JP2007289837A - 液滴吐出装置及び識別コード - Google Patents

Abstract

【課題】パターンの生産性を損なうことなく、液滴の乾燥時間を拡大し、パターンの形成不良を低減させた液滴吐出装置及び識別コードを提供する。
【解決手段】反射ミラー３３が、半導体レーザＬＤからのレーザ光Ｌ２を表面２ａの略接線方向に反射し、ミラーステージ３２が、その反射ミラー３３を上下方向に変位して、反射面３３ｍと表面２ａとの間の距離（ミラーギャップＭＧ）を変更する。そして、液滴Ｆｂを吐出するときに、ミラーステージ３２が、反射ミラー３３を下動し、ミラーギャップＭＧを吐出ヘッド３１と表面２ａとの間の距離（プラテンギャップＰＧ）よりも短くする。
【選択図】図９

Description

本発明は、液滴吐出装置及び識別コードに関する。

一般的に、液晶表示装置やエレクトロルミネッセンス表示装置などの表示装置には、画像を表示するための透明基板が備えられている。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を含む製造情報を示す識別コード（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、例えば有色の薄膜や凹部よりなる複数のドットを含む。それらのドットは、所定のパターンを形成するように配置され、そのドットの配置パターンが識別コードを決定する。

その識別コードの形成方法として、特許文献１は金属箔にレーザ光を照射してドットをスパッタ成膜するレーザスパッタ法を提案しており、特許文献２は研磨材を含んだ水を基板に噴射してドットを該基板に刻印するウォータージェット法を提案している。

しかし、上記レーザスパッタ法では、所望するサイズのドットを得るために、金属箔と基板との間隙を、数μｍ〜数十μｍに調整しなければならない。つまり、基板の表面及び金属箔の表面に非常に高い平坦性が要求され、しかも、金属箔と基板との間隙をμｍオーダの精度で調整しなければならない。そのため、レーザスパッタ法を適用することのできる基板の対象範囲が制限され、同方法は汎用性に劣る。また、ウォータージェット法では、基板への刻印時に、水や塵埃、研磨剤等が飛散して、同基板を汚染する。

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。インクジェット法では、金属微粒子を含む液滴を液滴吐出ヘッドから基板に向けて吐出し、その液滴を乾燥させることによって基板上にドットを形成する。そのため、同方法を適用することのできる基板の対象範囲は比較的大きく、また基板を汚染することなく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

ところで、基板に着弾した液滴は、基板の表面状態や液滴の表面張力に基づいてサイズを経時的に変動する。サイズの変動する液滴は、乾燥するタイミングに応じて、ドットのサイズを規定する。例えば、外径が３０μｍの金属インクからなる液滴は、親液性の基板に着弾して１００ミリ秒を経過すると、外径を７０μｍに拡張し、２００ミリ秒を経過すると、外径をさらに１００μｍにする。そのため、液滴の乾燥タイミングが、１００ミリ秒後〜２００ミリ秒後の範囲でばらつくと、ドットの外径が約７０μｍ〜１００μｍの範囲でばらつく。

そこで、こうした液滴の乾燥方法には、ドットサイズのばらつきを抑制させるため、着弾した液滴にレーザ光を照射するレーザ乾燥が提案されている。レーザ乾燥では、レーザ光の照射領域のみで液滴の乾燥処理を行う。そのため、着弾した液滴の乾燥タイミングを、より高い精度で制御させることができ、ドットサイズのばらつきを抑制させることができる。

一方、こうしたレーザ乾燥では、レーザ光の照射対象が微小な液滴になるため、レーザ
光のエネルギミー密度が高くなると、液滴の突沸や飛散を引き起こす虞がある。そこで、レーザ乾燥では、液滴の濡れ広がりを停止させる程度の低いエネルギー密度からなる照射領域（ビームスポット）を基板上に形成し、このビームスポット内に所定の乾燥時間だけ液滴を滞在させる。

しかしながら、インクジェット法では、パターンの生産性を向上させるため、液滴の吐出動作を行うときに、液滴吐出ヘッドに対して基板を相対的に走査させる。この結果、ビームスポット内に滞在する液滴の滞在時間、すなわち液滴に照射するレーザ光の照射時間が、基板の走査速度によって制約される。この結果、基板の走査速度が増大したり、液滴の乾燥速度が低下したりすると、液滴の乾燥時間が不足して、液滴の乾燥不良、ひいてはパターンの形成不良を招く問題がった。

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、パターンの生産性を損なうことなく、液滴の乾燥時間を拡大し、パターンの形成不良を低減させた液滴吐出装置及び識別コードを提供することである。

本発明の液滴吐出装置は、パターン形成材料を液滴にして基板に吐出する液滴吐出装置において、前記基板と対向するノズルプレートを有し、前記ノズルプレートのノズルから前記液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、前記基板を一方向に沿って前記液滴吐出ヘッドに対して相対的に走査する走査手段と、前記基板に着弾した前記液滴を乾燥するためのレーザ光を出射するレーザ光源と、前記液滴吐出ヘッドの前記一方向側に配設され、前記液滴に対する前記レーザ光の照射方向が前記基板の法線方向から見て前記一方向と略平行になるように、前記レーザ光源からのレーザ光を前記ノズルプレートと対向する前記基板の領域に導く光学部材と、前記光学部材の光学面と前記基板との間の距離が前記ノズルプレートと前記基板との間の距離よりも短くなるように、少なくとも前記光学部材と前記基板のいずれか一方を変位する第一変位手段と、を備えた。

本発明の液滴吐出装置によれば、光学部材の光学面と基板との間の距離が、ノズルプレートと基板との間の距離よりも短くなる。よって、液滴に対するレーザ光の照射方向を、より基板の略接線方向に近づけることができる。この結果、照射方向を接線方向に近づける分だけ、液滴の領域に形成する光断面のサイズを接線方向（一方向）に拡大させることができる。そのため、光断面のサイズを一方向に拡大させる分だけ、液滴に対するレーザ光の照射時間を長くさせることができる。すなわち、パターンの生産性を損なうことなく、液滴の乾燥時間を拡大させることができ、パターンの形成不良を低減させることができる。

