(57)【要約】【課題】液滴の着弾位置精度を向上させたインクジェット用インク、及びそのインクジェット用インクを用いた液滴吐出装置、及びそのインクジェット用インクを用いた描画方法を提供する。【解決手段】インクには、溶媒と、基板Ｓ１にて機能を発現する主溶質と、溶媒の比重よりも高く、かつ、主溶質の比重よりも高い比重からなる高比重溶質とを含む。基板Ｓ１に配線を形成するインクは、水系あるいは有機系溶媒と、主溶質としてのＡｇ微粒子と、高比重溶質としてのＷ微粒子（電気伝導率１８．５ＭＳ／ｍ、比重１９．３）とを含む。インクは、高比重溶質を含む分だけ、液滴Ｄａ１〜Ｄａ８の質量の低下を抑え、液滴Ｄａ１〜Ｄａ８の飛行方向や飛行速度の変動を抑制する。【選択図】図５
2009235253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶媒と、
対象物にて機能を発現する機能性材料からなる主溶質と
を含むインクジェット用インクであって、
前記溶媒よりも高い比重であって、かつ、前記主溶質よりも高い比重からなる高比重溶質を含むことにより、前記高比重溶質の分だけ質量濃度を高くしたこと
を特徴とするインクジェット用インク。
【請求項２】
請求項１に記載のインクジェット用インクであって、
前記高比重溶質は、前記対象物にて前記主溶質よりも前記機能を発現しないものであることを特徴とするインクジェット用インク。
【請求項３】
請求項２に記載のインクジェット用インクであって、
前記高比重溶質は、前記主溶質が発現する前記機能を発現しないものであることを特徴とするインクジェット用インク。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のインクジェット用インクであって、
前記機能は、
着色性、絶縁性、導電性からなる群から選択されるいずれか１つであること
を特徴とするインクジェット用インク。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載するインクジェット用インクを液滴にして対象物に向けて吐出する吐出ヘッドと、
前記対象物に向けて吐出された飛行中の前記液滴にエネルギーを与え、前記エネルギーで前記溶媒を蒸発させるエネルギー付与手段とを備えた液滴吐出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の液滴吐出装置であって、
前記エネルギー付与手段は、前記対象物と前記吐出ヘッドとの間に照射する光で前記溶媒を蒸発させること
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であって、
前記光は、前記液滴の飛行経路を挟んで等しい強度を有することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１つに記載の液滴吐出装置であって、
前記エネルギー付与手段は、前記対象物を加熱して前記対象物から放出される光を前記液滴へ与えることにより前記溶媒を蒸発させること
を特徴とする液滴吐出装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１つに記載の液滴吐出装置であって、
前記光は、前記高比重溶質に対して前記主溶質よりも高い吸収率を有すること
を特徴とする液滴吐出装置。
【請求項１０】
請求項１〜４のいずれか１つに記載するインクジェット用インクを液滴にして対象物に向けて吐出し、前記対象物に向かって飛行する前記液滴にエネルギーを与えて前記液滴の溶媒を蒸発させ、前記対象物に着弾した前記液滴により前記対象物にパターンを描画する描画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着弾位置の精度を向上させたインクジェット用インク、及びそのインクジェット用インクを用いた液滴吐出装置、及びそのインクジェット用インクを用いた描画方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット法においては、紙に画像を描画するためのインクや、基板に配線を形成するためのインク等、各種のインクが用いられる。インクジェット用インクは、対象物に向けて液滴として吐出された後、対象物にて所定の機能を発現する。例えば、グリーンシートに配線を形成する場合、金属微粒子を含むインクは、グリーンシートに向けて液滴として吐出された後、グリーンシートにて乾燥及び焼成されて導電性を発現する。
