(57)【要約】【課題】循環動作において、吐出ヘッドから液体が漏出することを防止すること。【解決手段】液体吐出装置は、大気圧に対して内部が負圧に維持されるノズルを有し、該ノズルから第一の液体を吐出する吐出ヘッドと、前記第一の液体を収容する第一の液体収容部と、第二の液体を収容する第二の液体収容部と、前記第一の液体収容部の内部空間を、前記吐出ヘッドに連通し、前記第一の液体を収容する第一の収容空間と、前記吐出ヘッドと連通せず、前記第二の液体を収容する第二の収容空間とに区画する可撓性部材と、前記第二の収容空間と前記第二の液体収容部との間で、前記第二の液体を循環させる循環手段と、前記第二の液体を循環する際に、循環しない場合よりも前記ノズルの内部の負圧が増加するように、前記第二の液体の圧力を減圧する減圧手段と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧に対して内部が負圧に維持されるノズルを有し、該ノズルから第一の液体を吐出する吐出ヘッドと、
前記第一の液体を収容する第一の液体収容部と、
第二の液体を収容する第二の液体収容部と、
前記第一の液体収容部の内部空間を、前記吐出ヘッドに連通し、前記第一の液体を収容する第一の収容空間と、前記吐出ヘッドと連通せず、前記第二の液体を収容する第二の収容空間とに区画する可撓性部材と、
前記第二の収容空間と前記第二の液体収容部との間で、前記第二の液体を循環させる循環手段と、
前記第二の液体を循環する際に、循環しない場合よりも前記ノズルの内部の負圧が増加するように、前記第二の液体の圧力を減圧する減圧手段と、を備える、
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体吐出装置であって、
前記第二の液体の圧力を計測する計測手段を更に備える、
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の液体吐出装置であって、
前記第二の液体収容部は、前記吐出ヘッドよりも低い液面で前記第二の液体を収容し、
前記第二の液体収容部における前記第二の液体の液面を計測する計測手段を更に備える、
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項４】
請求項１に記載の液体吐出装置であって、
前記減圧手段は、前記第二の液体の圧力を段階的に減圧する、
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項５】
請求項２または請求項３に記載の液体吐出装置であって、
前記計測手段の計測結果に基づいて前記循環手段を制御する制御手段を更に備える、
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項６】
請求項２または請求項３に記載の液体吐出装置であって、
前記計測手段の計測結果に基づいて前記減圧手段を制御する制御手段を更に備える、
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項７】
請求項１に記載の液体吐出装置であって、
前記循環手段は、
前記第二の収容空間と前記第二の液体収容部とに連通した二つの流路と、
前記二つの流路の一方に設けられた送液手段と、を含む、
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項８】
請求項１に記載の液体吐出装置であって、
前記第二の液体収容部に前記第二の液体を送液手段を更に備え、
前記第二の液体収容部は、前記吐出ヘッドよりも低い液面で前記第二の液体を収容し、
前記送液手段は、前記第二の液体収容部における前記第二の液体の液面を調整し、
前記減圧手段は、前記第二の液体収容部の内部の気圧を減圧することにより、前記第二の液体を減圧する、
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項９】
請求項８に記載の液体吐出装置であって、
前記第二の液体収容部を、前記減圧手段または大気に選択的に連通させる弁を更に備える、
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の液体吐出装置であって、
前記第二の液体を収容する第三の液体収容部を更に備え、
前記第二の液体収容部は、前記吐出ヘッドよりも低い液面で前記第二の液体を収容し、
前記減圧手段は、前記第二の液体収容部と前記第三の液体収容部との間で、前記第二の液体を送液する送液手段であり、かつ、前記第二の液体収容部における前記第二の液体の液面を低下させることにより、前記第二の液体を減圧する、
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の液体吐出装置であって、
