JP2005199491A - Droplet discharging apparatus, method for processing capping device, and method for manufacturing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、所定の液体をノズル開口から液滴として吐出する液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出装置、当該液滴吐出ヘッドのノズル開口を封止(キャッピング)して液体の乾燥又はノズル開口の目詰まりを防止するキャッピング装置の処理方法、及びデバイス製造方法に関する。 The present invention relates to a droplet discharge device including a droplet discharge head that discharges a predetermined liquid as droplets from a nozzle opening, and the nozzle opening of the droplet discharge head is sealed (capped) to dry the liquid or The present invention relates to a capping apparatus processing method for preventing clogging and a device manufacturing method.
液滴吐出ヘッドは、所定の液体を収容する圧力発生室と、圧力発生室を加圧するピエゾ素子と、圧力発生室に連通するノズル開口とを含んで構成されており、圧力発生室の液体をピエゾ素子で加圧することで、微少量の液体をノズル開口から液滴として吐出するものである。かかる構成の液滴吐出ヘッドは、ノズル開口近傍の液体が蒸発し、又は液滴吐出ヘッド内に気泡が停滞すると、液滴の吐出不良が生ずる。このため、この種の液滴吐出ヘッドは、ノズル開口を封止(キャッピング)して液体の乾燥又はノズル開口の目詰まりを防止するキャッピング装置が必須となる。 The droplet discharge head includes a pressure generation chamber that contains a predetermined liquid, a piezo element that pressurizes the pressure generation chamber, and a nozzle opening that communicates with the pressure generation chamber. By pressurizing with a piezo element, a small amount of liquid is ejected as droplets from the nozzle opening. In the droplet discharge head having such a configuration, when the liquid in the vicinity of the nozzle opening evaporates or bubbles remain in the droplet discharge head, a droplet discharge failure occurs. For this reason, this type of liquid droplet ejection head requires a capping device that seals (capping) the nozzle openings to prevent drying of the liquid or clogging of the nozzle openings.
キャッピング装置は、ノズル開口を封止する封止部と封止部内に負圧を供給する吸引ポンプを備えて構成される。このキャッピング装置は、単に液滴吐出ヘッドのノズル開口を封止部で封止するだけではなく、吸引ポンプによって封止部内に負圧を作用させてノズル開口から強制的に液体を排出させることにより、ノズル開口の近傍で増粘している液体又は圧力発生室に停滞している気泡を排出させる。従来のキャッピング装置の詳細については、例えば以下の特許文献1,2を参照されたい。
ところで、キャッピング装置の封止部内には吸収材が設けられており、液滴吐出ヘッドから排出された液体をある程度の量まで吸収する構成になっている。キャッピング装置の封止部は、液滴吐出ヘッドを封止している状態にないと気密性が保たれないため、液滴吐出ヘッドから排出されて吸収材に吸収された液体は乾燥してしまい、液体に溶解している顔料等が固形物となって吸収材上に堆積・成長してしまう。 By the way, an absorber is provided in the sealing portion of the capping device, and the liquid discharged from the droplet discharge head is absorbed to a certain amount. Since the sealing portion of the capping device is not airtight unless the droplet discharge head is sealed, the liquid discharged from the droplet discharge head and absorbed by the absorbent material is dried. Then, the pigment dissolved in the liquid becomes a solid and deposits and grows on the absorbent material.
このような堆積・成長が生ずると、封止部内に負圧を供給するために封止部に形成されたポンプの吸引口が目詰まりを起こしてしまう虞がある。吸引口の目詰まりによって液滴吐出ヘッドのノズル開口からの強制的な液体の排出を正常に行うことができず、ノズル開口の目詰まりが起きやすくなるという問題が生ずる。吸引口の目詰まりが原因でノズル開口の目詰まりが生ずると、液滴吐出ヘッドのノズル形成面(ノズル開口部が形成されている面)をワイパで拭き取るクリーニング法、及びピエゾ素子によって圧力発生室に加える圧力を大きくして、通常の液滴吐出量よりも多くの液滴を強制的に吐出するフラッシング法を繰り返し行ってノズル開口の目詰まりを解消する必要がある。 When such deposition / growth occurs, there is a possibility that the suction port of the pump formed in the sealing portion is clogged in order to supply a negative pressure into the sealing portion. Due to the clogging of the suction port, the forced discharge of the liquid from the nozzle opening of the droplet discharge head cannot be performed normally, and there is a problem that the nozzle opening is easily clogged. When the nozzle opening is clogged due to the clogging of the suction port, a pressure generating chamber is formed by a cleaning method in which the nozzle forming surface (surface on which the nozzle opening is formed) of the droplet discharge head is wiped with a wiper, and a piezo element. It is necessary to eliminate the clogging of the nozzle openings by increasing the pressure applied to the nozzles and repeatedly performing a flushing method for forcibly discharging more droplets than the normal droplet discharge amount.
このため、液体が無駄に消費されてしまうとともにワイパの寿命を短縮し、更には正常状態(全てのノズル開口からの液滴吐出が可能な状態)に回復するのに時間を要するという問題も生ずる。近年においては、液滴吐出装置は、液晶表示装置で用いられるカラーフィルタ、マイクロレンズアレイ、その他の微細なパターンを有する各種デバイスの製造に用いられてきており、しかも複数の液滴吐出ヘッドを設けることでスループット(単位時間に製造することができるデバイスの数)を極力向上させようとしている。従って、ノズル開口の目詰まりによるスループットの低下は避けなければならない。 For this reason, there is a problem that the liquid is wasted and the life of the wiper is shortened, and further, it takes time to recover to a normal state (a state where droplets can be discharged from all nozzle openings). . In recent years, droplet discharge devices have been used for manufacturing various devices having fine patterns such as color filters, microlens arrays, and the like used in liquid crystal display devices, and a plurality of droplet discharge heads are provided. Thus, the throughput (the number of devices that can be manufactured per unit time) is being improved as much as possible. Therefore, a reduction in throughput due to clogging of the nozzle openings must be avoided.
また、液滴吐出ヘッドからはかなりの勢いで液滴が吐出されるため、液滴が吸収材上に堆積・成長した固形物に着弾すると跳ね返りが生じて液滴吐出ヘッドのノズル面(ノズル開口が形成されている面)を汚染する虞がある。ノズル面に付着した液滴は場合によってはノズル開口おける液体の液面(メニスカス)を崩す可能性があるため、正常に液滴を吐出することができなくなるという問題が生ずる。 In addition, since droplets are ejected from the droplet ejection head with considerable momentum, when the droplets land on a solid material that has accumulated and grown on the absorber, rebounding occurs, and the nozzle surface of the droplet ejection head (nozzle opening) There is a risk of contaminating the surface on which is formed. In some cases, the liquid droplets adhering to the nozzle surface may break the liquid surface (meniscus) of the liquid in the nozzle opening, which causes a problem that the liquid droplets cannot be normally discharged.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、液滴吐出ヘッドを封止する封止部内における固形物の堆積・成長を制御することで、液滴吐出ヘッドのノズル開口等の目詰まり等を防止し、且つ液体の無駄な消費を抑えることができる液滴吐出装置及びキャッピング装置の処理方法、並びにスループットの低下を招かずにデバイスを製造することができるデバイス製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and clogging of nozzle openings and the like of a droplet discharge head by controlling the deposition and growth of solid matter in a sealing portion that seals the droplet discharge head. And a processing method of a droplet discharge device and a capping device that can prevent wasteful consumption of liquid and a device manufacturing method that can manufacture a device without causing a decrease in throughput. Objective.
