液滴吐出方法
【課題】短時間に集中してパターン形成を行った場合における機能液の温度の低下に起因するパターン精度の低下を抑制する。
【解決手段】吐出データに基づいて、液滴吐出ヘッド４７から機能性材料を含有する液状体４９を液滴５０として媒体６１上に吐出する液滴吐出方法であって、液滴吐出ヘッド４７及び／又は液滴吐出ヘッド４７に至る液状体４９の供給経路２９の、少なくとも一部を電気熱変換素子５４により所定の温度に加熱する加熱工程と、媒体６１上に液滴５０を吐出する液滴吐出工程と、を実施することを特徴とする液滴吐出方法。
【解決手段】吐出データに基づいて、液滴吐出ヘッド４７から機能性材料を含有する液状体４９を液滴５０として媒体６１上に吐出する液滴吐出方法であって、液滴吐出ヘッド４７及び／又は液滴吐出ヘッド４７に至る液状体４９の供給経路２９の、少なくとも一部を電気熱変換素子５４により所定の温度に加熱する加熱工程と、媒体６１上に液滴５０を吐出する液滴吐出工程と、を実施することを特徴とする液滴吐出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
媒体の表面にパターンを形成する方法のひとつとして、液滴吐出ヘッドのノズルから、顔料等の機能性材料を含有する液状体（以下、「機能液」と称する。）の液滴を吐出して、被吐出物上の任意の位置に該機能性材料を含む層からなるパターンを形成する液滴吐出（インクジェット）法がある。近年では、ＩＣパッケージ等の表面に文字等のパターンを形成するような用途にも用いられている。かかる用途において、形成されるパターンの精度を向上させるためには、液滴吐出ヘッドから吐出される機能液の（吐出量の）ばらつきを低減する必要がある。そして、かかる吐出量は機能液の温度の影響を受けるため、吐出量のばらつきを低減するためには、該機能液の温度変化を低減する必要がある。
【０００３】
図１に、機能液の吐出量と該機能液の温度との関係を示す。（ａ）は機能液の温度と粘度の関係を示す図であり、（ｂ）は機能液の粘度と吐出量の関係を示す図である。夫々、（１）〜（３）の３種類の機能液について上記の関係を示している。一般的に、機能液は温度によって粘度等の特性が変動するという特徴を有している。すなわち、図１（ａ）に示すように、温度（液温）が低下すると粘度が上昇する。そして、図１（ｂ）に示すように、粘度が上昇すると、同一条件、すなわち後述する圧電素子２４（図４参照）に印加する電圧等が同一の場合においての吐出量が低下する。したがって、パターン精度の向上のためには、吐出される機能液の温度変化を低減する必要がある。
【０００４】
ここで問題となるのが、機能液の温度が、単位時間当たりの吐出量の影響を受けるということである。機能液は液滴吐出ヘッドの近傍に配置されたタンクに充填されており、吐出量に合せて、すなわち吐出した分を補充するように、該液滴吐出ヘッド供給される。一般的に、液滴吐出ヘッド内の機能液はヒーター等の電気熱変換素子により若干加熱されており、一方でタンク内の機能液の温度は室温と略同一である。したがって、短時間に集中して印字等のパターン形成を行った場合、タンクから液滴吐出ヘッドに急速に機能液が補充されるため、該液滴吐出ヘッド内の温度が低下し、結果としてパターン精度の低下につながることがある。
【０００５】
かかる現象を抑制するために、例えば（特許文献１）では、液滴吐出ヘッドの近傍にヒーターと共にセンサーを配置する態様の液滴吐出装置が提案されている。機能液の温度をセンサーで感知し、該機能液の温度の低下の度合いに合せてヒーターに通電することで、該機能液の温度変化を低減でき、その結果、短時間に集中してパターン形成を行う場合におけるパターン精度の低下を抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２５４３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし上記の態様は、従来の液滴吐出装置にセンサー等を新たに付加する必要があり、装置構成の複雑化につながると言う問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］吐出データに基づいて、液滴吐出ヘッドから機能性材料を含有する液状体を液滴として媒体上に吐出する液滴吐出方法であって、上記液滴吐出ヘッド及び／又は上記液滴吐出ヘッドに至る上記液状体の供給経路の、少なくとも一部を電気熱変換素子により所定の温度に加熱する加熱工程と、上記媒体上に上記液滴を吐出する液滴吐出工程と、を実施することを特徴とする液滴吐出方法。
【００１０】
このような液滴吐出方法であれば、吐出される液状体の温度変化を低減でき、該液状体の粘度の増加に伴う吐出量の変動を低減できる。したがって、媒体上に形成されるパターンの精度を向上できる。
【００１１】
［適用例２］上述の液滴吐出方法であって、上記加熱工程は、上記媒体上における上記液滴の配置に関する上記吐出データに基づいて、将来的に上記液滴吐出ヘッドから吐出される上記液状体の単位時間あたりの吐出量を算出する吐出量算出工程と、上記吐出量算出工程で算出された上記単位時間あたりの吐出量に基づき、加熱に要する通電量を算出する通電量算出工程と、上記通電量算出工程で算出された通電量に基づいて、上記電気熱変換素子に通電する通電工程と、を含む工程であることを特徴とする液滴吐出方法。
【００１２】
このような液滴吐出方法であれば、温度センサー等を用いることなく吐出される液状体の温度変化を低減できる。したがって、コストの増加を抑制しつつ媒体上に形成されるパターンの精度を向上できる。
【００１３】
［適用例３］上述の液滴吐出方法であって、上記液滴吐出工程は、上記媒体に対して上記液滴吐出ヘッドを対向配置して相対的に移動させる主走査の間に上記液滴吐出ヘッドから上記液状体を上記液滴として吐出する工程であり、上記吐出量算出工程は、上記主走査ごとの上記吐出量を算出する工程であることを特徴とする液滴吐出方法。
【００１４】
このような液滴吐出方法であれば、主走査ごとに吐出量を算出するので、例えば、単位時間を１秒とする場合に比べて長い時間を単位とすることができ、算出のための情報量を簡略化することができる。
【００１５】
［適用例４］上述の液滴吐出方法であって、上記媒体は、上記液状体に対して非吸収性を有し、上記液状体は、上記機能性材料を含む紫外線硬化型の溶液であり、上記媒体上の吐出された上記液状体に紫外線を照射する照射工程をさらに実施することを特徴とする液滴吐出方法。
【００１６】
このような液滴吐出方法であれば、媒体上に液状体を液滴として吐出して硬化させることにより、文字や所定のパターン形状を有するマークなどの画像を安定した形状で形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】機能液の吐出量と該機能液の温度との関係を示す図。
【図２】実施形態の液滴吐出方法の対象となるＩＣ基板の概略を示す図。
【図３】実施形態の液滴吐出方法に用いられる液滴吐出装置の構成を示す概略斜視図。
【図４】液滴吐出ヘッドの構造を示す模式断面図。
【図５】ヘッドユニット内に配置された圧力調整ユニットと電気熱変換素子としてのヒーターとを模式的に示す図。
【図６】液滴吐出装置の制御系と該制御系によって動作する各要素とを示すブロック図。
【図７】本実施形態にかかる液滴吐出方法を示すフローチャート。
