JP2013166266A - 吐出装置および吐出装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な液滴をターゲットに対して安定した状態で吐出する吐出装置を提供する。
【解決手段】ノズル開口５２からターゲット９０に液滴９９を吐出する吐出ユニット５０と、ノズル開口５２からターゲット９０に至る通路１００から液滴９９を除去する除去ユニット６０と、吐出ユニット５０および除去ユニット６０を制御する制御ユニット１０とを有する吐出装置１であって、制御ユニット１０は、吐出ユニット５０に、液滴９９を連続して吐出する連続吐出信号１３であって、本吐出用の第１の吐出信号１１および本吐出用の第１の吐出信号１１の前の第２の吐出信号１２を含む連続吐出信号１３を出力する機能３１と、除去ユニット６０に、連続吐出信号１３による吐出の開始から第２の吐出信号１２の経過後に液滴９９の除去を停止する除去停止信号１５を出力する機能３４とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、吐出装置および吐出装置により液滴をターゲットに吐出する方法に関するものである。

特許文献１には、インクの高粘化を防止し、高精細の印刷品位を維持することが記載されている。そのため、特許文献１には、液体吐出ヘッドに設けられた揮発性溶媒を含む液滴を吐出するノズルと、前記ノズル近傍に、前記揮発性溶媒の蒸気を含む気流を供給する気流供給口と、前記気流供給口より供給された前記揮発性溶媒の蒸気を含む気流を回収する気流回収口と、前記気流回収口から回収された前記揮発性溶媒の蒸気を含む気流を前記気流供給口から再び供給する気流循環機構を有し、前記揮発性溶媒の蒸気を含む気流を前記液体吐出ヘッドの筐体の内部で循環させることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供することが記載されている。

特開２００７−２６１２０４号公報

印刷装置として開発されたインクジェット技術を用い、インクなどの塗料や試薬などの薬剤を含む液滴を吐出することにより塗布および／または描画する技術（パターニング技術）は、印刷、液晶などの映像デバイスの製造、ＤＮＡチップを含む半導体の製造など、多種多様な分野で利用され、あるいは利用が検討されている。様々な液滴をターゲットに対して吐出する場合、安定した状態で液滴を吐出することが重要である。たとえば、高粘度の液滴であっても安定した状態で吐出することにより再現性のよい吐出結果が得られる。

本発明の態様の１つは、ノズル開口からターゲットに液滴を吐出する吐出ユニットと、ノズル開口からターゲットに至る通路から液滴を除去する除去ユニットと、吐出ユニットおよび除去ユニットを制御する制御ユニットとを有する吐出装置であって、制御ユニットは、吐出ユニットに、液滴を連続して吐出する連続吐出信号であって、本吐出用の第１の吐出信号および本吐出用の第１の吐出信号の前の第２の吐出信号を含む連続吐出信号を出力する機能と、除去ユニットに、連続吐出信号による吐出の開始から第２の吐出信号の経過後に液滴の除去を停止する除去停止信号を出力する機能とを含む。

この吐出装置においては、制御ユニットが本吐出の指示を受けると、本吐出用の第１の吐出信号の前に第２の吐出信号を加えた連続吐出信号を出力し、吐出ユニットは、本吐出の液滴と、その前の予備吐出の液滴とを区別することなく連続して吐出する。また、制御ユニットは、液滴の連続吐出中で第２の吐出信号が経過した後に除去停止信号を出力し、除去ユニットは、ノズル開口からターゲットに至る通路から液滴の除去を停止する。したがって、吐出ユニットが連続的な吐出を継続し、定常状態になった後に吐出される液滴のみが本吐出の液滴としてターゲットに到達する。

この吐出装置においては、連続吐出中の一部の液滴を、液滴が吐出ユニットからターゲットに到達する間の状態を変えずに、自動的に、また、予備吐出をユーザに意識させることなく、本吐出用の液滴のみをターゲットに吐出できる。このため、ユーザは、最初の液滴から定常状態で吐出される液滴が到達したターゲットが得られる。このため、ターゲットに吐出された液滴の特性は均一になり、再現性が高い。揮発性の高い液滴や、粘性の高い液滴などの吐出が安定しにくい液滴であっても、吐出装置において自動的に付加され、自動的に本吐出とシームレスに行われ、また、ユーザには意識されない予備吐出により定常的な状態となった吐出ユニットにより、最初から安定した状態で本吐出が行われる。