【０００３】
上記配線を形成するためのインクジェット用インクには、微粒子の凝集抑制と導電性の向上とを図るため、従来から、様々な提案がなされている。特許文献１に記載のインクは、金属酸化物からなる微粒子を利用することにより微粒子の凝集を抑制する。そして、インクにより形成されるパターンに還元処理が施されることにより、機能としての導電性が向上される。
【特許文献１】特開２００４−２７７６２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インクジェット法においては、パターンの微細化を図る上で、着弾後の液滴に対する濡れ広がりの抑制と、吐出する液滴サイズの微小化とが望まれている。濡れ広がりの抑制技術としては、飛行中の液滴にエネルギーを与え、着弾前の液滴を強制的に乾燥させる技術（以下単に、空中乾燥技術と言う。）が検討されている。
【０００５】
上記空中乾燥技術では、液滴の溶媒を強制的に蒸発させるため、液滴の質量がその飛行中に低下してしまう。液滴の微小化を図る上では、こうした強制的な乾燥によって、飛行する液滴の質量低下が加速してしまう。質量の低下した液滴は、その飛行経路上における流体やエネルギーの流れを受けて飛行速度の変動や飛行曲がりを来たし、ひいては、これらに伴う着弾位置のずれを招いてしまう。
【０００６】
上記エネルギーとしてレーザ光を利用する形態について、図６を参照して説明する。液滴吐出ヘッド２０から基板Ｓ１に向けて吐出された液滴Ｄｐ１は、飛行中に照射される照射光Ｌｅ１，Ｌｅ２によって、その溶媒を強制的に蒸発させる。液滴Ｄｐ１は、基板Ｓ１へ近づくに連れて、液滴Ｄｐ２〜Ｄｐ８に示すように、徐々に小さくなり、質量を低下させる。溶媒の比重と溶質の比重とが共に１であって、６０質量％〜７０質量％の溶媒を含むインクジェット用インクを用いる場合、１ｎｇの液滴が照射光Ｌｅ１，Ｌｅ２で１００％乾燥すると、飛行中の液滴の重量は、０．３ｎｇ程度に低下してしまう。こうして乾燥した液滴Ｄｐ６〜Ｄｐ８では、７ｍ／ｓ〜１５ｍ／ｓの飛行速度で飛行する場合であっても、飛行経路上の流体やエネルギーの流れを受けて飛行速度の変動や飛行曲がりを招いてしまう。
【０００７】
本発明は、上記課題を解消するためになされたものであって、その目的は、液滴の着弾位置精度を向上させたインクジェット用インク、そのインクジェット用インクを用いた液滴吐出装置、及びそのインクジェット用インクを用いたパターン形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のインクジェット用インクは、溶媒と、対象物にて機能を発現する機能性材料からなる主溶質とを含むインクジェット用インクであって、前記溶媒よりも高い比重であって、かつ、前記主溶質よりも高い比重からなる高比重溶質を含むことにより、前記高比重溶質の分だけ質量濃度を高くした。
【０００９】
本発明のインクジェット用インクによれば、高比重溶質を含む分だけ、単位体積当たりにおける液滴の質量を高くできる。しがたって、インクジェット用インクが高比重溶質を含む分だけ、液滴が飛行方向や飛行速度の変動を抑制できる。その結果、本発明のインクジェット用インクは、液滴の着弾位置精度を向上できる。
【００１０】
このインクジェット用インクにおける前記高比重溶質は、前記対象物にて前記主溶質よりも前記機能を発現しなくても良い。
このインクジェット用インクにおける前記高比重溶質は、前記主溶質が発現する前記機能を発現しなくても良い。
【００１１】
これらのインクジェット用インクによれば、高比重溶質が主溶質以上の機能を必要としない分だけ、高比重溶質に関わる材料の選択範囲を拡張できる。
このインクジェット用インクにおける前記機能は、着色性、絶縁性、導電性からなる群から選択されるいずれか１つである。
【００１２】
このインクジェット用インクによれば、着色性、絶縁性、導電性からなる群から選択されるいずれか１つの機能を有するパターンに対し、その位置精度を向上できる。
