JP2010201560A - 球状構造体の製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】形状、大きさ等が良好に制御された球状構造体を簡易に製造することができる球状構造体の製造方法及び装置を提供する。
【解決手段】加熱された基板１に向けてインクジェットヘッド２から熱硬化型樹脂材料の液滴３を第１の吐出周波数ｆ１（ｆ１≦１／ｔ、ｔ：硬化時間）で連続的に吐出させて、連続的に硬化させることにより、基板１の上に柱状の土台４を形成する。土台４の形成後、インクジェットヘッド２から熱硬化型樹脂材料の液滴３を第２の吐出周波数ｆ２（ｆ２＞１／ｔ）で吐出し、土台４の上に土台４の外径ｒよりも大きな径Ｒを有する熱硬化型樹脂材料の球状体５を形成する。これを硬化させることにより、土台４の上に球状構造体６を製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、球状構造体の製造方法及び装置に係り、特に液体材料の液滴を基板上に吐出させて硬化させることにより製造される微小な球状構造体の製造方法及び装置に関する。

球状の光学部材の製造方法の一つとして、液体材料からなる液滴を基板上に吐出させて硬化させる方法が知られている。

しかし、この方法は、液滴と基板との間の接触角によって得られる形状が制約されるという欠点がある。

そこで、特許文献１では、基板上に土台部材を形成し、その土台部材の上面に液滴を吐出して、硬化させることにより、球状の光学部材を製造することが提案されている。

特開２００４−１１７６６０号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、土台の形成工程と球状体の形成工程とが、おのおの別工程で行われているため、生産性が悪いという欠点がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、形状、大きさ等が良好に制御された球状構造体を簡易に製造することができる球状構造体の製造方法及び装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、前記目的を達成するために、基板上の規定位置に向けて液体材料の液滴を連続的に吐出し、連続的に硬化させることにより、前記基板上に所定高さを有する柱状の土台を形成する土台形成工程と、前記規定位置に向けて前記液体材料の液滴を連続的に吐出することにより、前記土台上に前記土台の外径よりも大きな径を有する球状体を形成し、該球状体を硬化させることにより、前記土台上に球状構造体を形成する球状構造体形成工程と、からなることを特徴とする球状構造体の製造方法を提供する。

本発明によれば、まず、基板上の規定位置に向けて液体材料（たとえば、所定のエネルギーを付与することにより硬化する液体材料）の液滴を連続的に吐出し、連続的に硬化させることにより、基板上に所定高さを有する柱状の土台を形成する（土台形成工程）。次いで、同じ規定位置に向けて液体材料の液滴を連続的に吐出することにより、土台上に球状体を形成し、形成された球状体を硬化させて球状構造体を形成する（球状構造体形成工程）。これにより、土台の形成と球状構造体の形成とを連続して行うことができ、効率よく球状構造体を製造することができる。また、土台上に球状体を形成することにより、球状体の形状、大きさ等を良好に制御することができる。

請求項２に係る発明は、前記目的を達成するために、前記液体材料が熱硬化型樹脂材料であって、加熱して硬化させる場合において、前記土台形成工程では、前記土台が形成可能な吐出周波数で前記液滴が吐出され、前記球状構造体形成工程では、前記球状体が形成可能な吐出周波数で前記液滴が吐出されることを特徴とする請求項１に記載の球状構造体の製造方法を提供する。

本発明によれば、液体材料が熱硬化型樹脂材料で構成され、吐出した液滴を加熱して硬化させる。そして、土台形成工程では、土台が形成可能な吐出周波数で液滴が吐出され、球状構造体形成工程では、球状体が形成可能な吐出周波数で液滴が吐出される。すなわち、土台形成工程では、先に吐出した液滴が硬化した後に次の液滴が吐出されるように吐出周波数を設定し、球状構造体形成工程では、吐出した液滴が硬化する前に順次液滴が吐出されるように吐出周波数を設定する。たとえば、硬化時間をｔ、土台形成工程での吐出周波数をｆ１、球状体形成工程での吐出周波数をｆ２とすれば、ｆ１≦１／ｔ、ｆ２＞１／ｔに設定する。これにより、吐出周波数を制御するだけで簡単に球状構造体を製造することができる。

請求項３に係る発明は、前記目的を達成するために、前記基板を加熱して、前記液滴を加熱することを特徴とする請求項２に記載の球状構造体の製造方法を提供する。

本発明によれば、基板を加熱することにより、打滴された液滴が加熱される。これにより、簡単に打滴された液滴を加熱することができる。

請求項４に係る発明は、前記目的を達成するために、前記液体材料が、分散媒中に微粒子を分散させた液体であって、乾燥させて硬化させる場合において、前記土台形成工程では、前記土台が形成可能な吐出周波数で前記液滴が吐出され、前記球状構造体形成工程では、前記球状体が形成可能な吐出周波数で前記液滴が吐出されることを特徴とする請求項１に記載の球状構造体の製造方法を提供する。

本発明によれば、液体材料が、分散媒中に微粒子を分散させた液体で構成され、吐出した液滴を乾燥させて硬化させる。そして、土台形成工程では、土台が形成可能な吐出周波数で液滴が吐出され、球状構造体形成工程では、球状体が形成可能な吐出周波数で液滴が吐出される。すなわち、土台形成工程では、先に吐出した液滴が硬化した後に次の液滴が吐出されるように吐出周波数を設定し、球状構造体形成工程では、吐出した液滴が硬化する前に順次液滴が吐出されるように吐出周波数を設定する。たとえば、硬化時間をｔ、土台形成工程での吐出周波数をｆ１、球状体形成工程での吐出周波数をｆ２とすれば、ｆ１≦１／ｔ、ｆ２＞１／ｔに設定する。これにより、吐出周波数を制御するだけで簡単に球状構造体を製造することができる。

請求項５に係る発明は、前記目的を達成するために、前記基板を加熱して、前記液滴を乾燥させることを特徴とする請求項４に記載の球状構造体の製造方法を提供する。

本発明によれば、基板を加熱することにより、打滴された液滴が乾燥される。これにより、簡単に打滴された液滴を乾燥させることができる。

請求項６に係る発明は、前記目的を達成するために、前記液体材料が光硬化型樹脂材料であって、所定波長の光を照射して硬化させる場合において、前記土台形成工程では、前記液滴の吐出と前記光の照射とが繰り返されて、前記土台が形成され、前記球状構造体形成工程では、前記球状体の形成後に前記光が照射されて、前記球状構造体が形成されることを特徴とする請求項１に記載の球状構造体の製造方法を提供する。

本発明によれば、液体材料が光硬化型樹脂材料（たとえば、紫外線硬化型樹脂材料）で構成され、吐出した液滴に所定波長の光（紫外線硬化型樹脂材料の場合は紫外線）を照射して硬化させる。そして、土台形成工程では、液滴の吐出と光の照射とを繰り返すことにより、土台が形成され、球状構造体形成工程では、球状体の形成後に所定波長の光を照射することにより、球状構造体が形成される。これにより、液滴の吐出タイミングと光の照射タイミングを制御するだけで簡単に球状構造体を製造することができる。

請求項７に係る発明は、前記目的を達成するために、前記液体材料が、所定波長の光を透過する光透過型樹脂材料であり、前記球状構造体が光学部材であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の球状構造体の製造方法を提供する。

