JP6643767B2 - 塗布済対象物製造方法及び塗布物質展延装置 - Google Patents

Description

本発明は塗布済対象物製造方法及び塗布物質展延装置に関し、特に曲面を有する塗布対象面に塗布物質をできるだけ均一に塗布する塗布済対象物製造方法及び塗布物質展延装置に関する。

光ディスクなどの基板上に、均一な厚さの樹脂膜を形成する技術として、スピンコート法がある。スピンコート法は、樹脂膜の原料となる樹脂液を基板の表面中央に供給し、基板の表面の中心を通り表面に垂直な回転軸線回りに基板を回転させることで、樹脂液を表面全体に展延させて樹脂膜を形成するものである（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００９−１５９２３号公報

上述のスピンコート法では、樹脂を塗布する表面が平坦の場合は概ね均一な厚さの樹脂膜を形成することができる。しかしながら、樹脂を塗布する表面が平坦ではない球面状等の曲面である場合は均一な厚さの樹脂膜を形成することが難しい。

本発明は上述の課題に鑑み、曲面を有する塗布対象面に塗布物質をできるだけ均一に塗布することができる塗布済対象物製造方法及び塗布物質展延装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る塗布済対象物製造方法は、例えば図１及び図３を参照して示すと、塗布物質Ｒ（例えば図２参照）が塗布される対象物Ｔにおける曲面を有する塗布対象面Ｔｆに塗布物質Ｒが塗布された塗布済対象物を製造する方法であって；塗布物質Ｒを塗布対象面Ｔｆに供給する供給工程（Ｓ２）と；塗布対象面Ｔｆに塗布物質Ｒが供給された対象物Ｔを、対象物Ｔから離れている公転軸線１３ａ回りに回転させる公転工程（Ｓ８）とを備える。

このように構成すると、塗布対象面の各部分に作用する塗布物質を動かす力を、公転軸線からの距離に比例した大きさに近づけることができ、塗布対象面に塗布された塗布物質の厚さのばらつきを抑制することができる。

また、本発明の第２の態様に係る塗布済対象物製造方法は、例えば図２及び図３を参照して示すと、上記本発明の第１の態様に係る塗布済対象物製造方法において、供給工程（Ｓ３）は、塗布物質Ｒが塗布対象面Ｔｆの一部に接触するように構成され；公転工程（Ｓ８）の前に、対象物Ｔを回転させて、塗布物質Ｒが塗布対象面Ｔｆに接触する範囲を拡大させる予備展延工程（Ｓ３）を備える。

このように構成すると、塗布対象面が曲面を有するために公転工程において塗布物質が塗布対象面に接触する範囲が拡大し難い場合であっても、予備展延工程によって塗布物質が塗布対象面に接触する範囲を拡大させることができる。

また、本発明の第３の態様に係る塗布済対象物製造方法は、例えば図２及び図３を参照して示すと、上記本発明の第２の態様に係る塗布済対象物製造方法において、予備展延工程（Ｓ３）が、供給工程（Ｓ２）において塗布対象面Ｔｆに供給された塗布物質Ｒのうち、あらかじめ決められた量を超える分の塗布物質Ｒを塗布対象面Ｔｆから離脱させる超過分離脱工程（Ｓ４）を含んで構成され；公転工程（Ｓ８）の前に、超過分離脱工程（Ｓ４）において対象物Ｔから離れた塗布物質Ｒを回収する回収工程（Ｓ５）を備える。

このように構成すると、公転工程の前に超過分の塗布物質を塗布対象面から離脱させることで公転工程において余剰の塗布物質が生じることを抑制することができると共に、離脱した塗布物質を回収して有効に利用することができる。

また、本発明の第４の態様に係る塗布済対象物製造方法は、例えば図１及び図３を参照して示すと、上記本発明の第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つの態様に係る塗布済対象物製造方法において、塗布対象面Ｔｆに塗布物質Ｒが供給された対象物Ｔを、対象物Ｔが自転する際の自転軸線２３ａ回りに対象物Ｔを回転させる自転工程（Ｓ７）を備える。

このように構成すると、公転工程における塗布対象面の各部分に作用する塗布物質を動かす力の、自転軸線を中心とする塗布対象面上の周方向における大きさの相違を是正することができ、塗布対象面に塗布された塗布物質の厚さの均一化を図ることができる。

また、本発明の第５の態様に係る塗布済対象物製造方法は、例えば図１及び図３を参照して示すと、上記本発明の第４の態様に係る塗布済対象物製造方法において、公転工程（Ｓ８）において塗布対象面Ｔｆ上の塗布物質Ｒ（例えば図２参照）に作用する塗布物質Ｒを動かす力に対する、自転工程（Ｓ７）において塗布対象面Ｔｆ上の塗布物質Ｒに作用する塗布物質Ｒを動かす力の最大値の比が０．５以下である。

このように構成すると、公転工程の作用が自転工程によって阻害されることを回避することができる。

また、本発明の第６の態様に係る塗布済対象物製造方法は、例えば図３を参照して示すと、上記本発明の第４の態様又は第５の態様に係る塗布済対象物製造方法において、自転工程（Ｓ７）における回転速度が公転工程（Ｓ８）における回転速度よりも遅い。

このように構成すると、公転工程で生じる塗布物質の厚さの比較的小さいばらつきを、公転よりも遅い回転速度の自転を行うことで改善することができる。

また、本発明の第７の態様に係る塗布済対象物製造方法は、例えば図１及び図３を参照して示すと、上記本発明の第４の態様乃至第６の態様のいずれか１つの態様に係る塗布済対象物製造方法において、公転軸線１３ａと自転軸線２３ａとが交差する位置にあって、公転軸線１３ａと自転軸線２３ａとのなす角αが１５度以上１６５度以下である。

