(57)【要約】【課題】液滴の着弾精度を損なうことなく、飛行中の液滴にレーザ光を照射可能なパターン形成装置を提供する【解決手段】ステージ１２を移動させるステージ本体１３の副走査方向の端部１３ａ，１３ｂによって形成された配置凹部１３ｃに基板ＧＳが載置される載置部１４を配置する。ステージ１２の移動経路上における端部１３ａ，１３ｂの上面に向かって鉛直方向からレーザ光を出射するレーザ出射部６２ａ，６２ｂを一対のＹ軸ガイドレール１８の間の空間の上方に配置し、ステージ本体１３の端部１３ａ，１３ｂにはそのレーザ光を液滴の飛行空間に反射する反射部材６１ａ，６１ｂを配置する。したがって、プラテンギャップに自由度が拡大されて描画条件に合わせて最適なプラテンギャップが選択できる。【選択図】図１
2010099563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出ヘッドのノズルから蒸発成分及びパターン形成材料を含む液状体の液滴を描画対象物に吐出し、飛行中の前記液滴にレーザ光を照射して前記蒸発成分を蒸発させ、前記描画対象物に前記液滴を着弾させることによってパターンを形成するパターン形成装置であって、
前記描画対象物が載置されて、前記描画対象物を主走査方向に移動可能なステージと、
前記吐出ヘッドが搭載されて、前記吐出ヘッドを前記主走査方向と交差する副走査方向に移動可能なキャリッジと、
前記ステージに設けられ、レーザ出射部から出射された前記レーザ光を前記吐出ヘッドと前記描画対象物との間の空間に反射させる反射部材と
を備え、
前記ステージと前記キャリッジとを前記主走査方向に相対移動させながらパターンを形成することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項２】
前記反射部材は、
前記ステージの前記副走査方向の少なくとも一端に設けられ、
前記レーザ光を前記副走査方向へ反射する反射面が前記ステージの前記主走査方向の全幅にわたり形成されている
請求項１に記載のパターン形成装置。
【請求項３】
前記レーザ出射部は、
前記主走査方向及び前記副走査方向と直交する方向に前記レーザ光を出射し、
前記反射面は、
前記レーザ光の出射方向及び前記副走査方向に対して４５度傾斜している
請求項２に記載のパターン形成装置。
【請求項４】
前記反射部材は、
前記ステージの前記副走査方向の両端に設けられ、
前記レーザ出射部は、
前記反射部材の各々に前記レーザ光を出射する
請求項１〜３のいずれか１項に記載のパターン形成装置。
【請求項５】
前記ステージは、
前記描画対象物が載置される載置部と、
基台と、
該基台に対して前記載置部を移動させる移動部と
を備え、
前記反射部材は前記基台に設けられている
請求項１〜４のいずれか１項に記載のパターン形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛行中の液滴に対してレーザ光を照射するパターン形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
低温焼成セラミックス（ＬＴＣＣ：Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ）からなる多層基板は、優れた高周波特性と高い耐熱性を有するため、高周波モジュールの基板やＩＣパッケージの基板等に広く利用される。このようなＬＴＣＣ多層基板は、一般に金属インクを用いて回路パターンが描画されたグリーンシートを積層して一括焼成することにより製造される。
【０００３】
上記回路パターンを描画する工程においては、回路パターンの高密度化を図るために金属インクを微小な液滴にして吐出する、いわゆるインクジェット法が提案されている（例えば、特許文献１）。インクジェット法では、多数のノズルが列設された吐出ヘッドを搭載したキャリッジとグリーンシートが載置されたステージとを相対移動させながら、吐出ヘッドから１滴の容量が数〜数十ピコリットルの液滴を吐出することにより回路パターンを描画する。こうした液滴の吐出位置をパターン形状に合わせて変更することにより、インクジェット法は回路パターンのさらなる微細化や狭ピッチ化を可能にしている。
【特許文献１】特開２００５−５７１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記インクジェット法を利用して高精細なパターンを形成するためには、吐出した液滴を速やかに乾燥させて基板上における濡れ広がりを抑制することにより着弾径を小さくすることが好ましく、その一つの方法として、吐出ヘッドから吐出された飛行中の液滴にレーザ光を照射して該液滴の乾燥を飛行中に促進させる方法が検討されている。
【０００５】
吐出ヘッドから液滴を吐出させるインクジェット法においては、吐出された液滴の着弾精度を確保すべく、該液滴の飛行距離である吐出ヘッドとグリーンシートとの間の距離（プラテンギャップ）を例えば０．３ｍｍ〜１ｍｍという非常に短い距離に設定している。上述したように、飛行中の液滴にレーザ光を照射させるためには、こうした狭い空間にレーザ光を照射しなければならない。このような飛行空間にレーザ光を照射する光学系の態様としては、吐出ヘッドが搭載されたキャリッジに各種の光学的構成要素を搭載させる方式が考えられる。しかしながら、こうした構成にあってはレーザ光を飛行区間に導くためのミラーなどが吐出ヘッドの基板側に配置されていなければならず、こうした光学的構成要素と基板表面との物理的な接触を避ける上ではプラテンギャップの拡張が余儀なくされてしまい、液滴の着弾精度を向上させる上で大きな障害となってしまう。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、液滴の着弾精度を損なうことなく、飛行中の液滴にレーザ光を照射可能なパターン形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のパターン形成装置は、吐出ヘッドのノズルから蒸発成分及びパターン形成材料を含む液状体の液滴を描画対象物に吐出し、飛行中の前記液滴にレーザ光を照射して前記蒸発成分を蒸発させ、前記描画対象物に前記液滴を着弾させることによってパターンを形成するパターン形成装置であって、前記描画対象物が載置されて、前記描画対象物を主走査方向に移動可能なステージと、前記吐出ヘッドが搭載されて、前記吐出ヘッドを前記主
