(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方法において、飛行中の液滴の乾燥効率を向上させるパターン形成方法、パターン形成装置を提供する。【解決手段】液滴Ｄの飛行経路である目標経路ＴＬに基準位置ＤＰを設けて、基準位置ＤＰよりもノズル側を昇温領域Ａ１、基準位置ＤＰよりも描画面ＧＳａ側を蒸発領域Ａ２に区画する。レーザ照射部は、昇温領域Ａ１では液滴Ｄに対して相対的に吸収率の高い波長λ１の高吸収率レーザ光Ｌｈａ，Ｌｈｂを照射するとともに、蒸発領域では液滴Ｄに対して相対的に吸収率の低い波長λ２の低吸収率レーザ光Ｌｌａ，Ｌｌｂを照射する。【選択図】図８
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【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描画対象物に向けてノズルから吐出し、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前記液滴から蒸発させることにより前記描画対象物上にパターンに形成するパターン形成方法であって、
前記液状体は照射されるレーザ光の波長に依存して吸収率が異なり、
前記レーザ光は波長の異なる複数のレーザ光であり、
前記描画対象物上の前記液滴の着弾位置と前記ノズルとを結ぶ経路上において、前記ノズルに近いほど、前記液滴が吸収するエネルギーが大きくなるように、
前記複数のレーザ光を照射することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記複数のレーザ光の照射は、
前記液状体の吸収率が高い波長のレーザ光を、前記液状体の吸収率が低い波長のレーザ光よりも、先行して照射することを特徴とする
請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記複数のレーザ光の照射は、
前記液状体の吸収率が高い波長のレーザ光を、前記液状体の吸収率が低い波長のレーザ光よりも、前記描画対象物上の前記液滴の着弾位置と前記ノズルとを結ぶ経路上において、前記ノズルに近い位置で照射することを特徴とする
請求項１又は２に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記液状体が、
赤外光に対して可視光で高い吸収率を有することを特徴とする
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記液状体の蒸発成分が、
極性溶媒である水系成分と、
非極性溶媒である有機系成分とを有し、
前記水系成分は、前記有機系成分に対して、可視光での吸収率が高いことを特徴とする
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記液状体の吸収率が高い波長のレーザ光は、前記液滴の温度を沸騰しない最高温度である目標温度へ前記液滴を昇温させ、
前記液状体の吸収率が低い波長のレーザ光は、前記液滴に気化熱を供給する
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のパターン形成方法。
【請求項７】
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向けてノズルから吐出する吐出ヘッドと、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りパターンを形成するパターン形成装置であって、
前記液状体は照射されるレーザ光の波長に依存して吸収率が異なり、
前記レーザ照射部は、
前記描画対象物上の前記液滴の着弾位置と前記ノズルとを結ぶ経路上において、前記ノズルに近いほど、前記液滴が吸収するエネルギーが大きくなるように、
前記複数のレーザ光を前記経路に向けて照射することを特徴とするパターン形成装置。
【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方法、及び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、該液滴の溶媒や蒸発成分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、レーザ光の強度をさらに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が防止できるものの、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方法において、飛行中の液滴の乾燥効率を向上させるパターン形成方法、及び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方法は、蒸発成分及びパターン形成材料を含む液状体の液滴を描画対象物に向けてノズルから吐出し、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前記液滴から蒸発させることにより前記描画対象物上にパターンに形成するパターン形成方法であって、前記液状体は照射されるレーザ光の波長に依存して吸収率が異なり、前記レーザ光は波長の異なる複数のレーザ光であり、前記描画対象物上の前記液滴の着弾位置と前記ノズルとを結ぶ経路上において、前記ノズルに近いほど、前記液滴が吸収するエネルギーが大きくなるように、前記複数のレーザ光を照射することを要旨とする。
【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方法では、液滴の蒸発成分の温度が沸点近くになる場合において液滴の乾燥が効率よく進行する。本発明のパターン形成方法によれば、吐出されて間もない液滴に対し相対的に吸収率の高いレーザ光が照射されるため、液滴に照射するエネルギーを吐出直後において効果的に熱エネルギーへ変換することができる。また飛行時間が経過するに従い相対的に吸収率の低いレーザ光が照射されるため、液滴に対して気化熱等の所定の熱エネルギーを供給し続ける上では、より高い強度のレーザ光を利用することもでき、液滴の温度そのものを精度良く制御することができる。それゆえ、こうした方法によれば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すばやく上昇させることができる。その結果、液滴が吐出されてから着弾するまでの限られた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、また飛行期間における突沸を抑えることもできる。そのため、飛行中の液滴の乾燥効率を向上させることができる。
【０００９】
このパターン形成方法は、前記複数のレーザ光の照射は、前記蒸発成分の吸収率が高い波長のレーザ光を、前記蒸発成分の吸収率が低い波長のレーザ光よりも、先行して照射することを要旨とする。
【００１０】
このパターン形成方法によれば、液滴に対する吸収率を時間軸において変更できる。それゆえ、上述するような液滴の乾燥を実現する上では、各波長のレーザ光の照射領域を液滴の経路上で区画する態様は当然のこと、各波長のレーザ光の照射領域を液滴の経路上で重畳させる態様を利用することもできる。すなわち各レーザ光の照射範囲に関わる自由度を拡張させることができる。
【００１１】
このパターン形成方法は、前記複数のレーザ光の照射は、前記液状体の吸収率が高い波長のレーザ光を、前記蒸発成分の吸収率が低い波長のレーザ光よりも、前記描画対象物上の前記液滴の着弾位置と前記ノズルとを結ぶ経路上において、前記ノズルに近い位置で照射することを要旨とする。
【００１２】
このパターン形成方法によれば、液滴に対する吸収率を飛行経路の座標軸において変更できる。それゆえ、上述するような液滴の乾燥を実現する上では、各波長のレーザ光を液滴の経路に向けて同じタイミングで照射したり、同経路に照射し続けたりする態様を利用することができることから、各レーザ光の照射タイミングに関わる自由度を拡張させることができる。また液滴に対する吸収率を時間軸において変更する態様と組み合わせる場合にあっては、各波長のレーザ光に関して照射タイミングと照射領域との双方を制御することから、液滴の乾燥状態を精度良く再現させることもできる。
【００１３】
このパターン形成方法は、前記液状体が、赤外光に対して可視光で高い吸収率を有することを要旨とすることを要旨とする。
この発明によれば、可視光であるレーザ光をノズルに近い側に照射することで吐出した液滴に含まれる蒸発成分を吐出時から短時間で沸点近くまですばやく上昇させることがで
きる。
【００１４】
このパターン形成方法は、前記液状体の蒸発成分が、極性溶媒である水系成分と、非極性溶媒である有機系成分とを有し、前記水系成分は、前記有機系成分に対して、可視光での吸収率が高いことを要旨とする。
【００１５】
