JP4407684B2 - 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

ところで、上記インクジェット法では、吐出する液滴の組成（例えば、微粒子や分散媒等）やサイズを、パターン（ドット）の種別や基板の表面状態に応じて変更させる場合が殆どである。そのため、液滴の乾燥工程において、吐出する液滴の組成やサイズに応じた乾燥を施すことができれば、液滴からなるパターンの形成を容易にさせることができ、ひいてはインクジェット法の利用範囲を拡張させることができる。

こうした液滴の乾燥方法には、着弾した液滴の領域に照射角度の変更可能なレーザ光を照射する方法が考えられる。すなわち、液滴の材料やサイズに応じてレーザ光の光断面やエネルギー密度を変調し、同レーザ光を液滴に照射する方法が考えられる。

しかしながら、レーザ光の照射角度を変更すると、すなわち、レーザ光を出射するレーザヘッドの配置位置を変更すると、レーザヘッドの配置変更に伴って、レーザ光の照射する位置が変位する。その結果、液滴の材料やサイズに応じて照射角度を変更するたびに、レーザ光の照射する位置の位置補正に時間を要して、パターンの生産性を損なう虞があった。

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、液滴に照射するレーザ光の位置精度を維持して、その照射角度を変更可能に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、対象物の被吐出面に向けてパターン形成材料の液滴を吐出し、照射口から目標照射位置に向けてレーザ光を照射し、前記対象物と前記照射口とを相対移動して前記被吐出面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、前記目標照射位置を回動中心にして前記照射口を回動することにより前記レーザ光の照射角度を設定する。

本発明のパターン形成方法によれば、回動する照射口の回動中心を目標照射位置することができ、照射口からのレーザ光の照射する位置を目標照射位置に維持させることができる。従って、レーザ光の照射条件を変更する際に、レーザ光の照射する位置やその位置精度を維持させることができる。

本発明のパターン形成方法は、対象物の被吐出面に向けてパターン形成材料の液滴を吐出し、照射口からのレーザ光を目標照射位置に照射し、前記対象物と前記照射口とを相対移動して前記被吐出面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、前記照射口からのレーザ光を前記被吐出面と平行な第１反射面に向けて出射し、前記第１反射面の受ける前記レーザ光を前記第１反射面から前記被吐出面と相対向する第２反射面に向けて反射し、前記第２反射面の受ける前記レーザ光を前記第２反射面から前記目標照射位置に向けて反射し、前記第１反射面に対する前記レーザ光の照射角度を設定するとき、前記目標照射位置を含む前記被吐出面の法線上の位置を回動中心にして前記照射口を回動し、前記第１反射面での前記レーザ光の反射回数をｎとし、前記第１反射面と前記第２反射面との間の距離をＨｒとし、前記目標照射位置と前記回動中心との間の距離をＨｐｃとするとき、Ｈｐｃ＝ｎ×２×Ｈｒを満たす。

本発明のパターン形成方法によれば、照射口の回動中心が、目標照射位置を含む被吐出面の法線上の位置であって、かつ、目標照射位置との間の距離がＨｐｃ＝ｎ×２×Ｈｒを満たす位置である。そのため、レーザ光の照射角度を変更するとき、レーザ光の照射位置を目標照射位置に維持させることができる。従って、レーザ光の照射角度を変更するとき、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。

本発明の液滴吐出装置は、対象物の被吐出面に向けてパターン形成材料の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、照射口から目標照射位置に向けてレーザ光を照射するレーザ照射手段と、前記対象物と前記照射口とを相対移動して前記被吐出面に着弾した前記液滴に前記レーザ光を通過させる相対移動手段と、を備えた液滴吐出装置であって、前記レーザ照射手段は、前記目標照射位置を回動中心にして前記照射口を回動し、前記レーザ光の照射角度を設定する。

本発明の液滴吐出装置によれば、回動機構の回動によって、照射口の回動中心を目標照射位置にすることができ、照射口からのレーザ光の照射する位置を目標照射位置に維持させることができる。従って、レーザ光の照射角度を変更するとき、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。