走査方向と交差する副走査方向に移動可能なキャリッジと、前記ステージに設けられ、レーザ出射部から出射された前記レーザ光を前記吐出ヘッドと前記描画対象物との間の空間に反射させる反射部材とを備え、前記ステージと前記キャリッジとを前記主走査方向に相対移動させながらパターンを形成することを要旨とする。
【０００８】
このパターン形成装置によれば、吐出ヘッドと描画対象物との間の飛行空間に光学的構成要素を配設することなく、液滴の飛行空間にレーザ光を照射することができる。これにより、液滴の飛行空間にレーザ光を照射する場合であっても吐出ヘッドと描画対象物との間の距離であるプラテンギャップの自由度が拡大され、描画条件に合わせて最適なプラテンギャップを選択することができる。それゆえ液滴の着弾精度を損なうことなく飛行中の液滴にレーザ光を照射することができる。
【０００９】
また、こうしたレーザ光のアライメントはレーザ照射部の光学的構成要素を調整することにより行われる。その光学的構成要素をキャリッジに配設した場合にあっては、非常に小さな作業スペースで光学的構成要素の調整を行わなければならず、レーザ光のアライメントを正確に行うことが困難である。一方、このパターン形成装置によれば、キャリッジにレーザ照射部が搭載されていないことから、反射部材の反射面の角度を調整する場合であれ、レーザ出射部から出射されるレーザ光の照射位置や照射角度を調整する場合であれ、キャリッジに各光学的構成要素を配置した場合に比べて大きな作業スペースを確保することができ、レーザ光のアライメントを容易に実行することができる。
【００１０】
このパターン形成装置は、前記反射部材は、前記ステージの前記副走査方向の少なくとも一端に設けられ、前記レーザ光を前記副走査方向へ反射する反射面が前記ステージの前記主走査方向の全幅にわたり形成されていることを要旨とする。
【００１１】
このパターン形成装置によれば、レーザ光を反射する反射面がステージの主走査方向の全幅にわたり形成されていることから、反射面に向けてレーザ光が出射されている限りは、ステージとキャリッジとの相対位置に関わらず、吐出ヘッドと描画対象物との間の空間にレーザ光を照射させることができる。すなわち、描画対象物に吐出された液滴に対して確実にレーザ光を照射させることができる。
【００１２】
このパターン形成装置は、前記レーザ出射部は、前記主走査方向及び前記副走査方向と直交する方向に前記レーザ光を出射し、前記反射面は、前記レーザ光の出射方向及び前記副走査方向に対して４５度傾斜していることを要旨とする。
【００１３】
水平面に対して傾斜した光束が液滴の飛行空間に照射される場合、反射部材に対して最も近いノズルから吐出された液滴と最も遠いノズルから吐出された液滴とでは、その飛行経路においてレーザ光の照射区間が異なる場合があり、吐出された液滴の乾燥状態の均一性が損なわれることが懸念される。このパターン形成装置によれば、反射部材で反射されたレーザ光が水平面に沿う光束を形成することから、各液滴の飛行経路におけるレーザ光の照射区間がノズルの位置に関係なく等しくなる。それゆえ液滴の乾燥状態の均一性を損なうことなく液滴にレーザ光を照射することもできる。
【００１４】
このパターン形成装置は、前記反射部材は、前記ステージの前記副走査方向の両端に設けられ、前記レーザ出射部は、前記反射部材の各々に前記レーザ光を出射することを要旨とする。
【００１５】
飛行中の液滴に向けてレーザを照射して飛行中の液滴から蒸発成分を蒸発させることにより液滴を乾燥させるパターン形成装置では、液滴に対して一方からのみレーザ光を照射するよりも、両側からレーザ光を照射する場合のほうが効率よく蒸発成分を蒸発させるこ
とができる。このパターン形成装置によれば、飛行中の液滴に対して両側からレーザ光が照射されることから、液滴の乾燥効率を向上させることもできる。
【００１６】
このパターン形成装置は、前記ステージは、前記描画対象物が載置される載置部と、基台と、該基台に対して前記載置部を移動させる移動部とを備え、前記反射部材は前記基台に設けられていることを要旨とする。
【００１７】
描画対象物を載置部に載置する際にしては、描画対象物が所定の位置に常に正確に載置されるとは限らない。このパターン形成装置には、こういった描画対象物の位置ずれを補正するために載置部を移動させる移動部が設けられている。こういった移動部が設けられているパターン形成装置にあっては、載置部に反射部材を設けたのであっては、載置部の移動によって反射部材も移動してしまい、ステージの走査に際してその移動経路が変化するばかりか、レーザ光の反射方向までも変化してしまい、終には液滴の飛行空間におけるレーザ光の照射強度にばらつきを来たすことが懸念される。
【００１８】
