JP6338574B2

JP6338574B2 - 機能性パターンの印刷方法及び印刷装置

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Publication number: JP6338574B2
Application number: JP2015513083A
Authority: JP
Inventors: クネヒテン，カーレル; フェーンストラ，ヒルケ; ウィンステカーズ，マテウス
Original assignee: オセ−テクノロジーズビーブイ
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2018-06-06
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Description

本発明は、基材に記録材料を塗布する印刷装置を用いて機能性パターン（functional pattern）を印刷する方法に関する。

基材に記録材料（recording material）の機能性パターンを印刷するのに印刷装置が用いられる場合がある。そのような記録材料は、インク等の流体、トナー等の物質又は金属若しくはシリコン等の他の種類の材料であり得る。インクジェット装置の場合、インクジェット装置のプリントヘッドの複数の印刷要素によって記録材料滴（drops of recording material）が基材上に吐出される。記録材料の機能性パターンは、少なくとも１つのインクドットをそれぞれが含むピクセルで構成される画像を形成し得る。そのような画像は電気装置を製造するためのマスクを成す場合がある。３次元画像が印刷されることもある。電気装置としては、太陽電池、プリント基板及びＯＬＥＤ照明装置が考えられる。

デジタルデータに係る画像のドット用として決定された基材上のある位置がプリントヘッドの少なくとも１つの印刷要素に晒されるような形で、プリントヘッド及び基材が少なくとも１つの方向に、例えば主走査方向又は副走査方向と組み合わせた主走査方向に互いに相対的に動かされ得る。

ある産業用途では、エッチングが後で施される（エッチング工程としても知られている）パターン導電層が先ず印刷される。例えば、電気回路を基材に直接印刷してプリント基板を得る場合、エッチングによってそれが実現され得る。

その他の産業用途では、先ず、電気装置の基板としての役割を果たす基材にインクジェット装置でマスクを印刷する。電気装置の電気回路を形成するために、マスク内の間隙（gaps）に導電材料を充填する。間隙を充填した後、基材からマスクを取り除く。この工程はめっき工程（plating）としても知られている。例えば、太陽電池用の基材にネガマスクを印刷することで、ウエハのインクが印刷されなかった部分に導電性電極をめっき工程により形成することができる。

インクジェット装置のノズルに不具合（failing nozzles）が生じることが時々ある。ノズルはプリントヘッドの印刷要素であり、そこからインク滴が基材に吐出される。通常、ノズルは、プリントヘッドが基材上を移動する際にその基材上にインクを一列に吐出する。

不具合のあるノズルにより記録材料滴が欠けて欠落線（missing line）ができると、電気装置に不要な分離部分（isolated parts）ができることがある。電気装置の導電層を作るために導電性記録材料を印刷する場合、不具合のあるノズルによって導電層の一部が分離し得る。例えば、プリント基板のアース層（ground layer）を作る場合、大きな領域がマスクによって覆われる。不具合のあるノズルによってマスクの真ん中に開いた線（open line）ができた場合、この開いた線はエッチング後にアース層内で骨折線になる。このアース層の一部以外は電気的に接地されるのに、一部が浮いた（floating）ままになるため、アース層が上手く機能しない。そのようなアース層の機能異常は、太陽電池、プリント基板及びＯＬＥＤ照明装置等の電気装置を製造する場合に生じ得る。

不具合のあるノズルにより記録材料滴が欠けて、電気装置用のマスク内に欠落線ができると、電気装置に不要な導電性部分ができることがある。例えば、これが太陽電池の表面で起きた場合は完成品の太陽電池の効率がわずかに低くなるだけなので問題にならない。

しかしながら、太陽電池の端部に欠落線ができると、太陽電池の前側から太陽電池の後ろ側にかけて導電トラック（conductive track）が形成されて、太陽電池が機能しなくなることがある。電気絶縁された端部は、電流不足又は漏電電流の点で太陽電池の重要部分（critical part）である。電気装置の２つの部分の間に位置し且つ電気的に分離されたままであることが必要な部分も重要部分であり得る。２つの部分の間のそのような破壊的な導電路は短絡としても知られている。

欠落線が検出されると、プリントヘッドは、欠落線の原因となったノズルのクリーニングを行うために先行技術に係るクリーニングユニットに移される。そのようなクリーニングを実施すると、クリーニングに余分な時間がかかり生産性が損なわれる。また、追加の印刷スワスを行わなければならないため、最終製品のスループット及び機械生産性が低下する。ワンパス印刷構成（one path print strategy）の場合、印刷工程中に欠落線を検出してもマスクの既に印刷された部分を直すには遅すぎる場合があり、クリーニング後に印刷される部分のみが直される。

