JP2020018997A - 吐出材吐出装置およびインプリント装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可撓性膜の破損を速やかに検知することができると共に、可撓性膜の一部が破損しても吐出材と液体との接触を避けることができる吐出材吐出装置およびインプリント装置を提供すること。【解決手段】可撓性膜は、吐出材用の第１収容空間５を覆う第１フィルム１と、作動液用の第２収容空間６を覆う第２フィルム２と、第１フィルム１と第２フィルム２との間に位置する膜間空間４と、を含む。第１収容空間５および第２収容空間６の少なくとも一方と、膜間空間４と、の間の連通による膜間空間４の状態の変化として、膜間空間４に対する吐出材および作動液３５の少なくとも一方の漏れ出しを漏液センサ４２によって検知する。【選択図】図１

Description

本発明は、液体または液状の吐出材を吐出する吐出装置およびその吐出装置を備えたインプリント装置に関するものである。

収容容器に収容された液体または液状の吐出材を吐出ヘッドから吐出する吐出装置として、特許文献１には、可撓性部材によって２つの収容部に分けられた収容容器を用いる構成が記載されている。収容容器における一方の収容部には吐出材が収容され、他方の収容部には液体が収容され、他方の収容部の内圧を制御することによって、間接的に一方の収容部の内圧が調整される。このような収容容器の内部においては、一方の収容部と他方の収容部の内圧が等しくなるため、可撓性部材に破損が生じても内圧の変化を生じることがなく、その破損の発生を検知することが困難である。

これに対し、特許文献２には、他方の収容部に、吐出材とは物性が異なりかつ吐出材とは混ざり合わない液体を収容し、吐出材が他方の収容部に混入したときの液体の物性の変化を検知することによって、可撓性部材の破損を検知する構成が記載されている。

特開２０１５−０９２５４９号公報 特開２０１６−０３２１０３号公報

しかしながら、特許文献２の構成によると、それぞれの収容部に収容される吐出材と液体は、検知可能な異なる物性を有するものに制限される。また、可撓性部材に破損が生じると、破損箇所を介して吐出材と液体との接触が始まるものの、その後、液体の物性の変化が検知可能となるまでに時間が掛かる。そのため、可撓性部材の破損を発生後すぐに検知することができない。また、吐出材の種類によっては、液体と混ざり合わなくても液体と接触するだけで品質が劣化してしまうものもある。その場合、液体と接触した吐出材の吐出を行うと、吐出ヘッドから吐出材を吐出した分だけ、品質が劣化した物を製造し続けることとなる。

本発明の目的は、可撓性膜の破損を速やかに検知することができると共に、可撓性膜の一部が破損しても吐出材と液体との接触を避けることができる吐出材吐出装置およびインプリント装置を提供することにある。

本発明の吐出材吐出装置は、吐出材を吐出する吐出ヘッドと、内部空間が可撓性膜によって、前記吐出ヘッドに供給される前記吐出材を収容する第１収容空間と、作動液を収容する第２収容空間と、に分離された収容容器と、前記第２収容空間の内圧を制御する圧力制御手段と、を備える吐出材吐出装置であって、前記可撓性膜は、前記第１収容空間を覆う第１フィルムと、前記第２収容空間を覆う第２フィルムと、前記第１フィルムと前記第２フィルムとの間に位置する膜間空間と、を含み、前記吐出材吐出装置は、前記第１収容空間および前記第２収容空間の少なくとも一方と、前記膜間空間と、の間の連通による前記膜間空間の状態の変化を検知する検知手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、可撓性膜を第１フィルムと第２フィルムとの２重構造とするため、第１フィルムと第２フィルムの一方が破損しても吐出材と作動液との接触を避けることができる。しかも、第１フィルムと第２フィルムとの膜間空間を利用して、その膜間空間の状態の変化を検知することにより、第１フィルムと第２フィルムの少なくとも一方の破損を速やかに検知することができる。

本発明の第１の実施形態における吐出装置の構成図である。 図１の吐出装置の制御系のブロック図である。 図１における吐出ヘッドの要部の断面図である。 図１における吐出材収容ユニットの分解斜視図である。 図４における第１フィルムおよび第２フィルムの斜視図である。 図４における第１フィルムの断面図である。 フィルムの破損時の状態の説明図である。 フィルムの破損時の状態の説明図である。 本発明の第２の実施形態における吐出装置の構成図である。 本発明の第３の実施形態における吐出装置の構成図である。 本発明の第４の実施形態における吐出装置の構成図である。 本発明の第５の実施形態における吐出装置の構成図である。 本発明の第６の実施形態におけるインプリント装置の構成図である。 図１３における吐出装置の構成図である。 図１４における可撓性膜の構成図である。 図１４における収容容器の構成図である。 圧力制御部を備えた収容容器の構成図である。 図１３のインプリント装置を用いたインプリント方法の説明図である。 本発明の第７の実施形態における吐出装置の構成図である。 本発明の第８の実施形態における吐出装置の構成図である。 図２０におけるメッシュ状の薄い樹脂の斜視図である。 本発明の第９の実施形態における吐出装置の構成図である。 本発明の第１０の実施形態における吐出装置の構成図である。

以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて説明する。

＜第１の実施形態＞
（吐出材吐出装置の構成）
図１は、本発明による第１の実施形態の吐出材吐出装置（以下、単に「吐出装置」ともいう）の概略構成図である。

本実施形態の吐出装置は、大気連通する内部に作動液３５を貯留するメインタンク３４と、大気連通しかつメインタンク３４と連通可能な内部に作動液３５を貯留するサブタンク２６と、サブタンク２６と連通する吐出材収容ユニット１００と、を備える。吐出材収容ユニット１００は、吐出材を収容する収容容器１３と、収容容器１３に装着される吐出ヘッド１４と、を含む。なお、収容容器１３と吐出ヘッド１４とは、別体として構成されていてもよく、一体的に構成されていてもよい。収容容器１３はカートリッジ式であってもよい。吐出ヘッド１４は、吐出ヘッドの外面（吐出面）に開口する吐出口１５から、吐出材を吐出可能である。本例の吐出口１５は、吐出ヘッド１４の吐出面において、１インチ当たり５００から１０００個の密度で配設されている。

図１に示すように、吐出ヘッド１４の吐出面に対向するように、ベースプレート６３に搭載された搬送部６２が配置されている。搬送部６２は、不図示の吸着手段によって、吐出材を付与する対象物である媒体６１を吸着して保持しつつ、ベースプレート６３上を移動して、吐出ヘッド１４に対して媒体６１を相対移動させることができる。収容容器１３内に収容されている吐出材は、吐出ヘッド１４の吐出口１５から、吐出口１５と対向する位置に搬送された媒体６１の吐出材付与領域に対して吐出される。これによって、所望の吐出材パターン（例えば、記録画像）が形成される。

（吐出材）
吐出材は、収容容器１３内において、および吐出ヘッド１４から吐出される際に、固体とは異なり、定まった形をもたずに流動性を示し、かつ体積変化が気体のようには大きくない物質であり、液体または液状の物質である。吐出材は、ペースト状物質、または高分子材料等の物質であってもよい。本実施形態の吐出材として、インクを用いることができる。インクの非限定的な例としては、画像記録用のインク、電子回路製造用の導電性インク、ＵＶ硬化性インク等の多様なインクが挙げられる。導電性インクの例としては、金属粒子を含むインク、特には、数〜数十ナノメートルの金属ナノ粒子が液中分散した金属ナノインク、例えば、銀ナノインクが挙げられる。半導体デバイス等の製造プロセスにおいて、基板上のインプリント材に対してパターンが形成されたモールド（型）を接触させ、インプリント材にモールドの形状を転写してパターンを形成する、いわゆるインプリント技術がある。インプリント材としては、光硬化型樹脂または熱硬化型樹脂等のレジストが用いられる。吐出材の別の例として、このようなインプリント材も挙げられる。

（作動液）
作動液は、気体に比べて、外的な温度および圧力による密度（体積）の変化が無視できるほど小さい、非圧縮性を有する物質である。そのため、吐出装置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化しない。作動液として、例えば、水のような液体、およびゲル状物質から選択される物質を用いることができる。通常、吐出材の密度と作動液の密度との差は、吐出材の密度と気体の密度との差に比べて小さくなる。

例えば、本発明に係る吐出装置をプリント装置のインク吐出装置として使用する場合、吐出材には当然のことながらインクが用いられるが、作動液としては高価なインクを使用する必要はなく、インクと比重の近い水を使用することができる。より具体的には、水の腐敗および雑菌の繁殖を防止するために、防腐作用のある添加剤を添加した水を作動液として使用することができる。