このパターン形成装置によれば、移動部によって載置部が基台に対して移動する際には、反射部材を移動させることなく載置部のみを移動させることができる。これにより、反射部材の移動経路及び反射方向を変化させることなく描画対象物のアライメントが実行されることから、液滴の飛行空間に向かってレーザ光を確実に反射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明のパターン形成装置を液滴吐出装置に具体化した一実施形態について図１〜図７を参照して説明する。なお、図２〜図７に記載しているＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、図１に示したＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と同一軸としている。
【００２０】
図１は、描画対象物としての基板ＧＳに金属配線を描画する液滴吐出装置１の概略構成を示す斜視図である。図２は、液滴吐出装置１の断面構造の一部を示す部分断面図であり、図３及び図４は液滴吐出装置１に搭載される吐出ヘッドを下方から見た斜視構造を示す斜視図である。図５は吐出ヘッドの内部構造を部分的に示す側断面図である。なお、図１においては、液滴吐出装置に搭載されるステージの主走査方向をＸ軸方向とし、その主走査方向（Ｘ軸方向）に直交する副走査方向をＹ軸方向とし、これらＸ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向（鉛直方向）をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向回りの回動方向をθ方向と表記する。
【００２１】
図１に示されるように、液滴吐出装置１において主走査方向に延在した基台２の上面に２ａには、一対のＸ軸ガイドレール１１が主走査方向に沿って敷設されている。その一対のＸ軸ガイドレール１１には、Ｘ軸ガイドレール１１に沿って主走査方向に移動可能なステージ１２が搭載されている。一対のＸ軸ガイドレール１１には、Ｘ軸リニアモータＭ１が備えられ、Ｘ軸リニアモータＭ１は、一対のＸ軸ガイドレール１１に載置されたステージ１２を、エアスライダ（図示省略）を介して主走査方向に往復移動させる。
【００２２】
ステージ１２は、Ｘ軸リニアモータＭ１によってステージ１２を主走査方向に移動させる基台としてのステージ本体１３を備えている。ステージ本体１３の副走査方向における両端からは鉛直方向に延びる端部１３ａ，１３ｂが主走査方向の略全幅にわたり形成されている。この端部１３ａ，１３ｂの上端面には、レーザ照射部を構成する反射部材６１ａ，６１ｂが上記ステージ１２の主走査方向の全体にわたり設けられており、またこれら端部１３ａ，１３ｂに挟まれた領域には配置凹部１３ｃが形成されている。この配置凹部１３ｃの内部には、移動部としての回動機構１５が配設されており、描画対象物としての基板ＧＳが載置される載置部１４が同回動機構１５に搭載されている。基板ＧＳとしては、低温焼成セラミックス多層基板の前駆体であるグリーンシートや液晶表示装置に適用され
る大型のガラス基板など、インクジェット法によりパターンを形成可能な基板であればよい。
【００２３】
上述する載置部１４は、基板ＧＳを位置決め固定する例えば真空吸着テーブルであって、その載置面に基板ＧＳを吸着固定して同基板ＧＳを搬送可能にする。載置部１４の上面である載置面は上記端部１３ａ，１３ｂの上端面と面一となるように配置され、ステージ本体１３と載置部１４との間に設けられた破線で示す回動機構１５の回転動を受けることにより、その高さ位置を維持したままステージ本体１３に対してθ方向に回動する。
【００２４】
なお、ステージ本体１３の上方には図示しない撮像装置が配設されており、載置部１４に載置された基板ＧＳが撮像される。そして、載置部１４に載置された基板ＧＳの画像が画像処理されることにより基板ＧＳのθ方向における位置が検出されて、その検出した位置に基づいて回動機構１５が載置部１４を回動させることにより基板ＧＳのθ方向におけるアライメントが行われる。
【００２５】
Ｘ軸ガイドレール１１の副走査方向の両側には、基台２の上面２ａから上方に延びる一対の第一支柱１９ａと、基台２が載置された床面から上方に延びる一対の第二支柱１９ｂが配設されている。一対の第一支柱１９ａと一対の第二支柱１９ｂとの間には、基台２の上方を副走査方向に跨ぐように、一対のＹ軸ガイドレール１８が架設されている。一対のＹ軸ガイドレール１８は、主走査方向に所定の間隔をおいて平行に架設されており、同Ｙ軸ガイドレール１８に挟まれた空間の上下方向でレーザ光の光路を形成可能にしている。
【００２６】
一対のＹ軸ガイドレール１８の間には、主走査方向に延びる４つのキャリッジプレート２１が差し渡されている。各キャリッジプレート２１は、Ｙ軸ガイドレール１８に沿ってＹ軸方向に移動可能に載置されている。一対のＹ軸ガイドレール１８には、Ｙ軸リニアモータＭ２が備えられている。Ｙ軸リニアモータＭ２は、一対のＹ軸ガイドレール１８に載置された各キャリッジプレート２１を、それぞれエアスライダ（図示省略）を介してＹ軸方向に往復移動させる。
【００２７】
各キャリッジプレート２１の上面には、機能液供給ユニット２２とヘッド用電装ユニット２３とが載置されている。機能液供給ユニット２２は、導電性微粒子の分散系からなる液状体としての導電性インクＩｋを供給可能に貯留して、キャリッジプレート２１に搭載される各吐出ヘッド４０に導電性インクＩｋを供給する。ヘッド用電装ユニット２３は、各吐出ヘッド４０を駆動するための駆動信号を各吐出ヘッド４０に出力する。
【００２８】
