JP2005067120A - Method and device for forming pattern - Google Patents
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Description
本発明は液滴をワーク上に塗布してパターンを作成する方法および装置に関するものである。 The present invention relates to a method and apparatus for creating a pattern by applying droplets on a workpiece.
ピエゾや発熱体をアクチュエータとして使用するインクジェット技術は、複数のノズルからインクなどの塗料、試薬などの薬剤といった液滴を吐出して所望のパターンを作成することが可能であり、印刷、液晶などの撮像デバイスの製造、DNAチップを含む半導体の製造など、多種多様な分野で利用され、あるいは利用が検討されている。
ワークにインクを印刷する場合、ワークと、インクと、印刷方法の親和性が問題となる。紙をワークとしてインクジェット方式を用いて印刷する場合、ワークに浸透しやすい水溶性の染料系のインクが用いられる。水溶性のインクは、液滴がワークに対して親和性が高いので、馴染みやすく濡れ性が高く、液滴を適当なピッチで付着させることにより均一な濃さのパターンが印刷できる。さらに、ワークに対して浸透性が高く広がりやすいので、乾きやすく印刷済みのワークが取り扱いやすいなどのメリットがある。一方、ワークに対する親和性が高いために濃く印刷したい場所や、カラー印刷するために複数の色の液滴を重ねて印刷した高濃度の領域においては、ワークに付着させた液滴が乾燥する前に滲んだり、流れ出してエッジが変形し、パターンの精度または品質を低下させる原因になる。たとえば、色の濃い細い線、細かな塗りつぶしを含むパターンを形成する際には線幅がアンバランスになったり、塗つぶしの境界部分が不鮮明になる。 When printing ink on a workpiece, the affinity between the workpiece, the ink, and the printing method becomes a problem. When printing by using an ink jet system with paper as a work, water-soluble dye-based ink that easily penetrates into the work is used. The water-soluble ink has a high affinity to the workpiece, so that it is easy to get familiar with and has high wettability, and a uniform pattern can be printed by attaching the droplets at an appropriate pitch. Furthermore, since it is highly permeable to the workpiece and spreads easily, there are advantages such as easy to dry and easy to handle the printed workpiece. On the other hand, in places where it is desired to print darkly due to its high affinity for the work, or in high-density areas where multiple color droplets are printed for color printing, the liquid droplets attached to the work are not dried. Or the edge is deformed to cause deterioration in the accuracy or quality of the pattern. For example, when forming a pattern including a thin line with a dark color or a fine fill, the line width becomes unbalanced or the border of the fill becomes unclear.
特開平8−300639号公報には、滲みが発生しやすい画像の境界領域の所定のドットを間引いて印刷する処理と、その後に間引かれたドットを補間するように印刷することにより、ワーク上のインクのにじみを防ぐ記録装置が開示されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 8-300639 discloses a process for thinning and printing a predetermined dot in a boundary region of an image that is likely to cause blurring, and then printing so as to interpolate the thinned dots. A recording apparatus for preventing ink bleeding is disclosed.
一方、非水溶性の顔料インクは、ワークに染み込みにくく広がり難いので滲みを防止でき、さらに、耐水性の高い印刷ができるというメリットを備えているが、逆にワークとの親和性が低いのでインクが広がらず、ドットのアンバランスによる色むらが生じやすく、乾き難いという問題がある。また、顔料が溶媒に溶けにくいので親水性の添加剤を加えて親水性にすると、疎水性物質が微量でも含まれた表面には顔料が載らず、ドットが飛ぶという現象が現れるので疎水性も加える必要があるなど、ワークに対して適切な性能を備えたインク剤を開発するために要する時間とコストが膨大となる。 Water-insoluble pigment ink, on the other hand, has the advantage of preventing bleeding and preventing spreading because it is difficult to soak into the work, and has the advantage of being able to print with high water resistance. Is not spread, color unevenness due to dot imbalance is likely to occur, and it is difficult to dry. In addition, since the pigment is difficult to dissolve in the solvent, adding a hydrophilic additive to make it hydrophilic makes the phenomenon that the pigment does not appear on the surface containing even a small amount of hydrophobic substance and the dots fly off. The time and cost required to develop an ink agent having an appropriate performance for a work, such as the need to add, becomes enormous.
ワークに対して濡れ性が低く、ワークに付着された液滴が玉になりやすい性質の吐出物であれば、インクジェット方式でワークに吐出することにより、液滴の滲みや流れ出しを抑制でき、吐出物によりワーク上にシャープな細線やシャープな境界部分を有する精細なパターンを描ける可能性がある。しかしながら、上記の顔料インクを例にすると、適度な親水性と疎水性とを備えた薬剤により顔料をコーティングして紙製のワークに対する濡れ性を上げて広がりやすくして色むらやドットの飛びを抑制するという方法が採用されており、結局、色の滲みが発生するメカニズムを完全には克服できていない。 If the ejected material has low wettability with respect to the workpiece and the droplets attached to the workpiece are likely to become balls, the droplet can be prevented from bleeding or flowing out by being ejected onto the workpiece by the ink jet method. Depending on the object, there is a possibility that a fine pattern having sharp fine lines or sharp boundary portions can be drawn on the workpiece. However, taking the above pigment ink as an example, the pigment is coated with an agent having appropriate hydrophilicity and hydrophobicity to increase the wettability of the paper work and spread easily, thereby causing uneven color and dot skipping. The method of suppressing is employed, and eventually, the mechanism that causes color bleeding cannot be completely overcome.
