(57)【要約】【課題】紫外線硬化性インクによって形成するパターンの対象物に対して、その紫外線照射による化学的、物理的損傷を回避させたパターン形成方法及び液滴吐出装置を提供する。【解決手段】紫外線Ｕを透過可能にする透過プレート２２によって形成されたキャビティ２５と、その透過プレート２２を介して、キャビティ２５の紫外線硬化性インクＦに紫外線Ｕを照射するレーザヘッド３１を設けた。そして、キャビティ２５内の紫外線硬化性インクＦを液滴として吐出させるときに、同キャビティ２５の紫外線硬化性インクＦに対して紫外線Ｕを照射させるようにした。【選択図】図３
2007168197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線硬化性インクの液滴を対象物に吐出してパターンを形成するようにしたパターン形成方法において、
紫外線を照射した前記紫外線硬化性インクからなる液滴を前記対象物に着弾させるようにしたことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載のパターン形成方法において、
紫外線を照射した前記紫外線硬化性インクからなる液滴を前記対象物に吐出させるようにしたことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３】
紫外線硬化性インクの液滴を対象物に吐出する液滴吐出装置において、
前記液滴を吐出する吐出口を有した前記紫外線硬化性インクを貯留する貯留室と、
前記貯留室の紫外線硬化性インクを流動させて前記液滴を吐出させる吐出手段と、
前記貯留室の紫外線硬化性インクに紫外線を照射する照射手段と、
前記吐出手段が前記液滴を吐出させるときに、前記照射手段を駆動制御して前記貯留室の紫外線硬化性インクに紫外線を照射させる照射制御手段と、
を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の液滴吐出装置において、
前記照射手段は、前記吐出口の近傍に位置する紫外線硬化性インクに、前記紫外線を照射することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の液滴吐出装置において、
前記照射手段は、光を出射する光源と、前記光源からの光を変調して前記貯留室の紫外線硬化性インクに紫外線を照射する光変調素子と、を備え、
前記照射制御手段は、前記光変調素子を駆動制御して前記貯留室の紫外線硬化性インクに前記光変調素子からの紫外線を照射させることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の液滴吐出装置において、
前記光変調素子は、前記光源からの紫外線を偏向するミラー素子であることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項７】
請求項６に記載の液滴吐出装置において、
前記貯留室は、前記ミラー素子からの紫外線を前記貯留室内に透過する透過部と、前記ミラー素子からの紫外線を前記貯留室内に対して遮光する遮光部と、を備え、
前記照射制御手段は、前記吐出手段が前記液滴を吐出させるときに、前記光変調素子を駆動制御して紫外線を前記貯留室の前記透過部に導き、前記液滴を吐出させないときに、前記光変調素子を駆動制御して紫外線を前記貯留室の前記遮光部に導くことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項８】
請求項３〜７のいずれか１つに記載の液滴吐出装置において、
複数の前記貯留室と、
前記貯留室に対応する複数の前記吐出手段と、
選択した前記吐出手段を駆動制御して、前記選択した吐出手段に対応する前記貯留室の吐出口から前記液滴を吐出させる吐出制御手段と、を備え、
前記照射制御手段は、
前記選択した吐出手段に対応する前記貯留室の紫外線硬化性インクに紫外線を照射させることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項９】
請求項８に記載の液滴吐出装置において、
前記吐出制御手段は、前記液滴を吐出させる前記吐出口を規定する吐出制御情報に基づいて前記吐出手段を駆動制御し、
前記照射制御手段は、前記吐出制御情報に基づいて前記照射手段を駆動制御することを特徴とする液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン形成方法及び液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット法による各種パターンの形成方法には、対象物の範囲を拡張させるために、吐出する液体として紫外線硬化性インクを利用するものが知られている。
紫外線硬化性インクを利用したパターン形成方法は、液滴吐出装置としてのインクジェット装置を利用して、対象物に紫外線硬化性インクの液滴を吐出させる液滴吐出工程と、紫外線照射装置を利用して、対象物の液滴に紫外線を照射させる紫外線照射工程と、を有していた。そのため、紫外線硬化性インクを利用したパターン形成方法では、その工程数の増加を招いて、各種パターンの生産性を損なう問題があった。
【０００３】
そこで、紫外線硬化性インクを利用したパターン形成方法では、従来より、その生産性を向上させる提案がなされている（例えば、特許文献１）。特許文献１では、液滴吐出装置のキャリッジに、液滴を吐出させるための液滴吐出ヘッドと、紫外線を出射させるための発光ダイオードの双方を搭載させている。そして、液滴吐出ヘッドの走査に対応させて、発光ダイオード（紫外線）を走査させるようにしている。これによって、対象物に着弾した液滴から順に紫外線を照射させることができ、紫外線硬化性インクを利用した各種パターンの生産性の向上を図っている。
