パターン形成方法及び液滴吐出装置
【課題】基板に着弾した液滴に照射するレーザ光の照射強度や照射位置精度を向上して、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。
【解決手段】吐出ヘッド３０の基板２側に反射ミラーＭを設け、レーザヘッド３６からのレーザ光Ｂを、反射ミラーＭの第１反射面Ｍａと吐出ヘッド３０の第２反射面３１ａとの間で多重反射させて、多重反射したレーザ光Ｂを表面２ａの照射位置ＰＴに導くようにした。そして、反射ミラーＭに対するレーザ光Ｂの入射角θ１を小さくして、照射位置ＰＴに対する照射角θ２を小さくするようにした。
【解決手段】吐出ヘッド３０の基板２側に反射ミラーＭを設け、レーザヘッド３６からのレーザ光Ｂを、反射ミラーＭの第１反射面Ｍａと吐出ヘッド３０の第２反射面３１ａとの間で多重反射させて、多重反射したレーザ光Ｂを表面２ａの照射位置ＰＴに導くようにした。そして、反射ミラーＭに対するレーザ光Ｂの入射角θ１を小さくして、照射位置ＰＴに対する照射角θ２を小さくするようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン形成方法及び液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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している。
【０００３】
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）。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【特許文献１】特開平１１−７７３４０号公報
【特許文献２】特開２００３−１２７５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記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、着弾した液滴が基板表面に沿って直ちに濡れ広がるため、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）、着弾した液滴が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ようになる。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。
【０００７】
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、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、図８に示すように、乾燥するタイミングの液滴Ｆｂが液滴吐出ヘッド１０１の下方に位置する場合、レーザ光Ｂを液滴吐出ヘッド１０１と基板１０２との間の狭い空間に照射しなければならない。すなわち、レーザ光Ｂの光軸Ａを基板１０２の法線方向（Ｚ矢印方向）に対して大きく傾斜させて照射しなければならない。その結果、液滴Ｆｂの領域では、光軸Ａを傾斜させた分だけレーザ光Ｂの光断面（ビームスポット）が拡大し、レーザ光Ｂの照射強度の低下と照射位置の位置精度の低下を招く虞があった。
【０００８】
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、基板に着弾した液滴に照射するレーザ光の照射強度や照射位置精度を向上して、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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のパターン形成方法は、基板と相対向する液滴吐出ヘッドの吐出口からパターン形成材料を含む液滴を吐出し、前記基板に着弾した前記液滴の領域にレーザ光源からのレーザ光を照射し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、前記基板の上方に設けられた第１の反射部材に向かって前記レーザ光源からの前記レーザ光を出射し、前記レーザ光を前記第１の反射部材から前記吐出口の近傍に設けられた第２の反射部材に向かって反射し、前記第１の反射部材で反射した前記レーザ光を、前記第２の反射部材から前記基板に着弾した前記液滴の領域に反射するようにした。
【００１０】
本発明のパターン形成方法によれば、液滴に照射するレーザ光を、第１の反射部材と第２の反射部材の反射によって、ノズル近傍の領域から照射することができる。その結果、液滴に照射するレーザ光の照射強度の向上と照射位置の位置精度の向上を図ることができる。ひいては、レーザ照射した液滴によって形成するパターンの形状制御性を向上することができる。
【００１１】
このパターン形成方法において、前記レーザ光源に対する前記液滴の相対移動に対応して前記レーザ光源からの前記レーザ光を走査するようにしてもよい。
この液滴吐出装置によれば、液滴の相対移動に応じてレーザ光を走査することができる。従って、レーザ光源に対して相対移動する液滴に対しても、照射するレーザ光の照射強度や照射位置の精度を向上することができる。
【００１２】
本発明の液滴吐出装置は、基板と相対向する吐出口から液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、レーザ光を出射するレーザ光源と、を備えた液滴吐出装置において、
前記基板の上方に設けられて、前記レーザ光源の出射した前記レーザ光を受けて前記吐出口の近傍に反射する第１の反射部材と、前記吐出口の近傍に設けられて、前記第１反射部材の反射した前記レーザ光を受けて前記基板に着弾した前記液滴の領域に反射する第２の反射部材と、を備えた。
【００１３】
本発明の液滴吐出装置によれば、第１の反射部材の反射によって、レーザ光源からのレーザ光をノズル近傍の第２の反射部材に導くことができ、第２の反射部材の反射によって、レーザ光をノズル近傍から照射することができる。従って、液滴と相対向する領域からレーザ光を照射することができ、液滴に照射するレーザ光の照射強度を向上と照射位置の位置精度を向上することができる。ひいては、液滴によって形成するパターンの形状制御性を向上することができる。
【００１４】
この液滴吐出装置において、前記第２の反射部材は、前記吐出口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、ノズルプレートで反射したレーザ光を照射することができるため、別途第２の反射部材を設ける場合に比べて、液滴吐出装置の部材点数を低減することができ、より簡便な構成でレーザ光の照射強度や照射位置の位置精度を向上することができる。
【００１５】
この液滴吐出装置において、少なくとも前記第１の反射部材と前記第２の反射部材のいずれか一方は、前記レーザ光を透過して前記液滴を撥液する撥液膜で被覆されてもよい。
この液滴吐出装置によれば、撥液膜によって液滴を撥液するため、液滴に起因する反射
部材の汚染を抑制することができ、レーザ光の照射強度や照射位置の位置精度を、より確実に向上することができる。
【００１６】
この液滴吐出装置において、少なくとも前記第１の反射部材と前記第２の反射部材のいずれか一方は、前記レーザ光源からの前記レーザ光を走査するようにしてもよい。
この液滴出装置によれば、レーザ光を走査する分だけ、レーザ光の照射条件の範囲を拡張することができる。従って、レーザ照射によって形成するパターンの形状制御性を、さらに向上することができる。
【００１７】
この液滴吐出装置において、前記基板を前記レーザ光源に対して相対移動する相対移動手段と、少なくとも前記第１の反射部材と前記第２の反射部材のいずれか一方を駆動制御して、前記レーザ光源からの前記レーザ光を前記液滴の相対移動に対応させて走査する走査制御手段と、を備えるようにしてもよい。
【００１８】
この液滴吐出装置によれば、液滴の相対移動に応じてレーザ光を走査することができる。従って、レーザ光源に対して相対移動する液滴に対しても、照射するレーザ光の照射強度や照射位置の精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（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５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について説明する。
【００２０】
図１において、液晶表示装置１は、四角形状に形成されたガラス基板（以下単に、「基板」という。）２を備えて、本実施形態では、その基板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。
【００２１】
基板２の一側面（表面２ａ）であって、その略中央位置には、液晶分子を封入した四角形状の表示部３が形成されて、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ようになっている。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ようになっている。
【００２２】
基板２の表面２ａであって、その左側下隅には、液晶表示装置１の識別コード１０が形成されている。識別コード１０は、一辺が約１ｍｍの正方形で形成されたコード形成領域Ｓに形成されている。コード形成領域Ｓは、１６行×１６列のデータセルＣに仮想分割されて、そのデータセルＣの領域に、外径がデータセルＣの一辺の長さに相当する半球状のパターンとしてのドットＤが選択的に形成されている。本実施形態では、ドットＤの形成されたデータセルＣを「黒セルＣ１」とし、ドットＤの形成されないデータセルＣを「白セルＣ０」という。また、各黒セルＣ１の中心位置を「目標吐出位置Ｐ」とし、データセルＣの一辺の長さを「セル幅Ｗ」という。
【００２３】
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を黒セルＣ１に吐出し、黒セルＣ１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。この液滴Ｆｂの乾燥・焼成は、レーザ光Ｂ（図４参照）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を形成するように
しているが、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するようにしてもよい。
【００２４】
そして、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できるようになっている。
次に、前記識別コード１０を形成するための液滴吐出装置について説明する。
【００２５】
