專利名稱：加蓋裝置、加蓋方法及液滴噴出裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加蓋裝置、加蓋方法及液滴噴出裝置。
背景技術(shù)：
近年來，噴墨裝置(液滴噴出裝置)一般被作為噴墨打印機(jī)而廣泛使用。作為此種噴墨裝置的特征，可以列舉如下，可以實(shí)現(xiàn)噴墨頭(噴出頭)的小型·高密度化，可以高精度地將極少量的液滴噴向目的位置，不會(huì)受噴出的液狀體的種類、性質(zhì)等左右，除了紙以外，還可以適用于薄膜、布帛、玻璃基板、合成樹脂基板、金屬基板等任意的印刷介質(zhì)，印刷時(shí)的噪音較低，成本低等。
最近，不僅在原有的印刷方面，而且例如像DNA芯片(也稱為DNA微型陣列)的制造等多方面的應(yīng)用中，噴墨方式受到廣泛的關(guān)注(例如參照專利文獻(xiàn)1)。這里，所謂DNA芯片是指，例如在像載片那樣的基板上以矩陣狀排列粘貼包含數(shù)千～數(shù)萬種DNA片段的溶液的芯片，被用于遺傳基因的種類和分析中。
特開2001-186880號(hào)公報(bào)但是，在噴墨裝置中，需要將要噴出的液狀體(墨液等)填充到噴墨頭的全部噴嘴中。
該填充方法是通過使抽吸帽與噴墨頭的噴嘴開口面密接，利用泵吸附液狀體，從噴嘴開口面對(duì)墨液室進(jìn)行吸抽脫氣，而將液狀體填充到墨液室內(nèi)。
但是，由于很難檢測(cè)出液狀體完全地填充到了噴嘴的頭端的情況，因此要略微延長(zhǎng)泵的抽吸時(shí)間來進(jìn)行抽吸脫氣，所以會(huì)產(chǎn)生液狀體從噴嘴頭端被白白地排出的問題。
另外，在制造所述的DNA芯片等的情況下，不僅難以使極少量的生物高分子溶液填充至噴嘴頭端，而且當(dāng)采用與噴墨裝置相同的填充方法時(shí)，會(huì)產(chǎn)生將極少量而且昂貴的生物高分子溶液白白地丟棄的問題。
另外，噴墨裝置在發(fā)生了液狀體的噴出故障的情況下，需要對(duì)噴墨頭進(jìn)行沖洗等恢復(fù)動(dòng)作。
在該情況下，由于利用泵從噴嘴開口面抽吸液狀體，因此會(huì)產(chǎn)生將液狀體白白地排出的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為鑒于此種情況而進(jìn)行的，目的在于提供一種不會(huì)將由噴墨方式噴出的液狀體白白地排出的、可以進(jìn)行液狀體向噴墨頭的填充動(dòng)作和噴出故障狀態(tài)的噴墨頭的恢復(fù)動(dòng)作的加蓋裝置、加蓋方法及液滴噴出裝置。
為了實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明采用了以下的手段。
即，本發(fā)明的加蓋裝置，是利用覆蓋機(jī)構(gòu)覆蓋具有貯留液狀體的空腔、與該空腔連通的噴嘴和用于使貯留在所述空腔內(nèi)的液狀體從所述噴嘴噴出的噴出機(jī)構(gòu)的噴出頭的加蓋裝置，其特征是，覆蓋機(jī)構(gòu)具備具有對(duì)氣體的透過性高的透氣性構(gòu)件的第1覆蓋機(jī)構(gòu)、和具有將噴嘴附近保持在濕潤(rùn)狀態(tài)的濕潤(rùn)構(gòu)件的第2覆蓋機(jī)構(gòu)。
這里，在噴出頭上連接有用于向空腔供給液狀體的液狀體流路。另外，在該液狀體流路上，連接有貯留了液狀體的液狀體貯留部。
另外，所謂透氣性構(gòu)件是意味著能理想地透過氣體但在某臨界壓力下不能使液狀體透過的過濾器等的構(gòu)件。該透氣性構(gòu)件例如最好為由聚四氟乙烯等的微細(xì)纖維制成的、平均孔徑為1到3μm的材料。
另外，所謂濕潤(rùn)構(gòu)件是意味著液狀體濕潤(rùn)了對(duì)液狀體的吸收性高的材料的狀態(tài)的構(gòu)件。作為該濕潤(rùn)構(gòu)件，例如最好為海綿等多孔材料，并且是彈性材料。
根據(jù)本發(fā)明，在用第1覆蓋機(jī)構(gòu)覆蓋了噴出頭的狀態(tài)下，當(dāng)經(jīng)由透氣性構(gòu)件從噴嘴開口面(或噴出頭頭端面)抽吸液狀體時(shí)，空腔內(nèi)的壓力低于液狀體貯留部?jī)?nèi)的壓力，液狀體貯留部?jī)?nèi)的液狀體會(huì)經(jīng)由液狀體流路而流入空腔內(nèi)，該液狀體即被填充到整個(gè)噴出頭內(nèi)。這里，由于透氣性構(gòu)件雖然使氣體透過，但是不使液狀體透過，因此，噴出頭內(nèi)的全部氣體被抽吸，同時(shí)，液狀體的流動(dòng)會(huì)停留在噴嘴頭端。因而就可以完全地將噴出頭內(nèi)的氣體抽吸除去，而僅將液狀體填充到該噴出頭內(nèi)。另外，還可以防止因氣體在噴出頭內(nèi)的殘留引起的噴嘴內(nèi)的堵塞或噴出故障。
另外，在液狀體被填充到噴出頭內(nèi)的狀態(tài)下，當(dāng)用第2覆蓋機(jī)構(gòu)覆蓋該噴出頭時(shí)，由于噴嘴開口面與濕潤(rùn)構(gòu)件相面對(duì)，因此液狀體就不會(huì)在噴嘴內(nèi)干燥。所以，可以防止在噴嘴內(nèi)形成彎月面的液狀體的粘度上升。另外，還可以防止因粘度上升引起的噴嘴內(nèi)的堵塞或噴出故障。
