線描画方法及び装置
【課題】線状パターンの描画時に複数個のドット形状になることを回避して均一な線形状を形成する。
【解決手段】機能性成分を含有する液体をインクジェットヘッドから吐出し、インクジェットヘッドから順次吐出された複数の液滴を非浸透性の媒体に付着させ、これら液滴同士が媒体上でつながった線状パターンを形成する。このとき、媒体に対する液体の後退接触角を１０°以下とする。非浸透性媒体上に順次着弾した液滴同士は媒体上で合一し、描画後の形状が１つの線形状となる。また、媒体に対する液体の静的接触角は１０°以上であることが好ましく、吐出周波数は１ｋＨｚ以上であることが好ましい。
【解決手段】機能性成分を含有する液体をインクジェットヘッドから吐出し、インクジェットヘッドから順次吐出された複数の液滴を非浸透性の媒体に付着させ、これら液滴同士が媒体上でつながった線状パターンを形成する。このとき、媒体に対する液体の後退接触角を１０°以下とする。非浸透性媒体上に順次着弾した液滴同士は媒体上で合一し、描画後の形状が１つの線形状となる。また、媒体に対する液体の静的接触角は１０°以上であることが好ましく、吐出周波数は１ｋＨｚ以上であることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は線描画方法及び装置に係り、特に、インクジェットヘッドを用いて非浸透性媒体の表面上に線状のパターンを形成するのに好適な線描画技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、インクジェット印刷によってポリイミドフィルムに金属ナノインクを塗布して所望の導電性パターン（回路パターン）を描画する技術が開示されている。同文献１によれば、ポリイミドフィルムに対する金属ナノインクの接触角を１０°以上とすることにより、塗布後の金属ナノインクの滲みを抑制し、パターン寸法精度の向上を達成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２９４３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、ポリイミドワニス層上に、金属ナノインクの液滴を滴下し、その表面での液滴の接触角を測定しており（特許文献１の段落００３４）、静的な接触角の条件を規定しています。一方、本願の発明者が行った実験では、インクジェット方式により、直線描画を実施する場合、後退接触角が高い場合には、線形状とならずに複数のドットの集合体となることが確認されている（図９参照）。
【０００５】
特許文献１は、静的接触角の条件を規定しているものの、後退接触角については何ら注目していない。したがって、特許文献１の発明によってそのまま描画を実施すると、条件次第では良好な線形状が得られず、複数個のドット形状になることがある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、線状パターンの描画時に複数個のドット形状になることを回避して均一な線形状を形成することができる線描画方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために以下の発明態様を提供する。
【０００８】
（発明１）：発明１に係る線描画方法は、機能性成分を含有する液体をインクジェットヘッドから吐出し、前記インクジェットヘッドから順次吐出された複数の液滴を非浸透性の媒体に付着させ、これら液滴同士が前記媒体上でつながった線状パターンを形成する線描画方法であって、前記媒体に対する前記液体の後退接触角が１０°以下であることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、非浸透性媒体上に順次着弾した液滴同士が媒体上で合一し、描画後の形状が１つの線形状となる。したがって、線状パターンとして描画した結果が複数のドット形状になることを防止することができる。
【００１０】
（発明２）：発明２に係る線描画方法は、発明１において、前記媒体に対する前記液体の静的接触角が１０°以上であることを特徴とする。
【００１１】
かかる態様によれば、均一線幅の線形状を安定して描画することができる。
【００１２】
（発明３）：発明３に係る線描画方法は、発明１又は２において、前記媒体に着弾する前の前記液滴の体積を真球換算したときの直径をｄ［μｍ］とするとき、前記媒体上において隣接する前記液滴のドットピッチｐが次式
【００１３】
【数１】
の条件を満たすように打滴を制御することを特徴とする。
【００１４】
この条件を満たす打滴を行うことにより、ジャギーの発生を抑止することができる。
【００１５】
（発明４）：発明４に係る線描画方法は、発明１乃至３のいずれか１項において、前記線状パターンを形成する際の前記インクジェットヘッドの吐出周波数が１ｋＨｚ以上であることを特徴とする。
【００１６】
かかる態様によれば、周期的なバルジの発生を防止することができる。
【００１７】
（発明５）：発明５に係る線描画方法は、発明１乃至４のいずれか１項において、前記液体として、活性光線の照射によって硬化する液体を用い、前記線状パターンを形成するにあたり、前記媒体上で先に着弾している液滴群の集合体が当該媒体上で平衡状態に達する前に、前記集合体と更に合一させる次滴を着弾させるように前記インクジェットヘッドの打滴制御を行い、前記媒体上に付着させた前記液体に前記活性光線を照射して、当該媒体上の液体を硬化させることを特徴とする。
【００１８】
活性光線としては、紫外線、可視光、赤外線、或いはこれらの適宜の組み合わせが可能である。
【００１９】
（発明６）：発明６に係る線描画方法は、発明５において、前記媒体に対する前記液体の静的接触角をθ［ｒａｄ］とするとき、前記線状パターンを構成する最終着弾滴の着弾時から当該線状パターンを硬化させるまでの時間Ｔ［ｓ］が次式
【００２０】
【数２】
を満たすことを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、非浸透性の媒体上に順次着弾した液滴群がまとまり、やがて平衡状態に達して線状のパターンが形成される。このとき、先着弾に係る液滴群の集合体が濡れ広がりきる前（平衡状態に達する前）に、次の液滴を着弾させ、その集合体と合一させることにより、ジャギーの発生を抑止できる。また、線状パターンを打滴後、短時間内に硬化処理を行うため、ランダムなバルジの発生を抑止できる。このように、発明６によれば、バルジやジャギーの発生を防止して、均一な線幅の線分を形成することができる。
【００２２】
実験的知見によれば、着弾液滴群が媒体上で線状に合一した集合体（かたまり）をそのまま長時間放置すると、線形状の一部分が膨らみ、やがて表面張力による圧力差で次第にその膨らみが成長して大きなバルジとなる。この現象において、描画後に線形状の一部分が膨らみ始める時間は、接触角の３乗に反比例し、接触角３０°（π／６［ｒａｄ］）のときに１秒程度である。よって、接触角３０°（π／６［ｒａｄ］）の場合で描画後１秒以内に硬化させることが好ましい。
【００２３】
（発明７）：発明７に係る線描画方法は、発明１乃至４のいずれか１項において、前記液体は揮発性溶媒を含有していることを特徴とする。
【００２４】
液体に揮発性を持たせることにより、ランダムなバルジの発生を防止できる。
【００２５】
（発明８）：発明８に係る線描画装置は、機能性成分を含有する液体を吐出するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドから吐出された液滴を付着させる非浸透性の媒体と前記インクジェットヘッドとを相対移動させる移動手段と、前記インクジェットヘッドから前記媒体に向けて順次液滴を吐出させ、これら着弾時間差のある液滴同士が前記媒体上でつながった線状パターンを形成する吐出制御を行う制御手段と、を備え、前記媒体に対する前記液体の後退接触角が１０°以下であることを特徴とする。
【００２６】
（発明９）：発明９に係る線描画装置は、発明８において、前記制御手段は、吐出周波数１０ｋＨｚ以上で前記インクジェットヘッドから液滴を吐出させることを特徴とする。
【００２７】
（発明１０）：発明１０に係る線描画装置は、発明８又は９において、前記液体として、活性光線の照射によって硬化する液体が用いられ、前記媒体上に付着させた前記液体に前記活性光線を照射して、当該媒体上の液体を硬化させる活性光照射手段と、を備え、前記制御手段は、前記線状パターンを形成するにあたり、前記媒体上で先に着弾している液滴群の集合体が当該媒体上で平衡状態に達する前に、前記集合体と更に合一させる次滴を着弾させるように打滴の制御を行い、前記活性光照射手段は、前記媒体に対する前記液体の静的接触角をθ［ｒａｄ］とするとき、前記線状パターンを構成する最終着弾滴の着弾時から当該線状パターンを硬化させるまでの時間Ｔ［ｓ］が次式
【００２８】
【数３】
を満たすことを特徴とする。
【００２９】
（発明１１）：発明１１に係る線描画装置は、発明１０において、前記制御手段は、前記媒体上で隣接する液滴の着弾時間間隔ｔ［ｓ］が次式
【００３０】
【数４】
を満たすように打滴を制御することを特徴とする。
【００３１】
実験的知見によれば、着弾滴が平衡状態に達するまでに要する時間は接触角の３乗に反比例し、静的接触角３０°（π／６［ｒａｄ］）のときに隣接間画素の着弾時間差（打滴時間間隔）を１μｓ以内とすることが好ましい。
【００３２】
（発明１２）：発明１２に係る線描画装置は、発明８乃至１１のいずれか１項において、前記移動手段として、前記媒体を一定速度で搬送する媒体搬送手段を備え、前記媒体搬送手段による媒体搬送方向について前記インクジェットヘッドの下流側に前記活性光照射手段が配置されていることを特徴とする。
【００３３】
かかる態様によれば、インクジェットヘッドにより描画が行われた媒体は、媒体搬送手段によって活性光照射手段の位置へと搬送されて硬化処理が行われる。
【００３４】
（発明１３）：発明１３に係る線描画装置は、発明８乃至１１のいずれか１項において、前記活性光照射手段は、前記インクジェットヘッドに取り付けられ、これらが一体的に前記媒体に対して相対移動する構成であることを特徴とする。
【００３５】
かかる態様によれば、インクジェットヘッドによる描画の直後にレーザー光を照射することができる。また、レーザー光は直進性が高く、インクジェットヘッドのノズルに光が入り込み難いため、インクジェットヘッドの近くに活性光照射手段を配置する形態にあっては、活性光照射手段としてレーザー光を照射するものが好ましい。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、線状パターンとして描画したものが複数のドット形状になることを防止でき、良好な線形状を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る線描画装置の構成を示す側視図
【図２】図１に示した線描画装置の平面図
【図３】記録ヘッドにおける液滴吐出素子の立体的構成を示す断面図
【図４】本例に係る線描画装置の制御系を示すブロック図
【図５】前進接触角及び後退接触角の測定方法を説明するための模式図
【図６】前進接触角を測定する時の様子を示した説明図
【図７】後退接触角を測定する時の様子を示した説明図
【図８】液の押出／吸引動作と接触角θL及び接触線ＢＬの関係を示したグラフ
【図９】基板に対するインクの後退接触角の違いによる直線パターンの描画結果の違いを比較した図
【図１０】基板に対するインクの静的接触角の違いによる直線パターンの描画結果の違いを比較した図
【図１１】基板上に直線状のパターンを描画するときの手順を模式的に示す図
【図１２】基板上に打滴された液滴の経時変化を模式的に示す図
【図１３】印字周波数の違いによる線幅の安定性を示した図
【図１４】静的接触角の違いによる液滴の濡れ広がり挙動を示したグラフ
【図１５】線状パターンを描画した後に硬化処理を行う時間の違いによるバルジ発生の有無を比較した図
【図１６】印字後の時間経過とバルジ部幅の関係を調べたグラフ
【図１７】本例の線描画装置における記録ヘッドの移動範囲の制限を説明するための平面図
【図１８】多ノズルを有する記録ヘッドと基板とを相対的に走査してパターンＬを描画するときの走査制御の手順を模式的に示す図
【図１９】本発明の第２実施形態に係る線描画装置の構成を示す側視図
【図２０】図１９に示した線描画装置の平面図
【図２１】記録ヘッドとＵＶレーザー照射装置の位置関係と打滴時のヘッド移動方向を示す模式図
【図２２】記録ヘッドとＵＶレーザー照射装置の位置関係と打滴時のヘッド移動方向を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００３９】
＜第１実施形態＞
〔線描画装置の構成〕
図１は本発明の第１実施形態に係る線描画装置の構成を示す側視図、図２はその平面図である。これらの図面に示したとおり、本実施形態に係る線描画装置１０は、基板１２（「非浸透性の媒体」に相当）を搬送するベルト１４（「移動手段」、「媒体搬送手段」に相当）と、基板１２に向けて機能性液（ここでは、紫外線によって硬化する作用を持つ液体であり、説明の便宜上、以下「ＵＶインク」という。）１６を吐出するインクジェットヘッド（以下、「記録ヘッド」という。）１８と、ＵＶ光照射装置２０（「活性光照射手段」に相当）とを含んでいる。
【００４０】
基板１２は、記録ヘッド１８から吐出したＵＶインク１６を付着させる被描画媒体である。基板１２は、樹脂に代表される非浸透性の媒体、或いは、浸透時間が十分に長い低浸透性の媒体が用いられる。本明細書ではこれらを包括して「非浸透性媒体」という。例えば、基板１２は、ポリイミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ガラスエポキシ、シリコン、ガラス、金属など、様々な材質が可能である。
【００４１】
ベルト１４は、図示せぬローラ間に巻き掛けられた無端状のベルトであり、図示せぬモータによって駆動される。ベルト１４上に保持された基板１２は、図１、図２の右方向（＋ｙ方向；副走査方向）に搬送される。描画時において、基板１２の搬送速度は一定に制御される。なお、本例では、基板１２の搬送手段としてベルト１４を採用しているが、基板１２を保持、搬送する手段はベルト１４に限定されない。例えば、平板状のプレートに基板１２を載せてプレートとともに基板１２を移動させる形態や、基板１２の柔軟性が許せば、ドラム（胴）の周面に基板１２を巻き付けてトラムを回転させることにより、基板１２を移動させるなどの形態も可能である。
【００４２】
ＵＶインク１６は、グラフィック印刷の用途に適した着色インクに限らず、プリント配線用のレジストインク（耐熱性被覆材料）、導電性微粒子を分散媒に分散させた分散液、カラーフィルターの製造に用いるインクなど、様々な形態があり得る。