（吐出装置の制御系の構成）
図２は、本実施形態に係る吐出装置の制御系の構成を説明するための図である。

ＣＰＵ２０２は、ＲＯＭ２０４に記憶された制御プログラムに従って、搬送駆動部２１０を介して搬送部６２を駆動し、吐出駆動部２０８を介して吐出ヘッド１４を駆動する。またＣＰＵ２０２は、ＲＯＭ２０４に記憶された制御プログラムに従って、後述するように、サブタンク２６に設けられた液面センサ４１の検知結果に基づいて、液量調整駆動部２１２を介して制御弁３１およびポンプ３２を駆動する。さらにＣＰＵ２０２は、ＲＯＭ２０４に記憶された制御プログラムに従って、後述するように、循環駆動部２１４を介して制御弁２１およびポンプ２２を駆動する。ホスト装置２２０から、入カインターフェイス２１６を介して吐出データ（記録データ）等の情報が入力され、その入力された情報は、ＲＡＭ２０６に書き込まれる。

（吐出ヘッドの構成）
図３は、吐出ヘッド１４における吐出口１５近傍の拡大図である。

吐出ヘッド１４において、吐出口１５のそれぞれに対応して設けられた圧力室１９内には、アクチュエータ（不図示）が実装されている。アクチュエータは、吐出材を微細液滴、例えば１ｐＬなどの液滴として吐出可能なエネルギを発生することができるものであればよく、具体例として、ピエゾ素子（圧電素子）、発熱抵抗体素子等を挙げることができる。ピエゾ素子を用いる場合は、発熱抵抗体素子を用いる場合と比べて温度変化（昇温）による吐出特性への影響が小さいため、高温下での使用が可能となる。そのため、粘性の高い樹脂など幅広い種類の吐出材を用いることができる。また、発熱抵抗体素子を用いる場合は、一般的に製造コストが相対的に廉価であり得る。本例のアクチュエータはピエゾ素子であり、ピエゾ素子を駆動制御することにより、圧力室１９内の容積を変化させて、圧力室１９内の吐出材を吐出口１５から吐出させる。ピエゾ素子は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ：微小電気機械システム）技術を用いて実装されていてもよい。

各圧力室１９は共通液室２０と連通し、その共通液室２０は、収容容器１３の第１収容空間５と連通している。吐出口１５から吐出される吐出材は、第１収容空間５から共通液室２０を経て圧力室１９に供給される。吐出ヘッド１４は、第１収容空間５との間に制御弁を持たない。そのため、第１収容空間５の内圧は、吐出ヘッド１４の吐出口１５の外部の大気圧（外気圧）よりも若干負圧であるように制御される。この負圧制御により、吐出口１５内の吐出材は外気との界面でメニスカス１７を形成し、意図しないタイミングでの吐出口からの吐出材の漏出（滴下）が防止される。本例では、第１収容空間５の内圧は、外気圧よりも０．４０±０．０４ｋＰａだけ負圧になるように制御される。

（収容容器の構成）
図１に示すように、収容容器１３は、筐体１１と筐体１２とにより外郭および内容積が画定されている。筐体１１と筐体１２との間には、可撓性部材（可撓性膜）が配置されている。可撓性部材は、可撓性の２つのフィルム（第１フィルム１と第２フィルム２）の層構成を含む多層構造である。第１フィルム１および第２フィルム２は、それぞれ１０〜１００マイクロメートルの厚さの薄膜であり、結合部３において、接着剤または溶着などの手段により互いに連結されている。結合部３は、第１フィルム１と第２フィルム２との対向面において部分的に設けられており、第１フィルム１および第２フィルム２は互いに関して連結されていない非連結領域を有する。

筐体１１は、筐体１２に対向する側に開口する第１開口部と、吐出ヘッド１４に対向する側に開口する第２開口部と、を有する。第１開口部は、第１フィルム１によって全面が覆われて密封されており、筐体１１の内面と第１フィルム１との間には第１収容空間５が形成される。第２開口部は、吐出ヘッド１４の共通液室２０と連通しており、これにより、第１収容空間５は吐出ヘッド１４を介して外部空間と連通する。第１収容空間５は吐出材によって満たされており、吐出材と外気との界面は、図３のように吐出口１５内に位置付けられる。

筐体１２は、筐体１１に対向する側に開口する開口部を有する。この開口部は、第２フィルム２によって全面が覆われて密封されており、筐体１２の内面と第２フィルム２との間には第２収容空間６が形成される。第２収容空間６は作動液３５で満たされている。また、第２収容空間６は、管２４を介してサブタンク２６の内部と連通すると共に、制御弁２１およびポンプ２２を備える管２３を介して、サブタンク２６の内部と連通可能となっている。サブタンク２６は、作動液３５を貯留する液体収容部である。作動液３５は、第２収容空間６内において、液状充填剤として機能する。第１フィルム１および第２フィルム２は、それぞれ、第１収容空間５と第２収容空間６との間の隔壁として機能する。

（フィルムの材質）
第１フィルム１および第２フィルム２の材質としては、接液性等の観点から、吐出材および作動液に対して耐性のある材質であればよい。例えば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキル ビニルエーテル共重合体）、ＥＴＦＥ（エチレンテトラフルオロエチレン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）のようなテフロン（登録商標）系のフッ素樹脂を用いることができる。また、例えば、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＶＡＬ（ポリビニルアルコール）、ＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）、ナイロン等のポリアミド合成樹脂が挙げられる。第１フィルム１および第２フィルム２は、同一の材料（材質、厚さ）であってもよく、異なる材料であってもよい。例えば、第１フィルム１には吐出材に対して耐性のあるＰＴＦＥのような材質を用い、第２フィルム２には作動液に対して耐性があるナイロン系の材質を用いることができる。

（第１収容空間内と第２収容空間内の圧力関係）
第１収容空間５と第２収容空間６との間において内圧の差が生じると、それぞれ可撓性を有する第１フィルム１および第２フィルム２は一体となって内圧の低い側へと移動し、内圧差が無くなった時点で移動を停止する動きを繰り返す。そのため、第１収容空間５および第２収容空間６の内圧を相互に等しい状態に保つことができる。

より具体的に説明する。吐出ヘッド１４から吐出材が吐出されると、その吐出された吐出材の分だけ、第１収容空間５内の吐出材の容積が減って、その第１収容空間５の内圧が下がる。このとき、第２収容空間６の内圧は、相対的に、第１収容空間５の内圧よりも高くなる。可撓性の第１フィルム１および第２フィルム２は、結合部３によって連動可能に結合されているため、一体となって第１収容空間５側へ移動する。それと同時に、サブタンク２６から、管２４を介して作動液３５が第２収容空間６内に吸い上げられる。これにより、第１収容空間５および第２収容空間６の内圧は、再び等しくなって平衡状態となる。

図１に示すように、サブタンク２６は、管２５によって外部空間と連通しているため、その内圧は大気圧と等しい。サブタンク２６内と第２収容空間６とを連通する管２４には作動液３５が満たされており、且つ、鉛直方向におけるサブタンク２６内の作動液３５の液面位置（以下、「液面高さ」ともいう）は、吐出ヘッド１４の吐出口１５よりも低い位置に設定されている。サブタンク２６内の作動液３５の液面位置と、吐出口１５が開口する吐出面の位置と、の高さの差（鉛直方向における距離）をΔＨとする。本実施形態では、吐出口１５内において吐出材のメニスカス１７が形成される状態（図３に示す状態）を維持するように、差ΔＨを設定する。つまり、吐出材が吐出口１５から外部に漏出または滴下したり、メニスカス１７が過度に奥部（例えば、共通液室近傍）に引込んだりすることがないように、差ΔＨを設定する。具体的には、第１収容空間５の内圧を外気圧に対して０．４０±０．０４ｋＰａだけ低い値に制御するように、高さの差ΔＨを４１±４ｍｍに設定する。

本実施形態は、上述のように、１ｐＬ（ピコリットル）程度またはそれ以下の液量の吐出が可能なプリント装置に適用可能な吐出材吐出装置である。本例において、吐出材は画像記録用のインクであり、吐出口１５の直径は直径１０μｍ（ミクロン）程度である。また、本例において、吐出材および作動液はそれぞれ水とほぼ等しい密度を有するものとする。本実施形態では、このような条件下において、吐出口１５内に吐出材のメニスカス１７を形成するために、高さの差ΔＨを上述した４１ｍｍ±４ｍｍの範囲に設定している。また、例えば、解像度の低いプリント装置における吐出口１５の直径は数十μｍであり、また、樹脂等を吐出材として用いる３Ｄプリンタにおける吐出口の直径は数百μｍである。このように、吐出装置の適用機種によって、吐出口１５の直径が異なり、また吐出材の物性（例えば、密度、粘性等）も異なるため、重力、毛管力、表面張力等の影響により、吐出装置の適用対象によって高さの差ΔＨは適宜設定される。

（補正動作）
基準となる液面高さ（本実施形態においては、吐出口１５より４１ｍｍだけ低い高さ）に対して、サブタンク２６内の作動液の液面高さが所定の範囲（本実施形態においては、基準となる液面高さ±４ｍｍの範囲）から外れたときに、補正動作を実行する。その補正動作は、メインタンク３４とサブタンク２６との間における作動液の移動によって、サブタンク２６内の作動液の液面高さを所定の範囲に収める「液面調整」の動作である。

