JP2005205285A - 液滴吐出ヘッドの駆動方法、液滴吐出装置、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 液滴吐出ヘッドのノズル開口の目詰まり等を防止することができるとともに液体の無駄な消費を抑えることができる液滴吐出ヘッドの駆動方法及び液滴吐出装置等を提供する。
【解決手段】 液滴吐出ヘッドは、所定の液体を収容するキャビティ１２１を有し、圧電体素子によってキャビティ１２１の容積を変化させてノズル開口１１１から液滴を吐出する。通常の液滴を吐出する場合には通常駆動波形ＤＮを圧電体素子に印加する。ノズル開口１１１の目詰まりを解消する場合には、圧電体素子の駆動によってキャビティ１２１から排除し得る液体の排除体積ｄＶの半分をノズル開口１１１から強制的に吐出させる強制吐出駆動信号ＤＫを圧電体素子に印加する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、所定の液体を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドの駆動方法、当該液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出装置、及び当該方法又は装置を用いたデバイス製造方法に関する。

液滴吐出装置に設けられる液滴吐出ヘッドは、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。ノズル開口の近傍にある液体は外気と直接触れるため、乾燥によって粘性が増大（増粘）する。液体が増粘するとノズル開口が目詰まりし、液滴の吐出不良が生ずることがある。

液滴の吐出不良を防止するために、液滴吐出装置は定期的又は不定期に液滴を強制的に吐出して、増粘した液体を圧力発生室外に排出するフラッシングを行っている。また、フラッシングによって液滴の吐出不良が解消されない場合には、液滴吐出ヘッドのノズル開口から吸引動作を行った後、ノズルプレート面をワイパで拭き取るクリーニングが行われる。尚、従来のクリーニングの一例については、例えば以下の特許文献１，２を参照されたい。
特開２００２−０７９６９３号公報 特開２００３−１１８１３３号公報

ところで、上述した通り、液滴吐出ヘッドの目詰まりが生じないようにフラッシングが行われ、目詰まりが生じた場合にはクリーニングが行われるが、目詰まりが解消されない場合には、幾度もフラッシング及びクリーニングが行われる。このため、目詰まりが生じていないノズル開口からの液体の排出量が多くなって液体が無駄に消費されるという問題があった。また、幾度もクリーニングを行ってノズル開口が形成されている面をワイパにより拭き取ると、ワイパの寿命が短縮してしまうとともに液滴吐出ヘッドのノズル開口が形成されている面の撥水性を低下させ、これにより液滴の吐出不良が引き起こされるという問題があった。

更に、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極力避けなければならない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、液滴吐出ヘッドのノズル開口の目詰まり等を防止することができるとともに液体の無駄な消費を抑えることができ、更に液滴吐出ヘッドの性能低下を引き起こすことがない液滴吐出ヘッドの駆動方法及び液滴吐出装置、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。

