JP2010169890A - 線描画装置及び線描画方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は線描画装置及び線描画方法に係り、特に、インクジェット方式を用いた配線描画装置等におけるバルジやジャギーの発生を防止する線描画技術に関する。
近時、インクジェット方式を用いて基板上に電子回路の配線パターンを直接描画する方法が提案されている(特許文献1、2)。即ち、インクジェット方式の吐出ヘッド(インクジェットヘッド)から導電性微粒子を分散媒に分散させた分散液を液滴化して吐出し、基板上に所望の配線パターンを直接描画することで、所望の配線パターンを有するプリント配線板を得ることができる。
このような方法は、プリント配線板の製造に限らず、様々なデバイス(例えば、プラズマ型表示装置、液晶表示装置、有機EL表示装置など)の導電膜配線、カラーフィルタの構成要素となる膜などを形成する手段として好適に利用されている。
インクジェット方式で線描画を行う場合、隣接して打滴された液滴同士が合一して線の一部にコブ状の大きな膨らみ(バルジ)ができたり、線の輪郭が滑らかな直線にならずに、ギザギサの凹凸(ジャギー)ができたりすることがある。
特に、電子回路の配線を形成する場合、上記バルジやジャギーの発生によって所望の電気的特性(抵抗値等)が得られなかったり、接続信頼性が悪化したりするなどの問題があり、バルジ・ジャギーの発生を防止することが要求される。かかるバルジ・ジャギーの発生を防止するために、隣接ドットの打滴時間間隔を短くし、複数滴を用いた大きな固まりで平衡状態を作る手法が有効である。
このためには、高周波吐出を実施するか、或いは、吐出ヘッドを傾けて走査方向に対してノズル列を斜めにし、隣接ドットの記録を異なるノズルで行うことで擬似的に隣接打滴点の着弾間隔を短くする方法が有効であると考えられる。
しかし、前者は高周波吐出の限界があり、後者はヘッド(ノズル列)の長さが非常に長くなるという課題がある。特許文献1,2では、これら2つの課題を両方とも解決しつつ、均一な線描画を実現する手段は示されていない。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、上記の課題を解決し、バルジやジャギーの発生を防止して、均一な線幅の線分を形成することができる線描画装置及び方法を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明に係る線描画装置は、2次元に配列された複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドと、前記ノズルから吐出した液滴を着弾させる基板に対して前記液滴吐出ヘッドを相対移動させる移動手段と、前記移動手段による前記相対移動とともに前記液滴吐出ヘッドからの打滴を制御する制御手段とを備え、前記複数のノズルは、前記相対移動による描画時の走査方向と直交する第1方向へ一定間隔でずれながら前記走査方向又はその反対方向である第2方向へ配列され、更に当該第2方向のノズル列の端から前記第2方向と反対方向である第3方向へと折り返されて、前記第1方向へ前記一定間隔でずれながら前記第3方向へ2つ以上配列され、前記第1方向へずれながら前記第2方向へ配列されたノズル列と前記走査方向とのなす角度を+θとするときに、前記第1方向へずれながら前記第3方向へ配列されたノズル列と前記走査方向とのなす角度が−θであり、前記複数のノズルのノズル配列における隣接ノズル間距離をl[m]、前記液滴吐出ヘッドから吐出した液体と前記基板との接触角をφとしたとき、前記ノズルから吐出される液滴の吐出体積W[m3]が以下の式
を満たし、前記走査方向への前記相対移動とともに前記ノズル配列における異なるノズルから打滴が行われ、これら別々のノズルから吐出された各液滴が前記基板上で前記第1方向に並んで着弾することにより、前記第1方向の直線が描画されることを特徴とする。
また、本発明の線描画装置において、前記描画時における走査方向の相対速度u[m/s]が以下の式
を満たすことを特徴とする態様が好ましい。
本発明によれば、描画時に走査速度に応じた打滴時間間隔で順次、異なるノズルによる打滴が行われ、これら別々のノズルから打滴された液滴同士が基板上で確実に合一し、走査方向と垂直な方向に長い均一な直線(線分)を形成することができる。
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について詳細に説明する。
<線描画装置の構成>
図1は本発明の実施形態に係る線描画装置を示す斜視図である。この線描画装置10は、インクジェット方式により電子回路の配線パターンを線描画する配線描画装置であり、図1に示すように、インクジェットヘッド(以下、「記録ヘッド」という。)12と、支持プレート14とを含んで構成される。
