專利名稱：封蓋單元及其控制方法、液滴噴射裝置及設(shè)備制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于密封(稱為封蓋)液滴噴射頭中的噴嘴孔、并防止液滴溶劑變干和噴嘴孔堵塞的封蓋單元，還涉及控制封蓋單元的方法，包含所述封蓋單元的液滴噴射裝置，以及使用所述裝置的設(shè)備制造方法。
背景技術(shù)：
液滴噴射頭由容納液滴溶劑的壓力產(chǎn)生室、使壓力產(chǎn)生室增壓的壓電元件和連接到壓力產(chǎn)生室的噴嘴孔形成。由于壓力產(chǎn)生室中的液滴溶劑由壓電元件增壓，所以少量液滴溶劑以液滴狀從噴嘴孔噴出。在具有例如這種結(jié)構(gòu)的液滴噴射頭中，如果液滴溶劑在噴嘴孔附近蒸發(fā)，或如果氣泡在液滴噴射頭內(nèi)變成堵塞物，則液滴噴射發(fā)生故障。據(jù)此，這種類型的液滴噴射頭需要一種用于密封噴嘴孔以便防止液滴溶劑變干和防止阻塞噴嘴孔的噴嘴孔。
即使在使用封蓋單元密封液滴噴射頭的噴嘴孔時(shí)，如果這些噴嘴孔長(zhǎng)時(shí)間密封，則由于位于液滴溶劑的流道上和噴嘴孔中的液滴溶劑蒸發(fā)，或由于液滴溶劑在封蓋單元內(nèi)變干，液滴溶劑的保濕性能也會(huì)下降，從而液滴溶劑粘度增加，且噴嘴孔可能堵塞。據(jù)此，為液滴噴射頭而設(shè)置的封蓋單元是這樣一種封蓋單元，不僅通過(guò)簡(jiǎn)單地密封液滴噴射頭的噴嘴孔，而且通過(guò)使用抽吸泵將負(fù)壓作用于噴嘴孔上，用力使液滴噴射頭從噴嘴孔排出，排出噴嘴孔附近已經(jīng)變濃的液滴溶劑，或噴出壓力產(chǎn)生室中已經(jīng)變成堵塞物的氣泡。
注意到，除了使用封蓋單元的方法外，清除噴嘴孔中的阻塞物的方法還包括一種使用清除裝置的方法，所述清除裝置使用擦拭器擦拭形成液滴噴射頭的噴嘴孔的表面；以及一種沖洗方法，通過(guò)提高壓電元件施加給壓力產(chǎn)生室的壓力，用力噴出噴射量比正常的液滴噴射量更大的液滴。傳統(tǒng)的封蓋單元舉例來(lái)說(shuō)在日本未審專利申請(qǐng)首次公開出版物No.H10-264402中得以詳細(xì)描述。
當(dāng)堵塞在液滴噴射頭中形成時(shí)，通過(guò)封蓋單元進(jìn)行上述抽吸，通過(guò)清除裝置進(jìn)行上述清除，或進(jìn)行沖洗。然而，如果沒有清除堵塞，則多次進(jìn)行抽吸、清除或沖洗。因此，出現(xiàn)這樣的問(wèn)題，從沒有形成堵塞的噴嘴孔噴出的液滴溶劑噴射量增加，從而不必要地消耗液滴溶劑。
此外，如果在多個(gè)時(shí)候(on a plurality of occasion)執(zhí)行抽吸或類似動(dòng)作，則出現(xiàn)這樣的問(wèn)題，需要花時(shí)間來(lái)恢復(fù)正常狀態(tài)(即，所有噴嘴孔都可噴出液滴的狀態(tài))。近年來(lái)，液滴噴射頭已用于制造在液晶顯示設(shè)備、微型顯示器、以及各種具有微型圖案的裝置中使用的過(guò)濾器。如果花時(shí)間來(lái)恢復(fù)正常狀態(tài)，則可能產(chǎn)生這樣的問(wèn)題，生產(chǎn)量(即，單位時(shí)間內(nèi)制造的裝置數(shù)量)減少相應(yīng)的量。
考慮到上述情況，作出了本發(fā)明，且本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種封蓋單元，所述封蓋單元能在短時(shí)間內(nèi)清除液滴噴射頭的噴嘴孔中的堵塞和類似情況，同時(shí)限制液滴溶劑的不必要消耗；還提供一種用于封蓋單元的控制方法，包括所述封蓋單元的液滴噴射裝置，以及使用所述液滴噴射裝置制造設(shè)備的設(shè)備制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的封蓋裝置包括密封單元，用于至少密封液滴噴射頭的噴嘴孔，其中所述液滴噴射頭包括用于噴射液滴的噴嘴孔；加熱單元，用于至少加熱液滴噴射頭的噴嘴孔附近；以及負(fù)壓供應(yīng)單元，用于將使得液滴從噴嘴孔噴出的負(fù)壓供給密封噴嘴孔的密封單元的內(nèi)部。
根據(jù)本發(fā)明，在加熱液滴噴射頭的噴嘴孔附近后，通過(guò)將負(fù)壓供給密封噴嘴孔的密封單元的內(nèi)部，可能降低變濃的液滴溶劑的粘度，或熔化固化的液滴溶劑，并用力將其從噴嘴孔噴出。結(jié)果，可能在短時(shí)間內(nèi)清除噴嘴孔中的堵塞物，同時(shí)限制液滴溶劑的不必要消耗。
本發(fā)明的封蓋裝置還可包括控制單元，用于控制加熱單元加熱噴嘴孔附近的時(shí)間，并控制負(fù)壓供應(yīng)單元供應(yīng)負(fù)壓的時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明，由于噴嘴孔附近的加熱時(shí)間和負(fù)壓供應(yīng)時(shí)間受控制單元控制，所以可能保證為了降低變濃的液滴溶劑或熔化固化的液滴溶劑所需要的充分加熱時(shí)間。此外，由于可能剛好(just)保證僅噴射粘度已經(jīng)降低的液滴或熔化的固化液滴溶劑，所以不僅可能使液滴溶劑的不必要消耗保持最小，而且可能在短時(shí)間內(nèi)可靠地清除噴嘴孔中的堵塞物。
此外，在本發(fā)明的封蓋裝置中，控制單元可包括用于測(cè)量噴嘴孔被密封單元密封的時(shí)間長(zhǎng)度的時(shí)間測(cè)量單元，且控制單元執(zhí)行控制，以根據(jù)時(shí)間測(cè)量單元測(cè)量的時(shí)間長(zhǎng)度改變加熱時(shí)間和負(fù)壓供應(yīng)時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明，由于測(cè)量了噴嘴孔被液滴噴射頭密封的時(shí)間長(zhǎng)度，并根據(jù)此測(cè)量結(jié)果改變了加熱時(shí)間和負(fù)壓供應(yīng)時(shí)間，所以可能根據(jù)液滴溶劑的粘度增加的程度或根據(jù)液滴溶劑的固化程度設(shè)定加熱時(shí)間和負(fù)壓供應(yīng)時(shí)間，從而不僅可能使液滴溶劑的不必要消耗保持最小，而且可能在短時(shí)間內(nèi)可靠地清除噴嘴孔中的堵塞物。
并且，在本發(fā)明的封蓋裝置中，也可能提供用于測(cè)量噴嘴孔附近的溫度的溫度測(cè)量單元，且加熱單元根據(jù)溫度測(cè)量單元測(cè)量的溫度調(diào)整噴嘴孔附近的加熱溫度。
根據(jù)本發(fā)明，由于噴嘴孔附近的加熱溫度是根據(jù)噴嘴孔附近的溫度測(cè)量結(jié)果進(jìn)行調(diào)整的，所以不管周圍溫度如何，都可能保持固定的加熱溫度。結(jié)果是，可能有效地降低變濃的液滴溶劑或固化的液滴溶劑的粘度，從而可能在短時(shí)間內(nèi)可靠地清除噴嘴孔中的堵塞物。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種用于控制封蓋裝置的方法，其中所述封蓋裝置包括至少密封噴射液滴的液滴噴射頭的噴嘴孔的密封單元，所述方法包括以下步驟加熱液滴噴射頭的噴嘴孔附近；以及將負(fù)壓供給密封單元內(nèi)部，以使液滴從噴嘴孔噴出。
根據(jù)本發(fā)明，在加熱液滴噴射頭的噴嘴孔附近后，通過(guò)將負(fù)壓供給密封噴嘴孔的密封單元的內(nèi)部，可能降低變濃的液滴溶劑的粘度，或熔化固化的液滴溶劑，并用力將其從噴嘴孔噴出。結(jié)果，可能在短時(shí)間內(nèi)清除噴嘴孔中的堵塞物，同時(shí)限制液滴溶劑的不必要消耗。
用于控制本發(fā)明的封蓋裝置的方法還可包括以下步驟確定是否從每個(gè)噴嘴孔都已噴出液滴；以及根據(jù)確定結(jié)果，加熱噴嘴孔附近和將負(fù)壓供給密封單元內(nèi)部。
根據(jù)本發(fā)明，由于事先確定是否從每個(gè)噴嘴孔都已噴出液滴，且根據(jù)確定結(jié)果加熱噴嘴孔附近和將負(fù)壓供給密封噴嘴孔的密封單元內(nèi)部，所以僅在例如噴嘴孔堵塞等沒有噴出液滴的故障發(fā)生時(shí)，進(jìn)行液滴的噴射，從而清除故障。例如，與定期執(zhí)行加熱和負(fù)壓的供應(yīng)時(shí)相比，通過(guò)執(zhí)行這種控制，不會(huì)不必要地噴射液滴溶劑。結(jié)果，可能限制液滴溶劑的消耗，且可能為消除加熱或供給負(fù)壓而執(zhí)行的液滴噴射所需要的時(shí)間。
在用于控制本發(fā)明的封蓋裝置的方法中，可同時(shí)執(zhí)行加熱液滴噴射頭的噴嘴孔附近的步驟和將負(fù)壓供給密封單元內(nèi)部以使液滴從噴嘴孔噴出的步驟。
根據(jù)本發(fā)明，由于在將負(fù)壓供給密封噴嘴孔的密封單元的同時(shí)對(duì)噴嘴孔的附近進(jìn)行加熱，所以可能縮短液滴噴射所需要的時(shí)間。
可選地，在用于控制本發(fā)明的封蓋裝置的方法中，可對(duì)噴嘴孔附近進(jìn)行初步加熱后，可同時(shí)執(zhí)行加熱噴嘴孔附近的步驟和將負(fù)壓供給密封單元內(nèi)部的步驟。
