JP2016196128A - Liquid discharge device, imprint device, and component manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置、インプリント装置および部品の製造方法に関する。 The present invention relates to a liquid ejection apparatus including a liquid ejection head that ejects liquid, an imprint apparatus, and a component manufacturing method.
液体を吐出する吐出口(以下、「ノズル」と称す)を有する液体吐出ヘッド(以下、単に「ヘッド」と称す)を備えた液体吐出装置が知られている。このような液体吐出装置は、近年、多様な分野で利用されており、例えば、インクジェット記録装置などに利用されている。 2. Description of the Related Art A liquid discharge apparatus including a liquid discharge head (hereinafter simply referred to as “head”) having a discharge port (hereinafter referred to as “nozzle”) for discharging liquid is known. In recent years, such a liquid ejection apparatus has been used in various fields, for example, an inkjet recording apparatus.
一般的に、液体がヘッド(ノズル)から外部へ漏れないように、ヘッド内は常に負圧(大気圧よりも低い圧力)に維持される必要がある。 Generally, the inside of the head needs to be always maintained at a negative pressure (pressure lower than atmospheric pressure) so that liquid does not leak from the head (nozzle) to the outside.
例えば、特許文献1の発明には、図10に示すように、ヘッド201に連通するサブタンク202内の圧力を負圧に維持するために、可撓性部材203でサブタンクの内部をインク室204と浮力発生室205に分割する構成が開示されている。そして、浮力発生室205内に比重の小さい浮き袋206が可撓性部材203に連結して取り付けられている。浮力発生室205内の浮き袋206の浮力によって、インク室204内に連通されたヘッド201内が負圧の状態に維持される。
For example, in the invention of
しかしながら、特許文献1に開示されたインクジェット記録装置では、次のような問題があった。
However, the ink jet recording apparatus disclosed in
即ち、特許文献1に開示されたインクジェット記録装置では、気体で満たされた浮き袋206を可撓性部材203に取り付けると共に、浮力発生室205内の液体中に沈める必要があり、構成が複雑であった。また、このような構成においては、気体の密度と液体の密度の差が比較的大きいため、サブタンク202の筐体に衝撃が加わった際、浮き袋206は大きく揺動する。従って、浮き袋206に連結されたインク室204、またはインク室204に連通するヘッド201内の圧力も変化しやすい。
That is, in the inkjet recording apparatus disclosed in
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成でヘッド内の圧力をより安定的に維持でき、ヘッドからの液体の漏れをより抑制できる液体吐出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a liquid ejection device that can more stably maintain the pressure in the head with a simple configuration and can further suppress liquid leakage from the head. With the goal.
上記目的を達成するため、本発明の液体吐出装置は、液体を吐出する吐出口が形成された吐出口面を有するヘッドと、前記ヘッドへ供給される液体を収容する第1タンクと、前記第1タンクの内部空間を前記液体を収容する第1室と作動液を収容する第2室とに仕切ると共に可撓性を有する可撓部と、前記第2室へ供給される前記作動液を収容する第2タンクと、前記第2室と前記第2タンクを連通する第1の流路と、を有し、前記第2タンク内の前記作動液の液面が前記吐出口面よりも下方に配置され、前記ヘッド内の圧力が前記第2タンク内の前記作動液の液面と前記吐出口面の間の高低差によって制御される液体吐出装置において、前記第1の流路内に発生する気泡を除去する気泡除去手段を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a liquid discharge apparatus according to the present invention includes a head having a discharge port surface on which a discharge port for discharging a liquid is formed, a first tank that stores liquid supplied to the head, and the first tank. An internal space of one tank is divided into a first chamber for storing the liquid and a second chamber for storing the working fluid, and a flexible portion having flexibility and the working fluid supplied to the second chamber are stored. A second tank that communicates with the second chamber, and a fluid level of the hydraulic fluid in the second tank is lower than the discharge port surface. In the liquid discharge apparatus that is disposed and controlled by a height difference between the liquid level of the hydraulic fluid in the second tank and the discharge port surface, the pressure in the head is generated in the first flow path. It has a bubble removing means for removing bubbles.
本発明によれば、簡単な構成でヘッド内の圧力をより安定的に維持でき、ヘッドからの液体の漏れをより抑制できる。 According to the present invention, the pressure in the head can be more stably maintained with a simple configuration, and liquid leakage from the head can be further suppressed.
[第1実施例]
以下、図1〜図5を参照して本発明の第1実施例について説明する。なお、本実施例では、インクを吐出するインクジェット記録装置(以下、「吐出装置」を称する)を本発明の液体吐出装置の一例として説明する。また、本実施例の吐出装置に使用される「インク」は、本発明の液体吐出装置に使用される「液体」を構成する一例である。
[First embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, an ink jet recording apparatus that discharges ink (hereinafter referred to as “ejection apparatus”) will be described as an example of the liquid ejection apparatus of the present invention. The “ink” used in the ejection device of the present embodiment is an example that constitutes the “liquid” used in the liquid ejection device of the present invention.
図1は、本実施例の吐出装置(液体吐出装置)の概念図である。 FIG. 1 is a conceptual diagram of the ejection device (liquid ejection device) of the present embodiment.