前記第二の液体収容部および前記第三の液体収容部は、大気に開放されている、
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の液体吐出装置を制御する方法であって、
前記減圧手段により前記ノズルの負圧を増加させ、
前記循環手段により前記第二の液体を循環させる、
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
基板に樹脂を吐出する、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の液体吐出装置を備えたことを特徴とするインプリント装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のインプリント装置によりインプリントを行う工程と、
インプリントがなされた基板を処理する工程と、を含む、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吐出ヘッドを備える液体吐出装置では、液体の漏出を防止するため、吐出ヘッドのノズル内の圧力（以下、単に「ヘッド内圧」と称す）が、通常、大気圧に対して負圧に維持される。
【０００３】
特許文献１には、液体収容ユニット内が、可撓性部材により第１の収容空間と第２の収容空間に分離された装置が開示されている。第１の収容空間と吐出ヘッドが連通しており、第１の収容空間に吐出用液体が収容される。第２の収容空間には液状充填剤が収容されている。圧力制御手段により液状充填剤の圧力を調整し、ヘッド内圧が負圧に維持される。液状充填剤に気泡が混入していると、ヘッド内圧に影響を与える。そこで、第２の収容空間と脱気装置との間で液状充填剤を循環させる構成も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−９２５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液状充填剤を循環させると、液状充填剤に圧力変動が生じ得る。例えば、液状充填剤の循環をポンプにより行う場合、ポンプの脈動により液状充填材の圧力変動が生じ得る。この圧力変動はヘッド内圧の変動の要因となり、吐出ヘッドから液体が漏出する場合がある。
【０００６】
本発明は、循環動作において、吐出ヘッドから液体が漏出することを防止する技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、例えば、
大気圧に対して内部が負圧に維持されるノズルを有し、該ノズルから第一の液体を吐出する吐出ヘッドと、
前記第一の液体を収容する第一の液体収容部と、
第二の液体を収容する第二の液体収容部と、
前記第一の液体収容部の内部空間を、前記吐出ヘッドに連通し、前記第一の液体を収容する第一の収容空間と、前記吐出ヘッドと連通せず、前記第二の液体を収容する第二の収容空間とに区画する可撓性部材と、
前記第二の収容空間と前記第二の液体収容部との間で、前記第二の液体を循環させる循環手段と、
前記第二の液体を循環する際に、循環しない場合よりも前記ノズルの内部の負圧が増加するように、前記第二の液体の圧力を減圧する減圧手段と、を備える、
ことを特徴とする液体吐出装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、循環動作において、吐出ヘッドから液体が漏出することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る液体吐出装置の概略図。
【図２】気泡の混入例を示す図。
【図３】図１の液体吐出装置の動作説明図。
【図４】本発明の別実施形態に係る液体吐出装置の概略図。
【図５】図４の液体吐出装置の動作説明図。
【図６】図４の液体吐出装置の動作説明図。
【図７】本発明の別実施形態に係る液体吐出装置の概略図。
【図８】制御ユニットのブロック図。
【図９】（Ａ）および（Ｂ）は図８の制御ユニットが実行する処理例を示すフローチャート。
【図１０】本発明の一実施形態に係るインプリント装置の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第一実施形態＞
＜装置の構成＞
図１は本発明の一実施形態に係る液体吐出装置１の概略図である。液体吐出装置１は、液体収容部４、吐出ヘッド３、循環ユニットＣＵ、圧力調整ユニット１３および搬送ユニット５を含む。
【００１１】
吐出ヘッド３は複数のノズル３ａと、各ノズル３ａに設けられた吐出素子とを含み、液体収容部４に収容された液体９を、各ノズル３ａが開口した吐出面１０から吐出する。吐出素子は、ノズル３ａ内に圧力を発生させてノズル３ａ内の液体９を吐出させる素子である。吐出素子としては、例えば、発熱素子や圧電素子を採用可能である。発熱素子の場合、その熱により液体を発泡させて液滴を吐出させる。圧電素子の場合、その変形により液滴を吐出させる。吐出ヘッド３には、インクジェットプリンタの記録ヘッドの技術が適用可能である。本実施形態の場合、吐出ヘッド３は、移動不能であるが、吐出ヘッド３が移動可能であってもよい。