本発明によれば、液体材料が光透過型樹脂材料で構成される。これにより、光学部材として使用可能な球状構造体を製造することができる。

請求項８に係る発明は、前記目的を達成するために、前記液滴が、インクジェット方式で吐出されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の球状構造体の製造方法を提供する。

本発明によれば、液滴がインクジェット方式で吐出される。インクジェット方式による液滴の吐出は、吐出量、吐出周波数、着弾位置を高精度に制御することができることから、製造する球状構造体の形状、大きさ等を高精度に制御することができる。

請求項９に係る発明は、前記目的を達成するために、前記液滴が、ディスペンサで吐出されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の球状構造体の製造方法を提供する。

本発明によれば、液滴がディスペンサから吐出される。ディスペンサは、インクジェット方式よりも吐出量が多く、より大きな球状構造体を形成することができる。

請求項１０に係る発明は、前記目的を達成するために、基板上の規定位置に向けて熱硬化型樹脂材料の液滴を吐出する液滴吐出手段と、前記基板上に吐出された液滴を加熱する加熱手段と、前記液滴吐出手段の駆動を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、第１の吐出周波数で前記液滴吐出手段から液滴を連続的に吐出させて、前記基板上に所定高さを有する柱状の土台を形成したのち、前記第１の吐出周波数よりも高く設定された第２の吐出周波数で前記液滴吐出手段から連続的に液滴を吐出させて、前記土台上に球状構造体を形成することを特徴とする球状構造体の製造装置を提供する。

本発明によれば、第１の吐出周波数で液滴吐出手段から熱硬化型樹脂の液滴が連続的に吐出されて、基板上に所定高さを有する柱状の土台が形成されたのち、第２の吐出周波数で液滴吐出手段から連続的に液滴が吐出されて、土台上に球状構造体が形成される。ここで、第１の吐出周波数は、先に吐出した液滴が硬化した後に次の液滴が吐出されるように設定され、第２の吐出周波数は、吐出した液滴が硬化する前に順次液滴が吐出されるように設定される。たとえば、硬化時間をｔ、第１の吐出周波数をｆ１、第２の吐出周波数をｆ２とすれば、ｆ１≦１／ｔ、ｆ２＞１／ｔに設定する。これにより、吐出周波数を制御するだけで簡単に球状構造体を製造することができる。

請求項１１に係る発明は、前記目的を達成するために、前記加熱手段は、前記基板を加熱して、前記液滴を加熱することを特徴とする請求項１０に記載の球状構造体の製造装置を提供する。

本発明によれば、基板を加熱することによって、液滴が加熱される。これにより、簡単に打滴された液滴を加熱することができる。

請求項１２に係る発明は、前記目的を達成するために、基板上の規定位置に向けて分散媒中に微粒子を分散させた液体の液滴を吐出する液滴吐出手段と、前記基板上に吐出された液滴を乾燥させる乾燥手段と、前記液滴吐出手段の駆動を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、第１の吐出周波数で前記液滴吐出手段から液滴を連続的に吐出させて、前記基板上に所定高さを有する柱状の土台を形成したのち、前記第１の吐出周波数よりも高く設定された第２の吐出周波数で前記液滴吐出手段から連続的に液滴を吐出させて、前記土台上に球状構造体を形成することを特徴とする球状構造体の製造装置を提供する。

本発明によれば、第１の吐出周波数で液滴吐出手段から分散媒中に微粒子を分散させた液体の液滴が連続的に吐出されて、基板上に所定高さを有する柱状の土台が形成されたのち、第２の吐出周波数で液滴吐出手段から連続的に液滴が吐出されて、土台上に球状構造体が形成される。ここで、第１の吐出周波数は、先に吐出した液滴が硬化した後に次の液滴が吐出されるように設定され、第２の吐出周波数は、吐出した液滴が硬化する前に順次液滴が吐出されるように設定される。たとえば、硬化時間をｔ、第１の吐出周波数をｆ１、第２の吐出周波数をｆ２とすれば、ｆ１≦１／ｔ、ｆ２＞１／ｔに設定する。これにより、吐出周波数を制御するだけで簡単に球状構造体を製造することができる。

請求項１３に係る発明は、前記目的を達成するために、前記乾燥手段は、前記基板を加熱して、前記液滴を乾燥させることを特徴とする請求項１２に記載の球状構造体の製造装置を提供する。

本発明によれば、基板を加熱することによって、打滴された液滴を乾燥させる。これにより、簡単に液滴を乾燥させることができる。

請求項１４に係る発明は、前記目的を達成するために、基板上の規定位置に向けて光硬化型樹脂材料の液滴を吐出する液滴吐出手段と、前記基板上に吐出された液滴に所定波長の光を照射する光照射手段と、前記液滴吐出手段と前記光照射手段の駆動を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記液滴吐出手段による液滴の吐出と前記光照射手段による光の照射とを繰り返して、前記基板上に所定高さを有する柱状の土台を形成させたのち、前記液滴吐出手段から液滴を連続的に吐出させて、前記土台上に球状体を形成させ、該球状体に前記光照射手段から光を照射して、前記土台上に球状構造体を形成することを特徴とする球状構造体の製造装置を提供する。

本発明によれば、液滴吐出手段による光硬化型樹脂（たとえば、紫外線硬化型樹脂材料）の液滴の吐出と光照射手段による光（紫外線硬化型樹脂材料の場合は紫外線）の照射とが繰り返されて、基板上に所定高さを有する柱状の土台が形成されたのち、液滴吐出手段から液滴が連続的に吐出されて、土台上に球状体が形成され、形成された球状体に光照射手段から光が照射されて、土台上に球状構造体が形成される。これにより、液滴の吐出タイミングと光の照射タイミングを制御するだけで簡単に球状構造体を製造することができる。

請求項１５に係る発明は、前記目的を達成するために、前記液体材料が、所定波長の光を透過する光透過型樹脂材料であり、前記球状構造体が光学部材であることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の球状構造体の製造装置を提供する。

本発明によれば、液体材料が光透過型樹脂材料で構成される。これにより、光学部材として使用可能な球状構造体を製造することができる。

請求項１６に係る発明は、前記目的を達成するために、前記液滴吐出手段が、インクジェットヘッドであることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の球状構造体の製造装置を提供する。

本発明によれば、液滴がインクジェットヘッドから吐出される。インクジェット方式による液滴の吐出は、吐出量、吐出周波数、着弾位置を高精度に制御することができることから、製造する球状構造体の形状、大きさ等を高精度に制御することができる。

請求項１７に係る発明は、前記目的を達成するために、前記液滴吐出手段が、ディスペンサであることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の球状構造体の製造装置を提供する。

本発明によれば、液滴がディスペンサから吐出される。ディスペンサは、インクジェット方式よりも吐出量が多く、より大きな球状構造体を形成することができる。

本発明によれば、形状、大きさ等が良好に制御された球状構造体を簡易に製造することができる。

本発明に係る球状構造体の製造方法の第１の実施の形態の工程図 本発明に係る球状構造体の製造方法の第３の実施の形態の工程図 熱硬化型樹脂材料を用いて球状構造体を製造する場合の球状構造体製造装置の概略構成図 図３に示す球状構造体製造装置の動作説明図 紫外線硬化型樹脂材料を用いて球状構造体を製造する場合の球状構造体製造装置の概略構成図 図５に示す球状構造体製造装置の動作説明図

以下、添付図面に従って本発明に係る球状構造体の製造方法及び装置の好ましい実施の形態について詳説する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係る球状構造体の製造方法の第１の実施の形態の工程図である。

