塗布装置
【課題】ヘッドの吐出口においてインクのメニスカスの形状を安定させることができる塗布装置を提供する。
【解決手段】ヘッド７と共にサブタンク８を塗布方向に移動させる第一駆動機構３ａと、ヘッド７及びサブタンク８を塗布方向に直交する直交方向に移動させる第二駆動機構３ｃと、これら駆動機構３ａ，３ｃの動作を制御する制御装置５とを備えている。制御装置５の記憶部１９は、サブタンク８が直交方向に移動する際に生じるサブタンク本体部２６内の塗布液の圧力変化を抑えるように、サブタンク８を挙動させて直交方向に移動させる動作プログラムを記憶している。制御装置５の動作制御部２０は、動作プログラムに従ってサブタンク８を直交方向に移動させる。
【解決手段】ヘッド７と共にサブタンク８を塗布方向に移動させる第一駆動機構３ａと、ヘッド７及びサブタンク８を塗布方向に直交する直交方向に移動させる第二駆動機構３ｃと、これら駆動機構３ａ，３ｃの動作を制御する制御装置５とを備えている。制御装置５の記憶部１９は、サブタンク８が直交方向に移動する際に生じるサブタンク本体部２６内の塗布液の圧力変化を抑えるように、サブタンク８を挙動させて直交方向に移動させる動作プログラムを記憶している。制御装置５の動作制御部２０は、動作プログラムに従ってサブタンク８を直交方向に移動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばカラー液晶ディスプレイ用のカラーフィルタを製造するために用いられる塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー液晶ディスプレイには、色形成の中核を成す部材としてカラーフィルタが用いられている。このカラーフィルタは、ガラス基板上に微細なＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色が多数並べられて形成されている。
近年、このカラーフィルタを効率よく製造する装置として、ガラス基板上に形成された多数の画素部に、Ｒ、Ｇ、Ｂの各インク（塗布液）をインクジェットヘッドから供給して、Ｒ、Ｇ、Ｂの色画素を形成する塗布装置（インクジェット装置）が提案されている。
【０００３】
この塗布装置は、（図１を参考に説明すると）機台１、ガラス基板Ｗを吸着する吸着テーブル２、インクジェットヘッド７を有している塗布液供給部、及び、インクジェットヘッド７を移動させる塗布ガントリ３等を備えている。
例えば特許文献１に示している前記塗布液供給部は、インクを収容しているメインタンクと、インクをガラス基板に対して吐出する前記インクジェットヘッド（以下、ヘッドという）と、メインタンクから供給されたインクをヘッドに供給するためのサブタンクとを有している。
【０００４】
前記サブタンクは、１枚乃至数枚のガラス基板にインクを塗布するだけの容量を有していて、特許文献１に記載のサブタンクは、インクを溜めている本体部分として、チューブ状の弾性体を有している。そして、（図１を参考に説明すると）サブタンク８は、ヘッド７よりも高い位置として塗布ガントリ３に搭載されている。そして、サブタンク８内のインクは、自重によってヘッド７側へ流れるのを防止するため、サブタンク８内のインクが大気圧よりも低圧に維持されている。
また、ヘッド７は、当該ヘッド７の内外を貫通させた微細な孔からなる多数の吐出口（ノズル）を有していて、各吐出口には、対のピエゾ素子が相互離れて配置されている。この塗布装置（インクジェット装置）は、電圧を加えて各吐出口のピエゾ素子を接近させるように変形させることで、ヘッド内のインクを外へと押し出すようにして吐出させるピエゾ式となっている。
【０００５】
そして、吸着テーブル２上のガラス基板Ｗにインクを塗布する作業は、サブタンク８から供給されたインクをヘッド７から吐出させながら、塗布ガントリ３をＸ方向に移動させて行う。なお、塗布ガントリ３には複数のヘッド７が搭載されているが、これらヘッド７の位置は（複数の）基板Ｗの全面に対応していない。このため、塗布ガントリ３を一度Ｘ方向に移動させて塗布作業を終えた後、ヘッド７及びサブタンク８をＹ方向に変位させ、再び塗布ガントリ３をＸ方向に移動させて塗布作業を行う必要がある。
そして、Ｘ方向の移動の際、インクを吐出させるヘッド７の吐出口の選択、及び、吐出口からインクを吐出させるタイミングは、吐出口毎に設けられた前記ピエゾ素子に電圧を加えるか否かによって制御される。なお、Ｙ方向の変位の際、吐出口からインクを吐出させていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２２９５３４号公報（特許請求の範囲、図１参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
サブタンク８は、チューブ状の弾性体とこのチューブ状の弾性体を収容する収容室を有しており、収容室内を大気圧よりも低圧にすることにより、チューブ状の弾性体内のインクを低圧に維持している。具体的には、収容室はポンプと連通されており、ポンプを駆動させることにより収容室内の空気が吸引されて低圧に維持される。これにより、サブタンク内（チューブ状の弾性体内）、及び、サブタンクと配管を介して繋がっているヘッド内のインクの圧力を下げ、吐出口においてインクにメニスカスを形成した状態（例えば図３（ａ）参照）を維持してインクの漏れを防いでいる。
【０００８】
前記のとおり、基板Ｗにインクを塗布する作業には、ヘッド７及びサブタンク８をＸ方向に移動させる塗布動作の他に、Ｙ方向に変位させる動作が含まれている。この動作は、基板Ｗに対してインクを塗布する実質的な作業ではなく、基板Ｗの全面にインクを塗布するためにヘッド７及びサブタンク８をＹ方向に変位させるための準備動作である。したがって、塗布作業を効率化させるためには、この準備動作を迅速に行うのが好ましい。
しかし、ヘッド７及びサブタンク８をＹ方向に速い速度で移動させると、サブタンク８内のインクは、チューブ状の弾性体と共にＹ方向に揺れ動き、これによりサブタンク８内に動圧が発生し、当該サブタンク８から延びる配管を介して、当該動圧がヘッド７内のインクの圧力（内圧）に影響を及ぼすことがある。
この結果、吐出口におけるインクのメニスカスの形状に影響を与えるおそれがある。つまり、ヘッド内のインクの圧力が大気圧に近づくように変動するとインク漏れが生じ（図３（ｂ））、ヘッド内のインクの圧力が負圧側に大きくなるように変動すると空気を吸い込んでしまう（図３（ｃ））ことも考えられる。
【０００９】
そこで本発明は、準備動作のためにタンク（サブタンク）を移動させても、ヘッドの吐出口において塗布液（インク）のメニスカスの形状を安定させることができ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】
【００１０】
本発明の塗布装置は、塗布液を吐出する吐出口を有するヘッドと、塗布液を溜めることができると共に当該塗布液を前記ヘッドに供給するタンクと、前記塗布液を前記吐出口から吐出している状態で前記ヘッドと共に前記タンクを所定の塗布方向に移動させる第一駆動機構と、前記ヘッド及び前記タンクを前記塗布方向に直交する直交方向に移動させる第二駆動機構と、前記第一駆動機構及び前記第二駆動機構の動作を制御する制御装置とを備え、前記タンクは、柔軟性を備えた隔壁膜をタンク壁の少なくとも一部として有しかつ前記塗布液を充満させた状態で収容するタンク本体部を有し、前記制御装置は、前記タンクが前記直交方向に移動する際に生じる前記タンク本体部内の塗布液の圧力変化を抑えるように前記タンクを挙動させて当該直交方向に移動させる動作プログラムを記憶している記憶部と、前記動作プログラムに従って前記タンクを前記直交方向に移動させる動作制御部とを有していることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、ヘッド及びタンクが直交方向に移動することでタンク本体部内の塗布液に動圧が作用し圧力変化が生じようとしても、記憶部に記憶させた前記動作プログラムに従って動作制御部がタンクを直交方向に移動させることで、前記圧力変化を抑えることができるので、このタンクの直交方向への移動が、ヘッドにおける塗布液のメニスカスの形成に影響を与えにくく、当該メニスカスの形状を安定させることが可能となる。
【００１２】
また、前記動作プログラムを、前記圧力変化と逆位相の圧力変化が前記タンク本体部内の塗布液に生じるように、前記タンクを挙動させるべく設定することで、タンクが直交方向に移動する際に生じるタンク本体部内の塗布液の圧力変化を抑えることができる。