【００１２】
液体収容部４は、その外壁を構成する中空の筐体７を含み、液体９を収容する液体収容器である。吐出ヘッド３は筐体７の下部に支持されている。筐体７の内部空間は、可撓性部材３０により、収容空間３２と収容空間３３とに区画されている。収容空間３２は吐出ヘッド３（つまりノズル３ａ）と連通し、かつ、液体９を収容する。収容空間３３は吐出ヘッド３（つまりノズル３ａ）と連通せず、液体１１を収容する。本実施形態では、筐体７の収容空間３２が、直接吐出ヘッド３と連通しているが、チューブ等を介してこれらが連通する構成も採用可能である。
【００１３】
液体９は、液体吐出装置１の用途に応じて選択され、例えば、インク、導電性液体、樹脂（例えばＵＶ硬化性樹脂）等を採用可能である。液体１１は、ノズル３ａの圧力制御（換言すると液体９の圧力制御）のために作動液として用いられる液状充填剤である。液体１１のことを液状充填剤と呼ぶ場合がある。液状充填剤１１は、例えば、非圧縮性を有する物質であり、水等の液体や、ゲル状物質を用いることができる。液状充填剤１１は、気体に比べて、外的な温度および圧力の変化に対し、自身への体積に対する影響を受けにくい。したがって、液体吐出装置１の周辺の気温または気圧が変化しても、液体１１の体積はほとんど変動せず、第１収容空間３２における液体９の圧力の変動が抑制される。
【００１４】
可撓性部材８は、例えば、厚さが薄いフィルム状の部材である。本実施形態の場合、可撓性部材３０は、筐体７を左右に区画する壁体を構成している。しかし、上下に区画する壁体であってもよい。また、可撓性部材３０は袋体であってもよく、収容空間３２は可撓性部材３０に包まれるように形成された空間であってもよい。可撓性部材８は、接液性等の観点から液体９の特性に適した部材を選定することができる。例えば、液体９が溶剤の場合、可撓性部材８は、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）等の耐薬品性に優れた材料から形成された部材であってもよい。
【００１５】
液体９の密度と液状充填剤１１の密度との差は、液体９の密度と気体の密度との差に比べて小さい。収容空間３２に収容される物質の密度と収容空間３３に充填される物質の密度との差をより小さくすることで、筐体７に衝撃が加えられた際の可撓性部材８の揺動を抑制することができる。
【００１６】
例えば、収容空間３３に気体が充填されている場合を想定する。気体の密度は液体９の密度に対して非常に小さい。このように密度差がある場合、充填気体は、可撓性部材８の動きに従って筐体７内を移動する。したがって、筐体７に衝撃が加えられた際、充填気体は、可撓性部材８の動きをほとんど抑制せず、充填可撓性部材８は比較的大きく揺動する。
【００１７】
本実施形態では、収容空間３３に収容される充填剤を液体とした。そのため、筐体７に衝撃が加えられた際、液状充填剤１１と、液体９を収容する可撓性部材８とが互いに動きを抑制しあい、可撓性部材８の揺動が抑制される。液体収容部４が液体吐出装置１の内部で移動する場合もある。このような場合であっても、可撓性部材８の揺動が抑制される。可撓性部材８の揺動が抑制されることで、可撓性部材８が収容する液体９の圧力変動が抑制される。
【００１８】
以上のように、本実施形態によれば収容空間３２に収容された液体９の圧力変動が抑制される。したがって、吐出ヘッド３における液体９の圧力変動が抑制され、ヘッドの内圧を安定的に負圧に維持することが可能であり、吐出ヘッド３からの液体９の漏れ（液漏れ）が抑制される。
【００１９】
本実施形態の一例として、筐体７の容量を５００ｍｌとし、液体９の初期量を約４００ｍｌとし、液状充填剤１１の初期量を約１００ｍｌとすることができる。無論、これに限られず、筐体７の容量、液体９の初期量および液状充填剤１１の初期量を適宜決定することができる。例えば、筐体７の容量を４００ｍｌとし、液体９の初期量を約４００ｍｌとし、初期状態において液状充填剤１１が収容空間３３に充填されていなくてもよい。
【００２０】
搬送ユニット５は、不図示の搬送機構によりベースプレート２上を移動可能に設けられている。搬送ユニット５は、吐出対象物６を搭載して吐出ヘッド３の下方を移動可能であり、吐出対象物６に対して吐出ヘッド３から液体９が吐出される。搬送ユニット５は、吐出対象物６を吸着する吸着機構を備えていてもよい。
【００２１】
圧力調整ユニット１３は、ノズル３ａの圧力制御（換言すると液体９の圧力制御）を行う機構であり、特に、ノズル３ａを負圧に維持する機構である。圧力調整ユニット１３は、液体収容部１２と、減圧ユニット１８と、制御弁１７とを含む。
