JP2006239508A - 液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レーザ光を吐出口から吐出した機能材料を含む液滴に精度よく照射し、効率のよい乾燥・焼結を行なうことができる液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】 制御部４３は、液滴を吐出する圧電素子３４を駆動させるためのラッチ信号ＬＡＴをヘッド駆動回路５１に出力する。また、レーザ駆動回路５２の遅延パルス生成回路６１は、ラッチ信号ＬＡＴの立ち下がりから待機時間経過すると半導体レーザＬを駆動させるための開閉信号ＧＳ２を出力する。
【選択図】 図９

Description

本発明は、液滴吐出装置に関する。

従来、液晶ディスプレイ装置や有機エレクトロルミネッセンス表示装置（有機ＥＬ表示装置）等の電気光学装置は、基板上に複数の電気光学素子を形成している。一般に、この種の基板には、品質管理・製品管理等の目的で、製造番号、又は製造番号をコード化した２次元コード等の固有の識別コードが描画されている。この識別コードは、認識手段としての専用のコードリーダによって読み取られ、解読される。

この基板に識別コードを描画する方法として、基板（ガラス基板）に金属箔付きフィルムを対面させレーザ光を照射して、金属膜を基板に転写させて基板にマークを形成したり、また、研磨材を含んだ水を基板等に噴射し、基板に番号等を刻印する方法が提案されている（特許文献１、特許文献２）。

ところで、上記各描画方法は、描画工程が多く、装置も高価で大型化する問題があった。そこで、装置も安価で小型であって、描画も短時間で容易なインクジェット法がある。インクジェット法は、液滴吐出装置を用いて、吐出ノズルから機能液（インク液滴）を基板に対して吐出させて２次元バーコード等の識別コードのパターンを形成する。
特開平１１−７７３４０号公報 特開２００３−１２７５３７号公報

ところで、インクジェット法は、基板に着弾させたインクを乾燥し機能材料を焼結させて基板に密着させる工程がある。この乾燥・焼結の工程は、後工程で行われ工程数が多くなり作業効率が悪かった。そのため、インクジェット法においては効率のよい乾燥・焼結が望まれていた。

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、レーザ光を吐出口から吐出した機能材料を含む液滴に精度よく照射し、効率のよい乾燥・焼結を行なうことができる液滴吐出装置を提供することである。

本発明の液滴吐出装置は、圧力室に貯えられた機能性材料を含む液状体を、加圧手段による前記圧力室への加圧によって、前記圧力室の吐出口から液滴として吐出する液滴吐出装置において、前記吐出口から吐出された前記液滴にレーザ光を照射するためのレーザ出力手段と、前記加圧手段の加圧動作に相対して前記レーザ出力手段を駆動制御するためのレーザ出射制御手段とを設けた。

この液滴吐出装置によれば、レーザ出力手段による液滴へのレーザ光の照射は、レーザ出射制御手段が液滴を吐出させる加圧手段の加圧動作を基準として行なわれるため、吐出した液滴の位置を正確に把握でき、精度よく液滴にレーザ光を照射して直ちに液滴を乾燥させ機能材料を焼結させることができる。

この液滴吐出装置において、前記レーザ出射制御手段は、前記加圧手段の加圧動作から、前記吐出口から吐出された液滴が前記レーザ出力手段のレーザ光照射位置に到達するま
での時間に基づいて前記レーザ出力手段を駆動制御してもよい。

この液滴装置によれば、レーザ出射制御手段は、液滴がレーザ出力手段のレーザ光照射位置に到達したとき、レーザ出力手段に対してレーザ光を液滴に照射するように制御でき、吐出口から吐出された液滴を乾燥し機能材料を焼結させることができる。

この液滴吐出装置において、前記レーザ出射制御手段は、前記加圧手段の加圧動作から、前記吐出口から吐出された液滴が着弾面に着弾するまでの時間に基づいて前記レーザ出力手段を駆動制御するようにしてもよい。

この液滴吐出装置によれば、レーザ出射制御手段は、液滴が着弾面に着弾すると、その着弾した液滴に対して直ちにレーザ光を確実に照射するようにレーザ出力手段を制御でき、吐出口から吐出された液滴中の機能性材料を着弾面において確実に定着させることができる。

この液滴吐出装置において、前記レーザ出射制御手段は、前記加圧手段の加圧動作から、前記吐出口から吐出された液滴の着弾面が前記レーザ出力手段のレーザ光照射位置に到達するまでの時間に基づいて前記レーザ出力手段を駆動制御するようにしてもよい。

この液滴吐出装置によれば、レーザ出射制御手段は、着弾面に着弾した液滴に、レーザ光を確実に照射するようにレーザ出力手段を制御でき、吐出口から吐出された液滴中の機能性材料を着弾面において確実に定着させることができる。

この液滴吐出装置において、前記レーザ出射制御手段は、計時手段を備え、前記加圧手段の加圧動作から計時動作を開始し予め定めた時間経過後、前記レーザ出力手段を駆動制御してもよい。

この液滴吐出装置によれば、計時手段は、加圧手段の加圧動作から計時動作を開始して液滴が照射位置に到達するまでの時間を計時する。レーザ出射制御手段は計時手段の計時結果に基づいてレーザ出力手段を駆動制御する。

この液滴吐出装置において、前記レーザ出力手段は半導体レーザであってもよい。
この液滴吐出装置によれば、液滴は半導体レーザから照射されるレーザ光にて乾燥し機能材料は焼結される。

この液滴吐出装置において、前記加圧手段は圧電素子であってもよい。
この液滴装置によれば、電圧を印加して圧電素子を伸縮させることによって加圧室を加圧して、液滴を吐出口から吐出させる。

