JP2018094538A - 細線パターン形成方法及び細線パターン形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い生産性を実現でき、細線パターンを良好に形成することができる細線パターン形成方法及び細線パターン形成装置を提供すること。【解決手段】導電性材料を含む液滴をノズルから吐出してパターンを形成するインクジェットヘッド４１０を用いて、該インクジェットヘッド４１０と基材１とを相対移動させ、前記導電性材料を含む液滴を合一させて前記基材上に線幅の一様なライン状液体を形成するライン状液体形成工程と、前記基材１を加温し、送風手段を用いて前記ライン状液体に送風して、又は、吸引手段を用いて前記ライン状液体側から吸引して、該ライン状液体の蒸発を促進して乾燥させ、前記導電性材料を含む細線パターンを形成する細線パターン形成工程とを備え、前記送風手段による送風の風速Ｓ（ｍ／ｓ）と、１本のライン状液体となる液滴のうち１つのノズルから吐出された液滴の液量Ｌ（ｐｌ）とは、Ｓ≦０．００４８Ｌ＋１．５の関係を満たす。【選択図】図２

Description

本発明は細線パターン形成方法及び細線パターン形成装置に関し、より詳しくは、高い生産性を実現でき、細線パターンを良好に形成することができる細線パターン形成方法及び細線パターン形成装置に関する。

従来、機能性材料を含む細線パターンを形成する方法として、インクジェット法により機能性材料を含む液滴を基材に連続的に付与し、この液滴を乾燥させ、液滴中の固形分である機能性材料を堆積させて、液滴より微細なパターンを形成する方法が知られている（特許文献１）。この方法によれば、特別な工程を必要とせずに、液滴の直径以下の数μｍのパターンを形成することができる。

本出願人は、機能性材料として導電性材料を用いて、この導電性材料からなる細線パターン（「平行線パターン」ともいう。）を形成し、このライン状液体を乾燥させ、導電性材料をライン状液体の両側縁部に堆積させ、ライン状液体より微細な幅の透明電極を形成することを提案してきた（特許文献２、３）。

特開２０１３−１９３２２２号公報 特開２０１３−１２９０８９号公報 特開２０１５−０１２０４６号公報

しかし、特許文献２、３の技術は、生産性の観点から更なる改善の余地があった。特に、ライン状液体を乾燥させる条件の決定が煩雑であった。乾燥条件の決定が容易化されれば、細線パターンの生産性を向上させることができる。

そこで本発明の課題は、高い生産性を実現でき、細線パターンを良好に形成することができる細線パターン形成方法及び細線パターン形成装置を提供することにある。

また本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

１．
導電性材料を含む液滴をノズルから吐出してパターンを形成するインクジェットヘッドを用いて、該インクジェットヘッドと基材とを相対移動させ、前記導電性材料を含む液滴を合一させて前記基材上に線幅の一様なライン状液体を形成するライン状液体形成工程と、
前記基材を加温し、送風手段を用いて前記ライン状液体に送風して、該ライン状液体の蒸発を促進して乾燥させ、前記導電性材料を含む細線パターンを形成する細線パターン形成工程とを備え、
前記送風手段による送風の風速Ｓ（ｍ／ｓ）と、１本のライン状液体となる液滴のうち１つのノズルから吐出された液滴の液量Ｌ（ｐｌ）とは、以下の関係を満たすことを特徴とする細線パターン形成方法。
Ｓ≦０．００４８Ｌ＋１．５
２．
導電性材料を含む液滴をノズルから吐出してパターンを形成するインクジェットヘッドを用いて、該インクジェットヘッドと基材とを相対移動させ、前記導電性材料を含む液滴を合一させて前記基材上に線幅の一様なライン状液体を形成するライン状液体形成工程と、
前記基材を加温し、吸引手段を用いて前記ライン状液体側から吸引して、該ライン状液体の蒸発を促進して乾燥させ、前記導電性材料を含む細線パターンを形成する細線パターン形成工程とを備え、
前記吸引手段による吸引の風速Ｓ（ｍ／ｓ）と、１本のライン状液体となる液滴のうち１つのノズルから吐出された液滴の液量Ｌ（ｐｌ）とは、以下の関係を満たすことを特徴とする細線パターン形成方法。
Ｓ≦０．００４８Ｌ＋１．５
３．
前記送風手段又は前記吸引手段による置換風量Ｖ（ｍ^３／min）と、前記液滴の液量Ｌ（ｐｌ）とは、以下の関係を満たすことを特徴とする前記１又は２記載の細線パターン形成方法。
Ｖ≧０．００９４Ｌ
４．
前記ライン状液体の形成から１０ｍsec乃至１０００ｍsec経過後に前記送風又は前記吸引を開始することを特徴とする前記１、２又は３記載の細線パターン形成方法。
５．
前記吸引手段による吸引の風速は、４ｍ／sec以下であることを特徴とする前記２、３又は４記載の細線パターン形成方法。
６．
前記送風手段又は前記吸引手段を、前記ステージまでの距離が５mm乃至３８mmであり、前記インクジェットヘッドまでの前記相対移動方向の距離が１５mm乃至５０mmである位置に配置することを特徴とする前記１〜５の何れかに記載の細線パターン形成方法。
７．
前記インクジェットヘッドと前記基材との相対移動は、前記インクジェットヘッドを移動操作することにより行うことを特徴とする前記１〜６の何れかに記載の細線パターン形成方法。
８．
前記インクジェットヘッドを第１の方向に移動操作するとともに、前記送風手段又は前記吸引手段を移動操作して前記インクジェットヘッドに追随させ、前記ライン状液体の形成及びこのライン状液体の乾燥を行う往路工程と、
前記インクジェットヘッドを前記第１の方向に対向する第２の方向に移動操作するととに、前記送風手段又は前記吸引手段を移動操作して前記インクジェットヘッドに追随させ、前記ライン状液体の形成及びこのライン状液体の乾燥を行う復路工程とを有することを特徴とする前記７記載の細線パターン形成方法。
９．
前記インクジェットヘッドを第１の方向に移動操作するとともに、前記送風手段又は前記吸引手段を移動操作して前記インクジェットヘッドに追随させ、前記ライン状液体の形成及びこのライン状液体の乾燥を行う往路工程と、
前記送風手段又は前記吸引手段を前記第１の方向に対向する第２の方向に移動操作し、前記往路工程で形成されたライン状液体の乾燥を行う復路工程とを有することを特徴とする前記７記載の細線パターン形成方法。
１０．
導電性材料を含む液滴をノズルから吐出して前記導電性材料を含む液滴を合一させて基材上にライン状液体を形成するインクジェットヘッドと、
前記基材を加温する加温手段と、
前記基材上に形成された未乾燥のライン状液体の周囲の空気を移動させて前記ライン状液体の蒸発を促進する送風手段又は吸引手段と、
前記インクジェットヘッド及び前記送風手段又は前記吸引手段と、前記基材とを相対移動操作する移動操作手段とを備え、
前記送風手段又は前記吸引手段は、前記インクジェットヘッドが形成した未乾燥のライン状液体の周囲の空気を移動させ得る位置に配置されており、前記インクジェットヘッドからの距離及び前記基材からの距離を調整する距離調整機構を有していることを特徴とする細線パターン形成装置。
１１．
前記移動操作手段は、インクジェットヘッド及び前記送風手段又は前記吸引手段と、前記基材とを相対往復移動操作し、
前記送風手段又は前記吸引手段は、前記インクジェットヘッドの前記基材に対する相対移動方向について、前記インクジェットヘッドの前方側に位置する前方送風部又は前方吸引部と、前記インクジェットヘッドの後方側に位置する後方送風部又は後方吸引部とを有し、前記インクジェットヘッドが前記ライン状液体を形成するときには、前記インクジェットヘッドの相対移動方向に応じて、前記前方送風部又は前方吸引部を停止させ、前記後方送風部又は後方吸引部のみを作動させることを特徴とする前記１０記載の細線パターン形成装置。

