JP2009101356A - パターン形成方法、識別コード形成方法、液滴吐出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】パターンのサイズを所望のサイズに制御したパターン形成方法、識別コード形成方法、液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】基板2に着弾した微小液滴Fbの液滴径が最大許容液滴径に到達する時間を許容経過時間とし、着弾時から、この許容経過時間を経過する時に、基板2に着弾した微小液滴Fbを、着弾位置Paから照射位置Pbに移動させる走査速度Vyに設定した。そして、着弾時から許容経過時間を経過する時に、すなわち着弾した微小液滴Fbが照射位置Pbに位置する時に、同微小液滴Fbに対して、レーザ光Bを照射するようにした。
【選択図】図8
【解決手段】基板2に着弾した微小液滴Fbの液滴径が最大許容液滴径に到達する時間を許容経過時間とし、着弾時から、この許容経過時間を経過する時に、基板2に着弾した微小液滴Fbを、着弾位置Paから照射位置Pbに移動させる走査速度Vyに設定した。そして、着弾時から許容経過時間を経過する時に、すなわち着弾した微小液滴Fbが照射位置Pbに位置する時に、同微小液滴Fbに対して、レーザ光Bを照射するようにした。
【選択図】図8
Description
本発明は、パターン形成方法、識別コード形成方法、液滴吐出装置に関する。
従来、液晶表示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)等の電気光学装置には、画像を表示するための透明ガラス基板(以下単に、基板という。)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、コード全体を再生するために必要となる、識別可能なパターン形状(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前記製造情報をコード化している。
その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)。
しかし、上記レーザスパッタ法では、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〜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では、基板の刻印時に、水や塵埃、研磨剤等が飛散するため、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、金属微粒子を含む微小液滴を液滴吐出装置から吐出し、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の対象範囲を拡大することができ、同基板の汚染等を回避して識別コードを形成することができる。
しかしながら、上記インクジェット法では、基板に着弾した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、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、着弾した液滴が基板表面で濡れ広がると、コードパターンが、対応するデータセルから食み出し、コードパターンを形成しない隣接データセル内まで広がる。反対に、着弾した液滴が、その高い表面張力等によって基板上で球形に近くなると、コードパターンのデータセルに対する面積比率が小さくなる。これらの結果、コードパターンが誤って読み取られ、基板情報を損なうといった問題があった。
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、パターンのサイズを所望のサイズに制御したパターン形成方法、識別コード形成方法、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、複数の加圧手段の各々を駆動することにより各加圧手段に対応した吐出口からの液滴を基板が有する複数のパターン形成位置に吐出し、前記パターン形成位置に着弾した前記液滴を乾燥することによってパターンを形成するようにしたパターン形成方法において、前記液滴を吐出するか否かを吐出の周期で前記加圧手段ごとに規定した吐出制御信号に基づいて前記加圧手段を駆動するとともに、前記複数の加圧手段の各々に対応づけられて前記液滴を乾燥するためのレーザ光を出力する複数のレーザ出力手段に対し、前記レーザ光を出力するか否かを前記吐出制御信号によって前記レーザ出力手段ごとに規定して前記レーザ出力手段ごとの照射動作をそれに対応する前記加圧手段の加圧動作に予め対応させしめ、前記液滴が前記パターン形成位置に着弾する際に、前記レーザ光を前記パターン形成位置に照射して前記液滴の外径を目標の外径にするようにした。
本発明のパターン形成方法によれば、液滴が基板に着弾する際、すなわち液滴が基板に着弾する前から着弾した後の間のいずれかのタイミングにおいて、パターン形成位置にレーザ光を照射することによって、乾燥後の液滴の外径、すなわちパターンの外径を目標の外径にすることができる。従って、基板の表面状態や液滴の表面張力等に左右されることなく、所望の外径からなるパターンを確実に形成することができる。そのうえ加圧手段の加圧動作に対応してレーザ光を照射するため、吐出した液滴に対して、確実にレーザ光を照射することができ、その乾燥したパターンの外径を、確実に目標の外径にすることができる。
このパターン形成方法は、前記液滴が着弾する前に、前記レーザ光を予め前記パターン形成位置に照射して前記基板の形状を維持しつつ前記基板を昇温することにより前記液滴の外径を目標の外径にするようにしてもよい。
このパターン形成方法によれば、着弾前からレーザ光を照射する分だけ、着弾時の液滴形状を保持することができ、予め目標の外径に相対する液滴を吐出することによって、より確実に目標の外径からなるパターンを形成することができる。
本発明の識別コード形成方法は、基板の一側面に設けられたコード形成領域を分割する複数のデータセルに、パターン形成材料を含む液滴を吐出し、前記データセルに着弾した液滴を乾燥することによって前記データセルにコードパターンを形成するようにした識別コード形成方法において、前記コードパターンを、上記するパターン形成方法によって形成するようにした。
本発明の識別コード形成方法によれば、データセルに相対するコードパターンを、確実に形成することができる。
