JP4801937B2

JP4801937B2 - 塗布装置および液体吐出装置

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Publication number: JP4801937B2
Application number: JP2005175213A
Authority: JP
Inventors: 大輔松嶋; 昇栗山; 泰彰宮本
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2005-06-15
Filing date: 2005-06-15
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2025-06-15
Also published as: JP2006346563A

Description

この発明は、基板上に液体を噴射塗布して機能性薄膜を形成する塗布装置および液体吐出装置に関する。

一般に、液晶表示装置の製造工程では、ガラス基板の表面に配向膜やレジスト等の機能性薄膜が形成される。この機能性薄膜の形成には、その機能性薄膜の材料となる液体を基板上に噴射塗布するインクジェット方式の塗布装置が用いられる。

この塗布装置は、基板を搬送するための搬送テーブルを有し、搬送テーブルの上方に複数のヘッドを備えている。これらヘッドの下面には、内部の液室に連通する複数のノズルが穿設されており、これらノズルごとに設けられた圧電振動子が駆動されることにより、各ノズルから基板上に液室内の液体が吐出される（例えば、特許文献１）。

このような塗布装置では、各ノズルから吐出される液体の量のばらつきを解消するため、例えば可変抵抗器の操作により、各圧電振動子に加わる電圧のレベルが調整される。上記可変抵抗器は、係員によって人為的に操作される。
特開平９−１０５９３７号公報

このような塗布装置は、係員が可変抵抗器を操作して各ノズルから吐出される液体の量の調整を行なっているので、調整が煩雑で調整作業に多くの時間を要する。そのため、塗布装置の生産性を向上させるうえでの妨げとなっていた。

また、ノズルからの液体の吐出量の調整に係員の個人差が生じるので、吐出量の調整の信頼性が低く、棊板上に機能性薄膜を形成する場合にはその品質を安定させることが困難となる不具合があった。

この発明は、各ノズルからの液体の吐出量を容易に調整し、生産性を向上させることが可能な信頼性にすぐれた塗布装置および液体吐出装置を提供することを目的としている。

第１の発明の塗布装置は、基板上に液体を噴射塗布して機能性薄膜を形成するものであって、電圧の印加により駆動する駆動素子を有し、その駆動素子の駆動により前記基板上に液体を吐出するヘッドと、前記駆動素子に加わる電圧を調整する電圧調整回路と、前記駆動素子に加わる電圧を検知する検知手段と、この検知手段の検知結果に応じて前記電圧調整回路を操作する制御手段と、を備え、前記圧電調整回路は、前記駆動素子に直列接続されたコンデンサ、このコンデンサと駆動素子の直列回路に対する通電路を形成するためのスイッチング素子、このスイッチング素子に対し前記コンデンサを介して電流制限用の定電圧を印加する定電圧回路を有し、その定電圧の操作により前記駆動素子に加わる電圧を調整する。
第２の発明の塗布装置は、基板上に液体を噴射塗布して機能性薄膜を形成する塗布装置において、電圧の印加により駆動する駆動素子を有し、その駆動素子の駆動により前記基板上に液体を吐出するヘッドと、前記駆動素子に加わる電圧を調整する圧電調整回路と、
前記駆動素子に加わる電圧を検知する検知手段と、前記検知手段の検知結果に応じて前記圧電調整回路を操作する制御手段と、備え、前記電圧調整回路は、前記駆動素子に直列接続されたコンデンサ、このコンデンサと駆動素子の直列回路に対する通電路にドレイン・ソース間が挿接された電界効果トランジスタ、この電界効果トランジスタのゲート・ソース間に前記コンデンサを介して電流制限用の定電圧を印加する定電圧回路を有し、その定電圧の操作により、前記駆動素子に加わる電圧のレベルを調整するソースフォロワ回路である。

第３の発明の液体吐出装置は、電圧の印加により駆動する駆動素子を有し、その駆動素子の駆動により液体を吐出するヘッドと、上記駆動素子に直列接続されたコンデンサ、このコンデンサと駆動素子の直列回路に対する通電路を形成するためのスイッチング素子、このスイッチング素子に対し上記コンデンサを介して電流制限用の定電圧を印加する定電圧回路を有し、その定電圧の操作により、上記駆動素子に加わる電圧を調整する電圧調整回路と、を備えている。

この発明によれば、各ノズルからの液体の吐出量を容易に調整することができるので、生産性を向上させることができ、液体が機能性薄膜を形成するための液体である場合には、形成される機能性薄膜の品質を安定させることができ、信頼性が大幅に向上する。