根據(jù)本發(fā)明，由于加熱噴嘴孔附近和將負(fù)壓供給密封噴嘴孔的密封單元內(nèi)部是同時(shí)執(zhí)行的，且在對(duì)噴嘴孔附近進(jìn)行初步加熱之后，所以可能設(shè)定較長(zhǎng)的加熱時(shí)間，從而可能有效地降低變濃的液滴溶劑的粘度，或有效地熔化固化的液滴溶劑。
在用于控制本發(fā)明的封蓋裝置的方法中，該方法還可包括以下步驟測(cè)量噴嘴孔被密封單元密封的時(shí)間長(zhǎng)度，和根據(jù)所測(cè)量的噴嘴孔被密封單元密封的時(shí)間長(zhǎng)度改變加熱噴嘴孔附近的時(shí)間長(zhǎng)度及將負(fù)壓供給密封單元內(nèi)部的時(shí)間長(zhǎng)度。
根據(jù)本發(fā)明，由于將負(fù)壓供給密封噴嘴孔的密封單元內(nèi)部是在噴嘴孔的初步加熱后執(zhí)行的，所以可能在充分降低變濃的液滴溶劑的濃度后或在充分熔化固化的液滴溶劑后進(jìn)行噴射。
此外，用于控制本發(fā)明的封蓋裝置的方法還可包括以下步驟測(cè)量噴嘴孔被密封單元密封的時(shí)間長(zhǎng)度，和根據(jù)所測(cè)量的噴嘴孔被密封單元密封的時(shí)間長(zhǎng)度改變加熱噴嘴孔附近的時(shí)間長(zhǎng)度及將負(fù)壓供給密封單元內(nèi)部的時(shí)間長(zhǎng)度。
根據(jù)本發(fā)明，由于測(cè)量了密封液滴噴射頭的噴嘴孔的時(shí)間長(zhǎng)度，且根據(jù)測(cè)量結(jié)果改變了負(fù)壓供應(yīng)時(shí)間；所以可能根據(jù)液滴溶劑的粘度的增加程度或液滴溶劑的固化程度設(shè)定加熱時(shí)間和負(fù)壓供應(yīng)時(shí)間，從而不僅可能使液滴溶劑的不必要消耗保持最小，而且可能在短時(shí)間內(nèi)可靠地清除噴嘴中的堵塞物。
用于控制本發(fā)明的封蓋裝置的方法還可包括改變供給密封單元內(nèi)部的負(fù)壓的數(shù)量的步驟。
根據(jù)本發(fā)明，由于改變了供給密封噴嘴孔的密封單元內(nèi)部的負(fù)壓大小，所以可能控制每單位時(shí)間噴出的液滴量，且可能縮短噴射液滴的時(shí)間。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的液滴噴射裝置包括液滴噴射頭，包括用于響應(yīng)供給的驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生壓力的壓力產(chǎn)生元件和噴嘴孔，從所述噴嘴孔噴出由壓力產(chǎn)生元件產(chǎn)生的壓力增壓的液滴；驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元，用于將加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)供給壓力產(chǎn)生元件，所述加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)加熱噴嘴孔附近，而不會(huì)使得液滴從噴嘴孔噴出；以及封蓋裝置，包括密封噴嘴孔的密封單元和將使液滴從噴嘴孔噴出的負(fù)壓供給密封單元內(nèi)部的負(fù)壓供應(yīng)單元。
根據(jù)本發(fā)明，在使用設(shè)置在液滴噴射頭中的壓力產(chǎn)生元件加熱液滴噴射頭的噴嘴孔附近后，通過(guò)將負(fù)壓供給密封噴嘴孔的密封單元內(nèi)部，可能降低變濃的液滴溶劑的粘度或熔化的固化液滴溶劑，并用力將其從噴嘴孔噴出。結(jié)果，可能在短時(shí)間內(nèi)清除噴嘴孔中的堵塞物，同時(shí)限制液滴溶劑的不必要消耗。此外，由于液滴噴射頭的噴嘴孔附近是使用設(shè)置在液滴噴射頭中的壓力產(chǎn)生元件進(jìn)行加熱的，所以與加熱單元設(shè)置為與壓力產(chǎn)生元件分離時(shí)相比，可能實(shí)現(xiàn)液滴噴射頭的尺寸減小和成本減小。
本發(fā)明的液滴噴射裝置還可包括確定單元，用于確定是否已從噴嘴孔的每個(gè)噴出液滴；以及控制單元，用于根據(jù)檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元和設(shè)置在封蓋裝置中的負(fù)壓供應(yīng)單元的至少之一。
根據(jù)本發(fā)明，由于預(yù)先確定是否已從每個(gè)噴嘴孔噴出液滴，且根據(jù)確定結(jié)果加熱噴嘴孔附近和將負(fù)壓供給密封噴嘴孔的密封單元內(nèi)部，所以僅在例如噴嘴孔堵塞等沒有噴出液滴的故障發(fā)生時(shí)，才噴射液滴，以清除故障。舉例來(lái)說(shuō)，與定期執(zhí)行加熱和負(fù)壓的供應(yīng)相比，通過(guò)執(zhí)行這種控制，可能限制液滴溶劑的消耗，和消除為加熱或供應(yīng)負(fù)壓而執(zhí)行的液滴噴射所需要的時(shí)間。
在本發(fā)明的液滴噴射裝置中，控制單元可包括時(shí)間測(cè)量單元，所述時(shí)間測(cè)量單元用于測(cè)量被密封單元密封的液滴噴射頭的噴嘴孔的時(shí)間長(zhǎng)度，且控制單元根據(jù)由時(shí)間測(cè)量單元測(cè)量的時(shí)間長(zhǎng)度，控制將加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)供給壓力產(chǎn)生元件的時(shí)間長(zhǎng)度和將負(fù)壓供給密封單元內(nèi)部的時(shí)間長(zhǎng)度。
根據(jù)本發(fā)明，由于測(cè)量了已經(jīng)封蓋液滴噴射頭的噴嘴孔的時(shí)間長(zhǎng)度，且根據(jù)此測(cè)量結(jié)果改變了壓力產(chǎn)生元件進(jìn)行加熱的時(shí)間長(zhǎng)度和負(fù)壓供應(yīng)裝置的供應(yīng)負(fù)壓的時(shí)間長(zhǎng)度，所以可能根據(jù)液滴溶劑的粘度增加程度或液滴溶劑的固化程度設(shè)定加熱時(shí)間和負(fù)壓供應(yīng)時(shí)間，從而不僅可能使液滴溶劑的不必要消耗保持最小，而且可能在短時(shí)間內(nèi)可靠地清除噴嘴中的堵塞物。
在本發(fā)明的液滴噴射裝置中，加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)可具有位于超音波頻帶中的重復(fù)頻率。
此外，在本發(fā)明的液滴噴射裝置中，重復(fù)頻率可以是40kHz或更大。
并且，在本發(fā)明的液滴噴射裝置中，加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅可以是液滴從噴嘴孔噴出時(shí)施加給壓力產(chǎn)生元件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅的一半或更小。
制造本發(fā)明的裝置的方法是制造包括在其上的預(yù)定位置中形成具有功能性的圖案的工件的裝置的方法，包括以下步驟使用上述封蓋裝置，或使用用于控制上述封蓋裝置的方法，從設(shè)置在液滴噴射頭中的噴嘴孔噴射液滴；以及在完成從噴嘴孔噴射液滴的步驟后，通過(guò)使用液滴噴射頭將液滴噴射到工件上，形成圖案。
根據(jù)本發(fā)明，降低了變濃的液滴溶劑的粘度，熔化了固化的液滴溶劑，接著，使用上述封蓋裝置，或使用用于控制封蓋裝置的方法，或液滴噴射裝置，噴射所述液滴溶劑。結(jié)果，不僅可能限制液滴溶劑的不必要消耗，而且延長(zhǎng)了形成圖案的液滴噴射時(shí)間。結(jié)果是，可能減小裝置制造成本和提高生產(chǎn)量。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的液滴噴射裝置的示意性結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖2是噴射頭20的部件分解透視圖。
圖3示出噴射頭20的主要部分的部分透視圖。
圖4A示出封蓋單元22的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖4B示出沿圖4A中的線A-A獲得的封蓋單元22的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的液滴噴射裝置的電氣功能的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖6A和6B示出正常的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和由驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元54產(chǎn)生的用于加熱的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的一個(gè)周期的波形。