【００２２】
液体収容部１２は、液状充填剤１１を収容するサブタンクである。本実施形態の場合、液体収容部１２に収容された液体９の液面Ｌｖと、吐出ヘッド３との位置により、ノズル３ａの内部を大気圧に対して負圧に維持する。すなわち、液体収容部１２は、吐出ヘッド４の吐出面１０の高さＨｈよりも低い液面Ｌｖで液体９を収容し、水頭差によってノズル３ａを負圧に維持する。ノズル３ａを負圧に維持する方法としては、水頭差以外の方法、例えば、ポンプ等のアクチュエータにより、液体収容部４内の液体９の圧力や液体収容部１２の液体１１の圧力を調整する方法も採用可能である。しかし、本実施形態のように水頭差を利用することで比較的簡素な構成でノズル３ａを負圧に維持することができる。
【００２３】
液体収容部１２の内部空間は、液面Ｌｖの上側に形成される気体室１２ａを含む。すなわち、液体収容部１２は、液面Ｌｖの上限高さよりも上壁が高い位置して、気体室１２ａを形成する形成部として機能する箱体である。この気体室１２ａを減圧することで液状充填剤１１を減圧し、ノズル３ａの内部の負圧を一時的に増加することが可能である。
【００２４】
気体室１２ａは、流路１６と連通している。流路１６は大気に開放された開口端３４を有する大気開放流路であり、液体収容部１２の内部空間は大気に連通可能である。制御弁３４は流路１６に設けられており、制御弁３４には減圧ユニット１８が連通している。本実施形態の場合、制御弁３４は三方向弁であり、気体室１２ａを開口端３４と減圧ユニット１８とに選択的に連通可能である。制御弁３４は、通常時は気体室１２ａを開口端３４と連通させ、ノズル３ａの内部の負圧を増加させる際に気体室１２ａを減圧ユニット１８に連通させる。
【００２５】
減圧ユニット１８は、ノズル３ａの内部の負圧を一時的に増加するように液状充填剤１１を減圧する機構であり、本実施形態の場合、気体室１２ａを減圧する機構である。減圧ユニット１８は例えば吸引ポンプと、吸引圧力を制御するレギュレータとを備える。レギュレータの制御圧力を設定することで、ノズル３ａの内部の負圧の増加の程度を調整できる。
【００２６】
液体吐出装置１は、液体貯留部１２内の液状充填剤１１の液面Ｌｖを調整する機構として、液体収容部２５、送液ポンプ２４および液面センサ１４および１５を含む。
【００２７】
液面センサ１４および１５は、液体収容部１２に設けられており、液体収容部１２内の液状充填剤１１の液面Ｌｖを計測する。本実施形態の場合、液面センサ１４は、液面Ｌｖが上限高さにあることを検知するように配置され、液面センサ１５は液面Ｌｖが下限高さにあることを検知するように配置される。液面Ｌｖは、上限高さと下限高さとの間に維持されるように制御される。
【００２８】
液面センサ１４および１５としては、光学式センサが一例として挙げられる。また、例えば、液体収容部１２内に設けられた電極でもよく、電極への接液による通電を検知する方式でもよい。また、静電容量式センサであってもよく、更に、液体収容部１２内にフロートを設けて、フロートの位置を検知する方式であってもよい。このように、液体収容部１２内の液状充填剤１１の液面Ｌｖの位置検出方法は、様々な方法を選択可能である。
【００２９】
液体収容部２５は、液状充填剤１１を収容するメインタンクである。液体収容部２５には、大気連通孔１１が設けられており、液体収容部２５の内部は、大気に開放されている。
【００３０】
液体収容部１２の内部空間と液体収容部２５の内部空間とは流路２２を介して連通している。本実施形態の場合、流路２２は液体収容部１２と液体収容部２５とを接続する配管により形成される。その一方端部は、液体収容部１２の内部空間において、液状充填剤１１の液面Ｌｖの下限高さよりも低い位置に開口し、他方端部は液体収容部２５の底面に近い位置に開口している。
【００３１】
送液ポンプ２４は、流路２２の途中に配置されている。送液ポンプ２４は、通常は停止している。送液ポンプ２４が停止している場合は、流路２２内の液状充填物１１は移動せず、液体収容部１２と液体収容部２５とは非連通状態となる。液面センサ１５が液面Ｌｖが下限高さに低下したことを検知した場合に送液ポンプ２４を駆動して、液体収容部２５内の液状充填剤１１が液体収容部１２へ送液される。液面センサ１４が液面Ｌｖが上限高さに上昇したことを検知すると送液ポンプ２４が停止される。
【００３２】
送液ポンプ２４の例としては、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、送液ポンプ２４に代えてポンプ以外の送液装置を採用することも可能である。例えば液体収容部２５を密閉系として、液体収容部２５内を加圧して送液する構成とすることも可能であり、送液停止中に、流路２２が遮断できればよい。流路２２を遮断できない送液装置を使用する場合は、流路１７の一方端部を液体収容部１２の内部空間において、液状充填剤１１の液面Ｌｖの上限高さよりも高い位置に開口するか、流路２２を開閉する制御弁を設ければよい。
