JP4844517B2 - パターン形成装置、およびパターン形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、表面に所定のパターンが形成されたパターン形成基材を備えたパターン形成装置、およびプリント媒体に導電性液体の所定のパターンを形成するパターン形成方法に関する。

インクを吐出するインクジェットヘッドであって、その内部に、インクを吐出するノズルとこれに連通する圧力室とを含む複数のインク流路が形成されており、各圧力室に対向する位置にアクチュエータがそれぞれ配置されているインクジェットヘッドを有するインクジェットプリンタがある。係るインクジェットプリンタにおいては、各アクチュエータは、ドライバＩＣに接続されている。そして、ドライバＩＣから出力される駆動信号に基づいて各アクチュエータが駆動されると、対応する圧力室の容積が変動し、当該圧力室内のインクに吐出エネルギーが付与される。これにより、当該圧力室に連通するノズルからインクが吐出される。

近年、印刷速度および印刷品質の向上のために、上述のようなインクジェットプリンタにおけるアクチュエータの集積度は年々高くなっている。これに伴って、アクチュエータ上の電極とドライバＩＣの接続端子とを接続するための配線のピッチも微小化する必要がある。したがって、低コストで微小ピッチの配線パターンを形成することが望まれている。

特許文献１（特開平１１−１６３４９９号公報の図５）には、低コストで配線パターンを形成する技術として、インクジェットプリンタから配線形成材料となる導電性のインクを吐出することによって、基板上に配線パターンを形成する方式（インクジェット方式）が開示されている。
特開平１１−１６３４９９号公報（図５）

ここで、例えば、１インチ幅に１２００個のアクチュエータが配列されているインクジェットプリンタにおいて、アクチュエータ上の電極とドライバＩＣの接続端子とを１インチ幅のFlexible Printed Circuit（ＦＰＣ）で接続する場合には、２０μｍ以下の微小ピッチで配線する必要がある。しかしながら、上述のインクジェット方式を用いてＦＰＣを作製する場合には、作製可能な配線ピッチは４０μｍ程度が限界である。また、インクジェットヘッドに限らず他の電子機器においても、配線基板や回路基板等に、微細なピッチの配線を形成したい、という要望がある。

そこで、本発明の目的は、低コストで微細なパターンを形成可能なパターン形成装置、およびパターン形成方法を提供することである。

本発明の第１の態様に従えば、プリント媒体に導電性液体の所定のパターンを形成するパターン形成装置であって、絶縁性を有する基板、および前記基板上に配置された複数の電極を有するパターン形成基材と、前記各電極に、前記パターン形成基材の表面の、前記各電極と重なる重複領域の撥液性を第１の撥液性にする第１の電位と、前記重複領域を第１の撥液性よりも低い第２の撥液性にする第２の電位とを選択的に付与する電位付与機構と、前記電位付与機構を制御して、前記パターンに対応する前記電極の電位を前記第２の電位とし、且つ、前記パターンから外れた前記電極の電位を前記第１の電位とする電位制御機構と、前記パターン形成基材の表面上において前記パターンに形成された導電性液体をプリント媒体に当接させることによって前記プリント媒体に転写する転写機構とを備えるパターン形成装置が提供される。

本発明の第１の態様によれば、パターン形成基材は絶縁性の基板上に配置された複数の電極を有しており、前記パターン形成基材の表面上に配置された導電性液体を当該表面上において所望パターンとさせるために、これらの電極に第１の電位、第２の電位を選択的に付与することができる。このとき、エレクトロウェッティング現象により、パターン形成基板の電極と重なる重複領域の撥液性を第１、第２の撥液性の間で切り替えることができる。このように、電極に付与する電位に応じて、重複領域の撥液性を調整できるため、パターン形成基材の表面上に濡れ広がる導電性液体のパターンを調整することが出来る。例えば、電極を微細に配列することで、パターン形成基材の表面上に導電性液体の微細なパターンを形成し、当該パターンをプリント媒体に転写することで、プリント媒体に微細なパターンを形成することができる。

ここで、「第１の電位」、「第２の電位」とは、唯一に定まる値ではなく、一定の範囲の値をとってもよい。ただし、この場合、「第１の電位」と「第２の電位」とがとり得る値の範囲は互いに重複しない。また、「導電性液体」とは、銅などのナノ導電性粒子が分散された液体のように、比較的導電性の高い液体に限られるものではなく、水溶液などのエレクトロウエッティング現象を生じる程度の「導電性を有する液体」を含むものである。さらに、「パターン形成基材の表面」とは、パターン形成基材における基板に対して電極が配列されている側の面を意味する。

本発明のパターン形成装置において、前記複数の電極は、前記基板上において互いに離隔していてもよく、規則的に配列されてもよく、互いに同一形状を有してもよい。

この場合には、複数の電極が基板上において互いに離隔し、規則的に配置され、互いに同一形状を有しているので、パターン形成基板の表面上に、所定形状の導電性液体のパターンを容易に形成することができる。

本発明のパターン形成装置において、前記電位制御機構は、前記転写機構が前記パターンに形成された導電性液体を前記プリント媒体に当接させた後、前記所望パターンに対応する前記電極の電位を前記第１の電位としてもよい。

この場合には、所望のパターンに対応する電極の電位を第１の電位とすることで、パターン形成基材の表面の、パターンに対応する重複領域の撥液性が高まるので、所望パターンに形成された導電性液体が確実にプリント媒体に転写される。

さらに、本発明のパターン形成装置では、前記電位付与機構によって前記第１の電位が付与された前記電極に対応する前記重複領域の撥液性が、前記プリント媒体の撥液性よりも高くてもよい。この場合には、パターン形成基材の表面の、パターンに対応する重複領域（電極と対向する対向領域）の撥液性がプリント媒体の撥液性よりも高いので、導電性液体を確実にプリント媒体に転写することが可能となる。

本発明のパターン形成装置では、前記電位制御機構は、前記パターン形成基材の表面上に配置された導電性液体を前記パターンとさせるべく前記電位付与機構を制御する前に、当該表面上に配置された導電性液体のパターンと前記所望パターンとの中間の形状を有する中間パターンとさせるべく、前記中間パターンに対応する前記電極の電位を前記第２の電位とし、前記中間パターンから外れた前記電極の電位を前記第１の電位とするように前記電位付与機構を制御してもよい。この場合には、中間パターンを経ることによって、パターン形成基材の表面上に配置された導電性液体を、スムーズに所望のパターンとすることができる。

本発明のパターン形成装置は、前記パターン形成基材の表面上に導電性液体を供給する液体供給機構をさらに備えていてもよい。この場合には、パターン形成装置が液体供給機構を備えているので、パターン形成基材の表面上に容易に導電性液体を配置することができる。

本発明のパターン形成装置では、前記パターン形成基材には、前記パターン形成基材の前記表面に一方の開口を有し、前記パターン形成基材を貫通する貫通孔が形成されてもよく、前記液体供給機構が、前記貫通孔を通じて前記パターン形成基材の表面上に導電性液体を供給してもよい。この場合には、導電性液体は貫通孔を介してパターン形成基材の表面上に供給されるので、パターン形成基材をプリント媒体の直下から外れた位置まで移動させる必要がなく、装置を小型化することができる。

本発明のパターン形成装置では、前記電位制御機構は、前記電位付与機構を制御して、前記液体供給機構によって前記パターン形成基材の表面上に供給された前記導電性液体を初めに所定の初期パターンとさせるべく、前記初期パターンに対応する前記電極の電位を前記第２の電位とし、前記初期パターンから外れた前記電極の電位を前記第１の電位としてもよい。パターン形成基材の表面上に液体が配置された際に、当該表面上の撥液性が全面に亘って比較的高い場合には、パターン形成基材の振動等により液体が当該表面上を転がり、当該表面上から落ちてしまう虞がある。また、パターン形成基材の表面上の撥液性が全面に亘って比較的低い場合には、液体が当該表面の全面に濡れ広がってしまう。上述の構成によると、パターン形成基材の表面上の所定の初期パターンに対応する領域に液体を留めておくことができる。したがって、その後、導電性液体を異なるパターンへとスムーズに変更させることができる。