本発明の液滴吐出装置は、複数の圧力室に貯えられた液体を前記圧力室ごとに加圧する複数の加圧手段と、前記各圧力室の液体を前記圧力室ごとに液滴にして吐出する複数の吐出口とを備え、前記加圧手段が前記圧力室を加圧することにより該圧力室に対応する前記吐出口から基板に向けて液滴を吐出する液滴吐出装置において、前記複数の加圧手段の各々に対応付けられて前記基板に着弾した液滴を乾燥するレーザ光を前記加圧手段ごとに出力する複数のレーザ出力手段と、前記液滴の着弾位置であるパターン形成位置に向けて前記加圧手段に対応する前記レーザ出力手段からのレーザ光を照射させる照射制御手段とを備え、前記複数の加圧手段は、前記液滴を吐出するか否かを吐出の周期で前記加圧手段ご
とに規定した吐出制御信号に基づいて駆動して、前記照射制御手段は、前記レーザ光を出力するか否かを前記吐出制御信号によって前記レーザ出力手段ごとに規定することにより、前記レーザ出力手段ごとの照射動作をそれに対応する前記加圧手段の加圧動作に予め対応せしめ、前記基板に着弾した液滴の外径が目標の外径になるタイミングで前記レーザ光を照射させる。
本発明の液滴吐出装置は、複数の圧力室に貯えられた液体を前記圧力室ごとに加圧する複数の加圧手段と、前記各圧力室の液体を前記圧力室ごとに液滴にして吐出する複数の吐出口とを備え、前記加圧手段が前記圧力室を加圧することにより該圧力室に対応する前記吐出口から基板に向けて液滴を吐出する液滴吐出装置において、前記複数の加圧手段の各々に対応付けられて前記基板に着弾した液滴を乾燥するレーザ光を前記加圧手段ごとに出力する複数のレーザ出力手段と、前記液滴の着弾位置であるパターン形成位置に向けて前記加圧手段に対応する前記レーザ出力手段からのレーザ光を照射させる照射制御手段とを備え、前記複数の加圧手段は、前記液滴を吐出するか否かを吐出の周期で前記加圧手段ご
とに規定した吐出制御信号に基づいて駆動して、前記照射制御手段は、前記レーザ光を出力するか否かを前記吐出制御信号によって前記レーザ出力手段ごとに規定することにより、前記レーザ出力手段ごとの照射動作をそれに対応する前記加圧手段の加圧動作に予め対応せしめ、前記基板に着弾した液滴の外径が目標の外径になるタイミングで前記レーザ光を照射させる。
本発明の液滴吐出装置によれば、液滴の外径が所定の外径になるタイミングで、パターン形成位置にレーザ光が照射される。その結果、液滴の乾燥したパターンを、所定の外径にすることができる。そのうえ加圧手段の加圧動作に対応してレーザ光を照射するため、吐出した液滴に対して、確実にレーザ光を照射することができ、その乾燥したパターンを、確実に所定の外径にすることができる。
以下、本発明を具体化した一実施形態を図1〜図14に従って説明する。
まず、本実施形態の液滴吐出装置を使って形成された識別コードを有する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識別コードの正面図、図3は液晶表示モジュールの裏面に形成された識別コードの側面図である。
まず、本実施形態の液滴吐出装置を使って形成された識別コードを有する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識別コードの正面図、図3は液晶表示モジュールの裏面に形成された識別コードの側面図である。
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透明ガラス基板2(以下単に、基板2という。)を備えている。その基板2の表面2aの略中央位置には、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。そして、液晶表示モジュール1は、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液晶分子の配向状態を制御し、図示しない照明装置から照射された平面光を、前記液晶分子の配向状態で変調することによって、表示部3に、所望の画像を表示するようになっている。
基板2の着弾面としての裏面2bの右隅には、パターンとしてドットDで構成された該
液晶表示モジュール1の識別コード10が形成されている。識別コード10は、図2に示すように、コード形成領域S内に形成される複数のドットDにて構成されている。
液晶表示モジュール1の識別コード10が形成されている。識別コード10は、図2に示すように、コード形成領域S内に形成される複数のドットDにて構成されている。
コード形成領域Sは、図4に示すように、16行×16列からなる256個のデータセル(以下単に、セルCという。)に均等に仮想分割されている。詳述すると、コード形成領域Sは、1.12mm角の正方形の領域であって、一辺の長さ(最大許容液滴径Rmax)が70μmの正方形のセルCに仮想分割されている。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で構成する該液晶表示モジュール1の製品番号やロット番号を識別するための識別コード10が形成される。
本実施形態では、この分割されたセルCであって、ドットDが形成されるセルCを、パターン形成位置としての黒セルC1とし、セルC内にドットDが形成されないセルCを白セルC0という。また、図4において上側から順に、1行目のセルC、2行目のセルC、・・・、16行目のセルCとし、図4において左側から順に、1列目のセルC、2列目のセルC、・・・、16列目のセルCという。
黒セルC1に形成されるドットDは、図2及び図3に示すように、基板2に半球状に密着して形成されている。このドットDは、インクジェット法によって形成されている。
詳述すると、ドットDは、後記する液滴吐出装置20の吐出口としての吐出ノズルN(以下単に、ノズルNという。)から金属微粒子(例えば、ニッケル微粒子等)を含む微小液滴FbをセルC(黒セルC1)に吐出させ、セルCに着弾した微小液滴Fbを乾燥し、金属微粒子を焼結させることによって形成されている。この乾燥はレーザ光を、基板2(黒セルC1)に着弾した微小液滴Fbに照射することによって行われる。
詳述すると、ドットDは、後記する液滴吐出装置20の吐出口としての吐出ノズルN(以下単に、ノズルNという。)から金属微粒子(例えば、ニッケル微粒子等)を含む微小液滴FbをセルC(黒セルC1)に吐出させ、セルCに着弾した微小液滴Fbを乾燥し、金属微粒子を焼結させることによって形成されている。この乾燥はレーザ光を、基板2(黒セルC1)に着弾した微小液滴Fbに照射することによって行われる。
次に、基板2の裏面2bに識別コード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、液滴吐出装置20の構成を示す斜視図である。
図5において、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矢印方向という。