図２に示すように、液滴吐出装置２０には、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た基台２１が備えられている。基台２１の上面には、Ｘ矢印方向に延びる１対の案内溝２２が形成されて、Ｘ軸モータＭＸ（図５参照）に駆動連結された相対移動手段を構成する基板ステージ２３が、その案内溝２２に案内されてＸ矢印方向及び反Ｘ矢印方向に直動するようになっている。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、その上面に載置される基板２が、表面２ａ（コード形成領域Ｓ）を上側にして位置決め固定されるようになっている。本実施形態では、最も反Ｘ矢印方向に位置する基台２１の配置位置（図２の実線）を往動位置とし、最もＸ矢印方向の配置位置（図２に示す２点鎖線）を復動位置という。
【００２６】
基台２１のＹ矢印方向両側には、門型に形成された案内部材２４が配設されている。案内部材２４の上側には、液状体Ｆを収容する収容タンク２５が配設されて、収容する液状体Ｆを液滴吐出ヘッド（以下単に、「吐出ヘッド」という。）３０に導出するようになっている。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、Ｙ軸モータＭＹ（図５参照）に駆動連結されるキャリッジ２７が、その案内レール２６に沿ってＹ矢印方向及び反Ｙ矢印方向に直動するようになっている。本実施形態では、最も反Ｙ矢印方向側に位置するキャリッジ２７の配置位置（図２に示す実線）を往動位置とし、最もＹ矢印方向側に位置する配置位置（図２に示す２点鎖線）を復動位置という。
【００２７】
そのキャリッジ２７の下側には、吐出ヘッド３０が搭載されている。図３は、吐出ヘッド３０を基板２側から見た斜視図である。
図３に示すように、吐出ヘッド３０の基板２側（図３における上側）には、第２の反射部材を構成するノズルプレート３１が備えられている。ノズルプレート３１は、その下面（図３における上面：第２反射面３１ａ）がレーザ光Ｂを反射にする鏡面に研磨されたステンレス等の板部材であって、その第２反射面３１ａが基板２の表面２ａと平行に配設されている。
【００２８】
第２反射面３１ａの表面（下面：図３における上面）には、レーザ光Ｂを透過する数百ｎｍ程度のシリコーン樹脂やフッ素樹脂等の重合膜（撥液膜３１ｂ）がコーティングされて、液状体Ｆに対する撥液性を発現するようになっている。尚、本実施形態では、撥液膜３１ｂを直接第２反射面３１ａにコーティングする構成にしたが、これに限らず、第２反射面３１ａと撥液膜３１ｂとの間の密着性を向上するために、シランカップリング剤等からなる数ｎｍの密着層を、第２反射面３１ａと撥液膜３１ｂとの間に介在させる構成にしてもよい。
【００２９】
ノズルプレート３１には、吐出口を構成する複数のノズルＮが、Ｙ矢印方向に沿う列状に等間隔で形成されている。ノズルＮは、そのＹ矢印方向に沿う形成ピッチが目標吐出位置Ｐの形成ピッチと同じ幅（セル幅Ｗ）で形成されて、図４に示すように、それぞれ基板２の法線方向（Ｚ矢印方向）に沿って貫通形成されている。本実施形態では、表面２ａ上の位置であって、各ノズルＮの反Ｚ矢印方向に相対する位置を、それぞれ「着弾位置ＰＦ」という。
【００３０】
各ノズルＮのＺ矢印方向には、キャビティ３２が形成されている。各キャビティ３２は、それぞれ対応する連通孔３３と各連通孔３３に共通する供給路３４を介して収容タンク２５に連通して、収容タンク２５が導出する液状体Ｆを、それぞれ対応するノズルＮ内に供給するようになっている。各キャビティ３２の上側には、Ｚ矢印方向及び反Ｚ矢印方向（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３２内の容積を拡大・縮小するようになっている。振動板３５の上側には、各ノズルＮに対応する複数の圧電素子ＰＺが配設されて、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ＶＤＰ：図５参照）を受けて上下方向に収縮・伸張し、対応する振動板３５をＺ矢印方向及び反Ｚ矢印方向に振動させるようになっている。
【００３１】
そして、基板ステージ２３をＸ矢印方向に搬送して、黒セルＣ１（目標吐出位置Ｐ）が着弾位置ＰＦと相対するタイミングで、圧電素子ＰＺを収縮・伸張させる。すると、対応するキャビティ３２内の容積が拡大・縮小して、縮小した容積に対応する液状体Ｆが、対応するノズルＮから液滴Ｆｂとして吐出される。ノズルＮから吐出された液滴Ｆｂは、略反Ｚ矢印方向に飛行して、対応するノズルＮの直下に位置する目標吐出位置Ｐ（着弾位置ＰＦ）に着弾する。目標吐出位置Ｐに着弾した液滴Ｆｂは、目標吐出位置Ｐに着弾した液滴Ｆｂは、搬送時間の経過とともに直ちに濡れ広がって、乾燥するためのサイズ（本実施形態では、前記セル幅Ｗ）にまで拡大する。本実施形態では、液滴Ｆｂの中心位置（目標吐出位置Ｐ）であって、液滴Ｆｂの外径がセル幅Ｗになる位置を、「照射位置ＰＴ」という。
【００３２】
図４に示すように、吐出ヘッド３０のＸ矢印方向側には、レーザ光源としての複数の半導体レーザＬＤを搭載したレーザヘッド３６が配設されている。各半導体レーザＬＤは、それぞれノズルＮのＸ矢印方向側に配設されて、液状体Ｆ（分散媒や金属微粒子等）の吸収波長に対応した波長領域のレーザ光Ｂを出射するようになっている。各半導体レーザＬＤの基板２側には、それぞれ半導体レーザＬＤからのレーザ光Ｂを平行光束にするコリメータ３７と、コリメータ３７からのレーザ光を収束して基板２の表面２ａに導く集光レンズ３８が配設されている。そして、これらコリメータ３７と集光レンズ３８からなる光学系によって、表面２ａ（第１反射面Ｍａ）の法線方向（Ｚ矢印方向）に対し、所定の角度だけ傾斜する光軸Ａ１が形成されている。
【００３３】
本実施形態では、Ｚ矢印方向に対する光軸Ａ１の角度を、「入射角θ１」という。
図４に示すように、吐出ヘッド３０の基板２側であって、照射位置ＰＴのＸ矢印方向側には、レーザヘッド３６に取着された第１の反射部材としての反射ミラー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（第１反射面Ｍａ）が、第２反射面３１ａ（表面２ａ）と平行に形成されたミラーであって、第２反射面３１ａと第１反射面Ｍａとの間でレーザ光Ｂを多重反射可能にしている。
【００３４】
すなわち、本実施形態の前記入射角θ１は、図４に示すように、レーザヘッド３６からのレーザ光Ｂを、反射ミラーＭ（第１反射面Ｍａ）と吐出ヘッド３０（第２反射面３１ａ）との間で多重反射する角度に設定されている。
【００３５】
しかも、入射角θ１は、多重反射したレーザ光Ｂを表面２ａの照射位置ＰＴに導く角度の中で最小となる角度に設定され、これによって、照射位置ＰＴに照射するレーザ光ＢのＺ矢印方向に対する角度（照射角θ２）を最小にするようになっている。
【００３６】
そのため、照射位置ＰＴに照射されるレーザ光Ｂは、反射ミラーＭとノズルプレート３１との間の多重反射を介する分だけ、照射角θ２を小さくすることができ、照射位置ＰＴにおけるレーザ光Ｂの光断面（ビームスポット）の拡大を抑制することができる。その結果、液滴Ｆｂに照射するレーザ光Ｂの照射強度の向上と照射位置の位置精度の向上を図る
ことができる。尚、本実施形態のビームスポットは、前記データセルＣ（液滴Ｆｂ）を覆う略円形に成形されているが、これに限られるものではない。
【００３７】
そして、目標吐出位置Ｐに着弾した液滴Ｆｂを照射位置ＰＴに搬送して、レーザ光Ｂを出射するための駆動信号（レーザ駆動電圧ＶＤＬ：図５参照）を対応する半導体レーザＬＤに供給する。すると、所定の強度のレーザ光Ｂが、対応する半導体レーザＬＤから出射されて、出射されたレーザ光Ｂが、反射ミラーＭとノズルプレート３１との間で多重反射されて照射位置ＰＴの液滴Ｆｂ、すなわちセル幅Ｗに相対する外径の液滴Ｆｂに照射される。
【００３８】
レーザ光Ｂの照射された液滴Ｆｂは、その分散媒の蒸発によって濡れ広がりが抑制されて、外径がセル幅Ｗからなる半球状パターンとして瞬時に固化される。固化された液滴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、外径がセル幅ＷからなるドットＤとして基板２の表面２ａに固着する。
【００３９】
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５に従って説明する。
図５において、制御部４１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備え、ＲＯＭ等に格納された各種データ（例えば、基板ステージ２３の移動速度やセル幅Ｗ等）と各種制御プログラム（例えば、識別コード１０を形成するための識別コード形成プログラム）に従って、基板ステージ２３を移動させて、液滴吐出ヘッド３０及びレーザヘッド３６を駆動させる。
【００４０】
制御部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、入力装置４２からの各スイッチの操作による操作信号が入力されるようになっている。また、制御部４１には、識別コード１０の画像が既定形式の描画データＩａとして入力されるようになっている。そして、制御部４１は、入力装置４２からの描画データＩａを受けて、基板２に識別コード１０を作成するためのビットマップデータＢＭＤを生成するようになっている。詳述すると、制御部４１は、描画データＩａに所定の展開処理を施して、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示すビットマップデータＢＭＤを生成してＲＡＭに格納する。このビットマップデータＢＭＤは、データセルＣに対応した１６×１６ビットのデータであり、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（液滴Ｆｂを吐出するか否か）を規定するものである。
【００４１】
また、制御部４１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て、各圧電素子ＰＺを駆動するための圧電素子駆動電圧ＶＤＰを生成し、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。
【００４２】
制御部４１には、Ｘ軸モータ駆動回路４３及びＹ軸モータ駆動回路４４が接続されて、Ｘ軸モータ駆動回路４３及びＹ軸モータ駆動回路４４に、それぞれＸ軸モータ駆動制御信号及びＹ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４３は、制御部４１からのＸ軸モータ駆動制御信号に応答して、基板ステージ２３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。Ｙ軸モータ駆動回路４４は、制御部４１からのＹ軸モータ駆動制御信号に応答して、キャリッジ２７を往復移動させるＹ軸モータＭＹを正転又は逆転させるようになっている。
【００４３】
制御部４１には、基板２の端縁を検出可能な撮像機能等を備えた基板検出装置４５が接続されて、基板検出装置４５の出力する検出信号を受けて、ノズルＮの直下を通過する基板２の位置を算出するようになっている。
【００４４】
制御部４１には、Ｘ軸モータ回転検出器４６及びＹ軸モータ回転検出器４７が接続され
て、Ｘ軸モータ回転検出器４６及びＹ軸モータ回転検出器４７からの検出信号が入力されるようになっている。
【００４５】