図1に示すように、本実施例では、吐出装置100は主に、インク(液体)を吐出するヘッド1と、インクを収容する第1タンク2と、作動液を収容する第2タンク3を備えている。また、吐出装置100は、記録媒体91を搬送する搬送手段92や、搬送手段92を支持する支持部93などを備えている。なお、記録媒体91は、吸着手段(図示しない)によって搬送手段92に吸着して保持される。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, the
第1タンク2は、ほぼ密閉した状態の直方体状の筐体20を備え、筐体20の底部にはヘッド1が取り付けられている。第1タンク2には大気連通口が設けられていない。なお、ヘッド1は、筐体20の底面において、吐出口(図示しない)が形成された吐出口面10を備えている。
The first tank 2 includes a rectangular
筐体20の内部には、可撓性を有する可撓性膜8(可撓部)が設けられており、第1タンク2が可撓性膜8によって第1室21と第2室22に仕切られる。第1室21は、筐体20の底部に設けられたヘッド1の内部と連通しており、ヘッド1へ供給されるインクを収容している。一方、第2室22は、第1の流路T1を通じて第2タンク3と連通しており、第2タンク3から供給される作動液を収容している。
A flexible film 8 (flexible portion) having flexibility is provided inside the
なお、本実施例では、第1室21はインクで満たされており、第2室22は作動液で満たされている。
In the present embodiment, the
また、本実施例では、第2室22と第2タンク3の間に、第1の流路T1の他、第2の流路T2が設けられている。即ち、第2室22と第2タンク3は、併設された第1の流路T1および第2の流路T2によって接続されている。
In the present embodiment, a second channel T2 is provided between the
第1の流路T1および第2の流路T2の、第2タンク3に接続する一端(下端)は、第2タンク3内の作動液の液面以下に配置されている。また、第1の流路T1および第2の流路T2は、作動液で満たされるように構成されている。
One end (lower end) of the first flow path T1 and the second flow path T2 connected to the
本実施例では、第1の流路T1と第2の流路T2は、チューブなどにより構成されている。また、第1の流路T1の途中および第2の流路T2の途中にジョイント部を設け、第2タンク3と第1タンク2を着脱可能(分離可能)な構成としても良い。
In the present embodiment, the first flow path T1 and the second flow path T2 are constituted by tubes or the like. Moreover, it is good also as a structure which can provide a joint part in the middle of the 1st flow path T1, and the 2nd flow path T2, and the
また、図1に示すように、本実施例では、第2の流路T2には、開閉弁72が設けられており、後述する気泡除去動作(制御)以外のとき、開閉弁72が閉状態となり、第2の流路T2が遮断されている。
Further, as shown in FIG. 1, in this embodiment, an on-off
一方、第1の流路T1には、循環ポンプ71(循環手段)が設けられており、第1の流路T1、第2室22、第2の流路T2および第2タンク3で構成された循環流路において作動液を循環移動させることができる。なお、循環ポンプ71を第2の流路T2に設けてもよく、第1の流路および第2の流路の両方に設けても良い。また、循環ポンプ71は、第2流路T2と共に後述する気泡除去手段7を構成している。
On the other hand, the first flow path T1 is provided with a circulation pump 71 (circulation means), and is composed of the first flow path T1, the
循環ポンプ71は、ポンプ機能を有すればよく、シリンジポンプ、チューブポンプ、ダイアフラムポンプ、ギアポンプなどを採用してもよい。なお、循環ポンプ71の駆動停止中では、第1の流路T1を開状態にする必要があるため、駆動停止中に連通できないポンプを使用する場合、別途、バイパス流路や開閉弁などの構成を適宜に追加してもよい。
The
なお、本実施例では、後述するように、より安定的にヘッド1内の負圧を維持するために、第2室22内の作動液として、第1室21内のインクとほぼ同じ密度の液体を採用している。また、作動液は、非圧縮性を有する物質であり、例えば、水等の液体や、ゲル状物質を作動液として用いることができる。
In the present embodiment, as will be described later, in order to maintain the negative pressure in the
図1に示すように、第2タンク3の上部には、大気連通口31が設けられており、第2タンク3が大気開放されている。第2タンク3が大気開放された状態で、常にヘッド1内に負圧の状態が維持されるように、第2タンク3内の作動液の液面の位置Bが、ヘッド1の吐出口面10の位置Aよりも下方に配置される。即ち、本実施例の吐出装置100では、作動液を収容する第2タンク3内の液面の位置Bと吐出口面10の位置Aの間の高低差(水頭差H)によって、ヘッド1内の負圧状態が維持される。
As shown in FIG. 1, an
第1タンク2(第1室21)内のインクが消費されると、毛管力によって第2タンク3から第2室22へ作動液が供給される。従って、第2タンク3内の作動液の液面が低下し、位置Aと位置Bの間の水頭差Hが変化する。
When the ink in the first tank 2 (first chamber 21) is consumed, the hydraulic fluid is supplied from the
本実施例では、吐出装置100は、ヘッド1内の負圧が所定の範囲内に維持されるように、第2タンク3内の作動液の液面の位置を所定の範囲内になるように調整する調整手段4を備えている。
In this embodiment, the
具体的には、調整手段4は、第2タンク3内の液面の位置を検知する液面検知手段5と、第2タンク3へ作動液を補充する補充手段6を備えている。
Specifically, the adjusting
液面検知手段5は、第2タンク3内において、下限位置センサ5Aと上限位置センサ5Bを備えている。下限位置センサ5Aと上限位置センサ5Bは、ヘッド1内の圧力(負圧)が所定の範囲内となるような位置に配されている。なお、本実施例では、下限位置センサ5Aおよび上限位置センサ5Bは、光学式センサである。
The liquid level detection means 5 includes a lower
第2タンク3内の液面を所定の範囲内(下限位置Loと上限位置Hiの間)に維持させることにより、ヘッド1内の負圧を所定の範囲内に収めることができる。言い換えれば、第2タンク3内の液面が下限位置Lo以下に低下しなければ、ヘッド1内の負圧は所定範囲の上限を超えることなく、吐出口におけるメニスカスの破壊可能性も低い。一方、液面が上限位置Hi以上に上昇しなければ、ヘッド1内の負圧が所定範囲の下限を超えることなく、インクがヘッド1から漏れる可能性も少ない。
By maintaining the liquid level in the
補充手段6は、作動液を収容する第3タンク61と、第2タンク3と第3タンク61を接続する流路62と、流路62に配置され第3タンク61から第2タンク3へ作動液を供給(送液)するポンプ63とを備えている。なお、第3タンク61は、第2タンク3と同様に大気連通口611を備え、大気開放されている。また、ポンプ63は、第2タンク3へ作動液を補充する補充動作以外では停止しており、流路62も閉状態となっている。
The replenishing means 6 is disposed in the
また、下限位置センサ5Aによって第2タンク3内の液面が下限位置Loまで低下したことを検知した場合、補充手段6(ポンプ63)を作動させ、第3タンクから第2タンクへ作動液を補充して第2タンク内の液面を下限位置Lo以上に回復させる。第2タンク3内の液面が再び上限位置Hiに達したことが検知されたとき、ポンプ63が停止される。これにより、ヘッド1内の負圧を所定範囲内に維持することができる。
In addition, when the lower
以下、第3タンクから第2タンクへ作動液を補充する制御について説明する。 Hereinafter, control for replenishing the hydraulic fluid from the third tank to the second tank will be described.