このように構成すると、塗布対象面に塗布された塗布物質の厚さを概ね均一にすることができる。

また、本発明の第８の態様に係る塗布済対象物製造方法は、例えば図１を参照して示すと、上記本発明の第１の態様乃至第７の態様のいずれか１つの態様に係る塗布済対象物製造方法において、塗布対象面Ｔｆが球面又は略球面で形成されているときに、公転軸線１３ａに直交する方向における公転軸線１３ａと塗布対象面Ｔｆとの最短距離Ｌの、塗布対象面Ｔｆの曲率半径Ｔｆｒ（例えば図２参照）に対する比が０．３以上５以下である。ここで、略球面とは、楕円面、放物面、双曲面等の球面に近い形であり、このときの曲率半径は典型的には最小二乗法による回帰曲面における曲率半径である。

このように構成すると、公転軸線に直交する方向における公転軸線と塗布対象面との最短距離を大きくしすぎずに塗布対象面に塗布された塗布物質の厚さを概ね均一にすることができる。

また、本発明の第９の態様に係る塗布済対象物製造方法は、例えば図１を参照して示すと、上記本発明の第８の態様に係る塗布済対象物製造方法において、公転軸線１３ａに直交する方向における公転軸線１３ａと塗布対象面Ｔｆとの最短距離Ｌの、塗布対象面Ｔｆの曲率半径Ｔｆｒ（例えば図２参照）に対する比が３以上である。

このように構成すると、自転工程を実行しない場合でも塗布対象面に塗布された塗布物質の厚さを概ね均一にすることができる。

上記目的を達成するために、本発明の第１０の態様に係る塗布物質展延装置は、例えば図１に示すように、曲面を有する塗布対象面Ｔｆが形成された対象物Ｔから離れている公転軸線１３ａ回りに対象物Ｔを回転させる公転部１０を備える。

このように構成すると、塗布対象面に塗布された塗布物質の厚さのばらつきを抑制することができる。

また、本発明の第１１の態様に係る塗布物質展延装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第１０の態様に係る塗布物質展延装置１において、対象物Ｔが自転する際の自転軸線２３ａ回りに対象物Ｔを回転させる自転部２０と；自転部２０における回転速度を調節する回転速度調節部６０とを備え；回転速度調節部６０が、上記本発明の第４の態様乃至第７の態様のいずれか１つの態様に係る塗布済対象物製造方法における公転工程（Ｓ８（例えば図３参照））を公転部１０によって行わせると共に自転工程（Ｓ７（例えば図３参照））を自転部２０によって行わせる制御装置で構成されている。

このように構成すると、塗布対象面に塗布された塗布物質の厚さのばらつきの抑制を自動で行うことができる。

本発明によれば、塗布対象面の各部分に作用する塗布物質を動かす力を、公転軸線からの距離に比例した大きさに近づけることができ、塗布対象面に塗布された塗布物質の厚さのばらつきを抑制することができる。

本発明の実施の形態に係る塗布物質展延装置の概略構成を示す正面図である。 本発明の実施の形態において適用される対象物の縦断面図である。 塗布済対象物を製造する手順を示すフローチャートである。 塗布面中心からの距離と塗布物質の厚さとの関係を示すグラフである。 塗布面上の塗布物質に作用する力を説明する図であり、（Ａ）は公転部における図、（Ｂ）は自転部における図である。 本発明の実施の形態の変形例に係る塗布物質展延装置における自転軸線を公転軸線と平行にした場合の概略構成斜視図である。 本発明の実施の形態の変形例に係る塗布物質展延装置における自転軸線を複数設けた場合の概略構成斜視図である。 本発明の実施の形態の変形例に係る塗布物質展延装置における公転側板を回転可能に構成した場合の概略構成斜視図である。 本発明の実施の形態の第１の変形例に係る塗布物質展延装置を示す図であり、（Ａ）は概略平面図、（Ｂ）は自転部まわりの拡大部分側面図である。 本発明の実施の形態の第２の変形例に係る塗布物質展延装置を示す図であり、（Ａ）は自転部まわりの部分側面図、（Ｂ）はクランク部まわりの部分正面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。

まず図１を参照して、本発明の実施の形態に係る塗布物質展延装置１（以下、単に「展延装置１」という。）を説明する。図１は、展延装置１の概略構成を示す正面図である。展延装置１は、塗布物質が塗布される対象物Ｔの塗布面Ｔｆが曲面を有する場合に厚さのばらつきを抑制しながら塗布面Ｔｆに塗布物質を塗布するのに適した装置であり、公転部１０と、自転部２０と、制御装置６０とを備えている。展延装置１の詳細な説明を行うのに先立ち、本実施の形態で塗布物質が塗布される対象物Ｔについて説明する。

図２は、対象物Ｔの縦断面図である。対象物Ｔは、本実施の形態では、半径Ｔｆｒの球体を、半径Ｔｆｒに垂直な平面で切断して得られた部分の形状となっている。このような形状の対象物Ｔの、球面の部分が塗布面Ｔｆとなり、塗布面Ｔｆの裏側の面が底面Ｔｂとなっている。塗布面Ｔｆは塗布対象面に相当する。塗布面Ｔｆは、曲率半径Ｔｆｒの球面に形成されていることになる。底面Ｔｂは、平坦な円形の面になっている。底面Ｔｂの中心を底面中心Ｔｂｃということとする。また、底面中心Ｔｂｃを通り底面Ｔｂに垂直な仮想直線が塗布面Ｔｆと交わる点を塗布面中心Ｔｆｃということとする。本実施の形態における対象物Ｔは、底面中心Ｔｂｃ及び塗布面中心Ｔｆｃを通る仮想直線を軸とする回転体の形状となっており、塗布面Ｔｆはこの回転体の回転面に対応する。塗布面Ｔｆに塗布される塗布物質Ｒは、所定の粘度を有する液体状物質であり、ハードコート剤や反射防止膜等の用途で用いることができる。所定の粘度は、塗布物質Ｒの用途に応じて決まり、典型的には遠心力が作用したときに広がるように変形する粘度である。以下の説明において対象物Ｔの構成に言及しているときは適宜図２を参照することとする。

