(57)【要約】【課題】飛行中の液滴にレーザ光を照射して飛行中の液滴を乾燥させるパターン形成装置において、飛行中の液滴の乾燥効率を向上させるパターン形成装置を提供する。【解決手段】レーザ光源３２から出射された基本レーザ光Ｌｅを第１レーザ光Ｌｅ１と第２レーザ光Ｌｅ２とに分割するハーフミラー３４を設けて、第１及び第２レーザ光Ｌｅ１，Ｌｅ２の光路上に強度分布をガウシアン分布からトップハット型分布に変換するＤＯＥ４２ａ，４２ｂを配置する。そして、飛行中の液滴に対して両側からトップハット型分布の第１レーザ光Ｌｅ１と第２レーザ光Ｌｅ２とを相対向するように照射する。【選択図】図５
2010082502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発成分及びパターン形成材料を含む液状体の液滴をノズルから描画対象物に向けて吐出し飛行させる吐出ヘッドと、
飛行中の前記液滴にレーザ光を照射して所定量の前記蒸発成分を蒸発させるレーザ照射部と
を備え、
前記描画対象物上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、
前記レーザ照射部は、
レーザ出射部と、
前記ノズルと前記液滴の着弾する位置との経路上において、前記レーザ光の強度分布が部分的に平坦となるように、前記レーザ光の強度分布を成形するレーザ成形部と、
を備えていることを特徴とするパターン形成装置。
【請求項２】
前記レーザ出射部は、一対のレーザ光を出射し、
前記レーザ成形部は、前記一対のレーザ光の少なくとも一方の強度分布を成形し、
前記レーザ照射部は、前記一対のレーザ光を前記経路を挟んで相対向する態様で前記液滴に照射する
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、前記経路上における強度が等しい一対のレーザ光を出射し、
前記レーザ成形部は、前記一対のレーザ光の各々の強度分布を成形する
請求項２に記載のパターン形成装置。
【請求項４】
前記レーザ出射部は、１つのレーザ光源からの基本レーザ光を前記一対のレーザ光に分岐する分岐部を有する
請求項２または３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多層基板においては、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、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。インクジェット法は、この液滴の吐出位置を変更することによって、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。こうした方法を用いて所望量の蒸発成分を蒸発させる場合には、レーザ光に必要とされる最小のエネルギーが前記所望量に応じて概ね規定できることから、レーザ光の利用効率の向上を図る上で、飛行中の液滴に対して上記最小のエネルギーを与える態様が好ましい。
【０００５】
一方、上述するレーザ光の断面強度分布としては、該レーザ光の中心付近の強度が最も高くなる円形の正規分布（ガウシアン分布）が一般に利用されている。飛行中の液滴に対してこうした断面強度分布のレーザ光を照射すると、吐出された液滴は、まずガウシアン分布の裾野において昇温された後に同ガウシアン分布のピーク領域を通過するようになる。それゆえ、昇温された液滴がピーク領域を通過する際には、その気化熱を大きく超えるような過剰なエネルギーが液滴に対して単位時間あたりに供給されてしまい、該液滴の溶媒や分散媒などの相転移が液滴の全体で瞬時に生じる、所謂突沸が発生するようになり、液滴そのものを飛散させてしまう。一方、こうした突沸を防ぐためには、ガウシアン分布のピーク領域において気化熱を超えないように、さらにレーザ光の強度を抑える方法が考えられる。しかし、こうした場合にあってはピーク領域における突沸は防止できるものの、レーザ光全体の強度そのものを低下させてしまうために、上記ガウシアン分布の裾野においても液滴が昇温し難くなり、ひいては液滴の乾燥不足を招いてしまう。
【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、飛行中の液滴にレーザ光を照射して飛行中の液滴を乾燥させるパターン形成装置において、飛行中の液滴の乾燥効率を向上させる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、蒸発成分及びパターン形成材料を含む液状体の液滴をノ
ズルから描画対象物に向けて吐出し飛行させる吐出ヘッドと、飛行中の前記液滴にレーザ光を照射して所定量の前記蒸発成分を蒸発させるレーザ照射部とを備え、前記描画対象物上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、前記レーザ照射部は、レーザ出射部と、前記ノズルと前記液滴の着弾する位置との経路上において、前記レーザ光の強度分布が部分的に平坦となるように、前記レーザ光の強度分布を成形するレーザ成形部と、を備えている。
【０００８】
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、液滴の蒸発成分の温度が沸点近くになる場合において最も効率よく液滴が乾燥する。本発明のパターン形成装置によれば、飛行中の液滴に照射されるレーザ光の強度分布を、吐出直後から着弾するまで常に強度の等しい強度分布とすることができる。こうした構成によれば、飛行中に与える熱量を所望する蒸発量に応じた量に制約する上において、吐出した液滴に含まれる蒸発成分をその吐出時から短時間で沸点近くまで上昇させることができる。それゆえ液滴が吐出されてから着弾するまでの飛行期間を蒸発成分の蒸発過程に多くを割くことができる。その結果、飛行中の液滴の乾燥効率を向上させることができる。