ヘッド1からインクの吐出が開始すると、液面検知手段5の検知結果に基づき第3タンクから第2タンクへ作動液の補充制御が開始する。即ち、ヘッド1の吐出動作の開始と同時に、第2タンク3内に設置された下限位置センサ5Aによって、第2タンク内の液面の検知(監視)を開始する。
When the ejection of ink from the
なお、下限位置センサ5Aによって第2タンク3内の液面が下限位置Loまで低下したことが検知されると、ポンプ63を駆動することによって第3タンク61から第2タンク3へ作動液を送液する。
When the lower
また、作動液が第3タンク61から第2タンク3へ供給されると、第2タンク3内の液面が上昇する。上限位置センサ5Bによって第2タンク3内の液面が上限位置Hiまで上昇したことが検知されると、ポンプ63が停止され、補充制御が終了する。
Further, when the hydraulic fluid is supplied from the
即ち、上限位置センサ5Bが第2タンク3内の液面が上限位置Hiに達すことが検知されるまで、ポンプ63による送液動作が継続される。
That is, the liquid feeding operation by the
このように、本実施例では、第2タンク3内の液面を吐出口面10よりも下方に配置させ、さらに調整手段4によって第2タンク3内の液面を所定の範囲内に調整することにより、安定的にヘッド1内の圧力を所定の範囲(負圧)に制御することができる。よって、ヘッド1からインクの漏れを有効に抑制することができる。また、ヘッド1からインクを安定的に吐出することもできる。
Thus, in this embodiment, the liquid level in the
特に、本実施例では、第1タンク2内(第1室21および第2室22)が密度の近いインクと作動液で満たされているため、筐体20に衝撃があっても振動が有効に抑制される。従って、振動によるヘッド1内の圧力への影響が小さく、ヘッド1内を安定した負圧状態に維持することができる。
In particular, in this embodiment, since the inside of the first tank 2 (the
なお、本実施例では、第2室22に充填される作動液は、気体に比べて、環境温度および圧力の変化からの影響を受けにくい。したがって、吐出装置100の周辺の気温または気圧が変化しても、作動液の体積はほとんど変動しないため、第1室21に連通するヘッド1内のインクの圧力の変動が確実に抑制されている。
In the present embodiment, the hydraulic fluid filled in the
以下、吐出装置100の可撓性膜8(可撓部)について詳細に説明する。
Hereinafter, the flexible film 8 (flexible part) of the
図1に示すように、本実施例では、可撓性膜8は、筐体の上面、底面および二つの側面とそれぞれ接続し、鉛直方向(縦方向)に沿って筐体20内に設けられている。これにより、筐体20内に第1室21と第2室22が左右に分かれて形成される。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, the
第1タンク2の第1室21内のインクが消費されると、可撓性膜8が変形し、第1室21の容積が減少すると共に第2室22の容積が拡大する。よって、第1室21において消費されたインクの容積と同容積の作動液が、第1の流路T1を通じて第2タンク3から第2室22へ供給される。このとき、可撓性膜8は、図1示すように、水平方向に沿って左から右へ移動する。
When the ink in the
言い換えれば、インクの消費によって、第1タンク2内に収容されるインクと作動液の体積比率が変化するが、作動液とインクがほぼ同じ密度であるため、第1タンク2内の重心がほぼ変化しない。このため、筐体20の下部に位置するヘッド1内に安定した負圧が維持される。
In other words, the volume ratio of the ink and the working fluid stored in the first tank 2 changes depending on the consumption of the ink. However, since the working fluid and the ink have substantially the same density, the center of gravity in the first tank 2 is almost the same. It does not change. For this reason, a stable negative pressure is maintained in the
特に、本実施例では、可撓性膜8を鉛直方向に沿って配置することにより、仮にインクと異なる密度の作動液を採用しても、インクの消費によって第1タンク2内(液体)の重心が水平方向にのみ移動し、高さ方向にはほぼ移動しない。
In particular, in this embodiment, by arranging the
一方、可撓性膜8を水平方向に配置した場合は、インクの消費に伴って第1タンク2の重心が高さ方向に移動する。可撓性膜8を鉛直方向に配置した場合は、可撓性膜8を水平方向に配した場合に比べ、ヘッド1内の負圧を安定的に維持することができる。従って、可撓性膜8(可撓部)を鉛直方向に配置することにより、使用可能な作動液の選択肢が増え、設計しやすくなる効果がある。
On the other hand, when the
なお、本実施例では、可撓性膜8は、筐体の上面、下面および側面と接続することにより筐体を第1室21、第2室22に仕切って形成する例を説明したが、他の配置形態も可能である。例えば、インクを収容する第1室21が作動液を収容する第2室22にほぼ包囲されるように可撓性膜8を筐体20内に取り付けてもよい。即ち、インクを収容する第1室21(空間)が可撓性膜8で包まれるように可撓性膜8を筐体20に取り付けても良い。
In the present embodiment, the
また、本実施例に使用される可撓性膜8は、接液性等の観点から、インク(第1室に収容される液体)の特性に適した部材を選定することが好ましい。
For the
本実施例では、インクを吐出するインクジェット記録装置を例として、液体吐出装置を説明したが、例えば、導電性液体またはUV硬化性液体などの液体を吐出する液体吐出装置に本発明を適宜に変更して適用することができる。 In the present embodiment, the liquid ejecting apparatus has been described using an ink jet recording apparatus that ejects ink as an example. However, for example, the present invention is appropriately changed to a liquid ejecting apparatus that ejects a liquid such as a conductive liquid or a UV curable liquid. And can be applied.
