特許 7574043 液体吐出装置、インプリント装置及び回復処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-18

(45)【発行日】2024-10-28

(54)【発明の名称】液体吐出装置、インプリント装置及び回復処理方法

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/165 20060101AFI20241021BHJP

   B41J 2/175 20060101ALI20241021BHJP

   B41J 2/01 20060101ALI20241021BHJP

   B41J 2/14 20060101ALI20241021BHJP

   B41J 2/16 20060101ALI20241021BHJP

【ＦＩ】

B41J2/165 207

B41J2/165 101

B41J2/165 401

B41J2/165 501

B41J2/175 171

B41J2/01 403

B41J2/14 305

B41J2/16 517

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020173537

(22)【出願日】2020-10-14

(65)【公開番号】P2022064734

(43)【公開日】2022-04-26

【審査請求日】2023-09-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003281

【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】細川 尊広

(72)【発明者】

【氏名】九里 真弘

(72)【発明者】

【氏名】難波 永

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 敬恭

【審査官】長田 守夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－２８９８０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１２０３３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－４１４９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１３６７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２４５１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－４７６３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／０１－２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を吐出する複数の吐出口が開口した吐出面を有する吐出手段と、
前記吐出面に対向して配置されるキャップを有し、前記吐出手段から前記キャップに吐出された前記液体を排出する回復手段と、
各吐出口に設けられ、前記吐出口の液体吐出状態に応じた信号を出力する素子と、
前記素子が出力した前記信号に基づいて吐出口を選択し、前記吐出面に前記キャップを対向させて、選択した前記吐出口に対して回復処理を実行する回復制御手段と、を備え、
前記回復処理は、選択された前記吐出口において、前記吐出面と、前記キャップとの間に、洗浄液を保持した状態で行われ、
前記素子は、前記液体を前記吐出口から吐出させるエネルギを発生する圧電素子であり、
前記回復処理では、選択された前記吐出口に対応する前記圧電素子が駆動される、
ことを特徴とする液体吐出装置。

【請求項2】

液体を吐出する複数の吐出口が開口した吐出面を有する吐出手段と、
前記吐出面に対向して配置されるキャップを有し、前記吐出手段から前記キャップに吐出された前記液体を排出する回復手段と、
各吐出口に設けられ、前記吐出口の液体吐出状態に応じた信号を出力する素子と、
前記素子が出力した前記信号に基づいて吐出口を選択し、前記吐出面に前記キャップを対向させて、選択した前記吐出口に対して回復処理を実行する回復制御手段と、を備え、
前記回復処理は、選択された前記吐出口において、前記吐出面と、前記キャップとの間に、洗浄液を保持した状態で行われ、
前記回復制御手段は、
前記信号に基づいて各吐出口が吐出不良を生じているか否かを判定し、吐出不良を生じていると判定した吐出口のみを、前記回復処理の対象として選択する、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、
前記液体を収容する容器と、
前記容器内の圧力を制御する圧力制御手段と、を備え、
前記複数の吐出口は前記容器と連通している、
ことを特徴とする液体吐出装置。

【請求項4】

請求項３に記載の液体吐出装置であって、
前記圧力制御手段は、前記回復処理において前記容器内の圧力を大気圧よりも陽圧に制御する、
ことを特徴とする液体吐出装置。

【請求項5】

請求項１、請求項３及び請求項４のいずれか一項に記載の液体吐出装置であって、
前記回復処理において、前記圧電素子は、前記回復処理ではない吐出動作の場合よりも、高い電圧、及び／又は、高い周波数で駆動される、
ことを特徴とする液体吐出装置。

【請求項6】

請求項１、請求項３及び請求項４のいずれか一項に記載の液体吐出装置であって、
前記回復処理において、前記圧電素子は、前記吐出口から前記液体が吐出されない程度に駆動された後、前記吐出口から前記液体が吐出されるように駆動される、
ことを特徴とする液体吐出装置。

【請求項7】

請求項３に記載の液体吐出装置であって、
前記回復処理において、前記圧電素子は、前記圧力制御手段による前記容器内の加圧によって前記容器内の前記液体を前記吐出口から吐出させた後、駆動される、
ことを特徴とする液体吐出装置。

【請求項8】

請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の液体吐出装置であって、
前記吐出面には、撥液処理が施されている、
ことを特徴とする液体吐出装置。