【特許文献１】特開２００４−１８１９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、発光ダイオードからの紫外線を、液滴吐出ヘッドの走査領域と略同じ領域に照射させるために、以下の問題を招いていた。
すなわち、特許文献１では、着弾した液滴以外の領域（例えば、液滴の周辺）にも紫外線を走査させるために、過剰な量の紫外線が対象物に照射させて、対象物の化学的、物理的損傷（例えば、表面状態の変質や機械的な反り等）を招く問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、紫外線硬化性インクによって形成するパターンの対象物に対して、その紫外線照射による化学的、物理的損傷を回避させたパターン形成方法及び液滴吐出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のパターン形成方法は、紫外線硬化性インクの液滴を対象物に吐出してパターンを形成するようにしたパターン形成方法において、紫外線を照射した前記紫外線硬化性インクからなる液滴を前記対象物に着弾させるようにした。
【０００７】
本発明のパターン形成方法によれば、硬化反応を開始させた状態の液滴を、対象物に着弾させることができる。従って、着弾した液滴近傍への紫外線照射、すなわち対象物への紫外線照射を回避させることができ、紫外線照射に起因した対象物の化学的、物理的損傷を回避させることができる。
【０００８】
また、このパターン形成方法は、紫外線を照射した前記紫外線硬化性インクからなる液滴を前記対象物に吐出させるようにしてもよい。
このパターン形成方法によれば、紫外線の照射された紫外線硬化性インクを吐出させるために、吐出する液滴の硬化反応を、より確実に、開始させることができる。
【０００９】
本発明の液滴吐出装置は、紫外線硬化性インクの液滴を対象物に吐出する液滴吐出装置において、前記液滴を吐出する吐出口を有した前記紫外線硬化性インクを貯留する貯留室と、前記貯留室の紫外線硬化性インクを流動させて前記液滴を吐出させる吐出手段と、前記貯留室の紫外線硬化性インクに紫外線を照射する照射手段と、前記吐出手段が前記液滴を吐出させるときに、前記照射手段を駆動制御して前記貯留室の紫外線硬化性インクに紫外線を照射させる照射制御手段と、を備えた。
【００１０】
本発明の液滴吐出装置によれば、照射手段からの紫外線照射によって、硬化反応を開始させた状態の液滴を、対象物に着弾させることができる。従って、着弾した液滴近傍への紫外線照射、すなわち対象物への紫外線照射を回避させることができ、紫外線照射に起因した対象物の化学的、物理的損傷を回避させることができる。
【００１１】
また、この液滴吐出装置において、前記照射手段は、前記吐出口の近傍に位置する紫外線硬化性インクに、前記紫外線を照射するようにしてもよい。
この液滴吐出装置によれば、吐出口近傍の紫外線硬化性インク、すなわち吐出する紫外線硬化性インクに対して、その硬化反応を開始させることができる。従って、貯留室内に滞在する紫外線硬化性インクに対して、その硬化反応を回避させることができる。
【００１２】
また、この液滴吐出装置において、前記照射手段は、光を出射する光源と、前記光源からの光を変調して前記貯留室の紫外線硬化性インクに紫外線を照射する光変調素子と、を備え、前記照射制御手段は、前記光変調素子を駆動制御して前記貯留室の紫外線硬化性インクに前記光変調素子からの紫外線を照射させるようにしてもよい。
【００１３】
この液滴吐出装置によれば、光変調素子による光の変調によって、紫外線硬化性インクに紫外線を照射させることができる。従って、紫外線硬化性インクに対する紫外線照射の制御性を向上させることができる。
【００１４】
また、この液滴吐出装置において、前記光変調素子は、前記光源からの紫外線を偏向するミラー素子であってもよい。
この液滴吐出装置によれば、紫外線の方向をミラー素子で変調させることによって、紫外線硬化性インクに紫外線を照射させることができる。従って、より簡便な構成で、対象物に紫外線を照射させることなく、紫外線硬化性インクからなるパターンを形成させることができる。
【００１５】
また、この液滴吐出装置において、前記貯留室は、前記ミラー素子からの紫外線を前記貯留室内に透過する透過部と、前記ミラー素子からの紫外線を前記貯留室内に対して遮光する遮光部と、を備え、前記照射制御手段は、前記吐出手段が前記液滴を吐出させるときに、前記光変調素子からの紫外線を前記貯留室の前記透過部に導き、前記液滴を吐出させないときに、前記光変調素子からの紫外線を前記貯留室の前記遮光部に導くようにしてもよい。
【００１６】
この液滴吐出装置によれば、液滴を吐出させないときに、ミラー素子からの紫外線を、貯留室に対して遮光させることができる。従って、貯留室内に滞在する紫外線硬化性インクの硬化反応を、より確実に、回避させることができる。
【００１７】
また、この液滴吐出装置において、複数の前記貯留室と、前記貯留室に対応する複数の前記吐出手段と、選択した前記吐出手段を駆動制御して、前記選択した吐出手段に対応する前記貯留室の紫外線硬化性インクを流動させて前記液滴を吐出させる吐出制御手段と、を備え、前記照射制御手段は、前記選択した吐出手段に対応する前記貯留室の紫外線硬化
性インクに紫外線を照射させるようにしてもよい。
【００１８】
この液滴吐出装置によれば、複数の貯留室の中から、液滴を吐出する貯留室の紫外線硬化性インクにのみ、紫外線を照射させることができる。従って、貯留室内に滞在する紫外線硬化性インクの硬化反応を、より確実に、回避させることができる。
【００１９】
