JP2006247528A - 液滴吐出装置及びパターン形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 パターンのサイズを所望のサイズに制御した液滴吐出装置及びパターン形成方法を提供する。
【解決手段】 振動板３５の上側に、ノズルＮと対峙する半導体レーザアレイＬＤを設け、その半導体レーザアレイＬＤから、振動板３５及び液体Ｆを透過するレーザ光Ｂを出射するようにした。そして、ノズルＮのメニスカスＭによって、ノズル形成面３１ａから凸曲面状に盛り上がる液状レンズＬＺを形成し、前記着弾位置Ｐａの微小液滴Ｆｂが、レーザ光Ｂの焦点深度内に入る集光レンズＬＺ１を形成するようにした。
【選択図】 図１２

Description

本発明は、液滴吐出装置及びパターン形成方法に関する。

従来、液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス表示装置（有機ＥＬ表示装置）等の電気光学装置には、画像を表示するための透明ガラス基板（以下単に、基板という。）が備えられている。この種の基板には、品質管理や製造管理を目的として、その製造元や製品番号等の製造情報をコード化した識別コード（例えば、２次元コード）が形成されている。こうした識別コードは、配列された多数のパターン形成領域（データセル）の一部に、パターンとしてのコードパターン（例えば、有色の薄膜や凹部）を備え、そのコードパターンの有無によって前記製造情報をコード化している。

その識別コードの形成方法には、金属箔にレーザ光を照射してコードパターンをスパッタ成膜するレーザスパッタ法や、研磨材を含んだ水を基板等に噴射してコードパターンを刻印するウォータージェット法が提案されている（特許文献１、特許文献２）。

しかし、上記レーザスパッタ法では、所望するサイズのコードパターンを得るために、金属箔と基板の間隙を、数〜数十μｍに調整しなければならない。つまり、基板と金属箔の表面に、極めて高い精度の平坦性が要求され、しかも、これらの間隙をμｍオーダの精度で調整しなければならない。その結果、識別コードを形成できる対象基板が制限されて、その汎用性を損なう問題を招いていた。また、ウォータージェット法では、基板の刻印時に、水や塵埃、研磨剤等が飛散するため、同基板を汚染する問題があった。

近年、こうした生産上の問題を解消する識別コードの形成方法として、インクジェット法が注目されている。インクジェット法は、金属微粒子を含む微小液滴を液滴吐出装置から吐出し、その液滴を乾燥させることによってコードパターンを形成する。そのため、識別コードを形成する基板の対象範囲を拡大することができ、同基板の汚染等を回避して識別コードを形成することができる。
特開平１１−７７３４０号公報 特開２００３−１２７５３７号公報

しかしながら、上記インクジェット法では、基板に着弾した微小液滴を乾燥することによってコードパターンを形成するため、基板の表面状態や微小液滴の表面張力等に応じて、以下の問題を招いていた。すなわち、着弾した微小液滴が過剰に濡れ広がると、コードパターンが、対応するデータセルから食み出して、コードパターンを形成しないデータセルにまで広がるようになる。その結果、コードパターンの食み出した部分によって、基板情報を誤って読み取らせる、若しくは読み取り不能にする問題があった。

こうした問題は、微小液滴が着弾した時に、その微小液滴に対してレーザ光を照射し、着弾した微小液滴を、瞬時に乾燥させることによって回避可能と考えられる。
しかしながら、図１５に示すように、一般的に、微小液滴Ｆｂを吐出する吐出ヘッド９０には、液体Ｆの流路９１や、同液体Ｆを貯留するキャビティ９２、さらには同キャビティ９２内の液体Ｆを加圧する加圧手段９３等が備えられる。そのため、これら各構成要素のレイアウトや加工性によって、微小液滴Ｆｂを吐出する吐出口９４の配設位置が、液滴吐出ヘッド９０の中央位置近傍に制約される。その結果、吐出口９４が中央位置近傍に形
成される分だけ、基板９５上では、微小液滴Ｆｂの着弾する位置（着弾位置Ｐａ）とレーザヘッド９６の照射するレーザ光Ｂの位置（照射位置Ｐｂ）が離間するようになる。ひいては、レーザ光Ｂを照射する（乾燥する）までの時間を要して、微小液滴Ｆｂを過剰に濡れ広がらせる問題を招く。

一方、レーザ光Ｂを照射するまでの時間は、上記吐出ヘッド９０と基板９５との間の間隙からレーザ光Ｂを照射することによって短縮可能と考えられる。しかし、上記する吐出ヘッド９０と基板９５との間の間隙は、一般的に、ｍｍオーダで制御されている。そのため、前記間隙からの照射では、レーザ光Ｂの照射位置に、十分な精度が得られない。

さらには、吐出ヘッド９０近傍にレーザヘッド９６を配設すると、液体Ｆのミスト等の飛散によって、レーザヘッド９６の光学系が汚染され、レーザ光Ｂの照射位置のバラツキや照射強度の劣化を招く問題があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、パターンのサイズを所望のサイズに制御した液滴吐出装置及びパターン形成方法を提供することである。

本発明の液滴吐出装置は、圧力室に貯えられた液体を加圧する加圧手段と、前記加圧手段の加圧によって前記液体の液滴を被吐出面に吐出する吐出ノズルとを備えた液滴吐出装置において、前記吐出ノズルを光路にして前記液滴にレーザ光を出力するレーザ出力手段を備えた。

本発明の液滴吐出装置によれば、吐出ノズルを光路にするため、液滴を吐出した直後に、レーザ光を出力することができ、その照射位置を、確実に液滴に相対させることができる。その結果、着弾した液滴の濡れ広がりを回避して、パターンのサイズを所望のサイズに制御することができる。

この液滴吐出装置において、前記加圧手段の加圧動作に相対して前記レーザ出力手段を駆動制御するレーザ駆動制御手段を備えるようにしてもよい。
この液滴吐出装置によれば、加圧手段の加圧動作、すなわち液滴の吐出動作に相対させてレーザ光を出力することができる。その結果、吐出した液滴に対して、確実にレーザ光の照射することができる。

この液滴吐出装置において、前記レーザ駆動制御手段は、前記吐出ノズルの液体界面が、前記被吐出面に着弾した前記液滴の領域で前記レーザ光を集光する液状レンズを形成するときに、前記レーザ出力手段を駆動制御するようにしてもよい。

この液滴吐出装置によれば、レーザ光を集光する分だけ、レーザ光の照射強度を強くすることができ、着弾した液滴にのみ、乾燥可能な強度のレーザ光を照射することができる。しかも、吐出ノズルの液体界面をレンズにするため、飛散した液滴やそのミスト等によって、レンズ係数を変動させる心配がない。

この液滴吐出装置において、前記加圧手段は、前記レーザ駆動制御手段が前記レーザ出力手段を駆動制御する間に、前記吐出ノズルの液体界面によって、着弾した前記液滴の領域で前記レーザ光を集光する液状レンズを形成するようにしてもよい。

この液滴吐出装置によれば、レーザ光を出力する間に液状レンズを形成するため、液状レンズを形成するタイミングと、レーザ光を出力するタイミングのズレを回避することが
でき、着弾した液滴に対して、集光したレーザ光を、確実に照射することができる。

この液滴吐出装置において、前記加圧手段は、前記被吐出面に着弾した前記液滴のサイズが所定のサイズになるときに、前記液状レンズを形成するようにしてもよい。
この液滴吐出装置によれば、着弾した液滴のサイズが所定のサイズになるときに所望のレーザ光を照射するため、パターンのサイズを、より確実に所望のサイズに制御することができる。

この液滴吐出装置において、前記加圧手段は、前記圧力室内の液体の振動周期に対応するタイミングで前記液状レンズを形成するようにしてもよい。
この液滴吐出装置によれば、圧力室内の液体の振動による液状レンズの形状のバラツキを解消することができ、レンズ形状の再現性を向上することができる。その結果、出力したレーザ光を、より安定して集光させることができる。

この液滴吐出装置において、前記加圧手段は、前記液体界面の振動周期に相対するタイミングで前記液状レンズを形成するようにしてもよい。
この液滴吐出装置によれば、液体界面の振動による液状レンズの形状のバラツキを解消することができ、レンズ形状の再現性を向上することができる。その結果、出力したレーザ光を、より安定して集光させることができる。

この液滴吐出装置において、前記加圧手段は、前記液状レンズを複数回形成するようにしてもよい。
この液滴吐出装置によれば、所望のレーザ光を複数回出力する分だけ、パターンのサイズを、より確実に所望のサイズに制御することができる。

本発明のパターン形成方法は、パターン形成材料を含む液滴を吐出ノズルから被吐出面に向かって吐出し、前記被吐出面に着弾した前記液滴に、前記液滴を乾燥するためのレーザ光を照射することによってパターンを形成するようにしたパターン形成方法において、前記レーザ光を、前記吐出ノズルから出射するようにした。

本発明のパターン形成方法によれば、吐出ノズルからレーザ光を照射するため、液滴を吐出した直後に、レーザ光を出力することができ、その照射位置を、確実に液滴に相対させることができる。その結果、着弾した液滴の過剰な濡れ広がりを回避して、パターンのサイズを所望のサイズに制御することができる。