以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１において、１は塗布装置のベースで、数個の支持脚２によって水平状態に支持されている。このベース１の両側部に取付板３がそれぞれ設けられ、その取付板３にそれぞれガイド部材４とスライド部材５を介して搬送テーブル６が移動可能に設けられている。搬送テーブル６には、ガラス基板あるいは半導体ウエア等の基板Ｗが、着脱自在に載置されている。搬送テーブル６がベース１上を移動することにより、その移動に伴って基板Ｗが搬送される。

また、ベース１上には、上記搬送テーブル６に移動方向と直行する方向にその搬送テーブル６を跨いで、支持枠７が設けられている。この支持枠７の内側に取付部材８が設けられ、その取付部材８に複数のヘッド９が並んで保持されている。これらヘッド９の全体の配列長は、基板Ｗの幅とほぼ同等あるいはそれより僅かに長く設定されている。

ヘッド９の断面を図２に示し、各ヘッド９の下方から見た図を図３に示している。すなわち、ヘッド９は、ヘッド本体１１の下面に可撓板１３が設けられている。この可撓板１３を覆う状態にノズルプレート１４が設けられ、そのノズルプレート１４には多数の液室１５が形成されている。そして、ノズルプレート１４は、各液室１５に対向する位置にノズル１６が設けられている。可撓板１３における各ノズル１６と対応する位置に駆動素子としての圧電振動子１７がヘッド本体１１に内蔵して設けられている。これら圧電振動子１７にパルス状の電圧が加えられることにより各圧電振動子１７が振動し、その振動に伴って可撓板１３が変形し、その変形により各液室１５に吐出圧力が加わる。

各液室１５はノズルプレート１４に形成された主管１８に通じ、その主管１８の一端側がヘッド本体１１内の流路１９を介して液体導入管２０に導通し、主管１８の他端側がヘッド本体１１内の流路２１を介して液体流出管２２に導通している。図示しない液体タンクに収容されているポリミイド溶液やレジスト溶液などの液体が、液体導入管２０および流路１９を通って主管１８に導入される。導入された液体は、各液室１５に流入し、各圧電振動子１７の振動に基づく可撓板１３の変形を受けて、ノズル１６から下方の搬送テーブル６における基板Ｗに向け吐出される。各液室１５に流入しなかった残りの液体は、流路２１および液体流出管２２を通って液体タンクに戻る。

一方、ヘッド９の個々に対し、図４に示す駆動回路３０が設けられている。
駆動回路３０は、各圧電振動子１７に対する矩形波状の駆動電圧を出力する電源回路たとえばシリアル−パラレル変換回路３１、このシリアル−パラレル変換回路３１から各圧電振動子１７に加わる電圧をそれぞれ調整する電圧調整回路３２、各圧電振動子１７に加わる電圧をそれぞれ検知する検知回路３３、これら検知回路３３の検知電圧を監視しながら各電圧調整回路３２を操作するＣＰＵ（制御手段）３４、このＣＰＵ３４と外部機器との間のデータ送受信を行う通信ユニット３５などを備えている。

上記シリアル−パラレル変換回路３１は、ＣＰＵ３４から設定された時間周期で繰り返し供給される矩形波状のシリアル信号電圧Ｖｏに応じて、各圧電振動子１７に対する矩形波状の駆動電圧Vａ，Ｖｂ，…Ｖｎをパラレルに出力する。また、駆動電圧Vａ，Ｖｂ，…Ｖｎの立ち上がりと立ち下がりを急峻にし、図８（Ａ）に示す矩形波を生成するため、プッシュプル回路３１ａを内蔵している。

各電圧調整回路３２は、図５に示すように、圧電振動子１７に直列接続されたコンデンサ４１、このコンデンサ４１と圧電振動子１７の直列回路に対する通電路にドレイン・ソース間が挿接されたスイッチング素子としての電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）４２、この電界効果トランジスタ４２のドレイン・ソース間に並列に接続された逆起電力防止用のダンパダイオード４３、上記電界効果トランジスタ４２のゲート・ソース間に上記コンデンサ４１を介して電流制限用の定電圧Ｖsetを印加する定電圧回路４４を有し、その定電圧Ｖsetの操作により、圧電振動子１７に加わる電圧Ｖｐのレベルを調整するソースフォロワ回路である。

