(57)【要約】【課題】飛行中の液滴を乾燥させるレーザ光の利用効率を高めつつ飛行中の各液滴が各々受ける乾燥用のエネルギーが平準化されるパターン形成装置を提供する。【解決手段】複数のノズルがノズルピッチＤｘで配置されてなるノズル列ＮＬから吐出される各液滴Ｄ間の中心間隔が、第１レーザ光Ｌｅ１の進行方向ＬＬに対して横方向（＋ＹＬ方向）にそれぞれＹＬピッチＹＬｄとなるようにする。このＹＬピッチＹＬｄは液滴Ｄの径である液滴径Ｄｉとレーザ通過空間幅Ｌとからなり、レーザ通過空間幅Ｌは進行方向手前側の液滴Ｄの回折面Ｄａにより回折されて減衰振動するレーザ光の強度が＋ＹＬ方向に離れることで静定されつつある距離である。すなわち＋ＹＬ方向にＹＬピッチＹＬｄが確保されるように進行方向ＬＬをノズル列ＮＬに対して配置させる。このように配置される進行方向ＬＬとノズル列ＮＬとの傾斜角θがｓｉｎθ≧ＹＬｄ／Ｄｘを満足する範囲で選択される。【選択図】図６
2010118617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発成分とパターン形成材料を含む液状体の液滴を配列方向に沿って配置された複数の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、
前記レーザ光は、
前記吐出ヘッドと前記描画対象物とに挟まれた空間である前記液滴の飛行空間に向けて前記配列方向を含む面に沿って進行する平行光であって、
前記レーザ照射部は、
隣接する前記ノズルから一時に前記液滴が吐出される態様において、前記レーザ光の進行方向と前記配列方向とのなす角度が一方の前記液滴により形成される回折像の１次の零点よりも内側から他方の前記液滴が離れる角度かつ鋭角であること
を特徴とするパターン形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載のパターン形成装置において、
前記レーザ照射部は、
隣接する前記ノズルから一時に前記液滴が吐出される態様において、前記なす角度が一方の前記液滴により形成される回折像の２次の零点よりも内側から他方の前記液滴が離れる角度かつ鋭角であることを特徴とするパターン形成装置。
【請求項３】
請求項１に記載のパターン形成装置において、
前記レーザ照射部は、
隣接するノズルから一時に液滴が吐出される態様において、前記なす角度が一方の前記液滴により形成される回折像の１次の零点と２次の零点との間を他方の前記液滴が飛行する角度であることを特徴とするパターン形成装置。
【請求項４】
前記複数のノズルが等間隔に配列されており、
一方の前記液滴の表面と同液滴により形成される回折像の前記零点との間にて前記レーザ光の進行方向に直交する方向への距離をＬ、隣接する前記ノズル間の距離である配列ピッチをｐ、前記液滴の径をＤｉ、前記なす角度をθとするとき、
前記なす角度が、
【数１】
2010118617.tif 000015
を満たす
請求項１〜３のいずれか一項に記載のパターン形成装置。
【請求項５】
前記レーザ照射部は、
前記ノズルと前記描画対象物上の前記液滴の着弾位置との経路を挟んで対向する一対のレーザ光を照射する
継続継続請求項１〜４のいずれか一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、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い。そのような方法の一つとして、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。こうした方法に用いられるレーザ光の照射形態を液滴の吐出方向から見た図として図８に示す。
【０００５】
図８に示されるように、上記吐出ヘッドと基板との間の空間である液滴の飛行空間には、進行方向ＬＬ０に沿う光軸とノズル列ＮＬ０の列方向との成す角度θ０が鋭角を成して交差するように、平行光であるレーザ光Ｌｅ０が照射される。こうした構成によれば、ノズル列ＮＬ０の列方向と光軸との成す角度θ０を小さくすることにより、レーザ光Ｌｅ０の進行方向ＬＬ０における単位体積あたりの液滴Ｄの数量を増加させることができる。それゆえ一回のレーザ照射においては乾燥可能な液滴Ｄの数量を増加させることができるため、レーザ光Ｌｅ０の利用効率を向上させることができる。
【０００６】
