JP2009072727A - Liquid droplet drying method of liquid droplet discharge apparatus and liquid droplet discharge apparatus - Google Patents
Liquid droplet drying method of liquid droplet discharge apparatus and liquid droplet discharge apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009072727A JP2009072727A JP2007245856A JP2007245856A JP2009072727A JP 2009072727 A JP2009072727 A JP 2009072727A JP 2007245856 A JP2007245856 A JP 2007245856A JP 2007245856 A JP2007245856 A JP 2007245856A JP 2009072727 A JP2009072727 A JP 2009072727A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- droplet
- drying
- substrate
- droplet discharge
- droplets
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Coating Apparatus (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Abstract
Description
本発明は、液滴吐出装置の液滴乾燥方法及び液滴吐出装置に関する。 The present invention relates to a droplet drying method for a droplet discharge device and a droplet discharge device.
従来、液滴吐出装置を使用してパターン形成材料を含んだ液状体を液滴として吐出させて基板上に線状のパターンを形成することが知られている。
一般に、液滴吐出装置は、ステージに載置した基板と、パターン形成材料を含んだ液状体を液滴として基板に吐出する液滴吐出ヘッドと、基板(ステージ)と液滴吐出ヘッドを2次元的に相対移動させる機構を備えている。そして、液滴吐出ヘッドから吐出させた液滴を基板表面の任意の位置に配置させる。このとき、基板表面に順次配置される各液滴について、その液滴の濡れ拡がる範囲が互いに重なるように液滴を順次配置することにより、基板表面に隙間無く機能液で覆われた線状パターンを形成することができる。
Conventionally, it is known to form a linear pattern on a substrate by discharging a liquid containing a pattern forming material as droplets using a droplet discharge device.
In general, a droplet discharge apparatus includes a substrate placed on a stage, a droplet discharge head that discharges a liquid containing a pattern forming material as droplets onto the substrate, and a substrate (stage) and the droplet discharge head that are two-dimensionally arranged. A mechanism for relative movement is provided. Then, the droplets discharged from the droplet discharge head are arranged at an arbitrary position on the substrate surface. At this time, for each droplet that is sequentially arranged on the surface of the substrate, a linear pattern that is covered with the functional liquid without any gap on the surface of the substrate by sequentially arranging the droplets so that the wetted and spread ranges of the droplets overlap each other. Can be formed.
ところで、基板に着弾した液滴は、速やかに乾燥されることが、生産性、高精細なパターンを形成する上で好ましい。
そこで、基板全体を予め加熱して着弾した液滴を速やかに乾燥させることが提案されている。また、吐出ヘッドと基板との間(プラテンギャップ)に空気流を流し、基板に着弾した液滴の蒸気を排気し乾燥を促進させることが種々提案されている(例えば、特許文献1〜4)。
By the way, it is preferable that the droplets that have landed on the substrate are dried quickly in order to form a high-definition pattern with high productivity.
In view of this, it has been proposed to quickly dry droplets that have been landed by preheating the entire substrate. Various proposals have been made to flow air between the discharge head and the substrate (platen gap), exhaust the vapor of droplets that have landed on the substrate, and promote drying (for example,
さらに、基板に着弾した液滴や吐出ヘッドから基板の間を飛行中の液滴にレーザを照射して、該液滴を速やかに乾燥させることが試みられている。
ところで、この種の液滴吐出装置は、さらなる高速描画が望まれている。そのため、液滴を速やかに乾燥させることが益々重要になってきている。そこで、例えば、空気流の流速を高め、乾燥時間を短くすることが考えられる。しかしながら、空気流の流速を上げると、飛行中の液滴の飛行軌跡が変動し、所望に着弾位置に着弾できず、高精細なパターンを描画できなくなることから、乾燥時間を短くするには限界があった。 By the way, this type of liquid droplet ejection apparatus is desired to perform higher-speed drawing. For this reason, it is becoming increasingly important to quickly dry the droplets. Thus, for example, it is conceivable to increase the air flow velocity and shorten the drying time. However, if the air flow velocity is increased, the flight trajectory of the droplets in flight will fluctuate, making it impossible to land at the landing position as desired, making it impossible to draw high-definition patterns. was there.
また、レーザ乾燥においても、飛行中の液滴または着弾直後の液滴に強力なレーザを照射し乾燥時間を短くすることが考えられる。しかしながら、照射するレーザの出力によっては、液滴が吹き飛んでしまいパターンを描画できなくなり、乾燥時間を短くするには限界があった。 Also in laser drying, it is conceivable to shorten the drying time by irradiating a droplet in flight or immediately after landing with a powerful laser. However, depending on the output of the laser to irradiate, the droplets are blown off, making it impossible to draw a pattern, and there is a limit to shortening the drying time.
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、着弾した吐出された液滴を速やかに乾燥させて生産性を上げるとともに高精細なパターンを形成することができる液滴吐出装置の液滴乾燥方法及び液滴吐出装置を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and its purpose is to quickly dry the ejected droplets that have landed thereon, thereby increasing productivity and forming a high-definition pattern. It is an object to provide a droplet drying method for a droplet discharge device and a droplet discharge device.
本発明の液滴吐出装置の液滴乾燥方法は、吐出ヘッドから基板に向かって吐出された液滴を、前記基板に向かって飛行中に、レーザ光を照射して乾燥させる機能液の液滴乾燥方
法であって、前記吐出ヘッドのノズルプレートと前記基板の間に、前記液滴の吐出方向に対して垂直方向から乾燥用気体を流すとともに、前記液滴の吐出方向に対して垂直方向であって前記乾燥用気体の流れる方向と相対向する方向から前記レーザ光を照射する。
The droplet drying method of the droplet discharge apparatus of the present invention is a droplet of a functional liquid that dries a droplet discharged from a discharge head toward a substrate by irradiating a laser beam while flying toward the substrate. In the drying method, a drying gas is caused to flow between the nozzle plate of the ejection head and the substrate from a direction perpendicular to the droplet ejection direction, and in a direction perpendicular to the droplet ejection direction. Then, the laser beam is irradiated from a direction opposite to the direction in which the drying gas flows.
