ポンプ装置及び塗布装置
【課題】基板に塗布むらが発生するのを抑制でき、また、塗布むらの発生を抑制するための制御が簡単となる塗布装置を提供する。
【解決手段】基板１２を載せるステージ１４と、基板１２に沿って相対的に移動すると共に当該基板１２に塗布液を吐出するノズル１０と、このノズル１０に塗布液を送り出すポンプ装置と、このポンプ装置が駆動することで当該ポンプ１内の塗布液に生じようとする圧力変動を抑制する動作を当該ポンプ１において行うアクチュエータ７とを備えている。
【解決手段】基板１２を載せるステージ１４と、基板１２に沿って相対的に移動すると共に当該基板１２に塗布液を吐出するノズル１０と、このノズル１０に塗布液を送り出すポンプ装置と、このポンプ装置が駆動することで当該ポンプ１内の塗布液に生じようとする圧力変動を抑制する動作を当該ポンプ１において行うアクチュエータ７とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、 ポンプ装置及びこのポンプ装置を備えた塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイには、ガラス基板上にレジスト液（塗布液）が均一に塗布されたもの（以下、塗布基板という）が使用されている。この塗布基板を製造する装置として、例えば特許文献１に記載されている塗布装置が使用されている。
この塗布装置は、図８に示しているように、ガラス基板５０を載せるステージ５１と、このガラス基板５０に沿って移動すると共に当該ガラス基板５０に塗布液を吐出するスリット状のノズル５２と、このノズル５２に塗布液を送るポンプ５３とを備えている。そして、ノズル５２をガラス基板５０に沿って移動させながら、当該ノズル５２からレジスト液をガラス基板５０に帯状に吐出する。これにより、レジスト液が膜状となってガラス基板５０上に塗布される。
【０００３】
このような塗布装置に用いられるポンプ５３として、様々なものを採用することができるが、ピストンポンプとした場合、当該ポンプは、例えば、モータの回転運動を直線運動に変えるボールねじ機構を備えている。このボールねじ機構が回転するとボールの転動により周期的な微振動が発生し、この微振動がポンプ本体に伝わって、当該ポンプ本体から送り出されるレジスト液に脈動が生じる。また、モータのコギングが発生したり、モータを減速する歯車の噛み合い部で微振動が発生したりすると、レジスト液に脈動が重畳されることもある。
この結果、ノズル５２におけるレジスト液の吐出圧力に変動が発生し、吐出されたレジスト液の膜厚がガラス基板５０上で周期的に変化し、塗布むらが発生してしまう。特に、レジスト液に伝わる微振動は周期的であるため、塗布むらも周期性を有して発生する。塗布むらが周期性を有する場合、特に目に付きやすく製品の品質としては好ましいものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２１２８６１号公報（図４参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、レジスト液に生じている脈動を低減し、ガラス基板５０上に生じる塗布むらを抑制するために、特許文献１に記載の塗布装置は、ポンプ５３から送り出されたレジスト液の圧力を検出する圧力センサ５４と、検出した圧力の変化から逆位相波を生成し当該逆位相波を所定のタイミングで出力する演算器５５と、この出力された逆位相波に基づく圧力を、ポンプ５３から送り出されたレジスト液に印加する加圧器５６とを備えている。
【０００６】
しかし、ポンプ５３からレジスト液が送り出された後において、レジスト液の圧力を測定し、レジスト液に対して加圧を行うように制御する場合では、圧力センサ５４と加圧器５６との間には、流路の弾性（チューブによる配管や図示していないがフィルター等）による遅れ要素や機械的な非線形要素が多く介在し、制御が複雑となる。また、圧力センサ５４と加圧器５６との間の配管の揺れ等が外乱となり、位相遅れにより発散し、制御が不安定となる。このように、特許文献１の構成の場合、制御ゲインを上げるのが難しく、実際に運用するのは困難であると考えられる。
なお、レジスト液に脈動が生じるのは、前記のようなシリンダポンプに限らず、その他の型式のポンプにおいても同様であり、ポンプが駆動することで発生する微振動が、塗布むらの発生の要因となっている。
そこで、本発明は、送り出す塗布液に脈動が生じるのを防ぐことができるポンプ装置、及び、基板に塗布むらが発生するのを抑制することができ、また、塗布むらの発生を抑制するための制御が簡単となる塗布装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、塗布液をノズルから吐出させて塗布膜を形成する塗布装置の当該ノズルに塗布液を送り出すためのポンプ装置であって、前記塗布液を溜める塗布液室と当該塗布液室の塗布液を排出する排出ポートとを有しているポンプ本体と、前記塗布液を前記排出ポートから排出するために駆動する駆動部と、前記駆動部が駆動することで前記塗布液室の塗布液に生じようとする圧力変動を抑制する動作を前記ポンプ本体において行うアクチュエータとを備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、駆動部が駆動することでポンプ本体の塗布液室にある塗布液に圧力変動が生じようとしても、アクチュエータはこの圧力変動を抑制する動作をポンプ本体において行うので、ノズルに送り出される塗布液に脈動が生じるのを防ぐことができる。そして、アクチュエータは、前記圧力変動を抑制する動作を、当該圧力変動の発生部（発生源）となるポンプ本体において行うので、アクチュエータの制御を簡単とすることが可能となる。
【０００９】
また、本発明のポンプ装置の前記ポンプ本体が、前記駆動部が駆動すると前記塗布液室の容積が縮小する構成である場合、前記アクチュエータは、前記塗布液室に設置されて当該塗布液室内の前記塗布液に前記圧力変動を打ち消す振動を与える振動発生部を有している構成とすることができる。
この場合、駆動部が駆動することで塗布液室内の塗布液に圧力変動が生じても、アクチュエータの振動発生部が、前記圧力変動を抑制する動作として、塗布液室内の塗布液に前記圧力変動を打ち消す振動を与えるので、ノズルに送り出される塗布液に脈動が生じるのを防ぐことができる。
【００１０】
また、この構成において、前記ポンプ装置は、前記塗布液室内の前記塗布液の圧力を検知するセンサと、前記センサによって検知した圧力の変動と逆位相となる振動を前記塗布液に与える動作を前記振動発生部に実行させるための信号を生成する位相反転部とを更に備えているのが好ましい。
この場合、センサが塗布液室内にある塗布液の圧力の変動を検知すると、位相反転部が、この圧力の変動と逆位相となる振動を塗布液に与える動作を振動発生部に実行させるための信号を生成するので、この信号に基づいて振動発生部が動作すると、塗布液室内で塗布液に生じる圧力変動を当該塗布液室内で打ち消すことができる。
【００１１】
また、本発明のポンプ装置の前記ポンプ本体が、柔軟性のある隔壁膜によって前記塗布液を溜める塗布液室と間接液を溜める間接液室とに区画されているポンプケースを有し、前記駆動部が駆動すると、前記間接液を加圧することで前記隔壁膜を変形させ前記塗布液室の容積が縮小する構成である場合、前記アクチュエータは、前記圧力変動を抑制する動作として前記間接液に振動を与える振動発生部を有している構成とすることができる。
この構成の場合、駆動部が駆動することによって、間接液を加圧することで隔壁膜を変形させ塗布液室の容積を縮小させて当該塗布液室内の塗布液をノズルに送り出すことができる。この際、駆動部が駆動することによって間接液に圧力変動が生じ、この圧力変動が隔壁膜を通じて塗布液に伝達され塗布液に圧力変動が生じようとする。しかし、アクチュエータの振動発生部が、前記圧力変動を抑制する動作として、間接液の圧力変動を打ち消すために当該間接液に振動を与えるので、塗布液に圧力変動が伝達するのを防止することができ、ノズルに送られる塗布液に脈動が生じるのを防ぐことができる。
【００１２】
また、この構成において、前記ポンプ装置は、前記間接液の圧力を検知するセンサと、前記センサによって検知した圧力の変動と逆位相となる振動を前記間接液に与える動作を前記振動発生部に実行させるための信号を生成する位相反転部とを更に備えているのが好ましい。
この場合、センサが間接液の圧力の変動を検知すると、位相反転部が、この圧力の変動と逆位相となる振動を間接液に与える動作を振動発生部に実行させる信号を生成するので、この信号に基づいて振動発生部が動作すると、間接液に生じる圧力変動を打ち消すことができる。
