JP4374919B2 - クリーニング方法、クリーニング装置、及び液滴吐出装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーニング方法、クリーニング装置、及び液滴吐出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、インクジェット装置(液滴吐出装置)は、インクジェットプリンタとして一般に広く使用されている。このようなインクジェット装置の特徴としては、インクジェットヘッド(吐出ヘッド)の小型・高密度化が可能なこと、極少量の液滴を目的の位置に高精度に打つことができること、吐出させる液状体の種類、性質等に左右されないこと、紙のほか、フィルム、布帛、ガラス基板、合成樹脂基板、金属基板等任意の印刷媒体に適用できること、印刷時の騒音が低いこと、低コストであることなどが挙げられる。
【0003】
このようなインクジェット装置においては、インクジェットヘッドのノズル形成面への液状体の付着及び残留を防止するために、当該ノズル形成面に撥液処理が施されている。
しかしながら、撥液処理が施されたノズル形成面においては、実際には液滴の吐出に伴って微小液滴がノズル近傍に霧状に発生してしまい、これがノズル形成面に付着してしまう。従って、ノズル形成面を定期的にクリーニングすることが不可欠であった。
【0004】
最近では、このようなノズル形成面のクリーニング方法として、ノズル形成面に親液性領域を設け、空気流を利用してノズル形成面に付着した微小液滴を親液性領域に導くことで、当該液滴を除去する方法が提案されている。(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−243751号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、インクジェット装置においては、ノズル形成面に付着した微小液滴は、乾燥によって増粘するために、空気流の圧力によってこれらを除去するのは困難であるという問題があった。更に、空気流の圧力によってノズル内の液状体のメニスカスが破壊されてしまい、吐出不良を招くという問題があった。
【0007】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、インクジェットヘッドのノズル形成面に付着した微小液滴の増粘による固着や、ノズル内のメニスカスの破壊を防止することが可能となる、ノズル形成面のクリーニング方法及びクリーニング装置、更に当該クリーニング装置を備える液滴吐出装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用した。
即ち、本発明のクリーニング方法は、液状体を貯留するキャビティと当該キャビティに連通するノズルとキャビティ内に貯留された液状体をノズルより吐出させるための吐出手段とを有した吐出ヘッドをクリーニングするクリーニング方法であって、吐出ヘッドのノズルが形成されたノズル形成面と、当該ノズル形成面に付着した液状体を除去するための除去液体が含浸された含浸部材とを、最初に当接させる工程を具備することを特徴とする。
ここで、「ノズル形成面に付着した液状体」とは、吐出ヘッドの液滴吐出動作に伴って、ノズル近傍に霧状に発生した微小液滴がノズル形成面に付着したものを意味する。
また、除去液体とは、ノズル形成面に付着した液状体の低粘度化を図る液体や、当該液状体の流動化を図る液体等を意味する。当該除去液体としては、例えば、洗浄液、溶媒等を含有する液体が好ましい。
また、含浸部材とは、液体に対する吸収性が高い材料に、上記の除去液体が含浸された部材、もしくは、当該除去液体が湿潤した部材を意味する。更に、この含浸部材は、含浸部材とノズル形成面とが当接した際に、ノズル形成面に除去液体を転写する機能を有している。このような含浸部材の材料としては、例えば、スポンジ、発泡ゴム等の多孔質材料、かつ弾性材料を用いることが好ましい。
本発明によれば、ノズル形成面に微小液滴が付着して微小液滴の粘性が高くなった場合に、最初にノズル形成面に対して含浸部材を当接させる。すると、含浸部材に含まれた除去液体と微小液滴とが接触し、微小液滴が低粘度化される。また、微小液滴が増粘していない場合であっても、除去液体と微小液滴との接触によって微小液滴の流動性が向上する。
従って、微小液滴に除去液体を最初に接触させることによって、当該微小液滴の除去を容易に行うことが可能となる。
また、ノズル形成面に微小液滴が残留しないので、液滴の吐出動作が安定し、スポットの大きさや吐出精度のバラツキを低減できる。
また、ノズル内のメニスカスの破壊を防止することが可能となり、吐出不良の発生を抑制できる。
また、捨て打ち、試し打ち等のフラッシングを行わないので、液状体が無駄に廃棄されず、高価な液状体を有効に利用することが可能となる。
【0009】
また、本発明は先に記載のクリーニング方法であり、ノズル形成面と含浸部材とを当接させた後に、当該ノズル形成面をワイパによって払拭する工程を具備することを特徴とする。
ここで、ワイパは、ノズル形成面と摩擦させることによって、上記の微小液体を除去するものである。当該ワイパとしては、例えば、ゴムブレード等の弾性材料を用いることが好ましい。
本発明によれば、ワイパとノズル形成面との当接面において、摩擦を生じさせることが可能となり、上述の低粘度化又は流動化された微小液滴をワイパによって確実に除去することが可能となる。