上記課題を解決するために、本発明の液滴吐出装置は、所定の液体を液滴として吐出するノズル開口を有する液滴吐出ヘッドを複数備える液滴吐出装置において、前記複数の液滴吐出ヘッドは複数列に沿って配列されており、当該複数列の何れか1つの列に沿って配列された前記液滴吐出ヘッドは前記液体に対する浸透剤及び保湿剤の少なくとも一方を含む溶剤を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドであることを特徴としている。
この発明によれば、複数列に沿って配列された複数の液滴吐出ヘッドのうちの何れか1つの列に沿って配列された液滴吐出ヘッドから、所定の液体に対する浸透剤及び保湿剤の少なくとも一方を含む溶剤が液滴として吐出されるため、液滴吐出ヘッドを封止する封止部内に溶剤を吐出することで、封止部内おける固形物(例えば、所定の液体に含まれる顔料等)の堆積・成長を制御することができる。
また、本発明の液滴吐出装置は、前記液滴吐出ヘッドの各々に対応して設けられ、前記液滴吐出ヘッド各々の前記ノズル開口を封止する複数の封止部を有するキャッピング装置を備えることを特徴としている。
この発明によれば、キャッピング装置が備える複数の封止部によって複数設けられた液滴吐出ヘッドのノズル開口の各々が封止されるため、各液滴吐出ヘッドでのノズル開口の目詰まりが防止される。
また、本発明の液滴吐出装置は、前記複数の液滴吐出ヘッドを保持する保持部材と、前記保持部材を所定方向に駆動して前記複数の液滴吐出ヘッドを一体として移動させる駆動機構とを備えることを特徴としている。
この発明によれば、複数の液滴吐出ヘッドはキャリッジに取り付けられて一体的に所定の方向に移動可能に構成されているため、複雑な駆動機構を用いることなく複数の液滴吐出ヘッドを移動させることができる。
また、本発明の液滴吐出装置は、前記液滴吐出ヘッドの前記複数列に沿う配列方向が、前記液滴吐出ヘッドの移動方向に対して直交する方向であることを特徴としている。
この発明によれば、液滴吐出ヘッドの配列方向が液滴吐出ヘッドの移動方向に対して直交する方向であり、液滴吐出ヘッドを移動方向に移動させるだけで溶剤を吐出する吐出ヘッドを、液滴吐出ヘッドに対応して設けられた各々の封止部の位置に移動させることができるため、各封止部内における固形物の堆積・成長を制御することができる。その結果として、液滴吐出ヘッドのノズル開口等の目詰まり及び液滴の跳ね返りによる液滴吐出不良を防止することができる。また、ノズル開口の目詰りが防止されるため、目詰まり解消のための液体の無駄な消費を抑えることができる。
また、本発明の液滴吐出装置は、前記液滴吐出ヘッドの各々が前記キャッピング装置の封止部に封止されていない時間を計時する計時手段と、前記計時手段の計時結果に応じて前記溶剤の吐出量を制御する制御手段とを備えることを特徴としている。
この発明によれば、液滴吐出ヘッドのノズル開口が封止されていない時間を計時し、この計時結果に応じて溶剤の吐出量を変えているため、封止部内に吐出された所定の液体の乾燥の程度に応じて溶剤の吐出量を制御することができ、溶剤の無駄な消費を極力抑えた上で、ノズル開口の目詰まりを効果的に防止することができる。
また、本発明の液滴吐出装置は、前記溶剤を吐出する液滴吐出ヘッドの各々は、前記ノズル開口を配列してなる2つのノズル列を有し、一方のノズル列から前記浸透剤を吐出し、他方のノズル列から前記保湿剤を吐出することを特徴としている。
この発明によれば、溶剤を吐出する液滴吐出ヘッドに設けられた一方のノズル列から浸透剤が吐出され、他方のノズル列から保湿剤が吐出されるため、封止部内において固形物が堆積されたとしても溶融させることができるとともに封止部内を高湿度に保つことができる。尚、浸透剤とは、濡れ広がらない液体を濡れ広がらせたり、固まる液体を溶解させるための溶剤である。
また、本発明の液滴吐出装置は、前記浸透剤が、界面活性剤を含むことを特徴としている。ここで、界面活性剤は、例えば1,2−アルカンジオール、変性ポリシロキサン系化合物、及びTEGmBE(トリエチレングリコールモノブチルエーテル)のうちの少なくとも一つを含むことが好ましい。
また、本発明の液滴吐出装置は、前記保湿剤が、1価のアルコールを含むことを特徴としている。ここで、1価のアルコールは、例えばメタノール、エタノール、プロピルアルコール、ブタノール、ペンタノール等が好ましい。
上記課題を解決するために、本発明のキャッピング装置の処理方法は、所定の液体を液滴として吐出するノズル開口を備え、複数列に沿って配列された複数の液滴吐出ヘッドの各々に対応して設けられ、前記液滴吐出ヘッド各々の前記ノズル開口を封止する複数の封止部を有するキャッピング装置の処理方法において、前記複数列の何れか1つの列に沿って配列され、前記液体に対する浸透剤及び保湿剤の少なくとも一方を含む溶剤を液滴として吐出するために設けられた複数の液滴吐出ヘッドを、前記複数列に沿う配列方向と直交する方向に移動させて前記溶剤を前記封止部の各々に吐出するステップを含むことを特徴としている。
この発明によれば、複数列に沿って配列された複数の液滴吐出ヘッドのうちの何れか1つの列に沿って配列された液滴吐出ヘッドから、所定の液体に対する浸透剤及び保湿剤の少なくとも一方を含む溶剤が、液滴吐出ヘッドの各々のノズル開口を封止する封止部内に吐出されるため、各封止部内おける固形物(例えば、所定の液体に含まれる顔料等)の堆積・成長を制御することができる。その結果として、液滴吐出ヘッドのノズル開口等の目詰まり及び液滴の跳ね返りによる液滴吐出不良を防止することができる。また、ノズル開口の目詰りが防止されるため、目詰まり解消のための液体の無駄な消費を抑えることができる。
また、本発明のキャッピング装置の処理方法は、前記液滴吐出ヘッドの各々が前記キャッピング装置の封止部に封止されていない時間を計時する計時ステップと、前記計時ステップの計時結果に応じて前記封止部内への前記溶剤の吐出量を制御する制御ステップとを含むことを特徴としている。
この発明によれば、液滴吐出ヘッドのノズル開口が封止されていない時間を計時し、この計時結果に応じて溶剤の吐出量を変えているため、封止部内に吐出された所定の液体の乾燥の程度に応じて溶剤の吐出量を制御することができ、溶剤の無駄な消費を極力抑えた上で、ノズル開口の目詰まりを効果的に防止することができる。
また、本発明のキャッピング装置の処理方法は、前記制御ステップは、前記液滴吐出ヘッドの各々が前記キャッピング装置の封止部に封止されていない時間が長い程、前記吐出量が多くなるように制御することを特徴としている。
この発明によれば、液滴吐出ヘッドの各々がキャッピング装置の封止部に封止されていない時間が長いほど溶剤の吐出量を多くしているため、封止部内における固形物が堆積・成長した場合であっても、ほぼ確実に固形物を溶融させることができる。
更に、本発明のキャッピング装置の処理方法は、前記溶剤を前記封止部内に吐出した後で、前記封止部の各々で前記液滴吐出ヘッド各々の前記ノズル開口を封止する封止ステップを含むことを特徴としている。
この発明によれば、各封止部に溶剤が吐出された後で液滴吐出ヘッドの各々が封止部に封止されるため、封止部内を高湿度に保つことができ、液滴吐出ヘッドのノズル開口の目詰まりを効果的に防止することができる。
また、本発明のデバイス製造方法は、所定箇所に機能性を有するパターンが形成されたワークを備えたデバイスの製造方法であって、上記の何れかに記載の液滴吐出装置が備える液滴吐出ヘッド又は上記の何れかに記載のキャッピング装置の処理方法で使用される液滴吐出ヘッドを用いて前記ワーク上に前記所定の液体を液滴として吐出して前記パターンを形成する工程と、前記液滴吐出ヘッドのうち、前記溶剤を吐出する液滴吐出ヘッドを用いて前記液滴吐出ヘッドのノズル開口を封止する各々の封止部内に前記溶剤を吐出する工程と、前記封止部の各々で前記液滴吐出ヘッド各々の前記ノズル開口を封止する工程とを含むことを特徴としている。
この発明によれば、上記の何れかに記載の液滴吐出装置が備える液滴吐出ヘッド又は上記の何れかに記載のキャッピング装置の処理方法で使用される液滴吐出ヘッドを用いてワーク上に所定の液体を液滴として吐出してパターンを形成し、溶剤を吐出する液滴吐出ヘッドを用いて各封止部内に溶剤を吐出し、封止部の各々で液滴吐出ヘッド各々のノズル開口を封止しているため、所定の液体の無駄な消費を抑えることができるとともに、ノズル開口の目詰まりを効果的に防止することができる。この結果として、スループットの低下を招かずにデバイスを効率よく製造することができ、デバイスの製造コストを低減することができる。
In order to solve the above problems, a droplet discharge device according to the present invention is a droplet discharge device including a plurality of droplet discharge heads each having a nozzle opening for discharging a predetermined liquid as droplets. Are arranged along a plurality of rows, and the droplet discharge heads arranged along any one of the plurality of rows use a solvent containing at least one of a penetrant and a humectant for the liquid as droplets. It is a droplet discharge head for discharging.
According to the present invention, the penetrant and the humectant for a predetermined liquid are supplied from the droplet discharge heads arranged along any one of the plurality of droplet discharge heads arranged along the plurality of rows. Since the solvent containing at least one is discharged as droplets, solids in the sealing portion (for example, pigments contained in a predetermined liquid, etc.) are discharged by discharging the solvent into the sealing portion that seals the droplet discharge head. ) Deposition / growth can be controlled.
In addition, the droplet discharge device of the present invention includes a capping device provided corresponding to each of the droplet discharge heads and having a plurality of sealing portions that seal the nozzle openings of each of the droplet discharge heads. It is characterized by that.
According to the present invention, since each of the nozzle openings of the plurality of droplet discharge heads provided by the plurality of sealing portions provided in the capping device is sealed, clogging of the nozzle openings at each droplet discharge head is prevented. Is done.
The droplet discharge device of the present invention includes a holding member that holds the plurality of droplet discharge heads, and a drive mechanism that drives the holding member in a predetermined direction to move the plurality of droplet discharge heads as a unit. It is characterized by having.
