(57)【要約】【課題】優れたシール性を確保しつつ、駆動軸が所定の軸線に対して偏心回転したときに駆動軸の偏心回転力を隔壁により仕切られた一方領域に配置される回転負荷部の従動軸に伝達して従動軸を軸線に対して偏心回転させる。【解決手段】軸体３はシール部材４で軸支され、当該シール部材４により後部ブロック部２２０の開口部（穴）を塞いだ状態で後部ブロック２２０に対して揺動および回転自在となっている。軸体３の一方端部は第１角度調整部材５Ａを介して駆動軸２４に連結されており、駆動軸２４の偏心回転運動に応じて歳差運動する。また、軸体３の他方端部は第２角度調整部材５Ｂを介して従動軸３２０に連結されており、軸体３の歳差運動に応じて偏心回転する。このため、隔壁２３０の一方領域から他方領域に、逆に他方領域から一方領域に流体が流れ込むのを確実に防止しながら従動軸３２０を偏心回転することが可能となっている。【選択図】図６
2014163229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸が所定の軸線に対して偏心回転したときに前記駆動軸の偏心回転力を隔壁により仕切られた一方領域に配置される回転負荷部の従動軸に伝達して前記従動軸を前記軸線に対して偏心回転させる回転駆動機構であって、
前記軸線に対して傾斜した状態のまま、前記軸線が前記隔壁と交差する交差位置で前記隔壁に設けられた開口部に挿入されて一方端部が前記隔壁を挟んで前記一方領域の反対側の他方領域に延びるとともに他方端部が前記一方領域に延びる軸体と、
前記交差位置で前記一方領域と前記他方領域を隙間なく仕切りながら前記軸体を回転自在に軸支する円環状のシール部材と、
前記駆動軸と前記軸体の前記一方端部との角度関係を調整自在に前記駆動軸および前記一方端部を相互に連結する第１角度調整部材と、
前記軸体の前記他方端部と前記従動軸との角度関係を調整自在に前記他方端部および前記従動軸を相互に連結する第２角度調整部材とを備え、
前記駆動軸の偏心回転運動を前記第１角度調整部材によって前記軸体に伝達することで、前記軸体が前記シール部材により軸支される位置を支点として前記軸体を歳差運動させ、
前記軸体の歳差運動を前記第２角度調整部材によって前記従動軸に伝達することで、前記従動軸を偏心回転させる回転駆動機構。
【請求項２】
請求項１に記載の回転駆動機構であって、
前記偏心回転力を発生させて前記従動軸を偏心回転させる駆動部を備える回転駆動機構。
【請求項３】
請求項２に記載の回転駆動機構であって、
前記駆動部は、前記軸線に対して偏心回転する回転軸を有する駆動モータを備え、
前記回転軸が前記駆動軸として前記第１角度調整部材に直接接続される、または前記回転軸が連結部材を介して前記駆動軸に連結される回転駆動機構。
【請求項４】
請求項２に記載の回転駆動機構であって、
前記駆動部は、
前記軸線の軸方向に延びる回転軸を回転させる駆動モータと、
一方端部が前記回転軸に接続されるとともに他方端部が前記駆動軸に接続されて前記一方端部に与えられる回転駆動力に応じて前記駆動軸を偏心回転させる偏心部材と
を備える回転駆動機構。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の回転駆動機構であって、
前記支点から前記第１角度調整部材における角度調整の中心までの距離をＬ１とするとともに当該中心における前記軸線からの変位量をｅ１とし、
前記支点から前記第２角度調整部材における角度調整の中心までの距離をＬ２とするとともに当該中心における前記軸線からの変位量をｅ２としたとき、次式
ｅ１／Ｌ１＝ｅ２／Ｌ２
で示す関係が成立する回転駆動機構。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の回転駆動機構であって、
前記回転負荷部が、
断面が長円形状であるとともに流体の流れ方向に螺旋状に形成された雌ネジを有する雌ネジ型ステータと、
断面が円形形状であるとともに前記雌ネジ型ステータの前記雌ネジと接しながら偏心回転自在な雄ネジを有する雄ネジ型ロータとを備え、