【0010】
また、本発明は先に記載のクリーニング方法であり、ワイパによって払拭する工程は、複数のノズルが配列された配列方向に対して直交する方向に、ワイパでノズル形成面を払拭することを特徴とする。
本発明によれば、先に記載したクリーニング方法と同様の効果を奏すると共に、隣り合うノズル間での液状体の混合を防止することが可能となる。これによって、不良スポットの形成を防止することが可能となる。
【0011】
また、本発明は先に記載のクリーニング方法であり、ノズル形成面と含浸部材とを当接させた後に、当該ノズル形成面上に空気流を供給する工程を具備することを特徴とする。
本発明によれば、ノズル形成面に空気流を生じさせることが可能となり、上述の低粘度化又は流動化された微小液滴を、空気流の圧力によって確実に除去することが可能となる。なお、空気流の圧力は、ノズル内の液状体のメニスカスを破壊しない程度の圧力であることが好ましい。
【0012】
また、本発明は先に記載のクリーニング方法であり、ノズル形成面と含浸部材とを当接させた後に、当該ノズル形成面を液体に対する吸収性が高い吸収部材によって払拭する工程を具備することを特徴とする。
ここで、吸収部材とは、当該吸収部材とノズル形成面とが当接した際に、ノズル形成面の微小液滴や除去液体を吸収する機能を有している。このような吸収部材の材料としては、例えば、スポンジ、発泡ゴム等の多孔質材料、かつ弾性材料を用いることが好ましい。
本発明によれば、ノズル形成面上の微小液滴や除去液体を吸収することが可能となり、上述の低粘度化又は流動化された微小液滴を吸収部材によって確実に除去することが可能となる。
【0013】
また、本発明は先に記載のクリーニング方法であり、ワイパによって払拭する工程又は、空気流を供給する工程又は、吸収部材によって払拭する工程を施した後に、吐出ヘッド内の液状体を、ノズルを介して吸引する工程を具備することを特徴とする。
ここで、液状体を吸引するには、例えば、キャッピング部材等をノズル形成面に接触配置させた状態で、減圧ポンプ等を駆動させることにより行われる。これによってノズル形成面側から吐出ヘッド内が減圧され、吐出ヘッド内の液状体はノズル形成面側に流動し、ノズル内部に充填される。
本発明によれば、ワイパによって払拭する工程又は、空気流を供給する工程又は、吸収部材によって払拭する工程を行うことによってノズル内のメニスカスが破壊された場合に、液状体を吸引する工程を施すことによってノズル内にメニスカスを形成することが可能となる。即ち、液状体の吐出の準備を行うことができる。
【0014】
また、本発明は先に記載のクリーニング方法であり、吐出ヘッド内の液状体を吸引する工程は、気体に対する透過性が高い気体透過性部材と、ノズル形成面とを接触させて行うことを特徴とする。
ここで、気体透過性部材とは、気体を好適に透過し、ある限界圧力下では液状体を透過させないフィルタ等を意味するものである。当該気体透過性部材は、例えばポリテトラフルオロエチレン等の微細な繊維からなり、その平均孔径が1から3μmであるものが好ましい。
本発明によれば、上述したように吐出ヘッド内を減圧することにより、吐出ヘッド内の液状体はノズル形成面側に流動しノズル内部に充填される。更に、減圧ポンプの駆動が継続された場合にノズルから液状体が流出する。ここで、ノズル形成面と気体透過性部材とを接触させているので、液状体の流動がノズル先端で止まる。従って、先に記載したクリーニング方法と同様の効果が得られると共に、ノズル先端からの液状体の流出を防止することが可能となる。
【0015】
また、本発明は先に記載のクリーニング方法であり、吐出ヘッド内の液状体を吸引する工程を施した後に、吐出手段を駆動させて液状体の予備吐出を行う工程を具備することを特徴とする。
ここで、予備吐出とは、例えば、予め設けられたフラッシングエリア等に対して捨て打ち、試し打ち等を行うことを意味する。
本発明によれば、ノズル内のメニスカス近傍で高粘度化した液状体が残留した場合に、予備吐出を施すことにより当該高粘度化した液状体が排除されるので、高精度な液滴吐出を行うことが可能となる。
【0016】
また、本発明は先に記載のクリーニング方法であり、液状体の吐出動作が所定時間経過した後に行うことを特徴とする。
本発明によれば、液状体の吐出動作中にノズル形成面に付着した微小液滴や、メニスカス近傍に残留した高粘性の液状体等、を上記のクリーニング方法によって除去することが可能となる。
【0017】
また、本発明は先に記載のクリーニング方法であり、液状体の吐出待機状態が所定時間経過した後に行うことを特徴とする。
本発明によれば、液状体の吐出待機中にノズル形成面に付着した微小液滴や、メニスカス近傍に残留した高粘性の液状体等、を上記のクリーニング方法によって除去することが可能となる。
【0018】
また、本発明は先に記載のクリーニング方法であり、液状体の吐出動作に先立って行うことを特徴とする。
本発明によれば、液状体の吐出動作に先立って、ノズル形成面に付着した微小液滴や、メニスカス近傍に残留した高粘性の液状体等、を上記のクリーニング方法によって除去することが可能となる。
【0019】
また、本発明のクリーニング装置は、液状体を貯留するキャビティと当該キャビティに連通するノズルとキャビティ内に貯留された液状体をノズルより吐出させるための吐出手段とを有した吐出ヘッドをクリーニングするクリーニング装置であって、吐出ヘッドのノズルが形成されたノズル形成面に付着した液状体を除去するための除去液体と、当該除去液体が含浸された含浸部材とを具備することを特徴とする。