【図８】液滴吐出工程と通電工程との時間軸上の関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態にかかる液滴吐出方法について、図面を参照しつつ述べる。上述したように、本実施形態は機能液の液滴を吐出してパターンを形成する方法に関するものである。そこで、該液滴の吐出に用いる装置及び吐出の対象物（すなわち媒体）等について説明した後に、具体的な液滴吐出方法について説明する。
【００１９】
（ＩＣ基板）
図２は、本実施形態の液滴吐出方法の対象となるＩＣ基板１の概略を示す図である。ＩＣ基板１は、ＩＣパッケージ３と該ＩＣパッケージが複数個実装された基板２とを含んでいる。ＩＣパッケージ３は、パターン形成時においては、このように基板２上に複数個が規則的に実装された状態で一括して処理される。基板２は耐熱性が必要であり、ガラスエポキシ基板、紙フェノール基板、紙エポキシ基板、紙エポキシ基板等が用いられている。
【００２０】
ＩＣパッケージ３の表面には会社名４、機種コード５、製造番号６等の文字、すなわちパターンが形成されている。上述したように、かかるパターンは表面に吐出された機能液を硬化させることで形成される。機能液は、水、アルコール等の溶媒に、紫外線硬化樹脂、機能性材料としての染料または顔料、エチレングリコール等の界面活性剤を溶解または分散させることにより得られている。なお、吐出後の機能液は紫外線の照射により硬化されるが、本実施形態ではかかる硬化工程及び紫外線の照射に要する機構等の記載は省略する。
【００２１】
（液滴吐出装置）
図３は、本実施形態の液滴吐出方法に用いられる液滴吐出装置１０の構成を示す概略斜視図である。図示すように、液滴吐出装置１０は、直方体形状に形成された基台３５を備えている。後述する液滴５０（図４（ｂ）参照）を吐出するときに、ヘッドユニット４５と被パターン形成物（すなわち上述のＩＣ基板１）とを相対移動させることを主走査という。そして、該主走査の方向を主走査方向とする。そして、主走査方向と直交する方向を副走査方向とする。本実施形態ではＹ方向を主走査方向とし、Ｘ方向を副走査方向としている。
【００２２】
基台３５の図中上面には、Ｙ方向に延在する一対の案内レール３６がＹ方向の全幅にわたり形成されている。その基台３５の図中上側には、一対の案内レール３６に対応するステージ駆動機構７８（後述する図６参照）を備えたステージ３７が取付けられている。該ステージ駆動機構には、リニアモーターあるいはネジ式直動機構等が用いられ、Ｙ方向に沿って所定の速度で往動または復動が可能である。さらに、基台３５の図中上面には、案内レール３６と平行に主走査位置検出装置３８が配置され、主走査位置検出装置３８によりステージ３７の位置が検出される。ステージ３７の図中上面には、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。ＩＣ基板１は、該基板チャック機構によりステージ３７の該上面に固定される。
【００２３】
基台３５のＸ方向の両側には一対の支持台４０が立設され、該一対の支持台にはＸ方向に延在する案内部材４１が形成されている。そして、該案内部材の図中下側にはＸ方向に延在する案内レール４２がＸ方向の全幅にわたり形成されている。そして、案内レール４２には、キャリッジ４３が該案内レールに沿って移動可能なように配置されている。キャリッジ４３は後述するキャリッジ駆動機構７７（後述する図６参照）を備えており、Ｘ方向に沿って走査移動が可能である。案内部材４１とキャリッジ４３との間には副走査位置検出装置４４が配置され、キャリッジ４３の位置が計測される。
【００２４】
キャリッジ４３の図中下側にはヘッドユニット４５が配置され、該ヘッドユニットのステージ３７側の面には１又は複数個の、後述する液滴吐出ヘッド４７（図４参照）が配置されている。ヘッドユニット４５には、液滴吐出ヘッド４７を駆動するヘッドドライバー７３（後述する図６参照）が内蔵されており、その他後述する機能液の圧力を調整する装置等が配置されている。
【００２５】
キャリッジ４３の図中上側には、機能液４９（図４参照）が充填される機能液タンク４６が配置されている。ヘッドユニット４５内に配置されている液滴吐出ヘッド４７と機能液タンク４６とは機能液供給チューブ２９（後述する図５参照）により接続されている。そして、機能液４９が吐出されると、吐出された量と同量の機能液４９が、機能液タンク４６内から該機能液供給チューブを介して液滴吐出ヘッド４７に供給される。
【００２６】
図４は、液滴吐出ヘッド４７の構造を示す模式断面図である。液滴吐出ヘッド４７は、Ｘ方向に列状に形成された複数のノズル１８を有している。図４（ａ）は、Ｘ方向に垂直の断面であり、列状に形成された複数のノズル１８の断面を示す図である。図４（ｂ）は、Ｙ方向に垂直の断面であり、ノズル１８を連通部２７等と共に示す図である。
【００２７】
図４（ａ）に示すように、ノズルプレート１７の上側であってノズル１８と相対する位置には、キャビティ２１が形成されている。キャビティ２１の図中上側には、上下方向に振動して、キャビティ２１内の容積を拡大縮小する振動板２３と、上下方向に伸縮して振動板２３を振動させる圧電素子２４が配置されている。そして、キャビティ２１には機能液４９が充填されている。
【００２８】
液滴吐出ヘッド４７が、上述のヘッドドライバー７３から圧電素子２４を駆動するためのノズル駆動信号を受けると、圧電素子２４が上下方向に伸縮する。そして、圧電素子２４は振動板２３を振動させるので、振動板２３と隣接するキャビティ２１の容積が拡大縮小する。それにより、キャビティ２１内に供給された機能液４９のうち縮小した容積分の機能液４９がノズル１８から液滴５０として吐出される。液滴吐出装置１０は、ステージ３７とキャリッジ４３とを走査移動する。そして、ノズル１８が所定の場所に位置するときに液滴５０を吐出することにより、基板２に実装されたＩＣパッケージ３の表面に上述の機能性材料からなる任意の平面形状のパターンを形成できる。
【００２９】
図４（ｂ）に示すように、キャビティ２１と接続して機能液供給路２６が形成されている。機能液供給路２６は１つのキャビティ２１に１つ形成され、キャビティ２１に機能液４９が流入する流路となっている。各機能液供給路２６と接続する共通の流路としての連通部２７が形成され、各キャビティ２１は連通部２７によりつながっている。連通部２７の図中上側には機能液導入路２８が連通部２７と接続して形成されている。そして、機能液導入路２８に接続して、機能液タンク４６と該機能液導入路との間を導通する機能液供給チューブ２９が配置されている。
【００３０】
機能液供給チューブ２９から供給される機能液４９は機能液導入路２８を通過して連通部２７に流動する。そして、機能液４９は連通部２７から複数の機能液供給路２６に分岐して流入する。圧電素子２４が振動板２３を振動させるとき、機能液４９は機能液供給路２６からキャビティ２１に入って、ノズル１８から液滴５０として吐出される。
【００３１】
図５は、ヘッドユニット４５内に配置された、圧力調整ユニット５２と電気熱変換素子としてのヒーター５４とを模式的に示す図である。図示するようにキャリッジ４３は、機能液４９を充填可能な機能液タンク４６と、液滴吐出ヘッド４７を内蔵するヘッドユニット４５と、を備えている。なお、液滴吐出ヘッド４７の構造は簡略化して、ノズル１８と機能液導入路２８と連通部２７との３要素のみを示している。
【００３２】
機能液タンク４６と機能液導入路２８との間を導通する機能液供給チューブ２９には、圧力調整ユニット５２が配置されている。圧力調整ユニット５２は、液滴吐出ヘッド４７における機能液４９が充填されている部分（上述のキャビティ２１等）の圧力が常に一定値となるように調整して、ノズル１８から機能液４９が吐出されたときには該吐出量と等しい量の新たな機能液４９を機能液タンク４６から自動的に供給させる機能を果たしている。したがって、流量センサー等を配置することなく、常にノズル１８の先端まで機能液４９が充填されている。