前記雌ネジ型ステータの前記流れ方向の長さは前記雌ネジ型ステータの雌ネジピッチの１／４周期以上かつ１周期未満であり、
前記雄ネジ型ロータが前記従動軸として前記回転駆動機構により偏心回転され、
前記雌ネジ型ステータに対する前記雄ネジ型ロータの相対回転角に応じて前記雌ネジと前記雄ネジとの間に形成されるオリフィスが変化して前記流れ方向の流体の流量を調整するバルブである回転駆動機構。
【請求項７】
請求項６に記載の回転駆動機構であって、
前記バルブは、前記雌ネジ型ステータの前記流れ方向の長さが前記雌ネジ型ステータの雌ネジピッチの１／２周期以上かつ１周期未満となるように構成され、
前記雄ネジ型ロータを偏心回転させることで流体の流通および遮断を切り替える回転駆動機構。
【請求項８】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の回転駆動機構であって、
前記回転負荷部が、
断面が長円形状であるとともに流体の流れ方向に螺旋状に形成された雌ネジを有する雌ネジ型ステータと、
断面が円形形状であるとともに前記雌ネジ型ステータの前記雌ネジと接しながら偏心回転自在な雄ネジを前記従動軸として有する雄ネジ型ロータとを備え、
前記雌ネジ型ステータに対する前記雄ネジ型ロータの相対回転角に応じて前記雌ネジと前記雄ネジとの間に形成されるオリフィスが変化して前記流れ方向に流体を送液するポンプである回転駆動機構。
【請求項９】
流体を供給する流体供給部と、
前記流体供給部から供給される流体を吐出口から吐出するノズルと、
前記流体供給部から前記ノズルの吐出口までの流体の流路上に設けられる回転負荷部と、
前記回転負荷部を制御して前記吐出口からの流体の吐出を制御する吐出制御部とを備え、
前記回転負荷部は、
断面が長円形状であるとともに流体の流れ方向に螺旋状に形成された雌ネジを有する雌ネジ型ステータと、
断面が円形形状であるとともに前記雌ネジ型ステータの前記雌ネジと接しながら偏心回転自在な雄ネジを有する雄ネジ型ロータとを備え、
前記雌ネジ型ステータの前記流れ方向の長さは前記雌ネジ型ステータの雌ネジピッチの１／４周期以上かつ１周期未満であり、
前記雌ネジ型ステータに対する前記雄ネジ型ロータの相対回転角に応じて前記雌ネジと前記雄ネジとの間に形成されるオリフィスが変化して前記流れ方向の流体の流量を調整するバルブであり、
前記吐出制御部は、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の回転駆動機構を有し、前記雄ネジ型ロータを前記従動軸として偏心回転させて流体の吐出を調整する流体吐出装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の流体吐出装置であって、
前記ノズルと前記バルブとが近接して配置される流体吐出装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の流体吐出装置であって、
前記流体はペースト状の塗布液である流体吐出装置。
【請求項１２】
基板を保持する基板保持部と、
パターンを形成するための材料を含む流体を吐出する複数の吐出口を有するノズルと、
前記流体を前記ノズルに供給する流体供給部と、
前記複数の吐出口のうち少なくとも１つを制御対象吐出口として前記流体供給部から該制御対象吐出口に至る流路上に設けられる回転負荷部と、
前記基板保持部に保持された前記基板に対して相対的に前記ノズルを走査移動させる走査移動部と、
前記回転負荷部を制御して前記制御対象吐出口からの流体の吐出を制御する吐出制御部とを備え、
前記回転負荷部は、
断面が長円形状であるとともに流体の流れ方向に螺旋状に形成された雌ネジを有する雌ネジ型ステータと、
断面が円形形状であるとともに前記雌ネジ型ステータの前記雌ネジと接しながら偏心回転自在な雄ネジを有する雄ネジ型ロータとを備え、