サブタンク２６には、液面センサ４１が設置されている。本実施形態における液面センサ４１は、サブタンク２６内の作動液の液面高さおよびその変化（変位）を検知可能なセンサである。メインタンク３４とサブタンク２６とは、制御弁３１およびポンプ３２を備える管３３を介して連通可能となっている。制御弁３１およびポンプ３２を駆動して、サブタンク２６の作動液の液面高さを所望の範囲内に制御（液面調整）する。具体的には、液面センサ４１によって、サブタンク２６の作動液３５の液面高さが所定の範囲よりも下がったことが検知されたときに、制御弁３１を開放し、ポンプ３２を駆動させて、メインタンク３４からサブタンク２６に作動液を供給する。また、液面センサ４１によって、サブタンク２６内の作動液３５の液面高さが所定の範囲内にあることが検知されたときに、ポンプ３２の駆動を停止し、制御弁３１を閉鎖させて、メインタンク３４からサブタンク２６への作動液の供給を止める。また、制御弁３１とポンプ３２を制御することにより、サブタンク２６からメインタンク３４に作動液を戻すこともできる。これにより、サブタンク２６内の液面高さは、所定の範囲内に維持される。

（サブタンク）
サブタンク２６は、その内部の天井面（鉛直方向における最上部）が吐出ヘッド１４の吐出口１５よりも鉛直方向において低くなるように配置することが好ましい。このように配置することにより、仮に、上述の液面調整によってサブタンク２６が満水状態になるまでメインタンク３４から作動液が供給されたとしても、サブタンク２６内の作動液３５の液面位置が吐出口１５の吐出面の位置よりも高くなることはない。つまり、サブタンク２６の天井面によって、サブタンク２６内の作動液３５の液面高さが制限されるため、作動液３５の液面と吐出口との鉛直方向における相対的な位置関係（高低関係）が維持され、高さの差ΔＨは０（零）に至ることはない。したがって、外気圧に対して、第１収容空間５および第２収容空間６の内圧を常に負圧に保つことが可能となり、吐出口１５からの吐出材の漏出および滴下を防止することができる。

（循環系）
第２収容空間６とサブタンク２６は、管２４を介して連通されていると共に、制御弁２１およびポンプ２２を備える管２３を介しても連通可能となっている。吐出装置に対して、収容容器１３を一度取り外して再度取り付けた場合、管２４に泡が入る可能性がある。その場合には、制御弁２１を開いてポンプ２２を作動させ、管２４、第２収容空間６および管２３を通して作動液３５を循環させて、その作動液をサブタンク２６に送ることによって、管２４内の泡を取り除くことができる。制御弁２１は、ポンプ２２を使用しないときに閉じ、ポンプ２２を使用するときに開く。

（ポンプ）
ポンプ２２およびポンプ３２の例として、シリンジポンプ、チューブポンプ、ダイアフラムポンプ、ギアポンプ等が挙げられる。ただし、ポンプ２２およびポンプ３２は送液手段の機能を有していればよいため、ポンプに限定されるわけではなく、吐出材の吐出装置に適した送液手段を選定することが可能である。

（第１フィルム１および第２フィルム２）
先に説明したように、収容容器１３の内部空間は、隔壁として機能する２枚のフィルム１，２を含む可撓性部材によって、第１収容空間５と第２収容空間６とに分離されている。本実施形態においては、第１フィルム１と第２フィルム２とが連動して一体的に変形して移動可能であるため、吐出ヘッド１４内の圧力を制御することができる。仮に、第１フィルム１と第２フィルム２とが連結されておらず、それぞれ独立して変形および移動可能である場合には、サブタンク２６内における作動液の液面高さを調整しても吐出ヘッド１４内の圧力を上述のように制御することはできない。

具体的に、第１フィルム１と第２フィルム２とがそれぞれ独立して変形および移動可能な構成において、サブタンク２６内における作動液の液面位置（液面高さ）を吐出口１５が開口する吐出面の位置よりも低い位置に調整しようとした場合について説明する。この場合、第２収容空間６内の作動液は、重力によって鉛直方向下方のサブタンク２６内に移動しようとする。第２フィルム２は、第１フィルム１とは無関係に移動可能であるため、第２収容空間６内の作動液３５のサブタンク２６への移動に伴って、第１フィルム１から離れて図１中のＸ方向に移動する。その作動液３５の移動によって高さの差ΔＨが小さくなり過ぎたときに、サブタンク２６の液面調整機能により、ポンプ３２によって、サブタンク２６内の作動液３５がメインタンク３４に送られる。あるいはまた、サブタンク２６内の作動液３５は、サブタンク２６の吸気口としても機能する大気連通の管２５から外部に溢れ出る。いずれの場合においても、最終的には、第２収容空間６から流出可能な作動液が無くなって、第２フィルム２は、第１フィルム１から離れて筐体１２の内壁面に張り付いた状態となる。このとき、第１フィルム１は、第２フィルム２と無関係であって移動しないため、第１収容空間５の内圧は変化しない。

このように、第１フィルム１と第２フィルム２とが連動しない構成である場合には、作動液３５の液面位置の調整によって、吐出ヘッド１４内の圧力を制御することはできない。

これに対し、本発明の実施形態では、第１フィルム１および第２フィルム２の対向面に分布する結合部３によって、複数箇所で連結されているため、第１フィルム１および第２フィルム２は連動して同時に同方向に移動する。これにより、吐出ヘッド１４内の圧力を制御することができる。

すなわち、第１収容空間５は吐出ヘッドの吐出口１５を介して外気と連通しており、その吐出口内における吐出材と外気との界面において、吐出材には、大気圧、吐出材の重力、および吐出口の内壁による流抵抗、および表面張力等の力が働く。力の釣り合いの関係から、吐出材は吐出口から外部に流れ出ようとし、第１フィルム１を図中のＸ方向とは反対の−Ｘ方向に移動させようとする。本実施形態においては、第２フィルム２を図中のＸ方向に移動させようとする力と、第１フィルム１を−Ｘ方向に移動させようとする力と、のバランスにより、第１収容空間５および第２収容空間６の内圧が等しい状態が維持される。したがって、高さの差ΔＨを所定の範囲に保つことによって、吐出口１５内に適切なメニスカス１７を形成するための負圧を維持するように、第１収容空間５と第２収容空間６の内圧が釣り合った状態となる。したがって、サブタンク２６内の作動液３５の液面位置を調整することによって、吐出ヘッド１４内の圧力を制御することができる。

（収容容器）
図４は、収容容器１３の分解斜視図である。第１フィルム１と筐体１１との間は、Ｏリング８１によって密閉され、同様に、第２フィルム２と筐体１２との間はＯリング８２によって密閉されている。一方、第１フィルム１と第２フィルム２との間には、スペーサ１６が挟まれている。そして、図示しない固定ボルトを締めこむことにより、筐体１１と筐体１２との間において、２枚のフィルム１，２とスペーサ１６との間も密着する。２枚のフィルム１，２の材質と同じく、スペーサ１６の材質もＰＴＦＥとすることが望ましい。仮に、フィルム１が破損して、フィルム１，２の間の膜間空間４に吐出液が流れ出したとしても、吐出液は、フィルム１と同じ品質の部材以外と接触する事態を避けることができる。２枚のフィルム１，２とスペーサ１６との密着度を向上させるために、フィルム１，２とスペーサ１６とを溶着、あるいは接着固定してもよい。フィルム１，２とスペーサ１６とを一体成型すれば、さらに望ましい。

スペーサ１６には、その上部に、外部と導通する吸気口８３が設けられ、その下部には、外部と導通する排液口８４が設けられている。その排液口８４の下方には、後述する漏液センサ４２が配置される。後述するように、フィルム１，２のいずれかが破損して収容空間５，６のいずれかから、膜間空間４内に液体が漏れ出た場合、その液体は、スペーサ１６によって排液口８４に導かれ、排液口８４を通って下方に滴下して漏液センサ４２により検知される。図４において、スペーサ１６の内側の面は、簡略化されて平面として表示されているが、排液口８４に向かって傾斜することが望ましい。

図５は、可撓性部材を構成する２枚のフィルム１，２の形状の説明図である。フィルム１，２は、筐体１１の内部の凹形状に対応するように、ＰＴＦＥフィルムによって凸形状に成型されている。図５（ｂ）に示すように、第２フィルム２には複数の連結用の凸部７２が形成されている。図５（ａ）に示すようにフィルム１，２を重ねてから、レーザー加工機によって、第２フィルムの凸部７２と第１フィルム１との接触部分にレーザーを照射することにより、その接触部分が熱溶着されてフィルム１，２が連結される。本例においては、第２フィルム２側に凸部７２を設けた場合について説明した。しかし、そのような凸部７２はなくてもよく、例えば、レーザー加工機によって、重ねた状態のフィルム１，２を線状の溶着ラインに沿って溶着、あるいは複数の溶着点において溶着することも可能である。

２枚のフィルム１，２を含む可撓性部材の凸形状の部分をテーパー状としてもよい。凸形状の部分の角部、隅部には、湾曲形状の部分（湾曲部）Ｒを設けることにより、可撓性部材をより変形しやすくすることができる。第１収容空間５および第２収容空間６の内面は、このような可撓性部材の形状に沿うような形状としてもよい。