なお、パターン形成材料である導電性微粒子は、数ｎｍ〜数十ｎｍの粒径を有する微粒子であり、例えば銀、金、銅、白金、パラジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、イリジウム、鉄、錫、コバルト、ニッケル、クロム、チタン、タンタル、タングステン、インジウム等の金属、あるいはこれらの合金を用いることができる。蒸発成分としての分散媒は、上記導電性微粒子を均一に分散させるものであればよく、例えば水や水を主成分とする水溶液系、あるいはテトラデカン等の有機溶剤を主成分とする有機系を用いることができる。本実施形態の導電性インクＩｋにおいては、導電性粒子として銀を用い、分散媒として水を用いている。
【００２９】
図２に示されるように、各キャリッジプレート２１の下面の中央位置には吊下機構２５が設けられ、その吊下機構２５の下端部にはキャリッジ３０が取着されている。吊下機構２５は、吊下基板２６と、吊下回動枠２７と、吊下支持枠２８とを有している。吊下基板２６はキャリッジプレート２１の下面中央位置に連結固定され、同吊下基板２６の下端部には吊下回動枠２７が連結され、同吊下回動枠２７の下端部に吊下支持枠２８がθ方向に回動可能に連結支持されている。吊下回動枠２７にはθ軸回動モータ（図示省略）が内設
されており、同θ軸回動モータの駆動力を受けて吊下支持枠２８を吊下基板２６（キャリッジプレート２１）に対してθ方向に回動させる。吊下支持枠２８にはキャリッジ３０が支持固定され、上述するθ軸回動モータの駆動力を受けて上記キャリッジ３０をθ方向に回動させる。
【００３０】
キャリッジ３０は、略直方体形状のキャリッジ枠３１を有している。キャリッジ枠３１には、主走査方向及び副走査方向のそれぞれの両側面に図示しない開口部が設けられており、キャリッジ枠３１の内側に対して周囲の空気が流出入できるようになっている。また、キャリッジ枠３１の下端部には、ユニットプレート３４が図示しないネジ等により固設されている。ユニットプレート３４には、吐出ヘッド４０が着脱可能に、かつ、精度よく位置決め固定されて取り付けられている。本実施形態では、主走査方向に沿って並設された３個の吐出ヘッド４０がＹ軸方向と平行に２列、すなわち合計６個の吐出ヘッド４０が取り付けられている。
【００３１】
図３に示されるように、キャリッジ３０は、略直方体形状のキャリッジ枠３１を有している。キャリッジ枠３１の下端部には、ユニットプレート３４がネジ等（図示せず）により固設されている。ユニットプレート３４には、該ユニットプレート３４に接着剤などを用いて固定されるヘッド保持部材３８を介して、吐出ヘッド４０が着脱可能に、かつ、精度よく位置決め固定されて取り付けられている。本実施形態では、Ｘ軸方向に沿って並設された３個の吐出ヘッド４０が、Ｙ軸方向と平行に２列、すなわち合計６個の吐出ヘッド４０が取り付けられている。
【００３２】
図４に示されるように、吐出ヘッド４０は、２つの接続針４２を有する液体導入部４１と、液体導入部４１の側方に連なるヘッド基板４３と、液体導入部４１に連なるポンプ部４４と、ポンプ部４４に連なるノズルプレート４５とを備えている。液体導入部４１の接続針４２には、機能液供給ユニット２２に接続した図示しない配管接続部材が接続されている。ヘッド基板４３には、一対のヘッドコネクタ４３Ａが実装されており、当該ヘッドコネクタ４３Ａを介して、ヘッド用電装ユニット２３に接続された図示しないフレキシブルフラットケーブルが接続される。
【００３３】
一方、ポンプ部４４とノズルプレート４５とにより、方形のヘッド本体４０Ａが構成されている。ノズルプレート４５のノズル形成面４５ａには、液滴Ｄを吐出するノズル４６からなる２本のノズル列４７が形成されている。２本のノズル列４７は相互に平行に列設されており、各ノズル列４７は、等ピッチで並設された１８０個（図示では模式的に表している）のノズル４６で構成されている。
【００３４】
図５に示されるように、ノズル形成面４５ａは、ヘッド本体４０Ａが基板ＧＳの直上に配置されるとき、描画面ＧＳａと略平行になる態様で構成されており、これらノズル形成面４５ａと描画面ＧＳａとによって挟まれた空間である液滴Ｄの飛行空間を形成する。こうした構成からなるノズル形成面４５ａと描画面ＧＳａとの間には、ノズル形成面４５ａと描画面ＧＳａとの物理的な接触を回避すべく、液滴Ｄの着弾精度を十分に確保できる範囲の距離であるプラテンギャップＰＧが例えば１０００μｍで形成されている。
【００３５】
吐出ヘッド４０のポンプ部４４は、各ノズル４６の上側にそれぞれキャビティ５２、振動板５３及び圧電素子ＰＺを有している。各キャビティ５２は、それぞれ図示しない配管接続部材を介して機能液供給ユニット２２に接続され、同機能液供給ユニット２２からの導電性インクＩｋを収容し、その導電性インクＩｋをノズル４６に供給する。振動板５３は、各キャビティ５２に対向する領域をＺ方向に振動することによって、該キャビティ５２の容積を拡大及び縮小させて、これに伴ってノズル４６のメニスカスを振動させる。各圧電素子ＰＺは、それぞれ駆動波形を受けるとき、Ｚ方向に収縮して伸張することによっ
て、振動板５３の各領域をＺ方向に振動させる。各圧電素子ＰＺは、それぞれ振動板５３をＺ方向に振動させることで、該圧電素子ＰＺが受けた所定の駆動波形に応じて、キャビティ５２内の導電性インクＩｋの一部を所定重量の液滴Ｄにしてノズル４６から吐出させる。ノズル４６から吐出される液滴Ｄは、上述する飛行空間を飛行して基板ＧＳの描画面ＧＳａに着弾する。
【００３６】