一方、飛行中の液滴に対してレーザ光Ｌｅ０を照射する方法では、レーザ光を受ける液滴がレーザ光の進行を妨げる障害物として機能するために、進行方向ＬＬ０から見た各液滴の表面Ｄａにおいてレーザ光Ｌｅ０が回析するようになる（フラウンホーファ回析が生じる）。こうして回析されたレーザ光Ｌｅ０は、進行方向ＬＬ０に進むに連れて各液滴Ｄの背後に回り込むようになり、その照射範囲を広げるようになる。そのため、進行方向から見た各液滴Ｄの背後では、レーザ光が遮蔽される遮蔽域とレーザ光が照射される照射域との境界部分Ｂにおいて、レーザ光Ｌｅ０の強度が大きく変化するようになる。なおここで、上記境界部分Ｂとその近傍におけるレーザ光Ｌｅ０であって、照射領域におけるレーザ光の平均強度である照射強度Ｐｃに対してその強度が大きく変化しているレーザ光Ｌｅ０を特に回析光という。
【０００７】
上述のようなレーザ光の照射形態にあっては、隣接する液滴が進行方向ＬＬ０において
異なる位置に存在するため、進行方向ＬＬ０の奥側に位置する液滴Ｄに対しては、進行方向ＬＬ０の手前側に位置する液滴Ｄにより回折された回析光が照射されるようになってしまう。こうした回析光によって過剰なエネルギーが液滴Ｄに投入される場合には、溶媒や分散媒などの蒸発成分が液滴から一度に噴出される、いわゆる突沸が発生して液滴Ｄそのものを分散させてしまう。一方、こうした突沸を防ぐべく、レーザ光Ｌｅ０のエネルギーを低下させる場合には、上記回折光を受ける液滴Ｄに対して突沸を防ぐことが可能になるものの、上記回折光を受けない液滴に対してもそのエネルギーが低くなるために、こうした液滴中の蒸発成分の温度が沸点に到達し難くなる結果、液滴の乾燥不足を招き易くなってしまう。
【０００８】
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、飛行中の液滴を乾燥させるレーザ光の利用効率を高めつつ飛行中の各液滴が各々受ける乾燥用のエネルギーが平準化され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】
【０００９】
本発明のパターン形成装置は、蒸発成分とパターン形成材料を含む液状体の液滴を配列方向に沿って配置された複数の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、前記レーザ光は、前記吐出ヘッドと前記描画対象物とに挟まれた空間である前記液滴の飛行空間に向けて前記配列方向を含む面に沿って進行する平行光であって、前記レーザ照射部は、隣接する前記ノズルから一時に前記液滴が吐出される態様において、前記レーザ光の進行方向と前記配列方向とのなす角度が一方の前記液滴により形成される回折像の１次の零点よりも内側から他方の前記液滴が離れる角度かつ鋭角であることをその要旨とする。
【００１０】
飛行する液滴にレーザ光が照射される際には、レーザ光が液滴の表面により回折されてその進行方向と直交する面に回折像が形成される。こうした回折像では、回折物である液滴から１次の零点までの領域においてレーザ光の強度変動が特に大きくなる。このパターン形成装置によれば、回折物に隣接する他方の液滴が上記１次の零点から離れて飛行するために、同他方の液滴を乾燥する上で好適なエネルギー供給が実現できる。これにより、飛行中の液滴はその乾燥に好適な強さのエネルギーの供給により乾燥がなされ、また強度分布の変動の少ないレーザ光が複数の液滴に照射されるようになり、レーザ光による複数の液滴の乾燥が安定して行われるようになる。そして描画対象物としての基板上に着弾したときには所定の大きさの着弾径を形成するなどして好適なパターンを形成するようなる。また、回折現象に基づく照射態様であることから、測定による他に、予めの計算により１次の零点を算出することもできるようになり、レーザ光の進行方向やノズル列の配置が容易となる。
【００１１】
すなわち、液滴へのレーザの照射により同レーザ光が回析して強度分布に変動を生じるようになるが、こうした強度分布のなかでも特に強度が大きく変動する部分の使用が避けられることにより複数の液滴の乾燥が安定して行われるようになる。
【００１２】
このパターン形成装置は、前記レーザ照射部は、隣接する前記ノズルから一時に前記液滴が吐出される態様において、前記なす角度が一方の前記液滴により形成される回折像の２次の零点よりも内側から他方の前記液滴が離れる角度かつ鋭角であることをその要旨とする。
【００１３】
このような構成によれば、レーザ光の強度分布において、回折物に隣接する他の液滴が回折像の２次の零点から離れて飛行するようにする。これにより、より強度分布の変動の
少ないレーザ光が液滴に照射されるようになり、レーザ光による複数の液滴の乾燥がより安定して行われるようになる。
【００１４】
このパターン形成装置は、前記レーザ照射部は、隣接するノズルから一時に液滴が吐出される態様において、前記なす角度が一方の前記液滴により形成される回折像の１次の零点と２次の零点との間を他方の前記液滴が飛行する角度であることをその要旨とする。