圖7示出用于控制根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的封蓋單元的方法的實(shí)例的流程圖。
圖8示出噴射頭20被封蓋單元22封蓋的狀態(tài)的截面圖。
圖9A至9C示出壓電元件150的初步加熱時(shí)間和加熱時(shí)間以及封蓋部分42的吸入時(shí)間之間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參看附圖詳細(xì)描述封蓋單元及其控制方法、液滴噴射裝置、以及根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的設(shè)備制造方法。
液滴噴射裝置圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的液滴噴射裝置的示意性結(jié)構(gòu)的透視圖。注意到，在以下給出的描述中，在圖中設(shè)置XYZ直角坐標(biāo)系統(tǒng)的情況下，將參看此XYZ直角坐標(biāo)系統(tǒng)描述每個(gè)部件之間的位置關(guān)系。在XYZ直角坐標(biāo)系統(tǒng)中，將XY平面設(shè)置為平行于水平面的平面，將Z軸設(shè)置為垂直向上的方向。此外，將本實(shí)施例中的噴射頭(即液滴噴射頭)20的移動(dòng)方向設(shè)定為X方向，將平臺(tái)(stage)ST的移動(dòng)方向設(shè)定為Y方向。
如圖1中所示，本實(shí)施例的液滴噴射裝置IJ配置為包括底座10、在底座10上支撐例如玻璃襯底等襯底P的平臺(tái)ST、以及支撐在平臺(tái)ST上方(即+Z方向上)且能將預(yù)定液滴噴射到襯底P上的噴射頭20。支撐平臺(tái)ST以使其能在Y方向上移動(dòng)的第一移動(dòng)件12設(shè)置在底座10和平臺(tái)ST之間。支撐噴射頭20以使其能在X方向上移動(dòng)的第二移動(dòng)件14設(shè)置在平臺(tái)ST上方。
貯液箱(tank)16用于儲(chǔ)存通過(guò)流道18從噴射頭20噴射的液滴的溶劑(即液滴溶劑)，且連接到噴射頭20。封蓋單元(即封蓋單元)22和清潔單元24也設(shè)置在底座10上方。
控制單元26控制液滴噴射裝置IJ的每個(gè)部分(例如，第一移動(dòng)件12和第二移動(dòng)件14等)，并控制液滴噴射裝置IJ的整個(gè)操作。
第一移動(dòng)件12設(shè)置在底座10上，且位于Y軸方向上。所述第一移動(dòng)件12舉例來(lái)說(shuō)可通過(guò)線性監(jiān)控器形成，且設(shè)置有導(dǎo)軌12a和滑塊12b，所述滑塊12b設(shè)置為能夠沿導(dǎo)軌12a移動(dòng)。通過(guò)沿導(dǎo)軌12a在Y軸方向上移動(dòng)能夠設(shè)置所述線性電機(jī)型第一移動(dòng)件12的滑塊12b。
滑塊12b設(shè)置有用于繞Z軸(θz)轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)12c。所述電機(jī)12c舉例來(lái)說(shuō)可以是直接驅(qū)動(dòng)式電機(jī)，且電機(jī)12c的轉(zhuǎn)子固定到平臺(tái)ST。結(jié)果，通過(guò)使電機(jī)12c通電，轉(zhuǎn)子和平臺(tái)ST在θz方向上轉(zhuǎn)動(dòng)，使得平臺(tái)ST能被指示(index)(即轉(zhuǎn)動(dòng)指示)。也就是說(shuō)，第一移動(dòng)件12能在Y軸方向和θz方向上移動(dòng)平臺(tái)ST。平臺(tái)ST保持襯底P，且將其設(shè)置在預(yù)定位置。
平臺(tái)ST具有抽吸保持裝置(未示出)，且在所述抽吸保持裝置被操作時(shí)，通過(guò)設(shè)置在平臺(tái)ST中的抽吸孔(未示出)將襯底P吸到平臺(tái)ST上，并保持在這里。
使用支柱28a將第二移動(dòng)件14相對(duì)于底座10直立安裝，且安裝在底座10的后部10a上。第二移動(dòng)件14由線性電機(jī)形成，且支撐在固定到支柱28a的柱28b上。第二移動(dòng)件14設(shè)置有支撐在柱28b上的導(dǎo)軌14a和被支撐以便沿導(dǎo)軌14a在X軸方向上移動(dòng)的滑塊14b。可通過(guò)沿導(dǎo)軌14a在X軸方向上移動(dòng)而設(shè)置滑塊14b。上述噴射頭20安裝在滑塊14b上。
噴射頭20具有呈電機(jī)30、32、34和36形式的擺動(dòng)定位設(shè)備。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)30時(shí)，噴射頭20可在Z軸方向上向上或向下移動(dòng)，使噴射頭20能位于Z方向上的理想位置處。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)32時(shí)，噴射頭20可在β方向上繞Y軸擺動(dòng)，使得噴射頭20的角度能被調(diào)整。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)34時(shí)，噴射頭20可在γ方向上繞X軸擺動(dòng)，使得噴射頭20的角度能被調(diào)整。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)36時(shí)，噴射頭20可在α方向上繞Z軸擺動(dòng)，使得噴射頭20的角度能被調(diào)整。
以此方式，圖1中所示的噴射頭20支撐在滑塊14b上，以便能在Z方向上做直線運(yùn)動(dòng)，和以便能在α方向、β方向和γ方向上擺動(dòng)，使得其角度能被調(diào)整。噴射頭20的位置和空間方位角被控制單元26精確控制，以使相對(duì)于平臺(tái)ST側(cè)上的襯底P的液滴噴射表面20a的位置或空間方位角是預(yù)定位置或預(yù)定空間方位角。多個(gè)噴射液滴的噴嘴孔設(shè)置在噴射頭20的液滴噴射表面20a中。
當(dāng)液滴從上述噴射頭20噴出時(shí)，可能使用包含各種材料的液滴，例如含有染色劑的油墨、含有例如精細(xì)金屬顆粒等材料的分散溶液、包含例如PEDOTPSS等空穴注入材料或例如發(fā)光材料等有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光(EL)材料、例如液晶材料等官能液、包含用于微透鏡的材料的官能液和包含蛋白質(zhì)或核酸或類似物等的生物聚合物。
這里，將描述噴射頭20的結(jié)構(gòu)。圖2是噴射頭20的部件分解透視圖。圖3示出噴射頭20的主要部分的一部分的透視圖。圖2中所示的噴射頭20形成為包括噴嘴板110、壓力室襯底120、隔膜130和殼體140。如圖2中所示，壓力室襯底120設(shè)置有空腔121、側(cè)壁122、貯液器123和供給口124?？涨?21是壓力室，通過(guò)蝕刻由硅或類似物等制成的襯底形成。形成側(cè)壁122，以便分開空腔121，且貯液器123形成為共用流道，在每個(gè)空腔121充滿液滴溶劑時(shí)，所述流道能供給液滴溶劑。供給口124形成為使得液滴溶劑導(dǎo)入每個(gè)空腔121中。
如圖3中所示，形成隔膜130，以便能粘到壓力室襯底120的一個(gè)表面。壓電元件150為上述壓電裝置的一個(gè)部件，設(shè)置在隔膜130中。壓電元件150是具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鐵電晶體，且在隔膜130上形成為預(yù)定構(gòu)造。壓電元件150被配置以便能響應(yīng)從控制單元26供給的驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生體積變化。噴嘴板110粘到壓力室襯底120上，以使其噴嘴孔111被放置在相應(yīng)于多個(gè)空腔(即壓力室)121的每個(gè)的位置處，所述多個(gè)空腔121設(shè)置在壓力室襯底120中。噴嘴板110已經(jīng)粘附到其的壓力襯底120進(jìn)一步嵌在殼體140中，如圖2中所示，以便形成液滴噴射頭20。
為了從噴嘴頭20噴出液滴，首先，控制單元26將用于噴射液滴的驅(qū)動(dòng)信號(hào)供給噴射頭20。已將液滴溶劑供給噴射頭20的空腔121，且在將驅(qū)動(dòng)信號(hào)供給噴射頭20時(shí)，設(shè)置在噴射頭20中的壓電元件150響應(yīng)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生體積變化。這種體積變化使隔膜130變形，且使空腔121的體積改變。結(jié)果，液滴從所述空腔121的噴嘴孔111噴出。已經(jīng)由于噴射而減少的液滴接著從貯液箱重新注入空腔121，其中從所述空腔121噴出液滴。