本実施例では、第1タンク2の筐体20の下部にヘッド1を取り付けて一体化した構成を説明したが、ヘッド1と第1タンク2を別々に構成し、接続チューブを用いてヘッド1と第1タンク2(第1室21)を接続してもよい。
In the present embodiment, the configuration in which the
本実施例では、筐体20の容積を500mlとし、第1室21内のインクの初期量を約400mlとし、第2室22内の作動液の初期量を約100mlとしたが、適宜に変更してもよい。
In this embodiment, the volume of the
例えば、筐体20の容積を400mlとし、第1室21内のインク(液体)の初期量も約400mlとし、初期状態において作動液を0に近い最小値として設定してもよい。即ち、空気の混入が無視できる場合、初期状態では第2室22に作動液が充填されていなくてもよい。
For example, the volume of the
本実施例では、第1タンク2(ヘッド1)がキャリッジ(図示しない)に搭載され、キャリッジの移動と共にインクが吐出され記録動作が行われる。第1タンク2が移動している場合でも、第1タンク2の内部空間がインクと作動液で満たされており、可撓性膜8の揺動が抑制される。このため、ヘッド1内の圧力変動が起きにくく、ヘッド1からインクが漏れることが軽減される。
In this embodiment, the first tank 2 (head 1) is mounted on a carriage (not shown), and ink is ejected as the carriage moves to perform a recording operation. Even when the first tank 2 is moving, the internal space of the first tank 2 is filled with ink and hydraulic fluid, and the swinging of the
本実施例では、液面検知手段5として光学式センサ用いられたが、例えば、液面検知手段5は、第2タンク3内に設けられた電極対を備え、電極と液面の接触によって電極間の電気的変化を検知する構成であってもよい。
In the present embodiment, an optical sensor is used as the liquid level detection means 5. For example, the liquid level detection means 5 includes an electrode pair provided in the
また、液面検知手段5は、静電容量式センサを用いて第2タンク3内の液面位置を検知する構成であってもよい。そして、液面検知手段5は、第2タンク3内にフロートを設け、フロートの位置を検知することにより液面を検知する構成であってもよい。
Further, the liquid level detection means 5 may be configured to detect the liquid level position in the
本実施例では、ポンプ63は、例えば、シリンジポンプ、チューブポンプ、ダイアフラムポンプまたはギアポンプなどが挙げられるが、吐出装置100の性能に適したポンプを選定することができる。例えば、第3タンク61を密閉空間とした場合、第3タンク61内を加圧して作動液を第2タンク3へ供給する構成とすることもできる。
In this embodiment, examples of the
また、第2タンク3と第3タンク61の間に液面の高低差が存在し且つ流路62の一端が第2タンク3の作動液中に存在する場合、作動液の供給が停止されている間でも、流路62を閉状態にする必要がある。この場合、停止時に流路を遮蔽できるポンプを使用してもよく、流路62の上記一端を第2タンク3の作動液の液面の上の位置に配置してもよい。または、流路62を閉じることが可能なバルブを別途配置してもよい。
In addition, when there is a difference in level between the
以下、本実施例の気泡除去手段7について説明する。 Hereinafter, the bubble removal means 7 of a present Example is demonstrated.
図2は、本実施例の第1の流路に気泡25が発生した状態を示す概念図である。図2に示すように、大気中の空気が第1の流路T1を構成するチューブの管壁を透過し、第1の流路T1の内壁面に気泡25が形成される。これらの気泡25が時間と共に堆積して大きくなり、第1の流路T1の流路抵抗が増大する。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a state in which bubbles 25 are generated in the first flow path of the present embodiment. As shown in FIG. 2, air in the atmosphere permeates through the tube wall of the tube constituting the first flow path T1, and bubbles 25 are formed on the inner wall surface of the first flow path T1. These
気泡25の存在によって第1の流路T1の流路抵抗が増大すると、第2タンク3から第2室22へ作動液が流れにくくなり、ヘッド1の吐出性能が低下する。また、第1の流路T1内に気泡25の存在により、ヘッド1の吐出口面10と第2タンク3内の液面の間の水頭差が不安定の状態になり、ヘッド1内の負圧を安定的に維持できなくなる可能性がある。
When the flow path resistance of the first flow path T <b> 1 increases due to the presence of the
本実施例では、吐出装置100に気泡除去手段7が設けられており、気泡除去手段7によって流路内の気泡25を定期的に除去し、気泡の成長による流路抵抗の増大を抑制することができる。
In this embodiment, the bubble removing means 7 is provided in the
具体的には、本実施例の気泡除去手段7は、主に第2の流路T2と、回転動作によって液体を移動可能な循環ポンプ71(循環手段)とを備えている。第2の流路T2(開閉弁72)を開いた状態で、循環ポンプ71を駆動させることにより、第1の流路T1、第2室22および第2の流路T2を介して、第2タンク3内の作動液が循環される。これにより、第1の流路T1内の気泡25を含んだ作動液を第2タンク3へ移動させることができ、気泡25を第2タンク3で放出することができる。
Specifically, the bubble removing means 7 of the present embodiment mainly includes a second flow path T2 and a circulation pump 71 (circulation means) capable of moving the liquid by a rotating operation. By driving the
なお、本実施例では、循環手段が循環ポンプ71で構成されているが、循環手段として他の構成を採用してもよい。例えば、逆止弁とピストンポンプの組合せで循環手段を構成してもよい。
In the present embodiment, the circulation means is constituted by the
図3は、気泡除去手段7によって気泡25が移動される途中の状態を示す。図4は、気泡25が最終的に第2タンク3に放出された状態を示す。
FIG. 3 shows a state where the
図3および図4に示すように、第1の流路T1内の気泡25を含んだ作動液は、循環ポンプ71の駆動によって、第1の流路T1から第2室22へ移動され、さらに第2室22の上部に接続された第2の流路T2へ移動される。また、第2の流路T2を通じて、気泡25を含んだ作動液は最終的に第2タンク3へ移動(放出)される。なお、第2タンク3は、大気連通口31によって大気開放されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the hydraulic fluid including the
以下、流路内の気泡を除去する制御について説明する。図5は、本実施例の第1の流路T1内の気泡25を除去する制御を示すフローチャートである。
Hereinafter, control for removing bubbles in the flow path will be described. FIG. 5 is a flowchart showing the control for removing the
なお、本実施例では、気泡除去動作はタイマなどによって制御され、定期的に行われる。即ち、所定の時間を経過したとき、第1の流路内に気泡が発生したと判定し、気泡除去手段7によって気泡除去動作(制御)が実施される。 In this embodiment, the bubble removal operation is controlled by a timer or the like and is performed periodically. That is, when a predetermined time has elapsed, it is determined that bubbles have been generated in the first flow path, and the bubble removal means 7 performs a bubble removal operation (control).