本發(fā)明是先前所述的加蓋裝置，其特征是，第1覆蓋機(jī)構(gòu)在與透氣性構(gòu)件的噴出頭相反一側(cè)，具備與該第1覆蓋機(jī)構(gòu)的外部連通的第1連通管，另外，第2覆蓋機(jī)構(gòu)在與濕潤(rùn)構(gòu)件的噴出頭相反一側(cè)，具有與該第2覆蓋機(jī)構(gòu)的外部連通的第2連通管。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)在利用第1覆蓋機(jī)構(gòu)的透氣性構(gòu)件覆蓋了噴出頭的狀態(tài)下對(duì)該噴出頭內(nèi)進(jìn)行抽吸時(shí)，噴出頭內(nèi)的全部氣體被抽吸，該氣體經(jīng)過第1連通管向加蓋裝置的外部排出。所以就可以經(jīng)過第1連通管排出氣體。
另外，在第2覆蓋機(jī)構(gòu)的濕潤(rùn)構(gòu)件所含的液狀體多于特定量的情況下，當(dāng)對(duì)第2覆蓋機(jī)構(gòu)進(jìn)行抽吸時(shí)，第2覆蓋機(jī)構(gòu)內(nèi)的液狀體經(jīng)過第2連通管向加蓋裝置的外部排出。所以就可以經(jīng)過第2連通管排出液狀體。
另外，本發(fā)明是先前所述的加蓋裝置，其特征是，具備與第1連通管和第2連通管連接的抽吸機(jī)構(gòu)、選擇第1覆蓋機(jī)構(gòu)和第2覆蓋機(jī)構(gòu)中的任意一方而使之與抽吸機(jī)構(gòu)連通的選擇機(jī)構(gòu)。
這里，所謂抽吸機(jī)構(gòu)是指泵等，是借助第1連通管或第2連通管對(duì)第1覆蓋機(jī)構(gòu)或第2覆蓋機(jī)構(gòu)進(jìn)行抽吸的構(gòu)件。
另外，所謂選擇機(jī)構(gòu)是指閥等，是將第1覆蓋機(jī)構(gòu)或第2覆蓋機(jī)構(gòu)中的任意一方與抽吸機(jī)構(gòu)連通的構(gòu)件。
根據(jù)本發(fā)明，通過選擇機(jī)構(gòu)使第1覆蓋機(jī)構(gòu)和第2覆蓋機(jī)構(gòu)中的任意一方與抽吸機(jī)構(gòu)連通，抽吸機(jī)構(gòu)進(jìn)行抽吸動(dòng)作，就可以對(duì)所連通一側(cè)的覆蓋機(jī)構(gòu)進(jìn)行抽吸。
另外，本發(fā)明是先前所述的加蓋裝置，其特征是，與第1連通管相比，第2連通管的截面積更大。
如上所述，在第1覆蓋機(jī)構(gòu)中，通過對(duì)噴出頭內(nèi)進(jìn)行抽吸，氣體在第1連通管內(nèi)流動(dòng)，該氣體被向空腔裝置外排出。另外，在第2覆蓋機(jī)構(gòu)中，通過對(duì)多于特定量的液狀體進(jìn)行抽吸，液狀體在第2連通管內(nèi)流動(dòng)，該液狀體就向空腔裝置外排出。
根據(jù)本發(fā)明，即使在第2連通管中產(chǎn)生了液狀體的粘度上升的情況下，由于截面積比第1連通管更大，因此可以防止第2連通管內(nèi)的堵塞。
另外，本發(fā)明是先前所述的加蓋裝置，其特征是，第2覆蓋機(jī)構(gòu)在該第2覆蓋機(jī)構(gòu)和噴出頭接觸側(cè)具備突出部。
這里，所謂突出部是指比該突出部的周圍的平坦部更相對(duì)地突出的部位。另外，該突出部最好是由橡膠或高分子材料等制成的彈性體。
根據(jù)本發(fā)明，在第2覆蓋機(jī)構(gòu)覆蓋了噴出頭的情況下，噴出頭的一部分與突出部接觸。這里，噴出頭和突出部的接觸面積比噴出頭和平坦部的接觸面積更小。
所以，在第2覆蓋機(jī)構(gòu)和噴出頭中，即使液狀體在所述的接觸面積內(nèi)干燥了的情況下，由于通過具有突出部而使接觸面積變小，因此可以防止因液狀體的干燥引起的粘合。
另外，本發(fā)明的加蓋方法，是覆蓋具有貯留液狀體的空腔、與該空腔連通的噴嘴和用于使貯留在空腔內(nèi)的液狀體從噴嘴噴出的噴出機(jī)構(gòu)的噴出頭的加蓋方法，其特征是，具備利用具有對(duì)氣體的透過性高的透氣性構(gòu)件的第1覆蓋機(jī)構(gòu)覆蓋噴出頭的第1覆蓋工序、和利用具有將噴嘴附近保持在濕潤(rùn)狀態(tài)的濕潤(rùn)構(gòu)件的第2覆蓋機(jī)構(gòu)覆蓋噴出頭的第2覆蓋工序。
根據(jù)本發(fā)明，在用第1覆蓋機(jī)構(gòu)覆蓋了噴出頭的狀態(tài)下，當(dāng)經(jīng)過透氣性構(gòu)件從噴嘴開口面(或噴出頭頭端面)抽吸液狀體時(shí)，空腔內(nèi)的壓力比液狀體貯留部?jī)?nèi)的壓力更低，液狀體貯留部?jī)?nèi)的液狀體經(jīng)過液狀體流路而流入空腔內(nèi)，該液狀體即被填充到整個(gè)噴出頭內(nèi)。這里，由于透氣性構(gòu)件雖然使氣體透過，但是不使液狀體透過，因此，噴出頭內(nèi)的全部氣體被抽吸，同時(shí)，液狀體的流動(dòng)會(huì)停留在噴嘴頭端。因而就可以完全地將噴出頭內(nèi)的氣體抽吸除去，而僅將液狀體填充到該噴出頭內(nèi)。另外，還可以防止因氣體在噴出頭內(nèi)的殘留引起的噴嘴內(nèi)的堵塞或噴出故障。
另外，在液狀體被填充到噴出頭內(nèi)的狀態(tài)下，當(dāng)用第2覆蓋機(jī)構(gòu)覆蓋該噴出頭時(shí)，由于噴嘴開口面與濕潤(rùn)構(gòu)件相面對(duì)，因此液狀體就不會(huì)在噴嘴內(nèi)干燥。所以，可以防止在噴嘴內(nèi)形成彎月面的液狀體的粘度上升。另外，還可以防止因粘度上升引起的噴嘴內(nèi)的堵塞或噴出故障。