同図に示すように、本実施の形態の球状構造体の製造方法では、加熱した基板１に向けてインクジェットヘッド２から第１の吐出周波数ｆ１で熱硬化型樹脂材料の液滴３を吐出させることにより、基板１の上に柱状の土台４を形成し、その後、第１の吐出周波数よりも高く設定された第２の吐出周波数ｆ２（ｆ２＞ｆ１）でインクジェットヘッド２から熱硬化型樹脂材料の液滴３を吐出させることにより、土台４の上に熱硬化型樹脂材料の球状体５を形成し、これを硬化させることにより、土台４の上に微小な球状構造体６（たとえば、Φ１００μｍ程度）を形成する。

以下、この熱硬化型樹脂材料を用いた球状構造体の製造方法について詳説する。

図１に示すように、インクジェットヘッド２は、そのノズル面が所定のギャップをもって基板１の上面に対向して配置されており、基板１の上に設定された所定の着弾位置に向けて熱硬化型樹脂材料の液滴３を吐出する。

基板１は、図示しないステージに位置決めされて載置されており、このステージに内蔵されたヒータによって所定温度に加熱される。

まず、図１（ａ）に示すように、第１の吐出周波数ｆ１で熱硬化型樹脂材料の液滴３がインクジェットヘッド２から吐出される。この第１の吐出周波数ｆ１は、熱硬化型樹脂材料の硬化時間をｔとすれば、ｆ１≦１／ｔに設定される。すなわち、少なくとも先に吐出した液滴３が硬化した後、次の液滴３が吐出されるように設定される。これにより、着弾した液滴３が順次積み重ねられ、柱状の土台４が形成される。具体的には、次のようにして、土台４が形成される。

インクジェットヘッド２から吐出された液滴３は、図１（ｂ）に示すように、基板１上の所定の着弾位置に着弾する。着弾した液滴３は、基板１が加熱されていることにより、この基板１から熱を受けて硬化する。そして、この着弾した液滴３が硬化すると、図１（ｃ）に示すように、次の液滴３が吐出される。吐出された液滴３は、図１（ｄ）に示すように、基板上で硬化した液滴の上に着弾する。

硬化した液滴の上に着弾した液滴３も同様に基板１から熱を受けて、硬化した液滴の上で硬化する。そして、この液滴３が硬化すると、図１（ｅ）に示すように、次の液滴３がインクジェットヘッド２から吐出される。吐出された液滴３は、図１（ｆ）に示すように、硬化した液滴の上に着弾する。そして、硬化した液滴の上に着弾した液滴３も同様に基板１から熱を受けて、硬化した液滴の上で硬化する。

このように、第１の吐出周波数ｆ１で熱硬化型樹脂材料の液滴３をインクジェットヘッド２から基板１の同じ位置に吐出すると、吐出した液滴が硬化しながら積み重ねられ、柱状の土台４が形成される。この土台４の形成は、図１（ｇ）に示すように、所定高さｈになるまで行われる。

なお、土台４の高さは、液滴３の吐出量及び吐出回数によって決まるので、あらかじめ設定された吐出量の下、あらかじめ設定された吐出回数吐出されると、土台４の形成工程は終了する。

土台４の形成が完了すると、吐出周波数が切り換えられ、第２の吐出周波数ｆ２で同じ熱硬化型樹脂材料の液滴３が、同じインクジェットヘッド２から同じ着弾位置に向けて吐出される。この第２の吐出周波数ｆ２は、熱硬化型樹脂材料の硬化時間をｔとすれば、ｆ２＞１／ｔに設定される。すなわち、吐出した液滴３が硬化する前に次の液滴３が吐出されるように設定される。これにより、同じ位置に着弾した液滴３が成長（総体積が増加）し、土台４の上に熱硬化型樹脂材料の球状体５が形成される。具体的には、次のようにして、球状体５が形成される。

図１（ｈ）に示すように、第１の吐出周波数ｆ１よりも高く設定された第２の吐出周波数ｆ２で熱硬化型樹脂材料の液滴３をインクジェットヘッド２から吐出すると、図１（ｉ）に示すように、吐出された液滴３は、硬化する前に次々と土台４の上面に着弾する。この結果、図１（ｊ）に示すように、土台４の上には熱硬化型樹脂材料の球状体５が形成される。すなわち、硬化する前に次々と液滴３が打滴されることにより、土台４の上に着弾した液滴３の総体積が順次増加し、この結果、図１（ｊ）に示すように、土台４の上に熱硬化型樹脂材料の球状体５が形成される。そして、図１（ｋ）に示すように、この球状体５の径（最大部の径）が、土台４の外径ｒよりも大きな所定径Ｒに達すると、液滴３の吐出が停止される。

なお、球状体５の径は、液滴３の吐出量及び吐出回数によって決まるので、あらかじめ設定された吐出量の下、あらかじめ設定された吐出回数吐出されると、液滴３の吐出が停止される（球状体５の形成が終了する。）。

液滴３の供給が停止された球状体５は、基板１からの熱を受けて硬化し、この結果、図１（ｌ）に示すように、土台４の上に球状構造体６が形成される。

以上説明したように、本実施の形態の球状構造体の製造方法では、加熱した基板１に向けてインクジェットヘッド２から第１の吐出周波数ｆ１で熱硬化型樹脂材料の液滴３を吐出させることにより、基板１の上に柱状の土台４を形成し、その後、第１の吐出周波数よりも高く設定された第２の吐出周波数ｆ２（ｆ２＞ｆ１）でインクジェットヘッド２から熱硬化型樹脂材料の液滴３を吐出させることにより、土台４の上に熱硬化型樹脂材料の球状体５を形成し、これを硬化させることにより、土台４の上に球状構造体６を形成する。

これにより、形状、大きさ等が良好に制御された球状構造体を簡単に製造することができる。すなわち、形成される球状構造体６の形状、大きさ等は、土台４の上面に打滴する液滴３の量によるので、これらを制御するだけで簡単に所望の形状、大きさの球状構造体６を製造することができる。また、土台４と球状構造体６とは、液滴３の吐出周波数を変えるだけなので、同じ装置で連続して形成することができる。これにより、生産性を飛躍的に向上させることができる。

なお、本実施の形態では、インクジェットヘッド２から熱硬化型樹脂材料の液滴を吐出させる構成（いわゆるインクジェット方式による吐出）としているが、ディスペンサで吐出させる構成としてもよい。ディスペンサは、インクジェット方式よりも吐出量が多く、より大きな球状構造体を形成することができる。

一方、インクジェット方式は、吐出する液体材料の量、吐出周波数、着弾位置を正確に制御することができ、形状、大きさ等が良好に制御された球状構造体を簡単に製造することができる。

なお、インクジェット方式により、熱硬化型樹脂材料を吐出させる場合、その吐出方式については、特に限定されず、たとえば、圧電方式、サーマル方式、静電アクチュエータ方式、静電吸引方式等の種々の吐出方式を採用することができる。

また、熱硬化型樹脂材料についても特に限定されるものではなく、公知の熱硬化型樹脂材料を使用することができる。この場合、熱硬化性を有し、かつ、所定波長の光を透過する光透過性樹脂材料（例えば透明樹脂材料）を用いることにより、光学部材としての用途の球状構造体（たとえば、マイクロレンズ等）を製造することができる。

