CN1839045A - 液滴配置装置及液滴配置方法 - Google Patents

Abstract

提供液滴配置装置及液滴配置方法。液滴配置装置具有：喷墨头(1)；基板(13)，接受从喷墨头(1)吐出的液滴(2)；从喷墨头(1)的喷嘴孔或其周边向基板(13)照射或反射光的装置；位置移动装置(10)，控制喷墨头(1)与基板(13)的相对位置；控制装置(9)，吐出来自喷墨头(1)的液体；将识别喷墨头(1)的位置的受光元件(6)配置在从喷墨头(1)观察时的基板(13)的后方；基板(13)至少具有使从喷嘴孔或其周边向基板(13)的照射光或反射光进入到受光元件(6)中的程度的透明度；受光元件(6)检测从喷嘴孔或其周边向基板(13)的照射光或反射光。由此，即使喷墨头与基板的距离较短也能够正确地调整喷墨头与基板的相对位置。

Description

液滴配置装置及液滴配置方法

技术领域

本发明涉及使用喷墨的液滴配置装置及液滴配置方法。

背景技术

近年来，喷墨式打印机作为文字及图像的印刷机而被广泛利用，另一方面，也被利用作电子装置及脱氧核糖核酸(DNA)芯片的制造装置。这里，所谓的电子装置，是指利用电子的流动及积蓄、进行运算、信息的积蓄与传输、显示等的元件或其集合体。作为它们的例子，有电气电路、构成它们的布线、电极、电阻体、电容器、半导体元件等。

以下说明喷墨式打印机的概要、和通过喷墨式打印机进行的电子装置制造例。喷墨式打印机的打印的结构，是从平板(以下称作“喷嘴板”)上开设的直径几十μm的多个通孔(以下称作“喷嘴孔”)分别向纸等印字体吐出几皮升的墨，将吐出的墨配置在印字体的规定的位置上。为了将墨配置在记录介质的规定的位置上，机械地变动喷嘴板与印字体的位置，一边控制它们的相对位置，一边吐出墨。这样，将从喷嘴板的喷嘴孔吐出液体(也称作液滴)配置在基材的规定位置上的方法称作喷墨法。此外，将具有从喷嘴孔吐出液体的机构的装置称作喷墨头。喷墨头具有喷嘴板、贯通喷嘴板的喷嘴孔、与喷嘴板的和液体吐出面相反的面接触并通到喷嘴孔的压力室、和在压力室中产生压力的机构。接着，通过对压力室施加压力，使保持在压力室内的液体从喷嘴孔向喷嘴板外吐出。

图10是喷墨式打印机整体的概略图。图10的喷墨式打印机100具有利用压电元件的压电效果进行记录的喷墨头101，使从该喷墨头吐出的墨滴命中在纸等记录介质102上来对记录介质进行记录。喷墨头搭载在配置于主扫描方向X上的滑架104上，对应于滑架104沿着滑架轴103往复运动而在主扫描方向X上往复运动。进而，喷墨式打印机具有使记录介质在与喷墨头101的宽度方向(X方向)垂直方向的副扫描方向Y上相对移动的多个辊(移动机构)105。喷墨式打印机由具有吐出墨的喷嘴孔的喷嘴板、使墨从喷嘴吐出的驱动部分、以及将墨供给到喷嘴的部分构成。

图11A-C表示喷墨头的构造的一例。图11A是喷嘴孔121及其附近的剖视图。喷嘴孔通到压力室113，在压力室113的上部形成有振动板112和压电元件111。在压力室113中充满着墨，墨从墨流路115通过墨供给孔114供给。如果对压电元件111施加电压，则压电元件111与振动板112弯曲，压力室113的压力上升而从喷嘴121吐出墨。喷嘴板116表面实施了疏水处理，以使墨118从喷嘴孔121向一定的方向吐出。为了提高压力室113的压力，也有使用使墨室内产生气泡的方法的情况(气泡喷射(Bubble Jet)(注册商标)法)。图11B是用图11A的I-I线切断后的示意立体透视图。这里仅表示约2个喷嘴孔附近的构造，但实际上多个与其相同构造的排成一列。图中，表示了左侧的压电元件117与振动板112弯曲、从喷嘴孔121向箭头119的方向吐出墨118的状况。另外，由图可知，对于各个喷嘴孔分配了1个压力室113和压电元件117，但供给墨的墨流路115对于多个喷嘴孔是通用的，墨从流路通过开设在各个压力室113上的墨供给线路114供给。图11C是从喷嘴板上部观察的俯视图。在该例子中，间隔为约340μm宽，在左右一列上排列了40个的喷嘴孔121有上下2列。图中，包围各个喷嘴的线120是位于向喷嘴板一侧的压电元件的形状，虚线124表示墨流路的形状。由于从一个墨流路向左右排列的40个喷嘴孔供给墨，所以从左右40个喷嘴孔吐出同一颜色的墨。122表示基材的进给方向，123表示喷嘴配置了2列的状态。