本発明によれば、高い生産性を実現でき、細線パターンを良好に形成することができる細線パターン形成方法及び細線パターン形成装置を提供することができる。

本発明の細線パターン形成装置の一例を概念的に説明する側面図 図１に示す細線パターン形成装置の平面図 第１の送風部の機能を概念的に説明する平面図 送風部における風速の測定個所を示す平面図 第２の送風部の機能を概念的に説明する平面図 液量Ｌ（ｐｌ）を説明する平面図 スキャン方式の細線パターン形成装置の一例を概念的に説明する平面図 図７に示す細線パターン形成装置における復路工程を説明する平面図 図７に示す細線パターン形成装置における基材移動後の工程を説明する平面図 図７に示す細線パターン形成装置における復路工程の他の例を説明する平面図 図７に示す細線パターン形成装置における復路工程のさらに他の例を説明する平面図 導電性細線の形成方法の一例を説明する図 メッシュパターン形成の第１態様を説明する図 メッシュパターン形成の第２態様を説明する図

以下に、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。

〔細線パターン形成装置〕
図１は、本発明の細線パターン形成装置の一例を概念的に説明する側面図であり、図２は、その平面図である。この細線パターン形成装置は、本発明の細線パターン形成方法を実行する装置である。

図１及び図２において、１は、基材であり、２は、基材１を搬送する移動操作手段となる移動操作装置であり、４は、ラインヘッドであり、３ａ，３ｂは、送風手段を構成する第１及び第２の送風部である。なお、第１及び第２の送風部３ａ，３ｂは、送風のみならず吸引も行うことができ、吸引を行うときには吸引手段を構成する。

移動操作装置２は、ラインヘッド４及び各送風部３ａ，３ｂと、基材１とを相対移動操作するものであり、図示の例では、ラインヘッド４及び各送風部３ａ，３ｂを所定位置に保持するとともに、基材１を移動操作するベルト移動操作装置として構成されている。この移動操作装置２は、一対の搬送ローラ２１、２２と、これに掛け渡されたステージとなる搬送ベルト２３を備えている。２４は、搬送ローラ２２を回転駆動するためのモーターである。

移動操作装置２は、後述するように、ラインヘッド４及び各送風部３ａ，３ｂと、基材１との双方を移動操作して相対移動操作するもの（いわゆる「スキャン方式」）であってもよい。

移動操作装置２は、図１及び図２に示すように、搬送ベルト２３上に載置された基材１を、所定の順方向α及びこれに対向する逆方向βに沿って搬送するように構成されている。ここでは、基材１が、不図示のロール状体から繰り出される長尺状の基材である場合を示しているが、これに限定されるものではない。

基材１の搬送経路上には、第２の送風部３ｂ、ラインヘッド４、第１の送風部３ａが、順方向αに沿って設けられている。ラインヘッド４は、第２の送風部３ｂよりも順方向下流側に設けられ、第１の送風部３ａは、ラインヘッド４よりも順方向下流側に設けられている。

ラインヘッド４は、搬送される基材１上に導電性材料を含む液滴を吐出して複数の液滴を合一させてライン状液体を形成する機能を有する。

ラインヘッド４は、複数のインクジェットヘッド４１０が、基材１の搬送方向α、βと交差する方向に配列されて構成されている。各インクジェットヘッド４１０は、基材１の搬送方向α、βと交差する方向に配列された複数のノズル（図中、不図示）を備えており、これらノズルから、導電性材料を含むインクを、基材１上に吐出可能に構成されている。

ラインヘッド４を構成するインクジェットヘッド４１０からの液滴吐出のための機構は、一般的に知られている機構を用いることができ、圧電素子の振動によりインク流路を変形させることによりインク液滴を吐出させるピエゾ方式、インク流路内に発熱体を設け、その発熱体を発熱させて気泡を発生させ、気泡によるインク流路内の圧力変化に応じてインク液滴を吐出させるサーマル方式、インク流路内のインクを帯電させてインクの静電吸引力によりインク液滴を吐出させる静電吸引方式等を好ましく例示できる。なお、本明細書では「インク」という表現を用いることがあるが、導電性材料などの機能性材料を含む液体を指すものである。