図1は本発明の実施形態に係る線描画装置を示す斜視図である。この線描画装置10は、インクジェット方式により電子回路の配線パターンを線描画する配線描画装置であり、図1に示すように、インクジェットヘッド(以下、「記録ヘッド」という。)12と、支持プレート14とを含んで構成される。
支持プレート14上には、記録ヘッド12から吐出される液滴を付着させる被描画媒体としての基板16が固定される。記録ヘッド12と支持プレート14は、図示せぬ駆動機構によって相対移動可能であり、図1のx方向、y方向、z方向、及びxy平面内での回転方向について、両者の位置関係を変更制御することができる。
本例の場合、記録ヘッド12をx方向、y方向及びz方向に移動させるヘッド移動手段(x方向移動手段、y方向移動手段、z方向移動手段の組合せ)と、支持プレート14をxy平面内で回転させる回転手段とを備えているが、記録ヘッド12と支持プレート14の相対移動を実現する駆動機構の形態は、この例に限らず、様々な形態が可能である。
描画時には、支持プレート14と記録ヘッド12の間のクリアランス(すなわち、支持プレート14上の基板16面と記録ヘッド12の間のクリアランス)が所定値になるようにz方向のヘッド位置が調整され、この一定のクリアランスを保って記録ヘッド12がx方向に走査される。記録ヘッド12をx方向に走査しながら、記録ヘッド12のノズル22(図2参照)から液滴を吐出することにより、基板16上にy方向の直線を描画することができる。
また、記録ヘッド12をy方向に移動させることによって、基板16上の描画位置を変更することができ、基板16の描画領域の任意の位置に液滴を着弾させることが可能である。更に、支持プレート14を回転させ、記録ヘッド12の走査方向(x方向)と基板16の向き(回転角に応じた姿勢)を変更することにより、基板16面上で任意の方向の直線を描画することができる。
本実施形態では、記録ヘッド12と基板16とをx方向に相対的に走査しながら、記録ヘッド12のノズル22から導電性微粒子を含有する機能性液体を吐出して直線状のパターンを描画する。
配線描画に用いる機能性液体として、本例では、導電性微粒子を分散媒に分散させた分散液を用いる。導電性微粒子としては、例えば、銀ナノ粒子が用いられ、分散媒としては、揮発性溶媒、例えば水又はテトラデカンが用いられる。なお、導電性微粒子は、銀に限らず、金、銅、パラジウム、ニッケルなどでもよい。
基板16には、樹脂に代表される非浸透性の媒体、或いは、浸透時間が十分に長い低浸透性の媒体が用いられる。
<記録ヘッドの構成>
図2は、記録ヘッド12を構成するヘッドモジュール20の吐出面(ノズルが形成されている面)の平面図である。図示のように、ヘッドモジュール20の吐出面には複数のノズル22がヘッドモジュール20の長手方向(y方向)の一端部(図2において左端部)から、他方の端部に向かってジクザクの折れ線状に並ぶように形成されている。
図2は、記録ヘッド12を構成するヘッドモジュール20の吐出面(ノズルが形成されている面)の平面図である。図示のように、ヘッドモジュール20の吐出面には複数のノズル22がヘッドモジュール20の長手方向(y方向)の一端部(図2において左端部)から、他方の端部に向かってジクザクの折れ線状に並ぶように形成されている。
すなわち、ノズル22の配列は、V字配列を繋ぎ合わせたものであり、走査方向に対して斜め方向の直線上に沿って一定の間隔lで複数個(ここでは6個)のノズル22を並べたノズル列23Aと、そのノズル列の端から逆方向の斜め方向に折り返した直線上に複数個のノズル22を並べたノズル列23Bとがy方向に沿って連続して組み合わされたものとなっている。なお、繰り返し単位となるV字の配列を構成するノズルの主走査方向のノズル並び数(行数)は本例の態様(6行)に限定されず、3行以上の適宜の行数を採用し得る。
図2に示すノズル配列において、y方向ノズル間隔Pyは一定(等間隔)であり、ヘッド走査方向(x方向)に対して斜めの方向(+θ方向と−θ方向)に直線状に並ぶ各ノズル列23A、23B内の当該斜め方向の隣接ノズル間隔lは一定(等間隔)である。
V字配列におけるV字の一方のノズル列(23A)と走査方向(x方向)とのなす角度が「+θ」であるとき、他方のノズル列(23B)と走査方向とのなす角度は「−θ」とする。このように、走査方向に対して対称的なV字配列の繰り返し単位がy方向に沿って連続して繋ぎ合わされた構成となっている。
なお、図2において、記録ヘッド12の長手方向(y方向)は「第1方向」に相当し、走査方向(x方向)と反対方向の「−x方向」が「第2方向」に相当し、走査方向(x方向)が「第3方向」に相当している。また、第2方向と第3方向の対応関係は入れ替え可能である。
