JP2010240502A - 液滴吐出装置、及び液滴吐出装置の駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電力の供給が停止した場合においても、性能の低下を抑制できる液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】液滴吐出装置は、第１圧力の第１空間に面する射出面に配置された射出口を有し、射出口より第１空間にインクを射出可能な射出ヘッドと、供給される電力により作動し、射出ヘッドの内部において射出口と結ばれるように形成された第１流路を第２圧力に調整して、射出口よりインクを射出させる圧力調整装置と、第１流路と結ばれ、圧力調整装置に対する電力の供給停止時に、第１流路の圧力が第１，第２圧力より高くなるように第１流路を加圧する加圧装置とを備えている。
【選択図】図６

Description

本発明は、液滴吐出装置、及び液滴吐出装置の駆動方法に関する。

例えばフラットパネルディスプレイ等の電子デバイスの製造工程において、特許文献１に開示されているような、液滴吐出装置が使用される。

特開２００３−３４０３３７号公報

液滴吐出装置は、インクを射出する射出口を有する射出ヘッドを有し、供給される電力によって作動する。液滴吐出装置の作動中に、例えば停電が発生する等、液滴吐出装置に対する電力の供給が停止した場合、射出口からのインクの射出動作が停止する。その結果、射出口の近傍のインクが乾燥して、射出口が詰まる可能性がある。その場合、電力の供給の再開後、射出口からインクを良好に射出することが困難となる等、液滴吐出装置の性能が低下する可能性がある。また、電力の供給の再開後、液滴吐出装置のメンテナンスに長時間を要する場合、液滴吐出装置の稼動率が低下する等、液滴吐出装置の性能が低下する可能性がある。

本発明は、電力の供給が停止した場合においても、性能の低下を抑制できる液滴吐出装置、及び液滴吐出装置の駆動方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。

本発明の第１の態様に従えば、第１圧力の第１空間に面する射出面に配置された射出口を有し、前記射出口より前記第１空間にインクを射出可能な射出ヘッドと、供給される電力により作動し、前記射出ヘッドの内部において前記射出口と結ばれるように形成された第１流路を第２圧力に調整して、前記射出口より前記インクを射出させる圧力調整装置と、前記第１流路と結ばれ、前記圧力調整装置に対する前記電力の供給停止時に、前記第１流路の圧力が前記第１，第２圧力より高くなるように前記第１流路を加圧する加圧装置と、を備える液滴吐出装置が提供される。

本発明の第１の態様によれば、液滴吐出装置の圧力調整装置に対して電力が供給されているときには、圧力調整装置によって第１流路が第２圧力に調整されて、射出口よりインクが良好に射出される。また、圧力調整装置に対する電力の供給が停止したときには、加圧装置によって第１流路が第１，第２圧力より高い圧力になるように加圧されるので、射出口が詰まることが抑制される。したがって、液滴吐出装置の性能の低下が抑制される。

本発明の第１の態様において、前記加圧装置は、前記インクのメニスカスが、前記射出口の外側に配置されるように、前記流路を加圧する構成を採用することができる。

これにより、電力の供給停止時に、射出口がインクで覆われる。したがって、射出口の近傍においてインクが乾燥することが抑制される。したがって、電力の供給が停止しても、射出口が詰まることが抑制される。

本発明の第１の態様において、前記第１空間において前記射出面と対向して、前記射出面との間に所定空間を形成可能なキャップ部材と、供給される電力により作動し、前記所定空間の圧力を低下させて、前記射出口より前記インクを吸引する吸引装置と、を備え、前記加圧装置は、前記吸引装置に対する前記電力の供給停止時に、前記第１流路を加圧する構成を採用することができる。

これにより、液滴吐出装置の吸引装置に対して電力が供給されているときには、吸引装置によって、射出面とキャップ部材との間に形成された所定空間の圧力を低下させて、射出口よりインクを吸引することができるので、射出口の近傍のインクが乾燥したり、射出口が詰まったりすることが抑制される。また、吸引装置に対する電力の供給が停止したときには、加圧装置によって第１流路が第１，第２圧力より加圧されるので、射出口が詰まることが抑制される。したがって、液滴吐出装置の性能の低下が抑制される。

本発明の第１の態様において、前記加圧装置は、上端部及び下端部を有し、前記下端部が前記第１流路に結ばれた第２流路と、前記第２流路を鉛直方向に移動可能なシリンダ部材と、前記シリンダ部材が前記第２流路の前記上端部に配置されるように、前記シリンダ部材の位置を固定可能な固定機構とを含み、前記固定機構は、前記圧力調整装置に前記電力を供給する供給源から供給される電力によって作動する構成を採用することができる。

これにより、圧力調整装置に電力が供給されているときには、固定機構にも電力が供給されることとなるので、その固定機構でシリンダ部材の位置を固定して、シリンダ部材を第２流路の上端部に配置することができる。また、圧力調整装置に対する電力の供給が停止されたときには、固定機構に対する電力の供給も停止される。その結果、重力の作用により、シリンダ部材が第２流路を下方に移動（落下）する。そのシリンダ部材の下方への移動により、第１流路が加圧される。

本発明の第２の態様に従えば、第１圧力の第１空間に面する射出ヘッドの射出面に配置された射出口と結ばれるように形成された第１流路を圧力調整装置により第２圧力に調整して、前記射出口より前記第１空間にインクを射出することと、前記圧力調整装置の異常時に、前記第１流路の圧力を、前記第１，第２圧力より高くして、前記インクのメニスカスを前記射出口の外側に配置することと、を含む液滴吐出装置の駆動方法が提供される。