図5に示すように、気泡除去制御が開始されると、第2の流路T2に配置された開閉弁72を閉状態から開状態へ切り換える(S1)。
As shown in FIG. 5, when the bubble removal control is started, the on-off
第2の流路T2が開状態になった後、循環ポンプ71を駆動して作動液を循環させる(S2)。即ち、循環ポンプ71を駆動することにより、第1の流路T1を通じて第2タンク3から第2室22へ作動液が供給され、第2の流路T2を通じて第2室22から第2タンク3へ作動液が回収される。従って、作動液が、第2タンク3、第1の流路T1、第2室22、第2の流路T2、そして第2タンク3の順に循環される。
After the second flow path T2 is opened, the circulating
循環ポンプ71によって作動液を循環させることにより、第1の流路T1に発生した気泡が作動液の流れと共に第2タンク3へ移動され、排出される。
By circulating the working fluid by the
なお、循環ポンプ71によって、所定時間(例えば、5分)で作動液を循環させた後、第1流路T1内の気泡が除去されたと判断し、循環ポンプ71を停止する(S3)。そして、開閉弁72を開状態から閉状態へ切り換え(S4)、気泡除去制御が終了する。
In addition, after circulating the working fluid for a predetermined time (for example, 5 minutes) by the
また、気泡除去動作がヘッド1の吐出動作に影響しないように、気泡除去動作はヘッド1の吐出動作が行われていない期間内に実施することが好ましい。また、ヘッド内の圧力を抑制するために、循環ポンプ71の送液速度を所定の速度以下に設定してもよい。また、ヘッド1の吐出動作が行われていない期間が短い場合、気泡除去動作を複数回に分けて、吐出動作が行われていない期間内に行っても良い。
Further, it is preferable that the bubble removing operation is performed within a period when the discharging operation of the
循環ポンプ71によって作動液を循環させた後に、開閉弁72を閉じることにより、仮に第2の流路T2内に気泡25が移動されていた(存在していた)としても、第2の流路T2から第2室22へ気泡が流入することがない。
Even if the
このように、気泡除去手段7(循環手段)によって、第1の流路T1、第2室22および第2の流路T2を介して、第2タンク3内の作動液を循環させることにより、第1の流路T1を含み、流路内の気泡を除去することができる。これにより、第1の流路T1の流路抵抗の増大を抑制すると共に、ヘッド1の吐出性能を維持することができる。また、ヘッド1の吐出口面10と第2タンク3内の液面の間の水頭差が安定した状態に維持され、ヘッド1内の負圧をより安定的に維持することができる。
Thus, by circulating the working fluid in the
[第2実施例]
以下、図6を用いて本発明の第2実施例について説明する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
なお、本実施例では、第1実施例と同様に、インクジェット記録装置(以下、「吐出装置」を称する)を液体吐出装置の一例として説明する。 In the present embodiment, as in the first embodiment, an ink jet recording apparatus (hereinafter referred to as “ejection apparatus”) will be described as an example of a liquid ejection apparatus.
図6は、本実施例に係る液体吐出装置の概念図を示す。図6に示すように、本実施例の吐出装置100は、基本的に第1実施例と同様であり、気泡除去手段7について異なる。
FIG. 6 is a conceptual diagram of the liquid ejection apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 6, the
即ち、本実施例では、気泡除去手段7は、第1の流路T1の途中と第2の流路T2の途中を接続する接続流路T3を更に備えている。 That is, in the present embodiment, the bubble removing means 7 further includes a connection channel T3 that connects the middle of the first channel T1 and the middle of the second channel T2.
開閉弁72を閉状態から開状態に切り換えた後、循環ポンプ71を駆動することによって、第1の流路T1内の気泡25を含んだ作動液は、第1の流路T1から接続流路T3および第2室22へ移動される。そして、作動液が接続流路T3および第2室22を経由した後に第2の流路T2で合流する。さらに、第2の流路T2を通じて、気泡25を含んだ作動液は最終的に第2タンク3へ移動(放出)される。
After the on-off
このように、本実施例では、第1の流路T1内の気泡を含んだ作動液を移動させる際、接続流路T3によって第2室22を経由する作動液の量を減らすことができ、ヘッド1側の負圧をより安定的に維持することができる。
Thus, in the present embodiment, when moving the hydraulic fluid containing bubbles in the first flow path T1, the amount of the hydraulic fluid passing through the
特に、接続流路T3の流路径を第1の流路T1と第2の流路T2の流路径よりも大きく設定すれば、第1の流路T1内の作動液が第2室22側よりも接続流路T3側へ移動しやすくなり、第2室22(ヘッド1側)の圧力に対する影響をより軽減できる。
In particular, if the flow path diameter of the connection flow path T3 is set larger than the flow path diameters of the first flow path T1 and the second flow path T2, the working fluid in the first flow path T1 is transferred from the
また、接続流路T3が第1の流路T1に接続される位置を、第2タンク3側よりも第2室22側に近い位置に配置することにより、より容易に第1の流路T1内の気泡を排出することができる。
Moreover, the first flow path T1 can be more easily arranged by arranging the position where the connection flow path T3 is connected to the first flow path T1 closer to the
[第3実施例]
以下、図7および図8を用いて本発明の第3実施例について説明する。
[Third embodiment]
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
なお、本実施例では、第2実施例と同様に、インクジェット記録装置(以下、「吐出装置」を称する)を液体吐出装置の一例として説明する。 In this embodiment, as in the second embodiment, an ink jet recording apparatus (hereinafter referred to as “ejection apparatus”) will be described as an example of a liquid ejection apparatus.
図7は、本実施例に係る液体吐出装置の概念図を示す。また、図8は、本実施例の変形例の液体吐出装置の概念図を示す。 FIG. 7 is a conceptual diagram of the liquid ejection apparatus according to the present embodiment. FIG. 8 is a conceptual diagram of a liquid ejection apparatus according to a modification of the present embodiment.
