JP4363435B2 - パターン形成方法及び液滴吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、パターン形成方法及び液滴吐出装置に関する。

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等の表示装置には、画像を表示するための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等の製造情報をコード化した識別コード（例えば、２次元コード）が形成されている。こうした識別コードは、配列された多数のパターン形成領域（データセル）の一部に、パターンとしてのコードパターン（例えば、有色の薄膜や凹部等のドット）を備え、そのコードパターンの有無によって製造情報を再現可能にする。

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

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

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

しかしながら、上記するインクジェット法では、液滴を乾燥することによってコードパターンを形成するために、基板の表面状態や液滴の表面張力等に応じて、以下の問題を招いていた。

すなわち、基板に着弾した液滴は、基板表面に沿って直ちに濡れ広がるために、液滴の乾燥に時間を要すると（例えば、１００ミリ秒以上の時間を要すると）、基板表面で過剰に濡れ広がって、対応するデータセル内から食み出す。その結果、コードパターンを読み取り不可能にして基板情報を損失する問題があった。

こうした問題は、基板上の液滴に対してレーザ光を照射し、着弾した液滴を瞬時に乾燥させることによって回避可能と考えられる。しかし、上記する液滴吐出ヘッドは、ノズル（ノズル形成面）と基板表面との間の間隙を数ｍｍ程度に保持させることによって、吐出した液滴の着弾位置の位置精度の向上を図っている。そのため、着弾直後の液滴にレーザ光を照射する場合には、液滴吐出ヘッドと基板との間の狭い間隙に向けてレーザ光を出射させなければならず、レーザ光の光軸を基板表面の法線方向に対して大きく傾斜させなけ
ればならない。その結果、基板表面（液滴）に対するレーザ光の光断面（ビームスポット）が基板の面方向に沿って過剰に拡張されて、レーザ光の照射強度の低下や照射位置の位置精度の低下を招く虞があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、吐出した液滴の着弾する位置の精度と、レーザ光の照射位置の精度を維持して、液滴からなるパターンの形状制御性を向上したパターン形成方法及び液滴吐出装置を提供することである。

本発明のパターン形成方法は、パターン形成材料の液滴を吐出するノズルから被吐出面の目標吐出位置に向かう吐出方向に沿って前記液滴を吐出し、レーザ光を照射する照射口から前記目標吐出位置に向かう照射方向に沿って前記レーザ光を照射し、前記目標吐出位置に着弾した前記液滴に前記レーザ光を照射してパターンを形成するパターン形成方法であって、前記被吐出面の法線方向と前記照射方向とのなす角度を変更するときには、前記吐出方向と前記照射方向とのなす角度を維持しつつ前記目標吐出位置を回動中心にして前記ノズルと前記照射口とを同じ角度だけ回動し、前記法線方向と前記吐出方向とのなす角度と、前記法線方向と前記照射方向とのなす角度とを相補的に変更する。

本発明のパターン形成方法によれば、被吐出面の法線方向とレーザ光の照射方向とのなす角度（照射角）を変更するときに、目標吐出位置をノズルの吐出方向に配置維持させることができ、かつ、同目標吐出位置を照射口の照射方向に配置維持させることができる。また、目標吐出位置とノズルとの間の距離を保持させることができ、かつ、目標吐出位置と照射口との間の距離を保持させることができる。しかも、照射口とノズルとの間の相対位置関係を維持させることができる。

従って、レーザ光の照射角を変更するとき、吐出した液滴の着弾する位置やその位置精度、レーザ光の照射位置やその位置精度を維持させることができる。しかも、変更後の照射角のレーザ光を、ノズルに遮蔽されることなく、目標吐出位置に対して確実に照射させることができる。その結果、レーザ光の照射条件の自由度を拡大させることができ、液滴からなるパターンの形状制御性を向上させることができる。

このパターン形成方法において、前記目標吐出位置を回動中心にして前記ノズルと前記照射口を回動し、記照射方向を前記被吐出面の略法線方向にする構成であってもよい。
このパターン形成方法によれば、液滴に、被吐出面の法線方向に沿うレーザ光を照射させることができる。従って、レーザ光の光断面の拡大や照射位置の位置ズレを、より確実に回避させることができる。

本発明の液滴吐出装置は、パターン形成材料の液滴を吐出するノズルを有し、前記ノズルから被吐出面の目標吐出位置に向かう吐出方向に沿って前記液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、レーザ光を照射する照射口を有し、前記照射口から前記目標吐出位置に向かう照射方向に沿って前記レーザ光を照射するレーザ照射手段と、を備えた液滴吐出装置であって、前記目標吐出位置を回動中心にして前記ノズルと前記照射口とを回動する回動手段を備え、前記回動手段は、前記吐出方向と前記照射方向とのなす角度を維持しつつ前記ノズルと前記照射口とを同じ角度だけ回動し、前記被吐出面の法線方向と前記吐出方向とのなす角度と、前記法線方向と前記照射方向とのなす角度とを相補的に変更する。