また、図2で説明したヘッドモジュール20を単独で用いて1つの記録ヘッド12を構成してもよいし、ヘッドモジュール20を長手方向に複数本つなぎ合わせて長尺化した記録ヘッドを構成することも可能である。
図3は、1つのノズル22に対応した吐出素子21(1チャンネル分の素子ユニット)の立体的構成を示す断面図である。ノズル22に対応して設けられている圧力室24は、その平面形状が略正方形となっている。圧力室24の対角線上の両隅部の一方にノズル22への流出口が設けられ、他方に圧力室24への液体の供給口26が設けられている。なお、圧力室24の平面形状は、上記の正方形のほか、例えば、四角形(菱形、長方形)、五角形、六角形その他の多角形、円形、楕円形など、多様な形態があり得る。
図3に示すように、吐出素子21の圧力室24は、供給口26を介して共通流路28と連通している。共通流路28は液体の供給源たるタンク(不図示)と連通しており、タンクから供給される液体は共通流路28を介して各圧力室24に分配供給される。
圧力室24の一部の面(図3における天面)を構成している加圧板(共通電極と兼用される振動板)30には個別電極32を備えた圧電素子34が接合されている。なお、圧電素子34の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)又はチタン酸バリウムのような圧電体を用いることができる。
個別電極32と共通電極間に駆動信号が印加されると、圧電素子34が変形して圧力室24の容積が変化する。すると、圧力室24内の圧力が変化することにより、ノズル22から液滴が吐出される。そして、液体が吐出された後、圧電素子34の変位が元に戻ると、共通流路28から供給口26を通って新しい液体が圧力室24に再充填される。
なお、本実施形態では、圧電素子34の変形によって圧力室24の液を加圧する方式が採用されているが、上記以外の吐出方式、例えば、圧力室162内にヒータを備え、ヒータの加熱による膜沸騰の圧力を利用して液滴を吐出させるサーマル方式を適用してもよい。
<制御系の説明>
図4は、線描画装置10の制御系を示すブロック図である。線描画装置10は、通信インターフェース40、システムコントローラ42、メモリ46、モータドライバ48、ヒータドライバ52、打滴制御部56、バッファメモリ58、ヘッドドライバ60を備えている。
図4は、線描画装置10の制御系を示すブロック図である。線描画装置10は、通信インターフェース40、システムコントローラ42、メモリ46、モータドライバ48、ヒータドライバ52、打滴制御部56、バッファメモリ58、ヘッドドライバ60を備えている。
通信インターフェース40は、ホストコンピュータ80から送られてくる描画データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース40としては、USB(Universal Serial Bus)、IEEE1394、イーサネット(登録商標)、無線ネットワークなどのシリアルインターフェース、又はセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。なお、この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリを搭載してもよい。
システムコントローラ42は、中央演算処理装置(CPU)及びその周辺回路を含んでおり、線描画装置10の各部を制御する制御部である。システムコントローラ42は、ホストコンピュータ80との間の通信制御、メモリ46の読み書き制御等をするとともに、搬送駆動系のモータ50及びヒータ54を制御する制御信号を生成する。
プログラム格納部44には、線描画装置10の制御プログラムが格納される。システムコントローラ42はプログラム格納部44に格納されている種々の制御プログラムを適宜読み出し、制御プログラムを実行する。
メモリ46は、データの一時記憶領域、及びシステムコントローラ42が各種の演算を行うときの作業領域として使用される記憶手段である。メモリ46としては、半導体素子からなるメモリのほか、ハードディスクなどの磁気媒体を用いることができる。
モータ50は、図1の記録ヘッド12及び支持プレート14の少なくとも一方駆動して、記録ヘッド12と支持プレート14とを相対的に走査するための駆動機構を駆動するモータである。モータドライバ48は、システムコントローラ42からの制御信号に従ってモータ50を駆動する。
ヒータドライバ52は、システムコントローラ42からの制御信号に従ってヒータ54を駆動する。なお、ヒータ54には、線描画装置10の各部に設けられた温度調節用のヒータが含まれる。
ホストコンピュータ80から送出された描画データは、通信インターフェース40を介して線描画装置10に取り込まれ、メモリ46に一時記憶される。