本発明の液滴吐出装置は、上記インクジェット用インクを液滴にして対象物に向けて吐出する吐出ヘッドと、前記対象物に向けて吐出された飛行中の前記液滴にエネルギーを与え、前記エネルギーで前記溶媒を蒸発させるエネルギー付与手段とを備えた。
【００１３】
本発明の液滴吐出装置よれば、飛行中の液滴にエネルギーを与えることで、飛行中の液滴が乾燥を促進することから、着弾後の液滴が濡れ広がりを抑制する。そして、飛行中の液滴は、その溶媒が蒸発しても、高比重溶質を含む分だけ、飛行方向や飛行速度の変動を抑制できる。したがって、本発明の液滴吐出装置は、液滴の濡れ広がりを抑制させる上において、すなわち微細なパターンを形成する上において、液滴の着弾位置精度を向上できる。ひいては、微細なパターンの位置精度を向上できる。
【００１４】
この液滴吐出装置における前記エネルギー付与手段は、前記対象物と前記吐出ヘッドとの間に照射する光で前記溶媒を蒸発させる。
この液滴吐出装置によれば、光の領域へ液滴が吐出されることから、微小な液滴に対しても確実にエネルギーを与えられる。したがって、この液滴吐出装置は、微細なパターンを確実に形成でき、かつ、そのパターンの位置精度を向上できる。
【００１５】
この液滴吐出装置における前記光は、前記液滴の飛行経路を挟んで等しい強度を有する。
この液滴吐出装置によれば、飛行経路を挟む強度が同じになる分だけ、飛行経路におけるエネルギーの分布を均一化できる。したがって、この液滴吐出装置は、光の照射による液滴の飛行曲がりを抑制できる。
【００１６】
この液滴吐出装置における前記エネルギー付与手段は、前記対象物を加熱して前記対象物から放出される光を前記液滴へ与えることにより前記溶媒を蒸発させる。
この液滴吐出装置は、対象物からの光を液滴へ放出させることから、飛行中の液滴に対
して確実にエネルギーを与えられる。
【００１７】
この液滴吐出装置における前記光は、前記高比重溶質に対して前記主溶質よりも高い吸収率を有する。
この液滴吐出装置によれば、前記高比重溶質が高い光吸収率を有する分だけ、液滴の乾燥を促進できる。
【００１８】
本発明の描画方法は、上記インクジェット用インクを液滴にして対象物に向けて吐出し、前記対象物に向かって飛行する前記液滴にエネルギーを与えて前記液滴の溶媒を蒸発させ、前記対象物に着弾した前記液滴により前記対象物にパターンを描画する。
【００１９】
本発明の描画方法は、飛行中の液滴にエネルギーを与えることで、飛行中の液滴に乾燥を促進させ、着弾後の液滴に対して濡れ広がりを抑制させる。そして、飛行中の液滴は、その溶媒が蒸発しても、高比重溶質を含む分だけ、飛行方向や飛行速度の変動を抑制できる。したがって、この液滴吐出装置は、液滴の濡れ広がりを抑制させる上において、すなわち微細なパターンを形成する上において、液滴の着弾位置精度を向上できる。ひいては、微細なパターンの位置精度を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図５に従って説明する。図１は、液滴吐出装置１０の全体斜視図である。
図１において、液滴吐出装置１０は、一つの方向に延びる基台１１の上に、基台１１の長手方向へ往復移動可能なステージ１２を搭載している。ステージ１２は、基板Ｓ１の一つの面（以下単に、吐出面ＳＡと言う。）を上に向けた状態で該基板Ｓ１を位置決め固定し、基台１１の長手方向に沿って基板Ｓ１を搬送する。基板Ｓ１としては、グリーンシート、ガラス基板、シリコン基板、セラミック基板、樹脂フィルム、紙等の各種の基板を用いることができる。
【００２１】
本実施形態では、基板Ｓ１が搬送される方向であって、図１において左上方向に向かう方向（図１において＋Ｙ方向）を、主走査方向という。また、主走査方向と直交する方向であって、図１において右上方向に向かう方向（図１において＋Ｘ方向）を、副走査方向とし、基板Ｓ１の上方向の法線を、Ｚ方向という。
【００２２】
液滴吐出装置１０は、基台１１を跨ぐ門型のガイド部材１３と、ガイド部材１３上側に配設されるインクタンク１４とを有する。インクタンク１４は、インクＩｋを貯留するとともに、貯留するインクＩｋを所定の圧力で導出する。ガイド部材１３は、副走査方向へ往復移動可能なキャリッジ１５を支持している。キャリッジ１５の下側に設けられた支持プレート１８は、吐出面ＳＡと平行に配設されて液滴吐出ヘッド２０（図２参照）を搭載している。本実施形態では、基板Ｓ１を主走査方向に往復して搬送する動作を主走査とし、キャリッジ１５を副走査方向に往復して搬送する動作を副走査という。また、基板Ｓ１を主走査する速度を、主走査速度Ｖｓという。
