(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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３１ａ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。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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を具備することを特徴とするクリーニング方法。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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１又は請求項２に記載のクリーニング方法。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
前記ワイパによって払拭する工程又は、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、
前記吐出ヘッド内の前記液状体を、前記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請求項１から請求項５のいずれかに記載のクリーニング方法。
【請求項７】
前記吐出ヘッド内の前記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、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請求項６に記載のクリーニング方法。
【請求項８】
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７のいずれかに記載のクリーニング方法。
【請求項９】
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８のいずれかに記載のクリーニング方法。
【請求項１０】
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８のいずれかに記載のクリーニング方法。
【請求項１１】
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８のいずれかに記載のクリーニング方法。
【請求項１２】
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、
を具備することを特徴とするクリーニング装置。
【請求項１３】
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１２に記載のクリーニング装置。
【請求項１４】
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１２に記載のクリーニング装置。
【請求項１５】
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１２から請求項１４のうちいずれかに記載のクリーニング装置。
【請求項１６】
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１２に記載のクリーニング装置。
【請求項１７】
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１２に記載のクリーニング装置。
【請求項１８】
前記吐出ヘッド内の前記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請求項１２から請求項１７のいずれかに記載のクリーニング装置。
【請求項１９】
前記吸引手段は、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請求項１８に記載のクリーニング装置。
【請求項２０】
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１２から請求項１９のいずれかに記載のクリーニング装置。
【請求項２１】
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１２から請求項２０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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【図１】
2005001327.tif 000003
【図２】
2005001327.tif 000004
【図３】
2005001327.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005001327.tif 000007
【図６】
2005001327.tif 000008
【図７】
2005001327.tif 000009
【図８】
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