なお、本実施の形態の製造方法によって製造される微小球状構造体は、このような光学部材としての用途の他、スペーサ等の用途として用いることもできる。

また、使用する熱硬化型樹脂材料には、希釈溶剤が添加されていてもよい。これにより、吐出する際の樹脂材料の粘度を調整（たとえば、低粘度化）することができる。希釈溶剤としては、すでに公知の溶剤を適用することができ、たとえば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、メトキシメチルプロピオネート、キシレン、トルエン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどを用いることができる。

また、上記実施の形態では、着弾した液滴を加熱する方法として、基板を加熱する方法を採用しているが、着弾した液滴を加熱する方法は、これに限定されるものではない。たとえば、基板の上方からヒータ等の熱を放射して直接加熱するようにしてもよい。

［第２の実施の形態］
上記第１の実施の形態では、インクジェットヘッドから吐出させる液体材料として、熱硬化型樹脂材料を使用したが、本実施の形態では、液中に微粒子（たとえば、１μm以下の微粒子）を分散させた液体材料（以下、「微粒子分散型液体材料」という。）を使用する。

この場合も、上記第１の実施の形態と同様に、加熱した基板に向けて微粒子分散型液体材料の液滴をインクジェットヘッドから第１の吐出周波数ｆ１で吐出させることにより、基板の上に柱状の土台を形成する。そして、第１の吐出周波数よりも高く設定された第２の吐出周波数ｆ２（ｆ２＞ｆ１）で同じインクジェットヘッドから同じ微粒子分散型液体材料の液滴を吐出させることにより、土台の上に微粒子分散型液体材料の球状体を形成し、これを硬化させることにより、土台の上に微小な球状構造体を形成する。すなわち、分散媒を乾燥させることにより、微粒子の構造体を残存させ、土台及び球状構造体を形成する。

ここで、第１の吐出周波数ｆ１は、微粒子分散型液体材料の分散媒成分の乾燥時間をｔとすれば、ｆ１≦１／ｔに設定される。すなわち、少なくとも先に吐出した液滴の分散媒成分が乾燥した後、次の液滴が吐出されるように設定される。これにより、着弾した液滴が順次積み重ねられ、柱状の土台４が形成される（図１（ａ）〜（ｇ）参照）。

一方、第２の吐出周波数ｆ２は、微粒子分散型液体材料の分散媒成分の乾燥時間をｔとすれば、ｆ２＞１／ｔに設定される。すなわち、吐出した液滴中の分散媒成分が乾燥する前に次の液滴が吐出されるように設定される。これにより、同じ位置に着弾した液滴が成長（総体積が増加）し、土台の上に微粒子分散型液体材料の球状体が形成される（図１（ｈ）〜（ｋ）参照）。

なお、微粒子分散型液体材料の液中に分散させる微粒子は、金属、若しくは、その金属の酸化物、又は、合金の微粒子であることが好ましい。これらの材料を用いると、加熱焼成などの工程を加えることにより球状構造体に導電性を付与することができるため、プリント基板のバンプ電極などに用いることができる。この場合、金属として、たとえば、金、銀、銅、白金、ニッケル、パラジウム、又は、スズなどを用いることができる。また、その金属、若しくは、その金属の酸化物、又は、合金の微粒子の粒子径は、１０ｎｍ以下であることが好ましい。このような粒子径では吐出時のノズル詰まりなどの悪影響を及ぼさないことに加え、低い温度で焼成することが可能になるという利点がある。

また、微粒子を分散させる分散媒には、たとえば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、デカン、テトラデカン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼンなどの炭化水素系化合物、またエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、１，２−ジメトキシエタン、ビス（２−メトキシエチル）エーテル、ｐ−ジオキサンなどのエーテル系化合物、更にプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノンなどの極性化合物を用いることができる。これらのうち、微粒子の分散性と分散液の安定性、また、液滴吐出法への適用のしやすさの点で、水、アルコール類、炭化水素系化合物、エーテル系化合物が好ましく、更に好ましい分散媒としては、水、炭化水素系化合物を挙げることができる。これらの分散媒は、単独でも、あるいは、２種以上の混合物としても使用することができる。

また、分散媒を乾燥させる方法としては、上記第１の実施の形態のように、加熱したステージの上に基板を載置して基板を加熱し、この基板からの熱で加熱乾燥させるほか、基板の上方からヒータ等の熱を放射して乾燥させる方法や温風を吹き付けて乾燥させる方法などを採用することができる。

また、積極的に加熱乾燥させるのではなく、常温で放置して揮発乾燥させるようにしてもよい。

［第３の実施の形態］
図２は、本発明に係る球状構造体の製造方法の第３の実施の形態の工程図である。

上記第１の実施の形態では、インクジェットヘッドから吐出させる液体材料として、熱硬化型樹脂材料を使用したが、本実施の形態では、所定波長の光を照射することにより硬化する光硬化型樹脂材料、特に、紫外線硬化型樹脂材料を使用する。この場合、紫外線硬化型樹脂の液滴の吐出と紫外線の照射とを繰り返して、基板１の上に柱状の土台４を形成する。また、土台４の上に連続的に紫外線硬化型樹脂の液滴を吐出して球状体５を形成し、この球状体５に紫外線を照射して、微小な球状構造体６を形成する。

以下、この紫外線硬化型樹脂を用いた球状構造体の製造方法について詳説する。

図２に示すようにインクジェットヘッド２は、そのノズル面が所定のギャップをもって基板１の上面に対向して配置されており、基板１の上に設定された所定の着弾位置に向けて紫外線硬化型樹脂材料の液滴３を吐出する。基板１は、図示しないステージに位置決めされて載置されている。このステージは、水平にスライド移動自在に設けられており、所定の吐出位置と照射位置との間を移動する。そして、吐出位置でインクジェットヘッド２から紫外線硬化型樹脂材料の液滴の打滴を受け、照射位置で所定の紫外線照射装置７から紫外線の照射を受ける。

まず、図２（ａ）に示すように、基板上に設定された所定の着弾位置に向けて所定の吐出周波数ｆで紫外線硬化型樹脂材料の液滴３がインクジェットヘッド２から吐出される。吐出された液滴３は、基板１上の所定の着弾位置に着弾する。

液滴３が基板１上に着弾すると、ステージが照射位置に移動し、図２（ｂ）に示すように、基板１上に着弾した液滴３に向けて紫外線照射装置７から紫外線が照射される。この結果、基板１上に着弾した液滴３が硬化する。

紫外線が照射されて、基板１上の液滴３が硬化すると、ステージが吐出位置に移動し、図２（ｃ）に示すように、基板１上の着弾位置に向けてインクジェットヘッド２から紫外線硬化型樹脂の液滴３が吐出される。吐出された液滴３は、すでに基板１で硬化した液滴３の上に着弾する。

液滴３が硬化した液滴の上に着弾すると、ステージが照射位置に移動し、図２（ｄ）に示すように、着弾した液滴３に向けて紫外線照射装置７から紫外線が照射される。この結果、硬化した液滴の上に着弾した液滴３が硬化する。

紫外線が照射されて、吐出された液滴３が硬化すると、ステージが吐出位置に移動し、図２（ｅ）に示すように、基板１上の着弾位置に向けてインクジェットヘッド２から紫外線硬化型樹脂の液滴３が吐出される。吐出された液滴３は、すでに基板１で硬化した液滴３の上に着弾する。

液滴３が硬化した液滴の上に着弾すると、ステージが照射位置に移動し、図２（ｆ）に示すように、着弾した液滴３に向けて紫外線照射装置７から紫外線が照射される。この結果、硬化した液滴の上に着弾した液滴３が硬化する。