本発明のパターン形成装置では、前記電位制御機構は、前記電位付与機構を制御して、導電性液体を前記初期パターンとさせるべく、前記複数の電極のうちの中央部分の一群の電極の電位を前記第２の電位とし、前記一群の電極を除く他の電極の電位を前記第１の電位としてもよい。この場合には、パターン形成基材の表面の中央部分に液体と留まらせておくことができる。したがって、その後、導電性液体を異なるパターンへとよりスムーズに変更させることができる。

本発明のパターン形成装置では、前記液滴供給機構は、前記パターンに応じた量の導電性液体を供給可能であってもよく、前記電位制御機構は、供給される導電性液体の量が多い程、前記第２の電位が付与される電極の数を多くするとともに、前記第１の電位が付与される電極の数を少なくするように前記電位付与機構を制御してもよい。例えば、パターン形成基材の表面上に配置された導電性液体を中間パターンや初期パターンとする際に、液体の量に対して当該パターンの面積が小さすぎると、当該パターンに対応する領域から液体がはみ出してしまう。一方、液体の量に対して当該パターンの面積が大きすぎると、液体によって当該パターンを形成することができなくなる。上述の構成によると、電位付与機構によって第２の電位が付与される電極に対応する領域から液体がはみ出ることなく、且つ当該領域の全面に液体が広がるようにすることができる。

本発明のパターン形成装置において、前記パターン形成基材が、前記複数の電極を覆う絶縁層をさらに備えていてもよい。電極が絶縁層で覆われている場合には、絶縁層で覆われていない場合と比べて、電位付与機構によって第１の電位が付与された際の重複領域の撥液性（第１の撥液性）と、第２の電位が付与された際の重複領域の撥液性（第２の撥液性）との差が大きくなる。したがって、上述の構成によると、パターン形成基材の表面である絶縁層上に配置された液体を電位制御機構によって所望のパターン（初期パターン、中間パターン）とする際の応答性を高くすることができる。

本発明のパターン形成装置において、前記パターン形成基材には、前記絶縁層上に開口し、前記基板および前記絶縁層を貫通する貫通孔が形成されていてもよい。この場合には、導電性液体の応答性を高めることができ、貫通孔を介して導電性液体を供給することもできる。

本発明のパターン形成装置において、前記複数の電極が、前記基板上においてマトリクス状に配列されていてもよい。この場合には、一度の転写で二次元のパターンを形成することができる。

本発明のパターン形成装置において、前記電極が平板であって、前記複数の電極が同一平面上に配置されていてもよい。この場合には、電極が凹凸を有する面に配置される場合に比べて、製造が容易となる。

本発明のパターン形成装置において、前記基板に複数の凹部が形成されており、前記電極が前記凹部に沿った凹形状を有していてもよい。この場合には、パターン形成基材の表面上に配置され、第２の電位とされた電極に対応する対向領域に濡れ広がった導電性液体は、当該対向領域内からはみ出ることなく安定する。したがって、液体パターンを形成する性能が向上する。

本発明のパターン形成装置は、さらに、前記パターン形成基材を載置して、前記液体供給機構と前記転写機構との間で移動する移動機構を備えてもよい。この場合には、例えば、液体供給機構が、パターン形成基材の上方に配置された液体滴下装置から液体を滴下することによってパターン形成基材の表面上に液体を供給する場合であっても、パターン形成装置は、液体を転写する際には、パターン形成基材がプリント媒体の直下に位置するようにし、パターン形成基材の表面上に液体を配置する際には、パターン形成基材をプリント媒体の直下から外し、液体滴下装置の直下にまで移動させることができる。

本発明の第２の態様に従えば、プリント媒体上に導電性液体のパターンを形成するパターン形成方法であって、絶縁性を有する基板、及び前記基板に配置された複数の電極を有するパターン形成基材を用意する工程と、前記パターン形成基材の表面上に導電性液体を配置する工程と、前記パターン形成基材の表面上に配置された導電性液体を当該表面上において前記パターンとさせるべく、前記パターンから外れた前記電極の電位を、当該電極が対向する前記パターン形成基材の表面の対向領域の撥液性を所定の撥液性とする第１の電位とし、前記パターンに対応する前記電極の電位を、当該電極の前記対向領域を第１の撥液性よりも低い第２の撥液性とする第２の電位とするように、前記各電極に対して、前記第１の電位と前記第２の電位とを選択的に付与する工程と、前記パターン形成基材の表面上において前記パターンに形成された導電性液体をプリント媒体に当接させることによって、前記導電性液体の前記パターンを前記プリント媒体に転写する工程を備えているパターン形成方法が提供される。

本発明の第２の態様によれば、導電性液体を配置する工程と、電極に電位を付与する工程と、形成されたパターンをプリント媒体に転写する工程のみでプリント媒体にパターンを形成することができるので、低コストである。

本発明のパターン形成方法において、前記複数の電極は、前記基板上において互いに離隔するように規則的に配列され、且つ、互いに同一形状を有してもよい。この場合には、複数の電極が基板上において互いに離隔し、規則的に配置され、互いに同一形状を有しているので、パターン形成基板の表面上に、所定形状の導電性液体のパターンを容易に形成することができる。

本発明のパターン形成方法では、前記パターン形成基材の前記表面上において前記導電性液体を配置する工程、前記電極に第１、第２の電位を付与する工程および前記導電性液体の前記パターンを前記プリント媒体に転写する工程をこの順序でそれぞれ複数回行ってもよい。この場合には、導電性液体が配置されるパターン形成基材の表面の面積よりも大きなパターンをプリント媒体に作成することができる。

本発明のパターン形成方法では、前記第１の電位が付与された前記電極に対応する前記対向領域の第１の撥液性が前記プリント媒体の撥液性よりも高くてもよく、前記導電性液体の前記パターンを前記プリント媒体に転写する際において、前記パターンに形成された導電性液体を前記プリント媒体に当接させてから、前記パターンに対応する前記電極の電位を前記第１の電位としてもよい。この場合には、所望のパターンに対応する電極の電位を第１の電位とすることで、パターン形成基材の表面の、パターンに対応する重複領域の撥液性が高まるので、所望パターンに形成された導電性液体が確実にプリント媒体に転写される。また、パターン形成基材の表面の、パターンに対応する重複領域（電極と対向する対向領域）の撥液性がプリント媒体の撥液性よりも高いので、導電性液体を確実にプリント媒体に転写することが可能となる。

本発明のパターン形成方法では、前記電極に第１、第２の電位を付与する際に、前記パターン形成基材の表面上に配置された導電性液体を前記パターンとさせる前に、当該表面上に配置された導電性液体の初期パターンと前記パターンとの中間の形状を有する中間パターンとさせるべく、前記中間パターンに対応する前記電極の電位を前記第２の電位とし、前記中間パターンから外れた前記電極の電位を前記第１の電位としてもよい。この場合には、中間パターンを経ることによって、パターン形成基材の表面上に配置された導電性液体を、スムーズに所望のパターンとすることができる。

本発明のパターン形成方法では、前記電極に第１、第２の電位を付与する際に、前記パターン形成基材の表面上に配置された導電性液体を初めに所定の初期パターンとさせるべく、前記初期パターンに対応する前記電極の電位を前記第２の電位とし、前記初期パターンから外れた前記電極の電位を前記第１の電位としてもよい。この場合には、パターン形成基材の表面上の所定の初期パターンに対応する領域に液体を留めておくことができ、その後、導電性液体を異なるパターンへとスムーズに変更させることができる。