【００２３】
インクタンク１４が収容するインクＩｋには、溶媒と、基板Ｓ１にて機能を発現する機能性材料からなる主溶質とが含まれている。さらに、インクＩｋには、溶媒よりも高い比重であって、かつ、主溶質よりも高い比重からなる高比重溶質が含まれている。
【００２４】
基板Ｓ１に配線を形成する場合、基板Ｓ１にて導電性を発現させるため、インクＩｋには、水系あるいは有機系溶媒と、主溶質としてのＡｇ微粒子（電気伝導率６１．４ＭＳ／ｍ、比重１０．５）と、高比重溶質としてのＷ微粒子（電気伝導率１８．５ＭＳ／ｍ、比重１９．３）とを含む金属ナノ粒子分散インクを用いることができる。Ｗ微粒子は、Ａｇ
微粒子の約１．８倍の比重からなり、Ａｇ微粒子の約０．３３倍の電気伝導率を有する。すなわち、インクＩｋに含まれる高比重溶質としては、溶媒よりも比重が高く、かつ、主溶質となるＡｇ微粒子よりも比重が高い材料であって、かつ、Ａｇ微粒子よりも導電性が低い材料としてＷ微粒子を用いることができる。
【００２５】
また、このような金属ナノ粒子分散インクとしては、上記のような組み合わせの他にも、主溶質としてはＣｕ微粒子（電気伝導率５９．０ＭＳ／ｍ、比重８．９２）を用いることができる。また、高比重溶質としてはＰｔ微粒子（電気伝導率９．４ＭＳ／ｍ、比重２１．５）やＡｕ微粒子（電気伝導率４５．５ＭＳ／ｍ、比重１９．３）等を用いることができる。なお、［ＭＳ／ｍ］は電気伝導率を示す単位であり、［１０＾６／Ωｍ］である。
【００２６】
基板Ｓ１に絶縁層を形成する場合、基板Ｓ１にて絶縁性を発現させるため、インクＩｋには、有機系溶媒と、主溶質としてのポリイミド（絶縁体、比重１）と、高比重溶質としての酸化ハフニウム微粒子（ＨｆＯ２：絶縁体、比重９．７）とを含む樹脂溶液インクを用いることができる。
【００２７】
基板Ｓ１にカラーフィルタを形成する場合、基板Ｓ１にて着色性を発現させるため、インクＩｋとしては、水系あるいは有機系溶媒と、主溶質としての各色の顔料（比重約１）と、高比重溶質としての酸化タングステン微粒子（ＷＯ３：比重７．２）とを含む顔料分散有機溶液インクを用いることができる。また、このような顔料分散有機溶液インクとしては、上記のような組み合わせの他にも、高比重溶質としては酸化ハフニウムＨｆＯ２（比重９．７）を用いることができる。
【００２８】
次に、図２〜図４を参照して、キャリッジ１５の下面に設けた支持プレート１８に取着された液滴吐出ヘッド２０について以下に説明する。
図２は、支持プレート１８に取着される液滴吐出ヘッド２０をステージ１２側から見た斜視図である。図３は、液滴吐出ヘッド２０をステージ１２から見た平面図であり、図４は、液滴吐出ヘッド２０の吐出動作を示す側面図である。
【００２９】
図２において、液滴吐出ヘッド２０は、前記支持プレート１８に固着されて副走査方向に延びるヘッド基板２１と、ヘッド基板２１の下面２１ｂ（図２において上側）に固着されて副走査方向に延びる吐出ヘッド本体２２とを有する。ヘッド基板２１は、その上面２１ａ（図２において下側）の一側端に入力端子２１ｃを有するとともに、入力端子２１ｃに入力される駆動波形信号を、ヘッド基板２１の下面２１ｂに固着した吐出ヘッド本体２２に出力する。吐出ヘッド本体２２の長手方向は、図３に示すように、副走査方向に沿って配置される。
【００３０】
吐出ヘッド本体２２には、基板Ｓ１と対向する側にノズルプレート２３が備えられ、ノズルプレート２３には、基板Ｓ１と相対向する面にノズル形成面２３ａが形成されている。ノズル形成面２３ａは、液滴吐出ヘッド２０が基板Ｓ１と対向するときに吐出面ＳＡと略平行に配置される。本実施形態では、ノズル形成面２３ａと吐出面ＳＡとの間の距離をプラテンギャップといい、例えば１０００μｍに設定されている。ノズル形成面２３ａは、その副走査方向の全幅にわたってｉ個（ｉは２以上の整数であって、例えば１８０個）のノズルＮを有する。各ノズルＮは、Ｚ方向に沿ってノズルプレート２３に貫通形成され、副走査方向に沿って所定のピッチで配列されている。すなわちノズルプレート２３は、これらｉ個のノズルＮからなる一列のノズル列を有する。なお、本実施形態では、ノズルＮのピッチをノズルピッチＤｘといい、ノズル列の副走査方向における幅をノズル列幅Ｄｗという。