制御部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、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に対する基板２の移動方向及び移動量を演算するようになっている。そして、制御部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、後述する吐出ヘッド駆動回路４８及びレーザ駆動回路４９に、吐出タイミング信号ＳＧを出力するようになっている。
【００４６】
制御部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、Ｙ軸モータＭＹの回転方向及び回転量を検出し、液滴吐出ヘッド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ようになっている。そして、制御部４１は、キャリッジ２７を往動又は復動して、各ノズルＮに対応する着弾位置ＰＦを目標吐出位置Ｐの移動経路上に配置するようになっている。
【００４７】
制御部４１には、吐出ヘッド駆動回路４８が接続されている。制御部４１は、１スキャン（基板２の１回の往動もしくは復動）分のビットマップデータＢＭＤを所定のクロック信号に同期させた信号（ヘッド制御信号ＳＣＨ）を生成して、生成したヘッド制御信号ＳＣＨを吐出ヘッド駆動回路４８に順次シリアル転送するようになっている。また、制御部４１は、吐出ヘッド駆動回路４８に、所定のクロック信号に同期させた圧電素子駆動電圧ＶＤＰを出力するようになっている。吐出ヘッド駆動回路４８は、制御部４１からシリアル転送されるヘッド制御信号ＳＣＨを各圧電素子ＰＺに対応させてシリアル／パラレル変換する。そして、吐出ヘッド駆動回路４８は、制御部４１からの吐出タイミング信号ＳＧを受けると、ヘッド制御信号ＳＣＨに応じた圧電素子ＰＺに圧電素子駆動電圧ＶＤＰを供給するようになっている。すなわち、制御部４１は、吐出ヘッド駆動回路４８を介して、ヘッド制御信号ＳＣＨ（ビットマップデータＢＭＤ）に対応したノズルＮから、液滴Ｆｂを吐出させるようになっている。
【００４８】
制御部４１は、レーザ駆動回路４９が接続されている。制御部４１は、前記ヘッド制御信号ＳＣＨをレーザ駆動回路４９に順次シリアル転送するとともに、所定のクロック信号に同期させたレーザ駆動電圧ＶＤＬを出力するようになっている。レーザ駆動回路４９は、制御部４１からシリアル転送されるヘッド制御信号ＳＣＨを各半導体レーザＬＤに対応させてシリアル／パラレル変換する。そして、レーザ駆動回路４９は、制御部４１からの吐出タイミング信号ＳＧを受けると、所定の時間だけ待機して、ヘッド制御信号ＳＣＨに応じた半導体レーザＬＤにレーザ駆動電圧ＶＤＬを供給するようになっている。すなわち、制御部４１は、レーザ駆動回路４９を介して、液滴Ｆｂを吐出したノズルＮに対応する半導体レーザＬＤからレーザ光Ｂを出射させるようになっている。
【００４９】
本実施形態では、吐出タイミング信号ＳＧを受けたレーザ駆動回路４９がレーザ駆動電圧ＶＤＬを供給するまでの時間を「待機時間」とし、着弾位置ＰＦの液滴Ｆｂが照射位置ＰＴに到達するまでの時間に設定されている。すなわち、レーザ駆動回路４９は、着弾した液滴Ｆｂの外径がセル幅Ｗになるまで待機し、液滴Ｆｂの外径がセル幅Ｗになるタイミングで、対応する半導体レーザＬＤからレーザ光Ｂを出射するようになっている。
【００５０】
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、往動位置に位置する基板ステージ２３上に、基板２を、その表面２ａが上側になるように配置固定する。このとき、基板２のＸ矢印方向側の辺は、案内部材２４より反Ｘ矢印方向側に配置されている。
【００５１】
この状態から、入力装置４２を操作して描画データＩａを制御部４１に入力する。する
と、制御部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、圧電素子を駆動するための圧電素子駆動電圧ＶＤＰと半導体レーザＬＤを駆動するためのレーザ駆動電圧ＶＤＬを生成する。
【００５２】
圧電素子駆動電圧ＶＤＰ及びレーザ駆動電圧ＶＤＬを生成すると、制御部４１は、Ｙ軸モータＭＹを駆動制御して、キャリッジ２７を往動位置からＹ矢印方向に搬送し、各目標吐出位置ＰのＸ矢印方向に対応するノズルＮ（着弾位置ＰＦ）が位置するように、キャリッジ２７をセットする。キャリッジ２７をセットすると、制御部４１は、Ｘ軸モータＭＸを駆動制御して、基板２をＸ矢印方向に搬送する。
【００５３】
やがて、基板検出装置４５が基板２のＸ矢印方向側端部の位置を検出すると、制御部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、最もＸ矢印方向側（１列目）の黒セルＣ１（目標吐出位置Ｐ）が着弾位置ＰＦまで搬送されたか否か判断する。
【００５４】
この間、制御部４１は、吐出ヘッド駆動回路４８に、圧電素子駆動電圧ＶＤＰ及びヘッド制御信号ＳＣＨを出力し、レーザ駆動回路４９に、レーザ駆動電圧ＶＤＬ及びヘッド制御信号ＳＣＨを出力し、これら吐出ヘッド駆動回路４８及びレーザ駆動回路４９に、それぞれ吐出タイミング信号ＳＧを出力するタイミングを待つ。
【００５５】
そして、１列目の黒セルＣ１（目標吐出位置Ｐ）が着弾位置ＰＦに搬送されると、制御部４１は、吐出ヘッド駆動回路４８とレーザ駆動回路４９に吐出タイミング信号ＳＧを出力する。
【００５６】
吐出タイミング信号ＳＧを出力すると、制御部４１は、吐出ヘッド駆動回路４８を介して、ヘッド制御信号ＳＣＨに応じた圧電素子ＰＺに、それぞれ圧電素子駆動電圧ＶＤＰを供給し、ヘッド制御信号ＳＣＨに対応したノズルＮから、一斉に液滴Ｆｂを吐出させる。吐出された液滴Ｆｂは、対応する目標吐出位置Ｐ（着弾位置ＰＦ）に着弾し、着弾位置ＰＦから照射位置ＰＴまで搬送される間に、その外径がセル幅Ｗとなる。
【００５７】
また、吐出タイミング信号ＳＧを出力すると、制御部４１は、レーザ駆動回路４９を介して、半導体レーザＬＤを待機時間だけ待機させて、その後に、ヘッド制御信号ＳＣＨに応じた半導体レーザＬＤに、それぞれレーザ駆動電圧ＶＤＬを供給する。そして、制御部４１は、対応する半導体レーザＬＤから、一斉にレーザ光Ｂを出射させる。一斉に出射されたレーザ光Ｂは、反射ミラーＭ（第１反射面Ｍａ）とノズルプレート３１（第２反射面３１ａ）との間で多重反射されて、照射角θ２で照射位置ＰＴの液滴Ｆｂ、すなわちセル幅Ｗの外径を有した液滴Ｆｂに照射される。レーザ光Ｂの照射された液滴Ｆｂは、分散媒の蒸発と金属微粒子の焼成によって、その外径がセル幅ＷのドットＤとして基板２の表面２ａに固着される。これによって、１行目の黒セルＣ１内に、そのセル幅Ｗに整合したドットＤが形成される。
【００５８】
以後、同様に、制御部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に到達する毎に、対応するノズルＮから液滴Ｆｂを一斉に吐出する。そして、黒セルＣ１に着弾した液滴Ｆｂがセル幅Ｗになるタイミングで、一斉に照射角θ２のレーザ光Ｂを照射し、コード形成領域Ｓの全てドットＤを形成する。
【００５９】
次に、上記のように構成した第１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、吐出ヘッド３０の基板２側に反射ミラーＭを設け、レーザヘッド３６からのレーザ光Ｂを、反射ミラーＭの第１反射面Ｍａと吐出ヘッド３０の第２反射面３１ａとの間で多重反射させて、多重反射したレーザ光Ｂを表面２ａの照射位置ＰＴに導くようにした。そして、反射ミラーＭに対するレーザ光Ｂの入射角θ１を小さく
して、照射位置ＰＴに対する照射角θ２を小さくするようにした。
【００６０】
従って、反射ミラーＭとノズルプレート３１との間の多重反射を介する分だけ、照射角θ２を小さくすることができ、照射位置ＰＴの液滴Ｆｂに対して、表面２ａの法線方向（Ｚ矢印方向）に近いレーザ光Ｂを照射することができる。その結果、照射位置ＰＴにおけるレーザ光Ｂの光断面（ビームスポット）の拡大を抑制することができ、液滴Ｆｂに照射するレーザ光Ｂの照射強度の向上と照射位置の位置精度の向上を図ることができる。ひいては、ドットＤの形状制御性を向上することができる。
【００６１】
（２）上記実施形態によれば、第２の反射部材をノズルプレート３１（第２反射面３１ａ）で構成するようにした。従って、反射部材を別途設ける場合に比べて、液滴吐出装置２０の部材点数を削減することができ、より簡便な構成によって、照射強度の向上と照射位置の位置精度の向上を図ることができる。
【００６２】
（３）上記実施形態によれば、第２反射面３１ａの表面に、レーザ光Ｂを透過して液状体Ｆを撥液する撥液膜３１ｂをコーティングするようにした。従って、ノズルＮから吐出されたミスト状の液状体Ｆを撥液することができ、第２反射面３１ａの汚染を抑制することができる。その結果、第２反射面３１ａの光学的機能の劣化を抑制することができ、照射強度や照射位置の位置精度の安定化を図ることができる。
（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６及び図７に従って説明する。尚、第２実施形態は、第１実施形態の反射ミラーＭを移動可能に変更したものである。そのため、以下では、反射ミラーＭの変更点について詳細に説明する。尚、図６では、レーザ光Ｂの走査と液滴Ｆｂの移動の関係を説明するため、その便宜上、基板２に１つのデータセルＣと、対応する１滴の液滴Ｆｂのみを記載しているが、第１実施形態に示すように、複数のデータセルＣと液滴Ｆｂを備える構成であってもよい。
【００６３】
図６に示すように、反射ミラーＭは、走査モータＭＴ（図７参照）に駆動連結される昇降機構５０に取付けられてＺ矢印方向に沿って所定の幅だけ上下動するようになっている。
【００６４】
詳述すると、反射ミラーＭは、その最下位置（図６に示す実線）に位置するときに、ノズルプレート３１との間で多重反射したレーザ光Ｂ（図６に示す実線）を、照射位置ＰＴに導くようになっている。また、反射ミラーＭは、その最上位置（図６に示す２点鎖線）に位置するときに、ノズルプレート３１との間で多重反射したレーザ光Ｂ（図６に示す２点鎖線）を、照射位置ＰＴからＸ矢印方向に走査距離Ｗｓ（セル幅Ｗの半分の距離）だけ変位した位置（照射終了位置ＰＥ）に導くようになっている。すなわち、反射ミラーＭは、その最下位置から最上位置に移動（上動）する間に、多重反射したレーザ光Ｂを、照射位置ＰＴから照射終了位置ＰＥまで、走査距離Ｗｓだけ走査するようになっている。
【００６５】
また、反射ミラーＭは、基板２（基板ステージ２３）が走査距離Ｗｓだけ移動する間に、その配置位置を、最下位置から最上位置に上動する、あるいは最上位置から最下位置に下動するようになっている。詳述すると、反射ミラーＭは、基板２の各目標吐出位置Ｐ（液滴Ｆｂの中心位置）がそれぞれ照射位置ＰＴに位置するタイミングで最下位置に位置し、目標吐出位置Ｐ（液滴Ｆｂの中心位置）がそれぞれ照射終了位置ＰＥに位置するタイミングで最上位置に位置するようになっている。
【００６６】
図７に示すように、走査制御手段を構成する制御部４１には、走査モータ駆動回路５１が接続されて、走査モータ駆動回路５１に吐出タイミング信号ＳＧを出力するようになっている。走査モータ駆動回路５１は、制御部４１からの吐出タイミング信号ＳＧを受けて