再び図１に戻って展延装置１の構成の説明を続ける。公転部１０は、公転板１１と、公転軸１３と、公転回転機構１５とを有している。公転板１１は、１つの公転底板１１ｂと、複数の公転側板１１ｓとを含んでいる。公転底板１１ｂは、本実施の形態では、板状の部材で形成されており、板状の面が鉛直上下を向くように配置されている。公転側板１１ｓは、対象物Ｔの底面Ｔｂを包含する大きさの板状の部材で形成されており、本実施の形態では底面Ｔｂよりも一回り大きく形成されている。公転側板１１ｓは、本実施の形態では２つ設けられており、それぞれが、板状の面が公転底板１１ｂの面に対して直交する向きで、公転底板１１ｂの端部に取り付けられている。公転側板１１ｓは、公転底板１１ｂから上方に延びるように取り付けられている。

公転軸１３は、公転板１１を、公転底板１１ｂの面内で回転させる軸であり、細長い棒状の部材で形成されている。公転軸１３は、剛性を高める観点から中実の棒状としてもよく、軽量化を図る観点から中空の棒状としてもよい。公転軸１３を中空とした場合、対象物Ｔの吸着用の真空経路や各種配線経路を公転軸１３の内部に収めることとしてもよい。公転軸１３は、その軸線（以下「公転軸線１３ａ」という。）に直交する断面の形状が、典型的には円形に形成されているが、円形に限らず、楕円形や多角形（三角形、四角形、五角形、六角形等を含む）に形成されていてもよい。公転軸１３は、公転側板１１ｓが延びる方向とは反対の方向に公転底板１１ｂの面に直角に延びるように、公転底板１１ｂに取り付けられている。公転軸１３は、本実施の形態では、鉛直上下に延びている。公転回転機構１５は、公転軸１３の、公転底板１１ｂに取り付けられた端部とは反対側の端部に取り付けられている。公転回転機構１５は、その軸が、公転軸線１３ａに一致するように、公転軸１３の他端に取り付けられている。公転回転機構１５として、モータ、クランク、その他の公転板１１を回転させることができるものを用いることができる。上述のように構成された公転部１０は、公転回転機構１５を稼働させ、公転軸１３を公転軸線１３ａ回りに回転させることで、公転板１１を公転底板１１ｂの面内で回転させることができるように構成されている。

自転部２０は、自転板２１と、自転軸２３と、自転回転機構２５とを有している。自転板２１は、本実施の形態では、対象物Ｔの底面Ｔｂよりも一回り大きい板状の部材で形成されており、各公転側板１１ｓに取り付けられている。自転板２１は、その面に垂直な仮想直線が水平となるようにして、公転側板１１ｓの内側の面に配置されている。自転軸２３は、自転板２１を、自転板２１の面内で回転させる軸であり、細長い棒状の部材で形成されている。自転軸２３は、公転軸１３と同様に、剛性を高める観点から中実の棒状としてもよく、軽量化を図る観点から中空の棒状としてもよい。また、自転軸２３は、その軸線（以下「自転軸線２３ａ」という。）に直交する断面の形状が、典型的には円形であるが、公転軸線１３ａと同様に円形以外の形状であってもよい。自転軸２３は、公転側板１１ｓの面を貫通して水平に延びており、一端が自転板２１に取り付けられている。本実施の形態では、自転軸線２３ａが、公転軸線１３ａに対して直交して水平に延びている。自転軸２３は、公転側板１１ｓを貫通する部分において、ベアリングを介して回転可能に支持されている。自転軸２３の、自転板２１が取り付けられた端部とは反対側の端部（他端）は、公転側板１１ｓの外側に位置している。自転回転機構２５は、その軸が、自転軸線２３ａに一致するように、自転軸２３の他端に取り付けられている。自転回転機構２５として、モータ、クランク、その他の自転板２１を回転させることができるものを用いることができる。上述のように構成された自転部２０は、自転回転機構２５を稼働させ、自転軸２３を自転軸線２３ａ回りに回転させることで、自転板２１をその面内で回転させることができるように構成されている。

制御装置６０は、展延装置１の動作を制御する機器であり、回転速度調節部を兼ねている。制御装置６０は、公転回転機構１５と有線又は無線で電気的に接続されており、制御信号を送信することで公転回転機構１５の発停並びにインバータ（不図示）を介して回転速度（角速度）を制御することができるように構成されている。また、制御装置６０は、各自転回転機構２５と有線又は無線で電気的に接続されており、制御信号を送信することで自転回転機構２５の発停並びにインバータ（不図示）を介して回転速度を制御することができるように構成されている。

引き続き図３を参照して、本発明の実施の形態に係る、塗布物質Ｒを塗布済の対象物Ｔ（以下「塗布済対象物ＴＲ」という。）の製造方法を説明する。図３は、塗布済対象物ＴＲの製造過程を示すフローチャートである。以下、これまで説明した展延装置１（図１参照）を用いた塗布済対象物ＴＲの製造方法を説明するが、展延装置１以外の装置を用いて製造してもよい。以下の展延装置１を用いた塗布済対象物ＴＲの製造方法の説明は、展延装置１の作用の説明を兼ねている。以下の説明において、展延装置１及び対象物Ｔの構成に言及しているときは、適宜図１及び図２を参照することとする。