打滴制御部56は、システムコントローラ42の制御に従い、メモリ46内の描画データから吐出制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した吐出制御信号(吐出データ)をヘッドドライバ60に供給する制御部である。打滴制御部56において所要の信号処理が施され、該吐出データに基づいてヘッドドライバ60を介して記録ヘッド12の液体の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。
ヘッドドライバ60は、打滴制御部56から与えられる吐出データに基づいて記録ヘッド12の圧電素子34を駆動する。なお、ヘッドドライバ60は、ヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を備えていてもよい。
打滴制御部56には、バッファメモリ58が備えられており、打滴制御部56における打滴データ処理時に打滴データやパラメータなどのデータがバッファメモリ58に一時的に格納される。
なお、バッファメモリ58は、メモリ46と兼用することも可能である。また、打滴制御部56とシステムコントローラ42とを統合して1つのプロセッサで構成する態様も可能である。
また、図示は省略するが、線描画装置10は、記録ヘッド12に液体を供給するための供給系や、記録ヘッド12のメンテナンスを行うメンテナンス部を備えている。
<線描画のプロセス>
図5〜図6は、記録ヘッド12と基板16とをx方向に相対的に走査して、基板16上に直線(y方向と平行な線分)を描画するときの様子を模式的に示す図である。図5〜図6において、符号22はノズル、符号16は基板の一部分を表しており、図5(a)→(b)→(c)→図6(d)→(e)→(f)の順の時系列で描画プロセスが進行する。なお、ここでは、説明を簡単にするために、V字状に並ぶノズルの数を減らして図示してある。
図5〜図6は、記録ヘッド12と基板16とをx方向に相対的に走査して、基板16上に直線(y方向と平行な線分)を描画するときの様子を模式的に示す図である。図5〜図6において、符号22はノズル、符号16は基板の一部分を表しており、図5(a)→(b)→(c)→図6(d)→(e)→(f)の順の時系列で描画プロセスが進行する。なお、ここでは、説明を簡単にするために、V字状に並ぶノズルの数を減らして図示してある。
図5(a)は描画前の状態である。この状態から記録ヘッド12をx方向に移動させて基板16上の所定位置(描画位置)に記録ヘッド12を到達させる。
記録ヘッド12が所定の描画位置に到達すると、図5(b)に示すように、V字配列のノズル群のうち、走査方向(x方向)に向かって先頭となる第1列目のノズル(V字のボトム頂点に位置するノズル)22_1によって打滴が行われる。符号71で示した円形の網点領域は、第1列目のノズル22_1によって基板16上に打滴されたドット(着弾液滴)の広がり範囲を表している。
図5(b)に示す段階では、第1列目のノズル22_1のみから吐出されるため、各ノズル22_1から打滴された各ドット71は互いに接することなく、それぞれ独立した孤立ドットとしてy方向に沿って一列に並んで形成される。
次いで、図5(c)に示すように、x方向の走査速度に対応した適切な吐出タイミング(駆動周期)で第2列目のノズル22_2A、ノズル22_2Bから同時に打滴が行われ、ドット71を中心としてy方向の左右に隣接するドット72A、72Bが形成される。
本例のノズル配列におけるy方向ノズル間隔Pyは、着弾液滴の直径2r以下であり(ただし、rは着弾液滴の半径を表す。)、基板16上においてドット72A、72Bは、それぞれ中心のドット71と接触し、これら3ドット72A、71、72Bは合一する。
次いで、図6(d)に示すように、x方向の走査速度に対応した適切な吐出タイミング(駆動周期)で第3列目のノズル22_3A、ノズル22_3Bから同時に打滴が行われ、ドット72A、72Bの更に外側に隣接するドット73A、73Bが形成される。
次いで、図6(e)に示すように、x方向の走査速度に対応した適切な吐出タイミング(駆動周期)で第4列目のノズル22_4A、ノズル22_4Bから同時に打滴が行われ、ドット73B、73Bの更に外側に隣接するドット74A、74Bが形成される。こうして、y方向に並ぶ着弾液滴が全て繋がり、所定長さの直線(線分)77が描画される。図6(f)は、直線77の描画を終えて記録ヘッド12が移動した様子を示している。ただし、図面上ではドットの位置関係を明示するため、円形のドット形状を残して描いているが、実際には基板16上で着弾液滴同士が合一することにより、直線77の輪郭はドットに対応した凹凸のない真っ直ぐの直線となり、ジャギーレスの直線が形成される。
このように、1回の走査で1本の直線77を端から端まで全て描画し、この描画時に打滴される液滴は全て別の(異なる)ノズルから吐出される。