上記課題を解決するために、本発明の第１の観点による液滴吐出ヘッドの駆動方法は、所定の液体を収容するキャビティと、印加される駆動信号に応じた圧力を前記キャビティ内に発生させる圧力発生素子と、前記圧力発生素子により加圧された前記液体が液滴として吐出されるノズル開口とを有する液滴吐出ヘッドの駆動方法であって、前記圧力発生素子の加圧によって前記キャビティから排除し得る前記液体の排除体積の半分を液滴として前記ノズル開口から強制的に吐出させる強制吐出駆動信号を前記圧力発生素子に印加して前記液滴吐出ヘッドを駆動することを特徴としている。
この発明によれば、液体の排除体積の半分を液滴としてノズル開口から吐出させる強制吐出駆動信号を圧力発生素子に印加して強制的にキャビティ内の液体を吐出させているため、液滴吐出ヘッドのノズル開口の目詰まりを効果的に回復させることができる。また、ノズル開口の目詰まりを早期に回復させられることから、液滴吐出ヘッドのクリーニング回数を低減することができるため、液体の撥水性低下等の液滴吐出ヘッドの性能低下を招くことはない。ここで、排除体積とは、キャビティ内に最大圧力を印加したときに、キャビティ内から排除される液体の体積をいう。本発明において排除体積の全てではなく、排除体積の半分をノズル開口から吐出させているのは、キャビティがノズル開口を除いて密閉されている訳ではないため、排除体積の全てをノズル開口から吐出させることはできないからである。ノズル開口から吐出されない排除体積の半分は、ノズル開口以外の箇所（例えば、所定の液体をキャビティ内に供給する供給口）からキャビティ外に排除される。
また、本発明の第１の観点による液滴吐出ヘッドの駆動方法は、前記強制吐出駆動信号の印加が、前記液滴が吐出されないノズル開口に対応した前記圧力発生素子に対して行うことを特徴としている。
この発明によれば、液滴が吐出されないノズル開口に対応した圧力発生素子に対して強制吐出駆動信号が印加されて排除体積の半分が液滴としてそのノズル開口から吐出され、液滴を正常に吐出するノズル開口からは液体が液滴として吐出されないため、液体の無駄な消費を抑えつつノズル開口の目詰まりを解消することができる。
また、本発明の第１の観点による液滴吐出ヘッドの駆動方法は、前記ノズル開口の各々からの前記液滴の吐出の有無を検出する検出ステップと、前記検出ステップの検出結果に応じて前記圧力発生素子に前記強制吐出駆動信号を印加するか否か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、予めノズル開口の各々からの液滴吐出の有無が検出され、この検出結果に応じて圧力発生素子に対する強制吐出駆動信号の印加制御が行われるため、ノズル開口の目詰まり等の液滴が吐出されない不具合が生じたときにのみ、その不具合を解消するために不具合が生じたノズル開口からの液滴の吐出が行われる。かかる制御を行うことで、例えば定期的に強制吐出駆動信号の印加を行う場合に比べて液体の無駄な吐出が行われないため、液体の消費を抑えることができるとともに、強制吐出駆動信号の印加による液滴吐出に要する時間を省くことができる。
また、本発明の第１の観点による液滴吐出ヘッドの駆動方法は、前記制御ステップが、前記強制吐出駆動信号を印加しない圧力発生素子に対して、前記ノズル開口から前記液滴を吐出させない程度の微小な圧力を発生させる微小駆動信号を印加する制御を行うことを特徴としている。
この発明によれば、液滴が正常に吐出されるノズル開口に対応した圧力発生素子に対して微小駆動信号を印加しているため、ノズル開口のメニスカスが振動している状態になり、液体の増粘を抑えることができ、この結果としてそのノズルの目詰まりを防止することができる。
また、本発明の第１の観点による液滴吐出ヘッドの駆動方法は、前記制御ステップが、１吐出周期に前記強制吐出駆動信号と前記微小駆動信号とを含む駆動信号を発生する駆動信号生成ステップと、前記検出ステップの検出結果に応じて、前記強制吐出駆動信号及び前記微小駆動信号の何れか一方を選択して前記圧力発生素子に印加する選択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１吐出周期に強制吐出駆動信号と微小駆動信号とが含まれる駆動信号が生成され、検出ステップの検出結果に応じて強制吐出駆動信号及び微小駆動信号の何れか一方が選択されて圧力発生素子に印加されるため、圧力発生素子が多数ある場合であっても、短時間で印加すべき駆動信号を各々の圧力発生素子に印加することができる。
また、本発明の第１の観点による液滴吐出ヘッドの駆動方法は、前記制御ステップが、前記所定の液体の種類に応じて前記強制吐出駆動信号を前記圧力発生素子に印加する回数を制御することを特徴としている。
この発明によれば、液体の種類に応じて強制吐出駆動信号が圧力発生素子に印加される回数が制御されて液体の吐出回数が制御されるため、例えば液体の乾燥のしやすさ、粘度等に応じて適切な量の液体を吐出することができる。この結果として、効果的にノズル開口の目詰まりを回復させることができる。
上記課題を解決するために、本発明の第２の観点による液滴吐出ヘッドの駆動方法は、印加される駆動信号に応じた圧力を発生する圧力発生素子と、前記圧力発生素子が発生した圧力により加圧された前記液体が液滴として吐出されるノズル開口とを有する液滴吐出ヘッドの駆動方法であって、前記ノズル開口の各々からの前記液滴の吐出の有無を検出する検出ステップと、前記検出ステップの検出結果に応じて、前記ノズル開口から前記液体を強制的に吐出させる強制吐出駆動信号を前記圧力発生素子に印加するか否か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、予めノズル開口の各々からの液滴吐出の有無を検出し、この検出結果に応じて液体を強制的に吐出させる強制吐出駆動信号を圧力発生素子に印加しているため、ノズル開口の目詰まり等の液滴が吐出されない不具合が生じたときにのみ、不具合が生じたノズル開口からの液滴の吐出が行われる。この結果として、例えば定期的に強制吐出駆動信号の印加を行う場合に比べて液体の無駄な吐出が行われないため、液体の消費を抑えることができるとともに、強制吐出駆動信号の印加による液滴吐出に要する時間を省くことができる。
また、本発明の第２の観点による液滴吐出ヘッドの駆動方法は、前記制御ステップが、前記強制吐出駆動信号を印加しない圧力発生素子に対して、前記ノズル開口から前記液滴を吐出させない程度の微小な圧力を発生させる微小駆動信号を印加する制御を行うことを特徴としている。