シリアル−パラレル変換回路３１から電圧調整回路３２に矩形波状の駆動電圧Ｖａ，Ｖｂ，…Ｖｎが供給されることにより、電界効果トランジスタ４２のドレイン・ソース間を通して電流Ｉｄが流れる。この電流Ｉｄの大きさは、定電圧回路４４の出力電圧Ｖsetの大きさに比例的に変化する。これは、電界効果トランジスタ４２の特性によるものである。

電流Ｉｄによってコンデンサ４１が充電されるのに伴い、圧電振動子１７に加わる電圧Ｖｐが上昇する。コンデンサ４１の電圧Ｖ１が、定電圧回路４４の出力電圧Ｖsetと同じになると、電界効果トランジスタ４２がオフしてそのドレイン・ソース間の通電が遮断される。駆動電圧Ｖａ，Ｖｂ，…Ｖｎは立下りのタイミングまで維持され、その間、圧電振動子１７に電圧ＶＰが加えられる。

駆動電圧Ｖａ，Ｖｂ，…Ｖｎの立下りのタイミングにおいて、プッシュプル回路３１ａが駆動電圧Ｖａ，Ｖｂ，…Ｖｎを吸い上げる（プル）ので、コンデンサ４１の充電電荷がダイオード４３を通じてシリアル−パラレル変換回路３１側に放電し、圧電振動子１７に加わる電圧Ｖｐが急激に下降する。

上記定電圧回路４４は、ＣＰＵ３４から供給されるデジタル信号に応じたレベルの電圧を出力するＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換回路であり、出力電圧ＶsetがＣＰＵ３４によって操作される。この操作により、圧電振動子１７に加わる電圧Ｖｐが調整される。

上述において、圧電振動子１７とコンデンサ４１とは直列に接続されているので、圧電振動子１７に加わる電圧Ｖｐとコンデンサ４１の電圧Ｖ１とは、圧電振動子１７の静電容量Ｃｐとコンデンサ４１の静電容量Ｃ１との比に基づく、Ｖｐ＝（Ｃｐ／Ｃ１）×Ｖ１の関係を有する。

また、電界効果トランジスタ４２は、ゲート・ソース間の電位差（電圧）ＶＧＳが高いほどドレイン・ソース間に電流が流れやすく、電圧ＶＧＳが０（零）のときはドレイン・ソース間の通電が遮断されるという特性を有するので、コンデンサ４１の電圧Ｖ１が、定電圧回路４４の出力電圧Ｖｓｅｔと同じになると、電界効果トランジスタ４２のドレイン・ソース間の通電が遮断される。したがって、通電が遮断される時点において、コンデンサ４１の電圧Ｖ１と定電圧回路４４の出力電圧Ｖｓｅｔとは、等しい。そのため、電界効果トランジスタ４２のドレイン・ソース間の通電が遮断される時点におけるコンデンサ４１の電圧Ｖ１は、定電圧回路４４の出力電圧Ｖｓｅｔの設定によって決めることができる。

よって、ＣＰＵ３４は、定電圧回路４４の出力電圧Ｖｓｅｔを、圧電振動子１７に加えるべき電圧Ｖｐに（Ｃｐ／Ｃ１）を乗じた電圧となるように調整することによって、圧電振動子１７に加える電圧Ｖｐを設定することができる。なお、圧電振動子１７に加えるべき電圧Ｖｐは、不図示の設定器にノズル１６毎に設定される。

例えば、シリアル−パラレル変換回路４４から各圧電振動子１７に対して出力される駆動電圧Ｖａ，Ｖｂ，…Ｖｎが１００Ｖ、Ｃｐ／Ｃ１＝１／１０としたとき、圧電振動子１７に加える電圧Ｖｐを０Ｖ〜１００Ｖの範囲で調整したいのであれば、定電圧回路４４の出力電圧Ｖｓｅｔを０Ｖ〜１０Ｖの範囲で制御すればよい。これを各電圧調整回路３２ごとに行えば、複数あるノズル１６個々に対して吐出量を設定することができる。

なおここで、定電圧回路４４の出力電圧Ｖｓｅｔは、ＣＰＵ３４からシリアル信号電圧Ｖ０が供給されている間中、連続して供給される。

なお、上述において、ゲート・ソース間の電位差（電圧）ＶＧＳが０（零）のときに、電界効果トランジスタ４２のドレイン・ソース間の通電が遮断されるものとして説明した。しかしながら、電界効果トランジスタ４２は、電圧ＶＧＳが０（零）になる前に電流が流れなくなる（このときの電圧をＶｔｈとする）という特性を有するものがある。