本発明の液滴吐出装置は、対象物の被吐出面に向けてパターン形成材料の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、照射口からのレーザ光を目標照射位置に照射するレーザ照射手段と、前記対象物と前記照射口とを相対移動して前記被吐出面に着弾した前記液滴に前記レー
ザ光を通過させる相対移動手段と、を備えた液滴吐出装置であって、前記レーザ照射手段は、前記被吐出面と平行な第１反射面を有し、前記照射口からの前記レーザ光を受けて前記液滴吐出ヘッドに向けて反射する第１の反射部材と、前記被吐出面と相対向する第２反射面を有し、前記第１反射面からの前記レーザ光を受けて前記目標照射位置に向けて反射する第２の反射部材と、前記照射口を回動することにより前記第１反射面に対する前記レーザ光の照射角度を設定し、前記照射口の回動中心が、前記目標照射位置を含む前記被吐出面の法線上の位置であって、かつ、前記第１反射面での前記レーザ光の反射回数をｎとし、前記第１反射面と前記第２反射面との間の距離をＨｒとし、前記目標照射位置と前記回動中心との間の距離をＨｐｃとするとき、Ｈｐｃ＝ｎ×２×Ｈｒを満たす回動機構と、を備えた。

本発明の液滴吐出装置によれば、回動機構によって回動する照射口が、目標照射位置を含む被吐出面の法線上の位置であって、かつ、目標照射位置との間の距離がＨｐｃ＝ｎ×２×Ｈｒを満たす位置である。そのため、レーザ光の照射角度を変更するとき、レーザ光の照射位置を目標照射位置に維持させることができる。従って、レーザ光の照射角度を変更するとき、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。

この液滴吐出装置において、前記第２の反射部材は、前記液滴を吐出するノズルの形成されたノズルプレートであってもよい。
この液滴吐出装置によれば、ノズルプレートからのレーザ光を目標照射位置、すなわち液滴の領域に照射することができる。従って、着弾した液滴の近傍から同液滴に対してレーザ光を照射することができ、レーザ光の照射する位置の位置精度を維持して、よりエネルギー密度の高いレーザ光を照射することができる。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１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４参照）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矢印方向とする。

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、相対移動手段を構成する基板ステージ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３０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。

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支持部材２８が配設されて、その支持部材２８の下側には、液滴吐出ヘッド３０（以下単に、吐出ヘッド３０という。）取着されている。図３は、吐出ヘッド３０を基板２側から見た斜視図であって、図４及び図５は、吐出ヘッド３０を反Ｙ矢印方向から見た側面図である。

図３において、吐出ヘッド３０の基板２側（図３の上側）には、ノズルプレート３１が備えられて、そのノズルプレート３１の基板２側には、前記基板２の表面２ａと平行なノズル形成面３１ａが形成されている。ノズル形成面３１ａには、１６個のノズルＮが基板２の法線方向（Ｚ矢印方向）に沿って貫通形成されている。各ノズルＮは、それぞれＹ矢印方向に沿って等間隔（前記セル幅Ｗのピッチ幅）で配列されている。

本実施形態では、図４に示すように、各ノズルＮの反Ｚ矢印方向側に相対する表面２ａ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Ｚ矢印方向側（上側）には、収容タンク２５に連通するキャビティ３２が形成されて、収容タンク２５の導出する液状体Ｆを、それぞれ対応するノズルＮ内に供給する。各キャビティ３２の上側には、上下方向に振動可能な振動板３３が貼り付けられて、キャビティ３２内の容積を拡大・縮小する。振動板３３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３３を上下方向に振動させる。