本発明の第２の態様によれば、圧力調整装置が正常に作動しているときには、圧力調整装置によって第１流路が第２圧力に調整されて、射出口よりインクが良好に射出される。また、圧力調整装置が異常なときには、インクのメニスカスが射出口の外側に配置されるように、第１流路の圧力を、第１，第２圧力より高くすることで、射出口の近傍においてインクが乾燥することが抑制される。したがって、電力の供給が停止しても、射出口が詰まることが抑制される。そのため、液滴吐出装置の性能の低下が抑制される。

本発明の第２の態様において、前記インクで前記射出口が覆われるように、前記インクのメニスカスの位置が調整される構成を採用することができる。

これにより、圧力調整装置の異常時に、射出口がインクで覆われる。したがって、射出口の近傍においてインクが乾燥すること、及び射出口が詰まることが抑制される。

本実施形態に係る液滴吐出装置の一例を示す斜視図である。 本実施形態に係るキャリッジ部材に支持された複数の射出ヘッドを下側から見た図である。 本実施形態に係る射出ヘッドの構造の一例を説明するための断面図である。 本実施形態に係る吸引装置の一例を示す図である。 本実施形態に係る吸引装置の動作の一例を示す図である。 本実施形態に係るインク供給装置装置の一例を示す図である。 本実施形態に係る加圧装置の一例を示す図である。 本実施形態に係る加圧装置が作動したときの射出ヘッドの状態の一例を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。

図１は、本実施形態に係る液滴吐出装置ＩＪを示す斜視図である。液滴吐出装置ＩＪは、インク（機能液）を基板Ｐに射出することによって、その基板Ｐにデバイスパターンを形成する。液滴吐出装置ＩＪは、インクを射出する射出口１が配置された射出面２を有する射出ヘッド３と、射出面２と対向する第１位置Ａ１を含む所定領域で射出ヘッド３に対して移動可能であり、Ｙ軸に沿って配置された複数の移動体４、５、６、７と、複数の移動体４、５、６、７をＹ軸に沿って移動させる駆動装置８と、射出ヘッド３に流路を介して接続され、射出ヘッド３にインクを供給するインク供給装置９と、液滴吐出装置ＩＪ全体の動作を制御する制御装置１０とを備えている。

本実施形態において、液滴吐出装置ＩＪは、インクの滴（液滴）Ｄを基板Ｐに吐出することによって、基板Ｐにデバイスパターンを形成する。すなわち、射出ヘッド３は、射出口１より、インクの滴（液滴）Ｄを基板Ｐに吐出して、その基板Ｐにデバイスパターンを形成する。

本実施形態の液滴吐出装置ＩＪは、複数の射出ヘッド３を備えたマルチヘッドタイプの液滴吐出装置であり、複数の射出ヘッド３を支持するキャリッジ部材１１を有する。

本実施形態において、基板Ｐは、フラットパネルディスプレイを製造するために使用されるガラス基板を含む。また、インクは、例えば液晶ディスプレイのカラーフィルタを製造するためのインクを含む。なお、インクが、配線パターンを形成するための導電性微粒子を含むインクでもよい。また、基板Ｐが、例えば特開２００６−１１４５９３号公報、特開２００６−２６１１４６号公報等に開示されているような、低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramics）多層回路基板を形成するための基板でもよいし、半導体チップを製造するために使用される半導体ウエハでもよい。

液滴吐出装置ＩＪは、供給される電力によって作動する。液滴吐出装置ＩＪは、例えば電力会社等、電力を供給する電力供給源から供給される電力によって作動する。なお、液滴吐出装置ＩＪが配置されている工場等の設備が、電力供給源を備えていてもよい。

液滴吐出装置ＩＪは、少なくとも３つの移動体を有する。本実施形態においては、液滴吐出装置ＩＪは、４つの移動体４、５、６、７を有する。第１移動体４は、Ｙ軸に沿って配置された４つの移動体のうち、最も−Ｙ側に配置されており、第４移動体７は、最も＋Ｙ側に配置されている。すなわち、第１移動体４と第２移動体７とは、Ｙ軸に沿って配置された４つの移動体４、５、６、７のうち、Ｙ軸方向に関して両端に配置されている。第２移動体５及び第３移動体６は、第１移動体４と第４移動体７との間に配置されている。
第２移動体５は、第３移動体６の−Ｙ側に配置されている。

第１移動体４は、液滴Ｄでパターンが形成される基板Ｐを保持しながら移動可能である。第２、第３、第４移動体５、６、７は、射出ヘッド３をメンテナンスするメンテナンス装置を含む。本実施形態においては、第２移動体５は、射出ヘッド３の射出面２を覆うキャッピング装置１３を含む。第３移動体６は、射出ヘッド３の射出面２の異物を払うワイピング装置１４を含む。第４移動体７は、射出ヘッド３の少なくとも一部をインク以外の液体に浸ける浸漬装置１５を含む。

液滴吐出装置ＩＪは、各移動体４、５、６、７を移動可能に支持する支持面１６を有するベース部材１７を備えている。各移動体４、５、６、７のそれぞれは、支持面１６に沿って移動可能である。本実施形態においては、支持面１６は、ＸＹ平面とほぼ平行である。また、本実施形態においては、ベース部材１７の支持面１６と、その支持面１６と対向する各移動体４、５、６、７の対向面との間にエアベアリングが形成されている。各移動体４、５、６、７は、エアベアリングにより、支持面１６に対して非接触で支持される。