本発明によれば、ノズル形成面に微小液滴が付着して微小液滴の粘性が高くなった場合に、最初にノズル形成面に対して含浸部材を当接させる。すると、含浸部材に含まれた除去液体と微小液滴とが接触し、微小液滴が低粘度化される。また、微小液滴が増粘していない場合であっても、除去液体と微小液滴との接触によって微小液滴の流動性が向上する。
従って、微小液滴に除去液体を最初に接触させることによって、当該微小液滴の除去を容易に行うことが可能となる。
また、ノズル形成面に微小液滴が残留しないので、液滴の吐出動作が安定し、スポットの大きさや吐出精度のバラツキを低減できる。
また、ノズル内のメニスカスの破壊を防止することが可能となり、吐出不良の発生を抑制できる。
また、捨て打ち、試し打ち等のフラッシングを行わないので、液状体が無駄に廃棄されず、高価な液状体を有効に利用することが可能となる。
【0020】
また、本発明は先に記載のクリーニング装置であり、含浸部材に除去液体を供給する供給手段を更に具備することを特徴とする。
本発明によれば、含浸部材がノズル形成面に当接することによって、含浸部材に含まれる除去液体の含有量が減少した場合に、当該含浸部材に除去液体を供給することが可能となる。
【0021】
また、本発明は先に記載のクリーニング装置であり、ノズル形成面をワイパによって払拭するワイピング手段を具備することを特徴とする。
本発明によれば、ワイパとノズル形成面との当接面において、摩擦を生じさせることが可能となり、上述の低粘度化又は流動化された微小液滴をワイパによって確実に除去することが可能となる。
【0022】
また、本発明は先に記載のクリーニング装置であり、ワイピング手段は、複数のノズルが配列された配列方向に対して直交する方向に、ワイパでノズル形成面を払拭することを特徴とする。
本発明によれば、先に記載したクリーニング装置と同様の効果を奏すると共に、隣り合うノズル間での液状体の混合を防止することが可能となる。これによって、不良スポットの形成を防止することが可能となる。
【0023】
また、本発明は先に記載のクリーニング装置であり、ノズル形成面上に空気流を供給する気体供給手段を具備することを特徴とする。
本発明によれば、ノズル形成面に空気流を生じさせることが可能となり、上述の低粘度化又は流動化された微小液滴を、空気流の圧力によって確実に除去することが可能となる。
【0024】
また、本発明は先に記載のクリーニング装置であり、ノズル形成面を、液体に対する吸収性が高い吸収部材によって払拭する吸収手段を具備することを特徴とする。
本発明によれば、ノズル形成面上の微小液滴や除去液体を吸収することが可能となり、上述の低粘度化又は流動化された微小液滴を吸収部材によって確実に除去することが可能となる。
【0025】
また、本発明は先に記載のクリーニング装置であり、吐出ヘッド内の液状体を吸引する吸引手段を具備することを特徴とする。
本発明によれば、ノズル内のメニスカスが破壊された場合に、液状体を吸引する工程を施すことによってノズル内にメニスカスを形成することが可能となる。即ち、液状体の吐出の準備を行うことができる。
【0026】
また、本発明は先に記載のクリーニング装置であり、吸引手段は、気体に対する透過性が高い気体透過性部材を具備することを特徴とする。
本発明によれば、吸引手段が吐出ヘッド内を減圧することにより、吐出ヘッド内の液状体はノズル形成面側に流動しノズル内部に充填される。更に、減圧ポンプの駆動が継続された場合にノズルから液状体が流出する。ここで、ノズル形成面と気体透過性部材とを接触させているので、液状体の流動がノズル先端で止まる。従って、先に記載したクリーニング装置と同様の効果が得られると共に、ノズル先端からの液状体の流出を防止することが可能となる。
【0027】
また、本発明は先に記載のクリーニング装置であり、吐出手段を駆動させて液状体の予備吐出を行う予備吐出領域を具備することを特徴とする。
本発明によれば、ノズル内のメニスカス近傍で高粘度化した液状体が残留した場合に、予備吐出を施すことにより当該高粘度化した液状体が排除されるので、高精度な液滴吐出を行うことが可能となる。
【0028】
また、本発明の液滴吐出装置は、液状体を貯留するキャビティと当該キャビティに連通するノズルとキャビティ内に貯留された液状体をノズルより吐出させるための吐出手段とを有した吐出ヘッドと、キャビティに液状体を供給する液状体貯留部とを有する液滴吐出装置であって、先に記載のクリーニング装置を備えることを特徴とする。
本発明によれば、ノズル形成面に微小液滴が付着して微小液滴の粘性が高くなった場合に、最初にノズル形成面に対して含浸部材を当接させる。すると、含浸部材に含まれた除去液体と微小液滴とが接触し、微小液滴が低粘度化される。また、微小液滴が増粘していない場合であっても、除去液体と微小液滴との接触によって微小液滴の流動性が向上する。
従って、微小液滴に除去液体を最初に接触させることによって、当該微小液滴の除去を容易に行うことが可能となる。
また、ノズル形成面に微小液滴が残留しないので、液滴の吐出動作が安定し、スポットの大きさや吐出精度のバラツキを低減できる。
また、ノズル内のメニスカスの破壊を防止することが可能となり、吐出不良の発生を抑制できる。
