JP6590504B2 - 液体吐出装置、インプリント装置および部品の製造方法 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

特開２００８−１０５３６０号公報

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。

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。

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。

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室と、前記第１室と可撓性を有する可撓部によって仕切られ作動液を収容する第２室とを有し、大気と連通する大気連通口を有さない第１タンクと、前記ヘッド内の圧力を前記吐出口面との間の高低差によって制御するために前記第２室へ供給される作動液を液面が前記吐出口面よりも下方になる状態で収容する第２タンクと、前記第２タンクと前記第２室を連通させる第１の流路と、前記第２タンクと前記第２室を連通させる第２の流路と、前記第１の流路に配された循環ポンプと、を備え、前記ヘッドから液体が吐出されると前記第２タンクから前記第２室へ作動液が供給される液体吐出装置において、前記ヘッドから液体を吐出しないときに前記循環ポンプを駆動することにより前記第１の流路、前記第２室、前記第２の流路、前記第２タンクの間で作動液を循環させることを特徴とする。

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。

本発明の第１実施例に係る液体吐出装置の概念図。 第１実施例の第１の流路に気泡が発生した状態を示す概念図。 図２に示す気泡が移動される途中の状態を示す概念図。 図２に示す気泡が最終的に第２タンクに放出された状態を示す概念図。 第１の流路内の気泡を除去する制御を示すフローチャート。 本発明の第２実施例に係る液体吐出装置の概念図。 本発明の第３実施例に係る液体吐出装置の概念図。 第３実施例の変形例に係る液体吐出装置の概念図。 本発明の第４実施例に係るインプリント装置の概念図。 従来のインクジェット記録装置の説明図。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

以下、本実施例の気泡除去手段７について説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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）。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）

Claims (8)

1. 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室と、前記第１室と可撓性を有する可撓部によって仕切られ作動液を収容する第２室とを有し、大気と連通する大気連通口を有さない第１タンクと、
   前記ヘッド内の圧力を前記吐出口面との間の高低差によって制御するために前記第２室へ供給される作動液を液面が前記吐出口面よりも下方になる状態で収容する第２タンクと、
   前記第２タンクと前記第２室を連通させる第１の流路と、
   前記第２タンクと前記第２室を連通させる第２の流路と、
   前記第１の流路に配された循環ポンプと、を備え、
   前記ヘッドから液体が吐出されると前記第２タンクから前記第２室へ作動液が供給される液体吐出装置において、
   前記ヘッドから液体を吐出しないときに前記循環ポンプを駆動することにより前記第１の流路、前記第２室、前記第２の流路、前記第２タンクの間で作動液を循環させることを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記循環ポンプが停止しているときに、前記第１の流路は開状態であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記第２の流路は、前記第２室の上方に接続され、
   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１または２に記載の液体吐出装置。
4. 前記第２の流路に配され、閉状態と開状態を切り替える開閉弁を備え、
   前記循環ポンプが駆動しているときに前記開閉弁は前記開状態であり、前記循環ポンプが停止しているときに前記開閉弁は前記閉状態であることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の液体吐出装置。
5. 前記第１の流路の途中と前記第２の流路の途中とを接続する接続流路を備え、
   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１ないし４の何れか１項に記載の液体吐出装置。
6. 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室と、前記第１室と可撓性を有する可撓部によって仕切られ作動液を収容する第２室とを有し、大気と連通する大気連通口を有さない第１タンクと、
   前記ヘッド内の圧力を前記吐出口面との間の高低差によって制御するために前記第２室へ供給される作動液を液面が前記吐出口面よりも下方になる状態で収容する第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、を備える液体吐出装置であって、
   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の流路に配され、前記第１の流路と前記分岐流路とを介して前記第２タンク内の作動液を循環させる循環ポンプと、を備えることを特徴とする液体吐出装置。
7. 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室と、前記第１室と可撓性を有する可撓部によって仕切られ作動液を収容する第２室とを有し、大気と連通する大気連通口を有さない第１タンクと、
   前記ヘッド内の圧力を前記吐出口面との間の高低差によって制御するために前記第２室へ供給される作動液を液面が前記吐出口面よりも下方になる状態で収容する第２タンクと、
   前記第２タンクと前記第２室を連通させる第１の流路と、
   前記第２タンクと前記第２室を連通させる第２の流路と、
   前記第１の流路に配された循環ポンプと、
   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と、凹凸パターンが形成されたモールドとを当接させ、前記基板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手段と、を備え、
   前記ヘッドから液体が吐出されると前記第２タンクから前記第２室へ作動液が供給されるインプリント装置において、
   前記ヘッドから液体を吐出しないときに前記循環ポンプを駆動することにより前記第１の流路、前記第２室、前記第２の流路、前記第２タンクの間で作動液を循環させることを特徴とするインプリント装置。
8. 前記液体は光硬化性を有し、
   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７に記載のインプリント装置。

Images