JP2012166159A - 吐出装置および吐出する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルの乾燥を防止した吐出装置を提供する。
【解決手段】 ターゲット３１に液滴９を吐出する複数のノズル１１を備えた吐出ヘッド１０を含むヘッドユニット５０と、ターゲット３１を載せたテーブル３０を移動させるテーブル移動ユニット６０と、ヘッドユニット５０およびテーブル移動ユニット６０を制御する制御ユニット９０とを有する吐出装置１である。制御ユニット９０は、隙間調整ユニット１５により隙間５を広げた後、キャッピングユニット２５によりキャップ２０を隙間５に入れて複数のノズル１１をキャッピングするキャッピング制御機能９２と、吐出位置またはその近傍でキャッピングユニット２５によりキャップ２０を隙間５から出した後、隙間調整ユニット１５により隙間５を狭めてターゲット３１に液滴９を吐出する吐出制御機能９１とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、吐出装置および吐出装置により液滴をターゲットに吐出する方法に関するものである。

特許文献１には、記録装置の未使用時にノズル内のインクが乾燥するのを防止しインク吐出状態に影響を与えないようにすることが記載されている。そのため、特許文献１には、ヘッドが移動されホームポジションに達したとき、信頼性維持機構が前進しヘッドのノズル開口面に乾燥防止キャップを覆被し、乾燥防止キャップ内には厚さ方向に磁化された磁石板に磁気吸引された磁性流体が装填されており、ヘッドに覆被されたとき、磁性流体によりノズル開口を完全に密閉しインクの乾燥を防止することが記載されている。

特開平６−３４００９１号公報

印刷装置として開発されたインクジェット技術を用い、インクなどの塗料や試薬などの薬剤を含む液滴を吐出することにより塗布および／または描画する技術（パターニング技術）は、印刷、液晶などの映像デバイスの製造、ＤＮＡチップを含む半導体の製造など、多種多様な分野で利用され、あるいは利用が検討されている。様々な液滴をターゲットに対して吐出する場合、インクジェットヘッドのノズルの吐出不良が問題となる。

本発明の態様の１つは、ターゲットに液滴を吐出する少なくとも１つのノズルを備えた吐出ヘッドを含むヘッドユニットと、ターゲットが吐出ヘッドの下方に位置するように、ヘッドユニットに対してターゲットを載せるテーブルを相対的に移動させるテーブル移動ユニットと、ヘッドユニットとテーブルとの相対的な動きを制御する制御ユニットとを有する吐出装置である。ヘッドユニットは、さらに、少なくとも１つのノズルを覆うキャップと、キャップを吐出ヘッドの下方に出し入れするキャッピングユニットと、テーブルに対して吐出ヘッドを相対的に昇降させることにより吐出ヘッドとテーブルとの間の隙間を調整する隙間調整ユニットとを含む。制御ユニットは、隙間調整ユニットにより隙間を広げた後、キャッピングユニットによりキャップを隙間に入れて少なくとも１つのノズルをキャッピングするキャッピング制御機能と、吐出位置またはその近傍でキャッピングユニットによりキャップを隙間から出した後、隙間調整ユニットにより隙間を狭めてターゲットに液滴を吐出する吐出制御機能とを含む。

この吐出装置においては、テーブルと吐出ヘッドとの隙間を相対的に調整し、吐出ヘッドとともにテーブルに対して相対的に移動するキャッピングユニットにより吐出ヘッドをキャッピングする。このため、吐出ヘッドをホームポジションに移動させなくても、吐出位置またはその近傍において、吐出直前までノズルをキャップで覆うことができる。したがって、ノズルからキャップを取り外した直後にターゲットに液滴を吐出することができる。さらに、ターゲットに液滴を吐出した直後にノズルをキャッピングすることができる。したがって、ノズルの乾燥を防止し、ノズルの蒸発による目詰まりも防止できる。

ヘッドユニットのキャップは、少なくとも１つのノズルから排出される液滴を回収する液受け部を含むことが望ましい。吐出直前までノズルを覆うキャップの液受け部に空吐出できるとともに、吐出直後にもキャップの液受け部に空吐出できる。

制御ユニットのキャッピング制御機能は、キャッピングユニットによりキャップを隙間に入れた後、隙間調整ユニットにより吐出ヘッドを下降させて少なくとも１つのノズルをキャッピングする機能を含むことが望ましい。隙間調整ユニットにより吐出ヘッドを下降させることにより、確実にキャッピングを行いやすい。このため、キャッピングユニットによりキャップを上昇させるアクチュエータを省略できる。

この吐出装置においては、少なくとも１つのノズルから吐出される液滴の画像を認識するモニタリングユニットであって、テーブル移動ユニットによりテーブルとともに吐出ヘッドに対して相対的に移動するモニタリングユニットをさらに有することが望ましい。モニタリングユニットがテーブル移動ユニットによりテーブルとともに吐出ヘッドに対して相対的に移動するため、ターゲットをテーブルに載せたままの状態で、ターゲットを取り外すことなく、液滴をモニタリングできる。さらに、液滴をモニタリングした直後に、テーブルを吐出位置に移動させることにより、連続して液滴を吐出できる。