このように、液滴３の吐出と紫外線の照射とを繰り返すことにより、液滴３が順次積み重ねられて、基板１上に柱状の土台４が形成される。この土台４は、図２（ｇ）に示すように、所定高さｈになるまで形成される。

なお、土台４の高さは、液滴３の吐出量及び吐出回数によって決まるので、あらかじめ設定された吐出量の下、あらかじめ設定された吐出回数吐出されると、土台４の形成工程は終了する。

土台４の形成が完了すると、ステージが吐出位置に移動し、図２（ｈ）に示すように、所定の吐出周波数で同じ紫外線硬化型樹脂材料の液滴３が、同じインクジェットヘッド２から同じ着弾位置に向けて連続的に吐出される。インクジェットヘッド２から吐出された液滴３は、図２（ｉ）に示すように、次々と土台４の上面に着弾する。この結果、図２（ｊ）に示すように、土台４の上には紫外線硬化型樹脂材料の球状体５が形成される。すなわち、次々と液滴３が打滴されることにより、土台４の上に着弾した液滴３の総体積が順次増加し、この結果、図２（ｊ）に示すように、土台４の上に紫外線硬化型樹脂材料の球状体５が形成される。そして、図２（ｋ）に示すように、この球状体５の径（最大部の径）が、土台４の外径ｒよりも大きな所定径Ｒに達すると、液滴３の吐出が停止される。

なお、球状体５の径は、液滴３の吐出量及び吐出回数によって決まるので、あらかじめ設定された吐出量の下、あらかじめ設定された吐出回数吐出されると、液滴３の吐出が停止される（球状体５の形成が終了する。）。

球状体５の形成が完了すると、ステージが照射位置に移動し、図２（ｌ）に示すように、土台４上の球状体５に向けて紫外線照射装置７から紫外線が照射される。この結果、球状体５が硬化し、土台４の上に球状構造体６が形成される。

以上説明したように、本実施の形態の球状構造体の製造方法では、紫外線硬化型樹脂材料の液滴３の吐出と紫外線の照射とを繰り返すことにより、基板１の上に柱状の土台４を形成する。そして、形成された土台４の上に紫外線硬化型樹脂材料の液滴３を連続的に吐出させることにより、土台４の上に紫外線硬化型樹脂材料の球状体５を形成し、これに紫外線を照射して硬化させることにより、土台４の上に球状構造体６を形成する。

これにより、上記第１の実施の形態による球状構造体の製造方法と同様に、形状、大きさ等が良好に制御された球状構造体を簡単に製造することができる。すなわち、形成される球状構造体６の形状、大きさ等は、土台４の上面に打滴する液滴３の量によるので、これらを制御するだけで簡単に所望の形状、大きさの球状構造体６を製造することができる。また、土台４と球状構造体６とは、液滴３の吐出周波数を変えるだけなので、同じ装置で連続して形成することができる。これにより、生産性を飛躍的に向上させることができる。

なお、本実施の形態では、インクジェットヘッド２から紫外線硬化型樹脂材料の液滴を吐出させる構成（いわゆるインクジェット方式による吐出）としているが、上記第１の実施の形態と同様に、ディスペンサで吐出させる構成としてもよい。ディスペンサは、インクジェット方式よりも吐出量が多く、より大きな球状構造体を形成することができる。

一方、インクジェット方式は、吐出する液体材料の量、吐出周波数、着弾位置を正確に制御することができ、形状、大きさ等が良好に制御された球状構造体を簡単に製造することができる。

なお、インクジェット方式により、紫外線硬化型樹脂材料を吐出させる場合、その吐出方式については、特に限定されず、たとえば、圧電方式、サーマル方式、静電アクチュエータ方式、静電吸引方式等の種々の吐出方式を採用することができる。

また、紫外線硬化型樹脂材料についても特に限定されるものではなく、公知の紫外線硬化型樹脂材料を使用することができる。この場合、紫外線硬化型性を有し、かつ、所定波長の光を透過する光透過性樹脂材料（例えば透明樹脂材料）を用いることにより、光学部材としての用途の球状構造体を製造することができる。

なお、本実施の形態の製造方法によって製造される微小球状構造体は、このような光学部材としての用途の他、スペーサ等の用途として用いることもできる。

また、上記第１の実施の形態と同様に、使用する紫外線硬化型樹脂材料には、希釈溶剤が添加されていてもよい。これにより、吐出する際の樹脂材料の粘度を調整（たとえば、低粘度化）することができる。希釈溶剤としては、すでに公知の溶剤を適用することができ、たとえば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、メトキシメチルプロピオネート、キシレン、トルエン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどを用いることができる。

なお、本例では、液滴の吐出と紫外線の照射を別位置で実施しているが、同じ位置で液滴の吐出と紫外線の照射が行われるようにしてもよい。たとえば、インクジェットヘッドに紫外線の照射機能を組み込むことにより、同じ位置で液滴の吐出と紫外線の照射が行われるようにすることもできる。

［装置構成例１］
＜構成＞
図３は、熱硬化型樹脂材料を用いて球状構造体を製造する場合の球状構造体製造装置の概略構成図である。

同図に示すように、本実施の形態の球状構造体製造装置１０は、基板１が載置されるステージ１２と、ステージ１２を搬送する搬送装置１４と、ステージ１２を加熱するヒータ１６と、熱硬化型樹脂材料の液滴を吐出するインクジェットヘッド１８と、全体の動作を統括制御するシステムコントローラ２０とを備えて構成されている。

ステージ１２は、矩形の板状に形成されており、水平に敷設された一対のガイドレール２２、２２の上にスライダ２４、２４を介して水平に設置されている。すなわち、ステージ１２は、ガイドレール２２、２２にガイドされて、水平にスライド移動自在に設けられている。矩形状に形成された基板１は、このステージ１２の上面に位置決めされて載置される（搬送方向の前後の辺が搬送方向と直交するように、所定位置に位置決めされて載置される。）。

なお、ステージ１２には、図示しない把持手段が備えられており、ステージ１２の上に載置された基板１は、この把持手段に把持されて、ステージ１２の上に固定される。

搬送装置１４は、いわゆる送りネジ機構で構成され、ネジ棒２６と、そのネジ棒２６に螺合されたナット部材２８と、ネジ棒２６を回転駆動するステージ駆動モータ３０とで構成されている。

ネジ棒２６は、ガイドレール２２、２２と平行に配設されており、その両端部を図示しない軸受に軸支されて、回動自在に設けられている。

ナット部材２８は、連結部２８Ａを介してステージ１２に連結されている。このナット部材２８は、ネジ棒２６が回転することにより、その回転量、回転方向に応じてネジ棒２６に沿って移動する。そして、このナット部材２８が回転することにより、ナット部材２８に連結されたステージ１２がガイドレール２２、２２に沿って水平にスライド移動する。

ステージ駆動モータ３０は、正逆回転可能に構成されており、その出力軸がネジ棒２６に連結されている。ネジ棒２６は、このステージ駆動モータ３０に駆動されて、正回転／逆回転される。

ヒータ１６は、たとえば、電熱線で構成されており、ステージ１２の裏面に取り付けられている。ステージ１２は、このヒータ１６によって加熱される。また、基板１は、この加熱されたステージ１２に載置されることによって加熱される。