また、この液滴吐出装置において、前記ノズルプレートと前記基板との間の距離を検出し、前記ノズルプレートと前記基板との間の距離に関する距離情報を生成する距離情報生成手段と、前記ノズルプレートと前記基板との間の距離が予め設定した基準値になるように、前記距離情報生成手段の生成した前記距離情報に基づいて、少なくとも前記液滴吐出ヘッドと前記基板のいずれか一方を変位する第二変位手段と、を備え、前記第一変位手段は、前記光学部材の光学面と前記基板との間の距離が前記基準値よりも短くなるように、少なくとも前記光学部材と前記基板のいずれか一方を変位するようにしてもよい。

この液滴吐出装置によれば、第二変位手段が、ノズルプレートと基板との間の距離を、予め設定した基準値にする。そして、第一変位手段が、光学部材の光学面と基板との間の距離を、その基準値よりも短くする。よって、液滴吐出ヘッドと基板との間の距離が変動する場合であっても、光学部材の光学面と基板との間の距離を、確実に、液滴吐出ヘッドと基板との間の距離よりも短くさせることができる。この結果、液滴の乾燥時間を、より
確実に、拡大させることができ、パターンの形成不良を低減させることができる。

また、この液滴吐出装置において、前記ノズルプレートと前記基板との間の距離を検出し、前記ノズルプレートと前記基板との間の距離に関する距離情報を生成する距離情報生成手段と、前記光学部材の光学面と前記基板との間の距離が前記ノズルプレートと前記基板との間の距離よりも短くなるように、前記距離情報生成手段の生成する前記距離情報に基づいて少なくとも前記光学部材と前記基板のいずれか一方を変位するための変位情報を生成する変位情報生成手段と、前記変位情報生成手段の生成した前記変位情報に基づいて前記第一変位手段を駆動制御する制御手段と、を備えるようにしてもよい。

この液滴吐出装置によれば、変位情報生成手段が、ノズルプレートと基板との間の距離情報に基づいて、第一変位手段を駆動制御するための変位情報を生成する。よって、光学部材の光学面と基板との間の距離を、より確実に、ノズルプレートと基板との間の距離よりも短くさせることができる。この結果、液滴の乾燥時間を、より確実に、拡大させることができ、パターンの形成不良を低減させることができる。

また、この液滴吐出装置において、前記光学部材は、前記レーザ光源からのレーザ光を反射して前記ノズルプレートと対向する前記液滴の領域に導く反射ミラーであってもよい。

この液滴吐出装置によれば、少なくとも反射ミラーと基板のいずれか一方の変位によって、パターンの形成不良を低減させることができる。
また、この液滴吐出装置において、前記レーザ光源は、半導体レーザであってもよい。

この液滴吐出装置によれば、レーザ光源が半導体レーザであるため、装置のサイズを大型化させることなく、パターンの形成不良を低減させることができる。
また、この液滴吐出装置において、前記パターン形成材料は、金属微粒子の分散した金属インクであってもよい。

この液滴吐出装置によれば、金属インクからなるパターンの形成不良を低減させることができる。
本発明の識別コードは、基板の一側面に形成される複数のドットを備えた識別コードにおいて、前記複数のドットを、上記液滴吐出装置によって形成した。

本発明の識別コードによれば、各ドットの形成不良を低減させることができる。

（第一実施形態）
以下、本発明を具体化した第一実施形態を図１〜図１０に従って説明する。まず、本発明の識別コード１０を有した液晶表示装置１について、図１及び図２に従って説明する。

図１において、液晶表示装置１には、無色透明のガラス基板２が備えられている。ガラス基板の一側面（表面２ａ）には、その略中央位置に液晶分子を封入した四角形状の表示部３が形成されるとともに、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。液晶表示装置１は、走査線駆動回路４の生成する走査信号と、データ線駆動回路５の生成するデータ信号とに基づいて、表示部３内の液晶分子の配向状態を変調し、表示部３の領域に所望の画像を表示する。この表示部３の左下側には、一辺が約１ｍｍの正方形からなるパターンとしての識別コード１０が形成されている。

図２において、識別コード１０は、１６行×１６列のセルＣに仮想分割され、選択され
たセルＣの領域に、それぞれドットＤを有している。識別コード１０は、各セルＣのドットＤの有無によって、液晶表示装置１の製品番号やロット番号などを再現する。

各ドットＤは、その外径がセルＣの一辺の長さからなる半球状に形成されている。このドットＤは、金属微粒子（例えば、ニッケル微粒子やマンガン微粒子）の分散したパターン形成材料としての金属インクＦを液滴ＦｂにしてセルＣに吐出し、セルＣに着弾した液滴Ｆｂを乾燥させることによって形成される。着弾した液滴Ｆｂの乾燥は、レーザ光Ｌ２の照射によって行われる。

本実施形態では、図２においてドットＤの形成されたセルＣの中心位置が目標吐出位置Ｐとして定義され、各セルＣの一辺の長さがセル幅Ｗとして定義される。また、本実施形態では、図２においてドットＤの形成されたセルＣが黒セルＣ１として定義され、ドットＤの形成されていないセルＣが白セルＣ０として定義される。

次に、識別コード１０を形成するための液滴吐出装置２０について、図３〜図１０に従って説明する。図３は、液滴吐出装置２０の概略斜視図であって、図４は、液滴吐出装置２０の要部側面図である。

図３において、液滴吐出装置２０には、直方体形状に形成された基台２１が備えられている。基台２１の上面には、その長手方向（Ｙ矢印方向：走査方向）に延びる１対の案内溝２２が形成されている。その案内溝２２の上方には、ガラス基板２を載置する走査手段としてのステージ２３が取り付けられ、案内溝２２に沿って所定の速度（搬送速度Ｖｙ）でＹ矢印方向及び反Ｙ矢印方向に移動する。

