JP5363826B2 - 塗布装置 - Google Patents

Description

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。

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。

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。

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側へと流れることができる。
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。

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。この際、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。

特開２００８−２２９５３４号公報（特許請求の範囲、図１参照）

前記塗布装置（インクジェット装置）では、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、また、ヘッド７においてインクを吐出させる吐出口の選択が、前記ピエゾ素子を動作させることによって制御されている。このため、インクを吐出させない吐出口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。

そこで、前記特許文献１では、サブタンク内に設けられ前記チューブ状の弾性体を収容している負圧室内の空気を、ポンプによって吸引している。これにより、サブタンク内、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２（ａ）参照）とし、インクを吐出させない吐出口においてインクの漏れを防いでいる。

しかし、前記のとおり、ガラス基板Ｗにインクを塗布する作業では、ヘッド７からインクを吐出させながら、塗布ガントリ３がＸ方向に移動する。これにより、塗布ガントリ３上に設けられたサブタンク８内のインクは、チューブ状の弾性体と共にＸ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２（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２（ｃ））ことも考えられる。特に、塗布作業の効率化のために塗布ガントリ３を速く移動させると、生じる動圧も大きくなり、この現象が生じやすくなる。

そこで本発明は、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。

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及び前記タンクを所定の塗布方向に移動させる駆動機構と、前記タンクから前記ヘッドへと前記塗布液が流出する当該タンクの出口部以降の流路に存在している塗布液の圧力を検出する検出部と、前記ヘッド内の塗布液の圧力を所定の値とするために、前記検出部の検出結果に応じて、前記タンクから前記ヘッドまでの間に存在している塗布液を増圧又は減圧させる制御を行う圧力調整部とを備え、前記タンクが有していて前記塗布液を充満させた状態で収容するタンク本体部は、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かつ柔軟性を備えた隔壁膜を有し、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ことを特徴とする。

本発明によれば、前記ヘッド及び前記タンクが例えば塗布ガントリに搭載されていて、当該塗布ガントリが移動することでタンク内の塗布液に動圧が作用しても、検出部が、タンクの出口部以降の流路に存在している塗布液の圧力を検出し、圧力調整部が、この検出結果に応じて、タンクからヘッドまでの間に存在している塗布液を増圧又は減圧させる制御を行うことによって、ヘッド内の塗布液の圧力を所定の値とすることで、ヘッド内の塗布液の圧力の変動を抑えることが可能となる。これにより、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。

なお、従来の塗布装置として、前記のとおりサブタンク（タンク）がチューブ状の弾性体を有し、この弾性体を収容している負圧室の圧力を、当該負圧室に接続した圧力計によって検出すると共に、この負圧室の圧力が一定値となるように、前記圧力計の計測結果に基づいて制御する装置が提案されている。しかし、サブタンクからヘッドまでの間には、塗布液を流す流路（配管）が設けられていることから、たとえサブタンク内の負圧室の圧力を一定とするように、前記圧力計の計測結果に基づいて制御しても、塗布液が前記流路を流れる流量が変化した場合、当該流路による圧力損失が変化し、ヘッド内の塗布液の圧力が当該圧力損失の変化に伴って変動してしまう。しかし、本発明によれば、前記のとおり、検出部が、タンクの出口部以降の流路に存在している塗布液の圧力を検出し、この結果に基づいて前記制御を行うことで、ヘッド内の塗布液の圧力の変動を抑えることが可能となる。

また、前記検出部は、前記ヘッド内の前記塗布液の圧力乃至前記ヘッドの近傍部における前記塗布液の圧力を検出するのが好ましい。
この場合、前記圧力調整部は、ヘッドの塗布液の圧力を（ほぼ）直接的に制御することができ、適切なメニスカス形状を維持することが容易となる。
なお、「ヘッドの近傍部」とは、ヘッドの上流側の流路であっても当該ヘッド内の塗布液の圧力と同等となる位置であり、例えば、ヘッドから上流側の流路の最初の分岐部までの間の位置や、ヘッドから上流側の流路の最初の屈曲部までの間の位置等である。つまり、ヘッドから上流側の流路において、大きな圧力損失を発生させる要因となる位置（ヘッド内の圧力と比較して塗布液の圧力が大きく変わる要因となる位置）と、当該ヘッドまでの間である。