以下表示将喷墨式打印机利用作电子装置制造装置的代表例。有通过由喷墨法将金属胶体描绘在印刷基板上、在印刷基板上形成了导线的线路图形的例子(下述非特许文献1)。通常，为了在印刷基板上形成导电线路图形，使用预先在基板上形成金属膜后通过光刻法形成导线电路图形、或者用抗蚀剂膜在基板上形成电路的负图形后以镀敷法在形成后不存在抗蚀剂的区域中形成导线电路图形，然后除去抗蚀剂的方法。使用喷墨法的优点是能够不经过费工夫的光刻工序而直接在印刷基板上形成电路。因此，电路形成变为较短的时间，可以大幅降低制造成本。进而，由于在光刻法中需要对应于所制造电路的光掩膜(版)，所以在进行少量多品种的电路的生产、或各种电路的试生产的情况下，需要制造大量的光掩膜，时间与成本增大。与此相对，由于在喷墨法中不需要光掩膜，所以适于少量多品种的电路生产、电路的试生产。

此外，有通过由喷墨法在基板上描绘功能性有机分子而形成场效应晶体管(下述非特许文献2)、利用场致发光的显示器(下述非特许文献3)、微镜头阵列(下述非特许文献4)等的例子。在基板上形成的功能性有机分子薄膜如果暴露于抗蚀剂的显影液或剥离液中则有从基材上剥离或电气性能劣化的趋势，难以通过通常的光刻工序形成图形。喷墨法由于能够不使功能性有机分子的特性劣化而简单地形成图形，所以作为使用有机分子的电子装置的制造方法是有前景的。

此外，近年来，DNA芯片被广泛用作用来根据遗传因子的水平检测人的体质、疾病的诊断、药品的效用方式等的机构。所谓DNA芯片，是将数千～数万种DNA片段或合成低核苷酸(以下将它们称作“DNA探针”)分别固定在几厘米四边的玻璃基板或硅基板等的规定位置上而成的，以同时测量许多遗传因子的发现的状况、或检测是否存在特定的遗传因子为目的而使用。提出了用喷墨法制造该DNA芯片的方法。即，通过将溶解了DNA探针的液体用喷墨法配置到基材的规定的位置上，能够简便地以低成本形成DNA芯片(下述特许文献1)。

为了用喷墨法制造电子装置及DNA芯片，需要正确地将液体配置在基板的规定位置上。一般，预先设定喷墨头与基板的初始位置，通过一边使头与基板的相对位置偏移预先决定的量一边吐出液滴，来将液体配置在基板的规定位置上。如果要描绘的液滴的图形为几百μm左右，则能够用该方法正确地描绘。但是，由于喷墨头与基板的初始位置或移动量受到基板的固定方式、温度变化带来的基材的热膨胀的影响而在μm的范围中片例(离散)，所以用上述方法描绘μm～几十μm的图形是很困难的。

此外，在使用喷墨头的液体吐出中，虽然很少发生，但有喷嘴孔堵塞而液体不能吐出的情况。为了再现性良好地制造电子装置及DNA芯片，检测液滴是否准确地吐出也是很重要的。

在下述特许文献2中，提出了能够使反应物质固定在检测部的特定位置上的测定点位装置。在该特许中，通过设置在配置液滴的基板的斜上方的视觉照相机识别基板的位置，将液滴正确地配置在基板上。

此外，在下述特许文献3中，提出了具备具有吐出DNA探针溶液的多个喷嘴的喷墨头、和使上述头发出从规定的喷嘴吐出液体的驱动信号的机构的DNA探针溶液吐出装置，其特征在于具有向从上述喷嘴吐出的溶液投光的投光机构和从上述投光机构受光的受光机构。射出的光的方向与喷墨头的吐出面平行，通过接受由从头吐出的液体反射的光，来检测溶液是否正常地吐出。

此外，在下述特许文献4中，提出了如下构成的有机场致发光显示装置的制造方法：在通过喷墨法吐出液相有机材料而在基板上的像素上形成有机层时，(a)预先在基板上形成图像识别图形，(b)通过由图像识别装置识别上述图像识别图形而得到基板或像素的位置信息，(c)根据上述基板或像素的位置信息，控制喷墨头及基板或像素的位置配合、及吐出液相有机材料的时刻。在该文献中，示出了图像识别装置相对于喷墨头固定配置在基板的背面侧、通过透明或半透明的基板识别图像识别图形的方法。在该以往例中，对于识别图像识别装置相对于基板的配置位置或图像所需的照明光并没有公开。