図5において、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矢印方向という。
基台21の上面には、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照射制御手段を構成する基板ステージ23が取付けられている。基板ステージ23の直動機構は、例えば案内凹溝22に沿ってY矢印方向に延びるネジ軸(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ピングモータよりなる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、基板ステージ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矢印方向に移動する)ようになっている。
本実施形態では、この基板ステージ23の移動する速度を走査速度Vyという。また、本実施形態では、基板ステージ23の配置位置であって、図5に示すように、基台21の最も手前側に配置する位置を往動位置とし、最も奥側に配置する位置(図5及び図6に示す2点鎖線)を復動位置という。
基板ステージ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、基板2が裏面2b(コード形成領域S)を上側にして載置面24に載置されると、その基板チャックによって、基板2が載置面24(基板ステージ23)の所定位置に位置決め固定されるようになっている。この際、コード形成領域Sは、各セルCの列方向がY矢印方向に沿うように設定され、かつ
1行目のセルCが最もY矢印方向側となるように配置される。
1行目のセルCが最もY矢印方向側となるように配置される。
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基板ステージ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。この支持台25aの張り出した
部分の直下には、後述する吐出ヘッド30のクリーニング等のメンテナンスを行う図示しないメンテナンスユニットが配設されている。
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基板ステージ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。この支持台25aの張り出した
部分の直下には、後述する吐出ヘッド30のクリーニング等のメンテナンスを行う図示しないメンテナンスユニットが配設されている。
案内部材26の上側には、収容タンク27が配設され、その収容タンク27には、前記基板2(裏面2b)に対して親液性を有する分散媒に前記金属微粒子を分散させた液体F(図8参照)が、導出可能に収容されている。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矢印方向全幅にわたり凸設されている。この案内レール28には、同案内レール28に対応する図示しない直動機構を備えたキャリッジ29が取付けられている。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X矢印方向に延びるネジ軸(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。
図6に示すように、そのキャリッジ29の下側には、吐出ヘッド30が設けられている。図7は、その吐出ヘッド30の下面(基板ステージ23側の面)を上方に向けた場合の斜視図を示す。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、微小液滴Fbを形成するための16個のノズルNがX矢印方向(前記セルCの行方向)に一列となって等間隔に貫通形成されている。
ノズルNは、そのピッチ幅が、セルCの形成ピッチと同じ大きさで形成される円形孔であって、基板ステージ23の載置面24に載置された基板2の法線方向Zに沿って形成されている。つまり、各ノズルNは、基板2(コード形成領域S)がY矢印方向に沿って往復直線移動するときに、それぞれ列方向に沿う各セルCと対峙可能に配置形成されている。
図8は、吐出ヘッド30の内部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に連通して、収容タンク27内の液体Fが導入され、それぞれ対応するノズルN内に供給可能にしている。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を振動させる圧電素子PZが配設されている。
そして、吐出ヘッド30が圧電素子PZを駆動制御するための信号(圧電素子駆動電圧VDP)を受けると、対応する圧電素子PZ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、縮小した容積分の液体Fを微小液滴FbとしてノズルNの直下に吐出させる。
本実施形態では、この微小液滴Fbの着弾する位置、すなわち図8においてノズルNの直下であって基板2上の位置を着弾位置Paという。
図6に示すように、キャリッジ29の下側であって前記吐出ヘッド30のY矢印方向側には、レーザ照射部としてのレーザヘッド35が併設されている。図7に示すように、レ
ーザヘッド35の下面であって前記16個のノズルNのY矢印方向には、各ノズルNに対応する16個の出射口36が形成されている。図8に示すように、そのレーザヘッド35の内部には、前記16個の出射口36に対応するレーザ出力手段としての半導体レーザLDが備えられている。そして、半導体レーザLDが後述する電源回路(図9参照)から駆動制御するための信号(レーザ駆動電圧VDL)を受けると、半導体レーザLDから、微小液滴Fbの分散媒を乾燥可能にする波長(例えば、800nm)のレーザ光Bが出射口36側に向かって出射する。
図6に示すように、キャリッジ29の下側であって前記吐出ヘッド30のY矢印方向側には、レーザ照射部としてのレーザヘッド35が併設されている。図7に示すように、レ
ーザヘッド35の下面であって前記16個のノズルNのY矢印方向には、各ノズルNに対応する16個の出射口36が形成されている。図8に示すように、そのレーザヘッド35の内部には、前記16個の出射口36に対応するレーザ出力手段としての半導体レーザLDが備えられている。そして、半導体レーザLDが後述する電源回路(図9参照)から駆動制御するための信号(レーザ駆動電圧VDL)を受けると、半導体レーザLDから、微小液滴Fbの分散媒を乾燥可能にする波長(例えば、800nm)のレーザ光Bが出射口36側に向かって出射する。
