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🌡️ 📆 令和6年4月20日

👨‍🏫 ⑪マンガ本がなくなったら―印刷技術と半導体―

ローマ法王の言ってることは、ほんとうにキリスト様がおっしゃたことなのか？ 中世 ヨーロッパで揉めに揉めたこの議論に終止符を打ち、近世へと導いくきっかけとなったのが印刷技術だ。 文字の大量生産を可能にし、情報記録を低コスト化を実現した。 楽譜も数式も生まれた。

すみだ北斎美術館 葛飾北斎。すみだが生んだ世界の画人。絵師。 しかし版画は版元、絵師、彫師、摺師からなります。 現在で言えば、版元は出版社、絵師はイラストレーター、彫師は印刷機メーカー、摺師は印刷会社ってところです。

文字と文書

レベル	種類	例
文字	漢字、カタカナ、ひらがな、英字、 ギリシャ文字	⠟⣠⠳⠠ 😀
	数字、	3.15159
	点字、記号、 絵文字 （エモティコン）	⠟⣠⠳⠠ 😀 EMOJIALL 3.15159
単語		犬 サル きじ
文章	文法、 言語 、用例	本日は、晴天なり。
図表	表、グラフ、楽譜、回路図
文書	横書き、縦書き、段組み、レイアウト、文字サイズ、本文、見出し、図表	祇園精舎の鐘の声、諸行無常の響きあり。 沙羅双樹の花の色、盛者必衰の理ことわりをあらはわす。 おごれる人も久しからず、 唯春の夜の夢のごとし。 たけき者も遂にはほろびぬ、 偏ひとえに風の前の塵に同じ。
書籍・雑誌	右綴じ、左綴じ、背表紙、版大きさ、用紙	小説、論文、電子書籍、タテコミ

※Windows10から搭載のUDデジタル教科書体をフォント指定しています。 ピクトグラムは難しい

文字で、感情や思想を伝えるのが飛躍的に早くなりました。 数字で、量を伝えるのが飛躍的に早くなりました。

🔷 書道博物館＠東京都台東区

◇ 印刷の歴史と種類

文章や絵が書かれた紙を、遠くに運べば、思いが伝わる。手紙だ。通信だ。

文字が書かれた紙を、たくさん作って、配れば、たくさんの人に配ることができる。版画や印刷だ。書籍となり、図書となった。産業革命以降、印刷機に動力が使われ、さらに早く大量に配れるようになった。雑誌となり、新聞となった。

２０世紀になると、人は、紙を配る代わりに、電磁波を使うようになった。無線通信だ。人は電磁波に文章を書けるようになった。放送だ。電磁波は、紙と違って、手に取ることもできなければ、見ることも、聞くこともできない。人が認識できないものに、文章を書くに至ったのだ。