また、前記圧力調整部は、前記タンクから前記ヘッドまでの間に存在している前記塗布液を増圧又は減圧させる調圧部と、前記ヘッド内の前記吐出口で前記塗布液に適切なメニスカスを形成させるための塗布液の基準圧力に対して、前記検出部の検出結果である実際の前記塗布液の検出圧力が高くなると、前記調圧部によって前記塗布液を減圧させ、前記基準圧力に対して、前記検出圧力が低くなると、前記調圧部によって前記塗布液を増圧させるように制御する制御部とを有している構成とすることができる。

これにより、前記基準圧力に対して、タンクの出口部以降の流路に存在している塗布液の検出圧力が高くなると、塗布液がヘッドの吐出口から漏れやすくなるが、調圧部によって、タンクからヘッドまでの間に存在している塗布液を減圧させることで、この漏れを抑制することができる。一方、基準圧力に対して前記検出圧力が低くなると、ヘッドの吐出口から空気を吸い込みやすくなるが、調圧部によって、タンクからヘッドまでの間に存在している塗布液を増圧させることで、空気の吸い込みを抑制することができる。なお、前記基準圧力は、前記検出部による検出位置での圧力とすることができる。

また、前記のとおり、本発明の塗布装置は、更に、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及び前記タンクを所定の塗布方向に移動させる駆動機構を備え、前記タンクが有していて前記塗布液を充満させた状態で収容するタンク本体部は、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かつ柔軟性を備えた隔壁膜を有し、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。

このように、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、当該隔壁膜は、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、前記駆動機構によって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。

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、例えばヘッド及びタンクを搭載している塗布ガントリ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。

塗布装置の斜視図である。 ヘッドの吐出口を説明する断面図である。 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。 塗布ガントリの要部の概略を説明する平面図である。 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。 （ａ）は、吐出口の稼働率と、圧力計による検出圧力との関係の説明図であり、（ｂ）は圧力計による検出圧力と吐出口からのインクの吐出量との関係の説明図である。 電空レギュレータの制御方法を説明するフロー図である。

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、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。

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。

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。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、第一の駆動機構３ａ及び第一のガイド機構３ｂによって、Ｘ方向に移動することができる。このＸ方向を「塗布方向」と呼ぶ。つまり、インクを吐出口１１から吐出している状態で、ヘッド７をこの塗布方向に移動させて塗布作業を行う。
また、基板Ｗに対するヘッド７のＹ方向及びＺ方向についての相対位置を調整するために、第二の駆動機構３ｃ及び第二のガイド機構３ｄによって、ヘッド７（インクジェットヘッドバー４）を、Ｙ方向及びＺ方向に移動させることができる。なお、ヘッド７をＹ方向に移動させる際、インクの吐出を停止している。

図２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及び塗布ガントリ３の動作制御は、塗布装置が備えている制御装置５（図１参照）が行う。

図３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。

図４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上に配置されている。したがって、塗布ガントリ３が塗布方向（図１のＸ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。
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。この配管２２を短くすることで、後に説明する圧力調整部１７の制御によってヘッド７の吐出口１１でインクのメニスカスを安定させるのが容易となる。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３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。

図５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。

図５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る。この領域Ｓ１のＸ方向の一端部（図５（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５（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。
また、図３に示しているように、前記吸引用の配管２４の他方側端部には、吸引ポンプ１３が接続されている。