本発明のパターン形成方法では、前記電極に第１、第２の電位を付与する際に、導電性液体を前記初期パターンとさせるべく、前記複数の電極のうちの中央部分において群をなす電極の電位を前記第２の電位とし、前記中央部分において群をなす電極を除く他の電極の電位を前記第１の電位としてもよい。この場合には、パターン形成基材の表面の中央部分に液体と留まらせておくことができ、その後、導電性液体を異なるパターンへとよりスムーズに変更させることができる。

本発明のパターン形成方法では、前記パターン形成基材の表面に、前記導電性液体を配置する際に、前記パターン形成基材の表面上に前記パターンに応じた量の導電性液体が配置されてもよく、前記電極に第１、第２の電位を付与する際に、当該表面上に配置された導電性液体の量が多い程、前記第２の電位を付与する電極の数を多くし、且つ、前記第１の電位を付与する電極の数を少なくしてもよい。この場合には、第２の電位が付与される電極に対応する領域から液体がはみ出ることなく、且つ当該領域の全面に液体が広がるようにすることができる。

本発明のパターン形成方法では、前記パターン形成基材が、前記複数の電極を覆う絶縁層をさらに備えていてもよい。電極が絶縁層で覆われている場合には、絶縁層で覆われていない場合と比べて、電位付与機構によって第１の電位が付与された際の重複領域の撥液性と、第２の電位が付与された際の重複領域の撥液性との差が大きくなる。したがって、上述の構成によると、パターン形成基材の表面である絶縁層上に配置された液体を電位制御手段によって所望パターン（初期パターン、中間パターン）とする際の応答性を高くすることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施の形態に係るパターン形成装置の概略構成を示す図である。

図１に示すように、本実施の形態のパターン形成装置１は、水平なパターン形成面１５ａを有するパターン形成基材１０と、パターン形成基材１０のパターン形成面１５ａに導電性液体３を滴下するプリントヘッド２０と、パターン形成基材１０を支持すると共に垂直方向（図１における上下方向）に変位させることによって、パターン形成面１５ａ上の導電性液体３をプリント媒体５に当接させる転写機構３０と、パターン形成基材１０を水平面内において移動させる移動機構４０と、移動機構４０を支持する基台５０とを主に備えている。そして、パターン形成装置１は、後述するコントローラ６０（図４参照）によって制御される。なお、導電性液体３とは、例えば、銅などのナノ導電性粒子が分散された比較的導電性の高い液体を含み、本実施形態では常にグランド電位に保持されている。また、本実施の形態においては、プリント媒体５はポリイミドフィルムである。

ここで、図２、３を参照しつつ、パターン形成基材１０について詳細に説明する。図２は、パターン形成基材１０の斜視図であり、図３（ａ）は、図２の上面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のIIIb-IIIb線に沿う断面図である。図２、３に示すように、パターン形成基材１０は、略正方形の板状部材であり、絶縁性を有する基板１１と、基板１１上において互いに離隔するように配列された複数の電極１３と、複数の電極１３を覆う絶縁層１５とを有している。そして、パターン形成基材１０における基板１１に対して複数の電極（電極片）１３が配列されている側の面、すなわち絶縁層１５の表面がパターン形成面１５ａとなる。本実施の形態では、絶縁層１５はフッ素樹脂で作製されている。

電極１３は、略正方形の平板電極であり、パターン形成面１５ａと平行な一平面上においてマトリクス状に配列されている。本実施の形態では、電極１３の一辺の長さは５μｍである。複数の電極１３は、それぞれ配線１３ａを介してドライバＩＣ１４（図４参照）と電気的に接続されている。そして、各電極１３に、ドライバＩＣ１４により電位信号が供給される。この電位信号は、グランド電位と所定の正電位とを交互に取るパルス列信号である。なお、ドライバＩＣ１４により供給される電位信号の正電位の大きさは、後述するエレクトロウェッティング現象が生じる所定値以上となっている。

パターン形成面１５ａ上にグランド電位に保持されている導電性液体３を滴下した状態で、所定領域に位置する電極１３の電位を正電位とし、所定領域以外の領域に位置する電極１３の電位をグランド電位とする。エレクトロウェッティング現象により、パターン形成面１５ａの、正電位とされた電極１３と対向する領域（電圧印加領域）において、導電性液体３の、パターン形成面１５ａに対する接触角が小さくなる。すなわち、パターン形成面１５ａの、電圧印加領域の撥液性（第１の撥液性）は、グランド電位とされた電極１３と対向する領域（電極１３と導電性液体３との間に電位差がない状態である領域、電圧非印加領域）の撥液性（第２の撥液性）に比べて低下する。したがって、パターン形成面１５ａ上の導電性液体３は、当該所定領域（電圧印加領域）へと移動する。ここで、本実施の形態では、パターン形成面１５ａの電圧非印加領域の撥液性は、プリント媒体５の撥液性よりも高い。

図１に示されるように、プリントヘッド２０は、図示しない保持機構によって保持されており、直下に位置するパターン形成基材１０のパターン形成面１５ａに導電性液体３を滴下する。プリントヘッド２０は、後で詳述するように、プリント媒体５に転写するパターンに応じた量の導電性液体３をパターン形成面１５ａに滴下する。

転写機構３０は、モータ３１ａ（図４参照）によって垂直方向（Ｚ方向）に移動可能であるＺ方向移動ステージ３１を備えている。そして、Ｚ方向移動ステージ３１には、パターン形成基材１０が載置されている。また、Ｚ方向移動ステージ３１は、後で詳述する移動機構４０によって、プリントヘッド２０の直下である滴下位置と、図示しない保持機構によってパターン形成面１５ａと平行に保持されているプリント媒体５における転写箇所の直下である転写位置との間を移動できる。そして、転写機構３０は、転写位置においてＺ方向移動ステージ３１を上方に移動させ、パターン形成面１５ａ上の導電性液体３をプリント媒体５に当接させる。

移動機構４０は、モータ４１ａ（図４参照）によって、水平面に平行なＸ方向（図１における左右方向）に移動可能なＸ方向移動ステージ４１と、モータ４３ａ（図４参照）によって、水平面に平行であり、かつＸ方向と直交するＹ方向に移動可能なＹ方向移動ステージ４３とを備えている。ここで、図１に示すように、Ｘ方向移動ステージ４１にはＹ方向移動ステージ４３が載置されており、Ｙ方向移動ステージ４３にはＺ方向移動ステージ３１が載置されている。したがって、移動機構４０は、パターン形成基材１０が載置されたＺ方向移動ステージ３１を水平面内において移動させることができる。

ここで、コントローラ６０について説明する。コントローラ６０は、例えば汎用のパーソナルコンピュータによって構成されている。かかるコンピュータは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクなどのハードウェアが収納されており、ハードディスクには、パターン形成装置１の全体の動作を制御する為のプログラムを含む各種のソフトウェアが記憶されている。そして、これらのハードウェア及びソフトウェアが組み合わされることによって、後述の全体パターン記憶部６１、部分パターン記憶部６２、液量決定部６３、電位制御部６４、転写制御部６５、および位置決め部６６（図４参照）が構築されている。

続いて、コントローラ６０の概略構成を示すブロック図である図４を参照しつつ、コントローラ６０について説明する。コントローラ６０は、図４に示すように、全体パターン記憶部６１、部分パターン記憶部６２、液量決定部６３、電位制御部６４、転写制御部６５、および位置決め部６６を有している。また、コントローラ６０には、プリントヘッド２０、ドライバＩＣ１４、転写機構３０のモータ３１ａ、および移動機構４０のモータ４１ａ、４３ａが接続されている。