本発明の液滴吐出装置の液滴乾燥方法によれば、基板に向かって飛行中の液滴は、レーザ光のエネルギーにて乾燥させられるとともに、乾燥用気体にて乾燥させられる。この時、レーザ光の照射方向と、乾燥用気体の流れる方向が相対向しているため、基板に向かって飛行している液滴は、レーザ光と乾燥用気体による力の影響が低減され、目的位置に着弾する。 According to the droplet drying method of the droplet discharge device of the present invention, the droplet in flight toward the substrate is dried by the energy of the laser beam and dried by the drying gas. At this time, since the irradiation direction of the laser beam and the direction in which the drying gas flows are opposite to each other, the influence of the force of the laser beam and the drying gas on the droplet flying toward the substrate is reduced. Land at the target position.
この液滴吐出装置の液滴乾燥方法において、前記乾燥用気体は、前記ステージの進行方向に向かって流してもよい。
この液滴吐出装置の液滴乾燥方法によれば、前記ノズルプレートと前記基体の間を、主走査方向に流れる乾燥用気体は、基体の進む方向に流すため、気体は乱されることなく整流され層流となって流れる。その結果、乾燥用気体の流速が一様となり、基板に向かって飛行する液滴の目的位置への着弾精度を上げることができる。
In the droplet drying method of the droplet discharge device, the drying gas may flow in the traveling direction of the stage.
According to the droplet drying method of this droplet discharge device, the drying gas flowing in the main scanning direction flows between the nozzle plate and the substrate in the direction in which the substrate moves, so that the gas is rectified without being disturbed. It flows as a laminar flow. As a result, the flow velocity of the drying gas becomes uniform, and the landing accuracy of the droplet flying toward the substrate can be improved.
この液滴吐出装置の液滴乾燥方法において、前記乾燥用気体の流量及び前記レーザ光のエネルギーの少なくともいずれか一方を制御して、前記基板に配置される液滴の着弾位置を制御するようにしてもよい。 In the droplet drying method of the droplet discharge device, the landing position of the droplet disposed on the substrate is controlled by controlling at least one of the flow rate of the drying gas and the energy of the laser beam. May be.
この液滴吐出装置の液滴乾燥方法によれば、基板に向かって飛行中の液滴の向きを制御できることから、液滴の着弾位置を容易に制御できる。
この液滴吐出装置の液滴乾燥方法において、前記乾燥用気体は、前記液滴の構成成分によって規定される気体であって、前記液滴の蒸発成分とは異なる気体であってもよい。
According to the droplet drying method of this droplet discharge device, since the direction of the droplet in flight toward the substrate can be controlled, the landing position of the droplet can be easily controlled.
In the droplet drying method of the droplet discharge device, the drying gas may be a gas defined by the constituent components of the droplet and may be a gas different from the evaporation component of the droplet.
この液滴吐出装置の液滴乾燥方法によれば、基板に向かって飛行中の液滴は、液滴の蒸発成分とは異なる気体に晒されるため乾燥させられる。
この液滴吐出装置の液滴乾燥方法において、前記乾燥用気体は、前記液滴の構成成分によって規定される気体であって、前記液滴の蒸発成分を飽和蒸気量未満含む気体であってもよい。
According to the droplet drying method of this droplet discharge device, the droplet in flight toward the substrate is dried because it is exposed to a gas different from the evaporation component of the droplet.
In the droplet drying method of the droplet discharge device, the drying gas may be a gas defined by the constituent components of the droplet, and may be a gas containing the evaporation component of the droplet less than a saturated vapor amount. Good.
この液滴吐出装置の液滴乾燥方法によれば、基板に向かって飛行中の液滴は、液滴の蒸発成分を飽和蒸気量未満含む気体に晒されるため乾燥させられる。
本発明の液滴吐出装置は、吐出ヘッドから基板に向かって吐出された液滴を、前記基板に向かって飛行中に、レーザ光を照射して乾燥させる液滴吐出装置であって、前記吐出ヘッドを挟んで設けられ、前記吐出ヘッドのノズルプレートと前記基板の間に、前記液滴の吐出方向に対して垂直方向から乾燥用気体を流すための吹出しポート及び吸引ポートと、
前記吸引ポート側に設けられ、前記液滴の吐出方向に対して垂直方向であって前記乾燥用気体の流れる方向と相対向する方向から前記液滴を照射するレーザ光を出射するレーザ出力手段とを備えた。
According to the droplet drying method of this droplet discharge device, the droplet in flight toward the substrate is dried because it is exposed to the gas containing the evaporation component of the droplet below the saturated vapor amount.
The droplet discharge device of the present invention is a droplet discharge device that dries a droplet discharged from a discharge head toward a substrate by irradiating a laser beam while flying toward the substrate. A blow-out port and a suction port for flowing a drying gas from a direction perpendicular to the discharge direction of the droplet between the nozzle plate of the discharge head and the substrate;
Laser output means provided on the suction port side and emitting laser light for irradiating the droplets from a direction perpendicular to the droplet discharge direction and opposite to the flow direction of the drying gas; Equipped with.
本発明の液滴吐出装置によれば、吐出ヘッドを挟んで設けられた吹出しポートと吸引ポートとにより、吐出ヘッドのノズルプレートと基板の間に、液滴の吐出方向に対して垂直方向から乾燥用気体を流すことができる。また、吸引ポート側に設けられたレーザ出力手段により、液滴の吐出方向に対して垂直方向であって乾燥用気体の流れる方向と相対向する方向からレーザ光を出射することができる。 According to the droplet discharge device of the present invention, drying is performed from a direction perpendicular to the droplet discharge direction between the nozzle plate of the discharge head and the substrate by the blowout port and the suction port provided across the discharge head. A working gas can flow. Further, the laser output means provided on the suction port side can emit laser light from a direction perpendicular to the droplet discharge direction and opposite to the direction in which the drying gas flows.