【００３３】
循環ユニットＣＵは、収容空間３３と液体収容部１２との間で、液状充填剤１１を循環させる機構である。本実施形態の場合、循環ユニットＣＵは、収容空間３３と液体収容部１２とに連通した二つの流路１９および２０、二つの流路１９および２０の一方の流路１９に設けた送液ポンプ２１および他方の流路２０に設けた制御弁２３を含む。送液ポンプ２１および制御弁２３と流路１９および２０との組み合わせは、逆の組合せであってもよい。
【００３４】
本実施形態の場合、流路１９および２０は液体収容部４と液体収容部１２とを接続する配管により形成され、その各一方端部は、液体収容部１２の内部空間において、液状充填物１１の液面Ｌｖの下限高さよりも低い位置に開口している。流路１９および２０の各他方端部は、筐体７の側部において収容空間３３に開口している。なお、流路１９および２０の一部にジョイント部を設けて、液体収容部４と液体収容部１２とを分離可能な構成としてもよい。
【００３５】
送液ポンプ２１は、その作動により、収容空間３３と液体収容部１２との間で、液状充填剤１１を循環させる循環ポンプである。本実施形態の場合、送液ポンプ２１の作動により、液体収容部１２→流路１９→収容空間３３→流路２０→液体収容部１２の順に液状充填剤１１が循環する。送液ポンプ２１の例としては、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、送液ポンプ２１に代えてポンプ以外の送液装置を採用することも可能である。本実施形態の場合、送液ポンプ２１は、送液停止中に流路１９を遮断しない。
【００３６】
制御弁２３は流路２０を開閉する弁であり、通常時は閉状態とされ、液状充填剤１１を循環させる場合に開状態とされる。
【００３７】
＜動作例＞
液体吐出装置１の動作例について説明する。吐出ヘッド３から吐出対象物６に液体９を吐出する場合、制御弁１７は液体収容部１２を大気開放し、送液ポンプ２１および２４は停止する。制御弁２３は閉状態とする。
【００３８】
吐出ヘッド３から液体９を吐出したことにより液体９の量が減少すると、ノズル３ａでの液体９の毛管力により可撓性部材３０が収容空間３１を縮小するように変形する。また、毛管力により、液状充填剤１１が流路１９を介して液体収容部１２から収容空間３３へ供給される。そのため、液体収容部１２内の液体９の液面Ｌｖの位置が下がる。液面センサ１５が、液面Ｌｖが下限高さまで低下したことを検知すると、送液ポンプ２４による液状充填剤１１の供給が開始される。液面センサ１４が、液面Ｌｖが上限高さまで上昇したことを検知すると送液ポンプ２４が停止される。
【００３９】
可撓性部材８が、厚さが薄いフィルム状の部材で構成されている場合、液状充填剤１１の圧力と液体９の圧力は、ほぼ同一となる。そのため、液体収容部１２内の液状充填剤１１の液面Ｌｖの高さを制御することで、ノズル３ａ内が液体９を吐出することに適した負圧に制御することが可能である。例えば、吐出ヘッド３から液体９を吐出することに適した負圧としては、-０．３kPaが例として挙げられる。
【００４０】
液体吐出装置１においては、液状充填剤１１に気泡が混入する場合がある。図２は、その一例を示している。同図は、空気が流路１９の壁面を透過して、流路１９に侵入して気泡２７が形成された状態を示している。流路に用いられるチューブ等の配管のガス透過を完全に防止することは困難であり、一定時間の間にチューブ等の配管の壁面を透過した空気が、チューブ等の内部に堆積する。空気は流路１９以外の流路からも侵入する場合がある。流路内に空気が侵入して気泡となると、気泡と流路内の液状充填剤１１の界面が流路抵抗となる。その結果、液体収容部４へ液状充填剤１１を供給しにくくなり、吐出ヘッド３の吐出性能が劣化する。そのため、流路１９内の気泡による流路抵抗が増大する前に気泡２７を除去する必要がある。
【００４１】
そこで、液状充填剤１１の循環動作を行う。循環動作は、制御弁２３を開状態とし、送液ポンプ２１を駆動することにより行う。循環動作により、図３に示すように、気泡２７が液体収容部１２に移動し、液体収容部１２で気液分離が自然発生して液状充填剤１１が脱気される。
【００４２】
循環動作は、液状充填剤１１に気泡が溜まっている場合または溜まっている可能性がある場合に行う。送液ポンプ２１を駆動すると、その脈動等によって、液状充填剤１１の液圧が変動する。したがって、循環動作は、吐出ヘッド３の吐出動作を停止している状態で行うことができる。吐出ヘッド３の吐出動作を停止している状態であっても、液状充填剤１１の液圧が変動すると、吐出ヘッド３から液体９が漏出する場合がある。そこで、送液ポンプ２１を動作させて気泡を移動させる前に、ノズル３ａの内部の負圧を増大させる。まず、制御弁１７を切り替えることで、流路１６と減圧ユニット１８を連通させる。減圧ユニット１８を駆動して液体収容部１２内の圧力を負圧に制御する。液体収容部１２内の圧力は、ノズル３ａのメニスカスが破壊されない圧力とし、送液ポンプ２１を動作させた時の脈動で、吐出面１０から液体９がにじみ出ない圧力とする。