このパターン形成方法において、前記レーザ光を出射するときに、着弾した前記液滴の領域で前記レーザ光を集光する液状レンズを、前記吐出ノズルに形成するようにしてもよい。

このパターン形成方法によれば、レーザ光を集光する分だけ、レーザ光の照射強度を強くすることができ、着弾した液滴にのみ、乾燥可能な強度のレーザ光を照射することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図１４に従って説明する。
まず、本発明の液滴吐出装置を使って形成された識別コードを有する液晶表示装置の表示モジュールについて説明する。図１は液晶表示装置の液晶表示モジュールの正面図、図２は液晶表示モジュールの裏面に形成された識別コードの正面図、図３は液晶表示モジュールの裏面に形成された識別コードの側面図である。

図１において、液晶表示モジュール１は、光透過性の透明ガラス基板２（以下単に、基板２という。）を備えている。その基板２の表面２ａの略中央位置には、液晶分子を封入した四角形状の表示部３が形成され、その表示部３の外側には走査線駆動回路４及びデータ線駆動回路５が形成されている。そして、液晶表示モジュール１は、走査線駆動回路４の供給する走査信号と、データ線駆動回路５の供給するデータ信号に基づいて前記液晶分子の配向状態を制御し、図示しない照明装置から照射された平面光を、前記液晶分子の配向状態で変調することによって、表示部３に、所望の画像を表示するようになっている。

基板２の被吐出面としての裏面２ｂの右隅には、パターンとしてドットＤで構成された該液晶表示モジュール１の識別コード１０が形成されている。識別コード１０は、図２に示すように、コード形成領域Ｓ内に形成される複数のドットＤにて構成されている。

コード形成領域Ｓは、図４に示すように、１６行×１６列からなる２５６個のデータセル（以下単に、セルＣという。）に均等に仮想分割されている。詳述すると、コード形成領域Ｓは、１．１２ｍｍ角の正方形の領域であって、一辺の長さが７０μｍの正方形のセルＣに仮想分割されている。そして、１６行×１６列の各セルＣに対して選択的にドットＤが形成され、その各ドットＤで構成する該液晶表示モジュール１の製品番号やロット番号を識別するための識別コード１０が形成される。

本実施形態では、このセルＣの一辺の長さを最大液滴径Ｒｍａｘという。また、この分割されたセルＣであって、ドットＤが形成されるセルＣを黒セルＣ１とし、セルＣ内にドットＤが形成されないセルＣを白セルＣ０という。そして、図４において上側から順に、１行目のセルＣ、２行目のセルＣ、・・・、１６行目のセルＣとし、図４において左側から順に、１列目のセルＣ、２列目のセルＣ、・・・、１６列目のセルＣという。

黒セルＣ１に形成されたドットＤは、図２及び図３に示すように、基板２に半球状に密着して形成されている。このドットＤは、インクジェット法によって形成されている。
詳述すると、ドットＤは、後述する液滴吐出装置２０の吐出ノズルＮ（以下単に、ノズルＮという。）からパターン形成材料としての金属微粒子（例えば、ニッケル微粒子等）を含む微小液滴ＦｂをセルＣ（黒セルＣ１）に吐出させ、セルＣに着弾した微小液滴Ｆｂを乾燥し、同金属微粒子を焼成させることによって形成されている。この乾燥・焼成は、基板２（黒セルＣ１）に着弾した微小液滴Ｆｂに、レーザ光Ｂ（図１２参照）を照射することによって行われる。

次に、基板２の裏面２ｂに前記識別コード１０を形成するために使用する液滴吐出装置２０について説明する。図５は、液滴吐出装置２０の構成を示す斜視図である。
図５において、液滴吐出装置２０には、直方体形状に形成される基台２１が備えられている。本実施形態では、この基台２１の長手方向をＹ矢印方向とし、同Ｙ矢印方向と直交する方向をＸ矢印方向という。

基台２１の上面には、Ｙ矢印方向に延びる１対の案内凹溝２２が同Ｙ矢印方向全幅にわたり形成されている。その基台２１の上側には、一対の案内凹溝２２に対応する図示しない直動機構を備えた基板ステージ２３が取付けられている。基板ステージ２３の直動機構は、例えば案内凹溝２２に沿ってＹ矢印方向に延びるネジ軸（駆動軸）と、同ネジ軸と螺合するボールナットを備えたネジ式直動機構であって、その駆動軸がステッピングモータよりなるＹ軸モータＭＹ（図１３参照）に連結されている。そして、所定のステップ数に相対する駆動信号がＹ軸モータＭＹに入力されると、Ｙ軸モータＭＹが正転又は逆転して、基板ステージ２３が同ステップ数に相当する分だけ、Ｙ矢印方向に沿って所定の速度で往動又は復動する（Ｙ矢印方向に移動する）ようになっている。

本実施形態では、基板ステージ２３の配置位置であって、図５に示すように、基台２１の最も手前側に配置する位置を往動位置とし、最も奥側に配置する位置（図５に示す２点鎖線）を復動位置という。

基板ステージ２３の上面には、載置面２４が形成され、その載置面２４には、図示しない吸引式の基板チャック機構が設けられている。そして、基板２が裏面２ｂ（コード形成領域Ｓ）を上側にして載置面２４に載置されると、その基板チャックによって、基板２が載置面２４（基板ステージ２３）の所定位置に位置決め固定されるようになっている。

この際、コード形成領域Ｓは、各セルＣの列方向がＹ矢印方向に沿うように設定され、かつ１行目のセルＣが最もＹ矢印方向側となるように配置される。
基台２１のＸ矢印方向両側には、一対の支持台２５a、２５ｂが立設され、その一対の
支持台２５a、２５ｂには、Ｘ矢印方向に延びる案内部材２６が架設されている。案内部
材２６は、その長手方向の幅が基板ステージ２３のＸ矢印方向よりも長く形成され、その一端が支持台２５a側に張り出すように配置されている。この支持台２５ａの張り出した
部分の直下には、後述する吐出ヘッド３０のクリーニング等のメンテナンスを行うための図示しないメンテナンスユニットが配設されている。

案内部材２６の上側には、収容タンク２７が配設され、その収容タンク２７には、前記基板２（裏面２ｂ）に対して親液性を有する分散媒に前記金属微粒子を分散させた液体Ｆ（図７参照）が、後述する吐出ヘッド３０に導出可能に収容されている。

案内部材２６の下側には、Ｘ矢印方向に延びる上下一対の案内レール２８がＸ矢印方向全幅にわたり凸設されている。この案内レール２８には、同案内レール２８に対応する図示しない直動機構を備えたキャリッジ２９が取付けられている。キャリッジ２９の直動機構は、例えば案内レール２８に沿ってＸ矢印方向に延びるネジ軸（駆動軸）と、同ネジ軸と螺合するボールナットを備えたネジ式直動機構であって、その駆動軸が、ステッピングモータよりなるＸ軸モータＭＸ（図１３参照）に連結されている。そして、所定のステップ数に相当する駆動信号をＸ軸モータＭＸに入力すると、Ｘ軸モータが正転又は逆転して、キャリッジ２９が同ステップ数に相当する分だけＸ矢印方向に沿って往動又は復動する（Ｘ矢印方向に移動する）ようになっている。

図５に示すように、そのキャリッジ２９の下側には、吐出ヘッド３０が設けられている。図６は、その吐出ヘッド３０の下面（基板ステージ２３側の面）を上方に向けた場合の斜視図を示す。

吐出ヘッド３０は、その下側にノズルプレート３１を備え、ノズルプレート３１の下面（ノズル形成面３１ａ）には、微小液滴Ｆｂ（図１２参照）を形成するための１６個のノズルＮが、Ｘ矢印方向（前記セルＣの行方向）に一列となって等間隔に貫通形成されている。

ノズルＮは、そのピッチ幅が、セルＣの形成ピッチと同じ大きさで形成される円形孔であって、基板ステージ２３の載置面２４に載置された基板２の法線方向（Ｚ矢印方向）に沿って形成されている。つまり、各ノズルＮは、基板２（コード形成領域Ｓ）がＹ矢印方向に沿って往復直線移動するときに、それぞれ列方向に沿う各セルＣと対峙可能に配置形成されている。

図７は、その吐出ヘッド３０の内部構造を説明するための要部断面図である。
図７に示すように、ノズルプレート３１の上側であってノズルＮのＺ矢印方向には、圧力室としてのキャビティ３２が形成されている。キャビティ３２は、連通孔３３及び各ノ
ズルＮ（各連通孔３３）に共通する供給路３４を介して前記収容タンク２７に連通している。そして、キャビティ３２には、収容タンク２７内の液体Ｆが導入され、それぞれ対応するノズルＮ内に供給可能にしている。

キャビティ３２の上側には、振動板３５が貼り付けられている。振動板３５は、後述するレーザ光Ｂを透過するフィルムであって、例えば、その厚さが約２μｍからなるポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルムで構成されている。この振動板３５は、Ｚ矢印方向及び反Ｚ矢印方向（上下方向）に振動可能に貼り付けられ、キャビティ３２内の容積を拡大・縮小するようになっている。