【請求項9】

請求項１に記載の液体吐出装置であって、
前記圧電素子は、前記吐出口に連通した液室に配置され、
前記回復制御手段は、前記圧電素子の駆動による前記液室での前記液体の振動により前記圧電素子が出力する逆起電力に基づいて前記回復処理の対象とする吐出口を選択する、
ことを特徴とする液体吐出装置。

【請求項10】

請求項１乃至９のいずれか一項に記載の液体吐出装置から液体を吐出して基板にインプリント処理を行うインプリント装置。

【請求項11】

液体を吐出する複数の吐出口が開口した吐出面を有する吐出手段を、前記吐出面に対向して配置されるキャップを有し、前記吐出手段から前記キャップに吐出された前記液体を排出する回復手段を用いて回復する回復処理方法であって、
前記複数の吐出口の各吐出口に設けられ、前記吐出口の液体吐出状態に応じた信号を出力する素子から該信号を取得する工程と、
前記素子が出力した前記信号に基づいて吐出口を選択し、前記吐出面に前記キャップを対向させて、選択した前記吐出口に対して回復処理を実行する工程と、を備え、
前記回復処理は、選択された前記吐出口において、前記吐出面と、前記キャップとの間に、洗浄液を保持した状態で行われ、
前記素子は、前記液体を前記吐出口から吐出させるエネルギを発生する圧電素子であり、
前記回復処理では、選択された前記吐出口に対応する前記圧電素子が駆動される、
ことを特徴とする回復処理方法。

【請求項12】

液体を吐出する複数の吐出口が開口した吐出面を有する吐出手段を、前記吐出面に対向して配置されるキャップを有し、前記吐出手段から前記キャップに吐出された前記液体を排出する回復手段を用いて回復する回復処理方法であって、
前記複数の吐出口の各吐出口に設けられ、前記吐出口の液体吐出状態に応じた信号を出力する素子から該信号を取得する工程と、
前記素子が出力した前記信号に基づいて吐出口を選択し、前記吐出面に前記キャップを対向させて、選択した前記吐出口に対して回復処理を実行する工程と、を備え、
前記回復処理は、選択された前記吐出口において、前記吐出面と、前記キャップとの間に、洗浄液を保持した状態で行われ、
前記回復処理を実行する前記工程では、
前記信号に基づいて各吐出口が吐出不良を生じているか否かを判定し、吐出不良を生じていると判定した吐出口のみを、前記回復処理の対象として選択する、
ことを特徴とする回復処理方法。

【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】

液体を吐出する液体吐出装置には、吐出口の目詰まりの解消や、吐出口の周辺に付着した異物の除去といった回復処理が必要となる。特許文献１には各吐出口に対応して設けられた洗浄ノズルから洗浄液を吐出して吐出口内を洗浄する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－１２０３３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

全ての吐出口に対して一律に回復処理を行うと、正常な吐出口に対して不要な回復処理が行われることになり、回復処理の効率を悪化させる。

【0005】

本発明は、回復処理の効率を向上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】

【0006】

本発明によれば、
液体を吐出する複数の吐出口が開口した吐出面を有する吐出手段と、
前記吐出面に対向して配置されるキャップを有し、前記吐出手段から前記キャップに吐出された前記液体を排出する回復手段と、
各吐出口に設けられ、前記吐出口の液体吐出状態に応じた信号を出力する素子と、
前記素子が出力した前記信号に基づいて吐出口を選択し、前記吐出面に前記キャップを対向させて、選択した前記吐出口に対して回復処理を実行する回復制御手段と、を備え、
前記回復処理は、選択された前記吐出口において、前記吐出面と、前記キャップとの間に、洗浄液を保持した状態で行われ、
前記素子は、前記液体を前記吐出口から吐出させるエネルギを発生する圧電素子であり、
前記回復処理では、選択された前記吐出口に対応する前記圧電素子が駆動される、
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】

【0007】

本発明によれば、回復処理の効率を向上する技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】インプリント装置の構成を示す概略図。