塗布済対象物ＴＲの製造を開始したら、対象物Ｔを展延装置１にセットする前に、本実施の形態では、対象物Ｔをスピンチャック（不図示）にセットする（Ｓ１）。スピンチャックは、スピンコートを行うための一般的な機器を用いることができる。対象物Ｔは、塗布面Ｔｆを上方に向けてスピンチャックにセットする。対象物Ｔをスピンチャックにセットしたら、塗布面Ｔｆに塗布物質Ｒを供給する（供給工程：Ｓ２）。塗布物質Ｒは、典型的には、塗布面Ｔｆの塗布面中心Ｔｆｃに滴下することで供給する。展延装置１は、塗布物質Ｒを塗布面Ｔｆに供給するための供給ノズル（不図示）を有していてもよい。塗布面中心Ｔｆｃに塗布物質Ｒを供給したら、スピンチャックを回転させる（Ｓ３）。すると、塗布物質Ｒが塗布面中心Ｔｆｃから塗布面Ｔｆの外周に向けて広がっていく（予備展延工程）。このとき、塗布面Ｔｆの全体に塗布物質Ｒが接触するように（塗布面Ｔｆの前面が塗布物質Ｒで濡れるように）塗布物質Ｒを広げるとよい。また、少なくとも、対象物Ｔの底面Ｔｂが垂直になるように傾けたとしても塗布面Ｔｆに供給した塗布物質Ｒが垂れないようにすることが好ましい。本実施の形態では、塗布物質Ｒが塗布面Ｔｆの外周に到達するまで塗布物質Ｒを広げ、さらに、あらかじめ決められた量を超える分の塗布物質Ｒが塗布面Ｔｆから離脱（ひいては対象物Ｔから離脱）するように、スピンチャックの回転を続ける（超過分離脱工程：Ｓ４）。超過分離脱工程（Ｓ４）は、予備展延工程の一部である。また、ここでのあらかじめ決められた量は、典型的には、目的とする塗布済対象物ＴＲとなったときの塗布物質Ｒの厚さに相当する量に、余裕分を加えた量である。余裕分は製造状況に応じて適宜決定することができる。塗布面Ｔｆから離脱した分の塗布物質Ｒは、回収され（回収工程：Ｓ５）、別の対象物Ｔに対する供給工程（Ｓ２）における塗布物質Ｒの供給に用いることとしてもよい。このように、一般的なスピンチャックによって塗布物質Ｒを展延させた場合、本実施の形態では、塗布面Ｔｆが球面に形成されているので、スピンチャックの回転に伴って生じる塗布面Ｔｆ上の塗布物質Ｒを動かす力の大きさが、平面に適用した場合のような回転軸線からの距離に比例したものにならず、回転軸線から離れるにつれて最初は大きくなっていくが途中で最大値に達してその後は小さくなっていく、上に凸の放物線のようなものになって、図４中の一点鎖線Ｌ２で示されるように塗布面中心Ｔｆｃから外周に近づくにつれて塗布物質Ｒの厚さが厚くなってしまい、仮に塗布面Ｔｆを平面とした場合に現れる図４中の破線Ｌ３で示されるような塗布面Ｔｆ全体に均一な厚さの塗布物質Ｒの膜を形成するのが難しい（図４中の半径０ｍｍの点が塗布面中心Ｔｆｃに対応する）。そこで、本実施の形態では、引き続き展延装置１を用いて、塗布面Ｔｆ上の塗布物質Ｒの厚さの均一化を図ることとしている。

塗布面Ｔｆに対して塗布物質Ｒの予備的な展延を行ったら、塗布物質Ｒが供給されている対象物Ｔを、停止した後のスピンチャックから取り出して、展延装置１にセットする（Ｓ６）。このとき、各公転側板１１ｓに対して、対象物Ｔの底面Ｔｂが公転側板１１ｓの内側の面に接するように、かつ、典型的には自転軸線２３ａが底面中心Ｔｂｃ及び塗布面中心Ｔｆｃを通るように、対象物Ｔをセットする。このことで、本実施の形態では、展延装置１に対し、最大で２つの対象物Ｔが、それぞれ、塗布面Ｔｆが公転軸線１３ａの方を向き、底面中心Ｔｂｃ及び塗布面中心Ｔｆｃを通る軸線回りに回転可能なように、セットされることとなる。対象物Ｔが展延装置１にセットされたとき、本実施の形態では、公転軸線１３ａと塗布面中心Ｔｆｃとの水平距離（以下「公転半径Ｌ」という。）が、塗布面Ｔｆの曲率半径Ｔｆｒの概ね０．７倍になっている。公転半径Ｌは、換言すれば、公転軸線１３ａに直交する方向における公転軸線１３ａと塗布面Ｔｆとの最短距離である。

対象物Ｔを展延装置１にセットしたら、自転回転機構２５を起動して、自転部２０を自転軸線２３ａ回りに回転させる（Ｓ７）。自転部２０を回転させる意図は後述する。自転部２０の回転を開始（Ｓ７）させたら、公転回転機構１５を起動して、公転部１０を公転軸線１３ａ回りに回転させる（Ｓ８）。これにより、図５（Ａ）に示すように、塗布面Ｔｆ上の塗布物質Ｒに、公転部１０の回転に伴って塗布物質Ｒを動かす力Ｆ１（以下「公転移動力Ｆ１」という。）が作用し、塗布面Ｔｆの各部分における公転移動力Ｆ１の大きさが概ね公転軸線１３ａからの距離（公転軸線１３ａに直交する方向における距離）に比例したものになることで、塗布面Ｔｆ上の塗布物質Ｒの厚さが概ね均一になる。なお、公転移動力Ｆ１は、公転部１０の回転に起因する遠心力Ｆｃ１の、塗布面Ｔｆの接線方向における分力であり、遠心力Ｆｃ１と相関がある。遠心力Ｆｃ１は、考察対象となる塗布面Ｔｆ上の部分における、塗布物質Ｒの質量と、公転軸線１３ａから当該部分までの公転軸線１３ａに直交する方向における距離と、公転部１０の角速度の２乗と、の積に比例する。また、塗布面Ｔｆ上の塗布物質Ｒの厚さは、塗布物質Ｒに作用する公転移動力Ｆ１と公転部１０を回転させる時間（処理時間）とに関係し、換言すれば、塗布物質Ｒの質量と公転距離Ｌと公転部１０の回転速度（角速度）と処理時間とに関係する。これらを勘案して、公転部１０の回転速度は、塗布物質Ｒの物性や処理時間等を勘案して決定するとよく、例えば、底面Ｔｂの半径を２５ｍｍとするレンズを対象物Ｔとした場合、塗布面Ｔｆ上で塗布物質Ｒを適切に移動させる観点から５００ｒｐｍ以上、塗布面Ｔｆから塗布物質Ｒが過度に離脱することを回避する観点から５０００ｒｐｍ以下とするとよい。公転部１０における回転速度は、求められる処理時間が短ければ大きく、長ければ小さくするとよく、例えば処理時間が３０〜６０秒の場合は回転速度が２０００〜３０００ｒｐｍ程度、処理時間が３００〜９００秒の場合は１０００ｒｐｍ程度としてもよい。公転部１０の回転速度は、途中で変化させてもよい。例えば、塗布面Ｔｆの内周と外周とで形状が一様でない曲面に対して内周と外周との塗布物質Ｒの厚さのばらつきを抑制するために、当初は内周部の塗布物質Ｒを展延させるため比較的高速で回転させ、塗布物質Ｒが塗布面Ｔｆの外周に近づいてきたら塗布物質Ｒが薄く展延されすぎないようにする観点から比較的低速で回転させることとしてもよい。本実施の形態では、公転部１０を連続的に回転させることとしている。公転部１０の回転に伴って塗布面Ｔｆ上の塗布物質Ｒが展延され、塗布面Ｔｆから塗布物質Ｒの一部が離脱する場合は、回収工程（Ｓ５）に倣って離脱した塗布物質Ｒを回収し、別の対象物Ｔに対する供給工程（Ｓ２）における塗布物質Ｒの供給に用いることとしてもよい。このように公転部１０を回転させることによって、塗布面Ｔｆ上に広がった塗布物質Ｒの厚さに関して、塗布面中心Ｔｆｃと塗布面Ｔｆの外周付近との間の半径方向におけるばらつきが、従来のスピンコート（例えば予備展延工程におけるスピンコート）を行った場合に比べて、小さくなる。しかしながら、塗布面Ｔｆの周方向における塗布物質Ｒの厚さにばらつきが生じる場合がある。この、周方向のばらつきが生じる原因は、公転軸１３に対する各部の距離の違いによって公転移動力Ｆ１の大きさが異なるためと考えられる。