本発明の液滴吐出装置は、複数の圧力室にそれぞれ貯えられた機能性材料を含む液状体を、各圧力室毎に設けた加圧手段によってそれぞれの前記圧力室への加圧によって、それぞれ前記圧力室毎に設けた吐出口から液滴としてそれぞれ吐出する液滴吐出装置において、
前記加圧手段毎に設けられ、前記吐出口から吐出された前記液滴にレーザ光を照射するためのレーザ出力手段と、前記各加圧手段の加圧動作から、対応する吐出口からそれぞれ吐出されたそれぞれの液滴が対応する前記各レーザ出力手段のレーザ光照射位置に到達するまでの時間に基づいて、前記対応する各レーザ出力手段を駆動制御するためのレーザ出射制御手段とを設けた。

この液滴装置によれば、レーザ出射制御手段は、各加圧手段の加圧動作から、各液滴が
レーザ出力手段のレーザ光照射位置にそれぞれ到達したとき、対応するレーザ出力手段に対してレーザ光を液滴に照射するように制御でき、吐出口から吐出された液滴を乾燥し機能材料を焼結させることができる。

この液滴吐出装置において、前記各加圧手段は、それぞれ対応する加圧制御手段によって加圧駆動され、前記各加圧制御手段は吐出制御信号に基づいて前記各加圧手段の加圧動作タイミングにて対応する加圧手段を加圧駆動し、前記レーザ出射制御手段は、前記各加圧動作タイミングから、対応するそれぞれの液滴が着弾面に到達するまでの時間に基づいて前記各レーザ出力手段をそれぞれ駆動制御してもよい。

この液滴吐出装置によれば、レーザ出射制御手段は、各液滴がそれぞれの着弾面に着弾すると、それぞれ着弾した液滴に対して、対応するレーザ出力手段がレーザ光を照射するため、各吐出口から吐出された液滴をそれぞれ一斉に着弾と同時に乾燥させ機能材料を焼結させることができる。

この液滴吐出装置において、前記各加圧手段は、それぞれ対応する加圧制御手段によって加圧駆動され、前記各加圧制御手段は吐出制御信号に基づいて前記各加圧手段の加圧動作タイミングにて対応する加圧手段を加圧駆動し、前記レーザ出射制御手段は、前記各加圧動作タイミングから、対応するそれぞれの液滴の着弾面が対応するレーザ出力手段のレーザ光照射位置に到達するまでの時間に基づいて前記各レーザ出力手段をそれぞれ駆動制御してもよい。

この液滴吐出装置によれば、レーザ出射制御手段は、各加圧手段の加圧動作タイミングから、各液滴の着弾面がレーザ照射位置に到達するまでの時間に基づいて着弾面に着弾した各液滴がレーザ照射位置に到達したと判断して、各レーザ出力手段の出射タイミングを制御するため、各吐出口から吐出された液滴をそれぞれ一斉に着弾面において乾燥させ機能材料を焼結させることができる。

以下、本発明の実施形態を図１〜図１０に従って説明する。
まず、液滴吐出装置を使って形成されたドットパターンが描画された液晶表示装置の表示モジュールについて説明する。図１は液晶表示装置の液晶表示モジュールの正面図、図２は液晶表示モジュールの裏面に形成されたドットパターンの正面図、図３は液晶表示モジュールの裏面に形成されたドットパターンの側面図である。

図１において、液晶表示モジュール１は、光透過性の表示用基板としてのガラス基板２を備えている。そのガラス基板２の表面２ａの略中央位置には、液晶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。

ガラス基板２の着弾面としての裏面２ｂの右隅には、該表示モジュール１のドットＤで構成されたドットパターン１０が形成されている。ドットパターン１０は、図２に示すように、パターン形成領域Ｚ１内に形成される複数のドットＤにて構成されている。このパターン形成領域Ｚ１の外周には予め定めた余白領域Ｚ２が形成されている。そして、パターン形成領域Ｚ１に形成されたドットパターン１０は、本実施形態では２次元コードであって、２次元コードリーダで読み取られる。また、余白領域Ｚ２は、前記ドットＤが形成されない領域であって、２次元コードリーダがパターン形成領域Ｚ１を特定し同パターン形成領域Ｚ１内のドットパターン１０を誤検出するのを防止するための領域である。

パターン形成領域Ｚ１は、１〜２ｍｍ角の正方形の領域であって、図４に示すように、
１６行×１６列の各セルＣに仮想分割され、その分割された各セルＣに対して選択的にドットＤが形成される。なお、その分割されたセルＣ内にドットＤが形成されるセルＣを黒セルＣ１と、セルＣ内にドットＤが形成されないセルＣを白セルＣ０（非形成領域）という。そして、１６行×１６列の各セルＣに対して選択的にドットＤが形成され、その各ドットＤで構成する該表示モジュール１の識別するためのドットパターン１０（２次元コード）が形成される。

黒セルＣ１（ドット領域）に形成されるドットＤは、図２及び図３に示すように、半球状にガラス基板２に密着して形成されている。このドットＤの形成方法は、本実施形態ではインクジェット法で行う。詳述すると、ドットＤは、後記する液滴吐出装置２０の吐出ノズルＮから機能性材料としてのマンガン微粒子を含む液状体としての機能液Ｆａ（図８参照）の液滴ＦｂをセルＣ（黒セルＣ１）に吐出させる。次に、その黒セルＣ１に着弾した液滴Ｆｂを、乾燥しマンガン微粒子を焼結させることによって、ガラス基板２に密着したマンガンよりなる半球状のドットＤが形成される。この乾燥・焼結はレーザ光を、ガラス基板２（黒セルＣ１）に着弾した液滴Ｆｂに照射することによって行われる。