本発明は、機能性パターンの印刷に印刷装置を用いる場合のこれらのデメリットを解消することを目的とする。

上記の目的は、前記機能性パターンの第１の部分及び第２の部分を判断する工程；及び前記印刷装置を制御して、前記第１の部分を覆うために単位面積あたりの前記記録材料の量が第１の量で前記記録材料を前記基材に塗布し、前記第２の部分を覆うために単位面積あたりの前記記録材料の量が第２の量で前記記録材料を前記基材に塗布する工程を含み、前記第１の量は、前記基材を覆うのに十分な単位面積あたりの量以上であり、前記第２の量は前記第１の量よりも多い方法によって実現される。

高い単位面積あたりの量で基材の第２の部分を印刷することで、印刷された第２の部分の被覆率がより高くなる。インクジェット装置のプリントヘッドに不具合のある印刷要素がある場合、不具合のある印刷要素に隣接する印刷要素に印刷された基材の部分から、不具合のある印刷要素に印刷されるはずだった基材の部分にインクが流れることで、不具合のある印刷要素に起因する欠落線が、隣接する印刷要素が第２の部分で付加的に吐出するインクによって確実に埋められる。直接印刷される電気装置の重要部分として第２の部分を選択し、直接印刷される電気装置の非重要部分（non-critical part）として第１の部分を選択してもよい。最初にマスクが印刷される電気装置の重要部分として第２の部分を選択し、最初にマスクが印刷される電気装置の非重要部分として第１の部分を選択してもよい。

一実施形態によれば、前記印刷装置は、滴下により前記記録材料を前記基材に塗布するプリントヘッドを含み、前記方法は、前記印刷装置を制御して、前記第１の量を塗布する場合よりも高い滴下解像度（resolution of drops）を用いて前記第２の量を塗布する工程を含む。そのような印刷装置は、少なくとも１つのアレイに配置された複数の印刷要素を有するプリントヘッドを含み得る。通例、印刷装置は、基材を完全に覆うために前記アレイの偶数番目の印刷要素に対応する解像度で記録材料を吐出し得る。一実施形態によれば、前記アレイの偶数番目及び奇数番目双方の印刷要素から記録材料を吐出して機能性パターンの第２の部分を印刷し、前記アレイの偶数番目の印刷要素のみで機能性パターンの第１の部分を印刷する。そうすることにより、基材上の機能性パターンの第２の部分における解像度は基材上の機能性パターンの第１の部分における解像度より２倍高くなる。

他の実施形態によれば、より高い解像度で記録材料を吐出する工程は、記録材料をより高い頻度で吐出することにより実現される。機能性パターンの第１の部分及び第２の部分は同じ印刷要素によって印刷され得る。基材上の機能性パターンの第２の部分は、基材上の機能性パターンの第１の部分を印刷する場合の印刷要素の吐出頻度（ejection frequency）よりも吐出頻度が高い印刷要素によって印刷される。この方法により、基材上の機能性パターンの第２の部分の被覆が、機能性パターンの第１の部分に比べて十分過ぎるくらいのものになる。

一実施形態によれば、前記印刷装置は、滴下により前記記録材料を前記基材に塗布するプリントヘッドを含み、前記方法は、前記印刷装置を制御して、前記第１の量を塗布する場合よりもサイズが大きい滴を用いて前記第２の量を塗布する工程を含む。基材上の機能性パターンの第１の部分の場合よりも大きい記録材料滴を機能性パターンの第２の部分で吐出することによって、第２の部分で吐出されるインクの量も第１の部分で吐出される量より多くなる。この方法により、基材上の機能性パターンの第２の部分における単位面積あたりの量が基材上の機能性パターンの第１の部分における単位面積あたりの量よりも多くなる。基材上の機能性パターンの第２の部分を印刷する印刷要素に不具合がある場合、その不具合のある印刷要素により第２の部分に空白のスペースができる。しかしながら、少なくとも１つの隣接する印刷要素が機能性パターンの第２の部分で大きい滴サイズの記録材料を余分に吐出するため、第２の部分全体で完全な被覆が得られるような形で前記記録材料が空白のスペースを覆う。

一実施形態によれば、前記機能性パターンは電気回路の形成のために選択される。そのような機能性パターンは電気回路自体又は電気回路のためのマスクを表し得る。機能性パターンが電気回路自体を表す場合、記録材料は導電接続を形成するために金属等の導電記録材料であり得る。機能性パターンが電気回路のマスクを表す場合、電気回路の絶縁された相手部分（counter part）を形成するために記録材料は絶縁インク等の絶縁記録材料であり得る。