本発明の液滴吐出装置によれば、回動手段が、被吐出面の法線方向とレーザ光の照射方向とのなす角度（照射角）を変更するときに、目標吐出位置をノズルの吐出方向に配置維持させることができ、かつ、同目標吐出位置を照射口の照射方向に配置維持させることができる。また、目標吐出位置とノズルとの間の距離を保持させることができ、かつ、目標吐出位置と照射口との間の距離を保持させることができる。しかも、照射口とノズルとの間の相対位置関係を維持させることができる。

従って、レーザ光の照射角を変更するとき、吐出した液滴の着弾する位置やその位置精度、レーザ光の照射位置やその位置精度を維持させることができる。しかも、変更後の照射角のレーザ光を、ノズルに遮蔽されることなく、目標吐出位置に対して確実に照射することができる。その結果、レーザ光の照射条件の自由度を拡大させることができ、液滴からなるパターンの形状制御性を向上させることができる。

この液滴吐出装置において、前記回動手段は、前記目標吐出位置を回動中心にして前記ノズルと前記照射口を回動し、前記照射方向を前記被吐出面の略法線方向にしてもよい。
この液滴吐出装置によれば、液滴に、被吐出面の法線に沿うレーザ光を照射させることができる。従って、レーザ光の光断面の拡大や照射位置の位置ズレを、より確実に回避させることができる。

この液滴吐出装置において、回動手段は、前記液滴吐出ヘッドと前記レーザ照射手段とを搭載し、前記目標吐出位置を回動中心にして回動する回動ステージを有し、前記回動ステージは、前記被吐出面に対して相対移動するキャリッジに搭載される構成であってもよい。

この液滴吐出装置によれば、目標吐出位置が被吐出面上に複数設けられる場合であっても、回動ステージを回動させ、キャリッジを移動させるだけで、液滴の着弾位置やレーザ光の照射位置の位置精度を各目標吐出位置に対応させることができる。また、着弾位置の位置精度や照射位置の位置精度を維持させることができる。従って、目標吐出位置が被吐出面上に複数設けられる場合であっても、液滴に照射するレーザ光の照射角のみを容易に変更させることができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図６に従って説明する。まず、本発明のパターン形成方法を利用して形成した識別コードを有する液晶表示装置１について説明する。

図１において、対象物としての基板２の一側面（被吐出面としての表面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、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、これら走査線駆動回路４の供給する走査信号と、データ線駆動回路５の供給するデータ信号に基づいて、前記表示部３内の液晶分子の配向状態を制御する。そして、液晶表示装置１は、図示しない照明装置からの平面光を液晶分子の配向状態によって変調して、表示部３の領域に所望の画像を表示する。

表面２ａの左側下隅には、一辺が約１ｍｍの正方形からなるコード形成領域Ｓが区画形成されて、そのコード形成領域Ｓ内には、１６行×１６列のデータセルＣが仮想分割されている。そのコード形成領域Ｓの選択されたデータセルＣの領域には、それぞれパターンとしてのドットＤが形成されて、これら複数のドットＤによって、液晶表示装置１の識別コード１０が構成されている。

本実施形態では、ドットＤの形成されたデータセルＣの中心位置を「目標吐出位置Ｐ」とし、各データセルＣの一辺の長さを「セル幅Ｗ」とする。
各ドットＤは、その外径がデータセルＣの一辺の長さ（前記セル幅Ｗ）で形成された半球状のパターンである。このドットＤは、パターン形成材料としての金属微粒子（例えば、ニッケル微粒子やマンガン微粒子）を分散媒に分散させた液状体Ｆ（図５参照）の液滴ＦｂをデータセルＣに吐出し、データセルＣに着弾した液滴Ｆｂを乾燥及び焼成させるこ
とによって形成されている。着弾した液滴Ｆｂの乾燥・焼成は、レーザ光Ｂ（図５参照）を照射することによって行われる。尚、本実施形態では、液滴Ｆｂを乾燥・焼成することによってドットＤを形成するが、これに限らず、例えばレーザ光Ｂの乾燥のみによって形成してもよい。

識別コード１０は、各データセルＣ内のドット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等を再現可能にする。本実施形態では、上記基板２の長手方向をＸ矢印方向とし、Ｘ矢印方向と直交する方向をＹ矢印方向という。