根据本发明者们到目前为止的研究结果可知，为了配置在几百μm以下的微细的液滴图形，需要使吐出口与基板的间隔为1mm以下。这是因为，如果该间隔较大，则从吐出口出来的液体附着在基板上的期间受到空气对流的影响而使飞翔的方向改变。进而，如果间隔较大，也有微小的液滴在附着到基板上之前挥发掉的情况。

在特许文献2所示的装置中，由于视觉照相机配置在基板斜上方，所以如果吐出口与基材的间隔为1mm以下，则看不到吐出口正下方的基板的位置。特别是，在喷嘴板上以高密度配置吐出口的喷墨头的情况下，处于喷嘴板中心附近的喷嘴孔正下方的基材位置为喷嘴板端的背后而不能由视觉照相机检测到。

同样，在特许文献3所示的装置中，由于需要对头(head)照射平行的光，所以如果头与基板的间隔变短，则光难以入射到它们之间。

在特许文献4中，由于视觉照相机相对应喷墨头配置在基板的背侧，所以即使喷墨头与基板的间隔变小，也能够观察要配置液滴的基板的区域。而为了用视觉照相机识别喷墨头或基板的位置，需要利用光源将光照射在喷墨头或基板上、使从其反射的光入射到视觉照相机中，但在特许文献4中，对于怎样进行光源的配置并没有公开。一般，使用将光源置于视觉照相机和基板之间的方法。但是，在该方法中，为了配置光源而需要使基板与视觉照相机的距离离开一些，在要识别的基板的区域为μm左右的情况下，为了能够用视觉照相机捕获该微小的区域，需要大规模的光学系统，所以装置整体变大。因此，视觉照相机的位置不得不固定。在特许文献3中视觉照相机也被固定。在基板或喷墨头的仅某一个移动的情况下，基板与喷墨头的相对位置关系能够基于从视觉照相机得到的信息利用运算处理电路简单地导出。另一方面，为了用喷墨法量产电子装置，需要提高液滴配置的速度，所以必须一边从多个喷嘴孔同时吐出液滴一边使喷墨头与基板同时移动。在这种情况下，由于视觉照相机与基板、以及视觉照相机与多个喷嘴孔的相对位置关系每一时刻都在变换，所以为了导出基板与喷墨头的相对位置关系，运算处理电路变为大规模。这些带来的结果是，特许文献4的液滴配置装置有光学系统和运算处理电路变为大规模、装置的价格也变高的课题。

特许文献1：美国专利5,658,802号说明书

特许文献2：日本特开2003-98172号公报

特许文献3：日本特开2002-253200号公报

特许文献4：日本特开2001-284047号公报

非特许文献1：G.G.Rozenberg，Applied Physics Letter，81卷，2002年，P5249-5251

非特许文献2：H.Sirringhaus等，Science，2000年，290卷，P2123-2126

非特许文献3：J.Bharathan等，Applied Physics Letter，72卷，1998年，P2660-2662

非特许文献4：T.R.Hebner等，Applied Physics Letter，72卷，1998年，P519-521

发明内容

本发明提供一种即使喷墨头与基板的距离较短也能够正确地调整喷墨头与基材的相对位置、还能够观察液滴的吐出状态的液滴配置装置。还提供用来将液滴正确地配置在基板上的方法。

本发明的液滴配置装置，具有：喷墨头；基板，接受从上述喷墨头吐出的液滴；从上述喷墨头的喷嘴孔或其周边向上述基板照射或反射光的装置；位置移动装置，控制上述喷墨头与上述基板的相对位置；控制装置，将来自上述喷墨头的液体吐出；其中，将识别上述喷墨头的位置的受光元件配置在从上述喷墨头观察的上述基板的后方；上述基板具有使从上述喷嘴孔或其周边向上述基板的照射光或反射光进入到受光元件中的程度的透明度；上述受光元件检测从上述喷嘴孔或其周边向上述基板的照射光或反射光。

本发明的液滴配置方法，是从喷墨头吐出液体而将上述液体配置在上述基板表面上的方法，其特征在于，将受光元件配置在上述喷墨头的液体吐出侧，再将上述基板配置在上述喷墨头与上述受光元件之间，在吐出上述液体前通过上述受光元件测量上述喷墨头的位置，根据上述所测量的信息确定上述喷墨头与上述基板的相对位置，将上述液体配置在上述基板上。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的液滴配置装置的示意图。