【００１３】
また、前記隔壁膜は、一方向に長く当該一方向に直交する他方向に短い偏平形状に形成され、前記隔壁膜の前記一方向と前記塗布方向とが平行となるように、前記タンクは配置されているのが好ましい。
【００１４】
この場合、隔壁膜は、一方向に長く他方向に短い偏平形状に形成されているので、この隔壁膜を有するタンク本体部に塗布液を充満させた状態で、前記隔壁膜は、一方向の方が他方向よりも変形し難くなる。このため、塗布方向と隔壁膜の一方向とが平行となるようにタンクが配置されていることから、タンクを塗布方向に移動させても、隔壁膜及びその内部に満たされている塗布液は、他方向に比べると、一方向に変形及び移動し難い。これにより、タンク内の塗布液には一方向の動圧が作用し難くなる。したがって、タンクを塗布方向に移動させて塗布作業を行っても、この移動による動圧が、ヘッド内の塗布液に影響を与えにくく、ヘッドの吐出口において、塗布液のメニスカスの形状を安定させることができる。
そして、タンクを直交方向に移動させる場合では、前記のとおり、記憶部に記憶させた前記動作プログラムに従って動作制御部がタンクを移動させることで、塗布液のメニスカスの形状を安定させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ヘッドの吐出口において、塗布液のメニスカスの形状を安定させることができるので、ヘッド及びタンクを速く移動させることが可能となり、塗布作業を効率化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】塗布装置の斜視図である。
【図２】塗布装置の概略構成を示しているブロック図である。
【図３】ヘッドの吐出口を説明する断面図である。
【図４】本発明の塗布装置が備えている塗布液供給部の概略を示している構成図である。
【図５】塗布ガントリの要部の概略を説明する平面図である。
【図６】サブタンクの断面図であり、（ａ）は図１のＹ方向に見た図であり、（ｂ）はＸ方向に見た図である。
【図７】動作プログラムを説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。図２は塗布装置の概略構成を示しているブロック図である。
この塗布装置は、例えばカラー液晶ディスプレイに用いられるカラーフィルタを製造するための装置であり、機台１、当該機台１上に設けられた吸着テーブル２及び塗布ガントリ３等を備えている。
【００１８】
吸着テーブル２は、平板状の基板（ガラス基板）Ｗを吸着保持することができ、さらに、基板Ｗを位置決めするために、図示しない駆動機構及びガイド機構によって、Ｚ方向の軸周りに回転駆動される。
なお、前記Ｚ方向は鉛直方向であり、図１におけるＸ方向及びＹ方向は、水平面上の方向であり、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は相互に直交する。そして、吸着テーブル２により吸着保持された基板Ｗの上面は、Ｘ方向及びＹ方向を含む平面と平行となる。
【００１９】
塗布ガントリ３は、複数個のインクジェットヘッド７（以下、ヘッド７という）を整列させて有しているインクジェットヘッドバー４を搭載している。また、この塗布ガントリ３には後述するサブタンク８も搭載されている。塗布ガントリ３は、吸着テーブル２上の基板Ｗを跨ぐ形状であり、当該基板Ｗの上方にヘッド７は位置することができる。
そして、ヘッド７から吐出させたインク（塗布液）を基板Ｗに塗布するために、塗布ガントリ３は、第一駆動機構３ａ及び第一ガイド機構３ｂによって、Ｘ方向に移動することができる。つまり、インクを吐出口１１から吐出している状態で、第一駆動機構３ａは、ヘッド７と共にサブタンク８をＸ方向に移動させ、塗布作業が行われる。前記Ｘ方向を「塗布方向」と呼び、この塗布方向に直交する水平面上の方向である前記Ｙ方向を「直交方向」と呼ぶ。
【００２０】
基板Ｗの全面にインクを塗布するためには、ヘッド７及びサブタンク８を塗布方向へ移動開始させる位置を直交方向に間欠的に変更しつつ、塗布ガントリ３を塗布方向に複数回移動させて行う必要がある。そこで、基板Ｗに対して、ヘッド７及びサブタンク８を直交方向に変位させるために、第二駆動機構３ｃ及び第二ガイド機構３ｄが設けられていて、塗布ガントリ３が塗布方向に移動し終わった毎に、第二駆動機構３ｃは、ヘッド７及びサブタンク８を直交方向に所定ピッチΔｅずつ移動させる。なお、ヘッド７及びサブタンク８を直交方向に変位させる際、インクの吐出を停止している。また、前記所定ピッチΔｅは一定の値である。
【００２１】
第一駆動機構３ａ及び第二駆動機構３ｃの動作制御は、塗布装置が備えている制御装置５が実行する。また、第二の駆動機構３ｃは、ヘッド７をＺ方向に移動させることもできる。
第一駆動機構３ａは、塗布ガントリ３を塗布方向（Ｘ方向）に直線移動させるアクチュエータからなり、第二駆動機構３ｃは、塗布ガントリ３上においてヘッド７及びサブタンク８を直交方向（Ｙ方向）に直線移動させるアクチュエータからなり、第一駆動機構３ａ及び第二駆動機構３ｃは、例えばリニアモータを有する構成とすることができる。
制御装置５は、記憶部１９を有するコンピュータ等からなり、この記憶部１９には各機能を実行するためのプログラムが記憶されていて、当該プログラムによって実行される機能部として、動作制御部２０を有している。この動作制御部２０の機能については、後に説明する。
【００２２】
図３は、ヘッド７の吐出口を説明する断面図である。各ヘッド７は、複数個の微細な吐出口１１（インクジェットノズル）を整列させて有している。各吐出口１１は、ヘッド７の下壁を内外貫通する孔からなる。各吐出口７には、相互が離れて配置され電圧を加えることで相互が接近するように変形するピエゾ素子（図示せず）が設けられ、当該ピエゾ素子を相互接近させるように変形させることで、ヘッド７内のインク１０を吐出口１１から押し出すようにして外へと吐出させる。なお、ピエゾ素子の動作制御は、前記制御装置５が行う。
【００２３】
図４は、塗布装置が備えている塗布液供給部６の概略を示している構成図である。塗布液供給部６は、インクを吐出する前記ヘッド７の他に、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）各色のインクが分かれて充填されているメインタンク９と、メインタンク９からインクが供給されると共に供給されたインクをヘッド７に供給するために、一旦インクを溜めているサブタンク８とを備えている。
メインタンク９とサブタンク８とは、配管２１によって接続されていて、この配管２１には開閉バルブ２１ａが設けられている。サブタンク８とヘッド７とは、配管２２によって接続されている。配管２２は分岐部２３ａ〜２３ｅを有していて、一つのサブタンク８に対して複数のヘッド７が接続されている。
サブタンク８は、１枚乃至数枚の基板１０にインクを塗布するだけの容量を有していて、サブタンク８内のインクが所定量を下回ると、バルブ２１ａが開き、メインタンク９からインク１０がサブタンク８へと補充される。
【００２４】
図５は塗布ガントリ３の要部の概略を説明するための平面図である。サブタンク８は、ＲＧＢ用でそれぞれ設けられていて、これらサブタンク８は塗布ガントリ３上で直交方向に一体として移動可能に設けられている。したがって、前記第一駆動機構３ａによって塗布ガントリ３が塗布方向へ移動すると、サブタンク８もヘッド７と共に同方向へ移動する。また、前記第二駆動機構３ｃによってヘッド７と共にサブタンク８が、直交方向へ移動する。
【００２５】
サブタンク８を塗布ガントリ３に搭載することにより、サブタンク８を塗布ガントリ３と並行して移動させるための別の駆動装置が不要となり、また、サブタンク８からヘッド７までの配管２２は短くて済む。なお、図１において、メインタンク９は、機台１と別体として設置されていて、配管２１は可撓性を有し塗布ガントリ３の移動に追従することができる。
また、図４に示しているように、サブタンク８の出口部１８は、ヘッド７の吐出口１１よりも高い位置（高さの差ΔＨ）に配置されている。このため、吐出口１１の前記ピエゾ素子によってインクの吐出の可否が制御されてはいるが、サブタンク８内のインクは自重によってヘッド７側へと流れることができる。
【００２６】
