CN100400293C - 封盖单元的控制方法、液滴喷射装置及设备制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种封盖装置，所述封盖装置包括；密封单元，用于至少密封喷射液滴的液滴喷射头的喷嘴孔；加热单元，用于至少加热液滴喷射头的喷嘴孔附近；以及负压供应单元，用于将使得液滴从喷嘴孔喷出的负压供给密封喷嘴孔的密封单元的内部。

Description

封盖单元的控制方法、液滴喷射装置及设备制造方法

技术领域

本发明涉及用于密封(称为封盖)液滴喷射头中的喷嘴孔、并防止液滴溶剂变干和喷嘴孔堵塞的封盖单元，还涉及控制封盖单元的方法，包含所述封盖单元的液滴喷射装置，以及使用所述装置的设备制造方法。

背景技术

液滴喷射头由容纳液滴溶剂的压力产生室、使压力产生室增压的压电元件和连接到压力产生室的喷嘴孔形成。由于压力产生室中的液滴溶剂由压电元件增压，所以少量液滴溶剂以液滴状从喷嘴孔喷出。在具有例如这种结构的液滴喷射头中，如果液滴溶剂在喷嘴孔附近蒸发，或如果气泡在液滴喷射头内变成堵塞物，则液滴喷射发生故障。据此，这种类型的液滴喷射头需要一种用于密封喷嘴孔以便防止液滴溶剂变干和防止阻塞喷嘴孔的喷嘴孔。

即使在使用封盖单元密封液滴喷射头的喷嘴孔时，如果这些喷嘴孔长时间密封，则由于位于液滴溶剂的流道上和喷嘴孔中的液滴溶剂蒸发，或由于液滴溶剂在封盖单元内变干，液滴溶剂的保湿性能也会下降，从而液滴溶剂粘度增加，且喷嘴孔可能堵塞。据此，为液滴喷射头而设置的封盖单元是这样一种封盖单元，不仅通过简单地密封液滴喷射头的喷嘴孔，而且通过使用抽吸泵将负压作用于喷嘴孔上，用力使液滴喷射头从喷嘴孔排出，排出喷嘴孔附近已经变浓的液滴溶剂，或喷出压力产生室中已经变成堵塞物的气泡。

注意到，除了使用封盖单元的方法外，清除喷嘴孔中的阻塞物的方法还包括：一种使用清除装置的方法，所述清除装置使用擦拭器擦拭形成液滴喷射头的喷嘴孔的表面；以及一种冲洗方法，通过提高压电元件施加给压力产生室的压力，用力喷出喷射量比正常的液滴喷射量更大的液滴。传统的封盖单元举例来说在日本未审专利申请首次公开出版物No.H10-264402中得以详细描述。

当堵塞在液滴喷射头中形成时，通过封盖单元进行上述抽吸，通过清除装置进行上述清除，或进行冲洗。然而，如果没有清除堵塞，则多次进行抽吸、清除或冲洗。因此，出现这样的问题，从没有形成堵塞的喷嘴孔喷出的液滴溶剂喷射量增加，从而不必要地消耗液滴溶剂。

此外，如果在多个时候(on a plurality of occasion)执行抽吸或类似动作，则出现这样的问题，需要花时间来恢复正常状态(即，所有喷嘴孔都可喷出液滴的状态)。近年来，液滴喷射头已用于制造在液晶显示设备、微型显示器、以及各种具有微型图案的装置中使用的过滤器。如果花时间来恢复正常状态，则可能产生这样的问题，生产量(即，单位时间内制造的装置数量)减少相应的量。

考虑到上述情况，作出了本发明，且本发明的一个目的是提供一种封盖单元，所述封盖单元能在短时间内清除液滴喷射头的喷嘴孔中的堵塞和类似情况，同时限制液滴溶剂的不必要消耗；还提供一种用于封盖单元的控制方法，包括所述封盖单元的液滴喷射装置，以及使用所述液滴喷射装置制造设备的设备制造方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的封盖装置包括：密封单元，用于至少密封液滴喷射头的喷嘴孔，其中所述液滴喷射头包括用于喷射液滴的喷嘴孔；加热单元，用于至少加热液滴喷射头的喷嘴孔附近；以及负压供应单元，用于将使得液滴从喷嘴孔喷出的负压供给密封喷嘴孔的密封单元的内部。

根据本发明，在加热液滴喷射头的喷嘴孔附近后，通过将负压供给密封喷嘴孔的密封单元的内部，可能降低变浓的液滴溶剂的粘度，或熔化固化的液滴溶剂，并用力将其从喷嘴孔喷出。结果，可能在短时间内清除喷嘴孔中的堵塞物，同时限制液滴溶剂的不必要消耗。

本发明的封盖装置还可包括控制单元，用于控制加热单元加热喷嘴孔附近的时间，并控制负压供应单元供应负压的时间。

根据本发明，由于喷嘴孔附近的加热时间和负压供应时间受控制单元控制，所以可能保证为了降低变浓的液滴溶剂或熔化固化的液滴溶剂所需要的充分加热时间。此外，由于可能刚好(just)保证仅喷射粘度已经降低的液滴或熔化的固化液滴溶剂，所以不仅可能使液滴溶剂的不必要消耗保持最小，而且可能在短时间内可靠地清除喷嘴孔中的堵塞物。

此外，在本发明的封盖装置中，控制单元可包括用于测量喷嘴孔被密封单元密封的时间长度的时间测量单元，且控制单元执行控制，以根据时间测量单元测量的时间长度改变加热时间和负压供应时间。

根据本发明，由于测量了喷嘴孔被液滴喷射头密封的时间长度，并根据此测量结果改变了加热时间和负压供应时间，所以可能根据液滴溶剂的粘度增加的程度或根据液滴溶剂的固化程度设定加热时间和负压供应时间，从而不仅可能使液滴溶剂的不必要消耗保持最小，而且可能在短时间内可靠地清除喷嘴孔中的堵塞物。

并且，在本发明的封盖装置中，也可能提供用于测量喷嘴孔附近的温度的温度测量单元，且加热单元根据温度测量单元测量的温度调整喷嘴孔附近的加热温度。

根据本发明，由于喷嘴孔附近的加热温度是根据喷嘴孔附近的温度测量结果进行调整的，所以不管周围温度如何，都可能保持固定的加热温度。结果是，可能有效地降低变浓的液滴溶剂或固化的液滴溶剂的粘度，从而可能在短时间内可靠地清除喷嘴孔中的堵塞物。