【００１５】
このような構成によれば、回折されたレーザ光が照射される液滴には、強度の変動の大きい範囲のレーザ光の照射が除外さるとともに、振動しているものの静定されつつある強度のレーザ光から乾燥に必要とされるエネルギーが適切に供給されるようになる。これにより、レーザ光による複数の液滴の乾燥が安定して行われるようになるとともに、液滴の乾燥に用いられないレーザ光の範囲が少なくされてレーザ光の利用効率が高められるようになる。
【００１６】
このパターン形成装置は、前記複数のノズルが等間隔に配列されており、一方の前記液滴の表面と同液滴により形成される回折像の前記零点との間にて前記レーザ光の進行方向に直交する方向への距離をＬ、隣接する前記ノズル間の距離である配列ピッチをｐ、前記液滴の径をＤｉ、前記なす角度をθとするとき、前記なす角度が、
【００１７】
【数１】
2010118617.tif 000003
を満たすことをその要旨とする。
【００１８】
このような構成によれば、回折像の零点が算出されたり測定されたりすると、その測定や算出された位置からレーザ光の進行方向とノズルの配列方向とのなす角度が求められるようになる。これにより、レーザ光による複数の液滴の乾燥が安定に行われるようななす角度の設定が容易にされるようになり、このようなパターン形成装置の実現が容易になる。
【００１９】
このパターン形成装置は、前記レーザ照射部は、前記ノズルと前記描画対象物上の前記液滴の着弾位置との経路を挟んで対向する一対のレーザ光を照射することをその要旨とする。
【００２０】
このような構成によれば、液滴にはその前後からレーザ光が照射されるようになるため、液滴への乾燥エネルギーの供給が効率よく行われるようになり、液滴の乾燥が好適かつ効率的に行なわれるようになる。また、液滴はその側面が蒸発されることを要因として飛行経路にずれを生ずることもあるが、液滴の前後両側面が蒸発されることによりそれぞれの側面の蒸発を要因として生じるずれが相互に相殺されて、液滴の飛行経路に生じるずれが低減されるようにもなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。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底面から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。
【００２２】
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の下部に設けられた基台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の幅方向であって、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方向と直交する基台１１の長手方向であって、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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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（図２において左上）の上面（図２において下側）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。
【００２７】
ヘッド本体２０の底部（図２において上側）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。なお、Ｘ方向に配列される複数個のノズルＮの列をノズル列ＮＬという。
【００２８】
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２
２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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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を決定する場合には、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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Ｌｅ１と第２レーザ光Ｌｅ２とに分割する。各反射ミラー３５〜３７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３８，３９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。