图2是表示本发明的实施方式1的液滴配置装置的基板与受光元件的关系的示意图。

图3A是表示本发明的实施方式2的液滴配置装置的示意图，图3B是图3A的喷墨头的仰视图。

图4是表示本发明的实施方式3的液滴配置装置的示意图。

图5是表示本发明的实施方式3的液滴配置装置的示意图。

图6是表示本发明的实施方式3的喷墨头的剖面示意图。

图7是表示从本发明的实施方式3的喷墨头的喷嘴孔放出的光由光传感器接受的状况的示意图。

图8是表示本发明的实施例1的液滴配置装置的示意图。

图9是表示本发明的实施例1的液滴配置装置的光反射单元与受光元件的详细情况的示意图。

图10是表示以往的喷墨头的整体的示意图。

图11A～图11C是表示以往使用的、在本发明的实施例1中也使用的喷墨头的示意图，图11A是喷嘴孔附近的喷墨头的剖面模式图，图11B是由图11A的I-I线切断的示意立体透视图，图11C是从喷嘴板侧观察的喷墨头的示意图。

具体实施方式

本发明的液滴配置装置，具有存在于从上述喷墨头观察时的上述基板的后方、识别上述喷墨头的位置的受光元件。此外，上述基板至少具有使从上述喷墨头的喷嘴孔或其周边向上述基板的照射光或反射光进入到受光元件中的程度的透明度。虽然透明度越高越优选，但半透明也没有问题。只要是受光元件能够检测到从上述喷嘴孔或其周边向上述基板的照射光或反射光的程度的透明度就可以。作为基板，优选地使用玻璃基板、或聚酯基板、丙烯树脂基板、聚烯基板等透明树脂。

基板也可以固定在另外设置的固定台上。优选为，在上述固定台移动时上述受光元件也与上述固定台一体地移动。

此外，在该液滴配置装置中，优选为，在上述固定台与上述受光元件之间设置对光半透明的反射板，配置光源以使与上述基板的面平行的光入射到上述反射板上，调整上述反射板的配置，以使上述入射光的一部分向上述喷墨头的方向反射，使从上述喷墨头反射的光的一部分透射到上述受光元件侧。

在本发明的液滴配置装置中，优选为，上述喷墨头由吐出液体的喷嘴孔、为了将液体从上述喷嘴吐出而产生压力的压力室、向上述压力室供给上述液体的流路、储存上述液体的容器、和用来将上述液体从上述容器输送到上述流路的管构成；在上述喷墨头中，上述液体所接触的表面由反射光的材料构成，并且具有将光源入射到上述容器内的构造。

本发明的将液滴配置在基板上的方法，是从喷墨头吐出液体而将上述液体配置在上述基板表面上的方法，将受光元件配置在上述喷墨头的液体吐出侧，再将上述基板配置在上述喷墨头与上述受光元件之间，在吐出上述液体前通过上述受光元件测量上述喷墨头的位置，根据上述所测量的信息确定上述喷墨头与上述基板的相对位置，将上述液体配置在上述基板上。

如果采用本发明的液滴移动装置，则能够正确地制造电子装置及高密度的DNA芯片。进而，由于用来导出光学系统或喷墨头与基板的相对位置的运算电路只要是简单的就足够了，所以能够实现装置的小型化及低价格化。

(实施方式1)

图1是表示本发明的液滴配置装置的一例的示意图。液滴2从喷墨头1向基板13如箭头3那样吐出，将液滴2配置在固定基板13的规定位置上。喷墨头1固定在滑架4上，滑架4沿着滑架轴5沿X轴方向移动。吐出控制电路9控制从喷墨头1吐出液滴2的时刻、液滴2的大小、初速度、每1秒吐出的液滴2的数量。基板13配置在受光元件6的正上方，基板13与受光元件6在沿着滑架轴8运动的移动台7的作用下沿Y轴方向一体地移动。基板13优选为具有透光性的材料。滑架轴8与移动台7分别一边受位置控制电路10控制一边运动。入射到受光元件6中的光的强度与入射位置的信息通过受光元件信号处理电路11输入。

如后面所说明的图2那样，由于具有从吐出液滴的喷嘴孔及其周边放射的光入射到受光元件中的机构，所以利用该光可知图1所示的喷墨头1与受光元件6的位置关系、以及基板13与受光元件6的位置关系。进而，根据这两个信息可知喷墨头与基板的位置关系。在本实施例中，由于具有从喷嘴孔及其周边向受光元件放射光的机构，所以不需要在受光元件6与基板13之间设置用来放入光源的较大的间隙，能够减小基板13与受光元件6的间隔，不再需要大规模的光学系统。因此，能够使基板13与受光元件6一体化运动。结果，即使喷墨头1与基板13同时移动，也能够利用简单的运算电路导出这两者的相对位置关系。