除去ユニットは、レーザー、液滴の衝突などの方法で通路から液滴を除去できるものであってもよい。メカ的に通路を開閉する開閉ユニットはレスポンスを早くしやすく、連続吐出の吐出間隔を短くしやすい。したがって、高粘度、高揮発性などの比較的液体の状態が短時間で変動するような液滴に対応しやすい。

除去ユニットは、除去停止信号により通路を開ける開閉ユニットを含むことが望ましい。開閉ユニットは、除去停止信号により通路を閉める位置から開ける位置に移動する薄板状のシャッターを含むことが望ましい。

シャッターは、液滴が通過する程度の開口部を含み、開ける位置では、開口部が通路を開放することが望ましい。シャッターは、液滴を回収する液滴回収部を含み、閉める位置では、液滴回収部が通路を閉鎖することが望ましい。予備吐出量が多くなっても対応しやすく、より安定した状態で本吐出を最初から実行できる。シャッターの最大厚みは４ｍｍであることが望ましい。

制御ユニットは、通路の距離を変えずに、ターゲットと吐出ユニットとを相対的に動かす機能を含むことが望ましい。この吐出装置は、さらに、ターゲットに吐出された液滴の画像を認識するモニタリングユニットを有することが望ましい。

本発明の異なる態様の１つは、吐出装置の制御方法であって、吐出装置は、ノズル開口からターゲットに液滴を吐出する吐出ユニットと、ノズル開口からターゲットに至る通路から液滴を除去する除去ユニットと、吐出ユニットおよび除去ユニットを制御する制御ユニットとを有し、当該制御方法は、制御ユニットが、吐出ユニットに、液滴を連続して吐出する連続吐出信号であって、本吐出用の第１の吐出信号および本吐出用の第１の吐出信号の前の第２の吐出信号を含む連続吐出信号を出力することと、除去ユニットに、連続吐出信号による吐出開始から第２の吐出信号の経過後に液滴の除去を停止する除去停止信号を出力することとを含む。

本発明に係る吐出装置の概略構成を示す図。 制御ユニットの処理のフローチャートを示す図。 制御ユニットの処理のタイムチャートを示す図。 開閉ユニットの概要をシャッターの上面の側から見た図。 異なる開閉ユニットの概要をシャッターの上面の側から見た図。 さらに異なる開閉ユニットの概要を示す図。 異なる除去ユニットの概要を示す図。

図１に、本発明に係る吐出装置の概略構成を示している。吐出装置（塗布装置、描画装置、分注装置、液滴観察装置、吐出試験装置）１は、ノズル開口５２からターゲット（基材、メディア、容器）９０に液滴９９を吐出する吐出ユニット５０と、ノズル開口５２からターゲット９０に至る通路（経路）１００から液滴９９を除去する除去ユニット６０と、吐出ユニット５０および除去ユニット６０を制御する制御ユニット１０とを有する。

吐出ユニット５０は、ノズル開口５２を含む吐出ヘッド５１と、吐出ヘッド５１のノズル開口５２から液滴９９を吐出させるアクチュエータ（ピエゾ素子、圧電素子）５３と、ピエゾ素子５３を駆動するドライバ５４とを含む。ピエゾ素子５３は、吐出ヘッド５１のキャビティ５５の外面５５ａに取り付けられている。この吐出ユニット５０は、制御ユニット１０から吐出指示（吐出信号）を受けたドライバ５４がピエゾ素子５３を駆動させ、ピエゾ素子５３の伸縮および／または変形によりキャビティ５５の内容積（内圧）が変動する。この結果、容器９から供給された液状体（液体）９５がキャビティ５５を通ってノズル開口５２から押し出されて液滴９９として吐出される。

ノズル開口５２から吐出された液滴９９を通路１００から除去する除去ユニット６０は、通路１００を開閉する手段６２を含む。本例の開閉する手段６２は、開閉ユニット６１である。この開閉ユニット６１は、通路１００を塞ぐ薄板状のシャッター６２と、シャッター６２を駆動するアクチュエータ（ソレノイド）６５とを含む。