ラインヘッド４は、基材１上に形成しようとする目的のパターンの幅に相当する幅か、それ以上の幅に亘って、機能性材料を含む液滴を付与できるように構成されている。なお、ここでいう幅とは、基材１の搬送方向α、βと直交する方向の幅である。なお、１個のインクジェットヘッド４１０によって目的のパターンの幅に相当する幅に亘って機能性材料を含む液滴を付与できる場合には、ラインヘッド４ではなく、１個のインクジェットヘッド４１０のみを用いるようにしてもよい。

第１及び第２の送風部３ａ、３ｂは、ラインヘッド４により基材１上に形成された未乾燥のライン状液体の周囲の空気を移動させてライン状液体の蒸発を促進する機能を有しており、ここでは、気体（例えば空気）を基材１の表面に向けて送風、又は、基材１の表面付近から吸引する複数の送風機３１ａ、３１ｂを組み合わせて構成されている。第１及び第２の送風部３ａ、３ｂは、気体を基材１の表面に向けて送風するときには送風手段を構成し、気体を基材１の表面付近から吸引する場合には吸引手段を構成する。

第１及び第２の送風部３ａ、３ｂは、ラインヘッド４が形成した未乾燥のライン状液体の周囲の空気を移動させ得る位置に配置されている。第１及び第２の送風部３ａ、３ｂは、図１に示すように、ラインヘッド４からの距離Ｐ及び基材１が載置される搬送ベルト２３からの距離Ｔを調整する図示しない距離調整機構を有している。

送風手段を構成する各送風部３ａ、３ｂは、ラインヘッド４の相対移動方向前方側（上流側）に位置する前方送風部と、ラインヘッド４の相対移動方向後方側（下流側）に位置する後方送風部となる。基材１がラインヘッド４に対して順方向αに移動してライン状液体が形成されるときには、前方送風部となる第２の送風部３ｂを停止させ、後方送風部となる第１の送風部３ａのみを作動させる。基材１がラインヘッド４に対して逆方向βに移動してライン状液体が形成されるときには、前方送風部となる第１の送風部３ａを停止させ、後方送風部となる第２の送風部３ｂのみを作動させる。

また、この細線パターン形成装置は、加温手段となる加温装置２５を備えており、搬送ベルト２３により搬送される基材１を加温するように構成されている。これにより、上述した第１の送風部３ａ又は第２の送風部３ｂにおいて、所定の乾燥条件を速やかに形成できるようにしている。図示の例では、加温装置２５は、搬送ベルト２３の下方に配置されたヒーターにより構成され、基材１を裏面から加温できるようにしている。

本発明において「蒸発の促進」とは、インクジェットヘッドを用いた一般的な画像形成におけるインクの乾燥とは異なる。一般的な画像形成においては、記録媒体上のインクを早急に乾燥させることが好ましく、比較的強い送風（又は吸引）を行う。これに対して、本発明における送風（又は吸引）の目的は、基材の加温によるライン状液体の乾燥を補助して、乾燥過程を適切化し、良好な細線パターンを形成することであり、乾燥を早くすることは主目的ではない。そのため、本発明における送風（又は吸引）は、前記目的を達成できる程度に微弱な送風（又は吸引）である。

〔細線パターン形成方法〕
図３は、第１の送風部３ａの機能を概念的に説明する平面図である。

ラインヘッド４は、図３に示すように、順方向αに搬送される基材１上に、導電性材料を含むインクを吐出して、複数の第１のライン状液体５を形成する（ライン状液体形成工程）。ライン状液体５は、導電性材料を含む線幅の一様なパターンである。

本明細書において、「ライン状液体」とは、基材１上にライン状に付与された導電性材料を含むインクを意味する。ライン状液体の長さは、好ましくは当該ライン状液体の線幅の５倍以上、より好ましくは当該ライン状液体の線幅の１０倍以上である。ライン状液体は、後に形成される互いに平行な一対の細線からなる細線パターンの前駆体である。ライン状液体５は、ラインヘッド４から基材１上に付与した複数の液滴を、該基材１上において互いに合一させることによって形成することができる。

加温装置２５により基材１を加温した状態で、第１の送風部３ａにより送風して、順方向αに搬送される基材１上のライン状液体５の蒸発を促進して乾燥させる（細線パターン形成工程）。この乾燥過程において、コーヒーステイン現象によるライン状液体５内部の液体の流動により、導電性材料がライン状液体５の縁に選択的に堆積されて、第１の方向Ｘに沿う導電性材料を含む第１の細線パターン６が形成される。各々の細線パターン６は、互いに平行な一対の細線（以下、線分という場合もある。）６１、６２により構成されている。加温装置２５による基材１の加温は、ライン状液体形成工程及び細線パターン形成工程の両工程を通して常時行っておいてもよいし、細線パターン形成工程のみにおいて行ってもよい。

なお、本明細書において、「細線」というのは、その線幅が、少なくともライン状液体の線幅よりも細いことを意味し、好ましくは、線幅が１０μｍ以下のものを指す。

ここで、第１の送風部３ａによる送風の風速Ｓ（ｍ／ｓ）と、１本のライン状液体５となる液滴のうち１つのノズルから吐出された液滴の液量Ｌ（ｐｌ）とは、以下の関係（以下「Ｓ条件」という。）を満たすことが好ましい。
Ｓ≦０．００４８Ｌ＋１．５

図４は、送風部における風速の測定個所を示す平面図である。

ここで風速Ｓ（ｍ／ｓ）は、図４に示すように、第１の送風部３ａの周縁部の複数箇所（例えば４箇所）に対向する基板１上の位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおいて測定した風速の平均値である。第２の送風部３ｂについても同様である。