次に、ガラス基板２の裏面２ｂにドットパターン１０を形成するために使用される液滴吐出装置２０について説明する。
図５は、ガラス基板２の裏面２ｂのドットパターン１０を形成するための液滴Ｆｂを吐出する液滴吐出装置２０の構成を示す斜視図である。

図５に示すように、液滴吐出装置２０には、直方体形状に形成される基台２１が備えられている。本実施形態では、この基台２１の長手方向をＹ矢印方向とし、同Ｙ矢印方向と直交する方向をＸ矢印方向とする。

基台２１の上面２１aには、Ｙ矢印方向に延びる１対の案内凹溝２２が同Ｙ矢印方向全
幅にわたり形成されている。その基台２１の上側には、一対の案内凹溝２２に対応する図示しない直動機構を備えたステージ２３が取付けられている。ステージ２３の直動機構は、例えば案内凹溝２２に沿って延びるネジ軸（駆動軸）と、同ネジ軸と螺合するボールナットを備えたネジ式直動機構であって、その駆動軸がステップモータよりなるＹ軸モータＭＹ（図９参照）に連結されている。そして、所定のステップ数に相対する駆動信号がＹ軸モータＭＹに入力されると、Ｙ軸モータＭＹが正転又は逆転して、ステージ２３が同ステップ数に相当する分だけ、Ｙ矢印方向に沿って所定の速度で往動又は復動する（Ｙ方向に移動する）ようになっている。

ステージ２３の上面には、載置面２４が形成され、その載置面２４には、図示しない吸引式の基板チャック機構が設けられている。そして、載置面２４にガラス基板２を載置すると、前記基板チャックによって、ガラス基板２が載置面２４の所定位置に位置決め固定されるようになっている。

基台２１のＸ矢印方向両側には、一対の支持台２５a、２５bが立設され、その一対の支持台２５a、２５bには、Ｘ矢印方向に延びる案内部材２６が架設されている。案内部材２６は、その長手方向の幅がステージ２３のＸ矢印方向よりも長く形成され、その一端が支持台２５a側に張り出すように配置されている。

案内部材２６の上側には、前記マンガン微粒子を含む機能液Ｆａを収容する収容タンク２７が配設されている。一方、その案内部材２６の下側には、Ｘ矢印方向に延びる上下一対の案内レール２８がＸ方向全幅にわたり凸設されている。

キャリッジ２９は、直方体形状に形成されている。そのキャリッジ２９の直動機構は、
例えば案内レール２８に沿って延びるネジ軸（駆動軸）と、同ネジ軸と螺合するボールナットを備えたネジ式直動機構であって、その駆動軸が、所定のパルス信号を受けてステップ単位で正逆転するＸ軸モータＭＸ（図９参照）に連結されている。そして、所定のステップ数に相当する駆動信号をＸ軸モータＭＸに入力すると、Ｘ軸モータが正転又は逆転して、キャリッジ２９が同ステップ数に相当する分だけＸ矢印方向に沿って往動又は復動する。

また、キャリッジ２９には、液滴吐出ヘッド３０が一体に設けられている。図６は、液滴吐出ヘッド３０の下面（ステージ２３側の面）を上方に向けた場合の斜視図を示す。液滴吐出ヘッド３０は、その下面にノズルプレート３１を備え、ノズルプレート３１には、本実施形態ではドットパターン１０を形成するための１６個の吐出口としてのノズルＮがＸ矢印方向に一列となって等間隔に貫通形成されている。

図８は、液滴吐出ヘッド３０の構造を説明するための要部断面図である。図８に示すように、ノズルプレート３１の上側であってノズルＮと相対する位置には、圧力室としてのキャビティ３２が形成されている。キャビティ３２は前記収容タンク２７に連通し、収容タンク２７内の機能性材料としてのマンガン微粒子を分散媒で分散させた液状体としての機能液Ｆａを、それぞれ対応する各キャビティ３２内に供給可能にする。キャビティ３２の上側には、上下方向に振動して、キャビティ３２内の容積を拡大縮小する振動板３３と、上下方向に伸縮して振動板３３を振動させるピエゾ素子等からなる加圧手段としての圧電素子３４が配設されている。

そして、液滴吐出ヘッド３０が圧電素子３４を駆動制御するためのノズル駆動信号を受けると、圧電素子３４が伸縮して、キャビティ３２内の容積を拡大縮小させ、対応する各ノズルＮから縮小した容積分のマンガン微粒子を含む機能液Ｆａが液滴Ｆｂとなってガラス基板２に吐出される。

液滴吐出ヘッド３０の下面であって前記ノズルプレート３１の一側には、図６に示すように、レーザ照射装置３８がノズルプレート３１とともに併設されている。レーザ照射装置３８は、前記１６個のノズルＮに対応した設けられた１６個のレーザ出力手段としての半導体レーザＬがＸ矢印方向に一列となって等間隔に並設されている。各半導体レーザＬは、対応するノズルＮから液滴Ｆｂが吐出されることによってガラス基板２に着弾した液滴Ｆｂにレーザ光を照射して、液滴Ｆｂを乾燥させ、マンガン部粒子を焼結させる。

尚、１６個の半導体レーザＬからなるレーザ列は、１６個のノズルＮからなるノズル列と併設されていて、対応する各半導体レーザＬとノズルＮの間隔はそれぞれ共に同じになるように形成されている。