また、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、前記吸引ポンプ１３が、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）。この吸引によって、密閉空間Ｓ２が狭くなる方向に前記隔壁膜２８は引かれ、サブタンク８（領域Ｓ１）内のインクの圧力を低下させ、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。
ヘッド７内のインク１０の圧力を大気圧に対して負圧とすることで、図２（ａ）に示しているように、吐出口１１の直上流側でインク１０に凹形状のメニスカスを形成することができ、吐出口１１からインクが勝手に漏れ出ることを防止しようとしている。

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、ヘッド７において、インクを吐出する吐出口１１の組み合わせや、インクを吐出するタイミングの変化によって、全吐出口１１の内のインクを吐出している吐出口１１の数（稼働率）が変動するために、ヘッド７を流れるインクの流量、及び、サブタンク８からヘッド７までの配管２２を流れるインクの流量が変化する。この場合、インクの流速が変化することで配管２２における圧力損失も変化し、ヘッド７内のインクの圧力Ｐが、前記圧力損失の変化に伴って変動し、メニスカスの形状を変化させるおそれがある。
また、サブタンク８を搭載した塗布ガントリ３が塗布方向（図１のＸ方向）に移動しながら、ヘッド７からインクを吐出させている際に、当該塗布ガントリ３上のサブタンク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。

そこで、このようなメニスカスの形状の変化を抑制するために、本発明の塗布装置は、図３において、サブタンク８の出口部１８以降の流路、つまり、前記配管２２に存在しているインクの圧力（内圧）を検出する圧力計１６（検出部）と、この圧力計１６による検出結果に応じて、ヘッド７内のインクの圧力Ｐを所定の値（目標値）とするように制御（フィードバック制御）する圧力調整部１７とを備えている。圧力計１６がインクの圧力を検出する前記配管２２は、圧力損失が生じその値が吐出口１１の稼働率に応じて変化するものであり、また、サブタンク８内で生じた動圧をヘッド７へと伝えることとなる配管である。

前記圧力計１６及び前記圧力調整部１７による制御を具体的に説明すると、図２（ａ）に示しているように、ヘッド７内のインク１０の圧力Ｐを、大気圧に対して−２〜−３Ｋｐａ程度とするように制御する（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２（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２（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。
このように、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２（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。

圧力計１６は、ヘッド７よりも上流側（サブタンク８側）にある前記配管２２の内の、ヘッド７の近傍部１９に取り付けられていて、当該ヘッド７の近傍部１９におけるインクの圧力を検出する。図３の実施形態の場合、前記近傍部１９は一つのヘッド（ヘッドモジュール）７の直上流側の位置であり、ヘッド７と分岐部２３ｅとの間の位置である。さらには、前記近傍部１９は、ヘッド７と配管２２の屈曲部２３ｆ（例えば、曲がり角度が４５°を超える部分）との間の位置である。
なお、圧力計１６の取り付け位置は、これに限定されず、ヘッド７の上流側の配管２２であって当該ヘッド７内のインクの圧力Ｐと同等となる位置であればよい。つまり、ヘッド７から上流側の配管２２において大きな圧力損失を発生させる要因となる位置と、ヘッド７までの間の位置であればよい。
又は、図示しないが、ヘッド７に圧力計１６を取り付け、この圧力計１６によって、ヘッド７内のインクの圧力Ｐを検出してもよい。

前記圧力調整部１７は、ヘッド７内のインクの圧力Ｐを所定の値（目標値）とするために、圧力計１６の検出結果に応じて、サブタンク８からヘッド７までの間に存在しているインクを増圧又は減圧させるように制御する機能を有している。
更に説明すると、圧力調整部１７は、サブタンク８からヘッド７までの間に存在しているインクを増圧（加圧）又は減圧させる調圧部３１と、この調圧部３１の動作を制御する制御部３２とを有する。制御部３２は、マイコン等からなり、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、調圧部３１の動作を制御する機能を有している。