本実施形態では、基台２１の上面において、Ｙ矢印方向と直交する方向がＸ矢印方向として定義され、基台２１の上面の法線方向がＺ矢印方向として定義される。また、本実施形態では、ＸＹ方向に沿う基台２１の上面が基準面２１ａとして定義される。

図３及び図４に示すように、ステージ２３の上面であって、ガラス基板２の４隅と対向する位置には、それぞれ第二変位手段を構成する４つのリフト機構２４が配設されている。各リフト機構２４は、所定の駆動信号を受けて上下方向に伸張するピエゾアクチュエータを有している。

各リフト機構２４は、ガラス基板２の表面２ａが基準面２１ａと平行になるように、かつ、表面２ａと基準面２１ａとの間の距離が予め設定される所定の値になるように、載置されたガラス基板２の高さ位置を補正する。各リフト機構２４は、位置補正した状態のガラス基板２をステージ２３とともにＹ矢印方向及び反Ｙ矢印方向に移動する。

本実施形態では、表面２ａと基準面２１ａとの間の距離が、基板高さＳＧとして定義される。また、識別コード１０を形成するための基板高さＳＧが、描画高さＳＧ１として定義される。

基台２１のＸ矢印方向両側には、それぞれ距離情報生成手段を構成する一対の高さセンサ２５が立設されている。一対の高さセンサ２５は、それぞれ対応する出射部２６と受光部２７を有している。各出射部２６は、ガラス基板２が走査されるときに、それぞれ対向する表面２ａの外縁に向けてレーザ光Ｌ１を出射する。各受光部２７は、ガラス基板２が走査されるときに、対向する表面２ａの外縁で反射したレーザ光Ｌ１を検出する。一対の高さセンサ２５は、それぞれ対応する受光部２７の検出結果に基づいて、対向するガラス基板２の領域の基板高さＳＧを検出する。

図３に示すように、一対の高さセンサ２５のＹ矢印方向には、門型に形成されたガイド部材２８が基台２１を跨ぐように架設されている。ガイド部材２８の上側には、金属インクＦを貯留するインクタンク２９が配設されている。インクタンク２９は、金属インクＦを貯留するとともに、貯留する金属インクＦを、下方に配設される液滴吐出ヘッド（以下、単に吐出ヘッド）３１に向けて所定圧力で供給する。

そのガイド部材２８には、Ｘ矢印方向に延びる上下一対のガイドレール２８ａが凸設されている。一対のガイドレール２８ａには、ガイドレール２８ａに沿ってＸ矢印方向及び反Ｘ矢印方向に往動及び復動するキャリッジ３０が取り付けられている。そのキャリッジ３０の下側には、吐出ヘッド３１、第一変位手段としてのミラーステージ３２及び光学部材としての反射ミラー３３が配設されている。

図５は、吐出ヘッド３１をガラス基板２側から見た斜視図であり、図６は、吐出ヘッド３１の内部を説明するための概略断面図である。図７〜図９は、それぞれミラーステージ３２及び反射ミラー３３を説明するための説明図である。

図５及び図６において、吐出ヘッド３１の下側（図５における上側）には、ノズルプレート３４が備えられている。そのノズルプレート３４の下面（図５における上面）には、基準面２１ａと平行なノズル形成面３４ａが形成されている。

本実施形態では、このノズル形成面３４ａと表面２ａとの間の距離が、プラテンギャップＰＧとして定義される。また、識別コード１０を形成するためのプラテンギャップＰＧが、基準値（吐出ギャップＰＧ１）として定義される。

ノズル形成面３４ａには、Ｚ矢印方向に沿って貫通形成された複数のノズルＮが、Ｘ矢印方向に沿って等間隔に配列されている。各ノズルＮは、その形成ピッチがセル幅Ｗで形成され、ガラス基板２が走査されるときに、それぞれ列方向の各セルＣ（目標吐出位置Ｐ）と対峙する。本実施形態では、表面２ａ上の位置であって、各ノズルＮの反Ｚ矢印方向の位置が着弾位置Ｐａとして定義される。

各ノズルＮの上側には、キャビティ３５が形成されている。各キャビティ３５は、それぞれインクタンク２９に連通し、インクタンク２９からの金属インクＦを対応するノズルＮ内に供給する。各キャビティ３５の上側には、それぞれ上下方向に振動可能な振動板３６が貼り付けられている。振動板３６の上側には、各ノズルＮに対応する複数の圧電素子ＰＺが配設されている。各圧電素子ＰＺは、所定の駆動信号を受けて上下方向に収縮及び伸張する。

各圧電素子ＰＺは、表面２ａの目標吐出位置Ｐが対応する着弾位置Ｐａに位置するたびに、所定の駆動信号を受けて収縮及び伸張し、振動板３６を振動させ、対応するキャビティ３５の容積を拡大及び縮小する。キャビティ３５の容積が拡大及び縮小すると、対応するノズルＮ内の金属インクＦが、その気液界面を振動させ、液滴Ｆｂを吐出させる。吐出される液滴Ｆｂは、反Ｚ矢印方向に飛行し、対応する着弾位置Ｐａ（目標吐出位置Ｐ）に着弾する。着弾位置Ｐａに着弾する液滴Ｆｂは、表面２ａに沿って濡れ広がり、所定時間だけ経過した後に、その外径をセル幅Ｗにする。

本実施形態では、外径をセル幅Ｗにする液滴Ｆｂの位置が、乾燥開始位置Ｐｅとして定義され、ノズルプレート３４の直下に位置する。また、本実施形態では、着弾位置Ｐａと乾燥開始位置Ｐｅとの間の距離が、照射待機距離ＷＤとして定義される。

図７及び図８において、キャリッジ３０のＹ矢印方向側には、そのＸ矢印方向略全幅に
わたって上下方向に貫通する貫通孔３０ｈが形成されている。その貫通孔３０ｈの上側には、レーザ光源としての半導体レーザＬＤが配設され、その貫通孔３０ｈの内部には、シリンドリカルレンズ３０ｓが配設されている。