According to the present invention, since the plurality of droplet discharge heads are attached to the carriage and integrally movable in a predetermined direction, the plurality of droplet discharge heads can be moved without using a complicated drive mechanism. Can be made.
In the droplet discharge device of the invention, the arrangement direction of the droplet discharge heads along the plurality of rows is a direction orthogonal to the moving direction of the droplet discharge head.
According to this invention, the arrangement direction of the droplet discharge head is a direction orthogonal to the moving direction of the droplet discharge head, and the discharge head that discharges the solvent by simply moving the droplet discharge head in the moving direction Since it can be moved to the position of each sealing portion provided corresponding to the droplet discharge head, the deposition / growth of solid matter in each sealing portion can be controlled. As a result, it is possible to prevent a liquid droplet ejection defect due to clogging of a nozzle opening or the like of the liquid droplet ejection head and droplet rebound. Moreover, since clogging of the nozzle opening is prevented, wasteful consumption of liquid for eliminating clogging can be suppressed.
Further, the droplet discharge device according to the present invention includes a timing unit that counts a time during which each of the droplet discharge heads is not sealed in the sealing portion of the capping device, and the timing unit according to the timing result of the timing unit. And a control means for controlling the discharge amount of the solvent.
According to the present invention, the time during which the nozzle opening of the droplet discharge head is not sealed is timed, and the amount of solvent discharged is changed in accordance with the timed result. Therefore, the predetermined liquid discharged into the sealing portion The amount of solvent discharged can be controlled in accordance with the degree of drying of the nozzle, and clogging of the nozzle openings can be effectively prevented while minimizing unnecessary solvent consumption.
In the droplet discharge device of the present invention, each of the droplet discharge heads that discharge the solvent has two nozzle rows in which the nozzle openings are arranged, and discharges the penetrant from one nozzle row. The moisturizing agent is discharged from the other nozzle row.
According to the present invention, since the penetrant is discharged from one nozzle row provided in the droplet discharge head for discharging the solvent and the moisturizing agent is discharged from the other nozzle row, solid matter is accumulated in the sealing portion. Even if it is made, it can be melted and the inside of the sealing part can be kept at high humidity. The penetrant is a solvent for wetting and spreading liquid that does not spread and dissolving solidified liquid.
Moreover, the droplet discharge device of the present invention is characterized in that the penetrant includes a surfactant. Here, the surfactant preferably includes at least one of, for example, 1,2-alkanediol, a modified polysiloxane compound, and TEGmBE (triethylene glycol monobutyl ether).
In the droplet discharge device of the present invention, the humectant contains a monovalent alcohol. Here, the monovalent alcohol is preferably, for example, methanol, ethanol, propyl alcohol, butanol, pentanol or the like.
In order to solve the above-described problem, the capping apparatus processing method of the present invention includes a nozzle opening for discharging a predetermined liquid as droplets, and corresponds to each of a plurality of droplet discharge heads arranged along a plurality of rows. Provided in a capping apparatus having a plurality of sealing portions that seal the nozzle openings of each of the droplet discharge heads, the liquid being arranged along any one of the plurality of rows, and the liquid A plurality of droplet discharge heads provided for discharging a solvent containing at least one of a penetrating agent and a humectant as droplets are moved in a direction perpendicular to the arrangement direction along the plurality of rows to thereby remove the solvent. The method includes a step of discharging to each of the sealing portions.
According to the present invention, the penetrant and the humectant for a predetermined liquid are supplied from the droplet discharge heads arranged along any one of the plurality of droplet discharge heads arranged along the plurality of rows. Since the solvent containing at least one is discharged into a sealing portion that seals each nozzle opening of the droplet discharge head, solid matter (for example, a pigment contained in a predetermined liquid) in each sealing portion is deposited.・ Growth can be controlled. As a result, it is possible to prevent a liquid droplet ejection defect due to clogging of a nozzle opening or the like of the liquid droplet ejection head and droplet rebound. Moreover, since clogging of the nozzle opening is prevented, wasteful consumption of liquid for eliminating clogging can be suppressed.
Further, the processing method of the capping device according to the present invention includes a time measuring step for measuring a time during which each of the droplet discharge heads is not sealed in the sealing portion of the capping device, and a time measurement result of the time measuring step. And a control step of controlling a discharge amount of the solvent into the sealing portion.
According to the present invention, the time during which the nozzle opening of the droplet discharge head is not sealed is timed, and the amount of solvent discharged is changed in accordance with the timed result. Therefore, the predetermined liquid discharged into the sealing portion The amount of solvent discharged can be controlled in accordance with the degree of drying of the nozzle, and clogging of the nozzle openings can be effectively prevented while minimizing unnecessary solvent consumption.