一実施形態によれば、前記第１の部分及び前記第２の部分は、前記電気回路の電気的に非重要な部分及び電気的に重要な部分にそれぞれ対応する。例えば、前記第２の部分はマスクの端部又はマスク内の間隙の端部を含む。太陽電池の製造では、太陽電池の端部は重要部分として認識され得る。従って、太陽電池を製造するためのマスクの端部も重要部分として認識される。高い単位面積あたりの量でマスクの端部を印刷することで、太陽電池の製造に好適なマスクが得られる。第２の量でマスクの端部が完全に覆われることで、その端部を越えて太陽電池の前側から太陽電池の後ろ側にかけて導電接続が形成されるのが防止される。本発明によれば、記録材料の使用量がわずかに多くなることに要するコストは、太陽電池製造の低い収率を大幅に埋め合わせる。他の利点は、マスクの完全性の検証を必要とせずに高い基材のスループットが得られる点である。

一実施形態によれば、前記記録材料を前記基材に塗布する前記工程は、前記印刷装置のプリントヘッドの１回のパスの間に行われ、前記１回のパスは前記基材の前記第１の部分及び前記第２の部分をカバーする。第２の部分における高い単位面積あたりの記録材料の量と低い単位面積あたりの記録材料の量との切り替えは、基材の上をプリントヘッドが１回のパスで移動する間に臨機応変（on-the-fly）に実現できる。

一実施形態によれば、前記記録材料を前記基材に塗布する前記工程は、前記印刷装置のプリントヘッドが前記基材の上を第１のパスで移動する間に前記記録材料を前記第１の部分に塗布する第１のサブ工程と、前記印刷装置の前記プリントヘッドが前記基材の上を第２のパスで移動する間に前記記録材料を前記第２の部分に塗布する第２のサブ工程とを含む。この構成は、第１の部分及び第２の部分の間で又はその逆で単位面積あたりの記録材料の量を、例えば解像度を高くすることで又は滴サイズを大きくすることで変化させるのに時間を要する場合に有利である。単位面積あたりの量をある量から別の量に切り替えるのに、第１のパスと第２のパスとの間の時間を用いてもよい。

一実施形態によれば、前記記録材料を前記基材に塗布する前記工程は、前記印刷装置のプリントヘッドが前記基材の上を第１のパスで移動する間に前記第１の量の前記記録材料を前記第１の部分及び前記第２の部分に塗布する第１のサブ工程と、前記印刷装置の前記プリントヘッドが前記基材の上を第２のパスで移動する間にさらなる量の前記記録材料を前記第２の部分に塗布する第２のサブ工程とを含み、前記第１の量と前記さらなる量との合計が前記第２の量になる。単位面積あたりの吐出された記録材料の量が各サブステップの間に一定になるように選択してもよいため有利である。

一実施形態によれば、前記機能性パターンは前記電気装置のためのマスクを表し、前記方法は、前記電気回路を形成するために前記マスク内の間隙に導電材料を充填する工程と、前記基材から前記マスクを取り除く工程とをさらに含む。

本発明は、プリントヘッド及びコントロールユニットを含む印刷装置も含み、該コントロールユニットは、当該印刷装置に前述の実施形態のいずれかに記載の方法を実行させるように構成されている。

本発明は、印刷装置を制御して該印刷装置に前述の実施形態のいずれかに記載の方法を実行させるようコンピュータに命令するように構成されたコンピュータ実行可能プログラムコードを含む記録媒体も含む。

下記の図面と併せて、本発明の方法の実施形態を説明する。

図１は、本発明に係る方法を実行するためのインクジェット装置の構成要素の概略図である。図２Ａは、図１のインクジェット装置によるドットの印刷の概略図を示す。図２Ｂは、図１のインクジェット装置によるドットの印刷の概略図を示す。図２Ｃは、図１のインクジェット装置によるドットの印刷の概略図を示す。図２Ｄは、図１のインクジェット装置によるドットの印刷の概略図を示す。図３Ａは、本発明に係るマスク要素の印刷の概略図を示す。図３Ｂは、本発明に係るマスク要素の印刷の概略図を示す。図３Ｃは、本発明に係るマスク要素の印刷の概略図を示す。図３Ｄは、本発明に係るマスク要素の印刷の概略図を示す。図４は、太陽電池の概略図を示す。図５は、重要部分及び非重要部分を含む太陽電池用のマスクの概略図を示す。図６は、本発明の一実施形態に係るマスクの印刷方法のフローチャートを示す。図７は、本発明の一実施形態に係るマスクの印刷方法のフローチャートを示す。

図１〜図７では、インクジェット装置を用いて本発明に係る方法を説明するが、本発明に係る方法は、機能性パターンに従って基材に異なる単位面積あたりの量の記録材料を塗布するように構成された他の種類の印刷装置にも好適である。

図１は、図示の直交するＸＹＺ方向（orthogonal XYZ orientation）に従ってインクジェット装置の構成要素の概略図を示す。インクジェット装置はコントロールユニット１０、プリントヘッド１３、プリントヘッドドライバ１２及びプリントヘッドスケジューラ１４を含む。