このような特性を有する電界効果トランジスタ４２を用いる場合には、定電圧回路４４の出力電圧Ｖｓｅｔを、圧電振動子１７に加えるべき電圧Ｖｐに（Ｃｐ／Ｃ１）を乗じて求めた電圧にさらに電圧Ｖｔｈを加えた値となるように調整すると良い。

上記検知回路３３は、圧電振動子１７と並列に接続された抵抗器５１，５２の直列回路を有し、抵抗器５２に生じる電圧（圧電振動子１７に加わる電圧Ｖｐに対応する）をＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換回路５３でデジタル信号に変換して出力する。この出力がＣＰＵ３４に供給される。

ＣＰＵ３４は、主要な機能として、次の（１）〜（３）を有している。
（１）各検知回路３３の検知結果が予め定められている電圧となるように、各電圧調整回路３２を操作する制御機能。
（２）各検知回路３３の検知結果に応じて各圧電振動子１７の異常を検出する検出機能。
（３）上記検出手段で検出される異常を上記通信ユニット３５により外部機器へ報知する報知機能。

つぎに、上記の構成の作用を説明する。
まず、シリアル−パラレル変換回路３１に入力されるシリアル信号電圧Ｖｏと、シリアル−パラレル変換回路３１から出力される駆動電圧Vａ，Ｖｂ，…Ｖｎとの関係を、図６および図７に示している。図６は、全てのノズル１６から液体を吐出させるために、全ての圧電振動子１７が駆動される状態を示している。図７は、２つ目と３つ目を除く残りのノズル１６から液体を吐出させるために、２つ目と３つ目を除く残りの圧電振動子１７が駆動される状態を示している。なお、図６，７において、シリアル信号電圧Ｖ０と各駆動電圧Ｖａ，Ｖｂ，…Ｖｎとの対応関係をわかりやすくするために、各駆動電圧Ｖａ，Ｖｂ，…Ｖｎがタイミングを変えて出力されるように示しているが、実際には、一つのブロックで出力されたシリアル信号電圧Ｖ０からパラレル変換された駆動電圧Ｖａ，Ｖｂ，…Ｖｎは、同じタイミングで各電圧調整回路３２に向けて出力される。

駆動電圧Ｖａを例にとって説明すると、シリアル−パラレル変換回路３１にプッシュプル回路３１ａが設けられていることにより、駆動電圧Ｖａの立上がりおよび立下がりが図８（Ａ）に示すように急峻となる。

また、図８（Ｂ）に示すように、正常時は、駆動電圧Ｖａの立上がりのタイミングから圧電振動子１７に加わる電圧Ｖｐが徐々に上昇していき、駆動電圧Ｖａの立下がりに伴って圧電振動子１７に加わる電圧Ｖｐが急峻に下降していく。電圧Ｖｐの上昇時に圧電振動子１７が縮み、電圧Ｖｐの下降により圧電振動子１７が復元する。この復元により、可撓板１３が下方に押圧され、その押圧力が液室１５内の液体に加わることにより、液室１５内の液体がノズル１６から吐出される。

一方、圧電振動子１７に加わる電圧Ｖｐが検知回路３３によって検知されており、その検知結果が予め定められている電圧となるように、各電圧調整回路３２における定電圧回路４４の出力電圧Ｖsetが操作される。この操作により、各圧電振動子１７に加わる電圧Ｖｐが、それぞれの圧電振動子１７に最適なレベルに調整される。

例えば、この電圧Ｖｐの調整は、機能性薄膜を形成するための塗布動作中に行なわれる。この塗布動作中、ＣＰＵ３４は、正常時における電圧Ｖｐの立ち上がり後のレベルと、検知回路３３にて得られた電圧Ｖｐの実際の立ち上がり後のレベルとを比較し、両者の間の差ΔＶｙを求める。この差ΔＶｙは、すなわちノズル１６からの吐出量の過不足を表す。

そこで、ＣＰＵ３４は、その差ΔＶｙをなくすべく、その差ΔＶｙから定電圧回路４４の出力電圧Ｖｓｅｔに対する補正値ΔＶｓｅｔを算出する。例えば、正常時における電圧Ｖｐの立ち上がり後のレベルが８０Ｖ、電圧Ｖｐの実際の立ち上がり後のレベルが７５Ｖ、Ｃｐ／Ｃ１＝１／１０とすると、出力電圧Ｖｓｅｔの補正値ΔＶｓｅｔ＝（８０−７５）×１／１０＝０．５Ｖとして求めることができる。