另外，本發(fā)明是先前所述的加蓋方法，其特征是，具備抽吸被第1覆蓋機(jī)構(gòu)和第2覆蓋機(jī)構(gòu)中的任意一方所覆蓋的噴出頭的抽吸工序。
根據(jù)本發(fā)明，通過實(shí)施先前所述的加蓋方法和抽吸工序，就可以對(duì)第1覆蓋機(jī)構(gòu)和第2覆蓋機(jī)構(gòu)中的任意一方進(jìn)行抽吸。
另外，本發(fā)明是先前所述的加蓋方法，其特征是，通過實(shí)施第1覆蓋工序和抽吸工序，向噴出頭的空腔內(nèi)填充液狀體。
根據(jù)本發(fā)明，在用第1覆蓋機(jī)構(gòu)覆蓋了噴出頭的狀態(tài)下，當(dāng)經(jīng)過透氣性構(gòu)件從噴嘴開口面(或噴出頭頭端面)抽吸液狀體時(shí)，空腔內(nèi)的壓力比液狀體貯留部?jī)?nèi)的壓力更低，液狀體貯留部?jī)?nèi)的液狀體經(jīng)過液狀體流路而流入空腔內(nèi)，該液狀體即被填充到整個(gè)噴出頭內(nèi)。這里，由于透氣性構(gòu)件雖然使氣體透過，但是不使液狀體透過，因此，噴出頭內(nèi)的全部氣體被抽吸，同時(shí)，液狀體的流動(dòng)會(huì)停留在噴嘴頭端。因而就可以完全地將噴出頭內(nèi)的氣體抽吸除去，而僅將液狀體填充到該噴出頭內(nèi)。
另外，本發(fā)明是先前所述的加蓋方法，其特征是，在噴出頭的噴出暫停狀態(tài)下，通過實(shí)施第2覆蓋工序，將該噴出頭保持在濕潤(rùn)狀態(tài)。
這里，所謂噴出暫停狀態(tài)例如是指，在液滴噴出裝置內(nèi)輸送基板的情況或?qū)⒒逅统龅那闆r、即使將基板放置在液滴噴出裝置的載物臺(tái)上但液滴噴出動(dòng)作處于待機(jī)狀態(tài)的情況等。
根據(jù)本發(fā)明，在液滴噴出暫停狀態(tài)下，由于第2覆蓋機(jī)構(gòu)覆蓋該噴出頭，噴嘴開口面與濕潤(rùn)構(gòu)件接觸，因此液狀體就不會(huì)在噴墨開口面處干燥。所以就可以防止噴嘴內(nèi)形成彎月面的液狀體的粘度上升。
另外，本發(fā)明是先前所述的加蓋方法，其特征是，在噴出頭的噴出故障狀態(tài)下，通過連續(xù)實(shí)施第1覆蓋工序、抽吸工序、第2覆蓋工序，使噴出頭恢復(fù)到噴出良好狀態(tài)。
這里，所謂噴出故障狀態(tài)例如是指，即使驅(qū)動(dòng)噴出機(jī)構(gòu)液狀體也不從噴嘴噴出的狀態(tài)，或即使噴出了液狀體，也會(huì)產(chǎn)生飛行彎曲而在命中位置上產(chǎn)生誤差的狀態(tài)等不能正常地噴出液狀體的狀態(tài)。
另外，所謂噴出良好狀態(tài)是指，與所述的噴出故障狀態(tài)相反，可以正常地噴出液狀體的狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明，利用第1覆蓋工序及抽吸工序，借助透氣性構(gòu)件對(duì)噴出頭內(nèi)進(jìn)行抽吸，噴嘴內(nèi)的彎月面附近的液狀體即被移動(dòng)、攪拌。另外，利用第2覆蓋工序，將該噴出頭保持在濕潤(rùn)狀態(tài)。
所以，就可以使噴出故障狀態(tài)的噴出頭恢復(fù)到噴出良好狀態(tài)。
另外，本發(fā)明是先前所述的加蓋方法，其特征是，在第2覆蓋工序中，通過噴出頭向濕潤(rùn)構(gòu)件進(jìn)行特定次數(shù)的液滴噴出，使噴出頭恢復(fù)。
這里，所謂特定次數(shù)的液滴噴出是指，所謂的遺棄噴出、試噴，是表示沖洗的操作。
根據(jù)本發(fā)明，通過進(jìn)行特定次數(shù)的液滴噴出，噴嘴內(nèi)的彎月面附近的液狀體即被移動(dòng)、攪拌。所以，就可以使噴出故障狀態(tài)的噴出頭恢復(fù)到噴出良好狀態(tài)。
另外，本發(fā)明的液滴噴出裝置，是具備具有貯留液狀體的空腔、與該空腔連通的噴嘴和用于使貯留在空腔內(nèi)的液狀體從噴嘴噴出的噴出機(jī)構(gòu)的噴出頭、向空腔供給液狀體的液狀體貯留部的液滴噴出裝置，其特征是，具有先前所述的加蓋裝置。
根據(jù)本發(fā)明，在用第1覆蓋機(jī)構(gòu)覆蓋了噴出頭的狀態(tài)下，當(dāng)經(jīng)過透氣性構(gòu)件從噴嘴開口面(或噴出頭頭端面)抽吸液狀體時(shí)，空腔內(nèi)的壓力比液狀體貯留部?jī)?nèi)的壓力更低，液狀體貯留部?jī)?nèi)的液狀體經(jīng)過液狀體流路而流入空腔內(nèi)，該液狀體即被填充到整個(gè)噴出頭內(nèi)。這里，由于透氣性構(gòu)件雖然使氣體透過，但是不使液狀體透過，因此，噴出頭內(nèi)的全部氣體被抽吸，同時(shí)，液狀體的流動(dòng)會(huì)停留在噴嘴頭端。因而就可以完全地將噴出頭內(nèi)的氣體抽吸除去，而僅將液狀體填充到該噴出頭內(nèi)。另外，還可以防止因氣體在噴出頭內(nèi)的殘留引起的噴嘴內(nèi)的堵塞或噴出故障。