全体パターン記憶部６１は、一枚のプリント媒体５に形成するパターンを記憶する。部分パターン記憶部６２は、全体パターン記憶部６１に記憶されているパターンの一部であって、一度の転写によってプリント媒体５に形成するパターン（以下の説明において「形成パターン」と称する）を記憶する。部分パターン記憶部６２の記憶内容は、一度転写される毎に更新される。

液量決定部６３は、部分パターン記憶部６２に記憶されている形成パターンに基づいて、当該形成パターンを作成するために必要な導電性液体３の量を、パターン形成面１５ａに滴下する導電性液体３の量として決定し、プリントヘッド２０に出力する。

電位制御部６４は、ドライバＩＣ１４に制御信号を出力することにより、電極１３の電位をそれぞれ制御する。より詳細には、電位制御部６４は、パターン形成面１５ａ上の導電性液体３を何らかのパターンとさせる場合には、パターン形成面１５ａに滴下される導電性液体３の量、すなわち液量決定部６３によって決定された導電性液体３の量が多い程、正電位が付与される電極１３を多くするとともに、グランド電位が付与される電極１３を少なくするように制御する。

具体的には、電位制御部６４は、パターン形成面１５ａ上に導電性液体３が滴下される前においては、マトリクス状に配列された複数の電極１３の、中央部分における一群の電極１３に正電位を付与し、その他の電極１３にグランド電位を付与するための制御信号をドライバＩＣ１４に出力する。これにより、パターン形成面１５ａの、正電位が付与された電極１３と対向する領域の撥液性が低下する。パターン形成面１５ａ上に滴下された導電性液体３は、パターン形成面１５ａの中央部分（パターン形成面１５ａの、正電位が付与された電極１３と対向する領域）に濡れ広がる。このときのパターン形成面１５ａの中央部分に固まって存在する導電性液体３のパターンを「初期パターン」と称する。なお、本実施の形態においては、このとき正電位が付与される電極１３の個数は、パターン形成面１５ａにおける部分パターン記憶部６２に記憶されている形成パターンに対応する領域と対向する電極１３の個数と同数である。

また、電位制御部６４は、部分パターン記憶部６２に記憶されている形成パターンに基づいて、パターン形成面１５ａ上に配置された導電性液体３の形状を当該形成パターンに近づけるために、パターン形成面１５ａにおける当該形成パターンに対応する領域と対向する電極１３に正電位を付与し、当該形成パターンから外れた領域と対向する電極１３にグランド電位を付与するための制御信号をドライバＩＣ１４に出力する。

さらに、電位制御部６４は、部分パターン記憶部６２に記憶されている形成パターンが、互いに離隔した複数の部分を有する場合には、当該形成パターンに対応する領域と対向する電極１３に正電位を付与する前に、導電性液体３の形状を初期パターンと形成パターンとの中間の形状である中間パターンにすることができる。その場合には、パターン形成面１５ａにおける当該中間パターンに対応する領域と対向する電極１３に正電位を付与し、当該中間パターンから外れた領域と対向する電極１３にグランド電位を付与するための制御信号をドライバＩＣ１４に出力する。このとき、本実施の形態においては、正電位が付与される電極１３の個数は、パターン形成面１５ａにおける形成パターンに対応する領域と対向する電極１３の個数と同数である。

電位制御部６４は、転写機構３０によって、パターン形成面１５ａ上の導電性液体３がプリント媒体５と当接した後に、全ての電極１３にグランド電位を付与するための制御信号をドライバＩＣ１４に出力する。

転写制御部６５は、パターン形成面１５ａにおける部分パターン記憶部６２に記憶されている形成パターンに対応する領域と対向する電極１３に正電位を付与した後、転写機構３０のモータ３１ａに制御信号を出力して、パターン形成基材１０を上方に移動させ、パターン形成面１５ａ上の導電性液体３とプリント媒体５とを当接させる。

位置決め部６６は、Ｘ方向移動ステージ４１のモータ４１ａ、およびＹ方向移動ステージ４３のモータ４３ａに制御信号を出力して、パターン形成面１５ａと平行である水平面内においてパターン形成基材１０の位置を移動させる。具体的には、パターン形成面１５ａ上に導電性液体３を滴下する際には、パターン形成基材１０をプリントヘッド２０の直下である滴下位置へ移動させる。そして、パターン形成面１５ａ上に導電性液体３を滴下した後、図１においてプリントヘッド２０の右側に支持されているプリント媒体５の直下へパターン形成基材１０を移動させる。より詳細には、プリント媒体５の、パターン形成面１５ａに形成された形成パターンを転写する箇所の直下（転写位置）にパターン形成基材１０を移動させる。

次に、本実施の形態のパターン形成装置１における処理手順を示すフローチャートである図６Ａ，Ｂを参照しつつ、導電性液体３を用いてポリイミドフィルム製のプリント媒体５に図５に示すような配線パターンを形成し、ＦＰＣを作製する際の手順について説明する。

前提として、全体パターン記憶部６１には、図５に示すようなパターンが記憶されていることとする。そして、部分パターン記憶部６２には、例えば、図５において破線で示す領域Ａ及び領域Ｂ内のパターンが形成パターンとして記憶されており、液量決定部６３では、形成パターンに基づいて導電性液体３の量が決定される。

まず、電位制御部６４の制御によって、ドライバＩＣ１４が、図７に示すように、液量決定部６３で決定される導電性液体３の量に応じて決まる初期パターンに対応する電極１３（図７において斜め格子で示す電極１３）に正電位を付与するとともに、初期パターンから外れた電極１３にグランド電位を付与するための電位信号を各電極１３に供給する（ステップＳ１０１）。続いて、パターン形成基材１０が滴下位置にあるか否かが判断される（ステップＳ１０２）。ここで、滴下位置にあると判断された場合には（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、後述するステップＳ１０３を省略して、ステップＳ１０４に進む。一方、滴下位置にないと判断された場合には（ステップＳ１０２：ＮＯ）、位置決め部６６の制御によって、移動機構４０がパターン形成基材１０を滴下位置に移動させる（ステップＳ１０３）。

次に、プリントヘッド２０が、液量決定部６３で決定された量の導電性液体３をパターン形成面１５ａに滴下する（ステップＳ１０４）。以上のステップＳ１０１〜Ｓ１０４が導電性液体配置工程に対応する。このとき、図８に示すように、パターン形成面１５ａ上に滴下された導電性液体３の形状は、初期パターンと同一となる。その後、部分パターン記憶部６２に記憶されている形成パターンが、互いに離隔した複数の部分を有するか否かが判断される（ステップＳ１０５）。ここで、部分パターン記憶部６２に、図５の破線で囲まれた領域Ａに対応するパターンが記憶されている場合、すなわち、形成パターンが互いに離隔した部分を有していない場合には（ステップＳ１０５：ＮＯ）、後述するステップＳ１０６は省略される。

続いて、電位制御部６４の制御によって、ドライバＩＣ１４が、図９に示すように、部分パターン記憶部６２に記憶されている形成パターンに対応する電極１３（図９において斜め格子で示す電極１３）に正電位を付与するとともに、形成パターンから外れた電極１３にグランド電位を付与するための電位信号を各電極１３に供給する（ステップＳ１０７）。このとき、パターン形成面１５ａの、正電位が付与された電極１３と対向する領域の撥液性が、それ以外の領域の撥液性に比べて低下する。したがって、ステップＳ１０７において形成パターンに対応する電極１３に正電位が付与された後、パターン形成面１５ａ上の導電性液体３は、形成パターンに対応する領域に濡れ広がろうとする（図９（ａ）参照）。そして、形成パターンに対応する電極１３の電位が正電位とされた後、十分時間が経過すると（例えば、数十ミリ秒〜数秒）、導電性液体３は、形成パターンに対応する領域に濡れ広がる（図９（ｂ）参照）。