この補正値ΔＶｓｅｔを今共給されている定電圧回路４４の出力電圧Ｖｓｅｔに加えることで、次にノズル１６から吐出される液体の吐出量を適正な吐出量に修正することができる。すなわち、塗布動作中、繰り返し供給される矩形波状の駆動電圧Ｖａ，Ｖｂ，…Ｖｎの数だけ繰り返されるノズル１６からの液体の吐出のうち、出力電圧Ｖｓｅｔに補正値ΔＶｓｅｔが加えられた以降にノズル１６から吐出される液体の吐出量が適正な吐出量に修正される。

この調整により、機能性薄膜の材料となる液体が適正量ずつ精度よく吐出される。これにより、基板Ｗ上に形成される機能性薄膜にムラが生じることを防止することが可能となり、塗布装置としての信頼性が大幅に向上する。

しかも、各圧電振動子１７に加わる電圧Ｖｐを調整する電圧調整回路３２として、コンデンサ４１、電界効果トランジスタ４２、および定電圧回路４４を構成要素とするソースフォロワ回路を採用しているので、可変抵抗器を採用する場合のような面倒な人為的な操作が不要であることはもちろん、オペアンプや抵抗分圧回路を採用する場合に比べて発熱が大幅に減少するという利点がある。

なお、図８（Ｃ）に示すように、圧電振動子１７に破損が生じた場合は、圧電振動子１７のインピーダンスが大きくなるので圧電振動子１７に加わる電圧Ｖｐの立上がりの軌跡がその中央において正常時よりもΔＶｘだけ高くなる。

圧電振動子１７への通電路に何らかの接触不良（給電配線の断線を含む）が生じた場合には、静電容量が少なくなる、或いはなくなるため、電圧Ｖｐの立ち上がりの軌跡がその中央において正常時よりもΔＶｘだけ高くなる。特に、給電配線が断線した場合、圧電振動子１７に電流が流れず静電容量自体がなくなるので、図８（Ｄ）に示すように電圧Ｖｐの立上がりおよび立下がりが駆動電圧Ｖａと同じく急峻となる。

ノズル１６から液室１５に空気が入り込む等により、液室１５内の液体に気泡が混入した場合には、図８（Ｅ）に示すように、電圧Ｖｐの立上がり後のレベルが正常時よりΔＶｙ高くなるとともに、電圧Ｖｐの立下がり（図示一点鎖線で囲んだ部分）の収束に遅れが生じる。電圧Ｖｐの立下がりの収束の遅れを図９に拡大して示している。このように、電圧Ｖｐの立ち上がり後のレベルの正常時との差ΔＶｙと電圧Ｖｐの立下りの収束遅れとの２つの条件によって、気泡の混入を判定するので、上述した吐出量の補正制御と区別して行なうことができる。

なお、気泡が混入したときの電圧Ｖｐの差ΔＶｙは、比較的大きな値となることが多い。したがって、このような場合には、電圧Ｖｐの差ΔＶｙに対してしきい値を設定しておき、差ΔＶｙがしきい値を越えたことをもって気泡の混入が生じたと判定するようにしても良い。このようにした場合、電圧Ｖｐの立下りの収束遅れを検出する動作を省略することが可能となる。

このような破損、気泡混入、接触不良などの異常の有無が電圧Ｖｐの検知により監視されており、異常有りの場合はその旨が通信ユニット３５から外部機器に報知される。この報知により、ヘッド９の交換や修理など、適切な処置が施される。

例えば、ＣＰＵ３４は、正常時の電圧Ｖｐの波形と各検知回路３３から得られた電圧Ｖｐの実際の波形とを比較し、その比較結果から、各圧電振動子１７の正常、異常の別、ノズル１６内への気泡の混入の有無を判別する。また、圧電振動子１７に異常がある場合には、その種別、例えば、破損、接触不良（給電配線の断線含む）の別を判別する。そして、気泡の混入を含む異常が発見された場合には、異常の種別（ここでは、圧電振動子１７の破損、接触不良、およびノズル１６内への気泡の混入）とともに該当するノズル１６の位置情報（例えば、取付部材８上におけるヘッド９の取付け位置やヘッド９におけるノズル１６の位置（左から何番目に位置するなど））を外部機器に報知する。