図7に示すように、本実施例の吐出装置100は、基本的に第2実施例と同様であり、気泡除去手段7について異なる。
As shown in FIG. 7, the
具体的には、本実施例では、気泡除去手段7は、第1の流路T1の分岐部73から分岐され、第1の流路T1と第2タンク3を接続する分岐流路T20を備えている。
Specifically, in the present embodiment, the bubble removing means 7 includes a branch channel T20 that is branched from the branching
開閉弁72を閉状態から開状態に切り換えた後、循環ポンプ71を駆動することによって、第1の流路T1内の気泡25を含んだ作動液は、第1の流路T1から分岐流路T20へ移動される。そして、作動液が分岐流路T20のみを経由した後に第2タンク3へ移動(放出)される。
After switching the on-off
このように、本実施例では、流路内の作動液を移動させる際に、第2室22を経由していないため、第2室22(ヘッド1側)の圧力をより安定的に維持することができる。
As described above, in this embodiment, when the working fluid in the flow path is moved, the pressure in the second chamber 22 (
なお、第2実施例と同様に、分岐部の位置を、第2タンク3側よりも第2室22側に近い位置に配置することにより、より容易に第1の流路T1内の気泡を排出することができる。
As in the second embodiment, by disposing the branch portion at a position closer to the
また、図7に示すように、分岐流路T20が分岐部73に接続する一端T21の流路径を第1の流路T1よりも大きくすることにより、作動液を循環する際に第1の流路T1内の作動液が分岐部73から分岐流路T20側へより流れやすい。このため、第2室22側へ伝達する圧力の影響がより小さくなる。
Further, as shown in FIG. 7, the flow path diameter of one end T21 where the branch flow path T20 is connected to the
一方、図8に示す変形例のように、分岐部73と第2室22の間の第1の流路T1にさらに開閉弁74を配置することができる。これにより、気泡除去動作を行う際、開閉弁74を閉じることにより、第1の流路内の気泡25が第2室へ進入することがさらに軽減される。また、第1の流路T1から第2室22側へ伝達する圧力の影響をより遮蔽することができ、ヘッド1側の圧力をより一層安定的に維持することができる。
On the other hand, as in the modification shown in FIG. 8, an on-off
特に、開閉弁74を設けることにより、第1の流路T1内の気泡25が第1タンク1へ混入することが軽減されるため、作動液に加圧もしくは減圧を必要とする際に気泡のダンパー効果による影響を軽減できる。例えば、作動液を加圧してヘッド1の吐出口に対してクリーニング動作を行う場合に有効である。
In particular, by providing the on-off
[第4実施例]
以下、図9を用いて本発明の第4実施例について説明する。なお、図9は、本実施例に係るインプリント装置の概念図である。
[Fourth embodiment]
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a conceptual diagram of the imprint apparatus according to the present embodiment.
図9に示すように、本発明のインプリント装置200は、主に液体吐出装置100Aと、パターン形成部(パターン形成手段)900とを備えている。
As shown in FIG. 9, the
なお、液体吐出装置100Aは、基本的に第1実施例の吐出装置100と同じ構成である。なお、本実施例では、第1タンク2の第1室21には、光硬化性のレジストが収容されており、第1室21に連通されるヘッド1から、後述するウェハー基板91A(基板)へレジストが吐出される。一方、第2室22には、レジストと密度の近い作動液が充填されている。
The
なお、本実施例では、レジストは、光硬化性を有する樹脂で構成されているが、他の光硬化性を有する物質(液体)で構成されてもよい。また、本実施例では、可撓性膜8として厚みが10μm〜200μmのアルミ多層フィルムが使用される。アルミ多層フィルムのような材料では、レジストに対して安定性を有し、液体および気体が透過しにくい特性を有する特徴から、可撓部として好適である。
In this embodiment, the resist is made of a photocurable resin, but may be made of another photocurable material (liquid). In this embodiment, an aluminum multilayer film having a thickness of 10 μm to 200 μm is used as the
パターン形成部900は、主にモールド94と露光ユニット(光照射手段)95を備えている。また、パターン形成部900には、モールド94を上下に移動させる移動手段96が備えられている。
The
なお、モールド94は、移動手段96を介して第1保持部97に保持され、露光ユニット95は、第2保持部98に保持されている。また、モールド94は、光透過性を有する石英材質で構成されており、一方の表面(下面)側に溝状の微細パターン(凹凸パターン)が形成されている。露光ユニット95は、モールド94の上方に配置されており、モールド94を隔てて、後述するウェハー基板91A上のレジスト(パターン)を照射して硬化させることができる。
The
以下、本実施例のインプリント装置200を用いてウェハー基板91Aの表面にパターンを形成する形成工程について説明する。
Hereinafter, a forming process for forming a pattern on the surface of the
本実施例では、液体吐出装置よって、レジストが吐出(付与)されたウェハー基板の上面と、凹凸パターンが形成されたモールドの下面とを当接させ、ウェハー基板の上面において、モールドの下面にある凹凸パターンに対応するパターンを形成する。 In this embodiment, the upper surface of the wafer substrate on which the resist is discharged (applied) by the liquid discharge device is brought into contact with the lower surface of the mold on which the concave / convex pattern is formed, and the upper surface of the wafer substrate is on the lower surface of the mold. A pattern corresponding to the uneven pattern is formed.