その半導体レーザLDの出射口36側には、コリメータ37と集光レンズ38からなる光学系が備えられている。コリメータ37は、半導体レーザLDの出射するレーザ光Bを平行光束にして集光レンズ38に導くようになっている。集光レンズ38は、コリメータ37を介したレーザ光Bを基板2側に導いて、前記着弾位置PaのY矢印方向側で集光し、所定の大きさのビームスポットを基板2(裏面2b)上に形成するようになっている。
本実施形態では、このレーザ光Bの集光する基板上の位置を照射位置Pbとし、この照射位置Pbと前記着弾位置Paとの間の距離を許容距離Lという。本実施形態では、この許容距離Lを20mmとする。
尚、ビームスポットのビーム径とビームプロファイルは、微小液滴Fbを均一に乾燥させるために、前記セルCを十分に覆ことができる所定の強度分布を有した略円形のスポットであるが、これに限られるものではない。
そして、基板ステージ23がY矢印方向に移動(図8に示す実線から2点鎖線に移動)すると、着弾位置Paの微小液滴Fbは、照射位置Pbに向かって、許容距離Lを走査速度Vyで移動する。換言すれば、着弾位置Paに着弾した微小液滴Fbは、着弾時から所定の時間(許容経過時間Ta=L/Vy)だけ経過した時に照射位置Pbに到達する。
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LD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。
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LD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、基板ステージ23の走査速度Vyを、既定形式の速度データIaとして受信する。また、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次元コード化した識別コード10の画像を既定形式の描画データIbとして受信する。
制御部43は、I/F部42の受信した速度データIaをRAM44に格納するようになっている。また、制御部43は、I/F部42の受信した速度データIa及び描画データIbに基づいて、識別コード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、識別コード作成プログラム)に従って、基板ステージ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PZを駆動させて液滴吐出処理動作を行う。また、制御部43は、識別コード作成プログラムに従って、各半導体レーザLDを駆動させて微小
液滴Fbを乾燥させる乾燥処理動作を行う。
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Ib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)上における各セルCに、微小液滴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PZ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PZ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Ib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PZ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により増幅して前記圧電素子駆動電圧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51a)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、前記圧電素子駆動電圧VDPを後述するヘッド駆動回路51(スイッチ素子51e)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、照射制御手段を構成するレーザ駆動回路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)の転送した吐出制御信号SIを、16個の圧電素子PZ(PZ1〜PZ16)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)から入力されるラッチ信号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を、スイッチ回路59が駆動する電圧まで昇圧して、16個の圧電素子PZに対応する開閉信号GS1を生成する。スイッチ回路59には、各圧電素子PZに対応するスイッチ素子Sa1〜Sa16が備えられ、各スイッチ素子Sa1〜Sa16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PZ(PZ1〜PZ16)に接続されている。そして、各スイッチ素子Sa1〜Sa16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PZ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Sa1〜Sa16を介して対応する各圧電素子PZに共通に印加するとともに、そのスイッチ素子Sa1〜Sa16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GS1)で制御するようにしている。そして、スイッチ素子Sa1〜Sa16が閉じると、同スイッチ素子Sa1〜Sa16に対応する圧電素子PZ1〜PZ16に圧電素子駆動電圧VDPが供給され、同圧電素子PZに対応するノズルNから微小液滴Fbが吐出される。
(制御部43)の供給する吐出制御信号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Sa1〜Sa16が閉じると、同スイッチ素子Sa1〜Sa16に対応する圧電素子PZ1〜PZ16に圧電素子駆動電圧VDPが供給され、同圧電素子PZに対応するノズルNから微小液滴Fbが吐出される。