【００４３】
記録ヘッド１８は、基板１２の表面と平行な面内で基板１２の搬送方向（＋ｙ方向）と直交する方向（ｘ軸方向；主走査方向）及び基板１２の搬送方向と平行な方向（ｙ軸方向）に移動可能に支持されている。記録ヘッド１８を移動させるための駆動機構（ｘ方向移動手段、ｙ方向移動手段）の詳細な構成は図示しないが、ボールネジ、リニアレールなど、周知の手段を適用できる。記録ヘッド１８について、ｘ軸方向への移動とｙ軸方向への移動を同時に行うことにより、ｘｙ面内で任意の方向（斜め方向）の移動も可能である。
【００４４】
また、記録ヘッド１８をｘｙ平面内で回転させる機構（回転手段）や、基板１２の法線方向（ｚ軸方向）に移動させる機構（ｚ方向移動手段）を設けてもよい。
【００４５】
描画時には、ベルト１４と記録ヘッド１８の間のクリアランス（すなわち、ベルト１４上の基板１２面と記録ヘッド１８の間のクリアランス）が所定値になるようにｚ方向のヘッド位置が調整され、この一定のクリアランスを保って記録ヘッド１８がｘ軸方向）及びｙ軸方向に走査される。記録ヘッド１８を±ｘ方向、±y方向に移動させることによって、基板１２上の描画位置を変更することができ、基板１２の描画領域の任意の位置に液滴を着弾させることが可能である。
【００４６】
本例では、ベルト１４によって基板１２を一定の速度で搬送しつつ、記録ヘッド１８をｘ軸方向及びｙ軸方向に移動させながら、記録ヘッド１８のノズル（図３の符号３２）からＵＶインク１６を吐出することにより、基板１２面上で任意の方向の直線を描画することができる。
【００４７】
記録ヘッド１８の速度は、基板１２の搬送方向と同じ方向（図１，図２において＋ｙ方向）に移動させる場合には、その最大値を基板１２の搬送速度とする。つまり、記録ヘッド１８は、基板１２の搬送速度を上限として＋ｙ方向に移動することができる。
【００４８】
ＵＶ光照射装置２０は、基板１２の搬送方向について記録ヘッド１８の下流側に配置されている。記録ヘッド１８によって打滴（描画）が行われた基板１２はベルト搬送によってｙ方向に搬送され、ＵＶ光照射装置２０の位置へと送られる。この基板１２がＵＶ光照射装置２０の下を通過する際に、当該ＵＶ光照射装置２０によって基板１２の描画面に紫外線２２が照射される。これにより、基板１２上のＵＶインクが硬化（固化）する。
【００４９】
なお、ＵＶ光照射装置２０から照射されるＵＶ光が基板１２やベルト１４等で反射し、その反射光が記録ヘッド１８の吐出面（ノズル面）１８Ａに届くと、ノズル内のインクを硬化させ、ノズル詰まり（不吐）の原因となりうる。このような問題に対処するため、ＵＶ光照射装置２０と記録ヘッド１８との間にＵＶ光を遮断するための遮光板２４（「遮光部材」に相当）を設置することが好ましい。
【００５０】
また、インクジェット方式の記録ヘッド１８は、インクを吐出しない状態が長く続くと、ノズル内のインクの溶媒が蒸発して高粘度し、吐出不良や不吐が生じる。かかる問題に対処するため、基板１２上への描画開始前、或いは、描画途中に、描画領域外で予備吐出（「パージ」、「空吐出」、「唾吐き」、「ダミー吐出」とも呼ばれる。）を行うことが望ましい。このため、線描画装置１０において、描画領域の外側に予備吐出領域（「パージゾーン」ともいう。）２６，２７を設ける態様が好ましい。
【００５１】
予備吐出を行ってから基板１２への描画を開始するまでの時間を短縮する観点から、予備吐出領域２６，２７は基板１２の近くに設置することが望ましい。予備吐出後１秒以内に基板１２上への印字を開始することが特に好ましいため、図２に示したように、ベルト１４の両脇に予備吐出領域２６，２７を設ける態様が望ましい。かかる構成により、基板１２への描画開始前、或いは、必要に応じて、描画中に記録ヘッド１８を予備吐出領域２６，２７に移動させて、ここに予備吐出を行う。
【００５２】
図３は、記録ヘッド１８における記録素子単位となる１チャンネル分の液滴吐出素子３０（１つのノズル３２に対応したインク室ユニット）の立体的構成を示す断面図である。
【００５３】
ノズル３２に対応して設けられている圧力室３４は、供給口３６を介して共通流路３８と連通している。共通流路３８は液体の供給源たるタンク（不図示）と連通しており、タンクから供給される液体は共通流路３８を介して圧力室３４に供給される。
【００５４】
圧力室３４の一部の面（図３における天面）を構成している加圧板（共通電極と兼用される振動板）４０には個別電極４２を備えた圧電素子４４が接合されている。なお、圧電素子４４の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）又はチタン酸バリウムのような圧電体を用いることができる。
【００５５】
個別電極４２と共通電極間に駆動信号が印加されると、圧電素子４４が変形して圧力室３４の容積が変化する。この容積変化に伴う圧力変化によりノズル３２からインクが吐出される。インク吐出後、圧電素子４４の変位が元に戻ると、共通流路３８から供給口３６を通って新しいインクが圧力室３４に再充填される。
【００５６】
なお、本実施形態では、インクの吐出力発生手段として圧電素子４４を適用したが、このような吐出方式（ピエゾジェット方式）に代えて、圧力室３４内にヒータを備え、ヒータの加熱による膜沸騰の圧力を利用してインクを吐出させるサーマル方式を適用することも可能である。
【００５７】
また、本発明の実施に際して記録ヘッド１８におけるノズル３２の個数及びその配列形態は特に限定されず、１ノズルのみの構成でもよいし、複数のノズルを一次元配列又は二次元配列した構成であってもよい。
【００５８】
図４は、線描画装置１０の制御系を示すブロック図である。
【００５９】
線描画装置１０は、通信インターフェース５０、システムコントローラ５２、プログラム格納部５４、メモリ５６、モータドライバ５８、ＵＶ光源ドライバ６０、打滴制御部６２、バッファメモリ６４、ヘッドドライバ６６を備えている。
【００６０】
通信インターフェース５０は、ホストコンピュータ７０から送られてくる打滴データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース５０としては、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（登録商標）、無線ネットワークなどのシリアルインターフェース、又はセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。なお、この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリを搭載してもよい。
【００６１】
システムコントローラ５２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路を含んでおり、線描画装置１０の各部を制御する制御部であるとともに、各種の演算処理を行う演算処理部である。システムコントローラ５２は、ホストコンピュータ７０との間の通信制御、メモリ５６の読み書き制御等をするとともに、搬送駆動系やヘッド走査系のモータ７２及びＵＶ光源７４の発光を制御する制御信号を生成する。
【００６２】
プログラム格納部５４には、線描画装置１０の制御に必要なプログラムや各種データが格納されている。システムコントローラ５２は、プログラム格納部５４に格納されている種々の制御プログラムを適宜読み出し、プログラムを実行する。
【００６３】
メモリ５６は、データの一時記憶領域、及びシステムコントローラ５２が各種の演算を行うときの作業領域として使用される記憶手段である。メモリ５６としては、半導体素子からなるメモリのほか、ハードディスクなどの磁気媒体を用いることができる。
【００６４】
モータ７２は、本装置内に設けられた各種モータを示しており、図１、図２で説明したベルト１４の駆動機構に動力を与えるモータの他、記録ヘッド１８の移動機構に動力を与えるモータが含まれる。モータドライバ５８は、システムコントローラ５２からの制御信号に従ってモータ７２を駆動する。
【００６５】
ＵＶ光源７４は、図１、図２で説明したＵＶ光照射装置２０に含まれるものであり、ＵＶランプやレーザダイオードなどで構成される。光源ドライバ６０は、システムコントローラ５２からの制御信号に従ってＵＶ光源７４のオン（発光）／オフ（消灯）や発光量の調整を行う。
【００６６】
ホストコンピュータ７０から送出された打滴データは、通信インターフェース５０を介して線描画装置１０に取り込まれ、メモリ５６に一時記憶される。打滴制御部６２は、システムコントローラ５２の制御に従い、メモリ５６内の打滴データから吐出制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した吐出制御信号（吐出データ）をヘッドドライバ６６に供給する制御部である。打滴制御部６２において所要の信号処理が施され、該打滴データに基づいてヘッドドライバ６６を介して記録ヘッド１８の液体の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。
【００６７】
打滴制御部６２には、バッファメモリ６４が備えられており、打滴制御部６２における打滴データ処理時に打滴データやパラメータなどのデータがバッファメモリ６４に一時的に格納される。なお、バッファメモリ６４は、メモリ５６と兼用することも可能である。また、打滴制御部６２とシステムコントローラ５２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。本例のシステムコントローラ５２及び打滴制御部６２の組み合わせが「制御手段」に相当している。
【００６８】
ヘッドドライバ６６は、打滴制御部６２から与えられる吐出データに基づいて記録ヘッド１８の圧電素子４４（図３参照）を駆動する。ヘッドドライバ６６は、ヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を備えていてもよい。
【００６９】
また、図示は省略するが、線描画装置１０は、記録ヘッド１８に液体を供給するための供給系や、記録ヘッド１８のメンテナンス（ノズル吸引やノズル面のワイピングなど）を行うメンテナンス部を備えている。
【００７０】
［後退接触角の測定方法について］
本発明の実施形態では、基板に対するインクの後退接触角が１０°以下となる基板とインクの組み合わせが採用される。
【００７１】
図５は、前進接触角及び後退接触角の測定方法を説明する模式図である。本実施例で採用した動的接触角の測定方法は、拡張／収縮法とよばれるものである。図５のように、シリンジの中空針５００の先から液体を出して基板表面５０２に液滴５０４を接触させる。シリンジによる押し出し、吸引を行うことにより、基板表面５０２に接した液滴５０４を押し広げたり、吸い込んだりする際の接触角θLと接触線（ベースライン）ＢＬの長さ（接触面直径）の変化から前進接触角、後退接触角を測定する。
【００７２】
前進接触角は、液滴５０４の界面が前進するときの接触角、つまり、濡れ広がる方向へ進む際の接触角である。後退接触角は、液滴５０４の界面が後退するときの接触角、つまり、濡れている方向へ進む際の接触角である。
【００７３】
図６は、前進接触角を測定する時の様子を示した説明図である。図６に示すように、シリンジから液を押出し始めると、しばらくは、接触線（ベースライン）を維持しつつ、液滴の体積が増加し（図６（ａ）〜（ｂ））、接触角は次第に大きくなる。さらに液を押出し続けると、接触線が動き、接触面積が大きくなる（図６（ｃ））。図６（ａ）の状態から接触線が動いていない最大の角度（接触角）のときの状態（図６（ｂ））における接触角を「前進接触角」を定義する。
【００７４】
図７は、後退接触角を測定する時の様子を示した説明図である。図７に示すように、シリンジによって液を吸引し始めると、しばらくは、接触線（ベースライン）を維持しつつ、液滴の体積が減り（図７（ａ）〜（ｂ））、接触角は次第に減少する。さらに吸引を続けると、接触線が動き、接触面積が小さくなる（図７（ｃ））。図７（ａ）の状態から接触線が動いていない最小の角度（接触角）のときの状態（図７（ｂ））における接触角を「後退接触角」を定義する。
【００７５】
図８は、シリンジの動き（押出→維持→吸引→維持→押出→…）と接触角θL、ベースラインＢＬの測定値を示したグラフである。横軸はシリンジの状態に対応した時間（単位：［ｓ］）を示す。図８中の◆をつないだ曲線（符号［１］）は接触角θLの変化を表す（左側の縦軸、単位：［°］）。図８中の■をつないだ曲線（符号［２］）は接触線（ベースライン）ＢＬの変化を表す（右側の縦軸、単位：［ｍｍ］）。
【００７６】
図８のグラフによると、吸引によってベースラインＢＬが減少し始める手前の限界（接触線が動きだす直前）の接触角（図中矢印Ａで示す値として約７°）が後退接触角である。
【００７７】
＜後退接触角の違いによる描画結果の違いについて＞
図９は、基板に対するインクの後退接触角の違いによる直線パターンの描画結果（形状）の違いをまとめたものである。実験では、基板に対するインクの後退接触角がそれぞれ異なる４種類のインクを用い、ドットピッチ２０μｍ、印字周波数１０ｋＨｚにて直線の描画を実施した（比較例１，２、実施例１，２）。
【００７８】
比較例１は、静的接触角２５°、後退接触角１６°のインクを用いた。この場合、線形状にならず、複数のドットがまばら（とびとびに）に分布するドット形状となる。
【００７９】
比較例２は、静的接触角１５°、後退接触角１１°のインクを用いた。この場合も、線形状にならず、複数のドットが分布するドット形状となる。
【００８０】
実施例１は、静的接触角２９°、後退接触角９°のインクを用いた。この場合、図示のように、均一線幅の綺麗な直線形状が形成できた。
【００８１】
実施例２は、静的接触角１６°、後退接触角７°のインクを用いた。この場合も、図示のように、均一線幅の綺麗な直線形状が形成できた。
【００８２】
図９の結果から、後退接触角が１０°を超えると、複数のドット形状となり、後退接触角が１０°以下になると１つの線形上となることがわかる。つまり、後退接触角は１０°以下であることが好ましい。
【００８３】
上述した後退接触角の条件（１０°以下）と組み合わせると一層好ましい他の条件について説明する。
【００８４】
＜静的接触角の違いによる描画結果の違いについて＞
図１０は、基板に対するインクの静的接触角の違いによる直線パターンの描画結果（形状）の違いをまとめたものである。実験では、基板に対するインクの静的接触角がそれぞれ異なる３種類のインクを用い、ドットピッチ２０μｍ、印字周波数１０ｋＨｚにて直線の描画を実施した（実施例１，２、比較例３）。
【００８５】