为了解决上述问题，本发明旨在提供一种用于控制封盖装置的方法，其中所述封盖装置包括压力产生元件，用于响应于供给的驱动信号产生压力，至少密封喷射液滴的液滴喷射头的喷嘴孔的密封单元，从所述喷嘴孔喷出由压力产生元件产生的压力增压的液滴；所述方法包括以下步骤：通过高速驱动所述压力产生元件，加热液滴喷射头的喷嘴孔附近而不会使得液滴从喷嘴孔喷出；以及将负压供给密封所述喷嘴孔的密封单元内部，以使液滴从喷嘴孔喷出。

根据本发明，在加热液滴喷射头的喷嘴孔附近后，通过将负压供给密封喷嘴孔的密封单元的内部，可能降低变浓的液滴溶剂的粘度，或熔化固化的液滴溶剂，并用力将其从喷嘴孔喷出。结果，可能在短时间内清除喷嘴孔中的堵塞物，同时限制液滴溶剂的不必要消耗。

用于控制本发明的封盖装置的方法还可包括以下步骤：在确定喷嘴孔是否堵塞之后，在存在堵塞的情况下，对喷嘴孔附近进行加热和将负压供给密封单元内部。

根据本发明，由于事先确定是否从每个喷嘴孔都已喷出液滴，且根据确定结果加热喷嘴孔附近和将负压供给密封喷嘴孔的密封单元内部，所以仅在例如喷嘴孔堵塞等没有喷出液滴的故障发生时，进行液滴的喷射，从而清除故障。例如，与定期执行加热和负压的供应时相比，通过执行这种控制，不会不必要地喷射液滴溶剂。结果，可能限制液滴溶剂的消耗，且可能为消除加热或供给负压而执行的液滴喷射所需要的时间。

在用于控制本发明的封盖装置的方法中，可同时执行加热液滴喷射头的喷嘴孔附近的步骤和将负压供给密封单元内部以使液滴从喷嘴孔喷出的步骤。

根据本发明，由于在将负压供给密封喷嘴孔的密封单元的同时对喷嘴孔的附近进行加热，所以可能缩短液滴喷射所需要的时间。

可选地，在用于控制本发明的封盖装置的方法中，可对喷嘴孔附近进行初步加热后，可同时执行加热喷嘴孔附近的步骤和将负压供给密封单元内部的步骤。

根据本发明，由于加热喷嘴孔附近和将负压供给密封喷嘴孔的密封单元内部是同时执行的，且在对喷嘴孔附近进行初步加热之后，所以可能设定较长的加热时间，从而可能有效地降低变浓的液滴溶剂的粘度，或有效地熔化固化的液滴溶剂。

在用于控制本发明的封盖装置的方法中，该方法还可包括以下步骤：测量所述液滴喷射头的喷嘴孔被密封单元密封的时间长度后，根据所测量的时间长度，改变加热喷嘴孔附近的时间长度及将负压供给密封单元内部的时间长度。

根据本发明，由于将负压供给密封喷嘴孔的密封单元内部是在喷嘴孔的初步加热后执行的，所以可能在充分降低变浓的液滴溶剂的浓度后或在充分熔化固化的液滴溶剂后进行喷射。

此外，用于控制本发明的封盖装置的方法还可包括以下步骤：测量喷嘴孔被密封单元密封的时间长度，和根据所测量的喷嘴孔被密封单元密封的时间长度改变加热喷嘴孔附近的时间长度及将负压供给密封单元内部的时间长度。

根据本发明，由于测量了密封液滴喷射头的喷嘴孔的时间长度，且根据测量结果改变了负压供应时间，所以可能根据液滴溶剂的粘度的增加程度或液滴溶剂的固化程度设定加热时间和负压供应时间，从而不仅可能使液滴溶剂的不必要消耗保持最小，而且可能在短时间内可靠地清除喷嘴中的堵塞物。

用于控制本发明的封盖装置的方法还可包括改变供给密封单元内部的负压的大小的步骤。

根据本发明，由于改变了供给密封喷嘴孔的密封单元内部的负压大小，所以可能控制每单位时间喷出的液滴量，且可能缩短喷射液滴的时间。

为了解决上述问题，本发明的液滴喷射装置包括：液滴喷射头，包括：压力产生元件，用于响应于供给的驱动信号产生压力，以及喷嘴孔，从所述喷嘴孔喷出由压力产生元件产生的压力进行增压的液滴；驱动信号产生单元，用于高速驱动所述压力产生元件加热所述液滴喷射头的所述喷嘴孔附近，而不会使得液滴从喷嘴孔喷出；以及封盖装置，包括：密封单元，用于密封喷嘴孔，以及负压供应单元，用于将使液滴从喷嘴孔喷出的负压供给密封单元内部。

根据本发明，在使用设置在液滴喷射头中的压力产生元件加热液滴喷射头的喷嘴孔附近后，通过将负压供给密封喷嘴孔的密封单元内部，可能降低变浓的液滴溶剂的粘度或熔化的固化液滴溶剂，并用力将其从喷嘴孔喷出。结果，可能在短时间内清除喷嘴孔中的堵塞物，同时限制液滴溶剂的不必要消耗。此外，由于液滴喷射头的喷嘴孔附近是使用设置在液滴喷射头中的压力产生元件进行加热的，所以与加热单元设置为与压力产生元件分离时相比，可能实现液滴喷射头的尺寸减小和成本减小。

本发明的液滴喷射装置还可包括：检测单元，用于确定是否已从每个喷嘴孔都喷出液滴；以及控制单元，用于根据检测单元的检测结果控制驱动信号产生单元和设置在封盖装置中的负压供应单元的至少之一。

根据本发明，由于预先确定是否已从每个喷嘴孔喷出液滴，且根据确定结果加热喷嘴孔附近和将负压供给密封喷嘴孔的密封单元内部，所以仅在例如喷嘴孔堵塞等没有喷出液滴的故障发生时，才喷射液滴，以清除故障。举例来说，与定期执行加热和负压的供应相比，通过执行这种控制，可能限制液滴溶剂的消耗，和消除为加热或供应负压而执行的液滴喷射所需要的时间。