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PZ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、ヘッド駆動回路51に入力されるラッチ信号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、開閉信号GS1が立ち上がった時に、対応する圧電素子PZ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の電圧値の上昇とともに圧電素子PZが収縮してキャビティ32内に液体F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PZが伸張してキャビティ32内の液体Fが押し出される、すなわち微小液滴Fbが吐出される。微小液滴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PZの駆動による微小液滴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、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の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。
尚、本実施形態における前記待機時間Tは、圧電素子PZ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)から微小液滴Fbの着弾するまでの時間(吐出時間Tb)に前記許容経過時間Ta(=L/Vy)を加算した時間(待機時間T=Ta+Tb)である。
スイッチ回路62には、各半導体レーザLDに対応するスイッチ素子Sb1〜Sb16が備えられている。各スイッチ素子Sb1〜Sb16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LD(LD1〜LD16)に接続されている。そして、各スイッチ素子Sb1〜Sb16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LD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Sb1〜Sb16を介して対応する各半導体レーザLDに共通に印加するとともに、そのスイッチ素子Sb1〜Sb16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Sb1〜Sb16が閉じると、同スイッチ素子Sb1〜Sb16に対応する半導体レーザLD1〜LD16にレーザ駆動電圧VDLが供給され、対応する半導体レーザLDからレーザ光Bが出射される。
尚、本実施形態における遅延パルス生成回路61では、開閉信号GS2のパルス時間幅を、1つのセルCがレーザ光B(ビームスポット)を通過する時間(パルス時間幅Tsg=Rmax/Vy)に設定している。
そして、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(=許容経過時間Ta+飛行時間Tb)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LDにレーザ駆動電圧VDLが印加され、同半導体レーザLDからレーザ光Bが出射される。そして、セルCがレーザ光Bを通過すると(パルス時間幅Tsgを経過すると)、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LDによる乾燥処理動作が終了する。
。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LDにレーザ駆動電圧VDLが印加され、同半導体レーザLDからレーザ光Bが出射される。そして、セルCがレーザ光Bを通過すると(パルス時間幅Tsgを経過すると)、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LD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、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、RAM44に格納される速度データIaを参照して、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、前記基板ステージ23を往復移動させるY軸モータMYを正転又は逆転させ、同基板ステージ23を走査速度Vyで移動す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、基板ステージ23(基板2)は走査速度VyでY矢印方向に移動し、逆転させると、基板ステージ23(基板2)は走査速度Vy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、上記する走査速度Vyの設定方法について以下に説明する。
本発明者は、超高速度カメラ等によって、着弾時からの微小液滴Fbの形状を観測し、微小液滴Fbの外径(液滴径)が、セルCの一辺の長さ(最大許容液滴径Rmax)に到達するまでの経過時間を計測した。そして、着弾時からレーザ光Bを照射するまでの時間(許容経過時間Ta)を、前記経過時間以内に設定することによって、ドットDをセルC(黒セルC1)から食み出すことなく形成できることを見出した。
本発明者は、超高速度カメラ等によって、着弾時からの微小液滴Fbの形状を観測し、微小液滴Fbの外径(液滴径)が、セルCの一辺の長さ(最大許容液滴径Rmax)に到達するまでの経過時間を計測した。そして、着弾時からレーザ光Bを照射するまでの時間(許容経過時間Ta)を、前記経過時間以内に設定することによって、ドットDをセルC(黒セルC1)から食み出すことなく形成できることを見出した。
詳述すると、図11に示すように、セルCの一辺の長さ(最大許容液滴径Rmax)の略半分に相当する径(液滴径R1)を有した略球形状の微小液滴Fbを基板2に着弾させる。すると、基板2に着弾した微小液滴Fbは、図12に示すように、裏面2bの面方向に沿って、その外径が液滴径R2となる円盤状に一旦広がり、同面方向に沿った伸縮動を所定の時間だけ繰り返す。伸縮動を繰り返した微小液滴Fbは、裏面2bに対する親液性
によって、やがて、図13に示すように、裏面2b上で略半球面状に濡れ広がり、最大許容液滴径Rmaxよりも大きい外径(液滴径R3)となる。すなわち、図14に示すように、微小液滴Fbは、着弾時から約50ミリ秒までの間で、着弾直前の径(液滴径R1)から増加する方向で増減を繰り返し、その後、徐々に増加する。そして、微小液滴Fbの外径は、着弾時から100ミリ秒を経過すると、最大許容液滴径Rmax(本実施形態では70μm)よりも大きくなる。
によって、やがて、図13に示すように、裏面2b上で略半球面状に濡れ広がり、最大許容液滴径Rmaxよりも大きい外径(液滴径R3)となる。すなわち、図14に示すように、微小液滴Fbは、着弾時から約50ミリ秒までの間で、着弾直前の径(液滴径R1)から増加する方向で増減を繰り返し、その後、徐々に増加する。そして、微小液滴Fbの外径は、着弾時から100ミリ秒を経過すると、最大許容液滴径Rmax(本実施形態では70μm)よりも大きくなる。