具体的には、液体吐出装置100Aのヘッド1から、ウェハー基板91Aの上面に所定のパターンとなるようにレジストが吐出(付与)される(付与工程)。
Specifically, a resist is ejected (applied) from the
その後、レジスト(パターン)が付与(形成)されたウェハー基板91Aが、搬送手段92によってモールド94の下方に搬送される。
Thereafter, the
移動手段96によって、モールド94を下方へ降下させ、ウェハー基板91Aの上面に形成されたレジスト(パターン)にモールド94の下面を押し当てる。これにより、モールド94の下面にある凹凸パターンを構成する溝状の微細パターンにレジストが押し込まれて充填される(パターン形成工程)。
The moving means 96 lowers the
レジストが微細パターンに充填された状態で、光透過性のモールド94を隔てて露光ユニット95から紫外線をレジストへ照射することにより、ウェハー基板91Aの表面にレジストからなるパターンが形成される(処理工程)。
In a state where the resist is filled in a fine pattern, the resist is irradiated with ultraviolet rays from the
パターンが形成された後、移動手段96によってモールド94を上昇させ、ウェハー基板91Aに形成されたパターンとモールド94が分離される。ウェハー基板91A上のパターン形成工程が終了する。
After the pattern is formed, the
第1実施例と同様に、本実施例では、第2タンク3内の液面を吐出口面10よりも下方に配置させ、さらに調整手段4によって第2タンク内の液面を所定の範囲内に調整することにより、安定的にヘッド1内の圧力を所定の範囲(負圧)に制御することができる。よって、ヘッド1からレジスト(液体)の漏れを有効に抑制することができる。また、ヘッド1からレジストを安定的に吐出することもできる。
Similar to the first embodiment, in this embodiment, the liquid level in the
また、本実施例では、第1タンク2内の空間が密度の近いレジストと作動液で満たされているため、筐体20に衝撃があっても振動が有効に抑制される。従って、振動によるヘッド1内の圧力への影響が小さく、ヘッド1内を安定した負圧状態に維持することができる。
Further, in the present embodiment, since the space in the first tank 2 is filled with the resist and the working fluid that are close in density, vibration is effectively suppressed even if the
また、本実施例では、第2室22に充填される作動液は、気体に比べて、環境温度および圧力の変化からの影響を受けにくい。したがって、インプリント装置200の周辺の気温または気圧が変化しても、作動液の体積はほとんど変動しないため、第1室21に連通するヘッド1内のレジストの圧力の変動が確実に抑制されている。
In the present embodiment, the hydraulic fluid filled in the
本発明のインプリント装置を、例えば、半導体集積回路素子や液晶表示素子などのデバイスを製造する半導体製造装置やナノインプリント装置などに適用することができる。 The imprint apparatus of the present invention can be applied to, for example, a semiconductor manufacturing apparatus or a nanoimprint apparatus that manufactures devices such as semiconductor integrated circuit elements and liquid crystal display elements.
本発明のインプリント装置を用いて部品を製造することができる。 Parts can be manufactured using the imprint apparatus of the present invention.
部品の製造方法としては、インプリント装置(ヘッド)を用いて、基板(ウェハー、ガラスプレート、フィルム状基板など)にレジストを吐出(付与)する工程(付与工程)を有してもよい。 The component manufacturing method may include a step (applying step) of discharging (applying) a resist to a substrate (wafer, glass plate, film-like substrate, etc.) using an imprint apparatus (head).
また、基板のレジストが吐出(付与)された表面と、凹凸パターンが形成されたモールドの表面とを当接させ、基板の表面にモールドの凹凸パターンに対応するパターンを形成するパターン形成工程を有してもよい。 In addition, there is a pattern forming process in which the surface of the substrate on which the resist is discharged (applied) and the surface of the mold on which the concavo-convex pattern is formed are brought into contact with each other to form a pattern corresponding to the concavo-convex pattern on the substrate. May be.
また、パターンが形成された基板を処理する処理工程を有してもよい。なお、基板を処理する処理工程として、基板をエッチングするエッチング処理工程を有してもよい。 Moreover, you may have a process process which processes the board | substrate with which the pattern was formed. In addition, you may have an etching process process which etches a board | substrate as a process process which processes a board | substrate.
なお、パターンドメディア(記録媒体)や光学素子などのデバイス(部品)を製造する場合は、エッチング処理以外の加工処理が好ましい。 When manufacturing a device (part) such as a patterned medium (recording medium) or an optical element, a processing process other than the etching process is preferable.
本発明の部品の製造方法によれば、従来の部品製造方法に比べ、部品の性能・品質・生産性が向上し、生産コストを削減することもできる。 According to the component manufacturing method of the present invention, the performance, quality, and productivity of the component can be improved and the production cost can be reduced as compared with the conventional component manufacturing method.
1 ヘッド
2 第1タンク
3 第2タンク
4 調整手段
7 気泡除去手段
8 可撓性膜(可撓部)
10 吐出口面
21 第1室
22 第2室
T1 第1の流路
T2 第2の流路
71 循環ポンプ(循環手段)
100 インクジェット記録装置(液体吐出装置)
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
100 Inkjet recording device (liquid ejection device)
Claims (12)
前記ヘッドへ供給される液体を収容する第1タンクと、
前記第1タンクの内部空間を前記液体を収容する第1室と作動液を収容する第2室とに仕切ると共に可撓性を有する可撓部と、
前記第2室へ供給される前記作動液を収容する第2タンクと、
前記第2室と前記第2タンクを連通する第1の流路と、を有し、前記第2タンク内の前記作動液の液面が前記吐出口面よりも下方に配置され、前記ヘッド内の圧力が前記第2タンク内の前記作動液の液面と前記吐出口面の間の高低差によって制御される液体吐出装置において、
前記第1の流路内に発生する気泡を除去する気泡除去手段を備えることを特徴とする液体吐出装置。 A head having a discharge port surface on which a discharge port for discharging liquid is formed;
A first tank for storing liquid to be supplied to the head;
A flexible portion that divides the internal space of the first tank into a first chamber that stores the liquid and a second chamber that stores the working fluid and has flexibility;
A second tank containing the hydraulic fluid supplied to the second chamber;
A first flow path communicating with the second chamber and the second tank, the liquid level of the hydraulic fluid in the second tank being disposed below the discharge port surface, In the liquid discharge apparatus in which the pressure is controlled by a height difference between the liquid level of the hydraulic fluid in the second tank and the discharge port surface,
A liquid ejection apparatus comprising: a bubble removing unit that removes bubbles generated in the first flow path.
前記第2タンクと前記第2室を連通する第2の流路と、
前記第1の流路、前記第2室および前記第2の流路を介して、前記第2タンク内の作動液を循環させる循環手段と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。 The bubble removing means includes
A second flow path communicating with the second tank and the second chamber;
The circulating means for circulating the working fluid in the second tank through the first flow path, the second chamber, and the second flow path is provided. Liquid ejection device.