各圧電素子ＰＺは、それぞれ基板ステージ２３が搬送速度ＶｘでＸ矢印方向に搬送され、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を受ける各圧電素子ＰＺは、それぞれ対応するキャビティ３２内の容積を拡大・縮小し、対応するノズルＮ内の液状体Ｆの界面を振動させて所定容量の液状体ＦをノズルＮから液滴Ｆｂとして吐出させる。ノズルＮから吐出された液滴Ｆｂは、反Ｚ矢印方向に沿って飛行し、対応する着弾位置ＰＦ（目標吐出位置Ｐ）に着弾する。

目標吐出位置Ｐに着弾した液滴Ｆｂは、基板ステージ２３の搬送移動によってＸ矢印方向に移動し、その搬送時間の経過に伴って、対応するデータセルＣ内に濡れ広がり、その外径を前記セル幅Ｗにまで拡大させる。

本実施形態では、搬送移動される液滴Ｆｂの中心位置（目標吐出位置Ｐ）であって、その液滴Ｆｂの外径がセル幅Ｗになる位置（図４に示す２点鎖線）を、「目標照射位置ＰＴ」という。また、液滴Ｆｂの吐出動作の開始時から、その吐出した液滴Ｆｂが前記目標照射位置ＰＴに到達するまでの時間を、「照射待機時間」という。

図４において、キャリッジ２７の下側であって、支持部材２８（吐出ヘッド３０）のＸ矢印方向側には、回動機構を構成するガイド部材３４が配設されている。ガイド部材３４は、キャリッジ２７のＹ矢印方向略全幅にわたって断面Ｌ字状に形成されて、そのキャリッジ２７側の側面には、ガイド面３４ａが形成されている。ガイド面３４ａは、Ｙ矢印方向から見て、前記目標照射位置ＰＴを曲率中心とする円弧状に形成された凹曲面であって、ガイド部材３４のＹ矢印方向全幅にわたって形成されている。

ガイド部材３４のガイド面３４ａには、回動機構を構成する回動ステージ３５が配設されている。回動ステージ３５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３４側に、前記ガイド面３４ａに沿う凸曲面（摺動面３５ａ）が形成されている。回動ステージ３５は、ガイド部材３４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３５ａを前記ガイド面３４ａに沿って摺動（回動）させる。すなわち、回動ステージ３５は、その摺動面３５ａとガイド面３４ａが面一になるように、前記曲率中心（目標照射位置ＰＴ）を回動中心にして回動する。

回動ステージ３５は、回動モータＭＲが回動ステージ３５を回動させるための信号（回動モータ駆動信号ＳＭＲ：図６参照）を受けるとき、回動モータＭＲの正転駆動又は逆転駆動によって、前記目標照射位置ＰＴを回動中心にして、図４における右回り又は左回りに回動する。

本実施形態では、図４の実線で示すように、回動ステージ３５の配置位置であって、その摺動面３５ａがガイド面３４ａと相対する位置を、「基準位置」という。また、図４の破線で示すように、回動ステージ３５の配置位置であって、前記「基準位置」から所定の角度（回動角度θｒ）だけ右回りに回動した位置を、「照射位置」という。

図３において、回動ステージ３５には、Ｙ矢印方向に延びる断面コの字状の位置決め部材３６が配設されて、その位置決め部材３６には、Ｙ矢印方向に延びる直方体形状に形成されたレーザヘッド３７が取着されている。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３７ａ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。

図４において、レーザヘッド３７の内部には、１６個の半導体レーザＬＤが、それぞれ各ノズルＮ（照射口３７ａ）に対応する位置に配設されている。各半導体レーザＬＤは、それぞれ前記液状体Ｆの吸収波長に対応した波長領域のレーザ光Ｂを出射する。位置決め部材３６に位置決めされるレーザヘッド３７は、各半導体レーザＬＤからのレーザ光Ｂを
前記摺動面３５ａ（ガイド面３４ａ）の径方向内側に向かって出射し、対応する照射口３７ａから照射させる。

本実施形態では、各照射口３７ａからのレーザ光Ｂの光軸Ａ１と基板２の法線方向（Ｚ矢印方向）とのなす角度を、「照射角度θ」とし、回動ステージ３５が「基準位置」に位置するときの「照射角度θ」を、「基準照射角度θｉ」とする。