In the capping apparatus processing method of the present invention, the control step is such that the discharge amount increases as the time during which each of the droplet discharge heads is not sealed in the sealing portion of the capping apparatus is longer. It is characterized by controlling to.
According to the present invention, the longer the time during which each of the droplet discharge heads is not sealed in the sealing portion of the capping device, the greater the amount of solvent discharged, so that solid matter accumulates and grows in the sealing portion. Even in this case, the solid material can be almost certainly melted.
Further, the capping apparatus processing method of the present invention includes a sealing step of sealing the nozzle opening of each of the droplet discharge heads in each of the sealing portions after discharging the solvent into the sealing portion. It is characterized by including.
According to this invention, each of the droplet discharge heads is sealed by the sealing portion after the solvent is discharged to each sealing portion, so that the inside of the sealing portion can be maintained at high humidity, and the droplet discharge It is possible to effectively prevent clogging of the nozzle opening of the head.
Further, the device manufacturing method of the present invention is a method for manufacturing a device including a workpiece having a functional pattern formed at a predetermined location, and the droplet discharge device included in any of the above-described droplet discharge devices Forming the pattern by ejecting the predetermined liquid as droplets on the workpiece using a droplet or a droplet ejection head used in the processing method of a capping device according to any one of the above, and the liquid A step of discharging the solvent into each sealing portion that seals a nozzle opening of the droplet discharge head using a droplet discharge head that discharges the solvent among the droplet discharge heads; and each of the sealing portions And a step of sealing the nozzle opening of each of the droplet discharge heads.
According to the present invention, a droplet discharge head provided in any of the above-described droplet discharge apparatuses or a droplet discharge head used in a processing method of a capping apparatus according to any one of the above is used to place on a workpiece. A pattern is formed by discharging a predetermined liquid as droplets, a solvent is discharged into each sealing portion using a droplet discharging head that discharges the solvent, and a nozzle opening of each of the droplet discharging heads at each of the sealing portions Therefore, it is possible to suppress wasteful consumption of a predetermined liquid and to effectively prevent clogging of the nozzle opening. As a result, the device can be efficiently manufactured without causing a decrease in throughput, and the manufacturing cost of the device can be reduced.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による液滴吐出装置、キャッピング装置の処理方法、及びデバイス製造方法について詳細に説明する。 Hereinafter, a droplet discharge apparatus, a capping apparatus processing method, and a device manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
〔液滴吐出装置〕
図1は、本発明の一実施形態による液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図である。尚、以下の説明においては、必要であれば図中にXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。XYZ直交座標系は、XY平面が水平面に平行な面に設定され、Z軸が鉛直上方向に設定される。また、本実施形態では吐出ヘッド20の移動方向(主走査方向)がX方向に設定され、ステージSTの移動方向(副走査方向)がY方向に設定されている。
[Droplet discharge device]
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a droplet discharge device according to an embodiment of the present invention. In the following description, if necessary, an XYZ orthogonal coordinate system is set in the drawing, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system. In the XYZ orthogonal coordinate system, the XY plane is set to a plane parallel to the horizontal plane, and the Z axis is set to the vertically upward direction. In this embodiment, the movement direction (main scanning direction) of the
図1に示す通り、本実施形態の液滴吐出装置IJは、ベース10と、ベース10上でガラス基板等の基板Pを支持するステージSTと、ステージSTの上方(+Z方向)において支持され、基板Pに対して所定の液滴を吐出可能な吐出ヘッド20とを含んで構成されている。尚、詳細は後述するが、吐出ヘッド20は複数のヘッド(液滴吐出ヘッド)を含んで構成されている。ベース10とステージSTとの間には、ステージSTをY方向に移動可能に支持する第1移動装置12が設けられている。また、ステージSTの上方には、吐出ヘッド20をX方向に移動可能に支持する第2移動装置14が設けられている。
As shown in FIG. 1, the droplet discharge device IJ of the present embodiment is supported on a
吐出ヘッド20には、流路18を介して吐出ヘッド20から吐出される液体(所定の液体)並びに吐出ヘッド20の複数列に沿って配列された複数のヘッドのうち、1つの列に沿って配列された複数のヘッドから吐出される浸透剤及び保湿剤を貯蔵するタンク16が接続されている。また、ベース10上には、キャッピングユニット(キャッピング装置)22とクリーニングユニット24とが配置されている。制御装置26は、液滴吐出装置IJの各部(例えば、第1移動装置12及び第2移動装置14等)を制御して液滴吐出装置IJの全体の動作を制御する。
The
上記の第1移動装置12はベース10の上に設置されており、Y軸方向に沿って位置決めされている。この第1移動装置12は、例えばリニアモータによって構成され、ガイドレール12a,12aと、このガイドレール12aに沿って移動可能に設けられているスライダー12bとを備えている。このリニアモータ形式の第1移動装置12のスライダー12bは、ガイドレール12aに沿ってY軸方向に移動して位置決め可能である。
The first moving
また、スライダー12bはZ軸回り(θZ)用のモータ12cを備えている。このモータ12cは、例えばダイレクトドライブモータであり、モータ12cのロータはステージSTに固定されている。これにより、モータ12cに通電することでロータとステージSTとは、θZ方向に沿って回転してステージSTをインデックス(回転割り出し)することができる。即ち、第1移動装置12は、ステージSTをY軸方向及びθZ方向に移動可能である。ステージSTは基板Pを保持し、所定の位置に位置決めするものである。また、ステージSTは不図示の吸着保持装置を有しており、この吸着保持装置が作動することによってステージSTに設けられた不図示の吸着穴を通して基板PをステージSTの上に吸着して保持する。
The
上記の第2移動装置14は、支柱28a,28aを用いてベース10に対して立てて取り付けられており、ベース10の後部10aにおいて取り付けられている。この第2移動装置14はリニアモータによって構成され、支柱28a,28aに固定されたコラム28bに支持されている。第2移動装置14は、コラム28bに支持されているガイドレール14aと、ガイドレール14aに沿ってX軸方向に移動可能に支持されているスライダー14bとを備えている。スライダー14bはガイドレール14aに沿ってX軸方向に移動して位置決め可能である。上記の吐出ヘッド20はスライダー14bに取り付けられている。
The second moving
吐出ヘッド20は、Z方向の位置決め装置としてのモータ30、及び、揺動位置決め装置としてのモータ32,34,36を有している。モータ30を駆動すれば吐出ヘッド20をZ方向に沿って上下動させることができ、任意のZ方向の位置で吐出ヘッド20を位置決めすることができる。モータ32を駆動すれば、吐出ヘッド20をY軸回りのβ方向に沿って揺動させることができ、吐出ヘッド20の角度を調整することができる。モータ34を駆動すれば、吐出ヘッド20をX軸回りのγ方向に沿って揺動させることができ、吐出ヘッド20の角度を調整することができる。モータ36を駆動すれば、吐出ヘッド20をZ軸回りのα方向に沿って揺動させることができ、吐出ヘッド20の角度を調整することができる。
The
このように、図1に示す吐出ヘッド20は、Z方向に直線移動可能であって、α方向、β方向、及びγ方向に沿って揺動して角度を調整することができるようにスライダ14bに支持されている。吐出ヘッド20の位置及び姿勢は、ステージST側の基板Pに対する液滴吐出面21の位置又は姿勢が所定の位置又は所定の姿勢となるように、制御装置26によって精確に制御される。尚、吐出ヘッド20の液滴吐出面21には液滴を吐出する複数のノズル開口が設けられている。