ワークに対して濡れ性が低く玉になりやすいインクなどの吐出物を本明細書においてはワークに対して親和性の低い吐出物と称するが、ワークと吐出物の親和性は、ワークの表面と吐出物の相対関係により決定され、ワークに対する吐出物の接触角で定義することが可能である。接触角がほぼ50度以上になると、吐出物の滲みが防止されるので、接触角がほぼ50度以上となるワークと吐出物の組み合わせが親和性の低い組み合わせである。したがって、ワークに対して親和性の低い吐出物とは、ワークに付着されたときの接触角がほぼ50度以上になる吐出物であるということが可能であり、同じ吐出物であっても、ワークの表面状態に応じて親和性が高くなったり、低くなるものである。親和性の低い組み合わせを採用すると、滲みを防止できる反面、まず、ワークに着弾した液滴が玉になりやすいので、これらの液滴が寄り集まって連結し、液滴の付着量または濃度が部分的に不均一になりやすいという問題がある。このような液滴の寄り集まりは、液だまり玉またはマイクロバルジと称されている。図9には液だまり玉によりパターンの精度が劣化する様子を示してある。図9(a)に示す細線100が描くべきパターンとすると、図9(b)に示すように、液滴が寄り集まって液だまり玉101が発生し、線幅が太い部分や狭い部分がある品質の悪い線102になってしまう。したがって、単に親和性の低い組み合わせを採用しても、高精細なパターンを作成することは難しい。
In the present specification, the ejected matter such as ink that has low wettability with respect to the workpiece and tends to be a ball is referred to as ejected matter having a low affinity for the workpiece. It is determined by the relative relationship of the discharged material, and can be defined by the contact angle of the discharged material with respect to the workpiece. When the contact angle is about 50 degrees or more, bleeding of the discharged material is prevented, so the combination of the workpiece and the discharged material having a contact angle of about 50 degrees or more is a combination with low affinity. Therefore, it is possible to say that a discharge having a low affinity for a workpiece is a discharge having a contact angle of approximately 50 degrees or more when attached to the workpiece. The affinity is increased or decreased depending on the surface state of the workpiece. If a combination with low affinity is used, bleeding can be prevented, but droplets that have landed on the workpiece tend to become balls. There is a problem that it tends to be uneven. Such a collection of droplets is called a liquid pool or microbulge. FIG. 9 shows how the accuracy of the pattern deteriorates due to the puddle. If the
次に、上記の問題と部分的に共通するが、濡れ性が低いので、液滴の状態でワークに付着した吐出物が広がらず、飛びや濃度のむらが生じやすい。これを防止しようとして液滴の密度を上げると、上記のような液だまり玉が発生する要因となる。したがって、ワークと吐出物の親和性が低い場合は、インクジェットにより簡単に微細なパターンを形成することができそうであるが、上記の問題により均一な濃度で微細なパターンを精度良くワーク上に形成することが難しい。また、ワークと吐出物の親和性が高い、すなわち濡れ性や浸透性が高い場合は滲みという問題があるので、インクジェット方式では微細なパターンを形成することがほとんど不可能であることは上述した通りである。 Next, although partially in common with the above problem, since the wettability is low, the ejected matter adhering to the work in the form of droplets does not spread, and flying and uneven density tend to occur. Increasing the density of the droplets in order to prevent this becomes a factor that causes the above-described liquid pool ball. Therefore, when the affinity between the workpiece and the discharged material is low, it seems that a fine pattern can be easily formed by ink jet. However, due to the above problem, a fine pattern with a uniform concentration can be accurately formed on the workpiece. Difficult to do. In addition, as described above, it is almost impossible to form a fine pattern with the ink jet method because there is a problem of bleeding when the work and the discharged material have high affinity, that is, wettability and permeability are high. It is.
そこで、本発明においては、ワークに対して親和性の低い吐出物、または親和性の低いワークと吐出物の組み合わせによりワーク上に微細なパターンを高精度で作成することが可能なパターン作成方法およびパターン作成装置を提供することを目的としている。 Therefore, in the present invention, a pattern creation method capable of creating a fine pattern on a workpiece with high accuracy by a discharge having a low affinity for the workpiece, or a combination of a workpiece having a low affinity and a discharge, and The object is to provide a pattern creating apparatus.
このため、本発明においては、ワークに対して親和性が低い吐出物、すなわち、濡れ性が低く撥水性を持った吐出物の物性を変えるのではなく、逆に、そのような吐出物の物性を利用することによりワーク上に鮮明で均一な濃度の微細なパターンを形成できるようにする。このため、本発明においては、液滴が流動して寄り集まるまたは連結しない程度の単位の分離パターンを相互に重ならないように離散的に形成すると共に、その形成物が乾燥した次の過程では前の分離パターンに後の分離パターンの一部を重ねて形成することにより目的のパターンを作成するようにしている。すなわち、本発明のパターン作成方法は、1または複数の液滴により、ワーク上において液滴が集まらない程度の複数の分離パターンを、それぞれの分離パターンが平面的または2次元的に重ならないようにワーク上に形成する分離パターン形成工程を有し、さらに、この分離パターン形成工程を繰り返し行う際に、以前の分離パターン形成工程で形成された前の分離パターンと、次の分離パターン形成工程で形成される後の分離パターンとの重なりを許して平面的または2次元的に連続した第1の連続パターンを形成する第1の連続パターン形成工程を有する。 For this reason, in the present invention, instead of changing the physical properties of the ejected matter having a low affinity for the workpiece, that is, the ejected matter having low wettability and water repellency, on the contrary, the physical properties of such ejected matter Can be used to form a fine pattern with a clear and uniform concentration on the workpiece. For this reason, in the present invention, separation patterns of units that do not cause liquid droplets to flow and gather or connect are discretely formed so as not to overlap each other, and in the next process in which the formation is dried, A desired pattern is created by forming a part of the subsequent separation pattern on the separation pattern. That is, according to the pattern creating method of the present invention, one or a plurality of droplets are used to form a plurality of separation patterns that do not collect droplets on a workpiece so that the respective separation patterns do not overlap two-dimensionally or two-dimensionally. It has a separation pattern formation process to be formed on the workpiece, and when this separation pattern formation process is repeated, it is formed by the previous separation pattern formation process and the previous separation pattern formation process. A first continuous pattern forming step of forming a first continuous pattern that is planarly or two-dimensionally continuous with an overlap with a subsequent separation pattern.
このパターン作成方法は、分離パターン形成工程と、第1の連続パターン形成工程とを実行可能な命令を有するプログラムあるいはプログラム製品として提供することができ、CD−ROMや、CPUなどと同一基板に実装されるROMなどの適当な記録媒体に記録して提供したり、コンピュータネットワークを介して提供できる。そして、そのようなプログラムにより動作するパターン生成装置は、1または複数の液滴により、ワーク上において液滴が集まらない程度の複数の分離パターンを、それぞれの分離パターンが平面的に重ならないようにワーク上に形成する分離パターン形成手段と、分離パターンを繰り返し作成し、その際に、以前に形成された前の分離パターンと、次に作成される分離パターンとの重なりを許して平面的に連続した第1の連続パターンを形成する第1の連続パターン形成手段とを有し、本発明のパターン作成方法によりパターンをワーク上に製造できる。分離パターン形成工程と、第1の連続パターン形成工程とをコンピュータまたはCPUにおいて実行可能なプログラムあるいはプログラム製品は、ワーク上に形成するパターンデータを取得してから、そのパターンデータに基づき適切な分離パターンを形成するようにパターン生成装置を制御するが、プリンタのようにホストとなるパーソナルコンピュータと、用紙に印刷するプリンタとに分かれているシステムであれば、プリンタ側でホスト側から取得したパターンデータから適当な分離パターンを生成して印刷してもよく、ホスト側にインストールされたプリンタドライバにより適当な分離パターンのデータを生成してプリンタ側に送って本発明のパターン作成方法によりパターンを形成できるようにしても良い。 This pattern creation method can be provided as a program or a program product having instructions capable of executing the separation pattern formation step and the first continuous pattern formation step, and is mounted on the same substrate as a CD-ROM or CPU. The program can be provided by being recorded on a suitable recording medium such as a ROM or via a computer network. A pattern generating apparatus that operates according to such a program prevents a plurality of separation patterns that do not collect droplets on a work by one or a plurality of droplets so that the separation patterns do not overlap in a plane. Separation pattern forming means to be formed on the workpiece, and the separation pattern is repeatedly created. In this case, the previous separation pattern previously formed and the separation pattern to be created next are allowed to overlap in a plane. The first continuous pattern forming means for forming the first continuous pattern, and the pattern can be manufactured on the workpiece by the pattern creating method of the present invention. A program or program product capable of executing the separation pattern formation step and the first continuous pattern formation step by a computer or CPU acquires an appropriate separation pattern based on the pattern data after obtaining pattern data to be formed on the workpiece. If the system is divided into a personal computer that serves as a host and a printer that prints on paper, such as a printer, the pattern data acquired from the host side on the printer side is controlled. An appropriate separation pattern may be generated and printed, and data of an appropriate separation pattern may be generated by a printer driver installed on the host side and sent to the printer side so that the pattern can be formed by the pattern creation method of the present invention. Anyway.