この発明によれば、液滴が正常に吐出されるノズル開口に対応した圧力発生素子に対して微小駆動信号が印加されるため、ノズル開口のメニスカスが振動している状態になり、液体の増粘を抑えることができ、この結果としてそのノズルの目詰まりを防止することができる。
また、本発明の第２の観点による液滴吐出ヘッドの駆動方法は、前記制御ステップが、１吐出周期に前記強制吐出駆動信号と前記微小駆動信号とを含む駆動信号を生成する駆動信号生成ステップと、前記検出ステップの検出結果に応じて、前記強制吐出駆動信号及び前記微小駆動信号の何れか一方を選択して前記圧力発生素子に印加する選択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１吐出周期に強制吐出駆動信号と微小駆動信号とが含まれる駆動信号が生成され、検出ステップの検出結果に応じて強制吐出駆動信号及び微小駆動信号の何れか一方が選択されて圧力発生素子に印加されるため、圧力発生素子が多数ある場合であっても、短時間で印加すべき駆動信号を各々の圧力発生素子に印加することができる。
また、本発明の第２の観点による液滴吐出ヘッドの駆動方法は、前記制御ステップが、前記所定の液体の種類に応じて前記強制吐出駆動信号を前記圧力発生素子に印加する回数を制御することを特徴としている。
この発明によれば、液体の種類に応じて強制吐出駆動信号が圧力発生素子に印加される回数が制御されて液体の吐出回数が制御されるため、例えば液体の乾燥のしやすさ、粘度等に応じて適切な量の液体を吐出することができる。この結果として、効果的にノズル開口の目詰まりを回復させることができる。
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点による液滴吐出装置は、所定の液体を収容するキャビティと、印加される駆動信号に応じた圧力を前記キャビティ内に発生させる圧力発生素子と、前記圧力発生素子により加圧された前記液体が液滴として吐出されるノズル開口とを有する液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出装置であって、前記圧力発生素子の加圧によって前記キャビティから排除し得る前記液体の排除体積の半分を前記ノズル開口から強制的に吐出させる強制吐出駆動信号を生成する駆動信号生成部を備えることを特徴としている。
この発明によれば、液体の排除体積の半分を液滴としてノズル開口から吐出させる強制吐出駆動信号を生成する駆動信号生成部を備えているため、生成された強制吐出駆動信号を圧力発生素子に印加することで液滴吐出ヘッドのノズル開口の目詰まりを効果的に回復させることができる。また、ノズル開口の目詰まりが防止されることから、液滴吐出ヘッドのクリーニング回数を低減することができるため、液体の撥水性低下等の液滴吐出ヘッドの性能低下を招くことはない。
また、本発明の第１の観点による液滴吐出装置は、前記ノズル開口の各々からの前記液滴の吐出の有無を検出する検出装置と、前記検出装置の検出結果に応じて、前記強制吐出駆動信号を前記圧力発生素子の何れに印加するかを制御する制御部とを備えることを特徴としている。
この発明によれば、検出装置を用いてノズル開口各々からの液滴吐出の有無を検出し、この結果に応じて制御部が圧力発生素子の何れに強制吐出駆動信号を印加するかを制御しているため、液滴が吐出されない不具合が生じたときにのみ、その不具合を解消するために不具合が生じたノズル開口からの液滴の吐出が行われ、液体の消費を抑えることができる。
また、本発明の第１の観点による液滴吐出装置は、前記駆動信号生成部が、前記強制吐出駆動信号と前記液滴を吐出させない程度の微小な圧力を発生させる微小駆動信号とを含む駆動信号を生成することを特徴としている。
ここで、本発明の第１の観点による液滴吐出装置は、前記制御部が、前記検出結果の検出結果に応じて、前記強制吐出駆動信号及び前記微小駆動信号の何れか一方を選択して前記圧力発生素子に印加することを特徴としている。
この発明によれば、液滴の吐出不具合があるノズル開口に対応した圧力発生素子には強制吐出駆動信号が印加され、吐出不具合のないノズル開口に対応した圧力発生素子には微小駆動信号が印加されるため、吐出不具合の解消とノズル開口での液体の増粘予防を同時に行うことができる。
上記課題を解決するために、本発明の第２の観点による液滴吐出装置は、印加される駆動信号に応じた圧力を発生する圧力発生素子と、前記圧力発生素子が発生した圧力により加圧された前記液体が液滴として吐出されるノズル開口とを有する液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出装置であって、前記ノズル開口の各々からの前記液滴の吐出の有無を検出する検出装置と、前記検出装置の検出結果に応じて、前記強制吐出駆動信号を前記圧力発生素子の何れに印加するかを制御する制御部とを備えることを特徴としている。
この発明によれば、予めノズル開口の各々からの液滴吐出の有無を検出し、この検出結果に応じて液体を強制的に吐出させる強制吐出駆動信号を圧力発生素子に印加するか否かの制御を行っているため、ノズル開口の目詰まり等の液滴が吐出されない不具合が生じたときにのみ、不具合が生じたノズル開口からの液滴の吐出が行われる。この結果として、例えば定期的に強制吐出駆動信号の印加を行う場合に比べて液体の無駄な吐出が行われないため、液体の消費を抑えることができるとともに、強制吐出駆動信号の印加による液滴吐出に要する時間を省くことができる。
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の駆動方法、又は、上記の何れかに記載の液滴吐出装置を用いて前記液滴吐出ヘッドが備える前記ノズル開口から前記所定の液体を吐出する予備吐出工程と、前記予備吐出工程を経た液滴吐出ヘッドを用いて、前記ワーク上に液滴を吐出して前記パターンを形成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の駆動方法又は液滴吐出装置を用いてノズル開口の目詰まりの解消又は予防を行い、かかる処理を終えた液滴吐出ヘッドを用いてワーク上に液滴を吐出してパターンを形成しているため、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、パターンを形成するための液滴吐出時間を長くすることができる。この結果として、デバイスの製造コストを低減することができるとともに、スループットを向上させることができる。