前記待機時間だけ待機し、最下位置に位置する反射ミラーＭを１回だけ上下動させる信号（走査モータ駆動制御信号）を走査モータＭＴに出力するようになっている。すなわち、制御部４１は、走査モータ駆動回路５１を介して反射ミラーＭを駆動制御し、半導体レーザＬＤがレーザ光Ｂを出射するタイミングで反射ミラーＭの上動を開始するようになっている。そして、制御部４１は、走査するレーザ光Ｂの走査周期を、照射位置ＰＴに搬送される目標吐出位置Ｐ（液滴Ｆｂ）の搬送周期に同期させて、走査距離Ｗｓの間だけ、液滴Ｆｂの中心位置（目標吐出位置Ｐ）にレーザ光Ｂを照射し続ける。
【００６７】
制御部４１には、レーザ駆動回路４９が接続されている。レーザ駆動回路４９は、制御部４１からシリアル転送されるヘッド制御信号ＳＣＨを各半導体レーザＬＤに対応させてシリアル／パラレル変換する。レーザ駆動回路４９は、制御部４１からの吐出タイミング信号ＳＧを受けて前記待機時間だけ待機し、ヘッド制御信号ＳＣＨに応じた半導体レーザＬＤにレーザ駆動電圧ＶＤＬを所定時間だけ供給するようになっている。本実施形態では、レーザ駆動電圧ＶＤＬを供給する時間を「照射時間」とし、その「照射時間」は、液滴Ｆｂ（目標吐出位置Ｐ）が走査距離Ｗｓの移動に要する時間、すなわち反射ミラーＭの上動する時間に設定されている。
【００６８】
今、反射ミラーＭが最下位置に位置する状態で１列目の黒セルＣ１（目標吐出位置Ｐ）が着弾位置ＰＦに搬送されると、制御部４１は、吐出ヘッド駆動回路４８、レーザ駆動回路４９及び走査モータ駆動回路５１に、それぞれ吐出タイミング信号ＳＧを出力する。
【００６９】
吐出タイミング信号ＳＧを出力して待機時間だけ経過すると、着弾位置ＰＦの液滴Ｆｂが照射位置ＰＴまで搬送されて、制御部４１は、レーザ駆動回路４９及び走査モータ駆動回路５１を介して、レーザ光Ｂの出射と反射ミラーＭの上動を開始する。
【００７０】
このとき、照射位置ＰＴに搬送された液滴Ｆｂには、最下位置に位置する反射ミラーＭとノズルプレート３１との間の多重反射によって、照射角θ２のレーザ光Ｂが照射される。そして、基板２がＸ矢印方向に搬送され続けると、移動する液滴Ｆｂの中心位置には、上動する反射ミラーＭのレーザ光Ｂの走査によって、照射角θ２のレーザ光Ｂが照射され続ける。
【００７１】
やがて、レーザ光Ｂの照射開始から「照射時間」だけ経過すると、液滴Ｆｂが照射終了位置ＰＥを通過して、制御部４１は、レーザ駆動回路４９及び走査モータ駆動回路５１を介して、半導体レーザＬＤからのレーザ光Ｂの出射を停止し、反射ミラーＭを最上位置から下動させる。
【００７２】
以後、同様に、制御部４１は、液滴Ｆｂ（目標吐出位置Ｐ）が照射位置ＰＴに到達する度に、反射ミラーＭを上動してレーザ光Ｂを走査し、走査距離Ｗｓの間（「照射時間」の間）だけ、対応する液滴Ｆｂの中心位置にレーザ光Ｂを照射し続ける。これによって、走査距離Ｗｓの移動時間（「照射時間」）分だけ、液滴Ｆｂに照射するレーザ光Ｂの照射量を増大することができ、液滴Ｆｂの乾燥あるいは焼成不良を防止して、セル幅Ｗに整合したドットＤを形成することができる。
【００７３】
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、反射ミラーＭを上下動可能に配設して、基板２に照射するレーザ光ＢをＸ矢印方向に走査可能にした。そして、走査するレーザ光Ｂの走査周期を、照射位置ＰＴに搬送される目標吐出位置Ｐ（液滴Ｆｂ）の搬送周期に同期させて、走査距離Ｗｓの間だけ、液滴Ｆｂの中心位置（目標吐出位置Ｐ）にレーザ光Ｂを照射し続けるようにした。
【００７４】
従って、液滴Ｆｂに対して、走査距離Ｗｓの移動時間（「照射時間」）の分だけレーザ光Ｂを長く照射することができ、液滴Ｆｂの乾燥あるいは焼成不足を回避することができる。その結果、ドットＤの形状制御性を、さらに向上することができる。
【００７５】
なお、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、反射ミラーＭとノズルプレート３１との間で、レーザ光Ｂを多重反射する構成にしたが、これに限らず、反射ミラーＭとノズルプレート３１によって、それぞれ１回だけ反射する構成にしてもよい。
・上記実施形態では、反射ミラーＭの第１反射面Ｍａとノズルプレート３１の第２反射面３１ａを、それぞれ表面２ａと平行な平面で構成するようにした。これに限らず、例えば曲面で形成してもよく、反射ミラーＭとノズルプレート３１との間で反射したレーザ光Ｂを照射位置ＰＴに導く形状であればよい。
・上記実施形態では、第２の反射部材をノズルプレート３１によって構成するようにした。これに限らず、例えば、第２の反射部材を、ノズルプレート３１に別途配設した反射ミラーによって構成してもよく、第１の反射部材の反射したレーザ光Ｂを、ノズルＮの近傍から照射位置ＰＴに導く反射部材であればよい。
・上記実施形態では、撥液膜３１ｂをノズルプレート３１の第２反射面３１ａにのみ形成する構成にした。これに限らず、例えば、撥液膜を反射ミラーＭの第１反射面Ｍａに形成する構成にしてもよく、第１反射面Ｍａ及び第２反射面３１ａの双方に形成する構成にしてもよい。これによれば、少なくとも第１反射面Ｍａと第２反射面３１ａのいずれか一方に対して、液滴Ｆｂに起因する汚染を抑制することができる。
・上記第２実施形態では、反射ミラーＭを上下動してレーザ光Ｂを走査する構成にした。これに限らず、例えば、ノズルプレート３１に配設した第２の反射部材を移動する、あるいは反射ミラーＭと前記第２の反射部材の双方を移動してレーザ光Ｂを走査する構成にしてもよい。
・上記第２実施形態において、レーザ光Ｂの強度や波長領域を、その走査周期に対応させて変調する構成にしてもよい。例えば、照射位置ＰＴに照射するレーザ光Ｂの強度を低く設定し、照射終了位置ＰＥに近づくに連れて、徐々に、その強度を増加させる構成にしてもよい。これによれば、低い強度のレーザ光Ｂによって液滴Ｆｂの突沸を回避することができ、高い強度のレーザ光Ｂによって、金属微粒子を確実に焼成することができる。
・上記実施形態では、基板２をＸ矢印方向に搬送してドットＤを形成し、相対移動手段を基板ステージ２３に具体化した。これに限らず、例えばキャリッジ２７を一方向に移動してドットＤを形成し、相対移動手段をキャリッジ２７に具体化してもよい。
・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をピニングす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、レーザ光源を半導体レーザＬＤで具体化したが、これに限らず、例えば炭酸ガスレーザやＹＡＧレーザであってもよく、着弾した液滴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、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）の絶縁膜や金属配線等、各種パターンに具体化してもよく、着弾した液滴Ｆｂの領域にレーザ光を照射して形成するパターンであればよい。
・上記実施形態では、基板を液晶表示装置１の基板２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。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本実施形態における液晶表示装置を示す平面図。
【図２】同じく、液滴吐出装置を示す概略斜視図。
【図３】同じく、液滴吐出ヘッド及びレーザヘッドを示す概略斜視図。
【図４】第１実施形態の液滴吐出ヘッド及びレーザヘッドを示す概略断面図。
【図５】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。
【図６】第２実施形態の液滴吐出ヘッド及びレーザヘッドを示す概略断面図。
【図７】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。
【図８】従来例の液滴吐出装置を示す概略断面図。
【符号の説明】
【００７７】
２…基板、２０…液滴吐出装置、２１…相対移動手段を構成する基板ステージ、３０…液滴吐出ヘッド、３１…第２の反射部材を構成するノズルプレート、３１ａ…反射面、３１ｂ…撥液膜、４１…走査制御手段を構成する制御部、Ｂ…レーザ光、Ｆｂ…液滴、ＬＤ…レーザ光源としての半導体レーザ、Ｍ…第１の反射部材としての反射ミラー、Ｎ…吐出口を構成するノズル。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン形成方法及び液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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している。
【０００３】
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）。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【特許文献１】特開平１１−７７３４０号公報
【特許文献２】特開２００３−１２７５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記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、着弾した液滴が基板表面に沿って直ちに濡れ広がるため、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）、着弾した液滴が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ようになる。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。
【０００７】
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、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、図８に示すように、乾燥するタイミングの液滴Ｆｂが液滴吐出ヘッド１０１の下方に位置する場合、レーザ光Ｂを液滴吐出ヘッド１０１と基板１０２との間の狭い空間に照射しなければならない。すなわち、レーザ光Ｂの光軸Ａを基板１０２の法線方向（Ｚ矢印方向）に対して大きく傾斜させて照射しなければならない。その結果、液滴Ｆｂの領域では、光軸Ａを傾斜させた分だけレーザ光Ｂの光断面（ビームスポット）が拡大し、レーザ光Ｂの照射強度の低下と照射位置の位置精度の低下を招く虞があった。
【０００８】
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、基板に着弾した液滴に照射するレーザ光の照射強度や照射位置精度を向上して、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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のパターン形成方法は、基板と相対向する液滴吐出ヘッドの吐出口からパターン形成材料を含む液滴を吐出し、前記基板に着弾した前記液滴の領域にレーザ光源からのレーザ光を照射し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、前記基板の上方に設けられた第１の反射部材に向かって前記レーザ光源からの前記レーザ光を出射し、前記レーザ光を前記第１の反射部材から前記吐出口の近傍に設けられた第２の反射部材に向かって反射し、前記第１の反射部材で反射した前記レーザ光を、前記第２の反射部材から前記基板に着弾した前記液滴の領域に反射するようにした。