【図2】液体吐出部と回復部の構成を示した図。

【図3】吐出ヘッドの一部拡大断面図。

【図4】（Ａ）及び（Ｂ）は逆起電力の信号波形の例を示す図。

【図5】（Ａ）及び（Ｂ）は制御部の制御例を示すフローチャート。

【図6】吐出面とキャップとの間に洗浄液が充填された状態を示す模式図。

【図7】吐出面とキャップとの間に洗浄液が充填された状態を示す模式図。

【図8】洗浄中の液体の吐出態様を示す模式図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

【0010】

＜第１実施形態＞
＜インプリント装置の概要＞
図１は本発明の一実施形態に係るインプリント装置１０１の構成を示す概略図である。図中、矢印Ｚは上下方向を示し、矢印Ｘ及びＹは互いに直交する水平方向を示す。インプリント装置１０１は、半導体デバイスなどの各種デバイスの製造に用いられる。インプリント装置１０１は液体吐出装置１３０を備える。液体吐出装置１３０は、液体吐出部１０と回復部８０とを備える。液体吐出部１０は、液体（ここではレジスト）１１４を基板１１１上に吐出する。液体１１４は、例えば、紫外線（ＵＶ）を受光することにより硬化する性質を有する光硬化性の樹脂である。液体１１４は、半導体デバイス製造工程などの各種条件により適宜選択される。光硬化性の他にも、例えば、熱硬化性のレジストである液体を用いてもよく、インプリント装置は熱でレジストを硬化させてインプリント処理を行う装置でもよい。液体１１４のことを吐出材或いはインプリント材と呼んでもよい。回復部８０は液体吐出部１０の吐出性能を回復する回復処理に用いられる。

【0011】

インプリント装置１０１は、また、光照射部１０２と、モールド保持機構１０３と、基板ステージ１０４と、制御部１０６と、計測部１２２と、筺体１２３とを有する。

【0012】

光照射部１０２は、光源１０９と、光源１０９から照射された紫外線１０８を補正するための光学素子１１０とを有する。光源１０９は、例えばｉ線またはｇ線を発生するハロゲンランプである。紫外線１０８は、モールド（型）１０７を介して液体１１４に照射される。紫外線１０８の波長は、硬化させる液体１１４に応じた波長である。尚、レジストとして熱硬化性レジストを用いるインプリント装置の場合は、光照射部１０２に代えて、熱硬化性レジストを硬化させるための熱源部が設置される。

【0013】

モールド保持機構１０３は、モールドチャック１１５と、モールド駆動機構１１６とを有する。モールド保持機構１０３によって保持されるモールド１０７は、外周形状が矩形であり、基板１１１に対向する面には転写すべき回路パターンなどの３次元の凹凸パターンが形成されたパターン部１０７ａを有する。本実施形態におけるモールド１０７の材質は、紫外線１０８が透過することができる材質であり、例えば石英が用いられる。モールドチャック１１５は、真空吸着または静電力によりモールド１０７を保持する。

【0014】

モールド駆動機構１１６は、モールドチャック１１５を保持して移動することによりモールド１０７を移動させる。モールド駆動機構１１６は、モールド１０７をＺ方向下方に移動させてモールド１０７を液体１１４に押し付けることができる。また、モールド駆動機構１１６は、モールド１０７をＺ方向上方に移動させてモールド１０７を液体１１４から引き離すことができる。モールド駆動機構１１６に採用可能なアクチュエータとしては、例えばリニアモータまたはエアシリンダが挙げられる。

【0015】

モールドチャック１１５およびモールド駆動機構１１６は、中心部に開口領域１１７を有する。また、モールド１０７は、紫外線１０８が照射される面に、凹型の形状をしているキャビティ１０７ｂを有する。モールド駆動機構１１６の開口領域１１７には、光透過部材１１３が設置されており、光透過部材１１３とキャビティ１０７ｂと開口領域１１７とで囲まれる密閉の空間１１２が形成されている。

【0016】

空間１１２内の圧力は圧力補正装置（不図示）によって制御される。圧力補正装置が空間１１２内の圧力を外部よりも高く設定することにより、パターン部１０７ａは基板１１１に向けて凸形に撓む。これにより、パターン部１０７ａの中心部が液体１１４に接触するようになる。よって、モールド１０７が液体１１４に押し付ける際に、パターン部１０７ａと液体１１４との間に気体（空気）が閉じ込められることが抑制され、パターン部１０７ａの凹凸部の隅々まで液体１１４を充填させることができる。空間１１２の大きさを決めるキャビティ１０７ｂの深さは、モールド１０７の大きさまたは材質に応じて適宜変更される。

【0017】

基板ステージ１０４は、基板チャック１１９と、基板ステージ筐体１２０と、ステージ基準マーク１２１とを有する。基板ステージに保持される基板１１１は、単結晶シリコン基板またはＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板であり、基板１１１の被処理面には、液体１１４が吐出されパターンが成形される。