另外，在液狀體被填充到噴出頭內(nèi)的狀態(tài)下，當(dāng)用第2覆蓋機(jī)構(gòu)覆蓋該噴出頭時(shí)，由于噴嘴開口面與濕潤(rùn)構(gòu)件接觸，因此液狀體就不會(huì)在噴嘴內(nèi)干燥。所以，可以防止在噴嘴內(nèi)形成彎月面的液狀體的粘度上升。另外，還可以防止因粘度上升引起的噴嘴內(nèi)的堵塞或噴出故障。
圖1是表示本發(fā)明的液滴噴出裝置的一個(gè)實(shí)施方式的概略立體圖。
圖2是噴出頭的分解立體圖。
圖3是噴出頭的主要部分的立體圖。
圖4是表示加蓋單元的構(gòu)成的俯視圖及剖面圖。
圖5是用于說明加蓋單元的動(dòng)作的主要部分的剖面圖。
圖中IJ...液滴噴出裝置，20...噴出頭，22...加蓋單元(加蓋裝置)，31...第1加蓋部(第1覆蓋機(jī)構(gòu))，31b...透氣性濾器(透氣性構(gòu)件)，32...第2加蓋部(第2覆蓋機(jī)構(gòu))，32b...濕潤(rùn)構(gòu)件，32c...突出部，33...第1連通管(第1個(gè)連通管)，34...第2連通管(第2個(gè)連通管)，35...切換閥(選擇機(jī)構(gòu))，36...泵(抽吸機(jī)構(gòu))，63...罐(液狀體貯留部)，211...噴嘴，221...空腔，240...壓電體元件(噴出機(jī)構(gòu))。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的加蓋裝置、加蓋方法及液滴噴出裝置進(jìn)行說明。圖1是表示本發(fā)明的液滴噴出裝置的一個(gè)實(shí)施方式的概略立體圖。
(液滴噴出裝置)在圖1中，液滴噴出裝置IJ具有基座12、在基座12上支撐基板P的載物臺(tái)ST、夾隔在基座12和載物臺(tái)ST之間可以移動(dòng)地支撐載物臺(tái)ST的第1移動(dòng)裝置14、可以向由載物臺(tái)ST支撐的基板P噴出特定的液狀體材料的噴出頭20、可以移動(dòng)地支撐噴出頭20的第2移動(dòng)裝置16、貯藏了從噴出頭20噴出的液狀體的罐(液狀體貯留部)63、將該液狀體向噴出頭20供給的液狀體流路61、控制噴出頭20的液狀體的噴出動(dòng)作的控制裝置CONT、設(shè)于基座12上的加蓋單元(加蓋裝置)22、清潔單元24。另外，包含第1移動(dòng)裝置14及第2移動(dòng)裝置16的液滴噴出裝置IJ的動(dòng)作由控制裝置CONT控制。
第1移動(dòng)裝置14被設(shè)置在基座12之上，并沿著Y軸方向定位。使用支柱16A、16A將第2移動(dòng)裝置16豎立安裝在基座12上，并安裝在基座12的后部12A處。第2移動(dòng)裝置16的X軸方向是與第1移動(dòng)裝置14的Y軸方向正交的方向。這里，Y軸方向是沿著基座12的前部12B和后部12A的方向。與之相對(duì)，X軸方向是沿著基座12的左右方向的方向，分別處于水平面內(nèi)。另外，Z軸方向是與X軸方向及Y軸方向垂直的方向。
第1移動(dòng)裝置14例如由線性馬達(dá)構(gòu)成，具有導(dǎo)軌40、40和沿著該導(dǎo)軌40可以移動(dòng)設(shè)置的滑塊42。該線性馬達(dá)形式的第1移動(dòng)裝置14的滑塊42沿著導(dǎo)軌40可以在Y軸方向移動(dòng)而定位。
另外，滑塊42具有繞Z軸旋轉(zhuǎn)(θZ)用的馬達(dá)44。該馬達(dá)44例如為直接傳動(dòng)馬達(dá)，馬達(dá)44的轉(zhuǎn)子被固定在載物臺(tái)ST上。這樣，通過向馬達(dá)44通電，轉(zhuǎn)子和載物臺(tái)ST就可以沿著θZ方向旋轉(zhuǎn)，將載物臺(tái)ST分度(旋轉(zhuǎn)分度)。即，第1移動(dòng)裝置14可以將載物臺(tái)ST在Y軸方向及θZ方向移動(dòng)。
載物臺(tái)ST是保持基板P并且將其定位于特定的位置的構(gòu)件。另外，載物臺(tái)ST具有吸附保持裝置50，通過吸附保持裝置50動(dòng)作而穿過載物臺(tái)ST的小孔46A，將基板P吸附保持在載物臺(tái)ST之上。
第2移動(dòng)裝置16由線性馬達(dá)構(gòu)成，具有固定在支柱16A、16A上的柱16B、由該柱16B支撐的導(dǎo)軌62A、沿著導(dǎo)軌62A可以在X軸方向移動(dòng)支撐的滑塊60?；瑝K60可以沿著導(dǎo)軌62A在X軸方向移動(dòng)而定位，噴出頭20被安裝在滑塊60上。
噴出頭20具有作為擺動(dòng)定位裝置的馬達(dá)62、64、66、68。如果是馬達(dá)62動(dòng)作，則噴出頭20就可以沿著Z軸上下移動(dòng)而定位。該Z軸是與X軸和Y軸分別正交的方向(上下方向)。當(dāng)使馬達(dá)64動(dòng)作時(shí)，噴出頭20就可以沿著繞Y軸的β方向擺動(dòng)而定位。當(dāng)使馬達(dá)66動(dòng)作時(shí)，噴出頭20就可以沿著繞X軸的γ方向擺動(dòng)而定位。當(dāng)使馬達(dá)68動(dòng)作時(shí)，噴出頭20就可以沿著繞Z軸的α方向擺動(dòng)而定位。
即，第2移動(dòng)裝置16在X軸方向及Z軸方向可以移動(dòng)地支撐噴出頭20，同時(shí)在θX方向(繞X軸)、θY方向(繞Y軸)、θZ方向(繞Z軸)可以移動(dòng)地支撐該噴出頭20。