図６はサブタンク８の断面図であり、（ａ）は図１のＹ方向に見た図であり、（ｂ）はＸ方向に見た図である。サブタンク８は、インク１０を充満させた状態（密閉した状態）で収容する上部のサブタンク本体部２６と、下部のケーシング２７とを有している。ケーシング２７は金属製等の剛性を有している材質及び構成からなる。サブタンク本体部２６は、柔軟性を備えた隔壁膜２８を有していて、この隔壁膜２８はサブタンク本体部２６のタンク壁（底壁）の一部となる。隔壁膜２８は、自由に変形が可能な薄膜からなり、例えばＰＥＴ、テフロン（登録商標）、ポリエチレン等の樹脂製とすることができる。
【００２７】
図６の実施形態では、サブタンク本体部２６は、ケーシング２７と同様に剛性を有している基板２９を有していて、この基板２９の一面（下面）側（の一部）を覆うようにして隔壁膜２８が当該基板２９に取り付けられている。そして、基板２９の一面と隔壁膜２８との間に形成される領域（溜め部）Ｓ１に、インク１０が充満した状態となって、タンク本体２６はインク１０を収容している。この領域Ｓ１のＸ方向の一端部（図６（ａ）の右側端）がサブタンク８の上流側端であり、メインタンク９から供給されたインク１０が流入する入口部１９となる。また、領域Ｓ１のＸ方向の他端部（図６（ａ）の左側端）がサブタンク８の下流端であり、サブタンク８からヘッド７へとインク１０が流出する出口部１８となる。
そして、隔壁膜２８とケーシング２７の内面との間に密閉空間（減圧室）Ｓ２が形成されていて、この密閉空間Ｓ２に、吸引用の配管２４の一方側端部が接続されている。
【００２８】
図４に示しているように、前記吸引用の配管２４の他方側には、密閉空間Ｓ２の圧力を調整する調整機構１２が接続されている。この調整機構１２の構成及び機能は、後に説明する。
前記のとおり、ヘッド７からインクを吐出させる吐出口１１の選択は、ピエゾ素子（図示せず）を用いて制御されているが、サブタンク８内のインクは自重によってヘッド７側へと流れることができるため、インクを吐出させない吐出口１１ではインクが勝手に漏れ出ないように、ヘッド７内のインクは大気圧に対して負圧に保たれている。このために、前記密閉空間Ｓ２の空気を配管２４から吸引する（負圧とする）ことにより、密閉空間Ｓ２が狭くなる方向に前記隔壁膜２８を引き、サブタンク８（領域Ｓ１）内のインクの圧力を低下させる。これにより、配管２２を通じて、ヘッド７内のインクの圧力を大気圧に対して負圧としている。
【００２９】
具体例を説明すると、図３（ａ）において、例えば、ヘッド７内のインク１０の圧力Ｐを、大気圧に対して−２〜−３Ｋｐａ程度とする（０Ｋｐａ（大気圧）＞Ｐ＞−２〜−３Ｋｐａ）。これにより、吐出口１１の直上流側でインク１０に凹形状のメニスカスが形成され、吐出口１１からインクが勝手に漏れ出ることを防止することができる。なお、ヘッド７内のインク１０の圧力Ｐが正であると（Ｐ＞０）、図３（ｂ）に示しているように、インク１０の漏れが発生し、また、圧力Ｐが所定の値よりも小さくなると（−２〜−３Ｋｐａよりも小さくなると）、図３（ｃ）に示しているように、空気がヘッド７内に引き込まれ、インク１０に気泡ａが混入してしまう。
したがって、ヘッド７内のインク１０の圧力Ｐを所定の負の値に設定することで、図３（ａ）に示しているように、吐出口１１に適切なメニスカスが形成される。
【００３０】
このように、吐出口１１にメニスカスを形成するために、前記調整機構１２を機能させる。この調整機構１２の構成及び機能を図４により説明する。
調整機構１２は、サブタンク８内（領域Ｓ１）のインクを減圧させるために、密閉空間Ｓ２の空気を配管２４を通じて吸引する吸引ポンプ１３と、調整弁１４とを備えている。また、配管２４には、圧力計１５が設けられていて、密閉空間Ｓ２（密閉空間Ｓ２に繋がる配管２４）内の圧力を検出している。調整弁１４は、この圧力計１５の検出結果に応じて、密閉空間Ｓ２内の圧力を制御する機能を有している。なお、調整弁１４を電空レギュレータとするのが好ましく、この場合、電空レギュレータが前記圧力計１５の機能を有していてもよい。この調整機構１２により、密閉空間Ｓ２の圧力を所定の値（一定値）に維持する制御を行う。
この調整機構１２により密閉空間Ｓ２の圧力を制御することで、隔壁膜２８を介してサブタンク８内のインクの圧力を調整（減圧）し、サブタンク８と配管２２を介して繋がっているヘッド７内においてインクの圧力Ｐを所定の値（負圧）とし、メニスカスを維持している。
【００３１】
しかし、このように、ヘッド７内においてインクのメニスカスを維持しようとしているが、適切な形状で維持されない場合が生じる。
すなわち、図５において、塗布ガントリ３において、ヘッド７及びサブタンク８を前記第二駆動機構３ｃによって直交方向に変位させた際、当該サブタンク８内のインクが移動して動圧が作用し、この動圧が、配管２２を通じて、ヘッド７内のインクの内圧に影響を与え、メニスカスの形状を変化させるおそれがある。
【００３２】
そこで本発明の塗布装置が備えている前記制御装置５では、記憶部１９に、前記のとおりサブタンク８を直交方向に変位させる際に当該サブタンク８に所定の動作をさせる動作プログラムが記憶されている。そして、動作制御部２０が、この動作プログラムに従ってサブタンク８を第二駆動機構３ｃによって直交方向に移動させる。
前記動作プログラムは、後に詳しく説明するが、第二駆動機構３ｃによってサブタンク８を直交方向に前記所定ピッチΔｅずつ移動させる際に生じるサブタンク本体部２６内のインク１０の圧力変化（圧力変化の波形）を予め測定しておき、実際に第二駆動機構３ｃによってサブタンク８を直交方向に前記所定ピッチΔｅずつ移動させる際に、測定した前記圧力変化（圧力変化の波形）を抑える（打ち消す）ように、サブタンク８を挙動させて直交方向に移動させるように設定されている。
【００３３】
以上のように構成された塗布装置によって基板Ｗにインクを塗布する塗布作業について説明する。まず、塗布作業の全体について説明する。
ヘッド７の吐出口１１からインクを吐出している状態で、第一駆動機構３ａによって塗布ガントリ３を塗布方向に移動させることにより、第一の初期位置にあるヘッド７を、サブタンク８と共に塗布方向（Ｘ方向）に一度前進させる（この動作を塗布動作という）。そして、第一駆動機構３ａによって塗布ガントリ３を塗布方向の反対方向に後退させ、ヘッド７を第一の初期位置へ戻す（この動作を戻り動作という）。
この後、第二駆動機構３ｃによって、ヘッド７及びサブタンク８を直交方向に所定ピッチΔｅ前進させる（この動作を準備動作という）。これにより、ヘッド７は、第一の初期位置から直交方向に前記所定ピッチΔｅだけ変位させた第二の初期位置に、位置させた状態となる。
【００３４】
そして、吐出口１１からインクを吐出している状態で、第一駆動機構３ａによって塗布ガントリ３を塗布方向に移動させることにより、第二の初期位置にある前記ヘッド７を、サブタンク８と共に塗布方向に移動させ（２回目の塗布動作）、ヘッド７を第二の初期位置へ戻す（２回目の戻り動作）。
この後、第二駆動機構３ｃによって、再び、ヘッド７及びサブタンク８を直交方向に所定ピッチΔｅ前進させる（２回目の準備動作）。
以後、吸着テーブル２上の基板Ｗにインクの塗布を全て終えるまで、塗布動作、戻り動作及び準備動作が繰り返して行われる。
【００３５】
そして、本発明では、実際の塗布作業を開始する前に、前記準備動作のための動作プログラムを生成し、当該動作プログラムを記憶部１９に記憶させる。
このために、図示しないが、第二駆動機構３ｃによってヘッド７及びサブタンク８を直交方向に前記所定ピッチΔｅ前進させ、この時のサブタンク本体部２６内のインクの圧力変化を測定する。この圧力変化の測定は、サブタンク本体部２６に圧力センサ（図示せず）を取り付けることで行うことができる。なお、前記圧力変化は、サブタンク本体部２６内のインクに直交方向の動圧が生じることで、発生する。
【００３６】
具体例を説明すると、図７（ａ）に示しているように、サブタンク８が所定の加速度ａで加速して直交方向に前進開始すると、その後、サブタンク８が等速で移動しても、サブタンク本体部２６内のインクには、図７（ｂ）に示しているように、減衰振動を伴う圧力変化ΔＰａが発生する。また、図７（ａ）に示しているように、サブタンク８が所定ピッチΔｅ前進し終える際、負の加速度−ａが生じ、サブタンク本体部２６内のインクには、図７（ｂ）に示しているように、減衰振動を伴う圧力変化ΔＰｂが発生する。なお、負の加速度とは、サブタンク８が変位していく方向と反対の方向の成分を有する加速度である。
このような、圧力変化ΔＰａ，ΔＰｂを、サブタンク本体部２６に取り付けた圧力センサ（図示せず）によって測定する。これにより、圧力変化ΔＰａ，ΔＰｂの周期、振幅及びこれらの時間変化を求めることができる。
【００３７】