プリントヘッド１３は、例えば、紙、ウエハ、透明素材、銅被覆物（copper clad）、アルミニウム、ポリテトラフルオロエチレン、インジウムスズ酸化物又は窒化ケイ素等の基材２の上をキャリッジ等の誘導手段（図示せず）により矢印Ｘが示す第１の方向に動かされる。複数の印刷要素８を有するプリントヘッド１３は基材２の上に位置し、基材２の幅（矢印Ｙで示す方向）の少なくとも一部に亘って広がる。当該技術分野で周知なように、印刷要素８はアクチュエータを有し、アクチュエータは、インクジェット装置のコントロールユニット１０がプリントヘッド１３に供給するデータに従ってドット１７で構成される画像を印刷するために、印刷要素が矢印Ｚで示す方向とは反対の方向に記録材料滴１５を基材２上に吐出するようにさせるよう構成されている。印刷要素８は、基材２の幅に沿って１列以上で並んでいる。図１によれば、基材２の幅は、図１の内側を示し、図１に示すように第１の方向Ｘに垂直で且つ方向Ｚに垂直な方向Ｙにある。印刷要素８は、とりわけ印刷解像度を定義する所定のラスター（certain raster）でプリントヘッド１３上に存在する。このラスター内で、基材２の幅方向の任意の位置にドット１７が形成され得る。第１の方向Ｘにおける基材２上のドット１７の位置は、プリントヘッド１３が基材２を通過する際に個々の印刷要素が吐出するタイミングにより決定され、プリントヘッド１３上のラスターにおける吐出する印刷要素の位置にも左右される。プリントヘッド１３については必要となる正確な動作が可能だが、基材２については同じ正確な動作が保証できないほど基材２の質量が大きい場合、基材２を通過するようにプリントヘッド１３を動かす構成が特に有利である。代替的な実施形態では、基材２がプリントヘッド１３を通過する。カラープリンタの場合、プリントヘッド１３に加えて、他のプリントヘッド（図示せず）は他の色用の印刷要素８のアレイを含み得る。

印刷する画像を規定する印刷データがプリントヘッドドライバ１２に供給されて、プリントヘッド１３の個々の印刷要素８が適切なタイミングで吐出するようにする。一例として、印刷要素８又はそれらのアクチュエータは、ドット１７で構成されるピクセル線が各サイクルで基材２上に形成されて、印刷される画像の線形要素（linear element）の端部又は内部の線（internal line）が形成されるように、特定の頻度で同時に吐出可能であると仮定する。しかしながら、他の印刷構成を適用してもよい。

図示の例では、印刷データがプリントヘッドスケジューラ１４に供給される。プリントヘッドスケジューラ１４は、プリントヘッド１３の各動作サイクルについてどの印刷要素８を作動させるべきかを規定する。プリントヘッド１３によって実際に印刷される画像が印刷データに規定されるドットで構成されるように、プリントヘッドスケジューラ１４からプリントヘッドドライバ１２に指示信号が送信される。

図２Ａ〜図２Ｆは、図１のインクジェット装置により印刷される画像の一部であるドットの印刷の概略図を示す。

図２Ａは基材２の一部を示す。プリントヘッド１３は基材２の上をＸ方向に移動する。プリントヘッド１３はアレイ状の印刷要素８を含む。便宜上、図２Ａは、１０個の印刷要素で構成されたアレイを有するプリントヘッドによって形成された画像を示す。実際には、アレイを構成する印刷要素８の数は、例えば２５６個、１０２４個、２０４８個等もっと大きい場合がある。印刷要素８はアレイ状に整列されており、奇数番目及び偶数番目の印刷要素（odd and even printing elements）に分けられている。奇数番目の印刷要素のそれぞれは基板上に一列の滴を吐出する。それらの列は互いに平行である。それらの列の最後の滴をそれぞれ滴２１、滴２３、滴２５、滴２７及び滴２９として示す。奇数番目の印刷要素の全てが吐出すると、基材２が完全に覆われることが保証される。図２Ａに示すように、滴はＸ方向及びＹ方向で部分的に重なる。

図２Ｂは基材２の同じ部分を示す。ある奇数番目の印刷要素の不具合により、図２Ａで最後の滴を滴２５として示した滴の列が印刷されていない。ドットに覆われておらず且つＸ方向に広がる領域２５Ａが印刷画像に現れる。

図２Ｃは基材２の同じ部分を示す。偶数番目の印刷要素のそれぞれは基板上に一列の滴を吐出する。それらの滴の列は互いに平行である。それらの列の最後の滴をそれぞれ滴２２、滴２４、滴２６、滴２８及び滴３０として示す。偶数番目の印刷要素の全てが吐出すると、基材２が完全に覆われることが保証される。図２Ｃに示すように、滴はＸ方向及びＹ方向で部分的に重なる。