第１フィルム１および第２フィルム２は、吐出材の吐出に伴って一体的にスムーズに移動する必要がある。そのため、それらの結合部３の面密度（単位面積当たりの量（数、面積））は、テーパー状の部分（テーパー部）Ｔおよび湾曲部Ｒと比べて、テーパー部Ｔおよび湾曲部Ｒに囲まれた領域である中央領域８において、高いことが好ましい。中央領域８は、フィルムを連動させる押圧力を直接的に受ける領域となり、平坦であることが好ましいが、例えば緩やかに湾曲していてもよく、厳密に平坦でなくてもよい。また、テーパー部Ｔ、湾曲部Ｒおよび中央領域８のうち、湾曲部Ｒにおいて結合部３の面密度が最も低いことが好ましい。結合部３の面密度が高い程、剛性が高くなるためである。

第１フィルムおよび第２フィルムの少なくとも一方に柔らかい材質または薄い厚さの部材を用いて、可撓性部材全体としての剛性を下げ、第１フィルムおよび第２フィルムの一体的な移動がスムーズに行われるようにしてもよい。フィルム自体の形状は、例えば図６に示すように、部分的に厚さを変更して、強度を部分的に異ならせてもよい。例えば、フィルムを変形しやすくするために湾曲部Ｒおよびテーパー部Ｔの厚さを相対的に薄くし、変形が望まれない中央領域８および外縁部７は、相対的に厚くしてもよい。

図１に示すように、可撓性部材の２枚のフィルム１，２の間は、吸気口８３と排液口８４によって外気（大気）と連通する。一方、第１収容空間５および第２収容空間６は、外気圧（大気圧）に対して、等しく負圧状態を保つように内圧が制御される。そのため、フィルム１，２の溶着されていない部分である非連結領域は、それぞれのフィルムが覆う第１収容空間５および第２収容空間６に向かって引っ張られ、フィルム１，２の間には、膨張した状態の空間４が形成される。以下、第１フィルム１と第２フィルム２との間の空間４を膜間空間ともいう。

図７は、本実施形態の吐出装置において、第２フィルム２の一部に破損が生じた場合の装置の状態および挙動の説明図である。本実施形態において、第１フィルム１と第２フィルム２との間の膜間空間４は、大気に連通する開放空間であるため、その内圧は大気圧と等しい。一方、第１収容空間５および第２収容空間６は、前述したように、いずれも大気圧よりも０．４±０．０４ｋＰａだけ負圧となるように調整されている。図７に示すように、第２フィルム２の一部が破損して孔７３が開くと、その孔７３を通って、高圧側の膜間空間４から低圧側の第２収容空間６に向かって空気が気泡７４となって吸い込まれる。気泡７４の内圧は大気圧と等しいため、その気泡７４によって第２収容空間６の内圧は上昇し、第２収容空間６内の作動液は管２４を介してサブタンク２６側に押し出される。

第２収容空間６から押し出された作動液により、サブタンク２６内の作動液の液面が上昇する。この液面の上昇を液面センサ４１（図１参照）によって検知することにより、フィルムに破損が生じて気泡が収容空間に入り込んだことを検知することができる。ここでいう「フィルム」は、第１フィルム１および第２フィルム２を総称しており、また、「収容空間」は第１収容空間５および第２収容空間６を総称している。以下、本明細書において用語「フィルム」および「収容空間」を同様に用いることがある。

ここで、フィルムの破損とは異なる別の理由によって、サブタンク２６内の作動液３５の液面高さが変化する場合について検討する。

まず、前述したように、図１に示す高さの差ΔＨの値を所定の範囲内に維持するために、メインタンク３４からサブタンク２６に作動液３５を補給する場合には、当然のことながら、サブタンク２６内の作動液３５の液面上昇が発生する。しかしながら、この場合には液送量が分かっているため、作動液補給による液面高さの変化と、予期せぬ異常な液面高さの変化と、を区別することができる。また、吐出口１５から吐出材が吐出された場合には、その吐出分だけ、サブタンク２６から第２収容空間６へ作動液が供給される。これによりサブタンク２６内の作動液の液面高さは変化するが、この場合、その液面は下降する方向に変化する。そのため、吐出材の吐出による液面高さの下降方向の変化と、フィルム破損による液面高さの上昇方向の変化と、を明確に区別することができる。

このように、第２フィルム２の一部に破損が発生した場合には、液面センサ４１により、サブタンク２６における作動液３５の液面上昇を検知して、フィルムの破損の発生を検知することができる。

また、図１において、第２収容空間６とサブタンク２６の内部とを連通させる管２４に、流速センサ７７が備えられている。第１フィルム１および第２フィルム２のいずれかに破損が発生すると、第２収容空間６の作動液３５が管２４を経由してサブタンク２６に押し出される。このときの作動液の流速は、流速センサ７７によって検知できる。これに対し、吐出口１５から吐出材が吐出された場合は、その吐出された分だけ、サブタンク２６内の作動液が管２４を経由して第２収容空間６へ供給される。このとき作動液の流れの向きは、フィルムに破損が発生したときの逆になる。そのため、吐出材の吐出による作動液の流れと、フィルムの破損による作動液の流れと、明確に区別することができる。

続いて、第１フィルム１の一部に破損が発生した場合について説明する。この場合の吐出装置の状態および挙動は、第２フィルム２の一部が破損した場合と同様となる。すなわち、第１フィルム１の一部に破損が生じると、その破損箇所を通って第１収容空間５内に気泡７４が吸い込まれる。気泡７４は大気圧と等しい圧力であるため、その気泡７４によって第１収容空間５内の内圧が上昇して、その内圧が第２収容空間６の内圧よりも高くなる。これにより、隔壁として機能する第１フィルム１および第２フィルム２が一体的に第２収容空間６側へ移動して、その第２収容空間６内の作動液３５がサブタンク２６へ押し出される。その押し出された作動液によりサブタンク２６内の作動液の液面が上昇し、この上昇が液面センサ４１（図１参照）によって検知される。予期せぬ異常な液面高さが検知されることにより、フィルムに破損が生じて気泡７４が収容空間に入り込んだことが検知できる。

以上のように、第１フィルム１および第２フィルム２のどちらが破損した場合にも、後述する漏液センサ４２と共に、液面センサ４１および流速センサ７７を用いることによって、いずれかのフィルムが破損したことを検知することができる。また、第１フィルム１および第２フィルム２のどちらが破損した場合でも、吐出材と作動液は分離されたままとなり、互いに接触することは無い。

また、フィルムの破損により、第１収容空間５の内圧は外気圧と等しくなるまで上昇する可能性がある。その場合、吐出材は、メニスカス１７を形成する状態を維持することができず、意図しないタイミングで吐出口１５から滴下してしまうおそれがある。しかしながら、本実施形態の吐出装置は、第１収容空間５の内圧が上昇に転じた時点で異常を検知することができるため、それに基づいて異常警報を発報することにより、吐出材が滴下する前に滴下防止手段を作動させることが可能である。その滴下防止手段の例としては、例えば、吐出口のキャッピング、および圧力制御手段による第２収容空間の負圧制御などが挙げられる。

本例において、第１フィルム１と第２フィルム２との間の膜間空間４は、外気と連通して大気圧と等しい圧力となる。しかし、膜間空間４と外気との連通を制御するためのバルブを設け、膜間空間４内の気圧を外気によって予め大気圧に調整した後に、バルブを閉じて膜間空間４を密閉空間としても、膜間空間４と収容空間５，６との間の差圧を保つことができる。この状態において、第１フィルム１および第２フィルム２のいずれかが破損すると、膜間空間４内の気体が第１収容空間５および第２収容空間６のいずれかに流入する。この場合、気体の流入量は、最大でも、第１フィルム１と第２フィルム２との間の容積分である。そのため、膜間空間４が外気と連通している場合と比べて極めて少ない気体の流入量によって、フィルムの破損の発生を検知して、吐出口からの吐出材の滴下を抑制することができる。

フィルムに破損が発生する原因は様々であり、例えば、インクを吐出材とするプリント装置では、製造上のバラツキにより、隔壁としてのフィルムに孔が開いてしまうおそれがある。また、隔壁としてのフィルムが収容容器１３内において移動・変形を繰り返すことにより、孔が開いてしまうおそれもある。また、特許文献１に示される従来例のように、フィルムに孔が開くと同時に吐出材中に作動液が混入する構成においては、多くの問題が発生する。すなわち、画像記録用のインクに対して作動液としての水が混入して拡散すると、インクが水で薄まり記録画像がかすれてしまう。また、作動液は不純物である添加剤を含んでいるため、直径が１０μｍ程度の吐出口１５に作動液中の析出物または作動液中のパーティクルが詰って、吐出不能な状況に陥るおそれがある。従って、隔壁としてのフィルムに孔が開いたとしても、吐出材と作動液とが接触したり、混入したりしないことが極めて重要となる。