そして、求められた圧力変化ΔＰａ，ΔＰｂ（周期、振幅及びこれらの時間変化）と逆位相の圧力変化がタンク本体部２６内のインクに生じるように、サブタンク８を挙動させる動作プログラムを生成する。そして、この動作プログラムを記憶部１９に記憶させる。なお、図７（ｃ）は、サブタンク８内に前記逆位相の圧力変化を生じさせるために、サブタンク８に与える加速度を示す説明図である。
【００３８】
生成された動作プログラムによって、前記圧力変化ΔＰａ，ΔＰｂを抑えるようにサブタンク８を挙動させて直交方向に変位させる動作の具体例としては、図７（ｂ）（ｃ）に示しているように、求められた圧力変化ΔＰａの内の、当該圧力変化ΔＰａの開始ｔ０からピークが二回目に発生する半波長部分Ｖ１に対応して、所定の大きさの加速度Ｒをサブタンク８（インク）に与える動作である。すなわち、圧力変化ΔＰａの内の、ピークが二回目に発生する半波長の波形（Ｖ１）が生じるタイミング、つまり、圧力変化ΔＰａの開始から１／２周期の時点ｔ１で、当該半波長の波形（Ｖ１）を打ち消す大きさを有する加速度Ｒをサブタンク８（インク）に与える。
このように、サブタンク８を直交方向に変位させる際に、所定の大きさの加速度Ｒを所定のタイミングｔ１で一度のみ与えることで、前記半波長の波形（Ｖ１）と逆位相の波形が得られるので、図７（ｄ）に示しているように、サブタンク８内のインクの圧力を迅速に安定させることができる。
【００３９】
この動作プログラムによる作用を更に説明すると、圧力変化ΔＰａの開始から１／２周期の時点ｔ１で、所定の大きさの加速度Ｒをサブタンク８（インク）に与えることで、加速度ａにより形成される波形と逆位相の波形が生じさせることができるので、これら波が打ち消し合い、図７（ｄ）に示しているように、サブタンク８の圧力を迅速に安定させることができる。
このような前記加速度Ｒを生じさせる動作プログラムに従って、サブタンク８を直交方向に所定ピッチΔｅ移動させる。
【００４０】
また、これと同様に、サブタンク８を直交方向に変位させることで、図７（ｂ）に示しているように、減衰振動を伴う圧力変化ΔＰｂが発生する場合においても、当該圧力変化ΔＰｂの開始ｔ２から１／２周期の時点ｔ３で、所定の大きさの加速度−Ｒをサブタンク８（インク）に与えることで、加速度−ａにより形成される波形と逆位相の波形が生じさせることができるので、これら波が打ち消し合い、図７（ｄ）に示しているように、サブタンク８の圧力を迅速に安定させることができる。
【００４１】
また、他の形態の動作プログラムとしては、例えば、サブタンク８の移動開始後に負の加速度が当該サブタンク８（インク）に生じるような挙動を含めて、サブタンク８を直交方向に移動開始させる動作、また、移動完了前に正の加速度が当該サブタンク８（インク）に生じるような挙動を含めて、サブタンク８を直交方向に移動完了させる動作とすることもできる。又は、サブタンク８の移動開始後に負の加速度と正の加速度とが交互に当該サブタンク８（インク）に生じるような挙動を含めて、サブタンク８を直交方向に移動開始させる動作があり、また、移動完了前に正の加速度と負の加速度が交互に当該サブタンク８（インク）に生じるような挙動を含めて、サブタンク８を直交方向に移動完了させる動作とすることもできる。
このような挙動を含んだ動作プログラムに従って、サブタンク８を直交方向に所定ピッチΔｅ移動させる。
【００４２】
そして、前記塗布作業のうちの、前記準備動作の際に、記憶部１９に記憶させた動作プログラムに従って動作制御部２０が、第二駆動機構３ｃによって、ヘッド７及びサブタンク８を直交方向に移動させる。これにより、図７（ｄ）に示しているように、サブタンク本体部２６内のインクに生じる実際に圧力変化ΔＰ１は、解消され、大幅に低減される（図７（ｄ）参照）。
【００４３】
以上のように、この実施形態によれば、ヘッド７及びサブタンク８が直交方向に変位することでタンク本体部２６内のインク１０に動圧が作用することで、圧力変化ΔＰａ，ΔＰｂが生じようとしても、記憶部１９に記憶させた前記動作プログラムに従って動作制御部２０がサブタンク８を直交方向に変位させることで、前記圧力変化ΔＰａ，ΔＰｂの発生を抑えることができる。このため、サブタンク８が直交方向に変位しても、その影響を、当該サブタンク８と配管２２を通じて繋がっているヘッド７におけるインクのメニスカスの形成に、与えにくく、メニスカスの形状を安定させた状態に維持することが可能となる。
【００４４】
また、前記実施形態によれば、図６に示しているように、サブタンク８のサブタンク本体部２６は、インク１０を充満させた状態で収容していて、このサブタンク本体部２６が有している柔軟性のある前記隔壁膜２８は、塗布方向（Ｘ方向）に長く、この塗布方向に直交する直交方向（Ｙ方向）に短い偏平形状に形成されている。
【００４５】
つまり、サブタンク本体部２６の前記領域Ｓ１は、塗布方向に長く、直交方向に短い偏平形状となっていて、この領域Ｓ１の直交方向の寸法は、塗布方向の寸法よりも小さい。具体的に説明すると、領域Ｓ１は、平面視において塗布方向に長い長円形状を有していて（図５参照）、さらに、上下方向に薄い領域となっている（図６参照）。
このような偏平形状とすることで、サブタンク本体部２６にインクを充満させた状態で、隔壁膜２８は塗布方向の方が、その直交方向よりも変形し難くなる。
【００４６】
そして、図１及び図５に示しているように、隔壁膜２８（領域Ｓ１）の長手方向（塗布方向）と、前記塗布方向とが平行となるように、サブタンク８は配置されている。このため、塗布作業の際に、塗布ガントリ３が塗布方向に移動することで、サブタンク８が同方向に移動しても、前記のとおり、隔壁膜２８及びその内部に満たされているインクは塗布方向（長手方向）に変形及び移動し難い。このため、サブタンク８内のインクには塗布方向の動圧が作用し難くなる。したがって、塗布ガントリ３の移動によって、サブタンク８を塗布方向に移動させて塗布作業を行っても、この塗布方向への移動によるインクの動圧が、配管２２を通じて、ヘッド７内のインクに影響を与えにくく、ヘッド７の吐出口１１において、メニスカスの形状を安定させることができる。
【００４７】
そして、サブタンク８を直交方向に移動させる場合では、前記のとおり、記憶部１９に記憶させた前記動作プログラムに従って動作制御部２０が第二駆動機構３ｃによってサブタンク８を変位させることで、ヘッド７におけるインクのメニスカスの形状を安定させることが可能となる。
以上より、ヘッド７及びサブタンク８を、塗布方向及び直交方向に、速く移動させることが可能となり、塗布作業を効率化することができる。
【００４８】
また、本発明の塗布装置は、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良い。例えばサブタンク８の構成は図示した形態に限らず変更可能である。
【符号の説明】
【００４９】
３ａ 第一駆動機構
３ｃ 第二駆動機構
５ 制御装置
７ ヘッド（インクジェットヘッド）
８ サブタンク（タンク）
１０ インク（塗布液）
１１ 吐出口
１９ 記憶部
２０ 動作制御部
２６ サブタンク本体部（タンク本体部）
２８ 隔壁膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばカラー液晶ディスプレイ用のカラーフィルタを製造するために用いられる塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー液晶ディスプレイには、色形成の中核を成す部材としてカラーフィルタが用いられている。このカラーフィルタは、ガラス基板上に微細なＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色が多数並べられて形成されている。
近年、このカラーフィルタを効率よく製造する装置として、ガラス基板上に形成された多数の画素部に、Ｒ、Ｇ、Ｂの各インク（塗布液）をインクジェットヘッドから供給して、Ｒ、Ｇ、Ｂの色画素を形成する塗布装置（インクジェット装置）が提案されている。
【０００３】
この塗布装置は、（図１を参考に説明すると）機台１、ガラス基板Ｗを吸着する吸着テーブル２、インクジェットヘッド７を有している塗布液供給部、及び、インクジェットヘッド７を移動させる塗布ガントリ３等を備えている。
例えば特許文献１に示している前記塗布液供給部は、インクを収容しているメインタンクと、インクをガラス基板に対して吐出する前記インクジェットヘッド（以下、ヘッドという）と、メインタンクから供給されたインクをヘッドに供給するためのサブタンクとを有している。