各照射口３７ａは、回動モータＭＲが正転駆動して、回動ステージ３５が「基準位置」から「照射位置」に配置移動するとき、それぞれ目標照射位置ＰＴを回動中心にして右回りに回動する。「照射位置」に位置する各照射口３７ａは、レーザ光Ｂの「照射角度θ」を「基準照射角度θｉ」から「回動角度θｒ」だけ小さくする。各照射口３７ａは、「照射角度θ」を「基準照射角度θｉ」から「回動角度θｒ」だけ小さくする間、レーザ光Ｂの照射する位置を回動中心である「目標照射位置ＰＴ」に維持する。

これによって、液滴吐出装置２０は、レーザ光Ｂの「照射角度θ」を変更する際に、各照射口３７ａからのレーザ光Ｂの照射する位置の位置精度を維持させることができる。
各半導体レーザＬＤは、それぞれ基板ステージ２３が搬送速度ＶｘでＸ矢印方向に搬送され、データセルＣ（液滴Ｆｂ）が目標照射位置ＰＴに侵入するタイミングで、レーザ光Ｂを出射するための駆動信号（レーザ駆動電圧ＣＯＭ２：図６参照）を受ける。レーザ駆動電圧ＣＯＭ２を受ける半導体レーザＬＤは、図５に示すように、対応する照射口３７ａからのレーザ光Ｂを対応する目標照射位置ＰＴの領域に向けて照射し、目標照射位置ＰＴを通過するセル幅Ｗの液滴Ｆｂを瞬時に乾燥して固化する。固化した液滴Ｆｂは、連続するレーザ光Ｂの照射によってその金属微粒子が焼成されて、基板２の表面２ａに固着したドットＤを形成する。

この際、液滴Ｆｂを照射するレーザ光Ｂは、回動ステージ３５の回動分だけ、すなわち「回動角度θｒ」分だけ、その「照射角度θ」を小さくして、液滴Ｆｂに照射するレーザ光Ｂのエネルギー密度を増加させる。しかも、レーザ光Ｂは、「照射角度θ」を小さくする間、その照射する位置を目標照射位置ＰＴに維持する。

従って、液滴吐出装置２０は、回動ステージ３５の回動によって、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、液滴Ｆｂの乾燥不足を解消させることができ、かつ、レーザ光Ｂの照射位置を維持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３０、レーザヘッド３７及び回動ステージ３５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３５の「回動角度θｒ」が既定形式の回動角度データ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からの回動角度データ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３０（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。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（前記照射待機時間）だけ待機して、吐出制御信号ＳＩに基づいて選択された各半導体レーザ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、着弾した液滴Ｆｂが目標照射位置ＰＴに搬送移動されるたびに、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３５（照射口３７ａ）
を回動角度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３５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と回動角度データ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、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、回動角度データ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３５を「基準位置」から「照射位置」に回動する。これによって、各照射口３７ａからのレーザ光Ｂの照射する位置の位置精度を維持した状態で、レーザ光Ｂの「照射角度θ」を変更することができる。

回動ステージ３５を「照射位置」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に搬送されると、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は目標吐出位置Ｐに着弾して、基板ステージ２３の搬送移動によってＸ矢印方向に移動する。Ｘ矢印方向に移動する液滴Ｆｂは、その搬送時間の経過にともなって対応するデータセルＣ内に濡れ広がる。吐出動作の開始から照射待機時間だけ経過すると、目標吐出位置Ｐに着弾した液滴Ｆｂは、目標照射位置ＰＴに到達して、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を介して、半導体レーザＬＤを照射待機時間だけ待機させる。制御装置４１は、照射待機時間だけ半導体レーザＬＤを待機させると、吐出ヘッド駆動回路４８からの吐出制御信号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、回動ステージ３５の回動によって、「回動角度θｒ」分だけ、その「照射角度θ」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。しかも、半導体レーザＬＤから出射されたレーザ光Ｂは、その照射位置を目標照射位置ＰＴに維持する。そして、制御装置４１、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、液滴Ｆｂの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、液滴吐出装置２０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を形成する。

