できる。
また電子部品用インキは、常時循環させる必要はない。例えばインクジェットで印字している最中は、必要に応じて止めても良い。こうすることで、印字最中にインキの噴出量がインキ循環の影響を受けない。また印字最中でも、例えば単一方向印字の際のキャリッジリターン時間、双方向印字のヘッド移動時間等の短い時間であっても、インキを循環させられる。また単位時間当りのインキ循環量もしくはインキ流量を、印字状態で変化させても良い。例えば、基板交換や基板搬送等の印字していない間はインキ流量を多くし、高精度の印字を行っている間はインキ流量を少なくしてもよい。またインキ流量を故意にと多くしたり、インキの搬送圧力を上げることで、プリンタヘッド１６からインキ１２を外部からの電気信号無しに、ポタポタあるいは霧状に多量に噴出できる。こうしてプリンタヘッド１６をクリーニングすることができる。このようなクリーニングにより、インキ噴出部２８等の内壁に付着したり吸着したりしたセラミック粉末やガラス粉末等であっても簡単に除去できる。
（実施の形態１２）
またセラミック粉以外に磁性粉やガラス粉を用いることで各種電子部材や光学部品を作成できる。実施の形態１２では、この抵抗体インキについて説明する。まず抵抗体としては、市販の酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）粉末やパイロクロア（Ｂｉ２ＲｕＯ７）粉末等に各種添加剤量を添加して、シート抵抗値０．１Ω／□〜１０ＭΩ／□（ここで、Ω／□とは厚み１０μｍでの単位面積当りで市販のシート抵抗測定機で測定できる値）の抵抗体粉末を作成した。なお抵抗体の主原料としては、Ａｇ、Ｐｄ、ＡｇＰｄ等の金属材料、ルチル型酸化物としてＲｕＯ２、ＩｒＯ２を、パイロクロア型酸化物としてＰｂ２Ｒｕ２Ｏ６、Ｂｉ２Ｒｕ２Ｏ７等、セラミック系としてＳｉＣ等を用いた。またガラス粉としてはＰｂ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３を選んだ。またアルミナ基板と抵抗体の密着力を高め、ＴＣＲ（抵抗値の温度定数）を調整するためにＢｉ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＭｎＯ３等を添加した。更にＴＣＲの微調整に関しては、ＴＣＲを負に移行させる添加物Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｔａ、あるいはＴＣＲを正に移行させる添加物であるＣｕ、Ｃｏを微量添加することで、ＴＣＲを２５ｐｐｍ以下に調整できた。こうして低抵抗（０．１Ω／□未満）から高抵抗（１０ＭΩ／□以上）まで複数種類の抵抗体粉末（マザー粉末）を用意した。
次にこれら抵抗体粉末に、セルロース系樹脂とアルコールを主成分とした有機溶剤を添加し、０．５ｍｍφのジルコニアビーズを用いたビーズミルで数時間分散した。最後に５μｍのメンブランフィルタを用いてろ過し、粘度０．０５ポイズにし、これをインクジェット用抵抗体インキ（すなわち、マザー抵抗体インキ）とした。また低抵抗や高抵抗の複数種類のマザー抵抗体インキを、混合することで、中間の抵抗値や求める端数の抵抗値の抵抗体インキを作成することができた。
次に、この抵抗体インキを、本発明のインクジェット装置を用いて、予め複数本のブレイクライン（割り溝）の形成された数ｃｍ角のアルミナ基板の上に所定パターンでインクジェットで印刷した。その後、前記抵抗体パターンの前後に実施の形態９で説明した、電極インキをインクジェットで所定パターンに形成した。更にその上にガラスインキをインクジェットを用いて前記抵抗体パターンや前記電極パターンを覆うようにすることで、角型チップ抵抗器を作成することができた。特に本実施の形態においては、異なるブレイクラインのピッチやランク違いに対しても、印字パターンを簡単に外部信号で調整できるため、よりアルミナ基板の寸法バラツキを印刷側で吸収できる。従来のスクリーン印刷等では、こうした基板の寸法バラツキに応じて、基板をランク分けしたり、ランク別に多数枚のスクリーン版を用意する必要があった。このためスクリーン版のコスト、版の入替えコスト、版のメンテナンスや置き場等を減らすことができた。こうして、チップ抵抗器を始めとする複合電子部品の製品の低コスト化が可能になった。従来のスクリーン印刷方法では、コストダウンのためにアルミナ基板は５００枚から２０００枚程度について同じ抵抗体パターンを印刷し、これを１ロットとして管理していたが、本実施の形態では、アルミナ基板１枚毎を１ロットとし、１枚１枚に異なる抵抗体パターンを形成できるため、少量多品種の電子部品を短納期に製造できる。