次に、前記識別コード１０を形成するための液滴吐出装置２０について説明する。
図２において、液滴吐出装置２０の基台２１は、その長手方向がＸ矢印方向に沿う直方体形状に形成されて、その上面には、Ｘ矢印方向に延びる一対の案内溝２２が形成されている。基台２１の上側には、基板ステージ２３が取り付けられている。基板ステージ２３は、基台２１に設けられたＸ軸モータＭＸ（図６参照）に駆動連結され、案内溝２２に沿って所定の速度（搬送速度Ｖｘ）でＸ矢印方向及び反Ｘ矢印方向に直動する。基板ステージ２３の上面には、図示しない吸引式のチャック機構が設けられている。基板ステージ２３は、表面２ａ（コード形成領域Ｓ）を上側にして載置された基板２を位置決め固定する。

基台２１のＹ矢印方向両側には、Ｘ矢印方向から見て門型に形成された案内部材２４が架設されて、その案内部材２４の上側には、収容タンク２５が配設されている。収容タンク２５は、液状体Ｆを収容して、同液状体Ｆを吐出ヘッド３２に導出する。案内部材２４の下側には、Ｙ矢印方向に延びる上下一対の案内レール２６がＹ矢印方向全幅にわたり形成されている。上下一対の案内レール２６には、キャリッジ２７が取り付けられている。キャリッジ２７は、案内部材２４に設けられたＹ軸モータＭＹ（図６参照）に駆動連結され、案内レール２６に沿ってＹ矢印方向及び反Ｙ矢印方向に直動する。

図４において、キャリッジ２７の下側には、Ｙ矢印方向に延びる直方体形状のガイド部材２８が凸設されて、そのガイド部材２８の下側面には、断面円弧状のガイド面２８ａが形成されている。ガイド面２８ａは、キャリッジ２７のＹ矢印方向略全幅にわたって形成される凹曲面であって、その曲率中心Ｃｒが基板２の表面２ａ上に位置する。

ガイド部材２８のガイド面２８ａには、回動手段を構成する回動ステージ２９が配設されている。回動ステージ２９は、Ｙ矢印方向に延びる蒲鉾状に形成され、そのガイド部材２８側の側面に、前記ガイド面２８ａに相対する凸曲面（摺動面２９ａ）を有している。また、回動ステージ２９は、その基板ステージ２３側の側面に、基板２の表面２ａに沿う平面（ステージ面２９ｂ）を有している。回動ステージ２９は、ガイド部材２８に内設された図示しないウォームギヤ等を介して回動モータＭＲ（図６参照）に駆動連結されて、その摺動面２９ａを前記ガイド面２８ａに沿って摺動（回動）させる。すなわち、回動ステージ２９は、摺動面２９ａと前記ガイド面２８ａが面一となるように、前記曲率中心Ｃｒを回動中心にしてステージ面２９ｂを回動させる。

本実施形態では、図４に示すように、回動ステージ２９の配置位置であって、前記摺動面２９ａと前記ガイド面２８ａが一致する位置を、「基準位置」という。また、図５に示すように、回動ステージ２９の配置位置であって、前記摺動面２９ａが右回りに所定の角度（回動角θｒ）だけ回動した位置を、「描画位置」という。

図３に示すように、回動ステージ２９のステージ面２９ｂには、基板２側（反Ｚ矢印方向）に延びる脚に連結された板状の支持部材３１が配設されている。支持部材３１の基板２側（反Ｚ矢印方向）には、液滴吐出ヘッド３２（以下単に、「吐出ヘッド３２」という
。）が支持固定されている。

吐出ヘッド３２には、その基板２側（図３の上側）に、ノズルプレート３３が備えられて、そのノズルプレート３３の基板２側の側面には、前記ステージ面２９ｂに沿うノズル形成面３３ａが形成されている。ノズル形成面３３ａには、Ｙ矢印方向に沿って等間隔（前記セル幅Ｗのピッチ幅）に配列された１６個の円形孔（ノズルＮ）が貫通形成されている。

各ノズルＮは、図４に示すように、それぞれノズル形成面３３ａの法線方向に沿って形成されて、前記摺動面２９ａの径方向に沿って配置されている。
本実施形態では、ノズルＮの形成方向を、「吐出方向Ａ１」という。また、前記曲率中心Ｃｒであって、かつ、各ノズルＮの「吐出方向Ａ１」上の位置を、それぞれ着弾位置ＰＦという。

図４において、各ノズルＮの上側には、それぞれ収容タンク２５に連通するキャビティ３４が形成されている。各キャビティ３４は、それぞれ収容タンク２５の導出する液状体Ｆを対応するノズルＮ内に供給する。各キャビティ３４の上側には、それぞれ上下方向に振動可能な振動板３５が貼り付けられて、キャビティ３４内の容積を拡大・縮小する。振動板３５の上側には、各ノズルＮに対応する１６個の圧電素子ＰＺが配設されている。各圧電素子ＰＺは、それぞれ圧電素子ＰＺを駆動制御するための信号（圧電素子駆動電圧ＣＯＭ１：図６参照）を受けるとき、上下方向に収縮・伸張して対応する振動板３５を上下方向に振動させる。振動板３５が上下方向に振動すると、対応するノズルＮは、その「吐出方向Ａ１」に沿って液滴Ｆｂを吐出させる。