振動板３５の上側には、圧電素子ＰＺが配設されている。圧電素子ＰＺは、同圧電素子ＰＺを駆動制御するための信号（圧電素子駆動電圧ＶＤＰ）を受けて収縮・伸張するようになっている。尚、本実施形態の圧電素子ＰＺは、中間電位Ｖｍ（図１１参照）よりも高い電位の電圧を受けて収縮し、中間電位Ｖｍよりも低い電位の電圧を受けて伸張するようになっている。そして、圧電素子ＰＺが収縮・伸張すると、キャビティ３２内の容積が拡大・縮小して、ノズルＮ内の液体界面（メニスカスＭ）の位置が変位するようになっている。

詳述すると、圧電素子ＰＺが収縮してキャビティ３２の体積が拡大すると、キャビティ３２の体積の拡大分だけ、同キャビティ３２内に負圧が形成される。キャビティ３２に負圧が形成されると、連通孔３３のコンダクタンスに応じた流速の液体Ｆが、供給路３４からキャビティ３２内に流入する。この際、キャビティ３２に形成する負圧の形成速度をキャビティ３２に流入する液体Ｆの流速よりも大きくすると、メニスカスＭは、図８に示すように、キャビティ３２内の圧力を補償するように、ノズルＮ内に引き込まれ、同ノズル内で凹曲面を形成する。

本実施形態では、ノズルＮ内に引き込まれた凹曲面のメニスカスＭを、引込界面Ｍ０とし、この引込界面Ｍ０を形成するための圧電素子ＰＺの動作を引込動作という。
また、上記する引込動作の後に圧電素子ＰＺの状態を所定時間だけ保持（ホールド）し、凹曲面のメニスカスＭが凸曲面に移行するタイミングで、圧電素子ＰＺを急峻に伸張する。すると、キャビティ３２の圧力が短時間に上昇し、図９に示すように、ノズルＮ内の液体Ｆの一部が、微小液滴Ｆｂとして吐出される。これによって、液体Ｆの粘度が高い場合であっても、微小液滴Ｆｂの吐出を容易にしている。

本実施形態では、この微小液滴Ｆｂを吐出するための圧電素子ＰＺの動作を、押出動作とし、この微小液滴Ｆｂの着弾する位置、すなわちノズルＮの直下であって、基板２（裏面２ｂ）上の位置（黒セルＣ１の中心位置）を着弾位置Ｐａという。

そして、本実施形態では、上記する引込動作と押出動作によって、微小液滴Ｆｂの外径が、最大液滴径Ｒｍａｘの略半分となるようにしている。
一方、上記する引込動作の後に、微小液滴Ｆｂを吐出しない範囲で圧電素子ＰＺを伸張すると、キャビティ３２内の圧力が上昇し、メニスカスＭは、図１０に示すように、ノズルＮの開口（ノズル形成面３１ａ）から凸曲面状に盛り上がるようになる。すなわち、メニスカスＭが、ノズルＮの中心軸ＣＮを光軸にした凸状の液状レンズＬＺを形成するようになる。

本実施形態では、この液状レンズＬＺを形成するための圧電素子ＰＺの動作を、レンズ形成動作とし、この液状レンズＬＺの中で、前記着弾位置Ｐａの微小液滴Ｆｂが、後述するレーザ光Ｂの焦点深度の範囲内に位置するレンズを、集光レンズＬＺ１という。

図７に示すように、振動板３５の上側であってノズルＮの直上には、レーザ出力手段を構成する半導体レーザアレイＬＤが配設されている。半導体レーザアレイＬＤは、後述する電源回路（図１３参照）から駆動制御するための信号（レーザ駆動電圧ＶＤＬ）を受けると、図１２に示すように、所定の波長（例えば、８００ｎｍ）のレーザ光Ｂを振動板３５側に出射し、振動板３５及びキャビティ３２（液体Ｆ）を介して、同レーザ光ＢをノズルＮ内に導くように配設されている。

本実施形態におけるレーザ光Ｂは、振動板３５及び液体Ｆを透過する光である。そのレーザ光Ｂの出力値は、照射したノズルＮ内の液体Ｆの温度を、殆ど上昇させないエネルギーに設定され、かつ集光深度の範囲において、微小液滴Ｆｂ（液体Ｆ）の分散媒を乾燥し、金属微粒子を焼成するエネルギーに設定されている。

そして、図１２に示すように、レーザ光Ｂを出射する状態で集光レンズＬＺ１を形成すると、集光レンズＬＺ１によって集光されたレーザ光Ｂが、その焦点深度において微小液滴Ｆｂを乾燥し、その微小液滴Ｆｂ内の金属微粒子を焼結させる。尚、本実施形態では、レーザ光Ｂの波長を、微小液滴Ｆｂの分散媒及び金属微粒子の吸収波長領域内に設定することによって、微小液滴Ｆｂの乾燥・焼成を行うように構成しているが、乾燥のみを行う構成であってもよい。

ところで、このように構成された吐出ヘッド３０では、上記するキャビティ３２内の圧力変動に応じて、連通孔３３からノズルＮに至る液体Ｆ（メニスカスＭ）に、少なくとも２種類の固有振動を生じる。一つは、キャビティ３２内の液体Ｆに生じるヘルムホルツ共振によって誘起される振動であって、比較的短周期（例えば、数マイクロ秒オーダ）の固有振動周期（周期Ｔｃ）からなる振動（第１振動）である。もう一つは、メニスカスＭの表面張力によって誘起される振動であって、比較的長周期（例えば、数十マイクロ秒オーダ）の固有振動周期（周期Ｔｍ）からなる振動（第２振動）である。すなわち、前記メニスカスＭは、上記するキャビティ３２内の圧力変動に応じて、少なくとも周期Ｔｃの第１振動と周期Ｔｍの第２振動を重畳した振動を生じる。

そこで、本実施形態では、前記第１振動の周期Ｔｃと前記第２振動の周期Ｔｍに基づいて、以下に示すタイミングで圧電素子ＰＺを伸張・縮小し、これら第１振動及び第２振動によるレンズ形状のバラツキを回避した前記集光レンズＬＺ１を形成するようにしている。図１１は、集光レンズＬＺ１を形成するための圧電素子駆動電圧ＶＤＰの駆動波形（レンズ形成波形ＷＬ）を示す。

図１１に示すように、レンズ形成波形ＷＬは、引込保持部Ｗ１、押出部Ｗ２、押出保持部Ｗ３、引込部Ｗ４及び終端部Ｗ５からなる。
引込保持部Ｗ１は、圧電素子駆動電圧ＶＤＰを、中間電位Ｖｍよりも高い電位の引込電位ＶＰＳに所定の時間だけ保持する部分であって、メニスカスＭを、ノズルＮ内に引き込んで、引込界面Ｍ０を形成する。

押出部Ｗ２は、前記引込電位ＶＰＳから最低電位ＶＬまでの直線的な降圧を、周期Ｔｃ以上の時間（降圧時間Ｔｄ）で行う部分であって、メニスカスＭをノズル形成面３１ａよりも基板２側に押し出して、液状レンズＬＺを形成する。そして、押出部Ｗ２は、周期Ｔｃ以上の前記降圧時間Ｔｄによって、第１振動の誘起を回避するようにしている。尚、本実施形態では、その降圧時間Ｔｄを周期Ｔｃとする。

押出保持部Ｗ３は、圧電素子駆動電圧ＶＤＰを最低電位ＶＬに所定の時間だけ保持する部分であって、前記集光レンズＬＺ１よりも基板２側に盛り上がる液状レンズＬＺを形成する。

引込部Ｗ４は、前記最低電位ＶＬから引込電位ＶＰＳまで直線的な昇圧を、周期Ｔｃ以上の時間（昇圧時間Ｔｕ）で行う部分であって、前記集光レンズＬＺ１よりも盛り上がった液状レンズＬＺをノズルＮ側に引き込み、この引き込む過程で、前記集光レンズＬＺ１を形成する。そして、引込部Ｗ４は、周期Ｔｃ以上の前記昇圧時間Ｔｕよって、第１振動の誘起を回避するようにしている。本実施形態では、その昇圧時間Ｔｕを周期Ｔｃとする。

尚、集光レンズＬＺ１を形成するタイミングは、前記引込部Ｗ４の最低電位ＶＬ、引込電位ＶＰＳ及び昇圧時間Ｔｕによって設定され、本実施形態では、この集光レンズＬＺ１を形成する時間をレンズ形成時間Ｔｐ４という。

終端部Ｗ５は、最低電位ＶＬから中間電位Ｖｍまでの直線的な昇圧を、前記昇圧時間Ｔｕで行う部分であって、第１振動の誘起を回避して、メニスカスＭを、基板２側から初期位置に戻す。終端部Ｗ５は、このメニスカスＭを戻す過程で、前記集光レンズＬＺ１を形成する。尚、集光レンズＬＺ１を形成するタイミングは、最低電位ＶＬ、中間電位Ｖｍ及び昇圧時間Ｔｕによって設定され、本実施形態では、この集光レンズＬＺ１を形成する時間をレンズ形成時間Ｔｐ５という。