本発明のパターン作成方法によれば、分離パターンは液滴が流動しない単位のパターンであり、分離パターン形成工程では、複数の分離パターンが平面的、すなわち2次元的に重ならないように作成される。このため、ワークに対して親和性が低い、すなわち、撥水性を示す吐出物をインクジェット方式でワークに吐出して液滴を形成しても、分離パターンで液だまり玉が発生することはない。したがって、個々の分離パターンはワークと吐出物の間の撥水性を活かし、微細なパターンでも滲みが発生することなく精度よく形成され、その状態でワーク上の吐出物が流動性を示さない程度まで乾燥される。 According to the pattern creation method of the present invention, the separation pattern is a unit pattern in which droplets do not flow, and in the separation pattern forming step, a plurality of separation patterns are created so as not to overlap two-dimensionally, that is, two-dimensionally. . For this reason, even if a discharge having a low affinity for the work, that is, a water repellency is discharged onto the work by the ink jet method to form liquid droplets, a liquid pool ball does not occur in the separation pattern. Therefore, each separation pattern makes good use of the water repellency between the workpiece and the discharged material, and it is accurately formed without bleeding even in a fine pattern, and the discharged material on the workpiece does not exhibit fluidity in that state. Dried.
次に、第1の連続パターン形成工程においては、基本的には上記の分離パターン形成工程を繰り返すので、各々の分離パターンでは液だまり玉は発生しない。さらに、先に形成した前の分離パターンと次に形成される後の分離パターンの一部とを部分的に重ねてパターンの連続性を発生させても、前の分離パターンはある程度乾燥して流動性がなくなっているので前の分離パターンの影響により後の分離パターンに液だまり玉が発生することもない。 Next, in the first continuous pattern forming step, basically, the above-described separation pattern forming step is repeated, so that no liquid pool ball is generated in each separation pattern. Furthermore, even if the previous separation pattern previously formed and a part of the subsequent separation pattern that is formed next are partially overlapped to generate continuity of the pattern, the previous separation pattern will flow to a certain extent. Since the properties are lost, liquid pool balls are not generated in the subsequent separation pattern due to the influence of the previous separation pattern.
逆に、前の分離パターンは同じ吐出物により形成されているので、ワークと異なり、次の分離パターンに対して親和性、すなわち濡れ性を示す。したがって、後の分離パターンに対して前の分離パターンは撥水性のワーク上のアンカーとして機能し、ワーク上に形成されるパターンの連続性を確保し、色飛びなどが発生することを防止できる。また、前の分離パターンに後の分離パターンから吐出物が流動して広がったとしても、ワークとの間では撥水性を示すので、ワーク上に濡れ広がることはなく、パターンのエッジの鮮明さを減ずる要因にはならない。逆に、濡れ性のある前の分離パターンの上に薄く広がることにより前の分離パターンに濃度むらがある場合はそれを減じて濃度を均一化する働きを示し、さらに、前の分離パターンと後の分離パターンとの間に明確な境界が生ずるのを減じる作用も示す。 On the other hand, since the previous separation pattern is formed of the same ejected material, it has affinity for the next separation pattern, that is, wettability, unlike the workpiece. Therefore, the previous separation pattern functions as an anchor on the water-repellent workpiece with respect to the subsequent separation pattern, and the continuity of the pattern formed on the workpiece can be ensured to prevent the occurrence of color skipping. Even if the ejected material flows and spreads from the previous separation pattern to the previous separation pattern, it shows water repellency with the workpiece, so it does not spread on the workpiece and the pattern edge is sharp. It is not a factor to reduce. Conversely, by spreading thinly over the previous separation pattern with wettability, if there is uneven density in the previous separation pattern, it shows the effect of reducing it and making the concentration uniform. It also shows the effect of reducing the occurrence of a clear boundary with the separation pattern.
第1の連続パターン形成工程において分離パターン形成工程を繰り返す際に、すべての分離パターン形成工程において、後の分離パターンが必ず前の分離パターンと重なる必要はない。あるパターンを形成するために最初に行われる分離パターン形成工程において形成される分離パターンは、重なることができないし、その後の分離パターン形成工程においても前の分離パターンと重ならない位置に後の分離パターンを形成することは可能である。しかしながら、連続したパターンを形成するためには、相互に分離した前の分離パターンと一部が重なるように後の分離パターンを形成する分離パターン形成工程を実行する必要があり、その分離パターン形成工程において、上述した作用を得ることができる。 When the separation pattern formation process is repeated in the first continuous pattern formation process, the subsequent separation pattern does not necessarily overlap with the previous separation pattern in all the separation pattern formation processes. The separation pattern formed in the separation pattern formation process that is first performed to form a certain pattern cannot overlap, and the subsequent separation pattern is not overlapped with the previous separation pattern in the subsequent separation pattern formation process. It is possible to form However, in order to form a continuous pattern, it is necessary to execute a separation pattern forming process for forming a subsequent separation pattern so that a part of the separation pattern is separated from the previous separation pattern. In the above, the above-described operation can be obtained.
したがって、本発明により、親和性の低いワークと液滴の組み合わせを用いて、インクジェット方式により、液だまり玉がなく、連続した細線、図案または模様などのパターンをシャープに描くことが可能になり、ワーク上に高解像度または高精細なパターンを精度良く形成できる。本発明のパターン作成方法およびパターン作成装置は、インクジェット方式により、インクなどの塗料や試薬などの薬剤によりワーク上に微細なパターンを精度良く形成できることを可能とするだけではなく、液晶などの撮像デバイスや、DNA解析用の半導体デバイスなどの他の技術分野においても、高精度の微細なパターニングをインクジェット方式により行うことを可能とするものであり、本発明の適用可能な範囲は非常に広い。 Therefore, according to the present invention, it becomes possible to draw a pattern such as a continuous thin line, a design or a pattern sharply without a liquid pool ball by an ink jet method using a combination of a work and a droplet having low affinity, A high-resolution or high-definition pattern can be accurately formed on the workpiece. The pattern creating method and the pattern creating apparatus of the present invention not only enable a fine pattern to be accurately formed on a workpiece by a paint such as ink or a reagent such as a reagent by an inkjet method, but also an imaging device such as a liquid crystal In other technical fields such as a semiconductor device for DNA analysis, it is possible to perform highly accurate fine patterning by an ink jet method, and the applicable range of the present invention is very wide.
