この記事は、Roland BiemansによるKeiron Printing TechnologiesとLMNSのコラボレーションで書かれたもので、Specialist Printing Worldwideに掲載されたものです。第2号：2022年
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レーザー誘起前方転写（LIFT）印刷は、既存の印刷工程では成膜できない材料を高精度で非接触に印刷する方法です。印刷業界の専門家集団であるLMNS社の創業者兼オーナーのRoland Biemans氏が、その技術と用途を掘り下げて解説しています。
インテリジェントな電子皮膚
印刷業界は、新たな応用分野へと拡大を続けています。 長い間受け入れられてきた伝統的なプロセスに加え、革新的な技術により、デジタルやハイブリッド方式への道が開かれ、販促印刷や装飾印刷を超えることができるようになったのです。特に、機能性印刷や産業用印刷では、スクリーン、転写、インクジェットなどの工程で解決できない場合、代替手段を模索し続けることになります。そのひとつがLIFT（Laser-Induced Forward Transfer）印刷で、粘度が高く、高価で、既存の印刷工程では付着させることが難しい材料を、高精度で非接触の方法で印刷することができます。
「LIFTは、レーザーパルスを利用して、ドナープレートから材料を噴射し、レシーバー基板に蒸着させるという原理に基づいています。
インクジェットは様々な業界で汎用性があることで知られており、特にフルカラー画像のプロモーショングラフィックスや装飾印刷では、インクの調合が従来のプロセスを模倣しつつ、小さなプリントヘッドのノズルを通過する特性を持つように調整されています。ほとんどの場合、染料ベースか、着色剤として比較的少量の小さな顔料粒子を使用している。安定性と走行性を高めるために、固形分は通常最小限に抑えられています。製剤は通常、水や油などの一次キャリアと、共溶媒、保湿剤、界面活性剤、樹脂、開始剤など、組成物やプロセスの安定性を制御するための添加物をベースにしています。どのような場合でも、インクジェットインクは用途を想定して開発され、印刷される基材や、色材が結合するメディアの下地や前処理との適合性が求められます。問題なく噴射できる適切なレオロジーを持ちながら、同時に適切な湿潤・乾燥特性や材料品質を提供し、受け側の表面に付着した時点で要求される堅牢度特性に応じた性能を発揮できるようにすることは、微妙なバランスの上に成り立っているのです。
ドナープレートには、基板上に堆積させる必要のある材料が保持されている。レーザーパルスが材料を攪拌し、ジェットを形成します。Keironのサイトへ バーチャルブース
成膜の課題
インクジェットヘッドから液滴を噴射する際、適切なサイズ、速度、方向性、周波数を持ち、最終的に固体粒子がノズルをふさがないインクを調合することが大きな課題の一つでした。再循環型プリントヘッドの登場により、インクジェットの性能の幅は大きく広がり、目詰まりの問題も少なくなりました。そのため、銀、金、銅、グラフェンなどの機能性成分や固体粒子を多く含む非装飾性の工業用・機能性流体を印刷するためのインクジェット研究が進んでいます。しかし、インクジェットの能力を超える超高精度の非接触成膜法が必要な場合はどうでしょうか？粒子径や固形分量によって、ノズルでうまく噴射できない場合はどうでしょう？また、インク量に対する1滴あたりのコストが非常に高く、生産性よりも精度や正確さが重要な場合はどうでしょうか？ 固体粒子を5ミクロン以下の位置精度で積層することは、容易なことではない。例えば、細い線での導電性が求められる応用分野では、回路の遮断を防ぐために、精度と正確さの両方が保証される必要がある。この再現性という成膜条件だけでも、印刷プロセスを選択する重要な要素のひとつとなる。粘度300cP以上、粒子荷重50wt%以上の材料を噴射する場合、インクジェットはこの精度をうまく達成できないことが多い。
図1：PV Nano Cellの銀ナノ粒子インクを用いてLIFT印刷したガラス表面のクローズアップ写真。線の太さは約100ミクロン/0.1mm。Keironを訪問する バーチャルブース