この吐出装置においては、吐出ヘッドに隣接して配置され、ターゲットに吐出された液滴に対して処理および／または計測を行う液滴処理計測ユニットをさらに有し、制御ユニットは、キャッピングユニットによりキャップを隙間に入れた状態で、液滴処理計測ユニットを動作させる液滴処理計測制御機能を含むことが望ましい。典型的な液滴処理計測ユニットは、液滴を硬化させる液滴硬化ユニットである。

この吐出装置は、複数のヘッドユニットを有することの望ましい。制御ユニットにより複数のヘッドユニットを独立して、交互に連続して動作させることが可能で、動作途中に複数のヘッドユニットのそれぞれのノズルの乾燥を防止できる。

本発明の異なる態様の１つは、吐出装置により液滴をターゲットに吐出する方法である。吐出装置は、ターゲットに液滴を吐出する少なくとも１つのノズルを備えた吐出ヘッドと、少なくとも１つのノズルを覆うキャップと、キャップを吐出ヘッドの下方に出し入れするキャッピングユニットと、ターゲットを載せるテーブルに対して吐出ヘッドを相対的に昇降させることにより吐出ヘッドとテーブルとの間の隙間を調整する隙間調整ユニットとを備えたヘッドユニットと、ターゲットが吐出ヘッドの下方に位置するように、ヘッドユニットに対してテーブルを相対的に移動させるテーブル移動ユニットとを含む。当該方法は以下のステップを有する。
１．隙間調整ユニットにより隙間を広げた後、キャッピングユニットによりキャップを隙間に入れて前記少なくとも１つのノズルをキャッピングすること。
２．吐出位置またはその近傍でキャッピングユニットによりキャップを隙間から出した後、隙間調整ユニットにより隙間を狭めてターゲットに液滴を吐出すること。

ヘッドユニットのキャップは、少なくとも１つのノズルから排出される液滴を回収する液受けユニットを含み、当該方法は、吐出位置またはその近傍でキャッピングユニットによりキャップを隙間に入れた状態で、液受けユニットに液滴を空吐出することを含むことが望ましい。

吐出装置は、吐出ヘッドに隣接して配置され、ターゲットに吐出された液滴に対して処理および／または計測を行う液滴処理計測ユニットを含み、当該方法は、キャッピングユニットによりキャップを隙間に入れた状態で、液滴処理計測ユニットにより液滴を処理することを含むことが望ましい。

吐出装置は、第１のヘッドユニットおよび第２のヘッドユニットを含み、吐出することは、第１のヘッドユニットの第１のキャッピングユニットにより第１のキャップを第１の隙間に入れた状態で、第２のヘッドユニットの吐出位置またはその近傍で第２のキャッピングユニットにより第２のキャップを第２の隙間から出した後、第２の隙間調整ユニットにより第２の隙間を狭めてターゲットに液滴を吐出することとを含むことが望ましい。

吐出状態のヘッドユニットを備えた吐出装置を模式的に示した斜視図。 吐出状態の吐出装置を示した側面図。 待機状態のヘッドユニットを備えた吐出装置を模式的に示した斜視図。 待機状態の吐出装置を示した側面図。 処理状態の吐出装置を示した斜視図。 吐出ヘッドの下方からモニタリングする様子を示した斜視図。 吐出ヘッドの斜め下方からモニタリングする様子を示した斜視図。 本発明の吐出する方法のフローチャートを示した図。

図１に、本発明に係る吐出装置１の概要を模式的に示している。吐出装置（塗布装置、描画装置）１は、ターゲット（ワーク）３１に液滴９を吐出する複数のノズル１１を備えた吐出ヘッド１０をそれぞれ含む第１のヘッドユニット５０ａおよび第２のヘッドユニット５０ｂと、ターゲット３１を載せたテーブル（ステージ）３０を移動させるテーブル移動ユニット６０と、ターゲット３１に吐出された液滴９に対して様々な処理および／または計測を行う液滴処理計測ユニット７０と、吐出ヘッド１０から吐出される液滴９の画像を認識するモニタリングユニット８０と、ヘッドユニット５０、テーブル移動ユニット６０、液滴処理計測ユニット７０およびモニタリングユニット８０を制御する制御ユニット９０とを有する。

第１のヘッドユニット５０ａおよび第２のヘッドユニット５０ｂは、基本的な構成が共通で、以下において共通する構成について説明するときはヘッドユニット５０と呼ぶことがある。ヘッドユニット５０は、吐出ヘッド１０と、複数のノズル１１を覆うキャップ２０と、キャップ２０を吐出ヘッド１０の下方１００ｂに出し入れするキャッピングユニット（アクチュエータ）２５と、テーブル３０に対して吐出ヘッド１０を相対的に昇降させることにより吐出ヘッド１０とテーブル３０との間の隙間（間隙、空間）５を調整する隙間調整ユニット（アクチュエータ）１５とを有する。それぞれのヘッドユニット５０ａおよび５０ｂは、図１に示した状態では、左方１００ａに配置されたヘッドユニット５０ａは吐出状態（吐出モード）であり、右方１００ｂに配置されたヘッドユニット５０ｂは待機状態（待機モード）である。