回動モータＭＲは、「基準位置」に位置する回動ステージ２９を「描画位置」に回動させるための信号（回動モータ駆動信号ＳＭＲ：図６参照）を受けて正転駆動し、前記着弾位置ＰＦを回動中心にして、回動ステージ２９のステージ面２９ｂ（ノズル形成面３３ａ）を回動角θｒだけ右回りに回動する。これによって、図５に示すように、吐出ヘッド３２（ノズル形成面３３ａ）と基板２との間の距離は、吐出ヘッド３２のＸ矢印方向側（レーザヘッド３７側）で拡大される。

各圧電素子ＰＺは、データセルＣの目標吐出位置Ｐが着弾位置ＰＦに位置するタイミングで圧電素子駆動電圧ＣＯＭ１を受ける。圧電素子駆動電圧ＣＯＭ１を受ける圧電素子ＰＺは、対応するノズルＮから「吐出方向Ａ１」（摺動面２９ａの径方向内側）に沿って液滴Ｆｂを吐出させる。吐出された液滴Ｆｂは、「吐出方向Ａ１」に沿って飛行するため、回動角θｒの大きさに関わらず、「吐出方向Ａ１」上の着弾位置ＰＦに着弾する。着弾位置ＰＦに着弾した液滴Ｆｂは、表面２ａに沿って濡れ広がり、その外径を前記セル幅Ｗにする。

従って、吐出ヘッド３２は、ノズル形成面３３ａと基板２との間の距離を吐出ヘッド３２のＸ矢印方向側（レーザヘッド３７側）で拡大させる際、液滴Ｆｂの着弾する位置と、液滴Ｆｂの飛行距離（着弾位置の位置精度）と、を維持させることができる。

図３に示すように、回動ステージ２９のステージ面２９ｂであって前記吐出ヘッド３２のＸ矢印方向側には、Ｙ矢印方向に延びる支持部材３６が凸設されている。支持部材３６の基板２側（反Ｚ矢印方向）には、Ｙ矢印方向に延びる直方体形状のレーザヘッド３７が支持固定されている。

レーザヘッド３７の内部には、前記ノズルＮに対応する半導体レーザＬＤ（図６参照）が配設されている。各半導体レーザＬＤは、それぞれ半導体レーザＬＤを駆動制御するた
めの信号（レーザ駆動電圧ＣＯＭ２：図６参照）を受けるとき、液滴Ｆｂの吸収波長に対応した波長領域のレーザ光を出射する。レーザヘッド３７の基板２側の側面には、各ノズルＮに対応する１６個の照射口３８が、Ｙ矢印方向に沿って等間隔（前記セル幅Ｗの形成ピッチ）に配列形成されている。

各照射口３８は、図４に示すように、それぞれ対応する前記着弾位置ＰＦに向かって延びる（摺動面２９ａの径方向に沿って延びる）光軸を形成して、同光軸に沿うレーザ光Ｂ（図５参照）を出射する。

本実施形態では、摺動面２９ａの径方向であって各照射口３８を含む方向を、「照射方向Ａ２」とし、「照射方向Ａ２」と表面２ａの法線方向とのなす角度を「照射角θｂ」とする。

各照射口３８は、それぞれ「基準位置」に位置する回動ステージ２９を「描画位置」に回動するとき、着弾位置ＰＦを回動中心にして右回りに回動し、「照射方向Ａ２」を基板２の法線方向に近づけて、「照射角θｂ」を「回動角θｒ」だけ小さくする。

各半導体レーザＬＤは、データセルＣの目標吐出位置Ｐが着弾位置ＰＦに位置するタイミングでレーザ駆動電圧ＣＯＭ２を受ける。レーザ駆動電圧ＣＯＭ２を受ける半導体レーザＬＤは、対応する照射口３８から「照射方向Ａ２」（摺動面２９ａの径方向内側）に沿ってレーザ光Ｂを出射する。

この際、ノズル形成面３３ａと基板２との間の距離は、吐出ヘッド３２の回動によって、吐出ヘッド３２のレーザヘッド３７側で拡大する。そのため、「照射方向Ａ２」に沿って出射されたレーザ光Ｂは、「照射角θｂ」を「回動角θｒ」だけ小さくする一方で、ノズル形成面３３ａと基板２との間の距離の拡大により、吐出ヘッド３２に遮蔽されることなく着弾位置ＰＦ（目標吐出位置Ｐ）を照射する。すなわち、「照射方向Ａ２」に沿って出射されたレーザ光Ｂは、「照射角θｂ」を小さくし、かつ、その照射位置を着弾位置ＰＦに維持して、外径がセル幅Ｗからなる液滴Ｆｂの領域を照射する。