前記雌ネジ型ステータの前記流れ方向の長さは前記雌ネジ型ステータの雌ネジピッチの１／４周期以上かつ１周期未満であり、
前記雌ネジ型ステータに対する前記雄ネジ型ロータの相対回転角に応じて前記雌ネジと前記雄ネジとの間に形成されるオリフィスが変化して前記流れ方向の流体の流量を調整するバルブであり、
前記吐出制御部は、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の回転駆動機構を有し、前記雄ネジ型ロータを前記従動軸として偏心回転させて流体の流量を調整するパターン形成装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のパターン形成装置であって、
前記ノズルと前記バルブとが近接して配置されるパターン形成装置。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載のパターン形成装置であって、
前記流体はペースト状の塗布液であるパターン形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、隔壁に仕切られた一方領域に配置される回転負荷部の従動軸を偏心回転させる回転駆動機構、当該回転駆動機構を用いた流体吐出装置およびパターン形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ペースト状の塗布液で基板上に微細パターンを形成するパターン形成装置では、塗布液を吐出する流体吐出装置が装備されている。この流体吐出装置では、タンクに貯留されている塗布液がノズルに圧送される。ノズルにはバルブが設けられており、モータの回転軸の回転を受けて軸がバルブ内で回転してノズルの吐出口を開閉し、当該バルブの開閉によってノズルからの塗布液の吐出が制御される。ここで、モータによりバルブを開閉する発明の一例が例えば特許文献１に記載されている。この特許文献１では、バルブを開閉する軸がギアボックスを介してパルスモータの回転軸に接続されており、当該パルスモータに対して駆動パルスを与えてバルブの開閉を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３３７０７９号公報（図１、段落００２３等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、バルブは流体の流路内に配置する一方、パルスモータについては流路外に配置する必要があり、特許文献１に具体的な構成は示されていないが、当然のことながら両者を隔壁によって仕切っている。そして、モータで発生した駆動力お回転駆動機構によりバルブに伝達する。したがって、回転駆動機構の構成部品のうち隔壁を貫いて設けられる回転軸のシール構造についても考慮する必要があり、例えばＯリング（オーリング）等のシール部材を採用するのが一般的な対応策といえる。
【０００５】
しかしながら、バルブの適用箇所によっては特殊な構造を有するバルブを用いることが要望されることがあり、特許文献１に記載の発明とＯリングによるシール構造とを組み合わせた技術をそのまま適用することができないことがある。例えば上記したようにペースト状の塗布液を用いるパターン形成装置では、塗布液の粘性が比較的高いために、一軸偏心ネジポンプ（モーノポンプ）の動作原理を利用したバルブを用いることが検討されている。このバルブは、後で具体的な構成を例示して説明するように、雌ネジ型ステータと雄ネジ型ロータとを有しており、雌ネジ型ステータに形成された雌ネジに対し、雄ネジ型ロータの雄ネジが接しながら偏心回転してステータに対するロータの相対回転角を変更可能となっている。そして、相対回転角の変化によって雌ネジと雄ネジとの間に形成されるオリフィスが変化することで流体の流量を制御する。したがって、雄ネジ型ロータに対して偏心回転力を与えてバルブを駆動する回転駆動機構が必要である。したがって、流体漏れを防止しつつ従動軸に対して偏心回転力を与えるための構成が要望されている。