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９に従って説明する。
図９において、制御装置４０には、外部コンピュータ等の入力装置４１から各種データを受信するＩ／Ｆ部４２と、ＣＰＵ等からなる制御部４３、ＤＲＡＭ及びＳＲＡＭからなり各種データを格納するＲＡＭ４４、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ４５が備えられている。また、制御装置４０には、駆動波形生成回路４６、各種駆動信号を同期するためのクロック信号ＣＬＫを生成する発振回路４７、前記半導体レーザＬを駆動するためのレーザ駆動電圧ＶＤＬを生成する電源回路４８、各種駆動信号を送信するＩ／Ｆ部４９が備えられている。そして、制御装置４０では、これらＩ／Ｆ部４２、制御部４３、ＲＡＭ４４、ＲＯＭ４５、駆動波形生成回路４６、発振回路４７、電源回路４８及びＩ／Ｆ部４９が、バス５０を介して接続されている。

Ｉ／Ｆ部４２は、入力装置４１から、基板２の製品番号やロット番号等の識別データを
公知の方法で２次元コード化したドットパターン１０の画像を、既定形式の描画データＩａとして受信する。

制御部４３は、Ｉ／Ｆ部４２の受信した描画データＩａに基づいて、ドットパターン作成処理動作を実行する。すなわち、制御部４３は、ＲＡＭ４４等を処理領域として、ＲＯＭ４５等に格納された制御プログラム（例えば、ドットパターン作成プログラム）に従って、ステージ２３を移動させて基板２の搬送処理動作を行い、吐出ヘッド３０の各圧電素子３４を駆動させて液滴吐出処理動作を行う。また、制御部４３は、ドットパターン作成プログラムに従って、各半導体レーザＬを駆動させて液滴Ｆｂを乾燥させる乾燥処理動作を行う。

詳述すると、制御部４３は、Ｉ／Ｆ部４２の受信した描画データＩａに所定の展開処理を施し、二次元描画平面（パターン形成領域Ｚ１）上における各セルＣに、液滴Ｆｂを吐出するか否かを示すビットマップデータＢＭＤを生成してＲＡＭ４４に格納する。このビットマップデータＢＭＤは、前記圧電素子３４に対応して１６×１６ビットのビット長を有したシリアルデータであり、各ビットの値（０あるいは１）に応じて、圧電素子３４のオンあるいはオフを規定するものである。

また、制御部４３は、描画データＩａに前記ビットマップデータＢＭＤの展開処理と異なる展開処理を施し、前記圧電素子３４に印加する圧電素子駆動電圧ＶＤＰの波形データを生成して、駆動波形生成回路４６に出力するようになっている。駆動波形生成回路４６は、制御部４３の生成した波形データを格納する波形メモリ４６ａと、同波形データをデジタル／アナログ変換してアナログ信号として出力するＤ／Ａ変換部４６ｂと、Ｄ／Ａ変換部から出力されるアナログの波形信号を増幅する信号増幅部４６ｃとを備えている。そして、駆動波形生成回路４６は、波形メモリ４６ａに格納した波形データをＤ／Ａ変換部４６ｂによりデジタル／アナログ変換し、アナログ信号の波形信号を信号増幅部４６ｃにより増幅して圧電素子駆動電圧ＶＤＰを生成する。

そして、制御部４３は、Ｉ／Ｆ部４９を介して、前記ビットマップデータＢＭＤを、発振回路４７の生成するクロック信号ＣＬＫに同期させた吐出制御信号ＳＩとして、後述するヘッド駆動回路５１（シフトレジスタ５６）に順次シリアル転送する。また、制御部４３は、転送した吐出制御信号ＳＩをラッチするためのラッチ信号ＬＡＴをヘッド駆動回路５１に出力する。さらに、制御部４３は、発振回路４７の生成するクロック信号ＣＬＫに同期させて、圧電素子駆動電圧ＶＤＰをヘッド駆動回路５１（スイッチ素子Ｓａ１〜Ｓａ１６）に出力する。

この制御装置４０には、Ｉ／Ｆ部４９を介して、ヘッド駆動回路５１、レーザ出射制御手段としてのレーザ駆動回路５２、基板検出装置５３、Ｘ軸モータ駆動回路５４及びＹ軸モータ駆動回路５５が接続されている。

ヘッド駆動回路５１には、シフトレジスタ５６、ラッチ回路５７、レベルシフタ５８及びスイッチ回路５９が備えられている。シフトレジスタ５６は、クロック信号ＣＬＫに同期して制御装置４０（制御部４３）から転送された吐出制御信号ＳＩを、１６個の圧電素子３４に対応させてシリアル／パラレル変換する。ラッチ回路５７は、シフトレジスタ５６のパラレル変換した１６ビットの吐出制御信号ＳＩを、制御装置４０（制御部４３）からのラッチ信号ＬＡＴに同期してラッチし、ラッチした吐出制御信号ＳＩをレベルシフタ５８及びレーザ駆動回路５２に出力する。レベルシフタ５８は、ラッチ回路５７のラッチした吐出制御信号ＳＩに基づいて、スイッチ回路５９が駆動する電圧まで昇圧して、１６個の各圧電素子３４に対応する開閉信号ＧＳ１をそれぞれ生成する。スイッチ回路５９には、各圧電素子３４に対応するスイッチ素子Ｓ１がそれぞれ備えられ、各スイッチ素子Ｓ
１の入力側には、共通する前記圧電素子駆動電圧ＶＤＰが入力され、出力側には、それぞれ対応する圧電素子３４が接続されている。そして、各スイッチ素子Ｓ１には、レベルシフタ５８から、対応する開閉信号ＧＳ１が入力され、同開閉信号ＧＳ１に応じて圧電素子駆動電圧ＶＤＰを圧電素子３４に供給するか否かを制御するようになっている。