そして、実施形態の圧力調整部１７は、サブタンク８とポンプ１３との間の配管２４に接続されている電空レギュレータ１４であり、圧力計１６の検出結果に応じて、ポンプ１３によって減圧されているサブタンク８（領域Ｓ１）内のインクに対して増圧又は減圧の調整を行う構成としている。
この電空レギュレータ１４が、前記調圧部３１と前記制御部３２との機能を有していて、制御部３２は圧力計１６の検出結果に基づいて調圧部３１を制御することによって、密閉空間Ｓ２内の圧力を制御し、隔壁膜２８を介してサブタンク８（領域Ｓ１）内に存在しているインクに与える力を調整する。これにより、サブタンク８内のインクを増圧又は減圧させる。つまり、圧力計１６の検出結果に基づいて、サブタンク８の密閉空間Ｓ２の圧力を調整することによって、隔壁膜２８を引く力を調整し、領域Ｓ１に満たされているインクの圧力を調整する。
このように、この制御は、前記圧力計１６の検出結果に応じて行われている。なお、圧力調整部１７を電空レギュレータ１４としていることで、圧力計１６の検出結果をデジタル信号に変換する変換器が設けられている。この変換器の機能は圧力計１６が有することができる。

以上のように構成された塗布装置の塗布供給部６による、ヘッド７内のインクの圧力Ｐの制御方法の具体例を説明する。この制御は、塗布装置によってインクを基板Ｗに塗布している作業中に実行される。

圧力調整部１７としての電空レギュレータ１４の前記制御部３２は、ヘッド７内の吐出口１１でインクに適切なメニスカスを形成させるためのインクの基準圧力Ｐａを記憶している。つまり、塗布作業中において、インクを吐出させていない吐出口１１におけるインクのメニスカスの形状を、図２（ａ）の状態とするためのヘッド７内の圧力は、所定の値（−２〜−３Ｋｐａ）とされている。そこで、ヘッド７内のインクの圧力Ｐが当該所定の値となっている際の、前記圧力計１６の取り付け位置におけるインクの圧力を、前記基準圧力Ｐａとして、制御部３２は記憶している。

また、塗布作業中では、前記ポンプ１３によって、サブタンク８内の密閉空間Ｓ２が吸引され、ヘッド７におけるインクのメニスカスを維持しようとしている。
しかし、この状態において、吐出口１１の稼働率が変化すると、インクの流量（流速）が変化し、配管２２の圧力損失が変動し、圧力計１６による検出値に変化が生じる。圧力計１６は、変化した圧力を検出し、その検出結果を電空レギュレータ１４に与える。

図６（ａ）は、吐出口１１の稼働率と、圧力計１６による検出圧力との関係の説明図であり、図６（ｂ）は、圧力計１６による検出圧力と吐出口１１からのインクの吐出量との関係の説明図である。図７は、電空レギュレータ１４の制御方法を説明するフロー図である。
例えば、インクを吐出させている吐出口１１の数が減少して吐出口１１の稼働率が低くなると（図６（ａ）の矢印Ｌ１）、配管２２における流量が減少し、配管２２における圧力損失が小さくなる。これにより、配管２２内及びヘッド７内のインクの圧力は高くなり（大気圧に近づき：図６（ａ）の矢印Ｌ２）、図２（ｂ）に示す状態となろうとする。すなわち、図６（ｂ）の矢印Ｌ３に示しているように、インクを吐出させている吐出口１１においては、その吐出量が増加しようとする。

この場合、図７のステップＳ１において、圧力計１６が検出する検出圧力が高くなり（図６（ｂ）の矢印Ｌ２：大気圧に近づき）、電空レギュレータ１４の制御部３２は、前記基準圧力Ｐａに対して、前記圧力計１６の検出結果である実際のインクの検出圧力が高くなっていると判定するので（図７のステップＳ２のＹｅｓ）、当該電空レギュレータ１４の調圧部３１によってサブタンク８内のインクを減圧させる（負の方向に大きくする）（図７のステップＳ３）。つまり、ポンプ１３による吸引力が強くなるように、電空レギュレータ１４は働き、隔壁膜２８を引く力を強め、サブタンク８内のインクの圧力を更に低くする。これにより、図２（ｂ）に示す状態となることを抑制することができ、また、インクを吐出させている吐出口１１においてもその吐出量が増加しようとするのを防ぎ、規定の吐出量を維持させることができる。