【００１０】
本発明のパターン形成方法によれば、液滴に照射するレーザ光を、第１の反射部材と第２の反射部材の反射によって、ノズル近傍の領域から照射することができる。その結果、液滴に照射するレーザ光の照射強度の向上と照射位置の位置精度の向上を図ることができる。ひいては、レーザ照射した液滴によって形成するパターンの形状制御性を向上することができる。
【００１１】
このパターン形成方法において、前記レーザ光源に対する前記液滴の相対移動に対応して前記レーザ光源からの前記レーザ光を走査するようにしてもよい。
この液滴吐出装置によれば、液滴の相対移動に応じてレーザ光を走査することができる。従って、レーザ光源に対して相対移動する液滴に対しても、照射するレーザ光の照射強度や照射位置の精度を向上することができる。
【００１２】
本発明の液滴吐出装置は、基板と相対向する吐出口から液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、レーザ光を出射するレーザ光源と、を備えた液滴吐出装置において、
前記基板の上方に設けられて、前記レーザ光源の出射した前記レーザ光を受けて前記吐出口の近傍に反射する第１の反射部材と、前記吐出口の近傍に設けられて、前記第１反射部材の反射した前記レーザ光を受けて前記基板に着弾した前記液滴の領域に反射する第２の反射部材と、を備えた。
【００１３】
本発明の液滴吐出装置によれば、第１の反射部材の反射によって、レーザ光源からのレーザ光をノズル近傍の第２の反射部材に導くことができ、第２の反射部材の反射によって、レーザ光をノズル近傍から照射することができる。従って、液滴と相対向する領域からレーザ光を照射することができ、液滴に照射するレーザ光の照射強度を向上と照射位置の位置精度を向上することができる。ひいては、液滴によって形成するパターンの形状制御性を向上することができる。
【００１４】
この液滴吐出装置において、前記第２の反射部材は、前記吐出口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、ノズルプレートで反射したレーザ光を照射することができるため、別途第２の反射部材を設ける場合に比べて、液滴吐出装置の部材点数を低減することができ、より簡便な構成でレーザ光の照射強度や照射位置の位置精度を向上することができる。
【００１５】
この液滴吐出装置において、少なくとも前記第１の反射部材と前記第２の反射部材のいずれか一方は、前記レーザ光を透過して前記液滴を撥液する撥液膜で被覆されてもよい。
この液滴吐出装置によれば、撥液膜によって液滴を撥液するため、液滴に起因する反射
部材の汚染を抑制することができ、レーザ光の照射強度や照射位置の位置精度を、より確実に向上することができる。
【００１６】
この液滴吐出装置において、少なくとも前記第１の反射部材と前記第２の反射部材のいずれか一方は、前記レーザ光源からの前記レーザ光を走査するようにしてもよい。
この液滴出装置によれば、レーザ光を走査する分だけ、レーザ光の照射条件の範囲を拡張することができる。従って、レーザ照射によって形成するパターンの形状制御性を、さらに向上することができる。
【００１７】
この液滴吐出装置において、前記基板を前記レーザ光源に対して相対移動する相対移動手段と、少なくとも前記第１の反射部材と前記第２の反射部材のいずれか一方を駆動制御して、前記レーザ光源からの前記レーザ光を前記液滴の相対移動に対応させて走査する走査制御手段と、を備えるようにしてもよい。
【００１８】
この液滴吐出装置によれば、液滴の相対移動に応じてレーザ光を走査することができる。従って、レーザ光源に対して相対移動する液滴に対しても、照射するレーザ光の照射強度や照射位置の精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（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５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について説明する。
【００２０】
図１において、液晶表示装置１は、四角形状に形成されたガラス基板（以下単に、「基板」という。）２を備えて、本実施形態では、その基板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。
【００２１】
基板２の一側面（表面２ａ）であって、その略中央位置には、液晶分子を封入した四角形状の表示部３が形成されて、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ようになっている。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ようになっている。
【００２２】
基板２の表面２ａであって、その左側下隅には、液晶表示装置１の識別コード１０が形成されている。識別コード１０は、一辺が約１ｍｍの正方形で形成されたコード形成領域Ｓに形成されている。コード形成領域Ｓは、１６行×１６列のデータセルＣに仮想分割されて、そのデータセルＣの領域に、外径がデータセルＣの一辺の長さに相当する半球状のパターンとしてのドットＤが選択的に形成されている。本実施形態では、ドットＤの形成されたデータセルＣを「黒セルＣ１」とし、ドットＤの形成されないデータセルＣを「白セルＣ０」という。また、各黒セルＣ１の中心位置を「目標吐出位置Ｐ」とし、データセルＣの一辺の長さを「セル幅Ｗ」という。
【００２３】
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を黒セルＣ１に吐出し、黒セルＣ１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。この液滴Ｆｂの乾燥・焼成は、レーザ光Ｂ（図４参照）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を形成するように
しているが、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するようにしてもよい。
【００２４】
そして、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できるようになっている。
次に、前記識別コード１０を形成するための液滴吐出装置について説明する。
【００２５】
図２に示すように、液滴吐出装置２０には、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た基台２１が備えられている。基台２１の上面には、Ｘ矢印方向に延びる１対の案内溝２２が形成されて、Ｘ軸モータＭＸ（図５参照）に駆動連結された相対移動手段を構成する基板ステージ２３が、その案内溝２２に案内されてＸ矢印方向及び反Ｘ矢印方向に直動するようになっている。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、その上面に載置される基板２が、表面２ａ（コード形成領域Ｓ）を上側にして位置決め固定されるようになっている。本実施形態では、最も反Ｘ矢印方向に位置する基台２１の配置位置（図２の実線）を往動位置とし、最もＸ矢印方向の配置位置（図２に示す２点鎖線）を復動位置という。
【００２６】
基台２１のＹ矢印方向両側には、門型に形成された案内部材２４が配設されている。案内部材２４の上側には、液状体Ｆを収容する収容タンク２５が配設されて、収容する液状体Ｆを液滴吐出ヘッド（以下単に、「吐出ヘッド」という。）３０に導出するようになっている。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、Ｙ軸モータＭＹ（図５参照）に駆動連結されるキャリッジ２７が、その案内レール２６に沿ってＹ矢印方向及び反Ｙ矢印方向に直動するようになっている。本実施形態では、最も反Ｙ矢印方向側に位置するキャリッジ２７の配置位置（図２に示す実線）を往動位置とし、最もＹ矢印方向側に位置する配置位置（図２に示す２点鎖線）を復動位置という。
【００２７】
そのキャリッジ２７の下側には、吐出ヘッド３０が搭載されている。図３は、吐出ヘッド３０を基板２側から見た斜視図である。
図３に示すように、吐出ヘッド３０の基板２側（図３における上側）には、第２の反射部材を構成するノズルプレート３１が備えられている。ノズルプレート３１は、その下面（図３における上面：第２反射面３１ａ）がレーザ光Ｂを反射にする鏡面に研磨されたステンレス等の板部材であって、その第２反射面３１ａが基板２の表面２ａと平行に配設されている。
【００２８】
第２反射面３１ａの表面（下面：図３における上面）には、レーザ光Ｂを透過する数百ｎｍ程度のシリコーン樹脂やフッ素樹脂等の重合膜（撥液膜３１ｂ）がコーティングされて、液状体Ｆに対する撥液性を発現するようになっている。尚、本実施形態では、撥液膜３１ｂを直接第２反射面３１ａにコーティングする構成にしたが、これに限らず、第２反射面３１ａと撥液膜３１ｂとの間の密着性を向上するために、シランカップリング剤等からなる数ｎｍの密着層を、第２反射面３１ａと撥液膜３１ｂとの間に介在させる構成にしてもよい。
【００２９】
ノズルプレート３１には、吐出口を構成する複数のノズルＮが、Ｙ矢印方向に沿う列状に等間隔で形成されている。ノズルＮは、そのＹ矢印方向に沿う形成ピッチが目標吐出位置Ｐの形成ピッチと同じ幅（セル幅Ｗ）で形成されて、図４に示すように、それぞれ基板２の法線方向（Ｚ矢印方向）に沿って貫通形成されている。本実施形態では、表面２ａ上の位置であって、各ノズルＮの反Ｚ矢印方向に相対する位置を、それぞれ「着弾位置ＰＦ」という。
【００３０】
各ノズルＮのＺ矢印方向には、キャビティ３２が形成されている。各キャビティ３２は、それぞれ対応する連通孔３３と各連通孔３３に共通する供給路３４を介して収容タンク２５に連通して、収容タンク２５が導出する液状体Ｆを、それぞれ対応するノズルＮ内に供給するようになっている。各キャビティ３２の上側には、Ｚ矢印方向及び反Ｚ矢印方向（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３２内の容積を拡大・縮小するようになっている。振動板３５の上側には、各ノズルＮに対応する複数の圧電素子ＰＺが配設されて、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ＶＤＰ：図５参照）を受けて上下方向に収縮・伸張し、対応する振動板３５をＺ矢印方向及び反Ｚ矢印方向に振動させるようになっている。
【００３１】