本発明のパターン作成方法またはパターン作成装置においては、第1の連続パターンに重ねて、第1の連続パターンが乾燥した次の過程で、1または複数の液滴により形成される小パターンを、その小パターンが乾燥する前に連続して、隣接する小パターンの一部と重なるように形成し、第2の連続パターンを形成する第2の連続パターン形成工程または手段を設けることが望ましい。第1の連続パターン形成工程により、親和性の低いワークの上に、同じ素材で作られた吐出物との親和性の高い第1の連続パターンが形成されているので、その親和性が高く濡れ性の高い第1の連続パターンの上に液滴が連続するようにパターンを形成することにより、液だまり玉がなく、濃度むらのない第2の連続パターンを形成できる。また、第2の連続パターン形成工程において塗布される液滴もワークに対しては撥水性があるので、重ねて塗りを行ってもワーク側に滲み出すことはなく、所望のエッジを維持できる。したがって、シャープで、さらに濃度または付着量が均一な微細パターンを形成できる。すなわち、第1の連続パターン形成工程と第2の連続パターン形成工程を行うことにより、滲みや流れ出しのない濡れ性が高い(親和性の低い)ワークと吐出物の組み合わせのメリットに加え、濡れ性の低い(親和性の高い)ワークと吐出物の組み合わせのメリットも得られる。 In the pattern creating method or the pattern creating apparatus of the present invention, a small pattern formed by one or a plurality of droplets is overlapped on the first continuous pattern and the first continuous pattern is dried in the next process. It is desirable to provide a second continuous pattern forming step or means for forming the second continuous pattern by continuously forming the small pattern so as to overlap a part of the adjacent small pattern before drying. In the first continuous pattern forming process, the first continuous pattern having high affinity with the ejected material made of the same material is formed on the work having low affinity. By forming the pattern so that the liquid droplets are continuous on the first continuous pattern having high properties, a second continuous pattern free from liquid puddles and free from uneven density can be formed. In addition, since the droplets applied in the second continuous pattern forming process are also water-repellent to the workpiece, even if they are applied repeatedly, they do not ooze out to the workpiece side, and a desired edge can be maintained. Therefore, it is possible to form a fine pattern that is sharp and has a uniform concentration or adhesion amount. That is, by performing the first continuous pattern forming step and the second continuous pattern forming step, the wettability is high in addition to the merit of the combination of the work and the ejected matter having high wettability (low affinity) without bleeding or running out. The merit of the combination of a low (high affinity) workpiece and discharged material is also obtained.
このように、本発明のパターン作成方法は、ワークの撥水性を利用し、シャープで微細なパターンを形成可能とするものである。本明細書において、撥水性とはワークとそれに塗布される液滴との相対的な物性を示し、滲みや流れ出しのない状態を得るためには、ワークに対する接触角が50度から150度の範囲の液滴を用いることが望ましく、ワークに対する接触角が70度から150度の範囲の液滴を用いることがさらに望ましい。したがって、ワーク表面が一般に親水性があると言われるものであっても、表面張力の高い液滴を組み合わせることにより、本発明の効果を十分に得ることができる。接触角が50度以下になると濡れ性が強くなり、パターンが滲みやすくなる。接触角が70度以上になると滴下した液滴が流れ出す可能性はほとんどなくなり、本発明を適用するワークと液滴の組み合わせとしては最適な範囲になる。一方、接触角が150度を越えると、ワーク上で液滴が粒状になるので、接触面積が小さくなりすぎてパターンが不安定になり、所望のパターンを形成することが難しくなる。 Thus, the pattern creation method of the present invention makes it possible to form a sharp and fine pattern by utilizing the water repellency of a workpiece. In this specification, water repellency indicates the relative physical properties of a workpiece and droplets applied to the workpiece, and in order to obtain a state without bleeding or running out, the contact angle with respect to the workpiece is in the range of 50 to 150 degrees. It is desirable to use a liquid droplet having a contact angle with respect to the workpiece of 70 to 150 degrees. Therefore, even if the workpiece surface is generally said to be hydrophilic, the effects of the present invention can be sufficiently obtained by combining droplets with high surface tension. When the contact angle is 50 degrees or less, the wettability becomes strong and the pattern tends to spread. When the contact angle is 70 degrees or more, there is almost no possibility of the dropped droplets flowing out, and the combination of the workpiece and the droplets to which the present invention is applied becomes an optimum range. On the other hand, if the contact angle exceeds 150 degrees, the droplets become granular on the workpiece, so that the contact area becomes too small and the pattern becomes unstable, making it difficult to form a desired pattern.
オリジナルのワーク自身がパターンを形成する液滴に対して撥水性を示すものであれば本発明のパターン作成方法を適用するのに好ましい組み合わせとなる。一方、オリジナルのワーク自身が塗布しようとする液滴に対して撥水性を示さない場合であっても、ワークを撥水加工することにより本発明のパターン作成方法を適用するのに適した状態にすることができる。1つの方法はフッ素系あるいはシリコン系などの撥水剤をコーティングする方法である。撥水剤を塗布する方法や、プラズマ照射する方法などがある。他の1つの方法は、ワークの表面を粗面化することである。したがって、ワークとパターンを形成する液滴とが与えられているときに、液滴に対してワークの表面を撥水処理する工程を、分離パターン形成工程あるいは第1の連続パターン作成工程に先立って行うことも本発明に含まれる。 If the original work itself exhibits water repellency with respect to the droplets forming the pattern, it is a preferable combination for applying the pattern creating method of the present invention. On the other hand, even if the original work itself does not exhibit water repellency to the droplets to be applied, the work is made water repellent so that it is suitable for applying the pattern creation method of the present invention. can do. One method is a method of coating a fluorine-based or silicon-based water repellent. There are a method of applying a water repellent and a method of plasma irradiation. Another method is to roughen the surface of the workpiece. Therefore, when the workpiece and the droplet forming the pattern are given, the step of water-repellent treatment of the surface of the workpiece with respect to the droplet is performed prior to the separation pattern forming step or the first continuous pattern creating step. This is also included in the present invention.
塗つぶしのパターンを形成する際には、第1の連続パターン形成工程により、まず、第1の連続パターンにより目的とするパターンの輪郭を形成し、乾燥した後、第3の連続パターン形成工程により、その輪郭の内側に、1または複数の液滴により形成される小パターンを、隣接する小パターンの一部と重なるように形成し、第3の連続パターンを形成する。第1の連続パターン形成工程により、シャープな輪郭を形成できる。それと共に、輪郭は吐出物(液滴)に対して親和性があるので液滴が濡れ広がって内部との濃度むらがなくなる。その一方で、輪郭とワークとの間では撥水性が維持されるので、第3の連続パターン形成工程により液滴がワークに滲み出したりすることはない。また、輪郭の内側では液だまり玉が発生したとしてもパターンの形状には影響がないので、第3の連続パターン形成工程では液滴を連続して付着させることができ、パターンを形成する時間を短縮できる。 When forming a filled pattern, the first continuous pattern forming step first forms the contour of the target pattern with the first continuous pattern, and after drying, the third continuous pattern forming step A small pattern formed by one or a plurality of droplets is formed inside the contour so as to overlap a part of the adjacent small pattern, thereby forming a third continuous pattern. A sharp outline can be formed by the first continuous pattern forming step. At the same time, the contour has affinity for the ejected matter (droplet), so that the droplet spreads wet and the density unevenness with the inside is eliminated. On the other hand, since the water repellency is maintained between the contour and the workpiece, the third continuous pattern forming process does not cause the droplets to ooze out from the workpiece. In addition, even if a liquid puddle is generated inside the contour, the shape of the pattern is not affected. Therefore, in the third continuous pattern forming process, droplets can be continuously attached, and the time for forming the pattern can be reduced. Can be shortened.