本実施形態の吐出装置が半導体露光装置用の感光レジスト塗布装置に適用される場合、吐出材と作動液とが接触しないことによる効果はさらに大きい。感光レジスト塗布装置では、吐出パターンの密度が細かいため、吐出口１５の口径は高密度のプリント装置と同様に１０μｍ程度である。そのため、不純物の詰りが重大な問題となる。さらに、感光レジストの必要条件として、レジスト内に溶出するＮａ、Ｍｇ等の金属イオンの濃度は、数ｐｐｂ未満であることが要求される。感光レジストと作動液とが混入するに至らなくても、接触が発生しただけでも、作動液中の金属イオンが感光レジスト内に移動して、金属イオン汚染が発生する。しかも、金属イオン汚染の発生した感光レジストがウエハに塗布された場合には、このウエハと接触した次工程以降の全ての生産装置に金属イオン汚染が拡散して重大な問題となる。このように、吐出材と作動液とが接触することなく、フィルム破損の発生を検知できることの重要性は極めて大きい。

また、制御装置（図２のＣＰＵ２０２）は、液面センサ４１によって計測された液面高さに基づいて、液面位置の変化量と、時間毎の液面位置の変化率（以下、「液面変化速度」ともいう）と、の２種類の値を算出する。サブタンク２６内の作動液３５の液面は、例えば、地震などの振動によって急激に変化することがある。しかしながら、地震による液面変動では、液面変化速度が正負の値が入れ替わるように検知される。これに対して、先に説明したフィルム破損によるサブタンク２６内の作動液の液面上昇では、正方向の液面変化速度だけが検知される。よって、制御装置は、液面変化速度の挙動によって、地震などの振動による液面変化と、フィルムの破損による液面変化と、を分離して認知することができる。

また、高さの差ΔＨの値を一定の範囲内に保つために、メインタンク３４から作動液３５をサブタンク２６へ供給することは先に説明した。このような供給動作では、先に説明したように送液量は既知であり、液面変化速度も制御装置によって算出されている。作動液３５の液送中にフィルムの破損が発生した場合には、液面変化速度が既知の値よりも大きく検知されるため、フィルムの破損による異常状態を認知することができる。

また、高さの差ΔＨの補正の際に、メインタンク３４からサブタンク２６に補充された作動液の量の積算値を算出することも可能である。補充された作動液の量の積算値は、第１収容空間５内の吐出材が減少した量と等しい。そのため、吐出された吐出材の総量と、第１収容空間５に残っている吐出材の残量と、を同時に把握することが可能である。このような機能によって、収容容器１３の使用時間と残液量の相対関係を把握して、余命予測を算出することも可能である。

以上のように、フィルムが破損して孔７３が開いた場合、気泡７４が収容空間５，６のいずれかに吸い込まれて、それらの収容空間の内圧が外気圧に近づく。さらに、フィルムの破損の程度が大きくて、図８のように、直径約２００μｍ以上の孔７８が開く場合、あるいは複数の孔７３が同時に開く場合も想定される。図８のように、第２フィルム２に孔７３，７８が開いた場合には、気泡７４が孔７８から第２収容空間６内に吸い込まれると同時に、作動液が漏液７９となって孔７３から膜間空間４内に漏れ出す。第２収容空間６とサブタンク２６との間の管２４の配管抵抗によっては、サブタンク２６側に作動液が押し戻されるより先に、作動液が漏液７９となって排液口８４から外部に漏れ出す。そのして漏液７９は、漏液センサ４２上に滴下して検知される。同様に、第１フィルム１に孔７３，７８が開いた場合には、気泡７４が孔７８から第１収容空間５内に吸い込まれると同時に、吐出液が漏液７９となって孔７３から膜間空間４内に漏れ出し、その漏液７９が漏液センサ４２によって検知される。

また、吐出液として感光レジストを使用し、作動液として、防腐剤を混入した水を用いる液体吐出装置において、漏液センサ４２として光学式の漏液センサを用いることにより、漏液が吐出液または作動液のいずれかを判定することができる。その場合、その光学式の漏液センサは、吐出液および作動液のそれぞれ対する感度をもつことになる。但し、通電・短絡検知式の漏水センサを用いた場合には、その機種によっては、感光レジストに対する感度はもつもの、水に対する感度はもたないもの、または、水に対する感度はもつもの、感光レジストに対する感度はもたないものがある。このような場合には、複数の機種の漏水センサを用いて対応することができる。つまり、感光レジストを検知する検知部と、水を検知する検知部と、を含む漏水センサを用いることにより、フィルム１，２のいずれに破損が発生したかを区別して検知可能である。

以上のように本実施形態においては、液面センサ４１と流速センサ７７によるフィルム破損の検知と、漏液センサ４２によるフィルム破損の検知と、を並行して実施することができる。したがって、フィルムの破損の程度に拘わらず、その破損を迅速かつ確実に検知して対応することができる。特に、漏液センサ４２は、漏液を直接検知するため、より確実にフィルム破壊（破損）を検知することができる。また、この漏液センサ４２のみによってフィルム破壊（破損）を検知することもできる。

＜第２の実施形態＞
図９は、本発明の第２の実施形態の説明図であり、前述した第１の実施形態とは、漏液センサ４２の配置形態が異なる。

図９において、排液口８４の下方には密閉の漏液タンク（漏液収容部）３７が接続され、その漏液タンク３７の底部に漏液センサ４２が配置されている。漏液タンク３７は、排液口８４から排出された漏液が外部に拡散することを防止する。排液口８４から漏れ出した流体は、外部に拡散することなく漏液センサ４２によって検知されることになる。吐出液として感光レジストを使用する場合には、漏液センサによる漏液の検知機能を維持したまま、その吐出液、および、その揮発ガスの拡散による二次的な被害も防止することができる。また、管２５の下方には、その管２５から滴下する作動液を検知するための漏液センサ２８が配備されている。フィルムの破壊（破損）により第２収容空間６内からサブタンク２６内に作動液が戻されて、その作動液がサブタンク２６からあふれ出たときに、そのあふれ出た作動液を漏液センサ２８によって検知することができる。

＜第３の実施形態＞
図１０は、本発明の第３の実施形態を説明するための図であり、漏液タンク３７内には漏液センサ４２が配置されておらず、その代わりに、漏液タンク３７の側面に液面センサ３８が配置されている。液面センサ３８は、吐出液と作動液の種類に拘わらず、漏液タンク３７内の漏液の液面を検知する。また、液面センサ３８は、漏液と触れないため汚染されることもない。漏液と接触する接触式の漏液センサを用いた場合には、漏液の検知後に液体吐出装置を復帰させる際に、その漏液センサに接している漏液を取り除いてクリーニングすることが難しい。本例のように、漏液に接触しない非接触式の液面センサ３８を用いることにより、液体吐出装置の復帰の際に、漏液を取り除いてクリーニングする作業が不要となり、メンテナンスが容易となる。さらに本例においては、収容容器１３内においてフィルムの破損による漏液が発生した場合に、漏液タンク３７を収容容器１３と一体的に交換して、液体吐出装置を復旧させることができる。

また、液面センサ３８によって漏液タンク３７内の漏液の液面を検知する方式としては、静電容量検知式または光学式を採用することができる。光学式の液面センサを用いる場合は、少なくとも漏液タンクの一部は透明な材料によって構成し、その透明な部分を通して液面を検知する。この場合、特許文献２に示されている従来例のように、漏液の色または屈折率に応じて漏液の種類を判別するセンサをさらに配置することにより、フィルム１，２のいずれが破損したか判別することもできる。

＜第４の実施形態＞
図１１は、本発明の第４の実施形態の説明図であり、収容容器１３内に、袋を形成する二重のフィルム１，２を挿入して、その袋の外部を吐出液用の第１収容空間５とし、その袋の内部を作動液用の第２収容空間６として、それらの収容空間５，６を分離している。本例においては、フィルム１，２の間の膜間空間４に連通する下側の排液口８４の下方に、漏液センサ４２が配置されている。フィルム１，２のいずれが破損した場合でも、その破損部から漏れ出した漏液が漏液センサ４２へ導かれ検知される。前述した第２および第３の実施形態と同様に、排液口８４に漏液タンク３７を接続してもよい。

排液口８４の出口は、図１に示すように、収容容器１３の外側の下面（平面）に開口した形状であってもよい。このような排液口８４の出口形状において、膜間空間４内の漏液の表面張力によって、排液口８４が開口する筐体１２の外壁面を漏液が水平方向に拡散しやすい場合には、その漏液が漏液センサ４２上に滴下しにくくなる。このような場合には、図１１に示すように、排液口８４の出口に円筒状の突起を付けることが望ましい。

＜第５の実施形態＞
図１２は、本発明の第５の実施形態を説明するための図であり、排液口８４には排出管４８が接続されている。排出管４８には、漏液センサ４３と排出ポンプ４９が接続されており、排出管４８の下端部は廃液容器７０に接続されている。前述した実施形態と同様に、フィルム１，２の一部は溶着等によって連結されており、フィルム１，２が一体的に移動することにより、収容空間５，６の内圧は等しい状態に維持される。