そして、基板ステージ２３をＸ矢印方向に搬送して、黒セルＣ１（目標吐出位置Ｐ）が着弾位置ＰＦと相対するタイミングで、圧電素子ＰＺを収縮・伸張させる。すると、対応するキャビティ３２内の容積が拡大・縮小して、縮小した容積に対応する液状体Ｆが、対応するノズルＮから液滴Ｆｂとして吐出される。ノズルＮから吐出された液滴Ｆｂは、略反Ｚ矢印方向に飛行して、対応するノズルＮの直下に位置する目標吐出位置Ｐ（着弾位置ＰＦ）に着弾する。目標吐出位置Ｐに着弾した液滴Ｆｂは、目標吐出位置Ｐに着弾した液滴Ｆｂは、搬送時間の経過とともに直ちに濡れ広がって、乾燥するためのサイズ（本実施形態では、前記セル幅Ｗ）にまで拡大する。本実施形態では、液滴Ｆｂの中心位置（目標吐出位置Ｐ）であって、液滴Ｆｂの外径がセル幅Ｗになる位置を、「照射位置ＰＴ」という。
【００３２】
図４に示すように、吐出ヘッド３０のＸ矢印方向側には、レーザ光源としての複数の半導体レーザＬＤを搭載したレーザヘッド３６が配設されている。各半導体レーザＬＤは、それぞれノズルＮのＸ矢印方向側に配設されて、液状体Ｆ（分散媒や金属微粒子等）の吸収波長に対応した波長領域のレーザ光Ｂを出射するようになっている。各半導体レーザＬＤの基板２側には、それぞれ半導体レーザＬＤからのレーザ光Ｂを平行光束にするコリメータ３７と、コリメータ３７からのレーザ光を収束して基板２の表面２ａに導く集光レンズ３８が配設されている。そして、これらコリメータ３７と集光レンズ３８からなる光学系によって、表面２ａ（第１反射面Ｍａ）の法線方向（Ｚ矢印方向）に対し、所定の角度だけ傾斜する光軸Ａ１が形成されている。
【００３３】
本実施形態では、Ｚ矢印方向に対する光軸Ａ１の角度を、「入射角θ１」という。
図４に示すように、吐出ヘッド３０の基板２側であって、照射位置ＰＴのＸ矢印方向側には、レーザヘッド３６に取着された第１の反射部材としての反射ミラー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（第１反射面Ｍａ）が、第２反射面３１ａ（表面２ａ）と平行に形成されたミラーであって、第２反射面３１ａと第１反射面Ｍａとの間でレーザ光Ｂを多重反射可能にしている。
【００３４】
すなわち、本実施形態の前記入射角θ１は、図４に示すように、レーザヘッド３６からのレーザ光Ｂを、反射ミラーＭ（第１反射面Ｍａ）と吐出ヘッド３０（第２反射面３１ａ）との間で多重反射する角度に設定されている。
【００３５】
しかも、入射角θ１は、多重反射したレーザ光Ｂを表面２ａの照射位置ＰＴに導く角度の中で最小となる角度に設定され、これによって、照射位置ＰＴに照射するレーザ光ＢのＺ矢印方向に対する角度（照射角θ２）を最小にするようになっている。
【００３６】
そのため、照射位置ＰＴに照射されるレーザ光Ｂは、反射ミラーＭとノズルプレート３１との間の多重反射を介する分だけ、照射角θ２を小さくすることができ、照射位置ＰＴにおけるレーザ光Ｂの光断面（ビームスポット）の拡大を抑制することができる。その結果、液滴Ｆｂに照射するレーザ光Ｂの照射強度の向上と照射位置の位置精度の向上を図る
ことができる。尚、本実施形態のビームスポットは、前記データセルＣ（液滴Ｆｂ）を覆う略円形に成形されているが、これに限られるものではない。
【００３７】
そして、目標吐出位置Ｐに着弾した液滴Ｆｂを照射位置ＰＴに搬送して、レーザ光Ｂを出射するための駆動信号（レーザ駆動電圧ＶＤＬ：図５参照）を対応する半導体レーザＬＤに供給する。すると、所定の強度のレーザ光Ｂが、対応する半導体レーザＬＤから出射されて、出射されたレーザ光Ｂが、反射ミラーＭとノズルプレート３１との間で多重反射されて照射位置ＰＴの液滴Ｆｂ、すなわちセル幅Ｗに相対する外径の液滴Ｆｂに照射される。
【００３８】
レーザ光Ｂの照射された液滴Ｆｂは、その分散媒の蒸発によって濡れ広がりが抑制されて、外径がセル幅Ｗからなる半球状パターンとして瞬時に固化される。固化された液滴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、外径がセル幅ＷからなるドットＤとして基板２の表面２ａに固着する。
【００３９】
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５に従って説明する。
図５において、制御部４１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備え、ＲＯＭ等に格納された各種データ（例えば、基板ステージ２３の移動速度やセル幅Ｗ等）と各種制御プログラム（例えば、識別コード１０を形成するための識別コード形成プログラム）に従って、基板ステージ２３を移動させて、液滴吐出ヘッド３０及びレーザヘッド３６を駆動させる。
【００４０】
制御部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、入力装置４２からの各スイッチの操作による操作信号が入力されるようになっている。また、制御部４１には、識別コード１０の画像が既定形式の描画データＩａとして入力されるようになっている。そして、制御部４１は、入力装置４２からの描画データＩａを受けて、基板２に識別コード１０を作成するためのビットマップデータＢＭＤを生成するようになっている。詳述すると、制御部４１は、描画データＩａに所定の展開処理を施して、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示すビットマップデータＢＭＤを生成してＲＡＭに格納する。このビットマップデータＢＭＤは、データセルＣに対応した１６×１６ビットのデータであり、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（液滴Ｆｂを吐出するか否か）を規定するものである。
【００４１】
また、制御部４１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て、各圧電素子ＰＺを駆動するための圧電素子駆動電圧ＶＤＰを生成し、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。
【００４２】
制御部４１には、Ｘ軸モータ駆動回路４３及びＹ軸モータ駆動回路４４が接続されて、Ｘ軸モータ駆動回路４３及びＹ軸モータ駆動回路４４に、それぞれＸ軸モータ駆動制御信号及びＹ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４３は、制御部４１からのＸ軸モータ駆動制御信号に応答して、基板ステージ２３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。Ｙ軸モータ駆動回路４４は、制御部４１からのＹ軸モータ駆動制御信号に応答して、キャリッジ２７を往復移動させるＹ軸モータＭＹを正転又は逆転させるようになっている。
【００４３】
制御部４１には、基板２の端縁を検出可能な撮像機能等を備えた基板検出装置４５が接続されて、基板検出装置４５の出力する検出信号を受けて、ノズルＮの直下を通過する基板２の位置を算出するようになっている。
【００４４】
制御部４１には、Ｘ軸モータ回転検出器４６及びＹ軸モータ回転検出器４７が接続され
て、Ｘ軸モータ回転検出器４６及びＹ軸モータ回転検出器４７からの検出信号が入力されるようになっている。
【００４５】
制御部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、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に対する基板２の移動方向及び移動量を演算するようになっている。そして、制御部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、後述する吐出ヘッド駆動回路４８及びレーザ駆動回路４９に、吐出タイミング信号ＳＧを出力するようになっている。
【００４６】
制御部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、Ｙ軸モータＭＹの回転方向及び回転量を検出し、液滴吐出ヘッド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ようになっている。そして、制御部４１は、キャリッジ２７を往動又は復動して、各ノズルＮに対応する着弾位置ＰＦを目標吐出位置Ｐの移動経路上に配置するようになっている。
【００４７】
制御部４１には、吐出ヘッド駆動回路４８が接続されている。制御部４１は、１スキャン（基板２の１回の往動もしくは復動）分のビットマップデータＢＭＤを所定のクロック信号に同期させた信号（ヘッド制御信号ＳＣＨ）を生成して、生成したヘッド制御信号ＳＣＨを吐出ヘッド駆動回路４８に順次シリアル転送するようになっている。また、制御部４１は、吐出ヘッド駆動回路４８に、所定のクロック信号に同期させた圧電素子駆動電圧ＶＤＰを出力するようになっている。吐出ヘッド駆動回路４８は、制御部４１からシリアル転送されるヘッド制御信号ＳＣＨを各圧電素子ＰＺに対応させてシリアル／パラレル変換する。そして、吐出ヘッド駆動回路４８は、制御部４１からの吐出タイミング信号ＳＧを受けると、ヘッド制御信号ＳＣＨに応じた圧電素子ＰＺに圧電素子駆動電圧ＶＤＰを供給するようになっている。すなわち、制御部４１は、吐出ヘッド駆動回路４８を介して、ヘッド制御信号ＳＣＨ（ビットマップデータＢＭＤ）に対応したノズルＮから、液滴Ｆｂを吐出させるようになっている。
【００４８】
制御部４１は、レーザ駆動回路４９が接続されている。制御部４１は、前記ヘッド制御信号ＳＣＨをレーザ駆動回路４９に順次シリアル転送するとともに、所定のクロック信号に同期させたレーザ駆動電圧ＶＤＬを出力するようになっている。レーザ駆動回路４９は、制御部４１からシリアル転送されるヘッド制御信号ＳＣＨを各半導体レーザＬＤに対応させてシリアル／パラレル変換する。そして、レーザ駆動回路４９は、制御部４１からの吐出タイミング信号ＳＧを受けると、所定の時間だけ待機して、ヘッド制御信号ＳＣＨに応じた半導体レーザＬＤにレーザ駆動電圧ＶＤＬを供給するようになっている。すなわち、制御部４１は、レーザ駆動回路４９を介して、液滴Ｆｂを吐出したノズルＮに対応する半導体レーザＬＤからレーザ光Ｂを出射させるようになっている。
【００４９】
本実施形態では、吐出タイミング信号ＳＧを受けたレーザ駆動回路４９がレーザ駆動電圧ＶＤＬを供給するまでの時間を「待機時間」とし、着弾位置ＰＦの液滴Ｆｂが照射位置ＰＴに到達するまでの時間に設定されている。すなわち、レーザ駆動回路４９は、着弾した液滴Ｆｂの外径がセル幅Ｗになるまで待機し、液滴Ｆｂの外径がセル幅Ｗになるタイミングで、対応する半導体レーザＬＤからレーザ光Ｂを出射するようになっている。
【００５０】
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、往動位置に位置する基板ステージ２３上に、基板２を、その表面２ａが上側になるように配置固定する。このとき、基板２のＸ矢印方向側の辺は、案内部材２４より反Ｘ矢印方向側に配置されている。
【００５１】
この状態から、入力装置４２を操作して描画データＩａを制御部４１に入力する。する
と、制御部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、圧電素子を駆動するための圧電素子駆動電圧ＶＤＰと半導体レーザＬＤを駆動するためのレーザ駆動電圧ＶＤＬを生成する。