本実施形態では、これら引込保持部Ｗ１、押出部Ｗ２、押出保持部Ｗ３及び引込部Ｗ４（終端部Ｗ５）の積算時間をレンズ形成周期ＴＬとし、そのレンズ形成周期ＴＬが第２振動の周期Ｔｍと同じ時間となるように設定している。これによって、各レンズ形成波形ＷＬは、それぞれ引込部Ｗ４のレンズ形成時間Ｔｐ４を、第２振動の同位相に相対させることができ、各レンズ形成動作において、同一の集光レンズＬＺ１を再現することができる。尚、本実施形態では、そのレンズ形成周期ＴＬを周期Ｔｍとしているが、これに限らず、レンズ形成周期ＴＬは、各レンズ形成動作におけるメニスカスＭ（液状レンズＬＺ）の位置・形状を第２振動の位相に相対させる時間、すなわち周期Ｔｍの整数倍の時間であればよい。

そして、これら引込保持部Ｗ１、押出部Ｗ２、押出保持部Ｗ３及び引込部Ｗ４（終端部Ｗ５）によって、１回のレンズ形成動作を構成している。尚、本実施形態では、これら引込保持部Ｗ１、押出部Ｗ２、押出保持部Ｗ３及び引込部Ｗ４を連続して構成することにより、２回のレンズ形成動作を行うようにしているが、これに限らず、２回以上行うようにしてもよい。

次に、上記のように構成した液滴吐出装置２０の電気的構成を図１３に従って説明する。
図１３において、制御装置４０には、外部コンピュータ等の入力装置４１から各種データを受信するＩ／Ｆ部４２と、ＣＰＵ等からなる制御部４３、ＤＲＡＭ及びＳＲＡＭからなり各種データを格納するＲＡＭ４４、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ４５が備えられている。また、制御装置４０には、駆動波形生成回路４６、各種駆動信号を同期するためのクロック信号ＣＬＫを生成する発振回路４７、前記半導体レーザアレイＬＤを駆動するためのレーザ駆動電圧ＶＤＬを生成する電源回路４８、各種駆動信号を送信するＩ／Ｆ部４９が備えられている。そして、制御装置４０では、これらＩ／Ｆ部４２、制御部４３、ＲＡＭ４４、ＲＯＭ４５、駆動波形生成回路４６、発振回路４７、電源回路４８及びＩ／Ｆ部４９が、バス５０を介して接続されている。

Ｉ／Ｆ部４２は、入力装置４１から、基板２の製品番号やロット番号等からなる識別データの２次元コード化した識別コード１０の画像を、既定形式の描画データＩａとして受信する。

制御部４３は、Ｉ／Ｆ部４２の受信した描画データＩａに基づいて、識別コード作成処理動作を実行する。すなわち、制御部４３は、ＲＡＭ４４等を処理領域として、ＲＯＭ４５等に格納された制御プログラム（例えば、識別コード作成プログラム）に従って、基板ステージ２３を移動させて基板２の搬送処理動作を行い、吐出ヘッド３０の各圧電素子ＰＺを駆動させて液滴吐出処理動作を行う。また、制御部４３は、識別コード作成プログラムに従って、各半導体レーザアレイＬＤを駆動させて微小液滴Ｆｂを乾燥させる乾燥処理動作を行う。

詳述すると、制御部４３は、Ｉ／Ｆ部４２の受信した描画データＩａに所定の展開処理を施し、二次元描画平面（パターン形成領域Ｓ）上における各セルＣに、微小液滴Ｆｂを吐出するか否かを示すビットマップデータＢＭＤを生成してＲＡＭ４４に格納する。このビットマップデータＢＭＤは、前記圧電素子ＰＺに対応して１６×１６ビットのビット長を有したシリアルデータであり、各ビットの値（０あるいは１）に応じて、圧電素子ＰＺのオンあるいはオフを規定するものである。

また、制御部４３は、描画データＩａに前記ビットマップデータＢＭＤの展開処理と異なる展開処理を施し、前記圧電素子ＰＺに印加する圧電素子駆動電圧ＶＤＰの波形データを生成して、駆動波形生成回路４６に出力するようになっている。

駆動波形生成回路４６は、制御部４３の生成した波形データを格納する波形メモリ４６ａと、同波形データをデジタル／アナログ変換してアナログ信号として出力するＤ／Ａ変換部４６ｂと、Ｄ／Ａ変換部から出力されるアナログの波形信号を増幅する信号増幅部４６ｃとを備えている。そして、駆動波形生成回路４６は、波形メモリ４６ａに格納した波形データをＤ／Ａ変換部４６ｂによりデジタル／アナログ変換し、アナログ信号の波形信号を信号増幅部４６ｃにより増幅して前記圧電素子駆動電圧ＶＤＰを生成する。

そして、制御部４３は、Ｉ／Ｆ部４９を介して、前記ビットマップデータＢＭＤを、発振回路４７の生成するクロック信号ＣＬＫに同期させた吐出制御信号ＳＩとして、後述するヘッド駆動回路５１（シフトレジスタ５１ａ）に順次シリアル転送する。また、制御部４３は、転送した吐出制御信号ＳＩをラッチするためのラッチ信号ＬＡＴをヘッド駆動回路５１に出力する。さらに、制御部４３は、発振回路４７の生成するクロック信号ＣＬＫに同期させて、前記圧電素子駆動電圧ＶＤＰを後述するヘッド駆動回路５１（スイッチ素子５１ｅ）に出力する。

この制御装置４０には、Ｉ／Ｆ部４９を介して、ヘッド駆動回路５１、レーザ駆動制御手段を構成するレーザ駆動回路５２、基板検出装置５３、Ｘ軸モータ駆動回路５４及びＹ軸モータ駆動回路５５が接続されている。

ヘッド駆動回路５１には、シフトレジスタ５６、ラッチ回路５７、レベルシフタ５８及びスイッチ回路５９が備えられている。シフトレジスタ５６は、クロック信号ＣＬＫに同期して制御装置４０（制御部４３）の転送した吐出制御信号ＳＩを、１６個の圧電素子ＰＺ（ＰＺ１〜ＰＺ１６）に対応させてシリアル／パラレル変換する。ラッチ回路５７は、シフトレジスタ５６のパラレル変換した１６ビットの吐出制御信号ＳＩを、制御装置４０（制御部４３）から入力されるラッチ信号ＬＡＴに同期してラッチし、ラッチした吐出制御信号ＳＩをレベルシフタ５８及びレーザ駆動回路５２に出力する。レベルシフタ５８は、ラッチ回路５７のラッチした吐出制御信号ＳＩを、スイッチ回路５９が駆動する電圧まで昇圧して、１６個の圧電素子ＰＺに対応する開閉信号ＧＳ１を生成する。スイッチ回路５９には、各圧電素子ＰＺに対応するスイッチ素子Ｓａ１〜Ｓａ１６が備えられ、各スイッチ素子Ｓａ１〜Ｓａ１６の入力側には、共通する前記圧電素子駆動電圧ＶＤＰが入力さ
れ、出力側には、それぞれ対応する圧電素子ＰＺ（ＰＺ１〜ＰＺ１６）に接続されている。そして、各スイッチ素子Ｓａ１〜Ｓａ１６には、レベルシフタ５８から、対応する開閉信号ＧＳ１が入力され、同開閉信号ＧＳ１に応じて圧電素子駆動電圧ＶＤＰを圧電素子ＰＺに供給するか否かを制御するようになっている。

すなわち、本実施形態の液滴吐出装置２０は、駆動波形生成回路４６の生成した圧電素子駆動電圧ＶＤＰを、各スイッチ素子Ｓａ１〜Ｓａ１６を介して対応する各圧電素子ＰＺに共通に印加するとともに、そのスイッチ素子Ｓａ１〜Ｓａ１６の開閉を、制御装置４０（制御部４３）の供給する吐出制御信号ＳＩ（開閉信号ＧＳ１）で制御するようにしている。そして、スイッチ素子Ｓａ１〜Ｓａ１６が閉じると、同スイッチ素子Ｓａ１〜Ｓａ１６に対応する圧電素子ＰＺ１〜ＰＺ１６に圧電素子駆動電圧ＶＤＰが供給され、同圧電素子ＰＺに対応するノズルＮから微小液滴Ｆｂが吐出され、集光レンズＬＺ１が形成される。

図１４は、上記するラッチ信号ＬＡＴ、吐出制御信号ＳＩ及び開閉信号ＧＳ１のパルス波形と、開閉信号ＧＳ１に応答して圧電素子ＰＺに印加される圧電素子駆動電圧ＶＤＰの波形を示す。

図１４に示すように、ヘッド駆動回路５１に入力されるラッチ信号ＬＡＴが立ち下がると、１６ビット分の吐出制御信号ＳＩに基づいて開閉信号ＧＳ１が生成され、開閉信号ＧＳ１が立ち上がった時に、対応する圧電素子ＰＺに対して圧電素子駆動電圧ＶＤＰが供給される。

詳述すると、圧電素子駆動電圧ＶＤＰの駆動波形には、引込部Ｗ１１、引込保持部Ｗ１２、押出部Ｗ１３、押出保持部Ｗ１４及び引込部Ｗ４ａからなる吐出波形ＷＤと、その吐出波形ＷＤに続く前記レンズ形成波形ＷＬ（第１レンズ形成波形ＷＬ１及び第２レンズ形成波形ＷＬ２）が備えられている。