【００１３】
また、本発明の塗布装置は、基板を載せるステージと、前記基板に沿って相対的に移動すると共に当該基板に塗布液を吐出するノズルと、前記ノズルに塗布液を送り出す前記ポンプ装置とを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、ポンプ装置が動作することでポンプ本体内の塗布液に圧力変動が生じようとしても、ポンプ装置が備えているアクチュエータはこの圧力変動を抑制する動作を行うので、ノズルに送り出される塗布液に脈動が生じるのを防ぐことができ、塗布液が塗布された基板に塗布むらが発生するのを抑制することができる。そして、前記アクチュエータは、前記圧力変動を抑制する動作を、当該圧力変動の発生部（発生源）となるポンプ本体において行うので、アクチュエータの制御を簡単とすることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のポンプ装置によれば、塗布液に生じようとする圧力変動を抑制する動作を、アクチュエータが行うので、ノズルに送られる塗布液に脈動が生じるのを防ぐことができる。そして、本発明の塗布装置によれば、前記ポンプ装置を備えているので、塗布液が塗布された基板に塗布むらが発生するのを抑制することができる。この結果、基板に塗布液を塗布して作製する塗布基板の品質を向上させることが可能となる。また、アクチュエータは、圧力変動を抑制する動作を、当該圧力変動の発生部となるポンプ本体において行うので、アクチュエータの制御を簡単とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の塗布装置の実施の一形態を示す斜視図である。
【図２】塗布装置の概略構成図である。
【図３】ポンプ装置の概略構成を説明する断面図である。
【図４】ポンプ装置の概略構成を説明する断面図である。
【図５】ポンプ本体の一部の概略構成を説明する断面図である。
【図６】塗布装置の他の実施形態を示す概略構成図である。
【図７】塗布装置の更に他の実施形態を示す概略構成図である。
【図８】従来の塗布装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の塗布装置の実施の一形態を示す斜視図である。この塗布装置は、薄板状の基板１２に薬液やレジスト等の液状物（以下、塗布液ともいう）を塗布するものである。塗布装置は、基台１３と、基板１２を載せるステージ（保持台）１４と、このステージ１４に対し特定方向に移動可能な塗布ユニット１５とを備えている。なお、以下の説明では、塗布ユニット１５が移動する方向をＸ軸方向、これと水平面上で直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の双方に直交する上下方向をＺ軸方向とする。
【００１７】
基台１３上にステージ１４が設置され、このステージ１４のＹ軸方向の両側にレール１７が設けられている。このレール１７に塗布ユニット１５が載置されていて、塗布ユニット１５はレール１７に沿ってＸ軸方向に移動する。
ステージ１４は、搬入された基板１２をその上面に載置することができると共に、当該基板１２を図示しないポンプによって吸引することで保持することができる。
塗布ユニット１５は、ステージ１４に載置された基板１２に塗布液を塗布するためのものであり、Ｙ軸方向に沿って延び塗布液を流出する口金部（塗布部）２２と、この口金部２２の両端部分に設けられたユニット支持部２３とを有している。
【００１８】
ユニット支持部２３は、口金部２２をＺ軸方向に昇降させる昇降機構２４と、口金部２２をＸ軸方向に走行させる走行機構２５とを有している。昇降機構２４および走行機構２５は、塗布装置が備えている制御装置２６（図２参照）によって動作制御される。なお、制御装置２６は、ＣＰＵからなる演算手段、プログラムやデータを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等の記憶手段、外部との間で信号を入出力するための入出力インターフェース等を含むコンピュータからなる。記憶手段に記憶された各種プログラムを演算手段が実行することで、各機能部を備えることができるように構成されている。
【００１９】
〔第一実施形態〕
図２は、図１の塗布装置の概略構成図である。口金部２２には、ステージ１４と対向する面に、塗布液を吐出するノズル１０が形成されている。ノズル１０は、Ｙ軸方向（紙面直交方向）に延びるスリット形状であり、口金部２２に供給された塗布液をノズル１０を通じて、基板１２の表面に吐出することができる。塗布ユニット１５がＸ軸方向に移動することで、ノズル１０はステージ１４上の基板１２に沿って同方向へ移動する。
【００２０】
ノズル１０の上流側には、塗布液を貯留するタンク２とポンプ装置とが設けられている。ポンプ装置は、ポンプ本体１と、駆動部（後述するプランジャ駆動部３３）とを備えている。タンク２とポンプ本体１、及び、ポンプ本体１と口金部２２はそれぞれ塗布液が流れる配管（チューブ）で連結されている。前記駆動部が駆動することで、タンク２の塗布液はポンプ本体１に供給され、ポンプ本体１内の塗布液は口金部２２へと圧送され、口金部２２に供給された塗布液は、ノズル１０を通じて基板１２に吐出される。
【００２１】
図２の実施形態のポンプ装置はシリンジポンプであり、図３と図４とに示すように、シリンダ３１及びプランジャ３２を有するポンプ本体１と、プランジャ駆動部３３とを有している。プランジャ３２は、ヘッド３２ａと軸部３２ｂとを有し、シリンダ３１の内部にプランジャ３２が収容されている。プランジャ駆動部３３がプランジャ３２を移動させることで塗布液の吸入及び送り出しができる。また、シリンダ３１には、その内部を軸方向に塗布液室ａと空間室ｂとに区画する膜状封止部材３４が設けられている。プランジャ３２が移動することにより、塗布液が塗布液室ａに吸入され、さらにこの塗布液室ａから送り出されるようになっている。
【００２２】
シリンダ３１は、一軸方向に延びる筒形状を有していて、上側ハウジング３１ａと下側ハウジング３１ｂとがフランジ部３１ｃで連結されている。上側ハウジング３１ａには、吸入ポート３１ｄと排出ポート３１ｅとが形成されている。吸入ポート３１ｄ及び排出ポート３１ｅを通じて塗布液をシリンダ３１の内部に吸入及び送り出しができる。すなわち、図３に示すように、プランジャ３２がシリンダ３１の基部側（図３では下側）に移動することで、図２のタンク２から塗布液を吸入ポート３１ｄを通じて塗布液室ａに取り入れることができる。一方、図４に示すように、プランジャ３２がシリンダ３１の先部側（図４では上側）に移動することで、塗布液室ａの塗布液を排出ポート３１ｅを通じて口金部２２（ノズル１０）へ送り出すことができる。
また、下側ハウジング３１ｂには吸引ポート３１ｆが形成されており、この吸引ポート３１ｆには図示しない吸引ポンプが接続されている。この吸引ポンプを作動させて空間室ｂの圧力を負圧にすると、膜状封止部材３４が空間室ｂ側に吸引され、膜状封止部材３４をヘッド３２ａに密着させることができる。
【００２３】
膜状封止部材３４は可撓性材料で形成されていて、例えばポリエステル布の上にゴムを被覆したものであり、ほぼ均一厚さの膜状に形成されている。この膜状封止部材３４は、上側ハウジング３１ａ及び下側ハウジング３１ｂのフランジ部３１ｃに全周で挟持される被挟持部３４ａと、ヘッド３２ａの先端面に密着して取り付けられる取付部３４ｂと、被挟持部３４ａ及び取付部３４ｂを連結している連結部３４ｃとを有している。連結部３４ｃは、余長部分に相当する部分であり、シリンダ３１の内壁面とヘッド３２ａの外周面との間には所定寸法の隙間が設けられていて、連結部３４ｃはこの隙間に湾曲した状態で収容されている。連結部３４ｃは、被挟持部３４ａから下向きに所定寸法延びた位置で折り返されて上向きに湾曲し、上向きに所定寸法延びて取付部３４ｂに連続している。この連結部３４ｃにより、シリンダ３１の軸方向にヘッド３２ａが動作しても、膜状封止部材３４はヘッド８２ａの動きに追従することができ、また、当該膜状封止部材３４によって、塗布液室ａと空間室ｂとが区画され、塗布液室ａ内の塗布液は密封される。
【００２４】
プランジャ駆動部３３は、プランジャ３２をシリンダ３１の軸方向に一定の速度で移動させる。これにより、ポンプ本体１からの塗布液の送り出し量は一定となり、ノズル１０からの塗布液の吐出量も一定となり、塗布液の膜厚を均一に保つ。この実施形態では、プランジャ駆動部３３は、サーボモータ３３ａとこのモータ３３ａによって回転するボールねじ機構（図示せず）とを備えていて、サーボモータ３３ａが制御装置２６によって制御され、プランジャ３２の進退動作が制御される。