この際、ノズル４６から吐出されて液滴Ｄは、該液滴Ｄに加わる外力の合力がＺ方向にのみ作用することによってノズル４６からＺ方向に沿って飛行することが確実に可能となり、前記ノズル４６を含んでＺ方向に延びる仮想線である目標経路ＴＬの上を飛行するようになる。一方、ノズル４６から吐出された液滴Ｄは、該液滴Ｄに加わる外力の合力がＺ方向と交差する方向に大きく作用する場合にあっては、該合力の作用に従って上記目標経路ＴＬから外れた経路を飛行して、着弾位置の精度を損なう要因である所謂飛行曲がりを来たしてしまう。
【００３７】
ポンプ部４４の基部側、すなわちヘッド本体４０Ａの基部側は、液体導入部４１を受けるべく方形フランジ状にフランジ部４８が形成されている。このフランジ部４８は、抜け止めの役目を果たすとともに、ヘッド止めネジ（図示せず）などを用いて、ヘッド保持部材３８と連結固定される連結部の役目を果たす。フランジ部４８には、吐出ヘッド４０をヘッド保持部材３８に固定する小ネジ用のネジ孔（雌ネジ）４９が一対形成されている。そして、吐出ヘッド４０は、ユニットプレート３４の所定位置に形成された貫通部とヘッド保持部材３８の貫通部とにヘッド本体４０Ａを貫挿させて、ヘッド保持部材３８を貫通してネジ孔４９と螺合するヘッド止めネジ（図示せず）によってヘッド保持部材３８に固定される。ヘッド保持部材３８には、フランジ部４８の各隅部において該フランジ部４８と当接する位置規制ピン３９がそれぞれ設けられている。位置規制ピン３９は、吐出ヘッド４０のフランジ部４８と当接することで、吐出ヘッド４０のヘッド保持部材３８からの突出寸法を規制している。
【００３８】
ところで、こうした構成の吐出ヘッド４０から吐出された飛行中の液滴Ｄから所望量の分散媒を効果的に蒸発させるためには、まずは室温下にある液滴Ｄの温度を、同液滴が沸騰しない範囲にあって最も高い温度（目標温度）付近まで昇温せしめるための熱量、例えば室温下にある液滴Ｄを分散媒の沸点まで昇温せしめるための熱量である第１熱量ｑ１が必要となる。次いで上記第１熱量ｑ１により昇温された液滴Ｄの突沸を防ぐべく、該液滴Ｄの分散媒を円滑に気体へ相転移させるための潜熱（気化熱）である第２熱量ｑ２が必要となる。すなわち、液滴Ｄから所望量の分散媒を蒸発させるためには、これら第１熱量ｑ１と第２熱量ｑ２との加算値である総熱量ｑ（＝ｑ１＋ｑ２）が必要となる。こうした熱量は、導電性インクＩｋの性状と、圧電素子ＰＺに印加される駆動電圧と、液滴Ｄの容積とを用いた演算により推定することができ、また各種実験等に基づく直接測定よって決定することもできる。
【００３９】
例えば上述する演算により上記第１熱量ｑ１及び第２熱量ｑ２を推定する場合には、導電性インクＩｋの性状から得られる分散媒及び導電性微粒子のモル分率と、分散媒及び導電性微粒子の比熱容量と、駆動電圧に基づいて得られる液滴Ｄの重量Ｗと、吐出時における液滴Ｄの温度とに基づいて行うことができる。
【００４０】
また上述するような微小な液滴Ｄから蒸発した蒸発成分のなかには、液滴Ｄの表面から十分に離間した遠方へと拡散するものと、目標経路ＴＬに残留して該経路上における蒸発成分の分圧を高くするものとがある。そのため、各温度における液滴の蒸発量は、目標経路ＴＬに残留する蒸発成分の濃度が低くなるほど高くなり、逆に目標経路ＴＬにおける蒸発成分の濃度が高くなるほど低くなる。そこで、液滴表面における蒸発成分の密度やその拡散などに基づく蒸発成分の物質移動流束を用いた液滴の物質収支に関わる微分方程式や
、液滴の気化熱を考慮した液滴の熱収支に関わる微分方程式、さらには液滴に対する空気抵抗を考慮した液滴の運動方程式などを解くことにより上記第１熱量ｑ１及び第２熱量ｑ２を推定することもできる。また上述する実験により上記第１熱量ｑ１及び第２熱量ｑ２決定する場合には、飛行中の液滴Ｄをハイスピードカメラで撮像しながら該液滴Ｄに対して異なる熱量の光を照射して、該液滴Ｄが沸騰しない範囲（突沸しない範囲）で最も高い熱量を直接測定することにより第１熱量ｑ１及び第２熱量ｑ２を得ることもできる。
【００４１】
次に、上記飛行中の液滴Ｄにレーザ光を照射するレーザ照射部について図６を参照して説明する。図６は、上記液滴吐出装置１に搭載したレーザ照射部がレーザ光を照射している状態を模式的に示した側面図である。
【００４２】
レーザ照射部は、鉛直方向に向けて一対のレーザ光Ｌａ，Ｌｂを出射する一対のレーザ出射部６２ａ，６２ｂと、該一対のレーザ出射部６２ａ，６２ｂからの一対のレーザ光Ｌａ，Ｌｂを吐出ヘッド４０と基板ＧＳとの間である液滴Ｄの飛行空間に向けて反射させる反射面を有した反射部材６１ａ，６１ｂを備えている。
【００４３】
図６に示されるように、一対のレーザ出射部６２ａ，６２ｂは、ステージ本体１３の端部１３ａ，１３ｂの移動経路の上方に配置されており、ステージ１２の載置部１４と吐出ヘッド４０とが相対向している場合に、強度分布が等しい一対のレーザ光Ｌａ，Ｌｂをステージ１２の端部１３ａ，１３ｂに向けて照射する。一対のレーザ出射部６２ａ，６２ｂから出射されるレーザ光は、導電性インクＩｋに対して所定の吸収率を有するＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ  Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ  Ｇａｒｎｅｔ）レーザ光の第２高調波（波長：５３２ｎｍ）であり、その水平面における断面形状が主走査方向に延びる矩形状に成形されている。レーザ光Ｌａ，Ｌｂの断面における主走査方向の幅は、吊下機構２５によってキャリッジ３０が回動した場合であっても、各吐出ヘッド４０（図３参照）の任意のノズル４６から吐出される液滴Ｄに対して同レーザ光Ｌａ，Ｌｂを照射させられるだけの十分な幅となっている。またレーザ光Ｌａ，Ｌｂの断面における副走査方向の幅は、上記プラテンギャップＰＧと等しい幅となっている。