そこで、本実施の形態では、上述した自転部２０を自転軸線２３ａ回りに回転させること（Ｓ７）を、公転部１０の回転（Ｓ８）に加えて行うこととしている。自転軸線２３ａ回りの自転部２０の回転により、図５（Ｂ）に示すように、塗布面Ｔｆ上の塗布物質Ｒに、自転部２０の回転に伴って塗布物質Ｒを動かす力Ｆ２（以下「自転移動力Ｆ２」という。）が作用する。自転移動力Ｆ２は、自転部２０の回転に起因する遠心力Ｆｃ２の、塗布面Ｔｆの接線方向における分力である。自転部２０を回転させることにより、塗布面Ｔｆの周方向に生じた塗布物質Ｒの厚さのばらつきを是正することができ、塗布面Ｔｆに塗布された塗布物質Ｒの厚さを均一に近づけることができる。自転部２０の回転の目的は、公転部１０の回転に伴う周方向の塗布物質Ｒの厚さのばらつきを是正することであるため、塗布面Ｔｆの周方向の位置を適宜移動させることができれば足りる。したがって、自転部２０の回転速度は、自転軸線２３ａ回りの回転に起因する自転移動力Ｆ２によって塗布面Ｔｆ上の塗布物質Ｒの移動が生じる回転速度よりも遅いことが好ましい。自転部２０の回転速度は、典型的には、公転部１０の回転速度よりも遅く、２００ｒｐｍ未満とするとよく、途中で回転速度を変化させてもよい。なお、公転部１０の回転に伴う周方向の塗布物質Ｒの厚さのばらつきを是正するという趣旨に照らせば、自転部２０の回転は、連続的ではなくて間欠的であってもよい。例えば、自転軸線２３ａ回りの回転を５分間で１回転させる場合、０．２ｒｐｍの回転速度で連続的に回転させてもよく、これよりも速い回転速度で７５秒毎に９０度ずつ間欠的に回転させてもよい。いずれの場合も、公転移動力Ｆ１に対する自転移動力Ｆ２の最大値の比（「自転移動力Ｆ２の最大値」／「公転移動力Ｆ１」）が０．５以下となるように、自転部２０の回転速度を決定することが好ましい。

上述のように公転部１０の回転と自転部２０の回転とを行っている間、処理時間が経過したか否かを判断する（Ｓ９）。処理時間は、塗布物質Ｒの物性並びに公転部１０の回転速度及び公転距離Ｌを勘案して、塗布面Ｔｆ上の塗布物質を所望の厚さにするのに必要な、あらかじめ決められた時間である。処理時間が経過したか否かを判断する工程（Ｓ９）において、処理時間が経過していない場合は再び処理時間が経過したか否かを判断する工程（Ｓ９）に戻る。他方、処理時間が経過した場合は、公転部１０の回転を停止し（Ｓ１０）、次いで自転部２０の回転を停止する（Ｓ１１）。これで、図４中の実線Ｌ１で示されるように対象物Ｔの塗布面Ｔｆに所望の厚さの塗布物質Ｒの膜が概ね均一に形成され、塗布済対象物ＴＲが製造されたことになる。図３に示すフローチャートにおいて、自転部２０の回転を開始する工程（Ｓ７）から自転部２０の回転を停止する工程（Ｓ１１）までが自転工程に相当し、公転部１０の回転を開始する工程（Ｓ８）から公転部１０の回転を呈する工程（Ｓ１０）までが公転工程に相当する。

図３に示すフローチャートの説明において、展延装置１で実行されるシーケンスは、典型的には制御装置６０によって行われるが、展延装置１の操作者がその判断に基づいて操作（例えばスイッチを押す等）することで行われることとしてもよい。また、自転部２０の回転を開始する工程（Ｓ７）の後に公転部１０の回転を開始する工程（Ｓ８）を行うこととしたが、自転部２０の回転を開始する工程（Ｓ７）の前に公転部１０の回転を開始する工程（Ｓ８）を行ってもよく、両者を同時に行ってもよい。同様に、公転部１０の回転を停止する工程（Ｓ１０）の後に自転部２０の回転を停止する工程（Ｓ１１）を行うこととしたが、公転部１０の回転を停止する工程（Ｓ１０）の前に自転部２０の回転を停止する工程（Ｓ１１）を行ってもよく、両者を同時に行ってもよい。あるいは、公転（公転部１０の回転）と自転（自転部２０の回転）とを、全部又は一部を同時に行うことのほか、交互に行うこととしてもよい。