半導体レーザＬＤは、所定の駆動信号を受けて、Ｘ矢印方向に延びる帯状のコリメートされたレーザ光Ｌ２を下方に向かって出射する。このレーザ光Ｌ２は、金属インクＦの吸収波長に対応する波長領域（本実施形態では、８０８ｎｍ）のレーザ光であって、液滴Ｆｂの分散媒を蒸発可能にする。シリンドリカルレンズ３０ｓは、Ｙ矢印方向にのみ曲率を有するレンズであり、半導体レーザＬＤからのレーザ光Ｌ２を受けるときに、レーザ光Ｌ２のＹ矢印方向（または反Ｙ矢印方向）の成分のみを収束する。

貫通孔３０ｈの下側には、キャリッジ３０の下方に延びるミラーステージ３２と、ミラーステージ３２に吊持ちされた反射ミラー３３が配設されている。
ミラーステージ３２は、吊持ちする反射ミラー３３を上下方向に配置移動する直動機構である。ミラーステージ３２は、所定の駆動信号を受け、吊持ちする反射ミラー３３を所定の高さ位置まで下動（あるいは上動）する。詳述すると、ミラーステージ３２は、反射ミラー３３の下端をノズル形成面３４ａよりも上側にする位置（初期位置：図７の実線位置）と、反射ミラー３３の下端をノズル形成面３４ａよりも下側にする位置（照射位置：図７の破線位置）と、の間で反射ミラー３３を配置移動する。

反射ミラー３３は、光学面としての反射面３３ｍを斜面に有した直角プリズムミラーである。反射ミラー３３（反射面３３ｍ）は、そのＸ矢印方向の幅がシリンドリカルレンズ３０ｓのＸ矢印方向の幅と略同じサイズで形成されている。反射ミラー３３は、シリンドリカルレンズ３０ｓからのレーザ光Ｌ２を反射面３３ｍで受け、そのレーザ光Ｌ２を吐出ヘッド３１側に反射する。反射面３３ｍは、Ｚ矢印方向から見て、反射するレーザ光Ｌ２の光軸ＡＬをＹ矢印方向と略平行にする。詳述すると、反射面３３ｍは、シリンドリカルレンズ３０ｓからのレーザ光Ｌ２を表面２ａの略接線方向に沿うように（走査方向と略平行に）反射する。また、反射面３３ｍは、反射するレーザ光Ｌ２のビームウエストＬ２ｗを表面２ａに導いて、その照射方向と、表面２ａ（ＸＹ面）の法線と、のなす角度（入射角θｉ）を８８．５°にする。

本実施形態では、反射面３３ｍと表面２ａとの間の距離が、ミラーギャップＭＧとして定義される。また、識別コード１０を形成するためのミラーギャップＭＧが、照射ギャップＭＧ１として定義される。

図９において、ミラーステージ３２は、吐出ヘッド３１が液滴Ｆｂを吐出するときに、反射ミラー３３の配置位置を照射位置まで変位する。照射位置の反射ミラー３３は、そのミラーギャップＭＧを照射ギャップＭＧ１に変更し、プラテンギャップＰＧ（吐出ギャップＰＧ１）よりも小さくする。

すなわち、照射位置の反射ミラー３３は、その反射面３３ｍの下端をノズル形成面３４ａよりも下方（表面２ａ側）に配置する。これによって、反射ミラー３３は、表面２ａの略接線方向に沿って反射した入射角θｉのレーザ光Ｌ２を、ノズルプレート３４とガラス基板２との間隙へ導く。ノズルプレート３４とガラス基板２との間隙に導かれるレーザ光Ｌ２は、表面２ａ上に、そのビームウエストＬ２ｗに対応する光断面（ビームスポットＢＳ）を形成する。表面２ａに形成されるビームスポットＢＳは、レーザ光Ｌ２の照射方向が表面２ａの略接線方向になる分だけ、そのＹ矢印方向の幅（スポット幅ＷＳ）を拡大する。

本実施形態では、吐出ギャップＰＧ１が３００μｍであって、照射ギャップＭＧ１が１
００μｍに設定される。また、照射ギャップＭＧ１は、ビームスポットＢＳの反Ｙ矢印方向側の端部が、前記乾燥開始位置Ｐｅに位置するように設定される。

着弾位置Ｐａに着弾する各液滴Ｆｂは、ガラス基板２の走査とともにＹ矢印方向に移動し、照射待機距離ＷＤだけ移動した後に、その外径をセル幅Ｗにして、乾燥開始位置Ｐｅを通過する。乾燥開始位置Ｐｅを通過する各液滴Ｆｂは、ビームスポットＢＳに侵入し、乾燥を開始する。

この際、各液滴Ｆｂには、スポット幅ＷＳがガラス基板２の走査方向に拡大する分だけ、同じエネルギーのレーザ光Ｌ２が、より低いエネルギー密度で、かつ、長時間（スポット幅ＷＳ／搬送速度Ｖｙ）にわたって照射される。この結果、着弾した各液滴Ｆｂは、それぞれ突沸や飛散を回避し、その分散媒や溶媒を、より確実に蒸発させる。すなわち、着弾した各液滴Ｆｂは、それぞれ対応するセルＣに定着し、同セルＣ内から食み出すことなく、セル幅Ｗの外径を有したドットＤを形成する。

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１０に従って説明する。
図１０において、制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有し、格納された各種データ及び各種制御プログラムに従って、ステージ２３、リフト機構２４、キャリッジ３０及びミラーステージ３２を移動させるとともに、半導体レーザＬＤ及び圧電素子ＰＺを駆動制御する。例えば、制御装置５０は、基板高さＳＧに関する情報を、距離情報としての基板位置情報ＨＩとして格納する。制御装置５０は、基板位置情報ＨＩに基づいてリフト機構を駆動制御し、ガラス基板２の基板高さＳＧを描画高さＳＧ１に補正する。