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を照射する。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、目標照射位置ＰＴを回動中心とする回動ステージ３５を設け、その回動ステージ３５に、レーザヘッド３７を配設した。そして、回動ステージ３５を「基準位置」から「照射位置」に配置移動するときに、レーザヘッド３７の各照射口３７ａが、それぞれ対応する目標照射位置ＰＴを回動中心にして回動して、レーザ光Ｂの「照射角度θ」を回動ステージ３５の「回動角度θｒ」だけ小さくした。

従って、レーザ光Ｂの「照射角度θ」を変更するときに、レーザ光Ｂの照射する位置を、対応する目標照射位置ＰＴに維持させることができる。その結果、レーザ光Ｂの照射する位置とその位置精度を維持させて、液滴Ｆｂに対する「照射角度θ」のみを変更させることができる。

（２）しかも、「照射角度θ」を変更させるとき、照射口３７ａと対応する目標照射位置ＰＴとの間の距離（光路長）を維持させることができる。そのため、表面２ａに形成する光断面のサイズや形状を、「照射角度θ」のみによって規定させることができる。この結果、所望する光断面（エネルギー密度）のレーザ光Ｂを、液滴Ｆｂの領域に、より確実に照射させることができる。

その結果、レーザ光Ｂの照射位置やその位置精度を維持させて、レーザ光Ｂの照射条件を、液滴Ｆｂの構成材料や表面２ａの表面状態に応じて変更させることができる。ひいては、インクジェット法によるパターン形成の利用範囲を拡張させることができる。

（第２実施形態）
以下、本発明を具体化した第２実施形態を図７及び図８に従って説明する。尚、第２実施形態は、第１実施形態の吐出ヘッド３０近傍に第１の反射部材としての反射ミラーＭを設け、ガイド面３４ａの曲率中心の位置を変更したものである。そのため、以下では、反射ミラーＭとガイド面３４ａの変更点について詳細に説明する。

図７において、吐出ヘッド３０の基板２側には、第２の反射部材としてのノズルプレート３１が備えられて、そのノズルプレート３１の基板２側の側面には、第２反射面としてのノズル形成面３１ａが形成されている。ノズル形成面３１ａは、基板２の表面２ａと平行に形成された鏡面であって、基板２側からのレーザ光Ｂを同基板２側に正反射する。

ノズル形成面３１ａのＸ矢印方向であって、その基板２の表面２ａ側には、支持部材２８に吊下された反射ミラーＭが配設されている。反射ミラーＭは、その吐出ヘッド３０側
の側面に、前記ノズル形成面３１ａと平行に形成された第１反射面（反射面Ｍａ）を有し、キャリッジ２７側からのレーザ光Ｂを前記ノズル形成面３１ａ側に正反射する。

本実施形態では、これらノズル形成面３１ａと反射面Ｍａとの間の距離を、「反射距離Ｈｒ」という。また、本実施形態では、目標照射位置ＰＴの反Ｚ矢印方向側であって、同目標照射位置ＰＴからの距離が前記「反射距離Ｈｒ」の２倍（「反射補正距離Ｈｐｃ」）になる位置を、「回動中心位置Ｐ０」という。

図７において、キャリッジ２７の下側であって吐出ヘッド３０のＸ矢印方向側には、回動機構を構成するガイド部材３４が配設されている。ガイド部材３４は、キャリッジ２７のＹ矢印方向略全幅にわたって断面略Ｌ字状に形成されて、そのキャリッジ２７側の側面には、ガイド面３４ａが形成されている。ガイド面３４ａは、Ｙ矢印方向から見て、前記「回動中心位置Ｐ０」を曲率中心とする円弧状に形成された凹曲面であって、ガイド部材３４のＹ矢印方向全幅にわたって形成されている。