その結果、基板に向かって飛行中の液滴は、レーザ光のエネルギーにて乾燥させられるとともに、乾燥用気体にて乾燥させられる。この時、レーザ光の照射方向と、乾燥用気体
の流れる方向が相対向しているため、基板に向かって飛行している液滴は、レーザ光と乾燥用気体による力の影響が低減され、目的位置に着弾する。
As a result, the droplet in flight toward the substrate is dried by the energy of the laser beam and also dried by the drying gas. At this time, since the irradiation direction of the laser beam and the direction in which the drying gas flows are opposite to each other, the influence of the force of the laser beam and the drying gas on the droplet flying toward the substrate is reduced. Land at the target position.
以下、本発明を具体化した実施形態を図1〜図4に従って説明する。図1は、液滴吐出装置10の全体斜視図である。
図1において、液滴吐出装置10は、一つの方向(主走査方向)に延びる基台11を有し、その基台11の上にステージ12が走査方向に移動可能に配置されている。ステージ12は、その上面に基板S1を載置し、その基板S1の一つの面(吐出面SA)を上に向けた状態で該基板S1を位置決め固定して、基台11の長手方向に沿って基板S1を搬送する。
Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall perspective view of the
In FIG. 1, a
基板S1としては、グリーンシート、ガラス基板、シリコン基板、セラミック基板、樹脂フィルム、紙等の各種の基板が用いられる。
なお、本実施形態では、基板S1が搬送される方向(主走査方向)であって、図1において左上方向に向かう方向を+Y方向という。また、+Y方向と直交する方向(副走査方向)であって、図1において右下方向に向かう方向を+X方向とし、基板S1の方向の法線をZ方向という。
As the substrate S1, various substrates such as a green sheet, a glass substrate, a silicon substrate, a ceramic substrate, a resin film, and paper are used.
In the present embodiment, the direction (main scanning direction) in which the substrate S1 is transported and the direction toward the upper left direction in FIG. 1 is referred to as the + Y direction. In addition, a direction (sub-scanning direction) orthogonal to the + Y direction and directed in the lower right direction in FIG. 1 is referred to as a + X direction, and a normal line of the direction of the substrate S1 is referred to as a Z direction.
液滴吐出装置10は、基台11を跨ぐ門型のガイド部材13と、ガイド部材13の上側に配設されるインクタンク14とを有する。インクタンク14は、液状体としての所定のインクIkを貯留するとともに、貯留するインクIkを所定の圧力で導出する。インクIkとしては、パターン形成材料としての銀微粒子を含む銀インク、パターン形成材料としてのITO(Indium Tin Oxide)微粒子を含むITOインク、パターン形成材料としての顔料を含む顔料インク等の各種のインクが用いられる。
The
ガイド部材13は、キャリッジ15を+X方向及び+X方向の反対方向(−X方向)に沿って移動可能に支持している。キャリッジ15は、下側に設けた支持プレート18が前記ステージ12と平行に配設され、その支持プレート18には複数の液滴吐出ヘッド20が取着されている。
The
尚、本実施例では、基板S1を+Y方向及び−Y方向に搬送する動作を主走査とし、キャリッジ15を+X方向及び−X方向に搬送する動作を副走査という。また、基板S1を主走査する速度を、相対速度としての主走査速度Vsという。
(液滴吐出ヘッド20)
次に、キャリッジ15の下面に設けた支持プレート18に取着された複数の液滴吐出ヘッド20について以下に説明する。
In this embodiment, the operation of transporting the substrate S1 in the + Y direction and the −Y direction is referred to as main scanning, and the operation of transporting the
(Droplet discharge head 20)
Next, the plurality of droplet discharge heads 20 attached to the
図2は、支持プレート18に取着される1つの液滴吐出ヘッド20をステージ12側から見た斜視図である。図3は、液滴吐出ヘッド20をステージ12から見た平面図であり、各液滴吐出ヘッド20の配置を示す図である。図4は、液滴吐出ヘッド20の吐出動作を示す側面図である。
FIG. 2 is a perspective view of one
図2において、液滴吐出ヘッド20は、支持プレート18に対して+X方向に延びるように固着されるヘッド基板21と、ヘッド基板21に対して同じく+X方向に延びるように固着される吐出ヘッド本体22を有する。
In FIG. 2, a
ヘッド基板21は支持プレート18に位置決め固定される。つまり、液滴吐出ヘッド20は、図4に示すように、支持プレート18に形成した貫通穴19を同プレート18の上面18aから吐出ヘッド本体22を貫通させ、吐出ヘッド本体22を支持プレート18の
下面18bから突出させる。吐出ヘッド本体22を支持プレート18の下面18bから突出させた状態で、支持プレート18の上面18aとヘッド基板21の下面21bを密着固定することによって、液滴吐出ヘッド20は、支持プレート18に支持固定される。従って、液滴吐出ヘッド20は、キャリッジ15とともに+X方向及び−X方向に沿って移動する。
The
また、ヘッド基板21は、その上面21a一側端に入力端子21cを有するとともに、入力端子21cに入力される駆動波形信号をヘッド基板21の下面21bに固着した吐出ヘッド本体22に出力する。
The
吐出ヘッド本体22は、図4に示すように、基板S1と対向する側にノズルプレート23を有し、ノズルプレート23は、基板S1と相対向する面をノズル形成面23aという。ノズル形成面23aは、液滴吐出ヘッド20が基板S1と対向するとき、吐出面SAと略平行に配置される。そして、ノズル形成面23aと吐出面SAとの間の距離を、プラテンギャップという。このプラテンギャップは、例えば数百μmであり、十分に短い距離に設定されることによって、後述する液滴D(図4参照)の着弾位置の精度を向上させる。
As shown in FIG. 4, the
図2に示すように、ノズル形成面23aは、その+X方向の全幅にわたってi個(iは2以上の整数であって、例えば180個)のノズルNを有する。各ノズルNは、それぞれZ方向に沿ってノズルプレート23に貫通形成されているとともに、+X方向に沿って所定のピッチで配列されている。ノズルプレート23は、このi個のノズルNによって一列のノズル列を形成する、本実施形態においては、ノズルNのピッチをノズルピッチDxという。また、ノズル列の端から端までの幅を、ノズル列幅Dwという。
As shown in FIG. 2, the
図4において、液滴吐出ヘッド20は、各ノズルNの上側にそれぞれキャビティ26、振動板27及び圧電素子PZを有している。各キャビティ26は、それぞれ共通のインクタンク14に接続され、同インクタンク14からインクIkを収容し、そのインクIkをノズルNに供給する。振動板27は、各キャビティ26に対向する領域をZ方向に振動することによって、該キャビティ26の容積を拡大及び縮小させて、これに伴ってノズルNのメニスカスを振動させる。各圧電素子PZは、それぞれ所定の駆動波形信号を受けるとき、Z方向に収縮して伸張することによって、振動板27の各領域をZ方向に振動させる。各キャビティ26は、それぞれの振動板27がZ方向に振動するとき、収容するインクIkの一部を所定重量の液滴DにしてノズルNから吐出させる。
In FIG. 4, the
吐出される液滴Dは、ノズルNに対向する基板S1の吐出面SA上の位置、即ち目標点T0に着弾する。そして、目標点T0に着弾した液滴Dは、基板S1の主走査によって+Y方向に移動する。 The ejected droplets D land on the position on the ejection surface SA of the substrate S1 facing the nozzle N, that is, the target point T0. Then, the droplet D landed on the target point T0 moves in the + Y direction by the main scanning of the substrate S1.