また、このような要望は、上記バルブに限定されず、一軸偏心ネジポンプをはじめとして隔壁の一方領域に配置されて偏心回転する回転負荷部の従動軸を偏心回転させるための回転駆動機構全般に共通するものである。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、優れたシール性を確保しつつ、駆動軸が所定の軸線に対して偏心回転したときに駆動軸の偏心回転力を隔壁により仕切られた一方領域に配置される回転負荷部の従動軸に伝達して従動軸を軸線に対して偏心回転させる回転駆動機構、および当該回転駆動機構を用いる流体吐出装置およびパターン形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明にかかる回転駆動機構は、駆動軸が所定の軸線に対して偏心回転したときに駆動軸の偏心回転力を隔壁により仕切られた一方領域に配置される回転負荷部の従動軸に伝達して従動軸を軸線に対して偏心回転させる回転駆動機構であって、軸線に対して傾斜した状態のまま、軸線が隔壁と交差する交差位置で隔壁に設けられた開口部に挿入されて一方端部が隔壁を挟んで一方領域の反対側の他方領域に延びるとともに他方端部が一方領域に延びる軸体と、交差位置で一方領域と他方領域を隙間なく仕切りながら軸体を回転自在に軸支する円環状のシール部材と、駆動軸と軸体の一方端部との角度関係を調整自在に駆動軸および一方端部を相互に連結する第１角度調整部材と、軸体の他方端部と従動軸との角度関係を調整自在に他方端部および従動軸を相互に連結する第２角度調整部材とを備え、駆動軸の偏心回転運動を第１角度調整部材によって軸体に伝達することで、軸体がシール部材により軸支される位置を支点として軸体を歳差運動させ、軸体の歳差運動を第２角度調整部材によって従動軸に伝達することで、従動軸を偏心回転させる。
【０００８】
また、この発明にかかる流体吐出装置は、流体を供給する流体供給部と、流体供給部から供給される流体を吐出口から吐出するノズルと、流体供給部からノズルの吐出口までの流体の流路上に設けられる回転負荷部と、回転負荷部を制御して吐出口からの流体の吐出を制御する吐出制御部とを備え、回転負荷部は、断面が長円形状であるとともに流体の流れ方向に螺旋状に形成された雌ネジを有する雌ネジ型ステータと、断面が円形形状であるとともに雌ネジ型ステータの雌ネジと接しながら偏心回転自在な雄ネジを有する雄ネジ型ロータとを備え、雌ネジ型ステータの流れ方向の長さは雌ネジ型ステータの雌ネジピッチの１／４周期以上かつ１周期未満であり、雌ネジ型ステータに対する雄ネジ型ロータの相対回転角に応じて雌ネジと雄ネジとの間に形成されるオリフィスが変化して流れ方向の流体の流量を調整するバルブであり、吐出制御部は、上記回転駆動機構を有し、雄ネジ型ロータを従動軸として偏心回転させて流体の吐出を調整する。
【０００９】
また、この発明にかかるパターン形成装置は、基板を保持する基板保持部と、パターンを形成するための材料を含む流体を吐出する複数の吐出口を有するノズルと、流体をノズルに供給する流体供給部と、複数の吐出口のうち少なくとも１つを制御対象吐出口として流体供給部から該制御対象吐出口に至る流路上に設けられる回転負荷部と、基板保持部に保持された基板に対して相対的にノズルを走査移動させる走査移動部と、回転負荷部を制御して制御対象吐出口からの流体の吐出を制御する吐出制御部とを備え、回転負荷部は、断面が長円形状であるとともに流体の流れ方向に螺旋状に形成された雌ネジを有する雌ネジ型ステータと、断面が円形形状であるとともに雌ネジ型ステータの雌ネジと接しながら偏心回転自在な雄ネジを有する雄ネジ型ロータとを備え、雌ネジ型ステータの流れ方向の長さは雌ネジ型ステータの雌ネジピッチの１／４周期以上かつ１周期未満であり、雌ネジ型ステータに対する雄ネジ型ロータの相対回転角に応じて雌ネジと雄ネジとの間に形成されるオリフィスが変化して流れ方向の流体の流量を調整するバルブであり、吐出制御部は、上記回転駆動機構を有し、雄ネジ型ロータを従動軸として偏心回転させて流体の流量を調整する。