通過(guò)施加驅(qū)動(dòng)電壓，其中在噴射液滴時(shí)施加的驅(qū)動(dòng)電壓和波形(即，最大電壓和頻率)是不同的，且無(wú)需從噴嘴孔111噴出任何液滴，設(shè)置在噴射頭20中的壓電元件150就能加熱空腔121內(nèi)的液滴溶劑。也就是說(shuō)，壓電元件150可用作加熱單元，以加熱噴嘴孔111附近。注意，參看圖2和圖3描述的噴射頭構(gòu)造為，以便通過(guò)在壓電元件中產(chǎn)生體積變化而噴射液滴，然而也可具有通過(guò)使用加熱元件將熱供給液滴溶劑以使液滴溶劑膨脹(expand)從而噴射液滴的頭結(jié)構(gòu)。也可具有通過(guò)使用靜電使隔膜變形產(chǎn)生體積變化而噴射液滴的噴射頭。
返回圖1，作為第二移動(dòng)件14在X軸方向上移動(dòng)噴射頭20的結(jié)果，可有選擇地將噴射頭20設(shè)置在清潔單元24或封蓋單元22上方。即，例如，如果在裝置制造工藝中噴射頭20在清潔單元24上方移動(dòng)，則可清潔噴射頭20。此外，如果噴射頭20在封蓋單元22上方移動(dòng)，則可能在噴射頭20的液滴噴射表面20a上進(jìn)行封蓋，或用液滴充滿空腔121，或修理由于噴嘴孔111中的堵塞物造成的噴射故障。
即，清潔單元24和封蓋單元22遠(yuǎn)離直接放置在底座10頂部上的后部10a側(cè)上的噴射頭20的移動(dòng)路徑之下的平臺(tái)ST。由于將襯底P傳送到平臺(tái)ST上和將襯底P從平臺(tái)ST去除的任務(wù)是在底座10的前部10b側(cè)上執(zhí)行的，所以清潔單元24或封蓋單元22沒有妨礙這些任務(wù)。
清潔單元24能定期或在裝置制造過(guò)程中或在準(zhǔn)備期間清潔噴射頭20的噴嘴孔111及類似物。在沒有裝置正在制造的準(zhǔn)備期間封蓋單元22可封蓋液滴噴射表面20a，以使噴射頭20的液滴噴射表面20a不會(huì)變干，或可在空腔121用液滴充滿時(shí)使用，或可在噴射故障發(fā)生時(shí)修理噴射頭20。
封蓋單元接著，將詳細(xì)描述封蓋單元22。圖4A和4B示出封蓋單元22的結(jié)構(gòu)的圖示。圖4A是從噴射頭20側(cè)觀看的封蓋單元22的平面圖，圖4B是沿圖4A中的線A-A獲得的截面圖。如圖4A和4B中所示，封蓋單元22配置為包括本體40、封蓋部分42(即密封部分)、連接管44和泵(即負(fù)壓供應(yīng)裝置)46。
封蓋部分42設(shè)置有潤(rùn)濕件42b，裝在凹入部分42a的內(nèi)部中，且凹入部分42a在本體40中形成；凸出部分42c，從本體40的頂面40a凸出。穿過(guò)本體40的底面40b的連接管44連接到凹入部分42a的底面。這里，潤(rùn)濕件42b由例如海綿等具有吸收從噴射頭20噴出液滴的優(yōu)良性能和在吸收液滴時(shí)保持這種潤(rùn)濕狀態(tài)的材料形成。泵46經(jīng)由連通管44對(duì)封蓋部分42抽吸和增壓(即將負(fù)壓供給封蓋部分42)。泵46電連接到控制單元26，且泵46的驅(qū)動(dòng)由控制單元26控制。
返回圖1，本發(fā)明的液滴噴射裝置IJ設(shè)置有噴射檢測(cè)單元38，確定在設(shè)置在噴射頭20的液滴噴射表面20a中的多個(gè)噴嘴孔111中是否存在不噴射液滴的噴嘴孔111(即，是否存在漏點(diǎn))，噴射檢測(cè)單元38舉例來(lái)說(shuō)可由激光源和檢測(cè)來(lái)自激光源的激光的光測(cè)器形成。激光源和光測(cè)器放置為使得在X方向上的噴射頭20的位置位于預(yù)定位置時(shí)將從每個(gè)噴嘴孔111噴出的液滴軌跡夾在中間。激光源和光測(cè)器基于在液滴順序地從每個(gè)噴嘴孔111噴出時(shí)光測(cè)器檢測(cè)的光量是否存在變化，檢測(cè)是否存在漏點(diǎn)。
噴射檢測(cè)單元38也可由印刷單元和圖像拾取元件形成，在所述印刷單元上，印刷來(lái)自每個(gè)噴嘴孔111的液滴，且所述印刷單元形成為使得其印刷表面可用擦試器或類似物等清潔，所述圖像拾取元件例如設(shè)置為通過(guò)光學(xué)透鏡或類似物等與印刷單元光耦合的電荷耦合器件(CCD)。當(dāng)噴射檢測(cè)單元38使用這種結(jié)構(gòu)形成時(shí)，印刷表面通過(guò)從每個(gè)噴嘴孔111噴出液滴而被印刷。接著，對(duì)圖像拾取元件通過(guò)對(duì)印刷表面的圖像拾取獲得的圖像信號(hào)進(jìn)行圖像處理，接著使得能對(duì)是否存在任何漏點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。
接著，將對(duì)本實(shí)施例的液滴噴射裝置IJ的電氣功能的結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的液滴噴射裝置的電氣功能的結(jié)構(gòu)的框圖。注意到，在圖5中，將相同的附圖標(biāo)記分配給相應(yīng)于圖1至4B中所示的元件的單元(block)。如圖5中所示，控制液滴噴射裝置IJ的電氣結(jié)構(gòu)配置為使其包括控制計(jì)算機(jī)50、控制單元26和驅(qū)動(dòng)集成電路60。
控制計(jì)算機(jī)50可形成為使其包括例如中央處理單元(CPU)、例如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器(ROM)等內(nèi)部存儲(chǔ)器、硬盤、例如CD-ROM等外部存儲(chǔ)器和例如液晶顯示設(shè)備或陰極射線管(CRT)等顯示設(shè)備?？刂朴?jì)算機(jī)50根據(jù)儲(chǔ)存在ROM中或硬盤上的程序輸出用于控制液滴噴射裝置IJ的操作的控制信號(hào)。所述控制計(jì)算機(jī)50舉例來(lái)說(shuō)使用電纜或類似物等連接到設(shè)置在圖1中所示液滴噴射裝置IJ中的控制單元26。
控制單元26配置為使其包括計(jì)算控制單元52、驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元54和計(jì)時(shí)器單元56。計(jì)算控制單元52驅(qū)動(dòng)第一移動(dòng)件12、第二移動(dòng)件14和電機(jī)30至36，也根據(jù)從控制計(jì)算機(jī)50駛?cè)氲目刂菩盘?hào)和根據(jù)預(yù)先內(nèi)部存儲(chǔ)的控制程序控制設(shè)置在封蓋單元22中的泵46的操作。
計(jì)算控制單元52也輸出多個(gè)數(shù)據(jù)(即，驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生數(shù)據(jù))，所述數(shù)據(jù)用于產(chǎn)生各種驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)設(shè)置在噴射頭20中的多個(gè)壓電元件150。根據(jù)上述控制程序，計(jì)算控制單元52也產(chǎn)生選擇數(shù)據(jù)，并將其輸出到設(shè)置在驅(qū)動(dòng)集成電路60中的開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生單元62。這種選擇數(shù)據(jù)由噴嘴選擇數(shù)據(jù)和波形選擇數(shù)據(jù)組成，其中所述噴嘴選擇數(shù)據(jù)用于執(zhí)行驅(qū)動(dòng)信號(hào)待施加給的壓電元件150，所述波形選擇數(shù)據(jù)用于指定施加給壓電元件150的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
此外，計(jì)算控制單元52使用定時(shí)器單元56測(cè)量已經(jīng)使用封蓋單元22封蓋(即密封)噴射頭20的時(shí)間長(zhǎng)度，也控制已經(jīng)使用壓電元件150加熱噴嘴孔111附近的時(shí)間長(zhǎng)度和已經(jīng)驅(qū)動(dòng)泵46的時(shí)間長(zhǎng)度。根據(jù)噴射檢測(cè)單元38的檢測(cè)結(jié)果，計(jì)算控制單元52也控制噴射頭20的封蓋或清潔。
驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元54根據(jù)上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生數(shù)據(jù)產(chǎn)生多個(gè)具有預(yù)定構(gòu)造的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(即，正常驅(qū)動(dòng)信號(hào)或加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào))，并將它們輸出到開關(guān)電路64。定時(shí)器單元56舉例來(lái)說(shuō)接收時(shí)間測(cè)量開始信號(hào)和從計(jì)算控制單元52輸出的測(cè)量時(shí)間的輸入，并在自時(shí)間測(cè)量開始已經(jīng)經(jīng)過(guò)測(cè)量時(shí)間時(shí)輸出時(shí)間測(cè)量完成信號(hào)。