なお、記録ヘッド12におけるノズル配列うち一部のノズルを利用することによって長さの異なる直線を描くことが可能である。描くべき直線の長さに応じてその直線の端から端までに対応するノズル範囲が決定され、当該決定されたノズル範囲内のノズルを全て使用して、上記図5,6と同様の打滴制御を行うことにより、所望長さの線分が形成される。
<打滴条件について>
ヘッドモジュール20の隣接ノズル間距離をl[m]、ヘッドから吐出した液体と、これを着弾させる基板16との接触角をφとしたとき、液滴の吐出体積W[m3]、記録ヘッド12と基板16の相対速度(走査速度)u[m/s]がそれぞれ以下の式(数3,数4)を満たす。
ヘッドモジュール20の隣接ノズル間距離をl[m]、ヘッドから吐出した液体と、これを着弾させる基板16との接触角をφとしたとき、液滴の吐出体積W[m3]、記録ヘッド12と基板16の相対速度(走査速度)u[m/s]がそれぞれ以下の式(数3,数4)を満たす。
<条件式(数1)の導出>
図7は、吐出体積Wの液滴が基板16に着弾したときの着弾液滴の様子を示したものである。着弾液滴の直径2r、液高さhとするとき、接触角φは、次式で表される。
図7は、吐出体積Wの液滴が基板16に着弾したときの着弾液滴の様子を示したものである。着弾液滴の直径2r、液高さhとするとき、接触角φは、次式で表される。
また、吐出体積Wは、次式で表される。
図8に示すように、基板16上で隣接した着弾液滴が合一するための条件は、着弾液滴中心間距離が着弾液滴直径以下(半径の2倍以下)である。この条件を満たすためには、着弾液滴直径2rが着弾間隔以上となればよい。
本例の場合、着弾間隔はy方向ノズル間隔Pyであり、この値は、図2で説明したとおり、「l×sinθ」であるから、隣接着弾液滴の合一条件は次式となる。
よって、数6、数7の式から、液滴体積Wの条件は数1(数3)の式となる。
<打滴の時間間隔(打滴周波数)について>
次に、バルジ/ジャギーレスとなる打滴の時間間隔の条件について説明する。
次に、バルジ/ジャギーレスとなる打滴の時間間隔の条件について説明する。
表1は、液滴サイズ(吐出体積)=10[pl(ピコリットル)]、着弾液滴径=55[μm]として(即ち、数6の条件式を満たす条件下で)、1秒間に液滴を打滴する回数(印字周波数)とドットピッチとを変えて線を描画したときの線幅の安定性(バルジ・ジャギーの発生状況)を調べたものである。
表1では、描画された線についてバルジ・ジャギーの発生を目視評価し、実用上問題のない良好なレベル(OK)を「○」、不良なレベル(NG)を「×」とした。表1の実験結果によれば、印字周波数を1000Hz以上にした場合に、線幅が安定し、バルジ及びジャギーが発生しないという結果が得られた。
ここで、記録ヘッド12と基板16の相対速度(x方向への走査速度)をu[m/s]、記録ヘッド12の隣接ノズル間距離(ノズルの中心間距離)をl[m]とすると、基板16上でy方向に並ぶ隣接ドットを打滴する時間間隔は(l×cosθ)/uであり、打滴周波数はこの逆数である。
したがって、表1が示す好ましい打滴周波数(V字ノズル配列における隣接ノズルの駆動周波数)の条件から数2(数4)の式が得られる。
このように、数1、数2を満たす条件で描画を行うことにより、走査方向と直交する方向(y方向)に、バルジレス、ジャギーレスの直線を形成することができる。
<2次元パターンの描画について>
本実施形態に係る線描画装置10の場合、図9に示すように、記録ヘッド12のx方向及びy方向移動と、基板16の回転(xy面内の回転)の組合せによって、基板16面上の任意の位置に、任意の直線を描画することができる(長さや線の方向も自由に設定可能)。
本実施形態に係る線描画装置10の場合、図9に示すように、記録ヘッド12のx方向及びy方向移動と、基板16の回転(xy面内の回転)の組合せによって、基板16面上の任意の位置に、任意の直線を描画することができる(長さや線の方向も自由に設定可能)。
すなわち、描画したい線の方向と垂直な方向に記録ヘッド12が移動し、基板16がその向きへと回転する。描画すべき線分ごとに、記録ヘッド12と基板16の相対位置を適宜変更することにより、基板16上に所望の2次元パターンを描画できる。かかる描画後に乾燥処理などによって分散媒を除去することにより、配線パターンが完成する。
本実施形態によれば、基板上に均一な線幅による配線パターンを形成した電子回路基板を製造することがすることができる。
<線描画装置の他の構成例1>
記録ヘッド12と基板16を相対移動させる手段の構成は、図1、図9で説明した例に限定されず、様々な変形例が可能である。例えば、図10に示す態様では、記録ヘッド12をy向(ヘッド長手方向)に移動させる手段を備えるとともに、基板16をx方向に移動させる手段(x方向移動手段)と、基板16をxy面内で回転させる回転手段とを備える。すなわち、基板16は、回転ステージとx方向直動機構とを組み合わせた支持機構に固定される。