這樣，圖1的噴出頭20可以在滑塊60上沿Z軸方向直線移動(dòng)而定位，而且可以沿著α、β、γ擺動(dòng)而定位，噴出頭20的液狀體噴出面(噴嘴開口面)20P就可以相對(duì)于載物臺(tái)ST側(cè)的基板P準(zhǔn)確地控制位置或姿勢(shì)。而且，在噴出頭20的液狀體噴出面20P上設(shè)有多個(gè)噴出液狀體的噴嘴。
圖2是表示噴出頭20的分解立體圖。
如圖2所示，噴出頭20將設(shè)置了噴嘴211的噴嘴平板210及設(shè)置了振動(dòng)板230的壓力室基板220嵌入筐體250中而構(gòu)成。該噴出頭20的主要部分構(gòu)造如圖3的立體圖局部剖面圖所示，具有用噴嘴平板210和振動(dòng)板230夾隔壓力室基板220的構(gòu)造。噴嘴平板210在與壓力室基板220貼合時(shí)，在與空腔221對(duì)應(yīng)的位置上形成有噴嘴211。在壓力室基板220上，通過對(duì)硅單晶基板等進(jìn)行蝕刻，設(shè)有多個(gè)分別可以作為壓力室發(fā)揮功能的空腔221。空腔221之間由側(cè)壁(隔壁)222分離。各空腔221借助供給口224與作為公共的流路的蓄液池223連接。振動(dòng)板230例如由熱氧化膜等構(gòu)成。在振動(dòng)板230上設(shè)有液狀體罐口231，可以從圖1的罐63經(jīng)過液狀體流路61供給任意的液狀體。在振動(dòng)板230上的相當(dāng)于空腔221的位置上，形成有壓電體元件(噴出機(jī)構(gòu))240。
壓電體元件240具有以上部電極及下部電極(未圖示)夾隔壓電元件等的壓電型陶瓷的晶體的構(gòu)造。壓電體元件240可以與由控制裝置CONT提供的噴出信號(hào)對(duì)應(yīng)地產(chǎn)生體積變化。
從噴出頭20噴出液狀體時(shí)，首先，控制裝置CONT向噴出頭20提供用于使液狀體噴出的噴出信號(hào)。液狀體流入噴出頭20的空腔221，被提供了噴出信號(hào)的噴出頭20中，其壓電體元件240利用加在其上部電極和下部電極間的電壓產(chǎn)生體積變化。該體積變化使振動(dòng)板230變形，從而使空腔221的體積變化。其結(jié)果是，從該空腔221的噴嘴孔211噴出液狀體的液滴。對(duì)于噴出了液狀體的空腔221，由罐重新供給因噴出而減少的液狀體。
而且，雖然所述噴出頭為通過在壓電體元件上產(chǎn)生體積變化而噴出液狀體的構(gòu)成，但是也可以是利用發(fā)熱體對(duì)液狀體加熱并利用其膨脹使液滴噴出的噴頭構(gòu)成。另外，還可以是利用靜電使振動(dòng)板變形，使體積變化，從而噴出液滴的噴出頭。
第2移動(dòng)裝置16通過使噴出頭20在X軸方向移動(dòng)，就可以使噴出頭20在清潔單元24或加蓋單元22的上部選擇性地定位。即，即使在器件制造作業(yè)的中途，例如如果將噴出頭20在清潔單元24上移動(dòng)，就可以進(jìn)行噴出頭20的清潔作業(yè)。如果將噴出頭20在加蓋單元22之上移動(dòng)，則可以對(duì)噴出頭20的液狀體噴出面20P實(shí)施加蓋操作，或?qū)⒁籂铙w填充入空腔221，或使噴出故障消除。即，清潔單元24及加蓋單元22被配置在基座12上的后部12A側(cè)，位于噴出頭20的移動(dòng)路徑的正下方，并與載物臺(tái)ST分離。由于基板P在載物臺(tái)ST上的送入作業(yè)及送出作業(yè)在基座12的前部12B側(cè)進(jìn)行，因此不會(huì)因清潔單元24或加蓋單元22而對(duì)作業(yè)帶來妨礙。
另外，作為從所述的噴出頭20噴出的液狀體，可以采用含有著色材料的墨液、含有金屬微粒等材料的分散液、含有PEDOTPSS等空穴注入材料或發(fā)光材料等有機(jī)EL物質(zhì)的溶液、液晶材料等高粘度的功能性液體、含有微透鏡材料的功能性液體等含有各種材料的液狀體。在本實(shí)施方式中，采用含有蛋白質(zhì)或核酸等的生物高分子溶液。
另外，基板P是由玻璃等材料制成的。
通過在基板P上形成此種生物高分子溶液，就可以形成例如DNA芯片等的微型陣列。
清潔單元24可以在器件制造工序中或待機(jī)時(shí)定期地或隨時(shí)地進(jìn)行噴出頭20的噴嘴等的清潔作業(yè)。
加蓋單元22是如下的構(gòu)件，即，為了使噴出頭20的液狀體噴出面20P不干燥，在不制造器件的待機(jī)時(shí)對(duì)該液狀體噴出面20P實(shí)施加蓋操作，或者在將液狀體填充入空腔221時(shí)使用，另外使產(chǎn)生了噴出故障的噴出頭20恢復(fù)。
(加蓋單元)圖4是表示加蓋單元22的構(gòu)成的圖，圖4(a)是從噴出頭側(cè)看到的俯視圖，圖4(b)是從圖4(a)的X-X方向看到的剖面圖。
如圖4(a)、(b)所示，加蓋單元22由主體22a、第1加蓋部(第1覆蓋機(jī)構(gòu))31、第1連通管(第1個(gè)連通管)33、第2加蓋部(第2覆蓋機(jī)構(gòu))32、第2連通管(第2個(gè)連通管)34、切換閥(選擇機(jī)構(gòu))、泵(抽吸機(jī)構(gòu))36構(gòu)成。