【０００４】
前記サブタンクは、１枚乃至数枚のガラス基板にインクを塗布するだけの容量を有していて、特許文献１に記載のサブタンクは、インクを溜めている本体部分として、チューブ状の弾性体を有している。そして、（図１を参考に説明すると）サブタンク８は、ヘッド７よりも高い位置として塗布ガントリ３に搭載されている。そして、サブタンク８内のインクは、自重によってヘッド７側へ流れるのを防止するため、サブタンク８内のインクが大気圧よりも低圧に維持されている。
また、ヘッド７は、当該ヘッド７の内外を貫通させた微細な孔からなる多数の吐出口（ノズル）を有していて、各吐出口には、対のピエゾ素子が相互離れて配置されている。この塗布装置（インクジェット装置）は、電圧を加えて各吐出口のピエゾ素子を接近させるように変形させることで、ヘッド内のインクを外へと押し出すようにして吐出させるピエゾ式となっている。
【０００５】
そして、吸着テーブル２上のガラス基板Ｗにインクを塗布する作業は、サブタンク８から供給されたインクをヘッド７から吐出させながら、塗布ガントリ３をＸ方向に移動させて行う。なお、塗布ガントリ３には複数のヘッド７が搭載されているが、これらヘッド７の位置は（複数の）基板Ｗの全面に対応していない。このため、塗布ガントリ３を一度Ｘ方向に移動させて塗布作業を終えた後、ヘッド７及びサブタンク８をＹ方向に変位させ、再び塗布ガントリ３をＸ方向に移動させて塗布作業を行う必要がある。
そして、Ｘ方向の移動の際、インクを吐出させるヘッド７の吐出口の選択、及び、吐出口からインクを吐出させるタイミングは、吐出口毎に設けられた前記ピエゾ素子に電圧を加えるか否かによって制御される。なお、Ｙ方向の変位の際、吐出口からインクを吐出させていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２２９５３４号公報（特許請求の範囲、図１参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
サブタンク８は、チューブ状の弾性体とこのチューブ状の弾性体を収容する収容室を有しており、収容室内を大気圧よりも低圧にすることにより、チューブ状の弾性体内のインクを低圧に維持している。具体的には、収容室はポンプと連通されており、ポンプを駆動させることにより収容室内の空気が吸引されて低圧に維持される。これにより、サブタンク内（チューブ状の弾性体内）、及び、サブタンクと配管を介して繋がっているヘッド内のインクの圧力を下げ、吐出口においてインクにメニスカスを形成した状態（例えば図３（ａ）参照）を維持してインクの漏れを防いでいる。
【０００８】
前記のとおり、基板Ｗにインクを塗布する作業には、ヘッド７及びサブタンク８をＸ方向に移動させる塗布動作の他に、Ｙ方向に変位させる動作が含まれている。この動作は、基板Ｗに対してインクを塗布する実質的な作業ではなく、基板Ｗの全面にインクを塗布するためにヘッド７及びサブタンク８をＹ方向に変位させるための準備動作である。したがって、塗布作業を効率化させるためには、この準備動作を迅速に行うのが好ましい。
しかし、ヘッド７及びサブタンク８をＹ方向に速い速度で移動させると、サブタンク８内のインクは、チューブ状の弾性体と共にＹ方向に揺れ動き、これによりサブタンク８内に動圧が発生し、当該サブタンク８から延びる配管を介して、当該動圧がヘッド７内のインクの圧力（内圧）に影響を及ぼすことがある。
この結果、吐出口におけるインクのメニスカスの形状に影響を与えるおそれがある。つまり、ヘッド内のインクの圧力が大気圧に近づくように変動するとインク漏れが生じ（図３（ｂ））、ヘッド内のインクの圧力が負圧側に大きくなるように変動すると空気を吸い込んでしまう（図３（ｃ））ことも考えられる。
【０００９】
そこで本発明は、準備動作のためにタンク（サブタンク）を移動させても、ヘッドの吐出口において塗布液（インク）のメニスカスの形状を安定させることができ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】
【００１０】
本発明の塗布装置は、塗布液を吐出する吐出口を有するヘッドと、塗布液を溜めることができると共に当該塗布液を前記ヘッドに供給するタンクと、前記塗布液を前記吐出口から吐出している状態で前記ヘッドと共に前記タンクを所定の塗布方向に移動させる第一駆動機構と、前記ヘッド及び前記タンクを前記塗布方向に直交する直交方向に移動させる第二駆動機構と、前記第一駆動機構及び前記第二駆動機構の動作を制御する制御装置とを備え、前記タンクは、柔軟性を備えた隔壁膜をタンク壁の少なくとも一部として有しかつ前記塗布液を充満させた状態で収容するタンク本体部を有し、前記制御装置は、前記タンクが前記直交方向に移動する際に生じる前記タンク本体部内の塗布液の圧力変化を抑えるように前記タンクを挙動させて当該直交方向に移動させる動作プログラムを記憶している記憶部と、前記動作プログラムに従って前記タンクを前記直交方向に移動させる動作制御部とを有していることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、ヘッド及びタンクが直交方向に移動することでタンク本体部内の塗布液に動圧が作用し圧力変化が生じようとしても、記憶部に記憶させた前記動作プログラムに従って動作制御部がタンクを直交方向に移動させることで、前記圧力変化を抑えることができるので、このタンクの直交方向への移動が、ヘッドにおける塗布液のメニスカスの形成に影響を与えにくく、当該メニスカスの形状を安定させることが可能となる。
【００１２】
また、前記動作プログラムを、前記圧力変化と逆位相の圧力変化が前記タンク本体部内の塗布液に生じるように、前記タンクを挙動させるべく設定することで、タンクが直交方向に移動する際に生じるタンク本体部内の塗布液の圧力変化を抑えることができる。
【００１３】
また、前記隔壁膜は、一方向に長く当該一方向に直交する他方向に短い偏平形状に形成され、前記隔壁膜の前記一方向と前記塗布方向とが平行となるように、前記タンクは配置されているのが好ましい。
【００１４】
この場合、隔壁膜は、一方向に長く他方向に短い偏平形状に形成されているので、この隔壁膜を有するタンク本体部に塗布液を充満させた状態で、前記隔壁膜は、一方向の方が他方向よりも変形し難くなる。このため、塗布方向と隔壁膜の一方向とが平行となるようにタンクが配置されていることから、タンクを塗布方向に移動させても、隔壁膜及びその内部に満たされている塗布液は、他方向に比べると、一方向に変形及び移動し難い。これにより、タンク内の塗布液には一方向の動圧が作用し難くなる。したがって、タンクを塗布方向に移動させて塗布作業を行っても、この移動による動圧が、ヘッド内の塗布液に影響を与えにくく、ヘッドの吐出口において、塗布液のメニスカスの形状を安定させることができる。
そして、タンクを直交方向に移動させる場合では、前記のとおり、記憶部に記憶させた前記動作プログラムに従って動作制御部がタンクを移動させることで、塗布液のメニスカスの形状を安定させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ヘッドの吐出口において、塗布液のメニスカスの形状を安定させることができるので、ヘッド及びタンクを速く移動させることが可能となり、塗布作業を効率化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】塗布装置の斜視図である。
【図２】塗布装置の概略構成を示しているブロック図である。
【図３】ヘッドの吐出口を説明する断面図である。
【図４】本発明の塗布装置が備えている塗布液供給部の概略を示している構成図である。
【図５】塗布ガントリの要部の概略を説明する平面図である。
【図６】サブタンクの断面図であり、（ａ）は図１のＹ方向に見た図であり、（ｂ）はＸ方向に見た図である。
【図７】動作プログラムを説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。図２は塗布装置の概略構成を示しているブロック図である。
この塗布装置は、例えばカラー液晶ディスプレイに用いられるカラーフィルタを製造するための装置であり、機台１、当該機台１上に設けられた吸着テーブル２及び塗布ガントリ３等を備えている。
【００１８】
吸着テーブル２は、平板状の基板（ガラス基板）Ｗを吸着保持することができ、さらに、基板Ｗを位置決めするために、図示しない駆動機構及びガイド機構によって、Ｚ方向の軸周りに回転駆動される。