実施例１，２に示すように、静的接触角が１０°以上では安定した線形状となる。一方、静的接触角が１０°未満になると、比較例３のように、液滴同士は合一するものの、線形状としては不安定な部分が散見される（線幅が不均一なものとなる）。つまり、静的接触角は１０°以上であることが好ましい。
【００８６】
［液滴の吐出条件について］
図１１は、記録ヘッド１８をｘ方向に走査して基板１２上に直線状のパターンＬを描画するときの手順を模式的に示す図である。ここでは、説明の便宜上、記録ヘッド１８は１ノズルのみを有するものとして説明する。
【００８７】
図１１に示すように、記録ヘッド１８をｘ方向に走査しながら、ノズル３２よりＵＶインクを順次吐出して、その着弾液滴８０を基板１２上で合一させることにより基板１２上に直線状のパターンＬを描画する。以下、このような線描画においてジャギー及びバルジの発生を防止するための条件を検討する。
【００８８】
［液体の吐出条件１（ドットピッチｐ）］
図１２は、基板１２の表面に打滴された液滴の経時変化を模式的に示す図（断面図及び平面図）である。図１２（ａ）に示すように、記録ヘッド１８から吐出されて基板１２の表面に着弾した液滴Ｄ１ｅｑｍは、着弾当初はそれぞれ略円形であり、隣接する液滴と接触する。そして、図１２（ｂ）に示すように、各液滴Ｄが濡れ広がってパターンＬが形成される。
【００８９】
液滴同士が合一して最終的な線状のパターンＬが形成された際には、パターンＬの輪郭は理想的には滑らかな直線となり、その合一体の形状は、全体的には概ね半円柱形状（円柱を軸と平行な面で切断した部分円柱形状）となる。このため、パターンＬの線分の両端を除き、線分の中で個々の着弾液滴の部分に注目すると、着弾直後の半球型の形状（図１２（ａ））から、濡れ広がり後には半円柱型の形状（図１２（ｂ））に変化したものと見なすことができる。
【００９０】
ここで、基板１２は、液滴Ｄが染み込まない（浸透しない）媒体であり、基板１２に着弾する前後で液滴の体積は保存されるとする（仮定１）。また、液滴Ｄの基板１２に対する接触角θ［ｒａｄ］が一定であるとする（仮定２）。
【００９１】
このとき、基板１２に着弾したときの液滴Ｄ１ｅｑｍの直径ｄｅｑｍ［μｍ］と着弾前の液滴Ｄの直径ｄ［μｍ］との比（拡がり率）βｅｑｍは下記の式（１）により表される。ここで、直径ｄは、着弾前の液滴Ｄを真球換算したときの直径である。
【００９２】
【数５】
パターンＬの幅をｗ［μｍ］とすると、図１２（ｂ）における液体Ｄ２ｅｑｍを、液体Ｄ２ｅｑｍの中心を通りｚｙ平面に平行な面で切ったときの断面積Ｓ１［μｍ２］は下記の式（２）により表される。
【００９３】
【数６】
したがって、基板１２上において隣接する液滴の中心間の距離（ノズルピッチ）をｐ［μｍ］とすると、液体Ｄ２ｅｑｍの体積Ｖａ［μｍ３］は下記の式（３）により表される。
【００９４】
【数７】
一方、着弾前の液滴の直径がｄであることから、着弾前の液滴Ｄの体積Ｖｂ［μｍ３］は下記の式（４）により表される。
【００９５】
【数８】
上記仮定１により着弾の前後で液滴Ｄの体積は不変である。Ｖａ＝Ｖｂを線幅ｗについて解くと、下記の式（５）が得られる。
【００９６】
【数９】
ここで、ジャギーが発生しないためには、着弾径ｄより線幅ｗが広くなることが必要との観点から、ｗ≧ｄｅｑｍ＝βｅｑｍｄであることから、ドットピッチｐを変数として式（５）を解くと、ドットピッチｐの条件式（６）が得られる。
【００９７】
【数１０】
上記の式（６）の条件を満たすようにドットピッチｐを制御することにより、パターンＬの輪郭のギザギザ（ジャギー）が発生するのを防止することができる。
【００９８】
一方、ジャギーが必ず発生する条件は、線幅がドットピッチよりも小さくなるときである。これは、この条件では液滴同士が接触する時点で既に１滴が線幅よりも濡れ広がっており、接触線のピニング効果により、既に濡れ広がった液滴の線幅以下の線になることができないためである。
【００９９】
このときの条件は、ｗ＞ｐであり、式（７）を得る。
【０１００】
【数１１】
これをｐに関して解くと、式（８）を得る。
【０１０１】
【数１２】
したがって、必ずしもジャギーが発生しない条件は、式（９）である。
【０１０２】
【数１３】
［液体の吐出条件２（打滴の時間間隔）］
次に、打滴の時間間隔について説明する。図１３は、上記の式（６）を満たす条件の下で、静的接触角θ＝３０［°］、着弾径ｄｅｑｍ＝５５［μｍ］、ドットピッチ２０［μｍ］として、１秒間に液滴Ｄを打滴する回数（「印字周波数」或いは「吐出周波数」という。）を変えて線を描画したときの線幅ｗの安定性を示している。図１３中の（ａ）は印字周波数１０Ｈｚの場合、（ｂ）は１ｋＨｚの場合、（ｃ）は１０ｋＨｚの場合の描画結果である。
【０１０３】
この結果から、静的接触角３０°程度では印字周波数が１ｋＨｚ以上の高周波印字を行うことにより、バルジの発生が抑制できる。以下、単に「接触角」というときは、静的接触角を意味する。接触角の条件を更に変えて、同様の実験を行ったところ、接触角が小さい条件では、印字周波数がより低い条件でもバルジの発生が抑制された。逆に、接触角が大きい条件では、印字周波数をより高い条件にすることにより、バルジの発生が抑制された。かかる知見から、バルジの発生は接触角によって決まる濡れ広がりにかかる時間が影響していると考えられる。
【０１０４】
図１４は、接触角の違いによる液滴の濡れ広がりの挙動を比較したグラフである。接触角３０°の場合と、接触角７５°の場合とでそれぞれ、濡れ広がりによって平衡に達するまでの時間を調べた。図１４の横軸は時間（ただし、スケールは対数）、縦軸は着弾直後の着弾径と最終着弾径の比（「着弾径／最終着弾径」）である。つまり、縦軸は、着弾径を最終着弾径で規格化したものである。
【０１０５】
接触角７５°の条件では、最終着弾径の近くまでほぼ広がりきるまでの時間がｔ1（約０．２［ｍｓ］）であるのに対し、接触角３０°の条件では最終着弾径の近くまでほぼ広がりきるまでの時間がｔ2（約２［ｍｓ］）である。つまり、接触角３０°の方が接触角７５°よりも平衡に達するまでの時間が約１０倍長い。
【０１０６】
このように、接触角の違いで液滴が濡れ広がりきるまでの時間（平衡状態に達するまでに要する時間）が大きく異なる。実験に基づく経験的な知見から、濡れ広がりきるまでに要する時間は接触角の約３乗に反比例すると考えられる。よって、バルジ抑制の観点から、着弾液滴群が濡れ広がりきるまでの間に（平衡に達するまでの時間内に）隣接する液滴を次々に着弾させることが望ましい。このため、接触角が大きい条件の場合ほど、印字周波数を高くする（打滴時間間隔を短くする）ことが望ましい。
【０１０７】
実験によれば、接触角３０°の場合に、着弾時間差（打滴時間間隔）を１μｓ以内とすることが好ましい。したがって、接触角をパラメータとして一般化すると、下記式（１０）の条件となる。
【０１０８】
【数１４】
すなわち、接触角に応じて式（１０）の条件を満たす着弾時間間隔を実現する高周波印字（打滴）を行うことにより、着弾液滴群が基板上でまとまった状態で平衡状態を作成する。これにより、低周波印字時のときに着弾液滴群が基板上で小さなまとまりの集合体として発生する周期的な小さいバルジ及びジャギーの発生を抑止することができる。
【０１０９】
［打滴後に硬化処理を実施するまでの時間間隔について］
図１５（ａ）は記録ヘッド１８にて基板１２上に線状のパターンを描画した後約２分後にＵＶ光照射装置２０からＵＶ光を照射して硬化処理を行った場合に得られた線状パターンの例である。図１５（ｂ）は記録ヘッド１８にて基板１２上に線状のパターンを描画した後約１秒後にＵＶ光照射装置２０からＵＶ光を照射して硬化処理を行った場合に得られた線状パターンの例である。
【０１１０】
なお、いずれの場合も打滴条件は既述した式（６）の条件を満たすものであり、ここでは、接触角３０°、ドットピッチ５μｍ、印字周波数４ｋＨｚとした。また、図１５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ約１ｃｍの長さの線分を描画した線状パターンを４つに分割して並べた図である。
【０１１１】
図１５（ａ）、（ｂ）の両者を比較すると明らかなように、印字後約２分後に硬化処理を実施した場合には、線分中に大きな液たまり（バルジ８４）が成長しているのに対し（図１５（ａ））、印字後約１秒後に硬化処理を実施した場合にはバルジが発生していない。このように、打滴直後に硬化処理を実施し、基板１２上における液の流動性を失わせることにより、バルジの発生を抑制することができる。
【０１１２】
図１６は、印字後の時間経過とバルジ部幅の関係を調べたグラフである。なお、ここで言う「バルジ部幅」とは、図１５の「ｗｂ」で示したように、線状パターンＬの線の太さ方向の幅を指す。
【０１１３】
図１６において横軸は印字後の経過時間（単位［秒］）を表し、縦軸はバルジ部幅（単位［μｍ］）を表す。なお、図１６は図１５と同等の条件で打滴したものである。図１６に示すように、印字後１．５秒後からバルジが成長し始め、時間経過とともに次第に大きく膨らんでいく様子が把握できる。
【０１１４】
バルジは打滴後のインクが基板１２上で流動性を有していることによって成長することから、１秒以内にＵＶ光を照射してインクを硬化させることが好ましい。
【０１１５】
上記の知見から、本実施形態に係る線描画装置１０における記録ヘッド１８の打滴位置と、ＵＶ光照射装置２０のＵＶ照射位置との間の距離、並びに、基板１２の搬送速度について制約が設けられる。
【０１１６】
すなわち、図１７に示すように、記録ヘッド１８のｙ軸方向の移動可能範囲は、記録ヘッド１８が基板搬送方向に対してＵＶ光照射装置２０から最も離れる位置（符号８６で示した破線の位置）からＵＶ光照射装置２０までの距離ｄＨ［ｍ］が、基板１２の搬送速度ｖ［ｍ／ｓ］×１秒（［ｓ］）の距離以内とする。
【０１１７】
【数１５】
このような条件を満たすように、記録ヘッド１８の可動範囲を規制（制限）するとともに、ＵＶ光照射装置２０の設置位置と、基板１２の搬送速度（ベルト１４の線速度）を制御する。
【０１１８】
なお、ベルト１４によって一定速度ｖ［ｍ／ｓ］で搬送される基板１２上に、当該基板搬送速度方向に垂直な線（図１７におけるｘ方向と平行な線）を描画する際は、記録ヘッド１８も基板搬送速度と同じ速度で移動させる（ｙ方向の相対速度を０とする）。
【０１１９】
また、基板搬送速度方向に平行な線を描画する場合は、印字周波数とドットピッチの条件から記録ヘッド１８の移動速度が決定される。基板搬送速度方向に対して斜めに交差する斜め線を描画する場合は、その斜め線の方向に記録ヘッド１８が基板１２に対して相対的に移動するように記録ヘッド１８の速度を決定する。
【０１２０】
基板搬送速度方向に対して垂直な線、平行な線、或いは斜めに交差する斜め線のいずれを描画する場合であっても、図１７のように最大離間距離ｄＨ［ｍ］と基板搬送速度ｖ［ｍ／ｓ］について、式（１１）の条件を満たすことにより、バルジ発生前に硬化させることができる。
【０１２１】
また、実験によれば、描画後に線形状の一部分が膨らみ始める時間は、接触角の約３乗に反比例する。よって、接触角をパラメータとして、硬化までの時間を規定すると、描画後に線形状の一部分が膨らみ始める時間については、接触角の３乗に反比例することから、接触角をパラメータとして一般化すると、下記式（１２）の条件となる。
【０１２２】
【数１６】
そして、［数１５］と同様の観点について、式（１２）の条件を適用して一般化すると下記式（１３）の条件となる。
【０１２３】
【数１７】
すなわち、接触角に応じて式（１３）の条件を満たす印字後の即時硬化を行うことにより、バルジの発生・成長を抑止することができる。
【０１２４】
＜マルチノズルヘッドを利用する形態＞
図５では１ノズルで線描画する場合を例に説明したが、記録ヘッド１８の構成として複数のノズルを有する形態も可能である。例えば、図１８に示すように、複数のノズル３２を一定のノズル間隔Ｎpで１列に並べた記録ヘッド１８’（ラインヘッド）を用いることができる。
【０１２５】
図１８は、記録ヘッド１８’と基板１２とをｙ方向に相対的に走査してパターンＬを描画するときの走査制御の手順を模式的に示す図である。図１８において、基板１２の搬送方向をｙ方向（副走査方向）、基板１２の面に平行でｙ方向に垂直な方向（主走査方向）をｘ方向とする。また、ｘｙ平面に垂直な方向をｚ方向、直線状のパターンＬが形成される方向（パターン形成方向、印字方向）をＵ方向、基板１２に平行で、Ｕ方向に垂直な方向をＶ方向とする。
【０１２６】
図１８に示すように、１つの線状のパターンＬを形成する時に少なくとも２つ以上のノズル３２が用いられている。記録ヘッド１８’は、ｘｙ面内で回転させる回転機構によって、ノズル３２の中心を結ぶ直線（ノズルラインＮＬ）が印字方向（Ｕ方向）に対してなす角がφ［°］（０°＜φ＜９０°）となるように保持される。ノズルラインＮＬとＵ軸のなす角がφ［°］の状態を保ったまま、記録ヘッド１８と基板１２とが副走査方向（ｙ方向）に相対的に走査され、各ノズル３２から順次打滴を行うことにより、Ｕ方向に延びる線状の（例えば、直線の）パターンＬが描画される。なお、記録ヘッド１８’のノズルラインＮＬをｘ方向と平行に設置し、基板１２側をｘ方向に対して角度φだけ傾けるようにｘｙ面内で回転させる態様も可能である。
【０１２７】
図１８の形態の場合、基板１２上でＵ方向に並ぶ着弾液滴８０の着弾時間差について式（１０）の条件を満たすように打滴を制御する。図１８の形態によれば、記録ヘッド１８’の吐出周波数と基板１２の搬送速度との組み合わせによって着弾時間間隔（基板１２上への印字周波数）を制御できる。
【０１２８】
＜第２実施形態＞
図１９は本発明の第２実施形態に係る線描画装置１１０の構成を示す側視図であり、図２０はその平面図である。これらの図面中、図１、図２で説明した構成と同一又は類似する要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１２９】
図１９、図２０に示した第２実施形態に係る線描画装置１１０は、基板１２の搬送手段として、支持プレート１１４が用いられている。この支持プレート１１４は図示せぬ移動機構（例えば、ｘｙテーブルなど）によって、ｘ方向及びこれに直交するｙ方向に移動可能である。なお、支持プレート１１４はｘｙ面内で回転させる機構を備えても良い。
【０１３０】
また、記録ヘッド１８にはＵＶレーザー照射装置１２０が取り付けられている。記録ヘッド１８とＵＶレーザー照射装置１２０は一体的に移動可能であり、図示せぬヘッド移動機構によって、ｘ方向及びｙ方向に移動可能である。なお、記録ヘッド１８及びＵＶレーザー照射装置１２０をｘｙ面内で回転させる機構を備えても良い。
【０１３１】
記録ヘッド１８の近くに設置するＵＶ光照射手段としては、ビームの広がり角の小さいレーザーが好適である。
【０１３２】