つまり、許容経過時間Taを着弾時から100ミリ秒以内に設定し、許容経過時間Taを経過した時に、微小液滴Fbが照射位置Pbに到達することによって、ドットDを、セルC(黒セルC1)から食み出すことなく形成することができる。換言すれば、基板ステージ23の走査速度Vyを、Vy(=L/Ta)≧20mm/100ミリ秒(=200mm/秒)を満たす範囲に設定することによって、ドットDを、セルC(黒セルC1)から食み出すことなく形成することができる。
尚、本実施形態では、ドットDがセルC(黒セルC1)から食み出すことなく、かつその外径が最大となる速度(200mm/秒)に走査速度Vyを設定した。尚、許容経過時間Ta及び走査速度Vyは、基板2に対する微小液滴Fbの濡れ性、最大許容液滴径Rmax、微小液滴Fbの吐出量(液滴径R1)等によって異なるため、この値に限られるものではない。
次に、液滴吐出装置20を使って識別コード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基板ステージ23上に、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、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、識別コード10を形成する位置(コード形成領域S)が通過する位置にセットされている。
まず、図5に示すように、往動位置に位置する基板ステージ23上に、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、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、識別コード10を形成する位置(コード形成領域S)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、基板ステージ23を介して基板2を走査速度VyでY矢印方向に搬送させる。やがて、基板検出装置53が基板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、1行目のセルC(黒セルC1)が着弾位置Paまで搬送されたかどうか演算する。
この間、制御装置40は、コード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)が着弾位置Pa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を受けると、吐出制御信号SIに基づいて開閉信号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Sa1〜Sa16に対応する圧電素子PZ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に相対する微小液滴Fbを一斉に吐出する。
一方、ラッチ信号LATがヘッド駆動回路51に入力されると、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、同開閉信号GS2をスイッチ回路62に出力するタイミングを待つ。
開閉信号GS2の生成を開始し、同開閉信号GS2をスイッチ回路62に出力するタイミングを待つ。
この間、制御装置40は、基板2をY矢印方向に移動させ、黒セルC1内に着弾した微小液滴Fbを、走査速度Vyで、着弾位置Paから照射位置Pbに移動させる。そして、着弾時から許容経過時間Ta(=L/Vy)だけ経過すると、換言すれば、圧電素子PZが吐出動作を開始してから待機時間T(=Ta+Tb)だけ経過すると、着弾位置Paの微小液滴Fbが照射位置Pbに到達する。
微小液滴Fbが照射位置Pbに到達すると、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Sb1〜Sb16に対応する半導体レーザLDに、レーザ駆動電圧VDLを供給する。そして、対応する半導体レーザLDから、レーザ光Bを一斉に出射する。
つまり、先に一斉に吐出されて1行目の黒セルC1内に着弾した微小液滴Fbには、着弾時から許容経過時間Taを経過する時に、一斉に対応する半導体レーザLDからレーザ光Bが照射される。これによって、微小液滴Fbの分散媒が蒸発し、同微小液滴Fbが乾燥して裏面2bに定着する。従って、セルC(黒セルC1)から食み出ることのない1行目のドットDが形成される。
以後、同様に、制御装置40は、基板2を走査速度Vyで移動させながら、各行のセルCが着弾位置Paに到達する毎に、その黒セルC1に対応するノズルNから、微小液滴Fbを一斉に吐出し、その着弾時から許容経過時間Taを経過する時に、同微小液滴Fbに対して、一斉にレーザ光Bが照射される。
そして、コード形成領域Sに形成される識別コード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、基板2を吐出ヘッド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、基板2に着弾した微小液滴Fbの液滴径が最大許容液滴径Rmaxに到達する時間を許容経過時間Taとし、微小液滴Fbの着弾時から、この許容経過時間Taを経過する時に、着弾した微小液滴Fbを照射位置Pbに移動させる走査速度Vyに設定した。そして、微小液滴Fbの着弾時から許容経過時間Taを経過する時に、すなわち着弾した微小液滴Fbが照射位置Pbに位置する時に、同微小液滴Fbに対して、レーザ光Bを照射するようにした。
(1)上記実施形態によれば、基板2に着弾した微小液滴Fbの液滴径が最大許容液滴径Rmaxに到達する時間を許容経過時間Taとし、微小液滴Fbの着弾時から、この許容経過時間Taを経過する時に、着弾した微小液滴Fbを照射位置Pbに移動させる走査速度Vyに設定した。そして、微小液滴Fbの着弾時から許容経過時間Taを経過する時に、すなわち着弾した微小液滴Fbが照射位置Pbに位置する時に、同微小液滴Fbに対して、レーザ光Bを照射するようにした。
その結果、乾燥後の微小液滴Fbの外径、すなわちドットDの外径を、セルC(黒セルC1)から食み出すことなく、かつ同セルC内で最大のサイズとなる大きさ(最大許容液滴径Rmax)で形成することができる。
(2)上記実施形態によれば、吐出制御信号SIに基づいて、スイッチ素子Sa1〜Sa16に対応する開閉信号GS1を生成し、同吐出制御信号SIに基づいて、スイッチ素子Sb1〜Sb16の開閉信号GS2を生成するようにした。そして、開閉信号GS1が立ち上がった時から待機時間Tを経過する時に、開閉信号GS2が立ち上がるようにした。