支持プレート18に取着される複数の液滴吐出ヘッド20は、図3に示すように、XY平面において、+X方向及び+Y方向に対して階段状に配列されている。詳述すると、隣接する液滴吐出ヘッド20は、+Y方向から見て、一方の+X方向の端部と、他方の−X方向の端部を重畳させている。これによって、隣接する液滴吐出ヘッド20は、それぞれ+Y方向からみて、隣接するノズル列の間隔をノズルピッチDxにする。そして、複数の液滴吐出ヘッド20の各々は、+X方向の解像度を吐出面SAの+X方向略全幅にわたって均一にする。尚、図3においては、液滴吐出ヘッド20の配置を説明するために、ノズルNの数量を省略している。
As shown in FIG. 3, the plurality of droplet discharge heads 20 attached to the
図3に示すように、基板S1の吐出面SAは、一点鎖線で示すようにドットパターン格子によって仮想分割されている。ドットパターン格子は、その+Y方向の格子間隔と+X方向の格子間隔とがそれぞれ液滴Dの吐出ピッチDyによって規定されている。+Y方向
における吐出ピッチDyは、液滴Dの吐出周波数と基板S1の主走査速度Vsによって決まる。また、+X方向の吐出ピッチは、ノズルピッチDxによって決まる。そして、液滴Dを吐出するか否かの選択は、このドットパターン格子の格子点Tごとに規定されている。
As shown in FIG. 3, the ejection surface SA of the substrate S1 is virtually divided by a dot pattern grid as shown by a one-dot chain line. In the dot pattern lattice, the lattice spacing in the + Y direction and the lattice spacing in the + X direction are respectively defined by the ejection pitch Dy of the droplets D. The ejection pitch Dy in the + Y direction is determined by the ejection frequency of the droplets D and the main scanning speed Vs of the substrate S1. Further, the discharge pitch in the + X direction is determined by the nozzle pitch Dx. The selection of whether or not to discharge the droplet D is defined for each lattice point T of the dot pattern lattice.
液滴の吐出処理を実行するとき、+Y方向に配列される一群の格子点Tは、それぞれキャリッジ15の副走査と基板S1の主走査とによって、共通する一つのノズルNの直下を通過する。
(吹出しポート31と吸引ポート32)
支持プレート18に取着された各液滴吐出ヘッド20には、同支持プレート18の下面18bから突出した吐出ヘッド本体22を挟んで、−Y方向側に吹出しポート31を、+Y方向側に吸引ポート32を配置している。
When the droplet discharge process is executed, the group of lattice points T arranged in the + Y direction pass directly below one common nozzle N by the sub-scan of the
(
Each
吹出しポート31は、+X方向に沿って延びる直方体状に形成されていて、吐出ヘッド本体22の−Y方向側に隣接して設けられている。吹出しポート31は、基板S1と対向する側にノズル形成面23aと面一となっている面に吹出し口31aが形成されている。吹出し口31aは、その+X方向の幅がノズル列幅Dwに形成される矩形孔であって、液滴吐出ヘッド20が基板S1に対向するとき、その開口が吐出面SAと相対向する。
The
吸引ポート32は、+X方向に沿って延びる直方体状に形成されていて、吐出ヘッド本体22の+Y方向側に隣接して設けられている。吸引ポート32は、基板S1と対向する側に吸引口32aが形成されている。吸引口32aは、その+X方向の幅がノズル列幅Dwに形成される矩形孔であって、吐出ヘッド本体22が基板S1に対向するとき、その開口面が吐出面SAとノズル形成面23aとの間の空間に向くように配置されている。
The
図4において、吹出しポート31は、吹出し量コントローラ33に接続されている。吹出し量コントローラ33は、所定のガス供給ラインに接続されるとともに、該ガス供給ラインから供給される乾燥用気体を所定流量に調整した後に吹出しポート31に供給する。そして、吹出しポート31の吹出し口31aから、乾燥用気体が直下の基板S1に向かって吹き付けられる。
In FIG. 4, the
乾燥用気体とは、インクIkの構成成分によって規定される気体であって、インクIkの蒸発成分とは異なる気体、あるいはインクIkの蒸発成分を飽和蒸気量未満含む気体である。例えば、インクIkが、水系のインクの場合、乾燥用の気体としては、湿度が略0%の乾燥窒素や乾燥空気が好ましい。また、インクIkが有機系のインクの場合、乾燥窒素や乾燥空気、或いは有機溶媒を含まない気体が好ましい。 The drying gas is a gas defined by the constituent components of the ink Ik and is a gas different from the evaporation component of the ink Ik or a gas containing the evaporation component of the ink Ik less than the saturated vapor amount. For example, when the ink Ik is a water-based ink, the drying gas is preferably dry nitrogen or dry air having a humidity of approximately 0%. Further, when the ink Ik is an organic ink, dry nitrogen, dry air, or a gas containing no organic solvent is preferable.