【０００９】
このパターン形成装置は、前記レーザ出射部は、一対のレーザ光を出射し、前記レーザ成形部は、前記一対のレーザ光の少なくとも一方の強度分布を成形し、前記レーザ照射部は、前記一対のレーザ光を前記経路を挟んで相対向する態様で前記液滴に照射することを要旨とする。
【００１０】
このパターン形成装置によれば、液滴に対して少なくとも一方の強度分布が平坦にされた一対のレーザ光が相対向する態様で照射される。したがって、一対のレーザ光の少なくとも一方のレーザ光の強度分布を平坦にする分だけ、吐出した液滴に含まれる蒸発成分をその吐出時から短時間で沸点近くまで上昇させることができ、液滴の乾燥効率を向上させることができる。
【００１１】
このパターン形成装置は、前記レーザ出射部は、前記経路上における強度が等しい一対のレーザ光を出射し、前記レーザ成形部は、前記一対のレーザ光の各々の強度分布を成形することを要旨とする。
【００１２】
飛行中の液滴が蒸発成分を蒸発する際には、その蒸発成分の運動力に抗した反力が該液滴に対して作用する。そのため、蒸発率の高い方から低い方へ向かう上記反力が液滴に対して作用し、こうした反力が液滴の吐出方向を軸にして非対称であって、かつ液滴に対して過剰に作用する場合にあっては、その運動力に抗した反力による液滴の飛行曲がりが発生してしまい着弾位置の位置ずれが発生してしまう。
【００１３】
このパターン形成装置によれば、一つの液滴に対して相対向する方向からのレーザ光を照射することから、一方からレーザ光を照射する場合に比べて、液滴の乾燥効率を向上できるだけでなく、一対のレーザ光の強度分布を等しくすることにより、液滴の飛行曲がりを抑制することもできる。
【００１４】
このパターン形成装置は、前記レーザ出射部は、１つのレーザ光源からの基本レーザ光を前記一対のレーザ光に分岐する分岐部を有することを要旨とする。
このパターン形成装置によれば、分岐部を設けることにより一対のレーザ光を生成する際のレーザ光源が１つで済むことからレーザ照射部を簡素な構成とすることができる。また例えば、１つのレーザ光源からの基本レーザ光を分岐させて一対のレーザ光を生成した上でレーザ成形部による強度分布の変換が実行させることもできる。すなわち、レーザ光の強度分布を変換するレーザ成形部が分岐部よりも目標経路側に配設することもできる。
これにより、レーザ成形部を目標経路に近い位置に配置することが可能となり、レーザ成形部と目標経路との間におけるレーザ光の回折を抑制することができる。すなわち、強度分布が変換されたレーザ光を液滴に対して確実に照射させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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９を参照して説明する。図１は液滴吐出装置の斜視構造を模式的に示した図である。図２は、本実施形態の吐出ヘッドの斜視構造を示す斜視図であり、図３は同吐出ヘッドの内部断面構造を示す部分断面図である。また図４は描画対象物であるグリーンシートと吐出ヘッドとの配置の関係を示す平面図である。
【００１６】
図１に示すように、パターン形成装置としての液滴吐出装置１０の基台１１には、該基台１１の長手方向に沿って往復移動可能なステージ１２が搭載されている。本実施形態では、基台１１の長手方向であって、図１における右上方向を＋Ｘ方向とし、＋Ｘ方向の反対方向を−Ｘ方向と言う。また、＋Ｘ方向と直交する水平方向であって、図２における左上方向を＋Ｙ方向とし、＋Ｙ方向の反対方向を−Ｙ方向と言う。また、鉛直方向上方を＋Ｚ方向とし、＋Ｚ方向の反対方向を−Ｚ方向と言う。
【００１７】
基台１１に搭載されるステージ１２の上面には、描画対象物としてのグリーンシートＧＳが描画面ＧＳａを上側にした状態でステージ１２に位置決め固定されている。ステージ１２は、基台１１に設けられたステージモータ（図示せず）が正転又は逆転するとき、位置決めしたグリーンシートＧＳを所定の速度で＋Ｙ方向又は−Ｙ方向へ走査する。
【００１８】
基台１１の上側には、門型に形成されたガイド部材１３が＋Ｘ方向に沿って架設されており、該ガイド部材１３の上側には、液状体としての導電性インクＩｋを供給するインクタンク１４が配設されている。インクタンク１４は、導電性微粒子の分散系からなる導電性インクＩｋを貯留し、貯留する導電性インクＩｋを所定の圧力の下で所定の温度調整しつつ吐出ヘッド１５へ供給する。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。なお、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。
【００１９】
ガイド部材１３には、＋Ｘ方向及び−Ｘ方向に移動可能なキャリッジ１６が搭載されており、該キャリッジ１６には吐出ヘッド１５が搭載されている。キャリッジ１６は、ガイド部材１３に設けられたキャリッジモータ（図示せず）が正転又は逆転するとき、吐出ヘッド１５を＋Ｘ方向又は−Ｘ方向へ走査する。
【００２０】
図２に示されるように、吐出ヘッド１５は、キャリッジ１６に位置決め固定されて＋Ｘ方向に延びるヘッド基板１７と、ヘッド基板１７に支持されるヘッド本体２０とを有する。ヘッド基板１７は、−Ｘ方向の端部に接続端子１７ａを有しており、外部からの各種制御信号がこの接続端子１７ａからヘッド本体２０へ入力されて、またヘッド本体２０からの各種検出信号がこの接続端子１７ａから外部へ出力される。
【００２１】