【００３８】
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４１ｂとＤＯＥ４２ｂとを備えている。
【００３９】
シリンドリカルレンズ４１ａ、４１ｂ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。
【００４０】
ＤＯＥ４２ａ、４２ｂは、それぞれシリンドリカルレンズ４１ａ、４１ｂ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。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Ｐｃ（図７参照）との差分、ならびに最小強度と平均強度Ｐｃ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。
【００４１】
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、ノズル列ＮＬ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。なお本実施形態では、液滴Ｄの径を液滴径Ｄｉとしており、液滴Ｄに照射された第１レーザ光Ｌｅ１及び第２レーザ光Ｌｅ２は液滴Ｄの液滴径Ｄｉの幅だけ遮蔽される。
【００４２】
図６は、第１レーザ光Ｌｅ１が各液滴Ｄに照射される状態を模式的に示す図である。なお、本実施形態における第１レーザ光Ｌｅ１及び第２レーザ光Ｌｅ２は目標経路ＴＬを挟んで相対向するように進行しているが、第１レーザ光Ｌｅ１の照射形態と第２レーザ光Ｌｅ２の照射形態とを説明する便宜上、図６においてはこれらを重畳させるかたちで図示する。
【００４３】
図６において、ノズル列ＮＬに対して傾斜角θの鋭角をもち各液滴Ｄに照射された第１レーザ光Ｌｅ１及び第２レーザ光Ｌｅ２は、各液滴Ｄの背後にそれら液滴径Ｄｉに基づく幅を有する遮蔽域を形成している。このとき、第１レーザ光Ｌｅ１及び第２レーザ光Ｌｅ２はその光軸に平行な方向であるレーザ光の進行方向ＬＬに向かって進行している。すなわち第１レーザ光Ｌｅ１の進行方向ＬＬは＋Ｘ方向に対して時計回り（右回り）に傾斜角θだけ傾斜した方向である＋ＸＬ方向となる。第２レーザ光Ｌｅ２の進行方向ＬＬは−Ｘ方向に対して時計回り（右回り）に傾斜角θだけ傾斜した方向である−ＸＬ方向となる。
【００４４】
また、レーザ光の進行方向ＬＬ（＋ＸＬ方向）に直交する方向であり、かつ＋Ｙ方向に対して時計回り（右回り）に傾斜角θだけ傾斜している方向を＋ＹＬ方向とする。これらの方向においては、＋Ｘ方向にノズルピッチＤｘにて離間されている２つの液滴Ｄが、＋
ＸＬ方向にはＸＬピッチＸＬｄ（＝Ｄｘ×ｃｏｓθ）の距離を有し、＋ＹＬ方向にはＹＬピッチＹＬｄ（＝Ｄｘ×ｓｉｎθ）を有する。なお本実施形態では、図６において、ノズルピッチＤｘをノズルピッチｐとも表す。
【００４５】
またさらに、各液滴Ｄは、その背後に第１レーザ光Ｌｅ１及び第２レーザ光Ｌｅ２の遮蔽域を区画する表面である回折面Ｄａ，Ｄｂをそれぞれ有しており、それら回折面Ｄａ，Ｄｂからレーザ光の進行方向ＬＬと同一方向に延出される線をそれぞれ基準線ＹＬａ，ＹＬｂとする。なお各液滴Ｄに第１レーザ光Ｌｅ１が照射される態様と第２レーザ光Ｌｅ２が照射される態様とは、第１レーザ光Ｌｅ１の進行方向ＬＬの向きと第２レーザ光Ｌｅ２の進行方向ＬＬの向きが正反対であることの他は同様であるので、以下では説明の便宜上、第１レーザ光Ｌｅ１についてのみ説明する。
【００４６】
図７は、液滴Ｄで回折した第１レーザ光Ｌｅ１の＋ＹＬ方向における強度分布を示すものであって、該第１レーザ光Ｌｅ１が進行方向と直交する面上に形成する回折像に対応するものである。なお、図７は、液滴Ｄから進行方向ＬＬにＸＬピッチＸＬｄだけ進行した位置における強度分布の一例を模式的に示した図である。通常、レーザ光は、その一部が遮蔽物に遮蔽されると、同遮蔽物に遮蔽されずに通り過ぎるその他の部分が遮蔽物の背後に回りこむフレネル回析やフラウンホーファ回折などの回折現象を生じる。
【００４７】