一方、インクを吐出させている吐出口１１の数が増大して吐出口１１の稼働率が高くなると（図６（ａ）の矢印Ｈ１）、配管２２における流量が増加し、配管２２における圧力損失が大きくなる。これにより、配管２２内及びヘッド７内のインクの圧力は低くなり（負の方向に大きくなり：図６（ａ）の矢印Ｈ２）、図２（ｃ）に示す状態となろうとする。すなわち、図６（ｂ）の矢印Ｈ３に示しているように、インクを吐出させている吐出口１１においては、その吐出量が減少しようとする。

この場合、図７のステップＳ１において、圧力計１６が検出する検出圧力が低くなり（図６（ｂ）の矢印Ｈ２）、電空レギュレータ１４の制御部３２は、前記基準圧力Ｐａに対して、前記圧力計１６の検出結果である実際のインクの検出圧力が低くなっていると判定するので（図７のステップＳ２のＮｏ及びステップＳ４のＹｅｓ）、当該電空レギュレータ１４の調圧部３１によってサブタンク８内のインクを増圧させる（大気圧側に近づける）（図７のステップＳ５）。つまり、ポンプ１３による吸引力が弱くなるように、電空レギュレータ１４は働き、隔壁膜２８を引く力を弱め、サブタンク８内のインクの圧力を高くする。これにより、図２（ｃ）に示す状態となることを抑制することができ、また、インクを吐出させている吐出口１１においては、その吐出量が減少しようとするのを防ぎ、規定の吐出量を維持させることができる。

なお、このような制御は、サブタンク８内のインクに動圧が作用した場合においても、行われる。つまり、サブタンク８における動圧の発生によって配管２２内のインクの圧力が変化し、圧力計１６がこの変化した圧力を検出することによって、前記制御が行われる。

以上より、吐出口１１の稼働率が変化したり、塗布ガントリ３が移動した際にサブタンク８内のインクに動圧が作用したりすることで、ヘッド７におけるインクのメニスカスの形状に影響を与えようとしても、及び、インクの吐出量が変化しそうになっても、圧力計１６が、ヘッド７の近傍部１９におけるインクの圧力を検出し、圧力調整部１７（電空レギュレータ１４）が、この検出結果に応じて、サブタンク８内のインクを増圧又は減圧させることによって、ヘッド７内のインクの圧力を所定の値とするように制御することで、ヘッド７内のインクの圧力の変動を抑えることが可能となる。これにより、インクを適切なメニスカスに維持することができ、また、吐出口１１からのインクの吐出量を規定値に維持させることができる。

特に、図３の実施形態の場合、圧力計１６は、ヘッド７の近傍部１９におけるインクの圧力を検出していることから、ヘッド７の近傍部１９におけるインクの圧力（この圧力はヘッド７内の圧力とほぼ等しい）を、前記基準圧力Ｐａとするように制御することが可能となる。すなわち、ヘッド７内のインクの圧力をほぼ直接的に制御することができ、適切なメニスカスを維持する制御が容易となる。なお、圧力計１６がヘッド７内の圧力を検出する場合は、ヘッド７内のインクの圧力を直接的に制御することができる。
また、温度変化等によってインクの粘度や比重が変化すると、配管２２におけるインク圧（圧力計１６における圧力）は変化するが、圧力調整部１７が、このインク圧を一定とするようにフィードバック制御を行っているので、インクの粘度や比重が変化の影響を受けにくい。