図２Ｄは基材２の同じ部分を示す。奇数番目の印刷要素及び偶数番目の印刷要素のそれぞれは基材上に一列の滴を吐出して、１０個の平行なドットの列ができる。偶数番目及び奇数番目の印刷要素の全てが吐出すると、基材２が完全に覆われることが保証されるのが分かる。図２Ｄに示すように、滴はＸ方向及びＹ方向で大幅に重なっている。

図２Ｅは、基材２の同じ部分を示す。奇数番目及び偶数番目の印刷要素のそれぞれから基材上に一列の滴が吐出されて平行なドットの列が得られることになっている。ある奇数番目の印刷要素の不具合により、図２Ａで最後の滴を滴２５として示した滴の列が印刷されていない。領域２５Ａは、この不具合のある印刷要素からのドットで覆われてない。しかしながら、不具合のある奇数番目の印刷要素に隣接する偶数番目の印刷要素が領域２５Ａで滴を吐出するため、基材２が完全に覆われることが保証される。

図２Ｆは基材２の同じ部分を示す。ここでは、プリントヘッド１３が５つ（奇数番目）の印刷要素に限定されていると仮定する。プリントヘッド１３には偶数番目の印刷要素がなく、この実施形態では全ての印刷要素が奇数番目の印刷要素である。この実施形態に係る各印刷要素は基材上に一列の大きな滴（large drop）を吐出することになっており、それらの列は互いに平行である。ある印刷要素の不具合により、印刷される予定だった大きな滴の列が印刷されていない。領域２５Ａは、不具合のある印刷要素からの大きなドットで覆われておらず、該領域はＸ方向に広がっている。予定されていた他の大きな滴の列は基材２上に吐出されている。予定されていた他の列の最後の大きな滴をそれぞれ大きな滴２１Ｌ、大きな滴２３Ｌ、大きな滴２７Ｌ及び大きな滴２９Ｌとして示す。印刷要素の全てが滴を吐出すると、基材２が完全に覆われることが保証される。さらに、図２Ｆは１つの印刷要素に不具合がある場合であっても、印刷要素から吐出される記録材料の滴のサイズが大きいため基材２が完全に覆われる。正常に機能する印刷要素から吐出される滴のサイズが大きいため、領域２５Ａも記録材料のドットで完全に覆われる。

図３Ａ〜図３Ｄは、本発明に係るマスク要素（mask elements）の印刷の概略図を示す。

図３Ａは基材２の一部を示す。インクジェット装置によって基材にマスクが印刷されている。印刷装置のプリントヘッドはＸ方向に移動する。基材上の機能性パターンの第１の部分３５を斑点領域として示す。第１の部分３５は複数の下位部分（sub-parts）で構成されるか又は１つの部分で構成され得る。この例では、第１の部分３５を２つの下位部分で構成されているものとして示す。第１の部分３５は電気装置の非重要部分に対応し、その部分のために基材上にマスクが印刷される。基材２において、基材上の機能性パターンの第２の部分３３を斜線領域（dashed area）として示す。第２の部分３３は複数の下位部分（sub-parts）で構成されるか又は１つの部分で構成され得る。この例では、第２の部分３３を１つの部分で構成されているものとして示す。第２の部分３３は電気装置の重要部分に対応し、その部分のために基材上にマスクが印刷される。プリントヘッドが吐出する単位面積あたりの滴の量は第１の部分３５よりも第２の部分３３での方が多い。そのため、第２の部分３３における被覆度（coverage degree）は、第１の領域３５における被覆度よりも高い。この例では、第１に、プリントヘッドは、奇数番目の印刷要素から記録材料を吐出しながら第１の部分３５の第１の下位部分の上を移動する。第２に、プリントヘッドは、奇数番目及び偶数番目の印刷要素から記録材料を吐出しながら第２の部分３３の上を移動する。第３に、プリントヘッドは、奇数番目の印刷要素から記録材料を吐出しながら第１の部分３５の第２の下位部分の上を移動する。この例では不具合のある印刷要素は存在しない。

図３Ｂは基材２の同じ部分を示す。インクジェット装置によってマスクが基材に印刷されている。インクジェット装置のプリントヘッドはＸ方向に移動する。プリントヘッドには不具合のある奇数番目の印刷要素がある。そのため、第１の部分３５の第１の下位部分及び第２の下位部分に空白の列がある。単位領域あたりの記録材料の量は第２の部分３３での方が高いため、１つの奇数番目の印刷要素に不具合があっても、第２の部分３３には空白の列ができない。不具合のある印刷要素に隣接する２つの偶数番目の印刷要素のおかげで、第２の部分３３は記録材料によって完全に覆われている。