インクジェットヘッド１８は、基板１の幅（搬送方向と直交する方向の辺の長さ）に対応したラインヘッドで構成されている。このインクジェットヘッド１８は、その吐出面（図３において下面）が所定のギャップをもってステージ１２の上面と対向するように配置されるとともに、その吐出面に形成されたノズル列が、基板１の搬送方向と直交するように配置されている。熱硬化型樹脂材料の液滴は、このインクジェットヘッド１８の各ノズルから、インクジェットヘッド１８の下方位置に搬送された基板１に向けて、鉛直下向きに吐出される。

システムコントローラ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備え、所定の制御プログラムに従って球状構造体製造装置１０の各部の駆動を制御する。上述した搬送装置１４のステージ駆動モータ３０、ヒータ１６、インクジェットヘッド１８は、それぞれモータドライバ３２、ヒータドライバ３４、ヘッドドライバ３６を介して、その駆動がシステムコントローラ２０に制御される。

＜動作＞
以上のように構成された本実施の形態の球状構造体製造装置１０を用いた球状構造体の製造方法は次の通りである。

まず、ヒータ１６が駆動されて、ステージ１２が所定温度に加熱される。

ステージ１２の温度が安定したところで、所定のマウント位置において、図示しないマウント装置によって、ステージ１２の上に基板１が載置される。基板１は、所定位置に位置決めされて載置され、載置されると、図示しない把持手段に把持されて、ステージ１２の上に固定される。ステージ１２の上に載置、固定された基板１は、加熱されたステージ１２から熱を受けて加熱される。

基板１が載置、固定されると、ステージ１２がインクジェットヘッド１８に向けてスライド移動し、基板１上に設定された球状構造体の最初の製造ラインが、インクジェットヘッド１８のノズル列１８Ａと対向配置される（図４参照）。

ステージ１２が停止し、最初の製造ラインが、インクジェットヘッド１８のノズル列１８Ａと対向配置されると、インクジェットヘッド１８が駆動され、各ノズル１８ａ、１８ａ、…から第１の吐出周波数ｆ１で熱硬化型樹脂材料の液滴が基板１に向けて吐出される。この結果、基板１上に柱状の土台４が形成されてゆく（図１（ａ）〜（ｆ）参照）。この土台は、ノズル１８ａ、１８ａ、…の設置間隔と同じ間隔で基板１上に形成される。

第１の吐出周波数ｆ１での吐出は所定回数行われ、この結果、基板１上に所定高さの土台４が形成される（図４及び図１（ｇ）参照）。

第１の吐出周波数ｆ１での吐出が終了すると、引き続き第２の吐出周波数ｆ２で各ノズル１８ａ、１８ａ、…から熱硬化型樹脂材料の液滴が吐出される。この結果、基板１上に形成された各土台の上に熱硬化型樹脂材料の球状体が形成される（図１（ｈ）〜（ｊ）参照）。

第２の吐出周波数ｆ２での吐出も所定回数行われ、この結果、土台の上に土台の外径よりも大きな径を有する球状体が形成される（図１（ｋ）参照）。形成された球状体は、基板１から熱を受けて硬化し、この結果、土台の上に球状構造体６が形成される（図４及び図１（ｌ）参照）。

土台上に形成された球状体が硬化して球状構造体が形成されると、ステージ１２が所定量送られ、次の製造ラインがノズル列１８Ａと対向配置される。そして、上記同様の手順で基板１上に球状構造体が製造される。

このように、球状構造体は１列ずつ順に製造される。すべての製造ライン上に球状構造体が製造されると、ステージ１２は、所定の回収位置に移動する。そして、この回収位置にステージ１２が移動すると、図示しない回収装置によってステージ１２から基板１が回収される。

以上一連の工程で１枚目の基板の処理が完了する。この後、同様の手順を繰り返して、２枚目以降の基板が処理される。

このように、本実施の形態の球状構造体製造装置１０によれば、熱硬化型樹脂材料を用いて、基板１上に微小な球状構造体を製造することができる。

なお、微粒子分散型液体材料を用いる場合も同様の装置構成で基板１上に微小な球状構造体を製造することができる。

また、紫外線硬化型樹脂材料を用いる場合であっても、別途、紫外線照射装置を付加することにより、上記構成の球状構造体製造装置１０を用いて、基板１上に微小な球状構造体を製造することができる。この場合、たとえば、インクジェットヘッド１８に紫外線照射装置を組み込む。

また、本例では、インクジェットヘッド１８にラインヘッドを用いているが、シャトルスキャン方式で構成することもできる（図４参照）。

また、本例では、ステージ１２を加熱して基板１を加熱し、これにより着弾した液滴を加熱する構成としているが、着弾した液滴を加熱する構成は、これに限定されるものではない。この他、たとえば、ステージ１２の上方からヒータ（赤外線ヒータ等）等で熱を放射して加熱するようにしてもよい。また、温風送風装置を設け、温風を吹き当てて加熱する構成としてもよい。

また、本例では液滴の吐出手段としてインクジェットヘッドを用いているが、これに代えてディスペンサを用いることもできる。

［装置構成例２］
＜構成＞
図５は、紫外線硬化型樹脂材料を用いて球状構造体を製造する場合の球状構造体製造装置の概略構成図である。

同図に示すように、本実施の形態の球状構造体製造装置４０は、基板１が載置されるステージ４２と、ステージ４２を搬送する搬送装置４４と、紫外線硬化型樹脂材料の液滴を吐出するインクジェットヘッド４６と、紫外線を照射する紫外線照射装置４８と、全体の動作を統括制御するシステムコントローラ５０とを備えて構成されている。

ステージ４２は、矩形の板状に形成されており、水平に敷設された一対のガイドレール５２、５２の上にスライダ５４、５４を介して水平に設置されている。すなわち、ステージ４２は、ガイドレール５２、５２にガイドされて、水平にスライド移動自在に設けられている。矩形状に形成された基板１は、このステージ４２の上面に位置決めされて載置される（搬送方向の前後の辺が搬送方向と直交するように、所定位置に位置決めされて載置される。）。

なお、ステージ４２には、図示しない把持手段が備えられており、ステージ４２の上に載置された基板１は、この把持手段に把持されて、ステージ４２の上に固定される。

搬送装置４４は、いわゆる送りネジ機構で構成され、ネジ棒５６と、そのネジ棒５６に螺合されたナット部材５８と、ネジ棒５６を回転駆動するステージ駆動モータ６０とで構成されている。

ネジ棒５６は、ガイドレール５２、５２と平行に配設されており、その両端部を図示しない軸受に軸支されて、回動自在に設けられている。

ナット部材５８は、連結部５８Ａを介してステージ４２に連結されている。このナット部材５８は、ネジ棒５６が回転することにより、その回転量、回転方向に応じてネジ棒５６に沿って移動する。そして、このナット部材５８が回転することにより、ナット部材５８に連結されたステージ４２がガイドレール５２、５２に沿って水平にスライド移動する。

ステージ駆動モータ６０は、正逆回転可能に構成されており、その出力軸がネジ棒５６に連結されている。ネジ棒５６は、このステージ駆動モータ６０に駆動されて、正回転／逆回転される。

インクジェットヘッド４６は、基板１の搬送方向と直交する方向に往復移動するシャトルスキャン方式で構成されている。このインクジェットヘッド４６は、キャリッジ６２に搭載されており、その吐出面（図５において下面）が、所定のギャップをもってステージ４２の上面と対向するように配置されている。また、その吐出面に形成されたノズル列４６Ａが、基板１の搬送方向と平行になるように配置されている（図６参照）。