驅(qū)動(dòng)信號(hào)集成電路60設(shè)置在噴射頭20內(nèi)，并配置為使其包括開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生單元62根據(jù)從計(jì)算控制單元52輸出的選擇數(shù)據(jù)產(chǎn)生命令驅(qū)動(dòng)信號(hào)供給或不供給相應(yīng)的壓電元件150的開關(guān)信號(hào)，并將這些開關(guān)信號(hào)輸出到開關(guān)電路64。開關(guān)電路64設(shè)置在每個(gè)壓電元件150中，且將由開關(guān)信號(hào)指示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到壓電元件150。
這里，將對(duì)由驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元54產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的實(shí)例進(jìn)行描述。圖6A至6B示出正常驅(qū)動(dòng)信號(hào)和由驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元54產(chǎn)生的用于加熱的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的一個(gè)周期的波形的典型圖示。圖6A示出正常驅(qū)動(dòng)信號(hào)ND的波形，圖6B示出加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)HD的波形。如圖6A中所示，正常驅(qū)動(dòng)信號(hào)ND的重復(fù)頻率“f”設(shè)定為10kHz，同時(shí)，如圖6B中所示，加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)HD的重復(fù)頻率“f”設(shè)定為100kHz。注意到，這里，將加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)HD的重復(fù)頻率“f”設(shè)定為100kHz的情形作為實(shí)例進(jìn)行描述。然而，在40kHz的超聲范圍內(nèi)的頻率對(duì)加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)HD的重復(fù)頻率“f”是優(yōu)選的。
在100kHz附近的重復(fù)頻率“f”使壓電元件150能被充分驅(qū)動(dòng)，同時(shí)，這種頻率通過(guò)以高速驅(qū)動(dòng)壓電元件150產(chǎn)生具有優(yōu)良響應(yīng)的操作熱。加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)HD的振幅設(shè)定為液滴不能從噴嘴孔111噴出的大小，例如，正常驅(qū)動(dòng)信號(hào)ND的振幅VHN的一半(即，50％)。注意到，這里，將加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)HD的振幅設(shè)定為正常驅(qū)動(dòng)信號(hào)ND的振幅VHN的一半的情形作為實(shí)例進(jìn)行了描述。然而，優(yōu)選的是，加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)HD的振幅是正常驅(qū)動(dòng)信號(hào)ND的振幅VHN的一半或更小。
液滴噴射方法和封蓋單元控制方法接著，將描述使用具有上述結(jié)構(gòu)的液滴噴射裝置IJ在襯底P上形成微陣列的方法。此外，將描述在形成微陣列時(shí)執(zhí)行的用于控制封蓋單元的方法。圖7示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的封蓋單元控制方法的實(shí)例的流程圖。
在圖7中所示的流程圖中，在程序開始時(shí)，在計(jì)算控制單元52中確定漏點(diǎn)檢測(cè)命令存在還是不存在(步驟S11)。漏點(diǎn)檢測(cè)命令在打開液滴噴射裝置IJ的電源時(shí)從控制計(jì)算機(jī)50輸出，或在開始液滴噴射時(shí)或在更換襯底P時(shí)從計(jì)算控制單元52的程序輸出。所述漏點(diǎn)檢測(cè)命令也在控制計(jì)算機(jī)50的操作者發(fā)出手動(dòng)命令給控制計(jì)算機(jī)50時(shí)從控制計(jì)算機(jī)50輸出。如果不存在漏點(diǎn)檢測(cè)命令(即，如果確定結(jié)果為“否”)，則重復(fù)步驟S11的執(zhí)行，直到漏點(diǎn)檢測(cè)命令存在。
然而，如果在步驟S11中，漏點(diǎn)檢測(cè)命令存在(即，如果確定結(jié)果為“是”)，則計(jì)算控制單元52移動(dòng)和定位噴射頭20，以便驅(qū)動(dòng)第二移動(dòng)件14，從而將噴嘴孔111放置在噴射檢測(cè)單元38上方(即，+Z方向上)。當(dāng)噴射頭20的定位完成時(shí)，計(jì)算控制單元52將驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生數(shù)據(jù)輸出到驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元54，以便產(chǎn)生正常驅(qū)動(dòng)信號(hào)ND，并將選擇數(shù)據(jù)輸出到開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生單元62。
根據(jù)從計(jì)算控制單元52發(fā)送的選擇數(shù)據(jù)，在開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生單元62中產(chǎn)生命令驅(qū)動(dòng)信號(hào)是供給還是不供給相應(yīng)的壓電元件150的開關(guān)信號(hào)，然后將由開關(guān)信號(hào)指定的正常驅(qū)動(dòng)信號(hào)ND通過(guò)開關(guān)電路64輸出到壓電元件150。結(jié)果，液滴從噴射頭20的多個(gè)噴嘴孔噴射到噴射檢測(cè)單元38，且通過(guò)噴射檢測(cè)單元38進(jìn)行漏點(diǎn)檢測(cè)(步驟S12)。
在漏點(diǎn)檢測(cè)完成時(shí)，檢測(cè)結(jié)果輸出到計(jì)算控制單元52，且是否存在任何漏點(diǎn)由計(jì)算控制單元52確定(步驟S13)。如果確定不存在漏點(diǎn)(即，如果確定結(jié)果為“否”)，則執(zhí)行液滴的正常噴射(步驟S14)。即，計(jì)算控制單元52控制第一移動(dòng)件12，以使對(duì)象P移動(dòng)到移動(dòng)開始位置，并控制第二移動(dòng)件14和類似物，以使噴射頭20移動(dòng)到噴射開始位置。然后，分別將驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生數(shù)據(jù)和選擇數(shù)據(jù)輸出到驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元54和開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生單元62，然后，將正常驅(qū)動(dòng)信號(hào)ND供給壓電元件150，從而開始將液滴噴射到襯底P上。
一旦液滴的噴射開始，則計(jì)算控制單元52以距噴射頭20的預(yù)定噴嘴的預(yù)定寬度將液滴噴射到襯底P上，同時(shí)在X軸方向上使噴射頭20和襯底P相對(duì)移動(dòng)，以便在襯底P上形成微陣列。在本實(shí)施例中，在噴射頭20在+X方向上相對(duì)于襯底P移動(dòng)時(shí)執(zhí)行噴射操作。當(dāng)噴射頭20和襯底P的一種相對(duì)移動(dòng)(即，掃描)已經(jīng)結(jié)束時(shí)，支撐襯底P的平臺(tái)ST在Y軸方向上相對(duì)于噴射頭20執(zhí)行移動(dòng)預(yù)定距離的步驟。然后，在第二次使噴射頭20在例如-X方向上相對(duì)于襯底P進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)時(shí)，計(jì)算控制單元52執(zhí)行噴射操作。通過(guò)重復(fù)所述操作多次，噴射頭20根據(jù)計(jì)算控制單元52的控制將液滴噴射到襯底P上，以便形成微陣列。