有機系成分に比べて分子間力が高くなる水系成分は、一般に有機系成分よりもその気化熱が高くなる。それゆえ蒸発成分に含まれる水系成分は、その沸点近傍に到達した後であっても比較的に高い気化熱が必要とされることから、有機系成分に比べれば蒸発するまでに長い時間が必要とされる。その一方、水系成分に比べて分子間力が低い有機系成分は、一般に水系成分よりもその気化熱が低くなる。それゆえ蒸発成分に含まれる有機系成分は、その沸点近傍に到達した後において速やかに蒸発することから、水系成分に比べて短い時間で蒸発するようになる。このパターン形成方法によれば、可視光であるレーザ光をノズルに近い側で照射することにより、上述する水系成分が先行して昇温されることから、液滴そのものの乾燥速度を加速させることができる。また、上述する有機系成分が後続して昇温されることから、液滴の全体にわたり乾燥を促進させることができる。
【００１６】
このパターン形成方法は、前記液状体の吸収率が高い波長のレーザ光は、前記液滴の温度を沸騰しない最高温度である目標温度へ前記液滴を昇温させ、前記蒸発成分の吸収率が低い波長のレーザ光は、前記液滴に気化熱を供給することを要旨とする。
【００１７】
このパターン形成方法によれば、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目標温度近くまですばやく上昇させることができる。それゆえ、飛行中の液滴の乾燥効率を向上させることができ、また液滴の突沸を確実に防ぐこともできる。
【００１８】
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描画対象物に向けてノズルから吐出する吐出ヘッドと、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りパターンを形成するパターン形成装置であって、  前記液状体は照射されるレーザ光の波長に依存して吸収率が異なり、前記レーザ照射部は、前記描画対象物上の前記液滴の着弾位置と前記ノズルとを結ぶ経路上において前記液滴が前記ノズルに近いときほど同液滴に対する吸収率が高くなるように、波長が異なる複数のレーザ光を前記経路に向けて照射することを要旨とする。
【００１９】
前記描画対象物上の前記液滴の着弾位置と前記ノズルとを結ぶ経路上において、前記ノズルに近いほど、前記液滴が吸収するエネルギーが大きくなるように、
前記複数のレーザ光を前記経路に向けて照射することを特徴とするパターン形成装置。
【００２０】
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液滴の乾燥が効率よく進行する。本発明のパターン形成装置によれば、吐出して間もない液滴に対し相対的に吸収率の高いレーザ光を照射するため、液滴に照射するエネルギーを吐出直後において効果的に熱エネルギーへ変換することができる。また飛行時間が経過するに従い相対的に吸収率の低いレーザ光を照射するため、液滴に対して所定の熱エネルギーを供給し続ける上では、より高い強度のレーザ光を利用することもでき、液滴の温度そのものを精度良く制御することができる。それゆえ、こうした構成によれば吐出され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すばやく上昇させることができる。その結果、液滴が吐出されてから着弾するまでの限られた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、また飛行期間における突沸を抑えることも
できる。そのため、飛行中の液滴の乾燥効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１実施形態）
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第１実施形態について図１〜図８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、導電性インクである水系銀インクの吸収率と波長との関係を示したグラフである。図３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４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５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３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。
【００２５】
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。
【００２６】
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機能を有し、かつ液滴を形成できる粘度や保湿性を有するものを利用することができる。こうした分散媒としては、例えば極性溶媒である水系成分が主成分であって、これに保湿剤等の非極性溶媒である有機系成分が添加された水溶液系を用いることができる。またテトラデカン等の非極性溶媒である有機系成分が主成分であって、これに上記保湿剤等の有機系成分が添加された有機溶剤系を用いることもできる。なお本実施形態においては、導電性粒子として銀微粒子が用いられ、分散媒として上記水溶液系が用いられた、所謂水系銀インクを導電性インクＩｋとして用いる例を以下に説明する。
【００２７】
図２に示されるように、本実施形態の導電性インクＩｋは、３００ｎｍ〜７００ｎｍまでの間である可視領域において９５％以上の高い吸収率を有し、７００ｎｍから長波長側の領域である近赤外・赤外領域において、相対的に低い吸収率を有する。
【００２８】
このような吸収特性を有する導電性インクＩｋに可視領域の光を照射する場合、その可視領域の光の殆どが導電性インクＩｋに吸収されて同導電性インクＩｋの熱エネルギーに変換されるようになる。それゆえ、こうした導電性インクＩｋを短時間で乾燥する要請に
対しては、すなわち導電性インクＩｋにおける殆どの蒸発成分を短時間で沸点近傍まで昇温させる要請に対しては、導電性インクＩｋに対しまず可視領域の光を照射することが効果的である。
【００２９】
一方、このような吸収特性を有する導電性インクＩｋに近赤外領域や赤外領域の光を照射する場合、その近赤外領域や赤外領域の光の一部だけが導電性インクＩｋに吸収されて同導電性インクＩｋの熱エネルギーに変換されるようになる。それゆえ、こうした導電性インクＩｋの突沸を抑えつつ同導電性インクＩｋを一定の乾燥速度で乾燥し続ける要請に対しては、すなわち沸点近傍にある蒸発成分の一部に気化熱に相当するエネルギーを定常的に供給し続ける要請に対しては、その強度のばらつきに対して乾燥速度の変化が小さい近赤外領域や赤外領域の光を導電性インクＩｋに対し照射することが効果的である。
【００３０】
また、有機系成分に比べて分子間力が高くなる水系成分は、一般に有機系成分に比べてこうした気化熱が高くなる。それゆえ蒸発成分に含まれる水系成分は、その沸点近傍に到達した後であっても比較的に高い気化熱が必要とされることから、有機系成分に比べれば蒸発するまでに長い時間が必要とされる。その一方、水系成分に比べて分子間力が低い有機系成分は、一般に水系成分よりもその気化熱が低くなる。それゆえ蒸発成分に含まれる有機系成分は、その沸点近傍に到達した後において速やかに蒸発することから、水系成分に比べて短い時間で蒸発するようになる。そこで、本実施形態の導電性インクＩｋのように水系成分が主成分である場合にあっては、特に上述する可視領域の光により水系成分を先行して昇温することにより、導電性インクＩｋそのものの乾燥速度を加速させることも可能となる。また、近赤外領域や赤外領域の光により添加剤である有機系成分が後続して昇温することから、導電性インクＩｋの全体にわたり乾燥を促進させることも可能となる。
【００３１】
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。
【００３２】
図３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。
【００３３】
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４参照、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。
【００３４】
図４に示されるように、ヘッド本体２０は、各ノズルＮの上側にそれぞれ貯留室としてのキャビティ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ＣＯＭ（図１０参照）が入力されるようになっており、こうした駆動電圧ＣＯＭ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。
【００３５】
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ＣＯＭ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。なおこの際、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、該ノズル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。
【００３６】