第1加蓋部31具有嵌入在主體22a上形成的凹部31a的內(nèi)部的透氣性濾器(透氣性構(gòu)件)31b、貫穿主體22a的下表面22b的第1連通管33。這里，所謂透氣性濾器31b是指對(duì)氣體的透過性較高的在特定的臨界壓力以下不使液狀體透過的濾器。此種透氣性濾器的平均孔徑最好為1～3μm，另外，例如最好利用由聚四氟乙烯等制成的微細(xì)纖維形成。
第2加蓋部32具有嵌入在主體22a上形成的凹部32a的內(nèi)部的濕潤(rùn)構(gòu)件32b、貫穿下表面22b的第2連通管34、在主體22的上表面突出的突出部32c。這里，所謂濕潤(rùn)構(gòu)件32b是指對(duì)液狀體的吸收性優(yōu)良并且在吸收了液狀體時(shí)保持濕潤(rùn)狀態(tài)的構(gòu)件。例如由海綿等材料制成。
在切換閥35上，連接有第1連通管33、第2連通管34、泵36，是通過選擇第1連通管33和第2連通管34當(dāng)中任意一方而與泵36連通的構(gòu)件。
泵36是借助利用切換閥35而達(dá)到連通狀態(tài)的第1連通管33或第2連通管34，對(duì)第1加蓋部31或第2加蓋部進(jìn)行抽吸、減壓的構(gòu)件。
另外，切換閥35及泵36與控制裝置CONT電連接，從而控制其驅(qū)動(dòng)。
另外，第2連通管34的截面積被設(shè)定為比第1連通管33更大。
(液滴噴出方法及加蓋方法)下面將使用圖1的液滴噴出裝置IJ對(duì)在基板P上形成微型陣列的方法進(jìn)行說明，同時(shí)參照?qǐng)D5對(duì)使用了加蓋單元22的加蓋方法進(jìn)行詳細(xì)敘述。
這里，圖5(a)表示用于說明第1加蓋部31的加蓋方法的加蓋單元22的剖面圖，圖5(b)表示用于說明第2加蓋部32的加蓋方法的加蓋單元22的剖面圖。
首先，輸送裝置(未圖示)將基板P從載物臺(tái)ST的前部12B向該載物臺(tái)ST送入。另外，載物臺(tái)ST對(duì)基板P進(jìn)行吸附保持并定位。此后，馬達(dá)44動(dòng)作，將基板P的端面設(shè)定為與Y軸方向平行。
然后，在將基板P送入載物臺(tái)ST期間，控制裝置CONT控制第2移動(dòng)裝置16，使噴出頭20在X軸方向移動(dòng)，定位于加蓋單元22的上部。繼而，使噴出頭20在Z軸方向移動(dòng)，接觸配置在加蓋單元22上。具體來說，如圖5(a)所示，使噴出頭20的液狀體噴出面20P接觸配置在第1加蓋部31的透氣性濾器31b上。
在像這樣將液狀體噴出面20P與透氣性濾器31b接觸配置的狀態(tài)下，控制裝置CONT通過使加蓋單元22的切換閥35動(dòng)作，將第1連通管33和泵36設(shè)成連通狀態(tài)，將第2連通管34和泵36設(shè)成不連通狀態(tài)。然后，控制裝置CONT通過使泵36動(dòng)作，經(jīng)過第1連通管33內(nèi)將噴出頭20的空腔221內(nèi)減壓。與之相隨，液狀體在液狀體流路61內(nèi)從罐63向噴出頭20流動(dòng)，液狀體到達(dá)噴出頭20的空腔221內(nèi)。這里，透氣性濾器31b如上所述，由于具有對(duì)氣體的透過性高、在臨界壓力以下不使液狀體透過的性質(zhì)，因此空腔221內(nèi)的液狀體不會(huì)穿過透氣性濾器31b而透入第1加蓋部31內(nèi)。另外，噴出頭20的氣體經(jīng)過透氣性濾器31b被抽吸。所以，在噴出頭20的空腔221內(nèi)，不會(huì)殘留氣體，而僅填充液狀體。
然后，在液狀體的填充結(jié)束后，控制裝置CONT將噴出頭20和基板P在X軸方向相對(duì)移動(dòng)(掃描)，同時(shí)向基板P上從噴出頭20的特定的噴嘴以特定寬度噴出液狀體，形成微型陣列。本實(shí)施方式中，噴出頭20在相對(duì)于基板P沿+X方向移動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行噴出動(dòng)作。
然后，當(dāng)噴出頭20和基板P的第一次的相對(duì)移動(dòng)(掃描)結(jié)束時(shí)，支撐基板P的載物臺(tái)ST相對(duì)于噴出頭20在Y軸方向移動(dòng)特定量的步幅?？刂蒲b置CONT在將噴出頭20相對(duì)于基板P例如沿-X方向進(jìn)行第二次的相對(duì)移動(dòng)(掃描)的同時(shí)，進(jìn)行噴出動(dòng)作。通過反復(fù)進(jìn)行多次該動(dòng)作，噴出頭20即根據(jù)控制裝置CONT的控制噴出液狀體，在基板P上形成微型陣列。
然后，在如上所述在基板P上形成了微型陣列后，解除利用載物臺(tái)ST進(jìn)行的吸附保持，輸送裝置將基板P從載物臺(tái)ST送出。
然后，在將基板P從載物臺(tái)ST送出期間，控制裝置CONT控制第2移動(dòng)裝置16，使噴出頭20在X軸方向移動(dòng)，定位于加蓋單元22的上部。繼而，使噴出頭20在Z軸方向移動(dòng)，使之與加蓋單元22接觸配置。具體來說，如圖5(b)所示，使噴出頭20的液狀體噴出面20P與第2加蓋部32的濕潤(rùn)構(gòu)件32b相對(duì)配置，與突出部32c鎖合。
通過像這樣將噴出頭20配置在第2加蓋部32內(nèi)，就將液狀體噴出面20P維持在濕潤(rùn)狀態(tài)，保持噴出頭20。即，液狀體噴出面20P不會(huì)干燥。