また、捨て打ち、試し打ち等のフラッシングを行わないので、液状体が無駄に廃棄されず、高価な液状体を有効に利用することが可能となる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のクリーニング方法、クリーニング装置、及び液滴吐出装置について図面を参照しながら説明する。図1は本発明の液滴吐出装置の一実施形態を示す概略斜視図である。
【0030】
(液滴吐出装置)
図1において、液滴吐出装置IJは、ベース12と、ベース12上で基板Pを支持するステージSTと、ベース12とステージSTとの間に介在し、ステージSTを移動可能に支持する第1移動装置14と、ステージSTに支持されている基板Pに対して所定の液状体材料を吐出可能な吐出ヘッド20と、吐出ヘッド20を移動可能に支持する第2移動装置16と、吐出ヘッド20から吐出される液状体が貯蔵されたタンク(液状体貯留部)63と、当該液状体を吐出ヘッド20に供給する液状体流路61と、吐出ヘッド20の液状体の吐出動作を制御する制御装置CONTと、ベース12上に設けられているキャッピングユニット22と、クリーニングユニット(クリーニング装置)24と、を具備した構成となっている。また、第1移動装置14及び第2移動装置16を含む液滴吐出装置IJの動作は、制御装置CONTによって制御される。
【0031】
第1移動装置14はベース12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。第2移動装置16は、支柱16A、16Aを用いてベース12に対して立てて取り付けられており、ベース12の後部12Aにおいて取り付けられている。第2移動装置16のX軸方向は、第1移動装置14のY軸方向と直交する方向である。ここで、Y軸方向はベース12の前部12Bと後部12A方向に沿った方向である。これに対してX軸方向はベース12の左右方向に沿った方向であり、各々水平である。また、Z軸方向はX軸方向及びY軸方向に垂直な方向である。
【0032】
第1移動装置14は、例えばリニアモータによって構成され、ガイドレール40、40と、このガイドレール40に沿って移動可能に設けられているスライダー42とを備えている。このリニアモータ形式の第1移動装置14のスライダー42は、ガイドレール40に沿ってY軸方向に移動して位置決め可能である。
【0033】
また、スライダー42はZ軸回り(θZ)用のモータ44を備えている。このモータ44は、例えばダイレクトドライブモータであり、モータ44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44に通電することでロータとステージSTとは、θZ方向に沿って回転してステージSTをインデックス(回転割り出し)することができる。すなわち、第1移動装置14は、ステージSTをY軸方向及びθZ方向に移動可能である。
【0034】
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は吸着保持装置50を有しており、吸着保持装置50が作動することによってステージSTの穴46Aを通して基板PをステージSTの上に吸着して保持する。
【0035】
第2移動装置16はリニアモータによって構成され、支柱16A、16Aに固定されたコラム16Bと、このコラム16Bに支持されているガイドレール62Aと、ガイドレール62A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60とを備えている。スライダー60はガイドレール62Aに沿ってX軸方向に移動して位置決め可能であり、吐出ヘッド20はスライダー60に取り付けられている。
【0036】
吐出ヘッド20は、揺動位置決め装置としてのモータ62、64、66、68を有している。モータ62を作動すれば、吐出ヘッド20は、Z軸に沿って上下動して位置決め可能である。このZ軸はX軸とY軸に対して各々直交する方向(上下方向)である。モータ64を作動すると、吐出ヘッド20は、Y軸回りのβ方向に沿って揺動して位置決め可能である。モータ66を作動すると、吐出ヘッド20は、X軸回りのγ方向に揺動して位置決め可能である。モータ68を作動すると、吐出ヘッド20は、Z軸回りのα方向に揺動して位置決め可能である。すなわち、第2移動装置16は、吐出ヘッド20をX軸方向及びZ軸方向に移動可能に支持するとともに、この吐出ヘッド20をθX方向(X軸回り)、θY方向(Y軸回り)、θZ方向(Z軸回り)に移動可能に支持する。
【0037】
このように、図1の吐出ヘッド20は、スライダー60において、Z軸方向に直線移動して位置決め可能で、α、β、γに沿って揺動して位置決め可能であり、吐出ヘッド20の液状体吐出面(ノズル形成面)20Pは、ステージST側の基板Pに対して正確に位置あるいは姿勢をコントロールすることができる。なお、吐出ヘッド20の液状体吐出面20Pには液状体を吐出する複数のノズルが設けられている。
【0038】
図2は吐出ヘッド20を示す分解斜視図である。