従って、レーザヘッド３７は、レーザ光Ｂの「照射角θｂ」（エネルギー密度）を変更する際、レーザ光Ｂの照射位置やその位置精度を維持させることができる。
これによって、レーザヘッド３７は、「回動角θｒ」の分だけ「照射角θｂ」の小さいレーザ光Ｂを、すなわち、エネルギー密度の高いレーザ光Ｂを常に液滴Ｆｂの領域に照射させることができる。よって、レーザヘッド３７は、液滴Ｆｂの乾燥不足を回避させることができ、セル幅Ｗの外径を有したドットＤを対応するデータセルＣ内に形成させることができる。

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６に従って説明する。
図６において、制御装置４１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備え、ＲＯＭ等に格納された各種データと各種制御プログラムに従って、基板ステージ２３を移動させて、吐出ヘッド３２、レーザヘッド３７及び回動ステージ２９を駆動させる。

制御装置４１には、起動スイッチ、停止スイッチ等の操作スイッチを有した入力装置４２が接続されている。制御装置４１には、識別コード１０の画像が既定形式の描画データＩａとして入力装置４２から入力されるとともに、回動ステージ２９の「回動角θｒ」が既定形式の回動角データＩθとして入力装置４２から入力される。制御装置４１は、入力装置４２からの描画データＩａを受けて、ビットマップデータＢＭＤ、圧電素子駆動電圧ＣＯＭ１及びレーザ駆動電圧ＣＯＭ２を生成し、入力装置４２からの回動角データＩθを受けて、回動モータ駆動信号ＳＭＲを生成する。

尚、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、圧電素子ＰＺのオンあるいはオフを規定するものであり、二次元描画平面（コード形成領域Ｓ）上における各データセルＣに、液滴Ｆｂを吐出するか否かを規定するデータである。

制御装置４１には、Ｘ軸モータ駆動回路４３が接続されて、Ｘ軸モータ駆動回路４３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４３は、制御装置４１からの駆動制御信号に応答してＸ軸モータＭＸを正転又は逆転させる。制御装置４１には、Ｙ軸モータ駆動回路４４が接続されて、Ｙ軸モータ駆動回路４４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４４は、制御装置４１からの駆動制御信号に応答してＹ軸モータＭＹを正転又は逆転させる。

制御装置４１には、基板２の端縁を検出可能な基板検出装置４５が接続されて、基板検出装置４５からの検出信号に基づいて、着弾位置ＰＦを通過する基板２の位置を算出する。

制御装置４１には、Ｘ軸モータ回転検出器４６が接続されて、Ｘ軸モータ回転検出器４６からの検出信号が入力される。制御装置４１は、Ｘ軸モータ回転検出器４６からの検出信号に基づいて、基板ステージ２３（基板２）の移動方向及び移動量を演算する。制御装置４１は、各データセルＣの中心位置が着弾位置ＰＦに位置するタイミングで、吐出ヘッド駆動回路４８に吐出タイミング信号ＬＰ１を出力する。

制御装置４１には、Ｙ軸モータ回転検出器４７が接続されて、Ｙ軸モータ回転検出器４７からの検出信号が入力される。制御装置４１は、Ｙ軸モータ回転検出器４７からの検出信号に基づいて、液滴吐出ヘッド３２（レーザヘッド３７）のＹ矢印方向の移動方向及び移動量を演算する。制御装置４１は、各ノズルＮに対応する着弾位置ＰＦを、それぞれ目標吐出位置Ｐの搬送経路上に配置する。

制御装置４１には、吐出ヘッド駆動回路４８が接続されて、吐出タイミング信号ＬＰ１を出力する。また、制御装置４１は、圧電素子駆動電圧ＣＯＭ１を所定のクロック信号に同期させて、吐出ヘッド駆動回路４８に出力する。制御装置４１は、ビットマップデータＢＭＤに基づいて所定の基準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４８にシリアル転送する。吐出ヘッド駆動回路４８は、制御装置４１からの吐出制御信号ＳＩを、それぞれ各圧電素子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４８は、制御装置４１からの吐出タイミング信号ＬＰ１を受けるとき、吐出制御信号ＳＩに基づいて選択された圧電素子ＰＺに、それぞれ圧電素子駆動電圧ＣＯＭ１を供給する。また、吐出ヘッド駆動回路４８は、シリアル／パラレル変換した吐出制御信号ＳＩをレーザ駆動回路４９に出力する。