特に本実施の形態では、抵抗体インキは、アルミナ基板に非接触で印刷形成されるため、従来のスクリーン印刷等の接触式の印刷方法にくらべて、抵抗値バラツキが大幅に低減できる。従来のスクリーン印刷方法では、抵抗値バラツキを抑えるために、抵抗体にレーザートリミングを行っていたが、本実施の形態ではレーザートリミング無しに、目的とする抵抗値を高精度に得ることができた。従来から、抵抗体にレーザートリミングを行った場合、耐ノイズ特性が劣化することが知られている。こうしたノイズ特性の劣化原因は、トリミング部分に微細なクラック（割れ）や、抵抗体がトリミングされ部分的に細くなっているために起きる局所的なジュール発熱によるものと考えられている。本実施の形態では、レーザートリミングを省略できるため、耐ノイズ性、耐パルス正、寿命特性は劣化しなかった。
なお、抵抗値を目的値に高精度に合わせるには、特開平７−２１１５０７号公報、特開平８−０６４４０７号公報、特開平８−１０２４０１号公報、特開平８−１０２４０２号公報、特開平８−１０２４０３号公報等で発明者らが提案した手法を用いることができる。
このように、従来スクリーン印刷等で作成されていた電子部品を、インクジェット工法を用いることで、非接触で電子部品を製造でき、基板の寸法誤差、寸法バラツキ、厚みバラツキなどを軽減し、さらに重ね印刷等が容易になる。このため、パターン変更の自由度、インキ塗膜の厚み精度や厚み調整を、パソコンなどからの外部信号で自在にできるため、品種切り替えの時間を半減できる。なお、各種粉体材料としては、従来のスクリーン印刷で用いられていたものを基本として、本特許で説明するようなインキ処理技術を用いることで、その粒度分布や表面電位を最適化できる。またこのような粉体処理により、従来のスクリーン用電子部品インキに比較し、高度に高分散化されたため、インキ沈殿も生じにくくなる。
比較のために、市販の抵抗体ペーストと同じスクリーン版を、第１のスクリーン印刷機にセットし所定の抵抗体を印刷した。次に同じ抵抗体ペーストと同じスクリーン版を、第２のスクリーン印刷機にセットし所定の抵抗体を印刷した。このようにして、１０台のスクリーン印刷機を用いて、同じ抵抗体ペースト、同じ版で同じ抵抗体を印刷した。最後に焼成バラツキを抑えるために、これら抵抗体を同じ焼成炉で同時に焼成し、印刷機間のバラツキを測定した。すると、複数の印刷機の間に、１０％から１５％程度のバラツキ（印刷機の個性）があることが判った。発明者らが検討した結果、こうした印刷機械間のバラツキは、スキージゴムの取付け方、印刷バランス、印刷機械の精度バラツキ等が原因であることが判った。
次に、インクジェット装置を１０台用意し、前記した抵抗体ペーストを同じＣＡＤ（電子製図）で印刷した。最後に焼成バラツキを抑えるために、これら抵抗体を同じ焼成炉で同時に焼成し、印刷機間のバラツキを測定した。観察されたインクジェット装置間のバラツキは１％以下であった。このように、インクジェット印刷機を用いることで、同一台数のインクジェット装置を用いて同一抵抗体インキで同一パターンを印刷することで、同一品種の電子部品を短時間に大量生産することができた。また複数台のインクジェット装置を用いて異なる抵抗体インキで異なるパターンを印刷することで、複数品種の電子部品を効率良く製造できる。
（実施の形態１３）