一方、部分パターン記憶部６２に、図５の破線で囲まれた領域Ｂに対応するパターンが記憶されている場合、すなわち、形成パターンが互いに離隔した複数の部分を有する場合には（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、電位制御部６４の制御によって、ドライバＩＣ１４が、図１０に示すように、初期パターンと形成パターンとの中間の形状を有する中間パターンに対応する電極１３（図１０において斜め格子で示す電極１３）に正電位を付与するとともに、中間パターンから外れた電極１３にグランド電位を付与するための電位信号を各電極１３に供給する（ステップＳ１０６）。このとき、パターン形成面１５ａの、正電位が付与された電極１３と対向する領域の撥液性が、それ以外の領域の撥液性に比べて低下するので、パターン形成面１５ａ上の導電性液体３は、図１０に示すように、中間パターンに対応する領域に濡れ広がる。

その後、ステップＳ１０７に進み、図１１に示すように、形成パターンに対応する電極１３（図１１において斜め格子で示す電極１３）に正電位を付与する。このとき、中間パターンの形状に濡れ広がった導電性液体３は、形成パターンに対応する領域に濡れ広がろうとする（図１１（ａ）参照）。そして、形成パターンに対応する電極１３の電位に正電位を付与した後、十分時間が経過すると、導電性液体３は、形成パターンに対応する領域に濡れ広がる（図１１（ｂ）参照）。以上のステップＳ１０５〜Ｓ１０７が電位付与工程に対応する。

次に、位置決め部６６の制御によって、移動機構４０がパターン形成基材１０を転写位置に移動させる（ステップＳ１０８）。さらに、図１２に示すように、転写制御部６５の制御によって、転写機構３０がパターン形成基材１０を上方に移動させ、形成パターンに形成された導電性液体３とプリント媒体５とを当接させる（ステップＳ１０９）。続いて、電位制御部６４の制御によって、ドライバＩＣ１４が、全ての電極１３にグランド電位を付与するための電位信号を供給する（ステップＳ１１０）。このとき、パターン形成面１５ａの、形成パターンに対応する電極１３と対向する領域の撥液性は、当該領域の電極１３に正電位が付与された場合と比べて高くなり、パターン形成面１５ａの撥液性は一様となる。また、上述のように、電極１３にグランド電位が付与された場合のパターン形成面１５ａの撥液性は、プリント媒体５の撥液性よりも高いので、パターン形成面１５ａ上の導電性液体３は、プリント媒体５に確実に転写される。

続いて、転写制御部６５の制御によって、転写機構３０がパターン形成基材１０を降下させる（ステップＳ１１１）。以上のステップＳ１０８〜Ｓ１１１が転写工程に対応する。さらに、全体パターン記憶部６１に記憶されているパターン全体がプリント媒体５に形成されたか否かが判断される（ステップＳ１１２）。ここで、未だ全体パターン記憶部６１に記憶されているパターンが形成されていないと判断された場合には（ステップＳ１１２：ＮＯ）、部分パターン記憶部６２に記憶されている形成パターンが、全体パターン記憶部６１に記憶されているパターンのうち、未だ形成されていない部分に対応するパターンに書き換えられる（ステップＳ１１３）。その後、ステップＳ１０１に戻って、ステップＳ１１３において書き換えられた形成パターンに基づいて決められた初期パターンに対応する電極１３の電位が正電位とされる。一方、ステップＳ１１２において、全体パターン記憶部６１に記憶されているパターン全体が形成されたと判断された場合には（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、パターン形成装置１における処理が終了する。

以上のように、本実施の形態のパターン形成基材１０は、絶縁性を有する基板１１と、基板１１上において互いに離隔するようにマトリクス状に配列された複数の電極１３と、複数の電極１３を覆う絶縁層１５とを有している。そして、本実施の形態のパターン形成装置１、およびパターン形成方法では、電位制御部６４が、パターン形成基材１０の複数の電極１３に対してグランド電位と所定の正電位とを選択的に付与するドライバＩＣ１４を制御する。具体的には、電位制御部６４は、パターン形成基材１０のパターン形成面１５ａ上に導電性液体３が配置された状態で、形成パターンに対応する電極１３に正電位を付与し、形成パターンから外れた電極１３にグランド電位を付与するための制御信号をドライバＩＣ１４に出力する。そして、転写機構３０が、パターン形成面１５ａ上において形成パターンと同じ形状に濡れ広がった導電性液体３を、プリント媒体５に当接させてプリント媒体５に転写する。したがって、微細な電極１３を配列することで、パターン形成面１５ａ上に導電性液体３の微細な二次元のパターンを形成することができ、当該パターンをプリント媒体５に転写することで、プリント媒体５に微細なパターンを形成することができる。また、導電性液体３をパターン形成基材１０に配置する工程、電極１３に電位を付与する工程、および形成されたパターンをプリント媒体５に転写する工程のみでプリント媒体５にパターンを形成することができるので、低コストである。

また、本実施の形態のパターン形成装置１、およびパターン形成方法では、電極１３にグランド電位が付与されている場合において、パターン形成面１５ａの、当該電極１３と対向する領域の撥液性はプリント媒体５の撥液性よりも高い。パターン形成面１５ａ上の導電性液体３がプリント媒体５と当接した後、電位制御部６４の制御によって、全ての電極１３にグランド電位が付与されるので、導電性液体３がプリント媒体５に確実に転写される。

さらに、本実施の形態のパターン形成装置１、およびパターン形成方法では、形成パターンが互いに離隔した複数の部分を有する場合には、電位制御部６４の制御によって、当該形成パターンに対応する電極１３に正電位が付与される前に、中間パターンに対応する電極１３に正電位が付与され、当該中間パターンから外れた電極１３にグランド電位が付与される。したがって、パターン形成面１５ａ上に配置された導電性液体３をスムーズに形成パターンに移行させることができる。

加えて、本実施の形態のパターン形成装置１は、パターン形成面１５ａに導電性液体３を滴下するプリントヘッド２０を備えている。したがって、パターン形成面１５ａに容易に導電性液体３を配置することができる。

また、本実施の形態のパターン形成装置１、およびパターン形成方法では、パターン形成面１５ａ上に導電性液体３が滴下される前に、電位制御部６４の制御によって、初期パターンに対応する電極１３、すなわち複数の電極１３のうち、中央部分にある一群の電極１３に正電位が付与され、それ以外の電極１３にグランド電位が付与される。したがって、導電性液体３をパターン形成面１５ａの中央部分に留めておくことができる。よって、導電性液体３がパターン形成面１５ａ上から落ちてしまうのを防ぐことができる。さらに、導電性液体３のパターンを中間パターンまたは形成パターンへとスムーズに変更することができる。

また、本実施の形態のパターン形成装置１、およびパターン形成方法では、プリントヘッド２０は、部分パターン記憶部６２に記憶されている形成パターンを作成するために必要な量の導電性液体３をパターン形成面１５ａ上に滴下する。そして、電位制御部６４は、パターン形成面１５ａにおける形成パターンに対応する領域と対向する電極１３の個数と、初期パターンに対応する電極１３の個数および中間パターンに対応する電極１３の個数とが等しくなるようにドライバＩＣ１４制御信号を出力する。したがって、初期パターンまたは中間パターンに対応する電極１３に正電位を付与する際に、導電性液体３が当該パターンからはみ出ることなく、且つ当該パターンの全面に液体が広がるようにすることができる。