すなわち、本実施形態の液滴吐出装置２０は、駆動波形生成回路４６の生成した圧電素子駆動電圧ＶＤＰを、各スイッチ素子Ｓ１を介して対応する各圧電素子３４に共通に印加するとともに、その各スイッチ素子Ｓ１の開閉を、制御装置４０（制御部４３）から出力する吐出制御信号ＳＩ（開閉信号ＧＳ１）で制御するようにしている。そして、スイッチ素子Ｓ１が閉じると、同スイッチ素子Ｓ１に対応する圧電素子３４に圧電素子駆動電圧ＶＤＰが供給され、同圧電素子３４に対応するノズルＮから液滴Ｆｂが吐出される。

詳述すると、ラッチ信号ＬＡＴは、１６個のノズルＮの直下をガラス基板２のパターン形成領域Ｚ１の各横１列が通過する毎に出力される。そして、このラッチ信号ＬＡＴの応答して、圧電素子３４が駆動しノズルＮから液滴Ｆｂが吐出されることにより、パターン形成領域Ｚ１の各セルＣ（黒セルＣ１）にドットＤが形成される。

図１０は、上記するラッチ信号ＬＡＴ、吐出制御信号ＳＩ及び開閉信号ＧＳ１のパルス波形と、開閉信号ＧＳ１に応答して圧電素子３４に印加される圧電素子駆動電圧ＶＤＰの波形を示す。

図１０に示すように、制御部４３からヘッド駆動回路５１に出力されたラッチ信号ＬＡＴが立ち下がると、１６ビット分の吐出制御信号ＳＩに基づいて開閉信号ＧＳ１が生成され、１６個の開閉信号ＧＳ１のうち立ち上がった開閉信号ＧＳ１に対応する圧電素子３４に圧電素子駆動電圧ＶＤＰが供給される。そして、圧電素子駆動電圧ＶＤＰの電圧の上昇とともに圧電素子３４が収縮してキャビティ３２内に機能液Ｆａが引き込まれ、圧電素子駆動電圧ＶＤＰの電圧値の下降とともに圧電素子３４が伸張してキャビティ３２内の機能液Ｆａが押し出される、すなわち液滴Ｆｂが吐出される。液滴Ｆｂを吐出すると、圧電素子駆動電圧ＶＤＰの電圧値は初期電圧まで戻り、圧電素子３４の駆動による液滴Ｆｂの吐出動作が終了する。

図９に示すように、レーザ駆動回路５２には、計時手段としての遅延パルス生成回路６１とスイッチ回路６２が備えられている。遅延パルス生成回路６１は、ラッチ回路５７が前記ラッチ信号ＬＡＴの立下りに応答してラッチした吐出制御信号ＳＩを、所定の時間（待機時間Ｔ）だけ遅延させたパルス信号（開閉信号ＧＳ２）を生成し、同開閉信号ＧＳ２をスイッチ回路６２に出力する。ここで、待機時間Ｔとは、圧電素子３４の駆動タイミング（前記ラッチ信号ＬＡＴの立ち下がりタイミング）を基準（基準時間Ｔｋ）とし、その圧電素子３４（ノズルＮ）に対応する半導体レーザＬの直下（レーザ照射位置）を液滴Ｆｂが通過するに要する時間をいう。詳述すると、本実施形態における前記待機時間Ｔは、予め試験等に基づいて設定した時間であり、圧電素子３４の吐出動作の開始時（圧電素子駆動電圧ＶＤＰの立ち上がる時）から液滴Ｆｂが着弾し、その着弾した液滴Ｆｂがレーザ照射位置まで到達するまでの時間である。従って、遅延パルス生成回路６１は、ラッチ回路５７が前記ラッチ信号ＬＡＴの立下りに応答してラッチした吐出制御信号ＳＩを、待機時間Ｔ経過すると、即ち、着弾した液滴Ｆｂが半導体レーザＬの直下（レーザ照射位置）の来たとき、開閉信号ＧＳ２をスイッチ回路６２に出力する。

スイッチ回路６２には、１６個の各半導体レーザＬに対応するスイッチ素子Ｓ２が備えられている。各スイッチ素子Ｓ２の入力側には、電源回路４８の生成した共通のレーザ駆動電圧ＶＤＬが入力され、出力側には対応する各半導体レーザＬが接続されている。そして、各スイッチ素子Ｓ２には、遅延パルス生成回路６１から対応する開閉信号ＧＳ２が入
力され、同開閉信号ＧＳ２に応じてレーザ駆動電圧ＶＤＬを半導体レーザＬに供給するか否かを制御するようになっている。

すなわち、本実施形態の液滴吐出装置２０は、電源回路４８の生成したレーザ駆動電圧ＶＤＬを、各スイッチ素子Ｓ２を介して対応する各半導体レーザＬに共通に印加するとともに、そのスイッチ素子Ｓ２の開閉を、制御装置４０（制御部４３）の供給する吐出制御信号ＳＩ（開閉信号ＧＳ２）によって制御するようにしている。そして、スイッチ素子Ｓ２が閉じると、同スイッチ素子Ｓ２に対応する半導体レーザＬにレーザ駆動電圧ＶＤＬが供給され、対応する半導体レーザＬからレーザ光が出射される。

つまり、図１０に示すように、ラッチ信号ＬＡＴがヘッド駆動回路５１に入力されると、待機時間Ｔ後に、開閉信号ＧＳ２が生成される。そして、開閉信号ＧＳ２が立ち上がった時に、対応する半導体レーザＬにレーザ駆動電圧ＶＤＬが印加され、丁度、半導体レーザＬの照射位置を通過するガラス基板２（黒セルＣ１）に着弾した液滴Ｆｂに、同半導体レーザＬからレーザ光が出射される。そして、開閉信号ＧＳ２が立さがり、レーザ駆動電圧ＶＤＬの供給が遮断されて半導体レーザＬによる乾燥処理動作が終了する。