記録ヘッド12と基板16を相対移動させる手段の構成は、図1、図9で説明した例に限定されず、様々な変形例が可能である。例えば、図10に示す態様では、記録ヘッド12をy向(ヘッド長手方向)に移動させる手段を備えるとともに、基板16をx方向に移動させる手段(x方向移動手段)と、基板16をxy面内で回転させる回転手段とを備える。すなわち、基板16は、回転ステージとx方向直動機構とを組み合わせた支持機構に固定される。
描画時には、基板16をx方向に移動させることにより、描画したい線の方向と垂直な方向に記録ヘッド12と基板16を相対移動(走査)させる。また、基板16は、描画線を描ける方向に回転が可能である。
<線描画装置の他の構成例2>
図11に示す態様では、基板16を固定(不動)とし、記録ヘッド12について、x方向、y方向及び回転方向の各移動を可能とする手段を備える。かかる態様により、記録ヘッド12を描画したい位置に移動させるとともに、描画したい線の方向に合わせて記録ヘッド12を回転させる。そして、描画時に描画したい線の方向と垂直な方向に記録ヘッド12を移動させる。これにより、図9、図10の形態と同様に、基板16上の任意の位置に任意の直線を描画することができる。
図11に示す態様では、基板16を固定(不動)とし、記録ヘッド12について、x方向、y方向及び回転方向の各移動を可能とする手段を備える。かかる態様により、記録ヘッド12を描画したい位置に移動させるとともに、描画したい線の方向に合わせて記録ヘッド12を回転させる。そして、描画時に描画したい線の方向と垂直な方向に記録ヘッド12を移動させる。これにより、図9、図10の形態と同様に、基板16上の任意の位置に任意の直線を描画することができる。
図9〜図11で例示した形態の他、記録ヘッド12をx方向に移動させるx方向移動手段を備える一方、基板16をy方向へ移動させるy方向移動手段と、基板16をxy面内で回転させる回転手段とを備える態様なども可能である。
<ノズル配列の変形例>
本発明の実施に際しては、図2で説明したV字配列の繋ぎ合わせからなるノズル配列に限らない。本発明の実施に好適なノズル配列の変形例について図12〜図14に例示する。
本発明の実施に際しては、図2で説明したV字配列の繋ぎ合わせからなるノズル配列に限らない。本発明の実施に好適なノズル配列の変形例について図12〜図14に例示する。
図12に示すようにW字状の配列要素を繋ぎ合わせた形態が可能である。また、図13に示すようにV字状の配列要素を階段状に繋ぎあわせた形態が可能である。更に、図14に示すように、V字状の配列要素とW字状の配列要素とを組み合わせた形態も可能である。これら何れの形態においても、走査方向に向かう先頭のノズル(図の最下段に位置する第1行目のノズル)から打滴を開始し、走査速度に応じた打滴時間間隔で、第2行目のノズル、第3行目のノズル、…の順に順次打滴を行うことにより、走査方向と直交する方向に一列に並ぶドット列からなる直線のパターンを描画することができる。
すなわち、描画すべき線分の長さに対して、その線分の一方の端(始点)から他方の端(終点)までの間のノズルを全て使用するものとし、ノズル配列と走査方向の関係により、走査の順に一番近い(先頭列の)ノズルから打滴を開始し、走査速度とノズル配置から定まる時間間隔で、順次、異なるノズル(隣接ノズル)の打滴を続けることにより、1回走査でヘッド長手方向の直線(線分)を描くことができる。
<他の装置構成への適用例>
上記の実施形態では電子回路基板の配線描画装置への適用を例示したが、本発明の適用範囲はこの例に限定されず、各種デバイスの製造装置、吐出用の機能性液体として樹脂液を用いるレジスト印刷装置、微細構造物形成装置など、線状の画像パターンを形成し得る様々な装置に適用可能である。
上記の実施形態では電子回路基板の配線描画装置への適用を例示したが、本発明の適用範囲はこの例に限定されず、各種デバイスの製造装置、吐出用の機能性液体として樹脂液を用いるレジスト印刷装置、微細構造物形成装置など、線状の画像パターンを形成し得る様々な装置に適用可能である。
<付記>
上記に詳述した実施形態についての記載から把握されるとおり、本明細書では以下に示す発明を含む多様な技術思想の開示を含んでいる。
上記に詳述した実施形態についての記載から把握されるとおり、本明細書では以下に示す発明を含む多様な技術思想の開示を含んでいる。