キャリッジ６２は、基板１の搬送方向と直交する方向に配設された一対のガイドシャフト６４、６４にスライド自在に支持されており、図示しない駆動機構（たとえば、キャリッジ駆動モータによって駆動される送りネジ機構やラック・アンド・ピニオン等）に駆動されて、基板１の搬送方向と直交する方向にスライド移動する。

紫外線硬化型樹脂材料の液滴は、このインクジェットヘッド４６の各ノズル４６ａ、４６ａ、…から、インクジェットヘッド４６の下方位置に搬送された基板１に向けて、鉛直下向きに吐出される（図６参照）。

紫外線照射装置４８は、図示しない紫外線照射ランプを備えており、その下方位置（紫外線照射位置）に搬送された基板１に向けて紫外線を照射する。基板１は、この紫外線照射位置に搬送されると、紫外線照射装置４８に備えられた紫外線照射ランプに対向して配置される。

システムコントローラ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備え、所定の制御プログラムに従って球状構造体製造装置１０の各部の駆動を制御する。上述した搬送装置４４のステージ駆動モータ６０、インクジェットヘッド４６、インクジェットヘッド４６のキャリッジ駆動モータ、紫外線照射ランプは、それぞれモータドライバ６６、ヘッドドライバ６８、モータドライバ７０、ランプドライバ７２を介して、その駆動がシステムコントローラ５０に制御される。

＜動作＞
以上のように構成された本実施の形態の球状構造体製造装置４０を用いた球状構造体の製造方法は次の通りである。

まず、所定のマウント位置において、図示しないマウント装置によって、ステージ４２の上に基板１が載置される。基板１は、所定位置に位置決めされて載置され、載置されると、図示しない把持手段に把持されて、ステージ４２の上に固定される。

基板１が載置、固定されると、ステージ４２がインクジェットヘッド４６に向けてスライド移動し、基板１上に設定された球状構造体の最初の製造エリアの先頭ライン上にインクジェットヘッド４６が位置する（図５参照）。

ステージ４２が停止して、最初の製造エリアの先頭ライン上にインクジェットヘッド４６が位置すると、インクジェットヘッド４６とキャリッジ６２とが駆動され、インクジェットヘッド４６が、基板１の搬送方向と直交する方向（主走査方向）に移動しながら、各ノズル４６ａ、４６ａ、…から紫外線硬化型樹脂材料の液滴が基板１に向けて吐出される。

吐出された液滴は、最初の製造エリア上に一定の間隔をもって着弾する。キャリッジ６２は、インクジェットヘッド４６が、最初の製造エリアの最終ラインまで移動すると停止し、これと同時に液滴の吐出も終了する。

キャリッジ６２の移動が停止すると、ステージ４２が紫外線照射装置４８に向けて所定量移動する。そして、最初の製造エリアが、紫外線照射装置４８と対向配置される（図２（ｂ）参照）。

ステージ４２が停止して、最初の製造エリアが紫外線照射装置４８と対向配置されると、紫外線照射装置４８が駆動され、基板１に向けて紫外線が照射される（図２（ｂ）参照）。この結果、基板１に着弾した各液滴が硬化する。

紫外線の照射が終了すると、ステージ４２が、インクジェットヘッド４６に向けて所定量スライド移動する。そして、基板１上に設定された最初の製造エリアの最終ライン上にインクジェットヘッド４６が位置する。

ステージ４２が停止して、最初の製造エリアの最終ライン上にインクジェットヘッド４６が位置すると、インクジェットヘッド４６とキャリッジ６２とが駆動され、インクジェットヘッド４６が、主走査方向に移動しながら、各ノズル４６ａ、４６ａ、…から紫外線硬化型樹脂材料の液滴が基板１に向けて吐出される。

吐出された液滴は、先に吐出した硬化済みの液滴の上に順次着弾する（図２（ｅ）参照）。キャリッジ６２は、インクジェットヘッド４６が、最初の製造エリアの先頭ラインまで移動すると停止し、これと同時に液滴の吐出も終了する。

キャリッジ６２の移動が停止すると、ステージ４２が紫外線照射装置４８に向けて所定量移動する。そして、最初の製造エリアが、紫外線照射装置４８と対向配置される（図２（ｆ）参照）。

ステージ４２が停止して、最初の製造エリアが紫外線照射装置４８と対向配置されると、紫外線照射装置４８が駆動され、基板１に向けて紫外線が照射される（図２（ｂ）参照）。この結果、基板１に着弾した各液滴が硬化する。

このように、ステージ４２がインクジェットヘッド４６と紫外線照射装置４８との間を往復移動して、液滴の吐出と紫外線の照射とを繰り返すことにより、基板１上に柱状の土台が形成されてゆく（図２（ａ）〜（ｆ）参照）。

この液滴の吐出（いわゆる主走査）と紫外線の照射は所定回数繰り返して行われ、この結果、基板１上に所定高さの土台が形成される（図２（ｇ）参照）。

土台を形成するための最後の紫外線の照射を受けると、ステージ４２が、インクジェットヘッド４６に向けて所定量移動し、最初の製造エリアの先頭ライン上にインクジェットヘッド４６が位置する。

ステージ４２が停止して、最初の製造エリアの先頭ライン上にインクジェットヘッド４６が位置すると、インクジェットヘッド４６とキャリッジ６２とが駆動され、インクジェットヘッド４６が、主走査方向に移動しながら、各ノズル４６ａ、４６ａ、…から紫外線硬化型樹脂材料の液滴が基板１に向けて吐出される。

吐出された液滴は、土台の上に着弾する。キャリッジ６２は、インクジェットヘッド４６が、最初の製造エリアの最終ラインまで移動すると方向転換し、先頭ラインに向けて移動する。このキャリッジ６２の往復移動が繰り返し行われ、土台の上に紫外線硬化型樹脂材料の液滴が順次着弾する。これにより、土台の上に紫外線硬化型樹脂材料の球状体が形成されてゆく（図２（ｈ）〜（ｊ）参照）。

キャリッジ６２の往復動は所定回数行われ、この結果、土台の上に土台の外径よりも大きな径を有する紫外線硬化型樹脂の球状体が形成される（図２（ｋ）参照）。

各土台の上に紫外線硬化型樹脂の球状体が形成されると、ステージ４２が、紫外線照射装置４８に向けて移動し、最初の製造エリアが、紫外線照射装置４８と対向配置される（図２（ｌ）参照）。

ステージ４２が停止し、最初の製造エリアが紫外線照射装置４８と対向配置されると、紫外線照射装置４８が駆動され、基板１に向けて紫外線が照射される（図２（ｌ）参照）。この結果、各球状体が硬化し、土台の上に球状構造体が形成される。

以上の工程で最初の製造エリアへの球状構造体の製造が終了する。最初の製造エリアへの球状構造体の製造が終了すると、ステージ４２が、インクジェットヘッド４６に向けて移動し、基板１上に設定された球状構造体の次の製造エリアの先頭ライン上にインクジェットヘッド４６が位置する（図５参照）。そして、上記同様の手順で次の製造エリアに球状構造体が製造される。

その次の製造エリアについても同様の手順で球状構造体が製造され、すべての製造エリアに球状構造体が製造されると、ステージ４２は、所定の回収位置に移動する。そして、この回収位置にステージ４２が移動すると、図示しない回収装置によってステージ４２から基板１が回収される。