在本发明的液滴喷射装置中，控制单元可包括时间测量单元，所述时间测量单元用于测量被密封单元密封的液滴喷射头的喷嘴孔的时间长度，且控制单元根据由时间测量单元测量的时间长度，控制将从所述驱动信号产生单元产生的加热驱动信号供给压力产生元件的时间长度和将负压供给密封单元内部的时间长度。

根据本发明，由于测量了已经封盖液滴喷射头的喷嘴孔的时间长度，且根据此测量结果改变了压力产生元件进行加热的时间长度和负压供应装置的供应负压的时间长度，所以可能根据液滴溶剂的粘度增加程度或液滴溶剂的固化程度设定加热时间和负压供应时间，从而不仅可能使液滴溶剂的不必要消耗保持最小，而且可能在短时间内可靠地清除喷嘴中的堵塞物。

在本发明的液滴喷射装置中，加热驱动信号可具有位于超音波频带中的重复频率。

此外，在本发明的液滴喷射装置中，重复频率可以是40kHz或更大。

并且，在本发明的液滴喷射装置中，加热驱动信号的振幅可以是液滴从喷嘴孔喷出时施加给压力产生元件的驱动信号的振幅的一半或更小。

制造本发明的装置的方法是制造包括在其上的预定位置中形成具有功能性的图案的工件的装置的方法，包括以下步骤：使用上述封盖装置，或使用用于控制上述封盖装置的方法，从设置在液滴喷射头中的喷嘴孔喷射液滴；以及在完成从喷嘴孔喷射液滴的步骤后，通过使用液滴喷射头将液滴喷射到工件上，形成图案。

根据本发明，降低了变浓的液滴溶剂的粘度，熔化了固化的液滴溶剂，接着，使用上述封盖装置，或使用用于控制封盖装置的方法，或液滴喷射装置，喷射所述液滴溶剂。结果，不仅可能限制液滴溶剂的不必要消耗，而且延长了形成图案的液滴喷射时间。结果是，可能减小装置制造成本和提高生产量。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的液滴喷射装置的示意性结构的透视图。

图2是喷射头20的部件分解透视图。

图3示出喷射头20的主要部分的部分透视图。

图4A示出封盖单元22的结构的平面图。

图4B示出沿图4A中的线A-A获得的封盖单元22的结构的截面图。

图5示出根据本发明的一个实施例的液滴喷射装置的电气功能的结构的框图。

图6A和6B示出正常的驱动信号和由驱动信号产生单元54产生的用于加热的驱动信号的一个周期的波形。

图7示出用于控制根据本发明的一个实施例的封盖单元的方法的实例的流程图。

图8示出喷射头20被封盖单元22封盖的状态的截面图。

图9A至9C示出压电元件150的初步加热时间和加热时间以及封盖部分42的吸入时间之间的关系。

具体实施方式

现在将参看附图详细描述封盖单元及其控制方法、液滴喷射装置、以及根据本发明的一个实施例的设备制造方法。

液滴喷射装置

图1示出根据本发明的一个实施例的液滴喷射装置的示意性结构的透视图。注意到，在以下给出的描述中，在图中设置XYZ直角坐标系统的情况下，将参看此XYZ直角坐标系统描述每个部件之间的位置关系。在XYZ直角坐标系统中，将XY平面设置为平行于水平面的平面，将Z轴设置为垂直向上的方向。此外，将本实施例中的喷射头(即液滴喷射头)20的移动方向设定为X方向，将平台(stage)ST的移动方向设定为Y方向。

如图1中所示，本实施例的液滴喷射装置IJ配置为包括底座10、在底座10上支撑例如玻璃衬底等衬底P的平台ST、以及支撑在平台ST上方(即+Z方向上)且能将预定液滴喷射到衬底P上的喷射头20。支撑平台ST以使其能在Y方向上移动的第一移动件12设置在底座10和平台ST之间。支撑喷射头20以使其能在X方向上移动的第二移动件14设置在平台ST上方。

贮液箱(tank)16用于储存通过流道18从喷射头20喷射的液滴的溶剂(即液滴溶剂)，且连接到喷射头20。封盖单元(即封盖单元)22和清洁单元24也设置在底座10上方。

控制单元26控制液滴喷射装置IJ的每个部分(例如，第一移动件12和第二移动件14等)，并控制液滴喷射装置IJ的整个操作。

第一移动件12设置在底座10上，且位于Y轴方向上。所述第一移动件12举例来说可通过线性监控器形成，且设置有导轨12a和滑块12b，所述滑块12b设置为能够沿导轨12a移动。通过沿导轨12a在Y轴方向上移动能够设置所述线性电机型第一移动件12的滑块12b。

滑块12b设置有用于绕Z轴(θz)转动的电机12c。所述电机12c举例来说可以是直接驱动式电机，且电机12c的转子固定到平台ST。结果，通过使电机12c通电，转子和平台ST在θz方向上转动，使得平台ST能被指示(index)(即转动指示)。也就是说，第一移动件12能在Y轴方向和θz方向上移动平台ST。平台ST保持衬底P，且将其设置在预定位置。

平台ST具有抽吸保持装置(未示出)，且在所述抽吸保持装置被操作时，通过设置在平台ST中的抽吸孔(未示出)将衬底P吸到平台ST上，并保持在这里。

使用支柱28a将第二移动件14相对于底座10直立安装，且安装在底座10的后部10a上。第二移动件14由线性电机形成，且支撑在固定到支柱28a的柱28b上。第二移动件14设置有支撑在柱28b上的导轨14a和被支撑以便沿导轨14a在X轴方向上移动的滑块14b。可通过沿导轨14a在X轴方向上移动而设置滑块14b。上述喷射头20安装在滑块14b上。

喷射头20具有呈电机30、32、34和36形式的摆动定位设备。当驱动电机30时，喷射头20可在Z轴方向上向上或向下移动，使喷射头20能位于Z方向上的理想位置处。当驱动电机32时，喷射头20可在β方向上绕Y轴摆动，使得喷射头20的角度能被调整。当驱动电机34时，喷射头20可在γ方向上绕X轴摆动，使得喷射头20的角度能被调整。当驱动电机36时，喷射头20可在α方向上绕Z轴摆动，使得喷射头20的角度能被调整。