実施の形態１３では、磁性体インキについて説明する。まず磁性体としては、マンガン亜鉛系に比べて、高周波特性が良くモノシリック（一体構造）化が可能なニッケル亜鉛系（ＮｉＺｎ系）のフェライト粉を選んだ。次にこのフェライト粉を、実施の形態１２等で説明したようにして有機溶剤中に分散させ、有機溶剤系フェライトインキを試作した。また実施の形態９を参考にして、有機溶剤系銀インキも試作した。
次に支持基板の上に、前記有機溶剤系フェライトインキと有機溶剤系銀インキを交互にインクジェット装置より所定パターンで噴出し、内部にコイル状に銀インキが印刷され、銀インキよりなるコイルがフェライトインキで覆うような、３次元構造体を多数個が含まれるブロック体をインクジェット印刷により形成した。次にブロック体を所定形状に切断し、大気中で９００℃で焼成し、モノシリック構造（一体構造）のＬＣフィルタ（すなわち、コイルとコンデンサの複合されたフィルタ）を作成した。
なお、磁性インキには、ＮｉＺｎ系フェライト材料粉を用いることが望ましい。ＭｎＺｎ系フェライト材料は、高温焼成や雰囲気焼成が必要なため、ＬＣフィルタ等の電子部品の製造コストを高くする。またＭｎＺｎ系フェライト材料粉は高周波特性がＮｉＺｎ系フェライト材料に比べて悪い。このため、本発明で提案するような高周波用フィルタや１アンペア以下の小電流用（信号回路用）の電子部品の作成にはＮｉＺｎ系フェライト粉を用いることが望ましい。また必要に応じて、例えば電源用部品や１０アンペア以上の大電流関連の電子部品を作成する場合には、ＭｎＺｎ系フェライト材料を用いることもできる。またＮｉＺｎ系フェライト材料に銅等を添加することにより、焼成温度を下げたり、焼結性を改善できるため、本発明で提案する電子部品用インキ用の磁性体粉として適当なものとなる。
（実施の形態１４）
実施の形態１４では、樹脂インキについて説明する。まず樹脂インキとしては、市販の低粘度タイプのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（平均分子量、約３５０前後）をメチルエチルケトンで希釈し、粘度を０．０５ポイズに設定した。次に、溶液を５μｍのメンブランフィルターでろ過してインクジェット用樹脂インキとした。こうして作成した樹脂インキを、実施の形態１２で説明した、抵抗体（焼成後にレーザートリミングしたものを使用）の表面に保護層として、所定パターンでインクジェット装置で形成した。こうして形成した、保護層を、１５０℃の熱処理で硬化した。比較のために、抵抗体（焼成後にレーザートリミングしたものを使用）の表面に保護層として、所定パターンでガラスペーストを印刷形成し、６００℃で熱処理しガラスを溶解硬化させた。
こうして作成した角チップ抵抗の抵抗値を測定したところ、１５０℃で樹脂を硬化させたものは、レーザートリミングした時点の抵抗値のままで変化することは無かった。一方、６００℃でガラスを熱処理したものは、レーザートリミングした時点の抵抗値より、抵抗値が０．１％から２％程度変動していた。その変化は抵抗体の種類により変化量は異なったが、低抵抗から高抵抗まですべて変化していた。そこで、この抵抗値変動の原因を調べたところ、抵抗体自体を４００℃以上で熱処理すると、温度が高ければ高いほど抵抗値が変化することが判った。この現象は、４００℃以上の熱処理によって抵抗体中のガラス成分が結晶化したり、抵抗体の偏析度合いが変化するためと考えられた。また３００℃以下の熱処理では、測定精度の範囲では抵抗値の変動は観察されなかった。このようにして、本実施の形態で説明するように、抵抗体等の保護層に、樹脂を用いることで、省エネルギー化が可能になると共に、封止されるデバイスへの熱的ダメージを最小限に抑えることができる。
なお、インクジェット用樹脂インキの中に、望ましくは粒径１μｍ以下の適当なセラミック粉末をフィラー（充填剤）として添加することで、内蔵されるデバイスや電子部品のとの熱膨張係数をマッチングさせたり、耐湿性を向上させることができる。こうしたフィラーを樹脂インキに分散させる場合も、前述したようなインクジェット用セラミックインキの組成や製造方法を利用することができる。またフィラーとして、金属粉末を添加することで、インクジェット用樹脂インキに導電性を持たせられる。このようにすることで、回路基板の上に各種電子部品を実装する際に、このような導電性樹脂インキをインクジェットで所定形状にパターン形成し、熱や光等で硬化させることで、半田実装を代替できる。