図２０に示すように、ＵＶレーザー照射装置１２０は、記録ヘッド１８から見てｘ方向に配置される第１のＵＶレーザー照射装置１２０Ａと、記録ヘッド１８から見てｙ方向に配置される第２のＵＶレーザー照射装置１２０Ｂとを組み合わせたユニットとして構成されている。
【０１３３】
なお、図２０において、記録ヘッド１８の周囲４面を全て取り囲むようにＵＶレーザー照射装置を取り付ける態様も可能であるが、必ずしも４面全周にＵＶレーザー照射装置を取り付けることは必要なく、少なくとも１つの方向にＵＶレーザー照射装置を設置すればよい。
【０１３４】
図２０では、ｘ方向とｙ方向にそれぞれ１つずつＵＶレーザー照射装置（１２０Ａ、１２０）を設けており、記録ヘッド１８を挟んで第１のＵＶレーザー照射装置１２０Ａと反対側にはＵＶレーザー照射装置は取り付けられておらず、記録ヘッド１８を挟んで第２のＵＶレーザー照射装置１２０Ｂと反対側にはＵＶレーザー照射装置は取り付けられていない。
【０１３５】
このような記録ヘッド１８とＵＶレーザー照射装置（１２０Ａ，１２０Ｂ）との配置関係から、基板１２に対して記録ヘッド１８が、図中の白抜き矢印１２３、１２４の方向へと相対的に移動する際に印字（打滴）を行うものとする。或いはまた、記録ヘッド１８に対して基板１２が図中の白抜き矢印１３３、１３４の方向へと相対的に移動する際に、記録ヘッド１８から打滴を行うものとする。
【０１３６】
図２１は、記録ヘッド１８とＵＶレーザー照射装置（１２０Ａ、１２０Ｂ）の配置関係と、打滴時の記録ヘッド１８の移動方向を示した模式図である。図示のように、矢印１２３又は１２４の方向に記録ヘッド１８を移動させるときに打滴を行う。これにより、記録ヘッド１８が打滴した直後に第１のＵＶレーザー照射装置１２０Ａ又は第２のＵＶレーザー照射装置１２０Ｂを照射して基板１２上の液滴を硬化させることが可能である。
【０１３７】
ＵＶレーザー照射装置を１つのみ取り付ける場合について図２２に示す。この場合も図２１と同様に、記録ヘッド１８とＵＶレーザー照射装置１２０Ａ（又は１２０Ｂ）との配置関係において、記録ヘッド１８が移動方向に向かって先頭側、ＵＶレーザー照射装置１２０Ａ（又は１２０Ｂ）が移動方向に向かって後方側となる移動方向（白抜き矢印１２３，１２４）に当該ユニットが移動するときのみ印字（打滴）を行うものとする。
【０１３８】
また、記録ヘッド１８による打滴制御に連動してＵＶレーザー照射装置（１２０Ａ，１２０Ｂ）のレーザー照射タイミング、照射時間等が制御される。この場合、基板１２上に着弾したＵＶインクに対して重合（硬化）に必要なエネルギー量の紫外線を照射する観点から、照射継続時間が決定される。例えば、吐出信号が記録ヘッド１８のある吐出ノズルのどれか１つに入ってから少なくとも３秒間はＵＶレーザーが照射されるような構成とすることが好ましい。
【０１３９】
＜ＵＶインクの例について＞
配線描画に用いる機能性液体として、導電性微粒子を分散媒に分散させた分散液を用いることができる。導電性微粒子としては、例えば、銀ナノ粒子が用いられ、分散媒としては、例えば水又はテトラデカンが用いられる。なお、導電性微粒子は、銀に限らず、金、銅、パラジウム、ニッケルなどでもよい。
【０１４０】
また、液体中にＵＶ硬化性モノマーを含有させ、着弾液に対して紫外線を照射することにより、液中のＵＶ硬化性モノマーを硬化重合させることができる。
【０１４１】
ＵＶ硬化性モノマーは、重合開始剤などから発生するラジカルなどの開始種により重合または架橋反応を生起し、これらを含有する組成物を硬化させる機能を有するものである。
【０１４２】
ＵＶ硬化性モノマーは、ラジカル重合反応、二量化反応など公知の重合又は架橋反応を生起する重合性又は架橋性材料を適用することができる。例えば、少なくとも１個のエチレン性不飽和二重結合を有する付加重合性化合物、マレイミド基を側鎖に有する高分子化合物、芳香核に隣接した光二量化可能な不飽和二重結合を有するシンナミル基、シンナミリデン基やカルコン基等を側鎖に有する高分子化合物などが挙げられる。中でも、少なくとも一個のエチレン性不飽和二重結合を有する付加重合性化合物がより好ましく、末端エチレン性不飽和結合を少なくとも１個、より好ましくは２個以上有する化合物（単官能又は多官能化合物）から選択されるものであることが特に好ましい。具体的には、本発明に係る産業分野において広く知られるものの中から適宜選択することができ、例えば、モノマー、プレポリマー（すなわち２量体、３量体及びオリゴマー）及びそれらの混合物、並びにそれらの共重合体などの化学的形態を持つものが含まれる。
【０１４３】
ＵＶ硬化性モノマーは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【０１４４】
本発明の実施に用いることができるＵＶ硬化性モノマーとしては、特に、ラジカル開始剤から発生する開始種により重合反応を起こさせる各種公知のラジカル重合性のモノマーを用いることが好ましい。
【０１４５】
ラジカル重合性モノマーとしては、（メタ）アクリレート類、（メタ）アクリルアミド類、芳香族ビニル類、ビニルエーテル類及び内部二重結合を有する化合物（マレイン酸など）等が挙げられる。ここで、「（メタ）アクリレート」は、「アクリレート」、「メタクリレート」の双方又はいずれかをさし、「（メタ）アクリル」は、「アクリル」、「メタクリル」の双方又はいずれかをさす。
【０１４６】
＜第３実施形態：揮発性溶媒を用いたインクの利用＞
以下に説明する第３実施形態では、機能性成分（例えば、金属ナノ粒子）を揮発性溶媒（例えば、水又はテトラデカン）に混合することにより生成された液体を用い、記録ヘッドと基板とを相対的に走査して、基板上に線状のパターンを描画する。装置構成としては、図１等で説明した第１実施形態や図１９等で説明した第２実施形態と同等の構成を採用することができる。また、図１等で説明した第１実施形態からＵＶ光照射装置２０を省略した形態、或いは、図１９等で説明した第２実施形態からＵＶレーザー照射装置１２０を省略した形態も可能である。
【０１４７】
この第３実施形態においても、第１実施形態及び第２実施形態で説明した後退接触角の条件（１０°以下）等は同様に適用される。また、後退接触角の条件（１０°以下）と組み合わせると、一層好ましい他の条件を以下に説明する。
【０１４８】
［液体中の溶媒（揮発性成分）の割合の条件）］
第３実施形態のような揮発性溶媒を含んだ液体を用いて線状パターンを描画する場合、液体に含まれる揮発性溶媒の割合が大きいと、バルジが発生しやすくなる。以下、液体中の溶媒の好ましい割合の条件について検討する。
【０１４９】
ここで、基板１２上に吐出する液体は、例えば、水又はテトラデカン（いずれも揮発性が有る。）を溶媒中に銀ナノ粒子が分散した液体（インク）とする。
【０１５０】
上記のように、基板１２上に液体を吐出してパターンＬを描画する場合、パターンＬ上の溶媒（液体成分）の量が線幅ｗに対して多すぎるとバルジが発生しやすくなる。バルジの発生を防止するためには、液滴Ｄが基板１２に着弾した後に溶媒を揮発（蒸発）させたときに、基板１２上に残る溶媒量を、バルジが発生しない程度に減少させればよい。具体的には、基板１２上において濡れ広がって溶媒が揮発した後の液滴Ｄの直径ｄｅｑｍ［μｍ］が線幅ｗ［μｍ］と等しくなるようにする。ｗ＝ｄｅｑｍとすると、濡れ広がって溶媒が揮発した後の液体Ｄ２ｅｑｍの体積Ｖ１［μｍ３］は下記の式（１４）により表される。
【０１５１】
【数１８】
一方、着弾前の液滴の直径がｄであることから、着弾前の液滴Ｄの体積Ｖ２［μｍ３］は下記の式（１５）により表される。
【０１５２】
【数１９】
したがって、液体中に含まれる揮発性の溶媒の割合（体積の割合）｛（Ｖ２−Ｖ１）／Ｖ２×１００［％］｝は下記の式（１６）により表される。
【０１５３】
【数２０】
液体中の揮発性溶媒の体積の割合を上記の式（１６）で表される値以上とすることにより、バルジの発生を防止することができる。
【０１５４】
［液体の吐出条件３（打滴の時間間隔）］
次に、打滴の時間間隔について説明する。表１は、液滴の直径ｄ＝２６．０［μｍ］、ｄｅｑｍ＝５５．５［μｍ］、接触角θ＝３０［°］として（すなわち、上記の式（６）及び式（１６）の条件式を満たす条件下で）、１秒間に液滴Ｄを打滴する回数（印字周波数）とドットピッチとを変えて線を描画したときの線幅ｗの安定性を示している。
【０１５５】
【表１】
表１では、描画された線の線幅ｗが安定している場合（例えば、線幅ｗの変動量（例えば、単位長さ当たりの線幅の最大値と最小値の差）が所定値未満の場合）が「〇」、線幅ｗの変動量が所定値以上であるものの「×」の場合よりも変動量が大きくない場合が「△」、「△」の場合の変動量の最大値よりも線幅ｗの変動量が大きい場合が「×」で表されている。表１の実験結果によれば、印字周波数を１０００Ｈｚ以上にした場合に、線幅ｗが安定し、バルジ及びジャギーが発生しないという結果が得られた。
【０１５６】
したがって、ｎ滴目が印字されてから（ｎ＋１）滴目が印字されるまでの間隔を１ミリ秒以下とする。このようにすることで、印字中に基板１２上において、平衡状態（液滴Ｄがぬれ広がって液滴Ｄの形状が安定した状態）の部分と、非平衡状態（液滴Ｄがぬれ広がっている最中の液滴Ｄの形状が安定する前の状態）の部分とが混在することが防止できる。この結果、非平衡状態の液滴Ｄの大きな固まりができて、パターンＬの一部が太くなったりすることなく平衡状態となり、均一幅の線描画が可能となる。
【０１５７】
第３実施形態において、後退接触角の条件（１０°以下）に加えて、液体中の揮発性成分の割合条件（式（１６）で表される値以上）や、印字周波数の条件（１ｋＨｚ以上）を満たすことがより一層好ましい。
【０１５８】
＜装置応用例＞
上述した実施形態の線描画装置は、電子回路基板の配線描画装置、各種デバイスの製造装置、吐出用の機能性液体として樹脂液を用いるレジスト印刷装置、微細構造物形成装置など、線状の画像パターンを形成し得る様々な装置に適用可能である。
【符号の説明】
【０１５９】
１０…線描画装置、１２…基板、１４…ベルト、１６…ＵＶインク、１８…記録ヘッド（インクジェットヘッド）、２０…ＵＶ光照射装置、２４…遮光板、３２…ノズル、５２…システムコントローラ、６２…打滴制御部、７２…モータ、８０…着弾液滴、８４…バルジ、１１０…線描画装置、１２０…ＵＶレーザー照射装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は線描画方法及び装置に係り、特に、インクジェットヘッドを用いて非浸透性媒体の表面上に線状のパターンを形成するのに好適な線描画技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、インクジェット印刷によってポリイミドフィルムに金属ナノインクを塗布して所望の導電性パターン（回路パターン）を描画する技術が開示されている。同文献１によれば、ポリイミドフィルムに対する金属ナノインクの接触角を１０°以上とすることにより、塗布後の金属ナノインクの滲みを抑制し、パターン寸法精度の向上を達成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２９４３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、ポリイミドワニス層上に、金属ナノインクの液滴を滴下し、その表面での液滴の接触角を測定しており（特許文献１の段落００３４）、静的な接触角の条件を規定しています。一方、本願の発明者が行った実験では、インクジェット方式により、直線描画を実施する場合、後退接触角が高い場合には、線形状とならずに複数のドットの集合体となることが確認されている（図９参照）。
【０００５】
特許文献１は、静的接触角の条件を規定しているものの、後退接触角については何ら注目していない。したがって、特許文献１の発明によってそのまま描画を実施すると、条件次第では良好な線形状が得られず、複数個のドット形状になることがある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、線状パターンの描画時に複数個のドット形状になることを回避して均一な線形状を形成することができる線描画方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために以下の発明態様を提供する。
【０００８】
（発明１）：発明１に係る線描画方法は、機能性成分を含有する液体をインクジェットヘッドから吐出し、前記インクジェットヘッドから順次吐出された複数の液滴を非浸透性の媒体に付着させ、これら液滴同士が前記媒体上でつながった線状パターンを形成する線描画方法であって、前記媒体に対する前記液体の後退接触角が１０°以下であることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、非浸透性媒体上に順次着弾した液滴同士が媒体上で合一し、描画後の形状が１つの線形状となる。したがって、線状パターンとして描画した結果が複数のドット形状になることを防止することができる。
【００１０】
（発明２）：発明２に係る線描画方法は、発明１において、前記媒体に対する前記液体の静的接触角が１０°以上であることを特徴とする。
【００１１】
かかる態様によれば、均一線幅の線形状を安定して描画することができる。
【００１２】
（発明３）：発明３に係る線描画方法は、発明１又は２において、前記媒体に着弾する前の前記液滴の体積を真球換算したときの直径をｄ［μｍ］とするとき、前記媒体上において隣接する前記液滴のドットピッチｐが次式
【００１３】
【数１】
の条件を満たすように打滴を制御することを特徴とする。
【００１４】
この条件を満たす打滴を行うことにより、ジャギーの発生を抑止することができる。
【００１５】
（発明４）：発明４に係る線描画方法は、発明１乃至３のいずれか１項において、前記線状パターンを形成する際の前記インクジェットヘッドの吐出周波数が１ｋＨｚ以上であることを特徴とする。
【００１６】
かかる態様によれば、周期的なバルジの発生を防止することができる。
【００１７】
（発明５）：発明５に係る線描画方法は、発明１乃至４のいずれか１項において、前記液体として、活性光線の照射によって硬化する液体を用い、前記線状パターンを形成するにあたり、前記媒体上で先に着弾している液滴群の集合体が当該媒体上で平衡状態に達する前に、前記集合体と更に合一させる次滴を着弾させるように前記インクジェットヘッドの打滴制御を行い、前記媒体上に付着させた前記液体に前記活性光線を照射して、当該媒体上の液体を硬化させることを特徴とする。
【００１８】
活性光線としては、紫外線、可視光、赤外線、或いはこれらの適宜の組み合わせが可能である。
【００１９】
（発明６）：発明６に係る線描画方法は、発明５において、前記媒体に対する前記液体の静的接触角をθ［ｒａｄ］とするとき、前記線状パターンを構成する最終着弾滴の着弾時から当該線状パターンを硬化させるまでの時間Ｔ［ｓ］が次式