【００３１】
図４において、液滴吐出ヘッド２０は、各ノズルＮの上側にキャビティ２６、振動板２７及び圧電素子ＰＺを有している。各キャビティ２６は、共通するインクタンク１４に接続され、インクタンク１４からインクＩｋを収容し、そのインクＩｋをノズルＮに供給する。振動板２７は、各キャビティ２６に対向する領域をＺ方向に振動することによって、該キャビティ２６の容積を拡大及び縮小させて、ノズルＮのメニスカスを振動させる。各圧電素子ＰＺは、入力端子２１ｃからの駆動波形信号を受けるとき、Ｚ方向に収縮して伸張し、振動板２７をＺ方向に振動させる。各キャビティ２６は、それぞれの振動板２７がＺ方向に振動するとき、収容するインクＩｋの一部を所定重量の液滴ＤにしてノズルＮから吐出させる。吐出される液滴Ｄは、ノズルＮと対向する吐出面ＳＡ上の位置、すなわち目標点Ｔ０に向けて飛行する。
【００３２】
この際、ノズルＮからの液滴Ｄは、高比重溶質を含む分だけ、単位体積当たりにおける質量を高くする。そのため、液滴Ｄは、高比重溶質を含む分だけ、その飛行方向や飛行速度の変動を抑制できる。その結果、目標点Ｔ０に向けて飛行する液滴Ｄは、ノズルＮと目標点Ｔ０とを結ぶ飛行経路に沿って飛行し、高比重溶質を含む分だけ、高い位置精度の下で目標点Ｔ０に着弾する。目標点Ｔ０に着弾した液滴Ｄは、基板Ｓ１の主走査によって主走査方向に移動する。
【００３３】
図３に示すように、基板Ｓ１の吐出面ＳＡは、一点鎖線で示すようにドットパターン格子によって仮想分割されている。ドットパターン格子は、その主走査方向の格子間隔と副走査方向の格子間隔とがそれぞれ液滴Ｄの吐出間隔によって規定される。主走査方向の吐出間隔である吐出ピッチＤｙは、駆動波形信号に基づく液滴Ｄの吐出周波数と、基板Ｓ１の主走査速度Ｖｓとによって定められる。また、副走査方向の吐出間隔は、ノズルピッチＤｘによって定められる。そして、液滴Ｄを吐出するか否かの選択は、このドットパターン格子の格子点Ｔごとに定められる。これにより、液滴の吐出処理を実行するとき、主走査方向に配列される一群の格子点Ｔは、キャリッジ１５の副走査と基板Ｓ１の主走査とによって、共通する一つのノズルＮの直下を通過する。なお、図３においては、説明の便宜上、ノズルＮの数量を省略している。
【００３４】
図４において、支持プレート１８には、液滴吐出ヘッド２０を挟んだ主走査方向の両側に、矩形状の一対の出射孔４１Ａ，４１Ｂが貫通形成されている。一対の出射孔４１Ａ，４１Ｂは、それぞれ副走査方向の幅がノズル列幅Ｄｗと略同じサイズで形成されている。一対の出射孔４１Ａ，４１Ｂの上側には、それぞれエネルギー付与手段を構成する半導体レーザＬＤ１及び半導体レーザＬＤ２が配設されている。半導体レーザＬＤ１及び半導体レーザＬＤ２は、それぞれ出射孔４１Ａ，４１Ｂの副走査方向略全幅に広がる帯状のコリメートされた等しい強度のレーザ光を下方に向けて出射する。半導体レーザＬＤ１及び半導体レーザＬＤ２が出射するレーザ光の波長は、それぞれインクＩｋの吸収帯に設定されている。詳述すると、レーザ光の波長は、高比重溶質の吸収率が主溶質の吸収率よりも高くなる波長帯域から選択されている。これにより、半導体レーザＬＤ１及び半導体レーザＬＤ２から出射されるレーザ光は、それぞれインクＩｋに照射されるとき、高比重溶質が高い光吸収率を有する分だけインクＩｋの乾燥を促進できる。
【００３５】
一対の出射孔４１Ａ，４１Ｂの内部には、それぞれエネルギー付与手段を構成するシリンドリカルレンズ４２Ａ，４２Ｂが配設されている。一対のシリンドリカルレンズ４２Ａ，４２Ｂは、それぞれ主走査方向にのみ曲率を有するレンズであり、レンズ面の副走査方向の幅が吐出ヘッド本体２２の副走査方向の幅と同じサイズで形成されている。一対のシリンドリカルレンズ４２Ａは、それぞれ半導体レーザがレーザ光を出射するときに、そのレーザ光の走査方向に沿う成分のみを収束し、第１照射光Ｌｅ１及び第２照射光Ｌｅ２にして下方へ出射する。
【００３６】