制御装置４０には、Ｉ／Ｆ部４９を介して基板検出装置５３が接続されている。基板検出装置５３は、ガラス基板２の端縁を検出し、制御装置４０によって吐出ヘッド３０（ノズルＮ）の直下を通過するガラス基板２の位置を算出する際に利用される。

制御装置４０には、Ｉ／Ｆ部４９を介してＸ軸モータ駆動回路５４が接続され、Ｘ軸モータ駆動回路５４にＸ軸モータ駆動制御信号を出力するようになっている。Ｘ軸モータ駆動回路５４は、制御装置４０からのＸ軸モータ駆動制御信号に応答して、前記キャリッジ２９を往復移動させるＸ軸モータＭＸを正転又は逆転させるようになっている。そして、例えば、Ｘ軸モータＭＸを正転させると、キャリッジ２９はＸ矢印方向に移動し、逆転させるとキャリッジ２９は反Ｘ矢印方向に移動するようになっている。

制御装置４０には、前記Ｘ軸モータ駆動回路５４を介してＸ軸モータ回転検出器５４ａが接続され、Ｘ軸モータ回転検出器５４ａからの検出信号が入力される。制御装置４０は、この検出信号に基づいて、Ｘ軸モータＭＸの回転方向及び回転量を検出し、吐出ヘッド３０（キャリッジ２９）のＸ矢印方向の移動量と、移動方向とを演算するようになっている。

制御装置４０には、Ｉ／Ｆ部４９を介してＹ軸モータ駆動回路５５が接続され、Ｙ軸モータ駆動回路５５にＹ軸モータ駆動制御信号を出力するようになっている。Ｙ軸モータ駆動回路５５は、制御装置４０からのＹ軸モータ駆動制御信号に応答して、前記ステージ２３を往復移動させるＹ軸モータＭＹを正転又は逆転させ、同ステージ２３を予め定めた速度で移動させるようになっている。例えば、Ｙ軸モータＭＹを正転させると、ステージ２３（ガラス基板２）は予め定めた速度でＹ矢印方向に移動し、逆転させると、ステージ２３（ガラス基板２）は予め定めた速度で反Ｙ矢印方向に移動する。

制御装置４０には、前記Ｙ軸モータ駆動回路５５を介してＹ軸モータ回転検出器５５ａが接続され、Ｙ軸モータ回転検出器５５ａからの検出信号が入力される。制御装置４０は、Ｙ軸モータ回転検出器５５ａからの検出信号に基づいて、Ｙ軸モータＭＹの回転方向及び回転量を検出し、吐出ヘッド３０に対する基板２のＹ矢印方向の移動方向及び移動量を演算する。

次に、液滴吐出装置２０を使ってドットパターン１０を基板２の裏面２ｂに形成する方法について説明する。
まず、図５に示すように、往動位置に位置するステージ２３上に、ガラス基板２を、裏面２ｂが上側になるように配置固定する。このとき、ガラス基板２のＹ矢印方向側の辺は、案内部材２６より反Ｙ矢印方向側に配置されている。また、キャリッジ２９（吐出ヘッド３０）は、基板２がＹ矢印方向に移動したとき、その直下を、ドットパターン１０を形成する位置（パターン形成領域Ｚ１）が通過する位置にセットされている。

この状態から、制御装置４０は、Ｙ軸モータＭＹを駆動制御し、ステージ２３を介してガラス基板２を所定の速度でＹ矢印方向に搬送させる。やがて、基板検出装置５３がガラス基板２のＹ矢印側の端縁を検出すると、制御装置４０は、Ｙ軸モータ回転検出器５５ａからの検出信号に基づいて、横１列のセルＣ（黒セルＣ１）がノズルＮの直下まで搬送されたかどうか演算する。

この間、制御装置４０は、ドットパターン作成プログラムに従って、ＲＡＭ４４に格納したビットマップデータＢＭＤに基づく吐出制御信号ＳＩと、駆動波形生成回路４６で生成した圧電素子駆動電圧ＶＤＰをヘッド駆動回路５１に出力する。また、制御装置４０は、電源回路４８で生成したレーザ駆動電圧ＶＤＬをレーザ駆動回路５２に出力する。そして、制御装置４０は、ラッチ信号ＬＡＴを出力するタイミングを待つ。

そして、１行目のセルＣ（黒セルＣ１）がノズルＮの直下（着弾位置）まで搬送されると、制御装置４０は、ラッチ信号ＬＡＴをヘッド駆動回路５１に出力する。ヘッド駆動回路５１は、制御装置４０からのラッチ信号ＬＡＴを応答して、吐出制御信号ＳＩに基づく開閉信号ＧＳ１を生成し、同開閉信号ＧＳ１をスイッチ回路５９に出力する。そして、閉じた状態のスイッチ素子Ｓ１に対応する圧電素子３４に、圧電素子駆動電圧ＶＤＰを供給し、対応するノズルＮから、圧電素子駆動電圧ＶＤＰに相対する液滴Ｆｂを、一斉に吐出する。

一方、レーザ駆動回路５２（遅延パルス生成回路６１）は、ラッチ回路５７のラッチした吐出制御信号ＳＩを受けて開閉信号ＧＳ２の生成を開始し、待機時間Ｔ（ガラス基板２（黒セルＣ１）に着弾した液滴Ｆｂが、レーサ照射位置に到達する時間）待機する。そして、ラッチ信号ＬＡＴを受けて待機時間Ｔを経過すると、レーザ駆動回路５２は、遅延パルス生成回路６１の生成した開閉信号ＧＳ２をスイッチ回路６２に出力し、閉じた状態のスイッチ素子Ｓ２に対応する半導体レーザＬに、レーザ駆動電圧ＶＤＬを供給する。