ヘッド本体２０の底部には、グリーンシートＧＳと対向するように配置されるノズルプレート２１が貼り付けられている。ノズルプレート２１は、ヘッド本体２０がグリーンシートＧＳの直上に配置されるとき、その底面（以下単に、ノズル形成面２１ａと言う）と
描画面ＧＳａとが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２１ａ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。またノズルプレート２１は、ヘッド本体２０がグリーンシートＧＳの直上に配置されるとき、ノズル形成面２１ａと描画面ＧＳａとの間の距離であるプラテンギャップＰＧを所定の距離（図３参照、本実施形態では１０００μｍ）に維持する。ノズルプレート２１のノズル形成面２１ａには、ノズルプレート２１をＺ方向に貫通する複数個のノズルＮがＸ方向に沿ってノズルピッチＤｘにて等間隔に配列されている。
【００２２】
図３に示されるように、ヘッド本体２０は、各ノズルＮの上側にそれぞれキャビティ２２と、振動板２３と、圧力発生素子としての圧電素子ＰＺを有する。各キャビティ２２は、供給チューブ２０Ｔを介して共通するインクタンク１４に接続されており、これによりインクタンク１４からの導電性インクＩｋを収容して、該導電性インクＩｋを各ノズルＮに供給する。振動板２３は、各キャビティ２２に対向する領域がＺ方向に振動することにより、該キャビティ２２の容積を拡大及び縮小させて圧力変動を発生させ、これに伴ってノズルＮのメニスカスを振動させる。各圧電素子ＰＺには、その収縮量や収縮速度、伸張量や伸張速度を規定した電圧波形である駆動電圧が入力されるようになっており、こうした駆動電圧が圧電素子ＰＺに入力されるたびに、該圧電素子ＰＺがＺ方向に収縮して伸張し、これにより振動板２３がＺ方向に振動する。
【００２３】
こうした構成からなる吐出ヘッド１５では、各圧電素子ＰＺがＺ方向に収縮及び伸張するときに、各キャビティ２２に収容される導電性インクＩｋの一部が上記駆動電圧に応じたサイズや速度を有する液滴ＤとしてノズルＮから吐出される。ノズルＮから吐出される液滴Ｄは、上述する飛行空間を飛行してグリーンシートＧＳの描画面ＧＳａに着弾する。
【００２４】
この際、ノズルＮ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方向にのみ作用することによってノズルＮ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Ｎ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Ｎ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。
【００２５】
図４の一点鎖線で示されるように、グリーンシートＧＳの描画面ＧＳａは二次元の矩形格子であるドットパターン格子ＤＬによって仮想分割されている。ドットパターン格子ＤＬは、＋Ｘ方向の格子間隔と＋Ｙ方向の格子間隔とが、それぞれ所定の間隔で設定される仮想格子である。例えば、ドットパターン格子ＤＬの＋Ｘ方向の格子間隔は、ノズルピッチＤｘで規定されており、ドットパターン格子ＤＬの＋Ｙ方向の格子間隔は、液滴Ｄの吐出周期とステージ１２の走査速度との積から算出される吐出ピッチＤｙで規定されている。こうしたドットパターン格子ＤＬが上記ステージ１２により走査されるとき、上述する吐出ヘッド１５は、ドットパターン格子ＤＬの各格子点Ｔが目標経路ＴＬを横切るかたちで配置されて、各ノズルＮから描画面ＧＳａに向けて液滴Ｄを吐出するか否かの選択が上記格子点Ｔごとに設定されるようになる。なお、図４ではドットパターン格子ＤＬの各格子点Ｔを説明する便宜上、ドットパターン格子ＤＬの格子間隔及び吐出ヘッド１５のノズルピッチＤｘを十分拡大して示している。
【００２６】
ノズルＮから吐出された液滴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、その液状体が沸騰しない範囲のなかで最も高い温度である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の沸騰しない状態を保ちながら該液滴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、室温下にある液滴Ｄから所定量の分散媒を蒸発させるためには、第１熱量ｑ１と第２熱量ｑ２の加算値である総熱量ｑだけ必要である。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。
【００２７】
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。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が沸騰しない状態を維持できる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。
【００２８】
次に、上記飛行中の液滴Ｄにレーザ光を照射して該液滴Ｄを乾燥させる光学系について図５を参照して説明する。図５は、上記液滴吐出装置１０に搭載されるレーザ照射部３１の光学的構成を模式的に示した図であり、図６は各液滴Ｄに対するレーザ光の照射角度を模式的に示した図である。図７は、目標経路ＴＬにおけるレーザ光の強度分布を模式的に示す図である。
【００２９】
図５に示されるように、レーザ照射部３１は、レーザ出射部としてのレーザ光源３２、コリメートレンズ３３、分岐部としてのハーフミラー３４、及び反射ミラー３５，３６，３７，３８，３９と、第１レーザ成形部４０ａと第２レーザ成形部４０ｂとを備えている。レーザ光源３２は、断面強度分布がガウシアン分布である基本レーザ光Ｌｅを出射する装置である。