在作為執(zhí)行上述操作的結(jié)果使微陣列在襯底P上形成時(shí)，計(jì)算控制單元52控制第一移動(dòng)件12，以使上面已噴射液滴的襯底P移動(dòng)到卸載位置。然后釋放平臺(tái)ST的抽吸保持，且通過(guò)卸載裝置(未示出)將襯底P從平臺(tái)ST卸載。接著，在從平臺(tái)ST卸載襯底P時(shí)，計(jì)算控制單元52控制第二移動(dòng)件14，以使噴射頭20在X軸方向上移動(dòng)，并定位在封蓋單元22上方。噴射頭20接著在Z軸方向上進(jìn)一步移動(dòng)，并放置為與封蓋單元22接觸，從而執(zhí)行噴射頭20的封蓋(步驟S15)。一旦噴射頭20的封蓋開始，則重置顯示封蓋時(shí)間的計(jì)數(shù)器Tc，且再次使用計(jì)時(shí)器單元56開始封蓋時(shí)間的測(cè)量。作為上述操作的結(jié)果，完成將液滴噴射到一個(gè)襯底P上的操作。
然而，如果在步驟S13中，確定漏點(diǎn)存在(即，如果確定的結(jié)果為“是”)，則計(jì)算控制單元52確定在所有噴嘴孔111中是否有2％或更多的噴嘴孔存在漏點(diǎn)。如果不足2％的噴嘴孔具有漏點(diǎn)(即，如果確定的結(jié)果為“否”)，則計(jì)算控制單元52將計(jì)數(shù)器Tp的值設(shè)為“2”，所述值表示封蓋部分42被泵46抽吸的時(shí)間(即負(fù)壓供給封蓋部分42的時(shí)間)，從而將抽吸時(shí)間設(shè)定為兩秒(步驟S17)。
在已經(jīng)設(shè)定計(jì)數(shù)器Tp的值時(shí)，計(jì)算控制單元52控制第二移動(dòng)件14，以便移動(dòng)噴射頭20，并將其定位在封蓋單元22上方。接著，噴射頭20在Z軸方向上進(jìn)一步移動(dòng)，并放置為與封蓋單元22接觸，從而執(zhí)行噴射頭20的封蓋。圖8示出噴射頭20被封蓋單元22封蓋的狀態(tài)的截面圖。如圖8中所示，噴射頭20的液滴噴射表面20a放置在封蓋部分42的潤(rùn)濕件42b前面。此外，噴射頭20的液滴噴射表面20a與凸出部分42c嚙合，執(zhí)行封蓋。
在噴射頭20的封蓋通過(guò)封蓋單元22執(zhí)行時(shí)，計(jì)算控制單元52輸出控制信號(hào)到泵46，從而通過(guò)在計(jì)數(shù)器Tp中設(shè)定的時(shí)間內(nèi)(在本實(shí)例中，為2秒)將負(fù)壓供給封蓋部分42，執(zhí)行抽吸(步驟S18)。在步驟S17，由于這里僅設(shè)定了表示封蓋部分42的抽吸時(shí)間的計(jì)數(shù)器Tp的值，所以僅執(zhí)行抽吸。一旦已經(jīng)結(jié)束兩秒的抽吸，則處理返回到步驟S11。
然而，如果在步驟S16中，2％或更多的噴嘴孔存在漏點(diǎn)(即，確定結(jié)果為“是”)，則計(jì)算控制單元52確定表示最新封蓋時(shí)間的時(shí)間長(zhǎng)度的計(jì)數(shù)器Tc的值是否是表示24小時(shí)或更大的值(步驟S19)。如果計(jì)數(shù)器Tc的值小于表示24小時(shí)的值(即，如果確定結(jié)果為“否”)，則計(jì)算控制單元52將表示壓電元件150的初步加熱時(shí)間的計(jì)數(shù)器Ty的值設(shè)定為“20”，從而將初步加熱時(shí)間設(shè)定為20秒。
此外，隨著將表示泵46抽吸封蓋部分42的時(shí)間的計(jì)數(shù)器Tp的值和表示壓電元件150的加熱時(shí)間的計(jì)數(shù)器Tk的值設(shè)定為“2”，抽吸時(shí)間和加熱時(shí)間設(shè)定為2秒(步驟S20)。注意到，初步加熱是在對(duì)封蓋部分42進(jìn)行抽吸之前由壓電元件150執(zhí)行的預(yù)先加熱。加熱是與封蓋部分42的抽吸一起的由壓電元件150執(zhí)行的加熱。
當(dāng)計(jì)數(shù)器Ty、Tp和Tk的值已經(jīng)被設(shè)定時(shí)，計(jì)算控制單元52控制第二移動(dòng)件14，以使噴射頭20移動(dòng)和定位在封蓋單元22上方。接著，計(jì)算控制單元52在Z軸方向上進(jìn)一步移動(dòng)噴射頭20，以便將其放置為與封蓋單元22接觸，并封蓋噴射頭20。結(jié)果，噴射頭20以與圖8中所示相同的方式被封蓋。
在執(zhí)行封蓋單元22對(duì)噴射頭20的封蓋時(shí)，計(jì)算控制單元52首先將加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)HD輸出到噴射頭20，并在計(jì)數(shù)器Ty中設(shè)定的時(shí)間(在此實(shí)例中，20秒)內(nèi)對(duì)噴嘴孔111附近(即，空腔121內(nèi)的液滴溶劑)進(jìn)行初步加熱。在初步加熱結(jié)束時(shí)，加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)HD在計(jì)數(shù)器Tk中設(shè)定的時(shí)間(在此實(shí)例中，2秒)內(nèi)輸出到噴射頭20，并加熱噴射孔111的附近。與此同時(shí)，在計(jì)數(shù)器Tp中設(shè)定的時(shí)間(在此實(shí)例中，2秒)內(nèi)將負(fù)壓供給封蓋部分42，并執(zhí)行抽吸(步驟S18)。一旦上述操作已經(jīng)結(jié)束，則處理返回步驟S11。
在通過(guò)步驟S16和步驟S17執(zhí)行步驟S18時(shí)的處理中，由于漏點(diǎn)數(shù)較小，所以僅進(jìn)行兩秒的抽吸。然而，在通過(guò)步驟S19和步驟S20執(zhí)行步驟S18時(shí)的處理中，由于漏點(diǎn)數(shù)較大，所以執(zhí)行初步加熱，以便降低已經(jīng)在噴嘴孔111附近變濃的液滴溶劑的粘度，或熔化固化的液滴溶劑，且此后執(zhí)行加熱和抽吸。
這里，將對(duì)壓電元件150的加熱時(shí)間和封蓋部分42的抽吸時(shí)間進(jìn)行描述。圖9A至9C示出壓電元件150的初步加熱時(shí)間和加熱時(shí)間以及封蓋部分42的抽吸時(shí)間之間的關(guān)系。如圖9A中所示，提供了第一時(shí)間T1和第二時(shí)間T2，且在此期間將重復(fù)頻率“f”為100kHz的加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)HD供給壓電元件150，從而加熱噴嘴孔111附近。
在第一時(shí)間T1中，將加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)HD供給壓電元件150，然而，沒有執(zhí)行封蓋部分42的抽吸。與此相比，在第二時(shí)間T2中，將加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)HD供給壓電元件150，且也執(zhí)行封蓋部分42的抽吸。如上所述，由于初步加熱是在對(duì)封蓋部分42進(jìn)行抽吸之前由壓電元件150執(zhí)行的預(yù)先加熱，所以上述第一時(shí)間T1是初步加熱時(shí)間，第二時(shí)間T2是加熱時(shí)間和抽吸時(shí)間。即，在本實(shí)施例中，加熱時(shí)間和抽吸時(shí)間是同時(shí)設(shè)定的。
返回圖7，如果在步驟19中，計(jì)數(shù)器Tc的值是表示24小時(shí)或更大的值(即，如果確定結(jié)果為“是”)，則計(jì)算控制單元52確定表示最新封蓋時(shí)間的時(shí)間長(zhǎng)度的計(jì)數(shù)器Tc的值是表示120小時(shí)或更大的值(步驟S21)。如果計(jì)數(shù)器Tc的值小于表示120小時(shí)的值(即，如果確定結(jié)果為“否”)，則計(jì)算控制單元52將表示壓電元件150的初步加熱時(shí)間的計(jì)數(shù)器Ty的值設(shè)定為“20”，從而將初步加熱時(shí)間設(shè)定為20秒。此外，隨著將表示泵46抽吸封蓋部分42的時(shí)間的計(jì)數(shù)器Tp的值和表示壓電元件150的加熱時(shí)間的計(jì)數(shù)器Tk的值設(shè)定為“5”，將抽吸時(shí)間和加熱時(shí)間設(shè)定為5秒(步驟S22)。