図4において、吸引ポート32は、吸引量コントローラ34に接続されている。吸引量コントローラ34は、所定の減圧ラインに接続され、吸引ポート32の吸引口32aから吸引する気体を所定の流速で減圧ラインに排気する。
In FIG. 4, the
この吸引口32aからの吸引力にて、吹出しポート31の吹出し口31aから基板S1の向かって吹き付けられた気体は、吐出面SAとノズル形成面23aとの間の空間を介して吸引される。詳述すると、乾燥用気体は、吐出面SAとノズル形成面23aとの間の空間を層流となって、−Y方向側から+Y方向側へ流れる。この吐出面SAとノズル形成面23aとの間の空間を流れる乾燥用気体の流速は、吹出し量コントローラ33及び吸引量コントローラ34によって制御することができる。
The gas blown toward the substrate S1 from the
そして、吐出面SAとノズル形成面23aとの間を層流となって流れる乾燥用気体は、ノズルプレート23のノズルNから吐出面SAに向かって飛行している液滴Dの乾燥を促
進させることができる。その結果、基板S1に着弾した液滴Dの濡れ広がりを抑えることができる。
The drying gas flowing in a laminar flow between the ejection surface SA and the
図3において、支持プレート18であって、各液滴吐出ヘッド20の+Y方向側には、矩形状の出射孔41(図4参照)が階段状にそれぞれ貫通形成されている。各出射孔41は、そのX矢印方向の幅がノズル列幅Dwと略同じサイズで形成されている。各出射孔41の上側には、レーザ出力手段としての半導体レーザLDが配設されている。
In FIG. 3, rectangular emission holes 41 (see FIG. 4) are formed in a stepped manner on the
半導体レーザLDは、出射孔41の+X矢印方向略全幅に広がる帯状のコリメートされたレーザ光を下方に向けて出射する。半導体レーザLDの出射するレーザ光の波長は、液滴D(インクIk)に対して吸収率が高い領域の波長に設定されている。即ち、半導体レーザLDは、液滴Dに照射し、該液滴Dを乾燥させるためのレーザ光を出射するものである。 The semiconductor laser LD emits a belt-like collimated laser beam extending downward substantially in the + X arrow direction of the emission hole 41 downward. The wavelength of the laser beam emitted from the semiconductor laser LD is set to a wavelength in a region where the absorption rate of the droplet D (ink Ik) is high. That is, the semiconductor laser LD emits laser light for irradiating the droplet D and drying the droplet D.
出射孔41の内部には、シリンドリカルレンズ42が配設されている。シリンドリカルレンズ42は、+Y矢印方向にのみ曲率を有するレンズであり、レンズ面の+X矢印方向の幅が吐出ヘッド本体22のX矢印方向の幅と同じサイズで形成されている。シリンドリカルレンズ42は、半導体レーザLDがレーザ光を出射するときに、そのレーザ光の走査方向に沿う成分のみを収束し、第1照射光Le1として下方に出射する。尚、本実施形態では、シリンドリカルレンズ42を使用したが、シリンドリカルレンズ42では、光強度がノズル列方向において中央部で強く両端部で弱いガウシアンビームとなるため、シリンドリカルレンズ42に代えて光強度分布が均一な帯状ビームになるように回折光学素子を使って実施してもよい。
A
出射孔41の下側には、支持プレート18の下方に延びる一対のアーム43と、一対のアーム43の先端部間に回動可能に支持された反射ミラー44とが配設されている。一対のアーム43は、X矢印方向に沿う回動軸を中心にして反射ミラー44を回動可能に支持する。
A pair of
反射ミラー44は、シリンドリカルレンズ42側に反射面を有した平面ミラーであって、反射面のX矢印方向の幅がノズル列幅Dwと同じサイズで形成されている。反射ミラー44は、半導体レーザLDがレーザ光を出射するときに、シリンドリカルレンズ42からの第1照射光Le1を、吐出面SAとノズル形成面23aとの間の空間を、+Y方向側から−Y方向側に向かって反射する。つまり、反射ミラー44は、反射する第1照射光Le1を、吐出面SAとノズル形成面23aとの間の空間を−Y方向側から+Y方向側へ流れる乾燥用気体と、相対向する方向から照射する。
The
そして、吐出面SAとノズル形成面23aとの間の空間に照射された第1照射光Le1は、ノズルプレート23のノズルNから吐出面SAに向かって飛行している液滴Dの乾燥を促進させることができる。その結果、基板S1に着弾した液滴Dの濡れ広がりを抑えることができる。
And the 1st irradiation light Le1 irradiated to the space between discharge surface SA and the
また、主走査動作中において、ノズルプレート23のノズルNから吐出面SAに向かって飛行している液滴Dは、乾燥用気体の流速にて+Y方向に曲げられる力を受けるが、+Y方向側から照射される第1照射光Le1にて、その力を相殺することができる。その結果、各ノズルNから吐出される液滴Dを、ノズルNに対向する基板S1の吐出面SA上の目標点T0に確実に着弾させることができる。
Further, during the main scanning operation, the droplet D flying from the nozzle N of the
因みに、レーザ光(第1照射光Le1)のパワー密度[W/m2]をP、液滴Dの半径[m]をr、液滴Dの速度[m/s]をv、光吸収率をα、液滴Dの密度[kg/m3]
をρ、空気(乾燥気体)の密度をρ0、空気(乾燥気体)の粘度[Pa・s]をμ、空気(乾燥気体)の流速[m/s]をV、光速[km/s]をc、とそれぞれ表記する。
Incidentally, the power density [W / m 2 ] of the laser beam (first irradiation light Le1) is P, the radius [m] of the droplet D is r, the velocity [m / s] of the droplet D is v, and the light absorption rate. Α, density of droplet D [kg / m 3 ]
Ρ, air (dry gas) density ρ0, air (dry gas) viscosity [Pa · s] μ, air (dry gas) flow velocity [m / s] V, speed of light [km / s] c, respectively.