【００２５】
ポンプ装置についてさらに説明する。プランジャ駆動部３３は、前記のとおり、プランジャ３２を移動させることで塗布液を溜める塗布液室ａの容積を縮小させて当該塗布液室ａ内の塗布液をノズル１０へと送り出す。このプランジャ駆動部３３が駆動すると、前記ボールねじ部分において周期的な微振動が発生し、この微振動がヘッド３２ａやシリンダ３１を通じて塗布液室ａ内の塗布液に伝わる。
そこで、ポンプ装置は、このプランジャ駆動部３３が駆動することで塗布液室ａの塗布液に生じようとする圧力変動を抑制する動作として、当該塗布液の圧力変動を打ち消す動作を、ポンプ本体１において行うアクチュエータ７を更に備えている。
【００２６】
アクチュエータ７は振動発生器１７を有している。振動発生器１７は、塗布液室ａの塗布液に直接的に振動を与えることができるように、塗布液室ａに設置されている。上側ハウジング３１ａ内に凹部３１ｇが形成されていて、この凹部３１ｇに振動発生器１７は設置されている。凹部３１ｇの開口側に、振動発生器１７が有する振動板１７ａが配置されている。そして、膜部材１８が、この振動板１７ａに密着していると共に凹部３１ｇを塞ぐようにして設けられている。なお、膜部材１８は、ゴム製のような柔軟な部材よりも剛性を有する部材が、振動伝達の面で好ましい。振動発生器１７としては、ボイスコイル型リニアモータやピエゾ振動子を採用することができる。
そして、振動発生器１７が振動板１７ａを加振することで、膜部材１８を介して塗布液室ａの塗布液に振動（圧力）を直接的に与えることができる。振動発生器１７は、前記のとおりプランジャ駆動部３３の駆動により塗布液室ａの塗布液に生じようとする圧力変動を、打ち消す振動を当該塗布液に与える。
【００２７】
また、この振動発生器１７の動作を制御するために、塗布液室ａの塗布液の圧力を検知する圧力センサ１９と、振動発生器１７に所定の動作を実行させるための信号を生成する位相反転部２０（図２参照）とを更に備えている。圧力センサ１９はその検出面が塗布液室ａに露出している。位相反転部２０は、例えば位相反転回路により構成され、圧力センサ１９によって検知した圧力の変動と逆位相となる圧力変動を塗布液に与える動作を、振動発生器１７に実行させるための信号を生成するように構成されている。位相反転部２０で生成された信号は、アンプ２１で増幅され、振動発生器１７に送信される。
【００２８】
以上の構成によれば、プランジャ駆動部３３の駆動によって塗布液室ａ内の塗布液に圧力変動が生じる。そこで、圧力センサ１９がこの圧力変動を検知すると、位相反転部２０が、この圧力変動と逆位相となる圧力変動を塗布液に与える動作を、振動発生器１７に実行させるための信号を生成する。そして、この信号に基づいて振動発生器１７が動作すると、塗布液室ａ内の塗布液に生じる圧力変動を、当該塗布液室ａ内で打ち消すことができる。したがって、ポンプ本体１から送り出される塗布液には、プランジャ駆動部３３の駆動による脈動が生じていない。つまり、ポンプ本体１において発生する塗布液の圧力変動を打ち消す動作が、当該塗布液がポンプ本体１から送り出される前に行われている。この結果、この塗布液がノズル１０から基板１２に吐出されると、塗布液の膜厚は均一となり、塗布液が塗布された基板１２に塗布むらが発生するのを抑制することができる。
【００２９】
また、この実施形態の振動発生器１７の振動板１７ａは、プランジャ３２のヘッド３２ａの先端面と対向するようにして配置されていて、振動板１７ａの振動方向（振幅方向）は、当該先端面と対向する方向である。プランジャ駆動部３３のボールねじ機構が駆動すると、その微振動は主にプランジャ３２のヘッド３２ａの先端面側から塗布液へと伝わる。そこで、振動発生器１７は、このヘッド３２ａに向かう方向を振動方向として塗布液に振動を与えるので、ボールねじ機構による前記微振動を効率よく相殺することができる。
また、振動発生器１７は、固定状態にあるシリンダ３１に取り付けられているので、振動発生器１７へ信号を送信するためのケーブルの設置が容易である。
【００３０】
〔第二実施形態〕
図３では、ポンプ本体１のシリンダ３１に振動発生器１７が設けられた場合を説明したが、図５に示しているように、振動発生器１７はプランジャ３２に設置されていてもよい。この場合、ヘッド３２ａの先端側に凹部３２ｃが形成され、この凹部３２ｃに振動発生器１７が設置されている。凹部３２ｃの開口側に、振動発生器１７が有する振動板１７ａが配置されている。ゴム製等からなる柔軟な膜部材１８が、この振動板１７ａに密着していると共に凹部３２ｃを塞ぐようにして設けられている。または、図５の二点鎖線で示しているように、前記膜部材１８を省略して前記膜状封止部材３３を用いてもよい。
以上より、振動板１７ａを振動させると膜部材１８（膜状封止部材３３）を介して塗布液室ａ内の塗布液に直接的に振動を与えることができる。なお、図２の第一実施形態と比較すると、ポンプ本体１における振動発生器１７の設置構造が異なるが、その他の構成については同じである。
【００３１】
〔第三実施形態〕
図６は、塗布装置の他の実施形態を示す概略構成図である。図２の第一実施形態と比較すると、ポンプ本体１における塗布液の止水構造が異なるが、その他の構成は同じである。つまり、図２の実施形態では膜状封止部材３４により塗布液を密封していたが、図６の実施形態では、膜状封止部材３４の代わりにＯリング３６が用いられている。つまり、シリンダ３１とプランジャ３２のヘッド３２ａとの間にＯリング３６が設けられている。
【００３２】
この第三実施形態の場合、プランジャ駆動部３３の駆動によってヘッド３２ａが移動すると、Ｏリング３６の摺動部で滑りが生じ、この滑りが間欠的に発生すると、塗布液室ａ内の塗布液に脈動が発生する場合がある。この場合であっても、第一実施形態と同様に、圧力センサ１９が塗布液の脈動（圧力変動）を検出し、アクチュエータ７によってその脈動を打ち消すことができる。なお、第一実施形態のように、密封部材として膜状封止部材３４を採用した場合には、Ｏリング３６による前記脈動は発生しない。このため、基板１２の塗布むらを抑制するという観点においては、密封部材として膜状封止部材３４を採用するのがより好ましい。
【００３３】
〔第四実施形態〕
図７は、塗布装置の更に他の実施形態を示す概略構成図である。図２の第一実施形態と比較すると、ポンプ装置の形態が異なるが、その他の構成については同じである。図７の実施形態におけるポンプ装置のポンプ本体４１は、ポンプケース４２を有し、このポンプケース４２は、柔軟性のある隔壁膜４４によって、塗布液を溜める塗布液室ａと非圧縮性流体である間接液を溜める間接液室ｃとに区画されている。隔壁膜４４は、ポンプケース４２内に設けられた例えば樹脂製のチューブ状部材であり、その内側の領域が塗布液室ａであり、外側の領域が間接液室ｃとなる。塗布液室ａの一端にはノズル１０へと繋がる排出ポート４５ａが設けられていて、他端にはタンク２へと繋がる吸入ポート４５ｂが設けられている。
【００３４】
ポンプ本体４１は、シリンダ４６及びプランジャ４７を更に有している。シリンダ４６はポンプケース４２に接続されていて、このシリンダ４６内でプランジャ４７が移動可能となっている。シリンダ４６内の先部側（右側）の領域は、ポンプケース４２の外側の領域と連続していて、シリンダ４６の先部側の領域とポンプケース４２の外側の領域とによって、間接液室ｃが構成されている。
プランジャ駆動部４８は、サーボモータ４８ａとボールねじ機構（図示せず）とを備えていて、サーボモータ４８ａが制御装置２６によって制御されることで、プランジャ４７の動作が制御される。
プランジャ駆動部４８が駆動すると、プランジャ４７をポンプケース４２側へ移動させることで、間接液室ｃ内の間接液を加圧することができる。間接液が加圧されると、隔壁膜４４を変形させ（図７の二点鎖線）塗布液室ａの容積を縮小させる。このように塗布液室ａの容積を縮小させることで、当該塗布液室ａ内の塗布液をノズル１０へと送り出すことができる。
また、図７に示しているプランジャ４７及びシリンダ４６は、図３に示したポンプ本体１と同様に、間接液室ｃの間接液が空間室（負圧室）ｄに漏れるのを防止する密封構造として、膜状封止部材４９を備えている。
【００３５】
以上の構成によれば、プランジャ駆動部４８が駆動すると、例えば前記ボールねじ部分において周期的な微振動が発生し、この微振動が、プランジャ４７やシリンダ４６を通じて間接液室ｃ内の間接液に伝わる。この微振動は間接液に圧力変動となって現れ、隔壁膜４４を介して、塗布液室ａ内の塗布液に伝達し塗布液に圧力変動が生じようとする。