不僅在液滴噴出裝置IJ上將基板送入·送出期間，而且在不進(jìn)行液滴的噴出動(dòng)作的情況下，總是進(jìn)行此種噴出頭20的保持。
如上說明所示，在液滴噴出裝置IJ上，由于具有透氣性濾器31b，因此就可以將噴出頭20內(nèi)的氣體完全抽吸除去，而在該噴出頭20內(nèi)僅填充液狀體。另外，還可以防止因噴出頭20內(nèi)的氣體的殘留引起的噴嘴211內(nèi)的堵塞或噴出故障。
另外，由于具有濕潤(rùn)構(gòu)件32b，因此可以防止在噴嘴211內(nèi)形成彎月面的液狀體的粘度上升。另外，還可以防止因粘度上升引起的噴嘴211內(nèi)的堵塞或噴出故障。
另外，由于具有第1連通管33及泵36，因此當(dāng)在透氣性濾器31b覆蓋噴出頭20的狀態(tài)下對(duì)該噴出頭20內(nèi)進(jìn)行抽吸時(shí)，就可以借助第1連通管33將噴出頭20內(nèi)的氣體排出。
另外，由于具有切換閥35，因此就可以對(duì)第1加蓋部31和第2加蓋部32當(dāng)中的任意一方進(jìn)行選擇性的抽吸。
另外，在將噴出頭20配置在第2加蓋部32上時(shí)，由于噴出頭20形成與突出部32c接觸的狀態(tài)，因此就可以使其接觸面積最小化，從而可以防止因液狀體的干燥引起的粘合。
下面對(duì)在液滴噴出裝置IJ上產(chǎn)生液狀體的噴出故障的情況進(jìn)行說明。
首先，當(dāng)確認(rèn)產(chǎn)生了液狀體的噴出故障時(shí)，控制裝置CONT控制第2移動(dòng)裝置16，使噴出頭20在X軸方向移動(dòng)，定位于加蓋單元22的上部。另外，使噴出頭20在Z軸方向移動(dòng)，與加蓋單元22接觸配置。具體來說，如圖5(a)所示，使噴出頭20的液狀體噴出面20P與第1加蓋部31的透氣性濾器31b接觸配置。
在像這樣將液狀體噴出面20P與透氣性濾器31b接觸配置的狀態(tài)下，控制裝置CONT通過使加蓋單元22的切換閥35動(dòng)作，將第1連通管33和泵36設(shè)成連通狀態(tài)，將第2連通管34和泵36設(shè)成不連通狀態(tài)。然后，控制裝置CONT通過使泵36動(dòng)作，經(jīng)過第1連通管33內(nèi)將噴出頭20的空腔221內(nèi)減壓，經(jīng)過透氣性濾器31b對(duì)噴出頭內(nèi)進(jìn)行抽吸，噴嘴211內(nèi)的彎月面附近的液狀體被移動(dòng)、攪拌。這樣，就利用對(duì)構(gòu)成噴出故障的原因的侵入噴出頭20內(nèi)的氣泡的去除、干燥，去除由粘度上升了的液狀體形成的固形物。
然后，控制裝置CONT控制第2移動(dòng)裝置16，使噴出頭20在X軸方向移動(dòng)，定位于加蓋單元22的上部。繼而，使噴出頭20在Z軸方向移動(dòng)，如圖5(b)所示，使噴出頭20的液狀體噴出面20P與第2加蓋部32的濕潤(rùn)構(gòu)件32b相對(duì)配置，與突出部32c結(jié)合。
然后，在第2加蓋部32內(nèi)，控制裝置CONT使噴出頭20的壓電體元件240驅(qū)動(dòng)，將液狀體向濕潤(rùn)構(gòu)件32b噴出。這樣，就可以通過對(duì)噴嘴211內(nèi)的彎月面附近的氣泡的去除、干燥，完全去除由粘度上升了的液狀體形成的固形物。即，將噴出頭20恢復(fù)到噴出良好狀態(tài)。
而且，在所述的噴出頭20的恢復(fù)動(dòng)作中，不一定需要利用第1加蓋部31和第2加蓋部32兩者同時(shí)進(jìn)行，也可以利用任意一方進(jìn)行噴出頭20的恢復(fù)動(dòng)作。
另外，在第2加蓋部32內(nèi)的液狀體多于特定量的情況下，也可以去除該液狀體。此時(shí)，通過使切換閥35動(dòng)作，將第1連通管33和泵36設(shè)為不連通狀態(tài)，將第2連通管34和泵36設(shè)為連通狀態(tài)，控制裝置CONT通過使泵36動(dòng)作，經(jīng)過第2連通管34內(nèi)將第2加蓋部32內(nèi)的液狀體排出。這里，由于第2連通管34的截面積被設(shè)定為大于第1連通管33，因此即使在第2連通管34內(nèi)產(chǎn)生了液狀體的粘度上升的情況下，也不會(huì)發(fā)生堵塞。
如上說明所示，在液滴噴出裝置IJ中，在發(fā)生了噴出頭20的噴出故障時(shí)，通過進(jìn)行利用第1加蓋部31及第2加蓋部32實(shí)施的加蓋操作、和利用泵36實(shí)施的抽吸操作，就可以使噴出頭20恢復(fù)噴出良好狀態(tài)。
另外，通過對(duì)濕潤(rùn)構(gòu)件32b進(jìn)行特定次數(shù)的遺棄噴出，就可以使噴出頭20恢復(fù)噴出良好狀態(tài)。
另外，由于第2連通管34的截面積被設(shè)定為大于第1連通管33，因此在經(jīng)過第2連通管34對(duì)第2加蓋部32內(nèi)的液狀體進(jìn)行抽吸的情況下，可以防止第2連通管34內(nèi)的液狀體的堵塞。
權(quán)利要求