Ｓ条件は、液量Ｌ（ｐｌ）に応じて、第１の送風部３ａの駆動状態（消費電力）を制御することにより満たすことができる。

Ｓ条件が満たされる微弱な送風で乾燥させることにより、吐出されたライン状液体５からのコーヒーステイン現象による細線パターン６の形成を阻害せずに、蒸発した溶媒を拡散させて乾燥を促進でき、直線性の良い低抵抗の細線パターン６を形成することができる。

図５は、第２の送風部３ｂの機能を概念的に説明する平面図である。

ラインヘッド４は、図５に示すように、逆方向βに搬送される基材１上に、導電性材料を含むインクを吐出して、複数の第２のライン状液体７を形成する（ライン状液体形成工程）。このとき、第２のライン状液体７は、すでに形成されている第１の細線パターン６と交差して形成される。

従って、第２の方向Ｙは、第１の方向Ｘと交差する方向に設定される。その交差角は、格別限定されないが、図示のように９０°で交差して設定することが好ましい。

また、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙは、共に、基材の搬送方向α、βに対して傾斜していることが好ましく、図示の例では、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙは、基材の搬送方向α、βに対して、互いに逆方向に４５°で傾斜している。

加温装置２５により基材１を加温した状態で、第２の送風部３ｂにより送風して、逆方向βに搬送される基材１上のライン状液体７の蒸発を促進して乾燥させる（細線パターン形成工程）。この乾燥過程において、コーヒーステイン現象によるライン状液体７内部の液体の流動により、導電性材料がライン状液体７の縁に選択的に堆積されて、第２の方向Ｙに沿う導電性材料を含む第２の細線パターン８が形成される。各々の細線パターン８は、互いに平行な一対の線分８１、８２により構成されている。

ラインヘッド４により形成された第２の細線パターン８は、すでに形成されている第１の細線パターン６と交差して形成される。このようにして、メッシュ状細線パターン９が形成される。

以上のように、細線パターン形成装置は、基材１の搬送順方向αに沿って、第２の送風部３ｂ、ラインヘッド４及び第１の送風部３ａを備えることにより、基材１上に、第１の方向Ｘに沿う細線パターン６と第２の方向Ｙに沿う細線パターン８とが交差したメッシュ状細線パターン９を形成することができる。

第２の送風部３ｂについても、送風の風速Ｓ（ｍ／ｓ）と、液量Ｌ（ｐｌ）とは、前述のように、以下のＳ条件を満たすことが好ましい。
Ｓ≦０．００４８Ｌ＋１．５

Ｓ条件は、液量Ｌ（ｐｌ）に応じて、第２の送風部３ｂの駆動状態（消費電力）を制御することにより満たすことができる。

また、第１及び第２の送風部３ａ，３ｂによる置換風量Ｖ（ｍ^３／min）と、液量Ｌ（ｐｌ）とは、以下の関係（以下、「Ｖ条件」という。）を満たすことが好ましい。
Ｖ≧０．００９４Ｌ

置換風量Ｖ（ｍ^３／min）は、風速Ｓ（ｍ／ｓ）に、複数の送風機３１ａの開口部面積（ｍ^２）を乗ずることにより算出される。第２の送風部３ｂについても同様である。

Ｖ条件は、液量Ｌ（ｐｌ）に応じて、第１及び第２の送風部３ａ、３ｂの駆動状態（消費電力）を制御することにより満たすことができる。

本発明者は、第１及び第２の送風部３ａ，３ｂによる送風の風速Ｓ（ｍ／ｓ）、置換風量Ｖ（ｍ^３／min）及び液量Ｌ（ｐｌ）との関係（Ｓ条件及びＶ条件）について、以下の〔表１〕に示すように、例証を行った。

図６は、液量Ｌ（ｐｌ）を説明する平面図である。

液量Ｌ（ｐｌ）は、図６に示すように、１本のライン状液体５、７となる液滴のうち１つのノズル４１１から吐出された液滴（図６においては２滴）の液量をいう。ここで、ライン状液体５、７は、第１及び第２の方向Ｘ、Ｙのように、基材の搬送方向α、βに対して交差する方向（平行ではない方向）に形成される。

実施例１〜４及び比較例１〜３は、液量Ｌが６３０ｐｌである。実施例５及び比較例４は、液量Ｌが３００ｐｌである。実施例６〜８及び比較例５は、液量Ｌが１８０ｐｌである。実施例９〜１０及び比較例６は、液量Ｌが１２０ｐｌである。これら液量Ｌに応じて、それぞれのＳ条件及びＶ条件が定まる。

ここで風速Ｓ（ｍ／ｓ）は、図４に示すように、第１の送風部３ａの周縁部の複数箇所（４箇所）に対向する基板１上の位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおいて測定した風速の平均値である。第２の送風部３ｂについても同様である。置換風量Ｖ（ｍ^３／min）は、風速Ｓ（ｍ／ｓ）に、複数の送風機３１ａの開口部面積（ｍ^２）を乗ずることにより算出した。第２の送風部３ｂについても同様である。

実施例１〜１０は、Ｓ条件を満たしている（○）。実施例１〜３、５〜７、９〜１０は、Ｖ条件も満たしている（○）。実施例４、８は、Ｖ条件を満たしていない（×）。

比較例１〜６は、Ｓ条件を満たしておらず（×）、Ｖ条件を満たしている（○）。

完成したメッシュ状細線パターンについて、実施例１〜１０は、抵抗値について良好（○）であった。実施例１〜３、５〜７、９〜１０は、透過率及び線直線性についても良好（○）であった。Ｖ条件を満たしていない実施例４、８は、透過率及び線直線性についてやや劣っていた（△）。

Ｓ条件を満たしていない比較例１〜６は、透過率及び線直線性について不良（×）であった。Ｓ条件からの外れが大きい比較例１、４は、抵抗値についても不良（×）であった。比較例２〜３、５〜６は、抵抗値についてやや劣っていた（△）。