【００４３】
例えば、ノズル３ａのメニスカスが破壊されて吐出面１０から空気が侵入しない限界圧力が、-５ｋPaとする。液体９を吐出ヘッド３から吐出することに適した圧力を-０．３kPaとし、送液ポンプ２１の脈動圧力が±１kPaとする。この場合、減圧ユニット１８の駆動により、ノズル３ａにかかる圧力を-２kPaに制御する。その結果、送液ポンプ２１を動作させた場合、ノズル３ａにかかる圧力は、-１kPaから-３kPaとなり、ノズル３ａが負圧に維持され、吐出面１０から液体９がにじみ出ることを防止できる。また、吐出面１０から空気が侵入しない限界圧力の-５ｋPaに到達していないため、吐出面１０から空気が侵入することも防止できる。
【００４４】
このように、液状充填剤１１を循環する際に、循環しない場合よりもノズル３ａの内部の負圧が増加するように、液状充填剤１１の圧力を減圧することで、吐出面１０から液体９が漏出することを防止できる。上記の説明では、圧力変動の要因を主に送液ポンプ２１の脈動としたが、これに限られず、液状充填剤１１の循環に伴う圧力変動による液体９の漏出を防止できる。
【００４５】
循環動作での送液ポンプ２１の送液速度は遅くてもよい。また、一回の循環動作で、液状充填剤１１の循環が一巡する必要はなく、複数回の循環動作で液状充填剤１１の循環が一巡してもよい。制御弁２３を閉じることで、流路２０内を移動させた気泡２７が、液体収容部１２側から液体収容部４側へ戻ることを防止できる。
【００４６】
循環動作を終了する場合、送液ポンプ２１および減圧ユニット１８を停止し、制御弁２３を閉状態とし、制御弁１７を切り替えてにより液体収容部１２を大気に開放する。これにより、減圧ユニット１８による負圧の増加状態が直ちに解消され、吐出ヘッド３から液体９を吐出することに適した圧力（上記の例では-０．３kPa）に直ちに復帰できる。
【００４７】
ノズル３ａ内に気泡が溜まると吐出不良の要因となる。気泡を排除するために、ノズル３ａから液体９を強制排出することができる。強制排出は、例えば、制御弁２３を閉状態とし、送液ポンプ２１により収容空間３３へ液状充填剤１１を送出して液体９を加圧することによって行うことが可能である。ノズル３ａ内に気泡が溜まる要因の一つとしては、液状充填剤１１の気泡が、可撓性部材８を通過して液体９に侵入することが挙げられる。上述した本実施形態の循環動作を行って、液状充填剤１１の気泡を排除することで、液体９の強制排出の頻度を減らすことができ、液体９の廃棄量を抑制できる。
【００４８】
＜第二実施形態＞
第一実施形態では、減圧ユニット１８を設けたが、送液ポンプ２４を減圧ユニット１８としても利用することが可能である。図４はその一例を示す。同図の例では、減圧ユニット１８および制御弁１７は省略されており、流路１６が常時大気に開放されている。つまり、液体収容部１２は常時大気に開放されている。送液ポンプ２４は、送液方向を切り換え可能である。
【００４９】
液体収容部１２には、液面センサ１４および１５に加えて、液面センサ２８および２９が設けられている。液面センサ２８および２９は液面センサ１４、１５と同様のセンサであってもよい。
【００５０】
液面センサ２８および２９は、循環動作の際の液状充填剤１１の液面Ｌｖを制御するために設けられた負圧シフト用のセンサである。液面センサ２８は、液面センサ１５に対応する下限高さよりも低い高さＬｖ１を検出するように設けられている。液面センサ２９は、液面高さＬｖ１よりも更に低い高さＬｖ０を検出するように設けられている。
【００５１】
循環動作を行う場合、送液ポンプ２４を駆動して、液面Ｌｖを高さＬｖ０と高さＬｖ１との間に維持する。具体的には、送液ポンプ２４を駆動して液体収容部１２から液体収容部２５へ液状充填剤１１を送液し、液面センサ２９により液面Ｌｖが検知されると、送液ポンプ２４を停止する。液面センサ２８により液面Ｌｖが検知されると、送液ポンプ２４を再び駆動し、液面センサ２９により液面Ｌｖが検知されると、送液ポンプ２４を停止する。これらを繰り返すことで、液面Ｌｖを高さＬｖ０と高さＬｖ１との間に維持する。
【００５２】