【００３３】
機能液供給チューブ２９における、圧力調整ユニット５２と液滴吐出ヘッド４７との間には、ヒーター５４が取り付けられている。同様に、液滴吐出ヘッド４７の周囲にも、ヒーター５４が取り付けられている。したがって、機能液供給チューブ２９においてヒーター５４が取り付けられている部分からノズル１８にいたるまでの部分は加熱されており、加熱部となっている。ここで、該加熱部における機能液４９の液温をＴh（℃）とする。
【００３４】
一方、機能液タンク４６から上述のヒーター５４に至るまでの間は非加熱部である。該非加熱部における機能液４９の液温をＴa（℃）とする。非加熱部の温度は、当該液滴吐出装置が設置されている場所の温度（いわゆる室温）に略一致している。したがって、Ｔaは室温に近い温度である。機能液４９の温度は、機能液タンク４６内に充填されている段階では、Ｔa（℃）である。一方、吐出される直前に連通部２７あるいはキャビティ２１（図４参照）等に充填されている段階の温度は、Ｔh（℃）である。
【００３５】
本実施形態の液滴吐出方法で用いられる液滴吐出装置１０は、吐出する前の段階で機能液４９を加熱することで流動性を一定に保ち、吐出量（すなわち個々の液滴５０の体積）の変動を低減している。そして、本実施形態の液滴吐出方法で用いられる液滴吐出装置１０は、後述するパターンデータから算出される機能液４９の吐出量に合せて、ヒーター５４へ供給する電流量を定めることができる。すなわち、温度センサーあるいは流量センサーを用いずに吐出量を推定して、該推定値に基づいてヒーター５４へ供給する電流量を定めることができる。
【００３６】
図６は、本実施形態の液滴吐出方法に用いられる液滴吐出装置１０の制御系１１と、該制御系によって動作する各要素と、を示すブロック図である。図示するように、液滴吐出装置１０の制御系１１は、コントローラー７０と、液滴吐出装置１０を構成する各構成要素を駆動する各種ドライバーとを含んでいる。
【００３７】
各種ドライバーとは、少なくともキャリッジ駆動機構７７とステージ駆動機構７８とを駆動する駆動用ドライバー７２と、液滴吐出ヘッド４７を駆動するヘッドドライバー７３と、圧力調整ユニット５２を駆動する圧力調整用ドライバー７４と、ヒーター５４を駆動するヒーター用ドライバー７５と、の計４種のドライバーを含んでいる。なお、各種ドライバーには、上述の５つの構成要素以外の構成要素を駆動するドライバーを含ませることもできる。
【００３８】
コントローラー７０は、互いにバスを介して接続された、ＣＰＵ（不図示）とＲＯＭ（不図示）とＲＡＭ（不図示）とを少なくとも備えている。そして、液滴吐出装置１０には含まれない外部コンピューター７１と接続されている。ＲＯＭは、コントローラー７０がパターン形成を行う際に用いる制御プログラム等を記憶している。ＲＡＭは、外部コンピューター７１から伝達される、ＩＣパッケージ３に形成される文字等のパターンデータを一時的に記憶できる。ＣＰＵは、上述のＲＯＭに記憶されている変換プログラムに従って、ＲＡＭ内のパターンデータを吐出データに変換できる。
【００３９】
ここで、「パターンデータ」とは、上述の会社名４等のパターン（この場合は文字）である。そして、「吐出データ」とは、液滴吐出ヘッド４７が有する複数のノズル１８の各々の、該パターンを形成する際の吐出のタイミング等の内容である。ＣＰＵは、該吐出データに基づいて、駆動用ドライバー７２及びヘッドドライバー７３等に各種の制御信号を出力することにより液滴吐出装置１０全体を制御して、文字等のパターンを形成している。
【００４０】
そして、本実施形態で用いられる液滴吐出装置１０は、ＲＯＭに吐出データに基づいて機能液４９の所要量（吐出量）を算出するプログラムと、算出された所要量の機能液４９が吐出された場合に上述の加熱部から失われる熱量を算出するプログラムと、を記憶させている。外部コンピューター７１からパターンデータが伝達されると、ＣＰＵは上述の変換プログラムを用いて吐出データに変換し、さらに上述のＲＯＭに記憶されている算出プログラムにより加熱部から失われる熱量を算出する。
【００４１】
ここで、本実施形態の液滴吐出方法では、機能液４９の吐出量を、上述の主走査毎に算出している。すなわち一回の主走査で吐出される全液滴５０の総量を算出して、該総量の機能液４９が加熱部から外部（すなわち媒体としてのＩＣ基板１）へ向けて供給されることにより失われる熱量を算出している。かかる手法によれば、個々の液滴５０毎に失われる熱量を算出している手法に比べて、算出のための情報量等を簡略化できる。
【００４２】
そしてＣＰＵは、実際にパターン形成（すなわち機能液４９の吐出）が開始される前、あるいは該パターン形成と同時に、ヒーター用ドライバー７５を駆動してヒーター５４に通電させることで、加熱部から失われる熱量を補填して加熱部の温度低下を防ぐことができる。以下、かかる液滴吐出装置１０を用いて行う、本実施形態の液滴吐出方法について述べる。
【００４３】
（液滴吐出方法）
図７は、本実施形態にかかる液滴吐出方法を示すフローチャートである。
ステップＳ１は、パターンデータ取得工程であり、コントローラー７０が、外部コンピューター７１より媒体としてのＩＣ基板１（より具体的にはＩＣパッケージ３）に形成されるべき会社名４等のパターンを受け取る工程である。なお、ステップＳ１の時点において、ＩＣ基板１はステージ３７の上面に固定されていることが好ましいが、本実施形態の液滴吐出方法では、ステップＳ６の工程を実施までにＩＣ基板１を固定すればよい。次にステップＳ２に移行する。
【００４４】
ステップＳ２は、ＲＯＭに記憶されている変換プログラムにより、上述のパターンデータを吐出データに変換する工程である。次にステップＳ３に移行する。
【００４５】
ステップＳ３は、ＲＯＭに記憶されている算出プログラムにより、上述の吐出データから上述のパターン形成に必要な機能液４９の吐出量を算出する工程である。かかる量の機能液４９が、パターン形成の終了までに機能液供給チューブ２９内を流動することとなる。すなわち、当該量の機能液４９が新たに非加熱部から液滴吐出ヘッド４７の内部等の加熱部に流入することとなる。次にステップＳ４に移行する。
【００４６】
ステップＳ４は、ＲＯＭに記憶されている算出プログラムにより、ステップＳ３で算出された量の機能液４９が加熱部に流入することによる温度の低下と該低下を補填するために要するヒーター５４の通電量を算出する工程である。次にステップＳ５に移行する。
【００４７】
ステップＳ５は、ステップＳ４で算出された量の電流をヒーター５４に供給する工程である。かかる工程により非加熱部に存在していた室温に近い温度の機能液４９が加熱部に流入しても、温度の低下が抑制される。なお、本工程はこの後のステップＳ６の工程と重ねて実施される。したがって、加熱部内に位置する機能液４９が過度に加熱されることは抑制される。次にステップＳ６が、（上述したようにステップＳ５と相前後して）実施される。
【００４８】
ステップＳ６は、液滴吐出工程である。ステップＳ２の工程で得られた吐出データとＲＯＭに記憶されている制御プログラムに基づき、ステージ３７上に固定されているＩＣ基板１に対して、液滴吐出ヘッド４７より機能液４９を液滴５０として吐出する。ステージ３７は主走査及び副走査が行われるため、本工程でＩＣ基板１に対して任意のパターンを形成できる。
【００４９】