【００５２】
圧電素子駆動電圧ＶＤＰ及びレーザ駆動電圧ＶＤＬを生成すると、制御部４１は、Ｙ軸モータＭＹを駆動制御して、キャリッジ２７を往動位置からＹ矢印方向に搬送し、各目標吐出位置ＰのＸ矢印方向に対応するノズルＮ（着弾位置ＰＦ）が位置するように、キャリッジ２７をセットする。キャリッジ２７をセットすると、制御部４１は、Ｘ軸モータＭＸを駆動制御して、基板２をＸ矢印方向に搬送する。
【００５３】
やがて、基板検出装置４５が基板２のＸ矢印方向側端部の位置を検出すると、制御部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、最もＸ矢印方向側（１列目）の黒セルＣ１（目標吐出位置Ｐ）が着弾位置ＰＦまで搬送されたか否か判断する。
【００５４】
この間、制御部４１は、吐出ヘッド駆動回路４８に、圧電素子駆動電圧ＶＤＰ及びヘッド制御信号ＳＣＨを出力し、レーザ駆動回路４９に、レーザ駆動電圧ＶＤＬ及びヘッド制御信号ＳＣＨを出力し、これら吐出ヘッド駆動回路４８及びレーザ駆動回路４９に、それぞれ吐出タイミング信号ＳＧを出力するタイミングを待つ。
【００５５】
そして、１列目の黒セルＣ１（目標吐出位置Ｐ）が着弾位置ＰＦに搬送されると、制御部４１は、吐出ヘッド駆動回路４８とレーザ駆動回路４９に吐出タイミング信号ＳＧを出力する。
【００５６】
吐出タイミング信号ＳＧを出力すると、制御部４１は、吐出ヘッド駆動回路４８を介して、ヘッド制御信号ＳＣＨに応じた圧電素子ＰＺに、それぞれ圧電素子駆動電圧ＶＤＰを供給し、ヘッド制御信号ＳＣＨに対応したノズルＮから、一斉に液滴Ｆｂを吐出させる。吐出された液滴Ｆｂは、対応する目標吐出位置Ｐ（着弾位置ＰＦ）に着弾し、着弾位置ＰＦから照射位置ＰＴまで搬送される間に、その外径がセル幅Ｗとなる。
【００５７】
また、吐出タイミング信号ＳＧを出力すると、制御部４１は、レーザ駆動回路４９を介して、半導体レーザＬＤを待機時間だけ待機させて、その後に、ヘッド制御信号ＳＣＨに応じた半導体レーザＬＤに、それぞれレーザ駆動電圧ＶＤＬを供給する。そして、制御部４１は、対応する半導体レーザＬＤから、一斉にレーザ光Ｂを出射させる。一斉に出射されたレーザ光Ｂは、反射ミラーＭ（第１反射面Ｍａ）とノズルプレート３１（第２反射面３１ａ）との間で多重反射されて、照射角θ２で照射位置ＰＴの液滴Ｆｂ、すなわちセル幅Ｗの外径を有した液滴Ｆｂに照射される。レーザ光Ｂの照射された液滴Ｆｂは、分散媒の蒸発と金属微粒子の焼成によって、その外径がセル幅ＷのドットＤとして基板２の表面２ａに固着される。これによって、１行目の黒セルＣ１内に、そのセル幅Ｗに整合したドットＤが形成される。
【００５８】
以後、同様に、制御部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に到達する毎に、対応するノズルＮから液滴Ｆｂを一斉に吐出する。そして、黒セルＣ１に着弾した液滴Ｆｂがセル幅Ｗになるタイミングで、一斉に照射角θ２のレーザ光Ｂを照射し、コード形成領域Ｓの全てドットＤを形成する。
【００５９】
次に、上記のように構成した第１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、吐出ヘッド３０の基板２側に反射ミラーＭを設け、レーザヘッド３６からのレーザ光Ｂを、反射ミラーＭの第１反射面Ｍａと吐出ヘッド３０の第２反射面３１ａとの間で多重反射させて、多重反射したレーザ光Ｂを表面２ａの照射位置ＰＴに導くようにした。そして、反射ミラーＭに対するレーザ光Ｂの入射角θ１を小さく
して、照射位置ＰＴに対する照射角θ２を小さくするようにした。
【００６０】
従って、反射ミラーＭとノズルプレート３１との間の多重反射を介する分だけ、照射角θ２を小さくすることができ、照射位置ＰＴの液滴Ｆｂに対して、表面２ａの法線方向（Ｚ矢印方向）に近いレーザ光Ｂを照射することができる。その結果、照射位置ＰＴにおけるレーザ光Ｂの光断面（ビームスポット）の拡大を抑制することができ、液滴Ｆｂに照射するレーザ光Ｂの照射強度の向上と照射位置の位置精度の向上を図ることができる。ひいては、ドットＤの形状制御性を向上することができる。
【００６１】
（２）上記実施形態によれば、第２の反射部材をノズルプレート３１（第２反射面３１ａ）で構成するようにした。従って、反射部材を別途設ける場合に比べて、液滴吐出装置２０の部材点数を削減することができ、より簡便な構成によって、照射強度の向上と照射位置の位置精度の向上を図ることができる。
【００６２】
（３）上記実施形態によれば、第２反射面３１ａの表面に、レーザ光Ｂを透過して液状体Ｆを撥液する撥液膜３１ｂをコーティングするようにした。従って、ノズルＮから吐出されたミスト状の液状体Ｆを撥液することができ、第２反射面３１ａの汚染を抑制することができる。その結果、第２反射面３１ａの光学的機能の劣化を抑制することができ、照射強度や照射位置の位置精度の安定化を図ることができる。
（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６及び図７に従って説明する。尚、第２実施形態は、第１実施形態の反射ミラーＭを移動可能に変更したものである。そのため、以下では、反射ミラーＭの変更点について詳細に説明する。尚、図６では、レーザ光Ｂの走査と液滴Ｆｂの移動の関係を説明するため、その便宜上、基板２に１つのデータセルＣと、対応する１滴の液滴Ｆｂのみを記載しているが、第１実施形態に示すように、複数のデータセルＣと液滴Ｆｂを備える構成であってもよい。
【００６３】
図６に示すように、反射ミラーＭは、走査モータＭＴ（図７参照）に駆動連結される昇降機構５０に取付けられてＺ矢印方向に沿って所定の幅だけ上下動するようになっている。
【００６４】
詳述すると、反射ミラーＭは、その最下位置（図６に示す実線）に位置するときに、ノズルプレート３１との間で多重反射したレーザ光Ｂ（図６に示す実線）を、照射位置ＰＴに導くようになっている。また、反射ミラーＭは、その最上位置（図６に示す２点鎖線）に位置するときに、ノズルプレート３１との間で多重反射したレーザ光Ｂ（図６に示す２点鎖線）を、照射位置ＰＴからＸ矢印方向に走査距離Ｗｓ（セル幅Ｗの半分の距離）だけ変位した位置（照射終了位置ＰＥ）に導くようになっている。すなわち、反射ミラーＭは、その最下位置から最上位置に移動（上動）する間に、多重反射したレーザ光Ｂを、照射位置ＰＴから照射終了位置ＰＥまで、走査距離Ｗｓだけ走査するようになっている。
【００６５】
また、反射ミラーＭは、基板２（基板ステージ２３）が走査距離Ｗｓだけ移動する間に、その配置位置を、最下位置から最上位置に上動する、あるいは最上位置から最下位置に下動するようになっている。詳述すると、反射ミラーＭは、基板２の各目標吐出位置Ｐ（液滴Ｆｂの中心位置）がそれぞれ照射位置ＰＴに位置するタイミングで最下位置に位置し、目標吐出位置Ｐ（液滴Ｆｂの中心位置）がそれぞれ照射終了位置ＰＥに位置するタイミングで最上位置に位置するようになっている。
【００６６】
図７に示すように、走査制御手段を構成する制御部４１には、走査モータ駆動回路５１が接続されて、走査モータ駆動回路５１に吐出タイミング信号ＳＧを出力するようになっている。走査モータ駆動回路５１は、制御部４１からの吐出タイミング信号ＳＧを受けて
前記待機時間だけ待機し、最下位置に位置する反射ミラーＭを１回だけ上下動させる信号（走査モータ駆動制御信号）を走査モータＭＴに出力するようになっている。すなわち、制御部４１は、走査モータ駆動回路５１を介して反射ミラーＭを駆動制御し、半導体レーザＬＤがレーザ光Ｂを出射するタイミングで反射ミラーＭの上動を開始するようになっている。そして、制御部４１は、走査するレーザ光Ｂの走査周期を、照射位置ＰＴに搬送される目標吐出位置Ｐ（液滴Ｆｂ）の搬送周期に同期させて、走査距離Ｗｓの間だけ、液滴Ｆｂの中心位置（目標吐出位置Ｐ）にレーザ光Ｂを照射し続ける。
【００６７】
制御部４１には、レーザ駆動回路４９が接続されている。レーザ駆動回路４９は、制御部４１からシリアル転送されるヘッド制御信号ＳＣＨを各半導体レーザＬＤに対応させてシリアル／パラレル変換する。レーザ駆動回路４９は、制御部４１からの吐出タイミング信号ＳＧを受けて前記待機時間だけ待機し、ヘッド制御信号ＳＣＨに応じた半導体レーザＬＤにレーザ駆動電圧ＶＤＬを所定時間だけ供給するようになっている。本実施形態では、レーザ駆動電圧ＶＤＬを供給する時間を「照射時間」とし、その「照射時間」は、液滴Ｆｂ（目標吐出位置Ｐ）が走査距離Ｗｓの移動に要する時間、すなわち反射ミラーＭの上動する時間に設定されている。
【００６８】
今、反射ミラーＭが最下位置に位置する状態で１列目の黒セルＣ１（目標吐出位置Ｐ）が着弾位置ＰＦに搬送されると、制御部４１は、吐出ヘッド駆動回路４８、レーザ駆動回路４９及び走査モータ駆動回路５１に、それぞれ吐出タイミング信号ＳＧを出力する。
【００６９】
吐出タイミング信号ＳＧを出力して待機時間だけ経過すると、着弾位置ＰＦの液滴Ｆｂが照射位置ＰＴまで搬送されて、制御部４１は、レーザ駆動回路４９及び走査モータ駆動回路５１を介して、レーザ光Ｂの出射と反射ミラーＭの上動を開始する。
【００７０】
このとき、照射位置ＰＴに搬送された液滴Ｆｂには、最下位置に位置する反射ミラーＭとノズルプレート３１との間の多重反射によって、照射角θ２のレーザ光Ｂが照射される。そして、基板２がＸ矢印方向に搬送され続けると、移動する液滴Ｆｂの中心位置には、上動する反射ミラーＭのレーザ光Ｂの走査によって、照射角θ２のレーザ光Ｂが照射され続ける。
【００７１】
やがて、レーザ光Ｂの照射開始から「照射時間」だけ経過すると、液滴Ｆｂが照射終了位置ＰＥを通過して、制御部４１は、レーザ駆動回路４９及び走査モータ駆動回路５１を介して、半導体レーザＬＤからのレーザ光Ｂの出射を停止し、反射ミラーＭを最上位置から下動させる。
【００７２】
以後、同様に、制御部４１は、液滴Ｆｂ（目標吐出位置Ｐ）が照射位置ＰＴに到達する度に、反射ミラーＭを上動してレーザ光Ｂを走査し、走査距離Ｗｓの間（「照射時間」の間）だけ、対応する液滴Ｆｂの中心位置にレーザ光Ｂを照射し続ける。これによって、走査距離Ｗｓの移動時間（「照射時間」）分だけ、液滴Ｆｂに照射するレーザ光Ｂの照射量を増大することができ、液滴Ｆｂの乾燥あるいは焼成不良を防止して、セル幅Ｗに整合したドットＤを形成することができる。
【００７３】
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、反射ミラーＭを上下動可能に配設して、基板２に照射するレーザ光ＢをＸ矢印方向に走査可能にした。そして、走査するレーザ光Ｂの走査周期を、照射位置ＰＴに搬送される目標吐出位置Ｐ（液滴Ｆｂ）の搬送周期に同期させて、走査距離Ｗｓの間だけ、液滴Ｆｂの中心位置（目標吐出位置Ｐ）にレーザ光Ｂを照射し続けるようにした。
【００７４】
従って、液滴Ｆｂに対して、走査距離Ｗｓの移動時間（「照射時間」）の分だけレーザ光Ｂを長く照射することができ、液滴Ｆｂの乾燥あるいは焼成不足を回避することができる。その結果、ドットＤの形状制御性を、さらに向上することができる。
【００７５】