【００１０】
このように構成された発明では、軸体はシール部材で軸支され、当該シール部材により上記一方領域と上記他方領域を隙間なく仕切りながら揺動および回転自在となっている。そして、この軸体の一方端部は第１角度調整部材を介して駆動軸に連結されており、駆動軸の偏心回転運動に応じて歳差運動する。また、軸体の他方端部は第２角度調整部材を介して従動軸に連結されており、軸体の歳差運動に応じて偏心回転する。このため、隔壁の一方領域から他方領域に、逆に他方領域から一方領域に流体が流れ込むのを確実に防止しながら従動軸を偏心回転することが可能となっている。
【００１１】
ここで、回転駆動機構は、上記したように駆動軸の偏心回転運動を従動軸に伝達する構成のみならず、上記偏心回転運動の駆動力、つまり偏心回転力を発生させて従動軸を偏心回転させる駆動部を備えるように構成してもよい。この駆動部としては、例えば軸線に対して偏心回転する回転軸を有する駆動モータで構成してもよい。この場合、回転軸が駆動軸として第１角度調整部材に直接接続されるように構成してもよいし、あるいは回転軸が連結部材を介して駆動軸に連結されるように構成してもよい。
【００１２】
また、上記したように回転軸が偏心回転するという特性を有する駆動モータの代わりに、一般的な駆動モータを偏心回転力の駆動源として用いてもよい。すなわち、駆動部が、軸線の軸方向に延びる回転軸を回転させる駆動モータと、一方端部が回転軸に接続されるとともに他方端部が駆動軸に接続されて一方端部に与えられる回転駆動力に応じて駆動軸を偏心回転させる偏心部材とを備えるように構成してもよい。
【００１３】
また、支点から第１角度調整部材における角度調整の中心までの距離をＬ１とするとともに当該中心における軸線からの変位量をｅ１とし、支点から第２角度調整部材における角度調整の中心までの距離をＬ２とするとともに当該中心における軸線からの変位量をｅ２としたとき、次式
ｅ１／Ｌ１＝ｅ２／Ｌ２
で示す関係が成立するように構成するのが望ましい。このように構成した場合、歳差運動において支点位置で軸体は常に軸線と一致し、しかも軸線からの変位をゼロに抑えることができる。その結果、軸体の軸支位置、つまりシール部材の配設位置での気密性および液密性を高めることができ、流体の漏れをより確実に防止することができる。
【００１４】
さらに、本発明にかかる回転駆動機構により駆動する回転負荷部の一例としては、一軸偏心ネジポンプ（モーノポンプ）や当該ポンプの動作原理を利用したバルブが該当し、これらを構成する雄ネジ型ロータを従動軸として偏心回転させることができる。また、本発明にかかる流体吐出装置やパターン形成装置では、上記バルブを回転負荷部として用いており、上記回転駆動機構を用いることで隔壁からの流体の漏れを防止しながら高精度な流体の流量調整を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば、シール部材により隔壁の一方領域と他方領域を隙間なく仕切った状態で軸体を軸支している。そして、その軸支された位置を支点として当該軸体を隔壁に対して歳差運動させることで駆動軸の偏心回転力を従動軸に伝達している。したがって、隔壁で仕切られた両側の領域（一方領域および他方領域）のシール性を確保しながら従動軸を偏心回転させることが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明にかかる流体吐出装置の一実施形態の外観を示す図である。
【図２】図１に示す流体吐出装置の断面図である。
【図３】図１に示す流体吐出装置で用いるバルブの構成を示す斜視図である。
【図４】吐出方向に対して直交する断面におけるステータおよびロータの形状を示す図である。
【図５】吐出制御部に装備される回転駆動機構を示す拡大斜視図である。
【図６】回転駆動機構の動作を模式的に示す図である。
【図７】回転駆動機構の角度調整部材の部分拡大図である。
【図８】本発明にかかるパターン形成装置の一実施形態を示す図である。