以上のステップＳ１〜ステップＳ６の工程を実施後に、吐出された機能液４９を硬化等させる工程を実施して、本実施形態の液滴吐出方法により、媒体としてのＩＣ基板１にパターンを形成する工程が終了する。
【００５０】
上述するように、本実施形態の液滴吐出方法は、ステップＳ５の工程においてヒーター５４に供給する電流量を、媒体（本実施形態ではＩＣ基板１）に形成するパターンの内容すなわちパターンデータから推定するところに特徴がある。パターンデータを吐出データに変換し、該吐出データから将来的に吐出される機能液４９の量を、実際に液滴吐出工程が開始される前に算出している。すなわち、流量センサー等を用いずに吐出される機能液４９の量を算出している。その結果、液滴吐出装置１０の構成を簡略化することを可能にしている。
【００５１】
また、将来的に吐出される機能液４９の量を算出できるため、実際に機能液４９が吐出される前の時点でヒーター５４に対する電流の供給を開始できる。その結果、大量の媒体を連続して処理する場合、すなわち大量の機能液４９を連続的に吐出するような場合であっても、加熱部の温度Ｔh（℃）の低下を抑制でき、吐出される機能液４９の粘度のばらつきを低減できる。したがって、吐出される液滴５０の体積のばらつきを低減でき、媒体に形成されるパターンの精度等を向上できる。
【００５２】
図７に示すフローチャートに基づき、本実施形態の液滴吐出方法は、以下に示すように、液滴５０の吐出工程に合せてヒーター５４への通電が実施される。図８は、かかる液滴吐出工程と通電工程との時間軸上の関係を示す図である。図示するように、上述したようなＩＣパッケージ３上に（図２参照）文字を形成する場合、液滴５０の吐出は間欠的に行われる。すなわち、１又は複数のＩＣパッケージ３を実装したＩＣ基板１（図２参照）が処理される間に一群の液滴５０が集中的に吐出される。そして、次のＩＣ基板１が搬送される間は、液滴５０は殆んど吐出されない。
【００５３】
通電工程は、吐出される液滴５０の総量、すなわち機能液供給チューブ２９（図４（ｂ）参照）内を流動する機能液４９の総量に比例する電流を供給する工程である。したがって、通電工程も図示するように間欠的に行われる。また、仮に液滴５０の吐出が間欠的ではなく連続的な場合は、ヒーター５４への通電も連続的なものとなる。
【００５４】
なお、本図では、液滴５０が（集中的に）吐出されていない時間帯も、若干の吐出がされている。かかる吐出はフラッシング工程であり、液滴吐出ヘッド４７を良好な状態に保つために行われている。
【００５５】
ヒーター５４への通電は、かかるフラッシング工程時においても若干はなされている。理由の１つとしては、フラッシングにより吐出される若干の機能液４９に見合った分の加熱が必要なことである。もうひとつの理由としては、仮にフラッシング工程が行われず、１つのＩＣ基板１が処理された後、次のＩＣ基板１の処理が始まるまでの間は液滴５０が全く吐出されない場合であっても、液滴吐出ヘッド４７内を室温よりも高温に保つために、すなわち、Ｔh＞Ｔaを維持するためには若干の加熱が必要だからである。
【００５６】
上述したように、ヒーター５４への電流の供給は、通電量算出工程による算出結果に基づいて行われる。該通電量算出工程は、下記にように行われる。なお、以下の記載においては単位を一部省略している。
【００５７】
（１）吐出データと機能液吐出量（流量）との関係。
まず、
Ｎd：吐出データ内の総液滴吐出回数、
ＩV：１液滴（５０）あたりの機能液容積、
Ｔp：パターン形成に要する時間、
Ｉ：単位時間当たりに機能液吐出量（流量）、
としたとき、
Ｉ＝ＩVＮd／Ｔp
である。
【００５８】
（２）発熱量と機能液吐出量（流量）との関係。
機能液４９が吐出されない場合において、上述の加熱部温度Ｔhが一定値に制御されている場合、発熱量Ｊinと放熱量Ｊoutとの関係はＪin＝Ｊoutの関係が成り立ち、熱的に平衡状態である。上述の式が成り立っているときのＪinが、上述のＴh＞Ｔaを維持するための若干の加熱に該当する。この状態から機能液４９の吐出を開始すると、液温がＴhの機能液４９が熱を奪って加熱部から出て行き、非加熱部からは液温がＴaの機能液４９が流入してくる。したがって、該流入に見合った分の加熱を行わない限り（すなわちＪinを増加させない限り）、液滴吐出ヘッド４７内の温度が低下する。
【００５９】
機能液４９の吐出により失われる熱量をＪiとして、ここで機能液の比熱をｃとすると、
Ｊin＝Ｊout＋Ｊi
であり、
Ｊi＝Ｉｃ
である。
そして、液滴吐出ヘッド４７の放熱抵抗をＲoutとすると、
Ｊout＝（Ｔh−Ｔa）／Ｒout
であるので、発熱量Ｊin、すなわちヒーター５４に通電することで生じさせるべき熱量は、
Ｊin＝（Ｔh−Ｔa）／Ｒout＋Ｉｃ
と、算出される。
上述のコントローラー７０（図６参照）に内蔵されているＣＰＵ（不図示）は、上述のような手順で吐出データから主要の通電量を算出してヒーター５４に供給している。
【符号の説明】
【００６０】
１…媒体としてのＩＣ基板、２…基板、３…ＩＣパッケージ、４…会社名、５…機種コード、６…製造番号、１０…液滴吐出装置、１７…ノズルプレート、１８…ノズル、２１…キャビティ、２３…振動板、２４…圧電素子、２６…機能液供給路、２７…連通部、２８…機能液導入路、２９…機能液供給チューブ、３５…基台、３６…案内レール、３７…ステージ、３８…主走査位置検出装置、４０…支持台、４１…案内部材、４２…案内レール、４３…キャリッジ、４４…副走査位置検出装置、４５…ヘッドユニット、４６…機能液タンク、４７…液滴吐出ヘッド、４９…機能性材料を含有する液状体としての機能液、５０…液滴、５２…圧力調整ユニット、５４…電気熱変換素子としてのヒーター、７０…コントローラー、７１…外部コンピューター、７２…駆動用ドライバー、７３…ヘッドドライバー、７４…圧力調整用ドライバー、７５…ヒーター用ドライバー、７７…キャリッジ駆動機構、７８…ステージ駆動機構。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
媒体の表面にパターンを形成する方法のひとつとして、液滴吐出ヘッドのノズルから、顔料等の機能性材料を含有する液状体（以下、「機能液」と称する。）の液滴を吐出して、被吐出物上の任意の位置に該機能性材料を含む層からなるパターンを形成する液滴吐出（インクジェット）法がある。近年では、ＩＣパッケージ等の表面に文字等のパターンを形成するような用途にも用いられている。かかる用途において、形成されるパターンの精度を向上させるためには、液滴吐出ヘッドから吐出される機能液の（吐出量の）ばらつきを低減する必要がある。そして、かかる吐出量は機能液の温度の影響を受けるため、吐出量のばらつきを低減するためには、該機能液の温度変化を低減する必要がある。
【０００３】
図１に、機能液の吐出量と該機能液の温度との関係を示す。（ａ）は機能液の温度と粘度の関係を示す図であり、（ｂ）は機能液の粘度と吐出量の関係を示す図である。夫々、（１）〜（３）の３種類の機能液について上記の関係を示している。一般的に、機能液は温度によって粘度等の特性が変動するという特徴を有している。すなわち、図１（ａ）に示すように、温度（液温）が低下すると粘度が上昇する。そして、図１（ｂ）に示すように、粘度が上昇すると、同一条件、すなわち後述する圧電素子２４（図４参照）に印加する電圧等が同一の場合においての吐出量が低下する。したがって、パターン精度の向上のためには、吐出される機能液の温度変化を低減する必要がある。
【０００４】