〔細線パターン形成方法のおける他の条件〕
本発明の細線パターン形成方法においては、ライン状液体５、７の形成から、１０ｍsec乃至１０００ｍsec経過後に、送風を開始することが好ましい。ライン状液体５、７の形成から送風開始までを１０ｍsec未満にすると、ラインヘッド４からのインクの射出性能に影響があり、良好な射出が行えない虞がある。ライン状液体５、７の形成から送風開始までが１０００ｍsecを超えてしまうと、細線パターンの平行性が劣化するとともに、抵抗値が大きくなってしまう虞がある。

本発明の細線パターン形成方法の実施にあたっては、送風手段の各送風部３ａ、３ｂは、基材１が載置される搬送ベルト２３までの距離Ｔを５mm乃至３８mmとし、ラインヘッド４までの相対移動方向（α、β）の距離Ｐを１５mm乃至５０mmとすることが好ましい。各送風部３ａ、３ｂの位置をこのように設定することにより、Ｓ条件及びＶ条件を満たすことが容易となり、細線パターンを良好に形成することができる。

前述の各実施形態の細線パターン形成方法においては、吸引手段により、基板１上に形成されたライン状液体５、７側から吸引して、ライン状液体５、７の蒸発を促進して乾燥させるものとしてもよい。この場合にも、前述のように送風手段を用いた場合と同様の効果を得ることができる。吸引手段を用いる場合には、複数の送風機３１ａ、３１ｂにおける気体の移動方向を反転させて吸引機として使用し（例えばプロペラファンの場合には回転方向を反転させ）、第１及び第２の送風部３ａ、３ｂを第１及び第２の吸引部として動作させる。第１及び第２の吸引部は、吸引手段を構成する。後述する実施形態においても同様である。

吸引手段によりライン状液体５、７側から吸引する場合には、吸引手段による吸引の風速は、４ｍ／sec以下であることが好ましい。ライン状液体５、７側から吸引することにより、加温装置により加温された温風を効率よく利用できるので、ライン状液体５、７の乾燥をより促進することができる。

〔スキャン方式の細線パターン形成装置〕
本発明の細線パターン形成装置は、ラインヘッド４及び各送風部３ａ，３ｂと、基材１との双方を移動操作して相対移動操作するスキャン方式の細線パターン形成装置として構成することができる。

図７は、スキャン方式の細線パターン形成装置の一例を概念的に説明する平面図である。

この細線パターン形成装置は、図７に示すように、基材１を停止させた状態で、ラインヘッド４及び送風手段を順方向αに移動操作する往路工程において、第１のライン状液体５の形成（ライン状液体形成工程）及びこのライン状液体５の乾燥（細線パターン形成工程）を行い、第１の細線パターン６を形成する。この往路工程においては、ラインヘッド４に追随する後方送風部となる第２の送風部３１ｂのみを作動させる。第１の細線パターン６の形成過程及び条件は、図３により前述した過程及び条件と同様である。

図８は、図７に示す細線パターン形成装置における復路工程を説明する平面図である。

次に、この細線パターン形成装置は、図８に示すように、基材１を停止させた状態で、ラインヘッド４及び送風手段を逆方向βに移動操作する復路工程において、第２のライン状液体７の形成（ライン状液体形成工程）及びこのライン状液体７の乾燥（細線パターン形成工程）を行い、第２の細線パターン８を形成する。この復路工程においては、ラインヘッド４に追随する後方送風部となる第１の送風部３１ａのみを作動させる。第２の細線パターン８の形成過程及び条件は、図５により前述した過程及び条件と同様である。

ラインヘッド４により形成された第２の細線パターン８は、すでに形成されている第１の細線パターン６と交差して形成される。このようにして、メッシュ状細線パターン９が形成される。

図９は、図７に示す細線パターン形成装置における基材移動後の工程を説明する平面図である。

次に、この細線パターン形成装置は、図９に示すように、ラインヘッド４の移動方向αβ（主走査方向）に直交する基材送り方向Ｚに、基材１を所定距離（ラインヘッド４の印字幅）だけ移動操作する。ラインヘッド４及び送風手段は、基材１に対して、基材送り方向Ｚに対向する副走査方向−Ｚに相対移動操作されたことになる。

次に、この細線パターン形成装置は、前述と同様に、基材１を停止させた状態で、復路工程により第１の細線パターン６を形成し、往路工程により第２の細線パターン８を形成して、メッシュ状細線パターン９を形成する。

このメッシュ状細線パターン９は、基材１を移動操作する前に形成したメッシュ状細線パターン９に側縁部において繋がり、連続したメッシュ状細線パターン９を構成する。このようにして、基材１の大きさに拘わらず、基材１の全面に亘って連続したメッシュ状細線パターン９を形成することができる。

図１０は、図７に示す細線パターン形成装置における復路工程の他の例を説明する平面図である。

ラインヘッド４及び送風手段を順方向αに移動操作する往路工程のみで所望の細線パターンが形成できる場合、例えば、基材１上に第１の細線パターン６のみを形成する場合には、図１０に示すように、往路工程の後、基材１を基材送り方向Ｚに所定距離（ラインヘッド４の印字幅）だけ移動操作する。そして、基材１を停止させた状態で、往路工程により第１の細線パターン６を形成する。この場合においても、往路工程においては、ラインヘッド４に追随する後方送風部となる第２の送風部３１ｂのみを作動させ、復路工程においては、ラインヘッド４に追随する後方送風部となる第１の送風部３１ａのみを作動させる。

この細線パターン６は、基材１を移動操作する前に形成した細線パターン６に側縁部において繋がり、連続した細線パターン６を構成する。このようにして、基材１の大きさに拘わらず、基材１の全面に亘って連続した細線パターン６を形成することができる。

図１１は、図７に示す細線パターン形成装置における復路工程のさらに他の例を説明する平面図である。

この細線パターン形成装置においては、ラインヘッド４及び送風手段を順方向αに移動操作する往路工程のみではライン状液体の乾燥が不十分となる場合には、図１１に示すように、往路工程ではライン状液体の形成及び乾燥を行い、往路工程ではライン状液体の乾燥のみを行ってもよい。この場合には、往路工程においては、ラインヘッド４に追随する後方送風部となる第２の送風部３１ｂのみを作動させ、復路工程においては、第１及び第２の送風部３１ａ、３１ｂの両方を作動させる。