【図９】図８のパターン形成装置を用いて形成される太陽電池セルの例を示す図である。
【図１０】図８の装置によるフィンガー電極形成の様子を模式的に示す図である。
【図１１】本実施形態によるパターン形成処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
Ａ．回転駆動機構を装備する流体吐出装置
Ａ−１．概略構成
図１は本発明にかかる流体吐出装置の一実施形態の外観を示す図である。また、図２は図１に示す流体吐出装置の断面図である。この流体吐出装置１００は前部ブロック部２１０と後部ブロック部２２０とを一体化したノズルブロック２００を有している。この前部ブロック部２１０はノズルとして機能するものであり、その内部に図示を省略する流体供給部から圧送されてくる流体を貯留する貯留空間２１１が形成されるとともに、前端部に４つの吐出口２１２が一列で設けられている。各吐出口２１２は前部ブロック部２１０の外面に露出している。
【００１８】
吐出口２１２毎に吐出口２１２の直前位置にバルブ３００が設けられるとともに、各ノズル３００を制御して流体の吐出を調整する吐出制御部４００が設けられている。それら４つの吐出制御部４００はいずれも本発明にかかる回転駆動機構を利用してバルブ３００を開閉させるものであり、それぞれ独立して作動することで貯留空間２１１内の流体の各吐出口２１２からの吐出を制御する。なお、本実施形態では、吐出口２１２の配列方向を「配列方向Ｐ」と称し、各吐出口２１２からの流体の吐出方向を「吐出方向Ｑ」と称し、これら配列方向Ｐおよび吐出方向Ｑと直角に交差する交差方向を「交差方向Ｒ」と称する。また、本実施形態では、吐出口２１２の狭ピッチ化（具体的には、２［ｍｍ］ピッチ）を図るべく、一軸偏心ネジポンプ（モーノポンプ）を応用した小型化で高精度なバルブ３００を用いている。以下、バルブ３００の基本原理、バルブ３００の構成および動作について説明した後、吐出制御部４００の構成および動作について説明する。
【００１９】
Ａ−２．バルブの基本原理
本願発明者は、従来より一軸偏心ネジポンプ（モーノポンプ）について種々の研究や改良などを検討しているが、その研究中に一軸偏心ネジポンプが一定の条件を満たすことでバルブとして機能するという知見を得た。一軸偏心ネジポンプは、例えば米国特許第５１２０２０４号明細書に記載されているように、流体の送出方向に延設された雄ネジ型ロータを、同一方向に延設される雌ネジ型ステータに嵌挿し、当該雌ネジ型ステータに対して相対的に偏心回転させることで流体を送り出すものであり、従来より広く使用されている。雌ネジ型ステータはフッ素ゴムなどの弾性部材で構成されており、送出方向に直交する、いずれの断面においても長円形状となっている雌ネジを有している。一方、雄ネジ型ロータはステンレスなどの金属材料で構成されており、送出方向に直交する各断面は円形形状を有している。そして、雌ネジ型ステータに対して雄ネジ型ロータが所定の偏心量で回転することでポンプとして機能する。
【００２０】
ここで、ポンプとして機能させるためには、ポンプの軸方向（送出方向）の長さ（以下「本体長さ」という）をステータの雌ネジピッチの１周期以上とする必要ある。というのも、この条件を満足しなければ、ステータとロータとでキャビティと称される密閉空間を形成することができないからである。一方、本体長さがステータの雌ネジピッチの１周期よりも短くしていくと、ステータに対するロータの相対回転角θ（０゜≦θ≦３６０゜、あるいは−１８０゜≦θ≦１８０゜）に応じて雌ネジと雄ネジとの間に形成されるオリフィスが変化する。
【００２１】
より詳しくは、本体長さＶＬが、ステータの雌ネジピッチの１周期未満で、かつ１／２周期以上となっているときには、特定の相対回転角θ１で全開状態となる。また、別の相対回転角θ２で全閉状態となる。したがって、相対回転角を角度θ１と角度θ２とに切り替えることで流体の流通と遮断とを制御可能となる。つまり、開閉バルブとして機能する。なお、本体長さＶＬが雌ネジピッチの１／２周期より長い場合には、全閉状態となる回転角の範囲は広がるとともに全開状態でのオリフィスは、本体長さＶＬが雌ネジピッチの１／２周期であるときの全開状態でのオリフィスよりも小さくなる。