そこで、ポンプ装置は、アクチュエータ４０を備えていて、このアクチュエータ４０は、プランジャ駆動部４８が駆動することで、間接液室ｃの間接液及び隔壁膜４４を伝って、塗布液室ａ内の塗布液に生じようとする圧力変動を抑制する動作として、間接液における圧力変動を打ち消す動作を、当該ポンプ本体４１において行うことができる。なお、第四実施形態では、膜状封止部材４９を用いる例について説明したが、膜状封止部材４９に代えて接触シール、例えばＯリング等を用いるものであってもよい。
【００３６】
このアクチュエータ４０は、第一実施形態と同様に、ボイスコイル型リニアモータやピエゾ振動子等からなる振動発生器４０ａを有している。振動発生器４０ａは、間接液に振動を与えることができるように、間接液室ｃに設置されている。より具体的には、振動発生器４０ａは、ポンプケース４２に取り付けられている。なお、図示しないが、振動発生器４０ａはシリンダ４６に取り付けられていてもよい。振動発生器４０ａは、間接液室ｃ内の間接液に、当該間接液に生じる圧力変動を打ち消す振動を与える。これにより、塗布液室ａ内の塗布液に生じようとする圧力変動（脈動）を間接的に抑制することができる。
【００３７】
この振動発生器４０ａの動作を制御するために、間接液室ｃ内の間接液の圧力を検知する圧力センサ３７と、振動発生器４０ａに所定の動作を実行させるための信号を生成する位相反転部３８とを更に備えている。圧力センサ３７はその検出面が間接液室ｃに露出している。位相反転部３８は、図２の実施形態と同様に位相反転回路により構成され、位相反転部３８は、圧力センサ３７によって検知した圧力の変動と逆位相となる圧力変動を間接液に与える動作を、振動発生器４０ａに実行させるための信号を生成するように構成されている。位相反転部３８で生成された信号は、アンプ２１で増幅され、振動発生器４０ａに送信される。
【００３８】
以上の構成によれば、プランジャ駆動部４８の駆動によって間接液室ｃ内の間接液に圧力変動が生じる。そこで、圧力センサ３７がこの間接液室ｃにある間接液の圧力の変動を検知すると、位相反転部３８が、この圧力変動と逆位相となる圧力変動を間接液に与える動作を、振動発生器４０ａに実行させるための信号を生成する。そして、この信号に基づいて振動発生器４０ａが動作すると、間接液室ｃ内の間接液に生じる圧力変動を、当該間接液室ｃ内で打ち消すことができる。つまり、間接液の圧力変動が伝わって塗布液室ａ内の塗布液に生じようとする圧力変動を、間接液室ｃにおいて予め抑制しておくことができる。したがって、ポンプ本体４１から送り出される塗布液には、プランジャ駆動部４８の駆動による脈動が生じていない。
【００３９】
以上の各実施形態によれば、ポンプ装置が動作することでポンプ本体１（４１）内の塗布液に圧力変動が生じようとしても、アクチュエータ７（４０）はこの圧力変動を抑制する動作を行うので、ノズル１０へ送られる塗布液に脈動が生じるのを防ぐことができる。このため、ノズル１０における塗布液の吐出圧力が一定となり、基板１２に吐出された塗布液の膜厚は均一となり、基板１２に塗布むらが発生するのを防ぐことができる。
また、図８に示したように従来では、加圧器５６を塗布液の流路の途中に設置し、これに応じて配管も追加する必要があり、構成が複雑となるが、本発明の前記各実施形態によれば、このような配管は不要であり構成は簡単である。また、従来のように加圧器５６等を追加することで、塗布液の滞留部が発生するが、本発明ではこれを防止することができ、例えば塗布液を入れ替える場合においてその置き換え性が良くなり、メンテナンス性能も高い。
【００４０】
また、図８に示したように従来では、ポンプ５３の駆動により発生する塗布液の圧力変動を解消する制御に遅れ要素や非線形要素が多く介在し、制御系が複雑となる。つまり、伝達関数が複雑となる。さらに、圧力センサ５４と加圧器５６との間の配管（チューブ）の揺れ等が外乱となり、制御が不安定となる。
しかし、本発明の前記各実施形態によれば、アクチュエータ７（４０）は、圧力変動を打ち消す動作を、当該圧力変動の発生部（発生源）となるポンプ本体１（４１）内で行うので、従来のような途中の配管が存在せず、当該配管よる外乱が存在せず、アクチュエータ７（４０）の制御系は簡単となり、制御を安定させることが可能となる。さらに、この制御のゲインの調整も容易となる。この結果、基板１２に塗布液を塗布して作製する塗布基板の品質を向上させることが可能となる。
【００４１】
また、本発明は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。例えば、前記実施形態では、固定状態にあるステージ１４に対して口金部２２が移動する場合を説明したが、固定状態にある口金部２２に対してステージ１４が移動する構成であってもよい。
また、前記各実施形態では、圧力センサ１７（３７）が圧力の変動を検出すると、位相反転部２０（３８）が当該変動と逆位相となる逆位相波の信号を生成し、アンプ２１を介して当該信号をアクチュエータ７（４０）に入力し、当該アクチュエータ７（４０）が動作する構成である。このため、圧力センサ１７（３７）による検知に対する、アクチュエータ７（４０）の応答性は良く、圧力の変動を相殺することができるが、位相反転部２０（３８）とアクチュエータ７（４０）との間に、図示しないがタイミング生成部を設けてもよい。タイミング生成部は、圧力センサ１７（３７）が検知した圧力の変動の位相を取得することができ、また、位相反転部２０（３８）が生成した逆位相波の信号を、塗布液（間接液）に生じている圧力の変動の位相と同期させて、アクチュエータ７（４０）に出力することができるように構成されている。なお、タイミング生成部は、前記制御装置２６の機能部として構成することができる。
また、前記実施形態では、カラーフィルタの製造に用いられる塗布装置について説明したが、有機ＥＬを含むフラットパネルディスプレイや太陽電池等の製造に用いられる塗布装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００４２】
１，４１：ポンプ本体、 ７，４０：アクチュエータ、 １０：ノズル、 １２：基板、 １４：ステージ、 １７，４０ａ：振動発生器（振動発生部）、 １９，３７：圧力センサ（センサ）、 ２０，３８：位相反転部、 ３１ｅ，４５ａ：排出ポート、 ３３：プランジャ駆動部（駆動部）、 ４２：ポンプケース、 ４４：隔壁膜、 ａ：塗布液室、 ｃ：間接液室
【技術分野】
【０００１】
本発明は、 ポンプ装置及びこのポンプ装置を備えた塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイには、ガラス基板上にレジスト液（塗布液）が均一に塗布されたもの（以下、塗布基板という）が使用されている。この塗布基板を製造する装置として、例えば特許文献１に記載されている塗布装置が使用されている。
この塗布装置は、図８に示しているように、ガラス基板５０を載せるステージ５１と、このガラス基板５０に沿って移動すると共に当該ガラス基板５０に塗布液を吐出するスリット状のノズル５２と、このノズル５２に塗布液を送るポンプ５３とを備えている。そして、ノズル５２をガラス基板５０に沿って移動させながら、当該ノズル５２からレジスト液をガラス基板５０に帯状に吐出する。これにより、レジスト液が膜状となってガラス基板５０上に塗布される。
【０００３】
このような塗布装置に用いられるポンプ５３として、様々なものを採用することができるが、ピストンポンプとした場合、当該ポンプは、例えば、モータの回転運動を直線運動に変えるボールねじ機構を備えている。このボールねじ機構が回転するとボールの転動により周期的な微振動が発生し、この微振動がポンプ本体に伝わって、当該ポンプ本体から送り出されるレジスト液に脈動が生じる。また、モータのコギングが発生したり、モータを減速する歯車の噛み合い部で微振動が発生したりすると、レジスト液に脈動が重畳されることもある。
この結果、ノズル５２におけるレジスト液の吐出圧力に変動が発生し、吐出されたレジスト液の膜厚がガラス基板５０上で周期的に変化し、塗布むらが発生してしまう。特に、レジスト液に伝わる微振動は周期的であるため、塗布むらも周期性を有して発生する。塗布むらが周期性を有する場合、特に目に付きやすく製品の品質としては好ましいものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２１２８６１号公報（図４参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、レジスト液に生じている脈動を低減し、ガラス基板５０上に生じる塗布むらを抑制するために、特許文献１に記載の塗布装置は、ポンプ５３から送り出されたレジスト液の圧力を検出する圧力センサ５４と、検出した圧力の変化から逆位相波を生成し当該逆位相波を所定のタイミングで出力する演算器５５と、この出力された逆位相波に基づく圧力を、ポンプ５３から送り出されたレジスト液に印加する加圧器５６とを備えている。