引込部Ｗ１１は、圧電素子駆動電圧ＶＤＰを、中間電位Ｖｍよりも高い電位の最高電位ＶＰに昇圧する部分であって、これによって、前記引込動作を行う（引込界面Ｍ０を形成する）。引込保持部Ｗ１２は、圧電素子駆動電圧ＶＤＰを最高電位ＶＰに保持する部分であって、引込界面Ｍ０をノズルＮ内で安定保持する。押出部Ｗ１３は、最高電位ＶＰの圧電素子駆動電圧ＶＤＰを、急峻に最低電位ＶＬまで直線的に降圧する部分であって、前記押出動作を行う（微小液滴Ｆｂを吐出する）。押出保持部Ｗ１４は、圧電素子駆動電圧ＶＤＰを最低電位ＶＬに所定の時間だけ保持する部分であり、微小液滴Ｆｂを吐出したメニスカスＭの形状を安定させる。引込部Ｗ４ａは、前記最低電位ＶＬから引込電位ＶＰＳまで直線的な昇圧を、前記昇圧時間Ｔｕ（周期Ｔｃ）以上の時間で行う部分であって、前記第１振動の誘起を回避するようにしている。

そして、圧電素子ＰＺに、これら引込部Ｗ１１、引込保持部Ｗ１２、押出部Ｗ１３及び押出保持部Ｗ１４からなる吐出波形ＷＤが供給されると、圧電素子ＰＺが、前記引込動作と前記押出動作を行って、ノズルＮから、所定のサイズの前記微小液滴Ｆｂを吐出させる。

尚、上記する押出保持部Ｗ１４及び引込部Ｗ４ａの時間は、予め計測した微小液滴Ｆｂの飛行時間に基づいて以下のように設定されている。
すなわち、前記押出保持部Ｗ１４及び引込部Ｗ４ａの時間は、着弾した微小液滴Ｆｂが、前記最大液滴径Ｒｍａｘとなる時を、第１レンズ形成波形ＷＬ１（引込部Ｗ４）のレンズ形成時間Ｔｐ４に相対させている。換言すれば、前記押出保持部Ｗ１４及び引込部Ｗ４ａの時間は、着弾した微小液滴Ｆｂが最大液滴径Ｒｍａｘとなる時に、第１レンズ形成波
形ＷＬ１によって、集光レンズＬＺ１を形成するように設定されている。

そして、第１レンズ形成波形ＷＬ１及び第２レンズ形成波形ＷＬ２が圧電素子ＰＺに供給されると、圧電素子ＰＺは、着弾した微小液滴Ｆｂが最大液滴径Ｒｍａｘとなる時に、第１レンズ形成波形ＷＬ１による１回目のレンズ形成動作を行う。そして、そのレンズ形成周期ＴＬ後に、第２レンズ形成波形ＷＬ２による２回目のレンズ形成動作を行う。

図１３に示すように、レーザ駆動回路５２には、第１遅延パルス生成回路６１ａ、第２遅延パルス生成回路６１ｂ及びスイッチ回路６２が備えられている。
第１及び第２遅延パルス生成回路６１ａ，６１ｂは、ラッチ回路５７のラッチした吐出制御信号ＳＩを、それぞれ所定の時間（第１待機時間Ｔ１及び第２待機時間Ｔ２）だけ遅延させたパルス信号（第１開閉信号ＧＳ２ａ及び第２開閉信号ＧＳ２ｂ）を生成する。そして、第１及び第２遅延パルス生成回路６１ａ，６１ｂは、それぞれ第１開閉信号ＧＳ２ａ及び第２開閉信号ＧＳ２ｂを、開閉信号ＧＳ２としてスイッチ回路６２に出力する。

本実施形態における第１待機時間Ｔ１は、図１４に示すように、ラッチ信号ＬＡＴの立ち下がりに応答した吐出動作の開始時（開閉信号ＧＳ１の立ち上がった時）から前記押出保持部Ｗ３の途中経過時間（照射開始時間Ｔ３）までの時間幅に設定されている。また、第２待機時間Ｔ２は、その第１待機時間Ｔ１に第１レンズ形成波形ＷＬ１のレンズ形成周期ＴＬを加算した時間幅に設定されている。さらに、本実施形態における開閉信号ＧＳ２（第１開閉信号ＧＳ２ａ及び第２開閉信号ＧＳ２ｂ）のパルス幅ＧＳＷは、前記押出保持部Ｗ３の照射開始時間Ｔ３から前記引込部Ｗ４を終了するまでの時間幅に設定されている。

スイッチ回路６２には、各半導体レーザアレイＬＤに対応するスイッチ素子Ｓｂ１〜Ｓｂ１６が備えられている。各スイッチ素子Ｓｂ１〜Ｓｂ１６の入力側には、電源回路４８の生成した共通のレーザ駆動電圧ＶＤＬが入力され、出力側には対応する各半導体レーザアレイＬＤ（ＬＤ１〜ＬＤ１６）に接続されている。そして、各スイッチ素子Ｓｂ１〜Ｓｂ１６には、第１及び第２遅延パルス生成回路６１ａ，６１ｂから対応する開閉信号ＧＳ２が入力され、同開閉信号ＧＳ２に応じてレーザ駆動電圧ＶＤＬを半導体レーザアレイＬＤに供給するか否かを制御するようになっている。

すなわち、本実施形態の液滴吐出装置２０は、電源回路４８の生成したレーザ駆動電圧ＶＤＬを、各スイッチ素子Ｓｂ１〜Ｓｂ１６を介して対応する各半導体レーザアレイＬＤに共通に印加するとともに、そのスイッチ素子Ｓｂ１〜Ｓｂ１６の開閉を、制御装置４０（制御部４３）の供給する吐出制御信号ＳＩ（開閉信号ＧＳ２）によって制御するようにしている。そして、スイッチ素子Ｓｂ１〜Ｓｂ１６が閉じると、同スイッチ素子Ｓｂ１〜Ｓｂ１６に対応する半導体レーザアレイＬＤ１〜ＬＤ１６にレーザ駆動電圧ＶＤＬが供給され、対応する半導体レーザアレイＬＤからレーザ光Ｂが出射される。

そして、図１４に示すように、ラッチ信号ＬＡＴがヘッド駆動回路５１に入力されて、第１待機時間Ｔ１（照射開始時間Ｔ３）を経過すると、第１遅延パルス生成回路６１ａによって、第１開閉信号ＧＳ２ａが生成され、その第１開閉信号ＧＳ２ａが、第１遅延パルス生成回路６１ａから、各スイッチ素子Ｓｂ１〜Ｓｂ１６に供給される。

そして、第１開閉信号ＧＳ２ａが立ち上がった時に、対応する半導体レーザアレイＬＤにレーザ駆動電圧ＶＤＬが印加され、レンズ形成時間Ｔｐ４を跨ぐパルス幅ＧＳＷの時間だけ、半導体レーザアレイＬＤからレーザ光Ｂが出射される。

このとき、第１レンズ形成波形ＷＬ１の引込部Ｗ４によって集光レンズＬＺ１が形成さ
れ、集光したレーザ光Ｂが、基板２の着弾位置Ｐａに着弾している微小液滴Ｆｂに照射される。すなわち、微小液滴Ｆｂが乾燥される。そして、第１開閉信号ＧＳ２ａが立ち下がると、レーザ駆動電圧ＶＤＬの供給が遮断されて半導体レーザアレイＬＤによる乾燥処理動作が終了する。

続いて、ラッチ信号ＬＡＴがヘッド駆動回路５１に入力されて、第２待機時間Ｔ２を経過すると、第２遅延パルス生成回路６１ｂによって、第２開閉信号ＧＳ２ｂが生成され、その第２開閉信号ＧＳ２ｂが、第２遅延パルス生成回路６１ｂから、各スイッチ素子Ｓｂ１〜Ｓｂ１６に供給される。

そして、第２開閉信号ＧＳ２ｂが立ち上がった時に、対応する半導体レーザアレイＬＤにレーザ駆動電圧ＶＤＬが印加され、レンズ形成時間Ｔｐ５を跨ぐパルス幅ＧＳＷの時間だけ、半導体レーザアレイＬＤからレーザ光Ｂが出射される。

このとき、第２レンズ形成波形ＷＬ２の終端部Ｗ５によって集光レンズＬＺ１が形成され、集光したレーザ光Ｂが乾燥した微小液滴Ｆｂに照射される。すなわち、微小液滴Ｆｂ内の金属微粒子が焼成される。そして、第２開閉信号ＧＳ２ｂが立ち下がると、レーザ駆動電圧ＶＤＬの供給が遮断されて半導体レーザアレイＬＤによる焼成処理動作が終了する。

制御装置４０には、Ｉ／Ｆ部４９を介して基板検出装置５３が接続されている。基板検出装置５３は、基板２の端縁を検出し、制御装置４０によって吐出ヘッド３０（ノズルＮ）の直下を通過する基板２の位置を算出する際に利用される。