また、この液滴吐出装置において、前記吐出制御手段は、前記液滴を吐出させる前記吐出口を規定する吐出制御情報に基づいて前記吐出手段を駆動制御し、前記照射制御手段は、前記吐出制御情報に基づいて前記照射手段を駆動制御するようにしてもよい。
【００２０】
この液滴吐出装置によれば、各吐出手段と各照射手段を、共通する吐出制御情報に基づいて駆動制御させることができる。従って、液滴を吐出する貯留室の紫外線硬化インクに対して、より確実に、紫外線を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】
【００２１】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図６に従って説明する。
図１において、液滴吐出装置１０には、直方体形状に形成された基台１１が備えられるとともに、その基台１１の上面には、その長手方向（Ｘ矢印方向）に沿って延びる一対の案内溝１２が形成されている。その基台１１の上方には、基台１１に設けられたＸ軸モータＭＸ（図６の左上参照）の出力軸に駆動連結されるステージ１３が、前記案内溝１２に沿ってＸ矢印方向及び反Ｘ矢印方向に往復動する（Ｘ矢印方向に沿って走査される）ようになっている。そのステージ１３の上側には、対象物としてのガラス基板（以下単に、基板という。）Ｓｂを載置可能にする載置面１４が形成されるとともに、載置された基板Ｓｂを位置決め固定するようになっている。
【００２２】
尚、本実施形態では、基板Ｓｂ上の位置であって、紫外線硬化性インクＦ（図３及び図４参照）からなるパターンを形成させるために予め設定された位置を、目標吐出位置Ｐ（図４の下側参照）という。
【００２３】
基台１１のＹ矢印方向両側には、門型に形成されたガイド部材１５が配設されるとともに、そのガイド部材１５には、Ｙ矢印方向に延びる上下一対のガイドレール１６が形成されている。また、ガイド部材１５には、ガイド部材１５に設けられたＹ軸モータＭＹ（図６の左下参照）の出力軸に駆動連結されるキャリッジ１７が、前記ガイドレール１６に沿って、Ｙ矢印方向及び反Ｙ矢印方向に往復動する（Ｙ矢印方向に沿って走査される）ようになっている。
【００２４】
キャリッジ１７の内部には、紫外線硬化性インクＦ（図３参照）を導出可能に収容するインクタンク１８が配設されるとともに、そのキャリッジ１７の下側に搭載されるヘッドユニット２０に対して、インクタンク１８の収容する紫外線硬化性インクＦを導出させるようになっている。
【００２５】
図２は、キャリッジ１７を下方（ステージ１３側）から見た斜視図であって、図３〜図５は、それぞれキャリッジ１７をＸ矢印方向側から見た概略側面図である。
図２において、ヘッドユニット２０には、その反Ｙ矢印方向側に、直方体形状に形成された液滴吐出ヘッド（以下単に、吐出ヘッドという。）２１が備えられている。吐出ヘッド２１は、透過部を構成する透過プレート２２、キャビティプレート２３及び支持プレート２４を接合させた積層構造を有する、いわゆる静電駆動式の吐出ヘッドである。
【００２６】
透過プレート２２は、無色透明のガラス基板であって、紫外線Ｕ（図３参照）を透過するようになっている。
キャビティプレート２３は、透過プレート２２に接合されたシリコン基板であって、所定の共通電圧が供給されるようになっている。キャビティプレート２３の反Ｚ矢印方向（下側：図２において上側）の側面には、キャビティプレート２３と透過プレート２２の接合によって形成される吐出口としての複数のノズルＮが、Ｘ矢印方向に沿って一列に配列形成されている。
【００２７】
本実施形態では、基板Ｓｂ上の位置であって、前記各ノズルＮと相対向する位置を、着弾位置ＰＦ（図３の下側参照）という。
図３において、前記各ノズルＮは、それぞれＺ矢印方向に沿って延びるように形成されるとともに、そのＺ矢印方向（上側）には、それぞれキャビティプレート２３と透過プレート２２の接合によってキャビティ２５が形成されている。キャビティ２５は、対応するノズルＮの上側を反Ｙ矢印方向に拡開して形成された空間であるとともに、その反Ｙ矢印方向側の側面には、反Ｙ矢印方向に撓曲（振動）可能な薄肉の可動電極２５ａを有している。本実施形態では、ノズルＮと、同ノズルＮに連結されたキャビティ２５によって、貯留室が構成されている。
【００２８】
各キャビティ２５の上側には、それぞれキャビティプレート２３と透過プレート２２の接合によって形成される連通路２６が連通されるとともに、各連通路２６の上側には、前記インクタンク１８からの紫外線硬化性インクＦを各連通路２６に供給可能にする共通の供給路２７が形成されている。
【００２９】
そして、インクタンク１８からの紫外線硬化性インクＦが供給路２７に導出されると、供給路２７に導出された紫外線硬化性インクＦは、各連通路２６を介して、各キャビティ２５（各ノズルＮ）内に貯留されるとともに、各ノズルＮ内の所定の高さ位置に、紫外線硬化性インクＦの界面（メニスカスＭ）を形成するようになっている。
【００３０】
支持プレート２４は、キャビティプレート２３に接合された無色透明のガラス基板であって、そのキャビティプレート２３側の側面には、各キャビティ２５に対応する複数の対向電極２４ａと、前記各対向電極２４ａに共通する絶縁層２４ｂが積層されている。
【００３１】
各対向電極２４ａは、それぞれＩＴＯ等からなる透明導電膜で形成されるとともに、対応する可動電極２５ａと対峙するように、Ｚ矢印方向に沿って形成されている。絶縁層２４ｂは、シリコン酸化膜等からなる絶縁膜で形成されるとともに、各対向電極２４ａのキャビティプレート２３側の略全体を覆って、前記各可動電極２５ａと相対向する領域のみを開放させるように形成されている。この絶縁層２４ｂが形成されることによって、各対向電極２４ａと、対応する可動電極２５ａとの間に、それぞれ可動電極２５ａを撓曲可能にする狭い密閉空間（振動空間Ｖ）が形成されるようになっている。