図５の二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（ノズル配列方向）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。そしてノズルＮと目標位置である格子点Ｔとを結ぶ仮想線により液滴Ｄの飛行経路が形成される。なお、図５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。
【００３７】
ノズルＮから吐出された液滴Ｄから所望量の蒸発成分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を蒸発成分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、その沸騰しない状態を保ちながら該液滴Ｄの蒸発成分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から所望量の蒸発成分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。そして上述するように、上記所望量の蒸発成分を目標温度へ短時間で昇温する場合にあっては、上記第１熱量ｑ１に相当する可視領域の光を液滴Ｄに対し照射する方法が効果的である。また液滴Ｄの突沸を抑えつつ、所望量の蒸発成分を制約された時間内で蒸発させる場合にあっては、上記第２熱量ｑ２に相当する近赤外領域あるいは赤外領域の光を液滴Ｄに対し照射する方法が効果的である。
【００３８】
なおこうした熱量は、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
ＣＯＭ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。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蒸発成分及び導電性微粒子のモル分率と、蒸発成分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。
【００３９】
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６を参照して説明する。図６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７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。また、図８は、目標経路ＴＬ上において液滴Ｄに照射されるレーザ光の吸収率を模式的に示した図である。
【００４０】
図６に示されるように、レーザ照射部３１はレーザ出射部３２を備えている。レーザ出射部３２には、波長の異なるレーザ光を出射する２つのレーザ光源３２Ａ，３２Ｂが配設されている。レーザ光源３２Ａは、液滴に対して相対的に吸収率の高い波長λ１であり断面強度分布がガウシアン分布である第１基本レーザ光Ｌｅ１を出射する装置である。一方、レーザ光源３２Ｂは、液滴に対して相対的に吸収率の低い波長λ２であり断面強度分布がガウシアン分布である第２基本レーザ光Ｌｅ２を出射する装置である。なお、図６では上記レーザ光源３２Ａから出射される高吸収率のレーザ光を実線で示し、上記レーザ光源３２Ｂから出射される低吸収率のレーザ光を破線で示している。
【００４１】
レーザ光源３２Ａは、所謂固体レーザであって、ＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ  Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ  Ｇａｒｎｅｔ）レーザ発振器と高調波ユニットとを備えている。ＹＡＧレーザ発振器は、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。高調波ユニットには、非線形光学結晶が配設され、上記ＹＡＧレーザ発振器にて生成された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。こうした構成からなるレーザ光源３２Ａは、上記導電性インクＩｋに対する吸収率が相対的に高い可視領域の波長λ１＝５３２ｎｍ（図２参照）である第１基本レーザ光Ｌｅ１をコリメートレンズ３３Ａに入射させる。コリメートレンズ３３Ａ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３２Ａから出射された第１基本レーザ光Ｌｅ１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３４Ａに入射させる。ハーフミラー３４Ａは、コリメートレンズ３３Ａから出射された第１基本レーザ光Ｌｅ１をエネルギーが等しい一対のレーザ光である高吸収率レーザ光Ｌｈａと高吸収率レーザ光Ｌｈｂとに分割する。高吸収率レーザ光Ｌｈａと高吸収率レーザ光Ｌｈｂとは、それぞれ反射ミラー３５，３６と反射ミラー３７とに反射されて第１レーザ成形部４５ａと第２レーザ成形部４５ｂとに入
射する。
【００４２】
レーザ光源３２Ｂは、レーザ光源３２Ａと同じく固体レーザであって、ＹＡＧレーザ発振器を備えている。レーザ光源３２Ｂは、上記導電性インクＩｋに対する吸収率が相対的に低い波長λ２＝１０６４ｎｍ（図２参照）である第２基本レーザ光Ｌｅ２をコリメートレンズ３３Ｂに入射させる。コリメートレンズ３３Ｂは、レーザ光源３２Ｂから出射された第２基本レーザ光Ｌｅ２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３４Ｂに入射させる。ハーフミラー３４Ｂは、コリメートレンズ３３Ｂから出射された第２基本レーザ光Ｌｅ２をエネルギーが等しい一対のレーザ光である低吸収率レーザ光Ｌｌａと低吸収率レーザ光Ｌｌｂとに分割する。低吸収率レーザ光Ｌｌａと低吸収率レーザ光Ｌｌｂは、それぞれ反射ミラー３８，３９，４０と反射ミラー４１，４２とにより反射されて第１レーザ成形部４５ａと第２レーザ成形部４５ｂとに入射する。
【００４３】
第１レーザ成形部４５ａは、高吸収率レーザ光Ｌｈａの光路上に配設されたシリンドリカルレンズ４６ａと、低吸収率レーザ光Ｌｌａの光路上に配設されたシリンドリカルレンズ４７ａと、コールドミラー４８ａと、ＤＯＥ（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｎｔ：回折光学素子）４９ａとを備えている。第２レーザ成形部４５ｂは、高吸収率レーザ光Ｌｈｂの光路上に配設されたシリンドリカルレンズ４６ｂと、低吸収率レーザ光Ｌｌｂの光路上に配設されたシリンドリカルレンズ４７ｂと、コールドミラー４８ｂと、ＤＯＥ４９ｂとを備えている。
【００４４】
シリンドリカルレンズ４６ａ、４６ｂ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３３Ａによって平行光に変換された各高吸収率レーザ光Ｌｈａ，Ｌｈｂ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。シリンドリカルレンズ４６ａ、４６ｂは、それぞれ対応する反射ミラーからの各高吸収率レーザ光Ｌｈａ，ＬｈｂのＺ方向成分を変換して、各高吸収率レーザ光Ｌｈａ，ＬｈｂのＺ方向におけるビーム長がノズル形成面２１ａから昇温距離Ｌ１となるように断面を成形する。すなわち、シリンドリカルレンズ４６ａ，４６ｂは、図８に示すように目標経路ＴＬ上においてノズル形成面２１ａから昇温距離Ｌ１だけ離れた基準位置ＤＰを基準にノズルＮ側の領域である昇温領域Ａ１に、液滴Ｄに対して高吸収率である波長λ１の各高吸収率レーザ光Ｌｈａ，Ｌｈｂが照射されるように同各レーザ光を成形する。各高吸収率レーザ光Ｌｈａ，Ｌｈｂは、シリンドリカルレンズ４６ａ，４６ｂにてその断面形状が変換されるとそれぞれコールドミラー４８ａ，４８ｂに入射する。
【００４５】
シリンドリカルレンズ４７ａ、４７ｂ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３３Ｂによって平行光に変換された各低吸収率レーザ光Ｌｌａ，Ｌｌｂの断面を上記描画面ＧＳａに沿って延びる矩形状に変換する。シリンドリカルレンズ４７ａ、４７ｂは、それぞれ対応する反射ミラーからの低吸収率レーザ光Ｌｌａ，ＬｌｂのＺ方向成分を変換して、各低吸収率レーザ光Ｌｌａ，ＬｌｂのＺ方向におけるビーム長を描画面ＧＳａから上記基準位置ＤＰまでの距離である蒸発距離Ｌ２（Ｌ２＝ＰＧ−Ｌ１）となるように断面を成形する。すなわち、シリンドリカルレンズ４７ａ，４７ｂは、図８に示すように目標経路ＴＬ上において基準位置ＤＰを基準にして描画面ＧＳａ側の領域である蒸発領域Ａ２に、液滴Ｄに対して低吸収率である波長λ２の各低吸収率レーザ光Ｌｌａ，Ｌｌｂが照射されるように同各レーザ光を成形する。低吸収率レーザ光Ｌｌａ，Ｌｌｂは、シリンドリカルレンズ４７ａ，４７ｂにてその断面形状が変換されるとそれぞれコールドミラー４８ａ，４８ｂに入射する。
【００４６】
コールドミラー４８ａ，４８ｂは、可視光を反射し赤外線を透過する光学的素子である。すなわち、コールドミラー４８ａ，４８ｂは、その波長が５３２ｎｍの可視光である高吸収率レーザ光Ｌｈａ，Ｌｈｂを反射するとともに、その波長が波長１０６４ｎｍの近赤