以上一連の工程で１枚目の基板の処理が完了する。この後、同様の手順を繰り返して、２枚目以降の基板が処理される。

このように、本実施の形態の球状構造体製造装置４０によれば、紫外線硬化型樹脂材料を用いて、基板１上に微小な球状構造体を製造することができる。

なお、本例では、製造エリアを複数のエリアに分割し、各エリアごとに球状構造体を製造するようにしているが、基板１の全エリアに一括して製造するようにすることもできる。

また、本例では、液滴の吐出と紫外線の照射をそれぞれ別々の場所で行うようにしているが、たとえば、キャリッジ６２に紫外線照射装置を搭載し、同じ場所で液滴の吐出と紫外線の照射とを行うことができるようにしてもよい。

また、本例では、インクジェットヘッド１８にシャトルスキャン方式を採用しているが、ラインヘッドを用いることもできる（図３参照）。

また、本例は、紫外線硬化型樹脂を用いた球状構造体の製造装置として説明したが、紫外線照射装置に代えて加熱装置（たとえば、ヒータ、温風送風装置等）を設置することにより、熱硬化型樹脂材料又は微粒子分散型液体材料を用いた球状体構造体の製造装置として使用することもできる。

また、本例では液滴の吐出手段としてインクジェットヘッドを用いているが、これに代えてディスペンサを用いることもできる。

１…基板、２…インクジェットヘッド、３…液滴、４…土台、５…球状体、６…球状構造体、７…紫外線照射装置、１０…球状構造体製造装置、１２…ステージ、１４…搬送装置、１６…ヒータ、１８…インクジェットヘッド、１８Ａ…ノズル列、１８ａ…ノズル、２０…システムコントローラ、２２…ガイドレール、２４…スライダ、２６…ネジ棒、２８…ナット部材、２８Ａ…連結部、３０…ステージ駆動モータ、３２…モータドライバ、３４…ヒータドライバ、３６…ヘッドドライバ、４０…球状構造体製造装置、４２…ステージ、４４…搬送装置、４６…インクジェットヘッド、４６Ａ…ノズル列、４６ａ…ノズル、４８…紫外線照射装置、５０…システムコントローラ、５２…ガイドレール、５４…スライダ、５６…ネジ棒、５８…ナット部材、５８Ａ…連結部、６０…ステージ駆動モータ、６２…キャリッジ、６４…ガイドシャフト、６６…モータドライバ、６８…ヘッドドライバ、７０…モータドライバ、７２…ランプドライバ

Claims (17)

1. 基板上の規定位置に向けて液体材料の液滴を連続的に吐出し、連続的に硬化させることにより、前記基板上に所定高さを有する柱状の土台を形成する土台形成工程と、
   前記規定位置に向けて前記液体材料の液滴を連続的に吐出することにより、前記土台上に前記土台の外径よりも大きな径を有する球状体を形成し、該球状体を硬化させることにより、前記土台上に球状構造体を形成する球状構造体形成工程と、
   からなることを特徴とする球状構造体の製造方法。
2. 前記液体材料が熱硬化型樹脂材料であって、加熱して硬化させる場合において、
   前記土台形成工程では、前記土台が形成可能な吐出周波数で前記液滴が吐出され、
   前記球状構造体形成工程では、前記球状体が形成可能な吐出周波数で前記液滴が吐出されることを特徴とする請求項１に記載の球状構造体の製造方法。
3. 前記基板を加熱して、前記液滴を加熱することを特徴とする請求項２に記載の球状構造体の製造方法。
4. 前記液体材料が、分散媒中に微粒子を分散させた液体であって、乾燥させて硬化させる場合において、
   前記土台形成工程では、前記土台が形成可能な吐出周波数で前記液滴が吐出され、
   前記球状構造体形成工程では、前記球状体が形成可能な吐出周波数で前記液滴が吐出されることを特徴とする請求項１に記載の球状構造体の製造方法。
5. 前記基板を加熱して、前記液滴を乾燥させることを特徴とする請求項４に記載の球状構造体の製造方法。
6. 前記液体材料が光硬化型樹脂材料であって、所定波長の光を照射して硬化させる場合において、
   前記土台形成工程では、前記液滴の吐出と前記光の照射とが繰り返されて、前記土台が形成され、
   前記球状構造体形成工程では、前記球状体の形成後に前記光が照射されて、前記球状構造体が形成されることを特徴とする請求項１に記載の球状構造体の製造方法。
7. 前記液体材料が、所定波長の光を透過する光透過型樹脂材料であり、前記球状構造体が光学部材であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の球状構造体の製造方法。
8. 前記液滴が、インクジェット方式で吐出されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の球状構造体の製造方法。
9. 前記液滴が、ディスペンサで吐出されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の球状構造体の製造方法。
10. 基板上の規定位置に向けて熱硬化型樹脂材料の液滴を吐出する液滴吐出手段と、
    前記基板上に吐出された液滴を加熱する加熱手段と、
    前記液滴吐出手段の駆動を制御する制御手段と、
    を備え、前記制御手段は、第１の吐出周波数で前記液滴吐出手段から液滴を連続的に吐出させて、前記基板上に所定高さを有する柱状の土台を形成したのち、前記第１の吐出周波数よりも高く設定された第２の吐出周波数で前記液滴吐出手段から連続的に液滴を吐出させて、前記土台上に球状構造体を形成することを特徴とする球状構造体の製造装置。
11. 前記加熱手段は、前記基板を加熱して、前記液滴を加熱することを特徴とする請求項１０に記載の球状構造体の製造装置。
12. 基板上の規定位置に向けて分散媒中に微粒子を分散させた液体の液滴を吐出する液滴吐出手段と、
    前記基板上に吐出された液滴を乾燥させる乾燥手段と、
    前記液滴吐出手段の駆動を制御する制御手段と、
    を備え、前記制御手段は、第１の吐出周波数で前記液滴吐出手段から液滴を連続的に吐出させて、前記基板上に所定高さを有する柱状の土台を形成したのち、前記第１の吐出周波数よりも高く設定された第２の吐出周波数で前記液滴吐出手段から連続的に液滴を吐出させて、前記土台上に球状構造体を形成することを特徴とする球状構造体の製造装置。
13. 前記乾燥手段は、前記基板を加熱して、前記液滴を乾燥させることを特徴とする請求項１２に記載の球状構造体の製造装置。
14. 基板上の規定位置に向けて光硬化型樹脂材料の液滴を吐出する液滴吐出手段と、
    前記基板上に吐出された液滴に所定波長の光を照射する光照射手段と、
    前記液滴吐出手段と前記光照射手段の駆動を制御する制御手段と、
    を備え、前記制御手段は、前記液滴吐出手段による液滴の吐出と前記光照射手段による光の照射とを繰り返して、前記基板上に所定高さを有する柱状の土台を形成させたのち、前記液滴吐出手段から液滴を連続的に吐出させて、前記土台上に球状体を形成させ、該球状体に前記光照射手段から光を照射して、前記土台上に球状構造体を形成することを特徴とする球状構造体の製造装置。
15. 前記液体材料が、所定波長の光を透過する光透過型樹脂材料であり、前記球状構造体が光学部材であることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の球状構造体の製造装置。
16. 前記液滴吐出手段が、インクジェットヘッドであることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の球状構造体の製造装置。
17. 前記液滴吐出手段が、ディスペンサであることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の球状構造体の製造装置。