【００２０】
【数２】
を満たすことを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、非浸透性の媒体上に順次着弾した液滴群がまとまり、やがて平衡状態に達して線状のパターンが形成される。このとき、先着弾に係る液滴群の集合体が濡れ広がりきる前（平衡状態に達する前）に、次の液滴を着弾させ、その集合体と合一させることにより、ジャギーの発生を抑止できる。また、線状パターンを打滴後、短時間内に硬化処理を行うため、ランダムなバルジの発生を抑止できる。このように、発明６によれば、バルジやジャギーの発生を防止して、均一な線幅の線分を形成することができる。
【００２２】
実験的知見によれば、着弾液滴群が媒体上で線状に合一した集合体（かたまり）をそのまま長時間放置すると、線形状の一部分が膨らみ、やがて表面張力による圧力差で次第にその膨らみが成長して大きなバルジとなる。この現象において、描画後に線形状の一部分が膨らみ始める時間は、接触角の３乗に反比例し、接触角３０°（π／６［ｒａｄ］）のときに１秒程度である。よって、接触角３０°（π／６［ｒａｄ］）の場合で描画後１秒以内に硬化させることが好ましい。
【００２３】
（発明７）：発明７に係る線描画方法は、発明１乃至４のいずれか１項において、前記液体は揮発性溶媒を含有していることを特徴とする。
【００２４】
液体に揮発性を持たせることにより、ランダムなバルジの発生を防止できる。
【００２５】
（発明８）：発明８に係る線描画装置は、機能性成分を含有する液体を吐出するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドから吐出された液滴を付着させる非浸透性の媒体と前記インクジェットヘッドとを相対移動させる移動手段と、前記インクジェットヘッドから前記媒体に向けて順次液滴を吐出させ、これら着弾時間差のある液滴同士が前記媒体上でつながった線状パターンを形成する吐出制御を行う制御手段と、を備え、前記媒体に対する前記液体の後退接触角が１０°以下であることを特徴とする。
【００２６】
（発明９）：発明９に係る線描画装置は、発明８において、前記制御手段は、吐出周波数１０ｋＨｚ以上で前記インクジェットヘッドから液滴を吐出させることを特徴とする。
【００２７】
（発明１０）：発明１０に係る線描画装置は、発明８又は９において、前記液体として、活性光線の照射によって硬化する液体が用いられ、前記媒体上に付着させた前記液体に前記活性光線を照射して、当該媒体上の液体を硬化させる活性光照射手段と、を備え、前記制御手段は、前記線状パターンを形成するにあたり、前記媒体上で先に着弾している液滴群の集合体が当該媒体上で平衡状態に達する前に、前記集合体と更に合一させる次滴を着弾させるように打滴の制御を行い、前記活性光照射手段は、前記媒体に対する前記液体の静的接触角をθ［ｒａｄ］とするとき、前記線状パターンを構成する最終着弾滴の着弾時から当該線状パターンを硬化させるまでの時間Ｔ［ｓ］が次式
【００２８】
【数３】
を満たすことを特徴とする。
【００２９】
（発明１１）：発明１１に係る線描画装置は、発明１０において、前記制御手段は、前記媒体上で隣接する液滴の着弾時間間隔ｔ［ｓ］が次式
【００３０】
【数４】
を満たすように打滴を制御することを特徴とする。
【００３１】
実験的知見によれば、着弾滴が平衡状態に達するまでに要する時間は接触角の３乗に反比例し、静的接触角３０°（π／６［ｒａｄ］）のときに隣接間画素の着弾時間差（打滴時間間隔）を１μｓ以内とすることが好ましい。
【００３２】
（発明１２）：発明１２に係る線描画装置は、発明８乃至１１のいずれか１項において、前記移動手段として、前記媒体を一定速度で搬送する媒体搬送手段を備え、前記媒体搬送手段による媒体搬送方向について前記インクジェットヘッドの下流側に前記活性光照射手段が配置されていることを特徴とする。
【００３３】
かかる態様によれば、インクジェットヘッドにより描画が行われた媒体は、媒体搬送手段によって活性光照射手段の位置へと搬送されて硬化処理が行われる。
【００３４】
（発明１３）：発明１３に係る線描画装置は、発明８乃至１１のいずれか１項において、前記活性光照射手段は、前記インクジェットヘッドに取り付けられ、これらが一体的に前記媒体に対して相対移動する構成であることを特徴とする。
【００３５】
かかる態様によれば、インクジェットヘッドによる描画の直後にレーザー光を照射することができる。また、レーザー光は直進性が高く、インクジェットヘッドのノズルに光が入り込み難いため、インクジェットヘッドの近くに活性光照射手段を配置する形態にあっては、活性光照射手段としてレーザー光を照射するものが好ましい。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、線状パターンとして描画したものが複数のドット形状になることを防止でき、良好な線形状を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る線描画装置の構成を示す側視図
【図２】図１に示した線描画装置の平面図
【図３】記録ヘッドにおける液滴吐出素子の立体的構成を示す断面図
【図４】本例に係る線描画装置の制御系を示すブロック図
【図５】前進接触角及び後退接触角の測定方法を説明するための模式図
【図６】前進接触角を測定する時の様子を示した説明図
【図７】後退接触角を測定する時の様子を示した説明図
【図８】液の押出／吸引動作と接触角θL及び接触線ＢＬの関係を示したグラフ
【図９】基板に対するインクの後退接触角の違いによる直線パターンの描画結果の違いを比較した図
【図１０】基板に対するインクの静的接触角の違いによる直線パターンの描画結果の違いを比較した図
【図１１】基板上に直線状のパターンを描画するときの手順を模式的に示す図
【図１２】基板上に打滴された液滴の経時変化を模式的に示す図
【図１３】印字周波数の違いによる線幅の安定性を示した図
【図１４】静的接触角の違いによる液滴の濡れ広がり挙動を示したグラフ
【図１５】線状パターンを描画した後に硬化処理を行う時間の違いによるバルジ発生の有無を比較した図
【図１６】印字後の時間経過とバルジ部幅の関係を調べたグラフ
【図１７】本例の線描画装置における記録ヘッドの移動範囲の制限を説明するための平面図
【図１８】多ノズルを有する記録ヘッドと基板とを相対的に走査してパターンＬを描画するときの走査制御の手順を模式的に示す図
【図１９】本発明の第２実施形態に係る線描画装置の構成を示す側視図
【図２０】図１９に示した線描画装置の平面図
【図２１】記録ヘッドとＵＶレーザー照射装置の位置関係と打滴時のヘッド移動方向を示す模式図
【図２２】記録ヘッドとＵＶレーザー照射装置の位置関係と打滴時のヘッド移動方向を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００３９】
＜第１実施形態＞
〔線描画装置の構成〕
図１は本発明の第１実施形態に係る線描画装置の構成を示す側視図、図２はその平面図である。これらの図面に示したとおり、本実施形態に係る線描画装置１０は、基板１２（「非浸透性の媒体」に相当）を搬送するベルト１４（「移動手段」、「媒体搬送手段」に相当）と、基板１２に向けて機能性液（ここでは、紫外線によって硬化する作用を持つ液体であり、説明の便宜上、以下「ＵＶインク」という。）１６を吐出するインクジェットヘッド（以下、「記録ヘッド」という。）１８と、ＵＶ光照射装置２０（「活性光照射手段」に相当）とを含んでいる。
【００４０】
基板１２は、記録ヘッド１８から吐出したＵＶインク１６を付着させる被描画媒体である。基板１２は、樹脂に代表される非浸透性の媒体、或いは、浸透時間が十分に長い低浸透性の媒体が用いられる。本明細書ではこれらを包括して「非浸透性媒体」という。例えば、基板１２は、ポリイミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ガラスエポキシ、シリコン、ガラス、金属など、様々な材質が可能である。
【００４１】
ベルト１４は、図示せぬローラ間に巻き掛けられた無端状のベルトであり、図示せぬモータによって駆動される。ベルト１４上に保持された基板１２は、図１、図２の右方向（＋ｙ方向；副走査方向）に搬送される。描画時において、基板１２の搬送速度は一定に制御される。なお、本例では、基板１２の搬送手段としてベルト１４を採用しているが、基板１２を保持、搬送する手段はベルト１４に限定されない。例えば、平板状のプレートに基板１２を載せてプレートとともに基板１２を移動させる形態や、基板１２の柔軟性が許せば、ドラム（胴）の周面に基板１２を巻き付けてトラムを回転させることにより、基板１２を移動させるなどの形態も可能である。
【００４２】
ＵＶインク１６は、グラフィック印刷の用途に適した着色インクに限らず、プリント配線用のレジストインク（耐熱性被覆材料）、導電性微粒子を分散媒に分散させた分散液、カラーフィルターの製造に用いるインクなど、様々な形態があり得る。
【００４３】
記録ヘッド１８は、基板１２の表面と平行な面内で基板１２の搬送方向（＋ｙ方向）と直交する方向（ｘ軸方向；主走査方向）及び基板１２の搬送方向と平行な方向（ｙ軸方向）に移動可能に支持されている。記録ヘッド１８を移動させるための駆動機構（ｘ方向移動手段、ｙ方向移動手段）の詳細な構成は図示しないが、ボールネジ、リニアレールなど、周知の手段を適用できる。記録ヘッド１８について、ｘ軸方向への移動とｙ軸方向への移動を同時に行うことにより、ｘｙ面内で任意の方向（斜め方向）の移動も可能である。
【００４４】
また、記録ヘッド１８をｘｙ平面内で回転させる機構（回転手段）や、基板１２の法線方向（ｚ軸方向）に移動させる機構（ｚ方向移動手段）を設けてもよい。
【００４５】
描画時には、ベルト１４と記録ヘッド１８の間のクリアランス（すなわち、ベルト１４上の基板１２面と記録ヘッド１８の間のクリアランス）が所定値になるようにｚ方向のヘッド位置が調整され、この一定のクリアランスを保って記録ヘッド１８がｘ軸方向）及びｙ軸方向に走査される。記録ヘッド１８を±ｘ方向、±y方向に移動させることによって、基板１２上の描画位置を変更することができ、基板１２の描画領域の任意の位置に液滴を着弾させることが可能である。
【００４６】
本例では、ベルト１４によって基板１２を一定の速度で搬送しつつ、記録ヘッド１８をｘ軸方向及びｙ軸方向に移動させながら、記録ヘッド１８のノズル（図３の符号３２）からＵＶインク１６を吐出することにより、基板１２面上で任意の方向の直線を描画することができる。
【００４７】
記録ヘッド１８の速度は、基板１２の搬送方向と同じ方向（図１，図２において＋ｙ方向）に移動させる場合には、その最大値を基板１２の搬送速度とする。つまり、記録ヘッド１８は、基板１２の搬送速度を上限として＋ｙ方向に移動することができる。
【００４８】
ＵＶ光照射装置２０は、基板１２の搬送方向について記録ヘッド１８の下流側に配置されている。記録ヘッド１８によって打滴（描画）が行われた基板１２はベルト搬送によってｙ方向に搬送され、ＵＶ光照射装置２０の位置へと送られる。この基板１２がＵＶ光照射装置２０の下を通過する際に、当該ＵＶ光照射装置２０によって基板１２の描画面に紫外線２２が照射される。これにより、基板１２上のＵＶインクが硬化（固化）する。
【００４９】
なお、ＵＶ光照射装置２０から照射されるＵＶ光が基板１２やベルト１４等で反射し、その反射光が記録ヘッド１８の吐出面（ノズル面）１８Ａに届くと、ノズル内のインクを硬化させ、ノズル詰まり（不吐）の原因となりうる。このような問題に対処するため、ＵＶ光照射装置２０と記録ヘッド１８との間にＵＶ光を遮断するための遮光板２４（「遮光部材」に相当）を設置することが好ましい。
【００５０】
また、インクジェット方式の記録ヘッド１８は、インクを吐出しない状態が長く続くと、ノズル内のインクの溶媒が蒸発して高粘度し、吐出不良や不吐が生じる。かかる問題に対処するため、基板１２上への描画開始前、或いは、描画途中に、描画領域外で予備吐出（「パージ」、「空吐出」、「唾吐き」、「ダミー吐出」とも呼ばれる。）を行うことが望ましい。このため、線描画装置１０において、描画領域の外側に予備吐出領域（「パージゾーン」ともいう。）２６，２７を設ける態様が好ましい。
【００５１】
予備吐出を行ってから基板１２への描画を開始するまでの時間を短縮する観点から、予備吐出領域２６，２７は基板１２の近くに設置することが望ましい。予備吐出後１秒以内に基板１２上への印字を開始することが特に好ましいため、図２に示したように、ベルト１４の両脇に予備吐出領域２６，２７を設ける態様が望ましい。かかる構成により、基板１２への描画開始前、或いは、必要に応じて、描画中に記録ヘッド１８を予備吐出領域２６，２７に移動させて、ここに予備吐出を行う。
【００５２】
図３は、記録ヘッド１８における記録素子単位となる１チャンネル分の液滴吐出素子３０（１つのノズル３２に対応したインク室ユニット）の立体的構成を示す断面図である。
【００５３】
ノズル３２に対応して設けられている圧力室３４は、供給口３６を介して共通流路３８と連通している。共通流路３８は液体の供給源たるタンク（不図示）と連通しており、タンクから供給される液体は共通流路３８を介して圧力室３４に供給される。
【００５４】
圧力室３４の一部の面（図３における天面）を構成している加圧板（共通電極と兼用される振動板）４０には個別電極４２を備えた圧電素子４４が接合されている。なお、圧電素子４４の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）又はチタン酸バリウムのような圧電体を用いることができる。
【００５５】
個別電極４２と共通電極間に駆動信号が印加されると、圧電素子４４が変形して圧力室３４の容積が変化する。この容積変化に伴う圧力変化によりノズル３２からインクが吐出される。インク吐出後、圧電素子４４の変位が元に戻ると、共通流路３８から供給口３６を通って新しいインクが圧力室３４に再充填される。
【００５６】
なお、本実施形態では、インクの吐出力発生手段として圧電素子４４を適用したが、このような吐出方式（ピエゾジェット方式）に代えて、圧力室３４内にヒータを備え、ヒータの加熱による膜沸騰の圧力を利用してインクを吐出させるサーマル方式を適用することも可能である。
【００５７】
また、本発明の実施に際して記録ヘッド１８におけるノズル３２の個数及びその配列形態は特に限定されず、１ノズルのみの構成でもよいし、複数のノズルを一次元配列又は二次元配列した構成であってもよい。
【００５８】
図４は、線描画装置１０の制御系を示すブロック図である。
【００５９】