位置控制电路10、受光元件信号处理电路11、以及吐出控制电路9由计算机12一起控制。结果，由受光元件6检测喷墨头1与基板13的位置关系，基于该信息使喷墨头1与基板13移动而配置在规定的位置上，可以通过吐出液滴2将液滴2正确地配置在基板13的规定的位置上。此外，由于通过受光元件6能够观察从喷嘴孔吐出的液滴2，所以能够检测液滴2的吐出状态。

在本发明中所谓的受光元件6，是指将感受光的光传感器排列在二维平面上而成的部件，测量入射到各个传感器中的光的强度。作为代表性的受光元件，有电荷耦合元件(CCD)型摄像元件及金属氧化物半导体(MOS)型摄像元件。

图2是仅对图1的液滴配置装置的基板13和受光元件6的部分详细说明的示意图。各光传感器16被光传感器支撑部17保持，以格子状排列在平面内。如果光入射到各光传感器16中，则在光传感器16内光能转换为电子能而产生电流。在各元件中产生的电流输入到受光元件信号处理电路18中而进行放大、运算处理。受光元件信号处理电路18将感受到光的光传感器16的位置及其强度的信息作为电信号进行外部输出。通过用计算机19对该输出的电信号进行运算处理，能够得到入射到光传感器16(受光元件)中的光的信息。如果将物镜20配置在光传感器16的上部、调整两者的距离、使光传感器16上部的喷墨头的像的中心对准到光传感器上，则能够导出喷墨头与各个光传感器16的位置关系。如果预先决定基板14与光传感器16(受光元件)的位置、也决定喷墨头的喷嘴孔与光传感器16(受光元件)的位置关系，也就知道了喷嘴孔与基板的位置关系，所以可知要吐出液滴的基板的位置。15表示整个受光元件。

即使没有预先严密地决定基板与受光元件的位置，如果采用以下的方法，也能够检测喷墨头与基板的位置关系。即，在使喷墨头的喷嘴孔像的中心对准在光传感器上而导出喷嘴孔与摄像元件的位置关系后，同样使基板的像的中心对准在摄像元件上而导出基板与摄像元件的位置关系。根据这两个信息，能够导出喷嘴孔与基板的位置关系。

(实施方式2)

实施方式2表示从喷墨头的喷嘴孔或喷嘴周边放射光的一个方法。即，在实施方式1中，在上述固定台与上述受光元件之间设置对光半透明的反射板，在固定在上述固定台上的基板的面上配置光源，以使平行的光入射到上述反射板中，调整上述反射板的配置，以将上述入射光的一部分向上述喷墨头的方向反射、并且使从上述喷墨头放射的光的一部分透射到上述受光元件侧。

图3A是表示本实施方式的一例的示意图。在透明基板23的正下方设置有内部具有反射板28的光学单元27。反射板28对光半透明，与基板23的面平行地进入的入射光24由反射板28反射而成为向喷墨头21的反射光25。该反射光25受喷嘴板33及基板23反射而成为反射光26，通过反射板28、通过物镜30而由光传感器31形成喷嘴板33及基板23的像。32表示光传感器支撑部，29表示整个受光元件。

图3B是图3A的喷墨头21的仰视图，表示具有多个喷嘴孔22的喷嘴板33。

(实施方式3)

实施方式3表示从喷嘴孔及其周边向受光元件放射光的另一方法。即，实施方式3提供具有从喷嘴孔向基板放射光的机构的喷墨头。该喷墨头由吐出液体的喷嘴孔、为了从上述喷嘴吐出液体而产生压力的压力室、向上述压力室供给上述液体的流路、储存上述液体的容器、用来将上述液体从上述容器输送到上述流路的管构成，在上述喷墨头中，上述液体所接触的表面由反射光的材料构成，并且在上述容器内具有入射光源的结构。

图4是使用了本实施方式所示的喷墨头的液滴配置装置的一例的示意图。从喷墨头34的喷嘴孔向透明的基板36照射光35。所照射的光35通过物镜38进入到光传感器39中，所以能够导出喷嘴孔与受光元件的位置关系。此外，如果将该光照射到基板36上，则也能够通过光传感器(受光元件)39导出基板36的位置信息。40表示光传感器支撑部，37表示整个受光元件。

图5是从喷墨头41的喷嘴放出光42而检测喷墨头41和基板43的位置的另一例。基本上与图4相同，但在本例中的特征是没有物镜。通过使光传感器45与喷墨头41的距离接近，即使没有物镜也能够检测喷嘴孔的位置。46表示光传感器支撑部，44表示整个受光元件。