また、本発明の塗布装置による塗布作業は、前記のとおり、インクをヘッド７の吐出口１１から吐出している状態で、塗布ガントリ３（駆動機構）によりヘッド７及びサブタンク８を塗布方向（Ｘ方向）に移動させている。
そして、図５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、Ｘ方向（一方向）に長く、このＸ方向に直交するＹ方向（他方向）に短い偏平形状に形成されている。

つまり、サブタンク本体部２６の前記領域Ｓ１は、Ｘ方向に長く、このＸ方向に直交するＹ方向に短い偏平形状となっていて、この領域Ｓ１のＹ方向の寸法は、Ｘ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Ｘ方向に長い長円形状を有していて（図４参照）、さらに、上下方向に薄い領域となっている。
このように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は長手方向（Ｘ方向）の方が、その直交方向（Ｙ方向）よりも変形し難くなる。

そして、図１及び図４に示しているように、隔壁膜２８（領域Ｓ１）の長手方向（Ｘ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（Ｘ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長手方向（Ｘ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Ｘ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Ｘ方向に移動させて塗布作業を行っても、こ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、

以上のように、本発明によれば、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ことから、塗布ガントリ３を塗布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。

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、図３の実施形態では、圧力調整部１７としての電空レギュレータ１４が、サブタンク８内のインクに与える力を調整する場合を説明したが、圧力調整部１７（電空レギュレータ１４）を、サブタンク８以外の場所に別途設けてもよい。すなわち、圧力調整部１７を、例えば配管２２の途中部に別途設け、当該圧力調整部１７が、サブタンク８からヘッド７までの間（配管２２の途中部）に存在しているインクに与える力を調整し、当該インクを増圧又は減圧させてもよい。

また、前記実施形態では、圧力調整部１７を、ポンプ圧によってヘッド７内のインク圧をバランスさせる型式としたが、これ以外として、図示しないが、サブタンク８からヘッド７までの間に存在しているインクに与える力を調整する構成として、サブタンク８の高さを変更するように制御する機構とし、サブタンク８の出口部１８と、ヘッド７の吐出口１１との高さの差ΔＨを変更する構成（大気圧バランス型）としてもよい。

３ 塗布ガントリ（駆動機構）
７ ヘッド
８ サブタンク（タンク）
９ メインタンク
１０ インク（塗布液）
１６ 圧力計（検出部）
１７ 圧力調整部
１８ 出口部
１９ 近傍部
２２ 配管
２６ サブタンク本体部（タンク本体）
２８ 隔壁膜
３１ 調圧部
３２ 制御部
Ｐａ 基準圧力

Claims (3)

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及び前記タンクを所定の塗布方向に移動させる駆動機構と、
   前記タンクから前記ヘッドへと前記塗布液が流出する当該タンクの出口部以降の流路に存在している塗布液の圧力を検出する検出部と、
   前記ヘッド内の塗布液の圧力を所定の値とするために、前記検出部の検出結果に応じて、前記タンクから前記ヘッドまでの間に存在している塗布液を増圧又は減圧させる制御を行う圧力調整部と、を備え、
   前記タンクが有していて前記塗布液を充満させた状態で収容するタンク本体部は、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かつ柔軟性を備えた隔壁膜を有し、
   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ことを特徴とする塗布装置。
2. 前記検出部は、前記ヘッド内の前記塗布液の圧力乃至前記ヘッドの近傍部における前記塗布液の圧力を検出する請求項１に記載の塗布装置。
3. 前記圧力調整部は、
   前記タンクから前記ヘッドまでの間に存在している前記塗布液を増圧又は減圧させる調圧部と、
   前記ヘッド内の前記吐出口で前記塗布液に適切なメニスカスを形成させるための塗布液の基準圧力に対して、前記検出部の検出結果である実際の前記塗布液の検出圧力が高くなると、前記調圧部によって前記塗布液を減圧させ、前記基準圧力に対して、前記検出圧力が低くなると、前記調圧部によって前記塗布液を増圧させるように制御する制御部と、を有している請求項１又は２に記載の塗布装置。
   

Images