外部機器は、ディスプレイ画面などに異常が報知された旨、そしてその異常の種別および該当するノズル１６の位置情報を表示する。

係員は、ディスプレイ画面に表示された情報に基づいて、ヘッド９の交換や修理、気泡除去操作などを行なう。

このような実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
ＣＰＵ３４が、不図示の設定器にノズル１６毎に設定された電圧となるように出力電圧Ｖｓｅｔを制御して、圧電振動子１７に与える電圧Ｖｐを調整するので、係員は必要な電圧値を設定器に設定すればよい。そのため、圧電振動子１７に与える電圧Ｖｐを定量的に管理することができ、ノズル１６からの液体の吐出量の調整に個人差が生じ難くすることができる。したがって、吐出量の調整の信頼性が向上し、基板上に形成する機能性薄膜の品質の向上を図ることができる。

また、機能性薄膜を形成するための塗布動作中に、圧電振動子１７に加わる電圧Ｖｐを検知回路３３によって検知し、検知した電圧と設定されている電圧との間に差がある場合には、ＣＰＵ３４がその差を無くすように圧電振動子１７に加える電圧を補正する。そのため、塗布動作中に、圧電振動子１７に加えられる電圧が設定されている電圧に対してずれを生じることがあったとしてもそれを修正することができるので、必要とする量の液体をノズル１６から吐出させることができる。したがって、基板Ｗ上に形成される機能性薄膜に、吐出量のばらつきに起因するムラが生じることが防止でき、機能性薄膜の品質を向上させることができる。

また、検知回路３３は、圧電振動子１７と並列に接続された抵抗器５１，５２を介して圧電振動子１７に加わる電圧Ｖｐを検知し、ＣＰＵ３４は、この検知された電圧Ｖｐを頼りに圧電振動子１７に加える電圧を補正する。そのため、抵抗器５１，５２を介して行なわれる電圧Ｖｐの検知は、塗布動作を妨げることなく行なうことができる。したがって、圧電振動子１７に加える電圧の補正を、塗布動作を中断させること無く、リアルタイムに行なうことができ、機能性薄膜の形成を効率良く行なうことができる。

また、ＣＰＵ３４が、正常時の電圧Ｖｐの波形と各検知回路３３から得られた実際の電圧Ｖｐの波形とを塗布動作中にリアルタイムに比較し、その比較結果から、破損、接触不良、気泡混入などの異常を判別し、異常が有る場合には、異常を外部機器に報知するので、ノズル１６からの液体の不吐出等の不具合を早期に発見することができる。これにより、不吐出ノズル６が生じたまま塗布を行なう等による機能性薄膜の形成不良を防止することができ、塗布装置の信頼性を向上させることができる。

また、異常の種別および該当するノズル１６の位置情報を知ることができるので、異常が生じたノズルについて適切な処置を施すことが可能となり、復旧までに要する時間を短縮させることができ塗布装置の生産性を向上させることができる。

［２］第２の実施形態について説明する。
図１０に示すように、各ヘッド９に、各ノズル１６の主列Ａおよび予備列Ｂ，Ｃが設けられ、それぞれのノズル１６ごとに圧電振動子１７が設けられている。

この場合、図１１に示すように、主列Ａ用の駆動回路３０、予備列Ｂ用の駆動回路３０、予備列Ｃ用の駆動回路３０が設けられ、ＣＰＵ３４から出力されるシリアル信号電圧Ｖｏが切換ユニット６０により上記各駆動回路３０に選択的に供給される。切換ユニット６０は、ＣＰＵ３４からの指令に応じて、各駆動回路３０に対するシリアル信号電圧Ｖｏの供給を切換える。

ＣＰＵ３４は、主要な機能として、次の（１１）〜（１４）を有する。
（１１）各検知回路３３の検知結果が予め定められている電圧となるように、各電圧調整回路３２を操作する制御機能。
（１２）各検知回路３３の検知結果に応じて各圧電振動子１７の異常を検出する検出機能。
（１３）上記検出手段で異常が検出された場合に、各ヘッド９における主列Ａのノズル１６の使用、予備列Ｂのノズル１６の使用、および予備列Ｃのノズル１６の使用を切換える制御機能。
（１４）上記検出手段で検出される異常を上記通信ユニット３５により外部機器へ報知する報知機能。

作用を説明する。
各ヘッド９の主列Ａおよび予備列Ｂ，Ｃの各ノズル１６のうち、初めは、主列Ａの各ノズル１６が使用される。

主列Ａの各ノズル１６が使用されているとき、圧電振動子１７の破損、気泡混入、接触不良などの異常が検出されると、主列Ａの各ノズル１６に代わり、予備列Ｂの各ノズル１６が使用される。