【0018】

基板チャック１１９は、基板１１１を真空吸着により保持する。基板ステージ筐体１２０は、基板チャック１１９を機械的手段により保持しながらＸ方向およびＹ方向に移動することで基板１１１を移動させる。ステージ基準マーク１２１は、基板１１１とモールド１０７とのアライメントにおいて、基板１１１の基準位置を設定するために使用される。基板ステージ筐体１２０のアクチュエータには、例えばリニアモータが用いられる。他にも、基板ステージ筐体１２０のアクチュエータは、粗動駆動系または微動駆動系などの複数の駆動系を含む構成でもよい。

【0019】

計測部１２２は、アライメント計測器１２７と、観察用計測器１２８と、を有する。アライメント計測器１２７は、基板１１１上に形成されたアライメントマークと、モールド１０７に形成されたアライメントマークとのＸ方向およびＹ方向の位置ずれを計測する。観察用計測器１２８は、例えばＣＣＤカメラなどの撮像装置であり、基板１１１に吐出された液体１１４のパターンを撮像して、画像情報として制御部１０６に出力する。

【0020】

制御部１０６は、インプリント装置１０１の各構成要素の動作などを制御し、特に、液体吐出装置１３０の回復制御も行う。制御部１０６は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭを有するコンピュータで構成される。制御部１０６は、インプリント装置１０１の各構成要素に回線を介して接続され、ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って各構成要素の制御をする。また、制御部１０６は、表示部を有し、各種の表示を行うことができる。制御部１０６は、計測部１２２の計測情報を基に、モールド保持機構１０３、基板ステージ１０４、および液体吐出部１０の動作を制御する
筺体１２３は、基板ステージ１０４を載置するベース定盤１２４と、モールド保持機構１０３を固定するブリッジ定盤１２５と、ベース定盤１２４から延設されブリッジ定盤１２５を支持する支柱１２６と、を備える。また、インプリント装置１０１は、モールド１０７を装置外部からモールド保持機構１０３へ搬送するモールド搬送機構（不図示）と、基板１１１を装置外部から基板ステージ１０４へ搬送する基板搬送機構（不図示）と、を備える。

【0021】

インプリント装置１０１は、次の一連の処理を含むインプリント処理を行う。まず、インプリント装置１０１は、液体吐出部１０に液体１１４を基板１１１上に吐出させる。そして、基板上に吐出された液体１１４に、成型用のパターンを有するモールド１０７を押し付け、その状態において、光（紫外線）の照射によって液体１１４を硬化させる。その後、硬化後の液体１１４からモールド１０７を引き離すことによって、モールド１０７のパターンを基板１１１上に転写する。

【0022】

＜液体吐出部と回復部＞
図２は、液体吐出部１０と回復部８０の構成を示した図である。液体吐出部１０は、吐出ヘッド１１、収容容器１２及び圧力制御部１３を含む。収容容器１２は、液体１１４を収容する。収容容器１２の内部空間は、可撓性を有する分離膜１４によって２つの空間に区画されている。容器内の一方の空間１５には液体１１４が収容されており、他方の空間１６には充填液が収容されている。分離膜１４の厚みは例えば１０μｍ以上２００μｍ以下である。分離膜１３は、液体及び気体の透過性が低い材料で形成され、例えばＰＦＡ等のフッ素樹脂材のフィルムやフッ素樹脂材とプラスチック材料を組み合わせた複合多層フィルムで形成することができる。

【0023】

空間１６は、接続配管１７によって圧力制御部１３と連通しており、空間１５は、吐出ヘッド１１と連通している。圧力制御部１３は、充填液を収容するタンク、圧力センサ、及び、接続配管１７を開閉するバルブ等を備えており、空間１６内の圧力を制御可能に構成されている。圧力制御部１３で空間１６内の充填液の圧力を制御することで、分離膜１４を介して空間１５内の液体１１４の圧力を制御することができる。これにより、吐出ヘッド１１における気液界面の形状を安定化させ、再現性よく液体１１４を吐出できる。

【0024】

回復部８０は、吐出ヘッド１１から液体１１４の廃液が吐出されるキャップ８１を備える。キャップ８１は、吐出ヘッド１１よりも大きな開口を持つ凹型の部材であり、その材質は、例えば、金属溶出の懸念のないＰＴＦＥ樹脂の切削部品である。キャップ８１は酸洗浄が実施されてもよく、これにより物理的・化学的にクリーンな状態で用いられる。回復処理時に吐出ヘッド１１の吐出面５８に対向して配置される。キャップ８１は、不図示の駆動機構によりＺ方向に変位可能に設けられており、キャップ８１と吐出面５８との間隔が調整可能となっている。