制御装置５０には、起動スイッチ、停止スイッチなどの操作スイッチを有した入力装置５１が接続されている。入力装置５１は、描画平面（表面２ａ）に対する各黒セルＣ１の位置座標に関する情報を既定形式の描画情報Ｉａとして制御装置５０に入力する。制御装置５０は、入力装置５１からの描画情報Ｉａを受け、ビットマップデータＢＭＤを生成する。

ビットマップデータＢＭＤは、各ビットの値（０あるいは１）に応じて各圧電素子ＰＺのオンあるいはオフを規定するデータである。すなわち、ビットマップデータＢＭＤは、各黒セルＣ１（各目標吐出位置Ｐ）のそれぞれに液滴Ｆｂを吐出し、各白セルＣ０のそれぞれに液滴Ｆｂを吐出しないためのものである。

制御装置５０には、高さセンサ駆動回路５２が接続されて、高さセンサ駆動回路５２に対応する駆動制御信号を出力する。高さセンサ駆動回路５２は、制御装置５０からの駆動制御信号に応答し、各高さセンサ２５の出射部２６にそれぞれレーザ光Ｌ１を出射させ、各高さセンサ２５の受光部２７にそれぞれ対応する反射光を受光させる。高さセンサ駆動回路５２は、各受光部２７の受光した反射光の強度に基づいて、基板高さＳＧに対応する検出信号を制御装置５０に出力する。制御装置５０は、高さセンサ駆動回路５２からの検出信号に基づいて基板位置情報ＨＩを生成して格納する。制御装置５０は、格納した基板位置情報ＨＩに基づいて、基板高さＳＧを描画高さＳＧ１にするための駆動信号（リフト機構駆動信号ＬＳ）を生成し、リフト機構駆動信号ＬＳをリフト機構駆動回路５５に出力する。

制御装置５０には、Ｘ軸モータ駆動回路５３が接続されて、Ｘ軸モータ駆動回路５３に対応する駆動制御信号を出力する。Ｘ軸モータ駆動回路５３は、制御装置５０からの駆動制御信号に応答し、キャリッジ３０を移動させるためのＸ軸モータＭＸを正転又は逆転させる。Ｘ軸モータ駆動回路５３には、Ｘ軸エンコーダＸＥが接続されて、Ｘ軸エンコーダ
ＸＥからの検出信号が入力される。Ｘ軸モータ駆動回路５３は、Ｘ軸エンコーダＸＥからの検出信号に基づいて、キャリッジ３０（着弾位置Ｐａ）の移動方向及び移動量に関する信号を生成し、制御装置５０に出力する。

制御装置５０には、Ｙ軸モータ駆動回路５４が接続されて、Ｙ軸モータ駆動回路５４に対応する駆動制御信号を出力する。Ｙ軸モータ駆動回路５４は、制御装置５０からの駆動制御信号に応答し、ステージ２３を移動させるためのＹ軸モータＭＹを正転又は逆転させる。Ｙ軸モータ駆動回路５４には、Ｙ軸エンコーダＹＥが接続されて、Ｙ軸エンコーダＹＥからの検出信号が入力される。Ｙ軸モータ駆動回路５４は、Ｙ軸エンコーダＹＥからの検出信号に基づいて、ステージ２３（表面２ａ）の移動方向及び移動量に関する信号を生成し、制御装置５０に出力する。制御装置５０は、Ｙ軸モータ駆動回路５４からの信号に基づいて、各セルＣ（各目標吐出位置Ｐ）が着弾位置Ｐａに位置するたびに、吐出ヘッド駆動回路５６に吐出タイミング信号ＬＰを出力する。

制御装置５０には、リフト機構駆動回路５５が接続されて、各リフト機構２４を駆動制御するためのリフト機構駆動信号ＬＳを出力する。リフト機構駆動回路５５は、制御装置５０からのリフト機構駆動信号ＬＳを受け、各リフト機構２４を駆動制御し、ガラス基板２の基板高さＳＧを描画高さＳＧ１にセットする。

制御装置５０には、吐出ヘッド駆動回路５６が接続されて、圧電素子ＰＺを駆動するための圧電素子駆動電圧ＣＯＭを前記吐出タイミング信号ＬＰと同期して出力する。また、制御装置５０は、ビットマップデータＢＭＤに基づいて、所定のクロック信号に同期した吐出制御信号ＳＩを生成し、その吐出制御信号ＳＩを吐出ヘッド駆動回路５６にシリアル転送する。吐出ヘッド駆動回路５６は、制御装置５０からの吐出制御信号ＳＩを各圧電素子ＰＺに対応させて順次シリアル／パラレル変換する。吐出ヘッド駆動回路５６は、制御装置５０からの吐出タイミング信号ＬＰを受けるたびに、シリアル／パラレル変換した吐出制御信号ＳＩをラッチし、選択される各圧電素子ＰＺにそれぞれ共通する圧電素子駆動電圧ＣＯＭを供給する。

制御装置５０には、ミラーステージ駆動回路５７が接続されて、ミラーステージ３２を駆動制御するためのミラーステージ駆動信号ＭＳを出力する。ミラーステージ駆動回路５７は、ミラーステージ駆動信号ＭＳを受け、ミラーステージ３２を駆動制御し、反射ミラー３３のミラーギャップＭＧを照射ギャップＭＧ１にセットする。

制御装置５０には、半導体レーザ駆動回路５８が接続されて、半導体レーザＬＤを駆動制御するための信号（レーザ駆動制御信号ＤＳ）を出力する。半導体レーザ駆動回路５８は、制御装置５０からのレーザ駆動制御信号ＤＳを受け、半導体レーザＬＤを駆動制御し、半導体レーザＬＤからレーザ光Ｌ２を出射する。

次に、液滴吐出装置２０を使って識別コード１０を形成する方法について説明する。
まず、図３に示すように、表面２ａが上側になるようにガラス基板２をリフト機構２４に載置する。このとき、ステージ２３は、ガラス基板２を一対の高さセンサ２５よりも反Ｙ矢印方向側に配置し、ミラーステージ３２は、反射ミラー３３を初期位置に配置する。