ここで問題となるのが、機能液の温度が、単位時間当たりの吐出量の影響を受けるということである。機能液は液滴吐出ヘッドの近傍に配置されたタンクに充填されており、吐出量に合せて、すなわち吐出した分を補充するように、該液滴吐出ヘッド供給される。一般的に、液滴吐出ヘッド内の機能液はヒーター等の電気熱変換素子により若干加熱されており、一方でタンク内の機能液の温度は室温と略同一である。したがって、短時間に集中して印字等のパターン形成を行った場合、タンクから液滴吐出ヘッドに急速に機能液が補充されるため、該液滴吐出ヘッド内の温度が低下し、結果としてパターン精度の低下につながることがある。
【０００５】
かかる現象を抑制するために、例えば（特許文献１）では、液滴吐出ヘッドの近傍にヒーターと共にセンサーを配置する態様の液滴吐出装置が提案されている。機能液の温度をセンサーで感知し、該機能液の温度の低下の度合いに合せてヒーターに通電することで、該機能液の温度変化を低減でき、その結果、短時間に集中してパターン形成を行う場合におけるパターン精度の低下を抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２５４３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし上記の態様は、従来の液滴吐出装置にセンサー等を新たに付加する必要があり、装置構成の複雑化につながると言う問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］吐出データに基づいて、液滴吐出ヘッドから機能性材料を含有する液状体を液滴として媒体上に吐出する液滴吐出方法であって、上記液滴吐出ヘッド及び／又は上記液滴吐出ヘッドに至る上記液状体の供給経路の、少なくとも一部を電気熱変換素子により所定の温度に加熱する加熱工程と、上記媒体上に上記液滴を吐出する液滴吐出工程と、を実施することを特徴とする液滴吐出方法。
【００１０】
このような液滴吐出方法であれば、吐出される液状体の温度変化を低減でき、該液状体の粘度の増加に伴う吐出量の変動を低減できる。したがって、媒体上に形成されるパターンの精度を向上できる。
【００１１】
［適用例２］上述の液滴吐出方法であって、上記加熱工程は、上記媒体上における上記液滴の配置に関する上記吐出データに基づいて、将来的に上記液滴吐出ヘッドから吐出される上記液状体の単位時間あたりの吐出量を算出する吐出量算出工程と、上記吐出量算出工程で算出された上記単位時間あたりの吐出量に基づき、加熱に要する通電量を算出する通電量算出工程と、上記通電量算出工程で算出された通電量に基づいて、上記電気熱変換素子に通電する通電工程と、を含む工程であることを特徴とする液滴吐出方法。
【００１２】
このような液滴吐出方法であれば、温度センサー等を用いることなく吐出される液状体の温度変化を低減できる。したがって、コストの増加を抑制しつつ媒体上に形成されるパターンの精度を向上できる。
【００１３】
［適用例３］上述の液滴吐出方法であって、上記液滴吐出工程は、上記媒体に対して上記液滴吐出ヘッドを対向配置して相対的に移動させる主走査の間に上記液滴吐出ヘッドから上記液状体を上記液滴として吐出する工程であり、上記吐出量算出工程は、上記主走査ごとの上記吐出量を算出する工程であることを特徴とする液滴吐出方法。
【００１４】
このような液滴吐出方法であれば、主走査ごとに吐出量を算出するので、例えば、単位時間を１秒とする場合に比べて長い時間を単位とすることができ、算出のための情報量を簡略化することができる。
【００１５】
［適用例４］上述の液滴吐出方法であって、上記媒体は、上記液状体に対して非吸収性を有し、上記液状体は、上記機能性材料を含む紫外線硬化型の溶液であり、上記媒体上の吐出された上記液状体に紫外線を照射する照射工程をさらに実施することを特徴とする液滴吐出方法。
【００１６】
このような液滴吐出方法であれば、媒体上に液状体を液滴として吐出して硬化させることにより、文字や所定のパターン形状を有するマークなどの画像を安定した形状で形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】機能液の吐出量と該機能液の温度との関係を示す図。
【図２】実施形態の液滴吐出方法の対象となるＩＣ基板の概略を示す図。
【図３】実施形態の液滴吐出方法に用いられる液滴吐出装置の構成を示す概略斜視図。
【図４】液滴吐出ヘッドの構造を示す模式断面図。
【図５】ヘッドユニット内に配置された圧力調整ユニットと電気熱変換素子としてのヒーターとを模式的に示す図。
【図６】液滴吐出装置の制御系と該制御系によって動作する各要素とを示すブロック図。
【図７】本実施形態にかかる液滴吐出方法を示すフローチャート。
【図８】液滴吐出工程と通電工程との時間軸上の関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態にかかる液滴吐出方法について、図面を参照しつつ述べる。上述したように、本実施形態は機能液の液滴を吐出してパターンを形成する方法に関するものである。そこで、該液滴の吐出に用いる装置及び吐出の対象物（すなわち媒体）等について説明した後に、具体的な液滴吐出方法について説明する。
【００１９】
（ＩＣ基板）
図２は、本実施形態の液滴吐出方法の対象となるＩＣ基板１の概略を示す図である。ＩＣ基板１は、ＩＣパッケージ３と該ＩＣパッケージが複数個実装された基板２とを含んでいる。ＩＣパッケージ３は、パターン形成時においては、このように基板２上に複数個が規則的に実装された状態で一括して処理される。基板２は耐熱性が必要であり、ガラスエポキシ基板、紙フェノール基板、紙エポキシ基板、紙エポキシ基板等が用いられている。
【００２０】
ＩＣパッケージ３の表面には会社名４、機種コード５、製造番号６等の文字、すなわちパターンが形成されている。上述したように、かかるパターンは表面に吐出された機能液を硬化させることで形成される。機能液は、水、アルコール等の溶媒に、紫外線硬化樹脂、機能性材料としての染料または顔料、エチレングリコール等の界面活性剤を溶解または分散させることにより得られている。なお、吐出後の機能液は紫外線の照射により硬化されるが、本実施形態ではかかる硬化工程及び紫外線の照射に要する機構等の記載は省略する。
【００２１】
（液滴吐出装置）
図３は、本実施形態の液滴吐出方法に用いられる液滴吐出装置１０の構成を示す概略斜視図である。図示すように、液滴吐出装置１０は、直方体形状に形成された基台３５を備えている。後述する液滴５０（図４（ｂ）参照）を吐出するときに、ヘッドユニット４５と被パターン形成物（すなわち上述のＩＣ基板１）とを相対移動させることを主走査という。そして、該主走査の方向を主走査方向とする。そして、主走査方向と直交する方向を副走査方向とする。本実施形態ではＹ方向を主走査方向とし、Ｘ方向を副走査方向としている。
【００２２】
基台３５の図中上面には、Ｙ方向に延在する一対の案内レール３６がＹ方向の全幅にわたり形成されている。その基台３５の図中上側には、一対の案内レール３６に対応するステージ駆動機構７８（後述する図６参照）を備えたステージ３７が取付けられている。該ステージ駆動機構には、リニアモーターあるいはネジ式直動機構等が用いられ、Ｙ方向に沿って所定の速度で往動または復動が可能である。さらに、基台３５の図中上面には、案内レール３６と平行に主走査位置検出装置３８が配置され、主走査位置検出装置３８によりステージ３７の位置が検出される。ステージ３７の図中上面には、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。ＩＣ基板１は、該基板チャック機構によりステージ３７の該上面に固定される。