【００３０】
レーザ光源３２は、所謂固体レーザであって、ＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ  Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ  Ｇａｒｎｅｔ）レーザ発振器３２ａと高調波ユニット３２ｂとを備えている。ＹＡＧレーザ発振器３２ａは、ネオジムイオン（Ｎｄ３＋）が添加されたイットリウムアルミニウムガーネット（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）結晶を備え、近赤外線の不可視光であるＹＡＧレーザ光の基本波（波長：１０６４ｎｍ）を生成する。高調波ユニット３２ｂには、非線形光学結晶が配設され、上記ＹＡＧレーザ発振器３２ａにて生成されたＹＡＧレーザ光の基本波を上記非線形光学結晶に通過させることで可視光であるＹＡＧレーザ光の第２高調波（ＳＨＧ：Ｓｅｃｏｎｄ  ｈａｒｍｏｎｉｃ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ、波長：５３２ｎｍ）に変換する。レーザ光源３２は、このＹＡＧレーザ光の第２高調波を基本レーザ光Ｌｅとしてコリメートレンズ３３に入射させる。
【００３１】
コリメートレンズ３３は、その出射面側に所定の曲率を有する平凸レンズであって、レーザ光源３２から出射された基本レーザ光Ｌｅの光束を光軸に対して平行な平行光に変換してハーフミラー３４に入射させる。ハーフミラー３４は、コリメートレンズ３３から出射された基本レーザ光Ｌｅをエネルギーが等しい一対のレーザ光である第１レーザ光Ｌｅ
１と第２レーザ光Ｌｅ２とに分割する。各反射ミラー３５，３６は、ハーフミラー３４の透過光である第１レーザ光Ｌｅ１を反射する反射面を有した平面ミラーであり、その反射光である第１レーザ光Ｌｅ１を第１レーザ成形部４０ａに入射させる。各反射ミラー３７〜３９は、ハーフミラー３４の反射光である第２レーザ光Ｌｅ２を反射する反射面を有した平面ミラーであり、その反射光である第２レーザ光Ｌｅ２を第２レーザ成形部４０ｂに入射させる。
【００３２】
第１レーザ成形部４０ａは、第１レーザ光Ｌｅ１の光路上にシリンドリカルレンズ４１ａと、回折光学素子（ＤＯＥ：Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｎｔ、以後、ＤＯＥという）４２ａとを備えている。第２レーザ成形部４０ｂは、第２レーザ光Ｌｅ２の光路上にシリンドリカルレンズ４１ａとＤＯＥ４２ａとを備えている。
【００３３】
シリンドリカルレンズ４１ａ、４２ｂは、それぞれ短手方向にのみ曲率を有する出射面を備えたレンズであって、コリメートレンズ３３によって平行光に変換された第１レーザ光Ｌｅ１と第２レーザ光Ｌｅ２の断面を上記ノズル形成面２１ａに沿って延びる矩形状に変換する。なお、シリンドリカルレンズ４１ａ、４１ｂに入射する第１レーザ光Ｌｅ１や第２レーザ光Ｌｅ２は、Ｚ方向に所定幅を有している。そのため、該レーザ光がシリンドリカルレンズ４１ａ、４１ｂにより成形されることなく飛行空間に照射される場合にあっては、該レーザ光におけるＺ方向の端部が吐出ヘッド１５やグリーンシートＧＳ、ステージ１２などに遮られてしまい、第１レーザ光Ｌｅ１や第２レーザ光Ｌｅ２のエネルギーの一部が損なわれてしまう。シリンドリカルレンズ４１ａ、４１ｂは、それぞれ対応する反射ミラーからの第１レーザ光Ｌｅ１と第２レーザ光Ｌｅ２のＺ方向成分を変換して、第１レーザ光Ｌｅ１及び第２レーザ光Ｌｅ２のＺ方向におけるビーム長を上記プラテンギャップＰＧ（本実施形態では、１０００μｍ）と等しくなるように断面形状を成形する。これにより、第１レーザ光Ｌｅ１及び第２レーザ光Ｌｅ２のエネルギー損失を抑えつつ、液滴Ｄの目標経路ＴＬに第１レーザ光Ｌｅ１及び第２レーザ光Ｌｅ２を導くことができる。
【００３４】
ＤＯＥ４２ａ、４２ｂは、それぞれシリンドリカルレンズ４１ａ、４２ａにより成形された第１レーザ光Ｌｅ１及び第２レーザ光Ｌｅ２の断面強度分布を、目標経路ＴＬにおける強度が平坦であるトップハット型の断面強度分布（以後、トップハット型分布という。）に変換して上記飛行空間へと照射する。図７は、断面強度分布がトップハット型分布へと変換されたレーザ光の強度の一例を模式的に示した図である。図７に示すように、上述するトップハット型分布である平坦な強度分布とは、その最大強度と平均強度との差分、ならびに最小強度と平均強度との差分がそれぞれ平均強度に対して±５％以内である分布である。こうした平坦性は描画パターンの設計ルールである液滴Ｄの着弾位置の精度や着弾径の精度などに応じて適宜選択することもできる。
【００３５】
また、ＤＯＥ４２ａ、４２ｂの光軸は、それぞれ目標経路ＴＬの中間位置に位置するように配置されており、全てのノズルＮから吐出される液滴Ｄに対して第１レーザ光Ｌｅ１及び第２レーザ光Ｌｅ２を照射すべく、ノズルＮの配列方向（図５に示す一点鎖線方向）に対して所定の傾斜角θ（θ：０°＜θ≦９０°）だけ水平方向に傾斜している。この傾斜角θは、図６に示されるように、例えば液滴Ｄの直径を２ｒとしたときにｓｉｎθ≧２ｒ／Ｄｘを満足する範囲で選択される。こうした条件を満足する傾斜角θであれば、同じタイミングで吐出された各ノズルＮからの液滴Ｄに対して第１レーザ光Ｌｅ１及び第２レーザ光Ｌｅ２を照射する場合であれ、相対的にＤＯＥに近い側の液滴Ｄが相対的にＤＯＥから遠い側の液滴Ｄに対して第１レーザ光Ｌｅ１及び第２レーザ光Ｌｅ２を遮ることがない。それゆえ吐出ヘッド１５から同時に吐出された全ての液滴Ｄに対して第１レーザ光Ｌｅ１と第２レーザ光Ｌｅ２とを均等に照射することができる。また、ｓｉｎθ＞２ｒ／Ｄｘを満足するレーザ光であっても、ＤＯＥ４２ａ、４２ｂによって各ノズルＮから吐出された液滴Ｄの飛行経路のそれぞれに対応するようにレーザ光を分割することにより、飛行