一対の出射孔４１Ａ，４１Ｂの下側には、それぞれ支持プレート１８の下方に延びるアーム４３と、アーム４３の先端部に回動可能に支持されてエネルギー付与手段を構成する反射ミラー４４Ａ，４４Ｂとが配設されている。一対のアーム４３は、それぞれ反射ミラー４４Ａ，４４Ｂを回動可能に支持し、副走査方向に沿う回動軸を中心にして反射ミラー４４Ａ，４４Ｂを回動する。一対の反射ミラー４４Ａ，４４Ｂは、それぞれシリンドリカルレンズ４２Ａ，４２Ｂの側に反射面を有した平面ミラーであって、反射面の副走査方向の幅がノズル列幅Ｄｗと同じサイズで形成されている。一対の反射ミラー４４Ａ，４４Ｂは、それぞれ半導体レーザがレーザ光を出射するときに、シリンドリカルレンズ４２Ａ，４２Ｂからの第１照射光Ｌｅ１及び第２照射光Ｌｅ２を、それぞれ吐出面ＳＡとノズル形成面２３ａとの間の空間に向けて反射する。これにより、吐出面ＳＡとノズル形成面２３ａとの間の空間には、主走査方向と平行なレーザ光の領域が形成される。
【００３７】
吐出面ＳＡとノズル形成面２３ａとの間の空間には、液滴吐出ヘッド２０を挟むように、第１照射光Ｌｅ１と第２照射光Ｌｅ２とが、主走査方向と平行に、等しい強度で照射される。吐出面ＳＡとノズル形成面２３ａとの間の空間で相対向する第１照射光Ｌｅ１及び第２照射光Ｌｅ２は、ノズルＮから吐出面ＳＡに向かって飛行している液滴Ｄの乾燥を促進させる。その結果、基板Ｓ１に着弾した液滴Ｄの濡れ広がりが抑えられる。
【００３８】
なお、各シリンドリカルレンズ４２Ａ，４２Ｂでは、光強度がノズル列方向において中央部で強く、両端部で弱いガウシアンビームとなる。このため、第１照射光Ｌｅ１及び第２照射光Ｌｅ２の光強度分布が均一な帯状ビームになるように、各シリンドリカルレンズ４２Ａ，４２Ｂに代えて回折光学素子を使ってもよい。
【００３９】
図４において、飛行している液滴Ｄでは、第１照射光Ｌｅ１と第２照射光Ｌｅ２とが主走査方向において等しい強度であることから、第１照射光Ｌｅ１から受ける力と、第２照射光Ｌｅ２から受ける力とが、主走査方向において相殺される。液滴吐出ヘッド２０は、入力端子２１ｃからの駆動波形信号を受けるとき、第１照射光Ｌｅ１及び第２照射光Ｌｅ２の領域に向けて液滴Ｄを吐出する。第１照射光Ｌｅ１及び第２照射光Ｌｅ２は、液滴Ｄの溶媒を蒸発させて、液滴Ｄの乾燥を促進させる。
【００４０】
この際、目標点Ｔ０に向けて飛行する液滴Ｄは、飛行経路を挟む光の強度が同じである分だけ、飛行経路に沿って飛行できる。すなわち、目標点Ｔ０に向けて飛行する液滴Ｄは、飛行経路を挟む光の強度が同じである分だけ、第１照射光Ｌｅ１及び第２照射光Ｌｅ２の照射による飛行曲がりを抑制できる。その結果、飛行中の液滴Ｄは、その溶媒が蒸発しても、高比重溶質を含む分だけ、飛行方向や飛行速度の変動を抑制でき、かつ、着弾後の濡れ広がりを抑制できる。
【００４１】
例えば、５０質量％のＷＯ３微粒子が分散した上記顔料分散有機溶液インクを用い、その顔料分散有機溶液インクを１．０ｎｇの液滴Ｄにして吐出する。そして、飛行中の液滴Ｄに第１照射光Ｌｅ１及び第２照射光Ｌｅ２を照射し、液滴Ｄから全ての溶媒を蒸発させる。この場合、液滴Ｄの質量は、１．０ｎｇから０．８ｎｇに低下するに留まり、乾燥の前後における質量の低下を極めて少なく抑えられる。また、５０質量％のＷＯ３の体積は顔料分散有機溶液インクの７％にすぎないため、着色性に対する影響も小さく抑えられる。
【００４２】
次に、この液滴吐出装置１０にて吐出されるインクＩｋの飛行態様ついて図５を参照して説明する。なお、図５は、ノズルＮから吐出された１つの液滴について、吐出直後の状態を液滴Ｄａ１、その後の所定時間の経過ごとの状態を液滴Ｄａ２〜Ｄａ７、基板Ｓ１に着弾直前の状態を液滴Ｄａ８として示したものである。また、ガウシアンビームにおける光強度の分布の態様を各照射光Ｌｅ１，Ｌｅ２の矢印の太さで模式的に示している。
【００４３】
まず、図５に示すように、液滴吐出装置１０から吐出された速度Ｖ１の液滴Ｄａ１は、一対の照射光Ｌｅ１，Ｌｅ２からのエネルギーを受けて乾燥を促進させる。この状態から所定の時間が経過すると、液滴Ｄａ１は、その溶媒を蒸発させながら基板Ｓ１に近づき、液滴Ｄａ２になる。液滴Ｄａ２の質量は、溶媒の蒸発分だけ液滴Ｄａ１よりも低くなる。この際、液滴Ｄａ１の質量の低下分は、液滴Ｄａ１に含まれる高比重溶質の分だけ、液滴Ｄａ１の全質量に対して小さくなる。そのため、液滴Ｄａ２は、その運動エネルギーの低下を低く抑えられ、液滴Ｄａ１と同様に、その飛行経路における流体やエネルギーの流れに関わる影響を抑えて目標点Ｔ０に向けて飛行する。