【００２３】
基台３５のＸ方向の両側には一対の支持台４０が立設され、該一対の支持台にはＸ方向に延在する案内部材４１が形成されている。そして、該案内部材の図中下側にはＸ方向に延在する案内レール４２がＸ方向の全幅にわたり形成されている。そして、案内レール４２には、キャリッジ４３が該案内レールに沿って移動可能なように配置されている。キャリッジ４３は後述するキャリッジ駆動機構７７（後述する図６参照）を備えており、Ｘ方向に沿って走査移動が可能である。案内部材４１とキャリッジ４３との間には副走査位置検出装置４４が配置され、キャリッジ４３の位置が計測される。
【００２４】
キャリッジ４３の図中下側にはヘッドユニット４５が配置され、該ヘッドユニットのステージ３７側の面には１又は複数個の、後述する液滴吐出ヘッド４７（図４参照）が配置されている。ヘッドユニット４５には、液滴吐出ヘッド４７を駆動するヘッドドライバー７３（後述する図６参照）が内蔵されており、その他後述する機能液の圧力を調整する装置等が配置されている。
【００２５】
キャリッジ４３の図中上側には、機能液４９（図４参照）が充填される機能液タンク４６が配置されている。ヘッドユニット４５内に配置されている液滴吐出ヘッド４７と機能液タンク４６とは機能液供給チューブ２９（後述する図５参照）により接続されている。そして、機能液４９が吐出されると、吐出された量と同量の機能液４９が、機能液タンク４６内から該機能液供給チューブを介して液滴吐出ヘッド４７に供給される。
【００２６】
図４は、液滴吐出ヘッド４７の構造を示す模式断面図である。液滴吐出ヘッド４７は、Ｘ方向に列状に形成された複数のノズル１８を有している。図４（ａ）は、Ｘ方向に垂直の断面であり、列状に形成された複数のノズル１８の断面を示す図である。図４（ｂ）は、Ｙ方向に垂直の断面であり、ノズル１８を連通部２７等と共に示す図である。
【００２７】
図４（ａ）に示すように、ノズルプレート１７の上側であってノズル１８と相対する位置には、キャビティ２１が形成されている。キャビティ２１の図中上側には、上下方向に振動して、キャビティ２１内の容積を拡大縮小する振動板２３と、上下方向に伸縮して振動板２３を振動させる圧電素子２４が配置されている。そして、キャビティ２１には機能液４９が充填されている。
【００２８】
液滴吐出ヘッド４７が、上述のヘッドドライバー７３から圧電素子２４を駆動するためのノズル駆動信号を受けると、圧電素子２４が上下方向に伸縮する。そして、圧電素子２４は振動板２３を振動させるので、振動板２３と隣接するキャビティ２１の容積が拡大縮小する。それにより、キャビティ２１内に供給された機能液４９のうち縮小した容積分の機能液４９がノズル１８から液滴５０として吐出される。液滴吐出装置１０は、ステージ３７とキャリッジ４３とを走査移動する。そして、ノズル１８が所定の場所に位置するときに液滴５０を吐出することにより、基板２に実装されたＩＣパッケージ３の表面に上述の機能性材料からなる任意の平面形状のパターンを形成できる。
【００２９】
図４（ｂ）に示すように、キャビティ２１と接続して機能液供給路２６が形成されている。機能液供給路２６は１つのキャビティ２１に１つ形成され、キャビティ２１に機能液４９が流入する流路となっている。各機能液供給路２６と接続する共通の流路としての連通部２７が形成され、各キャビティ２１は連通部２７によりつながっている。連通部２７の図中上側には機能液導入路２８が連通部２７と接続して形成されている。そして、機能液導入路２８に接続して、機能液タンク４６と該機能液導入路との間を導通する機能液供給チューブ２９が配置されている。
【００３０】
機能液供給チューブ２９から供給される機能液４９は機能液導入路２８を通過して連通部２７に流動する。そして、機能液４９は連通部２７から複数の機能液供給路２６に分岐して流入する。圧電素子２４が振動板２３を振動させるとき、機能液４９は機能液供給路２６からキャビティ２１に入って、ノズル１８から液滴５０として吐出される。
【００３１】
図５は、ヘッドユニット４５内に配置された、圧力調整ユニット５２と電気熱変換素子としてのヒーター５４とを模式的に示す図である。図示するようにキャリッジ４３は、機能液４９を充填可能な機能液タンク４６と、液滴吐出ヘッド４７を内蔵するヘッドユニット４５と、を備えている。なお、液滴吐出ヘッド４７の構造は簡略化して、ノズル１８と機能液導入路２８と連通部２７との３要素のみを示している。
【００３２】
機能液タンク４６と機能液導入路２８との間を導通する機能液供給チューブ２９には、圧力調整ユニット５２が配置されている。圧力調整ユニット５２は、液滴吐出ヘッド４７における機能液４９が充填されている部分（上述のキャビティ２１等）の圧力が常に一定値となるように調整して、ノズル１８から機能液４９が吐出されたときには該吐出量と等しい量の新たな機能液４９を機能液タンク４６から自動的に供給させる機能を果たしている。したがって、流量センサー等を配置することなく、常にノズル１８の先端まで機能液４９が充填されている。
【００３３】
機能液供給チューブ２９における、圧力調整ユニット５２と液滴吐出ヘッド４７との間には、ヒーター５４が取り付けられている。同様に、液滴吐出ヘッド４７の周囲にも、ヒーター５４が取り付けられている。したがって、機能液供給チューブ２９においてヒーター５４が取り付けられている部分からノズル１８にいたるまでの部分は加熱されており、加熱部となっている。ここで、該加熱部における機能液４９の液温をＴh（℃）とする。
【００３４】
一方、機能液タンク４６から上述のヒーター５４に至るまでの間は非加熱部である。該非加熱部における機能液４９の液温をＴa（℃）とする。非加熱部の温度は、当該液滴吐出装置が設置されている場所の温度（いわゆる室温）に略一致している。したがって、Ｔaは室温に近い温度である。機能液４９の温度は、機能液タンク４６内に充填されている段階では、Ｔa（℃）である。一方、吐出される直前に連通部２７あるいはキャビティ２１（図４参照）等に充填されている段階の温度は、Ｔh（℃）である。
【００３５】
本実施形態の液滴吐出方法で用いられる液滴吐出装置１０は、吐出する前の段階で機能液４９を加熱することで流動性を一定に保ち、吐出量（すなわち個々の液滴５０の体積）の変動を低減している。そして、本実施形態の液滴吐出方法で用いられる液滴吐出装置１０は、後述するパターンデータから算出される機能液４９の吐出量に合せて、ヒーター５４へ供給する電流量を定めることができる。すなわち、温度センサーあるいは流量センサーを用いずに吐出量を推定して、該推定値に基づいてヒーター５４へ供給する電流量を定めることができる。
【００３６】
図６は、本実施形態の液滴吐出方法に用いられる液滴吐出装置１０の制御系１１と、該制御系によって動作する各要素と、を示すブロック図である。図示するように、液滴吐出装置１０の制御系１１は、コントローラー７０と、液滴吐出装置１０を構成する各構成要素を駆動する各種ドライバーとを含んでいる。
【００３７】
各種ドライバーとは、少なくともキャリッジ駆動機構７７とステージ駆動機構７８とを駆動する駆動用ドライバー７２と、液滴吐出ヘッド４７を駆動するヘッドドライバー７３と、圧力調整ユニット５２を駆動する圧力調整用ドライバー７４と、ヒーター５４を駆動するヒーター用ドライバー７５と、の計４種のドライバーを含んでいる。なお、各種ドライバーには、上述の５つの構成要素以外の構成要素を駆動するドライバーを含ませることもできる。
【００３８】