以此方式，图1中所示的喷射头20支撑在滑块14b上，以便能在Z方向上做直线运动，和以便能在α方向、β方向和γ方向上摆动，使得其角度能被调整。喷射头20的位置和空间方位角被控制单元26精确控制，以使相对于平台ST侧上的衬底P的液滴喷射表面20a的位置或空间方位角是预定位置或预定空间方位角。多个喷射液滴的喷嘴孔设置在喷射头20的液滴喷射表面20a中。

当液滴从上述喷射头20喷出时，可能使用包含各种材料的液滴，例如含有染色剂的油墨、含有例如精细金属颗粒等材料的分散溶液、包含例如PEDOT:PSS等空穴注入材料或例如发光材料等有机场致发光(EL)材料、例如液晶材料等官能液、包含用于微透镜的材料的官能液和包含蛋白质或核酸或类似物等的生物聚合物。

这里，将描述喷射头20的结构。图2是喷射头20的部件分解透视图。图3示出喷射头20的主要部分的一部分的透视图。图2中所示的喷射头20形成为包括喷嘴板110、压力室衬底120、隔膜130和壳体140。如图2中所示，压力室衬底120设置有空腔121、侧壁122、贮液器123和供给口124。空腔121是压力室，通过蚀刻由硅或类似物等制成的衬底形成。形成侧壁122，以便分开空腔121，且贮液器123形成为共用流道，在每个空腔121充满液滴溶剂时，所述流道能供给液滴溶剂。供给口124形成为使得液滴溶剂导入每个空腔121中。

如图3中所示，形成隔膜130，以便能粘到压力室衬底120的一个表面。压电元件150为上述压电装置的一个部件，设置在隔膜130中。压电元件150是具有钙钛矿结构的铁电晶体，且在隔膜130上形成为预定构造。压电元件150被配置以便能响应从控制单元26供给的驱动信号产生体积变化。喷嘴板110粘到压力室衬底120上，以使其喷嘴孔111被放置在相应于多个空腔(即压力室)121的每个的位置处，所述多个空腔121设置在压力室衬底120中。喷嘴板110已经粘附到其的压力衬底120进一步嵌在壳体140中，如图2中所示，以便形成液滴喷射头20。

为了从喷嘴头20喷出液滴，首先，控制单元26将用于喷射液滴的驱动信号供给喷射头20。已将液滴溶剂供给喷射头20的空腔121，且在将驱动信号供给喷射头20时，设置在喷射头20中的压电元件150响应所述驱动信号产生体积变化。这种体积变化使隔膜130变形，且使空腔121的体积改变。结果，液滴从所述空腔121的喷嘴孔111喷出。已经由于喷射而减少的液滴接着从贮液箱重新注入空腔121，其中从所述空腔121喷出液滴。

通过施加驱动电压，其中在喷射液滴时施加的驱动电压和波形(即，最大电压和频率)是不同的，且无需从喷嘴孔111喷出任何液滴，设置在喷射头20中的压电元件150就能加热空腔121内的液滴溶剂。也就是说，压电元件150可用作加热单元，以加热喷嘴孔111附近。注意，参看图2和图3描述的喷射头构造为，以便通过在压电元件中产生体积变化而喷射液滴，然而也可具有通过使用加热元件将热供给液滴溶剂以使液滴溶剂膨胀(expand)从而喷射液滴的头结构。也可具有通过使用静电使隔膜变形产生体积变化而喷射液滴的喷射头。

返回图1，作为第二移动件14在X轴方向上移动喷射头20的结果，可有选择地将喷射头20设置在清洁单元24或封盖单元22上方。即，例如，如果在装置制造工艺中喷射头20在清洁单元24上方移动，则可清洁喷射头20。此外，如果喷射头20在封盖单元22上方移动，则可能在喷射头20的液滴喷射表面20a 上进行封盖，或用液滴充满空腔121，或修理由于喷嘴孔111中的堵塞物造成的喷射故障。

即，清洁单元24和封盖单元22远离直接放置在底座10顶部上的后部10a侧上的喷射头20的移动路径之下的平台ST。由于将衬底P传送到平台ST上和将衬底P从平台ST去除的任务是在底座10的前部10b侧上执行的，所以清洁单元24或封盖单元22没有妨碍这些任务。

清洁单元24能定期或在装置制造过程中或在准备期间清洁喷射头20的喷嘴孔111及类似物。在没有装置正在制造的准备期间封盖单元22可封盖液滴喷射表面20a，以使喷射头20的液滴喷射表面20a不会变干，或可在空腔121用液滴充满时使用，或可在喷射故障发生时修理喷射头20。

封盖单元

接着，将详细描述封盖单元22。图4A和4B示出封盖单元22的结构的图示。图4A是从喷射头20侧观看的封盖单元22的平面图，图4B是沿图4A中的线A-A获得的截面图。如图4A和4B中所示，封盖单元22配置为包括本体40、封盖部分42(即密封部分)、连接管44和泵(即负压供应装置)46。

封盖部分42设置有：润湿件42b，装在凹入部分42a的内部中，且凹入部分42a在本体40中形成；凸出部分42c，从本体40的顶面40a凸出。穿过本体40的底面40b的连接管44连接到凹入部分42a的底面。这里，润湿件42b由例如海绵等具有吸收从喷射头20喷出液滴的优良性能和在吸收液滴时保持这种润湿状态的材料形成。泵46经由连通管44对封盖部分42抽吸和增压(即将负压供给封盖部分42)。泵46电连接到控制单元26，且泵46的驱动由控制单元26控制。

返回图1，本发明的液滴喷射装置IJ设置有：喷射检测单元38，确定在设置在喷射头20的液滴喷射表面20a中的多个喷嘴孔111中是否存在不喷射液滴的喷嘴孔111(即，是否存在漏点)，喷射检测单元38举例来说可由激光源和检测来自激光源的激光的光测器形成。激光源和光测器放置为使得在X方向上的喷射头20的位置位于预定位置时将从每个喷嘴孔111喷出的液滴轨迹夹在中间。激光源和光测器基于在液滴顺序地从每个喷嘴孔111喷出时光测器检测的光量是否存在变化，检测是否存在漏点。