【００４４】
以後同様に、液滴Ｄは、飛行時間が経過するに連れて溶媒を蒸発させて、各液滴Ｄａ４〜Ｄａ８になる。そして、液滴Ｄは、高比重溶質を含む分だけ、その質量の低下率を低く抑え、飛行曲がりを生ずることなく目標点Ｔ０に着弾する。
【００４５】
本実施形態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、インクＩｋには、金属ナノ粒子分散インクでは主溶質Ａｇ微粒子に対してＷ微粒子、樹脂溶液インクでは主溶質ポリイミドに対して酸化ハフニウム微粒子、顔料分散有機溶液インクでは主溶質の各色顔料に対して酸化タングステン微粒子などの主溶質よりも高い比重の高比重溶質が含まれるようにした。これにより、高比重溶質の分だけ、単位体積当たりにおける液滴Ｄの質量を高くできる。しがたって、インクＩｋが高比重溶質を含む分だけ、液滴Ｄが飛行方向や飛行速度の変動を抑制できる。その結果、インクＩｋは、液滴Ｄの着弾位置精度を向上できる。
【００４６】
（２）本実施形態によれば、インクＩｋには、金属ナノ粒子分散インクでは主溶質Ａｇ微粒子に対してＷ微粒子、顔料分散有機溶液インクでは主溶質の各色顔料に対して酸化タングステン微粒子など、主溶質より低い機能を発現する高比重溶質が含まれるようにした。これにより、インクＩｋには、高比重溶質が主溶質以上の高い機能を必要としない分だけ、高比重溶質に関わる材料の選択範囲を拡張できる。
【００４７】
（３）本実施形態によれば、インクＩｋがその機能として、Ａｇ微粒子などによる導電性、ポリイミドなどによる絶縁性、各色の顔料などによる着色性のいずれか１つを発現するようにした。その結果、インクＩｋが発現する機能を有するパターンに対し、その位置精度を向上できる。
【００４８】
（４）本実施形態によれば、飛行中の液滴Ｄに第１照射光Ｌｅ１と第２照射光Ｌｅ２を与えることで、飛行中の液滴Ｄが乾燥を促進することから、着弾後の液滴Ｄが濡れ広がりを抑制した。すなわち、飛行中の液滴Ｄは、その溶媒が蒸発しても、高比重溶質を含む分だけ、飛行方向や飛行速度の変動が抑制される。したがって、液滴吐出装置１０は、液滴Ｄの濡れ広がりを抑制させる上において、すなわち微細なパターンを形成する上において、液滴Ｄの着弾位置精度を向上できる。ひいては、微細なパターンの位置精度を向上できるようになる。
【００４９】
（５）本実施形態によれば、第１照射光Ｌｅ１と第２照射光Ｌｅ２の領域へ液滴Ｄが吐出されることから、微小な液滴Ｄに対しても確実に第１照射光Ｌｅ１と第２照射光Ｌｅ２からのエネルギーが与えられる。したがって、この液滴吐出装置１０は、微細なパターンを確実に形成でき、かつ、そのパターンの位置精度を向上できる。
【００５０】
（６）本実施形態によれば、第１照射光Ｌｅ１と第２照射光Ｌｅ２が液滴Ｄの飛行経路を挟んで等しい強度を有するようにした。これにより、飛行経路を挟む強度が同じになる分だけ、飛行経路における第１照射光Ｌｅ１と第２照射光Ｌｅ２のエネルギーの分布を均
一化できる。したがって、この液滴吐出装置１０は、第１照射光Ｌｅ１と第２照射光Ｌｅ２の照射による液滴Ｄの飛行曲がりを抑制できる。
【００５１】
（７）本実施形態によれば、レーザ光の波長は、高比重溶質の吸収率が主溶質の吸収率よりも高くなる波長帯域から選択した。これにより、高比重溶質が高い光吸収率を有する分だけ、液滴Ｄの乾燥を促進できる。
【００５２】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態における第１照射光Ｌｅ１及び第２照射光Ｌｅ２の波長は、高比重溶質の吸収率が主溶質の吸収率よりも高くなる波長帯域から選択される。これに限らず、第１照射光Ｌｅ１及び第２照射光Ｌｅ２の波長は、高比重溶質の吸収率と主溶質の吸収率とが同じになる波長帯域、あるいは高比重溶質の吸収率が主溶質の吸収率よりも低くなる波長帯域から選択される構成であっても良い。すなわち、第１照射光Ｌｅ１及び第２照射光Ｌｅ２の波長は、飛行中の液滴Ｄにエネルギーを与え、そのエネルギーで溶媒を蒸発させるエネルギーであれば良い。