この吐出装置１は、水平（左右）方向１０１に長いハウジング９９を備えており、ハウジング９９の左方１０１ａから右方１０１ｂに向かってヘッドユニット５０ａ、液滴処理計測ユニット７０およびヘッドユニット５０ｂが並んで配置されている。ヘッドユニット５０ａの下方１００ｂには、ターゲット３１を載せたテーブル３０が配置されている。それぞれのヘッドユニット５０ａおよび５０ｂの後方１０２ｂには、キャッピングユニット２５が配置されている。なお、図１において、上方１００ａ、下方１００ｂ、左方１０１ａ、右方１０１ｂ、前方１０２ａおよび後方１０２ｂは、いずれも相対的な方向を示しており、以下においても同様である。

吐出ヘッド（ノズルヘッド、インクジェット方式により駆動されるノズルヘッド）１０は、複数のノズル１１が一列に並んだノズル配列１１ａを含む。ノズル配列１１ａは、複数のノズル１１が複数の列を構成するようにマトリクス状に並んでいてもよい。複数のノズル１１の配置は格子状に限らず、斜めでも、千鳥状などであってもよい。また、以降においてノズル配列１１ａとは、吐出ヘッド１０の下側（先端）であって、複数のノズル１１が現れた部分または領域を示す。

吐出ヘッド１０のノズル配列１１ａを覆うキャップ２０は、ノズル配列１１ａの全体または吐出ヘッド１０の先端全体を覆う形状を備えた部材であり、さらに、複数のノズル１１から排出される空吐出（捨て吐出）用の液滴９を回収するようにノズル配列１１ａに対して反対側に凹んだ液受け部２０ａを備えている。キャップ２０のサイズ（面積または長さ、幅）は、ノズル配列１１ａが収まるサイズであって、ノズル配列１１ａのサイズ（面積または長さ、幅）の１．５倍以上、３．０倍以下であることが好ましい。さらに、キャップ２０のサイズは、ノズル配列１１ａのサイズの１．８倍以上、２．２倍以下であることが望ましい。なお、本例のキャップ２０は液受け部２０ａを兼ねているが、キャップ２０と液受け部２０ａとを別々に設けてもよい。

キャッピングユニット２５は、キャップ２０を搭載したキャップサポート（キャリッジ、キャップホルダー）２２を前後方向（Ｙ軸方向、Ｙ軸）１０２に水平に移動させるアクチュエータを含み、キャップ２０を吐出ヘッド１０の下方１００ｂに抜き差しすることができる。さらに、キャッピングユニット２５は、ハウジング（シャーシ）９９に固定されたシャフト（ガイド）２９に沿ってキャップホルダー２２を上下方向１００に移動させることもできる。

キャップホルダー２２には、キャップ２０とともにノズルクリーニングユニット２１が搭載されている。本例のノズルクリーニングユニット２１は、キャッピングユニット２５がキャップホルダー２２を前後方向１０１に動かす動作により、複数のノズル１１の先端（表面、ノズル面）などに付着したごみなどの異物や液滴（インク）溜まりを除去する（拭い取る）ワイピングユニット２１である。ノズルクリーニングユニット２１は、ワイピングするものに限定されず、複数のノズル１１の表面の液滴溜まりをポンプにより吸い取る吸引ユニットであってもよい。

隙間調整（ヘッド移動）ユニット１５は、吐出ヘッド１０をＺ軸方向（Ｚ軸）１００の上下に動かすアクチュエータを含む。隙間調整ユニット１５は、さらに、吐出ヘッド１０をＺ軸１００の周りに旋回可能に支持し、Ｘ軸（Ｘ軸方向）１０１を中心に傾き調整可能に支持する。吐出ヘッド１０をＺ軸１００の周りに旋回させることにより、吐出ヘッド１０のノズル配列１１ａのテーブル３０の移動方向に対して投影される解像度を変えることができる。さらに、隙間調整ユニット１５は、ハウジング９９に固定されたシャフト１９に沿って吐出ヘッド１０を上下方向１００に移動させることにより、吐出ヘッド１０とテーブル３０との間の隙間５を調整することができる。

テーブル移動ユニット６０は、ハウジング９９のベース部分に固定されたレール（シャフト）３９に沿ってテーブル３０を前後方向（Ｙ軸方向、Ｙ軸）１０２および左右方向（Ｘ軸方向、Ｘ軸）１０１に２次元に移動させることにより、ターゲット３１を吐出ヘッド１０の下方１００ｂに配置できる。また、テーブル移動ユニット６０は、テーブル３０をレール３９に沿って左右方向１０１に動かすアクチュエータと、レール３９に直交する上下方向１００に動かすアクチュエータとを含む。