また、液滴吐出装置ＩＪは、複数の移動体４、５、６、７のＹ軸方向への移動を案内するガイド部材１８を備えている。ガイド部材１８は、Ｙ軸方向に長い棒状の部材であり、支持面１６の上に配置されている。本実施形態においては、ガイド部材１８の両端は、ガイド部材１８の外側に配置された支持部材１９で支持されている。

本実施形態においては、駆動装置８は、リニアモータを含み、複数の移動体４、５、６、７のそれぞれを独立して移動可能である。駆動装置８は、ガイド部材１８に配置されたリニアモータの固定子２２と、ガイド部材１８と対向する各移動体４、５、６、７の対向面のそれぞれに配置されたリニアモータの可動子２３、２４、２５、２６とを有する。制御装置１０は、リニアモータを含む駆動装置８を用いて、各移動体４、５、６、７のそれぞれをベース部材１７上で独立して移動可能である。

また、液滴吐出装置ＩＪは、射出ヘッド３と別の位置に配置され、第１移動体４に基板Ｐを搬入する動作、及び第１移動体４から基板Ｐを搬出する動作の少なくとも一方を実行する基板搬送装置２７を備えている。基板搬送装置２７の近傍には、基板Ｐを収容可能な基板収容装置２８が配置されている。

基板搬送装置２７は、Ｙ軸方向に関して第１位置Ａ１と異なる第２位置Ａ２に配置された第１移動体４に基板Ｐを搬入する動作、及び第１移動体４から基板Ｐを搬出する動作の少なくとも一方を実行する。第１位置Ａ１と第２位置Ａ２とは、Ｙ軸方向に関して離れている。本実施形態においては、第１位置Ａ１は、第２位置Ａ２の＋Ｙ側の位置である。第１移動体４は、射出ヘッド３の射出面２と対向する第１位置Ａ１と、基板搬送装置２７の近傍の第２位置Ａ２との間を、ベース部材１７の支持面１６に沿って移動可能である。

基板搬送装置２７は、例えば基板収容装置２８に収容されている基板Ｐを、第２位置Ａ２に配置された第１移動体４に搬入可能である。また、基板搬送装置２７は、第２位置Ａ２に配置された第１移動体４より基板Ｐを搬出し、基板収容装置２８に収容可能である。

また、本実施形態においては、液滴吐出装置ＩＪは、第１移動体４の移動経路の少なくとも一部に配置され、第１移動体４の熱の周囲への放散を遮る断熱部材２９を備えている。断熱部材２９は、第１移動体４を含む各移動体５、６、７の移動を妨げないように、ベース部材１７の所定位置に取り付けられている。

また、液滴吐出装置ＩＪは、上述の射出ヘッド３、キャリッジ部材１１、移動体４、５、６、７、ベース部材１７、ガイド部材１８、基板搬送装置２７、基板収容装置２８、断熱部材２９、インク供給装置９、及び制御装置１０等の各機器、部材等を収容するチャンバ本体と、チャンバ本体の内側の空間の環境（圧力、温度、湿度、クリーン度等）を調整可能な空調装置とを有するチャンバ装置（不図示）を備えている。

本実施形態においては、チャンバ装置は、少なくとも射出口１の近傍の圧力がほぼ大気圧となるように、チャンバ本体の内側の空間の圧力を調整する。また、本実施形態においては、チャンバ装置は、少なくとも射出口１の近傍の温度がほぼ常温（例えば２２℃）となるように、チャンバ本体の内側の空間の温度を調整する。

次に、図２及び図３を参照しながら、射出ヘッド３について説明する。図２は、キャリッジ部材１１に支持された複数の射出ヘッド３を下側から見た図、図３は、射出ヘッド３の構造の一例を説明するための断面図である。

本実施形態の射出ヘッド３は、ピエゾ素子（圧電素子）３３に所定の駆動信号を供給して、そのピエゾ素子３３を変形させることによって、インクを収容した空間３４の圧力を可撓性の振動板（膜）３５を介して変動させ、その圧力の変動を利用して、射出口１よりインクの液滴Ｄを吐出する、いわゆる電気機械変換方式の吐出ヘッドである。制御装置１０は、射出ヘッド３を駆動する。制御装置１０は、射出ヘッド３のピエゾ素子３３に所定の駆動信号を供給して、その駆動信号に応じた大きさの液滴Ｄを射出口１のそれぞれより射出可能（吐出可能）である。

図３に示すように、本実施形態の液滴吐出装置ＩＪは、複数の射出ヘッド３を有する。複数の射出ヘッド３は、キャリッジ部材１１に支持されている。射出ヘッド３は、インクの液滴Ｄを吐出する射出口（吐出ノズル）１が形成された射出面（ノズル形成面）２を有する。射出面２は、所定方向に長い形状（本実施形態においてはほぼ長方形状）を有する。射出口１は、射出面２において、所定方向（射出面２の長手方向）に沿って複数形成されている。本実施形態においては、複数の射出口１が並ぶ所定方向は、ＸＹ平面内においてＸ軸方向に対して傾斜する方向である。