シャッター６２は、通路１００の方向（上下方向）の厚み（高さ）ｈ２が３ｍｍ以下であり、上下方向に直交する左右方向（第１の方向）１０１に延びた薄板状の外形を備えている。シャッター６２は、液滴９９が通過する程度の開口部６３と、液滴９９を回収する液滴回収部６４とを含む。このシャッター６２は、通路１００を閉める位置Ｐ１では、液滴回収部６４が通路１００を閉鎖しており、通路１００を開ける位置Ｐ２では、開口部６３が通路１００を解放している。シャッター６２の厚みｈ２は０．５ｍｍ程度であることが望ましい。本例では、通路１００の距離（高さ）ｈ１は４ｍｍ程度であり、ノズル開口５２とシャッター６２の上面６９との間の距離ｈ３は１〜３ｍｍ程度である。

この開閉ユニット６１は、制御ユニット１０から移動指示（移動信号）を受けたソレノイド６５がシャッター６２を駆動させ、シャッター６２が通路１００と直交する第１の方向（長手方向）１０１に移動することにより、開口部６３で液滴９９を通過させ、液滴回収部６４で液滴９９を回収（捕集、除去）する。開口部６３を通過した液滴９９は、ターゲット９０に着滴（着弾）される。液滴回収部６４は、典型的には、多孔質の吸収材であるが、液滴９９を吸収する材質および／または液滴９９を捕集する形状を備えていればよい。また、液滴回収部６４は、金属、セラミック、ガラスおよび樹脂などの板に多孔質材の層を付加してもよく、板の表面にそのような多孔質材の層を形成してもよい。

この吐出装置１は、さらに、ターゲット９０を吐出ユニット５０に対して相対的に移動させる移動ユニット７０と、ターゲット９０に着滴（吐出）された液滴９９の画像を認識する手段８１を含むモニタリングユニット８０とを有する。移動ユニット７０は、ターゲット９０を支持するテーブル（ステージ）７１と、テーブル７１をノズル開口５２に対して相対的に動かし、ターゲット９０を所定の位置に配置するアクチュエータ（モータ）７２とを含む。

ターゲット９０に着滴された液滴９９の画像を認識するモニタリングユニット８０は、画像を認識する手段８１である撮像部８１と、撮像部８１を所定の位置に配置する第４のアクチュエータ（モータ）８２とを含む。撮像部８１は、典型的には、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの撮像素子と光学レンズとを備えたカメラである。撮像部８１で取得された画像は、制御ユニット１０に送られて画像処理されることにより、ターゲット９０に着弾された液滴９９の状態、たとえば液滴９９がターゲット（基材）９０に浸透する時間を測定したり、液滴９９に含まれる微細な粒子（細胞）などを認識できる。

この吐出装置１の制御ユニット１０は、ＣＰＵ、メモリなどのコンピュータとして汎用的な資源を含み、ＲＡＭなどのメモリに格納されたプログラム（プログラム製品）により、吐出ユニット５０、除去ユニット６０、移動ユニット７０およびモニタリングユニット８０を制御する。制御ユニット１０は、ＡＳＩＣ、ＬＳＩなどの他の集積回路を用いた制御装置であってもよい。以下で説明する制御ユニット１０の各機能は、プログラムまたは適当な回路により制御ユニット１０に実装されている。この制御ユニット１０の機能は、吐出装置１のホストとなるパーソナルコンピュータなどのホスト装置側で実現することも可能である。

制御ユニット１０は、ホスト装置５から吐出装置１を制御するための情報（制御情報、データ、信号）φを受信するインターフェイス２０と、制御情報φに基づき吐出ユニット５０を制御する吐出制御機能２１と、除去ユニット６０を吐出ユニット５０と協調制御する除去制御機能２２と、移動ユニット７０を制御する移動制御機能２３と、モニタリングユニット８０を制御するモニタリング制御機能２４とを含む。