ガイド部材３４のガイド面３４ａには、回動機構を構成する回動ステージ３５が配設されて、その回動ステージ３５のガイド部材３４側の側面には、前記ガイド面３４ａに沿う摺動面３５ａが形成されている。回動ステージ３５は、回動モータＭＲが回動ステージ３５を回動させるための信号（回動モータ駆動信号ＳＭＲ：図６参照）を受けるとき、回動モータＭＲの正転駆動又は逆転駆動によって、前記「回動中心位置Ｐ０」を回動中心にして、図７における右回り又は左回りに回動する。

本実施形態では、図７の実線で示すように、回動ステージ３５の配置位置であって、その摺動面３５ａがガイド面３４ａと相対する位置を、「基準位置」という。また、図７の破線で示すように、回動ステージ３５の配置位置であって、前記「基準位置」から所定の角度（回動角度θｒ）だけ右回りに回動した位置を、「照射位置」という。

図７において、回動ステージ３５には、第１実施形態と同じく位置決め部材３６を介してレーザヘッド３７が取着されている。レーザヘッド３７は、内蔵する各半導体レーザＬＤからのレーザ光Ｂを前記摺動面３５ａ（ガイド面３４ａ）の径方向内側に位置する「回動中心位置Ｐ０」に向かって対応する照射口３７ａから出射する。

本実施形態では、反射面Ｍａに対するレーザ光Ｂの光軸Ａ１と基板２の法線方向（Ｚ矢印方向）とのなす角度を、「照射角度θ」とし、回動ステージ３５が「基準位置」に位置するときの「照射角度θ」を、「基準照射角度θｉ」という。

レーザヘッド３７は、回動ステージ３５が「基準位置」に位置するとき、照射口３７ａからのレーザ光Ｂを「回動中心位置Ｐ０」に向けて出射する。照射口３７ａから出射されたレーザ光Ｂは、反射面Ｍａによる正反射と、ノズル形成面３１ａによる正反射と、をそれぞれ１回ずつ経て、その「照射角度θ」を「基準照射角度θｉ」に維持した状態で表面２ａ上を照射する。すなわち、「回動中心位置Ｐ０」に向けて出射された照射口３７ａからのレーザ光Ｂは、反射面Ｍａにより上方に向けて１回反射される分だけ、「回動中心位置Ｐ０」の上方を照射する。この結果、「回動中心位置Ｐ０」に向けて出射されたレーザ光Ｂの照射位置は、反射面Ｍａがレーザ光Ｂを反射する回数をｎとすると、「回動中心位置Ｐ０」からＺ矢印方向に「反射距離Ｈｒ」の２倍（ｎ×２）の距離（「反射補正距離Ｈｐｃ」）だけ変位した位置になる。

各照射口３７ａは、回動モータＭＲが正転駆動して、回動ステージ３５が「基準位置」から「照射位置」に配置移動するとき、図８に示すように、「回動中心位置Ｐ０」を回動中心にして右回りに回動し、レーザ光Ｂの「照射角度θ」を「基準照射角度θｉ」から「
回動角度θｒ」だけ小さくする。

この際、照射口３７ａからのレーザ光Ｂは、反射面Ｍａとノズル形成面３１ａとの間の空間で多重反射し、その後、「回動中心位置Ｐ０」を回動中心にして「回動角度θｒ」だけ回動した光軸Ａ１に沿って表面２ａ上を照射する。すなわち、「回動中心位置Ｐ０」に向けて出射されたレーザ光Ｂは、その「照射角度θ」を「基準照射角度θｉ」から「回動角度θｒ」だけ小さくし、かつ、その「照射位置」を目標照射位置ＰＴに維持する。

従って、液滴吐出装置２０は、回動ステージ３５を「回動角度θｒ」だけ回動するとき、目標照射位置ＰＴに照射するレーザ光Ｂの「照射角度θ」を「回動角度θｒ」だけ変更することができ、かつ、各照射口３７ａからのレーザ光Ｂの照射する位置を目標照射位置ＰＴに維持させることができる。