图6是具体地表示在本实施方式中使用的喷墨头51的构造的示意图。在喷嘴板54上开设的喷嘴孔55的内壁、压力室56的内壁、墨流路57的内壁、管59的内壁、以及液体储存容器61的内壁由反射光的材料形成。为了使各内壁成为这样的材料，可以在各内壁上蒸镀或镀敷光反射率较高的金属。所使用的金属有铝、白金、金等。如果将光源62设置在液体储存容器61内而放射光，则从光源射出的光线60受管59的内壁、墨流路57的内壁、压力室56的内壁、喷嘴孔55的内壁反射，最终成为从喷嘴孔55向外放出的放出光63。光源62并不一定要设置在液体储存容器61内，例如也可以设置在容器的外面，通过光纤将光导入到容器内。52是压电元件，53是振动板，58是供给口。

图7是示意地表示从喷嘴孔64放射的光束的形状的图。在贯穿喷嘴板63的喷嘴孔64的形状为相对于穿过喷嘴孔64中心的中心轴对称时，从喷嘴孔64放射的光束65相对于喷嘴孔64的中心轴对称。因而，如果将该光束65投影到光传感器67的集合体面上，则成为圆形的光斑66。由于该圆形的光斑66的中心点的正上方与喷嘴孔64的中心部一致，所以能够检测到喷嘴孔64的中心位置。

以下说明本发明的具体的实施例。另外，本发明并不限于以下的

实施例。

(实施例1)

使用液滴配置装置，在大小为长10mm、宽10mm、厚度0.2mm的玻璃基板上，以100μm的间隔在直径50μm的圆内区域中配置了液体。以下表示其详细情况。

(1)基板的制造方法

将大小为长10mm、宽10mm、厚度0.2mm的板状石英玻璃基板用中性洗涤剂超声波清洗后用纯水清洗。用氮气吹该玻璃基板而干燥后，在110℃的臭氧环境气体中照射紫外线而将残留在玻璃基板表面上的有机物除去。然后，利用通常的光刻法，在玻璃基板的四个角上形成铬的定位掩膜(对准掩膜)。对准掩膜形成2个长100μm、宽10

μm的长方形成直角交叉的十字形状。接着，在该玻璃基板上形成正型抗蚀剂膜的图形。该图形是由直径50μm的圆形的抗蚀剂膜以100μm的间隔排列为格子状而成的。使形成在玻璃基板上的四角上的对准掩膜与圆的位置关系为预先决定的值。即，如果知道四角的对准掩膜的位置，就可确切地知道规定的圆的位置。

接着，在充满了干燥氮气的球形箱内，将玻璃基板浸渍在溶解了1vol％的十六氟代乙基三氯硅烷(以下称作“FACS”)的n-十六烷和三氯甲烷的混合溶液(体积比8∶2)中1小时。然后，用甲苯清洗该玻璃基板。结果，FACS吸附在没有抗蚀剂的区域上。

接着，从球形箱中取出处理后的玻璃基板，浸渍在丙酮中，将玻璃基板上的抗蚀剂膜除去。由于通过丙酮浸渍不会将吸附在玻璃基板上的FACS除去，所以仅除去了抗蚀剂的区域为亲水性。结果，以100μm的间隔配置亲水性的区域即直径50μm的圆，该亲水性区域以外为疏水性，可以形成亲水/疏水性的图形。另外，疏水性区域与亲水性区域的相对于纯水的静态接触角分别为5度和130度。

(2)光传感器

作为光传感器，使用松下电气产业公司制的电荷耦合元件(CCD)。规格如下。

·传感器数量：3万个

·一个光传感器及其周边部所占的尺寸为：长60μm、宽60μm

·所有传感器所占的尺寸为：长15mm、宽15mm

(3)喷墨头

使用图11A～图11B所示的一般的喷墨头。振动板为厚度3μm的铜，压电元件为厚度3μm的锆钛酸铅(PZT)。PZT用真空溅镀法形成，在膜的垂直方向上(001)取向。喷嘴板实施了疏水处理。喷嘴孔的直径为20μm，通过放电加工法形成。此外，如图11C所示，吐出同一颜色的墨的喷嘴数为40个，它以左右340μm的间隔排列。并且，40个喷嘴的列上下以170μm的间隔配置5列。喷嘴孔的数量合计为200个。在本实施例中，仅使用一个喷嘴孔进行液体的吐出。液体的吐出是通过在压电元件间施加10KHz的频率、振幅20V的电压来进行的。液滴量为20皮升(半径约16.8μm)。在喷墨头中装入了规定的液体代替墨。