こうして、予備列Ｂの各ノズル１６が使用されることにより、主列Ａの異常にかかわらず、液体の吐出が継続されて、機能性薄膜の形成を続けることができる。主列Ａに異常が生じたことについては、通信ユニット３５から外部機器に報知される。

予備列Ｂの各ノズル１６が使用されているとき、圧電振動子１７の破損、気泡混入、接触不良などの異常が検出されると、予備列Ｂの各ノズル１６に代わり、予備列Ｃの各ノズル１６が使用される。

こうして、予備列Ｃの各ノズル１６が使用されることにより、予備列Ｂの異常にかかわらず、液体の吐出が継続されて、機能性薄膜の形成を続けることができる。予備列Ｂに異常が生じたことについては、通信ユニット３５から外部機器に報知される。

予備列Ｃの各ノズル１６が使用されているとき、圧電振動子１７の破損、気泡混入、接触不良などの異常が検出された場合は、その旨が通信ユニット３５から外部機器に報知される。
他の構成および作用は第１の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。

なお、この第２の実施形態では、予備列が２つの場合について説明したが、予備列の数について限定はなく、ヘッド９の大きさなどに応じて適宜に選定可能である。

［３］第３の実施形態について説明する。
図１２は、第３の実施の形態におけるヘッドの内部の構成を概念的に示した図である。
図１２に示すように、各ヘッド９におけるノズルプレート１４の液室１５に、５つのノズル１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅが形成されている。これらノズル１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅは、吐出する液体が基板Ｗ上の同一位置で着弾するように、その着弾点を中心にして放射状に形成されており、主ノズル、第１予備ノズル、第２予備ノズル、第３予備ノズル、第４予備ノズルとして使用される。そして、これらノズル１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅの中途部には、圧電振動子１７がその振動によりノズル１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅから液体を吐出させることができるようにそれぞれ設けられている。

ノズル１６ａの圧電振動子１７が駆動されると、液室１５内の液体がノズル１６ａから吐出される。ノズル１６ｂの圧電振動子１７が駆動されると、液室１５内の液体がノズル１６ｂから吐出される。同様に、ノズル１６ｅの圧電振動子１７が駆動されると、液室１５内の液体がノズル１６ｅから吐出される。

ヘッド９は、このような構成のノズル１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅの組が複数並設されて構成される。

各ヘッド９のノズル１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅのうち、初めは、ノズル１６ａが使用される。

ノズル１６ａが使用されているとき、ノズル１６ａにおける圧電振動子１７の破損、気泡混入、接触不良などの異常が検出されると、ノズル１６ａに代わり、ノズル１６ｂが使用される。こうして、ノズル１６ｂが使用されることにより、ノズル１６ａにおける異常にかかわらず、液体の吐出が継続されて、機能性薄膜の形成を続けることができる。

ノズル１６ｂが使用されているとき、ノズル１６ｂにおける圧電振動子１７の破損、気泡混入、接触不良などの異常が検出されると、ノズル１６ｂに代わり、ノズル１６ｃが使用される。こうして、ノズル１６ｃが使用されることにより、ノズル１６ｂにおける異常にかかわらず、液体の吐出が継続されて、機能性薄膜の形成を続けることができる。
以後、同様にして、ノズル１６ｄ，１６ｅが順次に使用される。
他の構成および作用は第１の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

また、駆動素子は、圧電振動子に限らず、液室内において液体を瞬間的に沸騰させることによってノズルから吐出させる電気熱変換素子など他のものであっても良い。
また、ノズルを千鳥配置した例を示したが、一直線状に配置するものであっても、複数列に配置するものであっても良い。
また、ヘッドを複数並べて配置した例を示したが、ヘッドは一つであっても良い。

各実施形態の全体的な構成を示す図。第１および第２の実施形態におけるヘッドの内部の構成を示す図。第１の実施形態における各ヘッドを下方から見た図。第１の実施形態における制御回路のブロック図。各実施形態における電圧調整回路および検知回路のブロック図。各実施形態におけるシリアル−パラレル変換回路の作用を説明するためのタイムチャート。各実施形態におけるシリアル−パラレル変換回路の作用を説明するためのタイムチャート。各実施形態における駆動電圧および圧電振動子に加わる電圧の波形を示す図。図８における一点鎖線で囲んだ部分の波形を拡大して示す図。第２の実施形態における各ヘッドを下方から見た図。第２の実施形態における制御回路のブロック図。第３の実施形態における各ヘッドの内部の構成を概念的に示す図。