【００３２】
尚、本実施形態では、各対向電極２４ａと、対応する可動電極２５ａによって、複数の吐出手段が構成されている。
そして、対向電極２４ａに所定の駆動信号（可動電極駆動電圧ＣＯＭ１：図６の右上参照）を供給すると、対向電極２４ａと対応する可動電極２５ａとの間に、共通電圧と可動電極駆動電圧ＣＯＭ１の電位差に応じた静電気力が誘起されて、対応する可動電極２５ａが、対峙する対向電極２４ａ側に吸引されて撓む。すると、可動電極２５ａに対応するキャビティ２５が、可動電極２５ａの撓んだ分だけ、その容積を増大させるとともに、増大した容積に対応する容量の紫外線硬化性インクＦを、同キャビティ２５内に流入させる。
【００３３】
この状態から、共通電圧と可動電極駆動電圧ＣＯＭ１の電位差に応じて静電気力を解除させると、撓んだ可動電極２５ａが、その弾性復帰力によって、透過プレート２２側に急峻に変位（復帰）する。すると、可動電極２５ａに対応するキャビティ２５が、可動電極
２５ａの変位した分だけ、その容積を急峻に縮小させるとともに、その貯留する紫外線硬化性インクＦの圧力振動を誘起させて、対応するメニスカスＭを上下方向に振動させる。上下方向に振動するメニスカスＭは、その振動過程において、紫外線硬化性インクＦの一部を、対応するノズルＮから液滴Ｆｂ（図５参照）として吐出させるとともに、液滴Ｆｂを吐出させることによって、その高さ位置や形状を、振動前の状態に復帰させる。
【００３４】
尚、本実施形態では、可動電極駆動電圧ＣＯＭ１の供給時から、対応するメニスカスＭが液滴Ｆｂを吐出するまでの間の期間を、「吐出動作期間」という。また、本実施形態では、前記「吐出動作期間」の間に走査されるキャリッジ１７（吐出ヘッド２１）の移動距離を、吐出動作距離Ｌｗ（図４の下側参照）という。さらに、本実施形態では、目標吐出位置Ｐから反走査方向（図４におけるＹ矢印方向）に前記吐出動作距離Ｌｗだけ変位した位置を、照射開始位置ＰＴ（図４の下側参照）という。
【００３５】
そして、図４に示すように、ノズルＮ（着弾位置ＰＦ）が照射開始位置ＰＴに相対するタイミングで、対向電極２４ａに可動電極駆動電圧ＣＯＭ１を供給し、前記「吐出動作期間」だけ経過する。すると、図５に示すように、キャリッジ１７の走査によって、ノズルＮ（着弾位置ＰＦ）が目標吐出位置Ｐに相対するとともに、ノズルＮから吐出された液滴Ｆｂが、対応する着弾位置ＰＦ、すなわち目標吐出位置Ｐに着弾するようになっている。
【００３６】
図２において、透過プレート２２のＹ矢印方向側（キャビティプレート２３の反対側）には、遮光部としての遮光プレート２９が配設されている。遮光プレート２９は、紫外線Ｕを吸収する紫外線収性材料によって形成されるとともに、透過プレート２２のＹ矢印方向側の側面略全体を覆って、透過プレート２２の側面略全体を、紫外線Ｕから遮光させるようになっている。その遮光プレート２９には、各ノズルＮと相対向する位置に、それぞれ透過プレート２２までを貫通して透過部を構成する複数の照射孔２９ｈが形成されている。そして、各ノズルＮ内の紫外線硬化性インクＦは、それぞれ照射孔２９ｈの領域からの紫外線Ｕの照射のみを許容するようになっている。
【００３７】
図２において、ヘッドユニット２０には、その吐出ヘッド２１のＹ矢印方向側に、直方体形状に形成されて照射手段としてのレーザヘッド３１が備えられている。レーザヘッド３１には、箱体状に形成されたケース３２が備えられるとともに、そのケース３２の吐出ヘッド２１側の側面には、前記複数の照射孔２９ｈと相対向する出射口３３が貫通形成されている。
【００３８】
図３において、ケース３２の内部には、光源としての半導体レーザＬＤが配設されている。半導体レーザＬＤは、所定の駆動信号（レーザ駆動電圧ＣＯＭ２：図６参照）を受けて、紫外線Ｕを出射するようになっている。その半導体レーザＬＤのＹ矢印方向下側（出射方向）には、半導体レーザＬＤからの紫外線Ｕを平行光束にするコリメータや、コリメータからの紫外線ＵをＸ矢印方向（図３において紙面に垂直方向）に延びる帯状の紫外線Ｕに成形するシリンドリカルレンズ等からなる光学系３４が備えられている。
【００３９】
光学系３４のＹ矢印方向下側には、偏向器３５が配設されるとともに、その偏向器３５には、各ノズルＮに対応する光変調素子としての複数のミラー素子３５Ｍが、ノズルＮの配列方向に沿って一列に配列されている。各ミラー素子３５Ｍは、所定の駆動制御信号（ミラー制御信号ＳＩ：図６参照）に基づいて、それぞれＸ矢印方向に沿う回動軸を中心にして回動するデジタルミラーデバイスである。
【００４０】
そして、偏向器３５にミラー制御信号ＳＩを供給すると、各ミラー素子３５Ｍは、それぞれ光学系３４からの紫外線Ｕの進行方向をミラー制御信号ＳＩに対応させて偏向させるようになっている。
【００４１】
詳述すると、図３に示すように、各ミラー素子３５Ｍは、それぞれ光学系３４からの紫外線Ｕを紫外線硬化性インクＦに照射させないための信号を受けて、図３に示す位置（「非照射位置」）に配置されるようになっている。「非照射位置」のミラー素子３５Ｍは、光学系３４からの紫外線Ｕを受けて、その紫外線Ｕを、略反Ｙ矢印方向に反射させるとともに、反射させた紫外線Ｕを、対応する照射孔２９ｈから離間した遮光プレート２９の領域に導くようになっている。
【００４２】
そして、ミラー素子３５Ｍを「非照射位置」に配置して、ミラー素子３５Ｍからの紫外線Ｕを遮光プレート２９に照射すると、ミラー素子３５Ｍからの紫外線Ｕは、遮光プレート２９に吸収されて減衰する。すなわち、「非照射位置」のミラー素子３５Ｍに向けて出射された紫外線Ｕは、紫外線硬化性インクＦに照射させることなく減衰する。