線描画装置１０は、通信インターフェース５０、システムコントローラ５２、プログラム格納部５４、メモリ５６、モータドライバ５８、ＵＶ光源ドライバ６０、打滴制御部６２、バッファメモリ６４、ヘッドドライバ６６を備えている。
【００６０】
通信インターフェース５０は、ホストコンピュータ７０から送られてくる打滴データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース５０としては、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（登録商標）、無線ネットワークなどのシリアルインターフェース、又はセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。なお、この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリを搭載してもよい。
【００６１】
システムコントローラ５２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路を含んでおり、線描画装置１０の各部を制御する制御部であるとともに、各種の演算処理を行う演算処理部である。システムコントローラ５２は、ホストコンピュータ７０との間の通信制御、メモリ５６の読み書き制御等をするとともに、搬送駆動系やヘッド走査系のモータ７２及びＵＶ光源７４の発光を制御する制御信号を生成する。
【００６２】
プログラム格納部５４には、線描画装置１０の制御に必要なプログラムや各種データが格納されている。システムコントローラ５２は、プログラム格納部５４に格納されている種々の制御プログラムを適宜読み出し、プログラムを実行する。
【００６３】
メモリ５６は、データの一時記憶領域、及びシステムコントローラ５２が各種の演算を行うときの作業領域として使用される記憶手段である。メモリ５６としては、半導体素子からなるメモリのほか、ハードディスクなどの磁気媒体を用いることができる。
【００６４】
モータ７２は、本装置内に設けられた各種モータを示しており、図１、図２で説明したベルト１４の駆動機構に動力を与えるモータの他、記録ヘッド１８の移動機構に動力を与えるモータが含まれる。モータドライバ５８は、システムコントローラ５２からの制御信号に従ってモータ７２を駆動する。
【００６５】
ＵＶ光源７４は、図１、図２で説明したＵＶ光照射装置２０に含まれるものであり、ＵＶランプやレーザダイオードなどで構成される。光源ドライバ６０は、システムコントローラ５２からの制御信号に従ってＵＶ光源７４のオン（発光）／オフ（消灯）や発光量の調整を行う。
【００６６】
ホストコンピュータ７０から送出された打滴データは、通信インターフェース５０を介して線描画装置１０に取り込まれ、メモリ５６に一時記憶される。打滴制御部６２は、システムコントローラ５２の制御に従い、メモリ５６内の打滴データから吐出制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した吐出制御信号（吐出データ）をヘッドドライバ６６に供給する制御部である。打滴制御部６２において所要の信号処理が施され、該打滴データに基づいてヘッドドライバ６６を介して記録ヘッド１８の液体の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。
【００６７】
打滴制御部６２には、バッファメモリ６４が備えられており、打滴制御部６２における打滴データ処理時に打滴データやパラメータなどのデータがバッファメモリ６４に一時的に格納される。なお、バッファメモリ６４は、メモリ５６と兼用することも可能である。また、打滴制御部６２とシステムコントローラ５２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。本例のシステムコントローラ５２及び打滴制御部６２の組み合わせが「制御手段」に相当している。
【００６８】
ヘッドドライバ６６は、打滴制御部６２から与えられる吐出データに基づいて記録ヘッド１８の圧電素子４４（図３参照）を駆動する。ヘッドドライバ６６は、ヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を備えていてもよい。
【００６９】
また、図示は省略するが、線描画装置１０は、記録ヘッド１８に液体を供給するための供給系や、記録ヘッド１８のメンテナンス（ノズル吸引やノズル面のワイピングなど）を行うメンテナンス部を備えている。
【００７０】
［後退接触角の測定方法について］
本発明の実施形態では、基板に対するインクの後退接触角が１０°以下となる基板とインクの組み合わせが採用される。
【００７１】
図５は、前進接触角及び後退接触角の測定方法を説明する模式図である。本実施例で採用した動的接触角の測定方法は、拡張／収縮法とよばれるものである。図５のように、シリンジの中空針５００の先から液体を出して基板表面５０２に液滴５０４を接触させる。シリンジによる押し出し、吸引を行うことにより、基板表面５０２に接した液滴５０４を押し広げたり、吸い込んだりする際の接触角θLと接触線（ベースライン）ＢＬの長さ（接触面直径）の変化から前進接触角、後退接触角を測定する。
【００７２】
前進接触角は、液滴５０４の界面が前進するときの接触角、つまり、濡れ広がる方向へ進む際の接触角である。後退接触角は、液滴５０４の界面が後退するときの接触角、つまり、濡れている方向へ進む際の接触角である。
【００７３】
図６は、前進接触角を測定する時の様子を示した説明図である。図６に示すように、シリンジから液を押出し始めると、しばらくは、接触線（ベースライン）を維持しつつ、液滴の体積が増加し（図６（ａ）〜（ｂ））、接触角は次第に大きくなる。さらに液を押出し続けると、接触線が動き、接触面積が大きくなる（図６（ｃ））。図６（ａ）の状態から接触線が動いていない最大の角度（接触角）のときの状態（図６（ｂ））における接触角を「前進接触角」を定義する。
【００７４】
図７は、後退接触角を測定する時の様子を示した説明図である。図７に示すように、シリンジによって液を吸引し始めると、しばらくは、接触線（ベースライン）を維持しつつ、液滴の体積が減り（図７（ａ）〜（ｂ））、接触角は次第に減少する。さらに吸引を続けると、接触線が動き、接触面積が小さくなる（図７（ｃ））。図７（ａ）の状態から接触線が動いていない最小の角度（接触角）のときの状態（図７（ｂ））における接触角を「後退接触角」を定義する。
【００７５】
図８は、シリンジの動き（押出→維持→吸引→維持→押出→…）と接触角θL、ベースラインＢＬの測定値を示したグラフである。横軸はシリンジの状態に対応した時間（単位：［ｓ］）を示す。図８中の◆をつないだ曲線（符号［１］）は接触角θLの変化を表す（左側の縦軸、単位：［°］）。図８中の■をつないだ曲線（符号［２］）は接触線（ベースライン）ＢＬの変化を表す（右側の縦軸、単位：［ｍｍ］）。
【００７６】
図８のグラフによると、吸引によってベースラインＢＬが減少し始める手前の限界（接触線が動きだす直前）の接触角（図中矢印Ａで示す値として約７°）が後退接触角である。
【００７７】
＜後退接触角の違いによる描画結果の違いについて＞
図９は、基板に対するインクの後退接触角の違いによる直線パターンの描画結果（形状）の違いをまとめたものである。実験では、基板に対するインクの後退接触角がそれぞれ異なる４種類のインクを用い、ドットピッチ２０μｍ、印字周波数１０ｋＨｚにて直線の描画を実施した（比較例１，２、実施例１，２）。
【００７８】
比較例１は、静的接触角２５°、後退接触角１６°のインクを用いた。この場合、線形状にならず、複数のドットがまばら（とびとびに）に分布するドット形状となる。
【００７９】
比較例２は、静的接触角１５°、後退接触角１１°のインクを用いた。この場合も、線形状にならず、複数のドットが分布するドット形状となる。
【００８０】
実施例１は、静的接触角２９°、後退接触角９°のインクを用いた。この場合、図示のように、均一線幅の綺麗な直線形状が形成できた。
【００８１】
実施例２は、静的接触角１６°、後退接触角７°のインクを用いた。この場合も、図示のように、均一線幅の綺麗な直線形状が形成できた。
【００８２】
図９の結果から、後退接触角が１０°を超えると、複数のドット形状となり、後退接触角が１０°以下になると１つの線形上となることがわかる。つまり、後退接触角は１０°以下であることが好ましい。
【００８３】
上述した後退接触角の条件（１０°以下）と組み合わせると一層好ましい他の条件について説明する。
【００８４】
＜静的接触角の違いによる描画結果の違いについて＞
図１０は、基板に対するインクの静的接触角の違いによる直線パターンの描画結果（形状）の違いをまとめたものである。実験では、基板に対するインクの静的接触角がそれぞれ異なる３種類のインクを用い、ドットピッチ２０μｍ、印字周波数１０ｋＨｚにて直線の描画を実施した（実施例１，２、比較例３）。
【００８５】
実施例１，２に示すように、静的接触角が１０°以上では安定した線形状となる。一方、静的接触角が１０°未満になると、比較例３のように、液滴同士は合一するものの、線形状としては不安定な部分が散見される（線幅が不均一なものとなる）。つまり、静的接触角は１０°以上であることが好ましい。
【００８６】
［液滴の吐出条件について］
図１１は、記録ヘッド１８をｘ方向に走査して基板１２上に直線状のパターンＬを描画するときの手順を模式的に示す図である。ここでは、説明の便宜上、記録ヘッド１８は１ノズルのみを有するものとして説明する。
【００８７】
図１１に示すように、記録ヘッド１８をｘ方向に走査しながら、ノズル３２よりＵＶインクを順次吐出して、その着弾液滴８０を基板１２上で合一させることにより基板１２上に直線状のパターンＬを描画する。以下、このような線描画においてジャギー及びバルジの発生を防止するための条件を検討する。
【００８８】
［液体の吐出条件１（ドットピッチｐ）］
図１２は、基板１２の表面に打滴された液滴の経時変化を模式的に示す図（断面図及び平面図）である。図１２（ａ）に示すように、記録ヘッド１８から吐出されて基板１２の表面に着弾した液滴Ｄ１ｅｑｍは、着弾当初はそれぞれ略円形であり、隣接する液滴と接触する。そして、図１２（ｂ）に示すように、各液滴Ｄが濡れ広がってパターンＬが形成される。
【００８９】
液滴同士が合一して最終的な線状のパターンＬが形成された際には、パターンＬの輪郭は理想的には滑らかな直線となり、その合一体の形状は、全体的には概ね半円柱形状（円柱を軸と平行な面で切断した部分円柱形状）となる。このため、パターンＬの線分の両端を除き、線分の中で個々の着弾液滴の部分に注目すると、着弾直後の半球型の形状（図１２（ａ））から、濡れ広がり後には半円柱型の形状（図１２（ｂ））に変化したものと見なすことができる。
【００９０】
ここで、基板１２は、液滴Ｄが染み込まない（浸透しない）媒体であり、基板１２に着弾する前後で液滴の体積は保存されるとする（仮定１）。また、液滴Ｄの基板１２に対する接触角θ［ｒａｄ］が一定であるとする（仮定２）。
【００９１】
このとき、基板１２に着弾したときの液滴Ｄ１ｅｑｍの直径ｄｅｑｍ［μｍ］と着弾前の液滴Ｄの直径ｄ［μｍ］との比（拡がり率）βｅｑｍは下記の式（１）により表される。ここで、直径ｄは、着弾前の液滴Ｄを真球換算したときの直径である。
【００９２】
【数５】
パターンＬの幅をｗ［μｍ］とすると、図１２（ｂ）における液体Ｄ２ｅｑｍを、液体Ｄ２ｅｑｍの中心を通りｚｙ平面に平行な面で切ったときの断面積Ｓ１［μｍ２］は下記の式（２）により表される。
【００９３】
【数６】
したがって、基板１２上において隣接する液滴の中心間の距離（ノズルピッチ）をｐ［μｍ］とすると、液体Ｄ２ｅｑｍの体積Ｖａ［μｍ３］は下記の式（３）により表される。
【００９４】
【数７】
一方、着弾前の液滴の直径がｄであることから、着弾前の液滴Ｄの体積Ｖｂ［μｍ３］は下記の式（４）により表される。
【００９５】
【数８】
上記仮定１により着弾の前後で液滴Ｄの体積は不変である。Ｖａ＝Ｖｂを線幅ｗについて解くと、下記の式（５）が得られる。
【００９６】
【数９】
ここで、ジャギーが発生しないためには、着弾径ｄより線幅ｗが広くなることが必要との観点から、ｗ≧ｄｅｑｍ＝βｅｑｍｄであることから、ドットピッチｐを変数として式（５）を解くと、ドットピッチｐの条件式（６）が得られる。
【００９７】
【数１０】
上記の式（６）の条件を満たすようにドットピッチｐを制御することにより、パターンＬの輪郭のギザギザ（ジャギー）が発生するのを防止することができる。
【００９８】
一方、ジャギーが必ず発生する条件は、線幅がドットピッチよりも小さくなるときである。これは、この条件では液滴同士が接触する時点で既に１滴が線幅よりも濡れ広がっており、接触線のピニング効果により、既に濡れ広がった液滴の線幅以下の線になることができないためである。
【００９９】
このときの条件は、ｗ＞ｐであり、式（７）を得る。
【０１００】
【数１１】
これをｐに関して解くと、式（８）を得る。
【０１０１】
【数１２】
したがって、必ずしもジャギーが発生しない条件は、式（９）である。
【０１０２】
【数１３】
［液体の吐出条件２（打滴の時間間隔）］
次に、打滴の時間間隔について説明する。図１３は、上記の式（６）を満たす条件の下で、静的接触角θ＝３０［°］、着弾径ｄｅｑｍ＝５５［μｍ］、ドットピッチ２０［μｍ］として、１秒間に液滴Ｄを打滴する回数（「印字周波数」或いは「吐出周波数」という。）を変えて線を描画したときの線幅ｗの安定性を示している。図１３中の（ａ）は印字周波数１０Ｈｚの場合、（ｂ）は１ｋＨｚの場合、（ｃ）は１０ｋＨｚの場合の描画結果である。
【０１０３】
この結果から、静的接触角３０°程度では印字周波数が１ｋＨｚ以上の高周波印字を行うことにより、バルジの発生が抑制できる。以下、単に「接触角」というときは、静的接触角を意味する。接触角の条件を更に変えて、同様の実験を行ったところ、接触角が小さい条件では、印字周波数がより低い条件でもバルジの発生が抑制された。逆に、接触角が大きい条件では、印字周波数をより高い条件にすることにより、バルジの発生が抑制された。かかる知見から、バルジの発生は接触角によって決まる濡れ広がりにかかる時間が影響していると考えられる。
【０１０４】
図１４は、接触角の違いによる液滴の濡れ広がりの挙動を比較したグラフである。接触角３０°の場合と、接触角７５°の場合とでそれぞれ、濡れ広がりによって平衡に達するまでの時間を調べた。図１４の横軸は時間（ただし、スケールは対数）、縦軸は着弾直後の着弾径と最終着弾径の比（「着弾径／最終着弾径」）である。つまり、縦軸は、着弾径を最終着弾径で規格化したものである。
【０１０５】
接触角７５°の条件では、最終着弾径の近くまでほぼ広がりきるまでの時間がｔ1（約０．２［ｍｓ］）であるのに対し、接触角３０°の条件では最終着弾径の近くまでほぼ広がりきるまでの時間がｔ2（約２［ｍｓ］）である。つまり、接触角３０°の方が接触角７５°よりも平衡に達するまでの時間が約１０倍長い。