図2に示すように、吐出ヘッド20は、ノズル211が設けられたノズルプレート210及び振動板230が設けられた圧力室基板220を、筐体250に嵌め込んで構成されている。この吐出ヘッド20の主要部構造は、図3の斜視図一部断面図に示すように、圧力室基板220をノズルプレート210と振動板230で挟み込んだ構造を備える。ノズルプレート210は、圧力室基板220と貼り合わせられたときにキャビティ221に対応することとなる位置にノズル211が形成されている。圧力室基板220には、シリコン単結晶基板等をエッチングすることにより、各々が圧力室として機能可能にキャビティ221が複数設けられている。キャビティ221間は側壁(隔壁)222で分離されている。各キャビティ221は供給口224を介して共通の流路であるリザーバ223に繋がっている。振動板230は、例えば熱酸化膜等により構成される。振動板230には液状体タンク口231が設けられ、図1のタンク63から液状体流路61を通して任意の液状体を供給可能に構成されている。振動板230上のキャビティ221に相当する位置には、圧電体素子(吐出手段)240が形成されている。圧電体素子240は、ピエゾ素子等の圧電性セラミックスの結晶を上部電極及び下部電極(図示せず)で挟んだ構造を備える。圧電体素子240は、制御装置CONTから供給される吐出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。
【0039】
吐出ヘッド20から液状体を吐出するには、まず、制御装置CONTが液状体を吐出させるための吐出信号を吐出ヘッド20に供給する。液状体は吐出ヘッド20のキャビティ221に流入しており、吐出信号が供給された吐出ヘッド20では、その圧電体素子240がその上部電極と下部電極との間に加えられた電圧により体積変化を生ずる。この体積変化は振動板230を変形させ、キャビティ221の体積を変化させる。この結果、そのキャビティ221のノズル穴211から液状体の液滴が吐出される。液状体が吐出されたキャビティ221には吐出によって減った液状体が新たにタンクから供給される。
【0040】
なお、上記吐出ヘッドは圧電体素子に体積変化を生じさせて液状体を吐出させる構成であったが、発熱体により液状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ヘッド構成であってもよい。
【0041】
第2移動装置16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あるい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。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の液状体吐出面20Pにキャッピングを施したり、液状体をキャビティ221に充填したり、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12上の後部12A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12の前部12B側で行われるため、これらクリーニングユニット24あるい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。
【0042】
また、上述の吐出ヘッド20から吐出される液状体としては、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等、種種の材料を含有する液状体が採用される。本実施形態においては、たんぱく質や核酸等を含有する生体高分子溶液が採用される。
また、基板Pは、ガラス等の材料からなるものである。
このような生体高分子溶液を基板P上に形成することにより、例えば、DNAチップ等のマイクロアレイを形成することが可能となる。
【0043】
キャッピングユニット22は、吐出ヘッド20の液状体吐出面(ノズル形成面)20Pが乾燥しないようにするために、デバイスを製造しない待機時に当該液状体吐出面20Pにキャップをかぶせるものである。
クリーニングユニット24は、本発明のクリーニング装置を意味するものである。後述するように、吐出ヘッド20のノズル211が形成されたノズル形成面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あるいは随時に行うようになっている。
【0044】
(クリーニングユニット)
図4はクリーニングユニット24の構成を示す構成図である。
図4に示すようにクリーニングユニット24は、洗浄液塗布ユニット31と、ワイピングユニット32(ワイピング手段)と、液体吸収ユニット(吸収手段)33と、吸引ユニット(吸引手段)34と、フラッシングユニット(予備吐出領域)35と、から構成されている。
更に、上記クリーニングユニット24の各構成要素には、当該各構成要素の動作を制御する制御装置CONTが接続されている。
【0045】
洗浄液塗布ユニット31は、含浸部材31aと、当該含浸部材31aを保持する保持部材31bと、含浸部材31aに洗浄液(除去液体)を供給する洗浄液供給部(供給手段)31cとを備えている。
ここで、含浸部材31aは、スポンジや発泡ゴム等からなり、液体に対する吸収性が高い材料に洗浄液が含浸された部材である。また、含浸部材31aと液状体吐出面20Pとが当接した際には、洗浄液を液状体吐出面20Pに転写する機能を有している。また、洗浄液は、液状体吐出面20Pに付着した液状体の低粘度化や流動化を図るための液体である。また、このような洗浄液としては、上記付着物の低粘度化を図るものであれば、溶媒や界面活性剤等を含む液体であってもよい。
【0046】