(発明1):2次元に配列された複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドと、前記ノズルから吐出した液滴を着弾させる基板に対して前記液滴吐出ヘッドを相対移動させる移動手段と、前記移動手段による前記相対移動とともに前記液滴吐出ヘッドからの打滴を制御する制御手段とを備え、前記複数のノズルは、前記相対移動による描画時の走査方向と直交する第1方向へ一定間隔でずれながら前記走査方向又はその反対方向である第2方向へ配列され、更に当該第2方向のノズル列の端から前記第2方向と反対方向である第3方向へと折り返されて、前記第1方向へ前記一定間隔でずれながら前記第3方向へ2つ以上配列され、前記第1方向へずれながら前記第2方向へ配列されたノズル列と前記走査方向とのなす角度を+θとするときに、前記第1方向へずれながら前記第3方向へ配列されたノズル列と前記走査方向とのなす角度が−θであり、前記複数のノズルのノズル配列における隣接ノズル間距離をl[m]、前記液滴吐出ヘッドから吐出した液体と前記基板との接触角をφとしたとき、前記ノズルから吐出される液滴の吐出体積W[m3]が以下の式
を満たし、前記走査方向への前記相対移動とともに前記ノズル配列における異なるノズルから打滴が行われ、これら別々のノズルから吐出された各液滴が前記基板上で前記第1方向に並んで着弾することにより、前記第1方向の直線が描画されることを特徴とする線描画装置。
(発明2):発明1に記載の線描画装置において、前記描画時における走査方向の相対速度u[m/s]が以下の式
を満たすことを特徴とする線描画装置。
発明2の条件を満たして隣接ドットの打滴時間間隔を短くすることにより、基板上で隣接着弾液滴同士が合一して大きな固まりとして平衡状態となるため、バルジレス、ジャギーレスの直線を描くことができる。
(発明3):発明1又は2に記載の線描画装置において、前記走査方向への1回の走査で前記直線が描画されることを特徴とする線描画装置。
本発明によれば、走査1回で1本の線を端から端まで描画することができる。
(発明4):発明1乃至3のいずれか1項に記載の線描画装置において、前記複数のノズルは、V字状に配列されていることを特徴とする線描画装置。
液滴吐出ヘッドにおけるノズル配置形態として、少なくとも1つのV字配列を含む配置形態が好ましく、V字配列が複数回繰り返されるジグザク形状の配列形態も好ましい。
(発明5):発明1乃至4のいずれか1項に記載の線描画装置において、前記液滴吐出ヘッドから吐出する液体は、導電性微粒子を揮発性の分散媒に分散させたものであることを特徴とする線描画装置。
発明5の態様は、配線描画装置やデバイス製造装置など、電子部品や電子回路のパターンを形成するパターン形成装置に好適である。
(発明6):2次元に配列された複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドと基板を相対移動させながら、前記液滴吐出ヘッドから前記基板に向けて液滴を吐出して前記基板上に複数の液滴を着弾させることにより、前記基板上に線を描画する線描画方法であって、前記複数のノズルは、前記相対移動による描画時の走査方向と直交する第1方向へ一定間隔でずれながら前記走査方向又はその反対方向である第2方向へ配列され、更に当該第2方向のノズル列の端から前記第2方向と反対方向である第3方向へと折り返されて、前記第1方向へ前記一定間隔でずれながら前記第3方向へ2つ以上配列され、前記第1方向へずれながら前記第2方向へ配列されたノズル列と前記走査方向とのなす角度を+θとするときに、前記第1方向へずれながら前記第3方向へ配列されたノズル列と前記走査方向とのなす角度が−θであり、前記複数のノズルのノズル配列における隣接ノズル間距離をl[m]、前記液滴吐出ヘッドから吐出した液体と前記基板との接触角をφとしたとき、前記ノズルから吐出される液滴の吐出体積W[m3]が以下の式
を満たし、前記走査方向への前記相対移動とともに前記ノズル配列における異なるノズルから打滴を行い、これら別々のノズルから吐出した各液滴を前記基板上で前記第1方向に並べて着弾させることにより、前記第1方向の直線を描画することを特徴とする線描画方法。
(発明7):発明6に記載の線描画方法において、前記描画時における走査方向の相対速度u[m/s]が以下の式
を満たすことを特徴とする線描画方法。
(発明8):発明6又は7に記載の線描画方法において、前記走査方向への1回の走査で前記直線が描画されることを特徴とする線描画方法。
(発明9):発明6乃至8のいずれか1項に記載の線描画方法において、前記複数のノズルは、V字状に配列されていることを特徴とする線描画方法。
(発明10):発明6乃至9のいずれか1項に記載の線描画方法において、前記液滴吐出ヘッドから吐出する液体は、導電性微粒子を揮発性の分散媒に分散させたものであることを特徴とする線描画方法。
また、発明6乃至発明10のいすれか1項に記載の線描画方法を用いる電子回路基板の製造方法、配線パターン形成方法、デバイス製造方法が提供される。
10…線描画装置、12…記録ヘッド、14…支持プレート、16…基板、20…ヘッドモジュール、22…ノズル、24…圧力室、34…圧電素子、42…システムコントローラ、50…モータ、56…打滴制御部