分離パターン形成工程では、ワーク上の液滴の硬化または乾燥が促進される状態で液滴を当該ワークに吐出することが望ましい。液滴をワークに付着させた段階で液滴を乾燥することが可能になり、分離パターンを構成する液(吐出物)の流動性を早期に確実になくすことが可能になり、次の分離パターンを前の分離パターンに重なるように作成するプロセスを短時間で繰り返すことができる。ワーク上の液滴の硬化あるいは乾燥を促進する方法としては、ヒータによりワークを裏面から加熱する方法、ワークの表面に温風を供給する方法、吐出物(液滴または液)がUV硬化性の場合はワークの表面にUVを照射するUV照射ランプを設ける方法、また、吐出物が電子線硬化性の場合はワークの表面に電子線を照射する電子線照射装置を設ける方法がある。 In the separation pattern forming step, it is desirable to discharge the droplets onto the workpiece in a state where the curing or drying of the droplets on the workpiece is promoted. The droplets can be dried at the stage where the droplets are attached to the workpiece, and the fluidity of the liquid (discharged material) constituting the separation pattern can be eliminated quickly and reliably. Can be repeated in a short time so as to overlap the previous separation pattern. Methods for promoting hardening or drying of droplets on the workpiece include a method of heating the workpiece from the back surface with a heater, a method of supplying warm air to the surface of the workpiece, and a discharge (droplet or liquid) that is UV curable. In this case, there is a method of providing a UV irradiation lamp for irradiating the surface of the work with UV, and a method of providing an electron beam irradiation device for irradiating the surface of the work with an electron beam when the discharged material is electron beam curable.
このように本発明においては、撥水性のワーク上において液滴が寄り集まらない程度の複数の前の分離パターンを離して形成し、その後に、後の分離パターンを以前の形の分離パターンに一部が重なるように形成し、連続したパターンを形成する。したがって、撥水性のワーク上に吐出物をインクジェット方式で液滴化して付着させるなどのワークと吐出物の組み合わせを親和性の低い組み合わせとしてパターンを形成する際に、液だまり玉が発生するのを防止でき、さらに、前の分離パターンをアンカーとして後の分離パターンで接続し、連続した濃度むらなどのない高精度のパターンを製造できる。このため、分離パターンを繰り返し形成することにより、親和性の低いワークと吐出物の組み合わせで、滲みがなく連続したシャープなパターンを高精度で形成できる。 As described above, in the present invention, a plurality of previous separation patterns are formed so as to prevent droplets from collecting on a water-repellent workpiece, and then the subsequent separation patterns are integrated with the previous separation patterns. A part is formed so that a part may overlap and a continuous pattern is formed. Therefore, when forming a pattern with a combination of the work and the discharged material having a low affinity, such as depositing the discharged material on the water-repellent work by an ink jet method, the liquid pool ball is generated. In addition, it is possible to manufacture a high-accuracy pattern without continuous density unevenness by connecting the previous separation pattern as an anchor and the subsequent separation pattern. For this reason, by repeatedly forming the separation pattern, a continuous sharp pattern without bleeding can be formed with high accuracy by a combination of a work with low affinity and a discharged material.
以下に、図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。図1に本発明のパターン作成装置の概略構成を示してある。このパターン作成装置1は、1つまたは複数のノズルからなるノズル配列5を備えた吐出ヘッド10を有し、ノズル配列5から吐出物9を液滴化してワーク2に向かって吐出することにより、ワーク上に所望のパターン4を作成することが可能なインクジェット方式のパターン作成装置である。パターン作成装置1により形成されるパターンは、パターン作成装置1に対し、USBやRS232Cなどの通信インターフェイス7を介してデータ通信可能なホスト装置3から指定される。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a pattern creating apparatus according to the present invention. The
パターン作成装置1は、ノズル配列5を備えた吐出ヘッド10と、この吐出ヘッド10をキャリッジ15に搭載し、ベースまたはシャーシ14の上に固定されたシャフト21に沿ってワーク2の上を走査方向Aに移動する移動機構11と、ワーク2が戴置される水平移動ステージ12をベース14に固定されたシャフト19に沿って副走査方向B(走査方向Aに直交する方向)に移動する水平移動ステージ移動機構13と、水平移動ステージ12に載置されたワーク2を裏面から加熱可能なヒータ24とを有している。また、パターン作成装置1は、CPU、RAM、ROMなどによって構成されるコントローラ20を有しており、このコントローラ20によりヘッド移動機構11のモータ22、ステージ移動機構13のモータ23を制御する。さらに、コントローラ20は吐出ヘッド10から液滴を吐出するタイミングを含めてパターン作成装置1の全体を制御する。
The
コントローラ20は、ワーク2の上に作成するパターン4に応じて各々のモータ22および23を制御してワーク2に対する吐出ヘッド10の位置を制御し、吐出ヘッド10から吐出物9を液滴化して吐出するタイミングなどをも制御するメカ制御部25と、ワーク2の上にパターン4を形成するためメカ制御部25を制御するパターン生成制御部26とを有している。パターン生成制御部26は、1または複数の液滴により、ワーク2の上において液が寄り集まらない程度の分離パターンを、それぞれの分離パターンが平面的に重ならないようにワーク2の上に形成する分離パターン形成機能30を基本機能として有し、さらに、この分離パターン形成機能30による分離パターンの形成を繰り返して連続パターンを形成する第1の連続パターン形成機能31を有している。この第1の連続パターン形成機能31は、分離パターン形成機能30により分離パターンの形成を繰り返して行う際に、以前に形成した分離パターンと、後で形成される分離パターンとの重なりを許して平面的に連続した第1の連続パターンを形成する。さらに、パターン生成制御部26は、第1の連続パターンに重ねて、1または複数の液滴により形成される小パターンを、隣接する小パターンの一部と重なるように形成し、第2の連続パターンを形成する第2の連続パターン形成機能32と、第1の連続パターンにより形成された輪郭の内部に、1または複数の液滴により形成される小パターンを、隣接する小パターンの一部と重なるように形成し、第3の連続パターンを形成する第3の連続パターン形成機能33を備えている。
The
以下では、ホスト3から供給されたオリジナルのパターンをワーク2の上に形成するために、パターン作成装置1のパターン生成制御部26が分離パターンを形成するように制御する例を説明するが、パターン生成制御部26としての機能はホスト装置3にドライバプログラム36として搭載することも可能である。この場合、ドライバプログラム36が、分離パターン形成機能30と、第1の連続パターン形成機能31と、第2の連続パターン形成機能32と、第3の連続パターン形成機能33とを備えており、それぞれの機能は、ホスト3で動くアプリケーションプログラムから与えられたオリジナルのパターンを以下で説明するような分離パターンや連続パターンが形成されるようなデータに変換し、随時、パターン作成装置1に送り、制御する。