喷射检测单元38也可由印刷单元和图像拾取元件形成，在所述印刷单元上，印刷来自每个喷嘴孔111的液滴，且所述印刷单元形成为使得其印刷表面可用擦试器或类似物等清洁，所述图像拾取元件例如设置为通过光学透镜或类似物等与印刷单元光耦合的电荷耦合器件(CCD)。当喷射检测单元38使用这种结构形成时，印刷表面通过从每个喷嘴孔111喷出液滴而被印刷。接着，对图像拾取元件通过对印刷表面的图像拾取获得的图像信号进行图像处理，接着使得能对是否存在任何漏点进行检测。

接着，将对本实施例的液滴喷射装置IJ的电气功能的结构进行描述。图5示出根据本发明的实施例的液滴喷射装置的电气功能的结构的框图。注意到，在图5中，将相同的附图标记分配给相应于图1至4B中所示的元件的单元(block)。如图5中所示，控制液滴喷射装置IJ的电气结构配置为使其包括控制计算机50、控制单元26和驱动集成电路60。

控制计算机50可形成为使其包括例如中央处理单元(CPU)、例如随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)等内部存储器、硬盘、例如CD-ROM等外部存储器和例如液晶显示设备或阴极射线管(CRT)等显示设备。控制计算机50根据储存在ROM中或硬盘上的程序输出用于控制液滴喷射装置IJ的操作的控制信号。所述控制计算机50举例来说使用电缆或类似物等连接到设置在图1中所示液滴喷射装置IJ中的控制单元26。

控制单元26配置为使其包括计算控制单元52、驱动信号产生单元54和计时器单元56。计算控制单元52驱动第一移动件12、第二移动件14和电机30至36，也根据从控制计算机50输入的控制信号和根据预先内部存储的控制程序控制设置在封盖单元22中的泵46的操作。

计算控制单元52也输出多个数据(即，驱动信号产生数据)，所述数据用于产生各种驱动信号，所述驱动信号驱动设置在喷射头20中的多个压电元件150。根据上述控制程序，计算控制单元52也产生选择数据，并将其输出到设置在驱动集成电路60中的开关信号产生单元62。这种选择数据由喷嘴选择数据和波形选择数据组成，其中所述喷嘴选择数据用于执行驱动信号待施加给的压电元件150，所述波形选择数据用于指定施加给压电元件150的驱动信号。

此外，计算控制单元52使用定时器单元56测量已经使用封盖单元22封盖(即密封)喷射头20的时间长度，也控制已经使用压电元件150加热喷嘴孔111附近的时间长度和已经驱动泵46的时间长度。根据喷射检测单元38的检测结果，计算控制单元52也控制喷射头20的封盖或清洁。

驱动信号产生单元54根据上述驱动信号产生数据产生多个具有预定构造的驱动信号(即，正常驱动信号或加热驱动信号)，并将它们输出到开关电路64。定时器单元56举例来说接收时间测量开始信号和从计算控制单元52输出的测量时间的输入，并在自时间测量开始已经经过测量时间时输出时间测量完成信号。

驱动信号集成电路60设置在喷射头20内，并配置为使其包括开关信号产生单元62根据从计算控制单元52输出的选择数据产生命令驱动信号供给或不供给相应的压电元件150的开关信号，并将这些开关信号输出到开关电路64。每个压电元件150都设置有开关电路64，且将由开关信号指示的驱动信号输出到压电元件150。

这里，将对由驱动信号产生单元54产生的驱动信号的实例进行描述。图6A至6B示出正常驱动信号和由驱动信号产生单元54产生的用于加热的驱动信号的一个周期的波形的典型图示。图6A示出正常驱动信号ND的波形，图6B示出加热驱动信号HD的波形。如图6A中所示，正常驱动信号ND的重复频率“f”设定为10kHz，同时，如图6B中所示，加热驱动信号HD的重复频率“f”设定为100kHz。注意到，这里，将加热驱动信号HD的重复频率“f”设定为100kHz的情形作为实例进行描述。然而，在40kHz的超声范围内的频率对加热驱动信号HD的重复频率“f”是优选的。

在100kHz附近的重复频率“f”使压电元件150能被充分驱动，同时，这种频率通过以高速驱动压电元件150产生具有优良响应的操作热。加热驱动信号HD的振幅设定为液滴不能从喷嘴孔111喷出的大小，例如，正常驱动信号ND的振幅VHN的一半(即，50％)。注意到，这里，将加热驱动信号HD的振幅设定为正常驱动信号ND的振幅VHN的一半的情形作为实例进行了描述。然而，优选的是，加热驱动信号HD的振幅是正常驱动信号ND的振幅VHN的一半或更小。

液滴喷射方法和封盖单元控制方法

接着，将描述使用具有上述结构的液滴喷射装置IJ在衬底P上形成微阵列的方法。此外，将描述在形成微阵列时执行的用于控制封盖单元的方法。图7示出根据本发明的一个实施例的封盖单元控制方法的实例的流程图。

在图7中所示的流程图中，在程序开始时，在计算控制单元52中确定漏点检测命令存在还是不存在(步骤S11)。漏点检测命令在打开液滴喷射装置IJ的电源时从控制计算机50输出，或在开始液滴喷射时或在更换衬底P时从计算控制单元52的程序输出。所述漏点检测命令也在控制计算机50的操作者发出手动命令给控制计算机50时从控制计算机50输出。如果不存在漏点检测命令(即，如果确定结果为“否”)，则重复步骤S11的执行，直到漏点检测命令存在。

然而，如果在步骤S11中，漏点检测命令存在(即，如果确定结果为“是”)，则计算控制单元52移动和定位喷射头20，以便驱动第二移动件14，从而将喷嘴孔111放置在喷射检测单元38上方(即，+Z方向上)。当喷射头20的定位完成时，计算控制单元52将驱动信号产生数据输出到驱动信号产生单元54，以便产生正常驱动信号ND，并将选择数据输出到开关信号产生单元62。

根据从计算控制单元52发送的选择数据，在开关信号产生单元62中产生命令驱动信号是供给还是不供给相应的压电元件150的开关信号，然后将由开关信号指定的正常驱动信号ND通过开关电路64输出到压电元件150。结果，液滴从喷射头20的多个喷嘴孔喷射到喷射检测单元38，且通过喷射检测单元38进行漏点检测(步骤S12)。