例えば第１レーザ光Ｌｅ１は、液滴Ｄに遮蔽されない部分が液滴Ｄの回折面Ｄａにより回析されて、図７に示すように、液滴Ｄの基準線ＹＬａよりも左側の位置、すなわち液滴Ｄの背後にも回り込んでそこに弱い強度のレーザ光を照射するようになる。その一方で第１レーザ光Ｌｅ１は、液滴Ｄに遮蔽されない部分が同回析の影響を受けて、液滴Ｄの基準線ＹＬａよりも右側の位置、すなわち液滴Ｄに遮られていない部分の強度が、低い強度から立ち上がりながら目標の強度である平均強度Ｐｃへ、オーバーシュートのある減衰振動を経て静定される。これにより、液滴Ｄに遮られていない部分のレーザ光強度は、液滴Ｄの基準線ＹＬａでは低いものの急激に上昇して平均強度Ｐｃを大きく越えてから、＋ＹＬ方向に離れるにつれて減衰振動しながら平均強度Ｐｃに静定する。
【００４８】
このようなことから例えば、進行方向手前側の液滴である液滴Ｄ１の回折面Ｄａ（位置ＸＬ１）により回折された第１レーザ光Ｌｅ１は、その進行方向ＬＬにＸＬピッチＸＬｄだけ進んだ位置ＸＬ２において、そのレーザ強度が基準線ＹＬａの低い強度から平均強度Ｐｃへオーバーシュートしながら振動減衰する強度分布を有するようになる。
【００４９】
このとき、進行方向奥側の液滴である液滴Ｄ２がその回折面Ｄｂを液滴Ｄ１の基準線ＹＬａに重ねるかたちで位置ＸＬ２に配置された場合、液滴Ｄ２には、図７において基準線ＹＬａと液滴径Ｄｉとの間の範囲に示されるように、強度の変化の激しい第１レーザ光Ｌｅ１が照射されるようになる。これにより、液滴Ｄ２の回折面Ｄｂ付近のように第１レーザ光Ｌｅ１から受けるエネルギーが少ない部分においては、温度が上がらずに充分に乾燥されないおそれがある。また液滴Ｄ２の＋ＹＬ方向中央付近のようにエネルギーが過剰な部分においては、必要以上に温度が上がることにより突沸を生じて、液滴Ｄ２が飛散されるなどのおそれがある。
【００５０】
一方、上述する乾燥不足や突沸を回避するためには、上記傾斜角θを９０°にすることも考えられるが、そのような場合にあっては、進行方向ＬＬから見た液滴間の距離が広くなり、その液滴間に照射される第１レーザ光Ｌｅ１が液滴Ｄの乾燥に用いられずレーザ光の利用効率の向上が図れなくなる。なお、進行方向手前側の液滴Ｄ１により回折された強度変動の大きいレーザ光が進行方向奥側の液滴である液滴Ｄ２に照射される関係と同様の関係が、液滴Ｄ２と液滴Ｄ３との間にも存在するが、説明の便宜上、その説明を省略する。
【００５１】
そこで、本実施形態では、レーザ光強度に大きな変動を生じている進行方向手前側の液滴Ｄ１の基準線ＹＬａに近い部分の利用を避けつつ、第１レーザ光Ｌｅ１の利用効率の向上を図るようにしている。すなわち、図７に示すレーザ光の強度分布において第１レーザ光Ｌｅ１の強度が極小値となる第１の零点位置Ｌ１や第２の零点位置Ｌ２に進行方向奥側の液滴Ｄ２の回折面Ｄｂが配置されるようにする。これにより、進行方向奥側の液滴Ｄ２には平均強度Ｐｃに静定されつつある第１レーザ光Ｌｅ１が照射されるようになり、同液滴Ｄ２への第１レーザ光Ｌｅ１の不足又は過剰な照射が抑制されるとともに、第１レーザ光Ｌｅ１の利用効率の向上も図れるようになる。なお、進行方向手前側の液滴Ｄ１の基準線ＹＬａの位置を「０」としたとき、その「０」位置から第１の零点位置Ｌ１までの距離を第１零点距離Ｌ１、第２の零点位置Ｌ２までの距離を第２零点距離Ｌ２としている。またレーザ光の強度分布において、第１の零点位置Ｌ１や第２の零点位置Ｌ２から見たときに、基準線ＹＬａの位置（「０」位置）の方向を内側とし、平均強度Ｐｃに静定されつつある方向を外側とする。
【００５２】
このことから、図６において、＋ＹＬ方向への各液滴Ｄの間の距離であるレーザ通過空間幅Ｌの長さを第１零点距離Ｌ１もしくは、第２零点距離Ｌ２とすることにより、進行方向奥側の各液滴Ｄへの第１レーザ光Ｌｅ１の不足又は過剰な照射が抑制されるとともに、第１レーザ光Ｌｅ１の利用効率の向上も図れるようになる。例えば、レーザ通過空間幅Ｌが第１零点距離Ｌ１とされる場合には、ＹＬピッチＹＬｄがＬ１＋Ｄｉとして算出されるようになる。同様にレーザ通過空間幅Ｌが第２零点距離Ｌ２とされる場合には、ＹＬピッチＹＬｄがＬ２＋Ｄｉとして算出されるようになる。
【００５３】
そしてこのような構成によれば、Ｄｘ×ｓｉｎθにて求められるＹＬピッチＹＬｄは、ノズル列ＮＬに対するレーザ光の光軸（進行方向ＬＬ）とのなす角度としての傾斜角θが変化されることにより変化されるようになる。このことから、傾斜角θは、
ｓｉｎθ≧ＹＬｄ／Ｄｘ＝（Ｌ＋Ｄｉ）／ｐ
を満足する範囲で選択されるようになればよいこととなる。
【００５４】