（実施の形態１５）
実施の形態１５では、ガラスインキについて説明する。ガラス粉としては、市販のホウケイ酸系ガラス粉（粒径２０μｍ）を選んだ。次にこのガラス粉１００ｇに、水２００ｇ及び水溶性有機溶剤（ここでは分子量２００のポリエチレングリコールを用いた）２０ｇを添加し、更に分散剤としてポリカルボン酸アンモニウムを５ｇを添加した。ここに１ｍｍφのジルコニアビーズ５００ｇを添加し、市販のビーズミルを用いて、１時間分散させ、５μｍのメンブランフィルターでろ過し、ガラスインキとした。こうして作成したガラスインキ中のガラス粉の粒度分布を測定したところ、平均粒径は０．５ミクロンであった。またゼータ電位は−６０ｍＶであった。また等電位点を測定したところ、ｐＨ２〜ｐＨ１０の間では等電位点が観察されなかった。こうして作成した、ガラスインキは１時間以上沈殿することは無かった。また沈殿した後でも、軽く攪拌することで容易に再分散でき、５μｍメンブランフィルターでもろ過できた。こうして、安定なすなわち沈殿しにくいガラスインキを作成した。
次にこうして作成したガラスインキを、実施の形態１２で説明した、インクジェット印刷され、その後焼成された抵抗体の上に、保護層として本発明のインクジェット装置を用いて、所定パターンに形成、焼成し、所定の角チップ抵抗器を作成した。
比較のために、従来の製造方法として、スクリーン印刷方法を用いて、焼成された抵抗体の上に、市販のガラスインキを印刷した。スクリーン印刷の場合、印刷に用いる前と、１０枚印刷した後で、版の伸び（すなわち、変形度合い）を測定したところ、１０ｃｍ角当りの変形量は±２μｍ以下（すなわち、使用したＸＹ寸法測定機の検出限界以下）であった。しかし、１００枚、２００枚と印刷した後の版の伸びを測定したところ、１０ｃｍ角当り５０μｍから１００μｍ程度の伸びが観察された。このため、予め印刷された抵抗体との位置合わせ精度が悪くなり、製品歩留まりが低下した。
次に、本実施の形態のインクジェット印刷したガラスインキパターンの変形度合いを同様に測定した。なおパターンはパソコン上のＣＡＤで作成したものを用いた。こうしてインクジェットで連続印刷し、１、１０、１００、１０００、１万、１０万枚目の印刷パターンのパターン寸法を測定したところ、すべてが１０ｃｍ角当りの変形量は±２μｍ以下であった。また複数台のインクジェット装置で、同一のガラスインキパターンを印刷し、装置間の印刷寸法のバラツキ（あるいは誤差、偏差）を測定したが、同様に１０ｃｍ角当りの誤差は±２μｍ以下であり、実質的に装置間のバラツキは発生しなかった。
なお、本発明において、ガラス粉や、セラミック粉、磁性粉等は共に酸化物であり、用途別、目的別に便宜上呼び分けているにすぎない。このため、セラミック粉で用いた分散手法、インキ組成等はそのままでガラス粉や磁性粉に適用可能である。
なおガラス材料としてはホウケイ酸鉛系ガラスやホウケイ酸亜鉛系ガラスと用いることができる。また密着力が不足している場合、必要に応じてＣｕ、Ｚｎ、Ｖ等の元素を添加することができる。例えばセラミック材料として、アルミナ粉末、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム等の誘電体以外に、バリスタ用、圧電素子用のセラミック粉末を用いて、同様に電子部品用インキを作成した。また磁性体としては、市販のフェライト（Ｎｉ系、Ｍｇ系他）を用いることで、同様に電子部品用インキを作成した。こうした従来から実績があり、生産の安定した材料についても、実施の形態１等で説明したインキ循環機構付きのインクジェット印刷装置を用いることで、安定して印字できる。この結果、各種積層セラミック電子部品、ＬＣフィルタ、ノイズフィルタ、高周波用フィルタやそれらの複合部品も生産性よく製造できる。
（実施の形態１６）