２つのヘッドユニット５０ａおよび５０ｂに挟まれてハウジング９９の前面に配置された液滴処理計測ユニット７０は、ターゲット３１に吐出された液滴９に対して加熱または硬化を含む様々な処理を行うことができる。本例の液滴処理計測ユニット７０は、紫外線により液滴９を硬化させるＵＶ照射（液滴硬化）ユニット７０であり、ＵＶライト７１を搭載している。液滴硬化ユニット７０は、ＵＶを照射するものに限定されず、熱による液滴を硬化させるものであってもよい。また、液滴処理計測ユニット７０では、液滴を硬化させる処理に限定されず、液滴を加熱あるいは液滴にレーザーを照射して粘度を調整したり、液滴の液状体を蒸発させて液滴に含まれる粒状体の濃度を制御したりするものであってもよい。液滴処理計測ユニット７０は、ハウジング９９に固定されたシャフト７９に沿ってＵＶライト７１を上下方向１００に移動させることにより、ＵＶライト７１とターゲット３１との間の距離を適宜設定できる。なお、液滴処理計測ユニット７０は、実態顕微鏡、金属顕微鏡、膜圧計その他の観察機器または計測機器であってもよい。さらに、液滴処理計測ユニット７０は、吐出された液滴９を観察する機能（液滴監察機能）のほか、着滴された液滴９を観察する機能（着滴観察機能）、吐出された液滴９を計測する機能（液滴計測機能）など様々な機能を含むものであってもよい。

これらのヘッドユニット５０ａおよび５０ｂ、さらにＵＶ照射ユニット７０のターゲット３１を保持するテーブル３０のテーブル移動ユニット６０には、さらに、モニタリングユニット８０が搭載されており、テーブル移動ユニット６０によりテーブル３０とともに吐出ヘッド１０に対して相対的に移動する。モニタリングユニット８０は、撮像ユニット８１と、撮像ユニット８１に対峙するように配置された光源８２と、撮像ユニット８１と光源８２との間に配置されたモニタリング用に吐出された液滴９を回収する液受けユニット８３とを備えている。

図２に、図１に示す吐出装置１を左方向１０１ａからみた側面図で示している。なお、図２では、ハウジング９９を透かしてハウジング９９の内部に収納された制御ユニット８０の概要を模式的に示しており、制御ユニット９０に関連する部分は破線で示している。

この吐出装置１は、制御ユニット９０からの指示（信号）をヘッドユニット５０が受けて、ヘッド昇降ユニット１５および／またはキャッピングユニット２５を駆動する。また、この吐出装置１は、制御ユニット９０からの指示をテーブル移動ユニット６０が受けて、テーブル３０を前後左右に動かしターゲット３１を任意の位置、たとえば液滴処理計測ユニット７０の下方１００ｂに配置できる。

制御ユニット９０は、ＣＰＵおよびメモリなどの汎用のコンピュータとしてのハードウェア資源を備えた装置であってもよく、ＬＳＩあるいはＡＳＩＣなどを含む吐出装置１に専用のハードウェアを備えた制御ユニットであってもよい。制御ユニット９０は、パーソナルコンピュータなどのホスト装置２と通信する機能を含むことが望ましい。また、制御ユニット９０はホスト装置２を兼ねたパーソナルコンピュータに実装されていてもよく、制御ユニット９０としての機能は適当なソフトウェア（プログラム、プログラム製品）により提供することが可能である。

図１および図２に示すように、吐出状態（吐出モード）のヘッドユニット５０ａは、キャップ２０が吐出ヘッド１０とテーブル３０との間の隙間５から後方１０２ｂへ後退（退避）した状態で、吐出ヘッド１０が下降してテーブル３０に接近してターゲット３１に液滴９を吐出している。すなわち、この吐出装置１の制御ユニット９０は、吐出位置またはその近傍でキャッピングユニット２５によりキャップ２０を隙間５から出した（取り除いた）後、隙間調整ユニット１５により隙間５を狭めてターゲット３１に液滴９を吐出する吐出制御機能９１を含む。

この吐出装置１においては、テーブル３０が吐出ヘッド１０の下方１００ｂに配置されており、ノズル配列１１ａからキャップ２０を取り外した直後にターゲット３１に液滴９を吐出することができる。このため、吐出直前まで複数のノズル１１をキャッピングでき、さらに、吐出直前まで複数のノズル１１を覆うキャップ２０の液受け部２０ａに空吐出できる。したがって、吐出直前までノズル配列１１ａの乾燥を防止し、ノズル配列１１ａにごみなどの異物が付着することを抑制でき、複数のノズル１１の蒸発による目詰まりも防止できる。

図３に、待機状態（待機モード）のヘッドユニット５０ａを備えた吐出装置１の概要を模式的に示している。図４に、図３に示す吐出装置１を左方向１０１ａからみた側面図で示している。なお、図４でも、ハウジング９９を透かしてハウジング９９の内部に収納された制御ユニット９０の概要を破線で模式的に示している。