Hereinafter, an example in which the pattern
図2にパターン生成制御部26により所望のパターンを作成する様子を示してある。図2(a)に示すように、分離パターン形成機能30は、液が寄り集まらない程度の分離パターンとして、4つの液滴28が走査方向Aに連続したパターン75を離散的にワーク2の表面に形成されるデータを生成し、吐出ヘッド10などを制御する。したがって、分離パターン形成機能30によりパターン生成装置1が制御され、吐出ヘッド10が走査方向Aに1回動いて、1回の分離パターン形成工程が実行されると、複数の分離パターン75がワーク2の上に離散的に形成される。分離パターン75は4つの液滴を連続させたパターンであり、本例では、液だまり玉が形成されないパターンとして示されている。分離パターン75のサイズあるいは連続打ち可能な液滴の数は、液滴28となる吐出物9の種類、液滴のサイズ、ワーク2の表面などの関係、さらには、ワーク2を覆う環境(温度、湿度、雰囲気など)で決まるものである。たとえば、液滴28に対するワーク2の撥水性が高ければ、液滴28の流動性が高く液だまり玉ができやすいので、分離パターン75のサイズは小さくなければいけないかもしれない。また、ワーク2の撥水性が低ければパターン75の面積または連続させる液滴の数を大きくできるかもしれない。
FIG. 2 shows how the pattern
また、1回の分離パターン形成工程で形成される、隣り合う分離パターン75との間隔、あるいは分離パターン75のピッチは、ワーク2における液滴の広がり、液滴が着弾する位置の公差などを含めて評価し、分離パターン75が接触する可能性のない距離に設定される。したがって、単にドットの濃度を低くする印刷方法のように1ドットを抜いて、たとえばドット毎に交互に印刷するのではなく、分離パターン同士の間を複数ドット分離して印刷することが望ましい。本例では、4つの液滴が連続した分離パターン75とほぼ同じ長さの距離、すなわち、4つの液滴により構成される次の分離パターンにより埋まる距離が確保され、分離パターン75が走査方向Aに形成されている。分離パターン75を隔離する十分な距離を確保し、分離パターン形成工程を繰り返す回数を少なくして短時間でパターンを形成するという点では、複数の液滴により分離パターン75を形成する方法は効率的である。
Further, the distance between
ワーク2は、ヒータ24により加温されており、ワーク2に付着した液滴28の乾燥を促進して早期に流動性を低減し、不用意な衝撃などにより、意図しない液だまり玉が生成されることを防止するようになっている。また、早期に液滴28の流動性を低減することにより、次のサイクルの分離パターンを形成する工程を早期に開始することができ、所望のパターンを形成する時間を短縮できる。ワーク2の温度を定常的に上げることは好ましくなく、また、ワーク2の伝熱性が良好な場合は、ワーク2に液滴を吐出するタイミングや吐出ヘッド10の動きに連動してヒータ24を稼動させることも有効である。ヒータ24の代わりに、ワーク2のパターンが形成される表面に温風を供給することにより液滴の乾燥を促進しても良い。また、UV硬化型の吐出物9によりパターンを形成するのであれば、UV照射ランプによりワーク2の表面に紫外線を照射して液滴の硬化を促進して流動性を早期に低減することも可能である。また、電子線硬化型の吐出物であれば、ワークの表面に電子線を照射することも効果的である。
The
細線などの連続したパターンを形成する場合は、まず、パターン生成制御部26の第1の連続パターン形成機能31が稼動する。この第1の連続パターン形成機能31は、分離パターン形成機能30による分離パターン形成工程を繰り返し行う。その際、前のサイクルで作成された分離パターン75に対し、次または後のサイクルで形成される分離パターン76との重なりを許して平面的に連続した第1の連続パターン41を形成する。本例では、図2(b)に示すように、次のサイクル、すなわち、図2(a)のサイクルが終了した後に、再び、吐出ヘッド10を走査方向Aに移動しながら分離パターンを形成するサイクルでは、後の分離パターン76をワーク2に表面に、後の分離パターン同士は重ならないように離散的に形成すると共に、前のサイクルで形成された分離パターン75とは一部が重なるように形成する。これにより、複数の分離パターン75および76により連続した線状のパターン(第1の連続パターン)41が形成される。
When forming a continuous pattern such as a thin line, first, the first continuous
後のサイクルで形成される分離パターン76も、前の分離パターン75と同様に4つの液滴28が走査方向Aに連続したパターンであり、液滴が寄り集まって液だまり玉ができない範囲の分離パターンである。また、後のサイクルは、先行して形成された分離パターン75がある程度乾燥して、後の分離パターン76に液だまり玉を形成する点では寄与しない状態で行われる。このため、後の分離パターン76においても、液滴が流動しても液だまり玉は発生しない。逆に、液滴28はワーク2に対して撥水性を示すので濡れ広がらないが、前の分離パターン75は同じ吐出物9により形成されているので撥水性は示さず、前の分離パターン75に後の分離パターン76を形成する液滴28は濡れ広がる。また、液滴28で供給された吐出物9が前の分離パターン75からワーク2に濡れ広がることはない。
Similarly to the
このため、後の分離パターン76は前の分離パターン75をアンカーとして前の分離パターン75に対して途切れることなく連続したパターンとして形成され、撥水性のワーク2の表面に確実に切れ目のないパターンを形成することができる。また、後の分離パターン76により吐出物9が前の分離パターン75に濡れ広がっても、流動性の高い状態の吐出物9により前の分離パターン75の表面が滑らかになることがあっても、前の分離パターン75のシャープな形状を崩すことはない。したがって、第1の連続パターン形成機能31により、分離パターンを形成する工程を繰り返すことにより、連続したシャープな形状の第1の連続パターン41を形成することができ、ワーク2の撥水性を利用して、ワーク2の上にシャープで切れ目のない細線(第1の連続パターン)41を形成できる。
Therefore, the
第2の連続パターン形成機能32は、吐出ヘッド10を走査方向Aに動かしながら、第1の連続パターン41の上に、1つの液滴28により形成される小パターン77を連続して形成する。したがって、図2(c)に示すように、第2の連続パターン形成機能32により、第1の連続パターン41の上に1回のサイクルにより複数の小パターン37が重なるように連続して形成され、第2の連続パターン42が重ねて形成される。
The second continuous
第2の連続パターン42のベースとなる第1の連続パターン41は、同じ吐出物9により形成されているので、液滴28の濡れ性は高く、第2の連続パターン42を形成するために吐出した液滴は第1の連続パターン41の上を濡れ広がる。一方、ワーク2に対しては撥水性を示すので、ワーク2には濡れ広がらない。したがって、第2の連続パターン42が重ねて形成されたパターン71は、第1の連続パターン41による細線としての形状が維持された状態で、第2の連続パターン42により厚みが均一化され、表面の凹凸が小さく、濃度むらのない微細な形状のパターンが形成される。
Since the first
撥水性のワーク2の上に付着された液滴28は、濡れ広がらずにシャープなパターンを形成できる代わりに、個々の液滴28の状態が残り、表面に凹凸がのこり、それにより光の反射方向が変わるなどの現象が発生し濃度のむらとして認識されることがある。これに対し、第2の連続パターン形成手段により第1の連続パターン41に重ねて第2の連続パターン42を形成することにより、液滴の滲みや流れ出しを起こすことなく、パターンの厚みや表面の状態を均一にすることができ、見た目の濃淡のアンバランスもなくすことができる。このため、さらに高品質な細線71を形成できる。
The
図3には、1つ液滴28からなる分離パターン75を用いて細線71を形成する例を示している。分離パターン形成機能30は、図3(a)に示すように、分離パターン75を、2つの液滴を打つことにより間が埋められる距離だけ開けて離散的に形成する。第1の連続パターン形成機能31は、図3(a)に示す分離パターンを形成する工程を繰り返すが、その際、図3(b)に示すように、前の分離パターン75に一部が重なるように次の分離パターン76aを形成する。このサイクルでも連続したパターンは形成されないので、さらに、図3(c)に示すように、分離パターンを形成する工程を繰り返し、この際、前の分離パターン75および76aに、後の分離パターン76bを形成する。これにより、第1の連続パターン41が形成される。
FIG. 3 shows an example in which the
さらに、図3(d)に示すように、第2の連続パターン形成機能32により、連続パターン41の上に、小パターン77を連続で形成することにより第2の連続パターン42を形成し、シャープで表面形状がほぼ一定した高品質の細線71が形成される。第1の連続パターン形成機能31により、分離パターン形成機能30による分離パターンの形成工程は何度繰り返しても良く、3回以上繰り返して第1の連続パターン41を形成するようにしても良い。
Further, as shown in FIG. 3D, the second continuous
また、図4に示すように、分離パターン75は、限られた数の液滴28を走査方向に一列に連続して形成したものに限定されず、1つのサイクルで2次元方向に複数の液滴28を重なるように形成して2次元的な広がりのある分離パターン75を形成しても良い。液だまり玉が形成されるか否かは、連続した液滴28により形成される面積に大きく依存し、一列に連続した液滴により形成される分離パターンと同じ挙動が2次元方向の連続した液滴により形成される分離パターンにも現れる。図4(a)に示すように、分離パターン形成機能30により、上下左右に連続して形成された4つの液滴28により正方形の分離パターン78aが走査方向に重ならないように形成され、図4(b)に示すように、第1の連続パターン形成機能31は、次のサイクルで同様の正方形の分離パターン78bを形成して1つのシャープなパターン79を形成する。第2の連続パターン形成機能32は、走査方向Aに一列に液滴28を吐出するサイクルを2回繰り返してもよく、あるいは、分離パターンと同じ形状を連続的に形成しても良い。