在漏点检测完成时，检测结果输出到计算控制单元52，且是否存在任何漏点由计算控制单元52确定(步骤S13)。如果确定不存在漏点(即，如果确定结果为“否”)，则执行液滴的正常喷射(步骤S14)。即，计算控制单元52控制第一移动件12，以使对象P移动到移动开始位置，并控制第二移动件14和类似物，以使喷射头20移动到喷射开始位置。然后，分别将驱动信号产生数据和选择数据输出到驱动信号产生单元54和开关信号产生单元62，然后，将正常驱动信号ND供给压电元件150，从而开始将液滴喷射到衬底P上。

一旦液滴的喷射开始，则计算控制单元52以距喷射头20的预定喷嘴的预定宽度将液滴喷射到衬底P上，同时在X轴方向上使喷射头20和衬底P相对移动，以便在衬底P上形成微阵列。在本实施例中，在喷射头20在+X方向上相对于衬底P移动时执行喷射操作。当喷射头20和衬底P的一种相对移动(即，扫描)已经结束时，支撑衬底P的平台ST在Y轴方向上相对于喷射头20执行移动预定距离的步骤。然后，在第二次使喷射头20在例如-X方向上相对于衬底P进行相对移动时，计算控制单元52执行喷射操作。通过重复所述操作多次，喷射头20根据计算控制单元52的控制将液滴喷射到衬底P上，以便形成微阵列。

在作为执行上述操作的结果使微阵列在衬底P上形成时，计算控制单元52控制第一移动件12，以使上面已喷射液滴的衬底P移动到卸载位置。然后释放平台ST的抽吸保持，且通过卸载装置(未示出)将衬底P从平台ST卸载。接着，在从平台ST卸载衬底P时，计算控制单元52控制第二移动件14，以使喷射头20在X轴方向上移动，并定位在封盖单元22上方。喷射头20接着在Z轴方向上进一步移动，并放置为与封盖单元22接触，从而执行喷射头20的封盖(步骤S15)。一旦喷射头20的封盖开始，则重置显示封盖时间的计数器Tc，且再次使用计时器单元56开始封盖时间的测量。作为上述操作的结果，完成将液滴喷射到一个衬底P上的操作。

然而，如果在步骤S13中，确定漏点存在(即，如果确定的结果为“是”)，则计算控制单元52确定在所有喷嘴孔111中是否有2％或更多的喷嘴孔存在漏点。如果不是2％的喷嘴孔具有漏点(即，如果确定的结果为“否”)，则计算控制单元52将计数器Tp的值设为“2”，所述值表示封盖部分42被泵46抽吸的时间(即负压供给封盖部分42的时间)，从而将抽吸时间设定为两秒(步骤S17)。

在已经设定计数器Tp的值时，计算控制单元52控制第二移动件14，以便移动喷射头20，并将其定位在封盖单元22上方。接着，喷射头20在Z轴方向上进一步移动，并放置为与封盖单元22接触，从而执行喷射头20的封盖。图8示出喷射头20被封盖单元22封盖的状态的截面图。如图8中所示，喷射头20的液滴喷射表面20a放置在封盖部分42的润湿件42b前面。此外，喷射头20的液滴喷射表面20a与凸出部分42c啮合，执行封盖。

在喷射头20的封盖通过封盖单元22执行时，计算控制单元52输出控制信号到泵46，从而通过在计数器Tp中设定的时间内(在本实例中，为2秒)将负压供给封盖部分42，执行抽吸(步骤S18)。在步骤S17，由于这里仅设定了表示封盖部分42的抽吸时间的计数器Tp的值，所以仅执行抽吸。一旦已经结束两秒的抽吸，则处理返回到步骤S11。

然而，如果在步骤S16中，2％或更多的喷嘴孔存在漏点(即，确定结果为“是”)，则计算控制单元52确定表示最新封盖时间的时间长度的计数器Tc的值是否是表示24小时或更大的值(步骤S19)。如果计数器Tc的值小于表示24小时的值(即，如果确定结果为“否”)，则计算控制单元52将表示压电元件150的初步加热时间的计数器Ty的值设定为“20”，从而将初步加热时间设定为20秒。

此外，随着将表示泵46抽吸封盖部分42的时间的计数器Tp的值和表示压电元件150的加热时间的计数器Tk的值设定为“2”，抽吸时间和加热时间设定为2秒(步骤S20)。注意到，初步加热是在对封盖部分42进行抽吸之前由压电元件150执行的预先加热。加热是与封盖部分42的抽吸一起的由压电元件150执行的加热。

当计数器Ty、Tp和Tk的值已经被设定时，计算控制单元52控制第二移动件14，以使喷射头20移动和定位在封盖单元22上方。接着，计算控制单元52在Z轴方向上进一步移动喷射头20，以便将其放置为与封盖单元22接触，并封盖喷射头20。结果，喷射头20以与图8中所示相同的方式被封盖。

在执行封盖单元22对喷射头20的封盖时，计算控制单元52首先将加热驱动信号HD输出到喷射头20，并在计数器Ty中设定的时间(在此实例中，20秒)内对喷嘴孔111附近(即，空腔121内的液滴溶剂)进行初步加热。在初步加热结束时，加热驱动信号HD在计数器Tk中设定的时间(在此实例中，2秒)内输出到喷射头20，并加热喷射孔111的附近。与此同时，在计数器Tp中设定的时间(在此实例中，2秒)内将负压供给封盖部分42，并执行抽吸(步骤S18)。一旦上述操作已经结束，则处理返回步骤S11。

在通过步骤S16和步骤S17执行步骤S18时的处理中，由于漏点数较小，所以仅进行两秒的抽吸。然而，在通过步骤S19和步骤S20执行步骤S18时的处理中，由于漏点数较大，所以执行初步加热，以便降低已经在喷嘴孔111附近变浓的液滴溶剂的粘度，或熔化固化的液滴溶剂，且此后执行加热和抽吸。

这里，将对压电元件150的加热时间和封盖部分42的抽吸时间进行描述。图9A至9C示出压电元件150的初步加热时间和加热时间以及封盖部分42的抽吸时间之间的关系。如图9A中所示，提供了第一时间T1和第二时间T2，且在此期间将重复频率“f”为100kHz的加热驱动信号HD供给压电元件150，从而加热喷嘴孔111附近。