ワイピングユニット32は、ゴムブレード等の弾性体からなるワイパ32aと、ワイパ32aと液状体吐出面20Pとを相対的に移動させる駆動部32dとを備えている。
液体吸収ユニット33は、吸収部材33aと、吸収部材33aと液状体吐出面20Pとを相対的に移動させる駆動部33dとを備えている。ここで、吸収部材33aは、スポンジや発泡ゴム等を材料とする部材であって、液体に対する吸収性が高い性質を有している。
【0047】
吸引ユニット34は、気体透過性フィルタ(気体透過性部材)34aと、減圧ポンプ34bとを備えている。
ここで、気体透過性フィルタ34aとは、気体に対する透過性が高く、所定の限界圧力以下では液状体を透過させないフィルタを意味するものである。このような気体透過性フィルタは、その平均孔径が1〜3μmであることが好ましく、また、例えばポリテトラフルオロエチレン等からなる微細な繊維によって形成されているものが好ましい。また、減圧ポンプ34bは、気体透過性フィルタ34aと液状体吐出面20Pとが接触した状態で吐出ヘッド20内の液状体を吸引するものである。
フラッシングユニット35は、吐出ヘッド20内の液状体を捨打ち或いは試し打ちするための領域である。
【0048】
(液滴吐出方法、及びクリーニング方法)
次に、図1の液滴吐出装置IJを参照して基板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共に、図5及び図6を参照してクリーニングユニット24を用いたクリーニング方法について詳述する。
ここで、図5及び図6はクリーニング方法を説明するための説明図である。
【0049】
まず、搬送装置(不図示)は、基板PをステージSTの前部12BからこのステージSTに搬入する。更に、ステージSTは基板Pを吸着保持し、位置決めする。そして、モータ44が作動して、基板Pの端面がY軸方向に並行になるように設定される。
【0050】
次に、キャッピングユニット22に吐出ヘッド20を配置させて、吐出ヘッド20内に液状体を充填し、液滴を吐出するための準備を行う。
次に、液状体の充填を終了した後に、制御装置CONT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状体を吐出し、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。
【0051】
次に、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。制御装置CONT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は制御装置CONTの制御に基づいて液状体を吐出し、基板P上にマイクロアレイを形成する。その後、ステージSTによる吸着保持が解除され、搬送装置が基板PをステージSTから搬出する。
【0052】
このような液滴吐出装置IJによる液滴吐出方法においては、液滴吐出に伴って霧状の微小液滴が生成され、当該微小液滴は増粘した状態で液状体吐出面20Pに付着する。そこで、上記の吐出動作が所定時間経過した後に、液状体吐出面20Pのクリーニングを行って微小液滴を除去する必要がある。
次に、液状体吐出面20Pのクリーニング方法について説明する。
【0053】
まず、制御装置CONTが第2移動装置16の駆動制御を行って、吐出ヘッド20をX軸方向に移動させて、クリーニングユニット24の上部に吐出ヘッド20の位置を決定する。更に、Z軸方向に吐出ヘッド20を移動させて、図5(a)に示すように洗浄液塗布ユニット31の含浸部材31aと液状体吐出面20Pとを当接させる。
すると、液状体吐出面20Pは、含浸部材31aの洗浄液に浸されて、濡れた状態となる。液状体吐出面20Pに付着している高粘度の微小液滴は洗浄液との接触によって低粘度化される。また、微小液滴が増粘していない場合であっても、除去液体と微小液滴との接触によって微小液滴の流動性が向上する。
【0054】
次に、図5(b)に示すように、ワイピングユニット32のワイパ32aと液状体吐出面20Pとを当接させる。更に、駆動部32dを駆動させて、ワイパ32aと液状体吐出面20Pとの当接面に摩擦を生じさせる。
すると、液状体吐出面20P上で低粘度化又は流動化された微小液滴や、洗浄液は、ワイパによって払拭され、液状体吐出面20P上から確実に除去される。
【0055】
ここで、図7を参照して、ワイパ32aが液状体吐出面20Pを払拭する方向について詳細に説明する。図7は、ワイパ32a側から見た複数のノズル211とワイパ32aとの相対的な位置関係を示す図である。
図7に示すように、複数のノズル211が配列した配列方向D1と、ワイパ32aが液状体吐出面20Pを払拭する払拭方向D2は互いに直交している。
従って、ワイパ32aが微小液滴を払拭した場合に、ノズル211a近傍の微小液滴が、当該ノズル211aに隣接するノズル211bに混入することがない。なお、本実施形態では、隣接するノズルへの微小液滴の混入を確実に抑制するために、配列方向D1と払拭方向D2とを直交させているが、当該微小液滴の混入を抑制できれば、配列方向D1に対して払拭方向D2を所定の角度で傾斜させてもよい。
【0056】
次に、図5に戻り、クリーニング方法について引き続き説明する。
図5(c)に示すように、液体吸収ユニット33の吸収部材33aと液状体吐出面20Pとを当接させる。更に、駆動部33dを駆動させて、液状体吐出面20P上を吸収部材33aによって払拭する。