制御装置４０には、Ｉ／Ｆ部４９を介してＸ軸モータ駆動回路５４が接続され、Ｘ軸モータ駆動回路５４にＸ軸モータ駆動制御信号を出力するようになっている。Ｘ軸モータ駆動回路５４は、制御装置４０からのＸ軸モータ駆動制御信号に応答して、前記キャリッジ２９を往復移動させるＸ軸モータＭＸを正転又は逆転させるようになっている。そして、例えば、Ｘ軸モータＭＸを正転させると、キャリッジ２９はＸ矢印方向に移動し、逆転させると、キャリッジ２９は反Ｘ矢印方向に移動するようになっている。

制御装置４０には、前記Ｘ軸モータ駆動回路５４を介してＸ軸モータ回転検出器５４ａが接続され、Ｘ軸モータ回転検出器５４ａからの検出信号が入力される。制御装置４０は、この検出信号に基づいて、Ｘ軸モータＭＸの回転方向及び回転量を検出し、吐出ヘッド３０（キャリッジ２９）のＸ矢印方向の移動量と、移動方向とを演算するようになっている。

制御装置４０には、Ｉ／Ｆ部４９を介してＹ軸モータ駆動回路５５が接続され、Ｙ軸モータ駆動回路５５にＹ軸モータ駆動制御信号を出力するようになっている。Ｙ軸モータ駆動回路５５は、制御装置４０からのＹ軸モータ駆動制御信号に応答して、前記基板ステージ２３を往復移動させるＹ軸モータＭＹを正転又は逆転させるようになっている。そして、例えば、Ｙ軸モータＭＹを正転させると、基板ステージ２３（基板２）はＹ矢印方向に移動し、逆転させると、基板ステージ２３（基板２）は反Ｙ矢印方向に移動するようになっている。

制御装置４０には、前記Ｙ軸モータ駆動回路５５を介してＹ軸モータ回転検出器５５ａが接続され、Ｙ軸モータ回転検出器５５ａからの検出信号が入力される。制御装置４０は、Ｙ軸モータ回転検出器５５ａからの検出信号に基づいて、Ｙ軸モータＭＹの回転方向及び回転量を検出し、吐出ヘッド３０に対する基板２のＹ矢印方向の移動方向及び移動量を演算する。

次に、液滴吐出装置２０を使って識別コード１０を基板２の裏面２ｂに形成する方法について説明する。
まず、図５に示すように、往動位置に位置する基板ステージ２３上に、基板２を、裏面２ｂが上側になるように配置固定する。このとき、基板２のＹ矢印方向側の辺は、案内部材２６より反Ｙ矢印方向側に配置されている。また、キャリッジ２９（吐出ヘッド３０）は、基板２がＹ矢印方向に移動したとき、その各ノズルＮの直下を、識別コード１０の各セルＣが通過する位置にセットされている。

この状態から、制御装置４０は、Ｙ軸モータＭＹを駆動制御し、基板ステージ２３を介して、基板２をＹ矢印方向に搬送させる。やがて、基板検出装置５３が基板２のＹ矢印側の端縁を検出すると、制御装置４０は、Ｙ軸モータ回転検出器５５ａからの検出信号に基づいて、１行目のセルＣ（黒セルＣ１）が、対応するノズルＮの直下（着弾位置Ｐａ）まで搬送されたかどうか演算する。

この間、制御装置４０は、コード作成プログラムに従って、ＲＡＭ４４に格納したビットマップデータＢＭＤに基づく吐出制御信号ＳＩと、駆動波形生成回路４６で生成した圧電素子駆動電圧ＶＤＰをヘッド駆動回路５１に出力する。また、制御装置４０は、電源回路４８で生成したレーザ駆動電圧ＶＤＬをレーザ駆動回路５２に出力する。そして、制御装置４０は、ラッチ信号ＬＡＴを出力するタイミングを待つ。

そして、１行目のセルＣ（黒セルＣ１）がノズルＮの直下（着弾位置Ｐａ）まで搬送されると、制御装置４０は、Ｙ軸モータＭＹを駆動制御して、１行目のセルＣを着弾位置Ｐａに固定する。続いて、制御装置４０は、ラッチ信号ＬＡＴをヘッド駆動回路５１に出力する。

ヘッド駆動回路５１は、制御装置４０からのラッチ信号ＬＡＴを受けると、吐出制御信号ＳＩに基づいた開閉信号ＧＳ１を生成し、その開閉信号ＧＳ１をスイッチ回路５９に出力する。そして、閉じた状態のスイッチ素子Ｓａ１〜Ｓａ１６に対応する圧電素子ＰＺに、圧電素子駆動電圧ＶＤＰを供給する。

圧電素子駆動電圧ＶＤＰを受けた各圧電素子ＰＺは、吐出波形ＷＤに対応する引込動作と押出動作を行って、微小液滴Ｆｂを一斉に吐出する。続いて、圧電素子ＰＺは、第１レンズ形成波形ＷＬ１及び第２レンズ形成波形ＷＬ２に対応するレンズ形成動作を行う。詳述すると、圧電素子ＰＺは、着弾した微小液滴Ｆｂが最大液滴径Ｒｍａｘとなる時（レンズ形成時間Ｔｐ４）に、１回目の集光レンズＬＺ１を形成し、そのレンズ形成周期ＴＬ後（レンズ形成時間Ｔｐ５）に、２回目の集光レンズＬＺ１を形成する。

一方、ラッチ信号ＬＡＴがヘッド駆動回路５１に入力されると、レーザ駆動回路５２（第１及び第２遅延パルス生成回路６１ａ，６１ｂ）は、ラッチ回路５７のラッチした吐出制御信号ＳＩを受けて、第１開閉信号ＧＳ２ａ及び第２開閉信号ＧＳ２ｂの生成を開始し、開閉信号ＧＳ２をスイッチ回路６２に出力するタイミングを待つ。

そして、圧電素子ＰＺの吐出動作の開始時から第１待機時間Ｔ１を経過すると、レーザ駆動回路５２は、第１遅延パルス生成回路６１ａの生成した開閉信号ＧＳ２（第１開閉信号ＧＳ２ａ）をスイッチ回路６２に出力し、閉じた状態のスイッチ素子Ｓｂ１〜Ｓｂ１６に対応する半導体レーザアレイＬＤに、レーザ駆動電圧ＶＤＬを供給する。そして、レーザ駆動回路５２は、対応する半導体レーザアレイＬＤから、レンズ形成時間Ｔｐ４を跨ぐパルス幅ＧＳＷの時間だけ、レーザ光Ｂを一斉に出射する。

従って、レーザ光Ｂを出射する間に、１回目の集光レンズＬＺ１が形成され、その集光レンズＬＺ１によって集光されるレーザ光Ｂが、最大液滴径Ｒｍａｘを有した微小液滴Ｆｂに照射される。すなわち、微小液滴Ｆｂの乾燥が行われ、最大液滴径Ｒｍａｘからなる微小液滴Ｆｂが黒セルＣ１に定着する。そして、第１開閉信号ＧＳ２ａが立ち下がると、レーザ駆動電圧ＶＤＬの供給が遮断されて半導体レーザアレイＬＤによる乾燥処理動作が終了する。

続いて、圧電素子ＰＺの吐出動作の開始時から第２待機時間Ｔ２を経過すると、レーザ駆動回路５２は、第２遅延パルス生成回路６１ｂの生成した開閉信号ＧＳ２（第２開閉信号ＧＳ２ｂ）をスイッチ回路６２に出力し、閉じた状態のスイッチ素子Ｓｂ１〜Ｓｂ１６に対応する半導体レーザアレイＬＤに、レーザ駆動電圧ＶＤＬを供給する。そして、レーザ駆動回路５２は、対応する半導体レーザアレイＬＤから、レンズ形成時間Ｔｐ５を跨ぐパルス幅ＧＳＷの時間だけ、レーザ光Ｂを一斉に出射する。

従って、レーザ光Ｂを出射する間に、２回目の集光レンズＬＺ１が形成され、その集光レンズＬＺ１によって集光されるレーザ光Ｂが、乾燥した微小液滴Ｆｂに照射される。すなわち、微小液滴Ｆｂ内の金属微粒子が焼成される。そして、第２開閉信号ＧＳ２ｂが立ち下がると、レーザ駆動電圧ＶＤＬの供給が遮断されて半導体レーザアレイＬＤによる焼成処理動作が終了する。

つまり、先に一斉に吐出されて１行目の黒セルＣ１内に着弾した微小液滴Ｆｂには、その外径が最大液滴径Ｒｍａｘとなるとき（レンズ形成時間Ｔｐ４）に、一斉に集光レンズＬＺ１で集光したレーザ光Ｂが照射される。そして、そのレンズ形成周期ＴＬ後に、再び集光したレーザ光Ｂが照射される。これによって、微小液滴Ｆｂの予備乾燥及び本乾燥が行われ、セルＣ（黒セルＣ１）から食み出ることのない１行目のドットＤが形成される。

以後、同様に、制御装置４０は、各行のセルＣが着弾位置Ｐａに到達する毎に、その黒セルＣ１に対応するノズルＮから、微小液滴Ｆｂを一斉に吐出し、その微小液滴Ｆｂの外径が最大液滴径Ｒｍａｘとなるタイミングで、一斉に集光したレーザ光Ｂを照射し、そのレンズ形成周期ＴＬ後に、再び集光したレーザ光Ｂを照射する。