実施の形態１６では、インクジェット印刷を例にとり、オンデマンド印刷工法について説明する。従来の印刷方法では、一つの決まった版から、同じパターンを多数複製するものであった。ここで説明するオンデマンド印刷とは、パソコンもしくはＣＡＤデータ、画像データを、被印刷体の上に直接印刷するものであり、大量生産用のプリンタである。具体的には、熱転写プリンタ、インクジェットプリンタ、レーザービームプリンタ等であり、必要なパターンを必要な枚数だけ瞬時に印刷できる。まず水溶性電極インキとしては、粘度を１ポイズ以下に落としたものを作成し、市販のインクジェット印刷機にセットし、直接グリーンシートの上に、パソコンからの信号を用いて所定の内部電極の形状に印刷した。この後、同様の工程で積層、焼成、外部電極形成を行なうことで積層セラミック電子部品を作成することができる。このようなオンデマンド工法を用いることで、メーカーのデータを通信で受けとり、超短納期で製品を作製できる。また一部の製品の部品に関しては、部品メーカーで試作するだけでなく、本発明で提案する技術を用いることで、電子部品のユーザーが自分の敷地内で電子部品のデバイス試作することが可能になる。このようにユーザー自体が試作する場合は、部品メーカーが各種インキを提供し、こうしたインキの安定した印刷が必要になるが、本発明の場合、インキを循環させておくことでユーザーの手を煩わせる各種調整工程を省くことができる。また品質が安定することにより、どのユーザーであっても、またどの生産地域であっても、更に国内、国外を問わず、同じインキを用いる限り、同じ電子部品デバイスがその場で製造できる。また、各電子部品用インキの試作関係のパラメーターや特性（例えばＳパラメータ等）を公開しておくことで、新規の電子部品デバイスをユーザーとメーカーの間で容易に提案、実用化できる。
（実施の形態１７）
実施の形態１７では、複数のプリンタヘッドを用いる場合について、図１２を用いて更に詳しく説明する。図１２は、複数のヘッドを並べて、幅広のパターンを一度に印字する様子を示す。図１２において、３７は被印刷体であり、矢印２０の方向に移動する。この時、複数のプリンタヘッド１６ｆ、１６ｇ、１６ｈにより噴出されるインキ（図示していない）によって、被印刷体３７の表面に所定のインキパターン１９が形成される。なお、複数のプリンタヘッド１６ｆ、１６ｇ、１６ｇは、それぞれ第２のチューブ２４を介して、第１のチューブ２３の中を循環するインキ（図示していない）が供給されることになる。図１２に示すように、複数のプリンタヘッドを、その印字範囲が重なるよう並べることで、一度に幅広のパターンを印字できる。また、これら複数のプリンタヘッドは、同じインキを使うため、異なるプリンタヘッドから噴射されたパターンであっても、被印刷体上では、同じインキによるパターンを形成するため、印刷位置による電子部品としての特性バラツキを抑えられる。
なお、必要に応じて、第２のチューブ２４の途中に、フィルターを入れることも可能である。また、第１のチューブ２３に、微細な気泡が紛れ込んだとしても、図１２に示すように、第１のチューブ２３への第２のチューブ２３の接続を、下（もしくは斜め下や横）から行うことで、第２のチューブ２４への気泡の混入を防止できる。このように、発明者らが実験で発見した、気泡が第１のチューブの内壁天井を流れる現象を利用することで、より長時間の安定印字が可能になり、電子部品の製造コストを下げられる。特に本発明では、第１のチューブ２３が直接プリンタヘッド１６ｆ、１６ｇ、１６ｈに接続されるのではなく、第２のチューブ２４を介してプリンタヘッドに接続されるため、上述した、各形態で説明するようなに印字の安定化が可能となる。
なお、複数ヘッドを高精度に並べることで、印刷幅を広げる場合、図１２に示すように、被印刷体側を移動させることが望ましい。これは複数のプリンタヘッド側を高速で移動させると、複数ヘッドの固定位置がずれる場合があるためである。
（実施の形態１８）