外線である低吸収率レーザ光Ｌｌａ，Ｌｌｂを透過する。コールドミラー４８ａ，４８ｂは、これらの反射光及び透過光の進行方向が等しくなるように配置される。こうした光学的構成により、ノズル形成面２１ａから基準位置ＤＰまでの昇温領域Ａ１を照射する高吸収率のレーザ光と、上記基準位置ＤＰから描画面ＧＳａまでの蒸発領域Ａ２を照射する低吸収率のレーザ光とからなる合成レーザ光Ｌｅ３ａ，Ｌｅ３ｂがそれぞれ形成される。
【００４７】
ＤＯＥ４９ａ、４９ｂは、それぞれコールドミラー４８ａ、４８ｂにより形成された合成レーザ光Ｌｅ３ａ，Ｌｅ３ｂを構成している各レーザ光の断面強度分布を変更する光学的素子であり、上記高吸収率レーザ光Ｌｈａ，Ｌｈｂの強度分布を成形する高吸収用の部分と上記低吸収率レーザ光Ｌｌａ，Ｌｌｂの強度分布を成形する低吸収の部分とから構成されている。このＤＯＥ４９ａ、４９ｂは、各レーザ光の目標経路ＴＬにおける強度分布をガウシアン分布から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。なお、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。
【００４８】
ＤＯＥ４９ａ、４９ｂは、全てのノズルＮから吐出される液滴Ｄに対して上記合成レーザ光Ｌｅ３ａ，Ｌｅ３ｂを照射すべく、ノズルＮの配列方向（図６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させた方向から照射している。この傾斜角θは、図７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に対して合成レーザ光Ｌｅ３ａ，Ｌｅ３ｂ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に対して合成レーザ光Ｌｅ３ａ，Ｌｅ３ｂ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に対して合成レーザ光Ｌｅ３ａ，Ｌｅ３ｂを均等に照射することができる。しかも、ｓｉｎθ＝２ｒ／Ｄｘを満足する傾斜角θであった場合には、隣接するノズルＮから吐出された液滴Ｄとのレーザ光の照射方向における隙間がなくなることから、液滴Ｄに照射されることなく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。また、ｓｉｎθ＞２ｒ／Ｄｘを満足するレーザ光であっても、ＤＯＥ４９ａ、４９ｂ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。
【００４９】
こうした一対の合成レーザ光Ｌｅ３ａ，Ｌｅ３ｂの照射態様に従って、合成レーザ光Ｌｅ３ａから受けるエネルギーと合成レーザ光Ｌｅ３ｂ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。本実施形態では、この総エネルギーＥが上述した総熱量ｑとが等しくなる態様で構成されている。レーザ照射部３１は、昇温領域Ａ１にて液滴Ｄが受けるエネルギーＥ１が上記第１熱量ｑ１に相当し、蒸発領域Ａ２にて液滴Ｄが受けるエネルギーＥ２が上記第２熱量ｑ２に相当するように構成されている。
【００５０】
ここで、昇温領域Ａ１と蒸発領域Ａ２とを区画するための基準位置ＤＰは、例えば以下のようにして設定することができる。まず、昇温領域Ａ１の目標経路ＴＬ上における昇温強度Ｐ１及び範囲を設定するために、プラテンギャップＰＧと液滴Ｄの初速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総飛行期間ｔ（＝ＰＧ／ｖ０）が得られる。次いで予め定められた描画パターンの設計ルールの要請に従う上記目標温度が蒸発成分の主成分である水系成分の沸点であるとすると、目標経路ＴＬ上における昇温領域Ａ１の
範囲が、初速ｖ０と第１飛行期間ｔ１とに基づいて、ノズル形成面２１ａから昇温距離Ｌ１（＝ｖ０×ｔ１）までの範囲に設定される。またこの昇温距離Ｌ１と液滴の直径２ｒとを用いることにより、昇温領域Ａ１における液滴Ｄの受光断面積がＬ１×２ｒとして得られる。そして昇温領域Ａ１における昇温強度Ｐ１は、上述する第１熱量ｑ１に相当するエネルギーＥ１を上記受光断面積で受けるべく、波長λ１に対応する吸収係数α１と、上記第１飛行期間ｔ１と、上記昇温距離Ｌ１と液滴Ｄの直径２ｒと、から式（１）に基づいて設定される。
【００５１】
Ｐ１×α１＝Ｅ１／（（Ｌ１×２ｒ）×ｔ１）…（１）
なお、この昇温強度Ｐ１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。また第１飛行期間ｔ１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昇温強度Ｐ１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。そして昇温強度Ｐ１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、第１飛行期間ｔ１を変更することにより、昇温強度Ｐ１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。
【００５２】
このようにして昇温領域Ａ１の昇温強度Ｐ１及びその範囲が設定されると、次いで蒸発領域Ａ２の目標経路ＴＬ上における範囲及び蒸発強度Ｐ２が設定される。詳述すると、蒸発領域Ａ２の目標経路ＴＬ上における範囲は、上記昇温領域Ａ１の範囲が設定されることにより、描画面ＧＳａから蒸発距離Ｌ２（＝ＰＧ−Ｌ１）の範囲に設定される。蒸発領域Ａ２における液滴Ｄの飛行期間である第２飛行期間ｔ２（ｔ２＝ｔ−ｔ１）は、総飛行期間ｔと上記第１飛行期間ｔ１と基づいて設定される。またこの蒸発距離Ｌ２と液滴の直径２ｒとを用いることにより、昇温領域Ａ１における液滴Ｄの受光断面積がＬ１×２ｒとして得られる。蒸発領域Ａ２における蒸発強度Ｐ２は、上述する第２熱量ｑ２に相当するエネルギーＥ２を上記受光断面積で受けるべく、波長λ２に対応する吸収係数α２（＜α１）と、上記第２飛行期間ｔ２と、上記蒸発距離Ｌ２と、液滴Ｄの直径２ｒとから式（２）に基づいて設定される。
【００５３】
Ｐ２×α２＝Ｅ２／（（Ｌ２×２ｒ）×ｔ２）…（２）
ここで、飛行中の液滴Ｄから蒸発成分が蒸発する際には、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昇温強度Ｐ１及び蒸発強度Ｐ２を合成レーザ光Ｌｅ３ａ，Ｌｅ３ｂを構成する各レーザ光にそれぞれ等分させることにより、液滴Ｄの蒸発率が吐出方向を軸にして対称にする。こうすることで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もできる。
【００５４】
上述するように設定された昇温領域Ａ１を飛行する液滴Ｄにおいては、相対的に吸収率の高い波長λ１のレーザ光が照射されることにより、その温度が例えば蒸発成分の沸点まですばやく昇温させることになる。それゆえ、液滴Ｄの飛行期間においては、このような昇温領域Ａ１がノズルＮの近くに形成されるために、液滴Ｄが沸点近傍にある期間を長くすることができる。しかも、蒸発成分の中で相対的に気化熱が高くなる成分である水系成分が先行して優先的に昇温されることから、液滴Ｄそのものの乾燥速度を効果的に加速させることもできる。なお上述のような微小な液滴Ｄにレーザ光が照射されると、昇温領域
Ａ１において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。
【００５５】
また蒸発領域Ａ２の液滴Ｄにおいては、液滴Ｄの温度が沸騰しない状態を維持できる程度の高い温度、例えば蒸発成分の沸点で維持されることから、表面付近で吸収されたレーザ光のエネルギーが蒸発成分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蒸発成分が液滴Ｄの表面から蒸発するようになる。また、蒸発領域Ａ２においては、相対的に吸収率の低い波長λ２のレーザ光が照射されることから、液滴Ｄに対して過度なエネルギーが供給されることを抑制しつつ蒸発成分を蒸発させることができる。さらに、蒸発領域Ａ２においては、低吸収率のレーザ光であるがゆえに液滴Ｄの内部までレーザ光が浸透して該レーザ光からのエネルギーを液滴Ｄ全体で吸収することができ、高吸収率のレーザ光を照射した場合のような、液滴Ｄの表面付近における突沸や液滴Ｄの表面に析出した導電性微粒子からなるスキン層が形成されることを抑制することができる。ここで、蒸発成分の蒸発にともなって液滴が小さくなった場合には、レーザ光の影響を受けやすくなることで飛行曲がりを起こしやすくなる。しかし、蒸発領域Ａ２においては、蒸発領域Ａ２では相対的に吸収率の低い波長λ２のレーザ光を照射することにより、液滴Ｄが小さくなった場合であってもレーザ光の影響を受けにくくなり、飛行曲がりを抑制することもできる。これらの結果、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。
【００５６】