As described above, the
上述の吐出ヘッド20から吐出される液滴としては、着色材料を含有するインク、金属微粒子等の材料を含有する分散液、PEDOT:PSS等の正孔注入材料や発光材料等の有機EL物質を含有する溶液、液晶材料等の高粘度の機能性液体、マイクロレンズの材料を含有する機能性液体、たんぱく質や核酸等を含有する生体高分子溶液等の種々の材料を含有する液滴が採用される。
As the droplets ejected from the
ここで、吐出ヘッド20の構成について説明する。図2は、吐出ヘッド20の液滴吐出面21を模式的に示す図である。図2に示す通り、吐出ヘッド20は保持部材としてのキャリッジCに取り付けられた4つのヘッド20a〜20dを備えている。これらのヘッド20a〜20dは、吐出ヘッド20の移動方向(X方向)に直交する方向に沿って複数列に亘って配列されている。尚、ここでは、吐出ヘッド4が4つのヘッド20a〜20dを備える場合を例に挙げて説明するが、ヘッドの数は2つ以上有ればよい。
Here, the configuration of the
図2に示す例では、ヘッド20aとヘッド20bとがY方向に沿う直線(第1直線)上に配列され、ヘッド20cとヘッド20dとがY方向に沿う第1直線とは異なる直線(第2直線)上に配列されている。尚、ヘッド20c,20dはヘッド20a,20bに対して+Y方向に所定量だけずらして配置されている。ヘッド20a〜20dのうち、第1直線上に配列されたヘッド20a,20bは浸透剤及び保湿剤を吐出するヘッドであって、第2直線上に配列されたヘッド20c,20dは、上記の着色材料を含有するインク等(所定の液体)を吐出するヘッドである。
In the example shown in FIG. 2, the
ヘッド20a〜20dは同一構成であり、ヘッド20a〜20d各々の液滴吐出面21に含まれるノズル面には複数のノズル開口111を配列した第1ノズル列R1及び第2ノズル列R2が形成されている。ヘッド20a,20bは、第1ノズル列R1から浸透剤が吐出され、第2ノズル列R2から保湿剤が吐出されるよう構成されている。また、ヘッド20c,20dは、第1ノズル列R1及び第2ノズル列R2の両方から上記の着色材料を含有するインク等(所定の液体)を吐出するよう構成されている。
The
ヘッド20a,20bの第1ノズル列R1から吐出される浸透剤は、界面活性剤を含む溶剤であり、例えば1,2−アルカンジオールとしての1,2−ヘキサンジオールを2重量%含み、変性ポリシロキサンとしてのBYK348を0.3重量%含み、グリセリンを5重量%含み、残量が純水である溶剤が挙げられる。また、上記の溶剤以外に、以下の第1〜第6溶剤が挙げられる。つまり、1,2−アルカンジオールとしての1,2−ヘキサンジオールを5重量%含み、残量が純水である第1溶剤、変性ポリシロキサンとしてのBYK348を0.5重量%含み、残量が純水である第2溶剤、BYK348を0.5重量%含むと共にグリセリンを10重量%含み、残量が純水である第3溶剤、1,2−ヘキサンジオールを2重量%含むと共にBYK348を0.3重量%含み、残量が純水である第4溶剤、1,2−ヘキサンジオールを5重量%含むと共にグリセリンを5重量%含み、残量が純水である第5溶剤や、グリセリンを15重量%、TEGmBE(トリエチレングリコールモノブチルエーテル)を5重量%、オルフィンE1010(アセチレングリコール系界面活性剤:日信化学株式会社製)を1重量%、トリエタノールアミンを1重量%含み、残量が純粋である第6溶剤等である。
The penetrant discharged from the first nozzle row R1 of the
また、ヘッド20a,20bの第2ノズル列R2から吐出される保湿剤は、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、iso−プロピルアルコール、n−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、iso−ブタノール、n−ペンタノール等のアルコールが挙げられる。或いは、高沸点有機溶剤である、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、1,2,6−ヘキサントリオール、チオグリコール、ヘキシレングリコール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン等の多価アルコール類、尿素、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等が挙げられ、これら一種又は二種以上の混合物として用いることができる。これらのアルコール等の内、1価のアルコールを用いることが好ましい。
The humectants discharged from the second nozzle row R2 of the
図3は、吐出ヘッド20が備えるヘッド20a〜20dの主要部の一部を示す透視図である。図3に示す通り、ヘッド20a〜20dは、ノズル板110、圧力室基板120、及び振動板130を含んで構成されている。圧力室基板120は、圧力発生室としてのキャビティ121、側壁122、リザーバ123、及び供給口124を備えている。キャビティ121は、圧力室であってシリコン等の基板をエッチングすることにより形成されるものである。側壁122は、キャビティ121間を仕切るよう構成され、リザーバ123は、各キャビティ121に所定の液体を充填する時に、液体を供給可能な共通の流路として構成されている。供給口124は、各キャビティ121に液体を導入可能に構成されている。尚、ヘッド20a,20bについては、所定の液体に替えて浸透剤及び保湿剤が導入される。
FIG. 3 is a perspective view showing a part of the main parts of the
また、振動板130は、圧力室基板120の一方の面に貼り合わせ可能に構成されている。振動板130には前述した圧電体デバイスの一部である圧電体素子150が設けられている。圧電体素子150は、ペロブスカイト構造を持つ強誘電体の結晶であり、振動板130上に所定の形状で形成されて構成されている。この圧電体素子150は、制御装置26から供給される駆動信号に対応して体積変化を生ずることが可能に構成されている。ノズル板110は、圧力室基板120に複数設けられたキャビティ(圧力室)121の各々に対応する位置にそのノズル開口111が配置されるよう、圧力室基板120に貼り合わせられている。ノズル板110を貼り合わせた圧力室基板120は不図示の筐体に嵌められている。以上により吐出ヘッド20が構成されている。
Further, the
吐出ヘッド20が備えるヘッド20c,20dから所定の液体を液滴として吐出するには、まず、制御装置26が液滴を吐出させるための駆動信号をヘッド20c,20dに供給する。液体はヘッド20c,20dの各々のキャビティ121に流入しており、駆動信号がヘッド20c,20dに供給されるとヘッド20c,20dの各々に設けられた圧電体素子150がその駆動信号に応じた体積変化を生ずる。この体積変化は振動板130を変形させ、キャビティ121の体積を変化させる。この結果、そのキャビティ121のノズル開口111から液体が液滴として吐出される。液滴が吐出されたキャビティ121には吐出によって減った液体が新たにタンク16から供給される。吐出ヘッド20が備えるヘッド20a,20bから浸透剤及び保湿剤を吐出するときも同様の動作が行われる。尚、ヘッド20a,20bは浸透剤のみ又は保湿剤のみを吐出させることも、浸透剤及び保湿剤を同時に吐出させることもできる。
In order to discharge a predetermined liquid as droplets from the
尚、図3を参照して説明した吐出ヘッド20が備えるヘッド20a〜20dは圧電体素子に体積変化を生じさせて液滴を吐出させる構成であったが、発熱体により液体又は浸透剤若しくは保湿剤に熱を加えその膨張によって液滴を吐出させるようなヘッド構成であってもよい。また、静電気によって振動板を変形させることにより体積変化を生じさせて液滴を吐出させるような吐出ヘッドであってもよい。
Note that the
図1に戻り、第2移動装置14は、吐出ヘッド20をX軸方向に移動させることで、吐出ヘッド20をクリーニングユニット24又はキャッピングユニット22の上部に選択的に位置決めさせることができる。つまり、デバイス製造作業の途中であっても、例えば吐出ヘッド20をクリーニングユニット24上に移動すれば、吐出ヘッド20のクリーニングを行うことができる。また、吐出ヘッド20をキャッピングユニット22の上に移動すれば、吐出ヘッド20の液滴吐出面21にキャッピングを施したり、液滴をキャビティ121に充填したり、ノズル開口111の目詰まり等による吐出不良を回復させたりすることが可能となる。
Returning to FIG. 1, the second moving
つまり、クリーニングユニット24及びキャッピングユニット22は、ベース10上の後部10a側で、吐出ヘッド20の移動経路直下に、ステージSTと離間して配置されている。ステージSTに対する基板Pの搬入作業及び搬出作業はベース10の前部10b側で行われるため、これらクリーニングユニット24又はキャッピングユニット22により作業に支障を来すことはない。
That is, the
クリーニングユニット24は、ノズル開口111が形成された面を拭き取るワイパを備えており、吐出ヘッド20のノズル開口111等のクリーニングをデバイス製造工程中や待機時に定期的に又は随時に行うことができる。キャッピングユニット22は、吐出ヘッド20の液滴吐出面21が乾燥しないように、デバイスを製造しない待機時にこの液滴吐出面21にキャッピングを施したり、液滴をキャビティ121に充填する際に用いたり、また、吐出不良が生じた吐出ヘッド20を回復させるものである。
The
〔キャッピングユニット〕
次に、キャッピングユニット22について詳細に説明する。図4は、キャッピングユニット22の構成を示す図であって、図4(a)は吐出ヘッド20側から見たキャッピングユニット22の平面図であり、図4(b)は図4(a)中のA−Aに沿う断面矢視図である。図4(a),(b)に示す通り、キャッピングユニット22は、本体40、キャッピング部42a〜42d(封止部)、連通管47、及びポンプ(負圧供給装置)46を含んで構成されている。
[Capping unit]
Next, the capping
キャッピング部42a〜42dは、図4(a)に示す通り、吐出ヘッド20のヘッド20a〜20dに対応して設けられている。つまり、キャッピング部42aとキャッピング部42bとがY方向に沿う同一直線上に配列され、キャッピング部42cとキャッピング部42dとがY方向に沿う同一直線上に配列されており、キャッピング部42c,42dはキャッピング部42a,42bに対して+Y方向に所定量だけずらして配置されている。キャッピング部42a〜42dの各々は、本体40に形成された凹部43の内部に嵌入された吸収材としての湿潤部材44と本体40の上面40aに突出した突出部45とを備えている。
The
また、凹部43の底面には、本体40の下面40を貫通する連通管47が接続されている。ここで、湿潤部材44とは、吐出ヘッド20から吐出される液滴に対する吸収性に優れ、液滴が吸収された際には湿潤状態を保つものであり、例えばスポンジ等の材料からなる。ポンプ46は、連通管47を介してキャッピング部42a〜42dを吸引、減圧する(負圧を供給する)ものである。このポンプ46は、制御装置26と電気的に接続されており、制御装置26の制御の下で、その駆動が制御される。
In addition, a
次に、本実施形態の液滴吐出装置IJの電気的な機能構成について説明する。図5は、本発明の一実施形態による液滴吐出装置の電気的な機能構成を示すブロック図である。尚、図5においては、図1〜図4に示した部材に相当するブロックには同一の符号を付してある。図5に示す通り、液滴吐出装置IJを制御する電気的な構成は、制御コンピュータ50、制御装置26、及び駆動用集積回路60を含んで構成される。
Next, the electrical functional configuration of the droplet discharge device IJ of this embodiment will be described. FIG. 5 is a block diagram showing an electrical functional configuration of the droplet discharge device according to the embodiment of the present invention. In FIG. 5, blocks corresponding to the members shown in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 5, the electrical configuration for controlling the droplet discharge device IJ includes a