本実施形態において、複数の射出ヘッド３のそれぞれは、キャリッジ部材１１の下面（支持面）に支持されている。本実施形態において、キャリッジ部材１１の下面は、ＸＹ平面とほぼ平行である。本実施形態において、射出ヘッド３は、ＸＹ平面とほぼ平行なキャリッジ部材１１の下面に少なくとも３つ配置されている。本実施形態において、射出ヘッド３は、キャリッジ部材１１の下面に、１２個配置されている。本実施形態において、射出ヘッド３は、キャリッジ部材１１の下面（ＸＹ平面）において、Ｘ軸方向に６個配置され、その６個の射出ヘッド３を１つのグループとするグループが、Ｙ軸方向に２つ配置されている。

本実施形態において、射出面２が面する空間は、チャンバ本体の内側の空間である。チャンバ本体の内側の空間は、射出ヘッド３に対する外部空間である。チャンバ本体の内側の空間の圧力は、チャンバ装置によって調整される。

以下の説明において、チャンバ装置によって調整される、射出面２が面するチャンバ本体の内側の空間を適宜、第１空間、と称する。また、第１空間の圧力を適宜、第１圧力Ｐ１、と称する。

第１圧力Ｐ１は、チャンバ装置によって調整される。本実施形態において、第１圧力Ｐ１は、大気圧である。なお、第１圧力Ｐ１が、大気圧と異なる圧力でもよい。

図３に示すように、射出ヘッド３は、ヘッド本体３６と、ヘッド本体３６の下端に配置されたプレート部材（ノズルプレート）３７とを有する。射出口１は、プレート部材３７に形成されている。プレート部材３７は、上下方向に貫通する孔を複数有する。射出口１は、その孔の下端に配置されている。射出面２は、プレート部材３７に配置されている。

本実施形態においては、射出ヘッド３（プレート部材３７）の射出面２は、下側（−Ｚ側）に向いている。射出ヘッド３からの液滴Ｄが吐出（供給）される基板Ｐの表面は、射出ヘッド３の射出面２と対向するように、上側（＋Ｚ側）に向いている。第１移動体４は、基板Ｐの表面が上側（＋Ｚ側）を向くように、基板Ｐを保持する。また、射出ヘッド３の射出面２は、ＸＹ平面とほぼ平行である。第１移動体４は、基板Ｐの表面とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、基板Ｐを保持する。制御装置１０は、射出ヘッド３の射出面２と第１移動体４に保持された基板Ｐの表面との間の距離（プラテンギャップ）を所定の値（例えば６００μｍ）に維持した状態で、射出口１より基板Ｐに液滴Ｄを吐出する。

また、射出ヘッド３は、プレート部材３７（射出口１）の上方に形成されたキャビティ（空間）３４と、キャビティ３４の上方に配置された可撓性の板（振動板）３５と、振動板３５の上方に配置されたピエゾ素子３３とを有する。キャビティ３４は、複数の射出口１のそれぞれに対応するように複数形成されている。キャビティ３４は、流路を介してインク供給装置９と接続される。キャビティ３４は、インク供給装置９からのインクを収容し、射出口１に供給する。

振動板３５は、上下方向に振動することによって、キャビティ３４の圧力（容積）を変動可能である。ピエゾ素子３３は、振動板３５を上下方向に振動可能である。ピエゾ素子３３は、複数の射出口１のそれぞれに対応するように複数配置されている。ピエゾ素子３３は、制御装置１０からの駆動信号に基づいて振動板３５を振動させ、キャビティ３４の圧力を変動させることによって、射出口１よりインクの液滴Ｄを吐出させる。

また、制御装置１０は、例えば特開２００１−５８４３３号公報に開示されているように、ピエゾ素子３３に供給する駆動信号（駆動波形）を調整して、射出口１のそれぞれから吐出される液滴Ｄの量（大きさ、体積）を調整可能である。

本実施形態において、射出ヘッド３は、射出口１より第１空間にインクを射出する。射出ヘッド３は、第１空間にインクを射出して、その第１空間に配置されている基板Ｐにインクを供給する。

図１に示すように、本実施形態の液滴吐出装置ＩＪは、複数の射出ヘッド３を、それら複数の射出ヘッド３の位置がほぼ動かないように保持する保持装置３８を備えている。保持装置３８は、キャリッジ部材１１と、そのキャリッジ部材１１を支持する支持機構３９とを含む。

本実施形態においては、支持機構３９は、キャリッジ部材１１を微動可能なアクチュエータを含む。支持機構３９は、キャリッジ部材１１を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６自由度の方向に微動可能である。

次に、図４及び図５を参照しながら、第２移動体５について説明する。図４は、第２移動体５を−Ｘ側から見た図、図５は、第２移動体５の動作の一例を説明するための図である。第２移動体５は、射出ヘッド３の射出面２を覆うキャッピング装置１３を含む。

キャッピング装置１３は、射出ヘッド３の射出面２を覆うキャップ部材４８を備える。キャップ部材４８は、第１空間において射出ヘッド３の射出面２と対向して、射出面２との間に所定空間４９を形成可能である。

キャップ部材４８は、射出ヘッド３と対向可能な上面と、その上面に形成され、射出ヘッド３の射出面２との間で密閉された所定空間４９を形成可能なキャップ部５０とを有する。キャップ部５０は、キャップ部材４８の上面に形成された凹部（溝）を含み、その凹部によって、射出ヘッド３の射出面２との間で所定空間４９を形成可能である。キャップ部５０は、複数の射出ヘッド３に対応するように、複数設けられている。