時代区分		産業	政治	世界
地質
原始
古代	古墳		紙の発明と漢字（ 漢）
	🔷 飛鳥 593 -710年	610雲黴日本に 製紙法を伝える 1 )
	◇ 奈良	万葉仮名 770 万葉集 770 最古の印刷物、陀羅尼、楮紙、木版画？
	◇ 平安	平安女性は、ひらがな(31文字？) 料紙 * 平安男性は、漢字、漢文で日記 *	律令体制の崩れ、反古紙の活用
中世	◇ 鎌倉
	◇ 室町
	◇ 戦国	美濃紙 1581信長ねねに手紙 * 1600徳川家康木活字		1439年頃にヨーロッパで初めて活字による印刷を行った。 1555、イエズス会によりグーテンベルグによって発明された鉛活字と木製印刷機 (42行聖書) 2 ) 1501楽譜の活字印刷 *
		大航海の時代
近世	◇ 江戸	1606徳川家康銅活字 3 ) 1615支倉常長和紙の手紙 * * 葛飾北斎、版画		◇ 第一次産業革命（鉄と 石炭） 1790英国のウィリアム・ニコルソンが輪転印刷機 1798年にはフランス人のルイ・ロベールが紙抄き機械（長網式抄紙機）を発明。 1840年。木材パルプ機械製造 1853年タイムズ紙輪転機 1868年タイムズ巻取紙方式輪転機
		◇ 開国
近代	◇ 明治	前島密、漢字廃止論 1873大阪造幣局で、鉛室法硫酸の製造 1873 第一国立銀行設立 1890大阪朝日新聞、 印刷に輪転機採用 1905 富岡製糸場 1910 ◇ 米沢高等工業学校設立	富国強兵 ◇ 日本の産業革命 （ 鉄道、郵便、電話、生糸）	◇ 第二次産業革命（ 電気と石油）
	◇ 大正		1923関東大震災
	◇ 昭和（戦前）
		◇ ⚔ 1941 第2次世界大戦 (太平洋戦争)
◇ 現代	◇ 昭和（戦後）	1964日立製作所大型汎用コンピュータを開発 1965年には日本国産のPS版 * 1971ユニオンプレス設立 *		1949年 PS版（米） * （写真製版） 1955年フォトレジスト * ◀ ◇ 第三次産業革命 （ 半導体、 デジタルコンピュータと AD変換 ） ▶ 1985 DTPオフセット印刷 *
	◇ 平成	1999ガラケー絵文字 * 2001 電子マネー 2008ＦＴＴＨ、スマホ 2015Unicode-emoji		◀ ◇ 第四次産業革命 （ ネットと ビッグデータ）
	◇ 令和

エジプト、メソポタミアは焼き物に粘土を押し付けて印刷。中国では木に墨でかいて布に転写（平版印刷）。紙があった中国で７世紀ごろ木版画が発明。経典を木版画で実現。

１４３８年、グーテンベルクは活字の鋳型を発明。鉛と錫の活字。キリスト今日の聖書を発明。中国に遅れること８００年。 宗教改革につながります。

印刷技術！

© 2011 K.Tachibana , C1 Lab. HPC, NCV

^{4 )}

印刷インク

物質の状態

分子が自由に動き回っているのが気体です。

元素が秩序正しく格子点に固定されているのが固体の 結晶です。

温度や圧力 によって、物質が固体、液体、気体、 超臨界流体のいずれの 状態を示した図を 状態図と言います。 分子結晶は、昇華しやすく、 イオン結晶は、融点や沸点が高いです。

乳濁液（エマルション）や懸濁液（サスペンション）などの コロイド溶液 を安定化するのに、 界面活性剤が使われます。

$pV=nRT$

式  ( 1 ) 

粘性

液体の流動パターン

コロイドの状態

◇ 写真技術

光で反応する物質を応用すれば、写真ができる。

情報は、AD変換によって デジタル記録されるようになりました。

電子書籍と紙の本

◇ パターニングとフォトリソグラフィー

活版、グラビア、オフセット、スクリーン、インクジェット

活版

オフセット

印刷の色数

オフセット印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、活版印刷、インクジェット印刷のうちひとつ選び、どのような身近な工業製品に応用されているかを調べ、その理由を議論しなさい。

プリント配線基板の製造工程

半導体に印刷

◇ ケイ素と半導体

8086のインテルのゴードンムーアも、Z80の嶋正利も化学を学んでいました。

電気から電子へ

ケイ素やゲルマニウムは半導体なのか？ 金属結合か、共有結合なのか、このあたりから大学の化学らしくなってくるところである。 あんなにぴかぴか光っていても、あれは金属の自由電子によるものではなく、屈折率が高いからなのである。 物性なんでもＱ＆Ａ ちょっぴり自由電子があるけど、基本的に共有結合なのである。 共有結合の代表といえば、ダイヤモンド、SiC,GaNなどである。 これらはイオン性化合物ではないけど、セラミックス材料に入れてもいいんんじゃなかろうか？