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ヘッドの駆動方法、液滴吐出装置、及びデバイス製造方法についてについて詳細に説明する。

〔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（液滴吐出ヘッド）２０の移動方向がＸ方向に設定され、ステージＳＴの移動方向がＹ方向に設定されている。

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。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。

吐出ヘッド２０には、流路１８を介して吐出ヘッド２０から吐出される液滴の溶媒（所定の液体）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。

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。

また、スライダー１２ｂはＺ軸回り（θ_Ｚ）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、θ_Ｚ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θ_Ｚ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。

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。

吐出ヘッド２０は、揺動位置決め装置としてのモータ３０，３２，３４，３６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。

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ー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２０ａ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２０ａ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。

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。

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の分解斜視図であり、図３は吐出ヘッド２０の主要部の一部を示す透視図である。図２に示す吐出ヘッド２０は、ノズル板１１０、圧力室基板１２０、振動板１３０、及び筐体１４０を含んで構成されている。図２に示す通り、圧力室基板１２０は、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所定の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に所定の液体を導入可能に構成されている。

また、図３に示す通り、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、更に、図２に示す通り、筐体１４０に填められて液滴吐出ヘッド２０を構成している。

吐出ヘッド２０から液滴を吐出するには、まず、制御装置２６が液滴を吐出させるための駆動信号を吐出ヘッド２０に供給する。所定の液体は吐出ヘッド２０のキャビティ１２１に流入しており、駆動信号が吐出ヘッド２０に供給されると吐出ヘッド２０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から液滴が吐出される。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滴が新たにタンク１６から供給される。

尚、図２及び図３を参照して説明した吐出ヘッド２０は圧電体素子１５０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、発熱体により所定の液体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。

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２０ａ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。

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。

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２０ａ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２０ａにキャッピングを施したり、液滴をキャビティ２２１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。

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４２、連通管４４、及びポンプ（負圧供給装置）４６を含んで構成されている。

キャッピング部４２は、本体４０に形成された凹部４２ａの内部に嵌入された湿潤部材４２ｂと本体４０の上面４０ａに突出した突出部４２ｃとを備えている。また、凹部４２ａの底面には、本体４０の下面４０を貫通する連通管４４が接続されている。ここで、湿潤部材４２ｂ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４４を介してキャッピング部４２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。

図１に戻り、本実施形態の液滴吐出装置ＩＪは、吐出ヘッド２０の液滴吐出面２０ａに設けられた複数のノズル開口１１１のうち、液滴が吐出されないノズル開口１１１が有るか否か（ドット抜けの有無）を検出する吐出検出装置３８が設けられている。吐出検出装置３８は、例えばレーザ光源とレーザ光源からのレーザ光を受光する受光素子とから構成されている。これらレーザ光源及び受光素子は、吐出ヘッド２０のＸ方向の位置を所定の位置に位置決めしたときに、ノズル開口１１１の各々から吐出される液滴の軌跡を挟むように配置されており、ノズル開口１１１の各々から順に液滴を吐出したときに、受光素子で受光される光量変化の有無によってドット抜けの有無を検出する。

また、吐出検出装置３８は、ノズル開口１１１の各々からの液滴が印刷されるとともにワイパ等でその印刷面を清掃可能に構成された印刷部と、光学レンズ等によって印刷部と光学的に共役に設定されたＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子とから構成することもできる。かかる構成の場合には、ノズル開口１１１の各々から液滴を吐出して印刷面を印刷し、その印刷面を撮像素子で撮像して得られた画像信号を画像処理することによりドット抜けの有無の有無を検出する

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。

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（Cathode 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。

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。

また、演算制御部５２は、吐出ヘッド２０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。

加えて、演算制御部５２は、タイマ部５６を用いてキャッピングユニット２２を用いて吐出ヘッド２０をキャッピング（封止）している時間及び吐出ヘッド２０がキャッピングされていない時間を計時するとともに、ポンプ４６を駆動する時間等を制御する。また、吐出検出装置３８の検出結果に基づいて、吐出ヘッド２０に設けられたノズル開口１１１からの液滴の強制的吐出（フラッシング）を制御するとともに、キャッピング時間、及びクリーニング回数等を制御する。

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を生成してスイッチ回路６４に出力する。駆動信号生成部５４が生成する駆動信号は、例えば、通常駆動信号、強制吐出駆動信号、及び微小駆動信号がある。通常駆動信号は、ノズル開口１１１から所定量の液滴を吐出させるための駆動信号であり、強制吐出駆動信号は、特定のノズル開口１１１から排除体積の半分の液体を強制的に吐出させる駆動信号である。ここで、排除体積とは、圧電体素子１５０の変形量を最大にしてキャビティ２２１内に最大圧力を加えたときに、キャビティ２２１内から排除される液体の体積をいう。

また、微小駆動信号は、ノズル開口１１１から液滴が吐出されない程度に圧電体素子１５０を微振動させることでノズル開口１１１におけるメニスカスを振動させ、ノズル開口１１１付近における液体の増粘を防止する駆動信号である。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。

駆動用集積回路６０は、吐出ヘッド２０内に設けられており、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。

ここで、駆動信号生成部５４が生成する駆動信号の一例、及び吐出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周期分の波形及び吐出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）。

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から所定の液体が液滴として吐出される。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。

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から所定の液体が液滴Ｄ１として吐出される。

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。

次に、通常駆動信号と強制吐出駆動信号とを比較する。図７は、通常駆動信号及び強制吐出駆動信号並びに排除体積を説明するための図であって、（ａ）は通常駆動信号及び強制吐出駆動信号を示す図であり、（ｂ）は排除体積を示す図である。図７（ａ）において、符号ＤＮを付した駆動信号は通常駆動信号であり、符号ＤＫを付した駆動信号は強制吐出駆動信号である。通常駆動信号ＤＮは電圧値が最大電位ＶＰＳと最低電位ＶＬＳとの間で変化する駆動信号であったが、強制吐出駆動信号ＤＫは、通常駆動信号ＤＮの最大電位ＶＰＳよりも高い電位Ｖｍａｘと通常駆動信号ＤＮの最低電位ＬＶＳよりも低い電位Ｖｍｉｎとの間で電圧値が変化する駆動信号である。ここで、電位Ｖｍａｘは圧電体素子１５０の変形量が最大になる値に設定されており、電位Ｖｍｉｎ及び電位Ｖｃはこの変形を回復し得る値に設定されている。