コントローラー７０は、互いにバスを介して接続された、ＣＰＵ（不図示）とＲＯＭ（不図示）とＲＡＭ（不図示）とを少なくとも備えている。そして、液滴吐出装置１０には含まれない外部コンピューター７１と接続されている。ＲＯＭは、コントローラー７０がパターン形成を行う際に用いる制御プログラム等を記憶している。ＲＡＭは、外部コンピューター７１から伝達される、ＩＣパッケージ３に形成される文字等のパターンデータを一時的に記憶できる。ＣＰＵは、上述のＲＯＭに記憶されている変換プログラムに従って、ＲＡＭ内のパターンデータを吐出データに変換できる。
【００３９】
ここで、「パターンデータ」とは、上述の会社名４等のパターン（この場合は文字）である。そして、「吐出データ」とは、液滴吐出ヘッド４７が有する複数のノズル１８の各々の、該パターンを形成する際の吐出のタイミング等の内容である。ＣＰＵは、該吐出データに基づいて、駆動用ドライバー７２及びヘッドドライバー７３等に各種の制御信号を出力することにより液滴吐出装置１０全体を制御して、文字等のパターンを形成している。
【００４０】
そして、本実施形態で用いられる液滴吐出装置１０は、ＲＯＭに吐出データに基づいて機能液４９の所要量（吐出量）を算出するプログラムと、算出された所要量の機能液４９が吐出された場合に上述の加熱部から失われる熱量を算出するプログラムと、を記憶させている。外部コンピューター７１からパターンデータが伝達されると、ＣＰＵは上述の変換プログラムを用いて吐出データに変換し、さらに上述のＲＯＭに記憶されている算出プログラムにより加熱部から失われる熱量を算出する。
【００４１】
ここで、本実施形態の液滴吐出方法では、機能液４９の吐出量を、上述の主走査毎に算出している。すなわち一回の主走査で吐出される全液滴５０の総量を算出して、該総量の機能液４９が加熱部から外部（すなわち媒体としてのＩＣ基板１）へ向けて供給されることにより失われる熱量を算出している。かかる手法によれば、個々の液滴５０毎に失われる熱量を算出している手法に比べて、算出のための情報量等を簡略化できる。
【００４２】
そしてＣＰＵは、実際にパターン形成（すなわち機能液４９の吐出）が開始される前、あるいは該パターン形成と同時に、ヒーター用ドライバー７５を駆動してヒーター５４に通電させることで、加熱部から失われる熱量を補填して加熱部の温度低下を防ぐことができる。以下、かかる液滴吐出装置１０を用いて行う、本実施形態の液滴吐出方法について述べる。
【００４３】
（液滴吐出方法）
図７は、本実施形態にかかる液滴吐出方法を示すフローチャートである。
ステップＳ１は、パターンデータ取得工程であり、コントローラー７０が、外部コンピューター７１より媒体としてのＩＣ基板１（より具体的にはＩＣパッケージ３）に形成されるべき会社名４等のパターンを受け取る工程である。なお、ステップＳ１の時点において、ＩＣ基板１はステージ３７の上面に固定されていることが好ましいが、本実施形態の液滴吐出方法では、ステップＳ６の工程を実施までにＩＣ基板１を固定すればよい。次にステップＳ２に移行する。
【００４４】
ステップＳ２は、ＲＯＭに記憶されている変換プログラムにより、上述のパターンデータを吐出データに変換する工程である。次にステップＳ３に移行する。
【００４５】
ステップＳ３は、ＲＯＭに記憶されている算出プログラムにより、上述の吐出データから上述のパターン形成に必要な機能液４９の吐出量を算出する工程である。かかる量の機能液４９が、パターン形成の終了までに機能液供給チューブ２９内を流動することとなる。すなわち、当該量の機能液４９が新たに非加熱部から液滴吐出ヘッド４７の内部等の加熱部に流入することとなる。次にステップＳ４に移行する。
【００４６】
ステップＳ４は、ＲＯＭに記憶されている算出プログラムにより、ステップＳ３で算出された量の機能液４９が加熱部に流入することによる温度の低下と該低下を補填するために要するヒーター５４の通電量を算出する工程である。次にステップＳ５に移行する。
【００４７】
ステップＳ５は、ステップＳ４で算出された量の電流をヒーター５４に供給する工程である。かかる工程により非加熱部に存在していた室温に近い温度の機能液４９が加熱部に流入しても、温度の低下が抑制される。なお、本工程はこの後のステップＳ６の工程と重ねて実施される。したがって、加熱部内に位置する機能液４９が過度に加熱されることは抑制される。次にステップＳ６が、（上述したようにステップＳ５と相前後して）実施される。
【００４８】
ステップＳ６は、液滴吐出工程である。ステップＳ２の工程で得られた吐出データとＲＯＭに記憶されている制御プログラムに基づき、ステージ３７上に固定されているＩＣ基板１に対して、液滴吐出ヘッド４７より機能液４９を液滴５０として吐出する。ステージ３７は主走査及び副走査が行われるため、本工程でＩＣ基板１に対して任意のパターンを形成できる。
【００４９】
以上のステップＳ１〜ステップＳ６の工程を実施後に、吐出された機能液４９を硬化等させる工程を実施して、本実施形態の液滴吐出方法により、媒体としてのＩＣ基板１にパターンを形成する工程が終了する。
【００５０】
上述するように、本実施形態の液滴吐出方法は、ステップＳ５の工程においてヒーター５４に供給する電流量を、媒体（本実施形態ではＩＣ基板１）に形成するパターンの内容すなわちパターンデータから推定するところに特徴がある。パターンデータを吐出データに変換し、該吐出データから将来的に吐出される機能液４９の量を、実際に液滴吐出工程が開始される前に算出している。すなわち、流量センサー等を用いずに吐出される機能液４９の量を算出している。その結果、液滴吐出装置１０の構成を簡略化することを可能にしている。
【００５１】
また、将来的に吐出される機能液４９の量を算出できるため、実際に機能液４９が吐出される前の時点でヒーター５４に対する電流の供給を開始できる。その結果、大量の媒体を連続して処理する場合、すなわち大量の機能液４９を連続的に吐出するような場合であっても、加熱部の温度Ｔh（℃）の低下を抑制でき、吐出される機能液４９の粘度のばらつきを低減できる。したがって、吐出される液滴５０の体積のばらつきを低減でき、媒体に形成されるパターンの精度等を向上できる。
【００５２】
図７に示すフローチャートに基づき、本実施形態の液滴吐出方法は、以下に示すように、液滴５０の吐出工程に合せてヒーター５４への通電が実施される。図８は、かかる液滴吐出工程と通電工程との時間軸上の関係を示す図である。図示するように、上述したようなＩＣパッケージ３上に（図２参照）文字を形成する場合、液滴５０の吐出は間欠的に行われる。すなわち、１又は複数のＩＣパッケージ３を実装したＩＣ基板１（図２参照）が処理される間に一群の液滴５０が集中的に吐出される。そして、次のＩＣ基板１が搬送される間は、液滴５０は殆んど吐出されない。
【００５３】
通電工程は、吐出される液滴５０の総量、すなわち機能液供給チューブ２９（図４（ｂ）参照）内を流動する機能液４９の総量に比例する電流を供給する工程である。したがって、通電工程も図示するように間欠的に行われる。また、仮に液滴５０の吐出が間欠的ではなく連続的な場合は、ヒーター５４への通電も連続的なものとなる。
【００５４】
なお、本図では、液滴５０が（集中的に）吐出されていない時間帯も、若干の吐出がされている。かかる吐出はフラッシング工程であり、液滴吐出ヘッド４７を良好な状態に保つために行われている。
【００５５】
ヒーター５４への通電は、かかるフラッシング工程時においても若干はなされている。理由の１つとしては、フラッシングにより吐出される若干の機能液４９に見合った分の加熱が必要なことである。もうひとつの理由としては、仮にフラッシング工程が行われず、１つのＩＣ基板１が処理された後、次のＩＣ基板１の処理が始まるまでの間は液滴５０が全く吐出されない場合であっても、液滴吐出ヘッド４７内を室温よりも高温に保つために、すなわち、Ｔh＞Ｔaを維持するためには若干の加熱が必要だからである。