排液口８４に備わる排出ポンプ４９は、吸気口８３から膜間空間４を通して外気を吸引する。これにより、膜間空間４内に漏れ出た漏液（作動液または吐出液）は、排出管４８を通して吸引排出され、速やか漏液センサ４３に到達して確実に検知される。排出ポンプ４９と不図示の絞り等で膜間空間４内を負圧状態に維持し、フィルム１，２が一体的に移動できるようにそれらを少なくとも部分的に密着させることができる場合は、フィルム１，２を溶着等によって連結する必要はない。排出ポンプ４９は常に動作させる必要はなく、一定時間間隔で間欠駆動してもよい。漏液センサ４３は、作動液と吐出液を区別なく検知する構成であってもよく、また、それらを区別して検知可能な構成であってもよい。

＜第６の実施形態＞
図１３は、本実施形態における液体吐出装置の概略構成図であり、本例の液体吐出装置はインプリント装置５０としての適用例である。

インプリント装置は、半導体デバイスに代表される物品の製造に使用される。インプリント装置５０は、基板５９上のショット領域に塗布された未硬化の樹脂（レジスト）９０に、成型用のパターンを有する型５８を押し付け、その状態において、光６０（例えば、紫外線）の照射によって樹脂９０を硬化させる。その後、硬化後の樹脂９０から型５８を分離することによって、型５８のパターンを基板５９上に転写する。本例のインプリント装置５０は、光インプリント方式のインプリント装置であり、光照射部８８、型保持部５１、基板チャック５２、基板ステージ５３、吐出液の吐出装置５４、吐出ヘッド５５、圧力制御部５６、および制御部５７を備える。

光照射部８８は、インプリントの際に、型５８を介して樹脂９０に光６０を照射する。その光６０の波長は、硬化させる樹脂９０に応じた波長である。基板５９に対向する型５８の面には、転写すべき回路パターン等のパターンが形成されている。型５８の材質としては、光６０を透過させる石英等を用いることができる。型保持部５１は、型５８を保持する不図示の型チャックと、この型チャックを移動自在に保持する不図示の型駆動機構と、型５８の形状を補正する不図示の倍率補正機構と、を備える。基板５９は、シリコンウエハまたはＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｏｒ）基板、もしくはガラス基板などである。

基板５９上には、特定のショットレイアウトで配置されたパターン形成領域である複数のショットが存在する。それぞれのショットは、吐出装置５４に収容された樹脂９０が吐出ヘッド５５の吐出口から吐出されることで、インプリント直前に基板５９上に形成されたものである。その上に、型５８に形成されたパターンを押印することにより、樹脂９０のパターンが基板５９上に形成される。基板チャック５２は基板５９を保持し、基板ステージ５３は、基板５９と共に基板チャック５２を移動可能に保持する。基板ステージ５３は、吐出ヘッド５５によって樹脂９０が塗布された後に、型５８と基板５９との位置を合わせる。このような位置合わせをしながら、インプリントが実行される。

このような一連のインプリント動作において、ショット位置への基板５９の移動、樹脂９０の吐出／塗布、押印、位置合わせ、樹脂９０の硬化、離型、次のショット位置への基板５９の移動が順に実行され、必要に応じて、この動作が繰り返される。

図１４は、本例における吐出装置５４の概略構成図である。

本例の吐出装置５４は、吐出ヘッド５５、収容容器９５、圧力制御部５６、制御部５７、および圧力計測部９７を含む。収容容器９５には、その内部を第１収容空間９１と第２収容空間９２とに分割する可撓性膜９４が備えられている。吐出ヘッド５５と連通する第１収容空間９１は、樹脂９０（吐出材）によって満たされている。制御部５７によって吐出ヘッド５５を制御することにより、その吐出ヘッド５５の吐出口から樹脂９０が吐出される。吐出ヘッド５５において、吐出口のそれぞれに対応して設けられた圧力室内には、アクチュエータが実装されている。アクチュエータは、吐出材としての樹脂９０を微細液滴、例えば１ｐＬなどの液滴として吐出可能なエネルギを発生することができるものであればよく、具体例として、ピエゾ素子（圧電素子）、発熱抵抗体素子等を挙げることができる。吐出ヘッド５５は、収容容器９５とは一体でなくてもよく、収容容器９５に交換可能に取り付けられていてもよい。吐出ヘッド５５と連通しない第２収容空間９２は、作動液９３によって満たされている。作動液９３としては、従来の露光装置に用いられている冷却水などを用いることができる。例えば、作動液９３として、水に防腐剤や保湿剤などが加えられた液体を用いることができる。第２収容空間９２は、連通部９６を介して、作動液９３を供給する圧力制御部５６と連通している。

可撓性膜９４は、図１５（ａ），（ｂ）のように、可撓性の２枚のフィルム（第１フィルム９４（１）と第２フィルム９４（２））の周囲を接合して袋状に封止した構造であり、それらのフィルム９４（１），９４（２）の周囲には封止部９８が設けられている。可撓性の２枚のフィルム（第１フィルム９４（１）と第２フィルム９４（２））を袋状に封止した構造（封止部９８）は、接合によって形成してもよいが、これ以外の方法でもよい。例えば、第１の実施形態で説明した、スペーサとＯリングを用い吸気口と廃液口を無くした方法で形成してもよい。第１フィルム９４（１）と第２フィルム９４（２）の間に封止された膜間空間９９は、同圧に制御されている収容空間９１，９２よりも低い圧力（負圧）に設定されている。上述したように、第１フィルム９４（１）及び第２フィルム９４（２）は、接着または溶着などにより互いに連結することができる。ただし、膜間空間９９内が低圧であることによって、第１フィルム９４（１）及び第２フィルム９４（２）を少なくとも部分的に密着させて一体的に移動できる場合には、これらフィルムを溶着などによって連結する必要はなく、接触していればよい。また、膜間空間９９内が低圧であることによって、第１フィルム９４（１）と第２フィルム９４（２）が密着してしまい、可撓性膜９４が破損した時に圧力変化が生じない場合もある。そこで、第１の実施形態に記載したように、これらフィルムの少なくとも一方に凸凹の形状を設けたり、２枚のフィルムの間にスペーサを挟むことで空間を確保したりするとよい。このようにすることで、２枚のフィルム同士が密着することを抑制し、可撓性膜９４（フィルム）が破損した時の圧力変化を圧力計測部９７で直ちに計測することができる。

可撓性膜９４の厚みは、１０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下であることがより好ましい。可撓性膜９４としては、例えば、薬品耐性が高くて、金属溶出の少ないフッ素樹脂（ＰＦＡ等）フィルムなどを用いることが好ましい。

圧力計測部９７は、膜間空間９９の圧力を計測し、その計測データを液体吐出装置の制御部５７に送る。制御部５７は、その圧力の計測データの変化に基づいて、可撓性膜９４の破損を検知する。可撓性膜９４の破損が検知されたときには、インプリント装置の少なくとも吐出ヘッド５５からの樹脂９０の吐出を停止させる。インプリント装置は、可撓性膜９４の破損を検知したときにインプリント装置の停止信号を出力する制御部を備える。

圧力制御部５６は、作動液９３のタンク、配管、圧力センサ、ポンプ、およびバルブ等から構成されている。圧力制御部５６は、第２収容空間９２内の作動液９３の圧力を制御する。制御部５７は、圧力制御部５６から第２収容空間９２への作動液９３の供給を制御することにより、可撓性膜９４を介して、間接的に第１収容空間９１内の樹脂９０の圧力を制御する。その結果、前述した実施形態と同様に、吐出ヘッド５５の吐出口内に適切なメニスカスを形成するための負圧を維持するように、第１収容空間９１と第２収容空間９２の内圧が釣り合った状態となり、樹脂９０を良好に吐出することができる。

一連のインプリント動作に応じて、吐出ヘッド５５からの樹脂９０の吐出を繰り返すことにより、第１収容空間９１内の樹脂９０の量が減少する。これに伴い、可撓性膜９４は、第１収容空間９１の容積を減少させ、第２収容空間９２の容積を増大させるように移動する。このような可撓性膜９４の移動により、圧力制御部５６内における作動液９３のタンクから第２収容空間９２内に作動液９３が補充される。インプリント装置５０に用いる樹脂９０は、異物（微小パーティクル）および金属イオンを極微量にまで低減させてものであり、その状態は、吐出ヘッド５５から吐出されるまで保つ必要がある。本例のインプリント装置５０は、樹脂９０の吐出の繰り返しによって第１収容空間９１内の樹脂９０が略完全に消費されるまでの全期間において、樹脂９０を第１収容空間９１の外部から隔離した状態で貯留する。したがって、樹脂９０は、圧力センサなどの機器類との接触がなく、第１収容空間９１内に封入された状態から継続して、異物および金属イオンの増加が抑えられる。