この状態から、描画情報Ｉａが入力装置５１から制御装置５０に入力され、制御装置５０が描画情報Ｉａに基づいたビットマップデータＢＭＤを生成して格納する。次いで、ガラス基板２が走査されるときに、着弾位置Ｐａが対応する目標吐出位置Ｐを通過するように、制御装置５０が、Ｘ軸モータ駆動回路５３を介してキャリッジ３０（吐出ヘッド３１）を所定の位置に配置移動する。キャリッジ３０を配置移動すると、制御装置５０が、Ｙ軸モータ駆動回路５４を介してガラス基板２の走査を開始する。

ガラス基板２の走査を開始すると、まず、制御装置５０が、高さセンサ駆動回路５２を介してガラス基板２の基板高さＳＧを検出し、リフト機構駆動回路５５を介して基板高さＳＧを描画高さＳＧ１にする。また、制御装置５０が、ミラーステージ駆動回路５７を介してミラーステージ３２を駆動制御し、反射ミラー３３を照射位置に配置移動する。これによって、プラテンギャップＰＧが吐出ギャップＰＧ１になり、ミラーギャップＭＧが照射ギャップＭＧ１になる。

次に、制御装置５０が、半導体レーザ駆動回路５８を介して半導体レーザＬＤを駆動制御し、レーザ光Ｌ２を反射ミラー３３に向けて出射する。これによって、ガラス基板２が吐出ヘッド３１の直下を通過するときに、表面２ａの略接線方向に沿うレーザ光Ｌ２が吐出ヘッド３１と対向する表面２ａの領域を照射する。すなわち、ガラス基板２が吐出ヘッド３１の直下を通過するときに、走査方向に拡大したスポット幅ＷＳを有するビームスポットＢＳが、吐出ヘッド３１と対向する表面２ａの領域に形成される。

次いで、制御装置５０が、ビットマップデータＢＭＤに基づいた吐出制御信号ＳＩを吐出ヘッド駆動回路５６に出力し、各セルＣが着弾位置Ｐａに位置するたびに、吐出タイミング信号ＬＰを出力する。すなわち、目標吐出位置Ｐが着弾位置Ｐａに位置するたびに、制御装置５０が、吐出ヘッド駆動回路５６を介して、吐出制御信号ＳＩに基づいて選択したノズルＮから液滴Ｆｂを吐出する。

吐出された液滴Ｆｂは、対応する目標吐出位置Ｐに着弾して濡れ広がり、乾燥開始位置Ｐｅに到達して、その外径をセル幅Ｗにする。セル幅Ｗの外径を呈した液滴Ｆｂは、ビームスポットＢＳに侵入し、その乾燥を開始する。乾燥を開始する液滴Ｆｂには、スポット幅ＷＳが拡大している分だけ、より低いエネルギー密度のレーザ光Ｌ２が、より長時間にわたって照射される。この結果、着弾した液滴Ｆｂは、それぞれ突沸や飛散を回避し、その分散媒や溶媒を確実に蒸発させる。すなわち、着弾した各液滴Ｆｂは、それぞれ対応するセルＣに定着し、セル幅ＷからなるドットＤを形成する。

次に、上記のように構成した第一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、反射ミラー３３が、半導体レーザＬＤからのレーザ光Ｌ２を表面２ａの略接線方向に反射し、ミラーステージ３２が、反射ミラー３３を上下方向に変位して、反射面３３ｍと表面２ａとの間の距離（ミラーギャップＭＧ）を変更する。そして、液滴Ｆｂを吐出するときに、ミラーステージ３２が、反射ミラー３３を下動し、ミラーギャップＭＧを吐出ヘッド３１と表面２ａとの間の距離（プラテンギャップＰＧ）よりも短くする。

よって、表面２ａの略接線方向に沿うレーザ光Ｌ２が、吐出ヘッド３１と対向する表面２ａの領域にビームスポットＢＳを形成し、ビームスポットＢＳのスポット幅ＷＳを表面２ａの接線方向（ガラス基板２の走査方向）に拡大させる。この結果、スポット幅ＷＳを拡大している分だけ、着弾した液滴Ｆｂに対して、より低いエネルギー密度のレーザ光Ｌ２を、より長時間にわたり照射させることができる。すなわち、ドットＤの生産性を損なうことなく、液滴Ｆｂの乾燥時間を拡大させることができ、着弾した液滴Ｆｂの突沸や飛散を回避してドットＤの形成不良を低減させることができる。

（２）上記実施形態によれば、一対の高さセンサ２５が、基板高さＳＧを検出し、各リフト機構２４が、高さセンサ２５の検出した基板高さＳＧに基づいてガラス基板２の位置を補正する。そして、液滴Ｆｂを吐出するときに、リフト機構２４が、基板高さＳＧを描画高さＳＧ１にセットし、プラテンギャップＰＧを吐出ギャップＰＧ１にセットする。

よって、ガラス基板２の載置状態に関わらず、液滴Ｆｂを吐出するときのミラーギャップＭＧを、より確実に、プラテンギャップＰＧよりも短くさせることができる。この結果、液滴Ｆｂの乾燥時間を、より確実に、拡大させることができる。
（第二実施形態）
次に、本発明を具体化した第二実施形態を、図１１〜図１３に従って説明する。尚、第二実施形態では、第一変位手段をリフト機構２４に具体化したものであり、その他の点では第一実施形態と同一の構成になっている。

図１１において、キャリッジ３０のＹ矢印方向下側には、下方に延びる支持部材３２ａが配設されている。支持部材３２ａは、反射ミラー３３をキャリッジ３０に対して支持固定する。支持部材３２ａは、基準面２１ａ（ＸＹ面）に対して、反射面３３ｍの高さ位置と、ノズル形成面３４ａの高さ位置と、を同じにする。反射ミラー３３は、シリンドリカルレンズ３０ｓからのレーザ光Ｌ２を反射面３３ｍで受け、レーザ光Ｌ２をノズルプレート３４の下側に導く。この反射面３３ｍは、ＸＹ面に対するレーザ光Ｌ２の入射角θｉを８６．５°にする。