吐出ユニット５０を制御する吐出制御機能２１は、吐出ユニット５０により液滴９９を連続して吐出させる連続吐出機能３１と、吐出ユニット５０で液滴９９を捨て打ちさせる捨て打ち機能３２とを含む。

連続吐出機能３１は、ホスト装置５から受信した制御情報φに含まれる本吐出用の吐出信号（第１の吐出信号）１１に、第１の吐出信号１１の前（先頭）に時間的に先行するようにダミー吐出（予備吐出）用の１つまたは複数の吐出信号（第２の吐出信号）１２を加えた連続吐出信号１３を生成する機能４１と、吐出開始信号φ０（時刻ｔ０）により連続吐出信号１３をドライバ５４に供給して連続吐出を開始させる機能４２とを含む。

ダミー吐出用の第２の吐出信号１２は、制御ユニット１０のメモリに予め設定されている所定の数のダミー吐出（予備吐出）を行う信号であってもよく、過去の吐出履歴から適当な予備吐出の数を関数やルックアップテーブルに基づき行わせるものであってもよい。連続吐出信号１３を受けたドライバ５４は、連続吐出信号１３に同期して所定の間隔で連続する駆動パルスをピエゾ素子５３に供給してピエゾ素子５３を駆動する。

捨て打ち機能３２は、捨て打ち信号φ１により捨て打ち信号１４をドライバ５４に供給してパルス単位でピエゾ素子５３を断続的に駆動させる機能４３を含む。

除去ユニット６０を吐出ユニット５０と協調制御する除去制御機能２２は、吐出開始信号φ０により時刻ｔ０から第２の吐出信号１２による液滴９９の吐出が終了するタイミングおよび連続吐出信号１３による液滴９９の吐出が終了するタイミングを検出する機能３３と、第２の吐出信号１２による液滴９９の吐出が終了するタイミングで除去停止信号１５をソレノイド６５に出力する機能３４と、連続吐出信号１３による液滴９９の吐出が終了するタイミングで除去開始信号１６をソレノイド６５に出力する機能３５とを含む。

移動ユニット７０を制御する移動制御機能２３は、通路１００の距離ｈ１を変えずに、ノズル開口５２に対するターゲット９０の相対的な位置を調整する位置調整信号１７を移動ユニット７０のモータ７２に出力する機能３６を含む。位置調整信号１７を出力する機能３６は、少なくとも連続吐出前にターゲット９０の上下左右傾きなどを調整し、連続吐出中は、ノズル開口５２に対するターゲット９０の相対的な移動、たとえば第１の方向１０１の移動に限って調整する。

モニタリングユニット８０を制御するモニタリング制御機能２４は、ターゲット９０に対する撮像部８１の相対的な位置を調整する位置調整信号１８をモニタリングユニット８０のモータ８２に出力する機能３７を含む。位置調整信号１８を出力する機能３７は、撮像部８１のターゲット９０に対する角度や距離を含めて位置を調整し、撮像部８１を所定の位置に配置する。

図２に、吐出装置１の制御ユニット１００の処理の概要をフローチャートにより示している。制御ユニット１００は、ステップ１１１において制御情報φを受信すると、ステップ１１２において連続吐出信号１３を生成する機能４１により、制御情報φに含まれる本吐出用の情報に基づき第１の吐出信号１１を生成する。さらに、連続吐出信号１３を生成する機能４１は、ステップ１１２において第１の吐出信号１１の前に時間的に先行するようにダミー吐出用の１つまたは複数の第２の吐出信号１２を加えた連続吐出信号１３を生成する。吐出開始信号φ０に基づきステップ１１３において連続吐出を開始させる機能４２により、連続吐出信号１３のドライバ５４への供給を開始する。連続吐出信号１３の供給を開始する時点（初期状態）において、通路１００はシャッター６２により閉鎖されている。