すると、液滴Dが空気(乾燥用気体)から受ける力F1は、下記の式で表される。
F1=M・3C・ρ0・V2/(4・2r・ρ)
ただし、Cは抵抗係数であって、
C=24(1+0.125Re0.72)/Re
Re=ρ0・V・2r/μ
また、M=ρ・4π・r3/3であることから、
F1=M・3C・ρ0・V2/(4・2r・ρ)
=(ρ・4π・r3/3)・3C・ρ0・V2/(4・2r・ρ)
=(ρ・4π・r3)・C・ρ0・V2/(4・2r・ρ)
=πr2・C・ρ0・V2/2
=πr2・ρ0・V2・12(1+0.125Re0.72)/Re
=6μ{1+0.125(ρ0・V・2r/μ)0.72}πr・V
一方、液滴Dがレーザ光(第1照射光Le1)から受ける力F2は、光の運動量保存から下記の式で表される。
Then, the force F1 that the droplet D receives from air (drying gas) is expressed by the following equation.
F1 = M · 3C · ρ0 · V 2 / (4 · 2r · ρ)
Where C is the resistance coefficient,
C = 24 (1 + 0.125Re 0.72 ) / Re
Re = ρ0 · V · 2r / μ
In addition, since it is M = ρ · 4π · r 3 /3,
F1 = M · 3C · ρ0 · V 2 / (4 · 2r · ρ)
= (Ρ · 4π · r 3 /3) · 3C · ρ0 · V 2 / (4 · 2r · ρ)
= (Ρ · 4π · r 3 ) · C · ρ0 · V 2 / (4 · 2r · ρ)
= Πr 2 · C · ρ0 · V 2/2
= Πr 2 · ρ 0 · V 2 · 12 (1 + 0.125Re 0.72 ) / Re
= 6μ {1 + 0.125 (ρ0 · V · 2r / μ) 0.72 } πr · V
On the other hand, the force F2 that the droplet D receives from the laser light (first irradiation light Le1) is expressed by the following equation from the conservation of the momentum of the light.
F2=dP/dt=α・P・πr2・dt/cdt=α・P・πr2/c
そして、液滴Dが乾燥用気体から受ける力F1と液滴Dがレーザ光(第1照射光Le1)から受ける力F2が釣り合う条件は、
F1=F2
つまり、
6μ(1+0.125(ρ0・V・2r/μ)0.72)V=α・P・r/c
となる。
F2 = dP / dt = α · P · πr 2 · dt / cdt = α · P · πr 2 / c
And the condition where the force F1 that the droplet D receives from the drying gas and the force F2 that the droplet D receives from the laser light (first irradiation light Le1) is balanced is as follows:
F1 = F2
That means
6 μ (1 + 0.125 (ρ0 · V · 2r / μ) 0.72 ) V = α · P · r / c
It becomes.
従って、上式を満たす流速V[m/s]で、乾燥用気体を流すと、F1とF2が相殺されて、各ノズルNから吐出される液滴Dは、ノズルNに対向する基板S1の吐出面SA上の目標点T0に確実に着弾させることが可能となる。 Therefore, when a drying gas is flowed at a flow velocity V [m / s] that satisfies the above equation, F1 and F2 are offset, and the droplet D ejected from each nozzle N is on the substrate S1 facing the nozzle N. It is possible to reliably land on the target point T0 on the discharge surface SA.
従って、乾燥時間を短くするために、レーザ光のパワー密度Pを上げた場合には、そのパワー密度Pに相対した乾燥用気体の流速Vを設定することによって、液滴Dの飛行軌跡が曲げられることとなく、目標点T0に確実に着弾する。しかも、レーザ光のパワー密度Pが上がったばかりでなく、乾燥用気体の流速Vも上がるため、乾燥が相乗的に促進されるため乾燥時間を非常に短くするころができる。 Therefore, when the power density P of the laser beam is increased in order to shorten the drying time, the flight trajectory of the droplet D is bent by setting the flow velocity V of the drying gas relative to the power density P. It will land on the target point T0 without fail. Moreover, not only the power density P of the laser beam is increased, but also the flow velocity V of the drying gas is increased, so that drying is synergistically promoted, so that the drying time can be made very short.
次に、上記のように構成した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、基板S1が吐出ヘッド20の直下を主走査方向に移動し、吐出ヘッド20から基板S1に向かって液滴Dを吐出しているとき、ノズルプレート23と基板S1の吐出面SAの間に、乾燥用気体を、+Y方向に流すようにした。
Next, effects of the embodiment configured as described above will be described below.