加えて、上述した合成レーザ光Ｌｅ３ａ，Ｌｅ３ｂの照射態様によれば、目標経路ＴＬの基準位置ＤＰを基準にして、昇温領域Ａ１を飛行中の液滴Ｄには波長λ１のレーザ光が照射されて、蒸発領域Ａ２を飛行中の液滴Ｄには波長λ２のレーザ光が照射される。すなわち、各レーザ光を照射している間では、いかなる吐出周期で液滴Ｄを吐出している場合であっても各波長のレーザ光が確実に液滴Ｄに照射される。それゆえ液滴Ｄの吐出周期に関わる時間的な制約が緩和されることから、液滴Ｄの吐出周期に関わる自由度を向上させることもできる。また各波長のレーザ光を目標経路ＴＬに向けて同じタイミングで照射したり、同目標経路ＴＬに照射し続けたりする態様を利用することもができることから、各レーザ光の照射タイミングに関わる自由度を拡張させることもできる。
【００５７】
一方、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。またこれに加えて、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がある。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。
【００５８】
次に上記のように構成した液滴吐出装置１０を用いてパターンを形成するパターン形成方法について以下に説明する。
まず液滴吐出装置１０のステージ１２及びキャリッジ１６を駆動することにより、描画面ＧＳａの各格子点Ｔが目標経路ＴＬを横切るかたちでグリーンシートＧＳの走査を開始
する。次いで液滴吐出装置１０のレーザ照射部３１を駆動することにより、基準位置ＤＰよりもノズルＮ側の領域である昇温領域Ａ１と、同基準位置ＤＰよりも描画面ＧＳａ側の領域である蒸発領域Ａ２とに目標経路ＴＬを区画する。すなわち液滴Ｄに対して相対的に吸収率の高い波長λ１の高吸収率レーザ光を昇温領域Ａ１に照射し、液滴Ｄに対して相対的に吸収率の低い波長λ２の低吸収率レーザ光を蒸発領域Ａ２に照射する。そして液滴吐出装置１０の吐出ヘッド１５を駆動することにより、各ノズルＮから液滴Ｄを吐出させる。
【００５９】
この際、昇温領域Ａ１を飛行する液滴Ｄは、相対的に吸収率の高い波長λ１のレーザ光が照射されることから、吐出直後の液滴Ｄに対して、その温度を例えば蒸発成分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。基準位置ＤＰに到達した液滴Ｄは、続いて同基準位置ＤＰから描画面ＧＳａまでの蒸発領域Ａ２を飛行する。ここでは、液滴Ｄの温度が沸騰しない状態を維持できる程度の高い温度、例えば蒸発成分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蒸発成分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蒸発成分が液滴Ｄの表面から蒸発するようになる。また、蒸発領域Ａ２においては、相対的に吸収率の低い波長λ２のレーザ光が照射されることから、液滴Ｄに対して過度なエネルギーが供給されることを抑制しつつ蒸発成分を蒸発させることができる。
【００６０】
これらの結果、突沸を抑えられた状態の液滴Ｄが安定した蒸発状態を維持しつつ、こうした沸点近傍にある期間が長くなる分だけ、高い乾燥効率の下で格子点Ｔに着弾するようになる。それゆえ乾燥不足による濡れ広がりや突沸による消失を招くことなく、所望する格子点Ｔに液滴Ｄを着弾させてパターンを形成することができる。
【００６１】
以上説明したように、第１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）上記第１実施形態の昇温領域Ａ１においては、ノズルＮから吐出された液滴Ｄがその吐出直後において相対的に吸収率の高い波長λ１のレーザ光を受けることから、目標温度まで効率よく昇温することができる。それゆえ液滴Ｄの飛行期間のうち液滴Ｄの蒸発成分を蒸発させるための蒸発領域Ａ２に、より多くの飛行期間を割り当てられることから、液滴Ｄの乾燥効率を向上させることができる。
【００６２】
（２）上記第１実施形態のレーザ光の照射態様によれば、各レーザ光の照射領域が目標経路ＴＬにおいて空間的に区画されているために、各レーザ光を照射している間では、いかなる吐出周期で液滴Ｄを吐出している場合であっても、相対的に高い吸収率のレーザ光が相対的に低い吸収率のレーザ光よりも先行して液滴Ｄに照射される。それゆえ液滴Ｄの吐出周期や吐出期間、レーザ光の照射タイミングや照射期間に関わる時間的な制約が排除されることから、液滴Ｄの吐出周期に関わる自由度を向上させることもできる。
【００６３】
（３）上記第１実施形態の蒸発領域Ａ２においては、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、相対的に吸収率の低い波長λ２のレーザ光が照射されることから、液滴Ｄの突沸を効果的に防止することができる。
【００６４】
（４）上記第１実施形態の目標経路ＴＬでは、合成レーザ光Ｌｅ３ａ，Ｌｅ３ｂから液滴Ｄに供給される総エネルギーＥ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ｑ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。
【００６５】
（５）上記第１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、液滴Ｄの蒸発成分の蒸発によって該液滴Ｄに作用する運動力に抗する反力が打ち消される。すなわち、液滴Ｄには蒸発成分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もできる。
【００６６】
（６）上記第１実施形態によれば、合成レーザ光Ｌｅ３ａ，Ｌｅ３ｂをノズルＮの配列方向に対して傾斜角θだけ傾斜させて照射した。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に対して合成レーザ光Ｌｅ３ａ，Ｌｅ３ｂ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。
【００６７】
（７）上記第１実施形態によれば、第１レーザ成形部４５ａ及び第２レーザ成形部４５ｂをハーフミラー３４に比べて目標経路ＴＬに近くなるよう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合成レーザ光Ｌｅ３ａ，Ｌｅ３ｂ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。
（第２実施形態）
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第２実施形態について図９〜図１３を参照して説明する。なお、第２実施形態では、液滴吐出装置１０における光学的構成、レーザ光の照射態様などを変更したものである。したがって、以下ではその変更点について詳しく説明する。図９は、第２実施形態における液滴吐出装置のレーザ照射部の光学的構成を模式的に示した図である。
【００６８】
図９に示されるように、レーザ照射部５１は、レーザ出射部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５５，５６，５７，５８，５９と、第１レーザ成形部６５ａと第２レーザ成形部６５ｂとを備えている。
【００６９】
レーザ出射部３２には、波長λ１のレーザ光を出射するレーザ光源３２Ａと波長λ２のレーザ光を出射するレーザ光源３２Ｂが配設されている。第２実施形態のレーザ出射部３２からは、どちらか一方の波長のレーザ光が時間軸において選択的に出射され、以下ではレーザ出射部３２から出射されレーザ光においてその波長を区別しない場合には、単にレーザ光Ｌｅ４として説明する。レーザ出射部３２から出射したレーザ光Ｌｅ４は、コリメートレンズ３３を介してハーフミラー３４にてエネルギーの等しい２つのレーザ光Ｌｅ４ａ，Ｌｅ４ｂに分割される。
【００７０】
各反射ミラー５５，５６は、２つの波長λ１，λ２のレーザ光を反射可能な反射面を有した平面ミラーであり、その反射光であるレーザ光Ｌｅ４ａを第１レーザ成形部６５ａに入射させる。各反射ミラー５７〜５９は、同じく２つの波長λ１，λ２のレーザ光を反射可能な反射面を有した平面ミラーであり、その反射光であるレーザ光Ｌｅ４ｂを第２レーザ成形部６５ｂに入射させる。
【００７１】
第１レーザ成形部６５ａは、レーザ光Ｌｅ４ａの光路上にシリンドリカルレンズ６１ａと、ＤＯＥ６２ａとを備えている。第２レーザ成形部６５ｂは、レーザ光Ｌｅ４ｂの光路上にシリンドリカルレンズ６１ｂとＤＯＥ６２ｂとを備えている。シリンドリカルレンズ６１ａ、６２ｂ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レーザ光Ｌｅ４ａ、Ｌｅ４ｂ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６１ａ、６１ｂに入射するレーザ光Ｌｅ４ａ、Ｌｅ４ｂ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６１ａ、６１ｂ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、レーザ光Ｌｅ４ａ、Ｌｅ４ｂ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６１ａ、６１ｂは、それぞれ対応する反射ミラーからのレーザ光Ｌｅ４ａ、Ｌｅ４ｂのＺ方向成分を変換して、レーザ光Ｌｅ４ａ、Ｌｅ４ｂ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、レーザ光Ｌｅ４ａ、Ｌｅ４ｂのエネルギー損失を抑えつつ、液滴Ｄの目標経路ＴＬにレーザ光Ｌｅ４ａ、Ｌｅ４ｂを導くことができる。