Further, as shown in FIG. 4, the
図5にパターン生成制御部26により塗つぶし面72を形成する様子を示してある。パターン作成装置1で塗つぶし面72をワーク2の表面に作成する場合は、まず、図5(a)および(b)に示すように、第1の連続パターン形成機能31は、分離パターン形成機能30を用いて、上記の細線と同じ方法により、塗つぶし面72の輪郭または境界73を形成する。すなわち、まず、図5(a)に示すように分離パターン75を離散的に形成し、図5(b)に示すように、次のサイクルで後の分離パターン76を前の分離パターン75に一部が重なるように離散的に形成して、塗つぶし面72の輪郭を第1の連続パターン41として形成する。これにより、撥水性のワーク2の表面に、シャープな輪郭部分73が描かれる。この輪郭部分73に対しても、第2の連続パターン形成機能32により第2の連続パターン42を形成することにより、いっそう高品質の輪郭73を形成できる。
FIG. 5 shows how the pattern
次に、図5(c)に示すように、この第3の連続パターン形成機能33は、輪郭73の内部に1つの液滴28からなる小パターン38を連続するように形成し、輪郭73の内部に第3の連続パターン43を形成し、輪郭73の内部を塗りつぶす。これにより、塗りつぶされたパターン72が形成される。輪郭73の内側では、小パターン38を連続して形成して液だまり玉が発生しても輪郭73の上に濡れ広がるだけであり、撥水性のワーク2の表面には濡れ広がらない。したがって、撥水性のワーク2の性質を利用したシャープな輪郭を備えた、塗りつぶされたパターンを形成できる。
Next, as shown in FIG. 5C, the third continuous
図6に本例のパターン生成制御部26によりワーク2の上に所望のパターンを形成する処理をフローチャートにより示してある。まず、ステップ51において、第1の連続パターン形成機能31により、細線あるいは輪郭を形成する第1の連続パターンを形成する。この際、ワーク2の表面が、パターンを形成するために使用する液滴28に対して撥水性を示さない場合は、ステップ59において、ワーク2の表面を予め撥水処理する。
FIG. 6 is a flowchart showing a process of forming a desired pattern on the
第1の連続パターンを形成するステップ51においては、ステップ52において、分離パターン形成機能30により分離パターン75を離散的に形成する工程を、ステップ53において所望の第1の連続パターン41が形成されるまで繰り返す。次に、ステップ54において、連続パターンの品質をさらに向上する必要があるときは、ステップ55において、第2の連続パターン形成機能32により、第1の連続パターン41に重ねて第2の連続パターン42を形成する。さらに、ステップ56において、描くパターン4が塗つぶし面であり、輪郭73の内側を塗つぶす必要があるときには、ステップ57において、第3の連続パターン形成機能33により輪郭73の内側に第3の連続パターン43を形成して塗つぶし面72を形成する。
In
図6に示した本例のパターン作成方法は、各ステップを実行する命令を有するプログラムとして提供することが可能であり、パターン作成装置1のCPUで実行されるファームウェアとして適当なROMなどに記録しておくことができる。また、ホストであるパーソナルコンピュータ3で実行されるデバイスドライバ36として提供することも可能であり、CD−ROMなどの適当な記録媒体に記録して提供したり、インターネットなどのコンピュータネットワークを介して提供することが可能である。
The pattern creation method of this example shown in FIG. 6 can be provided as a program having an instruction to execute each step, and is recorded in a suitable ROM or the like as firmware executed by the CPU of the
このように本例のパターン作成方法では、液滴が寄り集まらない程度の面積の分離パターン75を離散的に形成する工程を繰り返すことにより、撥水性のワーク2の上で液だまり玉が発生するのを防止する。さらに、後で形成される分離パターン76を、先に形成された分離パターン75に一部が重なるように形成することにより、撥水性のワーク2の表面に線や輪郭などの連続したパターンを途切れなく形成することができる。このため、吐出物9との親和性が少なく、濡れ広がることのない撥水性のワーク2の表面の特性を利用し、インクジェット方式により吐出された液滴により、滲みのないシャープな形状のパターンであって、途切れがなく、安定した表面を備えたパターンを形成することができる。
As described above, in the pattern creation method of this example, a liquid pool ball is generated on the water-
また、面積の大きなパターンであっても、分離パターンを用いて輪郭をまず形成し、その内側を塗つぶし面とすることにより、撥水性のワーク2の表面に面積が大きなパターンをシャープに、また、短時間で形成することができる。
Also, even if the pattern has a large area, the outline is first formed using the separation pattern, and the inner side is used as a painted surface, so that the pattern having a large area on the surface of the water-
上述したが、本明細書における撥水性とは、ワーク2と液滴28との組み合わせにおける相対的な概念である。したがって、ワーク2の表面が比較的、親水性であっても、表面張力の高い液滴28を用いることで撥水性を得ることが可能である。ワーク2に対する液滴28の接触角が50度以上になると、液滴の流れ出しや滲みはほとんどなくなり、接触角が70度以上になると、液滴の流れ出しや滲みはほぼ完全になくなる。一方、接触角が150度以上になると、液滴28がワーク2の表面で完全にはじかれてしまい安定性が少なくなり、塗布された液滴によりパターンを維持することが難しくなる。したがって、本例においてパターンを形成するワーク2と液滴28の組み合わせは、接触角が50〜150度の範囲内、さらには、70〜150度の範囲内であることが望ましい。
As described above, the water repellency in this specification is a relative concept in the combination of the
また、パターンを形成したいワーク2と液滴28が与えられたときに、ワーク2の表面で液滴28が撥水性を示さないケースもありうる。このようなケースでは、シャープなパターンを得るために、上述したようにステップ59で、予めワーク2の表面を撥水処理することが要求される。ステップ59で採用可能なワークの表面を撥水処理する方法としては、大きく分けて3つの方法がある。1つは撥水処理材をワークの表面に塗布する方法であり、他の1つは、ワークの表面にプラズマ照射する方法である。さらに、ワークの表面に微細な凹凸を形成したり、逆に、ワークの表面の平滑性を向上することにより撥水性を与えることができる。
There may be a case where the
撥水処理材をワークの表面に塗布する方法の一例は、フッ素ポリマー系撥水材料やシリコン系撥水材料をスピンコート法やディッピング法によりワーク2の表面に塗布することである。
An example of a method of applying the water repellent treatment material to the surface of the work is to apply a fluoropolymer water repellent material or a silicon water repellent material to the surface of the
ワークの表面にプラズマ照射する方法の一例は、ワーク2の表面を、プラズマを用いてフッ素化したり、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposit)法によって撥水性化合物の表面被覆をワークの表面に形成することである。プラズマ重合法によってワークの表面に撥水性の薄膜を形成することも可能である。
An example of a method of irradiating the workpiece surface with plasma is to fluorinate the surface of the