【0025】

回復部８０は、また、廃液チューブ８５と、廃液チューブ８５を開閉するバルブ８３と、廃液容器８２と、ポンプ８４とを備える。廃液チューブ８５はキャップ８１に連通している。ポンプ８４は、キャップ８１に吐出された廃液を廃液チューブ８５を介して廃液容器８２に圧送して排出するチュービングポンプである。

【0026】

図３は吐出ヘッド１１の一部拡大断面図である。吐出ヘッド１１は、共通液室５６とモジュール基板５７とを備えている。モジュール基板５７には、複数のノズル５４を備える。各ノズル５４は、上面５９に開口し、液体１１４を取り入れる供給口２１と、吐出面５８に開口し、液体１１４をを吐出する吐出口１９とを備える。ノズル５４の内部には、液体１１４を吐出するためのエネルギを発生するエネルギ素子１８が設けられている。吐出口１９の開口面積は、供給口２１の開口面積よりも小さく、吐出ノズル５４における流路で断面積が最小となっている。エネルギ素子１８は、本実施形態の場合、ピエゾ素子に代表される圧電素子であり、以下、エネルギ素子１８のことを圧電素子１８と表記する場合がある。

【0027】

供給口２１は、モジュール基板５７の内部で吐出口１９と小液室２０を介して連通している。圧電素子１８は、駆動回路９０を介して制御部１０６によって駆動が制御される。圧電素子１８によって小液室２０の容積を変化させることで、小液室２０の液体１１４が、吐出口１９から吐出される。なお、吐出ヘッド１１としては、インクジェットプリンタに用いられるインク吐出ヘッドと同様の構成であってもよい。

【0028】

吐出ヘッド１１は吐出口１９によって大気に開放されているが、吐出口１９の口径が数μｍから十数μｍであり、液体１１４は毛細管現象により自重で漏れだすことはない。吐出口１９近傍の液面は、凹形状のいわゆるメニスカス状態で保持される。小液室２０の吐出液８の内圧を圧力制御部１３によって－０．１から－１０００Ｐａの負圧に保つことで、メニスカス状態を安定的に保持することができる。吐出面５８には撥液処理が施されており、液体１１４が吐出口１９からの漏れだすことを確実に防止する。撥液処理としては、例えば、フッ素含有化合物を吐出面５８に膜状に塗布することが挙げられる。

【0029】

吐出口１９の口径が数μｍから数十数μｍと小径であると、パーティクルが吐出口１９内部に付着した場合や、液体１１４に含まれる成分の一部が乾燥して吐出口１９の周囲で凝固した場合には吐出性能が低下する。吐出性能の低下としては、例えば、不吐出の他、吐出量や吐出方向の変動が挙げられる。こうした吐出性能の低下が生じた場合には、回復部８０によって吐出性能の回復処理を行う。

【0030】

但し、一部の吐出口１９においてのみ吐出性能の低下があった場合に、全吐出口１９に対して回復処理を行うことは効率的ではない。本実施形態では、圧電素子１８を用いることで、吐出口１９の液体吐出状態を検知し、吐出性能の低下が生じている吐出口１９に対して個別的に回復処理を行うことが可能である。

【0031】

＜液体吐出状態の検知＞
圧電素子１８は吐出口１９の液体吐出状態の検知にも用いることができる。圧電素子１８を、液体１１４を吐出する際に加える電圧の３０％から７０％の強度の電圧で駆動し、小液室２０の容積を変動（以下、検査発振と呼ぶ）させ、小液室２０内の液体１１４に振動を加える。例えば、吐出口１９から液体１１４を吐出する際に±１０Ｖの駆動パルスを圧電素子１８に印加する場合には、±６Ｖの駆動パルスを圧電素子１８に印加する。換言すると、吐出口１９のメニスカスを破って液体１１４が吐出されない程度に圧電素子１８を駆動し、小液室２０内の液体１１４に振動を加える。

【0032】

圧電素子１８の駆動を停止しても、液体１１４の残留振動により、圧電素子１８には逆起電力が生じる。逆起電力を吐出口１９毎に設けられたセンサ９１で検知する。センサ９１は例えば電圧センサ或いは電流センサである。吐出口１９が汚染物によって塞がっている場合や、小液室２０内に気泡が入り込んでしまった場合、逆起電力の波形は、標準状態（メニスカス形成時の波形）とは異なる。つまり、圧電素子１８は対応する吐出口１９の液体吐出状態に応じた信号を出力する。この信号により、各吐出口１９の液体吐出状態を個別に検知することができる。