図３Ｃは第１の部分３５と第２の部分３３とを含む、基材２上の機能性パターンの一部を示す。

プリントヘッドが吐出する単位面積あたりの滴の量は、第１の部分３５よりも第２の部分３３での方が多い。従って、第２の部分３３における単位面積あたりの記録材料の量は、第１の部分３５における単位面積あたりの記録材料の量よりも多い。この例では、第１に、プリントヘッドは、奇数番目の印刷要素から第１の滴下頻度で記録材料を吐出しながら第１の部分３５の第１の下位部分の上を移動する。第２に、プリントヘッドは、奇数番目の印刷要素から第２の滴下頻度で記録材料を吐出しながら第２の部分３３の上を移動する。第２の滴下頻度は第１の滴下頻度よりも高い。この例では、第２の滴下頻度は第１の滴下頻度の２倍高い。第３に、プリントヘッドは、奇数番目の印刷要素から第１の滴下頻度で記録材料を吐出しながら第１の部分３５の第２の下位部分の上を移動する。この例では不具合のある印刷要素は存在しない。

図３Ｄは基材２上の機能性パターンの同じ部分を示す。インクジェット装置によってマスクが基材に印刷されている。インクジェット装置のプリントヘッドはＸ方向に移動する。プリントヘッドには不具合のある奇数番目の印刷要素がある。その結果、第１の部分３５の第１の下位部分及び第２の部分並びに第２の部分３３に空白の列３７ができる。しかしながら、第２の部分３３における単位領域あたりの記録材料の量の方が多いため、１つの奇数番目の印刷要素に不具合があっても、第２の部分３３には空白の列ができない。第２の部分３３での滴下頻度の方が高いため、不具合のある奇数番目の印刷要素に隣接する他の奇数番目の印刷要素からのさらなる記録材料が第２の部分３３の空白の列３７の部分に広がる。そのため、第２の部分３３は記録材料によって完全に覆われる。空白の列３７への広がりを長い楕円の滴で示す。なお、この解決策は、記録材料に十分な流動挙動及び広がり挙動（flowing and spreading behavior）がある場合に良好に機能する。十分な流動挙動及び広がり挙動は、基材の種類及び基材の温度並びに記録材料の種類によって決まり得る。

図４は太陽電池の前面の概略図を示す。太陽電池は基材４１を含み、基材４１の上で電極４２が伸びている。電極４２は母線４４によって接続されている。太陽電池の端部付近の２つの破線矩形の間に示す太陽電池の領域４３は、太陽電池の重要部分として認識される。太陽電池の端部を分離することで、漏電又は短絡の可能性が低下する。

図５は基材５１を含む太陽電池用のマスクの概略図を示す。図４の重要部分４３に対応する基材５１上の重要部分５３を斜線で示し、非重要部分５５を斑点で示し、黒く示す開いた部分（open parts）５２、５４は、図４に示す電極４２及び図４に示す母線４４に対応する。重要部分５３は記録材料で覆われることになっており、斑点で示す非重要部分５５は記録材料で覆われることになっており、開いた部分５２、５４は記録材料で覆われることになっていない。本発明の方法に係る第１の部分は斑点部分５５に対応し、本発明の方法に係る第２の部分は斜線部分５３に対応する。太陽電池の端部は、図４に示す太陽電池の前側にある電極を太陽電池の後ろ側（図示せず）から分離させなければならないため、斜線部分５３は重要である。従って、マスクの端部付近のマスクの斜線部分５３が分離記録材料で完全に覆われることが重要である。これは、本発明に係る方法の前述の実施形態のいずれかに従って、斑点部分５５よりも斜線部分５３での単位面積あたりの記録材料の量が多くなるように印刷を行うことで実現できる。本発明は、図４及び図５に示すような基材の配置に限定されない。基材上をプリントヘッドが移動する方向に対してマスクを９０°、即ち１／２πラジアン回転させてもよい。

図６及び図７は、本発明の一実施形態に係るマスクの印刷方法のフローチャートを示す。本発明の方法の前述の実施形態のうちのいずれかを用いて、例えば太陽電池の製造のためのマスクを印刷してもよい。図４に示す金属接点３２、３４をスクリーン印刷で直接印刷する代わりに、本発明の方法に従って、先ず、インクジェット装置で図５に示すマスクを太陽電池の基材に印刷する。マスクした基材にエッチングを施し、その後にエッチングした部分にめっきを施して金属接点を形成する。

図６及び図７のフローチャートに係る方法は開始点Ａから始まる。開始点Ａでは、インクジェット装置のコントロールユニットは印刷されるマスク用の画像をメモリ内に有する。第１のステップＳ６１で、コントロールユニットは、電気装置用に印刷されるマスクの重要部分及び非重要部分に対応する画像の重要部分及び非重要部分を特定する。マスク用の画像の行及び列はそれぞれｎ行及びｍ列であると仮定する。第２のステップＳ６２で、列カウンタｉが０に初期化される。第３のステップＳ６３で、列カウンタｉを１増加させる。第４のステップＳ６４で、列カウンタｉが画像の列の数ｍよりも小さいかどうかを確認する。列カウンタｉが画像の列の数ｍよりも小さくなければ、画像の最後の列が処理され、上記方法は中間点Ｂ（図７の開始点Ｂに対応）に進む。