制御コンピュータ50は、例えばCPU(中央処理装置)、RAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)等の内部記憶装置、ハードディスク、CD−ROM等の外部記憶装置、並びに液晶表示装置又はCRT(Cathod Ray Tube)等の表示装置を含んで構成され、ROM又はハードディスクに記憶されたプログラムに従って、液滴吐出装置IJの動作を制御する制御信号を出力する。この制御コンピュータ50は、例えばケーブル等を用いて図1に示す液滴吐出装置IJに設けられる制御装置26と接続されている。
The
制御装置26は、演算制御部52、駆動信号生成部54、及びタイマ部56を含んで構成される。演算制御部52は、制御コンピュータ50から入力された制御信号及び内部に予め記憶された制御プログラムに基づいて、第1移動装置12、第2移動装置14、及びモータ30〜36を駆動するとともに、キャッピングユニット22に設けられたポンプ46の動作を制御する。
The
また、演算制御部52は、吐出ヘッド20の複数のヘッド20a〜20dの各々に設けられる複数の圧電体素子150を駆動する各種駆動信号を生成するための各種データ(駆動信号生成用データ)を駆動信号生成部54に出力する。更に、演算制御部52は、上記制御プログラムに基づいて選択データを生成して駆動用集積回路60に設けられた切替信号生成部62に出力する。この選択データは、駆動信号の印加対象となる圧電体素子150を指定するためのノズル選択データと圧電体素子150に印加する駆動信号を指定するための波形選択データとからなる。
The
加えて、演算制御部52は、ヘッド20a〜20dがキャッピングユニット22のキャッピング部42a〜42dの各々にキャッピング(封止)されていない時間をタイマ部56を用いて計時するとともに、この計時結果に応じてヘッド20a,20bからキャッピング部42a〜42dの各々に対する浸透剤又は保湿剤の吐出量を制御する。尚、浸透剤又は保湿剤は、キャッピング部42a〜42d内に吐出されるのみならず、基板P上にも吐出されることがある。このため、浸透剤又は保湿剤を基板P上に吐出する場合には、演算制御部52は第1移動装置12及び第2移動装置14を制御してヘッド20aを基板Pの上方に移動させつつヘッド20aに対して駆動信号を供給する。
In addition, the
駆動信号生成部54は、上記の駆動信号生成用データに基づいて所定形状の各種駆動信号、例えば液滴を吐出させるための通常駆動信号、ノズル開口111においてメニスカスを微振動させるための微振動信号等の駆動信号を生成してスイッチ回路64に出力する。タイマ部56は、例えば演算制御部52から出力される計時開始信号及び計時時間が入力され、計時を開始してから計時時間が経過したときに、計時完了信号を出力する。
The drive
駆動用集積回路60は、ヘッド20a〜20dの各々の内部に設けられており、切替信号生成部62及びスイッチ回路64を含んで構成されている。切替信号生成部62は、演算制御部52から出力される選択データに基づいて各圧電体素子150への駆動信号の導通/非導通を指示する切替信号を生成し、スイッチ回路64に出力する。スイッチ回路64は、各圧電体素子150毎に設けられており、切替信号によって指定された駆動信号を圧電体素子150に出力する。
The driving
ここで、駆動信号生成部54が生成する駆動信号の一例、及びヘッドの動作について簡単に説明する。図6は、駆動信号生成部54で生成される通常駆動信号の1周期分の波形及びヘッドの動作を模式的に示す図である。図6(a)に示す通り、通常駆動信号は、基本的には、その電圧値が中間電位Vmからスタートした後(ホールドパルスL1)、時刻T1から時刻T2までの間、最大電位VPSまで一定の傾きで上昇し(充電パルスL2)、時刻T2から時刻T3までの間、最大電位VPSを所定時間だけ維持する(ホールドパルスL3)。次に、時刻T3から時刻T4までの間に最低電位VLSまで一定の傾きで下降した後(放電パルスL4)、時刻T4から時刻T5までの間、最低電位VLSを所定時間だけ維持する(ホールドパルスL5)。そして、時刻T5から時刻T6までの間、電圧値は中間電位Vmまで一定の傾きで上昇する(充電パルスL6)。
Here, an example of the drive signal generated by the drive
以上説明した通常駆動信号が圧電体素子150に印加されると、圧電体素子150は図6(b)〜(d)に示す動作を行い、これによりノズル開口111から所定の液体又は浸透剤若しくは保湿剤が吐出される。まず、図6(a)中の時刻T1から時刻T2までの間において、通常駆動信号の電圧値が緩やかに上昇する充電パルスL2が圧電体素子150に印加されると、図6(b)に示すように圧電体素子150がキャビティ121の容積を緩やかに膨張させる方に撓みキャビティ121に負圧が発生する。これによって、所定の液体又は浸透剤若しくは保湿剤がリザーバ123からキャビティ121に供給される。また、図示のようにノズル開口111の開口近傍に位置する液状粘性物も僅かにキャビティ121内部方向へ引き込まれることで、メニスカスがノズル開口111内に引き込まれる。
When the normal drive signal described above is applied to the
次に、時刻T2から時刻T3の間において通常駆動信号の電圧値を最大電位VPSに保持するホールドパルスL3が圧電体素子150に印加された後、時刻T3から時刻T4の間において放電パルスL4が印加されると、圧電体素子150が急速にキャビティ121の容積を収縮させる方向に撓み、キャビティ121に正圧が発生する。これにより、図6(c)に示す通り、ノズル開口111から所定の液体又は浸透剤若しくは保湿剤が液滴D1として吐出される。
Next, after a hold pulse L3 that holds the voltage value of the normal drive signal at the maximum potential VPS is applied to the
液滴D1が吐出されると、時刻T4から時刻T5までの間、圧電体素子150には最低電位VLSを維持するホールドパルスL5が印加され、その後時刻T5から時刻T6までの間に中間電位Vmまで一定の傾きで上昇する充電パルスL6が圧電体素子150に印加される。充電パルスL6が圧電体素子150に印加されると、圧電体素子150は図6(d)に示すように変形してキャビティ121内に負圧が発生する。これにより、所定の液体又は浸透剤若しくは保湿剤がリザーバ123からキャビティ121に供給されるとともに、ノズル開口111の開口近傍に位置する所定の液体又は浸透剤若しくは保湿剤も僅かにキャビティ121内部方向へ引き込まれ、図6(d)に示す通り、メニスカスが一定の状態に維持される。このように、例えば最大電位VPSが高いほど、又は放電パルスL4の傾きが急峻なほど、ノズル開口111から吐出される液状粘性物の1ドット当たりの重量が大きい。
When the droplet D1 is ejected, a hold pulse L5 that maintains the minimum potential VLS is applied to the
〔キャッピング装置の処理方法〕
次に、上記構成における液滴吐出装置IJを用いて基板P上にマイクロアレイを形成する方法について説明するとともに、マイクロアレイを形成した後に行われるキャッピング装置の処理方法について詳細に説明する。図7は、マイクロアレイの形成工程の概略を示すフローチャートである。
[Capping device processing method]
Next, a method of forming a microarray on the substrate P using the droplet discharge device IJ having the above configuration will be described, and a processing method of the capping device performed after forming the microarray will be described in detail. FIG. 7 is a flowchart showing an outline of a microarray forming process.
図7に示す処理は、操作者によって液滴吐出装置IJの電源が投入されると開始される。処理が開始されると、まず制御装置26の演算制御部52が制御コンピュータ50からの液滴吐出装置IJの動作を制御する制御信号を受信したか否かを判断する(ステップS11)。制御信号を受信していない場合(判断結果が「NO」の場合)にはステップS11の処理を繰り返す。一方、制御コンピュータ50からの制御信号を受信したと判断した場合(判断結果が「YES」の場合)には、演算制御部52は受信した制御信号に基づいて第2移動装置14を制御して吐出ヘッド20をホームポジションから移動させる(ステップS12)。ここで、ホームポジションとは、吐出ヘッド20の退避位置であって、液滴の吐出動作を行っていないときに吐出ヘッド20がキャッピングユニット22によりキャッピングされる位置である。
The process shown in FIG. 7 is started when the power of the droplet discharge device IJ is turned on by the operator. When the process is started, it is first determined whether or not the
吐出ヘッド20をホームポジションから移動させると、演算制御部52はタイマ部56を用いて吐出ヘッド20がキャッピングユニット22にキャッピングされていない時間の計時を開始する(ステップS13)。キャッピングされていない時間は、演算制御部52のカウンタTrに格納される。以上の処理が終了すると、演算制御部52は、基板P上に液滴の通常吐出をさせる制御を行う(ステップS14)。つまり、演算制御部52は第1移動装置12を制御して物体Pを移動開始位置に移動させるとともに、第2移動装置14等を制御して吐出ヘッド20を吐出開始位置に移動させる。そして、駆動信号生成用データ及び選択データを駆動信号生成部54及び切替信号生成部62にそれぞれ出力して、圧電体素子150に対して通常駆動信号を印加して基板P上への液滴の吐出を開始する。
When the
液滴の吐出を開始すると、演算制御部52は、吐出ヘッド20と基板PとをX軸方向に相対移動(走査)しつつ、基板P上に対して吐出ヘッド20(ヘッド20c,20d)の所定のノズルから所定幅で液滴を吐出し、基板P上にマイクロアレイを形成する。本実施形態では、吐出ヘッド20が基板Pに対して+X方向に移動しつつ吐出動作する。吐出ヘッド20と基板Pとの1回目の相対移動(走査)が終了すると、基板Pを支持するステージSTが吐出ヘッド20に対してY軸方向に所定量ステップ移動する。演算制御部52は、吐出ヘッド20を基板Pに対して、例えば−X方向に2回目の相対移動(走査)させつつ吐出動作を行う。この動作を複数回繰り返すことにより、吐出ヘッド20は演算制御部52の制御に基づいて液滴を吐出し、基板P上にマイクロアレイを形成する。
When the discharge of the liquid droplets is started, the
以上の動作を行って基板P上にマイクロアレイが形成されると、演算制御部52が第1移動装置12を制御して液滴が吐出された基板Pを搬出位置に移動させる。そして、ステージSTによる吸着保持が解除されて不図示の搬送装置によって基板PがステージSTから搬出される。次に、演算制御部52は液滴吐出動作が終了したか否か、即ち次に液滴を吐出すべき基板Pが有るか否かを判断する(ステップS15)。液滴を吐出すべき基板Pが有る場合(判断結果が「NO」である場合)には、処理はステップS14に戻り、新たな基板PをステージST上に搬入して吸着保持し、再度液滴の吐出動作を行う。尚、基板Pの搬出及び搬入を行っている間に、吐出ヘッドを所定の退避位置に移動させてフラッシングを行っても良い。
When the microarray is formed on the substrate P by performing the above operation, the
一方、ステップS15において液滴吐出動作が終了したと判断した場合(判断結果が「YES」の場合)には、演算制御部52は第2移動装置14を制御して、吐出ヘッド20をホームポジションに移動させる(ステップS16)。ホームポジションへの移動が完了すると、演算制御部52はタイマ部56に対して吐出ヘッド20がキャッピングユニット22にキャッピングされていない時間の計時を停止させる。これにより、ステップS13で計時を開始してからステップS17で計時を停止させるまでの時間がカウンタTrに格納される。以上の処理が終了すると、演算制御部52は吐出ヘッド20及びキャッピングユニット22を制御して、吐出ヘッド20のキャッピング処理を行う(ステップS18)。キャッピング処理が終了すると一連の吐出動作が終了し、その後は液滴吐出装置IJの電源が操作者の操作により遮断される。
On the other hand, when it is determined in step S15 that the droplet discharge operation has been completed (when the determination result is “YES”), the
次に、図7中のキャッピング処理(ステップS18)の詳細について説明する。図8は、キャッピング処理の詳細を示すフローチャートである。キャッピング処理が開始すると、演算制御部52は、まず吐出ヘッド20がキャッピングユニット22にキャッピングされていない時間を示すカウンタTrの値が2時間以内を示す値であるか否かを判断する(ステップS21)。カウンタTrの値が2時間以内を示す値である場合(判断結果が「YES」の場合)には、キャップ前フラッシング数FLkを「1000」セグメントに設定する(ステップS22)。