【０００６】
しかし、ポンプ５３からレジスト液が送り出された後において、レジスト液の圧力を測定し、レジスト液に対して加圧を行うように制御する場合では、圧力センサ５４と加圧器５６との間には、流路の弾性（チューブによる配管や図示していないがフィルター等）による遅れ要素や機械的な非線形要素が多く介在し、制御が複雑となる。また、圧力センサ５４と加圧器５６との間の配管の揺れ等が外乱となり、位相遅れにより発散し、制御が不安定となる。このように、特許文献１の構成の場合、制御ゲインを上げるのが難しく、実際に運用するのは困難であると考えられる。
なお、レジスト液に脈動が生じるのは、前記のようなシリンダポンプに限らず、その他の型式のポンプにおいても同様であり、ポンプが駆動することで発生する微振動が、塗布むらの発生の要因となっている。
そこで、本発明は、送り出す塗布液に脈動が生じるのを防ぐことができるポンプ装置、及び、基板に塗布むらが発生するのを抑制することができ、また、塗布むらの発生を抑制するための制御が簡単となる塗布装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、塗布液をノズルから吐出させて塗布膜を形成する塗布装置の当該ノズルに塗布液を送り出すためのポンプ装置であって、前記塗布液を溜める塗布液室と当該塗布液室の塗布液を排出する排出ポートとを有しているポンプ本体と、前記塗布液を前記排出ポートから排出するために駆動する駆動部と、前記駆動部が駆動することで前記塗布液室の塗布液に生じようとする圧力変動を抑制する動作を前記ポンプ本体において行うアクチュエータとを備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、駆動部が駆動することでポンプ本体の塗布液室にある塗布液に圧力変動が生じようとしても、アクチュエータはこの圧力変動を抑制する動作をポンプ本体において行うので、ノズルに送り出される塗布液に脈動が生じるのを防ぐことができる。そして、アクチュエータは、前記圧力変動を抑制する動作を、当該圧力変動の発生部（発生源）となるポンプ本体において行うので、アクチュエータの制御を簡単とすることが可能となる。
【０００９】
また、本発明のポンプ装置の前記ポンプ本体が、前記駆動部が駆動すると前記塗布液室の容積が縮小する構成である場合、前記アクチュエータは、前記塗布液室に設置されて当該塗布液室内の前記塗布液に前記圧力変動を打ち消す振動を与える振動発生部を有している構成とすることができる。
この場合、駆動部が駆動することで塗布液室内の塗布液に圧力変動が生じても、アクチュエータの振動発生部が、前記圧力変動を抑制する動作として、塗布液室内の塗布液に前記圧力変動を打ち消す振動を与えるので、ノズルに送り出される塗布液に脈動が生じるのを防ぐことができる。
【００１０】
また、この構成において、前記ポンプ装置は、前記塗布液室内の前記塗布液の圧力を検知するセンサと、前記センサによって検知した圧力の変動と逆位相となる振動を前記塗布液に与える動作を前記振動発生部に実行させるための信号を生成する位相反転部とを更に備えているのが好ましい。
この場合、センサが塗布液室内にある塗布液の圧力の変動を検知すると、位相反転部が、この圧力の変動と逆位相となる振動を塗布液に与える動作を振動発生部に実行させるための信号を生成するので、この信号に基づいて振動発生部が動作すると、塗布液室内で塗布液に生じる圧力変動を当該塗布液室内で打ち消すことができる。
【００１１】
また、本発明のポンプ装置の前記ポンプ本体が、柔軟性のある隔壁膜によって前記塗布液を溜める塗布液室と間接液を溜める間接液室とに区画されているポンプケースを有し、前記駆動部が駆動すると、前記間接液を加圧することで前記隔壁膜を変形させ前記塗布液室の容積が縮小する構成である場合、前記アクチュエータは、前記圧力変動を抑制する動作として前記間接液に振動を与える振動発生部を有している構成とすることができる。
この構成の場合、駆動部が駆動することによって、間接液を加圧することで隔壁膜を変形させ塗布液室の容積を縮小させて当該塗布液室内の塗布液をノズルに送り出すことができる。この際、駆動部が駆動することによって間接液に圧力変動が生じ、この圧力変動が隔壁膜を通じて塗布液に伝達され塗布液に圧力変動が生じようとする。しかし、アクチュエータの振動発生部が、前記圧力変動を抑制する動作として、間接液の圧力変動を打ち消すために当該間接液に振動を与えるので、塗布液に圧力変動が伝達するのを防止することができ、ノズルに送られる塗布液に脈動が生じるのを防ぐことができる。
【００１２】
また、この構成において、前記ポンプ装置は、前記間接液の圧力を検知するセンサと、前記センサによって検知した圧力の変動と逆位相となる振動を前記間接液に与える動作を前記振動発生部に実行させるための信号を生成する位相反転部とを更に備えているのが好ましい。
この場合、センサが間接液の圧力の変動を検知すると、位相反転部が、この圧力の変動と逆位相となる振動を間接液に与える動作を振動発生部に実行させる信号を生成するので、この信号に基づいて振動発生部が動作すると、間接液に生じる圧力変動を打ち消すことができる。
【００１３】
また、本発明の塗布装置は、基板を載せるステージと、前記基板に沿って相対的に移動すると共に当該基板に塗布液を吐出するノズルと、前記ノズルに塗布液を送り出す前記ポンプ装置とを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、ポンプ装置が動作することでポンプ本体内の塗布液に圧力変動が生じようとしても、ポンプ装置が備えているアクチュエータはこの圧力変動を抑制する動作を行うので、ノズルに送り出される塗布液に脈動が生じるのを防ぐことができ、塗布液が塗布された基板に塗布むらが発生するのを抑制することができる。そして、前記アクチュエータは、前記圧力変動を抑制する動作を、当該圧力変動の発生部（発生源）となるポンプ本体において行うので、アクチュエータの制御を簡単とすることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のポンプ装置によれば、塗布液に生じようとする圧力変動を抑制する動作を、アクチュエータが行うので、ノズルに送られる塗布液に脈動が生じるのを防ぐことができる。そして、本発明の塗布装置によれば、前記ポンプ装置を備えているので、塗布液が塗布された基板に塗布むらが発生するのを抑制することができる。この結果、基板に塗布液を塗布して作製する塗布基板の品質を向上させることが可能となる。また、アクチュエータは、圧力変動を抑制する動作を、当該圧力変動の発生部となるポンプ本体において行うので、アクチュエータの制御を簡単とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の塗布装置の実施の一形態を示す斜視図である。
【図２】塗布装置の概略構成図である。
【図３】ポンプ装置の概略構成を説明する断面図である。
【図４】ポンプ装置の概略構成を説明する断面図である。
【図５】ポンプ本体の一部の概略構成を説明する断面図である。
【図６】塗布装置の他の実施形態を示す概略構成図である。
【図７】塗布装置の更に他の実施形態を示す概略構成図である。
【図８】従来の塗布装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の塗布装置の実施の一形態を示す斜視図である。この塗布装置は、薄板状の基板１２に薬液やレジスト等の液状物（以下、塗布液ともいう）を塗布するものである。塗布装置は、基台１３と、基板１２を載せるステージ（保持台）１４と、このステージ１４に対し特定方向に移動可能な塗布ユニット１５とを備えている。なお、以下の説明では、塗布ユニット１５が移動する方向をＸ軸方向、これと水平面上で直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の双方に直交する上下方向をＺ軸方向とする。
【００１７】
基台１３上にステージ１４が設置され、このステージ１４のＹ軸方向の両側にレール１７が設けられている。このレール１７に塗布ユニット１５が載置されていて、塗布ユニット１５はレール１７に沿ってＸ軸方向に移動する。