加えて、本実施の形態のパターン形成装置１およびパターン形成方法では、複数の電極１３が絶縁層１５によって覆われている。ここで、複数の電極１３が絶縁層１５によって覆われておらず、パターン形成基材１０のパターン形成面１５ａ（すなわち、基板１１の複数の電極１３が配列されている側の面）上にグランド電位に保持されている液体３を滴下した状態で、電極１３の電位を正電位とした場合においても、エレクトロウェッティング現象が生じることが知られている。パターン形成面１５ａの当該電極１３が対向する領域は、電極１３と液体３との間に電位差がない状態である領域に比べて撥液性が低下する。しかしながら、このとき、絶縁層１５がある場合に比べて、正電位とされた電極１３が対向する領域の撥液性の低下度合いが小さくなると共に、ロバスト性や再現性が低下する（出典：C.Quilliet, B.Berge,”Electrowetting:a recent outbreak”, Current Opinion in Colloid & Interface Science 6 (2001) 34-39）。したがって、本実施の形態においては、パターン形成面１５ａの、正電位が付与された電極１３が対向する領域の撥液性を大きく低下させることができるので、パターン形成面１５ａ上に配置された液体３を電位制御部６４の制御により、初期パターン、中間パターン又は形成パターンとする際の応答性を高くすることができる。

さらに、本実施の形態のパターン形成方法では、パターン形成面１５ａに導電性液体３を配置する工程、形成パターンに対応する電極１３に正電位を付与する工程、および形成パターンに形成された導電性液体３をプリント媒体５に転写する工程とが、この順序でそれぞれ複数回行われる。したがって、図５に示すようなパターン全体を作成することができる。

また、本実施の形態のパターン形成基材１０では、電極１３は、平面視形状が正方形である平板であり、一平面上に配置されている。したがって、電極１３が凹凸を有する面に配置される場合に比べて、容易に製造できる。

次に、図１３Ａ，Ｂを参照しつつ、本発明の第２の実施の形態について説明する。図１３（ａ）は、本実施の形態のパターン形成装置１０１が有するパターン形成基材１１０の上面図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のXIIIb-XIIIb線に沿う断面図である。第２の実施の形態に係るパターン形成装置１０１の構成と、第１の実施の形態に係るパターン形成装置１の構成との主な相異点は、以下の通りである。第１の実施の形態のパターン形成装置１では、パターン形成面１５ａに配置される導電性液体３は、プリントヘッド２０から滴下されるが、第２の実施の形態のパターン形成装置１０１では、パターン形成面１１５ａに配置される導電性液体３は、パターン形成面１１５ａに一方の開口を有する供給孔１１７を介して供給される。その他の構成については、第１の実施の形態とほぼ同様である。第１の実施の形態とほぼ同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、平面視が正方形である板状部材のパターン形成基材１１０における中央部分には、パターン形成基材１１０を貫通する供給孔１１７が形成されている。つまり、基板１１１および絶縁層１１５を貫通する供給孔１１７は絶縁層１１５のパターン形成面１１５ａと、基板１１１の電極１１３が配列されている側とは反対側の面（以降、「裏面」と称する）にそれぞれ開口している。

さらに、図１３（ｂ）に示すように、パターン形成装置１０１は、供給孔１１７を介してパターン形成面１１５ａ上に導電性液体３を供給する送液機構１２０を備えている。送液機構１２０は、図示しないインクタンクと連通しており、基板１１１の裏面における供給孔１１７の他端に接続されている液体流路１２１と、液体流路１２１内の液体をパターン形成基材１１０側に送るポンプ１２２とを有している。そして、本実施の形態においては、液量決定部６３で決定された量の導電性液体３が、ポンプ１２２に出力される。

以上のように、本実施の形態のパターン形成装置１０１では、第１の実施の形態のパターン形成装置１と同様に、低コストで微細なパターンを形成することができる。

また、本実施の形態のパターン形成装置１０１では、パターン形成基材１１０に設けられた供給孔１１７を介してパターン形成面１１５ａ上に導電性液体３が供給される。したがって、移動機構４０はプリント媒体５の直下においてパターン形成基材１１０を移動させることとなる。つまり、パターン形成基材１１０をプリント媒体５の直下から外れた位置まで移動させる必要がないので、装置の小型化が可能となる。

次に、図１４を参照しつつ、本発明の第３の実施の形態について説明する。図１４（ａ）は、本実施の形態のパターン形成装置２０１に備えられたパターン形成基材２１０の上面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のXIVb-XIVb線に沿う断面図である。第３の実施の形態に係るパターン形成装置２０１の構成と、第１の実施の形態に係るパターン形成装置１の構成との主な相異点は、以下の通りである。第１の実施の形態のパターン形成装置１では、電極１３は平面視が正方形である平板であり、互いに同一平面上に配置されているが、第３の実施の形態のパターン形成装置２０１では、基板２１１に複数の凹部２１２が形成されており、電極２１３は凹部２１２に沿った凹形状を有している。その他の構成については、第１の実施の形態とほぼ同様である。第１の実施の形態とほぼ同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、基板２１１には、底面の形状が正方形である複数の凹部２１２がマトリクス状に形成されている。そして、各凹部２１２内には、当該凹部２１２に沿った凹形状の電極２１３がそれぞれ配置されており、絶縁層２１５が複数の電極２１３を覆っている。つまり、パターン形成面２１５ａにおいて電極２１３と対向する領域は、パターン形成面２１５ａに複数の形成されている窪み２１６の内部となる。

以上のように、本実施の形態のパターン形成装置２０１では、第１の実施の形態のパターン形成装置１と同様に、低コストで微細なパターンを形成することができる。

また、本実施の形態のパターン形成装置２０１では、電位制御部６４によって、形成パターンに対応する電極２１３に正電位が付与されると、パターン形成面２１５ａ上に配置されている導電性液体３は、正電位が付与された電極２１３に対応する窪み２１６内に濡れ広がる。窪み２１６内濡れ広がった導電性液体３は、正電位が付与された電極２１３と対向する領域からはみ出ることなく安定するので、液体パターンを形成する性能が向上する。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて、様々な設計変更を行うことが可能なものである。例えば、上述の第１〜第３の実施の形態では、移動機構４０がパターン形成基材１０（１１０、２１０）を移動させる場合について説明したが、これに限らず、プリント媒体５（およびプリントヘッド２０）とパターン形成基材１０（１１０、２１０）との相対位置を変化させることができればよい。したがって、プリント媒体５（およびプリントヘッド２０）を移動させるようにしてもよい。

また、上述の第１〜第３実施の形態では、複数の電極１３（１１３、２１３）が基板１１（１１１、２１１）上においてマトリクス状に配列されている場合について説明したが、これには限られない。例えば、第１の実施の形態に係るパターン形成基材１０の変形例として図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、複数の電極３１３が一方向に沿って配列されたパターン形成基材３１０を用いて、一列ずつパターンを形成してプリント媒体５に転写してもよい。また、上記実施形態では、複数の電極はそれぞれ同一形状（一辺の長さが５μｍの正方形）であったが、これに限られず任意の形状にしうる。例えば、一辺の長さが０．５μｍの正方形であってもよく、各電極の形状は、円、三角形、ひし形等の任意の形状にしうる。また、各電極の形状がそれぞれ異なっていてもよい。

さらに、上述の第１〜第３の実施形態では、導電性液体３がグランド電位に保持されており、ドライバＩＣ１４が、グランド電位と正電位とをとる電位信号を電極１３（１１３、２１３）に付与する場合について説明したが、これには限られない。導電性液体３の電位と、ドライバＩＣ１４によって電極１３（１１３、２１３）に付与される２種類の電位とは、パターン形成面１５ａ（１１５ａ、２１５ａ）の電極１３（１１３、２１３）と対向する領域が、所定の撥液性となる場合と、所定の撥液性よりも低くなる場合とをとり得る値であればよい。また、電極１３（１１３、２１３）がとりえる２種類の電位は、それぞれ唯一に定まる値であってもよいし、互いに重複しない一定の範囲の値であってもよい。なお、図１６に示すように、導電性液体３に所定の電位を付与するための表面電極３１３がパターン形成面１１５ａの電極１３と重ならない領域に形成されていてもよい。この場合には、導電性液体３に所定の電位（例えばグランド電位）を安定して付与することができ、液体パターンを形成する際の応答性を高めることができる。ここで、表面電極の形状は、図１６に示された形状に限られず、任意の形状にしうる。