図３および図４に示すように、この吐出装置１の制御ユニット９０は、キャッピング制御機能９２を含み、制御ユニット９０は、隙間調整ユニット１５により隙間５を広げた後、キャッピングユニット２５によりキャップ２０を隙間５に挿し込んで複数のノズル１１をキャッピングする。この機能により、待機状態（待機モード）のヘッドユニット５０ａは、吐出ヘッド１０が上昇してテーブル３０から離れた状態で、キャップ２０が吐出ヘッド１０とテーブル３０との間の隙間５に後方１０２ｂから進出してノズル配列１１ａをキャッピングできる。

この吐出装置１においては、キャップ２０が吐出ヘッド１０の後方１０２ｂに控えており、吐出ヘッド１０をキャッピング位置まで前後左右に動かす必要がないため、ターゲット３１に液滴９を吐出する直前および／または吐出した直後にノズル配列１１ａをキャッピングすることができる。このため、吐出直前および／または吐出直後に複数のノズル１１をキャッピングすることにより、吐出直前および／または吐出直後に複数のノズル１１を覆うキャップ２０の液受け部２０ａに空吐出できる。したがって、吐出直前および／または吐出直後にノズル配列１１ａの乾燥を防止し、ノズル配列１１ａにごみなどの異物が付着することを抑制でき、複数のノズル１１の蒸発による目詰まりも防止できる。

さらに、この吐出装置１のキャッピング制御機能９２は、キャッピングユニット２５によりキャップ２０を隙間５に入れた（挿し込んだ）後、隙間調整ユニット１５により吐出ヘッド１０を下降させて複数のノズル１１をキャッピングする機能９２ａを含む。したがって、キャッピングユニット２５によりキャップ２０を上昇させることなく、隙間調整ユニット１５により吐出ヘッド１０を下降させることにより、確実にキャッピングを行うことができる。このため、シャフト（ガイド）２９に沿ってキャップホルダー２２を上下方向１００に移動させるアクチュエータを省略できる。

さらに、この吐出装置１の制御ユニット９０は、キャッピングユニット２５によりキャップ２０を隙間５に挿し込んだ状態で、液滴処理計測ユニット７０を動作させる液滴処理計測制御機能９３を含む。図５に、液滴処理計測（液滴硬化）ユニット７０によりターゲット３１に吐出された液滴９に対して硬化処理を行う様子を示している。この吐出装置１は、テーブル移動ユニット６０によりテーブル３０をＸ軸方向１０１および／またはＹ軸方向１０２に動かし、ターゲット３１を液滴処理計測ユニット７０の下方１００ｂに配置できる。図５に示すように、ターゲット３１が液滴処理計測ユニット７０の下方１００ｂに位置した状態において、２つのヘッドユニット５０の吐出ヘッド１０はキャッピングユニット２５によりキャッピングされている。このため、液滴処理計測ユニット７０により液滴９に処理を行っている間（処理モード）に、複数のノズル１１をキャッピングでき、ＵＶの影響を避けることができ、さらに、次の吐出指示があるまで複数のノズル１１を覆うキャップ２０の液受け部２０ａに空吐出できる。したがって、次の吐出指示があるまでノズル配列１１ａをクリーンな状態に維持することができる。

このように、この吐出装置１においては、待機モードから吐出モードに移行する際に、あらかじめヘッドユニット５０の下方１００ｂにターゲット３１を載せたテーブル３０が移動しているので、隙間５からキャップ２０を後方１０２ｂに後退させ、吐出ヘッド１０を下降させて隙間５を狭めることにより、速やかに吐出モードに移行することができる。さらに、吐出モードから待機モードに移行する際に、吐出ヘッド１０を上昇させて隙間５を広げ、広くなった隙間５に後方１０２ｂに待機していたキャップ２０を挿し込むことにより、速やかに待機モードに移行することができる。同様に、吐出モードから処理モードに移行する際にも、速やかに待機モードに移行することができる。

このため、この吐出装置１においては、待機モードと吐出モードとの切り替えをスムーズに行うことができるため、複数のヘッドユニット５０を搭載することによりマルチプロセスの処理に有効である。制御ユニット８０により２つのヘッドユニット５０および液滴処理計測ユニット７０を独立して、交互に連続して動作させることが可能で、たとえば、ヘッドユニット５０ａ（５０ｂ）によりターゲット３１に液滴９を吐出した後で、テーブル移動ユニット６０によりターゲット３１を液滴処理計測ユニット７０の下方１００ｂに移動させ、液滴処理計測ユニット７０により液滴９に対して処理を行うことでき、さらに、テーブル移動ユニット６０によりターゲット３１をヘッドユニット５０ｂ（５０ａ）の下方１００ｂに移動させ、ヘッドユニット５０ｂ（５０ａ）によりターゲット３１に液滴９を吐出できる。したがって、この吐出装置１においては、一台の吐出装置により複数のプロセスを連続して効率よく実行することができるとともに、複数のプロセスの実行中に２つのヘッドユニットのそれぞれのノズル配列１１ａの乾燥を防止できる。