ステージ１４は、搬入された基板１２をその上面に載置することができると共に、当該基板１２を図示しないポンプによって吸引することで保持することができる。
塗布ユニット１５は、ステージ１４に載置された基板１２に塗布液を塗布するためのものであり、Ｙ軸方向に沿って延び塗布液を流出する口金部（塗布部）２２と、この口金部２２の両端部分に設けられたユニット支持部２３とを有している。
【００１８】
ユニット支持部２３は、口金部２２をＺ軸方向に昇降させる昇降機構２４と、口金部２２をＸ軸方向に走行させる走行機構２５とを有している。昇降機構２４および走行機構２５は、塗布装置が備えている制御装置２６（図２参照）によって動作制御される。なお、制御装置２６は、ＣＰＵからなる演算手段、プログラムやデータを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等の記憶手段、外部との間で信号を入出力するための入出力インターフェース等を含むコンピュータからなる。記憶手段に記憶された各種プログラムを演算手段が実行することで、各機能部を備えることができるように構成されている。
【００１９】
〔第一実施形態〕
図２は、図１の塗布装置の概略構成図である。口金部２２には、ステージ１４と対向する面に、塗布液を吐出するノズル１０が形成されている。ノズル１０は、Ｙ軸方向（紙面直交方向）に延びるスリット形状であり、口金部２２に供給された塗布液をノズル１０を通じて、基板１２の表面に吐出することができる。塗布ユニット１５がＸ軸方向に移動することで、ノズル１０はステージ１４上の基板１２に沿って同方向へ移動する。
【００２０】
ノズル１０の上流側には、塗布液を貯留するタンク２とポンプ装置とが設けられている。ポンプ装置は、ポンプ本体１と、駆動部（後述するプランジャ駆動部３３）とを備えている。タンク２とポンプ本体１、及び、ポンプ本体１と口金部２２はそれぞれ塗布液が流れる配管（チューブ）で連結されている。前記駆動部が駆動することで、タンク２の塗布液はポンプ本体１に供給され、ポンプ本体１内の塗布液は口金部２２へと圧送され、口金部２２に供給された塗布液は、ノズル１０を通じて基板１２に吐出される。
【００２１】
図２の実施形態のポンプ装置はシリンジポンプであり、図３と図４とに示すように、シリンダ３１及びプランジャ３２を有するポンプ本体１と、プランジャ駆動部３３とを有している。プランジャ３２は、ヘッド３２ａと軸部３２ｂとを有し、シリンダ３１の内部にプランジャ３２が収容されている。プランジャ駆動部３３がプランジャ３２を移動させることで塗布液の吸入及び送り出しができる。また、シリンダ３１には、その内部を軸方向に塗布液室ａと空間室ｂとに区画する膜状封止部材３４が設けられている。プランジャ３２が移動することにより、塗布液が塗布液室ａに吸入され、さらにこの塗布液室ａから送り出されるようになっている。
【００２２】
シリンダ３１は、一軸方向に延びる筒形状を有していて、上側ハウジング３１ａと下側ハウジング３１ｂとがフランジ部３１ｃで連結されている。上側ハウジング３１ａには、吸入ポート３１ｄと排出ポート３１ｅとが形成されている。吸入ポート３１ｄ及び排出ポート３１ｅを通じて塗布液をシリンダ３１の内部に吸入及び送り出しができる。すなわち、図３に示すように、プランジャ３２がシリンダ３１の基部側（図３では下側）に移動することで、図２のタンク２から塗布液を吸入ポート３１ｄを通じて塗布液室ａに取り入れることができる。一方、図４に示すように、プランジャ３２がシリンダ３１の先部側（図４では上側）に移動することで、塗布液室ａの塗布液を排出ポート３１ｅを通じて口金部２２（ノズル１０）へ送り出すことができる。
また、下側ハウジング３１ｂには吸引ポート３１ｆが形成されており、この吸引ポート３１ｆには図示しない吸引ポンプが接続されている。この吸引ポンプを作動させて空間室ｂの圧力を負圧にすると、膜状封止部材３４が空間室ｂ側に吸引され、膜状封止部材３４をヘッド３２ａに密着させることができる。
【００２３】
膜状封止部材３４は可撓性材料で形成されていて、例えばポリエステル布の上にゴムを被覆したものであり、ほぼ均一厚さの膜状に形成されている。この膜状封止部材３４は、上側ハウジング３１ａ及び下側ハウジング３１ｂのフランジ部３１ｃに全周で挟持される被挟持部３４ａと、ヘッド３２ａの先端面に密着して取り付けられる取付部３４ｂと、被挟持部３４ａ及び取付部３４ｂを連結している連結部３４ｃとを有している。連結部３４ｃは、余長部分に相当する部分であり、シリンダ３１の内壁面とヘッド３２ａの外周面との間には所定寸法の隙間が設けられていて、連結部３４ｃはこの隙間に湾曲した状態で収容されている。連結部３４ｃは、被挟持部３４ａから下向きに所定寸法延びた位置で折り返されて上向きに湾曲し、上向きに所定寸法延びて取付部３４ｂに連続している。この連結部３４ｃにより、シリンダ３１の軸方向にヘッド３２ａが動作しても、膜状封止部材３４はヘッド８２ａの動きに追従することができ、また、当該膜状封止部材３４によって、塗布液室ａと空間室ｂとが区画され、塗布液室ａ内の塗布液は密封される。
【００２４】
プランジャ駆動部３３は、プランジャ３２をシリンダ３１の軸方向に一定の速度で移動させる。これにより、ポンプ本体１からの塗布液の送り出し量は一定となり、ノズル１０からの塗布液の吐出量も一定となり、塗布液の膜厚を均一に保つ。この実施形態では、プランジャ駆動部３３は、サーボモータ３３ａとこのモータ３３ａによって回転するボールねじ機構（図示せず）とを備えていて、サーボモータ３３ａが制御装置２６によって制御され、プランジャ３２の進退動作が制御される。
【００２５】
ポンプ装置についてさらに説明する。プランジャ駆動部３３は、前記のとおり、プランジャ３２を移動させることで塗布液を溜める塗布液室ａの容積を縮小させて当該塗布液室ａ内の塗布液をノズル１０へと送り出す。このプランジャ駆動部３３が駆動すると、前記ボールねじ部分において周期的な微振動が発生し、この微振動がヘッド３２ａやシリンダ３１を通じて塗布液室ａ内の塗布液に伝わる。
そこで、ポンプ装置は、このプランジャ駆動部３３が駆動することで塗布液室ａの塗布液に生じようとする圧力変動を抑制する動作として、当該塗布液の圧力変動を打ち消す動作を、ポンプ本体１において行うアクチュエータ７を更に備えている。
【００２６】
アクチュエータ７は振動発生器１７を有している。振動発生器１７は、塗布液室ａの塗布液に直接的に振動を与えることができるように、塗布液室ａに設置されている。上側ハウジング３１ａ内に凹部３１ｇが形成されていて、この凹部３１ｇに振動発生器１７は設置されている。凹部３１ｇの開口側に、振動発生器１７が有する振動板１７ａが配置されている。そして、膜部材１８が、この振動板１７ａに密着していると共に凹部３１ｇを塞ぐようにして設けられている。なお、膜部材１８は、ゴム製のような柔軟な部材よりも剛性を有する部材が、振動伝達の面で好ましい。振動発生器１７としては、ボイスコイル型リニアモータやピエゾ振動子を採用することができる。
そして、振動発生器１７が振動板１７ａを加振することで、膜部材１８を介して塗布液室ａの塗布液に振動（圧力）を直接的に与えることができる。振動発生器１７は、前記のとおりプランジャ駆動部３３の駆動により塗布液室ａの塗布液に生じようとする圧力変動を、打ち消す振動を当該塗布液に与える。
【００２７】
また、この振動発生器１７の動作を制御するために、塗布液室ａの塗布液の圧力を検知する圧力センサ１９と、振動発生器１７に所定の動作を実行させるための信号を生成する位相反転部２０（図２参照）とを更に備えている。圧力センサ１９はその検出面が塗布液室ａに露出している。位相反転部２０は、例えば位相反転回路により構成され、圧力センサ１９によって検知した圧力の変動と逆位相となる圧力変動を塗布液に与える動作を、振動発生器１７に実行させるための信号を生成するように構成されている。位相反転部２０で生成された信号は、アンプ２１で増幅され、振動発生器１７に送信される。
【００２８】
以上の構成によれば、プランジャ駆動部３３の駆動によって塗布液室ａ内の塗布液に圧力変動が生じる。そこで、圧力センサ１９がこの圧力変動を検知すると、位相反転部２０が、この圧力変動と逆位相となる圧力変動を塗布液に与える動作を、振動発生器１７に実行させるための信号を生成する。そして、この信号に基づいて振動発生器１７が動作すると、塗布液室ａ内の塗布液に生じる圧力変動を、当該塗布液室ａ内で打ち消すことができる。したがって、ポンプ本体１から送り出される塗布液には、プランジャ駆動部３３の駆動による脈動が生じていない。つまり、ポンプ本体１において発生する塗布液の圧力変動を打ち消す動作が、当該塗布液がポンプ本体１から送り出される前に行われている。この結果、この塗布液がノズル１０から基板１２に吐出されると、塗布液の膜厚は均一となり、塗布液が塗布された基板１２に塗布むらが発生するのを抑制することができる。