以上で説明したように、本実施の形態に係る展延装置１によって塗布済対象物ＴＲを製造する方法によれば、公転部１０の回転によって塗布面Ｔｆ上の塗布物質Ｒを展延させるので、塗布面Ｔｆの半径方向における塗布物質Ｒの厚さを概ね均一にすることができ、公転部１０の回転に加えて自転部２０の回転を行うので、塗布面Ｔｆの周方向における塗布物質Ｒの厚さのばらつきを是正することができ、全体として塗布面Ｔｆ上に塗布物質Ｒの均一な膜を形成することができる。また、塗布物質Ｒが供給された対象物Ｔを、展延装置１にセットする前に、スピンチャックで回転させて塗布物質Ｒを予備的に展延させて過剰な塗布物質Ｒを塗布面Ｔｆから離脱させているので、展延装置１で塗布物質Ｒの展延を行っているときの過剰な塗布物質Ｒ（廃液）の発生を抑制することができる。

以上の説明では、対象物Ｔが、塗布面Ｔｆが球面に形成されたレンズであるとしたが、塗布面Ｔｆの形状は、球面以外の、楕円面や放物面や双曲面等の球面に近い形である略球面、あるいは起伏が１つ又は複数存在する曲面であってもよく、底面Ｔｂは円形以外の形状であってもよく、対象物Ｔはレンズ以外の物であってもよい。塗布面Ｔｆが略球面である場合、曲率半径は、原則として最小二乗法による回帰曲面における曲率半径とする。このとき、どの程度の誤差まで球面の近似とするかは、塗布面Ｔｆに塗布される塗布物質Ｒの厚さの均一性や物性等に応じて適宜決定することができる。なお、楕円面、放物面、双曲面等の球面に近い形が非球面形状を記述するコーニック係数の関係式（非球面を表すコーニック係数が含まれた次式：Ｚ（ｓ）＝｛Ｃ・ｓ^２／（１＋（１−（１＋ｋ）・Ｃ^２・ｓ^２）^1/2）｝＋Ａ_４・ｓ^４＋Ａ_６・ｓ^６＋Ａ_８・ｓ^８＋・・・、ただし、Ｃは１／曲率半径、ｋはコーニック係数）で現すことができる場合は、コーニック係数の関係式における曲率半径を塗布面Ｔｆの曲率半径とすればよい。また、塗布面Ｔｆの形状が、そのままではコーニック係数の関係式で表すことができない場合であっても最小二乗法によってコーニック係数の関係式で表すことができる場合は、その最小二乗法によって表したコーニック係数の関係式における曲率半径を塗布面Ｔｆの曲率半径とするとよい。

以上の説明では、公転底板１１ｂが板状の部材で形成されているとしたが、板状に代えて角錐状や円錐状や半球状等であってもよい。公転側板１１ｓも同様に、板状以外の形状でもよい。また、公転側板１１ｓは、複数の公転側板１１ｓを接続して又は一体に形成して多角形や円筒状等に形成してもよい。また、以上の説明では、公転底板１１ｂの面と公転側板１１ｓの面とが直交することとしたが、直交に限らず、任意の角度となるように構成してもよい。また、以上の説明では、公転側板１１ｓが２つ設けられていることとしたが、公転底板１１ｂの形状や大きさ、あるいは塗布物質Ｒが塗布された対象物Ｔの必要数に応じて、適宜増減してもよい。

以上の説明では、予備展延工程（Ｓ３）がスピンチャックで行われることとしたが、スピンチャックに代えて展延装置１で行ってもよく、その場合は、公転部１０の公転側板１１ｓが公転底板１１ｂに対して角度を変えることができるように構成されているとするとよい。予備展延工程を展延装置１で行うこととすると、スピンチャックから展延装置１への搬送が不要となって、塗布済対象物ＴＲの製造に要する時間を短縮することができる。あるいは、展延装置１に対象物Ｔをセットする前に塗布物質Ｒを塗布面Ｔｆ上で展延させなくてもよい場合は、予備展延工程（Ｓ３）を省略してもよい。例えば、供給工程（Ｓ２）においてスリットコーターやダイコーター等を用いて塗布物質Ｒを塗布面Ｔｆの全体に供給する場合は、予備展延工程（Ｓ３）を省略することができる。

以上の説明では、予備展延工程（Ｓ３）によって塗布面Ｔｆから離脱した塗布物質Ｒを回収することとしたが、離脱した塗布物質Ｒを再利用しない等の事情で離脱した塗布物質Ｒを回収する必要がない場合、あるいは供給工程（Ｓ２）において塗布面Ｔｆに塗布された塗布物質Ｒに超過分がなく塗布面Ｔｆから離脱する塗布物質Ｒがない場合は、回収工程（Ｓ５）を省略することができる。

以上の説明では、対象物Ｔをスピンチャックにセットした後に塗布物質Ｒを塗布面Ｔｆに供給することとしたが、塗布物質Ｒを塗布面Ｔｆに供給した後に対象物Ｔをスピンチャックにセットしてもよく、予備展延工程（Ｓ３）を省略した場合は対象物Ｔを展延装置１にセットする前あるいはセットした後のどちらで塗布物質Ｒを塗布面Ｔｆに供給してもよい。あるいは、スピンチャックにセットした対象物Ｔを回転させ始めた後に塗布物質Ｒを塗布面Ｔｆに供給することとしてもよく、予備展延工程（Ｓ３）を省略した場合は公転部１０の回転を始めた後又は自転部２０の回転を始めた後に塗布物質Ｒを塗布面Ｔｆに供給することとしてもよい。

以上の説明では、公転半径Ｌが塗布面Ｔｆの曲率半径Ｔｆｒの概ね０．７倍になっているとしたが、これと異なる値であってもよく、公転半径Ｌが曲率半径Ｔｆｒに比べて十分大きい場合には、自転部２０の回転（自転工程：Ｓ７）を省略することが可能になる。一例として、公転半径Ｌが曲率半径Ｔｆｒの概ね３倍以上の場合は自転工程（Ｓ７）を省略することができる。なお、展延装置１の大型化を防ぐ観点から、公転半径Ｌは曲率半径Ｔｆｒの概ね５倍以下であることが好ましい。