【0033】

より具体的に説明すると、圧電素子１８（ピエゾ素子）は、電圧が印加されることで変形し、この変形によってノズル５４内の液体１１４の圧力を変化させる。そして、圧電素子１８を強制的に振動させると残留振動が発生し、圧電効果により逆起電力が発生する。センサ９１は、この残留振動により生じた逆起電力を検出する。また逆起電力は圧電素子１８ごと、換言すればノズル５４ごとに発生するため、センサ９１は逆起電力をノズル５４ごとに検出する。

【0034】

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は逆起電力の信号波形の例を示す図である。図４（Ａ）は吐出口１９に吐出性能の低下が生じていない正常な場合の信号波形である。図４（Ｂ）の破線は、正常な場合の信号波形であり、実線は吐出性能の低下が生じている場合の信号波形である。吐出口１９に液体１１４のメニスカスが形成されなくなる場合、吐出口１９が正常な場合と比べると、信号の周期が長く（周波数が小さく）なる。また、振幅が大きくなる場合もある。

【0035】

こうした信号波形の違いにより、吐出口１９の吐出性能の低下を判別することができる。なお、比較対象となる正常時の信号波形は制御部１０６のＲＯＭ等の記憶デバイスに格納しておくことができる。また、正常時の信号波形を記憶することに代えて、吐出不良を生じているか否かを判定するための閾値を格納していてよい。閾値は、逆起電力の信号周期に関する閾値や信号振幅に関する閾値であってもよい。

【0036】

なお、本実施形態ではエネルギ素子１８として圧電素子を例示したが、これに限られず、発熱抵抗体等も採用可能である。発熱抵抗体を用いた場合、液体吐出状態の検知は、温度センサを各ノズルに設けて行う。発熱抵抗体の駆動によりピーク温度に達した後の液体１１４の温度低下を温度センサで検知し、温度低下の傾きにより液体吐出状態を判別することができる。

【0037】

＜制御例＞
制御部１０６が実行する吐出ヘッド１１の回復処理の例について図５（Ａ）を参照して説明する。図５（Ａ）は制御部１０６が実行する処理例を示すフローチャートである。液体１１４の吐出動作を行っていないタイミングで実行される。

【0038】

Ｓ１では各吐出口１９の液体吐出状態の検査を行う。ここでは、上記の通り、各圧電素子１８の逆起電力を検出し、その信号波形を取得する。Ｓ２ではＳ１の検査結果に基づき、吐出不良の吐出口１９を特定する。吐出不良を生じているか否かの判定は、正常時の信号波形と比較や、上述した信号周期に関する閾値や信号振幅に関する閾値との比較により行うことができる。例えば、逆起電力の信号周期が閾値を超える場合、或いは、信号振幅が閾値を超える場合は吐出不良が生じていると判定する。

【0039】

Ｓ３では回復処理対象とする吐出口１９を選択する。回復処理対象とする吐出口１９には、少なくとも吐出不良を生じている吐出口１９が含まれる。回復処理対象とする吐出口１９は吐出不良を生じている吐出口１９のみだけであってもよい。回復処理の効率化を図れる。他の選択方法として、吐出口１９をその位置に応じてグループ分けし、グループ単位で回復処理の吐出口１９を選択してもよい。更に他の選択方法として、吐出不良を生じている吐出口１９と、その周囲の一定の範囲内の吐出口１９を選択してもよい。

【0040】

Ｓ４ではＳ４で選択した吐出口１９の回復処理を実行する。図５（Ｂ）はその処理例を示すフローチャートである。Ｓ１１では、吐出面５８に対向する位置にキャップ８１を配置する。その後、回復処理対象とする吐出口１９に対応した小液室２０を圧力制御部１３によって加圧する。小液室２０を例えば、＋１０ｋＰａから＋５０ｋＰａに加圧することで、吐出口１９に詰まった異物等を押し出すことができる。この時、吐出口１９からキャップ８１吐出された液体１１４及び異物等、ポンプ８４により廃液容器８２へ排出される。このような加圧回復で吐出口１９の詰りが回復されない場合もあるため、次に洗浄工程に移行する。