つまり、圧電体素子１５０に対して強制吐出駆動信号ＤＫを印加すると圧電体素子１５０の変形量が最大になり、その結果としてキャビティ１２１の容積変化が最大になる。このキャビティ１２１の容積の最大変化量が排除体積である。圧電体素子１５０に対して強制吐出駆動信号ＤＫを印加すると、吐出ヘッド２０は圧電体素子１５０の変位量の大小を除いて図６（ｂ）〜図６（ｄ）に示す動作と同様の動作を行う。図７（ｂ）中の符号ｄＶで指し示す箇所（斜線を付した箇所）が排除体積であり、一度にキャビティ２２１内から排除される液体の体積の最大量である。但し、キャビティ１２１はノズル開口１１１を除いて密閉されている訳ではなく、図２及び図３に示す通り、供給口１２４を介してリザーバ１２３と連通しているため、排除体積ｄＶの半分はリザーバ１２３へ流出し、ノズル開口１１１から一度に吐出される液体の最大量は排除体積ｄＶの半分になる。

次に、微小駆動信号について説明する。図８は、強制吐出駆動信号及び微小駆動信号を示す図である。図８（ａ）に示す通り、駆動信号生成部５４は、１吐出周期内に強制吐出駆動信号ＤＫと微小駆動信号ＤＢとを含んでなる駆動信号を生成する。強制吐出駆動信号ＤＫ及び微小駆動信号ＤＢを含む駆動信号は、吐出ヘッド２０のノズル開口の目詰まりを解消するときに、駆動信号生成部５４で生成される。

図８（ａ）に示す通り、１吐出周期内は期間Ｔ１１と期間Ｔ１２とに区分されており、期間Ｔ１１には強制吐出駆動信号ＤＫが含まれ、期間Ｔ１２には微小駆動信号ＤＢが含まれる。吐出ヘッド２０のノズル開口の目詰まりを解消するときには、常時強制吐出駆動信号ＤＫと微小駆動信号ＤＢとが含まれる駆動信号が生成され、演算制御部５２から出力される選択データに含まれる波形選択データに従って、常時強制吐出駆動信号ＤＫ及び微小駆動信号ＤＢが選択される。

詳細は後述するが、吐出検出装置３８によって吐出不良が検出されたノズル開口１１１に対応して設けられている圧電体素子１５０に対しては、図８（ｂ）に示す通り強制吐出駆動信号ＤＫが選択され、そのノズル開口１１１に対応した圧電体素子１５０に印加される。一方、正常な吐出が行われているノズル開口１１１に対応して設けられている圧電体素子１５０に対しては、図８（ｃ）に示す通り微小駆動信号ＤＢが選択され、そのノズル開口１１１に対応した圧電体素子１５０に印加される。

〔液滴吐出ヘッドの駆動方法〕
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する上で行われる液滴吐出ヘッドの駆動方法について詳細に説明する。図９は、本発明の一実施形態による液滴吐出ヘッドの駆動方法の一例を示すフローチャートである。

図９に示すフローチャートにおいて、処理が開始されると、演算制御部５２においてドット抜け検出指示の有無が判断される（ステップＳ１１）。ドット抜け検出指示は、液滴吐出装置ＩＪの電源投入時に制御コンピュータ５０から出力され、又は液滴吐出の開始時若しくは基板Ｐの交換時に演算制御部５２のプログラムから出力される。また、制御コンピュータ５０の操作者が、制御コンピュータ５０に対してマニュアルで指示した時にも制御コンピュータ５０から出力される。ドット抜け検出指示が無い場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）には、ドット抜け検出指示があるまでステップＳ１１の処理を行う。

一方、ステップＳ１１において、ドット抜け検出指示があったと判断した場合（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を駆動してノズル開口１１１が吐出検出装置３８の上方（＋Ｚ方向）に配置されるよう、吐出ヘッド２０の移動及び位置決めを行う。吐出ヘッド２０の位置決めが完了すると、演算制御部５２は駆動信号生成用データを駆動信号生成部５４に出力して通常駆動信号ＤＮを生成させるとともに、選択データを切替信号生成部６２に出力する。

演算制御部５２からの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が切替信号生成部６２で生成され、スイッチ回路６４により切替信号によって指定された通常駆動信号ＤＮが圧電体素子１５０に印加される。これによって、吐出ヘッド２０の複数のノズル開口から液滴が吐出検出装置３８に対して順次吐出され、吐出検出装置３８においてドット抜け検出が行われる（ステップＳ１２）。

ドット抜け検出が完了すると、その検出結果は演算制御部５２に出力され、演算制御部５２においてドット抜けの有無が判断される（ステップＳ１３）。ドット抜けが無いと判断した場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）には、液滴の通常吐出を行う（ステップＳ１４）。つまり、演算制御部５２は第１移動装置１２を制御して基板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ＤＮを印加して基板Ｐ上への液滴の吐出を開始する。