LIFTは、固形分や粘度がプリントヘッドの制約を受けない印刷方法です。 LIFTは、インクジェットの比較的狭い帯域幅に合わせて流体を調整するのではなく、レーザーパルスを使ってドナープレートから材料を噴射し、受け側の基板に付着させるという原理に基づいています。
リフトプリントプロセス
ガラス、石英、石英ガラスなどの透明なキャリア基板に、蒸着材料を均一に塗布する。これは主にスピンコーティングやブレードコーティングによって行われます。ドナー材料は、固体、液体、ペーストのいずれでもかまいません。ドナープレートは、フレキシブルフォイル、リジッドメディア、またはパネル、機械部品、（半）完成品など、その他の物体である受理基板の真上に配置される。レーザービームはドナー層に集光され、パルスによってガスポケットが形成され、それが膨張してジェットを形成する。レーザービームと光学系の種類と組み合わせにより、ドット径、パルス周波数、強度が設定されます。 この記事で使用されている例（図1参照）は、アイントホーフェンに本社を置くKeiron Printing Technologies社が、最大300kHzの発射周波数で、単一のレーザービームにより100ミクロンのドット径を噴射して印刷したものである。
"固体粒子を5ミクロン以下の位置精度でパターン状に積み重ねたり、重ねたりすることは簡単なことではない"
インクジェットが通常、システムセットアップとプリセット印刷モード（シングルパス/マルチパス、解像度/ドロップサイズ、ディザリング/スクリーニングなど）で同じインク処方を使用するのに対し、LIFTは同じ生産ランでドナープレートと可変ドナー材料の交換を可能にします。同じ成膜技術で異なる液剤や材料を積層することで、ハイブリッド印刷の可能性が広がります。
複雑なパターンや構造を高速かつ高精度に印刷することができる。成膜の品質は、ドナープレートのコーティングの品質に依存します。Keironを訪問する バーチャルブース
アプリケーション分野
LIFTは有望な技術に見えますが、多くの場合、ニッチな技術であり、より多くの人に支持されるには時間がかかりました。この技術は新しいものではありません。実際、1960年代後半に、LIFTの動作原理を説明した最初の特許が出願されました。1980年代には、頭文字をとってLIFTと呼ばれるようになり、金属や酸化物を蒸着する新しい技術として試されるようになった。
"LIFTは、無機物、有機物、生物材料の成膜に成功したアプリケーション用途がある"
現在までに、LIFTは無機物、有機物、生体物質の成膜への応用用途に成功しています。医療や製薬の応用分野では、バイオプリンティングが注目されており、細胞組織工学やタンパク質成膜の可能性がある。 さらに、プリンテッドエレクトロニクスは、LIFTが広くテストされている応用分野です。例えば、センサー、アンテナ、太陽電池を考えてみてください。LIFTは、非接触で高精度かつ高速な噴射が可能なため、粘性のある貴重な材料の成膜を可能にする印刷技術として期待されています。
動画：LIFTは、レーザーパルスを使用して、ドナープレートから材料を噴射し、受け側の基板に堆積させます。キーロン社へ バーチャルブース
2022年5月18～19日にデュッセルドルフで開催されるESMA IPIカンファレンスで、キーロン社は自社の技術プラットフォームと、これまで研究してきたさまざまな応用分野を紹介する予定です。Brainport EindhovenのHighTechXLディープテックベンチャー構築プログラムの一環として、TNO Holst Centreなどのパートナーとともに、キーロン社は「ラボ・オン・ア・チップ」デバイスの製造用プラットフォームを作成することを意図して出発しました。 最近になって、この新興企業は最初のアルファツールの製作を可能にする資金を確保しました。 [This is automatically translated from English]
イノベーション・フェスティバル：プリント、ハイブリッド、3D、インモールド、テキスタイル・エレクトロニクス
2022年6月24日｜13:00 - 19:00 CET｜バーチャル・イベント・プラットフォーム
キーロンがイノベーション・フェスティバルにバーチャルブースを出展します。
キーロン社へ バーチャルブース