【００７２】
ＤＯＥ６２ａ、６２ｂは、それぞれシリンドリカルレンズ６１ａ、６２ａにより成形されたレーザ光Ｌｅ４ａ、Ｌｅ４ｂの断面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して上記飛行空間に照射する。
【００７３】
次に上記のように構成した液滴吐出装置１０の電気的構成について図１０を参照して説明する。図１０は、液滴吐出装置の電気的構成を示したブロック回路図であり、図１１は、ヘッド駆動回路の電気的構成を示すブロック回路図である。
【００７４】
図１０において、液滴吐出装置１０の制御装置８０は、ＣＰＵ等からなる制御部８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３などを有し、これらＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３に格納された各種データ及び各種制御プログラムに従ってステージ１２及びキャリッジ１６の搬送処理、吐出ヘッド１５の液滴吐出処理、レーザ出射部３２のレーザ光切替処理などを実行する。また、制御装置８０は、クロック信号を生成する発振回路８４と、駆動波形信号を生成する駆動波形生成回路８５と、各種の信号を受信する外部Ｉ／Ｆ８６と、各種の信号を送受信する内部Ｉ／Ｆ８７とを有する。
【００７５】
制御装置８０は、外部Ｉ／Ｆ８６を介して入出力装置８８に電気的に接続される。また、制御装置８０は、内部Ｉ／Ｆ８７を介してキャリッジモータ駆動回路８９、ステージモータ駆動回路９０、ヘッド駆動回路９１、レーザ光源駆動回路９２に電気的に接続される。
【００７６】
入出力装置８８は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク、液晶ディスプレイ等を有する外部コンピュータである。入出力装置８８は、描画面ＧＳａに対するドットパターン格子ＤＬの格子点Ｔの位置座標に関する情報、液滴Ｄの容積に関する情報、導電性インクＩｋの性状に関する情報、第１及び第２飛行期間ｔ１，ｔ２に関する情報、各レーザ光の強度に関する情報などを描画情報Ｉａとして制御装置８０に入力する。制御装置８０は、入出力装置８８からの描画情報Ｉａを受け、描画情報ＩａをＲＡＭ８３に格納する。
【００７７】
発振回路８４は、各種のデータや各種の駆動信号を同期させるためのクロック信号を生成する。発振回路８４は、例えば各種のデータをシリアル転送するための転送クロックＣＬＫを生成する。発振回路８４は、シリアル転送する各種のデータをパラレル変換するためのタイミング信号ＬＡＴを液滴Ｄの吐出周期で生成する。発振回路８４は、レーザ光源を切り替えるための切替信号ＣＨＡを、タイミング信号ＬＡＴを生成してから上記第１飛行期間ｔ１が経過するごとに生成する。なお、第２実施形態のタイミング信号ＬＡＴは上記総飛行期間ｔ（＝ｔ１＋ｔ２）の周期で生成される。
【００７８】
駆動波形生成回路８５は、駆動電圧ＣＯＭを生成するための波形データを所定のアドレスに対応させて格納する。制御部８１は、描画情報Ｉａの液滴Ｄの容積に関する情報に基づいて、所定容積の液滴Ｄを得るための波形データを読み出す。駆動波形生成回路８５は
、制御部８１が読み出す波形データを吐出周期のクロック信号ごとにラッチしてアナログ信号に変換し、そのアナログ信号を増幅して駆動電圧ＣＯＭを生成する。
【００７９】
キャリッジモータ駆動回路８９は、制御装置８０から対応する駆動制御信号が入力されると、その駆動制御信号に応答してキャリッジ１６移動させるためのキャリッジモータＣＭを正転又は逆転させる。キャリッジモータ駆動回路８９には、キャリッジエンコーダＣＥが接続されて、キャリッジエンコーダＣＥからの検出信号が入力される。キャリッジモータ駆動回路８９は、キャリッジエンコーダＣＥからの検出信号に基づいて、描画面ＧＳａに対するキャリッジ１６の移動方向及び移動量、すなわちノズルＮの移動方向や移動量に関する信号を生成し、制御装置８０に出力する。
【００８０】
ステージモータ駆動回路９０は、制御装置８０から対応する駆動制御信号が入力されると、その駆動制御信号に応答してステージ１２を移動させるためのステージモータＳＭを正転又は逆転させる。ステージモータ駆動回路９０には、ステージエンコーダＳＥが接続されて、ステージエンコーダＳＥからの検出信号が入力される。ステージモータ駆動回路６０は、ステージエンコーダＳＥからの検出信号に基づいて、ステージ１２の移動方向及び移動量に関する信号、すなわち目標位置である格子点Ｔの移動方向や移動量に関する信号を生成し、制御装置８０に出力する。
【００８１】
制御部８１は、ＲＡＭ８３に格納した描画情報Ｉａに基づいて、ドットパターンデータを生成する。描画面ＧＳａは、上述したようにドットパターン格子ＤＬに仮想分割されており、液滴Ｄを吐出するか否かの選択は、この格子点Ｔごとに規定される。ドットパターンデータとは、各格子点Ｔに対してそれぞれ液滴Ｄを吐出するか否かを関連づけるデータである。
【００８２】
制御部８１は、ドットパターンデータを生成すると、このドットパターンデータを用いて、転送クロックＣＬＫに同期するシリアルデータを生成し、そのシリアルデータを内部Ｉ／Ｆ８７を介してヘッド駆動回路９１にシリアル転送する。本実施形態においては、ドットパターンデータを用いて生成するシリアルデータを、シリアルパターンデータＳＩという。シリアルパターンデータＳＩは、ドットパターンデータに基づいて規定される液滴Ｄの吐出及び非吐出を各圧電素子ＰＺに対応させるためのデータであって、液滴Ｄの吐出周期で生成される。
【００８３】
制御部８１は、ステージエンコーダＳＥからのステージ１２の移動方向及び移動量に関する信号、すなわち目標位置である格子点Ｔの移動方向や移動量に関する信号に基づいて、各格子点ＴがノズルＮの直下に位置するか否かを判断し、各格子点ＴがノズルＮの直下に位置するときにタイミング信号ＬＡＴを生成し、ヘッド駆動回路９１に出力する。
【００８４】
図１１に示されるように、ヘッド駆動回路９１は、シフトレジスタ９３、制御信号生成部９４、レベルシフタ９５、圧電素子スイッチ９６を有する。シフトレジスタ９３は、制御装置８０からの転送クロックＣＬＫを受けてシリアルパターンデータＳＩを順次シフトさせる。シフトレジスタ９３は、ノズルＮの数量、すなわちｉ個のビット値からなるシリアルパターンデータＳＩを格納する。
【００８５】
制御信号生成部９４は、制御装置８０からのタイミング信号ＬＡＴを受けてシフトレジスタ９３に格納されるシリアルパターンデータＳＩをラッチする。制御信号生成部９４は、ラッチするシリアルパターンデータＳＩをシリアル／パラレル変換して各ノズルＮに対応するｉビットのパラレルデータを生成し、該パラレルデータをレベルシフタ９５に出力する。本実施形態においては、制御信号生成部９４が出力するパラレルデータをパラレルパターンデータＰＩという。レベルシフタ９５は、制御信号生成部９４からのパラレルパ
ターンデータＰＩを圧電素子スイッチ９６の駆動電圧レベルに昇圧して、各圧電素子ＰＺに関連付けられるｉ個の開閉信号を生成する。
【００８６】
圧電素子スイッチ９６は、各圧電素子ＰＺに対応するｉ個のスイッチ素子を有し、各スイッチ素子の入力端には、それぞれ制御装置８０からの駆動電圧ＣＯＭが入力されて、各スイッチ素子の出力端には、それぞれ対応する圧電素子ＰＺが接続される。各スイッチ素子は、それぞれ対応する圧電素子ＰＺに関連付けられる開閉信号に応じて、対応する圧電素子ＰＺに駆動電圧ＣＯＭを出力する。ヘッド駆動回路９１は、格子点ＴがノズルＮの直下に位置するとき、対応する圧電素子ＰＺに駆動電圧ＣＯＭを出力する。これによって、ヘッド駆動回路９１は、ドットパターンデータに基づき選択される格子点Ｔに向けて液滴Ｄを吐出させる。すなわち、ヘッド駆動回路９１は、タイミング信号ＬＡＴが入力されるたびに対応するノズルＮから液滴Ｄを吐出する。
【００８７】
ここで、図１２（ａ）、（ｂ）は第２実施形態におけるレーザ光の照射態様を模式的に示した図であり、同図にも示されるように第２実施形態のレーザ照射部５１においては、波長λ１，λ２のレーザ光の断面におけるＺ方向成分はともにプラテンギャップＰＧと等しいため、各レーザ光は液滴Ｄの飛行空間全域に照射される。そこで第２実施形態においては、昇温領域Ａ１を飛行中の液滴Ｄに対して波長λ１である高吸収率のレーザ光を照射するとともに、蒸発領域Ａ２を飛行中の液滴Ｄに対して相対的に低吸収率である波長λ２のレーザ光を照射すべく目標経路ＴＬに照射されるレーザ光の切替制御が実行される。
【００８８】
詳述すると、レーザ制御部としての制御装置８０には、内部Ｉ／Ｆ８７を介してレーザ光源駆動回路９２が接続されている。制御部８１は、液滴Ｄの吐出周期であるタイミング信号ＬＡＴと、タイミング信号ＬＡＴから上記第１飛行期間ｔ１だけ遅れて生成される切替信号ＣＨＡとをレーザ光源駆動回路９２に出力する。