(4)液滴配置装置

图8是本实施例的液滴配置装置的概念图，除了附加了光反射单元73和光源83以外，与图1所示的液滴配置装置相同。在移动台75上依次设置有受光元件74、光反射单元73、玻璃基板72，移动台75沿着滑架轴76在Y轴方向上移动。喷墨头71与滑架77一起在滑架轴78上沿X轴方向移动。喷墨头71的喷嘴板与玻璃基板72的距离设定为0.3mm。此外，将与玻璃基板72的面内平行的入射光84从光源83导入到光反射单元73中。在本实施例中，在光源中使用卤素灯。79是受光元件信号处理电路，80是位置控制电路，81是吐出控制电路，82是计算机。

图9是详细地说明受光元件与光反射单元的构造的示意图。光反射单元91设置有反射光的反射部92。该反射板92对光半透明，将与玻璃基板的面平行的入射光93的一部分反射而成为反射光94，一部分光原样透射。反射光94通过设置在上部的玻璃基板(图示省略)到达喷墨头(图示省略)的喷嘴板(图示省略)，成为反射光而再次回到反射板。该光的一部分入射到受光元件97中。受光元件97由光传感器96的集合体即CCD、和设在其上部的物镜95构成。物镜95和CCD的距离通过电磁马达控制。

(5)配置在玻璃基板上的液体

将末端用异硫氰酸荧光素(fluorescein isothiocyanate(FITC)荧光标识的由10碱基构成的单链低核苷酸(和光纯药制)以20wt％溶解在纯水中。将其插入到喷墨头的墨室中。

(6)向玻璃基板配置液体的方法

利用图8表示液体的配置方法。在将入射光84从光源83入射到光反射单元73中后，调整物镜(图9的95)与CCD的距离，以使玻璃基板72表面上的对准掩膜的像的中心在CCD元件74上。结果，可以导出对准掩膜与CCD元件的位置关系。同样，移动物镜以使喷嘴板上的吐出液体的喷嘴孔的像的中心正落在CCD元件上，导出喷嘴孔与CCD元件的位置关系。通过这些测量，能够导出玻璃基板72上的各个亲水区域与喷嘴孔的位置关系。接着，移动喷墨头71与玻璃基板72的位置，以使吐出液体的喷嘴孔在想要配置液体的玻璃基板72上的亲水区域的正上方。接着，通过控制电路81从喷墨头71吐出液滴。同样，移动喷墨头71，将液体配置在下一个亲水区域上。重复这些动作，将液体配置在玻璃基板72上的所有亲水区域上。

从喷墨头71将液滴配置在基板上的状况，可以利用受光元件、受光元件信号处理电路79、计算机82，在现场观察。即，通过使中心(焦点)与喷嘴孔的像一致，能够观察从喷嘴孔吐出液体的状况。结果，可知能够现场观察从喷嘴孔的液体的吐出、不吐出。

(7)所配置的液体的评价方法和结果

配置在玻璃基板上的低核苷酸由荧光物质标识，所以通过用光显微镜观察荧光可以评价所配置的液滴的形状。将波长400nm的激光照射在玻璃基板上，观察520nm的荧光。

结果可以确认，从直径50μm的圆内区域发出荧光，该区域以100μm的间隔配置。

(实施例2)

与实施例1同样地配置液滴。其中，喷墨头如下。

(1)喷墨头

利用实施方式3的图6所示的构造的喷墨头。使用卤素灯作为光源。此外，头的内壁采用真空蒸镀了铝的内壁。

(2)向玻璃基板配置液体的方法

调整物镜与摄像元件间隔，使放射光的喷嘴孔的中心与CCD元件面一致，导出喷嘴孔与摄像元件的位置关系。接着，使喷墨头、基板、摄像元件移动，以使从喷嘴孔放射的光照在基板上的对准掩膜上。另外，基板与摄像元件一体地移动。接着，使基板的对准掩膜的像的中心与CCD元件一致，导出对准掩膜与摄像元件的位置关系。基于这2个位置关系，导出喷嘴孔与基板的位置关系。然后，根据该信息，将液滴配置在基板上的亲水性区域中。

(3)所配置的液体的评价方法和结果

用与实施例同样的方法评价配置在玻璃基板上的液滴。结果可以确认，与实施例1一样，从直径50μm的圆内区域发出荧光，该区域以100μm的间隔配置。

(实施例3)

与实施例2同样地将液滴配置在玻璃基板上。其中，将物镜从摄像元件中取除。并且，使CCD元件与玻璃基板接触。

与实施例2同样，导出喷嘴孔与基板的相对位置，将液滴配置在规定的部位上。结果，与实施例2同样，可以确认液滴正确地配置在规定的位置上。

工业实用性

本发明由于可以将微小的液滴高精度地配置在基板上，所以能够高精度地在基板上形成微小的液滴图形。通过使所吐出的液滴为DNA探针、蛋白质、半导体材料、透镜材料、金属材料，能够形成DNA芯片、生物芯片、薄膜晶体管等半导体元件、透镜、布线。因而，通过本发明，能够实现DNA芯片、生物芯片以及电子元件等。