また、こうした条件を満足する傾斜角θであれば、各ノズルＮから同じタイミングで吐出された液滴Ｄに対して進行方向手前側の液滴Ｄが進行方向奥側の液滴Ｄに対して第１レーザ光Ｌｅ１（第２レーザ光Ｌｅ２）を遮ることがない。すなわち、このような傾斜角θであれば、一時に吐出された液滴Ｄに対して第１レーザ光Ｌｅ１（第２レーザ光Ｌｅ２）を照射する場合であれ、相対的にＤＯＥに近い側である進行方向手前側の液滴Ｄが相対的にＤＯＥから遠い側である進行方向奥側の液滴Ｄに対して第１レーザ光Ｌｅ１（第２レーザ光Ｌｅ２）を遮ることがない。さらには、第１レーザ光Ｌｅ１（第２レーザ光Ｌｅ２）は進行方向手前側の液滴Ｄにより回折されてその強度が大きく変動された部分を過ぎて平均強度Ｐｃに静定されつつある部分を進行方向奥側の液滴Ｄに照射させるようになる。それゆえ吐出ヘッド１５から一時に吐出された全ての液滴Ｄに対して第１レーザ光Ｌｅ１（第２レーザ光Ｌｅ２）を略均等に照射することができる。なおここで一時に吐出されるとは、全ての液滴Ｄが完全に同時に吐出される態様に限られるものではなく、進行方向手前側（手前）の液滴Ｄが進行方向奥側（奥）の液滴Ｄに対して第１レーザ光Ｌｅ１（第２レーザ光Ｌｅ２）の少なくとも一部を遮るような関係となる範囲内であれば、各液滴Ｄの吐出されるタイミングに時間差があってもよい。例えば、全ての液滴Ｄが完全同時に吐出されると手前の液滴Ｄが奥の液滴Ｄに対して第１レーザ光Ｌｅ１（第２レーザ光Ｌｅ２）を遮るような場合、奥の液滴Ｄが手前の液滴Ｄよりも少し早く、もしくは少し遅く吐出されたとしてもそこに照射されるレーザ光が部分的であれ手前の液滴Ｄに遮られるような態様も含まれる。
【００５５】
ところで、図７に示されるようなレーザ光の強度分布は、液滴吐出装置における直接的
な測定により求められる他に、数値計算によって算出することもできる。
例えば、本実施形態において、＋ＹＬ方向においてその回折面Ｄａ（基準線ＹＬａ）の位置が０とされる液滴Ｄは、その位置よりも−ＹＬ方向においてはレーザ光を遮蔽して、その位置よりも＋ＹＬ方向においてはレーザ光を通過させる。このとき、液滴Ｄの回折面Ｄａから進行方向奥側に距離Ｒ（例えば図７において液滴Ｄ１の回折面Ｄａと液滴Ｄ２の回折面Ｄｂの間の＋ＸＬ方向の距離である間隔ＸＬｄ）だけ離れた位置におけるレーザ光の＋ＹＬ方向への強度分布は、次式（フレネル回析の式）で表される。
【００５６】
【数２】
2010118617.tif 000004
ここでは、ｉは虚数単位、Ａはレーザ光の振幅、λはレーザ光の波長、ｋはレーザ光の波数、Ｒは開口部からスクリーンまでの距離（本実施形態では、上述のように間隔ＸＬｄ）である。また、ｘは開口面の座標（本実施形態では、例えば位置ＸＬ１における＋ＹＬ方向の位置）、ｘＳはスクリーンの座標（本実施形態では、例えば位置ＸＬ２における＋ＹＬ方向の位置）である。
【００５７】
ここで、式（１）に式（２）を適用して式（１）を変形することにより、式（３）が得られる。また、式（３）における積分領域の下限ξｍｉｎは、式（４）により与えられ、遮蔽物である液滴Ｄ１からＲ（例えば距離ＸＬｄ）だけ進行方向奥側に離れた位置でのレーザ光の強度分布Ｉ（ｘ０）は、式（５）により与えられる。
【００５８】
そして、式（５）の解を数値計算により求めると、＋ＹＬ方向へのレーザ光の強度分布として、例えば図７に描かれるグラフにて示されるような強度分布が算出される。このとき数値計算により求められたレーザ光の強度分布は、平均強度Ｐｃへ静定する減衰振動を有し、その一つ目の極小値である１次の零点の位置ｘＳ１は、式（６）により与えられ、二つ目の極小値である2次の零点の位置ｘＳ２は、式（７）により与えられる。
【００５９】
【数３】
2010118617.tif 000005
【００６０】
【数４】
2010118617.tif 000006
【００６１】
【数５】
2010118617.tif 000007
【００６２】
【数６】
2010118617.tif 000008
【００６３】
【数７】
2010118617.tif 000009
【００６４】
【数８】
2010118617.tif 000010
本実施形態では、＋ＹＬ方向に対して各液滴Ｄの間にはそれらの間隔としてＹＬピッチＹＬｄ（＝Ｌ＋Ｄｉ）を空けるようにするのであるから、レーザ通過空間幅Ｌとして一つ目の極小値の位置ｘＳ１が用いられた場合には、ＹＬピッチＹＬｄがｘＳ１＋Ｄｉとなる。ここで液滴径Ｄｉをｐとして表すと、傾斜角θは、ｓｉｎθ≧ＹＬｄ／ｐ＝（Ｌ＋Ｄｉ）／ｐであるから、式（８）を満足する範囲となる。また、レーザ通過空間幅Ｌとして二つ目の極小値の位置ｘＳ２が用いられた場合には、ＹＬピッチＹＬｄがｘＳ２＋Ｄｉであることから、傾斜角θは、式（９）を満足する範囲となる。
【００６５】
ここで、Ｒ（間隔ＸＬｄ）がｐ×ｃｏｎθであることから、これを式（８）及び式（９）にそれぞれ代入すると、傾斜角θの範囲を示す式（１０）及び式（１１）がそれぞれ得られる。これにより、レーザ通過空間幅Ｌとして一つ目の極小値の位置ｘＳ１を用いる場合には、式（１０）を満たす範囲から傾斜角θが選択されるようにする。また、レーザ通過空間幅Ｌとして二つ目の極小値の位置ｘＳ２を用いる場合には、式（１１）を満たす範囲から傾斜角θが選択されるようにする。