空間を通過してしまうレーザ光を最小限に抑えることができ、レーザ光の利用効率を向上させることもできる。
【００３６】
こうした第１レーザ光Ｌｅ１及び第２レーザ光Ｌｅ２の照射態様に従って、第１レーザ光Ｌｅ１から受けるエネルギーと第２レーザ光Ｌｅ２から受け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）が液滴Ｄに与えられる。本実施形態におけるレーザ照射部３１では、上述するＤＯＥ４２ａ、４２ｂが協働することにより、この総エネルギーＥの積分値と上述した総熱量ｑとが等しくなる態様で構成されている。
【００３７】
このような構成によれば、飛行中の液滴Ｄは吐出直後から着弾するまでの期間に平坦な強度であるレーザ強度Ｐのレーザ光を両側から受け続けることとなり、沸騰しない状態を維持可能な高温へとすばやく昇温されるとともに、そのときの気化熱を大きく超えるような過剰なエネルギーが単位時間あたりに供給されることを回避することもできる。
【００３８】
こうした第１レーザ光Ｌｅ１及び第２レーザ光Ｌｅ２の断面強度分布は、例えば以下のようにして設定することができる。まず、目標経路ＴＬ上におけるレーザ強度Ｐを設定するために、プラテンギャップＰＧと液滴Ｄの飛行速度ｖ０とに基づいて、液滴Ｄが吐出されてから着弾するまでの飛行期間ｔ（＝ＰＧ／ｖ０）が得られる。またこのプラテンギャップＰＧと液滴の直径２ｒとを用いることにより、飛行中の液滴Ｄに対する照射断面積がＰＧ×２ｒとして得られる。そして目標経路ＴＬ上におけるレーザ強度Ｐは、上述する総エネルギーＥを上記照射断面積で受けるべく、上記飛行期間ｔと、上記プラテンギャップＰＧと、液滴Ｄの直径２ｒとから式（１）に基づいて設定される。
【００３９】
Ｐ＝Ｅ／（（ＰＧ×２ｒ）×ｔ）…（１）
ここで、飛行中の液滴Ｄから分散媒が蒸発する際には、蒸発にともなう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、液滴Ｄの吐出方向を軸に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、上述のように設定されるレーザ強度Ｐをそれぞれ相対向する第１レーザ光Ｌｅ１と第２レーザ光Ｌｅ２とに等分させる、すなわち各々の強度をＰ／２に設定することにより、液滴Ｄの蒸発率が吐出方向を軸にして対称となり、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。
【００４０】
なお、このレーザ強度Ｐが過剰に高くなる場合にあっては、レーザ光の光圧が液滴Ｄに対して過剰に作用して、液滴Ｄが目標経路ＴＬから外れる現象、所謂飛行曲がりを発生する場合がある。また飛行期間ｔが過剰に短い場合や液滴Ｄのサイズが過剰に大きくなる場合にあっては、液滴Ｄの表面付近で吸収したレーザ光のエネルギーが液滴Ｄの中心部へと十分拡散し得ない場合がある。そこで、予め実施する各種実験や計算機シミュレーション等により、上述する飛行曲がりや不十分な熱拡散を来たす強度範囲に関わるデータを適正強度データとして取得し、上記算出結果であるレーザ強度Ｐが前記適正強度データの範囲内である否かを判断する態様であってもよい。そしてレーザ強度Ｐが上記データの範囲外である場合には、設計ルールの見直しを図り、飛行期間ｔなどを変更することにより、レーザ強度Ｐが適正な範囲内に収まるようにする態様であってもよい。
【００４１】
このように飛行中の液滴Ｄに対して常に一定のレーザ強度のレーザ光を照射することで、その温度を例えば分散媒の沸点まですばやく昇温させることができ、それゆえ液滴Ｄの飛行期間においては、液滴Ｄが同沸点近傍にある期間を長くすることができる。上述のような微小な液滴Ｄにレーザ光が照射されると、レーザ光のエネルギーが液滴Ｄの表面付近で吸収される場合であれ、その吸収したエネルギーにより液滴表面が昇温し、該表面付近
の熱が液滴Ｄの中心部へと拡散することにより、結果的には液滴Ｄ全体の温度が上昇するようになる。そして、液滴Ｄの温度がその沸騰しない状態を維持できる程度の高い温度、例えば分散媒の沸点であることから、表面付近で吸収されたレーザ光のエネルギーが分散媒を気化させるためのエネルギーに逐次変換されて、該レーザ光によって供給されるエネルギーに応じた蒸発量の分散媒が液滴Ｄの表面から蒸発するようになる。この結果、液滴Ｄの突沸を抑えつつ安定した蒸発状態を維持することができ、こうした沸点近傍にある期間が長くできる分だけ、液滴Ｄの乾燥効率を向上させることができる。
【００４２】
こうした液滴Ｄにおける単位時間あたりの最大の蒸発量は、当然ながら液滴Ｄの温度が高温であるほど高くなる。また上述するように、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。そのため先行する液滴Ｄから蒸発した蒸発成分が十分に拡散せずに目標経路ＴＬに多く残留している場合にあっては、後続する液滴Ｄが先行する液滴Ｄと同じエネルギーのレーザ光を受けたとしてもその蒸発量が減少してしまい、この減少分の気化熱に変換されるべきエネルギーが後続する液滴Ｄに蓄積されることにより該液滴Ｄの突沸が誘発される場合もある。
【００４３】
本実施形態においては、蒸発成分の拡散に関わる種々の計算機シミュレーションや実験を行うことにより、液滴Ｄから蒸発した蒸発成分が目標経路ＴＬから十分に拡散する期間を取得し、該期間（例えば、１ミリ秒）を吐出間隔として採用する、すなわち吐出周期を１ｋＨｚに設定している。こうした構成によれば、目標経路ＴＬにおける蒸発成分の濃度が液滴Ｄの吐出ごとに同じ状態になるために、先行する液滴Ｄから蒸発した蒸発成分による後続する液滴Ｄの乾燥効率の低下を回避することもできる。