制御装置４１には、レーザ駆動回路４９が接続されて、レーザ駆動電圧ＣＯＭ２を所定のクロック信号に同期させて出力する。レーザ駆動回路４９は、吐出ヘッド駆動回路４８からの吐出制御信号ＳＩを受けるとき、所定の時間（照射待機時間）だけ待機して、吐出制御信号ＳＩに対応した各半導体レーザＬＤに、それぞれレーザ駆動電圧ＣＯＭ２を供給する。すなわち、制御装置４１は、液滴Ｆｂが着弾位置ＰＦに着弾するたびに、レーザ駆動回路４９を介して、その液滴Ｆｂの領域に向かってレーザ光Ｂを照射する。

制御装置４１には、回動モータ駆動回路５０が接続されて、回動モータ駆動回路５０に回動モータ駆動信号ＳＭＲを出力する。回動モータ駆動回路５０は、制御装置４１からの
回動モータ駆動信号ＳＭＲに応答して、回動モータＭＲを正転駆動又は逆転駆動させる。回動モータ駆動回路５０は、制御装置４１からの回動モータ駆動信号ＳＭＲを受けるとき、回動モータＭＲを正転駆動あるいは逆転駆動して、回動ステージ２９を回動角θｒだけ回動させる。

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２に示すように、基板ステージ２３に、表面２ａが上側になるように基板２を配置固定する。このとき、基板２は、案内部材２４（キャリッジ２７）よりも反Ｘ矢印方向側に配置されて、回動ステージ２９は、前記「基準位置」に配置されている。

この状態から、入力装置４２を操作して描画データＩａと回動角データＩθを制御装置４１に入力する。すると、制御装置４１は、描画データＩａに基づくビットマップデータＢＭＤを生成して格納し、圧電素子駆動電圧ＣＯＭ１及びレーザ駆動電圧ＣＯＭ２を生成する。圧電素子駆動電圧ＣＯＭ１及びレーザ駆動電圧ＣＯＭ２を生成すると、制御装置４１は、Ｙ軸モータＭＹを駆動制御して、基板２をＸ矢印方向に搬送するときに、各目標吐出位置Ｐが対応する着弾位置ＰＦを通過するように、キャリッジ２７（各ノズルＮ）をセットする。

また、制御装置４１は、回動角データＩθに基づく回動モータ駆動信号ＳＭＲを生成して、その回動モータ駆動信号ＳＭＲを回動モータ駆動回路５０に出力する。回動モータ駆動信号ＳＭＲを出力すると、制御装置４１は、回動モータ駆動回路５０を介して、回動モータＭＲを正転駆動し、回動ステージ２９を「基準位置」から「描画位置」に回動する。これによって、制御装置４１は、各ノズルＮから吐出された液滴Ｆｂの着弾する位置と、各照射口３８から出射されたレーザ光Ｂの照射位置と、を共通する「着弾位置ＰＴ」に維持した状態で、レーザ光Ｂの「照射角θｂ」のみを「回動角θｒ」だけ減少させることができる。

回動ステージ２９を「描画位置」に回動すると、制御装置４１は、Ｘ軸モータＭＸを駆動制御して、基板２のＸ矢印方向への搬送を開始し、基板検出装置４５及びＸ軸モータ回転検出器４６からの検出信号に基づいて、最もＸ矢印方向側に位置するデータセルＣの目標吐出位置ＰがノズルＮの直下まで搬送されたか否か判断する。

この間、制御装置４１は、吐出ヘッド駆動回路４８に吐出制御信号ＳＩを出力するとともに、吐出ヘッド駆動回路４８及びレーザ駆動回路４９に、それぞれ圧電素子駆動電圧ＣＯＭ１及びレーザ駆動電圧ＣＯＭ２を出力する。

そして、最もＸ矢印方向側に位置するデータセルＣの目標吐出位置Ｐが着弾位置ＰＦに到達すると、制御装置４１は、吐出ヘッド駆動回路４８に吐出タイミング信号ＬＰ１を出力する。

吐出タイミング信号ＬＰ１を吐出ヘッド駆動回路４８に出力すると、制御装置４１は、吐出ヘッド駆動回路４８を介して、吐出制御信号ＳＩに基づいて選択された圧電素子ＰＺに、それぞれ圧電素子駆動電圧ＣＯＭ１を供給し、選択されたノズルＮから、一斉に液滴Ｆｂを吐出させる。吐出された液滴Ｆｂは、それぞれ対応する目標吐出位置Ｐに着弾し、対応するデータセルＣ内で濡れ広がる。目標吐出位置Ｐに着弾した液滴Ｆｂは、吐出動作の開始から照射待機時間だけ経過すると、その外径をセル幅Ｗにする。

また、吐出タイミング信号ＬＰ１を吐出ヘッド駆動回路４８に出力すると、制御装置４１は、レーザ駆動回路４９を照射待機時間だけ待機させた後、吐出制御信号ＳＩに基づいて選択された半導体レーザＬＤに、それぞれレーザ駆動電圧ＣＯＭ２を供給する。そして
、制御装置４１は、選択された半導体レーザＬＤから、一斉にレーザ光Ｂを出射させる。