【００６６】
【数９】
2010118617.tif 000011
【００６７】
【数１０】
2010118617.tif 000012
【００６８】
【数１１】
2010118617.tif 000013
【００６９】
【数１２】
2010118617.tif 000014
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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とに等分させるようにする。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。
【００７２】
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、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、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。
【００７３】
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がある。このような場合にあっては、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。
【００７４】
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。
【００７５】
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）本実施形態によれば、回折物としての進行方向手前側の液滴Ｄに隣接する他方の液滴Ｄが１次の零点から離れて飛行するために、同他方の液滴Ｄを乾燥する上で好適なエネルギー供給が実現できるようにした。これにより、飛行中の液滴Ｄはその乾燥に好適な強さのエネルギーの供給により乾燥がなされ、また強度分布の変動の少ないレーザ光が複数の液滴Ｄに照射されるようになり、レーザ光による複数の液滴の乾燥が安定して行われるようになる。そして描画対象物としてのグリーンシートＧＳに着弾したときには所定の大きさの着弾径を形成するなどして好適なパターンを形成するようなる。
【００７６】
（２）また、回折現象に基づく照射態様であることから、測定による他に、予めの計算により１次の零点を算出することもできるようになり、レーザ光の進行方向やノズル列ＮＬの配置が容易とされるようにした。すなわち、液滴Ｄへのレーザ光の照射により同レーザ光が回析して強度分布に変動を生じるようになるが、こうした強度分布のなかでも特に強度が大きく変動する部分の使用が避けられることにより複数の液滴Ｄの乾燥が安定して行われるようになる。
【００７７】
（３）レーザ光の強度分布において、進行方向手前側の液滴Ｄに隣接する他の液滴Ｄが回折像の２次の零点から離れて飛行するようにすることができるようにもした。これにより、より強度分布の変動の少ないレーザ光が液滴Ｄに照射されるようになり、レーザ光による複数の液滴Ｄの乾燥がより安定して行われるようになる。
【００７８】
（４）回折されたレーザ光が照射される液滴Ｄには、強度の変動の大きい範囲のレーザ光の照射が除外さるとともに、振動しているものの静定されつつある強度のレーザ光から乾燥に必要とされるエネルギーが適切に供給されるようにした。これにより、レーザ光による複数の液滴Ｄの乾燥が安定して行われるようになるとともに、液滴の乾燥に用いられないレーザ光の範囲が少なくされてレーザ光の利用効率が高められるようになる。
【００７９】
（５）回折像の零点が算出されたり測定されたりすると、その測定や算出された位置からレーザ光の進行方向ＬＬとノズル列との傾斜角θが求められるようにした。これにより、レーザ光による複数の液滴Ｄの乾燥が安定に行われるような傾斜角θの設定が容易にされるようになり、このようなパターン形成装置の実現が容易になる。
【００８０】
（６）液滴Ｄにはその前後から第１レーザ光Ｌｅ１及び第２レーザ光Ｌｅ２が照射されるようにしているため、液滴Ｄへの乾燥エネルギーの供給が効率よく行われるようになり、液滴の乾燥が好適かつ効率的に行なわれるようになる。
【００８１】
（７）また、液滴Ｄはその側面が蒸発されることを要因として飛行経路にずれを生ずる