さらに、この吐出装置１においては、２つのヘッドユニット５０ａおよび５０ｂのそれぞれの吐出ヘッド１０から異なる液滴９を吐出することや、複数のメーカーの吐出ヘッドを組み合わせたり、ピエゾ方式、サーマル方式および静電方式などの吐出方式の異なる吐出ヘッドを組み合わせて搭載することもできるため、複雑で、複合的なプロセスの処理にも適用できる。

図６および図７に、モニタリングユニット８０を吐出ヘッド１０の下方（真下、直下）１００ｂに配置した状態を示している。なお、図６および図７では、ヘッドユニット５０の吐出ヘッド１０とテーブル移動ユニット６０とを抜き出して示している。

この吐出装置１は、制御ユニット９０からの指示をテーブル移動ユニット６０が受けて、テーブル３０を前後左右に動かしモニタリングユニット８０を任意の位置、たとえば、図６および図７に示すようにヘッドユニット５０の直下１００ｂに配置できる。

図６および図７に示すように、この吐出装置１のテーブル移動ユニット６０は、テーブル３０を吐出ヘッド１０の直下１００ｂから後方１０２ｂに退けることにより、テーブル３０と一体で移動するモニタリングユニット８０の液受けユニット８３を吐出ヘッド１０の直下１００ｂに配置できるようになっている。モニタリングユニット８０の撮像ユニット８１と光源８２とは、液受けユニット８３を挟んで対向するように配置されている。このため、吐出ヘッド１０を前後方向１０２に移動させて、撮像ユニット８１と光源８２とにより吐出ヘッド１０の各ノズル１１または特定のノズル１１を挟み込んで撮像することにより、所定のノズル１１から液滴９が正常に吐出されている否かなどを、吐出ヘッド１０から真下１００ｂに配置された液受けユニット８３に向けて吐出された液滴９の画像をモニタリングユニットすることにより認識することができる。図７に示すように、撮像ユニット８１および光源８２を斜め上方１００ａに傾けることにより、ノズル１１の先端あるいはノズル１１の内部の状態なども詳細にモニタリングできる。

モニタリングユニット８０の撮像ユニット８１で取得された画像は制御ユニット９０に送られて画像処理されることにより、液滴９の状態、さらには液滴９に含まれる微小な粒子（粒状体、細胞）などを認識できる。撮像ユニット８１の一例は、撮像素子（ＣＣＤ、ＣＭＯＳ）と、光学レンズとを備えたカメラである。光学レンズは、焦点距離を調整可能であるとともに、撮像倍率を変えることができることが望ましい。光源８２は、複数のノズル１１から吐出された液滴９を照明する。光源８２の一例は、周期的な発光が可能ないわゆるストロボであって、たとえば、キセノンなどのハロゲンランプやＬＥＤランプまたはブラックライト（紫外線ライト）などの光源を用いることができる。

したがって、この吐出装置１においては、モニタリングユニット８０がテーブル移動ユニット６０によりテーブル３０とともに吐出ヘッド１０に対して相対的に移動するため、ターゲット３１をテーブル３０に載せたままの状態で、ターゲット３１を取り外すことなく、液滴９をモニタリング（観察、計測）できる。このため、ターゲット３１を取り外すことなく、モニタリングをした状態のままでターゲット３１に液滴９をできる。

図８に、第１のヘッドユニット５０ａおよび第２のヘッドユニット５０ｂを備えた吐出装置１により液滴９をターゲット３１に吐出する方法をフローチャートにより示している。

ステップ１１０において第１のヘッドユニット５０ａからターゲット３１に対して液滴９を吐出する必要があるかを判断する。吐出が必要であれば、制御ユニット９０は、ステップ１１１においてテーブル移動ユニット６０を用いてターゲット３１を載せたテーブル３０を第１のヘッドユニット５０ａの第１の吐出ヘッド１０ａの下方１００ｂに移動し、所望のノズル１１から吐出される液滴９がターゲット３１の所望の位置に着滴するようにする。制御ユニット９０の吐出制御機能９１は、ステップ１１２においてキャッピングユニット２５を用いてキャップ２０を後方１０２ｂへ後退させるように隙間５から出す。その後、隙間調整ユニット１５を用いて第１の吐出ヘッド１０ａを下降させて隙間５を狭めて第１の吐出ヘッド１０ａをテーブル３０に接近させ、ターゲット３１に液滴９を吐出する。

吐出が終了すると、制御ユニット９０のキャッピング制御機能９２は、ステップ１１３において隙間調整ユニット１５を用いて第１の吐出ヘッド１０ａを上昇させて隙間５を広げた後、キャッピングユニット２５を用いてキャップ２０を後方１０２ｂから前方へ進出させるように隙間５に入れ、複数のノズル１１をキャッピングする。制御ユニット９０は、ステップ１１２においてキャップ２０を取り除く直前に、または取り除く直前まで継続して、複数のノズル１１を覆うキャップ２０の液受け部２０ａに空吐出することが望ましい。吐出直前まで液受け部２０ａに空吐出することにより、吐出直前までノズル配列１１ａの乾燥を防止し、ノズル配列１１ａにごみなどの異物が付着することを抑制でき、複数のノズル１１の蒸発による目詰まりも防止できる。