在第一时间T1中，将加热驱动信号HD供给压电元件150，然而，没有执行封盖部分42的抽吸。与此相比，在第二时间T2中，将加热驱动信号HD供给压电元件150，且也执行封盖部分42的抽吸。如上所述，由于初步加热是在对封盖部分42进行抽吸之前由压电元件150执行的预先加热，所以上述第一时间T1是初步加热时间，第二时间T2是加热时间和抽吸时间。即，在本实施例中，加热时间和抽吸时间是同时设定的。

返回图7，如果在步骤19中，计数器Tc的值是表示24小时或更大的值(即，如果确定结果为“是”)，则计算控制单元52确定表示最新封盖时间的时间长度的计数器Tc的值是表示120小时或更大的值(步骤S21)。如果计数器Tc的值小于表示120小时的值(即，如果确定结果为“否”)，则计算控制单元52将表示压电元件150的初步加热时间的计数器Ty的值设定为“20”，从而将初步加热时间设定为20秒。此外，随着将表示泵46抽吸封盖部分42的时间的计数器Tp的值和表示压电元件150的加热时间的计数器Tk的值设定为“5”，将抽吸时间和加热时间设定为5秒(步骤S22)。

当计数器Ty、Tp和Tk的值已经被设定时，计算控制单元52控制第二移动件14，以使喷射头20移动和定位在封盖单元22上方。计算控制单元52在Z轴方向上移动喷射头20，以便将其放置为与封盖单元22接触，并以与图8中所示相同的方式封盖喷射头20。在执行封盖单元22对喷射头20的封盖时，计算控制单元52首先将加热驱动信号HD输出到喷射头20，并在计数器Ty中设定的时间(在此实例中，20秒)内对喷嘴孔111附近(即，空腔121内的液滴溶剂)进行初步加热。

在初步加热结束时，加热驱动信号HD在计数器Tk中设定的时间(在此实例中，5秒)内输出到喷射头20，并加热喷射孔111的附近。与此同时，在计数器Tp中设定的时间(在此实例中，5秒)内将负压供给封盖部分42，并执行抽吸(步骤S18)。一旦上述操作已经结束，则处理返回步骤S11。

将通过步骤S16和步骤S17执行步骤S18时的处理与通过步骤S19至步骤S21和S22执行步骤S18时的处理相比，表示加热时间的计数器Tk的时间和表示抽吸时间的计数器Tp的时间较长。如果喷射头20已用封盖单元22封盖的时间为一天(即，24小时)或更大且小于五天(即，120小时)，则由于蒸发液滴溶剂将可能变浓，从而延长可靠地清除喷嘴孔111中的堵塞物所需要的加热时间和抽吸时间。

然而，如果在步骤S21中，计数器Tc的值是表示120小时或更大的值(即，如果确定结果为“是”)，则计算控制单元52将表示压电元件150的初步加热时间的计数器Ty的值设为“20”，从而将初步加热时间设定为20秒。此外，随着将表示泵46抽吸封盖部分42的时间的计数器Tp的值和表示压电元件150的加热时间的计数器Tk的值设定为“8”，将抽吸时间和加热时间设定为8秒(步骤S23)。

当计数器Ty、Tp和Tk的值已经被设定时，计算控制单元52以与图8中所示相同的方式在喷射头20上执行封盖。在进行封盖时，计算控制单元52首先将加热驱动信号HD输出到喷射头20，并在计数器Ty中设定的时间(在此实例中，20秒)内对喷嘴孔111附近(即，空腔121内的液滴溶剂)进行初步加热。在初步加热结束时，加热驱动信号HD在计数器Tk中设定的时间(在此实例中，8秒)内输出到喷射头20，并加热喷射孔111的附近。与此同时，在计数器TP中设定的时间(在此实例中，8秒)内将负压供给封盖部分42，并执行抽吸(步骤S18)。一旦上述操作已经结束，则处理返回步骤S11。

以此方式，如果喷射头20已用封盖单元22封盖的时间为五天(即，120小时)或更大，则液滴溶剂将极可能变浓，从而甚至更多地延长了加热时间和抽吸时间，以使液滴喷射量增加，从而可靠地清除喷嘴孔111和类似物中的堵塞物。如上面已经描述的，在本实施例中，由于根据喷射头20的封盖时间改变加热时间和抽吸时间，所以可根据液滴溶剂的固化程度或变浓程度相当大地减少液滴溶剂的不必要消耗，且可能在短时间内可靠地清除喷嘴孔中的堵塞物。

注意到，在上述实施例中，由于通过将加热驱动信号HD施加给压电元件150而加热喷嘴孔111附近，所以理想的是在喷射头20内提供温度传感器的结构，其中所述温度传感器用于检测压电元件150的喷嘴孔111附近的温度。如果将加热驱动信号HD供给压电元件150，则优选的是，通过对来自温度传感器的检测结果进行反馈，而驱动压电元件。通过执行例如上述等驱动，不管周围温度如何都可能使加热温度保持不变，且可能有效地降低已经变浓的液滴溶剂的粘度或熔化固化的液滴溶剂，从而可能在短时间内可靠地清除喷嘴孔中的堵塞物。

此外，在上述实施例中，将压电元件150用作用于加热喷嘴孔111附近的加热单元，然而，也可能提供与压电元件150分开的加热器。如果加热器被使用，则可能不仅加热喷嘴孔111，而且加热整个喷射头20以及贮液箱16和流道18。也可能更有效地降低变浓的液滴溶剂的粘度，或更有效地熔化固化的液滴溶剂。

并且，在图7中所示的流程图中，仅执行通过泵46进行的抽吸，或在初步加热后进行加热时执行抽吸。然而，如图9B中所示，也可能在进行不执行初步加热的加热时进行抽吸，或，如图9C中所示，可能在已经进行初步加热后不进行加热就进行抽吸。假设喷嘴孔111和类似物中的堵塞物被可靠地清除，则与上述实施例中相同，理想的是在已经进行初步加热后进行加热期间进行抽吸。