以上の説明では、公転部１０と自転部２０との位置関係に関し、自転軸線２３ａが公転軸線１３ａに対して直交して水平に延びている関係にあることとしたが、公転軸線１３ａと自転軸線２３ａとのなす角αは塗布面Ｔｆの形状等に応じて適宜設定することができ、このなす角αは、塗布面Ｔｆが球面の場合、１５度〜１３５度とするのが好ましく、３０度〜１２０度とするのがさらに好ましく、４５度〜１０５度とするのがより好ましく、６０度〜１００度とするのがさらにより好ましく、概ね９０度（９０度±５度）とするのが特に好ましい。また、なす角αは、公転部１０の回転中及び／又は自転部２０の回転中に適宜変更することとしてもよい。典型的には、なす角αの変化に応じて公転底板１１ｂの面と公転側板１１ｓの面との間の角度も変化することとなる。また、公転部１０及び自転部２０は、公転軸線１３ａと自転軸線２３ａとが交差する場合のほか、公転軸線１３ａと自転軸線２３ａとがねじれの位置にあるように構成されていてもよく、この場合も両軸線１３ａ、２３ａが交差する場合に準じて相対的な位置関係（仮に平面に投影した場合の両者の角度等）を適宜変更させることとしてもよい。

あるいは図６の展延装置１Ａに示すように、公転軸線１３ａと自転軸線２３ａとが平行になるように、公転板１１Ａを有する公転部１０Ａ及び自転板２１Ａを有する自転部２０Ａが配置されることとしてもよい。さらには図７の展延装置１Ｂに示すように、自転軸線２３ａ１を有する自転板２１ａと自転軸線２３ａ２を有する自転板２１ｂとの２つの自転板２１ａ、２１ｂを有する自転部２０Ｂが公転側板１１ｓに設けられた構成としてもよい。この場合、それぞれの自転軸線２３ａ１、２３ａ２の公転側板１１ｓに対する角度は同じであっても異なっていてもよく、各自転板２１ａ、２１ｂの回転速度や回転のタイミングを別々に制御できることとするとよい。なお、図７に示す自転部２０Ｂの構成に倣って、自転板を３つ以上設けた構成としてもよい。自転板を複数設けた構成とすると、処理できる対象物Ｔの数を増やすことができ、生産性を向上させることができる。さらには図８の展延装置１Ｂａに示すように、図７の展延装置１Ｂから、公転側板１１ｓが側板公転軸線１３ａ２回りに回転することができるように構成して（図８では自転板２１ａ（図７参照）の図示を省略している）、公転機構内にさらに公転機構を組み込むこととし、塗布面Ｔｆのより複雑な曲面に対応できることとしてもよい。

以上の説明では、自転部２０が自転回転機構２５によって回転させられることとしたが、以下に説明するように、モータ以外の機構によって回転させられることとしてもよい。
図９は、本発明の実施の形態の第１の変形例に係る展延装置１Ｃを示しており、図９（Ａ）は概略平面図、図９（Ｂ）は自転部２０Ｃまわりの拡大部分側面図である。展延装置１Ｃでは、公転底板１１ｂが円形の板状に形成されている。公転側板１１ｓは、展延装置１（図１参照）と同様に、公転底板１１ｂの上面に固定されている。自転部２０Ｃを見ると、自転板２１及び自転軸２３のほか、タイヤ２６と、ドラム２７とを有しており、展延装置１（図１参照）が有していた自転回転機構２５（図１参照）は設けられていない。自転軸２３の、自転板２１に接続された端部とは反対側の端部は、タイヤ２６のハブに接続されている。タイヤ２６は、本実施の形態では、車輪の面が公転側板１１ｓの面と平行になり、公転底板１１ｂの円周の接線方向に回転するように自転軸２３に取り付けられている。ドラム２７は、タイヤ２６の外周面が接触する部品であり、公転底板１１ｂの外周を囲むように公転底板１１ｂの外周の外側に設けられている。ドラム２７は、公転底板１１ｂが公転軸線１３ａ回りに回転するのとは対照的に、回転等の移動が生じないように固定されている。自転軸２３にはギヤボックス２３ｇが設けられており、自転板２１の回転速度とタイヤ２６の回転速度との比を適宜設定できるように、ギヤが収納されている。ギヤボックス２３ｇは、回転速度調節部に相当する。このように構成された展延装置１Ｃでは、公転板１１が公転軸線１３ａ回りに回転する一方で、ドラム２７が回転しないため、ドラム２７に接触しているタイヤ２６が自転軸線２３ａ回りに回転し、タイヤ２６の回転に伴って、自転軸２３を介して自転板２１が所定のギヤ比で回転する。このように、展延装置１Ｃでは、公転回転機構の稼働によって、公転板１１と自転板２１とを同時に回転させることができる。なお、ドラム２７を固定する代わりに、公転底板１１ｂと同方向又は逆方向にドラム２７を回転させて、公転底板１１ｂの回転とドラム２７の回転との速度差によって自転板２１の回転速度を調節することとしてもよく、この場合はドラム２７を回転させる機構が回転速度調節部に相当することとなる。

図１０は、本発明の実施の形態の第２の変形例に係る展延装置１Ｄを示しており、図１０（Ａ）は自転部２０Ｄまわりの部分側面図、図１０（Ｂ）はクランク部２８まわりの部分正面図である。展延装置１Ｄは、自転部２０Ｄの構成が、自転板２１及び自転軸２３のほか、クランク部２８と、駆動モータ２９とを有しており、展延装置１（図１参照）が有していた自転回転機構２５（図１参照）は設けられていない。クランク部２８は、回転板２８ｐと、連接棒２８ｒと、上下移動部２８ｍと、伝達板２８ｔとを含んでいる。回転板２８ｐは、円形の板状の部材であり、板状の面が公転側板１１ｓの外側の面に沿うように配置されている。回転板２８ｐの回転中心には、自転軸２３の、自転板２１に接続された端部とは反対側の端部が接続されている。連接棒２８ｒは、回転板２８ｐと上下移動部２８ｍとを接続する部材であり、一端が回転板２８ｐの回転中心から外れた円形の外周に近い面に接続され、他端が上下移動部２８ｍの一端に接続されている。上下移動部２８ｍは、公転底板１１ｂを貫通して上下に延びる棒状の部材であり、一端が上述のように連接棒２８ｒの他端に接続されており、他端が伝達板２８ｔの面に摺動可能に載置されている。伝達板２８ｔは、駆動モータ２９の動力を上下移動部２８ｍに伝達する部材であり、円形の板状に形成されている。伝達板２８ｔは、典型的には公転底板１１ｂと概ね同じ大きさに形成されており、自転部２０Ｄが複数ある場合にすべての上下移動部２８ｍの他端を包含する大きさに形成されている。伝達板２８ｔは、公転底板１１ｂを挟んで、公転側板１１ｓの反対側に設けられている。駆動モータ２９は、伝達板２８ｔを鉛直上下に移動させる動力源であり、典型的にはサーボモータが用いられる。このように構成された展延装置１Ｄでは、公転板１１が公転軸線１３ａ回りに回転すると、上下移動部２８ｍが伝達板２８ｔの上面を摺動する。このとき、駆動モータ２９を適宜作動させて伝達板２８ｔを上下に往復移動させると、伝達板２８ｔの上下移動に伴って上下移動部２８ｍが上下して、連接棒２８ｒを介して回転板２８ｐを自転軸線２３ａ回りに回転させ、この結果自転板２１が自転軸線２３ａ回りに回転して、自転部２０Ｄの回転が行われることとなる。展延装置１Ｄでは、駆動モータ２９の作動と公転板１１の回転とが独立して行われるため、公転板１１の回転速度と自転部２０の回転速度とはそれぞれ任意の値を取ることができる。