【００２２】
さらに相対回転角が角度θ１から角度θ２に移行する間、逆に角度θ２から角度θ１に移行する間では、雌ネジと雄ネジとの間に形成されるオリフィスは相対回転角に応じて徐々に変化する。したがって、この現象を利用することで流量調整が可能となる。これらの点については、本体長さＶＬがステータの雌ネジピッチの１／２周期となっているバルブの動作を後で図６を参照しつつ詳述する。
【００２３】
また、本体長さＶＬがステータの雌ネジピッチの１／２周期未満となると、全閉状態が得られず、開閉バルブとしては機能しない。しかしながら、相対回転角に応じてオリフィスが変化するため、流量調整は可能となっている。ただし、本体長さＶＬがステータの雌ネジピッチの１／４周期よりも短くなると、相対回転角に応じたオリフィスの変化量は非常に小さくなり、事実上、流量調整は難しくなる。
【００２４】
上記バルブ３００は上記知見に基づくものであり、当該バルブ３００は次のように構成されて流量調整を行うことが可能となっている。以下、図３および図４を参照しつつバルブ３００の構成および動作について説明する。
【００２５】
Ａ−３．バルブの構成および動作
図３は図１に示す流体吐出装置で用いるバルブの構成を示す斜視図である。流体吐出装置１００に装備される４つのバルブ３００はいずれも同一構成を有している。バルブ３００は、流体の吐出方向（＋Ｑ）に対して直交する断面が長円形状を有するとともに吐出方向（＋Ｑ）に螺旋状に形成された雌ネジを有する雌ネジ型ステータ３１０と、吐出方向（＋Ｑ）に対して直交する断面が円形形状であるとともに雌ネジ型ステータ３１０の雌ネジ３１１と接しながら偏心回転自在な雄ネジ３２１を有する雄ネジ型ロータ３２０とを備えている。この実施形態では、ステータ３１０の軸方向（吐出方向Ｑ）の長さ、つまり本体長さＶＬがステータ３１０の雌ネジピッチの１／２周期となっている。なお、以下においては、雌ネジ型ステータ３１０および雄ネジ型ロータ３２０をそれぞれ単に「ステータ３１０」および「ロータ３２０」と称する。
【００２６】
このロータ３２０の後端部には、後で詳述する吐出制御部４００が取り付けられている。そして、吐出制御部４００によりロータ３２０が偏心回転して流量制御を行う。
【００２７】
図４は吐出方向に対して直交する断面におけるステータおよびロータの形状を示す図である。この実施形態では、図３（ａ）に示すように、ステータ３１０の軸方向（吐出方向Ｑ）の長さ、つまり本体長さＶＬはステータ３１０の雌ネジピッチの１／２周期となっている。そして、吐出方向（＋Ｑ）に対して直交する７つの断面、つまり図３（ｂ）に示すように、
(1)断面…吐出口２１２側（同図の下側）のバルブ端部での断面、
(2)断面…(1)断面から雌ネジネジピッチの１／１２周期だけ離れた位置での断面、
(3)断面…(1)断面から雌ネジネジピッチの２／１２周期だけ離れた位置での断面、
(4)断面…(1)断面から雌ネジネジピッチの３／１２周期だけ離れた位置での断面、
(5)断面…(1)断面から雌ネジネジピッチの４／１２周期だけ離れた位置での断面、
(6)断面…(1)断面から雌ネジネジピッチの５／１２周期だけ離れた位置での断面、
(7)断面…(1)断面から雌ネジネジピッチの６／１２周期だけ離れた位置、つまり吐出制御部４００側（同図の上側）のバルブ端部での断面、
でのステータ３１０およびロータ３２０の断面形状を、ロータ３２０を偏心回転の中心軸（吐出口２１２の中心軸）を中心として０゜、９０゜、１８０゜、２７０゜だけ回転させた場合について、図示したものが図４である。なお、同図中のハッチング領域はキャビティが開であることを示している。
【００２８】