【0041】

Ｓ１３では、キャップ８１の底面と吐出面１１ａとの間隔が１００から５００μｍとなるまで近接させたのち、キャップ８１と吐出面１１ａの間に洗浄液を充填する。本実施形態では洗浄液として液体１１４を利用する。圧力制御部１３により空間１６内の充填液を約１０ｋＰａ～３０ｋＰａまで加圧することで、小液室２０内の液体１１４の圧力を１０ｋＰａ以上とする。これにより、吐出口１９から洗浄液として液体１４を吐出する。キャップ８１と吐出面１１ａとの間が液体１１４で満たされたら、空間１６内の充填液の加圧を停止する。

【0042】

次に、圧力制御部１３によって、小液室２０内の圧力を微陽圧（数百Ｐａ～数ｋＰａ）にした後、圧力制御部１３と空間１６を接続している配管１７を圧力制御部１３のバルブを閉弁して閉鎖する。キャップ８１上にある液体１１４は大気に開放されているため、小液室２０内の液体１１４の圧力が微陽圧から徐々に大気圧に減少する。これにより、吐出ヘッド１１から液体１１４がキャップ８１内に流出することが防止され、キャップ８１から、液体１１４が溢れないようにしている。また、小液室２０内の液体１１４の圧力は、大気圧から微陽圧に維持されている。このため、キャップ８１上の液体１１４が吐出ヘッド１１へ逆流することも防止されて、図６に示すようにキャップ８１と吐出面１１ａとの間に液体１１４が保持される。

【0043】

次に、Ｓ１４で回復処理対象とする吐出口１９の洗浄を行う。吐出口１９の洗浄は、圧電素子１８の駆動によって、小液室２０を物理的に振動させることにより行う。この振動によりノズル５４の内部の液体１１４が流動し、ノズル５４内に付着した汚染物が剥がされる。回復処理対象ではない吐出口１９については、その圧電素子１８を駆動させないことで、汚染物が吐出口１９に流入しないようにし、二次汚染を防止する。

【0044】

この振動による洗浄における圧電素子１８の駆動条件は、通常の吐出動作における圧電素子１８の駆動条件と同じであってもよい。汚染物の除去が困難な場合は、通常の吐出動作における圧電素子１８の駆動条件よりも、電圧又は周波数を異ならせてもよい。例えば、電圧については、通常の吐出動作における圧電素子１８の電圧よりも２０％～４０％程度高くしてもよい。また、周波数については３０ｋＨｚ～５０ｋＨｚ程高くしてもよい。電圧、周波数の双方を高くしてもよいし、一方を高くしてもよい。振動による洗浄時間は、長い程効果が高く、例えば、数時間から数日間に渡って実施してもよい。

【0045】

洗浄終了後、Ｓ１５では、キャップ８１と吐出面１１ａとの隙間を広げる。そして、吐出ヘッド１１内の液体１１４を入れ替えるために、Ｓ１２の処理と同様にして、吐出ノズル１９から液体１１４を排液キャップ８１に排出させる。これにより汚染物が再度、吐出口１９に侵入することを防止できる。その後、ポンプ８４を駆動して、吐出面１１ａとキャップ８１との間の液体１１４を排出する。

【0046】

なお、吐出ヘッド１１の吐出面１１ａは、図示しない吸引ノズルを用いて清掃してもよい。清掃は吐出面１１ａに付着している洗浄液（液体１１４）を吸引除去して清掃を行う。負圧源に直結された吸引ノズルを吐出ヘッド１１の吐出面１１ａに対して１００μｍまで近接させたうえで吸引を開始し、吐出面１１ａとの間隔を保ったうえで、吐出面１１ａに対して吸引ノズルを走査し、吐出面１１ａの表面に残った液滴を吸い取る。吸引ノズルの吸引口隙間は１００μｍから２００μｍに設定される。残滴によって瞬間的に吐出面１１ａの表面と吸引ノズルの先端が液体１１４で導通状態となる場合がある。金属汚染の危険性を防止するために、ＰＴＦＥ樹脂の吸引ノズルを使用してもよい。

【0047】

Ｓ１６では、確認処理を行う。ここでは、再びＳ１と同様の検査を行い、
次に、回復確認工程Ｊは、再び検査発振を実行して吐出不良を生じている吐出口１９があるか否かを念のため確認する。吐出不良を生じている吐出口１９があれば、再度、回復処理（Ｓ４）を行うことになる。二次汚染があった場合に、これを解消することができる。吐出不良を生じている吐出口１９がなければ処理を終了する。