すると、液状体吐出面20P上で僅かに残留している微小液滴や洗浄液は、吸収部材33aに吸収され、液状体吐出面20P上から確実に除去される。
【0057】
次に、図6(d)に示すように、吸引ユニット34の気体透過性フィルタ34aと液状体吐出面20Pとを当接させる。更に、減圧ポンプ34bを駆動させて、吐出ヘッド20内を減圧し、液状体を吸引する。減圧ポンプ34bの駆動が継続された場合にノズル211から液状体が流出する。ここで、液状体吐出面20Pと気体透過性フィルタ34aとを当接させているので、液状体の流動がノズル先端で止まる。従って、ノズル211内に液状体が充填され、当該ノズル211内にメニスカスが形成される。
【0058】
次に、図6(e)に示すように、フラッシングユニット35と液状体吐出面20Pとを対向させた状態で吐出ヘッド20から液滴を予備吐出する。これによって、捨打ち或いは試し打ちが施され、ノズル211近傍の高粘度化した液状体が除去される。
【0059】
以上説明したように、液滴吐出装置IJは、洗浄液塗布ユニット31を備えると共に、液状体吐出面20Pに対して洗浄液を最初に接触させるので、当該微小液滴の除去を容易に行うことが可能となる。また、液状体吐出面20Pに微小液滴が残留しないので、液滴の吐出動作が安定し、スポットの大きさや吐出精度のバラツキを低減できる。また、ノズル211内のメニスカスの破壊を防止することが可能となり、吐出不良の発生を抑制できる。
また、ワイピングユニット32を備えることにより、ワイパ32aと液状体吐出面20Pとを摩擦させることにより、微小液滴を確実に除去することが可能となる。更に、ワイパ32aをノズル211の配列方向D1に直行する方向に払拭するので、隣り合うノズル間での液状体の混合を防止することが可能となる。これによって不良スポットの形成を防止することが可能となる。
また、液体吸収ユニット33を備えることにより、液状体吐出面20P上の微小液滴や洗浄液を吸収することが可能となり、微小液滴を確実に除去することが可能となる。
また、吸引ユニット34を備えることにより、ノズル211内に液状体を充填させてメニスカスを形成することが可能となる。更に、気体透過性フィルタ34aを備えることにより、吸引に伴うノズル211からの液状体の流出を防止することが可能となる。
また、フラッシングユニット35を備えることにより、ノズル211内のメニスカス近傍の高粘度化した液状体を排除できるので、高精度な液滴吐出を行うことが可能となる。
また、上記のクリーニング方法は、吐出動作が所定時間経過した後に行われるので、液状体の吐出動作中に液状体吐出面20Pに付着した微小液滴や、メニスカス近傍に残留した高粘性の液状体等を除去することが可能となる。
【0060】
なお、本実施形態においては、ワイパ32aと液状体吐出面20Pとの摩擦によって微小液滴を確実に除去しているが、他の手段を用いて微小液滴の除去を施してもよい。例えば、液状体吐出面20P上に空気流を供給する気体供給手段を具備した場合には、空気流の圧力によって微小液滴を確実に除去することができる。
また、上述のクリーニング方法は、液状体の吐出動作が所定時間経過した後に施されているが、液状体の吐出待機状態が所定時間経過した後に施してもよい。この場合、液状体の吐出待機中に付着した微小液滴や、メニスカス近傍に残留した高粘性の液状体等を除去することが可能となる。
また、液状体の吐出動作に先立って、上述のクリーニング方法を施してもよい。この場合、吐出動作の前に上記の微小液滴や高粘性の液状体等を除去することが可能となる。
【0061】
次に、図8を参照して、クリーニング装置の別の形態について説明する。
なお、上述のクリーンニング装置24と同一構成には同一符号を付して説明を簡略する。
図8に示すように、クリーニング装置124は、回転体140と、回転体140の3つの領域に設けられた洗浄液塗布ユニット31、ワイピングユニット32、液体吸収ユニット33と、回転体140を回転駆動させる回転機構部130と、回転体140とは別の位置に設けられた吸引ユニット34と、フラッシングユニット35とから構成されている。
更に、含浸部材31aに洗浄液を供給する洗浄液供給部31cと、回転機構部130と、吸引ユニット34には制御装置CONTが接続されている。
【0062】
次に、クリーニングユニット124を用いたクリーニング方法について説明する。
まず、回転板140の上方に吐出ヘッド20を接触配置させる。
次に、この状態で、回転機構部130が回転体140を回転させる。これにより、液状体吐出面20Pは、洗浄液塗布ユニット31と、ワイピングユニット32と、液体吸収ユニット33とに対して順次当接する。
【0063】
このようなクリーニング装置124においては、上述のクリーニングユニット24と同様の効果を奏すると共に、回転体の回転に伴って液状体吐出面20Pに連続的に、含浸部材31aと、ワイパ32と、吸収部材33aとを当接することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の液滴吐出装置の一実施形態を示す概略斜視図。
【図2】 吐出ヘッドの分解斜視図。
【図3】 吐出ヘッドの主要部の斜視図。
【図4】 クリーニングユニットの構成を示す構成図。
【図5】 クリーニング方法を説明するための説明図。
【図6】 クリーニング方法を説明するための説明図。