次に、上記のように構成した第２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、照射口３７ａと目標照射位置ＰＴとの間に、レーザ光Ｂを正反射可能な反射面Ｍａ及びノズル形成面３１ａに配設した。また、目標照射位置ＰＴの反Ｚ矢印方向であって、同目標照射位置ＰＴからの距離が反射補正距離Ｈｐｃだけ離間した位置に、回動ステージ３５の回動中心位置Ｐ０を設けた。そして、回動中心位置Ｐ０を回動中心にして、回動ステージ３５、すなわち、レーザヘッド３７の照射口３７ａを回動した。

従って、レーザ光Ｂの「照射角度θ」を変更するときに、レーザ光Ｂの照射する位置を、対応する目標照射位置ＰＴに維持させることができる。その結果、レーザ光Ｂの照射する位置とその位置精度を維持させて、液滴Ｆｂに対する「照射角度θ」のみを変更させることができる。

（２）しかも、「照射角度θ」を変更するときに、照射口３７ａと対応する目標照射位置ＰＴとの間の距離（光路長）を維持させることができる。そのため、表面２ａに形成する光断面のサイズや形状を、「照射角度θ」のみによって規定させることができる。この結果、所望する光断面（エネルギー密度）のレーザ光Ｂを、液滴Ｆｂの領域に、より確実に照射させることができる。

（３）また、レーザ光Ｂは、反射面Ｍａとノズル形成面３１ａとの間の反射を介する分だけ、その「照射角度θ」を０°に近づけることができる。従って、「照射角度θ」の変更範囲を拡大させることができて、液滴Ｆｂの乾燥条件の範囲を拡張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３５を右回りに回動して「照射角度θ」を小さくするとともに、液滴Ｆｂに照射するレーザ光Ｂの光断面を小さくしてレーザ光Ｂの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「照射角度θ」を小さくし、かつ、レーザ光Ｂの出力強度を低くし、液滴Ｆｂに照射するレーザ光Ｂのエネルギー密度を同じくして光断面のみを小さくさせる構成であってもよい。

さらには、回動ステージ３５を左回りに回動して、「照射角度θ」を大きくする構成にしてもよい。これによれば、液滴Ｆｂに対するレーザ光Ｂの光断面を拡大して、そのエネルギー密度を減少させることができる。その結果、液滴Ｆｂを乾燥するための条件範囲を拡大させることができ、液滴Ｆｂの材料構成の範囲を拡大させることができる。ひいては、液滴吐出装置２０の利用範囲を拡大させることができる。

・上記実施形態では、着弾位置ＰＦと目標照射位置ＰＴを異なる位置に具体化したが、これに限らず、これら着弾位置ＰＦと目標照射位置ＰＴを、同じ位置に具体化してもよい。

・上記第２実施形態では、反射面Ｍａとノズル形成面３１ａによって、それぞれ一回だけレーザ光Ｂを反射させる構成にした。これに限らず、反射面Ｍａとノズル形成面３１ａとの間で、レーザ光Ｂを多重反射させる構成にしてもよい。尚、この際、「反射補正距離Ｈｐｃ」は、「反射距離Ｈｒ」に、レーザ光Ｂの反射面Ｍａでの反射回数の２倍を乗じた距離にするのが好ましい。

・上記実施形態では、液滴Ｆｂの領域に照射するレーザ光Ｂによって、液滴Ｆｂを乾燥・焼成する構成にした。これに限らず、例えば照射するレーザ光Ｂのエネルギーによって、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の外縁のみに照射して液滴Ｆｂをピニングさせる構成にしてもよい。すなわち、液滴Ｆｂの領域に照射するレーザ光Ｂによって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が、これに限らず、例えば、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、パターンは、着弾した液滴Ｆｂによって形成するものであればよい。

・上記実施形態では、被吐出面を基板２の表面２ａに具体化したが、これに限らず、例えば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であってもよく、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。 第２実施形態の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。