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）し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。

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、ステージＳＴから基板Ｐが搬出されている間に、演算制御部５２は、第２移動装置１４を制御し、Ｘ軸方向に吐出ヘッド２０を移動させてキャッピングユニット２２の上部に位置決めする。更に、Ｚ軸方向に吐出ヘッド２０を移動させて、キャッピングユニット２２に接触配置させて吐出ヘッド２０のキャッピングを行う（ステップＳ１５）。以上の動作により、１枚の基板Ｐに対して液滴を吐出する動作が完了する。

一方、ステップＳ１３において、ドット抜けがあると判断した場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、演算制御部５２は吐出検出装置３８の検出結果に基づいて吐出ヘッド２０に形成された複数のノズル開口１１１からドット抜けのあるノズル開口１１１を特定する処理を行う（ステップＳ１６）。尚、この処理と並行して、演算制御部５２は、第２移動装置１４を駆動してノズル開口１１１がキャッピングユニット２２の上方（＋Ｚ方向）に配置されるよう、吐出ヘッド２０の移動及び位置決めを行う。

ドット抜けのあるノズル開口１１１の特定及び吐出ヘッド２０の移動が完了すると、演算制御部５２はドット抜けを解消する処理を行う。この処理ではドット抜けのあるノズル開口１１１に対応した圧電体素子１５０に強制吐出駆動信号ＤＫを印加し、そのノズルから排除体積の半分の液体を強制的に吐出させることで、ノズル開口１１１の目詰まり等を解消する。この処理を行うため、演算制御部５２は吐出ヘッド２０に形成されたノズル開口１１１を順に選択するノズル選択データを生成するとともに、ステップＳ１６で特定されたノズル開口１１１に対応した圧電体素子１５０に強制吐出駆動信号ＤＫが印加されるよう波形選択データを生成する。

具体的には、演算制御部５２は、まず複数のノズル開口１１１から最初のノズル開口１１１を特定し、このノズル開口１１１を選択するためのノズル選択データを生成する（ステップＳ１７）。尚、ノズル開口１１１の各々にはノズル番号が順に付されており、このノズル番号を用いて演算制御部５２は各ノズル開口１１１の管理及び特定を行う。次に、演算制御部５２は、ステップＳ１６の特定結果から、選択したノズル開口１１１がドット抜けのあるノズル開口１１１であるか否かを判断する（ステップＳ１８）。

ドット抜けのあるノズル開口１１１であると判断した場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、そのノズル開口１１１に対応した圧電体素子１５０に強制吐出駆動信号ＤＫを印加するための波形選択データを生成する（ステップＳ１９）。この処理が終了すると、ノズル開口１１１の全ての選択が終了したか否かを判断し（ステップＳ２０）、選択が終了していないと判断した場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）には、ステップＳ１７に戻り、次のノズル開口１１１の特定、及びこのノズル開口１１１を選択するためのノズル選択データの作成を行う。

一方、ステップＳ１８において、選択したノズル開口１１１がドット抜けのないノズル開口１１１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、そのノズル開口１１１に対応した圧電体素子１５０に微小駆動信号ＤＢを印加するための波形選択データを生成する（ステップＳ２１）。この処理が終了すると、ノズル開口１１１の全ての選択が終了したか否かを判断し（ステップＳ２０）、選択が終了していないと判断した場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）には、ステップＳ１７に戻り、次のノズル開口１１１の特定、及びこのノズル開口１１１を選択するためのノズル選択データの作成を行う。以上の処理を繰り返して、ノズル番号順に、ノズル開口１１１の何れか１つを選択するノズル選択データ及び強制吐出駆動信号ＤＫ又は微小駆動信号ＢＫを印加するための波形選択データが生成される。

一方、ステップＳ２０において、ノズル開口１１１の全ての選択が終了したと判断した場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、駆動信号及び選択データが吐出ヘッド２０に設けられた駆動用集積回路６０に出力され、吐出不良のあるノズル開口１１１から排除体積の半分の液体を強制的に吐出させて目詰まり等を解消する処理が行われる（ステップＳ２２）。

この処理が開始されると、演算制御部５２は駆動信号生成部５４に対して図８（ａ）に示す１吐出周期に強制吐出駆動信号ＤＫと微小駆動信号ＤＢとが含まれる駆動信号を生成させるための駆動信号生成用データを出力する。演算制御部５２から駆動信号生成部５４へ駆動信号生成用データが出力されると、駆動信号生成部５４からスイッチ回路６４に図８（ａ）に示す駆動信号が出力される。

また、演算制御部５２は切替信号生成部６２に対してノズル選択データと波形選択データとを含む選択データを出力する。演算制御部５２から切替信号生成部６２へ選択データが出力されると、切替信号生成部６２において各圧電体素子１５０への駆動信号の導通／非導通を指示する切替信号、並びに強制吐出駆動信号ＤＫ及び微小駆動信号ＤＢの何れか一方を選択する選択信号が生成される。