【０１０６】
このように、接触角の違いで液滴が濡れ広がりきるまでの時間（平衡状態に達するまでに要する時間）が大きく異なる。実験に基づく経験的な知見から、濡れ広がりきるまでに要する時間は接触角の約３乗に反比例すると考えられる。よって、バルジ抑制の観点から、着弾液滴群が濡れ広がりきるまでの間に（平衡に達するまでの時間内に）隣接する液滴を次々に着弾させることが望ましい。このため、接触角が大きい条件の場合ほど、印字周波数を高くする（打滴時間間隔を短くする）ことが望ましい。
【０１０７】
実験によれば、接触角３０°の場合に、着弾時間差（打滴時間間隔）を１μｓ以内とすることが好ましい。したがって、接触角をパラメータとして一般化すると、下記式（１０）の条件となる。
【０１０８】
【数１４】
すなわち、接触角に応じて式（１０）の条件を満たす着弾時間間隔を実現する高周波印字（打滴）を行うことにより、着弾液滴群が基板上でまとまった状態で平衡状態を作成する。これにより、低周波印字時のときに着弾液滴群が基板上で小さなまとまりの集合体として発生する周期的な小さいバルジ及びジャギーの発生を抑止することができる。
【０１０９】
［打滴後に硬化処理を実施するまでの時間間隔について］
図１５（ａ）は記録ヘッド１８にて基板１２上に線状のパターンを描画した後約２分後にＵＶ光照射装置２０からＵＶ光を照射して硬化処理を行った場合に得られた線状パターンの例である。図１５（ｂ）は記録ヘッド１８にて基板１２上に線状のパターンを描画した後約１秒後にＵＶ光照射装置２０からＵＶ光を照射して硬化処理を行った場合に得られた線状パターンの例である。
【０１１０】
なお、いずれの場合も打滴条件は既述した式（６）の条件を満たすものであり、ここでは、接触角３０°、ドットピッチ５μｍ、印字周波数４ｋＨｚとした。また、図１５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ約１ｃｍの長さの線分を描画した線状パターンを４つに分割して並べた図である。
【０１１１】
図１５（ａ）、（ｂ）の両者を比較すると明らかなように、印字後約２分後に硬化処理を実施した場合には、線分中に大きな液たまり（バルジ８４）が成長しているのに対し（図１５（ａ））、印字後約１秒後に硬化処理を実施した場合にはバルジが発生していない。このように、打滴直後に硬化処理を実施し、基板１２上における液の流動性を失わせることにより、バルジの発生を抑制することができる。
【０１１２】
図１６は、印字後の時間経過とバルジ部幅の関係を調べたグラフである。なお、ここで言う「バルジ部幅」とは、図１５の「ｗｂ」で示したように、線状パターンＬの線の太さ方向の幅を指す。
【０１１３】
図１６において横軸は印字後の経過時間（単位［秒］）を表し、縦軸はバルジ部幅（単位［μｍ］）を表す。なお、図１６は図１５と同等の条件で打滴したものである。図１６に示すように、印字後１．５秒後からバルジが成長し始め、時間経過とともに次第に大きく膨らんでいく様子が把握できる。
【０１１４】
バルジは打滴後のインクが基板１２上で流動性を有していることによって成長することから、１秒以内にＵＶ光を照射してインクを硬化させることが好ましい。
【０１１５】
上記の知見から、本実施形態に係る線描画装置１０における記録ヘッド１８の打滴位置と、ＵＶ光照射装置２０のＵＶ照射位置との間の距離、並びに、基板１２の搬送速度について制約が設けられる。
【０１１６】
すなわち、図１７に示すように、記録ヘッド１８のｙ軸方向の移動可能範囲は、記録ヘッド１８が基板搬送方向に対してＵＶ光照射装置２０から最も離れる位置（符号８６で示した破線の位置）からＵＶ光照射装置２０までの距離ｄＨ［ｍ］が、基板１２の搬送速度ｖ［ｍ／ｓ］×１秒（［ｓ］）の距離以内とする。
【０１１７】
【数１５】
このような条件を満たすように、記録ヘッド１８の可動範囲を規制（制限）するとともに、ＵＶ光照射装置２０の設置位置と、基板１２の搬送速度（ベルト１４の線速度）を制御する。
【０１１８】
なお、ベルト１４によって一定速度ｖ［ｍ／ｓ］で搬送される基板１２上に、当該基板搬送速度方向に垂直な線（図１７におけるｘ方向と平行な線）を描画する際は、記録ヘッド１８も基板搬送速度と同じ速度で移動させる（ｙ方向の相対速度を０とする）。
【０１１９】
また、基板搬送速度方向に平行な線を描画する場合は、印字周波数とドットピッチの条件から記録ヘッド１８の移動速度が決定される。基板搬送速度方向に対して斜めに交差する斜め線を描画する場合は、その斜め線の方向に記録ヘッド１８が基板１２に対して相対的に移動するように記録ヘッド１８の速度を決定する。
【０１２０】
基板搬送速度方向に対して垂直な線、平行な線、或いは斜めに交差する斜め線のいずれを描画する場合であっても、図１７のように最大離間距離ｄＨ［ｍ］と基板搬送速度ｖ［ｍ／ｓ］について、式（１１）の条件を満たすことにより、バルジ発生前に硬化させることができる。
【０１２１】
また、実験によれば、描画後に線形状の一部分が膨らみ始める時間は、接触角の約３乗に反比例する。よって、接触角をパラメータとして、硬化までの時間を規定すると、描画後に線形状の一部分が膨らみ始める時間については、接触角の３乗に反比例することから、接触角をパラメータとして一般化すると、下記式（１２）の条件となる。
【０１２２】
【数１６】
そして、［数１５］と同様の観点について、式（１２）の条件を適用して一般化すると下記式（１３）の条件となる。
【０１２３】
【数１７】
すなわち、接触角に応じて式（１３）の条件を満たす印字後の即時硬化を行うことにより、バルジの発生・成長を抑止することができる。
【０１２４】
＜マルチノズルヘッドを利用する形態＞
図５では１ノズルで線描画する場合を例に説明したが、記録ヘッド１８の構成として複数のノズルを有する形態も可能である。例えば、図１８に示すように、複数のノズル３２を一定のノズル間隔Ｎpで１列に並べた記録ヘッド１８’（ラインヘッド）を用いることができる。
【０１２５】
図１８は、記録ヘッド１８’と基板１２とをｙ方向に相対的に走査してパターンＬを描画するときの走査制御の手順を模式的に示す図である。図１８において、基板１２の搬送方向をｙ方向（副走査方向）、基板１２の面に平行でｙ方向に垂直な方向（主走査方向）をｘ方向とする。また、ｘｙ平面に垂直な方向をｚ方向、直線状のパターンＬが形成される方向（パターン形成方向、印字方向）をＵ方向、基板１２に平行で、Ｕ方向に垂直な方向をＶ方向とする。
【０１２６】
図１８に示すように、１つの線状のパターンＬを形成する時に少なくとも２つ以上のノズル３２が用いられている。記録ヘッド１８’は、ｘｙ面内で回転させる回転機構によって、ノズル３２の中心を結ぶ直線（ノズルラインＮＬ）が印字方向（Ｕ方向）に対してなす角がφ［°］（０°＜φ＜９０°）となるように保持される。ノズルラインＮＬとＵ軸のなす角がφ［°］の状態を保ったまま、記録ヘッド１８と基板１２とが副走査方向（ｙ方向）に相対的に走査され、各ノズル３２から順次打滴を行うことにより、Ｕ方向に延びる線状の（例えば、直線の）パターンＬが描画される。なお、記録ヘッド１８’のノズルラインＮＬをｘ方向と平行に設置し、基板１２側をｘ方向に対して角度φだけ傾けるようにｘｙ面内で回転させる態様も可能である。
【０１２７】
図１８の形態の場合、基板１２上でＵ方向に並ぶ着弾液滴８０の着弾時間差について式（１０）の条件を満たすように打滴を制御する。図１８の形態によれば、記録ヘッド１８’の吐出周波数と基板１２の搬送速度との組み合わせによって着弾時間間隔（基板１２上への印字周波数）を制御できる。
【０１２８】
＜第２実施形態＞
図１９は本発明の第２実施形態に係る線描画装置１１０の構成を示す側視図であり、図２０はその平面図である。これらの図面中、図１、図２で説明した構成と同一又は類似する要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１２９】
図１９、図２０に示した第２実施形態に係る線描画装置１１０は、基板１２の搬送手段として、支持プレート１１４が用いられている。この支持プレート１１４は図示せぬ移動機構（例えば、ｘｙテーブルなど）によって、ｘ方向及びこれに直交するｙ方向に移動可能である。なお、支持プレート１１４はｘｙ面内で回転させる機構を備えても良い。
【０１３０】
また、記録ヘッド１８にはＵＶレーザー照射装置１２０が取り付けられている。記録ヘッド１８とＵＶレーザー照射装置１２０は一体的に移動可能であり、図示せぬヘッド移動機構によって、ｘ方向及びｙ方向に移動可能である。なお、記録ヘッド１８及びＵＶレーザー照射装置１２０をｘｙ面内で回転させる機構を備えても良い。
【０１３１】
記録ヘッド１８の近くに設置するＵＶ光照射手段としては、ビームの広がり角の小さいレーザーが好適である。
【０１３２】
図２０に示すように、ＵＶレーザー照射装置１２０は、記録ヘッド１８から見てｘ方向に配置される第１のＵＶレーザー照射装置１２０Ａと、記録ヘッド１８から見てｙ方向に配置される第２のＵＶレーザー照射装置１２０Ｂとを組み合わせたユニットとして構成されている。
【０１３３】
なお、図２０において、記録ヘッド１８の周囲４面を全て取り囲むようにＵＶレーザー照射装置を取り付ける態様も可能であるが、必ずしも４面全周にＵＶレーザー照射装置を取り付けることは必要なく、少なくとも１つの方向にＵＶレーザー照射装置を設置すればよい。
【０１３４】
図２０では、ｘ方向とｙ方向にそれぞれ１つずつＵＶレーザー照射装置（１２０Ａ、１２０）を設けており、記録ヘッド１８を挟んで第１のＵＶレーザー照射装置１２０Ａと反対側にはＵＶレーザー照射装置は取り付けられておらず、記録ヘッド１８を挟んで第２のＵＶレーザー照射装置１２０Ｂと反対側にはＵＶレーザー照射装置は取り付けられていない。
【０１３５】
このような記録ヘッド１８とＵＶレーザー照射装置（１２０Ａ，１２０Ｂ）との配置関係から、基板１２に対して記録ヘッド１８が、図中の白抜き矢印１２３、１２４の方向へと相対的に移動する際に印字（打滴）を行うものとする。或いはまた、記録ヘッド１８に対して基板１２が図中の白抜き矢印１３３、１３４の方向へと相対的に移動する際に、記録ヘッド１８から打滴を行うものとする。
【０１３６】
図２１は、記録ヘッド１８とＵＶレーザー照射装置（１２０Ａ、１２０Ｂ）の配置関係と、打滴時の記録ヘッド１８の移動方向を示した模式図である。図示のように、矢印１２３又は１２４の方向に記録ヘッド１８を移動させるときに打滴を行う。これにより、記録ヘッド１８が打滴した直後に第１のＵＶレーザー照射装置１２０Ａ又は第２のＵＶレーザー照射装置１２０Ｂを照射して基板１２上の液滴を硬化させることが可能である。
【０１３７】
ＵＶレーザー照射装置を１つのみ取り付ける場合について図２２に示す。この場合も図２１と同様に、記録ヘッド１８とＵＶレーザー照射装置１２０Ａ（又は１２０Ｂ）との配置関係において、記録ヘッド１８が移動方向に向かって先頭側、ＵＶレーザー照射装置１２０Ａ（又は１２０Ｂ）が移動方向に向かって後方側となる移動方向（白抜き矢印１２３，１２４）に当該ユニットが移動するときのみ印字（打滴）を行うものとする。
【０１３８】
また、記録ヘッド１８による打滴制御に連動してＵＶレーザー照射装置（１２０Ａ，１２０Ｂ）のレーザー照射タイミング、照射時間等が制御される。この場合、基板１２上に着弾したＵＶインクに対して重合（硬化）に必要なエネルギー量の紫外線を照射する観点から、照射継続時間が決定される。例えば、吐出信号が記録ヘッド１８のある吐出ノズルのどれか１つに入ってから少なくとも３秒間はＵＶレーザーが照射されるような構成とすることが好ましい。
【０１３９】
＜ＵＶインクの例について＞
配線描画に用いる機能性液体として、導電性微粒子を分散媒に分散させた分散液を用いることができる。導電性微粒子としては、例えば、銀ナノ粒子が用いられ、分散媒としては、例えば水又はテトラデカンが用いられる。なお、導電性微粒子は、銀に限らず、金、銅、パラジウム、ニッケルなどでもよい。
【０１４０】
また、液体中にＵＶ硬化性モノマーを含有させ、着弾液に対して紫外線を照射することにより、液中のＵＶ硬化性モノマーを硬化重合させることができる。
【０１４１】
ＵＶ硬化性モノマーは、重合開始剤などから発生するラジカルなどの開始種により重合または架橋反応を生起し、これらを含有する組成物を硬化させる機能を有するものである。
【０１４２】
ＵＶ硬化性モノマーは、ラジカル重合反応、二量化反応など公知の重合又は架橋反応を生起する重合性又は架橋性材料を適用することができる。例えば、少なくとも１個のエチレン性不飽和二重結合を有する付加重合性化合物、マレイミド基を側鎖に有する高分子化合物、芳香核に隣接した光二量化可能な不飽和二重結合を有するシンナミル基、シンナミリデン基やカルコン基等を側鎖に有する高分子化合物などが挙げられる。中でも、少なくとも一個のエチレン性不飽和二重結合を有する付加重合性化合物がより好ましく、末端エチレン性不飽和結合を少なくとも１個、より好ましくは２個以上有する化合物（単官能又は多官能化合物）から選択されるものであることが特に好ましい。具体的には、本発明に係る産業分野において広く知られるものの中から適宜選択することができ、例えば、モノマー、プレポリマー（すなわち２量体、３量体及びオリゴマー）及びそれらの混合物、並びにそれらの共重合体などの化学的形態を持つものが含まれる。
【０１４３】
ＵＶ硬化性モノマーは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【０１４４】
本発明の実施に用いることができるＵＶ硬化性モノマーとしては、特に、ラジカル開始剤から発生する開始種により重合反応を起こさせる各種公知のラジカル重合性のモノマーを用いることが好ましい。
【０１４５】
ラジカル重合性モノマーとしては、（メタ）アクリレート類、（メタ）アクリルアミド類、芳香族ビニル類、ビニルエーテル類及び内部二重結合を有する化合物（マレイン酸など）等が挙げられる。ここで、「（メタ）アクリレート」は、「アクリレート」、「メタクリレート」の双方又はいずれかをさし、「（メタ）アクリル」は、「アクリル」、「メタクリル」の双方又はいずれかをさす。
【０１４６】
＜第３実施形態：揮発性溶媒を用いたインクの利用＞
以下に説明する第３実施形態では、機能性成分（例えば、金属ナノ粒子）を揮発性溶媒（例えば、水又はテトラデカン）に混合することにより生成された液体を用い、記録ヘッドと基板とを相対的に走査して、基板上に線状のパターンを描画する。装置構成としては、図１等で説明した第１実施形態や図１９等で説明した第２実施形態と同等の構成を採用することができる。また、図１等で説明した第１実施形態からＵＶ光照射装置２０を省略した形態、或いは、図１９等で説明した第２実施形態からＵＶレーザー照射装置１２０を省略した形態も可能である。