第２のヘッドユニット５０ｂは、第１のヘッドユニット５０ａとは独立したタイミングで選択できるようになっている。第２のヘッドユニット５０ｂは第１のヘッドユニット５０ａと並列にターゲット３１に液滴９を塗布（吐出）することが可能である。しかしながら、ターゲット３１のサイズ、第１のヘッドユニット５０ａおよび第２のヘッドユニット５０ｂにより塗布される場所の関係により基本的には同時に塗布作業ができるタイミングはほとんどない。したがって、第２のヘッドユニット５０ｂが選択されるときは、第１のヘッドユニット５０ａはキャッピングされた状態になっている。

まず、ステップ１１４において第２のヘッドユニット５０ｂからターゲット３１に対して液滴９を吐出する必要があるかを判断する。吐出が必要であれば、制御ユニット９０は、ステップ１１５において、テーブル移動ユニット６０を用いてターゲット３１を載せたテーブル３０を第２のヘッドユニット５０ｂの第２の吐出ヘッド１０ｂの下方１００ｂに移動させ、第２の吐出ヘッド１０ｂの所望のノズル１１によりターゲット３１の所望の位置に第２の吐出ヘッド１０ｂから所望の液滴９が着滴するようにする。制御ユニット９０の吐出制御機能９１は、ステップ１１６においてキャッピングユニット２５を用いてキャップ２０を後方１０２ｂへ後退させるように隙間５から出した後、隙間調整ユニット１５を用いて第２の吐出ヘッド１０ｂを下降させて隙間５を狭めて第２の吐出ヘッド１０ｂをテーブル３０に接近させてターゲット３１に液滴９を吐出する。

制御ユニット９０のキャッピング制御機能９２は、ステップ１１７において隙間調整ユニット１５を用いて第２の吐出ヘッド１０ｂを上昇させて隙間５を広げた後、キャッピングユニット２５を用いてキャップ２０を後方１０２ｂから進出させるように隙間５に入れて複数のノズル１１をキャッピングする。

液滴処理計測ユニット７０を用いた処理も、第１のヘッドユニット５０ａおよび第２のヘッドユニット５０ｂの処理とは独立して並列に行われる。しかしながら、上記の第２のヘッドユニット５０ｂの処理と同様に、ターゲット３１のそれぞれの所望の位置にそれぞれのユニット５０ａ（５０ｂ）により同時にアクセスできる機会はほとんどない。したがって、それぞれの処理が独立して適当な順番で行われる。

まず、液滴９の処理あるいは計測が要求されると、ステップ１１８において、制御ユニット９０が液滴９に対して処理および／または計測が必要かどうかを判断する。処理および／または計測が必要であれば、制御ユニット９０は、ステップ１１９においてテーブル移動ユニット６０を用いてターゲット３１を載せたテーブル３０を液滴処理計測ユニット７０の下方１００ｂに移動させた後、ステップ１２０において液滴処理計測ユニット７０を用いて液滴９の処理および／または計測を行う。

モニタリングも他の処理と独立して行うことが可能である。まず、ステップ１２１において液滴９のモニタリングが必要かどうかを判断する。モニタリングが必要であれば、制御ユニット９０は、ステップ１２２においてテーブル移動ユニット６０を用いてターゲット３１を載せたテーブル３０をモニタリングを行う第１の吐出ヘッド１０ａまたは第２の吐出ヘッド１０ｂの下方１００ｂに移動させた後、ステップ１２３においてモニタリングユニット８０を用いて液滴９のモニタリングを行う。

液滴９のモニタリングが不要な場合、または液滴９のモニタリングが終了した後、ステップ１２４において終了するかどうかを判断し、終了してよい場合終了する。吐出、処理および／または計測、モニタリングが必要な場合は、ステップ１１０に戻る。

なお、隙間調整ユニット１５、キャッピングユニット２５、テーブル移動ユニット６０および液滴処理計測ユニット７０は、ハウジング９９の内部に収納されていてもよい。また、本例の隙間調整ユニット１５は、吐出ヘッド１０を昇降させているが、テーブル３０を昇降させることにより隙間５を調整するものであってもよい。

ターゲット３１は、液滴９を受けるものであればよく、たとえば、シャーレ、分析プレート、試験管などであり、さらに、デバイス基板（基材）、マイクロプレート（ウェルマイクロプレート）、ガラス基板などの公知の実験・検査器具や、多数のＤＮＡ断片をプラスチックやガラスなどの基板上に高密度に配置したＤＮＡマイクロアレイ（ＤＮＡチップ）などの分析器具も本発明の範囲に含まれる。

１ 吐出装置
１０ 吐出ヘッド
２０ キャップ
３０ テーブル、 ３１ ターゲット
９０ 制御ユニット

Claims (11)