図５に示すように、キャッピング装置１３は、射出ヘッド３の射出面２の全てをキャップ部（凹部）５０の内側に配置可能である。キャッピング装置１３は、例えばキャップ部（凹部）５０の内側面の上端と、射出面２の外側の射出ヘッド３（プレート部材３７）の側面とを接触させることによって、所定空間４９を形成する。

また、キャッピング装置１３は、キャップ部（凹部）５０の底面に形成され、所定空間４９の流体を吸引可能な吸引口５３と、吸引口５３と流路５４を介して接続された真空システムを含む吸引装置５５とを有する。

吸引装置５５は、所定空間４９の圧力を低下させて、射出口１よりインクを吸引することができる。吸引装置５５は、電力供給源から供給される電力によって作動する。

第２移動体５は、リニアモータの可動子２４を有する第２可動部材５１を有し、キャッピング装置１３のキャップ部材４８は、第２可動部材５１上に搭載されている。ベース部材１７の支持面１６と対向する第２可動部材５１の下面にはエアベアリングが形成されており、第２可動部材５１は、支持面１６に対して非接触で支持される。また、第２可動部材５１の下面には、ガイド部材１８を配置可能な凹部が形成されており、可動子２４は、ガイド部材１８と対向する第２可動部材５１の凹部の内面に配置されている。固定子２２及び可動子２４を含む駆動装置８は、第２可動部材５１をＹ軸方向に移動可能である。また、第２可動部材５１のＹ軸方向への移動に伴って、その第２可動部材５１に搭載されているキャッピング装置１３のキャップ部材４８も、第２可動部材５１と一緒にＹ軸方向に移動する。

第２可動部材５１とキャップ部材４８との間には複数のアクチュエータ５２が配置されている。制御装置１０は、これらアクチュエータ５２を制御することによって、第２可動部材５１上で、キャップ部材４８を移動（微動）可能である。本実施形態においては、キャップ部材４８は、アクチュエータ５２によって、第２可動部材５１上で、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６自由度の方向に移動（微動）可能である。

キャップ部材４８で射出ヘッド３の射出面２を覆うために、制御装置１０は、駆動装置８を用いて第２移動体５を移動して、射出ヘッド３の射出面２と対向する第１位置Ａ１に、第２移動体５のキャッピング装置１３を配置する。そして、制御装置１０は、第２可動部材５１とキャップ部材４８との間に配置されているアクチュエータ５２を用いて、射出ヘッド３の射出面２とキャップ部材４８のキャップ部５０との間に所定空間４９が形成されるように、射出ヘッド３の射出面２とキャップ部材４８のキャップ部５０との位置関係を調整する。例えば、制御装置１０は、アクチュエータ５２を用いて、キャップ部材５１を＋Ｚ方向に移動する。これにより、射出面２がキャップ部５０の内側に配置され、キャップ部５０の内側面の上端と、射出面２の外側の射出ヘッド３（プレート部材３７）の側面とが接触し、所定空間４９が形成される。

キャッピング装置１３は、射出ヘッド３の射出面２とキャップ部５０との間で所定空間４９を形成した状態で、吸引装置５５を作動することによって、所定空間４９の流体を吸引口５３を介して吸引可能である。キャッピング装置１３は、吸引口５３より所定空間４９の流体（主に気体）を吸引して、所定空間４９を負圧にすることができる。キャッピング装置１３は、所定空間４９を負圧にすることによって、キャビティ３４等、射出ヘッド３の内部のインクを、射出口１を介して吸引可能である。キャッピング装置１３は、所定空間４９の流体を吸引することによって、射出ヘッド３の内部において、射出口１に向かうインクの流れを生成できる。

なお、図４及び図５を参照して説明したキャッピング装置１３は、主に射出ヘッド３のインクを吸引する吸引機能を有するが、射出面２（射出口１）の乾燥を抑制する機能（保湿機能）を有していてもよい。例えば、キャップ部５０の内側に湿った多孔部材（メッシュ部材）を配置し、その湿った多孔部材を含むキャップ部５０と射出ヘッド３の射出面２とを対向させることによって、射出面２の乾燥を抑制できる。すなわち、射出面２とキャップ部５０とで形成される空間４９の内側に、湿った多孔部材を配置することによって、射出面２の乾燥を抑制できる。

以下の説明において、第２移動体５を第１位置Ａ１に配置して、射出面２とキャップ部５０とを対向させて、射出面２をキャップ部材４８で覆う処理を適宜、キャッピング処理、と称する。

次に、図６及び図７を参照しながら、インク供給装置９について説明する。図６は、インク供給装置９の一例を示す図、図７は、インク供給装置９が有する加圧装置７０の一例を示す図である。

図６及び図７において、インク供給装置９は、射出ヘッド３と流路６１を介して接続され、射出ヘッド３にインクを送出可能なインク送出装置６０と、インク送出装置６０と射出ヘッド３との間の流路６１に配置され、流路６１の少なくとも一部の圧力を調整可能な圧力調整装置６３とを備えている。

インク送出装置６０は、インクを収容するインクタンク、及びインクタンクのインクを送出するための加圧ポンプ等を含み、流路６１にインクを送出可能である。インク送出装置６０より流路６１に送出されたインクは、その流路６１を介して、射出ヘッド３に送られる。