また、上述の第１〜第３の実施の形態では、電極１３（１１３、２１３）がグランド電位である場合、パターン形成面１５ａ（１１５ａ、２１５ａ）の当該電極１３（１１３、２１３）と対向する領域の撥液性がプリント媒体５の撥液性よりも高く、電位制御部６４の制御によって、パターン形成面１５ａ（１１５ａ、２１５ａ）上の導電性液体３がプリント媒体５と当接した後に、全ての電極１３（１１３、２１３）にグランド電位が付与される場合について説明したが、これには限られない。導電性液体３とプリント媒体５とが当接した後、電極１３（１１３、２１３）の電位が、絶縁層１５（１１５、２１５）の撥液性がプリント媒体５の撥液性よりも高くなるような電位となればよい。さらに、プリント媒体５の表面に凹凸がある場合、プリント媒体５が多孔質材料で形成されている場合等のように、液体の吸収性が高い場合には、必ずしも絶縁層１５（１１５、２１５）の撥液性がプリント媒体５の撥液性よりも高くなくてもよい。

上述の第１〜第３の実施の形態では、形成パターンが互いに離隔した複数の部分を有する場合には、形成パターンを形成する前に、中間パターンを形成する場合について説明したが、これには限られない。形成パターンが互いに離隔した複数の部分を有する場合でも、中間パターンを形成しなくてもよく、形成パターンが互いに離隔した複数の部分を有していない場合でも、中間パターンを形成してもよい。

さらに、上述の第１〜第３の実施の形態では、パターン形成面１５ａ（１１５ａ、２１５ａ）上に配置される導電性液体３を初期パターンと同一形状にするために、導電性液体３が配置される前に、複数の電極１３（１１３、２１３）のうち中央部分に配置された一群の電極１３（１１３、２１３）に正電位を付与する場合について説明したが、これには限られない。例えば、初期パターンは、パターン形成面１５ａ（１１５ａ、２１５ａ）の中央部分に集まっていなくてもよく、例えば、複数箇所に点在していてもよい。また、初期パターンとするべく電極１３（１１３、２１３）の電位を制御するタイミングは、導電性液体３が配置された後でもよい。加えて、初期パターンは作成されなくてもよい。この場合、導電性液体３が配置される前に、全ての電極１３（１１３、２１３）に同一の電位（例えば、グランド電位や所定の正電位）を付与していてもよい。

また、上述の第１〜第３の実施の形態では、形成パターンに対応する電極１３（１１３、２１３）の個数と、初期パターンおよび中間パターンにそれぞれ対応する電極１３（１１３、２１３）の個数とが等しい場合について説明したが、初期パターンおよび中間パターンにそれぞれ対応する電極１３（１１３、２１３）の個数はこれに限定されるものではなく、形成パターンに基づいて決定される導電性液体３の供給量が多くなるほど増加するように制御されていればよい。さらに、初期パターンおよび中間パターンにそれぞれ対応する電極１３（１１３、２１３）の個数は、導電性液体３の供給量と無関係であってもよい。

また、上述の第１〜第３の実施の形態では、パターン形成面１５ａ（１１５ａ、２１５ａ）に導電性液体３を配置する工程、形成パターンに対応する電極１３（１１３、２１３）の電位を正電位とする工程、および形成パターンに形成された導電性液体３をプリント媒体５に転写する工程とを、この順序でそれぞれ複数回行う場合について説明したが、これには限られない。一度の工程でパターン全体を形成してもよい。

加えて、上述の第１〜第３の実施の形態においては、複数の電極１３（１１３、２１３）が絶縁層１５（１１５、２１５）によって覆われている場合について説明したが、絶縁層１５（１１５、２１５）はなくてもよい。かかる場合においては、上述のように、パターン形成面１５ａ（１１５ａ、２１５ａ）の、正電位が付与された電極１３（１１３、２１３）に対向する対向領域の撥液性の低下が小さい。そのため、パターン形成面１５ａ（１１５ａ、２１５ａ）上に配置された液体３を電位制御部６４の制御により、初期パターンや中間パターンや形成パターンとする際の応答性は低下する。しかしながら、本発明のパターン形成装置１、１０１、２０１においては、高い応答性を要求されることはないので、絶縁層１５（１１５、２１５）がない場合であっても、適用可能である。

さらに、上述の第１〜第３の実施の形態においては、ポリイミドフィルムに導電性液体３で配線パターンを形成することによって、ＦＰＣを作製する場合について説明したが、これに限らず、本発明はシリコン基板等の電気配線基板を作製する場合にも適用することができる。さらに、微小導波路や３次元モデルの作製、高精細平面ディスプレイの作製、ＤＮＡチップやμ−ＴＡＳにおける生体材料や薬液の微細パターン形成などに適用することもできる。ここで、導電性を有するＵＶ硬化インクを用いて、基板上にパターンを形成した後、所定のＵＶ光を照射してＵＶ硬化インクを硬化させ、さらにＵＶ硬化インクを重ね打ちすることを繰り返すことによって、容易に３次元モデリングをすることができる。また、導電性を有し、且つ、所定の屈折率を有する透明な液体（誘電体）を用いて所望のパターンを形成することにより、光導波路を容易に形成できる。本発明を電気配線基板の作製以外に適用する場合には、上述の実施の形態において用いられた導電性液体３のように、銅などのナノ導電性粒子が分散された、比較的導電性の高い液体ではなく、エレクトロウエッティング現象を生じる程度の導電性を有する液体であれば、任意の液体を用いることもできる。

本発明の第１の実施の形態に係るパターン形成装置の概略構成を示す図である。 図１に示すパターン形成基材の斜視図である。 （ａ）は、図１に示すパターン形成基材の上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線断面図である。 図１に示すパターン形成装置を制御するコントローラの概略構成を示すブロック図である。 図１に示すパターン形成装置を用いて形成されるパターンの一例である。 図１に示すパターン形成装置における処理手順を示すフローチャートである。 図１に示すパターン形成装置において初期パターンに対応する電極の電位を正電位とした状態を示す図である。 図１に示すパターン形成装置における液体配置工程を表す図である。 図８に示す初期パターンを有する導電性液体を形成パターンとする様子を示す図である。 図８に示す工程で配置された導電性液体を中間パターンとした状態を示す図である。 図１０に示す中間パターンを有する導電性液体を形成パターンとする様子を示す図である。 図１に示すパターン形成装置における転写工程を表す図である。 （ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係るパターン形成装置に備えられたパターン形成基材を示す図であり、（ｂ）は本発明の第２の実施の形態にかかる送液機構を示す図である。 （ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係るパターン形成装置に備えられたパターン形成基材を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）のＸＩＶＢ−ＸＩＶＢ線断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るパターン形成基材の変形例を示す図である。 表面電極を示す図３（ａ）相当図である。

符号の説明

１、１０１、２０１ パターン形成装置
３ 導電性液体
５ プリント媒体
１０、１１０、２１０、３１０ パターン形成基材
１１、１１１、２１１ 基板
１３、１１３、２１３、３１３ 電極
１４ ドライバＩＣ（電位付与手段）
１５、１１５、２１５ 絶縁層
２０ プリントヘッド（液体供給手段）
３０ 転写機構
６４ 電位制御部（電位制御手段）
１１７ 供給孔（貫通孔）
１２０ 送液機構（液体供給手段）
２１２ 凹部

Claims (25)