実施の形態１８では、本発明のインクジェット装置を用いて積層部品を製造する方法について、図１３Ａ、１３Ｂを用いて更に詳しく説明する。図１３Ａは、固定台の上でインキパターンを多層化する様子を示す。図１３Ａにおいて、固定台３９の表面には被印刷体１８が仮固定されている。図１３Ａにおいて、第１のチューブ２３より供給されるインキは、第２のチューブ２４を介して、複数のプリンタヘッド１６に送られる。複数のプリンタヘッド１６より噴射される液滴１７は、被印刷体１８の表面で合一化し、インキパターン１９を形成する。こうして形成されたインキパターン１９の上に、セラミック生シートを張付けたり、更にインキパターン１９を形成することで、図１３Ｂに示すような、セラミック生積層体４０を形成することができる。次に、このセラミック生積層体３９を、所定寸法に切断後、焼成し、外部電極を形成することで、電子部品を製造できる。なお、セラミック生積層体３９は、前記固定台３８の上で必要寸法に切断した後で、焼成してもよい。なお、焼成時は、セラミック生積層体３９は固定台３８からから外しておくことが望ましい。
なお図２のインキタンク２１とインキ回収タンク２５を別々にする必要はない。途中にフィルター等を付け、ポンプ等で第１のチューブ内のインキを循環させることで、インキタンク２１とインキ回収タンク２５を共通化することもできる。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明によれば、沈殿体や凝集体の発生しやすい高濃度の電子部品用インキでも安定してインクジェットで印字できる。このため、積層セラミックコンデンサを始めとする積層セラミック電子部品のみならず、高周波部品、光学部品、ＬＣフィルタ、３次元複合化電子部品、各種半導体との複合デバイス等の電子部品を必要な時、必要なだけ短時間に製造できると共に、製品の低コスト化、高歩留まり化、高信頼化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
図１Ａは本発明の一実施の形態によるインクジェット装置について説明する図である。
図１Ｂは本発明の一実施の形態によるインクジェット装置について説明する図である。
図２は本発明の一実施の形態によるインキ回収再生機構について説明する図である。
図３Ａ、３Ｂは本発明の一実施の形態による微細泡の除去例を説明する図である。
図４Ａ、４Ｂは本発明の一実施の形態による微細泡の除去例を説明する図である。
図５は本発明の一実施の形態による微細泡の除去例を説明する図である。
図６Ａ、６Ｂは実際の電子部品用インキの沈殿速度の測定例を説明する図である。
図７はインキ循環機構の一部にポンプを取付けた例を説明する図である。
図８はインキ循環機構の一部にバルブをつけた例を説明する図である。
図９は一つのインキ分散循環機構を使って、複数のヘッドで同時に印字する図である。
図１０Ａ、１０Ｂは印刷速度、着弾誤差とＧａｐの関係を説明する図である。
図１１は本発明による噴射可能なインキの範囲について説明する図である。
図１２は、複数のヘッドを並べて、幅広のパターンを一度に印字する様子を示す図である。
図１３Ａ、１３Ｂは、固定台の上でインキパターンを多層化する様子を示す図である。
図１４は電子回路をインクジェットで形成する場合の課題について説明する図である。
図１５は電子部品用インキの沈殿や凝集について説明する図である。
図１６Ａ、１６Ｂは従来のインクジェット装置に電子部品用インキをセットして印字する場合の課題について説明する図である。
図面の参照符号の一覧表
１‥‥電子部品インキ
２‥‥インクジェットノズル
３‥‥インキ滴
４‥‥被印刷対
５‥‥パターン
６‥‥凝集体
７‥‥不良
８‥‥ブラウン運動の計算式より求めた粉体の移動速度を表す直線
９‥‥アインシュタイン・ストークスの計算式から求めた粉体の移動速度を表す直線
１０‥‥交点
１１‥‥インキタンク
１２‥‥インキ
１３‥‥粉体
１４‥‥凝集体
１５‥‥配管
１６‥‥プリンタヘッド
１７‥‥液滴
１８‥‥被印刷体
１９‥‥インキパターン
２０‥‥矢印
２１‥‥インキタンク
２２‥‥分散機
２２１‥‥超音波水槽
２３‥‥第１のチューブ
２４‥‥第２のチューブ
２５‥‥インキ回収タンク
２６‥‥第３のチューブ
２７‥‥ポンプ
２８‥‥インキ再生装置
２９‥‥微細泡
３０‥‥空気溜り