【００８９】
レーザ光源駆動回路９２は、タイミング信号ＬＡＴが入力されるとレーザ光源３２Ａを駆動して、図１２（ａ）に示すように波長λ１のレーザ光を目標経路ＴＬに照射する。また、切替信号ＣＨＡが入力されるとレーザ光源３２Ａを停止させるとともにレーザ光源３２Ｂを駆動して、図１２（ｂ）に示すように波長λ２のレーザ光を目標経路ＴＬに照射する。レーザ光源駆動回路９２は、新たにタイミング信号ＬＡＴが入力される、あるいは予め設定された時間（≧ｔ２）経過するとレーザ光源３２Ｂを停止させる。こうした構成により、昇温領域Ａ１に位置する液滴Ｄには波長λ１のレーザ光を照射することができ、蒸発領域Ａ２に位置する液滴Ｄには波長λ２のレーザ光を照射することができる。これにより、液滴Ｄが昇温領域Ａ１に位置にしているときにのみ波長λ１のレーザ光が照射され、蒸発領域Ａ２に位置しているときにのみ波長λ２のレーザ光が照射される。すなわち、液滴Ｄの飛行位置に応じてレーザ光を切り替えることができ、一方のレーザ光を照射しない分だけ、各レーザ光の利用効率を向上させることもできる。
【００９０】
次に上記のように構成した液滴吐出装置１０を用いてパターンを形成するパターン形成方法について以下に説明する。図１３は、上述したように構成した液滴吐出装置１０におけるレーザ光の切替処理を示したタイミングチャートである。
【００９１】
制御装置８０に新たな描画情報Ｉａが入力されて描画開始の操作がなされると、まずドットパターンデータが生成され、キャリッジ１６（吐出ヘッド１５）が所定の位置に配置されてステージ１２の移動が開始される。制御部８１は、このドットパターンデータに基づいてシリアルパターンデータＳＩを生成してヘッド駆動回路９１のシフトレジスタ９３にシリアル転送する。制御部８１は、ステージエンコーダＳＥからの検出信号に基づいて、ステージ１２の移動量を把握し、格子点ＴがノズルＮの直下に位置したと判断されるとき、発振回路８４にてタイミング信号ＬＡＴを生成してヘッド駆動回路９１及びレーザ光
源駆動回路９２に出力する。
【００９２】
タイミング信号ＬＡＴが入力されたヘッド駆動回路９１においては、制御信号生成部９４がシフトレジスタ９３に格納されたシリアルパターンデータＳＩをラッチして、パラレルパターンデータＰＩを生成しレベルシフタ９５に出力する。レベルシフタ９５はパラレルパターンデータＰＩを圧電素子スイッチ９６の駆動電圧レベルに昇圧して、各圧電素子ＰＺに対応する開閉信号を出力する。圧電素子スイッチ９６は、入力される開閉信号に応じて、対応する圧電素子ＰＺに駆動電圧ＣＯＭを供給して液滴ＤをノズルＮから吐出する。一方、タイミング信号ＬＡＴが入力されたレーザ光源駆動回路９２においては、レーザ光源３２Ａが駆動されて、図１２（ａ）に示すように相対的に吸収率の高い波長λ１の液滴Ｄの目標経路ＴＬ上に照射される。
【００９３】
したがって、基準位置ＤＰよりもノズルＮ側の領域である昇温領域Ａ１に位置する液滴Ｄには高吸収率である波長λ１のレーザ光が照射される。すなわち、吐出直後の液滴Ｄに対して、その温度を例えば蒸発成分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。
【００９４】
タイミング信号ＬＡＴが生成されることにより吐出された液滴Ｄは、第１飛行期間ｔ１だけ経過すると基準位置ＤＰに到達する。制御部８１は、タイミング信号ＬＡＴを生成してから第１飛行期間ｔ１だけ経過するとレーザ光源を切り替えるための切替信号ＣＨＡを発振回路８４で生成してレーザ光源駆動回路９２に出力する。切替信号ＣＨＡが入力されたレーザ光源駆動回路９２は、レーザ光源３２Ａの駆動を停止する一方、レーザ光源３２Ｂを駆動して、図１２（ｂ）に示すように目標経路ＴＬ上に相対的に吸収率の低い波長λ２のレーザ光を照射する。
【００９５】
したがって、基準位置ＤＰよりも描画面ＧＳａ側の領域である蒸発領域Ａ２に位置する液滴Ｄには低吸収率である波長λ２のレーザ光が照射される。液滴Ｄの温度が沸騰しない状態を維持できる程度の高い温度、例えば蒸発成分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蒸発成分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蒸発成分が液滴Ｄの表面から蒸発するようになる。また、蒸発領域Ａ２においては、相対的に吸収率の低い波長λ２のレーザ光が照射されることから、液滴Ｄに対して過度なエネルギーが供給されることを抑制しつつ蒸発成分を蒸発させることができる。これらの結果、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。
【００９６】
そして、液滴Ｄが基準位置ＤＰに到達してから第２飛行期間ｔ２だけ経過すると、該液滴Ｄが描画面ＧＳａに着弾するとともに、次のタイミング信号ＬＡＴが生成されてヘッド駆動回路９１及びレーザ光源駆動回路９２に出力される。ヘッド駆動回路９１は、新たな液滴Ｄを吐出するとともに、レーザ光源３２Ｂを駆動しているレーザ光源駆動回路９２は、このタイミング信号ＬＡＴが入力されることによりレーザ光源３２Ｂを停止する一方、レーザ光源３２Ａを駆動して目標経路ＴＬ上に高吸収率である波長λ１のレーザ光を照射する。このように液滴Ｄの飛行位置に応じて照射されるレーザ光を切り替えることにより、一方のレーザ光を照射しない分だけ各レーザ光の利用効率を向上させることもできる。以後、これを繰り返してグリーンシートＧＳの描画面ＧＳａに所望のパターンが形成される。
【００９７】
以上説明したように、第２実施形態の液滴吐出装置１０によれば第１実施形態における（１）〜（６）の効果に加えて以下のような効果を得ることができる。すなわち、液滴Ｄの飛行位置に応じて目標経路ＴＬに照射されるレーザ光が切り替えられることから、一方
のレーザ光を照射しない分だけ各レーザ光の利用効率を向上させることもできる。
【００９８】
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。
・上記第１及び第２実施形態によれば、昇温領域Ａ１において液滴Ｄの温度を目標温度まで昇温させる例を説明したが、昇温領域Ａ１においては、液滴Ｄの温度を目標温度よりも低い温度に昇温させる形態であってもよく、蒸発領域Ａ２におけるレーザ光よりも高い吸収率のレーザ光が照射される形態であればよい。こうした形態であれば、吐出されて間もない液滴に対して相対的に吸収率の高いレーザ光が照射されるため、液滴に照射するエネルギーを吐出直後において効果的に熱エネルギーへ変換することができる。
【００９９】
・上記第１及び第２実施形態では、相対的に吸収率の高いレーザ光を波長λ１（５３２ｎｍ）のＹＡＧレーザの第２高調波とした。また、相対的に吸収率の低いレーザ光を波長λ２（１０６４ｎｍ）のＹＡＧレーザの基本波とした。これに限らず、吸収率の相対的な高低差を設定できるものであれば、他の波長のレーザ光を用いてもよい。また、ＹＡＧレーザは所謂固体レーザであるが、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。
【０１００】
また、第１実施形態においては、可視光を反射し赤外線を透過する光学的素子であるコールドミラー４８ａ，４８ｂを用いてＹＡＧレーザの基本波と第２高調波とを合成して合成レーザ光Ｌｅ３ａ，Ｌｅ３ｂを生成した。上記のような他種レーザ光源を使用する場合には、使用するレーザ光の波長などに応じて２つのレーザ光を合成可能な光学的素子を配設するとよい。
【０１０１】
・上記第１実施形態のレーザ照射部３１では、高吸収率である波長λ１のレーザ光を基準位置ＤＰよりもノズルＮ側の領域である昇温領域Ａ１に照射するとともに、低吸収率である波長λ２のレーザ光を基準位置ＤＰよりも描画面ＧＳａ側の領域である蒸発領域Ａ２に照射する構成とした。これに限らず、昇温領域Ａ１において波長λ１のレーザ光を照射する上では、波長λ２のレーザ光を液滴Ｄの飛行空間全域に照射している状態で、該昇温領域Ａ１にのみ波長λ１のレーザ光を照射するようにしてもよい。すなわち、昇温領域Ａ１において波長λ１と波長λ２の各レーザ光が重複し、それぞれが液滴Ｄに照射される態様であってもよい。このとき、波長λ１のレーザ光の昇温強度Ｐ１は、波長λ２のレーザ光も照射されることを加味した上で導出するとよい。これによれば、昇温領域Ａ１を飛行中の液滴Ｄは、波長λ１のレーザ光に波長λ２のレーザ光を重複させた分だけエネルギーをより吸収することができる。  ・上記第２実施形態のレーザ照射部５１では、タイミング信号ＬＡＴが入力されることにより波長λ１のレーザ光を出射するレーザ光源３２Ａを駆動し、切替信号ＣＨＡが入力されることにレーザ光源３２Ａを停止させるとともに、波長λ２のレーザ光を出射するレーザ光源３２Ｂを駆動した。すなわち、液滴Ｄが吐出されるタイミングで高吸収率のレーザ光を出射し、同液滴の飛行時間が所定時間を経過するタイミングで高吸収率のレーザ光の出射を停止させ、かつ低吸収率のレーザ光を出射させる例を説明した。
【０１０２】