【００４４】
一対の反射部材６１ａ，６１ｂは、それぞれ前記端部１３ａ，１３ｂにおける主走査方向の略全幅にわたるかたちで前記端部１３ａ，１３ｂの上端面に配設されており、ステージ１２の走査動作や載置部１４のアライメント動作に際して、同反射部材６１ａ，６１ｂと吐出ヘッド４０との間に他の部材を物理的に介在させないように設けられている。一対の反射部材６１ａ，６１ｂには主走査方向の略全幅にわたる反射面が設けられている。一対の反射部材６１ａ，６１ｂの反射面は、それぞれステージ１２の走査動作を受けて前記レーザ光Ｌａ，Ｌｂの光路に進入し、同反射面で受けた各レーザ光Ｌａ，Ｌｂを液滴Ｄの目標経路ＴＬに向けて反射する。また一対の反射部材６１ａ，６１ｂの反射面は、それぞれ反射した各レーザ光Ｌａ，Ｌｂを全ての液滴Ｄに対して確実に照射させるべく、吐出ヘッド４０のノズル形成面４５ａ及び描画面ＧＳａと平行となる光軸を有する。例えば一対の反射部材６１ａ，６１ｂの反射面は、鉛直方向に対して４５度だけ傾斜した状態で端部１３ａ，１３ｂの上面に配置されており、鉛直方向から受けた各レーザ光Ｌａ，Ｌｂを用いてノズル形成面４５ａ及び描画面ＧＳａと平行な水平光束を形成する。このような水平光束であれば、レーザ光Ｌａ，Ｌｂがノズル形成面４５ａや描画面ＧＳａに直接照射されることを抑えることができ、ノズル形成面４５ａにおける液状体の乾燥や描画面ＧＳａにより散乱されたレーザ光による他の部材への熱的損傷を抑えることもできる。
【００４５】
こうした構成からなる反射部材６１ａ，６１ｂによれば、ステージ１２に載置された基板ＧＳが各吐出ヘッド４０の直下で走査される際に、レーザ出射部６２ａ，６２ｂから出射されたレーザ光Ｌａ，Ｌｂが反射面によって反射されて液滴Ｄの飛行空間に照射され続ける。これにより、描画面ＧＳａと吐出ヘッド４０とが相対向している期間には、前記プ
ラテンギャップＰＧのサイズに関わらず液滴Ｄの飛行空間に対してレーザ光Ｌａ，Ｌｂを照射することができる。言い換えれば、吐出ヘッド４０と載置部１４との間の空間に対して反射部材６１ａ，６１ｂが何ら物理的に干渉しないことから、液滴Ｄの飛行空間に対してレーザ光Ｌａ，Ｌｂを照射する上では、反射部材６１ａ，６１ｂのサイズや形状に関わらず、要求される着弾精度やその時々の描画条件に応じたプラテンギャップＰＧのサイズを選択することができる。
【００４６】
なお、反射部材６１ａ，６１ｂにより反射されたレーザ光Ｌａ，Ｌｂを目標経路ＴＬの全体にわたり均一に照射させる上では、描画面ＧＳａ上でのレーザ光Ｌａ，Ｌｂの断面における鉛直方向の中心位置と、目標経路ＴＬの中間位置とを一致させる構成が求められる。そこで本実施形態のレーザ出射部６２ａ，６２ｂは、目標経路ＴＬの中間位置を通る光路が光軸となるかたちで位置決め固定されている。こうした構成からなる光学系により、全ての液滴Ｄの飛行空間に均一にレーザ光Ｌａ，Ｌｂを照射することができる。
【００４７】
こうしたレーザ光Ｌａ，Ｌｂの照射態様に従って、飛行中の液滴Ｄには、レーザ光Ｌａによるエネルギーとレーザ光Ｌｂによるエネルギーとの総和に相当するエネルギー（総エネルギーＥ）が与えられる。本実施形態におけるレーザ照射部では、この総エネルギーＥと上述した総熱量ｑとが等しくなる態様で構成されている。このようにレーザ照射部を構成することによって、所望量の蒸発成分を飛行する全ての液滴Ｄから確実に蒸発させることができ、描画面ＧＳａにおける液滴Ｄの濡れ広がりを要求される着弾精度の下で抑えることができる。
【００４８】
一方、上述するレーザ出射部やレーザ照射部をキャリッジに搭載する形態では、キャリッジの移動にともないレーザ照射部を移動させることができものの、レーザ出射部やレーザ照射部を搭載する分だけキャリッジへの負荷が大きくなる。その結果キャリッジの移動を効率よくできないばかりか、キャリッジの配置位置を精度よく制御することが困難となり、キャリッジの移動に関わる自由度が制限されてしまう。これに対して、本実施形態のレーザ照射部は、各構成要素がキャリッジに搭載されていないことから、キャリッジの重量を増大させることなくレーザ照射部を構成することが可能となり、キャリッジの移動に関わる自由度を確保した上で液滴Ｄの飛行空間にレーザ光Ｌａ，Ｌｂを照射することができる。しかも、レーザ光Ｌａ，Ｌｂのアライメントにおいては、反射部材６１ａ，６１ｂの反射面の角度を調整する場合であれ、レーザ出射部６２ａ．６２ｂから出射されるレーザ光の照射位置や照射角度を調整する場合であれ、キャリッジに各光学的構成要素を配置した場合に比べて大きな作業スペースを確保することができ、レーザ光Ｌａ，Ｌｂのアライメントを容易に実行することもできる。
【００４９】
なお、飛行中の液滴Ｄから分散媒が蒸発する際には、蒸発する蒸発成分の運動力に抗した反力が該液滴Ｄに対して作用する。そのため、蒸発率の高い方から低い方に沿った方向に上記反力が作用し、飛行経路に対して蒸発率が対称でない場合にあっては、その運動力に抗した反力によって液滴Ｄの飛行曲がりが誘発されて着弾位置の位置ずれが発生する。そこで、上述したようにレーザ光Ｌａ，Ｌｂの強度分布を等しくすることにより、液滴Ｄの蒸発率が飛行経路に対して対称となり、分散媒の蒸発にともなう運動力に抗した反力が打ち消しあうことから、液滴Ｄの飛行曲がりが生じ難くなり、着弾位置の位置ずれを抑制することもできる。
【００５０】
上記のように構成した液滴吐出装置１の作用について図７を参照して説明する。図７は、レーザ光Ｌａ，Ｌｂの照射状況を模式的に示した図であり、（ａ）は描画開始時、（ｂ）はパターン描画時、（ｃ）はステージ１２の折返し時をそれぞれ示している。
【００５１】