流路６１は、チューブ部材の内部流路を含み、インクは、流路６１を流れることができる。流路６１は、射出ヘッド３の内部流路と接続されている。射出ヘッド３の内部流路は、上述のキャビディ３４等を含む。射出ヘッド３の内部流路は、射出ヘッド３の内部において、射出口１と結ばれるように形成されている。本実施形態において、流路６１は、射出ヘッド３の内部流路を介して、射出口１と結ばれている。

圧力調整装置６３は、例えばレギュレータ機構を含み、圧力調整装置６３と射出ヘッド３との間の流路６１、及びその流路６１に接続される射出ヘッド３の内部流路の圧力を調整可能である。

以下の説明において、圧力調整装置６３と射出ヘッド３との間の流路６１、及びその流路６１に接続される射出ヘッド３の内部流路を総称して適宜、第１流路７１、と称する。

圧力調整装置６３は、電力供給源から供給される電力により作動する。圧力調整装置６３は、射出ヘッド３の内部において少なくとも一部が射出口１と結ばれるように形成された第１流路７１を第２圧力Ｐ２に調整して、射出口１よりインクを射出させる。

本実施形態において、圧力調整装置６３によって調整される第２圧力Ｐ２は、チャンバ装置によって調整される第１圧力Ｐ１より低い。

また、インク供給装置９は、第１流路７１と結ばれ、圧力調整装置６３に対する電力の供給停止時に、第１流路７１の圧力が、第１，第２圧力Ｐ１，Ｐ２より高くなるように、第１流路７１を加圧する加圧装置７０を備えている。

図７に示すように、加圧装置７０は、上端部７２Ａ及び下端部７２Ｂを有し、下端部７２Ｂが第１流路７１に結ばれた第２流路７２と、第２流路７２を鉛直方向に移動可能なシリンダ部材７３と、シリンダ部材７３が第２流路７２の上端部７２Ａに配置されるように、シリンダ部材７３の位置を固定可能な固定機構７４とを有する。

第２流路７２は、チューブ部材の内部流路を含み、その第２流路７２の下端部７２Ｂは、圧力調整装置６３と射出ヘッド３との間における第１流路７１に接続されている。

固定機構７４は、電磁石を含み、電力供給源から供給される電力によって作動する。本実施形態において、圧力調整装置６３に電力を供給する電力供給源と、固定機構７４に電力を供給する電力供給源とは、同一の電力供給源である。したがって、圧力調整装置６３に電力が供給されているとき、固定機構７４にも電力が供給される。一方、電力供給源に異常が発生し、圧力調整装置６３に対する電力の供給が停止されたとき、固定機構７４に対する電力の供給も停止される。

シリンダ部材７３は、例えば金属製である。固定機構７４は、第２流路７２の上端部７２Ａの近傍に配置されている。固定機構７４に電力が供給されて、その固定機構７４の電磁石が磁力を発生しているとき、その磁力によって、鉛直方向（Ｚ軸方向）に関するシリンダ部材７３の位置が固定される。すなわち、固定機構７４に電力が供給されて、その固定機構７４の電磁石が磁力を発生しているとき、シリンダ部材７３が第２流路７２の上端部７２Ａに配置されるように、シリンダ部材７３の位置が固定される。図７は、固定機構７４の電磁石による磁力によって、シリンダ部材７３が第２流路７２の上端部７２Ａに配置されている状態を示す。

シリンダ部材７３の少なくとも一部は、第２流路７２を鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動可能である。固定機構７４に対する電力の供給が停止されて、その固定機構７４の電磁石が磁力を発生しないとき、固定機構７４によるシリンダ部材７３の位置の固定が解除される。その結果、重力の作用により、シリンダ部材７３が第２流路７２を下方に移動（落下）する。

第２流路７２においてシリンダ部材７３が下方へ移動（落下）することによって、その第２流路７２に接続されている第１流路７１が加圧される。このように、本実施形態においては、圧力調整装置６３に対する電力の供給停止時に、固定機構７４に対する電力の供給も停止され、その結果、シリンダ部材７３が落下して、第１流路７１が加圧される。

本実施形態においては、電力の供給停止時に、第１流路７１の圧力（第３圧力）Ｐ３が、第１，第２圧力Ｐ１，Ｐ２より高くなるように、第１流路７１が加圧される。

次に、上述の構成を有する液滴吐出装置ＩＪの動作の一例について説明する。

デバイスを製造するために、電力供給源より液滴吐出装置ＩＪに電力が供給されると、液滴吐出装置ＩＪの作動が開始される。また、チャンバ装置によって、第１空間が第１圧力Ｐ１に調整される。

制御装置１０は、インク送出装置６０よりインクを送出する。また、制御装置１０は、圧力調整装置６３を用いて、第１流路７１を第２圧力Ｐ２に調整する。これにより、射出口１よりインクの射出が可能な状態となる。

制御装置１０は、射出ヘッド３の射出面２と対向する第１位置Ａ１に、基板Ｐを保持した第１移動体４を配置する。そして、制御装置１０は、駆動装置８を制御して、第１移動体４の基板Ｐを射出ヘッド３の射出口１に対してＹ軸方向に移動しつつ、射出ヘッド３の射出口１より、基板Ｐに液滴Ｄを吐出（供給）する。これにより、基板Ｐには、液滴Ｄによりパターンが形成される。