ダイヤモンド構造（© 黒澤大輝）

スズや鉛になると柔らかく、だいぶ自由電子がありそうな気配になってくる。 でも抵抗率は大きく、 鉛電池では合金組成や集電体の形状設計には細心の検討がなされている。

半導体前工程

半導体後工程

バイポーラIC製造プロセス

バイポーラICでは、名素子間を電気的に絶縁する分離技術が主要技術となっている ^{11 )} 。 (図7.8）

半導体の製造工程は、基板上にＩＣ回路を形成する前工程と、基板を製品化する後工程に分けられます。 ２つの工程を合わせて何百もの工程があります ^{12 )} 。

コンピュータ の心臓部となる集積回路は、精密レジストなしは作ることはできない ^{13 )} 。

nMOS-ICの製造プロセス

MOS-IC はバイポーラに比して構造が簡単で製造工程も少ない ^{14 )} 。 (図7.9）

半導体の製造工程は、基板上にＩＣ回路を形成する前工程と、基板を製品化する後工程に分けられます。 ２つの工程を合わせて何百もの工程があります ^{15 )} 。

コンピュータ の心臓部となる集積回路は、精密レジストなしは作ることはできない ^{16 )} 。

スイッチングパワーデバイスの例

半導体レーザー

半導体 レーザーの 山ぎりカット も、エッチング加工です。

パワーエレクトロニクス

炭化ケイ素(SiC)は、 新幹線 や 電気自動車 を支えるパワーエレクトロニクスの主役として期待されています。

また、 HEMT は、 電波 の発信基地局や、自動車用レーダーに使われています。

パワーエレクトロニクスで共有結合のＳｉＣやイオン結合のＧａＮが使われる理由を調査し、スマートグリッドにどう活用されてゆくか議論なさい。（※ＧａＮは青色ＬＥＤの材料としても有名）

半導体の製造工程

次回

印刷のインクはどうするか？顔料と染料の違いは？

印刷技術、写真技術、パターニング技術とフォトリソグラフィーについて調べ、プリンテッドエレクトロニクスが抱える課題について説明しなさい。

• 1. 財団法人　紙の博物館,紙の博物館収蔵品,財団法人　紙の博物館,日本の手漉き紙(2000)
• 2. 印刷博物館,印刷博物館ガイドブック,凸版印刷株式会社　印刷博物館,文字を活かす(2006)
• 3. 印刷博物館,印刷博物館ガイドブック,凸版印刷株式会社　印刷博物館,文字を活かす(2006)
• 4. 馬場章夫、安田誠　ほか7名,工業化学２,実教出版,16.3. 紙と印刷(2022)
• 5. 堀桂太郎、ほか９名,工業情報数理,実教出版,9.3.1. 電子文書(2022)
• 6. 野村正勝・鈴鹿輝男,最新工業化学―持続的社会に向けて―,講談社サイエンティフィク,6.3.2. 光機能材料, p.161(2004)
• 7. 山下正通、小沢昭弥,現代の電気化学,丸善,7.2. 電子部品材料, p.184(2012)
• 8. 野村正勝・鈴鹿輝男,最新工業化学―持続的社会に向けて―,講談社サイエンティフィク,2.2.1.B. シリコンの製造, p.18(2004)
• 9. 松林光男、渡辺弘,イラスト図解　工場のしくみ,日本実業出版社,2.9. 半導体のつくり方(2004)
• 10. 馬場章夫、安田誠　ほか7名,工業化学２,実教出版,16.4.1. 半導体(2022)
• 11. 山下正通、小沢昭弥,現代の電気化学,丸善,7.1. 半導体デバイスと集積回路(2012)
• 12. 松林光男、渡辺弘,イラスト図解　工場のしくみ,日本実業出版社,2.9. 半導体のつくり方(2004)
• 13. 野村正勝・鈴鹿輝男,最新工業化学―持続的社会に向けて―,講談社サイエンティフィク,6.3.2. 光機能材料, p.161(2004)
• 14. 山下正通、小沢昭弥,現代の電気化学,丸善,7.1. 半導体デバイスと集積回路(2012)
• 15. 松林光男、渡辺弘,イラスト図解　工場のしくみ,日本実業出版社,2.9. 半導体のつくり方(2004)
• 16. 野村正勝・鈴鹿輝男,最新工業化学―持続的社会に向けて―,講談社サイエンティフィク,6.3.2. 光機能材料, p.161(2004)