【００２９】
また、この実施形態の振動発生器１７の振動板１７ａは、プランジャ３２のヘッド３２ａの先端面と対向するようにして配置されていて、振動板１７ａの振動方向（振幅方向）は、当該先端面と対向する方向である。プランジャ駆動部３３のボールねじ機構が駆動すると、その微振動は主にプランジャ３２のヘッド３２ａの先端面側から塗布液へと伝わる。そこで、振動発生器１７は、このヘッド３２ａに向かう方向を振動方向として塗布液に振動を与えるので、ボールねじ機構による前記微振動を効率よく相殺することができる。
また、振動発生器１７は、固定状態にあるシリンダ３１に取り付けられているので、振動発生器１７へ信号を送信するためのケーブルの設置が容易である。
【００３０】
〔第二実施形態〕
図３では、ポンプ本体１のシリンダ３１に振動発生器１７が設けられた場合を説明したが、図５に示しているように、振動発生器１７はプランジャ３２に設置されていてもよい。この場合、ヘッド３２ａの先端側に凹部３２ｃが形成され、この凹部３２ｃに振動発生器１７が設置されている。凹部３２ｃの開口側に、振動発生器１７が有する振動板１７ａが配置されている。ゴム製等からなる柔軟な膜部材１８が、この振動板１７ａに密着していると共に凹部３２ｃを塞ぐようにして設けられている。または、図５の二点鎖線で示しているように、前記膜部材１８を省略して前記膜状封止部材３３を用いてもよい。
以上より、振動板１７ａを振動させると膜部材１８（膜状封止部材３３）を介して塗布液室ａ内の塗布液に直接的に振動を与えることができる。なお、図２の第一実施形態と比較すると、ポンプ本体１における振動発生器１７の設置構造が異なるが、その他の構成については同じである。
【００３１】
〔第三実施形態〕
図６は、塗布装置の他の実施形態を示す概略構成図である。図２の第一実施形態と比較すると、ポンプ本体１における塗布液の止水構造が異なるが、その他の構成は同じである。つまり、図２の実施形態では膜状封止部材３４により塗布液を密封していたが、図６の実施形態では、膜状封止部材３４の代わりにＯリング３６が用いられている。つまり、シリンダ３１とプランジャ３２のヘッド３２ａとの間にＯリング３６が設けられている。
【００３２】
この第三実施形態の場合、プランジャ駆動部３３の駆動によってヘッド３２ａが移動すると、Ｏリング３６の摺動部で滑りが生じ、この滑りが間欠的に発生すると、塗布液室ａ内の塗布液に脈動が発生する場合がある。この場合であっても、第一実施形態と同様に、圧力センサ１９が塗布液の脈動（圧力変動）を検出し、アクチュエータ７によってその脈動を打ち消すことができる。なお、第一実施形態のように、密封部材として膜状封止部材３４を採用した場合には、Ｏリング３６による前記脈動は発生しない。このため、基板１２の塗布むらを抑制するという観点においては、密封部材として膜状封止部材３４を採用するのがより好ましい。
【００３３】
〔第四実施形態〕
図７は、塗布装置の更に他の実施形態を示す概略構成図である。図２の第一実施形態と比較すると、ポンプ装置の形態が異なるが、その他の構成については同じである。図７の実施形態におけるポンプ装置のポンプ本体４１は、ポンプケース４２を有し、このポンプケース４２は、柔軟性のある隔壁膜４４によって、塗布液を溜める塗布液室ａと非圧縮性流体である間接液を溜める間接液室ｃとに区画されている。隔壁膜４４は、ポンプケース４２内に設けられた例えば樹脂製のチューブ状部材であり、その内側の領域が塗布液室ａであり、外側の領域が間接液室ｃとなる。塗布液室ａの一端にはノズル１０へと繋がる排出ポート４５ａが設けられていて、他端にはタンク２へと繋がる吸入ポート４５ｂが設けられている。
【００３４】
ポンプ本体４１は、シリンダ４６及びプランジャ４７を更に有している。シリンダ４６はポンプケース４２に接続されていて、このシリンダ４６内でプランジャ４７が移動可能となっている。シリンダ４６内の先部側（右側）の領域は、ポンプケース４２の外側の領域と連続していて、シリンダ４６の先部側の領域とポンプケース４２の外側の領域とによって、間接液室ｃが構成されている。
プランジャ駆動部４８は、サーボモータ４８ａとボールねじ機構（図示せず）とを備えていて、サーボモータ４８ａが制御装置２６によって制御されることで、プランジャ４７の動作が制御される。
プランジャ駆動部４８が駆動すると、プランジャ４７をポンプケース４２側へ移動させることで、間接液室ｃ内の間接液を加圧することができる。間接液が加圧されると、隔壁膜４４を変形させ（図７の二点鎖線）塗布液室ａの容積を縮小させる。このように塗布液室ａの容積を縮小させることで、当該塗布液室ａ内の塗布液をノズル１０へと送り出すことができる。
また、図７に示しているプランジャ４７及びシリンダ４６は、図３に示したポンプ本体１と同様に、間接液室ｃの間接液が空間室（負圧室）ｄに漏れるのを防止する密封構造として、膜状封止部材４９を備えている。
【００３５】
以上の構成によれば、プランジャ駆動部４８が駆動すると、例えば前記ボールねじ部分において周期的な微振動が発生し、この微振動が、プランジャ４７やシリンダ４６を通じて間接液室ｃ内の間接液に伝わる。この微振動は間接液に圧力変動となって現れ、隔壁膜４４を介して、塗布液室ａ内の塗布液に伝達し塗布液に圧力変動が生じようとする。
そこで、ポンプ装置は、アクチュエータ４０を備えていて、このアクチュエータ４０は、プランジャ駆動部４８が駆動することで、間接液室ｃの間接液及び隔壁膜４４を伝って、塗布液室ａ内の塗布液に生じようとする圧力変動を抑制する動作として、間接液における圧力変動を打ち消す動作を、当該ポンプ本体４１において行うことができる。なお、第四実施形態では、膜状封止部材４９を用いる例について説明したが、膜状封止部材４９に代えて接触シール、例えばＯリング等を用いるものであってもよい。
【００３６】
このアクチュエータ４０は、第一実施形態と同様に、ボイスコイル型リニアモータやピエゾ振動子等からなる振動発生器４０ａを有している。振動発生器４０ａは、間接液に振動を与えることができるように、間接液室ｃに設置されている。より具体的には、振動発生器４０ａは、ポンプケース４２に取り付けられている。なお、図示しないが、振動発生器４０ａはシリンダ４６に取り付けられていてもよい。振動発生器４０ａは、間接液室ｃ内の間接液に、当該間接液に生じる圧力変動を打ち消す振動を与える。これにより、塗布液室ａ内の塗布液に生じようとする圧力変動（脈動）を間接的に抑制することができる。
【００３７】
この振動発生器４０ａの動作を制御するために、間接液室ｃ内の間接液の圧力を検知する圧力センサ３７と、振動発生器４０ａに所定の動作を実行させるための信号を生成する位相反転部３８とを更に備えている。圧力センサ３７はその検出面が間接液室ｃに露出している。位相反転部３８は、図２の実施形態と同様に位相反転回路により構成され、位相反転部３８は、圧力センサ３７によって検知した圧力の変動と逆位相となる圧力変動を間接液に与える動作を、振動発生器４０ａに実行させるための信号を生成するように構成されている。位相反転部３８で生成された信号は、アンプ２１で増幅され、振動発生器４０ａに送信される。
【００３８】
以上の構成によれば、プランジャ駆動部４８の駆動によって間接液室ｃ内の間接液に圧力変動が生じる。そこで、圧力センサ３７がこの間接液室ｃにある間接液の圧力の変動を検知すると、位相反転部３８が、この圧力変動と逆位相となる圧力変動を間接液に与える動作を、振動発生器４０ａに実行させるための信号を生成する。そして、この信号に基づいて振動発生器４０ａが動作すると、間接液室ｃ内の間接液に生じる圧力変動を、当該間接液室ｃ内で打ち消すことができる。つまり、間接液の圧力変動が伝わって塗布液室ａ内の塗布液に生じようとする圧力変動を、間接液室ｃにおいて予め抑制しておくことができる。したがって、ポンプ本体４１から送り出される塗布液には、プランジャ駆動部４８の駆動による脈動が生じていない。
【００３９】
以上の各実施形態によれば、ポンプ装置が動作することでポンプ本体１（４１）内の塗布液に圧力変動が生じようとしても、アクチュエータ７（４０）はこの圧力変動を抑制する動作を行うので、ノズル１０へ送られる塗布液に脈動が生じるのを防ぐことができる。このため、ノズル１０における塗布液の吐出圧力が一定となり、基板１２に吐出された塗布液の膜厚は均一となり、基板１２に塗布むらが発生するのを防ぐことができる。