【００５６】
上述したように、ヒーター５４への電流の供給は、通電量算出工程による算出結果に基づいて行われる。該通電量算出工程は、下記にように行われる。なお、以下の記載においては単位を一部省略している。
【００５７】
（１）吐出データと機能液吐出量（流量）との関係。
まず、
Ｎd：吐出データ内の総液滴吐出回数、
ＩV：１液滴（５０）あたりの機能液容積、
Ｔp：パターン形成に要する時間、
Ｉ：単位時間当たりに機能液吐出量（流量）、
としたとき、
Ｉ＝ＩVＮd／Ｔp
である。
【００５８】
（２）発熱量と機能液吐出量（流量）との関係。
機能液４９が吐出されない場合において、上述の加熱部温度Ｔhが一定値に制御されている場合、発熱量Ｊinと放熱量Ｊoutとの関係はＪin＝Ｊoutの関係が成り立ち、熱的に平衡状態である。上述の式が成り立っているときのＪinが、上述のＴh＞Ｔaを維持するための若干の加熱に該当する。この状態から機能液４９の吐出を開始すると、液温がＴhの機能液４９が熱を奪って加熱部から出て行き、非加熱部からは液温がＴaの機能液４９が流入してくる。したがって、該流入に見合った分の加熱を行わない限り（すなわちＪinを増加させない限り）、液滴吐出ヘッド４７内の温度が低下する。
【００５９】
機能液４９の吐出により失われる熱量をＪiとして、ここで機能液の比熱をｃとすると、
Ｊin＝Ｊout＋Ｊi
であり、
Ｊi＝Ｉｃ
である。
そして、液滴吐出ヘッド４７の放熱抵抗をＲoutとすると、
Ｊout＝（Ｔh−Ｔa）／Ｒout
であるので、発熱量Ｊin、すなわちヒーター５４に通電することで生じさせるべき熱量は、
Ｊin＝（Ｔh−Ｔa）／Ｒout＋Ｉｃ
と、算出される。
上述のコントローラー７０（図６参照）に内蔵されているＣＰＵ（不図示）は、上述のような手順で吐出データから主要の通電量を算出してヒーター５４に供給している。
【符号の説明】
【００６０】
１…媒体としてのＩＣ基板、２…基板、３…ＩＣパッケージ、４…会社名、５…機種コード、６…製造番号、１０…液滴吐出装置、１７…ノズルプレート、１８…ノズル、２１…キャビティ、２３…振動板、２４…圧電素子、２６…機能液供給路、２７…連通部、２８…機能液導入路、２９…機能液供給チューブ、３５…基台、３６…案内レール、３７…ステージ、３８…主走査位置検出装置、４０…支持台、４１…案内部材、４２…案内レール、４３…キャリッジ、４４…副走査位置検出装置、４５…ヘッドユニット、４６…機能液タンク、４７…液滴吐出ヘッド、４９…機能性材料を含有する液状体としての機能液、５０…液滴、５２…圧力調整ユニット、５４…電気熱変換素子としてのヒーター、７０…コントローラー、７１…外部コンピューター、７２…駆動用ドライバー、７３…ヘッドドライバー、７４…圧力調整用ドライバー、７５…ヒーター用ドライバー、７７…キャリッジ駆動機構、７８…ステージ駆動機構。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出データに基づいて、液滴吐出ヘッドから機能性材料を含有する液状体を液滴として媒体上に吐出する液滴吐出方法であって、
前記液滴吐出ヘッド及び／又は前記液滴吐出ヘッドに至る前記液状体の供給経路の、少なくとも一部を電気熱変換素子により所定の温度に加熱する加熱工程と、
前記媒体上に前記液滴を吐出する液滴吐出工程と、
を実施することを特徴とする液滴吐出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の液滴吐出方法であって、
前記加熱工程は、前記媒体上における前記液滴の配置に関する前記吐出データに基づいて、将来的に前記液滴吐出ヘッドから吐出される前記液状体の単位時間あたりの吐出量を算出する吐出量算出工程と、
前記吐出量算出工程で算出された前記単位時間あたりの吐出量に基づき、加熱に要する通電量を算出する通電量算出工程と、
前記通電量算出工程で算出された通電量に基づいて、前記電気熱変換素子に通電する通電工程と、
を含む工程であることを特徴とする液滴吐出方法。
【請求項３】
請求項２に記載の液滴吐出方法であって、
前記液滴吐出工程は、前記媒体に対して前記液滴吐出ヘッドを対向配置して相対的に移動させる主走査の間に前記液滴吐出ヘッドから前記液状体を前記液滴として吐出する工程であり、
前記吐出量算出工程は、前記主走査ごとの前記吐出量を算出する工程であることを特徴とする液滴吐出方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液滴吐出方法であって、
前記媒体は、前記液状体に対して非吸収性を有し、
前記液状体は、前記機能性材料を含む紫外線硬化型の溶液であり、
前記媒体上の吐出された前記液状体に紫外線を照射する照射工程をさらに実施することを特徴とする液滴吐出方法。
【請求項１】
吐出データに基づいて、液滴吐出ヘッドから機能性材料を含有する液状体を液滴として媒体上に吐出する液滴吐出方法であって、
前記液滴吐出ヘッド及び／又は前記液滴吐出ヘッドに至る前記液状体の供給経路の、少なくとも一部を電気熱変換素子により所定の温度に加熱する加熱工程と、
前記媒体上に前記液滴を吐出する液滴吐出工程と、
を実施することを特徴とする液滴吐出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の液滴吐出方法であって、
前記加熱工程は、前記媒体上における前記液滴の配置に関する前記吐出データに基づいて、将来的に前記液滴吐出ヘッドから吐出される前記液状体の単位時間あたりの吐出量を算出する吐出量算出工程と、
前記吐出量算出工程で算出された前記単位時間あたりの吐出量に基づき、加熱に要する通電量を算出する通電量算出工程と、
前記通電量算出工程で算出された通電量に基づいて、前記電気熱変換素子に通電する通電工程と、
を含む工程であることを特徴とする液滴吐出方法。
【請求項３】
請求項２に記載の液滴吐出方法であって、
前記液滴吐出工程は、前記媒体に対して前記液滴吐出ヘッドを対向配置して相対的に移動させる主走査の間に前記液滴吐出ヘッドから前記液状体を前記液滴として吐出する工程であり、
前記吐出量算出工程は、前記主走査ごとの前記吐出量を算出する工程であることを特徴とする液滴吐出方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液滴吐出方法であって、
前記媒体は、前記液状体に対して非吸収性を有し、
前記液状体は、前記機能性材料を含む紫外線硬化型の溶液であり、
前記媒体上の吐出された前記液状体に紫外線を照射する照射工程をさらに実施することを特徴とする液滴吐出方法。
【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２０１１−１６１３９３（Ｐ２０１１−１６１３９３Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８６０９（Ｐ２０１０−２８６０９）
【出願日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【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２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]