【００４３】
尚、本実施形態の偏向器３５は、前記ミラー制御信号ＳＩを受けるまで、全てのミラー素子３５Ｍを、前記「非照射位置」に配置維持させるようになっている。
一方、図４に示すように、各ミラー素子３５Ｍは、それぞれ光学系３４からの紫外線Ｕを紫外線硬化性インクＦに照射させるための信号を受けて、図４の２点鎖線位置（前記「非照射位置」）から、図４の実線位置（「照射位置」）に配置移動されるようになっている。「照射位置」のミラー素子３５Ｍは、光学系３４からの紫外線Ｕを受けて、その紫外線Ｕを、反Ｙ矢印方向下側に反射させるとともに、反射させた紫外線Ｕの進行方向を、対応する照射孔２９ｈに向けて偏向させるようになっている。しかも、「照射位置」のミラー素子３５Ｍは、照射孔２９ｈ及び透過プレート２２を介して、反射した紫外線Ｕを、対応するノズルＮ内のメニスカスＭの直上に集光させるようになっている。
【００４４】
そして、図４に示すように、ノズルＮ（着弾位置ＰＦ）が照射開始位置ＰＴに相対するタイミングで、ミラー素子３５Ｍを、「非照射位置」から「照射位置」に配置移動させる。すると、「照射位置」のミラー素子３５Ｍは、光学系３４からの紫外線Ｕを、対応するメニスカスＭ直上の紫外線硬化性インクＦに照射させるとともに、その紫外線Ｕを、対応するメニスカスＭ直上の紫外線硬化性インクＦに吸収させて、紫外線Ｕを吸収した領域の紫外線硬化性インクＦから順に、その硬化反応を開始させる。
【００４５】
続いて、図５に示すように、ミラー素子３５Ｍの配置移動の開始から前記「吐出動作期間」だけ経過するタイミングで、ミラー素子３５Ｍを、「照射位置」から「非照射位置」に再び配置移動させる。すると、「非照射位置」のミラー素子３５Ｍは、光学系３４からの紫外線Ｕを、対応する照射孔２９ｈから遮光プレート２９の領域に偏向させて、紫外線硬化性インクＦへの紫外線Ｕの照射を終了させる。
【００４６】
この際、硬化反応を開始した紫外線硬化性インクＦは、その全てが、「吐出動作期間」の可動電極２５ａの振動によって、液滴Ｆｂとして吐出されて、目標吐出位置Ｐに着弾する。目標吐出位置Ｐに着弾した液滴Ｆｂは、その硬化反応の進行によって、やがて、基板Ｓｂに密着して硬化する。これによって、基板Ｓｂに紫外線Ｕを照射させることなく、紫外線硬化性インクＦの液滴Ｆｂを基板Ｓｂ上で硬化させることができ、基板Ｓｂ上の目標吐出位置Ｐに、紫外線硬化性インクＦを硬化させた半球面状のパターン（例えば、マイクロレンズ）を形成させることができる。
【００４７】
次に、上記のように構成した液滴吐出装置１０の電気的構成を図６に従って説明する。
図６において、照射制御手段及び吐出制御手段を構成する制御装置４１には、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等が備えられて、ＲＯＭ等に格納された各種データ及び各種プログラムに従って、ステージ１３及びキャリッジ１７を走査させるとともに、吐出ヘッド２１及びレーザヘッド３１を駆動制御させる。詳述すると、制御装置４１のＲＯＭには、液滴Ｆｂを
吐出して基板Ｓｂにパターンを形成するためのビットマップデータＢＭＤが格納されている。
【００４８】
ビットマップデータＢＭＤは、基板Ｓｂの表面に規定した多数の格子点に、それぞれ各ビットの値（０あるいは１）を対応させたデータであって、各ビットの値に応じて、各ミラー素子３５Ｍの配置位置（「非照射位置」と「照射位置」）を規定するデータである。すなわち、ビットマップデータＢＭＤは、ノズルＮが格子点の直上に位置するときに、紫外線硬化性インクＦに対する紫外線Ｕの照射と非照射を規定するデータであって、ノズルＮが、前記照射開始位置ＰＴに対応する格子点の直上に位置するときに、紫外線Ｕの照射を規定するようになっている。
【００４９】
制御装置４１には、入力装置４２、Ｘ軸モータ駆動回路４３、Ｙ軸モータ駆動回路４４、照射制御手段を構成するレーザヘッド駆動回路４５及び照射制御手段を構成する吐出ヘッド駆動回路４６が接続されている。
【００５０】
入力装置４２は、起動スイッチ、停止スイッチ等の操作スイッチを有して制御装置４１に各種操作信号を入力するとともに、基板Ｓｂに形成するパターンに関する情報（例えば、基板Ｓｂの表面におけるパターンの位置座標やサイズに関する情報）を、既定形式の描画データＩａとして制御装置４１に入力するようになっている。そして、制御装置４１は、入力装置４２からの描画データＩａを受けて、同描画データＩａに対応する前記ビットマップデータＢＭＤ、前記可動電極駆動電圧ＣＯＭ１及び前記レーザ駆動電圧ＣＯＭ２を生成するようになっている。
【００５１】
Ｘ軸モータ駆動回路４３は、制御装置４１からのＸ軸モータ駆動回路４３に対応する駆動制御信号に応答して、ステージ１３を往復移動させるＸ軸モータＭＸを正転又は逆転させるようになっている。そのＸ軸モータ駆動回路４３には、Ｘ軸モータ回転検出器ＭＸＥが接続されて、Ｘ軸モータ回転検出器ＭＸＥからの検出信号が入力されるようになっている。Ｘ軸モータ駆動回路４３は、Ｘ軸モータ回転検出器ＭＸＥからの検出信号に基づいて、ステージ１３の移動方向及び移動量を演算するとともに、ステージ１３の現在位置に関する情報をステージ位置情報ＳＰＩとして生成するようになっている。そして、制御装置４１は、Ｘ軸モータ駆動回路４３からのステージ位置情報ＳＰＩに基づいて、レーザヘッド駆動回路４５及び吐出ヘッド駆動回路４６に、各種信号を出力するようになっている。
【００５２】