このように、同一のライン状液体に対して往路工程及び復路工程の両方で送風を行うことにより、ライン状液体の乾燥を良好な条件で行い、細線パターンを良好に形成することができる。

〔コーヒーステイン現象〕
本発明においては、基材上に付与されたライン状液体を乾燥させる際にコーヒーステイン現象を利用して細線パターンを形成し、導電性細線を形成することができる。これについて、図１２を参照して説明する。

まず、図１２（ａ）に示すように、基材１上に、導電性材料を含むインクからなるライン状液体５を付与する。次いで、ライン状液体５を乾燥させる過程でライン状液体５の縁に導電材料を選択的に堆積させることによって、図１２（ｂ）に示すように、導電性細線６１、６２を形成することができる。この例では、ライン状液体５の長手方向に沿う両縁に導電材料を選択的に堆積させることによって、一対の導電性細線６１、６２を形成している。ライン状液体５の線幅を均一に形成することによって、一対の導電性細線６１、６２を互いに平行に形成することができる。

導電性細線６１、６２の線幅は、ライン状液体５の線幅よりも細く、例えば２０μｍ以下、１５μｍ以下、更には１０μｍ以下とすることができる。導電性細線６１、６２の線幅の下限は格別限定されないが、安定な導電性を付与する等の観点では、例えば１μｍ以上とすることができる。

一又は複数の導電性細線６１、６２によって種々のパターンを形成することができる。このようなパターンとして、例えばストライプパターンやメッシュパターン等が挙げられる。以下に、図１３を参照してメッシュパターン形成の第１態様について説明し、次いで、図１４を参照してメッシュパターン形成の第２態様について説明する。

〔メッシュパターン形成の第１態様〕
メッシュパターン形成の第１態様においては、まず、図１３（ａ）に示すように、基材１上に、所定の間隔で並設された複数のライン状液体５を形成する。

次いで、図１３（ｂ）に示すように、ライン状液体５を乾燥させる際にコーヒーステイン現象を利用して、各々のライン状液体５から一対の導電性細線６１、６２を形成する。

次いで、図１３（ｃ）に示すように、先に形成された複数の導電性細線６１、６２と交差するように、所定の間隔で並設された複数のライン状液体７を形成する。

次いで、図１３（ｄ）に示すように、ライン状液体７を乾燥させる際にコーヒーステイン現象を利用して、各々のライン状液体から一対の導電性細線８１、８２を形成する。以上のようにしてメッシュパターンを形成することができる。

図１３の例では、ライン状液体５、７及び導電性細線６１、６２、８１、８２を直線にしているが、これに限定されない。ライン状液体５、７及び導電性細線６１、６２、８１、８２の形状は、例えば波線又は折線等であってもよい。

〔メッシュパターン形成の第２態様〕
メッシュパターン形成の第２態様においては、まず、図１４（ａ）に示すように、基材１上に、基材１の長手方向（図中、上下方向）及び幅方向（図中、左右方向）に所定の間隔で並設された、複数の四角形を成すライン状液体５を形成する。

次いで、図１４（ｂ）に示すように、ライン状液体５を乾燥させる際にコーヒーステイン現象を利用して、各々のライン状液体５から、一対の導電性細線６１、６２からなる細線ユニットを形成する。かかる細線ユニットにおいて、導電性細線６１、６２は、一方（外側の導電性細線６１）が他方（内側の導電性細線６２）を内部に包含しており、同心状に形成されている。また、導電性細線６１、６２はそれぞれ、ライン状液体５の両縁（内周縁及び外周縁）の形状に対応して四角形を成している。

次いで、図１４（ｃ）に示すように、基材１上に、基材１の長手方向及び幅方向に所定の間隔で並設された、複数の四角形を成すライン状液体７を形成する。ここで、複数の四角形を成すライン状液体７は、先に形成された細線ユニットの間に挟まれる位置に形成される。ここでは、四角形を成すライン状液体７は、これに隣接する細線ユニットのうちの外側の導電性細線６１と接触するが、内側の導電性細線６２とは接触しないように配置されている。

次いで、図１４（ｄ）に示すように、ライン状液体７を乾燥させる際にコーヒーステイン現象を利用して、各々のライン状液体７から、一対の導電性細線８１、８２からなる細線ユニットを更に形成する。

図１４（ｄ）に示すパターンにおいて、外側の導電性細線８１は、隣接する外側の導電性細線６１と互いに接続されている。一方、内側の導電性細線８２は、他の内側の導電性細線６２、及び、外側の導電性細線６１と接続されていない。即ち、内側の導電性細線６２、８２は、孤立するように配置されている。

図１４（ｄ）に示すパターンを、そのままメッシュパターンとして用いてもよい。また、図１４（ｄ）に示すパターンにおける内側の導電性細線６２、８２を除去し、外側の導電性細線６１、８１からなるメッシュパターン（図１４（ｅ））を形成してもよい。

内側の導電性細線６２、８２を除去する方法は格別限定されず、例えば、レーザー光等のようなエネルギー線を照射する方法や、化学的にエッチング処理する方法等を用いることができる。

また、外側の導電性細線６１、８１に電解めっきを施す際に、内側の導電性細線６２、８２をめっき液によって除去する方法を用いてもよい。上述したように内側の導電性細線６２、８２は孤立するように配置されており、外側の導電性細線６１、８１に電解めっきを施すための通電経路から除外することができる。そのため、外側の導電性細線６１、８１に電解めっきを施している間（通電している間）に、電解めっきが施されない内側の導電性細線６２、８２を、めっき液によって溶解又は分解して除去することができる。