Next, the details of the capping process (step S18) in FIG. 7 will be described. FIG. 8 is a flowchart showing details of the capping process. When the capping process is started, the
ここで、キャップ前フラッシング数とは、ヘッド20a〜20dをキャッピングユニット22のキャッピング部42a〜42dの各々でキャッピングする前に、各キャッピング部42a〜42d内に吐出する浸透剤及び保湿剤の吐出数をいう。また、セグメントとは、基板P上の1点(1ドット)に対する液滴の吐出数をいう。例えば、基板P上の1点に対して3回液滴を吐出するように設定されている場合(1セグメント=3滴に設定されている場合)に、キャップ前フラッシング数FLkを「1000」セグメントに設定すると、1つのノズル開口111からは3000滴の液滴が吐出される。
Here, the pre-cap flushing number refers to the number of penetrants and moisturizers discharged into the capping
キャップ前フラッシング数FLkの値を設定すると、演算制御部52は第2移動装置14を制御して吐出ヘッド20をX方向に移動させ、ヘッド20a,20bを用いて各キャッピング部42a〜42d内に順に浸透剤及び保湿剤を吐出する(ステップS23)。具体的には、まず演算制御部52が第2移動装置14を制御してヘッド20a,20bをキャッピング部42a,42bの上方に位置決めした後で、駆動信号生成用データを駆動信号生成部54に出力するとともに、ヘッド20a,20bに設けられた切替信号生成部62に対して選択データを出力する。そして、ヘッド20a,20bに設けられた第1ノズル列R1の各々のノズル開口111から浸透剤を「1000」セグメント分吐出させ、第2ノズル列R2の各々のノズル開口111から保湿剤を「1000」セグメント分吐出させる。これにより、キャッピング部42a,42b内に浸透剤及び保湿剤が吐出される。
When the value of the pre-cap flushing number FLk is set, the
次に、演算制御部52は第2移動装置14を制御してヘッド20a,20bをキャッピング部42c,42dの上方に位置決めした後で、同様にヘッド20a,20bに設けられた第1ノズル列R1の各々のノズル開口111から浸透剤を「1000」セグメント分吐出させ、第2ノズル列R2の各々のノズル開口111から保湿剤を「1000」セグメント分吐出させる。これにより、キャッピング部42c,42d内に浸透剤及び保湿剤が吐出される。
Next, after the
図9は、ヘッド20a,20bを用いてキャッピング部42c,42dに浸透剤及び保湿剤を吐出している様子を示す透視図である。図9に示す通り、ヘッド20a,20bはヘッド20c,20dに対して+Y方向に所定量だけずらして配置されているため、ヘッド20c,20dに対応して設けられたキャッピング部42c,42d上にヘッド20a,20bを位置決めしたときに、ヘッド20a,20bとキャッピング部42c,42dの位置ずれが生ずる。よって、キャッピング部42c,42dに浸透剤及び保湿剤を吐出する場合には、選択データを用いてキャッピング部42c,42dの凹部43の上方に位置している開口ノズル111のみから浸透剤及び保湿剤を吐出する。尚、浸透剤及び保湿剤を吐出するときには、キャッピング部42a〜42dの凹部43の全体に亘って吐出する必要はなく、凹部43の一部に吐出されていれば良い。
FIG. 9 is a perspective view showing a state in which a penetrating agent and a moisturizing agent are discharged to the capping
以上の動作が終了すると、演算制御部52は、第2移動装置14を制御してキャッピング部42a〜42dの上方にヘッド20a〜20dをそれぞれ配置させ、図10に示す通りヘッドの各々を対応するキャッピング部に接触配置してヘッドをキャッピングさせる(ステップS24)。図10は、ヘッド20a〜20dが対応するキャッピング部42a〜42dでキャッピングされた状態を示す透視図である。以上の処理が完了すると、図7中のステップS18に戻る。
When the above operations are completed, the
一方、ステップS21において、カウンタTrの値が2時間よりも長い時間を示す値であると演算制御部52が判断した場合(判断結果が「NO」の場合)には、カウンタTrの値が2時間より長い時間であって5時間以内を示す値であるか否かが判断される(ステップS25)。カウンタTrの値が2時間より長い時間であって5時間以内を示す値である場合(判断結果が「YES」の場合)には、キャップ前フラッシング数FLkを「5000」セグメントに設定する(ステップS26)。
On the other hand, when the
キャップ前フラッシング数FLkの値を設定すると、演算制御部52は第2移動装置14を制御してヘッド20a,20bを順にキャッピング部42a,42b及びキャッピング部42c,42dの上方に移動させ、キャッピング部42a〜42dの各々に対してヘッド20a,20bに設けられた第1ノズル列R1の各々のノズル開口111から浸透剤を「5000」セグメント分吐出させ、第2ノズル列R2の各々のノズル開口111から保湿剤を「5000」セグメント分吐出させる(ステップS23)。浸透剤及び保湿剤の吐出を終えると、ヘッド20a〜20dの各々を対応するキャッピング部42a〜42dに接触配置して図10に示す通りヘッドをキャッピングさせる(ステップS24)。以上の処理が完了すると、図7中のステップS18に戻る。
When the value of the pre-cap flushing number FLk is set, the
一方、ステップS25において、カウンタTrの値が5時間よりも長い時間を示す値であると演算制御部52が判断した場合(判断結果が「NO」の場合)には、カウンタTrの値が5時間より長い時間であって12時間以内を示す値であるか否かが判断される(ステップS27)。カウンタTrの値が5時間より長い時間であって12時間以内を示す値である場合(判断結果が「YES」の場合)には、キャップ前フラッシング数FLkを「20000」セグメントに設定する(ステップS28)。
On the other hand, in step S25, when the
キャップ前フラッシング数FLkの値を設定すると、演算制御部52は第2移動装置14を制御してヘッド20a,20bを順にキャッピング部42a,42b及びキャッピング部42c,42dの上方に移動させ、キャッピング部42a〜42dの各々に対してヘッド20a,20bに設けられた第1ノズル列R1の各々のノズル開口111から浸透剤を「20000」セグメント分吐出させ、第2ノズル列R2の各々のノズル開口111から保湿剤を「20000」セグメント分吐出させる(ステップS23)。浸透剤及び保湿剤の吐出を終えると、ヘッド20a〜20dの各々を対応するキャッピング部42a〜42dに接触配置して図10に示す通りヘッドをキャッピングさせる(ステップS24)。以上の処理が完了すると、図7中のステップS18に戻る。
When the value of the pre-cap flushing number FLk is set, the
一方、ステップS27において、カウンタTrの値が12時間よりも長い時間を示す値であると演算制御部52が判断した場合(判断結果が「NO」の場合)には、キャップ前フラッシング数FLkを「40000」セグメントに設定する(ステップS29)。キャップ前フラッシング数FLkの値を設定が完了すると、演算制御部52は第2移動装置14を制御してヘッド20a,20bを順にキャッピング部42a,42b及びキャッピング部42c,42dの上方に移動させ、キャッピング部42a〜42dの各々に対してヘッド20a,20bに設けられた第1ノズル列R1の各々のノズル開口111から浸透剤を「40000」セグメント分吐出させ、第2ノズル列R2の各々のノズル開口111から保湿剤を「40000」セグメント分吐出させる(ステップS23)。浸透剤及び保湿剤の吐出を終えると、ヘッド20a〜20dの各々を対応するキャッピング部42a〜42dに接触配置して図10に示す通りヘッドをキャッピングさせる(ステップS24)。以上の処理が完了すると、図7中のステップS18に戻る。
On the other hand, when the
このように、本実施形態においては、吐出ヘッド20に複数列に沿って配列された複数のヘッド20a〜20dのうち、1つの列に沿って配列されたヘッド20a,20bを浸透剤及び保湿剤を吐出するヘッドにし、キャッピング部42a〜42d内に浸透剤及び保湿剤を吐出した上でヘッド20a〜20dのキャッピングを行っている。このため、キャッピング部42a〜42dの保湿性が高められるとともに、仮にキャッピング部42a〜42d内の湿潤部材44上に固体物が堆積・成長していたとしてもその固形物を溶解することができる。
Thus, in this embodiment, among the plurality of
この結果、キャッピング部42a〜42dに接続された連通管47の目詰まりを効果的に防止することができる。また、ヘッド20a〜20dのノズル開口111の目詰まりを防止することができるとともに、湿潤部材44上に堆積・成長した固形物上に液滴を吐出したときに、その跳ね返りがノズル面に付着して生ずる液滴の吐出不良を防止することができる。更に、ヘッド20a〜20dのノズル開口の目詰まりを防止することができることから、クリーニングの回数を低減することもでき、クリーニングユニット24が備えるワイパの寿命を延ばすこともできる。
As a result, clogging of the
また、本実施形態においては、吐出ヘッド20がキャッピングユニット22にキャッピングされていない時間が長い程、キャップ前フラッシング数FLkを大きくして浸透剤及び保湿剤の吐出量を増やしている。このため、キャッピング部42b〜42d内に吐出された所定の液滴の乾燥の程度に応じて浸透剤及び保湿剤の吐出量を制御することができ、浸透剤及び保湿剤の無駄な消費を極力抑えた上で、連痛管47及びノズル開口111の目詰まり等を効果的に防止することができる。
Further, in the present embodiment, the longer the time when the
尚、以上説明した実施形態では、ヘッド20a,20bから浸透剤及び保湿剤を吐出させる場合を例に挙げて説明したが、ヘッド20a,20bからは所定の液体を吐出させ、他の列に配列されたヘッド20c,20dから浸透剤及び保湿剤を吐出させるようにしても良い。また、図8中のステップS22,S26,S28,S29では浸透剤及び保湿剤のキャップ前フラッシング数FLkを等しく設定していたが、浸透剤と保湿剤とで別個に設定するようにしても良い。
In the embodiment described above, the case where the penetrant and the humectant are ejected from the
また、上記実施形態ではヘッド20a〜20dを1つのキャリッジCに保持してこれらを一体として駆動していたが、各々のヘッドを保持する複数のキャリッジを設けて各ヘッドが個別に駆動される構成が望ましい。かかる構成とすることで、例えばヘッド20c,20dをキャッピングユニット22の上方から退避させ、これらのヘッド20c,20dを駆動せずにヘッド20a,20bのみを駆動すればキャップ前フラッシングを行うことができる。
In the above embodiment, the
〔デバイス製造方法、及び電子機器〕
以上、本発明の実施形態による液滴吐出装置及びキャッピング装置の処理方法について説明したが、この液滴吐出装置は膜を形成する成膜装置、金属配線等の配線を形成する配線装置、又はマイクロレンズアレイ、液晶表示装置、有機EL装置、プラズマ型表示装置、電界放出ディスプレイ(FED:Field Emission Display)等のデバイスを製造するデバイス製造装置として用いることができる。
[Device Manufacturing Method and Electronic Equipment]
As described above, the processing method of the droplet discharge device and the capping device according to the embodiment of the present invention has been described. It can be used as a device manufacturing apparatus for manufacturing devices such as a lens array, a liquid crystal display device, an organic EL device, a plasma display device, and a field emission display (FED).