Ｙ軸モータ駆動回路４４は、制御装置４１からのＹ軸モータ駆動回路４４に対応する駆動制御信号に応答して、キャリッジ１７を往復移動させるＹ軸モータＭＹを正転又は逆転させるようになっている。そのＹ軸モータ駆動回路４４には、Ｙ軸モータ回転検出器ＭＹＥが接続されて、Ｙ軸モータ回転検出器ＭＹＥからの検出信号が入力されるようになっている。Ｙ軸モータ駆動回路４４は、Ｙ軸モータ回転検出器ＭＹＥからの検出信号に基づいて、キャリッジ１７の移動方向及び移動量を演算するとともに、キャリッジ１７の現在位置に関する情報をキャリッジ位置情報ＣＰＩとして生成するようになっている。そして、制御装置４１は、Ｙ軸モータ駆動回路４４からのキャリッジ位置情報ＣＰＩに基づいて、各種駆動信号を出力するようになっている。
【００５３】
詳述すると、制御装置４１は、キャリッジ１７の１回の走査（一回の往動、もしくは復動）分に対応する前記ビットマップデータＢＭＤを所定のクロック信号に同期させて吐出制御情報としてのミラー制御信号ＳＩを生成するようになっている。そして、制御装置４１は、前記ステージ位置情報ＳＰＩと前記キャリッジ位置情報ＣＰＩに基づいて、キャリッジ１７の往動もしくは復動を開始する前に、同キャリッジ１７の走査に対応するミラー制御信号ＳＩを、レーザヘッド駆動回路４５に順次シリアル転送するようになっている。
【００５４】
また、制御装置４１は、前記ステージ位置情報ＳＰＩと前記キャリッジ位置情報ＣＰＩに基づいて、ノズルＮ（着弾位置ＰＦ）が、前記ビットマップデータＢＭＤで規定する基板Ｓｂの各格子点（例えば、照射開始位置ＰＴ）の直上に位置するタイミングで、制御タイミング信号ＬＰを生成するようになっている。そして、制御装置４１は、各着弾位置ＰＦがそれぞれ各格子点（例えば、照射開始位置ＰＴ）の直上に位置するタイミングで、生成した制御タイミング信号ＬＰをレーザヘッド駆動回路４５に出力するようになっている。
【００５５】
レーザヘッド駆動回路４５には、レーザヘッド３１（半導体レーザＬＤ及びミラー素子３５Ｍ）が接続されて、制御装置４１からのレーザ駆動電圧ＣＯＭ２を受けて、そのレーザ駆動電圧ＣＯＭ２を半導体レーザＬＤに供給させるようになっている。また、レーザヘッド駆動回路４５は、制御装置４１からのミラー制御信号ＳＩを受けて、そのミラー制御信号ＳＩを、各ミラー素子３５Ｍに対応させて順次シリアル／パラレル変換するようになっている。
【００５６】
そして、レーザヘッド駆動回路４５は、制御装置４１からのレーザ駆動電圧ＣＯＭ２を半導体レーザＬＤに出力して、紫外線Ｕを出射させるようになっている。また、レーザヘッド駆動回路４５は、制御装置４１からの制御タイミング信号ＬＰを受ける毎に、シリアル／パラレル変換したミラー制御信号ＳＩに基づいて、選択された各ミラー素子３５Ｍの配置位置を、それぞれ「照射位置」あるいは「非照射位置」に回動させるようになっている。さらに、レーザヘッド駆動回路４５は、制御装置４１からの制御タイミング信号ＬＰを受ける度に、シリアル／パラレル変換したミラー制御信号ＳＩを、各対向電極２４ａに対応させて、吐出ヘッド駆動回路４６に出力するようになっている。
【００５７】
吐出ヘッド駆動回路４６には、吐出ヘッド２１（対向電極２４ａ）が接続されて、制御装置４１からの可動電極駆動電圧ＣＯＭ１とレーザヘッド駆動回路４５からのミラー制御信号ＳＩが供給されるようになっている。そして、吐出ヘッド駆動回路４６は、レーザヘッド駆動回路４５からのミラー制御信号ＳＩに基づいて、選択された対向電極２４ａに、可動電極駆動電圧ＣＯＭ１を出力するようになっている。
【００５８】
次に、上記する液滴吐出装置１０を使用して、紫外線硬化性インクＦからなるパターンを形成する方法について説明する。
まず、図１に示すように、ステージ１３上に、基板Ｓｂを配置固定する。このとき、ステージ１３は、キャリッジ１７よりも反Ｘ矢印方向側に配置されて、キャリッジ１７は、ガイド部材１５の最も反Ｙ矢印方向に配置されている。
【００５９】
この状態から、入力装置４２を操作して描画データＩａを制御装置４１に入力する。すると、制御装置４１は、描画データＩａに基づくビットマップデータＢＭＤを生成して格納するとともに、描画データＩａに基づく可動電極駆動電圧ＣＯＭ１及びレーザ駆動電圧ＣＯＭ２を生成する。
【００６０】
可動電極駆動電圧ＣＯＭ１及びレーザ駆動電圧ＣＯＭ２を生成すると、制御装置４１は、Ｘ軸モータ駆動回路４３及びＹ軸モータ駆動回路４４を介して、Ｘ軸モータＭＸ及びＹ軸モータＭＹを駆動制御し、ステージ１３及びキャリッジ１７の走査を開始する。すなわち、制御装置４１は、ステージ１３を所定の周期で順次Ｘ矢印方向に走査しながら、キャリッジ１７を、ステージ１３の走査周期に同期させて、Ｙ矢印方向に沿って往復動（走査）させる。また、制御装置４１は、レーザヘッド駆動回路４５を介して、半導体レーザＬＤを駆動制御し、半導体レーザＬＤによる紫外線Ｕの出射を開始させる。
【００６１】
この間、制御装置４１は、ビットマップデータＢＭＤに基づいたミラー制御信号ＳＩを
順次生成するとともに、生成したミラー制御信号ＳＩを、レーザヘッド駆動回路４５にシリアル転送して、制御タイミング信号ＬＰの出力タイミングを待つ。
【００６２】
そして、各ノズルＮ（着弾位置ＰＦ）が基板Ｓｂ上の格子点（照射開始位置ＰＴ）に走査されると、制御装置４１は、ステージ位置情報ＳＰＩ及びキャリッジ位置情報ＣＰＩに基づいて、レーザヘッド駆動回路４５に、制御タイミング信号ＬＰの出力を開始する。
【００６３】
制御装置４１が制御タイミング信号ＬＰを出力すると、レーザヘッド駆動回路４５は、ミラー制御信号ＳＩに基づいて選択されたミラー素子３５Ｍのみを「照射位置」に配置移動させるとともに、同ミラー素子３５Ｍに対応する紫外線Ｕの進行方向を、対応するメニスカスＭ直上の紫外線硬化性インクＦの領域に向けて偏向させる。これによって、選択されたノズルＮ（照射開始位置ＰＴ）に対応するメニスカスＭ直上の紫外線硬化性インクＦのみに、その硬化反応を開始させる。
【００６４】