【図7】 ワイパが液状体吐出面を払拭する方向を説明するための説明図。
【図8】 クリーニング装置の別の形態を示す構成図。
【符号の説明】
IJ…液滴吐出装置、20…吐出ヘッド、20P…液状体吐出面(ノズル形成面)、24…クリーニングユニット(クリーニング装置)、31a…含浸部材、31c…洗浄液供給部(供給手段)、32…ワイピングユニット(ワイピング手段)、32a…ワイパ、33…液体吸収ユニット(吸収手段)、33a…吸収部材、34…吸引ユニット(吸引手段)、34a…気体透過性フィルタ(気体透過性部材)、35…フラッシングユニット(予備吐出領域)、63…タンク(液状体貯留部)、211…ノズル、221…キャビティ、240…圧電体素子(吐出手段)、D1…配列方向
Claims (18)
- 液状体を貯留するキャビティと当該キャビティに連通するノズルと前記キャビティ内に貯留された液状体を前記ノズルより吐出させるための吐出手段とを有した吐出ヘッドをクリーニングするクリーニング方法であって、
前記吐出ヘッドの前記ノズルが形成されたノズル形成面と、当該ノズル形成面に付着した前記液状体を除去するための除去液体が含浸された含浸部材とを、最初に当接させる工程と、
前記ノズルを介して、前記吐出ヘッド内の前記液状体を吸引する吸引工程と
を具備し、
前記吸引工程は、気体を透過する気体透過性部材と、前記ノズル形成面とを接触させて行うことを特徴とするクリーニング方法。 - 前記ノズル形成面と前記含浸部材とを当接させた後に、当該ノズル形成面をワイパによって払拭する工程を具備することを特徴とする請求項1に記載のクリーニング方法。
- 前記ワイパによって払拭する工程は、複数の前記ノズルが配列された配列方向に対して直交する方向に、前記ワイパで前記ノズル形成面を払拭することを特徴とする請求項2に記載のクリーニング方法。
- 前記ノズル形成面と前記含浸部材とを当接させた後に、当該ノズル形成面上に空気流を供給する工程を具備することを特徴とする請求項1に記載のクリーニング方法。
- 前記ノズル形成面と前記含浸部材とを当接させた後に、当該ノズル形成面を、液体に対する吸収性が高い吸収部材によって払拭する工程を具備することを特徴とする請求項1に記載のクリーニング方法。
- 前記ワイパによって払拭する工程、前記空気流を供給する工程又は、前記吸収部材によって払拭する工程を施した後に、
前記吸引工程を具備することを特徴とする請求項2から請求項5のいずれかに記載のクリーニング方法。 - 前記吐出ヘッド内の前記液状体を吸引する工程を施した後に、前記吐出手段を駆動させて前記液状体の予備吐出を行う工程を具備することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載のクリーニング方法。
- 前記液状体の吐出動作が所定時間経過した後に行うことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載のクリーニング方法。
- 前記液状体の吐出待機状態が所定時間経過した後に行うことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載のクリーニング方法。
- 前記液状体の吐出動作に先立って行うことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載のクリーニング方法。
- 液状体を貯留するキャビティと当該キャビティに連通するノズルと前記キャビティ内に貯留された液状体を前記ノズルより吐出させるための吐出手段とを有した吐出ヘッドをクリーニングするクリーニング装置であって、
前記吐出ヘッドの前記ノズルが形成されたノズル形成面に付着した前記液状体を除去するための除去液体と、
当該除去液体が含浸された含浸部材と、
前記吐出ヘッド内の前記液状体を吸引する吸引手段と
を具備し、
前記吸引手段は、気体を透過する気体透過性部材を有することを特徴とするクリーニング装置。 - 前記含浸部材に前記除去液体を供給する供給手段を更に具備することを特徴とする請求項11に記載のクリーニング装置。
- 前記ノズル形成面をワイパによって払拭するワイピング手段を具備することを特徴とする請求項11に記載のクリーニング装置。
- 前記ワイピング手段は、複数の前記ノズルが配列された配列方向に対して直交する方向に、前記ワイパで前記ノズル形成面を払拭することを特徴とする請求項11から請求項13のうちいずれかに記載のクリーニング装置。
- 前記ノズル形成面上に空気流を供給する気体供給手段を具備することを特徴とする請求項11に記載のクリーニング装置。
- 前記ノズル形成面を、液体に対する吸収性が高い吸収部材によって払拭する吸収手段を具備することを特徴とする請求項11に記載のクリーニング装置。
- 前記吐出手段を駆動させて前記液状体の予備吐出を行う予備吐出領域を具備することを特徴とする請求項11から請求項16のいずれかに記載のクリーニング装置。
- 液状体を貯留するキャビティと当該キャビティに連通するノズルと前記キャビティ内に貯留された液状体を前記ノズルより吐出させるための吐出手段とを有した吐出ヘッドと、前記キャビティに前記液状体を供給する液状体貯留部とを有する液滴吐出装置であって、
請求項11から請求項17のうちいずれかに記載のクリーニング装置を備えることを特徴とする液滴吐出装置。
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