その結果、吐出した微小液滴Fbにのみ、確実にレーザ光Bを照射することができ、同微小液滴FbからなるドットDの外径を、確実に最大許容液滴径Rmaxで形成することができる。
(3)上記実施形態によれば、着弾した微小液滴Fbを走査速度Vyで移動させる分だけ、照射位置Pbを着弾位置Paから離間させることができる。その結果、レーザヘッド35の配設位置の自由度を拡張することができ、レーザ光Bの照射強度や照射プロファイル等の自由度を拡張することができる。ひいては、微小液滴Fb(分散媒)の乾燥温度や、同微小液滴Fbを均一に乾燥させるためのビームプロファイル等に応じたレーザビームを照射することができ、ドットDの外径を、より確実に最大許容液滴径Rmaxにすることができる。
尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○本実施形態では、着弾位置Paと照射位置Pbとの間を、許容距離Lだけ離間させ、着弾時から許容経過時間Taを経過する時にレーザ光Bを照射するようにした。これに限らず、例えば、図15に示すように、着弾位置Paと照射位置Pbを同一位置にして、微小液滴Fbの着弾時に、あるいは着弾する前に、レーザ光Bを照射するようにしてもよい。
○本実施形態では、着弾位置Paと照射位置Pbとの間を、許容距離Lだけ離間させ、着弾時から許容経過時間Taを経過する時にレーザ光Bを照射するようにした。これに限らず、例えば、図15に示すように、着弾位置Paと照射位置Pbを同一位置にして、微小液滴Fbの着弾時に、あるいは着弾する前に、レーザ光Bを照射するようにしてもよい。
これによれば、レーザ光Bの照射するタイミングをさらに早くすることができ、吐出する微小液滴Fbの容量を大きくする場合であっても、ドットDの外径を、より確実に最大許容液滴径Rmaxにすることができる。
○あるいは、図15に示すように、着弾位置Paと照射位置Pbを同一位置にして、微小液滴Fbの着弾時に、基板ステージ23(微小液滴Fb)の移動を停止し、許容経過時間Taを経過する時に、レーザ光Bの照射を開始するようにしてもよい。
これによれば、基板ステージ23を照射位置Pbで停止させる分だけ、レーザ光Bの照射時間を長くすることができ、微小液滴Fbを確実に乾燥して、ドットDの外径を、より確実に最大許容液滴径Rmaxにすることができる。
○本実施形態では、照射位置Pbを着弾位置PaのY矢印方向側に配置するようにした。これに限らず、例えば、図16に示すように、照射位置Pbを着弾位置Paの反Y矢印方向側に配置して、微小液滴Fbの着弾する前に、基板2を昇温可能なレーザ光Bを照射するようにしてもよい。
これによれば、微小液滴Fbが着弾する前にセルC(黒セルC1)を昇温することができ、ドットDの外径を、より確実に最大許容液滴径Rmaxにすることができる。
○本実施形態では、基板2の裏面2bに対して親液性を有する微小液滴Fbを吐出するようにしたが、これに限らず、基板2の裏面2bに対して撥液性を有する微小液滴Fbを吐出するようにしてもよく、あるいは微小液滴Fbに対して撥液性を有する基板2に適用してもよい。
○本実施形態では、基板2の裏面2bに対して親液性を有する微小液滴Fbを吐出するようにしたが、これに限らず、基板2の裏面2bに対して撥液性を有する微小液滴Fbを吐出するようにしてもよく、あるいは微小液滴Fbに対して撥液性を有する基板2に適用してもよい。
この際、図17に示すように、微小液滴Fbの液滴径は、着弾時から、着弾時の液滴径よりも増加する方向で増減を繰り返し、やがて基板2に対する撥液性によって球形状になり、その液滴径を着弾時の液滴径まで減少するようになる。そのため、最大許容液滴径Rmaxと、ドットDの読み取りを可能にする最小サイズ(最小許容液滴径Rmin)に基づいて、許容経過時間Taを設定する。例えば、図17に示すように、微小液滴Fbの液滴径が、最大許容液滴径Rmax未満で増減する場合であって、最小許容液滴径Rminが50μmとすると、縮小する液滴径が50μm以上となる範囲に許容経過時間Taを設定する。
これによれば、着弾した微小液滴Fbが球形状になる場合であっても、ドットDの外径
を、確実に最大許容液滴径Rmaxにすることができる。
○上記実施形態では、基板2上で半球面状に濡れ広がる微小液滴Fbに対してレーザ光Bを照射し、ドットDを形成する構成にした。これに限らす、例えば、多孔性基板(例えば、セラミック多層基板やグリーンシート等)に浸透する微小液滴Fbに対してレーザ光Bを照射し、金属配線等のパターンを形成する構成にしてもよい。
を、確実に最大許容液滴径Rmaxにすることができる。
○上記実施形態では、基板2上で半球面状に濡れ広がる微小液滴Fbに対してレーザ光Bを照射し、ドットDを形成する構成にした。これに限らす、例えば、多孔性基板(例えば、セラミック多層基板やグリーンシート等)に浸透する微小液滴Fbに対してレーザ光Bを照射し、金属配線等のパターンを形成する構成にしてもよい。
この際、微小液滴Fbに分散された金属微粒子等のパターン形成材料が多孔性基板上にある時間を、許容経過時間Taに設定する。これによれば、着弾した微小液滴Fbが基板内に浸透する場合であっても、所望のサイズの金属配線等を、確実に形成することができる。
○上記実施形態では、吐出制御信号SIに基づいて開閉信号GS2を生成する構成にしたが、これに限らず、例えば基板検出装置53の検出信号やY軸モータ回転検出器55a等の検出信号に基づいて開閉信号GS2を生成する構成にしてもよく、着弾時から許容経過時間Taを経過する時にレーザ光Bを照射可能にする構成であればよい。
○上記実施形態では、レーザ光Bの照射位置Pbを固定する構成にしたが、これに限らず、レーザヘッド35内に、ポリゴンミラー等の走査光学系を設け、照射位置Pbを、微小液滴Fbの移動に対応させて、同微小液滴Fbの移動方向(Y矢印方向)に走査するようにしてもよい。
これによれば、微小液滴Fbに相対させて照射位置Pbを走査する分だけ、レーザ光Bの照射時間を長くすることができ、微小液滴Fbを確実に乾燥して、ドットDの外径を、より確実に最大許容液滴径Rmaxにすることができる。
○上記実施形態では、レーザ出力手段を半導体レーザLDで具体化したが、これに限らず、例えばCO2レーザやYAGレーザであってもよく、着弾した微小液滴Fbを乾燥可能な波長のレーザ光Bを出力するレーザであればよい。
○上記実施形態では、ノズルNの数量分だけ半導体レーザLDを設ける構成にしたが、これに限らず、レーザ光源から出射された単一のレーザ光Bを、回折素子等の分岐素子によって16分割する光学系によって構成してもよい。