另外，在本发明的实施例中使用压电元件作为喷墨头的压力产生机构，但并不需要限定于此，也可以利用通过热作用在瞬间产生气泡的方法(气泡喷射(注册商标)法)。

进而，在本发明的实施例中，仅从一个喷嘴孔吐出液滴，但也可以从多个喷嘴孔同时吐出液滴。

Claims (14)

1、一种液滴配置装置，其特征在于，

具有：喷墨头；基板，接受从上述喷墨头吐出的液滴；从上述喷墨头的喷嘴孔或其周边向上述基板照射或反射光的装置；位置移动装置，控制上述喷墨头与上述基板的相对位置；控制装置，将来自上述喷墨头的液体吐出；

将识别上述喷墨头的位置的受光元件配置在从上述喷墨头观察的上述基板的后方；

上述基板具有使从上述喷嘴孔或其周边向上述基板的照射光或反射光进入到受光元件中的程度的透明度；

上述受光元件检测从上述喷嘴孔或其周边向上述基板的照射光或反射光。

2、如权利要求1所述的液滴配置装置，其特征在于，还具有对应于上述基板的移动而使上述受光元件也与上述基板一体移动的机构。

3、如权利要求1所述的液滴配置装置，其特征在于，

在上述基板与上述受光元件之间放置对光半透明的反射板；

设置使与上述基板的面平行的光入射到上述反射板上的光源；

调整配置上述反射板，以使上述入射光的一部分向上述喷墨头的方向反射，使从上述喷墨头反射的光的一部分透射到上述受光元件侧。

4、如权利要求1所述的液滴配置装置，其特征在于，上述喷墨头具有从吐出液体的喷嘴孔内向上述基板照射光的机构。

5、如权利要求4所述的液滴配置装置，其特征在于，

从上述喷嘴孔内向上述基板照射光的机构具有上述喷嘴孔、为了将上述液体从喷嘴吐出而产生压力的压力室、向上述压力室供给上述液体的流路、储存上述液体的容器、和用来将上述液体从上述容器输送到上述流路的管；

上述液体接触的表面由反射光的材料构成，并且将光源入射到上述容器内并引导到上述喷嘴孔。

6、如权利要求1所述的液滴配置装置，其特征在于，上述基板是玻璃或树脂。

7、如权利要求1所述的液滴配置装置，其特征在于，上述喷墨头是通过使用压电元件的振动而吐出液体的头、或通过热作用带来的气泡产生而吐出液体的头。

8、一种液滴配置方法，从喷墨头吐出液体而将上述液体配置在上述基板表面上，其特征在于，

将受光元件配置在上述喷墨头的液体吐出侧，再将上述基板配置在上述喷墨头与上述受光元件之间，在吐出上述液体前通过上述受光元件测量上述喷墨头的位置，根据上述所测量的信息确定上述喷墨头与上述基板的相对位置，将上述液体配置在上述基板上。

9、如权利要求8所述的液滴配置方法，其特征在于，还具有对应于上述基板的移动而使上述受光元件也与上述基板一体移动的机构。

10、如权利要求8所述的液滴配置方法，其特征在于，

在上述基板与上述受光元件之间放置对光半透明的反射板；

设置使与上述基板的面平行的光入射到上述反射板上的光源；

调整配置上述反射板，以使上述入射光的一部分向上述喷墨头的方向反射，使从上述喷墨头反射的光的一部分透射到上述受光元件侧。

11、如权利要求8所述的液滴配置方法，其特征在于，上述喷墨头具有从吐出液体的喷嘴孔内向上述基板照射光的机构。

12、如权利要求11所述的液滴配置方法，其特征在于，

从上述喷嘴孔内向上述基板照射光的机构具有上述喷嘴孔、为了将上述液体从喷嘴吐出而产生压力的压力室、向上述压力室供给上述液体的流路、储存上述液体的容器、和用来将上述液体从上述容器输送到上述流路的管；

上述液体接触的表面由反射光的材料构成，并且将光源入射到上述容器内并引导到上述喷嘴孔。

13、如权利要求8所述的液滴配置方法，其特征在于，上述基板是玻璃或树脂。

14、如权利要求8所述的液滴配置方法，其特征在于，上述喷墨头是通过使用压电元件的振动而吐出液体的头、或通过热作用带来的气泡产生而吐出液体的头。

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