図５は液面Ｌｖを高さＬｖ０と高さＬｖ１との間に維持されている状態を示す。液面Ｌｖと吐出ヘッド３との高さＨが、通常時（図４）よりも大きくなっており、水頭差の増大によってノズル３ａの内部の負圧が増加する。この状態で、循環動作を行うことにより、第一実施形態と同様、吐出面１０から液体９が漏出することを防止でき、図６に示すように、液体収容部２７において気泡２７を液状充填剤１１から脱気することができる。循環動作を終了する場合、送液ポンプ２１を停止し、制御弁２３を閉状態とする。送液ポンプ２４の送液方向を切り替えて、液状充填剤１１を液体収容部２５から液体収容部１２へ液面センサ１４で液面が検知されるまで送液する。これにより、負圧の増加状態が解消され、吐出ヘッド３から液体９を吐出することに適した圧力に復帰できる。
【００５３】
＜第三実施形態＞
液状充填剤１１の圧力を計測するセンサを設けてもよい。図７はその一例を示す図である。同図は、第一実施形態の構成において、圧力センサ３０が追加されている。なお、第二の実施形態の構成において、圧力センサ３０を追加することも可能である。
【００５４】
圧力センサ３０の圧力検知位置は、ノズル３ａに近い位置の方がノズル３ａ内の圧力をより精度よく検知できる。本実施形態の場合、圧力センサ３０は、流路１９の、液体収容器４側の端部に配置されている。
【００５５】
圧力センサ３０を設けたことにより、循環動作の前の負圧の増加の際、ノズル３ａ内の圧力を計測し、負圧を調整することができる。つまり、ノズル３ａ内の圧力が、メニスカスが破壊されない圧力であって、かつ、送液ポンプ２１を動作させた時の脈動で吐出ヘッド３から液体９がにじみ出ない圧力であることを確認した上で、循環動作を開始できる。また、循環動作中において、ノズル３ａ内の圧力を圧力センサ３０で監視し、圧力が規定範囲を逸脱した場合、送液ポンプ２１を停止させることができる。ノズル３ａ内の圧力が規定範囲を逸脱した場合、ユーザに報知する表示装置あるいは音声出力装置を設けてもよい。これにより、ユーザに異常の通知を行うことが可能となる。
【００５６】
＜第四実施形態＞
上記各実施形態で説明した送液ポンプ２１、２４、制御弁１７、２３および減圧ユニット１８は手動で駆動および駆動停止を制御してもよいが、自動制御を行うことができる。図８は、液体吐出装置１の制御ユニット１００のブロック図である。制御ユニット１００は、ＣＰＵ等の処理部１０１と、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ等の記憶部１０２と、外部デバイスと処理部１０１とをインターフェースするインターフェース部１０３と、を含む。インターフェース部１０３には、ホストコンピュータとの通信を行う通信インターフェースも含まれる。ホストコンピュータは、例えば、液体吐出装置１が配置された工場全体または一領域を制御するコンピュータである。
【００５７】
処理部１０１は記憶部１０２に記憶されたプログラムを実行する。処理部１０１は、吐出ヘッド３に設けられたドライバ３ｃを介して吐出素子３ｂを制御する。また、処理部１０１は、センサ１０４の検知結果に基づいてアクチュエータ１０５を制御する。センサ１０４は、例えば、液面センサ１４および１５、液面センサ２８および２９、圧力センサ３０、搬送ユニット５の搬送機構が備える各種センサ等の少なくともいずれかを含むことができる。アクチュエータ１０５は、例えば、送液ポンプ２１、送液ポンプ２４、減圧ユニット１８、制御弁１７、制御弁２３、搬送ユニット５を移動させる搬送機構が備えるモータ等の少なくともいずれかを含むことができる。
【００５８】
図９（Ａ）および図９（Ｂ）は制御ユニット１００が実行する処理例を示している。図９（Ａ）は液面センサ１４および１５の検知結果に基づいて、送液ポンプ２４を駆動し、液状充填剤１１の液面Ｌｖを上限高さと下限高さに維持しつつ、液体収容部１２へ液状充填剤１１を供給する制御例を示すフローチャートである。
【００５９】
Ｓ１では液面センサ１５が、液面Ｌｖが下限高さまで低下したことを検知したか否かを判定する。検知した場合はＳ２へ進み、検知しない場合は処理を終了する。Ｓ２では送液ポンプ２４の駆動を開始する。Ｓ３では液面センサ１４が、液面Ｌｖが上限高さまで上昇したことを検知したか否かを判定する。検知した場合はＳ４へ進み、検知しない場合は検知するまで待つ。Ｓ４では送液ポンプ２４の駆動を停止する。以上により処理が終了する。
【００６０】
図９（Ｂ）は、液状充填剤１１から気泡を脱気する制御例を示すフローチャートである。ここでは、ノズル３ａの負圧を増加させる処理と、循環動作の処理とを行う。
【００６１】
Ｓ１１では脱気処理の条件が成立したか否かを判定する。脱気処理は、液状充填剤１１に気泡が溜まっている場合または溜まっている可能性がある場合に行う。例えば、液体吐出装置１を起動する場合、液体吐出装置１において液体の吐出動作を所定時間行った場合、液体９の吐出異常が検出された場合、ユーザが指示したした場合を挙げることができる。液体９の吐出異常としては、液体９の不吐出や着弾位置のズレを挙げることができる。吐出異常は、例えばノズル３ａ毎にセンサを設けて該センサにより検知する方式や、吐出対象物６に対する吐出結果を撮像し、その画像解析により検知する方式により判定できる。