また、制御装置４１が制御タイミング信号ＬＰを出力すると、吐出ヘッド駆動回路４６は、レーザヘッド駆動回路４５からのミラー制御信号ＳＩに基づいて選択された対向電極２４ａのみに可動電極駆動電圧ＣＯＭ１を供給して、同可動電極２５ａに対応するメニスカスＭのみを振動させる。
【００６５】
そして、制御タイミング信号ＬＰの出力時から「吐出動作期間」だけ経過すると、ミラー制御信号ＳＩに基づいて選択されたノズルＮから、硬化反応を開始させた状態の紫外線硬化性インクＦが、液滴Ｆｂとして吐出されるとともに、吐出された液滴Ｆｂが、着弾位置ＰＦ（目標吐出位置Ｐ）に着弾する。これによって、基板Ｓｂに紫外線Ｕを照射させることなく、紫外線硬化性インクＦの液滴Ｆｂを基板Ｓｂ上で硬化させることができ、基板Ｓｂ上に、紫外線硬化性インクＦを硬化させた半球面状のパターン（例えば、マイクロレンズ）を形成させることができる。
【００６６】
以後同様に、制御装置４１は、各ノズルＮが照射開始位置ＰＴに走査される度に、硬化反応を開始させた状態の液滴Ｆｂを吐出させて、基板Ｓｂの表面に、描画データＩａに対応した紫外線硬化性インクＦの液滴Ｆｂからなるパターン（例えば、マイクロレンズ）を形成させる。
【００６７】
次に、上記のように構成した本実施形態の効果を以下に記載する。
（１）上記実施形態によれば、紫外線Ｕを透過可能にする透過プレート２２によって形成されたキャビティ２５と、その透過プレート２２を介して、キャビティ２５の紫外線硬化性インクＦに紫外線Ｕを照射するレーザヘッド３１を設けた。そして、キャビティ２５内の紫外線硬化性インクＦを液滴Ｆｂとして吐出させるときに、同キャビティ２５の紫外線硬化性インクＦに対して紫外線Ｕを照射させるようにした。
【００６８】
従って、硬化反応を開始させた状態の紫外線硬化性インクＦを、基板Ｓｂの表面に液滴Ｆｂとして着弾させることができる。その結果、基板Ｓｂに紫外線Ｕを照射させることなく、同基板Ｓｂの表面に、紫外線硬化性インクＦを硬化させたパターンを形成させることができる。そのため、基板Ｓｂに対する紫外線Ｕの照射を回避させることができ、紫外線Ｕの照射に起因した基板Ｓｂの化学的、物理的損傷を回避させることができる。
（２）上記実施形態によれば、レーザヘッド３１からの紫外線Ｕを、メニスカスＭの直上に位置する紫外線硬化性インクに対して照射させるとともに、硬化反応を開始させた状態の紫外線硬化性インクＦの全てを、液滴Ｆｂとして吐出させるようにした。従って、ノズルＮ近傍の紫外線硬化性インクＦに対して硬化反応を開始させることができ、吐出する液滴Ｆｂの紫外線硬化性インクＦを、より確実に硬化させることができる。また、キャビティ２５内に滞在する紫外線硬化性インクＦの硬化反応を回避させることができ、キャビテ
ィ２５内の紫外線硬化性インクＦの増粘やノズルＮの目詰まり等を、より確実に回避させることができる。
（３）上記実施形態によれば、レーザヘッド３１に、紫外線Ｕを出射する半導体レーザＬＤと、半導体レーザＬＤからの紫外線Ｕを偏向してキャビティ２５の紫外線硬化性インクに照射するミラー素子３５Ｍを設けた。そして、ミラー素子３５Ｍを、「照射位置」と「非照射位置」との間で移動させて、紫外線硬化性インクＦに対する紫外線Ｕの照射と非照射を切替えるようにしてもよい。従って、紫外線硬化性インクＦに対する紫外線Ｕの照射動作を、より確実に制御させることができる。
（４）上記実施形態によれば、透過プレート２２のレーザヘッド３１側に、紫外線Ｕを遮光する遮光プレート２９を配設するとともに、遮光プレート２９のノズルＮと相対向する位置に、その遮光プレート２９を貫通する照射孔２９ｈを設けた。そして、液滴Ｆｂの吐出動作を開始するタイミングで、ミラー素子３５Ｍからの紫外線Ｕを照射孔２９ｈに導き、液滴Ｆｂの吐出動作を終了するタイミングで、ミラー素子３５Ｍからの紫外線Ｕを遮光プレート２９の領域に導くようにした。
【００６９】
従って、液滴Ｆｂを吐出させないときに、ミラー素子３５Ｍからの紫外線Ｕを、紫外線硬化性インクＦに対して、より確実に遮光させることができる。
（５）上記実施形態によれば、ビットマップデータＢＭＤ（描画データＩａ）に基づいてミラー制御信号ＳＩを生成させるとともに、各ミラー素子３５Ｍと各対向電極２４ａ（可動電極２５ａ）を、それぞれ共通するミラー制御信号ＳＩに基づいて駆動制御させるようにした。従って、複数のキャビティ２５の中から、液滴Ｆｂを吐出させるキャビティ２５の紫外線硬化性インクＦにのみ、紫外線Ｕを照射させることができる。その結果、液滴Ｆｂを吐出させないキャビティ２５への紫外線照射を、より確実に回避させることができる。
【００７０】
なお、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、メニスカスＭ直上の紫外線硬化性インクＦに、紫外線Ｕを照射させる構成にした。これに限らず、例えば、メニスカスＭの紫外線硬化性インクＦや、キャビティ２５内の紫外線硬化性インクＦに、紫外線Ｕを照射させる構成にしてもよい。すなわち、硬化反応を開始させた状態の紫外線硬化性インクＦを、液滴Ｆｂとして吐出させる構成であればよい。
・上記実施形態では、紫外線硬化性インクＦに紫外線Ｕを照射させて、硬化反応を開始させた状態の紫外線硬化性インクＦによって、液滴Ｆｂを形成させる構成にした。これに限らず、紫外線硬化性インクＦの液滴Ｆｂを吐出させた後に、同液滴Ｆｂに紫外線Ｕを照射して、硬化反応を開始させた状態の液滴Ｆｂを基板Ｓｂに着弾させる構成にしてもよい。例えば、吐出ヘッド２１と基板Ｓｂとの間に、基板Ｓｂの表面と略平行な紫外線Ｕを照射させて、吐出した液滴Ｆｂが、基板Ｓｂに着弾する前に、その紫外線Ｕの領域を通過する構成にしてもよい。この構成においても、紫外線照射による対象物の化学的、物理的損傷を回避させることができ、紫外線硬化性インクＦからなるパターンを形成させることができる。