切替信号生成部６２で生成された切替信号によって、複数のスイッチ回路６４のうちの１つが開状態になり、これによって駆動信号を印加する１つの圧電体素子１５０（ノズル開口１１１）が選択される。また、切替信号生成部６２で生成された選択信号によって図８（ａ）に示す強制吐出駆動信号ＤＫ及び微小駆動信号ＤＢの何れか一方が選択される。上記の切替信号によって吐出不良のあるノズル開口１１１が選択された場合には強制吐出駆動信号ＤＫが選択され、吐出不良のないノズル開口１１１が選択された場合には微小駆動信号ＤＢが選択される。そして、選択された駆動信号は切替信号によって開状態になっているスイッチ回路６４から圧電体素子１５０に印加され、吐出不良のあるノズル開口１１１からは排除体積の半分の液体が強制的に吐出され、吐出不良のないノズル開口１１１においてはメニスカスの微振動が行われる。

以上の処理が終了すると、次に演算制御部５２から出力される選択データに基づいてノズル開口１１１及び駆動信号の選択が行われ、選択されたノズル開口１１１に対応している圧電体素子１５０に選択された駆動信号が印加されて排除体積の半分の液体の強制的な吐出、又はメニスカスの微振動が行われる。以上の処理が吐出ヘッド２０に形成されたノズル開口１１１の数の分だけ繰り返される。ステップＳ２２の処理が終了すると、処理はステップＳ１２に戻って再度ドット抜け検出が行われ、ドット抜けがない場合には通常吐出が行われ（ステップＳ１４）、ドット抜けが解消されていない場合にはステップＳ１６〜Ｓ２２の処理が行われる

以上説明した通り、本実施形態においては、排除体積の半分を液滴としてノズル開口１１１から吐出させる強制吐出駆動信号ＤＫを吐出不良のあるノズル開口１１１に対応した圧電体素子１５０に印加して強制的にキャビティ１２１内の液体を吐出させているため、液滴吐出ヘッド２０のノズル開口１１１の目詰まりを効果的に回復させることができる。また、ノズル開口１１１の目詰まりが早期に回復できることから、クリーニングユニット２４による液滴吐出ヘッド２０のクリーニング回数を低減することができるため、液体の撥水性低下等の液滴吐出ヘッドの性能低下を招くことはない。

また、本実施形態では、吐出不良のあるノズル開口１１１に対応した圧力発生素子１５０に対しては強制吐出駆動信号ＤＫを印加して排除体積の半分を強制的に吐出し、吐出不良のないノズル開口１１１に対応した圧力発生素子１５０に対しては微小駆動信号ＤＢを印加して液滴を吐出させずにメニスカスを振動させている。このため、吐出不良のないノズル開口１１１からは液体が液滴として吐出されないため、液体の無駄な消費を抑えることができる。また、メニスカスを振動させることで液体の増粘を抑えることができ、ノズル開口１１１の目詰まりを防止することができる。

尚、以上説明した実施形態では、吐出不良のあるノズル開口に対応した圧電体素子１５０に強制吐出駆動信号ＤＫを一度に１回だけ印加し、排除体積の半分の量の液体の強制的な吐出を一度だけ行っていた。しかしながら、例えば液体の種類（例えば、粘性の違い等）に応じて複数回に亘って強制吐出駆動信号ＤＫを吐出不良のあるノズル開口１１１に対応した圧電体素子１５０に印加し、複数回に亘って液滴を強制的に吐出させても良い。

また、上記実施形態では、キャッピングユニット２２の上方に吐出ヘッド２０を位置決めした状態で吐出不良のあるノズル開口１１１から液滴を強制的に吐出させていた。しかしながら、強制的な液滴の吐出はキャッピングユニット２２内に対して行う必要はなく、例えば液滴を吐出するための専用の領域（フラッシング領域）をステージＳＴ上に設け、このフラッシング領域に対して液滴を強制的に吐出するようにしても良い。

〔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キャッピング装置及びその制御方法並びに液滴吐出装置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。

上記の液滴吐出装置を用いてノズル開口１１１の目詰まりを解消し、かかる処理を終えた吐出ヘッド２０を用いて基板Ｐ上に液滴を吐出してパターンを形成しているため、液滴溶媒の無駄な消費を抑えることができるとともに、パターンを形成するための液滴吐出時間を長くすることができる。この結果として、デバイスの製造コストを低減することができるとともに、スループットを向上させることができる。

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。

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。 吐出ヘッド２０の分解斜視図である。 吐出ヘッド２０の主要部の一部を示す透視図である。 キャッピングユニット２２の構成を示す図である。 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。 駆動信号生成部５４で生成される通常駆動信号の１周期分の波形及び吐出ヘッドの動作を模式的に示す図である。 通常駆動信号及び強制吐出駆動信号並びに排除体積を説明するための図である。 強制吐出駆動信号及び微小駆動信号を示す図である。 本発明の一実施形態による液滴吐出ヘッドの駆動方法の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

２０……吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）
３８……吐出検出装置（検出装置）
５２……演算制御部（制御部）
５４……駆動信号生成部
６２……切替信号生成部（制御部）
６４……スイッチ回路（制御部）
１１１……ノズル開口
１２１……キャビティ
１５０……圧電体素子（圧力発生素子）
ＤＢ……微小駆動信号
ＤＫ……強制吐出駆動信号
ＩＪ……液滴吐出装置
Ｐ……基板（ワーク）

Claims (16)