前記第1の流路は、前記第2の流路よりも下方となるように前記第2室に接続されることを特徴とする請求項4に記載の液体吐出装置。 The second flow path is connected to an upper portion of the second chamber;
The liquid ejection apparatus according to claim 4, wherein the first flow path is connected to the second chamber so as to be lower than the second flow path.
前記循環ポンプが駆動されているとき、前記開閉弁が開状態であり、前記循環ポンプが駆動されていないとき、前記開閉弁が閉状態であることを特徴とする請求項3ないし請求項6のいずれか1項に記載の液体吐出装置。 An on-off valve for opening and closing the second flow path;
7. The on-off valve is in an open state when the circulation pump is driven, and the on-off valve is in a closed state when the circulation pump is not driven. The liquid discharge apparatus according to any one of the above.
前記接続流路の流路径は、前記第1の流路および前記第2の流路の流路径よりも大きいことを特徴とする請求項2ないし請求項6に記載の液体吐出装置。 A connection flow path connecting the middle of the first flow path and the middle of the second flow path;
The liquid ejection apparatus according to claim 2, wherein a flow path diameter of the connection flow path is larger than flow path diameters of the first flow path and the second flow path.
前記第1の流路の分岐部から分岐され、前記第1の流路と前記第2タンクを接続する分岐流路と、
前記第1の流路および前記分岐流路を介して、前記第2タンク内の作動液を循環させる循環手段と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。 The bubble removing means includes
A branch channel branched from the branch portion of the first channel and connecting the first channel and the second tank;
The liquid ejecting apparatus according to claim 1, further comprising a circulation unit that circulates the hydraulic fluid in the second tank through the first channel and the branch channel.
前記ヘッドへ供給される液体を収容する第1タンクと、
前記第1タンクの内部空間を前記液体を収容する第1室と作動液を収容する第2室とに仕切ると共に可撓性を有する可撓部と、
前記第2室へ供給される前記作動液を収容する第2タンクと、
前記第2室と前記第2タンクを連通する第1の流路と、を有し、前記第2タンク内の前記作動液の液面が前記吐出口面よりも下方に配置され、前記ヘッド内の圧力が前記第2タンク内の前記作動液の液面と前記吐出口面の間の高低差によって制御されるインプリント装置において、
前記第1の流路内に発生する気泡を除去する気泡除去手段と、
前記ヘッドによって一方の表面に前記液体が吐出された基板の前記一方の表面と、凹凸パターンが形成されたモールドの前記凹凸パターンが形成された表面とを当接させ、前記基板の前記一方の表面において、前記モールドの前記凹凸パターンに対応するパターンを形成する形成手段と、を有することを特徴とするインプリント装置。 A head having a discharge port surface on which a discharge port for discharging liquid is formed;
A first tank for storing liquid to be supplied to the head;
A flexible portion that divides the internal space of the first tank into a first chamber that stores the liquid and a second chamber that stores the working fluid and has flexibility;
A second tank containing the hydraulic fluid supplied to the second chamber;
A first flow path communicating with the second chamber and the second tank, the liquid level of the hydraulic fluid in the second tank being disposed below the discharge port surface, In the imprint apparatus in which the pressure is controlled by a height difference between the liquid level of the hydraulic fluid in the second tank and the discharge port surface,
Bubble removing means for removing bubbles generated in the first flow path;
The one surface of the substrate on which the liquid is discharged onto one surface by the head is brought into contact with the surface on which the concavo-convex pattern of the mold on which the concavo-convex pattern is formed, and the one surface of the substrate And forming means for forming a pattern corresponding to the concave-convex pattern of the mold.
前記パターン形成手段は、前記基板に形成された前記パターンに光を照射して当該パターンを硬化させる光照射手段を備えることを特徴とする請求項10に記載のインプリント装置。 The liquid is a photocurable liquid,
The imprint apparatus according to claim 10, wherein the pattern forming unit includes a light irradiation unit configured to irradiate the pattern formed on the substrate with light to cure the pattern.
前記ヘッドへ供給される液体を収容する第1タンクと、
前記第1タンクの内部空間を前記液体を収容する第1室と作動液を収容する第2室とに仕切ると共に可撓性を有する可撓部と、
前記第2室へ供給される前記作動液を収容する第2タンクと、
前記第2室と前記第2タンクを連通する第1の流路と、
前記第1の流路内に発生する気泡を除去する気泡除去手段と、を有し、前記第2タンク内の前記作動液の液面が前記吐出口面よりも下方に配置され、前記ヘッド内の圧力が前記第2タンク内の前記作動液の液面と前記吐出口面の間の高低差によって制御されるインプリント装置を用いて、基板を備えた部品を製造する部品の製造方法であって、
前記ヘッドによって液体を基板の表面へ付与する付与工程と、
前記基板の前記液体が付与された表面と、凹凸パターンが形成されたモールドの表面とを当接させ、前記基板の前記表面に前記モールドの前記凹凸パターンに対応するパターンを形成するパターン形成工程と、
前記パターンが形成された前記基板を処理する処理工程と、を有することを特徴とする部品の製造方法。 A head having a discharge port surface on which a discharge port for discharging liquid is formed;
A first tank for storing liquid to be supplied to the head;
A flexible portion that divides the internal space of the first tank into a first chamber that stores the liquid and a second chamber that stores the working fluid and has flexibility;
A second tank containing the hydraulic fluid supplied to the second chamber;
A first flow path communicating the second chamber and the second tank;
Bubble removing means for removing bubbles generated in the first flow path, and the liquid level of the hydraulic fluid in the second tank is disposed below the discharge port surface, Is a component manufacturing method for manufacturing a component having a substrate using an imprint apparatus in which the pressure of the hydraulic fluid is controlled by a height difference between the liquid level of the hydraulic fluid in the second tank and the discharge port surface. And
An applying step of applying a liquid to the surface of the substrate by the head;
A pattern forming step of bringing the surface of the substrate to which the liquid has been applied into contact with the surface of the mold on which the concavo-convex pattern is formed, and forming a pattern corresponding to the concavo-convex pattern of the mold on the surface of the substrate; ,
And a processing step of processing the substrate on which the pattern is formed.
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