制御ユニット１００は、ステップ１１４において、第２の吐出信号１２による液滴９９の吐出が終了するタイミングを検出する機能３３により、連続吐出信号１３の供給開始から第２の吐出信号１２による吐出時間が経過したと判断すると、ステップ１１５において、除去停止信号１５を出力する機能３４が除去停止信号１５をソレノイド６５に出力して通路１００を解放する。この間、連続吐出機能３１は連続吐出信号１３を継続してドライバ５４に供給している。連続吐出信号１３の中で第１の吐出信号１１と第２の吐出信号１２との差はなく、吐出ユニット５０は、第２の吐出信号１２と第１の吐出信号１１の区別なく、連続して、所定の周期（間隔）で液滴９９を吐出する。なお、本明細書において、第２の吐出信号１２の経過後に除去停止信号１５を出力するとは、信号の出力のタイミングではなく、液滴９９の除去を停止するタイミングを意味する。また、連続吐出機能３１は、第２の吐出信号１２を第１の吐出信号１１と区別なく、連続して液滴９９を吐出する機能をいう。

制御ユニット１００は、ステップ１１６において、連続吐出信号１３による液滴９９の吐出が終了するタイミングを検出する機能３３により、連続吐出信号１３の供給開始から第１の吐出信号１１による吐出時間が経過したと判断すると、ステップ１１７において、除去開始信号１６を出力する機能３５が除去開始信号１６をソレノイド６５に出力して通路１００を閉鎖する。

このようにして、制御情報φを受信すると、制御ユニット１００により液滴９９の連続吐出が行われ、吐出ユニット５０においてはダミー吐出（予備吐出）と本吐出とが区別なく行われ、本吐出に対応する液滴９９だけがターゲット９０に着弾（到達）する。制御情報φの代わりに、ステップ１１８において、捨て打ち（空吐出）のタイミングになると、ステップ１１９において捨て打ちを行い、ステップ１１１に戻る。

従来のプリンターにおけるノズル先端（開口）で増粘したインク（液滴）を捨てるダミー吐出動作は、印刷エリアの外に設置されたキャップ内に行われるが、ダミー吐出後、印刷エリアへ移動して印刷を行う場合、ダミー吐出から印刷吐出（本吐出）までの時間差は短くても０．２秒程度を有する。この０．２秒の間に増粘が発生する液滴では、従来のダミー吐出では１滴目（最初）から安定した吐出を行うことが困難であった。また、膜を形成する吐出を行う場合には、液滴の連続吐出を要するが、１発目（１滴目）は直前に液滴の吐出がないため、前の吐出の影響を受けて吐出する２発目（２滴目）以降とは吐出の状態が変わってしまうという問題があった。

この吐出装置１においては、制御ユニット１００が本吐出の指示を受けると、本吐出用の第１の吐出信号１１の前に第２の吐出信号１２を加えた連続吐出信号１３を出力し、吐出ユニット５０は、本吐出の液滴９９と、その前の予備吐出（ダミー吐出）の液滴９９とを区別することなく連続して吐出する。また、制御ユニット１００は、液滴９９の連続吐出中で第２の吐出信号１２が経過した後に除去停止信号１５を出力し、開閉ユニット６１は、ノズル開口５２からターゲット９０に至る通路１００から液滴９９の除去を停止する。したがって、吐出ユニット５０が連続的な吐出を継続し、定常状態になった後に吐出される液滴９９のみが本吐出の液滴９９としてターゲット９０に到達する。

この吐出装置１においては、連続吐出中の一部の液滴９９を、液滴９９が吐出ユニット５０からターゲット９０に到達する間の状態を変えずに、自動的に、また、予備吐出をユーザに意識させることなく、本吐出用の液滴９９のみをターゲットに吐出できる。したがって、ユーザは、最初の液滴９９から定常状態で吐出される液滴９９が到達したターゲット９０が得られる。このため、ターゲット９０に吐出された液滴９９の特性は均一になり、再現性が高い。揮発性の高い液滴や、粘性の高い液滴などの吐出が安定しにくい液滴であっても、吐出装置１において自動的に付加され、自動的に本吐出とシームレスに行われ、また、ユーザには意識されない予備吐出により定常的な状態となった吐出ユニット５０により、最初から安定した状態で本吐出が行われる。

図３に、制御ユニット１００が制御情報φに基づき、連続吐出信号１３を生成するとともに、連続吐出信号１３を供給し、さらに、適当なタイミングで除去停止信号１５を供給することにより本吐出用の液滴９９のみがターゲット９０に到達する過程をタイムチャートにより示している。