(1) According to the above embodiment, when the substrate S1 moves in the main scanning direction directly under the
従って、ノズルプレート23のノズルNから吐出面SAに向かって飛行している液滴Dや、基板S1に着弾した液滴Dの乾燥を促進させることができる。その結果、乾燥時間の短縮を図ることができるとともに、基板S1に着弾した液滴Dの濡れ広がりを抑えることができ高精細なパターンを形成できる。
Therefore, drying of the droplet D flying from the nozzle N of the
(2)上記実施形態によれば、基板S1が吐出ヘッド20の直下を主走査方向に移動し、吐出ヘッド20から基板S1に向かって液滴Dを吐出しているとき、吐出面SAとノズル形成面23aとの間の空間に第1照射光Le1を照射した。
(2) According to the above embodiment, when the substrate S1 moves in the main scanning direction directly below the
従って、ノズルプレート23のノズルNから吐出面SAに向かって飛行している液滴Dは、飛行中にレーザ光のエネルギーによって乾燥が促進され増粘される。その結果、乾燥時間の短縮を図ることができるとともに、基板S1に着弾した液滴Dの濡れ広がりを抑えることができ高精細なパターンを形成できる。
Accordingly, the droplet D flying from the nozzle N of the
(3)上記実施形態によれば、乾燥用気体を、ノズルプレート23と基板S1の吐出面SAの間を+Y方向に流し、第1照射光Le1を、吐出面SAとノズル形成面23aとの間の空間を+Y方向に向かって照射した。
(3) According to the above embodiment, the drying gas is caused to flow in the + Y direction between the
従って、ノズルプレート23のノズルNから吐出面SAに向かって飛行している液滴Dは、乾燥用気体の流速にて+Y方向に曲げられる力F1を受けるが、+Y方向側から照射される第1照射光Le1にて、その力F1を相殺する力F2を受けることから、各ノズルNから吐出される液滴Dを、ノズルNに対向する基板S1の吐出面SA上の目標点T0に確実に着弾させることができる。
Accordingly, the droplet D flying from the nozzle N of the
(4)上記実施形態によれば、液滴Dは、乾燥用気体と第1照射光Le1とで同時に乾燥されるため、乾燥が相乗的に促進されるため乾燥時間を非常に短くするころができる。
(4)上記実施形態によれば、乾燥用気体は、吐出ヘッド20と相対移動する基板S1の進行方向に向かって流すため、気体は乱されることなく整流され層流となって流れる。その結果、乾燥用気体の流速が一様となり、基板S1に向かって飛行する液滴Dの目的位置への着弾精度を上げることができる。
(4) According to the above embodiment, since the droplet D is simultaneously dried with the drying gas and the first irradiation light Le1, the drying is synergistically promoted, so that the drying time is extremely shortened. it can.
(4) According to the above embodiment, the drying gas flows toward the traveling direction of the substrate S1 that moves relative to the
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、図4に示すように、吐出面SAとノズル形成面23aとの間の空間に照射する第1照射光Le1は、吐出面SAとノズル形成面23aには当たらない幅に設定した。これを、吐出面SA及びノズル形成面23aに当たる幅の第1照射光Le1で実施してもよい。これによれば、広い範囲で、液滴を乾燥することができるので、より効率の良い乾燥が行える。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
In the above embodiment, as shown in FIG. 4, the first irradiation light Le1 that irradiates the space between the ejection surface SA and the
○上記実施形態では、液滴Dが乾燥用の気体から受ける力F1と液滴Dがレーザ光から受ける力F2が釣り合うようにして実施した。これを、各力F1,F2を適宜変更して、飛行中の液滴Dの飛行軌跡を制御し、着弾位置を適宜変更させるように実施してもよい。 In the above embodiment, the force F1 that the droplet D receives from the drying gas and the force F2 that the droplet D receives from the laser beam are balanced. This may be implemented by appropriately changing the forces F1 and F2 to control the flight trajectory of the droplet D during flight and appropriately changing the landing position.
○上記実施形態では、乾燥用気体を、吐出ヘッド20のノズルプレート23と基板S1の間に、液滴Dの吐出方向に対して垂直方向であって、ノズル孔形成方向に対して直角の方向(主走査方向)から流すようにした。これを、乾燥用気体を、各ノズル孔形成方向に対して傾斜した角度から流すようにして実施してもよい。この場合、レーザ光はこの乾燥用気体に対して相対向する方向から照射されることになる。
In the above embodiment, the drying gas is disposed between the
○上記実施形態では、基板S1(グリーンシート、ガラス基板、シリコン基板、セラミック基板、樹脂フィルム、紙等)に配線パターンを描画する液滴吐出装置に具体化したが、これに限定されるものではなく、例えば、絶縁層を形成する液滴吐出装置、カラーフィルタを形成するために液滴吐出装置、配向膜を形成する液滴吐出装置等、各種の液滴吐出装置に応用してもよい。 In the above-described embodiment, the liquid droplet ejection apparatus that draws the wiring pattern on the substrate S1 (green sheet, glass substrate, silicon substrate, ceramic substrate, resin film, paper, etc.) is embodied. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention may be applied to various droplet discharge devices such as a droplet discharge device that forms an insulating layer, a droplet discharge device that forms a color filter, and a droplet discharge device that forms an alignment film.
○上記実施形態では、吹出しポート31、吸引ポート32は、吐出ヘッド本体22を挟んで配置固定させた。これを、吹出しポート31及び吸引ポート32の少なくとも一方を微振動させて実施してもよい。微振動を付与することによって、乾燥用の気体の流れに強弱が生じ、その強弱で乾燥を促進させるようにしてもよい。
In the above embodiment, the
○上記実施形態では、液滴吐出手段を、圧電素子駆動方式の液滴吐出ヘッド20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。
In the above embodiment, the droplet discharge means is embodied in the piezoelectric element drive type
10…液滴吐出装置、11…基台、12…ステージ、15…キャリッジ、20…液滴吐出ヘッド、22…吐出ヘッド本体、23…ノズルプレート、31…吹出しポート、31a…吹出し口、32…吸引ポート、32a…吸引口、41…出射孔、42…シリンドリカルレンズ、43…アーム、44…反射ミラー、S1…基板、SA…吐出面、Le1…第1照射光、LD…半導体レーザ、Ik…インク、D…液滴、N…ノズル。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記吐出ヘッドのノズルプレートと前記基板の間に、前記液滴の吐出方向に対して垂直方向から乾燥用気体を流すとともに、前記液滴の吐出方向に対して垂直方向であって前記乾燥用気体の流れる方向と相対向する方向から前記レーザ光を照射することを特徴とする液滴吐出装置の液滴乾燥方法。 A droplet drying method for a droplet discharge apparatus, in which droplets discharged from a discharge head toward a substrate are dried by irradiating a laser beam while flying toward the substrate,
A drying gas is allowed to flow between the nozzle plate of the ejection head and the substrate from a direction perpendicular to the droplet ejection direction, and the drying gas is perpendicular to the droplet ejection direction. A droplet drying method for a droplet discharge apparatus, wherein the laser beam is irradiated from a direction opposite to a flowing direction of the droplet.
前記乾燥用気体は、前記基板の進行方向に向かって流すことを特徴とする液滴吐出装置の液滴乾燥方法。 In the droplet drying method of the droplet discharge device according to claim 1,
The droplet drying method of a droplet discharge device, wherein the drying gas is caused to flow in the direction of travel of the substrate.