図１６は、可撓性膜９４が備わる収容容器の断面図であり、可撓性膜９４によって、樹脂９０を収容する第１収容空間９１と、作動液９３を収容する第２収容空間９２と、が分離されている。第１収容空間９１側の第１フィルム９４（１）に破損（穴）が生じた場合、第１収容空間９１よりも膜間空間９９の圧力が低く設定されているため、第１収容空間９１内の樹脂９０は、第１フィルム９４（１）の破損箇所から膜間空間９９内に浸入する。その際、膜間空間９９内の樹脂９０は、第２フィルム９４（２）が存在するため、第２収容空間９２内の作動液９３に混入しない。このように第１フィルム９４（１）が破損すると、直ちに膜間空間９９内の圧力は高くなり、その圧力変化は圧力計測部９７によって計測される。制御部５７は、その計測データに基づいて可撓性膜９４の破損を検知して、インプリント装置５０の動作の停止指令を出す。同様に、第２収容空間９２側の第２フィルム９４（２）に破損（穴）が生じた場合には、第２収容空間９２内の作動液９３が膜間空間９９内に浸入し、その膜間空間９９の圧力変化に基づいて可撓性膜９４の破損を検知することができる。また、２枚のフィルム９４（１），９４（２）が同時に破損した場合も同様に、膜間空間９９内の圧力変化に基づいて可撓性膜９４の破損を検知することができる。

また、図１７のように、膜間空間９９内の圧力を維持するために、ポンプなどを含む圧力制御部８０を備えてもよい。収容容器９５の搭載期間が長期化した場合、膜間空間９９内の圧力が次第に変化して、収容空間９１，９２との間の圧力差が小さくなるおそれがある。この場合には、膜間空間９９の内圧を調整可能な圧力制御部８０を備え、必要に応じて、圧力制御部８０を作動させることにより、膜間空間９９の内圧を収容空間９１，９２よりも低い所定の圧力に維持する。

このように、本実施形態のインプリント装置は、可撓性膜の破損を瞬時に検知することができ、インプリント装置の製造物品（デバイス）の歩留まりを高めると共に、可撓性膜の破損に伴う清掃等の復旧時間を短縮して、稼働率を向上させることができる。

（物品の製造方法）
上述したようなインプリント技術は、３次元構造を一括して形成することができるため、回折光学素子およびバイオ系のチップ型検査素子の製造技術への応用が可能である。さらに、ナノメートルオーダーのパターン形成が可能なため、次世代半導体リソグラフィー技術等の広範な分野への適用が可能である。

インプリント装置を用いて形成したパターンは、各種物品の少なくとも一部において、恒久的あるいは各種物品を製造する際に一時的に用いられる。物品とは、電気回路素子、光学素子、ＭＥＭＳ、記録素子、センサ、あるいは型等である。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、およびＭＲＡＭのような揮発性あるいは不揮発性の半導体メモリの他、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、およびＦＰＧＡのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。

図１８は、物品の具体的な製造方法の説明図である。

まずは、図１８（ａ）に示すように、絶縁体等の被加工材Ｗが表面に形成されたシリコンウエハ等の基板５９を用意し、その被加工材Ｗの表面に、インプリント材としての樹脂９０を付与する。図１８（ａ）においては、複数の液滴状の樹脂９０が被加工材Ｗの表面に付与された様子を示す。その後、図１８（ｂ）に示すように、インプリント用の型５８における凹凸パターンと、被加工材Ｗの表面と、を対向させてから、図１８（ｃ）に示すように、型５８の凹凸パターンを被加工材Ｗの表面に押印する。樹脂９０は、型５８と被加工材Ｗとの隙間に充填される。この状態において、型５８を通して硬化用のエネルギとしての光６０を照射して、樹脂９０を硬化させる。

その後、図１８（ｄ）に示すように、型５８を離型させることにより、基板５９上に樹脂９０のパターンが形成される。このパターンの凸部は型５８の凹部に対応し、その凹部が型の凸部に対応する。このように、型５８の凹凸パターンが基板５９上に転写される。その後、図１８（ｅ）に示すように、基板５９上における樹脂９０のパターンを耐エッチングマスクとして用いてエッチングを行い、被加工材Ｗの表面において、樹脂９０のパターンがない部分あるいは薄く残存した部分は、除去されて溝Ｗ１となる。その後、図１８（ｆ）に示すように、樹脂９０のパターンを除去することにより、被加工材Ｗの表面に溝Ｗ１が形成された物品を得ることができる。樹脂９０のパターンは除去せずに、例えば、それを半導体素子等に含まれる層間絶縁用の膜、つまり、物品の構成部材として利用してもよい。

＜第７の実施形態＞
図１９は、本発明の第７の実施形態を説明するための図であり、排液口８４には排出管４８が接続されている。排出管４８には、漏液センサ４３と排出ポンプ４９が接続されており、排出管４８の下端部は廃液容器７０に接続されている。吸気口８３には、吸気管８５が接続されている。吸気管８５には、加圧ポンプ８６が接続されており、吸気管８５の端部は大気開放されている。前述した実施形態と同様に、フィルム１，２の一部は溶着等によって連結されており、フィルム１，２が一体的に移動することにより、収容空間５，６の内圧は等しい状態に維持される。また、排出ポンプ４９と不図示の絞り等で膜間空間４内を負圧状態に維持し、フィルム１，２が一体的に移動できるようにそれらを少なくとも部分的に密着させることができる場合は、フィルム１，２を溶着等によって連結する必要はない。

上述した第５の実施形態においては、排液口８４に備わる排出ポンプ４９によって、吸気口８３から膜間空間４を通して外気を吸引する。この場合、フィルム１とフィルム２が密着し、膜間空間４内に漏れ出た漏液（作動液または吐出液）を排出ポンプ４９で排出しても、その漏液の移動が困難となって漏液センサ４３に到達し難くなるおそれがある。

そこで本発明の第７の実施形態では、吸気口８３に接続された吸気管８５に加圧ポンプ８６を備える。その加圧ポンプ８６によって、一時的に大気を吸気加圧して膜間空間４内に送り込むことにより、フィルム１とフィルム２の密着を防ぎ、膜間空間４内に漏れ出た漏液（作動液または吐出液）を流れやすくする。これにより、膜間空間４内に漏れ出た漏液を、排出管４８を通して吸引排出して、より速やかに漏液センサ４３に到達させて確実に検知することができる。

また、吸気口８３から膜間空間４を通して外気を吸引する場合、収容空間５，６の内圧は負圧となっているため、膜が部分的に密着する程度に外気を膜間空間４へ流すように、大気圧に対して、膜間空間４の圧力を微負圧に保つことが好ましい。また、この外気を吸引するタイミングは、吐出材吐出装置が液滴を吐出するタイミングではなく、その吐出を停止しているタイミングとすることが好ましい。これにより、膜間空間４の圧力変化が液滴の吐出量および吐出速度などの吐出性能に及ぼす影響を抑制することができる。

また、第５の実施形態において、上述したようにフィルム１とフィルム２が密着して漏液の移動が困難な場合には、それを移動しやすくするための別の方法として、図５（ｂ）のように、フィルム１とフィルム２における複数の連結部を凸部７２としてもよい。その凸部の形状は限定されず、例えば、線状の凸部または凹部によって流路を形成してもよい。さらに、凸形状に成型されたフィルム全体に、これらの凸部７２を設けることが望ましい。このように凸部を形成して、フィルム１とフィルム２が密着しない部分を形成することにより、膜間空間４内に漏れ出た漏液（作動液または吐出液）を流れやすくなくなる。この結果、膜間空間４内に漏れ出た漏液を、排出管４８を通して吸引排出して、より速やか漏液センサ４３に到達させて確実に検知することができる。さらに、図１９の加圧ポンプ８６による加圧動作を加えるとより、漏液（作動液または吐出液）をより流れやすくして、それをより確実に検知することができる。また、フィルムの成形用の型に凸部や凹部を設けることにより、フィルム１とフィルム２の成形の際に、それらのフィルム自体に上記の凸部および凹部を設けてもよい。

＜第８の実施形態＞
図２０は、本発明の第８の実施形態を説明するための図である。排液口８４には排出管４８が接続され、排出管４８には、漏液センサ４３、流速計（流速検知部）１０２、圧力計測器１０３、および排出ポンプ４９が接続されている。前述した実施形態と同様に、フィルム１，２の一部は溶着等によって連結されており、フィルム１，２が一体的に移動することにより、収容空間５，６の内圧は等しい状態に維持される。また、排出ポンプ４９と不図示の絞り等で膜間空間４内を負圧状態に維持し、フィルム１，２が一体的に移動できるようにそれらを少なくとも部分的に密着させることができる場合は、フィルム１，２を溶着等によって連結する必要はない。

図２０のように、図２１に示すメッシュ状の薄い樹脂（メッシュ状の薄膜樹脂）１０１がフィルム１，２の間に挟み込まれている。前述のように、膜間空間４内を負圧状態に維持した条件下でも、フィルム１，２の間の密着を抑制することができるので、フィルム１，２が破損した際の漏液を容易に検知することができる。また、フィルム１，２の間にメッシュ状の薄い樹脂１０１を挟み込んだ状態で、フィルム１，２を溶着してもよい。

メッシュ状の薄い樹脂１０１の材質は、第１フィルム１および第２フィルム２の材質と同様に、吐出材および作動液に対して耐性のある材質であればよい。例えば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキル ビニルエーテル共重合体）、ＥＴＦＥ（エチレンテトラフルオロエチレン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）のようなテフロン（登録商標）系のフッ素樹脂を用いることができる。また、例えば、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＶＡＬ（ポリビニルアルコール）、ＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）、ナイロン等のポリアミド合成樹脂を挙げることができる。