半導体レーザＬＤから出射されたレーザ光Ｂは、「回動角θｒ」分だけ「照射角θｂ」を小さくし、液滴Ｆｂに対するエネルギー密度を増加させる。そして、レーザ光Ｂは、液滴Ｆｂに照射するレーザ光Ｂのエネルギー不足、すなわち乾燥不足を回避させて、外径がセル幅ＷからなるドットＤを基板２の表面２ａに形成する。これによって、制御装置４１は、最もＸ矢印方向側に位置するデータセルＣに、セル幅Ｗに整合したドットＤを形成させる。

以後、同様に、制御装置４１は、基板２をＸ矢印方向に搬送して、各目標吐出位置Ｐが着弾位置ＰＦに到達するたびに、選択したノズルＮから液滴Ｆｂを吐出し、着弾した液滴Ｆｂがセル幅Ｗになるタイミングで、液滴Ｆｂの領域にレーザ光Ｂを照射させる。これによって、コード形成領域Ｓ内に、全てのドットＤを形成する。

次に、上記のように構成した本実施形態の効果を以下に記載する。
（１）上記実施形態によれば、キャリッジ２７の基板２側に、着弾位置ＰＦを回動中心とする回動ステージ２９を設け、その回動ステージ２９に、吐出ヘッド３２とレーザヘッド３７を配設した。そして、吐出ヘッド３２のノズルＮから着弾位置ＰＦに向かう吐出方向Ａ１に沿って液滴Ｆｂを吐出し、かつ、レーザヘッド３７の照射口３８から着弾位置ＰＦに向かう照射方向Ａ２に沿ってレーザ光Ｂを照射した。

従って、レーザ光Ｂの「照射角θｂ」を変更するときに、液滴Ｆｂの着弾する位置を着弾位置ＰＦに維持させることができ、レーザ光Ｂの照射位置を着弾位置ＰＦに維持させることができる。その結果、レーザ光Ｂの「照射角θｂ」を変更するときに、吐出した液滴Ｆｂの着弾する位置やその位置精度、レーザ光Ｂの照射位置やその位置精度を維持させることができる。そのため、レーザ光Ｂの照射条件を拡張させることができ、液滴ＦｂからなるドットＤの形状制御性を向上させることができる。

（２）上記実施形態によれば、回動ステージ２９を右回りに回動して、「照射角θｂ」を「回動角θｒ」だけ小さくした。従って、レーザ光Ｂの光軸を基板２の法線に近づける分だけ、液滴Ｆｂに対応するエネルギー密度を増加させることができ、液滴Ｆｂの乾燥不足を回避させることができる。

（３）上記実施形態によれば、回動ステージ２９をキャリッジ２７に搭載した。従って、表面２ａ上の任意の位置に対して、液滴Ｆｂに照射するレーザ光Ｂの「照射角θｂ」のみを変更させることができる。

（４）上記実施形態によれば、レーザヘッド３７と吐出ヘッド３２とを、共通する回動ステージ２９に配設した。従って、レーザ光Ｂと吐出ヘッド３２との相対位置を維持させることができ、レーザ光Ｂの「照射角θｂ」を変更させるときに、レーザ光Ｂの光路上から常に吐出ヘッド３２を離間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、回動ステージ２９を右回りに回動して「照射角θｂ」を小さくし、液滴Ｆｂに照射するレーザ光Ｂの光断面を小さくしてエネルギー密度を増加させる構成にした。これに限らず、例えば、「照射角θｂ」を０度にしてもよい。これによれば、液滴Ｆｂに照射するレーザ光Ｂのエネルギー密度を最大にすることができ、液滴Ｆｂの乾燥不足を、より確実に回避させることができる。

あるいは、回動ステージ２９を左周りに回動して「照射角θｂ」を大きくし、液滴Ｆｂ
に照射するレーザ光Ｂの光断面を表面２ａの面方向に拡大してエネルギー密度を低下させる構成にしてもよい。これによれば、レーザ照射による液滴Ｆｂの突沸を回避させることができ、液滴Ｆｂを円滑に乾燥・焼成させることができる。

すなわち、回動角θｒは、液滴Ｆｂの乾燥条件に応じて変更する構成であればよい。
・上記実施形態では、レーザヘッド３７と吐出ヘッド３２とを、共通する回動ステージ２９に配設した。これに限らず、例えば、レーザヘッド３７と吐出ヘッド３２とを、それぞれ異なる回動ステージに配設して、レーザヘッド３７の回動中心と、吐出ヘッド３２の回動中心と、を同じ目標吐出位置Ｐにする構成であってもよい。