そして、コード形成領域Ｓに形成される識別コード１０の全てドットＤを形成されると、制御装置４０は、Ｙ軸モータＭＹを制御して、基板２を吐出ヘッド３０の下方位置から退出させる。

次に、上記のように構成した本実施形態の効果を以下に記載する。
（１）上記実施形態によれば、振動板３５の上側に、ノズルＮと対峙する半導体レーザアレイＬＤを設け、その半導体レーザアレイＬＤから、振動板３５及び液体Ｆを透過するレーザ光Ｂを出射するようにした。そして、ノズルＮのメニスカスＭによって、ノズル形成面３１ａから凸曲面状に盛り上がる液状レンズＬＺを形成し、前記着弾位置Ｐａの微小液滴Ｆｂが、レーザ光Ｂの焦点深度内に入る集光レンズＬＺ１を形成するようした。

その結果、微小液滴Ｆｂを吐出した直後に、レーザ光Ｂを照射することができ、その照射位置の位置精度を向上することができる。従って、着弾した微小液滴Ｆｂの過剰な濡れ広がりを回避して、ドットＤのサイズを所望のサイズに制御することができる。

（２）上記実施形態によれば、吐出制御信号ＳＩに基づいて、スイッチ素子Ｓａ１〜Ｓａ１６に対応する開閉信号ＧＳ１を生成し、同吐出制御信号ＳＩに基づいて、スイッチ素子Ｓｂ１〜Ｓｂ１６の第１開閉信号ＧＳ２ａ及び第２開閉信号ＧＳ２ｂを生成するようにした。そして、開閉信号ＧＳ１が立ち上がった時から、第１待機時間Ｔ１及び第２待機時
間Ｔ２を経過した時に、それぞれ第１開閉信号ＧＳ２ａ及び第２開閉信号ＧＳ２ｂが立ち上がるようにした。

その結果、微小液滴Ｆｂを吐出する毎に、レーザ光Ｂを出力することができ、ドットＤのサイズを、より確実に制御することができる。
（３）上記実施形態によれば、第１待機時間Ｔ１を、吐出動作の開始時（開閉信号ＧＳ１の立ち上がった時）から押出保持部Ｗ３の途中経過時間（照射開始時間Ｔ３）までの時間に設定し、第１開閉信号ＧＳ２ａのパルス幅ＧＳＷを、照射開始時間Ｔ３から引込部Ｗ４を終了するまでの時間幅に設定した。そして、第１開閉信号ＧＳ２ａがスイッチ素子Ｓｂ１〜Ｓｂ１６に供給される間に、第１レンズ形成波形ＷＬ１の引込部Ｗ４が、圧電素子ＰＺに供給されるようにした。

その結果、半導体レーザアレイＬＤが１回目のレーザ光Ｂを出射している間に、対応する集光レンズＬＺ１を形成することができる。従って、吐出した微小液滴Ｆｂに対して、集光したレーザ光Ｂを照射することができ、微小液滴Ｆｂを、確実に乾燥することができる。

（４）上記実施形態によれば、第２待機時間Ｔ２を、第１待機時間Ｔ１とレンズ形成周期ＴＬの積算した時間に設定した。
その結果、半導体レーザアレイＬＤが２回目のレーザ光Ｂを出射している間に、対応する集光レンズＬＺ１を形成することができる。従って、乾燥した微小液滴Ｆｂに対して、集光したレーザ光Ｂを照射することができ、微小液滴Ｆｂ内の金属微粒子を、確実に焼成することができる。

（５）上記実施形態によれば、レンズ形成時間Ｔｐ４を、着弾した微小液滴Ｆｂが最大液滴径Ｒｍａｘとなる時間に設定した。
その結果、最大液滴径Ｒｍａｘの微小液滴Ｆｂに対して、集光したレーザ光Ｂを照射することができる。従って、ドットＤの外径を最大液滴径Ｒｍａｘにすることができ、ひいては識別コード１０の読み取り誤差や基板情報の損失を回避することができる。

（６）上記実施形態によれば、レンズ形成波形ＷＬの押出部Ｗ２及び引込部Ｗ４の昇圧時間Ｔｕを、それぞれ第１振動の周期Ｔｃに設定した。その結果、第１振動の誘起を回避して集光レンズＬＺ１を形成することができ、その形状の再現性を向上することができる。

（７）上記実施形態によれば、レンズ形成波形ＷＬのレンズ形成周期ＴＬを、第２振動の周期Ｔｍに設定した。その結果、各レンズ形成波形ＷＬにおいて、それぞれ集光レンズＬＺ１を形成するタイミング（レンズ形成時間Ｔｐ４，Ｔｐ５）を、第２振動の同位相に相対させることができ、集光レンズＬＺ１の形状の再現性を向上することができる。

（８）上記実施形態では、圧電素子駆動電圧ＶＤＰに、第１レンズ形成波形ＷＬ１及び第２レンズ形成波形ＷＬ２を備えるようにした。その結果、集光したレーザ光Ｂを２回照射する分だけ、微小液滴Ｆｂを、確実に乾燥・焼成することができる。

尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○上記実施形態では、振動板３５の上側であってノズルＮの直上に、半導体レーザアレイＬＤを設け、ノズルＮからレーザ光Ｂを照射する構成にした。これに限らず、例えば、キャビティ３２、連通孔３３及び供給路３４の内壁で、レーザ光Ｂを全反射する構成（例えば、内壁の屈折率によってレーザ光Ｂを全反射する構成、或いは、内壁に銀メッキを施す構成等）にして、供給路３４の上流側から、ノズルＮに向かってレーザ光Ｂを導くよう
にしてもよい。尚、この際、キャビティ３２、連通孔３３及び供給路３４内での乱反射を抑制するために、これらキャビティ３２、連通孔３３及び供給路３４の形成方向が、ノズルＮの中心軸ＣＮ方向であることが好ましい。

○さらには、前記構成において、供給路３４（吐出ヘッド３０）に液体Ｆを導入する液体導入チューブを設け、その液体導入チューブ内にレーザ光Ｂを導く構成にしてもよい。これによれば、レーザ出力手段を吐出ヘッド３０外に配設することができ、大出力のレーザ光ＢをノズルＮに導くことができる。

尚、この際、液体導入チューブ外へのレーザ光Ｂの漏洩を回避するために、液体導入チューブの内壁でレーザ光Ｂを全反射する構成（例えば、内壁の屈折率によってレーザ光Ｂを全反射する構成、或いは、内壁に銀メッキを施す構成等）にすることが好ましい。

○上記実施形態では、集光レンズＬＺ１を、引込部Ｗ４の引き込む過程でのみ形成する構成にしたが、これに加え、押出部Ｗ２の押し出す過程においても形成してよい。これによれば、１回のレンズ形成波形ＷＬによって、集光レンズＬＺ１を２回形成することができ、乾燥・焼成効率を向上することができる。

○上記実施形態では、集光レンズＬＺ１を形成するタイミングが、吐出波形ＷＤの押出保持部Ｗ１４及び引込部Ｗ４ａの時間によって設定される構成にした。これに限らず、例えば、吐出波形ＷＤを構成する他部分の時間によって、集光レンズＬＺ１のタイミングを設定してもよい。或いは、圧電素子駆動電圧ＶＤＰの駆動波形に、中間電位Ｖｍや最低電位ＶＬを所定の時間だけ保持するホールド部分を別途設け、そのホールド部分によって、集光レンズＬＺ１のタイミングを設定するようにしてもよい。

○上記実施形態では、微小液滴Ｆｂが最大液滴径Ｒｍａｘとなるタイミングで、１回目のレーザ光Ｂを照射する構成にした。これに限らず、微小液滴Ｆｂの液滴径が、最大液滴径Ｒｍａｘとなる前に、１回目のレーザ光Ｂを微小液滴Ｆｂに照射し、後続する複数回の照射によって、微小液滴Ｆｂを最大液滴径Ｒｍａｘで定着させる構成にしてもよい。

○上記実施形態では、１回目の照射によって、微小液滴Ｆｂを乾燥し、２回目の照射によって、金属微粒子を焼成する構成にしたが、これに限らず、複数回の照射によって、乾燥・焼成する構成にしてもよい。

○上記実施形態では、微小液滴Ｆｂを乾燥するレーザ光Ｂ（１回目のレーザ光Ｂ）と、微小液滴Ｆｂを焼成するレーザ光Ｂ（２回目のレーザ光Ｂ）を、同じパルス幅ＧＳＷと同じレーザ駆動電圧ＶＤＬで出力するように構成した。

これに限らず、異なるパルス幅、又は異なるレーザ駆動電圧によって、異なる光エネルギーのレーザ光Ｂを出力可能にして、それらのレーザ光Ｂを、微小液滴Ｆｂの乾燥・焼成条件（例えば、分散媒の乾燥温度や金属微粒子の焼成温度）に相対させて、複数回にわたり照射する構成にしてもよい。あるいは、集光レンズＬＺ１のレンズ係数（メニスカスＭの形状）を変更して、焦点深度やビーム径の異なるレーザ光Ｂを、複数回にわたり、微小液滴Ｆｂに照射する構成にしてもよい。