當(dāng)計(jì)數(shù)器Ty、Tp和Tk的值已經(jīng)被設(shè)定時(shí)，計(jì)算控制單元52控制第二移動(dòng)件14，以使噴射頭20移動(dòng)和定位在封蓋單元22上方。計(jì)算控制單元52在Z軸方向上移動(dòng)噴射頭20，以便將其放置為與封蓋單元22接觸，并以與圖8中所示相同的方式封蓋噴射頭20。在執(zhí)行封蓋單元22對(duì)噴射頭20的封蓋時(shí)，計(jì)算控制單元52首先將加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)HD輸出到噴射頭20，并在計(jì)數(shù)器Ty中設(shè)定的時(shí)間(在此實(shí)例中，20秒)內(nèi)對(duì)噴嘴孔111附近(即，空腔121內(nèi)的液滴溶劑)進(jìn)行初步加熱。
在初步加熱結(jié)束時(shí)，加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)HD在計(jì)數(shù)器Tk中設(shè)定的時(shí)間(在此實(shí)例中，5秒)內(nèi)輸出到噴射頭20，并加熱噴射孔111的附近。與此同時(shí)，在計(jì)數(shù)器Tp中設(shè)定的時(shí)間(在此實(shí)例中，5秒)內(nèi)將負(fù)壓供給封蓋部分42，并執(zhí)行抽吸(步驟S18)。一旦上述操作已經(jīng)結(jié)束，則處理返回步驟S11。
將通過(guò)步驟S16和步驟S17執(zhí)行步驟S18時(shí)的處理與通過(guò)步驟S19至步驟S21和S22執(zhí)行步驟S18時(shí)的處理相比，表示加熱時(shí)間的計(jì)數(shù)器Tk的時(shí)間和表示抽吸時(shí)間的計(jì)數(shù)器Tp的時(shí)間較長(zhǎng)。如果噴射頭20已用封蓋單元22封蓋的時(shí)間為一天(即，24小時(shí))或更大且小于五天(即，120小時(shí))，則由于蒸發(fā)液滴溶劑將可能變濃，從而延長(zhǎng)可靠地清除噴嘴孔111中的堵塞物所需要的加熱時(shí)間和抽吸時(shí)間。
然而，如果在步驟S21中，計(jì)數(shù)器Tc的值是表示120小時(shí)或更大的值(即，如果確定結(jié)果為“是”)，則計(jì)算控制單元52將表示壓電元件150的初步加熱時(shí)間的計(jì)數(shù)器Ty的值設(shè)為“20”，從而將初步加熱時(shí)間設(shè)定為20秒。此外，隨著將表示泵46抽吸封蓋部分42的時(shí)間的計(jì)數(shù)器Tp的值和表示壓電元件150的加熱時(shí)間的計(jì)數(shù)器Tk的值設(shè)定為“8”，將抽吸時(shí)間和加熱時(shí)間設(shè)定為8秒(步驟S23)。
當(dāng)計(jì)數(shù)器Ty、Tp和Tk的值已經(jīng)被設(shè)定時(shí)，計(jì)算控制單元52以與圖8中所示相同的方式在噴射頭20上執(zhí)行封蓋。在進(jìn)行封蓋時(shí)，計(jì)算控制單元52首先將加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)HD輸出到噴射頭20，并在計(jì)數(shù)器Ty中設(shè)定的時(shí)間(在此實(shí)例中，20秒)內(nèi)對(duì)噴嘴孔111附近(即，空腔121內(nèi)的液滴溶劑)進(jìn)行初步加熱。在初步加熱結(jié)束時(shí)，加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)HD在計(jì)數(shù)器Tk中設(shè)定的時(shí)間(在此實(shí)例中，8秒)內(nèi)輸出到噴射頭20，并加熱噴射孔111的附近。與此同時(shí)，在計(jì)數(shù)器TP中設(shè)定的時(shí)間(在此實(shí)例中，8秒)內(nèi)將負(fù)壓供給封蓋部分42，并執(zhí)行抽吸(步驟S18)。一旦上述操作已經(jīng)結(jié)束，則處理返回步驟S11。
以此方式，如果噴射頭20已用封蓋單元22封蓋的時(shí)間為五天(即，120小時(shí))或更大，則液滴溶劑將極可能變濃，從而甚至更多地延長(zhǎng)了加熱時(shí)間和抽吸時(shí)間，以使液滴噴射量增加，從而可靠地清除噴嘴孔111和類似物中的堵塞物。如上面已經(jīng)描述的，在本實(shí)施例中，由于根據(jù)噴射頭20的封蓋時(shí)間改變加熱時(shí)間和抽吸時(shí)間，所以可根據(jù)液滴溶劑的固化程度或變濃程度相當(dāng)大地減少液滴溶劑的不必要消耗，且可能在短時(shí)間內(nèi)可靠地清除噴嘴孔中的堵塞物。
注意到，在上述實(shí)施例中，由于通過(guò)將加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)HD施加給壓電元件150而加熱噴嘴孔111附近，所以理想的是在噴射頭20內(nèi)提供溫度傳感器的結(jié)構(gòu)，其中所述溫度傳感器用于檢測(cè)壓電元件150的噴嘴孔111附近的溫度。如果將加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)HD供給壓電元件150，則優(yōu)選的是，通過(guò)對(duì)來(lái)自溫度傳感器的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行反饋，而驅(qū)動(dòng)壓電元件。通過(guò)執(zhí)行例如上述等驅(qū)動(dòng)，不管周圍溫度如何都可能使加熱溫度保持不變，且可能有效地降低已經(jīng)變濃的液滴溶劑的粘度或熔化固化的液滴溶劑，從而可能在短時(shí)間內(nèi)可靠地清除噴嘴孔中的堵塞物。
此外，在上述實(shí)施例中，將壓電元件150用作用于加熱噴嘴孔111附近的加熱單元，然而，也可能提供與壓電元件150分開的加熱器。如果加熱器被使用，則可能不僅加熱噴嘴孔111，而且加熱整個(gè)噴射頭20以及貯液箱16和流道18。也可能更有效地降低變濃的液滴溶劑的粘度，或更有效地熔化固化的液滴溶劑。
并且，在圖7中所示的流程圖中，僅執(zhí)行通過(guò)泵46進(jìn)行的抽吸，或在初步加熱后進(jìn)行加熱時(shí)執(zhí)行抽吸。然而，如圖9B中所示，也可能在進(jìn)行不執(zhí)行初步加熱的加熱時(shí)進(jìn)行抽吸，或，如圖9C中所示，可能在已經(jīng)進(jìn)行初步加熱后不進(jìn)行加熱就進(jìn)行抽吸。假設(shè)噴嘴孔111和類似物中的堵塞物被可靠地清除，則與上述實(shí)施例中相同，理想的是在已經(jīng)進(jìn)行初步加熱后進(jìn)行加熱期間進(jìn)行抽吸。
此外，在上述第一實(shí)施例中，根據(jù)噴射頭20的最新封蓋時(shí)間的時(shí)間長(zhǎng)度改變與加熱一起進(jìn)行的抽吸的時(shí)間長(zhǎng)度，然而，這假定了泵46的抽吸力是不變的。如果可能改變泵46的抽吸力，則也可能通過(guò)改變抽吸力(即，通過(guò)改變負(fù)壓大小)改變從噴嘴孔111噴出的量。注意到，在改變抽吸力時(shí)，抽吸時(shí)間或者是不變的，或者可與抽吸力一起變化。
設(shè)備制造方法和電子儀器上面已經(jīng)描述了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的封蓋單元、以及所述封蓋單元的控制方法和液滴噴射裝置。所述液滴噴射裝置可用作用于形成膜的膜形成設(shè)備、用于形成例如金屬布線等布線的布線設(shè)備或用于制造例如微透鏡陣列、液晶顯示設(shè)備、有機(jī)EL裝置、等離子體顯示裝置和場(chǎng)發(fā)射顯示器(FED)等裝置的裝置制造設(shè)備。
使用上述液滴噴射裝置，在已經(jīng)降低了已經(jīng)變濃的液滴溶劑的粘度后，或在已經(jīng)熔化固化的液滴溶劑后，噴射液滴。使用已經(jīng)完成這種處理的噴射頭20，通過(guò)噴射液滴在襯底P上形成圖案。結(jié)果，可能限制液滴溶劑的不必要消耗，且也延長(zhǎng)了形成圖案的液滴噴射時(shí)間。因此，可能降低裝置制造成本和提高生產(chǎn)量。
例如上述液晶裝置、有機(jī)EL裝置、等離子體顯示裝置和FED等裝置設(shè)置在例如筆記本電腦和移動(dòng)電話等電子設(shè)備中。然而，電子設(shè)備不限于這些筆記本電腦和移動(dòng)電話，本發(fā)明可應(yīng)用于各種電子設(shè)備。例如，本發(fā)明可應(yīng)用于例如液晶投影儀、個(gè)人電腦(PC)、用于多媒體應(yīng)用的工程工作站(EWS)、尋呼機(jī)、字處理器、電話、取景器式或直接監(jiān)控視圖式(viewtype)錄像機(jī)、電子記事本、臺(tái)式電子計(jì)算器、車輛導(dǎo)航裝置、POS終端、以及設(shè)置有觸摸板的設(shè)備等裝置。