1. プリント媒体に導電性液体の所定のパターンを形成するパターン形成装置であって、
   絶縁性を有する基板、および前記基板上に配置された複数の電極を有するパターン形成基材と、
   前記各電極に、前記パターン形成基材の表面の、前記各電極と重なる重複領域の撥液性を第１の撥液性にする第１の電位と、前記重複領域を第１の撥液性よりも低い第２の撥液性にする第２の電位とを選択的に付与する電位付与機構と、
   前記電位付与機構を制御して、前記パターンに対応する前記電極の電位を前記第２の電位とし、且つ、前記パターンから外れた前記電極の電位を前記第１の電位とする電位制御機構と、
   前記パターン形成基材の表面上において前記パターンに形成された導電性液体をプリント媒体に当接させることによって前記プリント媒体に転写する転写機構とを備えることを特徴とするパターン形成装置。
2. 前記複数の電極は、前記基板上において互いに離隔しており、規則的に配列され、且つ、互いに同一形状を有することを特徴とする請求項１に記載のパターン形成装置。
3. 前記電位制御機構は、前記転写機構が前記パターンに形成された導電性液体を前記プリント媒体に当接させた後、前記パターンに対応する前記電極の電位を前記第１の電位とすることを特徴とする請求項２に記載のパターン形成装置。
4. 前記電位付与機構によって前記第１の電位が付与された前記電極に対応する前記重複領域の第１の撥液性が、前記プリント媒体の撥液性よりも高いことを特徴とする請求項２に記載のパターン形成装置。
5. 前記電位制御機構は、前記電位付与機構を制御して前記パターン形成基材の表面上に配置された導電性液体を前記パターンとする前に、当該表面上に配置された導電性液体の初期パターンと前記パターンとの中間の形状を有する中間パターンに対応する前記電極の電位を前記第２の電位とし、前記中間パターンから外れた前記電極の電位を前記第１の電位とするように前記電位付与機構を制御することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のパターン形成装置。
6. さらに、前記パターン形成基材の前記表面上に導電性液体を供給する液体供給機構を備えていることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のパターン形成装置。
7. 前記パターン形成基材には、前記パターン形成基材の前記表面に一方の開口を有し、前記パターン形成基材を貫通する貫通孔が形成され、
   前記液体供給機構が、前記貫通孔を通じて前記パターン形成基材の表面上に導電性液体を供給することを特徴とする請求項６に記載のパターン形成装置。
8. 前記電位制御機構は、前記電位付与機構を制御して、所定の初期パターンに対応する前記電極の電位を前記第２の電位とし、前記初期パターンから外れた前記電極の電位を前記第１の電位として、前記液体供給機構によって前記パターン形成基材の表面上に供給された前記導電性液体を初めに前記初期パターンとさせることを特徴とする請求項６又は７に記載のパターン形成装置。
9. 前記電位制御機構は、前記電位付与機構を制御して、導電性液体を前記初期パターンとさせるべく、前記複数の電極のうちの中央部分の一群の電極の電位を前記第２の電位とし、前記一群の電極を除く他の電極の電位を前記第１の電位とすることを特徴とする請求項８に記載のパターン形成装置。
10. 前記液滴供給機構は、前記パターンに応じた量の導電性液体を供給可能であり、 前記電位制御機構は、供給される導電性液体の量が多い程、前記第２の電位が付与される電極の数を多くするとともに、前記第１の電位が付与される電極の数を少なくするように前記電位付与機構を制御することを特徴とする請求項８又は９に記載のパターン形成装置。
11. 前記パターン形成基材が、前記複数の電極を覆う絶縁層をさらに備えていることを特徴とする請求項２〜１０のいずれかに記載のパターン形成装置。
12. 前記パターン形成基材には、前記絶縁層上に開口し、前記基板および前記絶縁層を貫通する貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１１に記載のパターン形成装置。
13. 前記複数の電極が、前記基板上においてマトリクス状に配列されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載のパターン形成装置。
14. 前記電極が平板であって、前記複数の電極が同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載のパターン形成装置。
15. 前記基板に複数の凹部が形成されており、前記電極が前記凹部に沿った凹形状を有していることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載のパターン形成装置。
16. さらに、前記パターン形成基材を載置して、前記液体供給機構と前記転写機構との間で移動する移動機構を備えることを特徴とする請求項６〜１０のいずれかに記載のパターン形成装置。
17. プリント媒体上に導電性液体のパターンを形成するパターン形成方法であって、
    絶縁性を有する基板、及び前記基板に配置された複数の電極を有するパターン形成基材を用意する工程と、
    前記パターン形成基材の表面上に導電性液体を配置する工程と、
    前記パターンから外れた前記電極の電位を、当該電極が対向する前記パターン形成基材の表面の対向領域の撥液性を所定の撥液性とする第１の電位とし、前記パターンに対応する前記電極の電位を、当該電極の前記対向領域を第１の撥液性よりも低い第２の撥液性とする第２の電位とするように、前記各電極に対して、前記第１の電位と前記第２の電位とを選択的に付与して、前記パターン形成基材の表面上に配置された導電性液体を当該表面上において前記パターンとする工程と、
    前記パターン形成基材の表面上において前記パターンに形成された導電性液体をプリント媒体に当接させることによって、前記導電性液体の前記パターンを前記プリント媒体に転写する工程を備えていることを特徴とするパターン形成方法。
18. 前記複数の電極は、前記基板上において互いに離隔するように規則的に配列され、且つ、互いに同一形状を有することを特徴とする請求項１７に記載のパターン形成方法。
19. 前記パターン形成基材の前記表面上において前記導電性液体を配置する工程、前記電極に第１、第２の電位を付与する工程および前記導電性液体の前記パターンを前記プリント媒体に転写する工程をこの順序でそれぞれ複数回行うことを特徴とする請求項１８に記載のパターン形成方法。
20. 前記第１の電位が付与された前記電極に対応する前記対向領域の第１の撥液性が前記プリント媒体の撥液性よりも高く、
    前記導電性液体の前記パターンを前記プリント媒体に転写する際において、前記パターンに形成された導電性液体を前記プリント媒体に当接させてから、前記パターンに対応する前記電極の電位を前記第１の電位とすることを特徴とする請求項１８又は１９に記載のパターン形成方法。
21. 前記電極に第１、第２の電位を付与する際に、前記パターン形成基材の表面上に配置された導電性液体を前記パターンとする前に、当該表面上に配置された導電性液体の初期パターンと前記パターンとの中間の形状を有する中間パターンに対応する前記電極の電位を前記第２の電位とし、前記中間パターンから外れた前記電極の電位を前記第１の電位とすることを特徴とする請求項１８〜２０のいずれかに記載のパターン形成方法。
22. 前記電極に第１、第２の電位を付与する際に、所定の初期パターンに対応する前記電極の電位を前記第２の電位とし、前記初期パターンから外れた前記電極の電位を前記第１の電位として、前記パターン形成基材の表面上に配置された導電性液体を初めに前記初期パターンにすることを特徴とする請求項１８〜２１のいずれかに記載のパターン形成方法。
23. 前記電極に第１、第２の電位を付与する際に、導電性液体を前記初期パターンとさせるべく、前記複数の電極のうちの中央部分の一群の電極の電位を前記第２の電位とし、前記中央部分の一群の電極を除く他の電極の電位を前記第１の電位とすることを特徴とする請求項２２に記載のパターン形成方法。
24. 前記パターン形成基材の表面に、前記導電性液体を配置する際に、前記パターン形成基材の表面上に前記パターンに応じた量の導電性液体が配置され、
    前記電極に第１、第２の電位を付与する際に、当該表面上に配置された導電性液体の量が多い程、前記第２の電位を付与する電極の数を多くし、且つ、前記第１の電位を付与する電極の数を少なくすることを特徴とする請求項２２又は２３に記載のパターン形成方法。
25. 前記パターン形成基材が、前記複数の電極を覆う絶縁層をさらに備えていることを特徴とする請求項１８〜２４のいずれかに記載のパターン形成方法。

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