図１４の例では、ライン状液体５、７及び導電性細線６１、６２、８１、８２を四角形にしているが、これに限定されない。ライン状液体５、７及び導電性細線６１、６２、８１、８２の形状として、例えば閉じられた幾何学図形が挙げられる。閉じられた幾何学図形としては、例えば三角形、四角形、六角形、八角形等の多角形が挙げられる。また、閉じられた幾何学図形は、例えば円形、楕円形等のように曲線要素を含むことができる。

〔基材〕
基材１としては、例えば透明基材等が挙げられる。透明基材の透明の度合いは特に限定されず、その光透過率が数％〜数十％の何れでもよく、その分光透過率もどのようなものでもよい。これら光透過率及び分光透過率は用途、目的に応じて適宜定めることができる。

基材１の材質は格別限定されず、例えば、ガラス、合成樹脂材料、その他種々の材料を用いることができる。合成樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、セルロース系樹脂（ポリアセチルセルロース、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート等）、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン系樹脂、メタクリル系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−（ポリ）スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂等が挙げられる。これらの材質を用いれば、基材に良好な透明性を付与できる。

基材１の形状は格別限定されず、例えば板状（板材）等とすることができる。板材とする場合、厚さ、大きさ（面積）及び形状は特に限定されず、透明導電膜の用途、目的に応じて適宜定めることができる。板材の厚さは格別限定されず、例えば１μｍ〜１０ｃｍ程度、更には２０μｍ〜３００μｍ程度とすることができる。

また、基材には、表面エネルギーを変化させるための表面処理を施してもよい。更に、基材には、ハードコート層や反射防止層などを設けてもよい。

〔インク〕
次に、上述したコーヒーステイン現象に好適に用いられるインクについて、詳しく説明する。インクに含有させる導電性材料は格別限定されず、例えば、導電性微粒子、導電性ポリマー等が挙げられる。

導電性微粒子として、例えば、金属微粒子、カーボン微粒子等が挙げられる。金属微粒子を構成する金属として、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ等が挙げられる。これらの中でも、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕが好ましく、Ａｇが特に好ましい。金属微粒子の平均粒子径は、例えば１〜１００ｎｍ、更には３〜５０ｎｍとすることができる。平均粒子径は、体積平均粒子径であり、マルバーン社製「ゼータサイザ１０００ＨＳ」により測定することができる。カーボン微粒子としては、例えば、グラファイト微粒子、カーボンナノチューブ、フラーレン等が挙げられる。

導電性ポリマーとしては、格別限定されないが、π共役系導電性高分子を好ましく挙げることができる。π共役系導電性高分子としては、例えば、ポリチオフェン類やポリアニリン類等が挙げられる。π共役系導電性高分子は、例えばポリスチレンスルホン酸等のようなポリアニオンと共に用いてもよい。

インク中の導電性材料の濃度は、例えば５重量％以下とすることができ、更には０．０１重量％以上１．０重量％以下とすることができる。これにより、コーヒーステイン現象が促進され、導電性細線を更に細くできる等の効果が得られる。

インクに用いられる溶媒は格別限定されず、水や有機溶剤から選択された一種又は複数種を含むことができる。有機溶剤としては、例えば、１，２−ヘキサンジオール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、プロピレングリコール等のアルコール類、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル類等が挙げられる。

また、インクには界面活性剤等の他の成分を含有させることができる。界面活性剤は格別限定されず、例えばシリコン系界面活性剤等が挙げられる。インク中の界面活性剤の濃度は、例えば１重量％以下とすることができる。

〔後処理〕
基材１上に形成された導電性細線に後処理を施すことができる。後処理として、例えば、焼成処理、メッキ処理等が挙げられる。焼成処理を施した後、メッキ処理を施してもよい。

焼成処理としては、例えば、光照射処理、熱処理等が挙げられる。光照射処理には、例えば、ガンマ線、Ｘ線、紫外線、可視光、赤外線（ＩＲ）、マイクロ波、電波等を用いることができる。熱処理には、例えば、熱風、加熱ステージ、加熱プレス等を用いることができる。

メッキ処理としては、例えば、無電解メッキ、電解メッキ等が挙げられる。電解メッキでは、導電性細線の導電性を利用して、該導電性細線に選択的にメッキを施すことができる。導電性細線を複数回のメッキ処理に施してもよい。メッキ金属を異ならせた複数回のメッキ処理を施してもよい。複数回のメッキ処理によって、導電性細線上に複数の金属層を積層することができる。複数の金属層を積層する場合、導電性細線上に、銅からなる第１金属層、ニッケル又はクロムからなる第２金属層を順に積層することによって、銅による導電性向上の効果と、ニッケル又はクロムによる耐候性向上の効果及び色味を消す効果を得ることができる。また、電解メッキに用いるメッキ液に、例えば、過硫酸ナトリウム、塩化第二銅、過酸化水素等のような酸化剤を含有させてもよい。酸化剤の使用により、導電性細線の導電性を向上でき、且つメッキ太りが抑制される。この効果は、コーヒーステイン現象を利用して形成された導電性細線を対象とする場合に特に良好に発揮される。

〔用途〕
透明導電膜及び透明導電膜付き基材の用途は格別限定されず、例えば、種々の電子機器が備える種々のデバイス等に利用することができる。なお、ここでいう「透明」とは、透明導電膜を構成する導電性細線自体が透明であることを意味するものではなく、透明導電膜が全体として（例えば導電性細線が設けられていない領域を介して）光を透過可能であればよい。

透明導電膜を構成する導電性細線は、例えば、電気回路を構成する電気配線等として用いることができる。

また、例えば、透明導電膜を一つの透明電極（面状電極）として用いることができる。 透明電極は、例えば、液晶、プラズマ、有機エレクトロルミネッセンス、フィールドエミッション等の各種方式のディスプレイ用の透明電極として用いることができる。また、透明電極は、例えば、タッチパネル、携帯電話、電子ペーパー、各種太陽電池、各種エレクトロルミネッセンス調光素子等の透明電極として用いることができる。特に、透明電極は、例えば、スマートフォン、タブレット端末等のような電子機器のタッチパネルセンサーに用いることができる。タッチパネルセンサーとして用いる場合は、透明電極を位置検出用電極（Ｘ電極及びＹ電極）として用いることができる。