図７（ａ）に示す描画開始時においては、描画対象物である基板ＧＳが載置部１４に載
置されており、各キャリッジ３０の副走査方向への移動によって基板ＧＳの走査経路上に各キャリッジ３０が配置されている。こうした各キャリッジ３０の配置移動の際には同キャリッジ３０にレーザ照射部の光学的構成要素を搭載させていないことから、その配置位置が高精度に再現される。
【００５２】
また、上述する描画開始時においては、図示しない撮像装置により撮像された描画面ＧＳａに関わる画像データの画像処理が実行されて回動機構１５による基板ＧＳのアライメント処理が行われる。この際には、反射部材６１ａ，６１ｂをステージ本体１３の端部１３ａ，１３ｂに設けたことによって、反射部材６１ａ，６１ｂの移動経路及び反射方向を変化させることなく基板ＧＳのアライメント処理が行われる。これにより、レーザ出射部６２ａ，６２ｂから鉛直方向に沿って出射されたレーザ光Ｌａ，Ｌｂが確実に反射部材６１ａ，６１ｂの反射面に照射されて、液滴Ｄの飛行空間にレーザ光Ｌａ，Ｌｂを確実に導くことができる。
【００５３】
そして、上述するキャリッジ３０の配置移動や基板ＧＳのアライメント処理が終了すると、レーザ照射部においては、レーザ出射部６２ａ，６２ｂが駆動されて強度分布が等しい断面矩形状のレーザ光Ｌａ，Ｌｂが鉛直方向に出射され、これによりパターン描画が開始される。
【００５４】
図７（ｂ）に示すパターン描画時においては、ステージ１２の主走査が開始されて載置部１４が吐出ヘッド４０の直下に進入すると、レーザ光Ｌａ，Ｌｂが反射部材６１ａ，６１ｂの反射面によって反射されて各液滴Ｄの飛行経路を副走査方向で挟むように照射される。このような状況の下に吐出された液滴Ｄは、その飛行中に強度分布の等しいレーザ光Ｌａ，Ｌｂが副走査方向の両側から照射され、そのレーザ光Ｌａ，Ｌｂから受けるエネルギーによって上記目標温度まで昇温された後に分散媒を蒸発させて基板ＧＳの描画面ＧＳａに着弾する。この液滴Ｄの吐出に際して、キャリッジ３０に光学的構成要素が配設されないことで描画条件に最適なプラテンギャップＰＧを選択することができ、レーザ光Ｌａ，Ｌｂを飛行空間に照射しつつ液滴Ｄの着弾位置を損なうことなく描画することができる。
【００５５】
そして、図７（ｃ）示すステージ１２が折返し位置まで移動した際には、基板ＧＳには、飛行中にレーザ光が照射された着弾位置を損なうことなく着弾した液滴Ｄによって所望のパターンが形成される。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態の液滴吐出装置１によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態のレーザ照射部では、ステージ本体１３の端部１３ａ，１３ｂに反射部材６１ａ，６１ｂを設け、同反射部材６１ａ，６１ｂの移動経路上に向かって鉛直方向からレーザ光Ｌａ，Ｌｂを照射した。そして反射部材６１ａ，６１ｂによってレーザ光Ｌａ，Ｌｂ反射させることにより、液滴Ｄの飛行空間にレーザ光を照射させた。これにより、吐出ヘッドと描画対象物との間の液滴Ｄの飛行空間に光学的構成要素を配設する必要がなくなり、プラテンギャップＰＧの自由度を拡大させることができ、その時々の描画条件に応じて最適なプラテンギャップＰＧを選択することができる。それゆえに、着弾精度を損なうことなく飛行中の液滴Ｄにレーザ光Ｌａ，Ｌｂを照射することができる。
【００５７】
（２）また、レーザ光Ｌａ，Ｌｂのアライメントを行う場合には、キャリッジに各光学的構成要素を搭載された場合に比べて大きな作業スペースが確保することができ、レーザ光Ｌａ，Ｌｂのアライメントを容易に実行することができる。
【００５８】
（３）上記実施形態のレーザ照射部では、反射部材６１ａ，６１ｂの反射面を端部１３
ａ，１３ｂの上面を覆うように主走査方向の略全幅にわたり形成したことにより、描画面ＧＳａの上方全体にレーザ光Ｌａ，Ｌｂを確実に照射することができる。
【００５９】
（４）上記実施形態のレーザ照射部では、鉛直方向に対して４５度だけ傾斜した反射面を反射部材６１ａ，６１ｂに設け、レーザ出射部６２ａ，６２ｂには鉛直方向に沿うレーザ光Ｌａ，Ｌｂを同反射面に向けて出射させた。こうした構成によれば、レーザ出射部６２ａ，６２ｂから鉛直方向に延びる光路と、反射面から水平方向に延びる光路とからなる簡素な構成の下で描画面ＧＳａの上方全体にレーザ光Ｌａ，Ｌｂを照射することができる。
【００６０】
（５）また、レーザ出射部６２ａ，６２ｂから出射されるレーザ光Ｌａ，Ｌｂの断面における副走査方向の幅がプラテンギャップＰＧと等しく、反射部材６１ａ，６１ｂにて反射したレーザ光Ｌａ，Ｌｂの断面における鉛直方向の中心位置が目標経路ＴＬの中間位置と一致するようにした。これにより、レーザ出射部６２ａ，６２ｂから出射されたレーザ光Ｌａ，Ｌｂを各液滴Ｄに均一に照射することができるばかりか、レーザ光Ｌａ，Ｌｂの利用効率を向上させることもできる。
【００６１】
（６）上記実施形態では、反射部材６１ａ，６１ｂをステージ本体１３の端部１３ａ，１３ｂに設けた。これにより、ステージ本体１３に対して載置部１４が回動しても、反射部材６１ａ，６１ｂの移動経路及び反射方向を変化させることなく基板ＧＳのアライメント処理が実行されることから、レーザ出射部６２ａ，６２ｂから鉛直方向に沿って出射されたレーザ光Ｌａ，Ｌｂを確実に飛行空間に向かって反射させることができる。
【００６２】