図１２において、第一変位手段としての各リフト機構２４は、液滴Ｆｂを吐出するときに、ガラス基板２のＹ矢印方向側を持ち上げた状態で、ガラス基板２をＹ矢印方向に走査する。詳述すると、各リフト機構２４は、液滴Ｆｂを吐出するときに、ガラス基板２の接線方向と、基準面２１ａの接線方向と、のなす角度（傾斜角θｊ）を所定の角度（本実施形態では２°）に保持する。しかも、各リフト機構２４は、液滴Ｆｂを吐出するときに、プラテンギャップＰＧを吐出ギャップＰＧ１に保持する。そして、各リフト機構２４は、液滴Ｆｂを吐出するときに、ミラーギャップＭＧを吐出ギャップＰＧ１よりも短い距離（照射ギャップＭＧ１）に保持する。

これによって、ノズルプレート３４とガラス基板２との間に導かれるレーザ光Ｌ２が、その照射方向と、表面２ａの法線と、のなす角度（入射角）を、傾斜角θｊの分だけ、９０°に近づける。すなわち、レーザ光Ｌ２が、傾斜角θｊの分だけ、その照射方向を表面２ａの接線方向に近づけ、ビームスポットＢＳが、その接線方向の幅（スポット幅ＷＳ）を拡大する。この結果、着弾した液滴Ｆｂには、スポット幅ＷＳが拡大する分だけ、同じエネルギーのレーザ光Ｌ２が、より低いエネルギー密度で、かつ長時間にわたって照射される。

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、変位情報生成手段及び制御手段としての制御装置５０には、変位情報としてのリフト情報ＬＩが格納されている。リフト情報ＬＩは、各リフト機構２４の経時的な駆動量に関する情報であり、制御装置５０が、基板位置情報ＨＩに基づいて生成する情報である。すなわち、リフト情報ＬＩは、液滴Ｆｂを吐出するときに、ガラス基板２の傾斜角θｊを保持して、ミラーギャップＭＧ及びプラテンギャップＰＧをそれぞれ照射ギャップＭＧ１及び吐出ギャップＰＧ１に保持するための情報である。制御装置５０は、液滴Ｆｂを吐出するときに、リフト情報ＬＩに基づいてリフト機構駆動信号ＬＳを生成し、リフト機構駆動回路５５を介して各リフト機構２４を駆動制御する。

今、描画情報Ｉａが、入力装置５１から制御装置５０に入力され、制御装置５０が、描画情報Ｉａに基づいたビットマップデータＢＭＤを格納し、キャリッジ３０をセットしてガラス基板２の走査を開始する。ガラス基板２の走査を開始すると、まず、制御装置５０が、ガラス基板２の基板高さＳＧを検出し、基板位置情報ＨＩを生成して格納する。次いで、制御装置５０が、基板位置情報ＨＩに基づいてリフト情報ＬＩを生成して格納する。リフト情報ＬＩが格納されると、制御装置５０は、液滴Ｆｂを吐出するときに、リフト情
報ＬＩに基づくリフト機構駆動信号ＬＳをリフト機構駆動回路５５に出力し、各リフト機構２４を駆動制御する。これによって、制御装置５０は、吐出した液滴Ｆｂを乾燥するときに、ミラーギャップＭＧ及びプラテンギャップＰＧをそれぞれ照射ギャップＭＧ１及び吐出ギャップＰＧ１に保持し、ガラス基板２の接線方向に拡大したスポット幅ＷＳを形成する。

次に、上記のように構成した第二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、制御装置５０が、基板位置情報ＨＩに基づいて、各リフト機構２４を駆動制御するためのリフト情報ＬＩを生成する。そして、液滴Ｆｂを乾燥するときに、各リフト機構２４が、ミラーギャップＭＧ及びプラテンギャップＰＧをそれぞれ照射ギャップＭＧ１及び吐出ギャップＰＧ１に保持する。

よって、吐出ヘッド３１に対する反射ミラー３３の相対位置を保持した状態で、ミラーギャップＭＧをプラテンギャップＰＧよりも短くすることができる。そのため、液滴Ｆｂに対するレーザ光Ｌ２の相対位置を保持した状態で、液滴Ｆｂの乾燥時間を拡大させることができる。この結果、液滴Ｆｂに対するレーザ光Ｌ２の位置精度を維持することができ、ドットＤの形成不良を、より確実に、低減させることができる。

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、吐出ギャップＰＧ１と照射ギャップＭＧ１をそれぞれ３００μｍ及び１００μｍに設定した。これに限らず、吐出ギャップＰＧ１は、液滴Ｆｂの着弾精度を確保可能な距離であればよく、照射ギャップＭＧ１は、その吐出ギャップＰＧ１よりも短い距離であればよい。

・上記実施形態では、光学部材を直角プリズムミラーに具体化した。これに限らず、光学部材をガルバノミラーに具体化してもよい。あるいは、半導体レーザＬＤの出射するレーザ光Ｌ２の出射方向を入射角θｉと略同一にして、光学部材をシリンドリカルレンズに具体化してもよい。つまり、光学部材は、液滴に対するレーザ光の照射方向を基板の略走査方向にして、レーザ光源からのレーザ光をノズルプレートと対向する基板の領域に導くものであればよい。

・上記実施形態では、走査手段を、ステージ２３に具体化した。これに限らず、走査手段を、キャリッジ３０に具体化してもよい。つまり、走査手段は、基板を一方向に沿ってノズルプレートに対して相対的に走査するものであればよい。

・上記実施形態では、描画情報Ｉａに基づいてビットマップデータＢＭＤを生成する構成にした。これに限らず、予め外部装置で生成したビットマップデータＢＭＤを入力装置５１から制御装置５０に入力する構成にしてもよい。