盡管上面已經(jīng)描述和示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng)理解，這些是本發(fā)明的示范，并應(yīng)認(rèn)為是限制?？蓪?duì)本發(fā)明進(jìn)行添加、刪除、替換和其它變化，而不偏離本發(fā)明的精神或范圍。因此，不應(yīng)將本發(fā)明認(rèn)為是由上述描述限制的，且僅由所附權(quán)利要求的范圍所限制。
權(quán)利要求
1.一種封蓋裝置，包括密封單元，用于至少密封噴射液滴的液滴噴射頭的噴嘴孔；加熱單元，用于至少加熱所述噴嘴孔附近；以及負(fù)壓供應(yīng)單元，用于將使得液滴從所述噴嘴孔噴出的負(fù)壓供給所述密封單元的內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封蓋裝置，還包括控制單元，所述控制單元用于控制所述加熱單元加熱噴嘴孔附近的時(shí)間，并控制負(fù)壓供應(yīng)單元供應(yīng)負(fù)壓的時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的封蓋裝置，其中所述控制單元包括用于測(cè)量噴嘴孔被密封單元密封的時(shí)間長(zhǎng)度的時(shí)間測(cè)量單元，且所述控制單元執(zhí)行控制，以根據(jù)時(shí)間測(cè)量單元測(cè)量的時(shí)間長(zhǎng)度改變加熱時(shí)間和負(fù)壓供應(yīng)時(shí)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封蓋裝置，還包括用于測(cè)量噴嘴孔附近的溫度的溫度測(cè)量單元，且所述加熱單元根據(jù)溫度測(cè)量單元測(cè)量的溫度調(diào)整噴嘴孔附近的加熱溫度。
5.一種用于控制封蓋裝置的方法，其中所述封蓋裝置包括至少密封噴射液滴的液滴噴射頭的噴嘴孔的密封單元，所述方法包括以下步驟至少加熱液滴噴射頭的噴嘴孔附近；以及將負(fù)壓供給密封單元內(nèi)部，以使液滴從噴嘴孔噴出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于控制封蓋裝置的方法，還包括以下步驟確定是否從每個(gè)噴嘴孔都已噴出液滴；以及根據(jù)所述確定對(duì)噴嘴孔附近進(jìn)行加熱和將負(fù)壓供給密封單元內(nèi)部。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于控制封蓋裝置的方法，其中同時(shí)執(zhí)行加熱液滴噴射頭的噴嘴孔附近的步驟和將負(fù)壓供給密封單元內(nèi)部以使液滴從噴嘴孔噴出的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于控制封蓋裝置的方法，其中在對(duì)噴嘴孔附近進(jìn)行初步加熱后，同時(shí)執(zhí)行加熱噴嘴孔附近的步驟和供應(yīng)負(fù)壓的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于控制封蓋裝置的方法，其中在對(duì)噴嘴孔附近進(jìn)行初步加熱后，執(zhí)行加熱噴嘴孔附近的步驟和將負(fù)壓供給密封單元內(nèi)部的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于控制封蓋裝置的方法，還可包括以下步驟測(cè)量噴嘴孔被密封單元密封的時(shí)間長(zhǎng)度，以及根據(jù)所測(cè)量的噴嘴孔被密封單元密封的時(shí)間長(zhǎng)度，改變加熱噴嘴孔附近的時(shí)間長(zhǎng)度及將負(fù)壓供給密封單元內(nèi)部的時(shí)間長(zhǎng)度。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于控制封蓋裝置的方法，還包括改變供給密封單元內(nèi)部的負(fù)壓的數(shù)量的步驟。
12.一種液滴噴射裝置，包括液滴噴射頭，包括壓力產(chǎn)生元件，用于響應(yīng)于供給的驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生壓力，以及噴嘴孔，從所述噴嘴孔噴出由壓力產(chǎn)生元件產(chǎn)生的壓力增壓的液滴；驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元，用于將加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)供給壓力產(chǎn)生元件，所述加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)加熱噴嘴孔附近，而不會(huì)使得液滴從噴嘴孔噴出；以及封蓋裝置，包括密封單元，用于密封噴嘴孔，以及負(fù)壓供應(yīng)單元，用于將使液滴從噴嘴孔噴出的負(fù)壓供給密封單元內(nèi)部。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液滴噴射裝置，還可包括確定單元，用于確定是否已從每個(gè)噴嘴孔都噴出液滴；以及控制單元，用于根據(jù)檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果控制設(shè)置在封蓋裝置中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元和負(fù)壓供應(yīng)單元的至少之一。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述液滴噴射裝置，其中所述控制單元包括時(shí)間測(cè)量單元，所述時(shí)間測(cè)量單元用于測(cè)量噴嘴孔被密封單元密封的時(shí)間長(zhǎng)度，且所述控制單元根據(jù)由時(shí)間測(cè)量單元測(cè)量的時(shí)間長(zhǎng)度，控制將加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)供給壓力產(chǎn)生元件的時(shí)間長(zhǎng)度和將負(fù)壓供給密封單元內(nèi)部的時(shí)間長(zhǎng)度。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述液滴噴射裝置，其中所述加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有位于超聲頻帶中的重復(fù)頻率。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述液滴噴射裝置，其中所述重復(fù)頻率是40kHz或更大。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述液滴噴射裝置，其中所述加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅是液滴從噴嘴孔噴出時(shí)施加給壓力產(chǎn)生元件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅的一半或更小。
18.一種制造包括工件的設(shè)備的方法，在所述工件上的預(yù)定位置中形成具有功能性的圖案，所述方法包括以下步驟使用根據(jù)權(quán)利要求1所述的封蓋裝置，從設(shè)置在液滴噴射頭中的噴嘴孔噴射液滴；以及在完成從噴嘴孔噴射液滴的步驟后，通過(guò)使用液滴噴射頭將液滴噴射到工件上，形成圖案。
19.一種制造包括工件的設(shè)備的方法，在所述工件上的預(yù)定位置中形成具有功能性的圖案，所述方法包括以下步驟使用根據(jù)權(quán)利要求5的用于控制封蓋裝置的方法，從設(shè)置在液滴噴射頭中的噴嘴孔噴射液滴；以及在完成從噴嘴孔噴射液滴的步驟后，通過(guò)使用液滴噴射頭將液滴噴射到工件上，形成圖案。
20.一種制造包括工件的設(shè)備的方法，在所述工件上的預(yù)定位置中形成具有功能性的圖案，所述方法包括以下步驟使用根據(jù)權(quán)利要求12所述的液滴噴射裝置，從設(shè)置在液滴噴射頭中的噴嘴孔噴射液滴；以及在完成從噴嘴孔噴射液滴的步驟后，通過(guò)使用液滴噴射頭將液滴噴射到工件上，形成圖案。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種封蓋裝置，所述封蓋裝置包括密封單元，用于至少密封噴射液滴的液滴噴射頭的噴嘴孔；加熱單元，用于至少加熱液滴噴射頭的噴嘴孔附近；以及負(fù)壓供應(yīng)單元，用于將使得液滴從噴嘴孔噴出的負(fù)壓供給密封噴嘴孔的密封單元的內(nèi)部。
文檔編號(hào)B05C11/10GK1636731SQ20041010207
公開日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月25日
發(fā)明者臼田秀范 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社