制御ユニット１００の連続吐出信号１３を生成する機能４１は、図３（ａ）に示すように、制御情報φから第１の間隔（周期）Ｗ１で３つ（ｍ個）の液滴９９を吐出する第１の吐出信号１１を生成し、さらに、予め決められた５つ（ｎ個）の予備吐出を同一の周期Ｗ１で吐出する第２の吐出信号１２を生成する。そして、第２の吐出信号１２を第１の吐出信号１１に時間的に先行させ、第２の吐出信号１２と第１の吐出信号１２との間隔（タイミング差）Ｗ２がＷ１と同一周期でシームレスに繋がる連続吐出信号１３を生成する。

制御ユニット１００の連続吐出を開始させる機能４２は、図３（ｂ）に示すように、時刻ｔ０において、連続吐出信号１３のドライバ５４への供給を開始し、８つの液滴９９が同一の周期Ｗ１で連続して吐出される。時刻ｔ１において、第２の吐出信号１２が終了するタイミングを検出する機能３３が、連続吐出信号１３の供給開始（時刻ｔ０）から第２の吐出信号１２による吐出時間が経過したと判断すると、時刻ｔ１において、除去停止信号１５を出力する機能３４が、除去停止信号１５をソレノイド６５に出力して通路１００を解放する。時刻ｔ２において、連続吐出信号１３が終了するタイミングを検出する機能３３により、連続吐出信号１３の供給開始（時刻ｔ０）から第１の吐出信号１１による吐出時間が経過したと判断すると、除去開始信号１６を出力する機能３５が、除去開始信号１６をソレノイド６５に出力して通路１００を閉鎖する。除去開始信号１６を出力する機能３５は、本例のように第１の吐出信号１１による吐出時間の経過後だけでなく、連続吐出信号１３の供給を開始する時点（初期状態）や、所定の時間経過後など、任意のタイミングで除去開始信号１６を出力できる。

一定周期Ｗ１で連続して本吐出される３つの液滴９９は、ターゲット９０を停止させた状態で同じポイントに重ねて吐出してもよく、ターゲット９０を第１の方向１０１に移動させながら連続吐出してもよい。ターゲット９０に均一な特性の３つの液滴９９を第１の方向１０１に等間隔に着滴できる。制御ユニット１００は、時刻ｔ２において、捨て打ちのタイミングになると捨て打ち機能３２が捨て打ちを行い、制御情報φを受信するまで待機する。時刻ｔ３において、制御情報φを受信すると、制御情報φから第１の吐出信号１１を生成し、上記と同様の処理を繰り返す。

最初の連続吐出信号１３による吐出の終了時刻ｔ２から次の吐出開始時刻ｔ３までの時間差をＳｎ、次の本吐出に付加されるダミー吐出用の液滴９９の個数をｎとすると、ダミー吐出用の第２の吐出信号１２が付加される条件は以下のとおりである。
Ｓｎ＞Ｗ１×ｎ
本例では、吐出間隔Ｓｎが５ｎよりも大きいときに、第２の吐出信号１２が第１の吐出信号１１の前に付加され、連続吐出信号１３が生成される。

第１の吐出信号１１と第２の吐出信号１２との間隔Ｗ２は、それぞれの吐出信号１１および１２の周期Ｗ１と同じであることが望ましい。本例の間隔Ｗ２は１００×Ｗ１以下であることが好ましく、通常の空吐出の吐出間隔が１０００×Ｗ１程度よりも小さい。

なお、シャッター６２の開閉のスピードが液滴９９の移動速度（降下速度、吐出間隔）に比べて遅い場合には、除去停止信号１５を第２の吐出信号１２による吐出時間が経過した後に出力したのでは、液滴９９の除去停止が間に合わない可能性がある。この場合には、図３（ｃ）に示すように、第２の吐出信号１２の最中に除去停止信号１５を出力することも可能である。この吐出装置１においては、ダミー吐出用の液滴９９の個数について、事前に調整した最適値を予め入力し、その最適値に基づいて除去停止信号１５の出力されるタイミングｔ１´を制御できる。この吐出装置１の除去停止信号１５を出力する機能３４は、シャッター６２の開閉速度および液滴９９の移動速度に応じて、除去停止信号１５のタイミングをマニュアル入力可能で調整可能とするような制御用のソフトウェアにより構成（実現）されている。