なお、前記Ｚ方向は鉛直方向であり、図１におけるＸ方向及びＹ方向は、水平面上の方向であり、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は相互に直交する。そして、吸着テーブル２により吸着保持された基板Ｗの上面は、Ｘ方向及びＹ方向を含む平面と平行となる。
【００１９】
塗布ガントリ３は、複数個のインクジェットヘッド７（以下、ヘッド７という）を整列させて有しているインクジェットヘッドバー４を搭載している。また、この塗布ガントリ３には後述するサブタンク８も搭載されている。塗布ガントリ３は、吸着テーブル２上の基板Ｗを跨ぐ形状であり、当該基板Ｗの上方にヘッド７は位置することができる。
そして、ヘッド７から吐出させたインク（塗布液）を基板Ｗに塗布するために、塗布ガントリ３は、第一駆動機構３ａ及び第一ガイド機構３ｂによって、Ｘ方向に移動することができる。つまり、インクを吐出口１１から吐出している状態で、第一駆動機構３ａは、ヘッド７と共にサブタンク８をＸ方向に移動させ、塗布作業が行われる。前記Ｘ方向を「塗布方向」と呼び、この塗布方向に直交する水平面上の方向である前記Ｙ方向を「直交方向」と呼ぶ。
【００２０】
基板Ｗの全面にインクを塗布するためには、ヘッド７及びサブタンク８を塗布方向へ移動開始させる位置を直交方向に間欠的に変更しつつ、塗布ガントリ３を塗布方向に複数回移動させて行う必要がある。そこで、基板Ｗに対して、ヘッド７及びサブタンク８を直交方向に変位させるために、第二駆動機構３ｃ及び第二ガイド機構３ｄが設けられていて、塗布ガントリ３が塗布方向に移動し終わった毎に、第二駆動機構３ｃは、ヘッド７及びサブタンク８を直交方向に所定ピッチΔｅずつ移動させる。なお、ヘッド７及びサブタンク８を直交方向に変位させる際、インクの吐出を停止している。また、前記所定ピッチΔｅは一定の値である。
【００２１】
第一駆動機構３ａ及び第二駆動機構３ｃの動作制御は、塗布装置が備えている制御装置５が実行する。また、第二の駆動機構３ｃは、ヘッド７をＺ方向に移動させることもできる。
第一駆動機構３ａは、塗布ガントリ３を塗布方向（Ｘ方向）に直線移動させるアクチュエータからなり、第二駆動機構３ｃは、塗布ガントリ３上においてヘッド７及びサブタンク８を直交方向（Ｙ方向）に直線移動させるアクチュエータからなり、第一駆動機構３ａ及び第二駆動機構３ｃは、例えばリニアモータを有する構成とすることができる。
制御装置５は、記憶部１９を有するコンピュータ等からなり、この記憶部１９には各機能を実行するためのプログラムが記憶されていて、当該プログラムによって実行される機能部として、動作制御部２０を有している。この動作制御部２０の機能については、後に説明する。
【００２２】
図３は、ヘッド７の吐出口を説明する断面図である。各ヘッド７は、複数個の微細な吐出口１１（インクジェットノズル）を整列させて有している。各吐出口１１は、ヘッド７の下壁を内外貫通する孔からなる。各吐出口７には、相互が離れて配置され電圧を加えることで相互が接近するように変形するピエゾ素子（図示せず）が設けられ、当該ピエゾ素子を相互接近させるように変形させることで、ヘッド７内のインク１０を吐出口１１から押し出すようにして外へと吐出させる。なお、ピエゾ素子の動作制御は、前記制御装置５が行う。
【００２３】
図４は、塗布装置が備えている塗布液供給部６の概略を示している構成図である。塗布液供給部６は、インクを吐出する前記ヘッド７の他に、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）各色のインクが分かれて充填されているメインタンク９と、メインタンク９からインクが供給されると共に供給されたインクをヘッド７に供給するために、一旦インクを溜めているサブタンク８とを備えている。
メインタンク９とサブタンク８とは、配管２１によって接続されていて、この配管２１には開閉バルブ２１ａが設けられている。サブタンク８とヘッド７とは、配管２２によって接続されている。配管２２は分岐部２３ａ〜２３ｅを有していて、一つのサブタンク８に対して複数のヘッド７が接続されている。
サブタンク８は、１枚乃至数枚の基板１０にインクを塗布するだけの容量を有していて、サブタンク８内のインクが所定量を下回ると、バルブ２１ａが開き、メインタンク９からインク１０がサブタンク８へと補充される。
【００２４】
図５は塗布ガントリ３の要部の概略を説明するための平面図である。サブタンク８は、ＲＧＢ用でそれぞれ設けられていて、これらサブタンク８は塗布ガントリ３上で直交方向に一体として移動可能に設けられている。したがって、前記第一駆動機構３ａによって塗布ガントリ３が塗布方向へ移動すると、サブタンク８もヘッド７と共に同方向へ移動する。また、前記第二駆動機構３ｃによってヘッド７と共にサブタンク８が、直交方向へ移動する。
【００２５】
サブタンク８を塗布ガントリ３に搭載することにより、サブタンク８を塗布ガントリ３と並行して移動させるための別の駆動装置が不要となり、また、サブタンク８からヘッド７までの配管２２は短くて済む。なお、図１において、メインタンク９は、機台１と別体として設置されていて、配管２１は可撓性を有し塗布ガントリ３の移動に追従することができる。
また、図４に示しているように、サブタンク８の出口部１８は、ヘッド７の吐出口１１よりも高い位置（高さの差ΔＨ）に配置されている。このため、吐出口１１の前記ピエゾ素子によってインクの吐出の可否が制御されてはいるが、サブタンク８内のインクは自重によってヘッド７側へと流れることができる。
【００２６】
図６はサブタンク８の断面図であり、（ａ）は図１のＹ方向に見た図であり、（ｂ）はＸ方向に見た図である。サブタンク８は、インク１０を充満させた状態（密閉した状態）で収容する上部のサブタンク本体部２６と、下部のケーシング２７とを有している。ケーシング２７は金属製等の剛性を有している材質及び構成からなる。サブタンク本体部２６は、柔軟性を備えた隔壁膜２８を有していて、この隔壁膜２８はサブタンク本体部２６のタンク壁（底壁）の一部となる。隔壁膜２８は、自由に変形が可能な薄膜からなり、例えばＰＥＴ、テフロン（登録商標）、ポリエチレン等の樹脂製とすることができる。
【００２７】
図６の実施形態では、サブタンク本体部２６は、ケーシング２７と同様に剛性を有している基板２９を有していて、この基板２９の一面（下面）側（の一部）を覆うようにして隔壁膜２８が当該基板２９に取り付けられている。そして、基板２９の一面と隔壁膜２８との間に形成される領域（溜め部）Ｓ１に、インク１０が充満した状態となって、タンク本体２６はインク１０を収容している。この領域Ｓ１のＸ方向の一端部（図６（ａ）の右側端）がサブタンク８の上流側端であり、メインタンク９から供給されたインク１０が流入する入口部１９となる。また、領域Ｓ１のＸ方向の他端部（図６（ａ）の左側端）がサブタンク８の下流端であり、サブタンク８からヘッド７へとインク１０が流出する出口部１８となる。
そして、隔壁膜２８とケーシング２７の内面との間に密閉空間（減圧室）Ｓ２が形成されていて、この密閉空間Ｓ２に、吸引用の配管２４の一方側端部が接続されている。
【００２８】
図４に示しているように、前記吸引用の配管２４の他方側には、密閉空間Ｓ２の圧力を調整する調整機構１２が接続されている。この調整機構１２の構成及び機能は、後に説明する。
前記のとおり、ヘッド７からインクを吐出させる吐出口１１の選択は、ピエゾ素子（図示せず）を用いて制御されているが、サブタンク８内のインクは自重によってヘッド７側へと流れることができるため、インクを吐出させない吐出口１１ではインクが勝手に漏れ出ないように、ヘッド７内のインクは大気圧に対して負圧に保たれている。このために、前記密閉空間Ｓ２の空気を配管２４から吸引する（負圧とする）ことにより、密閉空間Ｓ２が狭くなる方向に前記隔壁膜２８を引き、サブタンク８（領域Ｓ１）内のインクの圧力を低下させる。これにより、配管２２を通じて、ヘッド７内のインクの圧力を大気圧に対して負圧としている。
【００２９】
具体例を説明すると、図３（ａ）において、例えば、ヘッド７内のインク１０の圧力Ｐを、大気圧に対して−２〜−３Ｋｐａ程度とする（０Ｋｐａ（大気圧）＞Ｐ＞−２〜−３Ｋｐａ）。これにより、吐出口１１の直上流側でインク１０に凹形状のメニスカスが形成され、吐出口１１からインクが勝手に漏れ出ることを防止することができる。なお、ヘッド７内のインク１０の圧力Ｐが正であると（Ｐ＞０）、図３（ｂ）に示しているように、インク１０の漏れが発生し、また、圧力Ｐが所定の値よりも小さくなると（−２〜−３Ｋｐａよりも小さくなると）、図３（ｃ）に示しているように、空気がヘッド７内に引き込まれ、インク１０に気泡ａが混入してしまう。