これによれば、例えば、微小液滴Ｆｂを乾燥させるときに、弱い光エネルギーのレーザ光Ｂを照射し、同微小液滴Ｆｂを乾燥させるときに、強い光エネルギーのレーザ光Ｂを照射することができ、微小液滴Ｆｂ内の分散媒や金属微粒子、さらには基板２に対応した乾燥・焼成を行うことができる。

○上記実施形態では、微小液滴Ｆｂを、直接裏面２ｂに着弾させる構成にしたが、これに限らず、裏面２ｂ上に、レーザ光Ｂを吸収して熱に変換する光熱変換材料を塗布し、その光熱変換材料上に、微小液滴Ｆｂを着弾させる構成にしてもよい。これによれば、レーザ光Ｂの光エネルギーに加えて、光熱変換材料の熱エネルギーによって、微小液滴Ｆｂを乾燥させることができ、より高い精度で、ドットＤのサイズを制御することができる。

○上記実施形態では、基板２の裏面２ｂに対して親液性を有する微小液滴Ｆｂを吐出するようにしたが、これに限らず、基板２の裏面２ｂに対して撥液性を有する微小液滴Ｆｂを吐出するようにしてもよく、或いは微小液滴Ｆｂに対して撥液性を有する基板２に適用してもよい。

○上記実施形態では、基板２上で半球面状に濡れ広がる微小液滴Ｆｂに対してレーザ光Ｂを照射し、ドットＤを形成する構成にした。これに限らす、例えば、多孔性基板（例えば、セラミック多層基板やグリーンシート等）に浸透する微小液滴Ｆｂに対してレーザ光Ｂを照射し、金属配線等のパターンを形成する構成にしてもよい。

○上記実施形態では、吐出制御信号ＳＩに基づいて開閉信号ＧＳ２（第１開閉信号ＧＳ２ａ及び第２開閉信号ＧＳ２ｂ）を生成する構成にした。これに限らず、例えば基板検出装置５３の検出信号やＹ軸モータ回転検出器５５ａ等の検出信号に基づいて開閉信号ＧＳ２を生成する構成にしてもよく、集光レンズＬＺ１を形成するタイミングで、レーザ光Ｂを照射可能にする構成であればよい。

○上記実施形態では、レーザ出力手段を半導体レーザアレイＬＤで具体化したが、これに限らず、例えばＣＯ_２レーザやＹＡＧレーザであってもよく、液体Ｆを透過して、着弾した微小液滴Ｆｂを乾燥可能な光エネルギーのレーザ光Ｂを出力するレーザであればよい。

○上記実施形態では、ノズルＮの数量に相対する半導体レーザアレイＬＤによってレーザ出力手段を構成したが、これに限らず、レーザ光源から出射された単一のレーザ光Ｂを、回折素子等の分岐素子によって１６分割する光学系によって構成してもよい。あるいは、ポリゴンミラー等の走査光学系を設け、各ノズルＮに対応するように、レーザ光Ｂを単一のレーザ光源から走査するようにしてもよい。

○上記実施形態では、各半導体レーザアレイＬＤに対応するスイッチ素子Ｓｂ１〜Ｓｂ１６の開閉によって、レーザ光Ｂの照射を制御するように構成した。これに限らず、レーザ光Ｂの光路に開閉自在に構成したシャッタを設け、同シャッタの開閉タイミングによってレーザ光Ｂの照射を制御するようにしてもよい。

○上記実施形態では、ドットＤを半円球状に具体化したが、その形状は限定されるものではなく、例えば、その平面形状が楕円形のドットであったり、バーコードを構成するバーのように線状であったりしてもよい。

○上記実施形態では、パターンをドットＤに具体化したが、これに限らず、例えば液晶表示モジュール１に備えられる配向膜やカラーフィルタ、さらには半導体装置等の絶縁膜や金属配線のパターンに具体化してもよく、着弾した微小液滴Ｆｂを、レーザ光Ｂで乾燥するパターンであればよい。この場合にも、パターンのサイズを所望のサイズに制御することができる。

○上記実施形態では、基板を透明ガラス基板２に具体化したが、これに限らず、例えばシリコン基板やフレキシブル基板、あるいは金属基板等であってもよい。
○上記実施形態では、加圧手段を圧電素子ＰＺに具体化したが、圧電素子ＰＺ以外の方法で圧力室（キャビティ３２）を加圧する加圧手段を用いて実施してもよい。この場合にも、パターンのサイズを所望のサイズに制御することができる。

○上記実施形態では、ドットＤを形成するための液滴吐出装置２０に具体化したが、例えば、前記絶縁膜や金属配線を形成するための液滴吐出装置に適用してもよい。この場合にも、パターンのサイズを所望のサイズに制御することができる。

○上記実施形態では、ドットＤ（識別コード１０）を液晶表示モジュール１に適用した。これに限らず、例えば有機エレクトロルミネッセンス表示装置の表示モジュールであってもよく、あるいは平面状の電子放出素子を備え、同素子から放出された電子による蛍光物質の発光を利用した電界効果型装置（ＦＥＤやＳＥＤ等）を備えた表示モジュールであってもよい。

液晶表示モジュールを示す正面図。 本実施形態の識別コードを示す正面図。 同じく、識別コードの側面図。 同じく、識別コードの構成を説明するための説明図。 本実施形態の液滴吐出装置の要部斜視図。 同じく、吐出ヘッドを説明するための概略斜視図。 同じく、吐出ヘッドを説明するための要部断面図。 同じく、メニスカスの状態を説明するための説明図。 同じく、メニスカスの状態を説明するための説明図。 同じく、メニスカスの状態を説明するための説明図。 同じく、吐出波形を説明するための説明図。 同じく、吐出ヘッドを説明するための要部断面図。 同じく、液滴吐出装置の電気的構成を説明するための電気ブロック回路図。 同じく、圧電素子と半導体レーザアレイの駆動タイミングを説明するタイミングチャート。 従来例の吐出ヘッドを説明する要部断面図。

符号の説明

１…液晶表示モジュール、２…基板、２ｂ…被吐出面としての裏面、２０…液滴吐出装置、３０…吐出ヘッド、３２…圧力室としてのキャビティ、Ｎ…吐出ノズル、５２…レーザ駆動制御手段を構成するレーザ駆動回路、Ｂ…レーザ光、Ｄ…パターンとしてのドット、Ｆ…液体、Ｆｂ…微小液滴、ＬＤ…レーザ出力手段を構成する半導体レーザアレイ、ＬＺ…液状レンズ、ＬＺ１…集光レンズ、Ｍ…液体界面としてのメニスカス、Ｎ…吐出ノズル、ＰＺ…加圧手段としての圧電素子、Ｔｃ，Ｔｍ…振動周期としての周期。

Claims (10)

1. 圧力室に貯えられた液体を加圧する加圧手段と、前記加圧手段の加圧によって前記液体の液滴を被吐出面に吐出する吐出ノズルとを備えた液滴吐出装置において、
   前記吐出ノズルを光路にして前記液滴にレーザ光を出力するレーザ出力手段を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
2. 請求項１に記載の液滴吐出装置において、
   前記加圧手段の加圧動作に相対して前記レーザ出力手段を駆動制御するレーザ駆動制御手段を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
3. 請求項２に記載の液滴吐出装置において、
   前記レーザ駆動制御手段は、前記吐出ノズルの液体界面が、前記被吐出面に着弾した前記液滴の領域で前記レーザ光を集光する液状レンズを形成するときに、前記レーザ出力手段を駆動制御することを特徴とする液滴吐出装置。
4. 請求項２又は３に記載の液滴吐出装置において、
   前記加圧手段は、前記レーザ駆動制御手段が前記レーザ出力手段を駆動制御する間に、前記吐出ノズルの液体界面によって、着弾した前記液滴の領域で前記レーザ光を集光する液状レンズを形成することを特徴とする液滴吐出装置。
5. 請求項３又は４に記載の液滴吐出装置において、
   前記加圧手段は、前記被吐出面に着弾した前記液滴のサイズが所定のサイズになるときに、前記液状レンズを形成することを特徴とする液滴吐出装置。
6. 請求項３〜５のいずれか１つに記載の液滴吐出装置において、
   前記加圧手段は、前記圧力室内の液体の振動周期に対応するタイミングで前記液状レンズを形成することを特徴とする液滴吐出装置。
7. 請求項３〜６のいずれか１つに記載の液滴吐出装置において、
   前記加圧手段は、前記液体界面の振動周期に相対するタイミングで前記液状レンズを形成することを特徴とする液滴吐出装置。
8. 請求項６又は７に記載の液滴吐出装置において、
   前記加圧手段は、前記液状レンズを複数回形成することを特徴とする液滴吐出装置。
9. パターン形成材料を含む液滴を吐出ノズルから被吐出面に向かって吐出し、前記被吐出面に着弾した前記液滴に、前記液滴を乾燥するためのレーザ光を照射することによってパターンを形成するようにしたパターン形成方法において、
   前記レーザ光を、前記吐出ノズルから出射するようにしたことを特徴とするパターン形成方法。
10. 請求項９に記載のパターン形成方法において、
    前記レーザ光を出射するときに、着弾した前記液滴の領域で前記レーザ光を集光する液状レンズを、前記吐出ノズルに形成するようにしたことを特徴とするパターン形成方法。

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