これを変更して、昇温領域Ａ１に位置している液滴Ｄに高吸収率のレーザ光を照射する上では、低吸収率のレーザ光を液滴Ｄの飛行経路全域に照射し続けながら、液滴Ｄが吐出されるタイミングで高吸収率のレーザ光を出射し、同液滴Ｄの飛行時間が所定時間を経過するタイミングで高吸収率のレーザ光の出射を停止させる方法であってもよい。すなわち、図１４（ａ）に示すように、まずタイミング信号ＬＡＴに基づいてレーザ光源３２Ａ及びレーザ光源３２Ｂを駆動して、昇温領域Ａ１の全域にわたる高吸収率のレーザ光と、飛行経路の全域にわたる低吸収率のレーザ光とを照射する。次いで、液滴Ｄが基準位置ＤＰに到達するタイミングで、図１４（ｂ）に示すように、低吸収率のレーザ光のみを飛行経路の全域に照射する構成であってもよい。この形態によれば、昇温領域Ａ１に液滴Ｄが位
置していない場合に波長λ１のレーザ光を照射しない分だけ、昇温領域Ａ１におけるレーザ光の照射と蒸発領域Ａ２におけるレーザ光の照射とを円滑に切り替えることができる。なお、この際には、高吸収率のレーザ光を飛行経路全域に照射するようにしてもよい。
【０１０３】
・上記第１実施形態のレーザ照射部３１では、波長λ１のレーザ光を昇温領域Ａ１に、波長λ２のレーザ光を蒸発領域Ａ２に常に照射することによって液滴Ｄに照射されるレーザ光を空間的に切り替えた。一方、上記第２実施形態のレーザ照射部５１では、駆動するレーザ光源をタイミング信号ＬＡＴ及び切替信号ＣＨＡによって切り替えることによって液滴Ｄに照射されるレーザ光を時間的に切り替えた。これらを組み合わせて、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、波長λ１のレーザ光を昇温領域Ａ１に、波長λ２のレーザ光を蒸発領域Ａ２に照射させる態様で、液滴Ｄの飛行位置に応じて飛行空間に照射されるレーザ光を切り替えるようにしてもよい。これによれば、液滴Ｄの吐出周期に関わる自由度を拡大させた上でレーザ光の利用効率を向上させることができる。
【０１０４】
・上記第２実施形態では、レーザ光源駆動回路９２に切替信号ＣＨＡが入力されることにより液滴Ｄの飛行空間に照射されるレーザ光を切り替えた。これに限らず、飛行空間に照射されるレーザ光を切り替える上では、タイミング信号ＬＡＴを第１飛行期間ｔ１だけ遅延させた駆動信号を生成する遅延回路をレーザ光源駆動回路９２に設け、該レーザ光源駆動回路９２がタイミング信号ＬＡＴに基づき第１飛行期間ｔ１だけレーザ光源３２Ａを駆動し、かつ上記駆動信号に基づき第２飛行期間ｔ２だけレーザ光源３２Ｂを駆動する形態であってもよい。
【０１０５】
・上記第１及び第２実施形態によれば、昇温領域Ａ１と蒸発領域Ａ２とに波長の異なるレーザ光をそれぞれ照射した。これに限らず、昇温領域Ａ１において液滴Ｄの温度をすばやく目標温度まで昇温させることが可能であるならば、昇温領域Ａ１に複数のレーザ光を照射するようにしてもよい。
【０１０６】
・上記第１及び第２実施形態におけるレーザ照射部３１，５１では、液滴Ｄの飛行空間に照射される各レーザ光の光軸をノズル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、各波長のレーザ光を液滴Ｄに照射する上では、各レーザ光の光軸をノズル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。
【０１０７】
・上記第１及び第２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、合成レーザ光Ｌｅ３ａ，Ｌｅ３ｂ並びにレーザ光Ｌｅ４ａ，Ｌｅ４ｂ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。
【０１０８】
・上記第１及び第２実施形態によれば、各レーザ光の光路上にＤＯＥを配設することにより各レーザ光の断面強度分布をガウシアン分布からトップハット型分布へと変換した。これに限らず、液滴Ｄに所望のエネルギーを供給するレーザ光を照射する上では、ガウシアン分布のピーク領域において突沸が抑制される範囲内の強度であれば。ＤＯＥを割愛してガウシアン分布のレーザ光を照射してもよい。
【０１０９】
・また、蒸発成分の含有量が多い液滴Ｄを吐出する場合にあっては、飛行中に蒸発成分が蒸発することによって該液滴Ｄの重量及び表面積が減少するとともに、空気抵抗などによって飛行速度も減少する場合がある。このような場合にあっては、描画面ＧＳａに近づくに連れて蒸発成分の蒸発による飛行曲がりを起こし易くなるばかりか、表面積が小さく
なることより単位時間当たりに液滴Ｄの表面から蒸発可能な蒸発成分の量も徐々に少なくなる。そこで、蒸発領域Ａ２に波長の異なる複数のレーザ光を照射するとともにレーザ光の吸収率が描画面ＧＳａに近づくほど低くなる態様であれば、すなわち蒸発成分の蒸発によって液滴Ｄの重量及び表面積、さらには飛行速度が減少するほど、液滴Ｄに供給されるエネルギーが低くなる態様であれば、液滴Ｄの重量及び表面積に応じたエネルギーをレーザ光から吸収させられるようになる。それゆえ、液滴Ｄの突沸を確実に防止することができ、蒸発成分の蒸発による飛行曲がりがさらに生じ難くなり、着弾位置の位置ずれをより抑制することもできる。
【０１１０】
・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。
【０１１１】
・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。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【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】導電性インクの吸収率の波長依存性を示すグラフ。
【図３】吐出ヘッドを示す斜視図。
【図４】吐出ヘッドの内部を示す要部断面図。
【図５】グリーンシートのドットパターン格子を示す模式図。
【図６】第１実施形態における光学的構成を示す模式図。
【図７】レーザ光と液滴との関係を説明するための模式図。
【図８】第１実施形態における液滴の飛行位置と吸収率との関係を示す模式図。
【図９】第２実施形態における光学的構成を示す模式図。
【図１０】第２実施形態における液滴吐出装置の電気的構成を示したブロック回路図。
【図１１】第２実施形態におけるヘッド駆動回路の電気的構成を示すブロック回路図。
【図１２】（ａ）、（ｂ）第２実施形態における各レーザ光の照射態様を示した模式図。
【図１３】第２実施形態におけるレーザ光の切替処理を示したタイミングチャート。
【図１４】（ａ）、（ｂ）変更例におけるレーザ光の照射態様を示した模式図。
【図１５】（ａ）、（ｂ）変更例におけるレーザ光の照射態様を示した模式図。
【符号の説明】
【０１１３】
λ，λ１，λ２…波長、α，α１，α２…吸収係数、θ…傾斜角、Ｄ…液滴、Ｅ…総エネルギー、Ｎ…ノズル、ｑ…総熱量、ｔ…総飛行期間、Ｔ…格子点、Ａ１…昇温領域、Ａ２…蒸発領域、ＣＥ…キャリッジエンコーダ、ＣＭ…キャリッジモータ、ＤＬ…ドットパターン格子、ＤＰ…基準位置、Ｄｘ…ノズルピッチ、Ｄｙ…吐出ピッチ、Ｅ１…エネルギー、Ｅ２…エネルギー、ＧＳ…グリーンシート、Ｉａ…描画情報、Ｉｋ…導電性インク、Ｌ１…昇温距離、Ｌ２…蒸発距離、Ｐ１…昇温強度、Ｐ２…蒸発強度、ＰＧ…プラテンギャップ、ＰＩ…パラレルパターンデータ、ＰＺ…圧電素子、ｑ１…第１熱量、ｑ２…第２熱量、ＳＥ…ステージエンコーダ、ＳＩ…シリアルパターンデータ、ＳＭ…ステージモータ、ｔ１…第１飛行期間、ｔ２…第２飛行期間、ＴＬ…目標経路、ｖ０…初速、ＣＨＡ…切替信号、ＣＬＫ…転送クロック、ＣＯＭ…駆動電圧、ＧＳａ…描画面、ＬＡＴ…タイミング信号、Ｌｅ１…第１基本レーザ光、Ｌｅ２…第２基本レーザ光、Ｌｈａ，Ｌｈｂ…高
吸収率レーザ光、Ｌｌａ，Ｌｌｂ…低吸収率レーザ光、Ｌｅ３ａ，Ｌｅ３ｂ…合成レーザ光、Ｌｅ４，Ｌｅ４ａ，Ｌｅ４ｂ…レーザ光、２ｒ…直径、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…レーザ出射部、３２Ａ…レーザ光源、３２Ｂ…レーザ光源、３３…コリメートレンズ、３３Ａ…コリメートレンズ、３３Ｂ…コリメートレンズ、３４，３４Ａ，３４Ｂ…ハーフミラー、３５，３６，３７，３８，３９，４０，４１，４２…反射ミラー、４５ａ…第１レーザ成形部、４５ｂ…第２レーザ成形部、４６ａ，４６ｂ…シリンドリカルレンズ、４７ａ，４７ｂ…シリンドリカルレンズ、４８ａ，４８ｂ…コールドミラー、４９ａ，４９ｂ…ＤＯＥ、５１…レーザ照射部、５５，５６，５７，５８，５９…反射ミラー、６０…ステージモータ駆動回路、６１ａ，６１ｂ…シリンドリカルレンズ、６２ａ，６２Ｂ…ＤＯＥ、６５ａ…第１レーザ成形部、６５ｂ…第２レーザ成形部、８０…制御装置、８１…制御部、８２…ＲＯＭ、８３…ＲＡＭ、８４…発振回路、８５…駆動波形生成回路、８６…外部Ｉ／Ｆ、８７…内部Ｉ／Ｆ、８８…入出力装置、８９…キャリッジモータ駆動回路、９０…ステージモータ駆動回路、９１…ヘッド駆動回路、９２…レーザ光源駆動回路、９３…シフトレジスタ、９４…制御信号生成部、９５…レベルシフタ、９６…圧電素子スイッチ。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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