1. ターゲットに液滴を吐出する少なくとも１つのノズルを備えた吐出ヘッドを含むヘッドユニットと、
   前記ターゲットが前記吐出ヘッドの下方に位置するように、前記ヘッドユニットに対して前記ターゲットを載せるテーブルを相対的に移動させるテーブル移動ユニットと、
   前記ヘッドユニットと前記テーブルとの相対的な動きを制御する制御ユニットとを有する吐出装置であって、
   前記ヘッドユニットは、さらに、
   前記少なくとも１つのノズルを覆うキャップと、
   前記キャップを前記吐出ヘッドの下方に出し入れするキャッピングユニットと、
   前記テーブルに対して前記吐出ヘッドを相対的に昇降させることにより前記吐出ヘッドと前記テーブルとの間の隙間を調整する隙間調整ユニットとを含み、
   前記制御ユニットは、
   前記隙間調整ユニットにより前記隙間を広げた後、前記キャッピングユニットにより前記キャップを前記隙間に入れて前記少なくとも１つのノズルをキャッピングするキャッピング制御機能と、
   吐出位置またはその近傍で前記キャッピングユニットにより前記キャップを前記隙間から出した後、前記隙間調整ユニットにより前記隙間を狭めて前記ターゲットに前記液滴を吐出する吐出制御機能とを含む、吐出装置。
2. 請求項１において、
   前記ヘッドユニットの前記キャップは、前記少なくとも１つのノズルから排出される前記液滴を回収する液受け部を含む、吐出装置。
3. 請求項１または２において、
   前記制御ユニットの前記キャッピング制御機能は、前記キャッピングユニットにより前記キャップを前記隙間に入れた後、前記隙間調整ユニットにより前記吐出ヘッドを下降させて前記少なくとも１つのノズルをキャッピングする機能を含む、吐出装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
   前記少なくとも１つのノズルから吐出される前記液滴の画像を認識するモニタリングユニットであって、前記テーブル移動ユニットにより前記テーブルとともに前記吐出ヘッドに対して相対的に移動するモニタリングユニットをさらに有する、吐出装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかにおいて、
   前記吐出ヘッドに隣接して配置され、前記ターゲットに吐出された前記液滴に対して処理および／または計測を行う液滴処理計測ユニットをさらに有し、
   前記制御ユニットは、前記キャッピングユニットにより前記キャップを前記隙間に入れた状態で、前記液滴処理計測ユニットを動作させる液滴処理計測制御機能を含む、吐出装置。
6. 請求項５において、
   前記液滴処理計測ユニットは、前記液滴を硬化させる液滴硬化ユニットを含む、吐出装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかにおいて、
   複数の前記ヘッドユニットを有する、吐出装置。
8. 吐出装置により液滴をターゲットに吐出する方法であって、
   前記吐出装置は、前記ターゲットに前記液滴を吐出する少なくとも１つのノズルを備えた吐出ヘッド、前記少なくとも１つのノズルを覆うキャップ、前記キャップを前記吐出ヘッドの下方に出し入れするキャッピングユニット、および前記ターゲットを載せるテーブルに対して前記吐出ヘッドを相対的に昇降させることにより前記吐出ヘッドと前記テーブルとの間の隙間を調整する隙間調整ユニットを備えたヘッドユニットと、
   前記ターゲットが前記吐出ヘッドの下方に位置するように、前記ヘッドユニットに対して前記テーブルを相対的に移動させるテーブル移動ユニットとを含み、
   当該方法は、
   前記隙間調整ユニットにより前記隙間を広げた後、前記キャッピングユニットにより前記キャップを前記隙間に入れて前記少なくとも１つのノズルをキャッピングすることと、
   吐出位置またはその近傍で前記キャッピングユニットにより前記キャップを前記隙間から出した後、前記隙間調整ユニットにより前記隙間を狭めて前記ターゲットに前記液滴を吐出することとを含む、方法。
9. 請求項８において、
   前記ヘッドユニットの前記キャップは、前記少なくとも１つのノズルから排出される前記液滴を回収する液受けユニットを含み、
   当該方法は、
   吐出位置またはその近傍で前記キャッピングユニットにより前記キャップを前記隙間に入れた状態で、前記液受けユニットに前記液滴を空吐出することを含む、方法。
10. 請求項８または９において、
    前記吐出装置は、前記吐出ヘッドに隣接して配置され、前記ターゲットに吐出された前記液滴に対して処理および／または計測を行う液滴処理計測ユニットを含み、
    当該方法は、
    前記キャッピングユニットにより前記キャップを前記隙間に入れた状態で、前記液滴処理計測ユニットにより前記液滴を処理することを含む、方法。
11. 請求項８ないし１０のいずれかにおいて、
    前記吐出装置は、第１のヘッドユニットおよび第２のヘッドユニットを含み、
    前記吐出することは、前記第１のヘッドユニットの第１のキャッピングユニットにより第１のキャップを第１の隙間に入れた状態で、前記第２のヘッドユニットの吐出位置またはその近傍で第２のキャッピングユニットにより第２のキャップを第２の隙間から出した後、第２の隙間調整ユニットにより前記第２の隙間を狭めて前記ターゲットに前記液滴を吐出することとを含む、方法。

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