【００４４】
次に上記のように構成した液滴吐出装置１０の作用と効果について説明する。図８は、飛行中の液滴Ｄに対してトップハット型分布に変換した第１レーザ光Ｌｅ１及び第２レーザ光Ｌｅ２が照射される状況を模式的に示した図である。一方、図９は、ガウシアン分布のレーザ光を液滴に対して光軸がずれた状態で両側から照射した場合を模式的に示した図である。
【００４５】
図８に示すように、ノズルＮから吐出された液滴Ｄには、目標経路ＴＬを挟む両側から第１レーザ光Ｌｅ１と第２レーザ光Ｌｅ２が照射される。第１レーザ光Ｌｅ１と第２レーザ光Ｌｅ２とは、目標経路ＴＬにおける総エネルギーが上記総エネルギーＥであるトップハット型分布の強度分布となるように第１及び第２レーザ成形部４０ａ，４０ｂにより変換されたものである。したがって、ガウシアン分布を有するレーザ光を用いる場合に比べて、目標温度に到達した液滴Ｄに対して過剰なエネルギーが供給されなくなるばかりか、ガウシアン分布の裾野で液滴Ｄを昇温するよりも、液滴Ｄをすばやく上記目標温度まで昇温させることもできる。そして、こうした液滴Ｄの昇温により、液滴Ｄの残りの飛行期間においては、液滴Ｄが上記目標温度の付近で飛行し続けることできる。こうした状態で飛行する液滴Ｄにあっては、液滴Ｄの温度がその沸騰しない状態を維持できる程度の高い温度、例えば分散媒の沸点であることから、表面付近で吸収したレーザ光のエネルギーが蒸発成分を気化させるためのエネルギーに逐次変換させることになる。この結果、液滴Ｄの突沸を抑えつつ、高い蒸発効率の下で安定した蒸発状態を維持することができ、こうした液滴Ｄの温度が目標温度にすばやく到達できる分だけ、液滴Ｄの乾燥効率を向上させることができる。そして飛行中の液滴Ｄに対して上記総エネルギーＥに相当するレーザ光が照射されることから、所望量の蒸発成分を蒸発させた状態で液滴Ｄを着弾させることができる。
【００４６】
（実施例）
表１は、直径２５μｍの球形をなす液滴Ｄを７ｍ／ｓの飛行速度で飛行させて、該液滴
Ｄに対して異なる強度分布及び強度のレーザ光を照射した場合における着弾径の実測値を示したものである。なお、表１における強度分布及び強度を示す欄では、第１レーザ光Ｌｅ１を上に、第２レーザ光Ｌｅ２を下に示している。
【００４７】
すなわち、１．５Ｗ／ｃｍ２の強度でトップハット型分布をなす第１レーザ光Ｌｅ１と、１．５Ｗ／ｃｍ２の強度でトップハット型分布をなす第２レーザ光Ｌｅ２とを用いることにより実施例１の液滴Ｄにおける着弾径を得た。また第１レーザ光Ｌｅ１の強度を１．０Ｗ／ｃｍ２に変更し、その他の条件を実施例１と同じくすることにより実施例２の液滴Ｄにおける着弾径を得た。
【００４８】
また１．０Ｗ／ｃｍ２の強度でガウシアン分布をなす第１レーザ光Ｌｅ１と、１．０Ｗ／ｃｍ２の強度でガウシアン分布をなす第２レーザ光Ｌｅ２とを用いることにより比較例１の液滴Ｄにおける着弾径を得た。また第１レーザ光Ｌｅ１及び第２レーザ光Ｌｅ２を照射することなく液滴Ｄを着弾させることにより、比較例２の液滴Ｄにおける着弾径を得た。なお、実施例２や比較例１に用いるレーザ光では、ガウシアン分布のレーザ光に関してその出力をトップハット型分布のレーザ光の出力よりも小さく設定しているが、これは飛行中の液滴Ｄの突沸や着弾位置の位置ずれを抑制できる範囲のなかで最高の値を設定したものである。
【００４９】
【表１】
2010082502.tif 000003
表１に示すように、実施例１の着弾径は２５μｍであり、計測結果のなかで最も小さい値であることが分かる。また実施例１の着弾径は実施例２の着弾径よりも小さい値であり、また実施例２の着弾径は比較例１の着弾径よりも小さい値であることが分かる。こうした実測結果からも、レーザ強度の等しいトップハット型分布の第１レーザ光Ｌｅ１と第２レーザ光Ｌｅ２が液滴Ｄの両側から照射される実施例１において該液滴Ｄの乾燥が最も効率よく行われており、その濡れ広がりが抑制されていることが理解できる。また、一方からガウシアン分布のレーザ光を、他方からトップハット型分布のレーザ光を照射した実施例２においても、一方をトップハット型分布にした分だけ乾燥効率が向上していることが理解できる。
【００５０】
なお、比較例１のようにガウシアン分布を有した一対のレーザ光を使用する場合においては、一対のレーザ光の光軸を正確に一致させることが困難である。例えば、図９に示す
ようなかたちで光軸がずれている場合、まずレーザ光Ｌｅ１０によって液滴Ｄの左側の蒸発率が高くなるために、該液滴Ｄの左側の被照射面付近の蒸発成分が主に蒸発して、蒸発成分の運動力に抗した反力により液滴Ｄが右側に飛行曲がりが生じる。次に、レーザ光Ｌｅ２０によって液滴Ｄの右側の蒸発率が高くなるため、該液滴の右側の被照射面付近の蒸発成分が主に蒸発し、その蒸発成分の運動力に抗した反力により左側に飛行曲がりが生じる。しかも、蒸発成分の蒸発によってその重量が徐々に小さくなる液滴Ｄにおいては、重量が大きい吐出直後よりも上述するような飛行曲がりが大きくなる。そのため、図９に示されるように、液滴Ｄは目標経路ＴＬから左側へと大きな飛行曲がりを生じてしまう。本発明者の実験によれば、例えばレーザ光の光軸が約１０μｍずれるだけで、目標着弾位置の格子点Ｔに対して実際の着弾位置が約１００μｍもずれることが判明している。
【００５１】
一方、本実施形態では図８に示すように、ノズルＮから吐出された液滴Ｄには、レーザ強度の等しいトップハット型分布の第１レーザ光Ｌｅ１及び第２レーザ光Ｌｅ２が両側から照射される。これにより、飛行中の液滴Ｄの蒸発率が目標経路ＴＬにして対称となり易く、蒸発成分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ができる。