図４に、吐出装置１の開閉ユニット６１の概要をシャッター６２の上面６９の側から見た図により示している。上述のとおり、開閉ユニット６１は、通路１００を開閉するシャッター６２を駆動するアクチュエータ（ソレノイド）６５を含む。

本例のソレノイド６５は、図４（ａ）に示すように、制御ユニット１０の除去停止信号１５を出力する機能３４により、シャッター６２を第１の方向１０１の左方向１０１ａ、すなわちソレノイド６５の側に引き付けて、開口部６３を通路１００に移動させ通路１００を解放する。さらに、図４（ｂ）に示すように、制御ユニット１０の除去開始信号１６を出力する機能３５により、シャッター６２を第１の方向１０１の右方向１０１ｂ、すなわちソレノイド６５の側とは反対側に引き離して、開口部６３を通路１００から退避させ通路１００を閉鎖する。

図５に、吐出装置１の異なる開閉ユニット６１ａの概要をシャッター６２ａの上面６９の側から見た図により示している。開閉ユニット６１ａは、シャッター６２ａと、シャッター６２ａの左方向１０１ａに配置されたソレノイド６５と、シャッター６２ａの右方向１０１ｂに取り付けられたバネ（弾性部材）６７とを含む。このシャッター６２ａは、図５（ａ）に示すように、ソレノイド６５が励磁状態で左方向１０１ａに引き付けられ、開口部６３が通路１００を解放しており、図５（ｂ）に示すように、ソレノイド６５が消磁状態でバネ６７の引っ張り力により右方向１０１ｂに引き付けられ、液滴回収部６４が通路１００を閉鎖している。液滴回収部６４は、第１の液滴回収部６４ａと、第２の液滴回収部６４ｂと、第１および第２の液滴回収部６４ａおよび６４ｂを繋ぐ液滴９９を誘導（排出）するための溝６６とを含む。なお、シャッター６２の構成は本例に限定されず、ポンプなどにより液滴９９を排出することもでき、ヒーターなどにより液滴９９を加熱して蒸発させることもできる。また、シャッター６２は、ソレノイド６５を用いた電磁シャッターに限らず、メカニカルシャッターなどであってもよい。その他の構成については上記実施形態と共通であるため、共通の符号を付して説明を省略する。以降においても同様である。

図６に、吐出装置１のさらに異なる開閉ユニット６１ｂの概要を示している。この開閉ユニット６１ｂのシャッター６２ｂは、上記実施形態と異なり開口部６３を有しない。このため、このシャッター６２ｂは、制御ユニット１０の除去停止信号１５を出力する機能３４により、シャッター６２を閉ポジションＰ１から開ポジションＰ２に移動させて通路１００を解放する。さらに、制御ユニット１０の除去開始信号１６を出力する機能３５により、シャッター６２を開ポジションＰ２から閉ポジションＰ１に移動させて通路１００を閉鎖する。

さらに、このシャッター６２ｂを用いた吐出装置１においては、開ポジションＰ２においてシャッター６２ｂが通路１００から退避するので、制御ユニット１０の移動制御機能２３により、テーブル７１をノズル開口５２に対して角度θだけ傾けて、モニタリング制御機能２４により、撮像部８１を通路１００に対して角度θ傾けてターゲット９０の真上（真正面）の位置に配置できる。このため、ターゲット９０に着滴された液滴９９のモニタリング中に吐出ヘッド５１が写り込むことを防止でき、着弾後の液滴９９の状態をターゲット９０に対峙する真正面の位置から観察できる。したがって、ターゲット９０に着滴した液滴９９の広がり方や浸透、乾燥などの様子を観察でき、着弾後の液滴９９の面積、体積なども計測できる。また、シャッター６２ｂとテーブル７１とを平行に設置してもよい。