前記乾燥用気体の流量及び前記レーザ光のエネルギーの少なくともいずれか一方を制御して、前記基板に配置される液滴の着弾位置を制御するようにしたことを特徴とする液滴吐出装置の液滴乾燥方法。 In the droplet drying method of the droplet discharge device according to claim 1 or 2,
The liquid of the droplet discharge device, wherein the landing position of the droplet disposed on the substrate is controlled by controlling at least one of the flow rate of the drying gas and the energy of the laser beam. Drop drying method.
前記乾燥用気体は、前記液滴の構成成分によって規定される気体であって、前記液滴の蒸発成分とは異なる気体であることを特徴とする液滴吐出装置の液滴乾燥方法。 In the droplet drying method of the droplet discharge device according to any one of claims 1 to 3,
The method for drying droplets of a droplet discharge device, wherein the drying gas is a gas defined by the constituent components of the droplets and is a gas different from the evaporation component of the droplets.
前記乾燥用気体は、前記液滴の構成成分によって規定される気体であって、前記液滴の蒸発成分を飽和蒸気量未満含む気体であることを特徴とする液滴吐出装置の液滴乾燥方法。 In the droplet drying method of the droplet discharge device according to any one of claims 1 to 3,
The method for drying droplets of a droplet discharge device, wherein the drying gas is a gas defined by constituents of the droplets and includes a vapor component of the droplets less than a saturated vapor amount .
前記吐出ヘッドを挟んで設けられ、前記吐出ヘッドのノズルプレートと前記基板の間に、前記液滴の吐出方向に対して垂直方向から乾燥用気体を流すための吹出しポート及び吸引ポートと、
前記吸引ポート側に設けられ、前記液滴の吐出方向に対して垂直方向であって前記乾燥用気体の流れる方向と相対向する方向から前記液滴を照射するレーザ光を出射するレーザ出力手段と
を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。 A droplet discharge device for drying droplets discharged from a discharge head toward a substrate while irradiating a laser beam while flying toward the substrate,
A blowout port and a suction port for flowing a drying gas from a direction perpendicular to the discharge direction of the liquid droplets between the nozzle plate of the discharge head and the substrate;
Laser output means provided on the suction port side and emitting laser light for irradiating the droplets from a direction perpendicular to the droplet discharge direction and opposite to the flow direction of the drying gas; A droplet discharge apparatus comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007245856A JP2009072727A (en) | 2007-09-21 | 2007-09-21 | Liquid droplet drying method of liquid droplet discharge apparatus and liquid droplet discharge apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007245856A JP2009072727A (en) | 2007-09-21 | 2007-09-21 | Liquid droplet drying method of liquid droplet discharge apparatus and liquid droplet discharge apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009072727A true JP2009072727A (en) | 2009-04-09 |
Family
ID=40608273
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007245856A Pending JP2009072727A (en) | 2007-09-21 | 2007-09-21 | Liquid droplet drying method of liquid droplet discharge apparatus and liquid droplet discharge apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009072727A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100978113B1 (en) | 2010-02-22 | 2010-08-25 | 주식회사 케이엠지 | Dry apparatus of non-slip liquid |
JP2014528821A (en) * | 2011-07-01 | 2014-10-30 | カティーバ, インコーポレイテッド | Apparatus and method for separating carrier liquid vapor from ink |
-
2007
- 2007-09-21 JP JP2007245856A patent/JP2009072727A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100978113B1 (en) | 2010-02-22 | 2010-08-25 | 주식회사 케이엠지 | Dry apparatus of non-slip liquid |
JP2014528821A (en) * | 2011-07-01 | 2014-10-30 | カティーバ, インコーポレイテッド | Apparatus and method for separating carrier liquid vapor from ink |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100863527B1 (en) | Method for forming mark and liquid ejection apparatus | |
JP4904420B2 (en) | Wiping apparatus for inkjet and wiping method using the same | |
KR100765402B1 (en) | Method for forming a pattern and liquid ejection apparatus | |
JP2007244973A (en) | Liquid droplet spraying apparatus, and method of manufacturing coated body | |
JP4420075B2 (en) | Droplet discharge head | |
JP4400541B2 (en) | Pattern forming method and droplet discharge apparatus | |
JP5402121B2 (en) | Droplet discharge device | |
KR20080079941A (en) | Inkjet head assembly and printing method using the same | |
JP2007117922A (en) | Pattern formation method and liquid droplet discharge apparatus | |
JP2009072727A (en) | Liquid droplet drying method of liquid droplet discharge apparatus and liquid droplet discharge apparatus | |
JP2009022832A (en) | Method and apparatus for discharging liquid drop | |
JP4400542B2 (en) | Pattern forming method and droplet discharge apparatus | |
JP4442677B2 (en) | Droplet drying method for droplet discharge device and droplet discharge device | |
JP4400540B2 (en) | Pattern forming method and droplet discharge apparatus | |
JP5349836B2 (en) | Drawing method and drawing apparatus | |
JP2009072729A (en) | Liquid droplet drying method of liquid droplet discharge apparatus and liquid droplet discharge apparatus | |
JP2009072728A (en) | Droplet drying method of droplet discharge device and droplet discharge device | |
JP2003034016A (en) | Liquid discharge recording device, liquid discharge recording method, liquid droplet impact position evaluation device, and method for evaluating liquid droplet impact position | |
JP2007105661A (en) | Pattern formation method and liquid droplet discharge apparatus | |
KR102660786B1 (en) | Inkjet print system and inkjet printing method using the same | |
JP4497183B2 (en) | Pattern forming method and droplet discharge apparatus | |
JP2009266422A (en) | Functional element substrate manufacturing system | |
JP2009235253A (en) | Inkjet ink, droplet discharger and drawing method | |
JP5790732B2 (en) | Liquid ejection apparatus and drawing method | |
JP2008066526A (en) | Pattern forming method, manufacturing method of circuit module, droplet discharging device, circuit module, and circuit module manufacturing device |