【０１４７】
この第３実施形態においても、第１実施形態及び第２実施形態で説明した後退接触角の条件（１０°以下）等は同様に適用される。また、後退接触角の条件（１０°以下）と組み合わせると、一層好ましい他の条件を以下に説明する。
【０１４８】
［液体中の溶媒（揮発性成分）の割合の条件）］
第３実施形態のような揮発性溶媒を含んだ液体を用いて線状パターンを描画する場合、液体に含まれる揮発性溶媒の割合が大きいと、バルジが発生しやすくなる。以下、液体中の溶媒の好ましい割合の条件について検討する。
【０１４９】
ここで、基板１２上に吐出する液体は、例えば、水又はテトラデカン（いずれも揮発性が有る。）を溶媒中に銀ナノ粒子が分散した液体（インク）とする。
【０１５０】
上記のように、基板１２上に液体を吐出してパターンＬを描画する場合、パターンＬ上の溶媒（液体成分）の量が線幅ｗに対して多すぎるとバルジが発生しやすくなる。バルジの発生を防止するためには、液滴Ｄが基板１２に着弾した後に溶媒を揮発（蒸発）させたときに、基板１２上に残る溶媒量を、バルジが発生しない程度に減少させればよい。具体的には、基板１２上において濡れ広がって溶媒が揮発した後の液滴Ｄの直径ｄｅｑｍ［μｍ］が線幅ｗ［μｍ］と等しくなるようにする。ｗ＝ｄｅｑｍとすると、濡れ広がって溶媒が揮発した後の液体Ｄ２ｅｑｍの体積Ｖ１［μｍ３］は下記の式（１４）により表される。
【０１５１】
【数１８】
一方、着弾前の液滴の直径がｄであることから、着弾前の液滴Ｄの体積Ｖ２［μｍ３］は下記の式（１５）により表される。
【０１５２】
【数１９】
したがって、液体中に含まれる揮発性の溶媒の割合（体積の割合）｛（Ｖ２−Ｖ１）／Ｖ２×１００［％］｝は下記の式（１６）により表される。
【０１５３】
【数２０】
液体中の揮発性溶媒の体積の割合を上記の式（１６）で表される値以上とすることにより、バルジの発生を防止することができる。
【０１５４】
［液体の吐出条件３（打滴の時間間隔）］
次に、打滴の時間間隔について説明する。表１は、液滴の直径ｄ＝２６．０［μｍ］、ｄｅｑｍ＝５５．５［μｍ］、接触角θ＝３０［°］として（すなわち、上記の式（６）及び式（１６）の条件式を満たす条件下で）、１秒間に液滴Ｄを打滴する回数（印字周波数）とドットピッチとを変えて線を描画したときの線幅ｗの安定性を示している。
【０１５５】
【表１】
表１では、描画された線の線幅ｗが安定している場合（例えば、線幅ｗの変動量（例えば、単位長さ当たりの線幅の最大値と最小値の差）が所定値未満の場合）が「〇」、線幅ｗの変動量が所定値以上であるものの「×」の場合よりも変動量が大きくない場合が「△」、「△」の場合の変動量の最大値よりも線幅ｗの変動量が大きい場合が「×」で表されている。表１の実験結果によれば、印字周波数を１０００Ｈｚ以上にした場合に、線幅ｗが安定し、バルジ及びジャギーが発生しないという結果が得られた。
【０１５６】
したがって、ｎ滴目が印字されてから（ｎ＋１）滴目が印字されるまでの間隔を１ミリ秒以下とする。このようにすることで、印字中に基板１２上において、平衡状態（液滴Ｄがぬれ広がって液滴Ｄの形状が安定した状態）の部分と、非平衡状態（液滴Ｄがぬれ広がっている最中の液滴Ｄの形状が安定する前の状態）の部分とが混在することが防止できる。この結果、非平衡状態の液滴Ｄの大きな固まりができて、パターンＬの一部が太くなったりすることなく平衡状態となり、均一幅の線描画が可能となる。
【０１５７】
第３実施形態において、後退接触角の条件（１０°以下）に加えて、液体中の揮発性成分の割合条件（式（１６）で表される値以上）や、印字周波数の条件（１ｋＨｚ以上）を満たすことがより一層好ましい。
【０１５８】
＜装置応用例＞
上述した実施形態の線描画装置は、電子回路基板の配線描画装置、各種デバイスの製造装置、吐出用の機能性液体として樹脂液を用いるレジスト印刷装置、微細構造物形成装置など、線状の画像パターンを形成し得る様々な装置に適用可能である。
【符号の説明】
【０１５９】
１０…線描画装置、１２…基板、１４…ベルト、１６…ＵＶインク、１８…記録ヘッド（インクジェットヘッド）、２０…ＵＶ光照射装置、２４…遮光板、３２…ノズル、５２…システムコントローラ、６２…打滴制御部、７２…モータ、８０…着弾液滴、８４…バルジ、１１０…線描画装置、１２０…ＵＶレーザー照射装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能性成分を含有する液体をインクジェットヘッドから吐出し、前記インクジェットヘッドから順次吐出された複数の液滴を非浸透性の媒体に付着させ、これら液滴同士が前記媒体上でつながった線状パターンを形成する線描画方法であって、
前記媒体に対する前記液体の後退接触角が１０°以下であることを特徴とする線描画方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記媒体に対する前記液体の静的接触角が１０°以上であることを特徴とする線描画方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記媒体に着弾する前の前記液滴の体積を真球換算したときの直径をｄ［μｍ］とするとき、前記媒体上において隣接する前記液滴のドットピッチｐが次式
【数１】
の条件を満たすように打滴を制御することを特徴とする線描画方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項において、
前記線状パターンを形成する際の前記インクジェットヘッドの吐出周波数が１ｋＨｚ以上であることを特徴とする線描画方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項において、
前記液体として、活性光線の照射によって硬化する液体を用い、
前記線状パターンを形成するにあたり、前記媒体上で先に着弾している液滴群の集合体が当該媒体上で平衡状態に達する前に、前記集合体と更に合一させる次滴を着弾させるように前記インクジェットヘッドの打滴制御を行い、
前記媒体上に付着させた前記液体に前記活性光線を照射して、当該媒体上の液体を硬化させることを特徴とする線描画方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記媒体に対する前記液体の静的接触角をθ［ｒａｄ］とするとき、前記線状パターンを構成する最終着弾滴の着弾時から当該線状パターンを硬化させるまでの時間Ｔ［ｓ］が次式
【数２】
を満たすことを特徴とする線描画方法。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれか１項において、
前記液体は揮発性溶媒を含有していることを特徴とする線描画方法。
【請求項８】
機能性成分を含有する液体を吐出するインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドから吐出された液滴を付着させる非浸透性の媒体と前記インクジェットヘッドとを相対移動させる移動手段と、
前記インクジェットヘッドから前記媒体に向けて順次液滴を吐出させ、これら着弾時間差のある液滴同士が前記媒体上でつながった線状パターンを形成する吐出制御を行う制御手段と、を備え、
前記媒体に対する前記液体の後退接触角が１０°以下であることを特徴とする線描画装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記制御手段は、吐出周波数１ｋＨｚ以上で前記インクジェットヘッドから液滴を吐出させることを特徴とする線描画装置。
【請求項１０】
請求項８又は９において、
前記液体として、活性光線の照射によって硬化する液体が用いられ、
前記媒体上に付着させた前記液体に前記活性光線を照射して、当該媒体上の液体を硬化させる活性光照射手段と、を備え、
前記制御手段は、前記線状パターンを形成するにあたり、前記媒体上で先に着弾している液滴群の集合体が当該媒体上で平衡状態に達する前に、前記集合体と更に合一させる次滴を着弾させるように打滴の制御を行い、
前記活性光照射手段は、前記媒体に対する前記液体の静的接触角をθ［ｒａｄ］とするとき、前記線状パターンを構成する最終着弾滴の着弾時から当該線状パターンを硬化させるまでの時間Ｔ［ｓ］が次式
【数３】
を満たすことを特徴とする線描画装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記制御手段は、前記媒体上で隣接する液滴の着弾時間間隔ｔ［ｓ］が次式
【数４】
を満たすように打滴を制御することを特徴とする線描画装置。
【請求項１２】
請求項８乃至１１のいずれか１項において、
前記移動手段として、前記媒体を一定速度で搬送する媒体搬送手段を備え、
前記媒体搬送手段による媒体搬送方向について前記インクジェットヘッドの下流側に前記活性光照射手段が配置されていることを特徴とする線描画装置。
【請求項１３】
請求項８乃至１１のいずれか１項において、
前記活性光照射手段は、前記インクジェットヘッドに取り付けられ、これらが一体的に前記媒体に対して相対移動する構成であることを特徴とする線描画装置。
【請求項１】
機能性成分を含有する液体をインクジェットヘッドから吐出し、前記インクジェットヘッドから順次吐出された複数の液滴を非浸透性の媒体に付着させ、これら液滴同士が前記媒体上でつながった線状パターンを形成する線描画方法であって、
前記媒体に対する前記液体の後退接触角が１０°以下であることを特徴とする線描画方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記媒体に対する前記液体の静的接触角が１０°以上であることを特徴とする線描画方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記媒体に着弾する前の前記液滴の体積を真球換算したときの直径をｄ［μｍ］とするとき、前記媒体上において隣接する前記液滴のドットピッチｐが次式
【数１】
の条件を満たすように打滴を制御することを特徴とする線描画方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項において、
前記線状パターンを形成する際の前記インクジェットヘッドの吐出周波数が１ｋＨｚ以上であることを特徴とする線描画方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項において、
前記液体として、活性光線の照射によって硬化する液体を用い、
前記線状パターンを形成するにあたり、前記媒体上で先に着弾している液滴群の集合体が当該媒体上で平衡状態に達する前に、前記集合体と更に合一させる次滴を着弾させるように前記インクジェットヘッドの打滴制御を行い、
前記媒体上に付着させた前記液体に前記活性光線を照射して、当該媒体上の液体を硬化させることを特徴とする線描画方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記媒体に対する前記液体の静的接触角をθ［ｒａｄ］とするとき、前記線状パターンを構成する最終着弾滴の着弾時から当該線状パターンを硬化させるまでの時間Ｔ［ｓ］が次式
【数２】
を満たすことを特徴とする線描画方法。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれか１項において、
前記液体は揮発性溶媒を含有していることを特徴とする線描画方法。
【請求項８】
機能性成分を含有する液体を吐出するインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドから吐出された液滴を付着させる非浸透性の媒体と前記インクジェットヘッドとを相対移動させる移動手段と、
前記インクジェットヘッドから前記媒体に向けて順次液滴を吐出させ、これら着弾時間差のある液滴同士が前記媒体上でつながった線状パターンを形成する吐出制御を行う制御手段と、を備え、
前記媒体に対する前記液体の後退接触角が１０°以下であることを特徴とする線描画装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記制御手段は、吐出周波数１ｋＨｚ以上で前記インクジェットヘッドから液滴を吐出させることを特徴とする線描画装置。
【請求項１０】
請求項８又は９において、
前記液体として、活性光線の照射によって硬化する液体が用いられ、
前記媒体上に付着させた前記液体に前記活性光線を照射して、当該媒体上の液体を硬化させる活性光照射手段と、を備え、
前記制御手段は、前記線状パターンを形成するにあたり、前記媒体上で先に着弾している液滴群の集合体が当該媒体上で平衡状態に達する前に、前記集合体と更に合一させる次滴を着弾させるように打滴の制御を行い、
前記活性光照射手段は、前記媒体に対する前記液体の静的接触角をθ［ｒａｄ］とするとき、前記線状パターンを構成する最終着弾滴の着弾時から当該線状パターンを硬化させるまでの時間Ｔ［ｓ］が次式
【数３】
を満たすことを特徴とする線描画装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記制御手段は、前記媒体上で隣接する液滴の着弾時間間隔ｔ［ｓ］が次式
【数４】
を満たすように打滴を制御することを特徴とする線描画装置。
【請求項１２】
請求項８乃至１１のいずれか１項において、
前記移動手段として、前記媒体を一定速度で搬送する媒体搬送手段を備え、
前記媒体搬送手段による媒体搬送方向について前記インクジェットヘッドの下流側に前記活性光照射手段が配置されていることを特徴とする線描画装置。
【請求項１３】
請求項８乃至１１のいずれか１項において、
前記活性光照射手段は、前記インクジェットヘッドに取り付けられ、これらが一体的に前記媒体に対して相対移動する構成であることを特徴とする線描画装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図９】
【図１０】
【図１３】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図９】
【図１０】
【図１３】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−２０２４７（Ｐ２０１２−２０２４７Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６０８４８（Ｐ２０１０−１６０８４８）
【出願日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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