尚、上記実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態によれば、ステージ本体１３の端部１３ａ，１３ｂによって形成された配置凹部１３ｃに描画対象物としての基板ＧＳが載置される載置部１４を配設し、同端部１３ａ，１３ｂに反射部材６１ａ，６１ｂを設けた。こうした構成によって、反射部材６１ａ，６１ｂの移動経路及び反射方向を変化させることなく基板ＧＳのθ方向のアライメントを実現した。これに限らず、載置部１４にアライメントが必要ない精度で描画対象物としての基板ＧＳが載置部１４に載置されるのであれば、反射部材６１ａ，６１ｂを載置部１４に設けてもよい。
【００６３】
・上記実施形態のレーザ照射部では、ステージ１２の副走査方向における両端に反射部材６１ａ，６１ｂを配設するとともに、各反射部材６１ａ，６１ｂにレーザ光をそれぞれ照射するレーザ出射部６２ａ，６２ｂを備えた。これに限らず、例えばステージ１２から端部１３ｂ及び反射部材６１ｂを割愛して、液滴Ｄに対して一方からのみレーザ光を照射する態様であってもよい。
【００６４】
・上記実施形態のレーザ照射部では、レーザ出射部６２ａ，６２ｂは鉛直方向にレーザ光Ｌａ，Ｌｂを出射するとともに、反射部材６１ａ，６１ｂの反射面を鉛直方向及び副走査方向に対して４５度傾斜させた。これに限らず、ノズル形成面４５ａ及び描画面ＧＳａに対して光束が平行となる態様であれば、レーザ出射部６２ａ，６２ｂから出射されるレーザ光Ｌａ，Ｌｂの方向及び反射部材６１ａ，６１ｂの反射面の角度を適宜変更してもよい。
【００６５】
また、飛行空間に照射されるレーザ光の光軸をノズル形成面４５ａ及び描画面ＧＳａに対して、予め定めた設計ルールに基づいた所定角度だけ傾斜させて照射するような態様であってもよい。これによれば、レーザ光Ｌａ，Ｌｂの光軸を描画面ＧＳａ側に傾斜させることで着弾後の液滴Ｄを乾燥させることもできる。
【００６６】
・上記実施形態のレーザ照射部では、反射部材６１ａ，６１ｂの反射面を主走査方向全体に亘って形成した。これに限らず、基板ＧＳに向かって吐出された液滴Ｄにレーザ光を照射させる上では、予め定めた設計ルールに基づいて基板ＧＳの載置位置に合わせて端部１３ａ，１３ｂの一部分にだけ形成した態様であってもよい。
【００６７】
・上記実施形態では、液滴Ｄに照射するレーザ光をＹＡＧレーザの第２高調波とした。すなわち、液滴Ｄに対して固体レーザを照射した。これに限らず、液滴Ｄにレーザ光を照射する上では、液体レーザやガスレーザ、半導体レーザなどであってもよい。
【００６８】
・上記実施形態の液滴吐出装置１は、キャリッジ３０に６個の吐出ヘッド４０を搭載する。また、一対のＹ軸ガイドレール１８に４つのキャリッジ３０を搭載する。これに限らず、液滴吐出装置１は、キャリッジに搭載する吐出ヘッドの配置や数、及び、キャリッジの数を適宜変更しても良い。すなわち、液滴吐出装置は、描画対象物を搬送するステージと吐出ヘッド４０とを備えた構成であれば良い。
【００６９】
・上記実施形態では、基板ＧＳに導電性微粒子を含んだ導電性インクＩｋを吐出して金属配線を描画する液滴吐出装置１に具体化した。これに限らず、飛行中の液滴にレーザ光を照射して乾燥させるのであれば、例えば絶縁パターンを描画するパターン形成装置など、他の用途のパターン形成装置に適用することもできる。
【００７０】
・上記実施形態では、圧電素子駆動方式の液滴吐出装置１に具体化した。これに限らず、吐出ヘッドから液滴を吐出するという観点からは、抵抗加熱方式や静電駆動方式の吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置に具体化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明にかかる液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】各構成要素の配置関係を表す断面図。
【図３】キャリッジの概略構成を示す斜視図。
【図４】吐出ヘッドの斜視図。
【図５】吐出ヘッドの要部断面図。
【図６】レーザ光の照射状況を模式的に示した図。
【図７】（ａ）は描画開始時、（ｂ）はパターン描画時、（ｃ）はステージの折返し時におけるレーザ光Ｌａ，Ｌｂの照射状況を模式的に示した図。
【符号の説明】
【００７２】
Ｄ…液滴、Ｅ…総エネルギー、ｑ…総熱量、Ｗ…重量、ＧＳ…グリーンシート、Ｉｋ…導電性インク、Ｌａ…レーザ光、Ｌｂ…レーザ光、Ｍ１…Ｘ軸リニアモータ、Ｍ２…Ｙ軸リニアモータ、ＰＧ…プラテンギャップ、ＰＺ…圧電素子、ｑ１…第１熱量、ｑ２…第２熱量、ＴＬ…目標経路、ＧＳａ…描画面、１…液滴吐出装置、２…基台、２ａ…上面、１１…Ｘ軸ガイドレール、１２…ステージ、１３…ステージ本体、１３ａ…端部、１３ｂ…端部、１３ｃ…配置凹部、１４…載置部、１５…回動機構、１８…Ｙ軸ガイドレール、１９ａ…支柱、１９ｂ…支柱、２１…キャリッジプレート、２２…機能液供給ユニット、２３…ヘッド用電装ユニット、２５…吊下機構、２６…吊下基板、２７…吊下回動枠、２８…吊下支持枠、３０…キャリッジ、３１…キャリッジ枠、３４…ユニットプレート、３８…ヘッド保持部材、３９…位置規制ピン、４０…吐出ヘッド、４０Ａ…ヘッド本体、４１…液体導入部、４２…接続針、４３…ヘッド基板、４３Ａ…ヘッドコネクタ、４４…ポンプ部、４５…ノズルプレート、４５ａ…ノズル形成面、４６…ノズル、４７…ノズル列、４８…フランジ部、４９…ネジ孔、５２…キャビティ、５３…振動板、６１ａ…反射部材、６１ｂ…反射部材、６２ａ…レーザ出射部、６２ｂ…レーザ出射部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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