ワークの表面に微細な凹凸を形成したり、逆に、ワークの表面の平滑性を向上する方法の一例は、プラズマエッチングによりワークの表面を粗面化することである。また、プラズマを利用して表面を粗面化した後に、撥水性の材料を表面に塗布することも可能である。ワークの表面をブラスト処理などにより粗面化することも可能である。部材粉末を表面に固着させたり、微細加工レジストをワークの表面に形成して、表面に凹凸を作ることも可能である。 An example of a method for forming fine irregularities on the surface of the workpiece or, on the contrary, improving the smoothness of the surface of the workpiece is to roughen the surface of the workpiece by plasma etching. It is also possible to apply a water repellent material to the surface after roughening the surface using plasma. It is also possible to roughen the surface of the workpiece by blasting or the like. It is also possible to fix the member powder on the surface, or to form irregularities on the surface by forming a finely processed resist on the surface of the workpiece.
なお、図7に示すように、分離パターンを形成する工程を繰り返すことにより、面積の大きなパターン74を形成することも可能である。この例では、図4に示した矩形の分離パターン78を形成する工程を繰り返すことにより、2次元的な広がりのあるパターンを形成している。
As shown in FIG. 7, a
図8には、パターン作成装置1を用いてDNA解析用のナノバイオチップを形成する例を示してある。ナノバイオチップ60は、DNA液64が注入されるPCR(ポリメラーゼチェイン反応:Polymerase Chain Reaction)用のマイクロチャンバー61と、このマイクロチャンバー61で取り出された遺伝子を解析するためのマイクロチャンネルまたは液流路62と、マイクロチャンネル62に形成され、遺伝子を分離するためのマイクロストラクチャー63とを有しており、マイクロチャンネル62にレーザ光65を照射して、遺伝子の情報をCCDなどの撮像素子で撮影することによりDNAを解析できる。このようなナノバイオチップ60は非常に微細なパターニング技術を必要とするが、本例のパターン作成方法を使用することにより、インクジェット方式を用いたパターン作成装置1により、マイクロチャンバー61、マイクロチャンネル62、微細なマイクロストラクチャー63を精度良く形成できる。さらに、本例のパターン作成方法であれば、微細なパターンの2次元方向の形状だけではなく、第2の連続パターンを形成することにより、パターンの表面の形状、すなわち、3次元方向の形状も精度良く制御することが可能であり、高性能のナノチップを製造するのに好適である。
FIG. 8 shows an example of forming a nanobiochip for DNA analysis using the
このような本発明のパターン作成装置およびパターン作成方法は、親和性の低い液滴とワークとの組み合わせを採用して、液滴の寄り集まりを防止した状態で、シャープで鮮明な高品質のパターンを作成することが可能であり、インクなどの塗料や、試薬などの薬剤を所望のパターンに付着する用途から、印刷、撮像デバイスの製造、DNAチップを含む半導体の製造などの微細なパターニングが要求される用途まで、様々な分野のパターニング技術に採用して、高品質のパターンを作成できる。 Such a pattern creation apparatus and pattern creation method of the present invention employs a combination of a droplet having a low affinity and a workpiece, and prevents sharpness of the droplet in a state where a sharp and clear high-quality pattern is prevented. It is necessary to make fine patterning such as printing, manufacturing of imaging devices, manufacturing of semiconductors including DNA chips, etc., from applications such as applying paints such as ink and reagents such as reagents to desired patterns. High-quality patterns can be created by applying it to patterning technologies in various fields.
1 パターン作成装置
4 ワーク
28 液滴
30 分離パターン形成機能
31 第1の連続パターン形成機能
32 第2の連続パターン形成機能
33 第3の連続パターン形成機能
38、77 小パターン
75、76、78 分離パターン
DESCRIPTION OF
Claims (13)
この分離パターン形成工程を繰り返し行い、その際に、以前の分離パターン形成工程で形成された前の分離パターンと、次の分離パターン形成工程で形成される後の分離パターンとの重なりを許して平面的に連続した第1の連続パターンを形成する第1の連続パターン形成工程とを有するパターン作成方法。 A separation pattern forming step of forming a plurality of separation patterns on the workpiece such that the droplets do not collect on the workpiece by one or a plurality of droplets so that the respective separation patterns do not overlap in a plane;
This separation pattern formation process is repeated, and in this case, the previous separation pattern formed in the previous separation pattern formation process is allowed to overlap with the subsequent separation pattern formed in the next separation pattern formation process. And a first continuous pattern forming step of forming a first continuous pattern that is continuously continuous.
前記分離パターンを繰り返し作成し、その際に、以前に形成された前の分離パターンと、次に作成される分離パターンとの重なりを許して平面的に連続した第1の連続パターンを形成する第1の連続パターン形成手段とを有するパターン作成装置。 A separation pattern forming means for forming a plurality of separation patterns on the workpiece such that the droplets do not collect on the workpiece by one or a plurality of droplets so that the respective separation patterns do not overlap in a plane;
The separation pattern is repeatedly created, and in this case, a first continuous pattern that is planarly continuous is formed by allowing an overlap between a previously formed separation pattern and a next created separation pattern. A pattern creating apparatus having one continuous pattern forming means.
この分離パターン形成工程を繰り返し行い、その際に、以前の分離パターン形成工程で形成された前の分離パターンと、次の分離パターン形成工程で形成される後の分離パターンとの重なりを許して平面的に連続した第1の連続パターンを形成する第1の連続パターン形成工程とをコンピュータで実行可能な命令を有するプログラム。
A separation pattern forming step of forming a plurality of separation patterns on the workpiece such that the droplets do not collect on the workpiece by one or a plurality of droplets so that the respective separation patterns do not overlap in a plane;
This separation pattern formation process is repeated, and in this case, the previous separation pattern formed in the previous separation pattern formation process is allowed to overlap with the subsequent separation pattern formed in the next separation pattern formation process. And a first continuous pattern forming step for forming a first continuous pattern which is continuously continuous.
Priority Applications (1)
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