・上記実施形態では、レーザ光Ｂの照射によって、液滴Ｆｂを乾燥・焼成させる構成にした。これに限らず、例えば、レーザ光Ｂの照射によって、液滴Ｆｂを所望の方向に流動させる構成にしてもよく、あるいは、液滴Ｆｂの外縁のみにレーザ光Ｂを照射し、液滴Ｆｂをピニングさせる構成にしてもよい。すなわち、レーザ光Ｂの照射によって、液滴Ｆｂからなるパターンを形成する構成であればよい。

・上記実施形態では、液滴Ｆｂによって半円球状のドットＤを形成する構成にした。これに限らず、例えば、液滴Ｆｂによって楕円形状のドットや線状のパターンを形成する構成であってもよい。

・上記実施形態では、パターンを識別コード１０のドットＤに具体化した。これに限らず、例えば、パターンを、液晶表示装置１や、平面状の電子放出素子を備えて同素子から放出された電子による蛍光物質の発光を利用した電界効果型装置（ＦＥＤやＳＥＤ等）に設けられる各種薄膜、金属配線、カラーフィルタ等に具体化してもよい。すなわち、着弾した液滴Ｆｂによって形成するパターンであればよい。

・上記実施形態では、被吐出面を基板２の表面２ａに具体化した。これに限らず、例えば、被吐出面を、シリコン基板やフレキシブル基板、あるいは金属基板等の一側面に具体化してもよい。すなわち、被吐出面は着弾した液滴Ｆｂによってパターンを形成する対象物の一側面であればよい。

本実施形態における液晶表示装置を示す平面図。 同じく、液滴吐出装置を示す概略斜視図。 第１実施形態の液滴吐出ヘッドを示す概略斜視図。 同じく、液滴吐出ヘッドを説明する説明図。 同じく、液滴吐出ヘッドを説明する説明図。 同じく、液滴吐出装置の電気的構成を示す電気ブロック回路図。

符号の説明

２ａ…被吐出面としての表面、２０…液滴吐出装置、２７…キャリッジ、２９…回動手段を構成する回動ステージ、３２…液滴吐出ヘッド、３７…レーザ照射手段を構成するレーザヘッド、３８…照射口、Ａ１…吐出方向、Ａ２…照射方向、Ｂ…レーザ光、Ｄ…パターンとしてのドット、Ｆｂ…液滴、Ｎ…ノズル、Ｐ…目標吐出位置。

Claims (5)

1. パターン形成材料の液滴を吐出するノズルから被吐出面の目標吐出位置に向かう吐出方向に沿って前記液滴を吐出し、レーザ光を照射する照射口から前記目標吐出位置に向かう照射方向に沿って前記レーザ光を照射し、前記目標吐出位置に着弾した前記液滴に前記レーザ光を照射してパターンを形成するパターン形成方法であって、
   前記被吐出面の法線方向と前記照射方向とのなす角度を変更するときには、
   前記吐出方向と前記照射方向とのなす角度を維持しつつ前記目標吐出位置を回動中心にして前記ノズルと前記照射口とを同じ角度だけ回動し、前記法線方向と前記吐出方向とのなす角度と、前記法線方向と前記照射方向とのなす角度とを相補的に変更することを特徴とするパターン形成方法。
2. 請求項１に記載のパターン形成方法であって、
   前記目標吐出位置を回動中心にして前記ノズルと前記照射口を回動し、記照射方向を前記被吐出面の略法線方向にすることを特徴とするパターン形成方法。
3. パターン形成材料の液滴を吐出するノズルを有し、前記ノズルから被吐出面の目標吐出位置に向かう吐出方向に沿って前記液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、
   レーザ光を照射する照射口を有し、前記照射口から前記目標吐出位置に向かう照射方向に沿って前記レーザ光を照射するレーザ照射手段と、
   を備えた液滴吐出装置であって、
   前記目標吐出位置を回動中心にして前記ノズルと前記照射口とを回動する回動手段を備え、
   前記回動手段は、
   前記吐出方向と前記照射方向とのなす角度を維持しつつ前記ノズルと前記照射口とを同じ角度だけ回動し、前記被吐出面の法線方向と前記吐出方向とのなす角度と、前記法線方向と前記照射方向とのなす角度とを相補的に変更することを特徴とする液滴吐出装置。
4. 請求項３に記載の液滴吐出装置であって、
   前記回動手段は、
   前記目標吐出位置を回動中心にして前記ノズルと前記照射口を回動し、前記照射方向を前記被吐出面の略法線方向にすることを特徴とする液滴吐出装置。
5. 請求項３又は４に記載の液滴吐出装置であって、
   回動手段は、
   前記液滴吐出ヘッドと前記レーザ照射手段とを搭載し、前記目標吐出位置を回動中心にして回動する回動ステージを有し、
   前記回動ステージは、
   前記被吐出面に対して相対移動するキャリッジに搭載されたことを特徴とする液滴吐出装置。

Images