こともあるが、液滴Ｄの前後両側面が蒸発されるようにしたことにより、それぞれの側面の蒸発を要因として生じるずれが相互に相殺されて、液滴の飛行経路に生じるずれが低減されるようにもなる。
【００８２】
尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、第１レーザ光Ｌｅ１及び第２レーザ光Ｌｅ２の目標経路ＴＬにおける強度分布が平坦なトップハット型分布であったが、それに限らず、目標経路ＴＬにおける強度分布は中央部で強く両端部で弱いガウシアンビームでもよい。これにより、レーザ照射部の構造の自由度が高められる。
【００８３】
・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。
【００８４】
・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。
【００８５】
・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。
【００８６】
・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。
【００８７】
・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。または、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。
【００８８】
・上記実施形態では、ｐ×ｓｉｎθ≧ｘＳ１＋Ｄｉ、又は、ｐ×ｓｉｎθ≧ｘＳ２＋Ｄｉを満足する範囲から傾斜角θを選択したが、これに限らず、ｘＳ２＋Ｄｉ≧ｐ×ｓｉｎθ≧ｘＳ１＋Ｄｉ（ｘＳ２＞ｘＳ１）を満足する範囲から傾斜角θを選択してもよい。このようにすれば、レーザ光の利用効率が高い範囲において傾斜角θが求められるようになる。
【００８９】
・上記実施形態では、平均強度Ｐｃへ静定される減衰振動を有したレーザ強度の回折像
において、レーザ強度が最小の極小値となる第１の極小値、又は前記第１の極小値の次に小さい第２の極小値を示す位置から外側のレーザ光を進行方向奥側の液滴Ｄに照射させるようにした。しかしこれに限らず、進行方向奥側の液滴Ｄに照射するレーザ光の強度は、第２の極小値よりも平均強度Ｐｃに近い値であってもよい。そうすれば、液滴Ｄに照射されるレーザ光の強度がより静定され他者となり、液滴Ｄの乾燥が安定して行なわれるようになる。
【００９０】
・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進行方向の傾斜角θを適宜変更するとよい。
【００９１】
・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。
【００９２】
・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。
【００９３】
・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。
【００９４】
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】
【００９５】
【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模式的に示す模式図。
【図７】回折されたレーザ光の強度に生じる減衰振動の一例を示すグラフ。
【図８】従来のレーザ光と液滴との関係を模式的に示す模式図。
【符号の説明】
【００９６】
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、３５〜３９…反射ミラー、４０ａ…第１レーザ成形部、４０ｂ…第２レーザ成形部、４１ａ，４１ｂ…シリンドリカルレンズ、４２ａ，４２ｂ…回折光学素子（ＤＯＥ）、Ｄ，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…液滴、Ｌ…レーザ通過空間幅、Ｎ…ノズル、Ｄａ，Ｄｂ…回
析面、Ｄｉ…液滴径、Ｄｘ，ｐ…ノズルピッチ、ＧＳ…グリーンシート、Ｉｋ…導電性インク、Ｌ１…第１の零点位置（第１零点距離）、Ｌ２…第２の零点位置（第２零点距離）、ＮＬ…ノズル列、ＰＧ…プラテンギャップ、ＰＺ…圧電素子。
【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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【図８】
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