上記の液滴吐出装置を用いてワークとしての基板P上に液滴を吐出してパターンを形成した後、浸透剤及び保湿剤をキャッピング部42a〜42d内に吐出した上でヘッド20a〜20dのキャッピングを行っているため、所定の液体の無駄な消費を抑えることができるとともに、ノズル開口の目詰まりを効果的に防止することができる。この結果として、スループットの低下を招かずにデバイスを効率よく製造することができ、デバイスの製造コストを低減することができる。
After the droplets are ejected onto the substrate P as a work by using the above-described droplet ejection device, a pattern is formed, and then the penetrating agent and the moisturizing agent are ejected into the capping
上記の液晶装置、有機EL装置、プラズマ型表示装置、FED等のデバイスは、ノート型コンピュータ及び携帯電話等の電子機器に設けられる。だだし、電子機器は、上記のノート型コンピュータ及び携帯電話に限られる訳ではなく、種々の電子機器に適用することができる。例えば、液晶プロジェクタ、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ(PC)及びエンジニアリング・ワークステーション(EWS)、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、POS端末、タッチパネルを備えた装置等の電子機器に適用することが可能である。 Devices such as the above-described liquid crystal device, organic EL device, plasma display device, and FED are provided in electronic devices such as notebook computers and mobile phones. However, the electronic device is not limited to the above-described notebook computer and mobile phone, and can be applied to various electronic devices. For example, LCD projectors, multimedia-compatible personal computers (PCs) and engineering workstations (EWS), pagers, word processors, TVs, viewfinder type or monitor direct view type video tape recorders, electronic notebooks, electronic desk calculators, car navigation systems The present invention can be applied to electronic devices such as a device, a POS terminal, and a device provided with a touch panel.
14……第2移動装置(駆動機構)
20……吐出ヘッド
20a〜20d……ヘッド(液滴吐出ヘッド)
22……キャッピングユニット(キャッピング装置)
42a〜42d……キャッピング部(封止部)
52……演算制御部(制御手段)
56……タイマ部(計時手段)
111……ノズル開口
C……キャリッジ(保持部材)
P……基板(ワーク)
R1,R2……ノズル列
14 …… Second moving device (drive mechanism)
20 ……
22 …… Capping unit (capping device)
42a-42d ...... Capping part (sealing part)
52 …… Calculation control unit (control means)
56 …… Timer section (time measuring means)
111 ... Nozzle opening C ... Carriage (holding member)
P …… Substrate (work)
R1, R2 ... Nozzle row
Claims (13)
前記複数の液滴吐出ヘッドは複数列に沿って配列されており、当該複数列の何れか1つの列に沿って配列された前記液滴吐出ヘッドは前記液体に対する浸透剤及び保湿剤の少なくとも一方を含む溶剤を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドであることを特徴とする液滴吐出装置。 In a droplet discharge device including a plurality of droplet discharge heads having nozzle openings for discharging a predetermined liquid as droplets,
The plurality of droplet discharge heads are arranged along a plurality of rows, and the droplet discharge heads arranged along any one of the plurality of rows are at least one of a penetrant and a humectant for the liquid. A droplet discharge apparatus, which is a droplet discharge head that discharges a solvent containing a droplet as a droplet.
前記保持部材を所定方向に駆動して前記複数の液滴吐出ヘッドを一体として移動させる駆動機構と
を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の液滴吐出装置。 A holding member for holding the plurality of droplet discharge heads;
The droplet discharge device according to claim 1, further comprising: a drive mechanism that drives the holding member in a predetermined direction to move the plurality of droplet discharge heads integrally.
前記計時手段の計時結果に応じて前記溶剤の吐出量を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする請求項1から請求項4の何れか一項に記載の液滴吐出装置。 Clocking means for timing the time during which each of the droplet discharge heads is not sealed in the sealing portion of the capping device;
5. The droplet discharge device according to claim 1, further comprising: a control unit that controls a discharge amount of the solvent according to a time measurement result of the time measurement unit.
前記複数列の何れか1つの列に沿って配列され、前記液体に対する浸透剤及び保湿剤の少なくとも一方を含む溶剤を液滴として吐出するために設けられた複数の液滴吐出ヘッドを、前記複数列に沿う配列方向と直交する方向に移動させて前記溶剤を前記封止部の各々に吐出するステップを含むことを特徴とするキャッピング装置の処理方法。 A nozzle opening for discharging a predetermined liquid as a droplet is provided, provided corresponding to each of a plurality of droplet discharge heads arranged along a plurality of rows, and sealing the nozzle opening of each of the droplet discharge heads In a processing method of a capping device having a plurality of sealing parts
A plurality of droplet discharge heads arranged to discharge a solvent containing at least one of a penetrating agent and a humectant for the liquid as droplets, arranged along any one of the plurality of rows, A capping apparatus treatment method comprising the step of discharging the solvent to each of the sealing portions by moving in a direction orthogonal to the arrangement direction along the row.
前記計時ステップの計時結果に応じて前記封止部内への前記溶剤の吐出量を制御する制御ステップと
を含むことを特徴とする請求項9記載のキャッピング装置の処理方法。 A time measuring step of measuring a time during which each of the droplet discharge heads is not sealed in the sealing portion of the capping device;
The capping apparatus processing method according to claim 9, further comprising: a control step of controlling a discharge amount of the solvent into the sealing portion according to a timing result of the timing step.
請求項1から請求項8の何れか一項に記載の液滴吐出装置が備える液滴吐出ヘッド又は請求項9から請求項12の何れか一項に記載のキャッピング装置の処理方法で使用される液滴吐出ヘッドを用いて前記ワーク上に前記所定の液体を液滴として吐出して前記パターンを形成する工程と、
前記液滴吐出ヘッドのうち、前記溶剤を吐出する液滴吐出ヘッドを用いて前記液滴吐出ヘッドのノズル開口を封止する各々の封止部内に前記溶剤を吐出する工程と、
前記封止部の各々で前記液滴吐出ヘッド各々の前記ノズル開口を封止する工程と
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
A method for manufacturing a device including a workpiece having a pattern having functionality at a predetermined location,
It is used with the processing method of the droplet discharge head with which the droplet discharge apparatus as described in any one of Claims 1-8 is equipped, or the capping apparatus as described in any one of Claims 9-12. Forming the pattern by discharging the predetermined liquid as droplets onto the workpiece using a droplet discharge head;
A step of discharging the solvent into each sealing portion that seals a nozzle opening of the droplet discharge head using a droplet discharge head that discharges the solvent among the droplet discharge heads;
Sealing the nozzle opening of each of the liquid droplet ejection heads with each of the sealing portions.
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---|---|---|---|---|
JP2007141939A (en) * | 2005-11-15 | 2007-06-07 | Sunarrow Ltd | Method of forming electrode pattern, and electrode |
JP2012161988A (en) * | 2011-02-07 | 2012-08-30 | Seiko Epson Corp | Maintenance apparatus, maintenance method, and liquid ejecting apparatus |
JP2013071340A (en) * | 2011-09-28 | 2013-04-22 | Konica Minolta Ij Technologies Inc | Inkjet recorder |
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2004
- 2004-01-14 JP JP2004006602A patent/JP2005199491A/en not_active Withdrawn
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