また、図８に示したように従来では、加圧器５６を塗布液の流路の途中に設置し、これに応じて配管も追加する必要があり、構成が複雑となるが、本発明の前記各実施形態によれば、このような配管は不要であり構成は簡単である。また、従来のように加圧器５６等を追加することで、塗布液の滞留部が発生するが、本発明ではこれを防止することができ、例えば塗布液を入れ替える場合においてその置き換え性が良くなり、メンテナンス性能も高い。
【００４０】
また、図８に示したように従来では、ポンプ５３の駆動により発生する塗布液の圧力変動を解消する制御に遅れ要素や非線形要素が多く介在し、制御系が複雑となる。つまり、伝達関数が複雑となる。さらに、圧力センサ５４と加圧器５６との間の配管（チューブ）の揺れ等が外乱となり、制御が不安定となる。
しかし、本発明の前記各実施形態によれば、アクチュエータ７（４０）は、圧力変動を打ち消す動作を、当該圧力変動の発生部（発生源）となるポンプ本体１（４１）内で行うので、従来のような途中の配管が存在せず、当該配管よる外乱が存在せず、アクチュエータ７（４０）の制御系は簡単となり、制御を安定させることが可能となる。さらに、この制御のゲインの調整も容易となる。この結果、基板１２に塗布液を塗布して作製する塗布基板の品質を向上させることが可能となる。
【００４１】
また、本発明は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。例えば、前記実施形態では、固定状態にあるステージ１４に対して口金部２２が移動する場合を説明したが、固定状態にある口金部２２に対してステージ１４が移動する構成であってもよい。
また、前記各実施形態では、圧力センサ１７（３７）が圧力の変動を検出すると、位相反転部２０（３８）が当該変動と逆位相となる逆位相波の信号を生成し、アンプ２１を介して当該信号をアクチュエータ７（４０）に入力し、当該アクチュエータ７（４０）が動作する構成である。このため、圧力センサ１７（３７）による検知に対する、アクチュエータ７（４０）の応答性は良く、圧力の変動を相殺することができるが、位相反転部２０（３８）とアクチュエータ７（４０）との間に、図示しないがタイミング生成部を設けてもよい。タイミング生成部は、圧力センサ１７（３７）が検知した圧力の変動の位相を取得することができ、また、位相反転部２０（３８）が生成した逆位相波の信号を、塗布液（間接液）に生じている圧力の変動の位相と同期させて、アクチュエータ７（４０）に出力することができるように構成されている。なお、タイミング生成部は、前記制御装置２６の機能部として構成することができる。
また、前記実施形態では、カラーフィルタの製造に用いられる塗布装置について説明したが、有機ＥＬを含むフラットパネルディスプレイや太陽電池等の製造に用いられる塗布装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００４２】
１，４１：ポンプ本体、 ７，４０：アクチュエータ、 １０：ノズル、 １２：基板、 １４：ステージ、 １７，４０ａ：振動発生器（振動発生部）、 １９，３７：圧力センサ（センサ）、 ２０，３８：位相反転部、 ３１ｅ，４５ａ：排出ポート、 ３３：プランジャ駆動部（駆動部）、 ４２：ポンプケース、 ４４：隔壁膜、 ａ：塗布液室、 ｃ：間接液室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布液をノズルから吐出させて塗布膜を形成する塗布装置の当該ノズルに塗布液を送り出すためのポンプ装置であって、
前記塗布液を溜める塗布液室と当該塗布液室の塗布液を排出する排出ポートとを有しているポンプ本体と、
前記塗布液を前記排出ポートから排出するために駆動する駆動部と、
前記駆動部が駆動することで前記塗布液室の塗布液に生じようとする圧力変動を抑制する動作を前記ポンプ本体において行うアクチュエータと、
を備えていることを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
前記ポンプ本体は、前記駆動部が駆動すると前記塗布液室の容積が縮小する構成であり、
前記アクチュエータは、前記塗布液室に設置されて当該塗布液室内の前記塗布液に前記圧力変動を打ち消す振動を与える振動発生部を有している請求項１に記載のポンプ装置。
【請求項３】
前記塗布液室内の前記塗布液の圧力を検知するセンサと、
前記センサによって検知した圧力の変動と逆位相となる振動を前記塗布液に与える動作を前記振動発生部に実行させるための信号を生成する位相反転部と、
を更に備えている請求項２に記載のポンプ装置。
【請求項４】
前記ポンプ本体は、柔軟性のある隔壁膜によって前記塗布液を溜める塗布液室と間接液を溜める間接液室とに区画されているポンプケースを有し、前記駆動部が駆動すると、前記間接液を加圧することで前記隔壁膜を変形させ前記塗布液室の容積が縮小する構成であり、
前記アクチュエータは、前記圧力変動を抑制する動作として前記間接液に振動を与える振動発生部を有している請求項１に記載のポンプ装置。
【請求項５】
前記間接液の圧力を検知するセンサと、
前記センサによって検知した圧力の変動と逆位相となる振動を前記間接液に与える動作を前記振動発生部に実行させるための信号を生成する位相反転部と、
を更に備えている請求項４に記載のポンプ装置。
【請求項６】
基板を載せるステージと、
前記基板に沿って相対的に移動すると共に当該基板に塗布液を吐出するノズルと、
前記ノズルに塗布液を送り出す請求項１〜５のいずれか一項に記載のポンプ装置と、を備えていることを特徴とする塗布装置。
【請求項１】
塗布液をノズルから吐出させて塗布膜を形成する塗布装置の当該ノズルに塗布液を送り出すためのポンプ装置であって、
前記塗布液を溜める塗布液室と当該塗布液室の塗布液を排出する排出ポートとを有しているポンプ本体と、
前記塗布液を前記排出ポートから排出するために駆動する駆動部と、
前記駆動部が駆動することで前記塗布液室の塗布液に生じようとする圧力変動を抑制する動作を前記ポンプ本体において行うアクチュエータと、
を備えていることを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
前記ポンプ本体は、前記駆動部が駆動すると前記塗布液室の容積が縮小する構成であり、
前記アクチュエータは、前記塗布液室に設置されて当該塗布液室内の前記塗布液に前記圧力変動を打ち消す振動を与える振動発生部を有している請求項１に記載のポンプ装置。
【請求項３】
前記塗布液室内の前記塗布液の圧力を検知するセンサと、
前記センサによって検知した圧力の変動と逆位相となる振動を前記塗布液に与える動作を前記振動発生部に実行させるための信号を生成する位相反転部と、
を更に備えている請求項２に記載のポンプ装置。
【請求項４】
前記ポンプ本体は、柔軟性のある隔壁膜によって前記塗布液を溜める塗布液室と間接液を溜める間接液室とに区画されているポンプケースを有し、前記駆動部が駆動すると、前記間接液を加圧することで前記隔壁膜を変形させ前記塗布液室の容積が縮小する構成であり、
前記アクチュエータは、前記圧力変動を抑制する動作として前記間接液に振動を与える振動発生部を有している請求項１に記載のポンプ装置。
【請求項５】
前記間接液の圧力を検知するセンサと、
前記センサによって検知した圧力の変動と逆位相となる振動を前記間接液に与える動作を前記振動発生部に実行させるための信号を生成する位相反転部と、
を更に備えている請求項４に記載のポンプ装置。
【請求項６】
基板を載せるステージと、
前記基板に沿って相対的に移動すると共に当該基板に塗布液を吐出するノズルと、
前記ノズルに塗布液を送り出す請求項１〜５のいずれか一項に記載のポンプ装置と、を備えていることを特徴とする塗布装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２２７７８５（Ｐ２０１０−２２７７８５Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７６７４３（Ｐ２００９−７６７４３）
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（０００２１９３１４）東レエンジニアリング株式会社 (505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（０００２１９３１４）東レエンジニアリング株式会社 (505)
【Ｆターム（参考）】
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