３１‥‥泡トラップ装置
３２‥‥ポンプ
３３‥‥バルブ
３４‥‥洗浄液
３５‥‥廃液タンク
３６‥‥上澄層
３７‥‥被印刷体
３８‥‥固定台
３９‥‥セラミック生積層体
５５‥‥噴出口
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
2002090117.tif 000020
【図１３Ｂ】
2002090117.tif 000021
【図１４】
2002090117.tif 000022
【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2002090117.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成14年10月2日(2002.10.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（補正後）インキを収容するインキタンクと、第１のチューブを介して前記インキタンクに連結されるインキ回収タンクと、第２のチューブを介して前記第１のチューブに連結されるプリンタヘッドを有し、さらに前記インキを分散する分散機を備えるインクジェット装置において、インキはチューブを循環し、その一部が必要に応じて噴射されるインクジェット装置。
【請求項２】
前記分散機が前記インキタンク内の前記インキを分散するように設置される請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項３】
前記分散機が前記第１のチューブ内の前記インキを分散するように設置される請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項４】
前記第１のチューブと前記第２のチューブの少なくとも一方に、前記インキを流動させるポンプを備える請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項５】
前記第１のチューブと前記第２のチューブの少なくとも一方に、前記インキの流動を制御するバルブを備える請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項６】
前記第１のチューブと前記第２のチューブの少なくとも一方に、ろ過装置を備える請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項７】
前記第１のチューブに、泡をトラップする装置を備える請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項８】
前記泡をトラップする装置が、前記第１のチューブの一部を上に凸のＵ字型に加工したものである項１記載のインクジェット装置。
【請求項９】
複数の前記第２のチューブを介して前記第１のチューブに連結される複数の前記プリンタヘッドを有する請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項１０】
前記第１のチューブは、内径０．２ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、前記第２のチューブは、内径０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項１１】
前記第１のチューブが透明である請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項１２】
前記第１のチューブの少なくとも一部分がフレキシブルである請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項１３】
前記プリンタヘッドが、前記インキを噴射するインクジェットノズルと前記インキに圧力を加えるピエゾ素子を有する請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項１４】