・上記実施形態では、液滴吐出ヘッドを、圧電素子駆動方式の吐出ヘッド３１に具体化した。これに限らず、液滴吐出ヘッドを、抵抗加熱方式や静電駆動方式の吐出ヘッドに具体化してもよい。

・上記実施形態では、着弾した各液滴Ｆｂに対して、共通するビームスポットＢＳを形成する構成にした。これに限らず、例えば半導体レーザＬＤからのレーザ光Ｌ２を各ノズルＮに対応させて分割し、着弾する液滴ごとに、ビームスポットを形成する構成してもよい。

・上記実施形態では、パターン形成材料を、金属インクＦに具体化した。これに限らず、例えば、パターン形成材料を、絶縁膜材料や有機材料の分散した液状体に具体化しても
よい。つまり、パターン形成材料は、レーザ光を受けて乾燥し、固層のパターンを形成する材料であればよい。

・上記実施形態では、液滴Ｆｂを乾燥して半円球状のドットＤを形成した。これに限らず、例えば、液滴を乾燥して平面形状や楕円形のパターンを形成してもよい。
・上記実施形態では、パターンを、ガラス基板２上の識別コード１０に具体化した。これに限らず、パターンを、ガラス基板２や多層配線基板の金属配線や絶縁膜などに具体化してもよい。つまり、パターンは、液滴を乾燥して形成するものであればよい。

・上記実施形態では、識別コード１０（パターン）を、液晶表示装置１に形成した。これに限らず、パターンを、有機エレクトロルミネッセンス表示装置に形成してもよい。あるいは、パターンを、平面状の電子放出素子を備えた電界効果型表示装置（ＦＥＤやＳＥＤなど）に形成してもよい。

第一実施形態における液晶表示装置の正面図。 同じく、液晶表示装置に形成された識別コードの正面図。 同じく、液滴吐出装置を示す斜視図。 同じく、液滴吐出装置を示す要部側面図。 同じく、液滴吐出ヘッドを示す斜視図。 同じく、液滴吐出ヘッドを示す要部断面図。 同じく、反射ミラーを示す概略側面図。 同じく、反射ミラーを示す概略側面図。 同じく、反射ミラーと液滴吐出ヘッドとの関係を説明する説明図。 同じく、液滴吐出装置の電気的構成を説明する電気ブロック回路図。 第二実施形態における反射ミラーと液滴吐出ヘッドとの関係を説明する説明図。 同じく、反射ミラーと液滴吐出ヘッドとの関係を説明する説明図。 同じく、液滴吐出装置の電気的構成を説明する電気ブロック回路図。

符号の説明

２…基板としてのガラス基板、１０…識別コード、２０…液滴吐出装置、２３…走査手段としてのステージ、２４…第二変位手段としてのリフト機構、２５…距離情報生成手段としての高さセンサ、３１…液滴吐出ヘッド、３２…第一変位手段としてのミラーステージ、３３…光学部材としての反射ミラー、３３ｍ…光学面としての反射面、３４…ノズルプレート、５０…制御手段及び変位情報生成手段としての制御装置、Ｄ…ドット、Ｆ…パターン形成材料としての金属インク、Ｆｂ…液滴、ＬＤ…レーザ光源としての半導体レーザ、Ｌ２…レーザ光、Ｎ…ノズル。

Claims (7)

1. パターン形成材料を液滴にして基板に吐出する液滴吐出装置において、
   前記基板と対向するノズルプレートを有し、前記ノズルプレートのノズルから前記液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、
   前記基板を一方向に沿って前記液滴吐出ヘッドに対して相対的に走査する走査手段と、
   前記基板に着弾した前記液滴を乾燥するためのレーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記液滴吐出ヘッドの前記一方向側に配設され、前記液滴に対する前記レーザ光の照射方向が前記基板の法線方向から見て前記一方向と略平行になるように、前記レーザ光源からのレーザ光を前記ノズルプレートと対向する前記基板の領域に導く光学部材と、
   前記光学部材の光学面と前記基板との間の距離が前記ノズルプレートと前記基板との間の距離よりも短くなるように、少なくとも前記光学部材と前記基板のいずれか一方を変位する第一変位手段と、
   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、
   前記ノズルプレートと前記基板との間の距離を検出し、前記ノズルプレートと前記基板との間の距離に関する距離情報を生成する距離情報生成手段と、
   前記ノズルプレートと前記基板との間の距離が予め設定した基準値になるように、前記距離情報生成手段の生成した前記距離情報に基づいて、少なくとも前記液滴吐出ヘッドと前記基板のいずれか一方を変位する第二変位手段と、を備え、
   前記第一変位手段は、前記光学部材の光学面と前記基板との間の距離が前記基準値よりも短くなるように、少なくとも前記光学部材と前記基板のいずれか一方を変位することを特徴とする液滴吐出装置。
3. 請求項１に記載する液滴吐出装置において、
   前記ノズルプレートと前記基板との間の距離を検出し、前記ノズルプレートと前記基板との間の距離に関する距離情報を生成する距離情報生成手段と、
   前記光学部材の光学面と前記基板との間の距離が前記ノズルプレートと前記基板との間の距離よりも短くなるように、前記距離情報生成手段の生成する前記距離情報に基づいて少なくとも前記光学部材と前記基板のいずれか一方を変位するための変位情報を生成する変位情報生成手段と、
   前記変位情報生成手段の生成した前記変位情報に基づいて前記第一変位手段を駆動制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の液滴吐出装置において、
   前記光学部材は、前記レーザ光源からのレーザ光を反射して前記ノズルプレートと対向する前記液滴の領域に導く反射ミラーであることを特徴とする液滴吐出装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の液滴吐出装置において、
   前記レーザ光源は、半導体レーザであることを特徴とする液滴吐出装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の液滴吐出装置において、
   前記パターン形成材料は、金属微粒子の分散した金属インクであることを特徴とする液滴吐出装置。
7. 基板の一側面に形成される複数のドットを備えた識別コードにおいて、
   前記複数のドットを、請求項１〜６のいずれか１つに記載する液滴吐出装置によって形成したことを特徴とする識別コード。

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