第４のステップＳ６４で列カウンタｉが画像の列の数ｍよりも小さければ、上記方法は第５のステップＳ６５に進む。

第５のステップＳ６５で、行カウンタｊが０に初期化される。第６のステップＳ６６で、行カウンタｊを１増加させる。第７のステップＳ６７で、行カウンタｊが画像の行の数ｎよりも小さいかどうかを確認する。行カウンタｊが画像の行の数ｎよりも小さくなければ、最後の行に達して、上記方法は第３のステップＳ６３に戻る。

第７のステップＳ６７で、行カウンタｊが画像の行の数ｎよりも小さければ、上記方法は第８のステップＳ６８に進む。第８のステップＳ６８では、列ｉ及び行ｊで画像のピクセルが印刷されるかが確認される。印刷されない場合、上記方法は第６のステップＳ６６に戻る。印刷される場合、第９のステップＳ６８Ａで列ｉ及び行ｊにおける画像のピクセルが、第１のステップＳ６１で特定された画像の重要部分の一部かどうかが確認される。重要部分の一部である場合、第１０のステップＳ６９Ｂに従って、１つの奇数番目の印刷要素及び１つの偶数番目の印刷要素によってピクセルが印刷されるようインクジェット装置のプリントヘッドスケジューラモジュールが予定を入れる。重要部分の一部でない場合、列ｉ及び行ｊにおける画像のピクセルは、第１のステップＳ６１で特定された画像の非重要部分の一部である。第１２のステップＳ６９Ｂに従って、１つの奇数番目の印刷要素によってピクセルが印刷されるようインクジェット装置のプリントヘッドスケジューラモジュールが予定を入れる。第１０のステップＳ６９Ｂ又は第１２のステップＳ６９Ｂでピクセルが予定された後、上記方法は第６のステップＳ６６に戻る。

図６の中間点Ｂに達した後、上記方法は図７の開始点Ｂに進む。第１のステップＳ７１で、マスクを印刷するために基材がインクジェット装置のプリントヘッドの下に移される。画像のピクセルの全てがプリントヘッドスケジューラによって予定されているため、プリントヘッドが画像の印刷を開始し得る。

第２のステップＳ７２で、列カウンタｉが再び０に初期化される。第３のステップＳ７３で、列カウンタｉを１増加させる。第４のステップＳ７４で、列カウンタｉが画像の列の数ｍよりも小さいかどうかを確認する。列カウンタｉが画像の列の数ｍよりも小さくなければ、プリントヘッドによってマスク用の画像の全ての列が印刷されているので、終点Ｃでマスクの印刷方法が完了する。列カウンタｉが画像の列の数ｍよりも小さければ、第５ステップＳ７５に従って、プリントヘッドの対応する予定印刷要素を用いてプリントヘッドが画像の列ｉのピクセルを印刷する。第６のステップＳ７６で、次の列のピクセルを印刷するのが妥当な場合、プリントヘッドがＸ方向に動かされる。プリントヘッドが移動した後、上記方法は第３のステップＳ７３に戻る。

便宜上、図６及び図７では、基材上でのプリントヘッドのスワスが１回だけの構成を説明した。しかしながら、基材上でのスワスを複数回行ってマスクを形成することも本発明の一部である。そのような実施形態では、図６及び図７に記載の手順を、完全なマスクの印刷に必要なスワスの数と同数繰り返す必要がある。

本発明は次の電気装置の製造方法も含む。当該方法は、デジタル画像に従ってマスクを形成するために、前記電気装置のベースとなる基材上に記録材料を吐出する工程；前記電気装置の電気回路を形成するために前記マスク内の間隙に導電材料を充填する工程；及び前記基材から前記マスクを除去する工程を含む。上記方法は、前記電気装置の非重要部分及び重要部分にそれぞれ対応する機能性パターンの第１の部分及び第２の部分を特定して、前記基材上の機能性パターンの第１の部分よりも前記基材上の機能性パターンの第２の部分で単位面積あたりの記録材料の量が多くなるように記録材料を吐出する工程をさらに含む。

一実施形態では、上記方法の工程はめっき法により行われる。他の実施形態では、上記方法の工程は蒸着法、例えば物理気相成長又は化学気相成長により行われる。

物理気相成長は、ターゲットから物質を移動させて、基材上に蒸着させる工程を含む。これを行うための技法としては、イオンビームによりターゲットから原子を放散させ、それらの原子に介在空間を通過させて所望の基材上に蒸着させるスパッタリング法や、真空系内で熱（熱蒸着）又は電子ビーム（電子ビーム蒸着）のいずれかを用いてターゲットから物質を蒸発させる蒸着法を含む。