なお、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、反射ミラーＭとノズルプレート３１との間で、レーザ光Ｂを多重反射する構成にしたが、これに限らず、反射ミラーＭとノズルプレート３１によって、それぞれ１回だけ反射する構成にしてもよい。
・上記実施形態では、反射ミラーＭの第１反射面Ｍａとノズルプレート３１の第２反射面３１ａを、それぞれ表面２ａと平行な平面で構成するようにした。これに限らず、例えば曲面で形成してもよく、反射ミラーＭとノズルプレート３１との間で反射したレーザ光Ｂを照射位置ＰＴに導く形状であればよい。
・上記実施形態では、第２の反射部材をノズルプレート３１によって構成するようにした。これに限らず、例えば、第２の反射部材を、ノズルプレート３１に別途配設した反射ミラーによって構成してもよく、第１の反射部材の反射したレーザ光Ｂを、ノズルＮの近傍から照射位置ＰＴに導く反射部材であればよい。
・上記実施形態では、撥液膜３１ｂをノズルプレート３１の第２反射面３１ａにのみ形成する構成にした。これに限らず、例えば、撥液膜を反射ミラーＭの第１反射面Ｍａに形成する構成にしてもよく、第１反射面Ｍａ及び第２反射面３１ａの双方に形成する構成にしてもよい。これによれば、少なくとも第１反射面Ｍａと第２反射面３１ａのいずれか一方に対して、液滴Ｆｂに起因する汚染を抑制することができる。
・上記第２実施形態では、反射ミラーＭを上下動してレーザ光Ｂを走査する構成にした。これに限らず、例えば、ノズルプレート３１に配設した第２の反射部材を移動する、あるいは反射ミラーＭと前記第２の反射部材の双方を移動してレーザ光Ｂを走査する構成にしてもよい。
・上記第２実施形態において、レーザ光Ｂの強度や波長領域を、その走査周期に対応させて変調する構成にしてもよい。例えば、照射位置ＰＴに照射するレーザ光Ｂの強度を低く設定し、照射終了位置ＰＥに近づくに連れて、徐々に、その強度を増加させる構成にしてもよい。これによれば、低い強度のレーザ光Ｂによって液滴Ｆｂの突沸を回避することができ、高い強度のレーザ光Ｂによって、金属微粒子を確実に焼成することができる。
・上記実施形態では、基板２をＸ矢印方向に搬送してドットＤを形成し、相対移動手段を基板ステージ２３に具体化した。これに限らず、例えばキャリッジ２７を一方向に移動してドットＤを形成し、相対移動手段をキャリッジ２７に具体化してもよい。
・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をピニングす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、レーザ光源を半導体レーザＬＤで具体化したが、これに限らず、例えば炭酸ガスレーザやＹＡＧレーザであってもよく、着弾した液滴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、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）の絶縁膜や金属配線等、各種パターンに具体化してもよく、着弾した液滴Ｆｂの領域にレーザ光を照射して形成するパターンであればよい。
・上記実施形態では、基板を液晶表示装置１の基板２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。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本実施形態における液晶表示装置を示す平面図。
【図２】同じく、液滴吐出装置を示す概略斜視図。
【図３】同じく、液滴吐出ヘッド及びレーザヘッドを示す概略斜視図。
【図４】第１実施形態の液滴吐出ヘッド及びレーザヘッドを示す概略断面図。
【図５】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。
【図６】第２実施形態の液滴吐出ヘッド及びレーザヘッドを示す概略断面図。
【図７】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。
【図８】従来例の液滴吐出装置を示す概略断面図。
【符号の説明】
【００７７】
２…基板、２０…液滴吐出装置、２１…相対移動手段を構成する基板ステージ、３０…液滴吐出ヘッド、３１…第２の反射部材を構成するノズルプレート、３１ａ…反射面、３１ｂ…撥液膜、４１…走査制御手段を構成する制御部、Ｂ…レーザ光、Ｆｂ…液滴、ＬＤ…レーザ光源としての半導体レーザ、Ｍ…第１の反射部材としての反射ミラー、Ｎ…吐出口を構成するノズル。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と相対向する液滴吐出ヘッドの吐出口からパターン形成材料を含む液滴を吐出し、前記基板に着弾した前記液滴の領域にレーザ光源からのレーザ光を照射し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、
前記基板の上方に設けられた第１の反射部材に向かって前記レーザ光源からの前記レーザ光を出射し、前記レーザ光を前記第１の反射部材から前記吐出口の近傍に設けられた第２の反射部材に向かって反射し、前記第１の反射部材で反射した前記レーザ光を、前記第２の反射部材から前記基板に着弾した前記液滴の領域に反射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２】
請求項１に記載のパターン形成方法において、
前記レーザ光源に対する前記液滴の相対移動に対応して前記レーザ光源からの前記レーザ光を走査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３】
基板と相対向する吐出口から液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、レーザ光を出射するレーザ光源と、を備えた液滴吐出装置において、
前記基板の上方に設けられて、前記レーザ光源の出射した前記レーザ光を受けて前記吐出口の近傍に反射する第１の反射部材と、
前記吐出口の近傍に設けられて、前記第１反射部材の反射した前記レーザ光を受けて前記基板に着弾した前記液滴の領域に反射する第２の反射部材と、
を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の液滴吐出装置において、
前記第２の反射部材は、前記吐出口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。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の液滴吐出装置において、
少なくとも前記第１の反射部材と前記第２の反射部材のいずれか一方は、前記レーザ光を透過して前記液滴を撥液する撥液膜で被覆されたことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか１つに記載の液滴吐出装置において、
少なくとも前記第１の反射部材と前記第２の反射部材のいずれか一方は、前記レーザ光源からの前記レーザ光を走査することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれか１つに記載の液滴吐出装置において、
前記基板を前記レーザ光源に対して相対移動する相対移動手段と、
少なくとも前記第１の反射部材と前記第２の反射部材のいずれか一方を駆動制御して、前記レーザ光源からの前記レーザ光を前記液滴の相対移動に対応させて走査する走査制御手段と、
を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項１】
基板と相対向する液滴吐出ヘッドの吐出口からパターン形成材料を含む液滴を吐出し、前記基板に着弾した前記液滴の領域にレーザ光源からのレーザ光を照射し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、
前記基板の上方に設けられた第１の反射部材に向かって前記レーザ光源からの前記レーザ光を出射し、前記レーザ光を前記第１の反射部材から前記吐出口の近傍に設けられた第２の反射部材に向かって反射し、前記第１の反射部材で反射した前記レーザ光を、前記第２の反射部材から前記基板に着弾した前記液滴の領域に反射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２】
請求項１に記載のパターン形成方法において、
前記レーザ光源に対する前記液滴の相対移動に対応して前記レーザ光源からの前記レーザ光を走査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３】
基板と相対向する吐出口から液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、レーザ光を出射するレーザ光源と、を備えた液滴吐出装置において、
前記基板の上方に設けられて、前記レーザ光源の出射した前記レーザ光を受けて前記吐出口の近傍に反射する第１の反射部材と、
前記吐出口の近傍に設けられて、前記第１反射部材の反射した前記レーザ光を受けて前記基板に着弾した前記液滴の領域に反射する第２の反射部材と、
を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の液滴吐出装置において、
前記第２の反射部材は、前記吐出口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。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の液滴吐出装置において、
少なくとも前記第１の反射部材と前記第２の反射部材のいずれか一方は、前記レーザ光を透過して前記液滴を撥液する撥液膜で被覆されたことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか１つに記載の液滴吐出装置において、
少なくとも前記第１の反射部材と前記第２の反射部材のいずれか一方は、前記レーザ光源からの前記レーザ光を走査することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれか１つに記載の液滴吐出装置において、
前記基板を前記レーザ光源に対して相対移動する相対移動手段と、
少なくとも前記第１の反射部材と前記第２の反射部材のいずれか一方を駆動制御して、前記レーザ光源からの前記レーザ光を前記液滴の相対移動に対応させて走査する走査制御手段と、
を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−９８２８０（Ｐ２００７−９８２８０Ａ）
【公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２９１５５６（Ｐ２００５−２９１５５６）
【出願日】平成１７年１０月４日（２００５．１０．４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月４日（２００５．１０．４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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