・上記実施形態では、光変調素子を、ミラー素子３５Ｍとして具体化した。これに限らず、例えば、光変調素子を、紫外線Ｕを偏光する液晶素子に具体化してもよい。これによれば、遮光部（遮光プレート２９）を設けることなく、液晶素子に対応する所定の領域のみに、紫外線Ｕを照射させることができる。あるいは、光変調素子を、紫外線Ｕを偏光する磁気光学素子に具体化してもよい。これによれば、紫外線Ｕの変調速度を向上させることができ、液滴Ｆｂの硬化制御性を、さらに向上させることができる。
・上記実施形態では、偏向器３５によって、紫外線Ｕを偏向させる構成にした。これに限らず、例えば、紫外線Ｕの強度や位相を変調させて、紫外線Ｕの照射と非照射を切替える構成にしてもよい。
・上記実施形態では、１つのキャビティ２５に対して、１つの光変調素子（ミラー素子３
５Ｍ）を対応させる構成にした。これに限らず、１つのキャビティ２５に対して、複数の光変調素子（ミラー素子３５Ｍ）を対応させる構成にしてもよい。これによれば、照射する紫外線Ｕの制御範囲を拡張させることができる。
・上記実施形態では、複数のミラー素子３５Ｍの配置位置よって、各キャビティ２５の紫外線硬化性インクＦに対する照射動作を制御させる構成にした。これに限らず、各キャビティ２５に対応する複数の光源（半導体レーザＬＤ）を設けて、各光源の駆動制御によって、各キャビティ２５の紫外線硬化性インクＦに対する照射動作を制御させる構成にしてもよい。
・上記実施形態では、紫外線硬化性インクＦに対する紫外線Ｕの照射期間を、「吐出動作期間」にする構成にした。これに限らず、例えば、紫外線Ｕの照射期間を、「吐出動作期間」よりも短い時間に設定する構成にしてもよい。
【００７１】
つまり、紫外線硬化性インクＦに対する紫外線Ｕの照射期間は、吐出する液滴Ｆｂ（紫外線硬化性インクＦ）が、硬化反応を開始させた状態になる期間であればよい。
・上記実施形態では、制御タイミング信号ＬＰに基づいて、紫外線Ｕの照射動作と液滴Ｆｂの吐出動作を同時に開始させる構成にした。これに限らず、例えば、紫外線Ｕの照射動作を、液滴Ｆｂの吐出動作の開始時よりも先行させて開始させる構成にしてもよく、あるいは紫外線Ｕの照射動作を、液滴Ｆｂの吐出動作の開始時よりも遅延させて開始させる構成にしてもよい。
【００７２】
つまり、紫外線Ｕを紫外線硬化性インクＦに照射させるタイミングは、吐出する液滴Ｆｂの紫外線硬化性インクＦが、硬化反応を開始させた状態になるタイミングであればよい。
・上記実施形態において、遮光プレート２９に、同遮光プレート２９を冷却する冷却手段（例えば、ヒートシンク）を設ける構成にしてもよい。これによれば、遮光した紫外線Ｕによる発熱を回避させることができ、各種部材の熱的損傷を回避させることができる。
・上記実施形態では、吐出手段を、対向電極２４ａと可動電極２５ａによって構成するようにした。これに限らず、例えば、吐出手段を、キャビティ２５の一側面を振動させる圧電素子に具体化してもよく、キャビティ２５内の紫外線硬化性インクＦを加熱して、キャビティ２５内に気泡を形成する抵抗加熱素子であってもよい。すなわち、吐出手段は、キャビティ２５内の紫外線硬化性インクＦを流動させて、紫外線硬化性インクＦの液滴Ｆｂを吐出させるものであればよい。
・上記実施形態では、光源を、半導体レーザＬＤに具体化した。これに限らず、例えば、光源を、紫外線Ｕを出射する紫外線ランプや発光ダイオードに具体化してもよい。さらには、光源を、紫外線Ｕに変換可能な光を出射する光源として具体化するとともに、その光源の吐出ヘッド２１側に、光源からの光を紫外線Ｕとして変調させる光変調素子を配設させる構成にしてもよい。
・上記実施形態では、透過部を、無色透明ガラスからなる透過プレート２２と照射孔２９ｈによって構成するようにした。これに限らず、例えば、透過部は、紫外線透過性の樹脂材料で構成してもよく、使用する紫外線Ｕを透過して、キャビティ２５内の紫外線硬化性インクＦに導く部材であればよい。
・上記実施形態では、対象物を、基板Ｓｂに具体化した。これに限らず、例えば、対象物を、記録紙、ラスター紙、金属基板等に具体化してもよい。つまり、対象物は、紫外線硬化性インクＦの液滴Ｆｂによってパターンを形成する対象物であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本実施形態を具体化した液滴吐出装置を示す概略斜視図。
【図２】同じく、ヘッドユニットを示す概略斜視図。
【図３】同じく、ヘッドユニットを示す概略側面図。
【図４】同じく、ヘッドユニットを示す概略側面図。
【図５】同じく、ヘッドユニットを示す概略側面図。
【図６】同じく、液滴吐出装置の電気的構成を示す電気ブロック回路図。
【符号の説明】
【００７４】
１０…液滴吐出装置、２５…貯留室を構成するキャビティ、２５ａ…吐出手段を構成する可動電極、２２…透過部を構成する透過プレート、２９…遮光部を構成する遮光プレート、３１…照射手段としてのレーザヘッド、３５Ｍ…光変調素子としてのミラー素子、４１…照射制御手段を構成する制御装置、Ｆ…紫外線硬化性インク、Ｆｂ…液滴、ＬＤ…光源としての半導体レーザ、Ｎ…吐出口としてのノズル、Ｓｂ…対象物としての基板、ＳＩ…吐出制御情報としてのミラー制御情報、Ｕ…紫外線。
【図１】
2007168197.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007168197.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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