1.一種加蓋裝置，是利用覆蓋機(jī)構(gòu)覆蓋具有貯留液狀體的空腔、與該空腔連通的噴嘴和用于使貯留在所述空腔內(nèi)的液狀體從所述噴嘴噴出的噴出機(jī)構(gòu)的噴出頭的加蓋裝置，其特征是，所述覆蓋機(jī)構(gòu)具備具有對(duì)氣體的透過性高的氣體透過性構(gòu)件的第1覆蓋機(jī)構(gòu)、和具有將所述噴嘴附近保持在濕潤(rùn)狀態(tài)的濕潤(rùn)構(gòu)件的第2覆蓋機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加蓋裝置，其特征是，所述第1覆蓋機(jī)構(gòu)在所述氣體透過性構(gòu)件的與所述噴出頭相反一側(cè)，具備與該第1覆蓋機(jī)構(gòu)的外部連通的第1連通管，另外，所述第2覆蓋機(jī)構(gòu)在所述濕潤(rùn)構(gòu)件的與所述噴出頭相反一側(cè)，具有與該第2覆蓋機(jī)構(gòu)的外部連通的第2連通管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加蓋裝置，其特征是，具備與所述第1連通管和所述第2連通管連接的吸引機(jī)構(gòu)、和選擇所述第1覆蓋機(jī)構(gòu)和所述第2覆蓋機(jī)構(gòu)中的任意一方而使之與所述吸引機(jī)構(gòu)連通的選擇機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的加蓋裝置，其特征是，與所述第1連通管相比，所述第2連通管的截面積更大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的加蓋裝置，其特征是，所述第2覆蓋機(jī)構(gòu)在該第2覆蓋機(jī)構(gòu)和所述噴出頭接觸的一側(cè)具備突出部。
6.一種加蓋方法，是覆蓋具有貯留液狀體的空腔、與該空腔連通的噴嘴和用于使貯留在所述空腔內(nèi)的液狀體從所述噴嘴噴出的噴出機(jī)構(gòu)的噴出頭的加蓋方法，其特征是，具備利用具有對(duì)氣體的透過性高的氣體透過性構(gòu)件的第1覆蓋機(jī)構(gòu)覆蓋所述噴出頭的第1覆蓋工序、和利用具有將所述噴嘴附近保持在濕潤(rùn)狀態(tài)的濕潤(rùn)構(gòu)件的第2覆蓋機(jī)構(gòu)覆蓋所述噴出頭的第2覆蓋工序。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加蓋方法，其特征是，具備吸引被所述第1覆蓋機(jī)構(gòu)和所述第2覆蓋機(jī)構(gòu)中的任意一方所覆蓋的噴出頭的吸引工序。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的加蓋方法，其特征是，通過實(shí)施所述第1覆蓋工序和所述吸引工序，向所述噴出頭的所述空腔內(nèi)填充所述液狀體。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加蓋方法，其特征是，在所述噴出頭的噴出暫停狀態(tài)下，通過實(shí)施所述第2覆蓋工序，將該噴出頭保持在濕潤(rùn)狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中任意一項(xiàng)所述的加蓋方法，其特征是，在所述噴出頭的噴出不良狀態(tài)下，通過連續(xù)實(shí)施所述第1覆蓋工序、所述吸引工序、所述第2覆蓋工序，使所述噴出頭恢復(fù)到噴出良好狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求6或10所述的加蓋方法，其特征是，在所述第2覆蓋工序中，通過所述噴出頭向所述濕潤(rùn)構(gòu)件進(jìn)行特定次數(shù)的液滴噴出，使所述噴出頭恢復(fù)。
12.一種液滴噴出裝置，是具備具有貯留液狀體的空腔、與該空腔連通的噴嘴和用于使貯留在所述空腔內(nèi)的液狀體從所述噴嘴噴出的噴出機(jī)構(gòu)的噴出頭、和向所述空腔供給所述液狀體的液狀體貯留部的液滴噴出裝置，其特征是，具有權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的加蓋裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種加蓋裝置、加蓋方法及液滴噴出裝置，該加蓋裝置是利用覆蓋機(jī)構(gòu)覆蓋具有貯留液狀體的空腔、與該空腔連通的噴嘴、和用于使貯留在空腔內(nèi)的液狀體從噴嘴噴出的噴出機(jī)構(gòu)的噴出頭的加蓋裝置(22)，其特征是，覆蓋機(jī)構(gòu)具備具有對(duì)氣體的透過性高的透氣性構(gòu)件(31b)的第1覆蓋機(jī)構(gòu)(31)、具有將噴嘴附近保持在濕潤(rùn)狀態(tài)的濕潤(rùn)構(gòu)件(32b)的第2覆蓋機(jī)構(gòu)(32)。該裝置不會(huì)將用噴墨方式噴出的液狀體白白地排出，可以進(jìn)行液狀體向噴墨頭的填充動(dòng)作和噴出故障狀態(tài)的噴墨頭的恢復(fù)動(dòng)作。
文檔編號(hào)B41J2/14GK1572503SQ2004100493
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月13日
發(fā)明者杉村繁夫, 高城富美男 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社