基板Ｐに対する液滴Ｄの吐出動作が終了した後、制御装置１０は、第１移動体４から基板Ｐを搬出するために、駆動装置８を制御して、第１移動体４を第２位置Ａ２に移動する。本実施形態においては、駆動装置８は、複数の移動体４、５、６、７を−Ｙ方向（第１位置Ａ１から第２位置Ａ２へ向かう方向）に一緒に移動する。

制御装置１０は、基板搬送装置２７を用いて、第２位置Ａ２に配置された第１移動体４から基板Ｐを搬出するとともに、その第１移動体４に新たな基板Ｐを搬入する。

一方、制御装置１０は、駆動装置８を制御して、複数の移動体４、５、６、７を＋Ｙ方向（第２位置Ａ２から第１位置Ａ１へ向かう方向）に一緒に移動し、第１位置Ａ１に第２移動体５を配置する。

制御装置１０は、第１位置Ａ１に配置された第２移動体５を用いて、射出ヘッド３のメンテナンス処理を実行する。第２移動体５のキャッピング装置１３は、射出ヘッド３と協働して、メンテナンス処理（キャッピング処理）を実行する。制御装置１０は、図５等を参照して説明したように、キャッピング装置１３を用いて、射出ヘッド３の射出口１を吸引する。

第２移動体５による射出ヘッド３に対するキャッピング処理が終了した後、制御装置１０は、駆動装置８を制御して、複数の移動体４、５、６、７を＋Ｙ方向（第２位置Ａ２から第１位置Ａ１へ向かう方向）に一緒に移動し、第１位置Ａ１に第１移動体４を配置する。制御装置１０は、第１位置Ａ１に配置された第１移動体４に保持されている基板Ｐに対して、射出ヘッド３より液滴Ｄを吐出する処理（パターン形成処理）を開始する。第１移動体４は、射出ヘッド３と協働して、液滴Ｄで基板Ｐにパターンを形成する処理（パターン形成処理）を実行する。

本実施形態においては、複数（例えば１０〜２０枚程度）の基板Ｐに対して液滴Ｄが吐出され、各基板Ｐに液滴Ｄでパターンが形成される。

液滴吐出装置ＩＪの作動中に、例えば停電が発生する等、電力供給源から圧力調整装置６３に対する電力の供給が停止した場合、射出口１からのインクの射出動作が停止する。その状態を放置しておくと、射出口１の近傍のインクが乾燥して、射出口１が詰まる可能性がある。

本実施形態においては、圧力調整装置６３に対する電力の供給停止時に、第１流路７１の圧力（第３圧力）Ｐ３が、第１，第２圧力Ｐ１，Ｐ２より高くなるように、加圧装置７０が第１流路７１を加圧する。上述のように、第１圧力Ｐ１は、射出面２が面する第１空間（外部空間）の圧力である。第２圧力Ｐ２は、液滴吐出装置ＩＪ（圧力調整装置６３）の作動時（圧力調整装置６３に対する電力の供給時）における第１流路７１の圧力である。第３圧力Ｐ３は、液滴吐出装置ＩＪ（圧力調整装置６３）の異常時（圧力調整装置６３に対する電力の供給停止時）における第１流路７１の圧力である。

圧力調整装置６３の異常時に、第１流路７１の第３圧力Ｐ３が、第１，第２圧力Ｐ１，Ｐ２より高くなるので、インクのメニスカスが、射出口１の外側に配置される。

図８は、圧力調整装置６３の異常時（電力の供給停止時）に、第１流路７１の圧力（第３圧力）Ｐ３が、第１，第２圧力Ｐ１，Ｐ２より高くなって、インクのメニスカスが射出口１の外側に配置されている状態を示す模式図である。

本実施形態においては、加圧装置７０は、インクのメニスカスが射出口１の外側に配置されるように、第１流路７１を加圧する。本実施形態においては、加圧装置７０は、そのインクで射出口１が覆われるように、第１流路７１を加圧して、インクのメニスカスの位置を調整する。

これにより、射出口１の近傍において、インクが乾燥することが抑制される。射出口１を覆うように配置されたインクの表面の一部は乾燥する可能性があるものの、射出口１の近傍、及び射出口１の内側のインクの乾燥は抑制される。したがって、射出口１の近傍、あるいは射出口１の内側のインクの固化が抑制され、射出口１が詰まることが抑制される。

以上説明したように、本実施形態によれば、圧力調整装置６３に対して電力が供給されているときには、圧力調整装置６３によって第１流路７１が第２圧力Ｐ２に調整されて、射出口１よりインクが良好に射出される。また、圧力調整装置６３に対する電力の供給が停止したときには、加圧装置７０によって第１流路７１が第１，第２圧力Ｐ１，Ｐ２より高い圧力になるように加圧されるので、射出口１の近傍、及び射出口１の内側におけるインクの乾燥、固化が抑制され、射出口１が詰まることが抑制される。したがって、液滴吐出装置ＩＪの性能の低下が抑制される。

また、インクのメニスカスが、射出口１の外側に配置されるように、第１流路７１が加圧されるので、電力の供給停止時に、射出口１をインクで覆うことができる。したがって、射出口１の近傍、及び射出口１の内側においてインクが乾燥、固化することが抑制される。したがって、電力の供給が停止しても、射出口１が詰まることが抑制される。