以上の説明では、本発明の実施の形態に係る展延装置及び塗布済対象物製造方法を、一例として図１から図１０を用いて説明したが、各部の構成、構造、数、配置、形状、材質などに関しては、上記具体例に限定されず、当業者が適宜選択的に採用したものも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に包含される。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｂａ、１Ｃ、１Ｄ 展延装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ 公転部
１３ａ 公転軸線
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ 自転部
２３ａ、２３ａ１、２３ａ２ 自転軸線
６０ 制御装置
Ｌ 公転距離
Ｒ 塗布物質
Ｔ 対象物
Ｔｆ 塗布面

Claims (11)

1. 塗布物質が塗布される対象物における曲面を有する塗布対象面に前記塗布物質が塗布された塗布済対象物を製造する方法であって；
   前記塗布物質を前記塗布対象面に供給する供給工程と；
   前記供給工程において前記塗布対象面に供給された前記塗布物質のうち、あらかじめ決められた量を超える分の前記塗布物質を前記塗布対象面から離脱させる超過分離脱工程と；
   前記超過分離脱工程の後、前記塗布対象面に前記塗布物質が供給された前記対象物を、前記対象物から離れている公転軸線回りに連続的に回転させる公転工程とを備える；
   塗布済対象物製造方法。
2. 前記超過分離脱工程において前記対象物から離れた前記塗布物質を、前記公転工程の前に回収する回収工程を備える；
   請求項１に記載の塗布済対象物製造方法。
3. 塗布物質が塗布される対象物における曲面を有する塗布対象面に前記塗布物質が塗布された塗布済対象物を製造する方法であって；
   前記塗布物質を前記塗布対象面に供給する供給工程と；
   前記塗布対象面に前記塗布物質が供給された前記対象物を、前記対象物から離れている公転軸線回りに回転させる公転工程とを備え；
   前記供給工程は、前記塗布物質が前記塗布対象面の一部に接触するように構成され；
   前記公転工程の前に、前記対象物を回転させて、前記塗布物質が前記塗布対象面に接触する範囲を拡大させる予備展延工程をさらに備え；
   前記予備展延工程が、前記供給工程において前記塗布対象面に供給された前記塗布物質のうち、あらかじめ決められた量を超える分の前記塗布物質を前記塗布対象面から離脱させる超過分離脱工程を含んで構成され；
   前記公転工程の前に、前記超過分離脱工程において前記対象物から離れた前記塗布物質を回収する回収工程をさらに備える；
   塗布済対象物製造方法。
4. 前記塗布対象面に前記塗布物質が供給された前記対象物を、前記対象物が自転する際の自転軸線回りに回転させる自転工程を備える；
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の塗布済対象物製造方法。
5. 前記公転工程において前記塗布対象面上の前記塗布物質に作用する前記塗布物質を動かす力に対する、前記自転工程において前記塗布対象面上の前記塗布物質に作用する前記塗布物質を動かす力の最大値の比が０．５以下である；
   請求項４に記載の塗布済対象物製造方法。
6. 前記自転工程における回転速度が前記公転工程における回転速度よりも遅い；
   請求項４又は請求項５に記載の塗布済対象物製造方法。
7. 前記公転軸線と前記自転軸線とが交差する位置にあって、前記公転軸線と前記自転軸線とのなす角が１５度以上１６５度以下である；
   請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載の塗布済対象物製造方法。
8. 前記塗布対象面が球面又は略球面で形成されているときに、前記公転軸線に直交する方向における前記公転軸線と前記塗布対象面との最短距離の、前記塗布対象面の曲率半径に対する比が０．３以上５以下である；
   請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の塗布済対象物製造方法。
9. 前記公転軸線に直交する方向における前記公転軸線と前記塗布対象面との最短距離の、前記塗布対象面の曲率半径に対する比が３以上である；
   請求項８に記載の塗布済対象物製造方法。
10. 曲面を有する塗布対象面が形成された対象物に塗布物質を供給する供給ノズルと；
    前記対象物が自転する際の自転軸線回りに前記対象物を回転させる自転部と；
    前記対象物から離れている公転軸線回りに前記対象物を連続的に回転させる公転部と；
    前記塗布対象面に供給された前記塗布物質のうちのあらかじめ決められた量を超える分の前記塗布物質を前記塗布対象面から離脱させるように前記自転部による前記対象物の回転を制御する制御装置とを備える；
    塗布物質展延装置。
11. 請求項４乃至請求項７のいずれか１項に記載の塗布済対象物製造方法が適用される装置であって；
    前記自転部における回転速度を調節する回転速度調節部を備え；
    前記制御装置が、前記公転工程を前記公転部によって行わせると共に前記自転工程を前記自転部によって行わせるように構成され；
    前記回転速度調節部が前記制御装置で構成された；
    請求項１０に記載の塗布物質展延装置。

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