化学蒸着法は、原料ガス流が基材上で反応して所望の物質を成長させる化学気相成長（「ＣＶＤ」）を含む。これは、技法の詳細により、例えばＬＰＣＶＤ（低圧化学気相成長）及びＰＥＣＶＤ（プラズマ化学気相成長）等のカテゴリーにさらに分類することができる。

本発明は次の電気装置の製造方法も含む。当該方法は、機能性パターンに従って電気装置のパターン導電層としての役割を果たす記録材料を基材上に吐出する工程を含む。上記方法は、前記電気装置の非重要部分及び重要部分にそれぞれ対応する機能性パターンの第１の部分及び第２の部分を特定して、前記基材上の機能性パターンの第１の部分よりも前記基材上の機能性パターンの第２の部分で単位面積あたりの記録材料の量が多くなるように記録材料を吐出する工程をさらに含む。

一実施形態では、電気装置の重要部分は、電気装置の２つの部分の間で短絡を防止するために、一方の部分から分離する必要がある他方の部分である。

他の実施形態では、電気装置の重要部分は、電気装置の２つの部分の間で導電性を確立するために、一方の部分と接続しなければならない他方の部分である。

Claims

複数の印刷要素を有するプリントヘッドを含む印刷装置を用いて機能性パターンを印刷する方法であって、前記印刷装置は前記複数の印刷要素により基材に記録材料を塗布し、当該方法は：

前記機能性パターンの第１の部分及び第２の部分を判断する工程と、
前記印刷装置を制御して、前記第１の部分を覆うために単位面積あたりの前記記録材料の量が第１の量で前記記録材料を前記基材に塗布し、前記第２の部分を覆うために単位面積あたりの前記記録材料の量が第２の量で前記記録材料を前記基材に塗布する工程とを含み、
前記第１の量は、前記基材を覆うのに十分な単位面積あたりの量以上であり、前記第２の量は前記第１の量よりも多く、前記第２の量は、前記第１の量を塗布する場合よりも多い数の前記印刷要素によって前記基材に塗布される、方法。
前記プリントヘッドは、滴下により前記記録材料を前記基材に塗布するものであり、
前記方法は、前記印刷装置を制御して、前記第１の量を塗布する場合よりも高い滴下解像度を用いて前記第２の量を塗布する工程を含む、請求項１に記載の方法。
前記プリントヘッドは、滴下により前記記録材料を前記基材に塗布するものであり、
前記方法は、前記印刷装置を制御して、前記第１の量を塗布する場合よりもサイズが大きい滴を用いて前記第２の量を塗布する工程を含む、請求項１に記載の方法。
前記機能性パターンは電気回路の形成のために選択される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
前記機能性パターンは前記電気回路又は前記電気回路のためのマスクを表す、請求項４に記載の方法。
前記第１の部分及び前記第２の部分は、前記電気回路の電気的に非重要な部分及び電気的に重要な部分にそれぞれ対応する、請求項４に記載の方法。
前記第２の部分はマスクの端部又はマスク内の間隙の端部を含む、請求項４に記載の方法。
前記電気回路は製造される太陽電池の一部である、請求項４〜７のいずれか１項に記載の方法。
前記記録材料を前記基材に塗布する前記工程は、前記印刷装置の前記プリントヘッドの１回のパスの間に行われ、前記１回のパスは前記基材の前記第１の部分及び前記第２の部分をカバーする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
前記記録材料を前記基材に塗布する前記工程は、前記印刷装置の前記プリントヘッドが前記基材の上を第１のパスで移動する間に前記記録材料を前記第１の部分に塗布する第１のサブ工程と、前記印刷装置の前記プリントヘッドが前記基材の上を第２のパスで移動する間に前記記録材料を前記第２の部分に塗布する第２のサブ工程とを含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
前記記録材料を前記基材に塗布する前記工程は、前記印刷装置の前記プリントヘッドが前記基材の上を第１のパスで移動する間に前記第１の量の前記記録材料を前記第１の部分及び前記第２の部分に塗布する第１のサブ工程と、前記印刷装置の前記プリントヘッドが前記基材の上を第２のパスで移動する間にさらなる量の前記記録材料を前記第２の部分に塗布する第２のサブ工程とを含み、前記第１の量と前記さらなる量との合計が前記第２の量になる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
前記機能性パターンは前記電気回路のためのマスクを表し、前記方法は、前記電気回路を形成するために前記マスク内の間隙に導電材料を充填する工程と、前記基材から前記マスクを取り除く工程とをさらに含む、請求項４〜８のいずれか１項に記載の方法。
プリントヘッド及びコントロールユニットを含む印刷装置であって、
該コントロールユニットは、当該印刷装置に請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法を実行させるように構成されている、印刷装置。
印刷装置を制御して該印刷装置に請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法を実行させるようコンピュータに命令するように構成されたコンピュータ実行可能プログラムコードを含む記録媒体。