符号の説明

２…基板、２ａ…被吐出面としての表面、２０…液滴吐出装置、３０…液滴吐出ヘッド、３１…第２の反射部材としてのノズルプレート、３１ａ…第２反射面としてのノズル形成面、３４…回動機構を構成するガイド部材、３５…回動機構を構成する回動ステージ、３７…レーザ照射手段を構成するレーザヘッド、３７ａ…照射口、Ｂ…レーザ光、Ｄ…パターンとしてのドット、Ｆｂ…液滴、Ｎ…ノズル、ＰＴ…目標照射位置。

Claims (5)

1. 対象物の被吐出面に向けてパターン形成材料の液滴を吐出し、
   照射口から目標照射位置に向けてレーザ光を照射し、
   前記対象物と前記照射口とを相対移動して前記被吐出面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、
   前記目標照射位置を回動中心にして前記照射口を回動することにより前記レーザ光の照射角度を設定することを特徴とするパターン形成方法。
2. 対象物の被吐出面に向けてパターン形成材料の液滴を吐出し、
   照射口からのレーザ光を目標照射位置に照射し、
   前記対象物と前記照射口とを相対移動して前記被吐出面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、
   前記照射口からのレーザ光を前記被吐出面と平行な第１反射面に向けて出射し、
   前記第１反射面の受ける前記レーザ光を前記第１反射面から前記被吐出面と相対向する第２反射面に向けて反射し、
   前記第２反射面の受ける前記レーザ光を前記第２反射面から前記目標照射位置に向けて反射し、
   前記第１反射面に対する前記レーザ光の照射角度を設定するとき、前記目標照射位置を含む前記被吐出面の法線上の位置を回動中心にして前記照射口を回動し、前記第１反射面での前記レーザ光の反射回数をｎとし、前記第１反射面と前記第２反射面との間の距離をＨｒとし、前記目標照射位置と前記回動中心との間の距離をＨｐｃとするとき、Ｈｐｃ＝ｎ×２×Ｈｒを満たすことを特徴とするパターン形成方法。
3. 対象物の被吐出面に向けてパターン形成材料の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、
   照射口から目標照射位置に向けてレーザ光を照射するレーザ照射手段と、
   前記対象物と前記照射口とを相対移動して前記被吐出面に着弾した前記液滴に前記レーザ光を通過させる相対移動手段と、
   を備えた液滴吐出装置であって、
   前記レーザ照射手段は、
   前記目標照射位置を回動中心にして前記照射口を回動し、前記レーザ光の照射角度を設定する回動機構を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
4. 対象物の被吐出面に向けてパターン形成材料の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、
   照射口からのレーザ光を目標照射位置に照射するレーザ照射手段と、
   前記対象物と前記照射口とを相対移動して前記被吐出面に着弾した前記液滴に前記レーザ光を通過させる相対移動手段と、
   を備えた液滴吐出装置であって、
   前記レーザ照射手段は、
   前記被吐出面と平行な第１反射面を有し、前記照射口からの前記レーザ光を受けて前記液滴吐出ヘッドに向けて反射する第１の反射部材と、
   前記被吐出面と相対向する第２反射面を有し、前記第１反射面からの前記レーザ光を受けて前記目標照射位置に向けて反射する第２の反射部材と、
   前記照射口を回動することにより前記第１反射面に対する前記レーザ光の照射角度を設定し、前記照射口の回動中心が、前記目標照射位置を含む前記被吐出面の法線上の位置であって、かつ、前記第１反射面での前記レーザ光の反射回数をｎとし、前記第１反射面と前記第２反射面との間の距離をＨｒとし、前記目標照射位置と前記回動中心との間の距離をＨｐｃとするとき、Ｈｐｃ＝ｎ×２×Ｈｒを満たす回動機構と、
   を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
5. 請求項４に記載の液滴吐出装置であって、
   前記第２の反射部材は、前記液滴を吐出するノズルの形成されたノズルプレートであることを特徴とする液滴吐出装置。

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