符号の説明

６…搬送テーブル、Ｗ…基板、９…ヘッド、１１…ヘッド本体、１２…貫通孔、１３…可撓板、１４…ノズルプレート、１５…液室、１６…ノズル、１７…圧電振動子、３０…駆動回路、３１…シリアル−パラレル変換回路、３２…電圧調整回路、３３…検知回路、４１…コンデンサ、４２…電界効果トランジスタ、４４…定電圧回路、Ａ…主列、Ｂ，Ｃ…予備列、６０…切換ユニット、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ…ノズル

Claims

基板上に液体を噴射塗布して機能性薄膜を形成する塗布装置において、
電圧の印加により駆動する駆動素子を有し、その駆動素子の駆動により前記基板上に液体を吐出するヘッドと、
前記駆動素子に加わる電圧を調整する圧電調整回路と、
前記駆動素子に加わる電圧を検知する検知手段と、
前記検知手段の検知結果に応じて前記圧電調整回路を操作する制御手段と、
を備え、
前記圧電調整回路は、前記駆動素子に直列接続されたコンデンサ、このコンデンサと駆動素子の直列回路に対する通電路を形成するためのスイッチング素子、このスイッチング素子に対し前記コンデンサを介して電流制限用の定電圧を印加する定電圧回路を有し、その定電圧の操作により前記駆動素子に加わる電圧を調整することを特徴とする塗布装置。
基板上に液体を噴射塗布して機能性薄膜を形成する塗布装置において、
電圧の印加により駆動する駆動素子を有し、その駆動素子の駆動により前記基板上に液体を吐出するヘッドと、
前記駆動素子に加わる電圧を調整する圧電調整回路と、
前記駆動素子に加わる電圧を検知する検知手段と、
前記検知手段の検知結果に応じて前記圧電調整回路を操作する制御手段と、
を備え、
前記電圧調整回路は、前記駆動素子に直列接続されたコンデンサ、このコンデンサと駆動素子の直列回路に対する通電路にドレイン・ソース間が挿接された電界効果トランジスタ、この電界効果トランジスタのゲート・ソース間に前記コンデンサを介して電流制限用の定電圧を印加する定電圧回路を有し、その定電圧の操作により、前記駆動素子に加わる電圧のレベルを調整するソースフォロワ回路であることを特徴とする塗布装置。
前記ヘッドは、電圧の印加により駆動する複数の駆動素子を有し、これら駆動素子の駆動により複数のノズルから液体を吐出することを特徴とする請求項１または２に記載の塗布装置。
前記各駆動素子に対する駆動電圧を出力する電源回路、をさらに備え、
前記電源回路は、入力されるシリアル信号電圧に応じて、前記各駆動素子に対する駆動電圧をパラレルに出力するシリアル−パラレル変換回路であることを特徴とする請求項３に記載の塗布装置。
前記検知手段の検知結果に応じて前記駆動素子の異常を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出される異常を報知する報知手段と、
をさらに備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の塗布装置。
前記ヘッドは、液体を吐出するための複数のノズルの配列を主列および予備列として複数有し、この各列のノズルごとに前記駆動素子を設けてなり、
前記制御手段は、前記検出手段で異常が検出された場合に前記ヘッドにおける主列のノズルの使用と予備列のノズルの使用とを切換える、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の塗布装置。
電圧の印加により駆動する駆動素子を有し、その駆動素子の駆動により液体を吐出するヘッドと、
前記駆動素子に直列接続されたコンデンサ、このコンデンサと駆動素子の直列回路に対する通電路を形成するためのスイッチング素子、このスイッチング素子に対し前記コンデンサを介して電流制限用の定電圧を印加する定電圧回路を有し、その定電圧の操作により、前記駆動素子に加わる電圧を調整する電圧調整回路と、
を備えていることを特徴とする液体吐出装置。
前記スイッチング素子は、電界効果トランジスタであり、
前記電圧調整回路は、前記電界効果トランジスタのドレイン・ソース間を前記コンデンサと駆動素子の直列回路に対する通電路に挿接し、前記電界効果トランジスタのゲート・ソース間に前記コンデンサを介して前記定電圧回路を接続し、前記定電圧回路の定電圧の操作により、前記駆動素子に加わる電圧を調整するソースフォロワ回路であることを特徴とする請求項７に記載の液体吐出装置。