従って、横１列の黒セルＣ１内に一斉に着弾した液滴Ｆｂに、一斉に対応する半導体レーザＬからレーザ光が照射される。これによって、液滴Ｆｂの分散媒が着弾時に蒸発し、同液滴Ｆｂが乾燥して裏面２ｂに定着する。

つまり、先に一斉に吐出されてガラス基板２上に着弾した横一列のドットＤを形成する液滴Ｆｂが、一斉に対応する半導体レーザＬによってレーザ光が照射される。これによって、レーザ光のエネルギーによって、液滴Ｆｂの分散媒が蒸発し、液滴Ｆｂに含まれていたマンガン微粒子が焼結しガラス基板２に密着される。つまり、ガラス基板２にマンガンよりなる半球状のドットＤが形成される。以後、同様に、各ノズルＮから吐出されガラス基板２に着弾した液滴Ｆｂが、対応する半導体レーザＬの直下に搬送される毎に、レーザ光が照射される。そして、ドットパターン１０を構成する半球状のドットＤが横一列毎に形成されてくる。

そして、パターン形成領域Ｚ１に形成されるドットパターン１０の全てドットＤを形成されると、制御装置４０は、Ｙ軸モータＭＹを制御して、ガラス基板２を液滴吐出ヘッド３０の下方位置から退出させる。

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、一回のガラス基板２の搬送で、液滴吐出工程と乾燥・焼結工程が完了するため、パターン形成作業が短時間となり作業効率の向上を図ることができる。

（２）上記実施形態によれば、半導体レーザＬの駆動タイミングを、ノズルＮの駆動開始を決めるラッチ信号ＬＡＴの立下りを基準（基準時間Ｔｋ）、すなわち、液滴Ｆｂを吐出させるための圧電素子３４の駆動を基準にして決定したので、ノズルＮから吐出した液滴Ｆｂの位置を正確に把握できる。従って、レーザ光を精度よく液滴Ｆｂに照射することができ、確実に液滴Ｆｂを乾燥・焼結させることができる。しかも、制御部４３の負荷も軽減することができる。

（３）上記実施形態によれば、精度の高いレーザ光の照射ができるので、最小のレーザエネルギーの照射で済み、半導体レーザＬの消費電力を抑えることができる。
（４）上記実施形態によれば、１６個の半導体レーザＬは、駆動した圧電素子３４に対応する半導体レーザＬしか駆動させないようにしたので、半導体レーザＬの消費電力を抑えることができる。

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、ラッチ信号ＬＡＴの立下りを基準として待機時間Ｔを設定したが、ラッチ信号ＬＡＴの立ち上りを基準に待機時間Ｔを設定して実施してもよく、要は、圧電素子３４の駆動動作を決める駆動信号を基準に待機時間Ｔを設定すればどんなタイミングでもよい。

○上記実施形態では、半導体レーザＬから出射したレーザ光のレーザ照射位置を液滴Ｆｂの着弾位置と相違させたが、レーザ照射位置を液滴の着弾位置と一致させて実施してもよい。着弾すると直ちに液滴Ｆｂに対して乾燥・焼結させることができる。

○上記実施形態では、加圧手段としてピエゾ素子等よりなる圧電素子３４を使って液滴Ｆｂを吐出したが、圧電素子３４以外の方法で圧力室（キャビティ３２）を加圧する加圧手段を用いて実施してもよい。

○上記実施形態では、ドットパターン１０を構成するドットＤを形成するための液滴吐出装置２０に具体化したが、例えば、機能性材料として配線材料を含む液滴を基板に吐出させて、基板上に金属配線を形成する液滴吐出装置に応用してもよい。この場合にも、後工程の乾燥・焼結が液滴吐出装置で行うことができる。

○上記実施形態では、半球状のドットＤで具体化したが、その形状は限定されるものではなく、例えば、その平面形状が楕円形のドットであったり、バーコードを構成するバーのように線状であったりしてもよい。

○上記実施形態では、パターンは２次元コードの識別コードであったが、これに限定されるものではなく、例えばバーコードであってもよい。さらに、パターンは、文字、数字、記号等であってもよい。

○上記実施形態では、ドットパターン１０を表示用基板としてガラス基板２に形成したが、これをシリコンウェハ、樹脂フィルム、金属板等でもよい。
○上記実施形態では、圧電素子３４の伸縮動によって液滴Ｆｂを吐出する構成にしたが、圧電素子３４以外の方法（例えば、キャビティ３２内に気泡を生成して破裂させる方法）によってキャビティ３２内を加圧し、液滴Ｆｂを吐出するようにしてもよい。

○上記実施形態では、レーザ駆動回路５２の遅延パルス生成回路６１にて、待機時間Ｔが経過した時、開閉信号ＧＳ２を出力するようにした。これを、制御装置４０で、待機時間Ｔを計時して、待機時間Ｔが経過した時、レーザ駆動回路５２に制御信号を出力する。そして、レーザ駆動回路５２は、制御信号に応答して、ヘッド駆動回路５１のラッチ回路５７から入力した吐出制御信号ＳＩに基づいて生成した開閉信号ＧＳ２を出力するようにしてもよい。

○上記実施形態では、ドットＤを形成するための液滴吐出装置２０に具体化したが、例えば、前記絶縁膜や金属配線を形成するための液滴吐出装置に適用してもよい。この場合にも、パターンのサイズを所望のサイズに制御することができる。

○上記実施形態では、液晶表示モジュール１に具体化した。これに限らず、例えば有機エレクトロルミネッセンス表示装置の表示モジュールであってもよく、あるいは平面状の電子放出素子を備え、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）を備えた表示モジュールであってもよい。また、ドットパターン１０が形成されたガラス基板２等は、これらの表示装置のみでなく、他の電子機器に使用してもよい。