本実施形態においては、加圧装置７０は、上端部７２Ａ及び下端部７２Ｂを有し、下端部７２Ｂが第１流路７１に結ばれた第２流路７２と、第２流路７２を鉛直方向に移動可能なシリンダ部材７３と、シリンダ部材７３が第２流路７２の上端部７２Ａに配置されるように、シリンダ部材７３の位置を固定可能な電磁石を含む固定機構７４とを含み、その固定機構７４は、圧力調整装置６３に電力を供給する電力供給源から供給される電力によって作動する。したがって、電力供給源から圧力調整装置６３に対する電力の供給が停止したとき、加圧装置７０は確実に作動することができる。

なお、本実施形態においては、圧力調整装置６３に対する電力の供給が停止されたとき、加圧装置７０が第１流路７１を加圧する場合について説明したが、キャッピング装置１３の吸引装置５５に対する電力の供給が停止されたときに、加圧装置７０が第１流路７１を加圧してもよい。吸引装置５５に対する電力の供給が停止されて、キャッピング処理を実行できなくなると、射出口１の近傍、及び射出口１の内側においてインクが乾燥、固化して、射出口１が詰まる可能性がある。したがって、吸引装置５５に対する電力の供給が停止されたときにおいても、加圧装置７０で第１流路７１を加圧することによって、射出口１が詰まることが抑制される。例えば、加圧装置７０の固定機構７４に対して電力を供給する電力供給源と、キャッピング装置１３の吸引装置５５に対して電力を供給する電力供給源とが、同一の電力供給源である場合、その電力供給源による電力の供給が停止されて、キャッピング装置１３の吸引装置５５に対する電力の供給が停止され、吸引装置５５が作動しなくなったとき、加圧装置７０は、第１流路７１を加圧することができる。

なお、上述の各実施形態においては、基板Ｐが、ガラス基板であり、基板Ｐにカラーフィルタを形成する場合に好適であるが、基板Ｐが、ＬＴＣＣ基板（グリーンシート）であり、基板Ｐに配線パターン（回路パターン）を形成する場合にも適している。また、基板Ｐとしては、ガラス基板、グリーンシートのみならず、半導体ウエハ等、製造するデバイスに応じて、適宜選択可能である。

また、使用されるインクとしても、カラーフィルタ製造用のインクのみならず、例えば配線パターンを製造するための銀等の導電性微粒子を含むもの、例えば特開２００５−３４８３７号公報等に開示されているような、金、銅、パラジウム、及びニッケル等の金属微粒子であってもよいし、導電性ポリマーであってもよい。また、使用される分散媒も、導電性微粒子に応じて適宜選択可能である。また、配線パターンのみならず、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）の少なくとも一部を形成することもできる。

また、液滴吐出装置ＩＪを用いて製造可能なデバイスとしては、カラーフィルタ、回路基板に限られず、例えば配向膜等、液晶装置の少なくとも一部を形成することができるし、有機ＥＬ装置の少なくとも一部を形成することもできる。

１…射出口、２…射出面、３…射出ヘッド、９…インク供給装置、５５…吸引装置、５８…キャップ部材、６３…圧力調整装置、７０…加圧装置、７１…第１流路、７２…第２流路、７２Ａ…上端部、７２Ｂ…下端部、７３…シリンダ部材、７４…固定機構

Claims (6)

1. 第１圧力の第１空間に面する射出面に配置された射出口を有し、前記射出口より前記第１空間にインクを射出可能な射出ヘッドと、
   供給される電力により作動し、前記射出ヘッドの内部において前記射出口と結ばれるように形成された第１流路を第２圧力に調整して、前記射出口より前記インクを射出させる圧力調整装置と、
   前記第１流路と結ばれ、前記圧力調整装置に対する前記電力の供給停止時に、前記第１流路の圧力が前記第１，第２圧力より高くなるように前記第１流路を加圧する加圧装置と、を備える液滴吐出装置。
2. 前記加圧装置は、前記インクのメニスカスが、前記射出口の外側に配置されるように、前記第１流路を加圧する請求項１記載の液滴吐出装置。
3. 前記第１空間において前記射出面と対向して、前記射出面との間に所定空間を形成可能なキャップ部材と、
   供給される電力により作動し、前記所定空間の圧力を低下させて、前記射出口より前記インクを吸引する吸引装置と、を備え、
   前記加圧装置は、前記吸引装置に対する前記電力の供給停止時に、前記第１流路を加圧する請求項１又は２記載の液滴吐出装置。
4. 前記加圧装置は、上端部及び下端部を有し、前記下端部が前記第１流路に結ばれた第２流路と、前記第２流路を鉛直方向に移動可能なシリンダ部材と、前記シリンダ部材が前記第２流路の前記上端部に配置されるように、前記シリンダ部材の位置を固定可能な固定機構とを含み、
   前記固定機構は、前記圧力調整装置に前記電力を供給する供給源から供給される電力によって作動する請求項１〜３のいずれか一項記載の液滴吐出装置。
5. 第１圧力の第１空間に面する射出ヘッドの射出面に配置された射出口と結ばれるように形成された第１流路を圧力調整装置により第２圧力に調整して、前記射出口より前記第１空間にインクを射出することと、
   前記圧力調整装置の異常時に、前記第１流路の圧力を、前記第１，第２圧力より高くして、前記インクのメニスカスを前記射出口の外側に配置することと、を含む液滴吐出装置の駆動方法。
6. 前記インクで前記射出口が覆われるように、前記インクのメニスカスの位置が調整される請求項５記載の駆動方法。

Images