さらに前記インキタンクと前記インキ回収タンクとを連結する第３のチューブを有する請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項１５】
前記第３のチューブにポンプを備える請求項１４記載のインクジェット装置。
【請求項１６】
前記第３のチューブにインキ再生装置を備える請求項１４記載のインクジェット装置。
【請求項１７】
前記第３のチューブにインクの流動を制御するバルブを備える請求項１４記載のインクジェット装置。
【請求項１８】
前記第３のチューブにろ過装置を備える請求項１４記載のインクジェット装置。
【請求項１９】
インキ分散機能とインキ循環機能とプリンターヘッドを有するインクジェット装置を用い、セラミック生シート上への、粉体を分散したインキの印刷工程を有する電子部品の製造方法であって、前記印刷工程と並行してインクジェット装置内でのインキ分散工程とインキ循環工程とを有する電子部品の製造方法。
【請求項２０】
前記インキが、粒径０．００１μｍ以上３０μｍ以下で比重１．０以上の粉体を１重量％以上８０重量％以下含み粘度が１０ポイズ以下のインキである請求項１９記載の電子部品の製造方法。
【請求項２１】
前記粉体が導電性粉体、誘電体粉体、ガラス粉体、セラミック粉体、金属粉体、抵抗体粉体、磁性粉体のうちの一種類若しくは、それらの組み合わせである請求項２０記載の電子部品の製造方法。
【請求項２２】
前記インキ循環工程が、インクジェット装置内で、前記インキを０．１ｍｍ／分以上１００ｍｍ／秒以下の流速で循環させる工程である請求項１９記載の電子部品の製造方法。
【請求項２３】
前記インキ分散工程が、インクジェット装置内で、前記インキ中での粉体濃度を均一化する処理である請求項１９記載の電子部品の製造方法。
【請求項２４】
前記分散工程が、前記インキに対して加えられる攪拌、再分散、循環および超音波印加の処理の中から選ばれる一つ若しくはそれらを組み合わせた処理である請求項１９記載の電子部品の製造方法。
【請求項２５】
前記インキ分散工程が、前記インクジェット装置内での前記インキ中の粉体濃度差を５％以下にする処理である請求項１９記載の電子部品の製造方法。
【請求項２６】
前記印刷工程が、前記セラミック生シートと前記プリンターヘッドとを１ｃｍ／秒以上１００ｍ／秒未満の相対速度で移動させながら印刷する工程である請求項１９記載の電子部品の製造方法。
【請求項２７】
複数の前記プリンターヘッドを有する前記インクジェット装置を用い、前記複数のプリンターヘッドから前記セラミック生シート上に前記インキを同時に印刷する請求項１９記載の電子部品の製造方法。
【請求項２８】
前記インキが印刷された前記セラミック生シートの上に、さらに他のセラミック生シートを積層する工程と前記他のセラミック生シート上に前記インキを印刷する一連の工程を１回以上有する請求項１９記載の電子部品の製造方法。
【請求項２９】
前記積層されたセラミック生シートを所定寸法に切断する工程と、切断後に焼成する工程と、焼成後に外部電極を形成する工程をさらに有する請求項１９記載の電子部品の製造方法。
【請求項３０】
粉体と樹脂と溶剤を有するインキであって、前記粉体が粒径０．００１μｍ以上３０μｍ以下で、比重１．０以上の導電性粉体、誘電体粉体、ガラス粉体、セラミック粉体、金属粉体、抵抗体粉体、磁性粉体のうちの一種若しくは、それらの二種類以上を混合した粉体であり、かつ前記粉体の配合比が１重量％以上８０重量％以下で、粘度が１０ポイズ以下であるインクジェット印刷用インキ。
【請求項３１】
深さ３ｃｍ以上１００ｃｍ以下の容器内に１０時間以上１００時間未満静置させるインキ静置試験で、沈殿物が生じる性質を有する請求項３０記載のインクジェット印刷用インキ。
【請求項３２】
前記深さ３ｃｍ以上１００ｃｍ以下の容器内に１０時間以上１００時間未満静置させるインキ静置試験で、前記容器の底と表面とで５％未満の密度差となる性質を有する請求項３０記載のインクジェット印刷用インキ。
【国際調査報告】
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