此外，在上述第一实施例中，根据喷射头20的最新封盖时间的时间长度改变与加热一起进行的抽吸的时间长度，然而，这假定了泵46的抽吸力是不变的。如果可能改变泵46的抽吸力，则也可能通过改变抽吸力(即，通过改变负压大小)改变从喷嘴孔111喷出的量。注意到，在改变抽吸力时，抽吸时间或者是不变的，或者可与抽吸力一起变化。

设备制造方法和电子仪器

上面已经描述了根据本发明的一个实施例的封盖单元、以及所述封盖单元的控制方法和液滴喷射装置。所述液滴喷射装置可用作用于形成膜的膜形成设备、用于形成例如金属布线等布线的布线设备或用于制造例如微透镜阵列、液晶显示设备、有机EL装置、等离子体显示装置和场发射显示器(FED)等装置的装置制造设备。

使用上述液滴喷射装置，在已经降低了已经变浓的液滴溶剂的粘度后，或在已经熔化固化的液滴溶剂后，喷射液滴。使用已经完成这种处理的喷射头20，通过喷射液滴在衬底P上形成图案。结果，可能限制液滴溶剂的不必要消耗，且也延长了形成图案的液滴喷射时间。因此，可能降低装置制造成本和提高生产量。

例如上述液晶装置、有机EL装置、等离子体显示装置和FED等装置设置在例如笔记本电脑和移动电话等电子设备中。然而，电子设备不限于这些笔记本电脑和移动电话，本发明可应用于各种电子设备。例如，本发明可应用于例如液晶投影仪、个人电脑(PC)、用于多媒体应用的工程工作站(EWS)、寻呼机、字处理器、电话、取景器式或直接监控视图式(viewtype)录像机、电子记事本、台式电子计算器、车辆导航装置、POS终端、以及设置有触摸板的设备等装置。

尽管上面已经描述和示出本发明的优选实施例，但是应理解，这些是本发明的示范，并应认为是限制。可对本发明进行添加、删除、替换和其它变化，而不偏离本发明的精神或范围。因此，不应将本发明认为是由上述描述限制的，且仅由所附权利要求的范围所限制。

Claims (15)

1.一种用于控制封盖装置的方法，其中所述封盖装置包括：压力产生元件，用于响应于供给的驱动信号产生压力，至少密封喷射液滴的液滴喷射头的喷嘴孔的密封单元，从所述喷嘴孔喷出由压力产生元件产生的压力增压的液滴；所述方法包括以下步骤：

通过高速驱动所述压力产生元件，加热液滴喷射头的喷嘴孔附近而不会使得液滴从喷嘴孔喷出；以及

将负压供给密封所述喷嘴孔的密封单元内部，以使液滴从喷嘴孔喷出。

2.根据权利要求1所述的用于控制封盖装置的方法，还包括以下步骤：

在确定喷嘴孔是否堵塞之后，在存在堵塞的情况下，对喷嘴孔附近进行加热和将负压供给密封单元内部。

3.根据权利要求1所述的用于控制封盖装置的方法，其中同时执行加热液滴喷射头的喷嘴孔附近的步骤和将负压供给密封单元内部以使液滴从喷嘴孔喷出的步骤。

4.根据权利要求3所述的用于控制封盖装置的方法，其中在对喷嘴孔附近进行初步加热后，同时执行加热喷嘴孔附近的步骤和供应负压的步骤。

5.根据权利要求1所述的用于控制封盖装置的方法，其中在对喷嘴孔附近进行初步加热后，执行加热喷嘴孔附近的步骤和将负压供给密封单元内部的步骤。

6.根据权利要求1所述的用于控制封盖装置的方法，还可包括以下步骤：

测量所述液滴喷射头的喷嘴孔被密封单元密封的时间长度后，

根据所测量的时间长度，改变加热喷嘴孔附近的时间长度及将负压供给密封单元内部的时间长度。

7.根据权利要求1所述的用于控制封盖装置的方法，还包括改变供给密封单元内部的负压的大小的步骤。

8.一种液滴喷射装置，包括：

液滴喷射头，包括：

压力产生元件，用于响应于供给的驱动信号产生压力，以及

喷嘴孔，从所述喷嘴孔喷出由压力产生元件产生的压力进行增压的液滴；

驱动信号产生单元，用于高速驱动所述压力产生元件加热所述液滴喷射头的所述喷嘴孔附近，而不会使得液滴从喷嘴孔喷出；以及

封盖装置，包括：

密封单元，用于密封喷嘴孔，以及

负压供应单元，用于将使液滴从喷嘴孔喷出的负压供给密封单元内部。

9.根据权利要求8所述的液滴喷射装置，还可包括：检测单元，用于确定是否已从每个喷嘴孔都喷出液滴；以及控制单元，用于根据检测单元的检测结果控制驱动信号产生单元和设置在封盖装置中的负压供应单元的至少之一。

10.根据权利要求9所述液滴喷射装置，其中所述控制单元包括时间测量单元，所述时间测量单元用于测量喷嘴孔被密封单元密封的时间长度，且所述控制单元根据由时间测量单元测量的时间长度，控制将从所述驱动信号产生单元产生的加热驱动信号供给压力产生元件的时间长度和将负压供给密封单元内部的时间长度。

11.根据权利要求8所述液滴喷射装置，其中所述加热驱动信号具有位于超声频带中的重复频率。

12.根据权利要求11所述液滴喷射装置，其中所述重复频率是40kHz或更大。

13.根据权利要求8所述液滴喷射装置，其中所述加热驱动信号的振幅是液滴从喷嘴孔喷出时施加给压力产生元件的驱动信号的振幅的一半或更小。

14.一种制造包括工件的设备的方法，在所述工件上的预定位置中形成具有功能性的图案，所述方法包括以下步骤：

使用根据权利要求1的用于控制封盖装置的方法，从设置在液滴喷射头中的喷嘴孔喷射液滴；以及

在完成从喷嘴孔喷射液滴的步骤后，通过使用液滴喷射头将液滴喷射到工件上，形成图案。

15.一种制造包括工件的设备的方法，在所述工件上的预定位置中形成具有功能性的图案，所述方法包括以下步骤：

使用根据权利要求8所述的液滴喷射装置，从设置在液滴喷射头中的喷嘴孔喷射液滴；以及

在完成从喷嘴孔喷射液滴的步骤后，通过使用液滴喷射头将液滴喷射到工件上，形成图案。

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