【0048】

＜第二実施形態＞
第一実施形態では、Ｓ１３でキャップ８１と吐出面１１ａの間に洗浄液を充填する際、吐出面１１ａの全面に渡って洗浄液を充填する例を想定した。しかし、回復処理対象とする吐出口１９の付近のみに洗浄液を充填してもよい。これにより、液体１１４の消費量を削減できる。本実施形態では、Ｓ１３で圧力制御部１３の加圧によって洗浄液（液体１１４）を吐出せず、圧電素子１８の駆動により洗浄液を吐出する。

【0049】

図７は本実施形態における洗浄液の充填態様の例を示す模式図である。同図の例では、左端の吐出口１９が回復処理対象とされ、他の吐出口１９は回復処理対象ではない。左端の吐出口１９から液体１１４を吐出し、他の吐出口１９からは液体１１４を吐出しないことで、同図に示すように回復処理対象とする吐出口１９の付近のみに洗浄液（液体１１４）の液柱を形成することができる。吐出面１１ａに施された撥液処理は、液柱の形成に寄与する。本実施形態では、正常な吐出口１９の二次汚染をより確実に防止できる。

【0050】

Ｓ１４の洗浄処理については第一実施形態と同様である。本実施形態おいても、第一実施形態と同様に、圧力制御部１３によって、小液室２０内の液体１１４の圧力は、大気圧から微陽圧が維持される。キャップ８１上の液体１１４が逆流することが防止される。

【0051】

＜第三実施形態＞
第一、第二実施形態では、Ｓ１３でキャップ８１と吐出面１１ａとの間に洗浄液（液体１１４）を充填させた状態で、Ｓ１４の洗浄処理を行ったが、洗浄液をキャップ８１と吐出面１１ａとの間に充填しない状態で吐出口１９の洗浄を行うこともできる。

【0052】

本実施形態では、Ｓ１２の加圧回復処理の後、Ｓ１３、Ｓ１４の処理に代えて以下の処理を行う。まず、キャップ８１の底面と吐出面１１ａとの間隔が１００μｍから５００μｍとなるまで近接させる。その後、回復処理対象の吐出口１９に対応する圧電素子１８を、吐出口１９から液体１１４が吐出しない程度に駆動する。例えば、通常の吐出動作における圧電素子１８の電圧に対して、２０％～７０％程度の電圧で圧電素子を駆動する。電圧の低下と共に、或いは、電圧は下げずに周波数を下げて圧電素子を駆動する。これにより、小液室２０の容積を変動させて小液室２０内の液体１１４を振動させる。圧電素子１８をこの程度に駆動することで、吐出口１９近傍において液体１１４が盛り上がることはあっても、吐出されることを防止できる。

【0053】

この振動により、液体１１４がノズル５４内で流動し、内部に付着した汚染物が剥がされる。また、この振動による洗浄中に、定期的に（例えば数分間隔で）、液体１１４が吐出されるように圧電素子１８を駆動する。図８はその模式図であり、吐出口１９から液体１１４の液滴がキャップ８１に吐出されている。そうすることで、ノズル５４内にある汚染物が、液体１１４とともにキャップ８１内に排出される。吐出口１９はキャップ８１から離間しており、排出した汚染物が吐出口１９に逆流することもない。

【0054】

なお、洗浄中の定期的な液体１１４の吐出に関する圧電素子１８の駆動条件は、通常の吐出動作の駆動条件（電圧、周波数）と同じであってもよいが、吐出口１９が詰まっており、吐出が困難な場合は、駆動条件を変更してもよい。例えば、通常の吐出動作における圧電素子１８の電圧よりも２０％～４０％程度高くしてもよい。また、周波数については３０ｋＨｚ～５０ｋＨｚ程高くしてもよい。電圧、周波数の双方を高くしてもよいし、一方を大きくしてもよい。これにより、液体１１４を汚染物と共により確実に吐出することができる。

【0055】

なお、本実施形態おいても、第一実施形態と同様に、洗浄中、圧力制御部１３によって、小液室２０内の液体１１４の圧力は、大気圧から微陽圧が維持される。キャップ８１上の液体１１４が逆流することが防止される。また、洗浄前に、圧力制御部１３の加圧によって微量の液体１１４を各吐出口１９から吐出させ、吐出面１１ａを液体１１４で濡らしておいてもよい。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

【符号の説明】

【0056】

１１ 吐出ヘッド、１８ エネルギ素子（圧電素子）、８１ キャップ、１０６ 制御部、１３０ 液体吐出装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】