【００５２】
また、上述するようにガウシアン分布を有した一対のレーザ光を使用する場合、一対のレーザ光の光軸が液滴Ｄの吐出方向にずれた状態では、液滴Ｄの飛行過程の全体で上述する反力が液滴Ｄに作用し、液滴Ｄに対して大きな飛行曲がりを招いてしまう。一方、本実施形態における強度分布を使用する場合、一対のレーザ光の強度分布がそれぞれ照射領域の全体にわたって平坦であることから、一対のレーザ光の光軸が液滴Ｄの吐出方向にずれる場合であっても、飛行過程の殆どで上述する反力が相殺されて、前記光軸のずれ量に相等する範囲でのみ上述する反力が作用するようになる。それゆえ、光軸がずれている場合であっても、トップハット型分布のレーザ光を照射する分だけ液滴Ｄの着弾位置の位置ずれを抑制することができる。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態の液滴吐出装置１０によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態によれば、目標経路ＴＬにおける強度が平坦であるトップハット型分布のレーザ光が飛行中の液滴Ｄに照射されるために、ノズルＮから吐出された液滴Ｄはその吐出直後から着弾するまでの期間、レーザ強度Ｐに相当するエネルギーを受け続けるようになる。それゆえ、吐出直後の液滴Ｄをすばやく目標温度まで昇温させることができ、液滴Ｄの乾燥効率を向上させることができる。そして目標温度となる液滴Ｄが気化熱を越えるエネルギーを受けないようにレーザ強度Ｐが設定されることから、液滴Ｄの突沸を効果的に防止することができる。
【００５４】
（２）上記実施形態の目標経路ＴＬでは、第１レーザ光Ｌｅ１と第２レーザ光Ｌｅ２との総エネルギーが、所望量の蒸発成分を蒸発させるために必要とされる総熱量に相当するように調整されることから、吐出した液滴Ｄを所望の乾燥状態で着弾させることができる。
【００５５】
（３）上記実施形態によれば、飛行中の液滴Ｄにおける蒸発率は吐出方向を軸として対称となることから、蒸発成分の運動力に抗した反力を液滴Ｄに対して相殺させることができる。すなわち、液滴Ｄには分散媒の蒸発による飛行曲がりが生じ難くなり、液滴Ｄの着弾位置の位置ずれを抑制することができる。しかも、第１レーザ光Ｌｅ１と第２レーザ光Ｌｅ２との光軸が液滴Ｄの吐出方向にずれている場合であっても飛行中の液滴Ｄにおける蒸発率が吐出方向を軸として非対称となる飛行領域を縮小することができる。すなわち、光軸のずれに起因した液滴Ｄの着弾位置の位置ずれを抑制することができる。
【００５６】
（４）上記実施形態によれば、第１レーザ光Ｌｅ１と第２レーザ光Ｌｅ２の光軸をノズルＮの配列方向に対して傾斜角θだけ傾斜させた。これにより吐出ヘッド１５の全てのノズルＮから同時に吐出された液滴Ｄに対して第１及び第２レーザ光Ｌｅ１，Ｌｅ２を照射することができる。それゆえ、同じタイミングで吐出した全ての液滴Ｄに対して乾燥効率を向上させることもできる。しかも、ｓｉｎθ＝２ｒ／Ｄｘを満足する傾斜角θであった場合には、レーザ光の照射方向に対して隣接するノズルＮから吐出された液滴Ｄとの隙間がなくなることから、全ての液滴Ｄに対してレーザ光を照射するに際して水平方向の照射範囲を小さくすることができ、レーザ光の利用効率を向上させることもできる。
【００５７】
（５）上記実施形態のレーザ照射部３１では、ハーフミラー３４を配設することによりレーザ光源３２から出射された基本レーザ光を第１レーザ光Ｌｅ１、第２レーザ光Ｌｅ２に分岐させた。これにより液滴Ｄに照射される一対のレーザ光を１つのレーザ光源３２で生成することができ、レーザ照射部３１の簡素な構成とすることができる。
【００５８】
（６）また、第１レーザ成形部４０ａ及び第２レーザ成形部４０ｂをハーフミラー３４と目標経路ＴＬとの間に配設したことにより、強度分布及び形状を変換してから液滴Ｄに照射されるまでにおける第１レーザ光Ｌｅ１及び第２レーザ光Ｌｅ２の回折を抑制することができる。すなわち、目標経路ＴＬにおける強度分布を精度よく実現させることができる。
【００５９】
（７）上記実施形態によれば、第１レーザ成形部４０ａ及び第２レーザ成形部４０ｂによって第１及び第２レーザ光Ｌｅ１，Ｌｅ２のＺ方向における断面形状を液滴Ｄの飛行空間と整合させた。これにより、各レーザ光のエネルギーの全体が確実に飛行空間へと投入される。それゆえ各レーザ光のエネルギー損失を抑制した上で目標経路ＴＬ上に導くことができ、レーザ光の利用効率を向上させることができる。
【００６０】
尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態の第１レーザ成形部４０ａ及び第２レーザ成形部４０ｂには、レーザ光のＺ方向における断面形状を飛行空間に整合させるシリンドリカルレンズ４１ａ，４１ｂをそれぞれ配置したが、ＤＯＥ４２ａ及びＤＯＥ４２ｂによって同断面形状を飛行空間に整合可能であれば、シリンドリカルレンズ４１ａ，４１ｂを割愛してもよい。
【００６１】
・上記実施形態におけるレーザ照射部３１の光学系では、第１レーザ成形４０ａ部及び第２レーザ成形部４０ｂをハーフミラー３４よりも目標経路ＴＬ側に配置した。これに限らず、液滴Ｄに照射されるレーザ光の強度分布をガウシアン分布から上述の強度分布に変換する上では、レーザ成形部をハーフミラー３４に対してレーザ光源３２の側に配置するようにしてもよい。
【００６２】
・上記実施形態におけるレーザ照射部３１の光学系では、第１レーザ光Ｌｅ１と第２レーザ光Ｌｅ２の光軸をノズルＮの配列方向に対して傾斜角θだけ傾斜させた。これに限らず、第１レーザ光Ｌｅ１と第２レーザ光Ｌｅ２の光軸をノズルＮの配列方向に対して傾斜させずに、同配列方向と一致するようにしてもよい。このとき、吐出ヘッド１５の各ノズルＮからはそれぞれ異なる吐出タイミングで液滴Ｄを順次吐出することで、全ての液滴Ｄに対してレーザ光を照射することができる。