したがって、ヘッド７内のインク１０の圧力Ｐを所定の負の値に設定することで、図３（ａ）に示しているように、吐出口１１に適切なメニスカスが形成される。
【００３０】
このように、吐出口１１にメニスカスを形成するために、前記調整機構１２を機能させる。この調整機構１２の構成及び機能を図４により説明する。
調整機構１２は、サブタンク８内（領域Ｓ１）のインクを減圧させるために、密閉空間Ｓ２の空気を配管２４を通じて吸引する吸引ポンプ１３と、調整弁１４とを備えている。また、配管２４には、圧力計１５が設けられていて、密閉空間Ｓ２（密閉空間Ｓ２に繋がる配管２４）内の圧力を検出している。調整弁１４は、この圧力計１５の検出結果に応じて、密閉空間Ｓ２内の圧力を制御する機能を有している。なお、調整弁１４を電空レギュレータとするのが好ましく、この場合、電空レギュレータが前記圧力計１５の機能を有していてもよい。この調整機構１２により、密閉空間Ｓ２の圧力を所定の値（一定値）に維持する制御を行う。
この調整機構１２により密閉空間Ｓ２の圧力を制御することで、隔壁膜２８を介してサブタンク８内のインクの圧力を調整（減圧）し、サブタンク８と配管２２を介して繋がっているヘッド７内においてインクの圧力Ｐを所定の値（負圧）とし、メニスカスを維持している。
【００３１】
しかし、このように、ヘッド７内においてインクのメニスカスを維持しようとしているが、適切な形状で維持されない場合が生じる。
すなわち、図５において、塗布ガントリ３において、ヘッド７及びサブタンク８を前記第二駆動機構３ｃによって直交方向に変位させた際、当該サブタンク８内のインクが移動して動圧が作用し、この動圧が、配管２２を通じて、ヘッド７内のインクの内圧に影響を与え、メニスカスの形状を変化させるおそれがある。
【００３２】
そこで本発明の塗布装置が備えている前記制御装置５では、記憶部１９に、前記のとおりサブタンク８を直交方向に変位させる際に当該サブタンク８に所定の動作をさせる動作プログラムが記憶されている。そして、動作制御部２０が、この動作プログラムに従ってサブタンク８を第二駆動機構３ｃによって直交方向に移動させる。
前記動作プログラムは、後に詳しく説明するが、第二駆動機構３ｃによってサブタンク８を直交方向に前記所定ピッチΔｅずつ移動させる際に生じるサブタンク本体部２６内のインク１０の圧力変化（圧力変化の波形）を予め測定しておき、実際に第二駆動機構３ｃによってサブタンク８を直交方向に前記所定ピッチΔｅずつ移動させる際に、測定した前記圧力変化（圧力変化の波形）を抑える（打ち消す）ように、サブタンク８を挙動させて直交方向に移動させるように設定されている。
【００３３】
以上のように構成された塗布装置によって基板Ｗにインクを塗布する塗布作業について説明する。まず、塗布作業の全体について説明する。
ヘッド７の吐出口１１からインクを吐出している状態で、第一駆動機構３ａによって塗布ガントリ３を塗布方向に移動させることにより、第一の初期位置にあるヘッド７を、サブタンク８と共に塗布方向（Ｘ方向）に一度前進させる（この動作を塗布動作という）。そして、第一駆動機構３ａによって塗布ガントリ３を塗布方向の反対方向に後退させ、ヘッド７を第一の初期位置へ戻す（この動作を戻り動作という）。
この後、第二駆動機構３ｃによって、ヘッド７及びサブタンク８を直交方向に所定ピッチΔｅ前進させる（この動作を準備動作という）。これにより、ヘッド７は、第一の初期位置から直交方向に前記所定ピッチΔｅだけ変位させた第二の初期位置に、位置させた状態となる。
【００３４】
そして、吐出口１１からインクを吐出している状態で、第一駆動機構３ａによって塗布ガントリ３を塗布方向に移動させることにより、第二の初期位置にある前記ヘッド７を、サブタンク８と共に塗布方向に移動させ（２回目の塗布動作）、ヘッド７を第二の初期位置へ戻す（２回目の戻り動作）。
この後、第二駆動機構３ｃによって、再び、ヘッド７及びサブタンク８を直交方向に所定ピッチΔｅ前進させる（２回目の準備動作）。
以後、吸着テーブル２上の基板Ｗにインクの塗布を全て終えるまで、塗布動作、戻り動作及び準備動作が繰り返して行われる。
【００３５】
そして、本発明では、実際の塗布作業を開始する前に、前記準備動作のための動作プログラムを生成し、当該動作プログラムを記憶部１９に記憶させる。
このために、図示しないが、第二駆動機構３ｃによってヘッド７及びサブタンク８を直交方向に前記所定ピッチΔｅ前進させ、この時のサブタンク本体部２６内のインクの圧力変化を測定する。この圧力変化の測定は、サブタンク本体部２６に圧力センサ（図示せず）を取り付けることで行うことができる。なお、前記圧力変化は、サブタンク本体部２６内のインクに直交方向の動圧が生じることで、発生する。
【００３６】
具体例を説明すると、図７（ａ）に示しているように、サブタンク８が所定の加速度ａで加速して直交方向に前進開始すると、その後、サブタンク８が等速で移動しても、サブタンク本体部２６内のインクには、図７（ｂ）に示しているように、減衰振動を伴う圧力変化ΔＰａが発生する。また、図７（ａ）に示しているように、サブタンク８が所定ピッチΔｅ前進し終える際、負の加速度−ａが生じ、サブタンク本体部２６内のインクには、図７（ｂ）に示しているように、減衰振動を伴う圧力変化ΔＰｂが発生する。なお、負の加速度とは、サブタンク８が変位していく方向と反対の方向の成分を有する加速度である。
このような、圧力変化ΔＰａ，ΔＰｂを、サブタンク本体部２６に取り付けた圧力センサ（図示せず）によって測定する。これにより、圧力変化ΔＰａ，ΔＰｂの周期、振幅及びこれらの時間変化を求めることができる。
【００３７】
そして、求められた圧力変化ΔＰａ，ΔＰｂ（周期、振幅及びこれらの時間変化）と逆位相の圧力変化がタンク本体部２６内のインクに生じるように、サブタンク８を挙動させる動作プログラムを生成する。そして、この動作プログラムを記憶部１９に記憶させる。なお、図７（ｃ）は、サブタンク８内に前記逆位相の圧力変化を生じさせるために、サブタンク８に与える加速度を示す説明図である。
【００３８】
生成された動作プログラムによって、前記圧力変化ΔＰａ，ΔＰｂを抑えるようにサブタンク８を挙動させて直交方向に変位させる動作の具体例としては、図７（ｂ）（ｃ）に示しているように、求められた圧力変化ΔＰａの内の、当該圧力変化ΔＰａの開始ｔ０からピークが二回目に発生する半波長部分Ｖ１に対応して、所定の大きさの加速度Ｒをサブタンク８（インク）に与える動作である。すなわち、圧力変化ΔＰａの内の、ピークが二回目に発生する半波長の波形（Ｖ１）が生じるタイミング、つまり、圧力変化ΔＰａの開始から１／２周期の時点ｔ１で、当該半波長の波形（Ｖ１）を打ち消す大きさを有する加速度Ｒをサブタンク８（インク）に与える。
このように、サブタンク８を直交方向に変位させる際に、所定の大きさの加速度Ｒを所定のタイミングｔ１で一度のみ与えることで、前記半波長の波形（Ｖ１）と逆位相の波形が得られるので、図７（ｄ）に示しているように、サブタンク８内のインクの圧力を迅速に安定させることができる。
【００３９】
この動作プログラムによる作用を更に説明すると、圧力変化ΔＰａの開始から１／２周期の時点ｔ１で、所定の大きさの加速度Ｒをサブタンク８（インク）に与えることで、加速度ａにより形成される波形と逆位相の波形が生じさせることができるので、これら波が打ち消し合い、図７（ｄ）に示しているように、サブタンク８の圧力を迅速に安定させることができる。
このような前記加速度Ｒを生じさせる動作プログラムに従って、サブタンク８を直交方向に所定ピッチΔｅ移動させる。
【００４０】
また、これと同様に、サブタンク８を直交方向に変位させることで、図７（ｂ）に示しているように、減衰振動を伴う圧力変化ΔＰｂが発生する場合においても、当該圧力変化ΔＰｂの開始ｔ２から１／２周期の時点ｔ３で、所定の大きさの加速度−Ｒをサブタンク８（インク）に与えることで、加速度−ａにより形成される波形と逆位相の波形が生じさせることができるので、これら波が打ち消し合い、図７（ｄ）に示しているように、サブタンク８の圧力を迅速に安定させることができる。
【００４１】