【００６２】
Ｓ１２では、液状充填剤１１の圧力を減圧して、ノズル３ａの内部の負圧を増加させる。第一実施形態の場合、制御弁１７を切り替えて流路１６と減圧ユニット１８を連通させ、減圧ユニット１８を駆動して液体収容部１２内の圧力を負圧に制御する。また、第二実施形態の場合、送液ポンプ２４を駆動して、液面Ｌｖを高さＬｖ０と高さＬｖ１との間に維持する。液状充填剤１１を段階的に減圧してもよい。例えば、最終圧力が１００の場合、２５ずつ４回に分けて減圧してもよい。第三実施形態の圧力センサ３０を設けた構成においては、圧力センサ３０の計測結果に基づいて、液状充填剤１１を段階的に減圧することができる。ノズル３ａにかにかかる圧力をゆるやかに変化させることが可能となり、急激な圧力変化による吐出面１０からの泡の侵入の可能性を減少させることが可能となる。液状充填剤１１の減圧は、連続的に滑らかに減圧してもよく、ノズル３ａの急激な圧力変化を更に抑制できる。
【００６３】
ノズル３ａの内部の負圧の増加が完了すると、Ｓ１３で液状充填剤１１の循環動作を開始する。ここでは制御弁２３を開状態とし、送液ポンプ２１を駆動する。液状充填剤１１が流動し、液体収容部１２で脱気される。Ｓ１４では規定時間が経過したか否かを判定する。規定時間は脱気に必要な時間として適宜設定される。規定時間が経過するとＳ１５へ進み、循環動作を停止し、また、液状充填剤１１の減圧を終了してノズル３ａの内部の負圧を元に戻す。以上により処理が終了する。
【００６４】
＜第五実施形態＞
上記各実施形態の液体吐出装置１は、プリンタやインプリント装置等、各種の装置に適用可能である。ここでは第一実施形態の液体吐出装置１をインプリント装置に適用した例について説明するが、他の上記実施形態の液体吐出装置１を適用する場合も同様である。
【００６５】
図１０は、本発明の一実施形態に係るインプリント装置５０の概略図である。インプリント装置５０は、液体吐出装置１を備えたナノインプリント装置である。液体９は、光硬化性の樹脂（レジスト）である。吐出対象物６は基板（ここでは半導体ウェハ）である。以下、それぞれをレジスト９、ウェハ６と呼ぶ場合がある。
【００６６】
インプリント装置５０は、モールド５３を移動するモールド移動部５７と、モールド移動部５７を支持するモールド支持部５８と、露光ユニット５４とを備える。モールド５３は、石英で形成されており、微細パターンが形成されている。
【００６７】
モールド５３はモールド移動部５７にて上下方向に移動可能に構成されている。モールド５３を介してウェハ６に吐出されたレジスト９に、露光ユニット５４によって紫外線が照射される。露光ユニット５４は、露光ユニット支持部５５により支持されている。
【００６８】
吐出ヘッド３からレジスト９が吐出され、ウェハ６上にレジスト９が塗布される。レジスト９を塗布されたウェハ６は、搬送ユニット５によりモールド５３の下部に移動される。その後、モールド移動部５７を駆動してモールド５３を下方向に移動することで、モールド５３をウェハ６上のレジスト９に押圧する。レジスト９はモールド５３に形成された微細パターンに内に充填される。
【００６９】
レジスト９が微細パターンに充填された後に、モールド５３を通して露光ユニット５４から紫外線をレジスト９に照射することで、レジスト９による微細パターンを形成する。微細パターン形成後に、モールド移動部５７を駆動してモールド５３を上方向へ移動することで、形成した微細パターンからモールド５３は離れる。ナノインプリント装置５０では、このような工程を経てウェハ６上に微細パターンを形成する。
【００７０】
インプリント装置５０を用いて、デバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）を製造することができる。この製造方法は、上述したインプリント装置５０を用いて基板（ウェハ、ガラスプレート、フィルム状基板）にパターンを形成する工程を含む。さらに、該製造方法は、パターンを形成された基板を処理する工程（例えばエッチングする工程）を含む。
【００７１】
なお、パターンドメディア（記録媒体）や光学素子などの他の物品を製造する場合には、該製造方法は、エッチングの代わりに、パターンを形成された基板を加工する他の処理を含みうる。
【００７２】
＜他の実施形態＞
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１  液体吐出装置、３  吐出ヘッド、４  液体収容部、１２  液体収容部、１８  減圧ユニット、ＣＵ  循環ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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