図２０の収容容器１３において、膜間空間４は、排液口８４以外に収容容器１３外部へ連通する別の開口を有していない。また、膜間空間４が、排液口８４以外に収容容器１３外部へ連通する別の開口を有している場合には、その別な開口をバルブによって閉じておく。したがって、フィルムが破損していない場合には、排出管４８内の気体（流体）の流れが生じないため、流速計１０２の測定値はゼロとなる。また、フィルムが破損した際には、排出管４８内に気体および漏液（流体）の流れが生じるため、その流速を流速計１０２によって検知することにより、フィルムの破損を検知することができる。また、流速計１０２の測定値からフィルムに生じた穴の孔径を推測することができる。

なお、図２０における排出管４８の下端部には、前述した第７の実施形態における廃液容器７０が接続されていない。しかし、第7の実施形態と同様に、排出管４８の下端部に廃液容器７０を接続してもよい。

＜第９の実施形態＞
図２２は、本発明の第９の実施形態を説明するための図である。前述した第８の実施形態とは、排出管４８に色彩センサ１０４とミストコレクタ１０６が接続されている点において異なる。気体用の流速計１０２に液体が流れ込んだ場合には、計測誤差や破損を招くおそれがある。排出管４８の途中にミストコレクタ１０６を配置することにより、気体用の流速計１０２に液体が流れ込むことを抑制することができる。ミストコレクタ１０６には、その内部の液が満杯となる前に排出ポンプを止めることができるように、液面を検知するための液面センサ１０５が設けられている。本例の液面センサ１０５は、ミストコレクタ１０６内が満杯となる前の高レベルの液面を検知するセンサ部１０５ａと、ミストコレクタ１０６内がほぼ空のときの低レベルの液面を検知するセンサ部１０５ｂと、を含む。液面センサ１０５は、少なくとも、ミストコレクタ１０６内が満杯となる前の液面を検知することができる構成であればよい。また、着色された吐出液または着色された作動液を色彩センサ１０４によって検知することにより、吐出液側のフィルムと作動液側のフィルムのどちらが破損したかを特定することができる。このように、吐出液の色と作動液の色とを異ならせて、排液口８４からは排出される漏液の色を色彩センサ１０４によって検知することにより、破損したフィルムを特定することができる。

＜第１０の実施形態＞
図２３は、本発明の第１０の実施形態を説明するための図である。前述した図１１の第４の実施形態と同様に、収容容器１３内に、袋を形成する２重のフィルム１，２を配備して、その袋の外部を吐出液用の第１収容空間５とし、その袋の内部を作動液用の第２収容空間６とする。排出管４８には、第８の実施形態と同様に、漏液センサ４３、流速計１０２、圧力計測器１０３、および排出ポンプ４９が接続され、若しくは第８の実施形態と同様に、さらに色彩センサ１０４とミストコレクタ１０６が接続される。本実施形態においても前述した第８および第９の実施形態と同様に、流速計１０２によってフィルムの破損を検知することができる。

＜他の実施形態＞
上述した実施形態においては、第１収容空間および第２収容空間の少なくとも一方と、膜間空間と、の間の連通による膜間空間の状態の変化として、膜間空間に対する吐出材および作動液の少なくとも一方の漏れ出し、および膜間空間の内圧の変化を検知する。膜間空間の状態の変化は、このような吐出材および作動液の少なくとも一方の漏れ出し、および内圧の変化のみに特定されず、例えば、膜間空間の気体の成分、膜間空間の温度、膜間空間の湿度などの変化であってもよい。要は、可撓性膜を構成する第１フィルムおよび第２フィルムの少なくとも一方の破損などによって、第１収容空間および第２収容空間の少なくとも一方と、膜間空間と、の間が連通した場合に、膜間空間に生じる状態の変化を検知することができればよい。

また、膜間空間の複数の状態の変化を検知してもよい。このような膜間空間の状態の変化の検知は、図１のような液面センサ４１と流速センサ７７などを用いた検知と組み合わせて実施してもよく、また単独で実施してもよい。

１ 第１フィルム
２ 第２フィルム
４ 膜間空間
５ 第１収容空間
６ 第２収容空間
１４ 吐出ヘッド
４２ 漏液センサ
８４ 排液口

Claims (25)

1. 吐出材を吐出する吐出ヘッドと、
   内部空間が可撓性膜によって、前記吐出ヘッドに供給される前記吐出材を収容する第１収容空間と、作動液を収容する第２収容空間と、に分離された収容容器と、
   前記第２収容空間の内圧を制御する圧力制御手段と、
   を備える吐出材吐出装置であって、
   前記可撓性膜は、前記第１収容空間を覆う第１フィルムと、前記第２収容空間を覆う第２フィルムと、前記第１フィルムと前記第２フィルムとの間に位置する膜間空間と、を含み、
   前記吐出材吐出装置は、前記第１収容空間および前記第２収容空間の少なくとも一方と、前記膜間空間と、の間の連通による前記膜間空間の状態の変化を検知する検知手段を備えることを特徴とする吐出材吐出装置。
2. 前記状態の変化は、前記膜間空間に対する前記吐出材および前記作動液の少なくとも一方の漏液としての漏れ出しであり、
   前記検知手段は、前記漏液を検知する請求項１に記載の吐出材吐出装置。
3. 前記膜間空間の前記漏液を外部へ排出する排液口を備える請求項２に記載の吐出材吐出装置。
4. 前記膜間空間の前記漏液を前記排液口から吸引排出させる吸引手段を備える請求項３に記載の吐出材吐出装置。
5. 前記検知手段は、前記排液口から排出される前記漏液と接する位置に備わる請求項３または４に記載の吐出材吐出装置。
6. 前記排液口から排出される前記漏液を収容する漏液収容部を備える請求項３から５のいずれか１項に記載の吐出材吐出装置。
7. 前記検知手段は、前記漏液収容部に収容された前記漏液と接する位置に備わる請求項６に記載の吐出材吐出装置。
8. 前記検知手段は、前記漏液収容部に収容された前記漏液の液面を検知する請求項６に記載の吐出材吐出装置。
9. 前記検知手段は、前記吐出材と前記作動液とを区別して検知可能である請求項１から８のいずれか１項に記載の吐出材吐出装置。
10. 前記検知手段は、前記吐出材を検知する第１検知部と、前記作動液を検知する第２検知部と、を含む請求項９に記載の吐出材吐出装置。
11. 前記吐出材と前記作動液の色が異なり、前記検知手段は色彩センサであることを特徴とする請求項９記載の吐出材吐出装置。
12. 前記状態の変化は、前記膜間空間の内圧の変化であり、
    前記検知手段は、前記内圧の変化を検知する請求項１に記載の吐出材吐出装置。
13. 前記膜間空間の内圧を前記第１収容空間および前記第２収容空間の内圧よりも低圧に調整可能な圧力制御手段を備える請求項１２に記載の吐出材吐出装置。
14. 前記第１フィルムと前記第２フィルムの少なくとも一方は、凹部または凸部を備える請求項３に記載の吐出材吐出装置。
15. 前記第１フィルムと前記第２フィルムとの間にメッシュ状の薄膜樹脂を備えることを特徴とする請求項３に記載の吐出材吐出装置。
16. 前記膜間空間を加圧して、前記膜間空間の前記漏液を前記排液口から排出させる加圧手段を備える請求項３または１５に記載の吐出材吐出装置。
17. 前記加圧手段は、前記吐出ヘッドが前記吐出材の吐出を停止しているときに、前記膜間空間を加圧する請求項１６に記載の吐出材吐出装置。
18. 前記検知手段が前記状態の変化を検知したときに、前記吐出ヘッドからの前記吐出材の吐出を停止させるための信号を出力する手段を備える請求項１から１７のいずれか１項に記載の吐出材吐出装置。
19. 前記検知手段は、前記排液口からの流体の流速を検知する流速検知手段である請求項３から８のいずれか1項に記載の吐出材吐出装置。
20. 前記排液口と前記流速検知手段との間に、ミストコレクタを備える請求項１９記載の吐出材吐出装置。
21. 前記流速検知手段は、検知した前記流体の流速に基づいて、前記第１フィルムもしくは前記第２フィルムに生じた穴の孔径を推測する請求項１９または２０に記載の吐出材吐出装置。
22. 前記検知手段が前記状態の変化を検知したときに、前記吐出ヘッドからの前記吐出材の吐出を停止させるための信号を出力する手段をさらに備える請求項１から２１のいずれか１項に記載の吐出材吐出装置。
23. 前記圧力制御手段は、前記第２収容空間と外部との間の前記作動液の移動によって、前記第２収容空間の内圧を制御する請求項１から２２のいずれか１項に記載の吐出材吐出装置。
24. 前記第１フィルムと前記第２フィルムは、互いに連動可能に連結されている請求項１から２３のいずれか１項に記載の吐出材吐出装置。
25. 基板に付与されたインプリント材に型のパターンを転写して、前記基板を加工するインプリント装置であって、
    前記インプリント材を前記基板に付与するために、前記インプリント材を吐出材として吐出する請求項１から２４のいずれかに記載の吐出材吐出装置を備えることを特徴とするインプリント装置。

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