また、他の形態の動作プログラムとしては、例えば、サブタンク８の移動開始後に負の加速度が当該サブタンク８（インク）に生じるような挙動を含めて、サブタンク８を直交方向に移動開始させる動作、また、移動完了前に正の加速度が当該サブタンク８（インク）に生じるような挙動を含めて、サブタンク８を直交方向に移動完了させる動作とすることもできる。又は、サブタンク８の移動開始後に負の加速度と正の加速度とが交互に当該サブタンク８（インク）に生じるような挙動を含めて、サブタンク８を直交方向に移動開始させる動作があり、また、移動完了前に正の加速度と負の加速度が交互に当該サブタンク８（インク）に生じるような挙動を含めて、サブタンク８を直交方向に移動完了させる動作とすることもできる。
このような挙動を含んだ動作プログラムに従って、サブタンク８を直交方向に所定ピッチΔｅ移動させる。
【００４２】
そして、前記塗布作業のうちの、前記準備動作の際に、記憶部１９に記憶させた動作プログラムに従って動作制御部２０が、第二駆動機構３ｃによって、ヘッド７及びサブタンク８を直交方向に移動させる。これにより、図７（ｄ）に示しているように、サブタンク本体部２６内のインクに生じる実際に圧力変化ΔＰ１は、解消され、大幅に低減される（図７（ｄ）参照）。
【００４３】
以上のように、この実施形態によれば、ヘッド７及びサブタンク８が直交方向に変位することでタンク本体部２６内のインク１０に動圧が作用することで、圧力変化ΔＰａ，ΔＰｂが生じようとしても、記憶部１９に記憶させた前記動作プログラムに従って動作制御部２０がサブタンク８を直交方向に変位させることで、前記圧力変化ΔＰａ，ΔＰｂの発生を抑えることができる。このため、サブタンク８が直交方向に変位しても、その影響を、当該サブタンク８と配管２２を通じて繋がっているヘッド７におけるインクのメニスカスの形成に、与えにくく、メニスカスの形状を安定させた状態に維持することが可能となる。
【００４４】
また、前記実施形態によれば、図６に示しているように、サブタンク８のサブタンク本体部２６は、インク１０を充満させた状態で収容していて、このサブタンク本体部２６が有している柔軟性のある前記隔壁膜２８は、塗布方向（Ｘ方向）に長く、この塗布方向に直交する直交方向（Ｙ方向）に短い偏平形状に形成されている。
【００４５】
つまり、サブタンク本体部２６の前記領域Ｓ１は、塗布方向に長く、直交方向に短い偏平形状となっていて、この領域Ｓ１の直交方向の寸法は、塗布方向の寸法よりも小さい。具体的に説明すると、領域Ｓ１は、平面視において塗布方向に長い長円形状を有していて（図５参照）、さらに、上下方向に薄い領域となっている（図６参照）。
このような偏平形状とすることで、サブタンク本体部２６にインクを充満させた状態で、隔壁膜２８は塗布方向の方が、その直交方向よりも変形し難くなる。
【００４６】
そして、図１及び図５に示しているように、隔壁膜２８（領域Ｓ１）の長手方向（塗布方向）と、前記塗布方向とが平行となるように、サブタンク８は配置されている。このため、塗布作業の際に、塗布ガントリ３が塗布方向に移動することで、サブタンク８が同方向に移動しても、前記のとおり、隔壁膜２８及びその内部に満たされているインクは塗布方向（長手方向）に変形及び移動し難い。このため、サブタンク８内のインクには塗布方向の動圧が作用し難くなる。したがって、塗布ガントリ３の移動によって、サブタンク８を塗布方向に移動させて塗布作業を行っても、この塗布方向への移動によるインクの動圧が、配管２２を通じて、ヘッド７内のインクに影響を与えにくく、ヘッド７の吐出口１１において、メニスカスの形状を安定させることができる。
【００４７】
そして、サブタンク８を直交方向に移動させる場合では、前記のとおり、記憶部１９に記憶させた前記動作プログラムに従って動作制御部２０が第二駆動機構３ｃによってサブタンク８を変位させることで、ヘッド７におけるインクのメニスカスの形状を安定させることが可能となる。
以上より、ヘッド７及びサブタンク８を、塗布方向及び直交方向に、速く移動させることが可能となり、塗布作業を効率化することができる。
【００４８】
また、本発明の塗布装置は、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良い。例えばサブタンク８の構成は図示した形態に限らず変更可能である。
【符号の説明】
【００４９】
３ａ 第一駆動機構
３ｃ 第二駆動機構
５ 制御装置
７ ヘッド（インクジェットヘッド）
８ サブタンク（タンク）
１０ インク（塗布液）
１１ 吐出口
１９ 記憶部
２０ 動作制御部
２６ サブタンク本体部（タンク本体部）
２８ 隔壁膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布液を吐出する吐出口を有するヘッドと、
塗布液を溜めることができると共に当該塗布液を前記ヘッドに供給するタンクと、
前記塗布液を前記吐出口から吐出している状態で前記ヘッドと共に前記タンクを所定の塗布方向に移動させる第一駆動機構と、
前記ヘッド及び前記タンクを前記塗布方向に直交する直交方向に移動させる第二駆動機構と、
前記第一駆動機構及び前記第二駆動機構の動作を制御する制御装置と、
を備え、
前記タンクは、柔軟性を備えた隔壁膜をタンク壁の少なくとも一部として有しかつ前記塗布液を充満させた状態で収容するタンク本体部を有し、
前記制御装置は、前記タンクが前記直交方向に移動する際に生じる前記タンク本体部内の塗布液の圧力変化を抑えるように前記タンクを挙動させて当該直交方向に移動させる動作プログラムを記憶している記憶部と、前記動作プログラムに従って前記タンクを前記直交方向に移動させる動作制御部と、を有していることを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記動作プログラムは、前記圧力変化と逆位相の圧力変化が前記タンク本体部内の塗布液に生じるように、前記タンクを挙動させるべく設定されている請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
前記隔壁膜は、一方向に長く当該一方向に直交する他方向に短い偏平形状に形成され、
前記隔壁膜の前記一方向と前記塗布方向とが平行となるように、前記タンクは配置されている請求項１又は２に記載の塗布装置。
【請求項１】
塗布液を吐出する吐出口を有するヘッドと、
塗布液を溜めることができると共に当該塗布液を前記ヘッドに供給するタンクと、
前記塗布液を前記吐出口から吐出している状態で前記ヘッドと共に前記タンクを所定の塗布方向に移動させる第一駆動機構と、
前記ヘッド及び前記タンクを前記塗布方向に直交する直交方向に移動させる第二駆動機構と、
前記第一駆動機構及び前記第二駆動機構の動作を制御する制御装置と、
を備え、
前記タンクは、柔軟性を備えた隔壁膜をタンク壁の少なくとも一部として有しかつ前記塗布液を充満させた状態で収容するタンク本体部を有し、
前記制御装置は、前記タンクが前記直交方向に移動する際に生じる前記タンク本体部内の塗布液の圧力変化を抑えるように前記タンクを挙動させて当該直交方向に移動させる動作プログラムを記憶している記憶部と、前記動作プログラムに従って前記タンクを前記直交方向に移動させる動作制御部と、を有していることを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記動作プログラムは、前記圧力変化と逆位相の圧力変化が前記タンク本体部内の塗布液に生じるように、前記タンクを挙動させるべく設定されている請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
前記隔壁膜は、一方向に長く当該一方向に直交する他方向に短い偏平形状に形成され、
前記隔壁膜の前記一方向と前記塗布方向とが平行となるように、前記タンクは配置されている請求項１又は２に記載の塗布装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１７９２２６（Ｐ２０１０−１７９２２６Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４０１９（Ｐ２００９−２４０１９）
【出願日】平成２１年２月４日（２００９．２．４）
【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８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月４日（２００９．２．４）
【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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