【００６３】
・上記実施形態におけるレーザ照射部３１の光学系では、飛行中の液滴Ｄに対して両側からレーザ強度の等しいレーザ光を照射した。これに限らず、例えば、液滴Ｄの重量が大きく飛行速度が速い場合など、飛行曲がりが微小である場合や飛行曲がりが発生しても着弾位置の位置ずれが許容できるような描画パターンにおいては、液滴Ｄに対して片側からのみ所望の強度分布に変換されたレーザ光を照射するようにしてもよいし、レーザ強度の
異なるレーザ光を両側から照射するようにしてもよい。このような場合であっても強度分布を所望の強度分布に変換した分だけ乾燥効率の向上及び着弾位置の位置ずれの抑制を図ることができる。
【００６４】
・上記実施形態におけるレーザ照射部３１の光学系では、１つのレーザ光源３２から出射された基本レーザ光Ｌｅをハーフミラー３４にて第１レーザ光Ｌｅ１と第２レーザ光Ｌｅ２とに分割することで、飛行中の液滴Ｄの両側から照射される一対のレーザ光を生成した。これに限らず、飛行中の液滴Ｄの両側からレーザ光を照射する上では、一対のレーザ光のそれぞれに同じ強度のレーザ光を出射させるレーザ光源を用いてもよい。この構成によれば、ハーフミラー３４を割愛することができる。
【００６５】
・上記実施形態では、強度分布が変換されたレーザ光を飛行中の液滴Ｄに対して両側から照射した。これに限らず、液滴Ｄの着弾位置の位置ずれを抑制する上では、液滴Ｄに対して照射されるレーザ光のうち、一方のみの強度分布を変換するようにしてもよい。これによれば、一方のレーザ光の強度分布を変換した分だけ乾燥効率の向上と着弾位置の位置ずれの抑制を図ることができる。
【００６６】
・上記実施形態では、吐出ヘッド１５にはノズルＮからなるノズル列を１列とした。これに限らず、吐出ヘッド１５に複数のノズル列を形成してもよい。このとき、第１レーザ光Ｌｅ１及び第２レーザ光Ｌｅ２がノズルＮから吐出される全ての液滴Ｄに照射されるように該レーザ光の光軸の傾斜角θを適宜変更するとよい。
【００６７】
・上記実施形態では、グリーンシート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１０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。
【００６８】
・上記実施形態では、圧電素子駆動方式の液滴吐出装置１０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。
【００６９】
・上記実施形態のレーザ照射部３１の光学系では、目標経路ＴＬの全体に対してレーザ光が照射される態様としたが、レーザ光を照射して所定量の蒸発成分を蒸発させる上では、目標経路ＴＬに対して部分的にレーザ光を照射する態様であってもよい。
【００７０】
また、液滴Ｄに照射されるレーザ光の強度分布の全体を平坦な強度分布にした。これに限らず、飛行中の液滴にレーザ光を照射して所定量の蒸発成分を蒸発させる場合において、その目標経路ＴＬにおける強度が最も高い領域の部分の強度分布を平坦にするようにしてもよい。こうした構成においても液滴Ｄの突沸を抑制しつつ乾燥効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明にかかるパターン形成装置の一例を示す斜視図。
【図２】吐出ヘッドを示す斜視図。
【図３】吐出ヘッドの内部を示す要部断面図。
【図４】グリーンシートのドットパターン格子を示す模式図。
【図５】液滴吐出装置の光学的構成を示す模式図。
【図６】レーザ光と液滴との関係を説明するための模式図。
【図７】トップハット型分布の強度分布の一例を示すグラフ。
【図８】液滴の両側からトップハット型分布のレーザ光を照射したときの模式図。
【図９】液滴の両側から光軸がずれたガウシアン分布のレーザ光を照射したときの模式図。
【符号の説明】
【００７２】
θ…傾斜角、Ｄ…液滴、Ｎ…ノズル、Ｔ…格子点、θ１…傾斜角、Ｄａ…外周端、Ｄｂ…外周端、ＤＬ…ドットパターン格子、Ｄｘ…ノズルピッチ、Ｄｙ…吐出ピッチ、ＰＧ…プラテンギャップ、ＧＳ…グリーンシート、Ｉｋ…導電性インク、Ｌｅ…基本レーザ光、ＰＺ…圧電素子、ＴＬ…目標経路、ＧＳａ…描画面、Ｌｅ１…第１レーザ光、Ｌｅ２…第２レーザ光、Ｌｅ１０…レーザ光、Ｌｅ２０…レーザ光、１０…液滴吐出装置、１１…基台、１２…ステージ、１３…ガイド部材、１４…インクタンク、１５…吐出ヘッド、１６…キャリッジ、１７…ヘッド基板、１７ａ…接続端子、２０…ヘッド本体、２０Ｔ…供給チューブ、２１…ノズルプレート、２１ａ…ノズル形成面、２２…キャビティ、２３…振動板、３１…レーザ照射部、３２…レーザ光源、３２ａ…ＹＡＧレーザ発振器、３２ｂ…高調波ユニット、３３…コリメートレンズ、３４…ハーフミラー、３５…反射ミラー、３６…反射ミラー、３７…反射ミラー、３８…反射ミラー、３９…反射ミラー、４０ａ…第１レーザ成形部、４０ｂ…第２レーザ成形部、４１ａ…シリンドリカルレンズ、４１ｂ…シリンドリカルレンズ、４２ａ…ＤＯＥ、４２ｂ…ＤＯＥ。
【図１】
2010082502.tif 000004
【図２】
2010082502.tif 000005
【図３】
2010082502.tif 000006
【図４】
2010082502.tif 000007
【図５】
2010082502.tif 000008
【図６】
2010082502.tif 000009
【図７】
2010082502.tif 000010
【図８】
2010082502.tif 000011
【図９】
2010082502.tif 000012