• 受講にあたって
• 1 . ◇ 明治４３年、旧米沢高等工業学校の設立―産業革命と化学工業の歴史―
  • 工学と理学
  • 世界の産業革命
  • 日本の産業革命
  • 旧米沢高等工業学校の設立
• 2 . ◇ １０００気圧が生み出す肥料と食料―酸・アルカリ工業と水資源―
  • 高圧容器と蒸気機関
  • 肥料・火薬と空中窒素の固定
  • アルカリと山菜の灰汁ぬき
  • 高純水の製造と下水高度処理による窒素とリンの除去
• 3 . ◇ ３ボルトが生み出す洗剤と水素―電気化学工業―
  • 製塩とイオン交換膜
  • 水と海水の電気分解
  • アルカリと洗浄
  • 水素の製造と燃料電池
• 4 . ◇ １５００℃が作る東京スカイツリー―鉄鋼―
  • バッチ生産からフロー生産へ
  • 鉄鋼
  • ステンレスと合金
  • 🔷 石炭 と 炭素材料
• 5 . ◇ １０００℃、４Ｖが作る新幹線―非鉄金属―
  • アルミニウム
  • 貴金属
  • 銅
  • レアメタル
• 6 . ◇ ３０００℃が作る航空部材―窯業―
  • 陶磁器と焼成温度
  • ガラスと真空管
  • セメントとレンガ
  • ファインセラミックス
• 7 . ◇ ひとり毎日１キログラムの廃棄物―資源と環境とサプライチェーン―
  • 🏞 資源
  • 🚂 トイレットペーパー
  • 🚂 自動車
  • 🏞 ごみ
• 8 . ◇ 太陽がくれた１キロワット毎平米―エネルギープラント―
  • 石炭と火力発電
  • 磁石と発電機
  • 送電線とアルミニウムと銅
  • 碍子とセラミックス
• 9 . ◇ トイレットペーパーがなくなったら？－パルプ、紙、繊維―
  • 麻、綿、羊毛、絹
  • 織物、編物、不織布、 紙
  • 🔷 衣料
  • 炭素繊維、 アスベスト 、ガラスファイバー、複合材料
  • トイレットペーパー、ティッシュペーパー
• 10 . ◇ 自動車がなくなったら―目指せカーボンニュートラル―
  • 🚂 自動車
  • 鍛造と鋳造
  • 熱変換サイクル
  • オクタン価とセタン価
• 11 . ◇ マンガ本がなくなったら―印刷技術と半導体―
  • ケイ素と半導体
  • 活版、グラビア、オフセット、スクリーン、インクジェット印刷
  • 写真技術
  • パターニングとフォトリソグラフィー
  • 半導体の製造工程
• 12 . ◇ スマホがなくなったら―インターネットと光と音―
  • 液晶、エマルション、サスペンション、エーロゾル
  • ◇ 顔料と染料 （朱と ◇ ベニバナ）
  • バインダと接着剤
  • 液晶パネルの組立
• 13 . ◇ 電池がなくなったら―生活に役立つ工業製品を作ろう―
  • 🚂日用品
  • マッチ、電池、センサー
  • 介護とロボット
  • ＩｏＴ
• 14 . ◇ 食べ物がなくなったら―環境、持続可能な社会に向けて―
  • ◇ 上杉鷹山のカテモノ
  • 毒と薬
  • 八丁味噌と火薬
  • 日本酒、ワイン ビール
  • カップラーメン
• 15 . ◇ ヒトはなぜモノを作らねばならないのか？－ひとりひとりの幸せを大切にするために－
  • ジェネリック医薬品とバイオシミラー
  • マッチ と写真フィルム
  • 単位認定申請書
  • 優秀学生推薦書

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名称： 教育用公開ウェブサービス

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管理運用 ： 山形大学 学術情報基盤センター

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名称： サイバーキャンパス「鷹山」

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管理運用 ： 山形大学 データベースアメニティ研究会

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