Claims (10)
- 2次元に配列された複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドと、
前記ノズルから吐出した液滴を着弾させる基板に対して前記液滴吐出ヘッドを相対移動させる移動手段と、
前記移動手段による前記相対移動とともに前記液滴吐出ヘッドからの打滴を制御する制御手段とを備え、
前記複数のノズルは、前記相対移動による描画時の走査方向と直交する第1方向へ一定間隔でずれながら前記走査方向又はその反対方向である第2方向へ配列され、更に当該第2方向のノズル列の端から前記第2方向と反対方向である第3方向へと折り返されて、前記第1方向へ前記一定間隔でずれながら前記第3方向へ2つ以上配列され、
前記第1方向へずれながら前記第2方向へ配列されたノズル列と前記走査方向とのなす角度を+θとするときに、前記第1方向へずれながら前記第3方向へ配列されたノズル列と前記走査方向とのなす角度が−θであり、
前記複数のノズルのノズル配列における隣接ノズル間距離をl[m]、前記液滴吐出ヘッドから吐出した液体と前記基板との接触角をφとしたとき、前記ノズルから吐出される液滴の吐出体積W[m3]が以下の式
を満たし、
前記走査方向への前記相対移動とともに前記ノズル配列における異なるノズルから打滴が行われ、これら別々のノズルから吐出された各液滴が前記基板上で前記第1方向に並んで着弾することにより、前記第1方向の直線が描画されることを特徴とする線描画装置。 - 請求項1又は2に記載の線描画装置において、前記走査方向への1回の走査で前記直線が描画されることを特徴とする線描画装置。
- 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の線描画装置において、前記複数のノズルは、V字状に配列されていることを特徴とする線描画装置。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の線描画装置において、
前記液滴吐出ヘッドから吐出する液体は、導電性微粒子を揮発性の分散媒に分散させたものであることを特徴とする線描画装置。 - 2次元に配列された複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドと基板を相対移動させながら、前記液滴吐出ヘッドから前記基板に向けて液滴を吐出して前記基板上に複数の液滴を着弾させることにより、前記基板上に線を描画する線描画方法であって、
前記複数のノズルは、前記相対移動による描画時の走査方向と直交する第1方向へ一定間隔でずれながら前記走査方向又はその反対方向である第2方向へ配列され、更に当該第2方向のノズル列の端から前記第2方向と反対方向である第3方向へと折り返されて、前記第1方向へ前記一定間隔でずれながら前記第3方向へ2つ以上配列され、
前記第1方向へずれながら前記第2方向へ配列されたノズル列と前記走査方向とのなす角度を+θとするときに、前記第1方向へずれながら前記第3方向へ配列されたノズル列と前記走査方向とのなす角度が−θであり、
前記複数のノズルのノズル配列における隣接ノズル間距離をl[m]、前記液滴吐出ヘッドから吐出した液体と前記基板との接触角をφとしたとき、前記ノズルから吐出される液滴の吐出体積W[m3]が以下の式
を満たし、
前記走査方向への前記相対移動とともに前記ノズル配列における異なるノズルから打滴を行い、これら別々のノズルから吐出した各液滴を前記基板上で前記第1方向に並べて着弾させることにより、前記第1方向の直線を描画することを特徴とする線描画方法。 - 請求項6又は7に記載の線描画方法において、前記走査方向への1回の走査で前記直線が描画されることを特徴とする線描画方法。
- 請求項6乃至8のいずれか1項に記載の線描画方法において、前記複数のノズルは、V字状に配列されていることを特徴とする線描画方法。
- 請求項6乃至9のいずれか1項に記載の線描画方法において、
前記液滴吐出ヘッドから吐出する液体は、導電性微粒子を揮発性の分散媒に分散させたものであることを特徴とする線描画方法。
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JP2009012302A JP2010169890A (ja) | 2009-01-22 | 2009-01-22 | 線描画装置及び線描画方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2009
- 2009-01-22 JP JP2009012302A patent/JP2010169890A/ja active Pending
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