液晶表示装置の液晶表示モジュールの正面図。 液晶表示モジュールの裏面に形成されたドットパターンの正面図。 液晶表示モジュールの裏面に形成されたドットパターンの側面図。 ドットパターンの構成を説明するための説明図。 本実施形態の液滴吐出装置の要部斜視図。 液滴吐出ヘッドを説明するための斜視図。 液滴吐出ヘッドを説明するための側面図。 液滴吐出ヘッドを説明するための要部断面図。 液滴吐出装置の電気的構成を説明するための電気ブロック回路図。 圧電素子と半導体レーザの駆動タイミングを説明するためのタイミングチャート。

符号の説明

１…表示モジュール、２…基板又は表示用基板としてのガラス基板、２ｂ…着弾面としての裏面、１０…パターンとしてのドットパターン、２０…液滴吐出噴射装置、３０…液滴吐出ヘッド、３２…圧力室としてのキャビティ、３４…加圧手段としての圧電素子、４０…加圧制御手段としての制御装置、４３…制御部、５１…ヘッド駆動回路、５２…レーザ出射制御手段としてのレーザ駆動回路、６１…計時手段としての遅延パルス生成回路、Ｎ…吐出口としての液滴吐出ノズル、Ｆｂ…液滴、Ｌ…レーザ出力手段としての半導体レーザ、ＬＡＴ…ラッチ信号、ＧＳ１…第１開閉信号、ＧＳ２…第２開閉信号、Ｔ…待機時間、Ｔｋ…基準時間、Ｚ１…パターン形成領域、Ｚ２…余白領域、Ｃ…セル、Ｄ…ドット。

Claims (10)

1. 圧力室に貯えられた機能性材料を含む液状体を、加圧手段による前記圧力室への加圧によって、前記圧力室の吐出口から液滴として吐出する液滴吐出装置において、
   前記吐出口から吐出された前記液滴にレーザ光を照射するためのレーザ出力手段と、
   前記加圧手段の加圧動作に相対して前記レーザ出力手段を駆動制御するためのレーザ出射制御手段と
   を設けたことを特徴とする液滴吐出装置。
2. 請求項１に記載の液滴吐出装置において、
   前記レーザ出射制御手段は、前記加圧手段の加圧動作から、前記吐出口から吐出された液滴が前記レーザ出力手段のレーザ光照射位置に到達するまでの時間に基づいて前記レーザ出力手段を駆動制御することを特徴とする液滴吐出装置。
3. 請求項１又は２に記載の液滴吐出装置において、
   前記レーザ出射制御手段は、前記加圧手段の加圧動作から、前記吐出口から吐出された液滴が着弾面に着弾するまでの時間に基づいて前記レーザ出力手段を駆動制御することを特徴とする液滴吐出装置。
4. 請求項１又は２に記載の液滴吐出装置において、
   前記レーザ出射制御手段は、前記加圧手段の加圧動作から、前記吐出口から吐出された液滴の着弾面が前記レーザ出力手段のレーザ光照射位置に到達するまでの時間に基づいて前記レーザ出力手段を駆動制御することを特徴とする液滴吐出装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の液滴吐出装置において、
   前記レーザ出射制御手段は、計時手段を備え、前記加圧手段の加圧動作から計時動作を開始し予め定めた時間経過後、前記レーザ出力手段を駆動制御することを特徴とする液滴吐出装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の液滴吐出装置において、
   前記レーザ出力手段は、半導体レーザであることを特徴とする液滴吐出装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の液滴吐出装置において、
   前記加圧手段は、圧電素子であることを特徴とする液滴吐出装置。
8. 複数の圧力室にそれぞれ貯えられた機能性材料を含む液状体を、各圧力室毎に設けた加圧手段によってそれぞれの前記圧力室への加圧によって、それぞれ前記圧力室毎に設けた吐出口から液滴としてそれぞれ吐出する液滴吐出装置において、
   前記加圧手段毎に設けられ、前記吐出口から吐出された前記液滴にレーザ光を照射するためのレーザ出力手段と、
   前記各加圧手段の加圧動作から、対応する吐出口からそれぞれ吐出されたそれぞれの液滴が対応する前記各レーザ出力手段のレーザ光照射位置に到達するまでの時間に基づいて、前記対応する各レーザ出力手段を駆動制御するためのレーザ出射制御手段と
   を設けたことを特徴とする液滴吐出装置。
9. 請求項８に記載の液滴吐出装置において、
   前記各加圧手段は、それぞれ対応する加圧制御手段によって加圧駆動され、前記各加圧制御手段は吐出制御信号に基づいて前記各加圧手段の加圧動作タイミングにて対応する加圧手段を加圧駆動し、前記レーザ出射制御手段は、前記各加圧動作タイミングから、対応するそれぞれの液滴が着弾面に到達するまでの時間に基づいて前記各レーザ出力手段をそ
   れぞれ駆動制御することを特徴とする液滴吐出装置。
10. 請求項８に記載の液滴吐出装置において、
    前記各加圧手段は、それぞれ対応する加圧制御手段によって加圧駆動され、前記各加圧制御手段は吐出制御信号に基づいて前記各加圧手段の加圧動作タイミングにて対応する加圧手段を加圧駆動し、前記レーザ出射制御手段は、前記各加圧動作タイミングから、対応するそれぞれの液滴の着弾面が対応するレーザ出力手段のレーザ光照射位置に到達するまでの時間に基づいて前記各レーザ出力手段をそれぞれ駆動制御することを特徴とする液滴吐出装置。

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