○上記実施形態では、各半導体レーザLDに対応するスイッチ素子Sb1〜Sb16の開閉によって、レーザ光Bの照射を制御するように構成した。これに限らず、レーザ光Bの光路に開閉自在に構成したシャッタを設け、同シャッタの開閉タイミングによってレーザ光Bの照射を制御するようにしてもよい。
○上記実施形態では、ドットDを半円球状に具体化したが、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、パターンをドットDに具体化したが、これに限らず、例えば絶縁膜や金属配線のパターンに具体化してもよく、着弾した微小液滴Fbを、レーザ光Bで乾燥するパターンであればよい。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、基板を透明ガラス基板に具体化したが、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であってもよい。
○上記実施形態では、加圧手段を圧電素子PZに具体化したが、圧電素子PZ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。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、加圧手段を圧電素子PZに具体化したが、圧電素子PZ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。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、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、ドットD(識別コード10)を液晶表示モジュール1に適用した。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。
1…表示モジュール、2…基板、2b…着弾面としての裏面、20…液滴吐出装置、23…照射制御手段を構成する基板ステージ、30…吐出ヘッド、32…圧力室としてのキャビティ、N…吐出口としてのノズル、52…照射制御手段を構成するレーザ駆動回路、B…レーザ光、C…セル、C1…パターン形成位置としての黒セル、D…パターンとしてのドット、F…液体、Fb…微小液滴、LD…レーザ出力手段としての半導体レーザ、Pb…照射位置、PZ…加圧手段としての圧電素子、S…コード形成領域。
Claims (4)
- 複数の加圧手段の各々を駆動することにより各加圧手段に対応した吐出口からの液滴を基板が有する複数のパターン形成位置に吐出し、前記パターン形成位置に着弾した前記液滴を乾燥することによってパターンを形成するようにしたパターン形成方法において、
前記液滴を吐出するか否かを吐出の周期で前記加圧手段ごとに規定した吐出制御信号に基づいて前記加圧手段を駆動するとともに、
前記複数の加圧手段の各々に対応づけられて前記液滴を乾燥するためのレーザ光を出力する複数のレーザ出力手段に対し、前記レーザ光を出力するか否かを前記吐出制御信号によって前記レーザ出力手段ごとに規定して前記レーザ出力手段ごとの照射動作をそれに対応する前記加圧手段の加圧動作に予め対応させしめ、
前記液滴が前記パターン形成位置に着弾する際に、
前記レーザ光を前記パターン形成位置に照射して前記液滴の外径を目標の外径にするようにしたことを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項1に記載のパターン形成方法において、
前記液滴が着弾する前に、前記レーザ光を予め前記パターン形成位置に照射して前記基板の形状を維持しつつ前記基板を昇温することにより前記液滴の外径を目標の外径にするようにしたことを特徴とするパターン形成方法。 - 基板の一側面に設けられたコード形成領域を分割する複数のデータセルに、パターン形成材料を含む液滴を吐出し、前記データセルに着弾した液滴を乾燥することによって前記データセルにコードパターンを形成するようにした識別コード形成方法において、
前記コードパターンを、請求項1または2に記載するパターン形成方法によって形成するようにしたことを特徴とする識別コード形成方法。 - 複数の圧力室に貯えられた液体を前記圧力室ごとに加圧する複数の加圧手段と、
前記各圧力室の液体を前記圧力室ごとに液滴にして吐出する複数の吐出口とを備え、
前記加圧手段が前記圧力室を加圧することにより該圧力室に対応する前記吐出口から基板に向けて液滴を吐出する液滴吐出装置において、
前記複数の加圧手段の各々に対応付けられて前記基板に着弾した液滴を乾燥するレーザ光を前記加圧手段ごとに出力する複数のレーザ出力手段と、
前記液滴の着弾位置であるパターン形成位置に向けて前記加圧手段に対応する前記レーザ出力手段からのレーザ光を照射させる照射制御手段とを備え、
前記複数の加圧手段は、前記液滴を吐出するか否かを吐出の周期で前記加圧手段ごとに規定した吐出制御信号に基づいて駆動して、
前記照射制御手段は、前記レーザ光を出力するか否かを前記吐出制御信号によって前記レーザ出力手段ごとに規定することにより、前記レーザ出力手段ごとの照射動作をそれに対応する前記加圧手段の加圧動作に予め対応せしめ、前記基板に着弾した液滴の外径が目標の外径になるタイミングで前記レーザ光を照射させることを特徴とする液滴吐出装置。
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---|---|---|---|
JP2009008981A JP2009101356A (ja) | 2009-01-19 | 2009-01-19 | パターン形成方法、識別コード形成方法、液滴吐出装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016060930A (ja) * | 2014-09-17 | 2016-04-25 | 株式会社茨城技研 | 金属被膜形成品の製造システム及び金属被膜形成品の製造方法 |
US9807887B2 (en) | 2012-10-30 | 2017-10-31 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Structure formed on substrate, structure manufacturing method and line pattern |
-
2009
- 2009-01-19 JP JP2009008981A patent/JP2009101356A/ja not_active Withdrawn
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