図７に、吐出装置１の異なる除去ユニット６０ａの概要を示している。除去ユニット６０ａは、ノズル開口５２から吐出された液滴９９を帯電させる帯電板１３０と、帯電された液滴９９の飛翔方向を変える偏向電極１４０と、通路１００から外れた液滴９９を回収するガター１５０とを含む。なお、除去ユニット６０は、本例やシャッター６２を用いた開閉ユニット６１に限らず、通路１００から液滴９９を除去できるものであればよい。たとえば、ノズル開口５２から吐出された液滴９９にレーザーを照射して消滅（蒸発）させることもでき、吐出中の液滴９９に他の吐出ヘッドから吐出された液滴を衝突させることにより飛翔方向を変動させて通路１００から除去することもできる。

なお、液滴９９を吐出するターゲット９０としては、たとえば、マイクロプレート（ウェルマイクロプレート）、ガラス基板、試験管、シャーレなどの公知の実験・検査器具や、多数のＤＮＡ断片をプラスチックやガラスなどの基板上に高密度に配置したＤＮＡマイクロアレイ（ＤＮＡチップ）などの分析器具も本発明の範囲に含まれる。

上記実施形態では、アクチュエータ５３としてピエゾ素子を使用した例を説明しているが、キャビティ５５の内圧を変動させるアクチュエータは、熱によりキャビティ内に気泡を発生させるヒーターであってもよい。機械的な力によりキャビティ内の圧力を変えることができるピエゾ素子は液状体およびそれに含まれる粒状体に熱的な影響を与えにくいので、アクチュエータとして好適なものである。

１ 吐出装置
１１ 第１の吐出信号
１２ 第２の吐出信号
１３ 連続吐出信号

Claims (9)

1. ノズル開口からターゲットに液滴を吐出する吐出ユニットと、
   前記ノズル開口から前記ターゲットに至る通路から液滴を除去する除去ユニットと、
   前記吐出ユニットおよび前記除去ユニットを制御する制御ユニットとを有する吐出装置であって、
   前記制御ユニットは、前記吐出ユニットに、液滴を連続して吐出する連続吐出信号であって、本吐出用の第１の吐出信号および前記本吐出用の第１の吐出信号の前の第２の吐出信号を含む連続吐出信号を出力する機能と、
   前記除去ユニットに、前記連続吐出信号による吐出の開始から前記第２の吐出信号の経過後に液滴の除去を停止する除去停止信号を出力する機能とを含む、吐出装置。
2. 請求項１において、
   前記除去ユニットは、前記除去停止信号により前記通路を開ける開閉ユニットを含む、吐出装置。
3. 請求項２において、
   前記開閉ユニットは、前記除去停止信号により前記通路を閉める位置から開ける位置に移動する薄板状のシャッターを含む、吐出装置。
4. 請求項３において、
   前記シャッターは、液滴が通過する程度の開口部を含み、前記開ける位置では、前記開口部が前記通路を開放する、吐出装置。
5. 請求項３または４において、
   前記シャッターは、液滴を回収する液滴回収部を含み、前記閉める位置では、前記液滴回収部が前記通路を閉鎖する、吐出装置。
6. 請求項３ないし５のいずれかにおいて、
   前記シャッターの最大厚みは４ｍｍである、吐出装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかにおいて、
   前記制御ユニットは、前記通路の距離を変えずに、前記ターゲットと前記吐出ユニットとを相対的に動かす機能を含む、吐出装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかにおいて、さらに、
   前記ターゲットに吐出された液滴の画像を認識するモニタリングユニットを有する、吐出装置。
9. 吐出装置の制御方法であって、
   前記吐出装置は、ノズル開口からターゲットに液滴を吐出する吐出ユニットと、
   前記ノズル開口から前記ターゲットに至る通路から液滴を除去する除去ユニットと、
   前記吐出ユニットおよび前記除去ユニットを制御する制御ユニットとを有し、
   当該制御方法は、
   前記制御ユニットが、前記吐出ユニットに、液滴を連続して吐出する連続吐出信号であって、本吐出用の第１の吐出信号および前記本吐出用の第１の吐出信号の前の第２の吐出信号を含む連続吐出信号を出力することと、
   前記除去ユニットに、前記連続吐出信号による吐出開始から前記第２の吐出信号の経過後に液滴の除去を停止する除去停止信号を出力することとを含む、制御方法。

Images