【００５３】
・上記実施形態では、液滴Ｄの飛行経路を挟んで、第１照射光Ｌｅ１の強度と第２照射光Ｌｅ２の強度とが等しい。そして、液滴Ｄが第１照射光Ｌｅ１から受ける力と、液滴Ｄが第２照射光Ｌｅ２から受ける力とが相殺される。これに限らず、第１照射光Ｌｅ１の強度と第２照射光Ｌｅ２の強度とを適宜変更し、飛行中の液滴Ｄが所定の飛行経路へ案内される構成であっても良い。この構成においても、液滴Ｄが高比重溶質を含む分だけ、液滴Ｄの飛行方向や飛行速度の変動が抑制される。
【００５４】
・上記実施形態では、液滴Ｄに第１照射光Ｌｅ１と第２照射光Ｌｅ２とを照射するが、これを変更して、３つ以上の光源から液滴Ｄに照射光を照射しても良い。これによれば、液滴Ｄに与えるエネルギー量の範囲を拡大させることができる。また、液滴Ｄに与えるエネルギー量の精度を向上させることができる。
【００５５】
・上記実施形態におけるインクＩｋの高比重溶質は、主溶質と同じ機能を発現し、かつ、主溶質よりも機能を発現しない構成である。これに限らず、高比重溶質は、主溶質の機能を発現しない構成であっても良い。これによれば、高比重溶質に関わる材料の選択範囲が拡張され、ひいてはインクジェット用インクの適用範囲を拡大できる。
【００５６】
・上記実施形態では、液滴Ｄに与えるエネルギーをレーザ光に具体化したが、これに限らず、液滴Ｄに与えるエネルギーを電子ビーム等のエネルギービームに具体化する構成であっても良い。あるいは、加熱した基板Ｓ１から放出される光（例えば、赤外光）を、液滴Ｄに与えるエネルギーとして構成しても良い。すなわち、液滴Ｄに与えるエネルギーは、溶媒を蒸発させるエネルギーであれば良い。
【００５７】
・上記実施形態におけるインクＩｋの高比重溶質は、Ｐｔ微粒子、Ａｕ微粒子、ＨｆＯ２微粒子、ＷＯ３微粒子に限らず、主溶質の機能発現を妨げないものであれば良い。例えば、高比重溶質としては、高比重セラミック（比重２〜３）、キュービックジルコニア（比重５．８）、錫石（ＳｎＯ２：比重７．０）、ガドリニウムガリウムガーネット（Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２：比重７．０５）、劣化ウラン（比重１９）、ウラン（比重１９．０７）、プルトニウム（比重１９．８）、イリジウム（比重２２．６）を用いても良い。
【００５８】
・上記実施形態における液滴吐出装置１０は、基板Ｓ１に配線パターンを描画する。これに限らず、液滴吐出装置１０は、基板Ｓ１に絶縁層を形成する装置、基板Ｓ１にカラーフィルタを形成する装置、基板Ｓ１に配向膜を形成する装置等、各種の装置に具体化されても良い。
【００５９】
・上記実施形態では、液滴吐出ヘッド２０を圧電素子駆動方式に具体化した。これに限らず、液滴吐出ヘッドを、抵抗加熱方式や静電駆動方式の吐出ヘッドに具体化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】液滴吐出装置の一実施形態を示す全体斜視図。
【図２】吐出ヘッドを下側から見た底面図。
【図３】液滴吐出ヘッドの配置を示す底面図。
【図４】液滴吐出ヘッドの吐出動作を示す側面図。
【図５】インクの飛行状態を模式的に示す図。
【図６】従来例におけるインクの飛行状態を模式的に示す図。
【符号の説明】
【００６１】
１０…液滴吐出装置、２０…液滴吐出ヘッド、４１Ａ，４１Ｂ…エネルギー付与手段を構成する出射孔、４２Ａ，４２Ｂ…エネルギー付与手段を構成するシリンドリカルレンズ、４４Ａ，４４Ｂ…エネルギー付与手段を構成する反射ミラー、Ｎ…ノズル、Ｉｋ…インクジェット用インクとしてのインク、Ｄ，Ｄａ１〜Ｄａ８，Ｄｐ１〜Ｄｐ８…液滴、ＬＤ１，ＬＤ２…エネルギー付与手段を構成する半導体レーザ、Ｌｅ１…光を構成する第１照射光、Ｌｅ２…光を構成する第２照射光。
【図１】
2009235253.tif 000003
【図２】
2009235253.tif 000004
【図３】
2009235253.tif 000005
【図４】
2009235253.tif 000006
【図５】
2009235253.tif 000007
【図６】
2009235253.tif 000008