1. 所定の液体を収容するキャビティと、印加される駆動信号に応じた圧力を前記キャビティ内に発生させる圧力発生素子と、前記圧力発生素子により加圧された前記液体が液滴として吐出されるノズル開口とを有する液滴吐出ヘッドの駆動方法であって、
   前記圧力発生素子の加圧によって前記キャビティから排除し得る前記液体の排除体積の半分を液滴として前記ノズル開口から強制的に吐出させる強制吐出駆動信号を前記圧力発生素子に印加して前記液滴吐出ヘッドを駆動することを特徴とする液滴吐出ヘッドの駆動方法。
2. 前記強制吐出駆動信号の印加は、前記液滴が吐出されないノズル開口に対応した前記圧力発生素子に対して行うことを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
3. 前記ノズル開口の各々からの前記液滴の吐出の有無を検出する検出ステップと、
   前記検出ステップの検出結果に応じて前記圧力発生素子に前記強制吐出駆動信号を印加するか否か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２記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
4. 前記制御ステップは、前記強制吐出駆動信号を印加しない圧力発生素子に対して、前記ノズル開口から前記液滴を吐出させない程度の微小な圧力を発生させる微小駆動信号を印加する制御を行うことを特徴とする請求項３記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
5. 前記制御ステップは、１吐出周期に前記強制吐出駆動信号と前記微小駆動信号とを含む駆動信号を生成する駆動信号生成ステップと、
   前記検出ステップの検出結果に応じて、前記強制吐出駆動信号及び前記微小駆動信号の何れか一方を選択して前記圧力発生素子に印加する選択ステップと
   を含むことを特徴とする請求項４記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
6. 前記制御ステップは、前記所定の液体の種類に応じて前記強制吐出駆動信号を前記圧力発生素子に印加する回数を制御することを特徴とする請求項３から請求項５の何れか一項に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
7. 印加される駆動信号に応じた圧力を発生する圧力発生素子と、前記圧力発生素子が発生した圧力により加圧された前記液体が液滴として吐出されるノズル開口とを有する液滴吐出ヘッドの駆動方法であって、
   前記ノズル開口の各々からの前記液滴の吐出の有無を検出する検出ステップと、
   前記検出ステップの検出結果に応じて、前記ノズル開口から前記液体を強制的に吐出させる強制吐出駆動信号を前記圧力発生素子に印加するか否かを制御する制御ステップと
   を含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの駆動方法。
8. 前記制御ステップは、前記強制吐出駆動信号を印加しない圧力発生素子に対して、前記ノズル開口から前記液滴を吐出させない程度の微小な圧力を発生させる微小駆動信号を印加する制御を行うことを特徴とする請求項７記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
9. 前記制御ステップは、１吐出周期に前記強制吐出駆動信号と前記微小駆動信号とを含む駆動信号を生成する駆動信号生成ステップと、
   前記検出ステップの検出結果に応じて、前記強制吐出駆動信号及び前記微小駆動信号の何れか一方を選択して前記圧力発生素子に印加する選択ステップと
   を含むことを特徴とする請求項８記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
10. 前記制御ステップは、前記所定の液体の種類に応じて前記強制吐出駆動信号を前記圧力発生素子に印加する回数を制御することを特徴とする請求項７から請求項９の何れか一項に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
11. 所定の液体を収容するキャビティと、印加される駆動信号に応じた圧力を前記キャビティ内に発生させる圧力発生素子と、前記圧力発生素子により加圧された前記液体が液滴として吐出されるノズル開口とを有する液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出装置であって、
    前記圧力発生素子の加圧によって前記キャビティから排除し得る前記液体の排除体積の半分を前記ノズル開口から強制的に吐出させる強制吐出駆動信号を生成する駆動信号生成部を備えることを特徴とする液滴吐出装置。
12. 前記ノズル開口の各々からの前記液滴の吐出の有無を検出する検出装置と、
    前記検出装置の検出結果に応じて、前記強制吐出駆動信号を前記圧力発生素子の何れに印加するかを制御する制御部と
    を備えることを特徴とする請求項１１記載の液滴吐出装置。
13. 前記駆動信号生成部は、前記強制吐出駆動信号と前記液滴を吐出させない程度の微小な圧力を発生させる微小駆動信号とを含む駆動信号を生成することを特徴とする請求項１１又は請求項１２記載の液滴吐出装置。
14. 前記制御部は、前記検出結果の検出結果に応じて、前記強制吐出駆動信号及び前記微小駆動信号の何れか一方を選択して前記圧力発生素子に印加することを特徴とする請求項１３記載の液滴吐出装置。
15. 印加される駆動信号に応じた圧力を発生する圧力発生素子と、前記圧力発生素子が発生した圧力により加圧された前記液体が液滴として吐出されるノズル開口とを有する液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出装置であって、
    前記ノズル開口の各々からの前記液滴の吐出の有無を検出する検出装置と、
    前記検出装置の検出結果に応じて、前記強制吐出駆動信号を前記圧力発生素子の何れに印加するかを制御する制御部と
    を備えることを特徴とする液滴吐出装置。
16. 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、
    請求項１から請求項１０の何れか一項に記載の液滴吐出装置の駆動方法、又は、請求項１１から請求項１５の何れか一項に記載の液滴吐出装置を用いて前記液滴吐出ヘッドが備える前記ノズル開口から前記所定の液体を吐出する予備吐出工程と、
    前記予備吐出工程を経た液滴吐出ヘッドを用いて、前記ワーク上に液滴を吐出して前記パターンを形成する工程と
    を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
    

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