１：基材
２：移動操作装置
３ａ：第１の送風部（吸引部）
３ｂ：第２の送風部（吸引部）
４：ラインヘッド
４１０：インクジェットヘッド
５：第１のライン状液体
６：第１の細線パターン
６１、６２：細線
７：第２のライン状液体
８：第２の細線パターン
８１、８２：細線
９：メッシュ状細線パターン

Claims (11)

1. 導電性材料を含む液滴をノズルから吐出してパターンを形成するインクジェットヘッドを用いて、該インクジェットヘッドと基材とを相対移動させ、前記導電性材料を含む液滴を合一させて前記基材上に線幅の一様なライン状液体を形成するライン状液体形成工程と、
   前記基材を加温し、送風手段を用いて前記ライン状液体に送風して、該ライン状液体の蒸発を促進して乾燥させ、前記導電性材料を含む細線パターンを形成する細線パターン形成工程とを備え、
   前記送風手段による送風の風速Ｓ（ｍ／ｓ）と、１本のライン状液体となる液滴のうち１つのノズルから吐出された液滴の液量Ｌ（ｐｌ）とは、以下の関係を満たすことを特徴とする細線パターン形成方法。
   Ｓ≦０．００４８Ｌ＋１．５
2. 導電性材料を含む液滴をノズルから吐出してパターンを形成するインクジェットヘッドを用いて、該インクジェットヘッドと基材とを相対移動させ、前記導電性材料を含む液滴を合一させて前記基材上に線幅の一様なライン状液体を形成するライン状液体形成工程と、
   前記基材を加温し、吸引手段を用いて前記ライン状液体側から吸引して、該ライン状液体の蒸発を促進して乾燥させ、前記導電性材料を含む細線パターンを形成する細線パターン形成工程とを備え、
   前記吸引手段による吸引の風速Ｓ（ｍ／ｓ）と、１本のライン状液体となる液滴のうち１つのノズルから吐出された液滴の液量Ｌ（ｐｌ）とは、以下の関係を満たすことを特徴とする細線パターン形成方法。
   Ｓ≦０．００４８Ｌ＋１．５
3. 前記送風手段又は前記吸引手段による置換風量Ｖ（ｍ^３／min）と、前記液滴の液量Ｌ（ｐｌ）とは、以下の関係を満たすことを特徴とする請求項１又は２記載の細線パターン形成方法。
   Ｖ≧０．００９４Ｌ
4. 前記ライン状液体の形成から１０ｍsec乃至１０００ｍsec経過後に前記送風又は前記吸引を開始することを特徴とする請求項１、２又は３記載の細線パターン形成方法。
5. 前記吸引手段による吸引の風速は、４ｍ／sec以下であることを特徴とする請求項２、３又は４記載の細線パターン形成方法。
6. 前記送風手段又は前記吸引手段を、前記ステージまでの距離が５mm乃至３８mmであり、前記インクジェットヘッドまでの前記相対移動方向の距離が１５mm乃至５０mmである位置に配置することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の細線パターン形成方法。
7. 前記インクジェットヘッドと前記基材との相対移動は、前記インクジェットヘッドを移動操作することにより行うことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の細線パターン形成方法。
8. 前記インクジェットヘッドを第１の方向に移動操作するとともに、前記送風手段又は前記吸引手段を移動操作して前記インクジェットヘッドに追随させ、前記ライン状液体の形成及びこのライン状液体の乾燥を行う往路工程と、
   前記インクジェットヘッドを前記第１の方向に対向する第２の方向に移動操作するととに、前記送風手段又は前記吸引手段を移動操作して前記インクジェットヘッドに追随させ、前記ライン状液体の形成及びこのライン状液体の乾燥を行う復路工程とを有することを特徴とする請求項７記載の細線パターン形成方法。
9. 前記インクジェットヘッドを第１の方向に移動操作するとともに、前記送風手段又は前記吸引手段を移動操作して前記インクジェットヘッドに追随させ、前記ライン状液体の形成及びこのライン状液体の乾燥を行う往路工程と、
   前記送風手段又は前記吸引手段を前記第１の方向に対向する第２の方向に移動操作し、前記往路工程で形成されたライン状液体の乾燥を行う復路工程とを有することを特徴とする請求項７記載の細線パターン形成方法。
10. 導電性材料を含む液滴をノズルから吐出して前記導電性材料を含む液滴を合一させて基材上にライン状液体を形成するインクジェットヘッドと、
    前記基材を加温する加温手段と、
    前記基材上に形成された未乾燥のライン状液体の周囲の空気を移動させて前記ライン状液体の蒸発を促進する送風手段又は吸引手段と、
    前記インクジェットヘッド及び前記送風手段又は前記吸引手段と、前記基材とを相対移動操作する移動操作手段とを備え、
    前記送風手段又は前記吸引手段は、前記インクジェットヘッドが形成した未乾燥のライン状液体の周囲の空気を移動させ得る位置に配置されており、前記インクジェットヘッドからの距離及び前記基材からの距離を調整する距離調整機構を有していることを特徴とする細線パターン形成装置。
11. 前記移動操作手段は、インクジェットヘッド及び前記送風手段又は前記吸引手段と、前記基材とを相対往復移動操作し、
    前記送風手段又は前記吸引手段は、前記インクジェットヘッドの前記基材に対する相対移動方向について、前記インクジェットヘッドの前方側に位置する前方送風部又は前方吸引部と、前記インクジェットヘッドの後方側に位置する後方送風部又は後方吸引部とを有し、前記インクジェットヘッドが前記ライン状液体を形成するときには、前記インクジェットヘッドの相対移動方向に応じて、前記前方送風部又は前方吸引部を停止させ、前記後方送風部又は後方吸引部のみを作動させることを特徴とする請求項１０記載の細線パターン形成装置。

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