まず、ロータ３２０の回転角θが０°の場合、図４の最上行に示すように、上側キャビティＵＣＶおよび下側キャビティＤＣＶに着目すると、上側キャビティＵＣＶは(1)断面で閉であり、下側キャビティＤＣＶは(7)断面において閉であるので、バルブ３００としては閉成状態となっている。また、ロータ３２０の回転角θが９０°の場合、図４の上から２番目の行に示すように、上側キャビティＵＣＶはどの断面でも開であるので、バルブ３００としては開成状態である。同様に、ロータ３２０の回転角θが１８０°と２７０゜の場合についても、それぞれ閉成状態および開成状態であることが解る。つまり、上記のように構成されたバルブ３００は、ロータ３２０の９０°回転ごとに開閉を繰り返すバルブである。ちなみに全閉は、ロータ３２０の回転角θが０°と１８０°の場合である。また、全開は、ロータ３２０の回転角θが９０°と２７０°の場合のみであり、それ以外では一部開となる。したがって、図示を省略する装置全体を制御する制御部により吐出制御部４００の回転駆動部４１０を一定時間だけ作動させてロータ３２０の回転角θを０゜、９０゜、１８０゜、２７０゜に制御することでバルブ３００の開閉を制御することができる。また、全開状態から全閉状態に移行する、あるいは全閉状態から全開状態に移行する、例えば回転角θが０゜から９０に移行するとき、オリフィスが連続的に変化してバルブ３００を流通して吐出口２１２に供給される流体の流量を調整可能となっている。
【００２９】
以上のように、流体吐出装置１００では、上記した「Ａ−２．バルブの基本原理」の項で説明したバルブ３００が用いられているため、ステータ３１０に対するロータ３２０の回転角を調整することで、吐出口２１２からの流体の吐出および停止を切り替えることができるとともに、吐出流量も調整可能となっている。また、この実施形態では、ステータ３１０内でロータ３２０を偏心回転させるのみであり、構成部品の変形がなく、高精度な流体吐出を安定して行うことができる。
【００３０】
また、従来のようにモータによって軸が回転して吐出口を開閉する装置（例えば特開２００９−６２３３号公報に記載の装置）と比較して次の作用効果が得られる。すなわち、従来装置では軸力を発生させるために比較的大きなモータが必要であるのに対し、本実施形態ではその必要がないため、ロータ３２０の回転駆動源（次に説明する吐出制御部４００の回転駆動部４１０）の小型化を図ることができる。このことは流体吐出装置１００の小型化に大きく寄与する。
【００３１】
また、本実施形態では、螺旋状の雄ネジ３２１を有するロータ３２０を回転させることで全開状態から全閉状態に移行させる、または全閉状態から全開状態に移行させるため、ロータ３２０の回転方向に応じたポンプ効果が得られる。例えば図３（ｂ）では、バルブ３００のロータ３２０を同図において時計回りに偏心回転させると、吐出方向（＋Ｑ）と逆の方向（−Ｑ）にポンプ効果が作用する。したがって、当該バルブ３００の下方側に吐出口２１２が配置されている流体吐出装置１００では、ロータ３２０を同図において時計回りに偏心回転させて全閉状態に切り替えると、全閉状態に移行しながらポンプ効果により吐出口２１２側の流体をバルブ３００側に引き戻す。いわゆるサックバック効果が得られる。また、ロータ３２０を同図において反時計回りに偏心回転させて全開状態に切り替えると、全開状態に移行しながらポンプ効果により吐出口２１２側に流体を押し出す。いわゆる圧送効果が得られ、バルブ３００の応答速度を高めることができる。よって、吐出口２１２から流体を吐出させる際には、同図において反時計回りにロータ３２０を偏心回転させることで圧送効果を発生させる一方、流体の吐出を停止する際には逆方向にロータ３２０を偏心回転させることでサックバック効果を発生させて吐出口２１２から流体が垂れるのを防止するのが好適である。
【００３２】
Ａ−４．吐出制御部の構成および動作
図５は吐出制御部に装備される回転駆動機構を示す拡大斜視図である。また、図６は回転駆動機構の動作を模式的に示す図であり、構成理解を容易にするために前部ブロック部２１０を除いた状態でしかも軸体の偏心を明確にするために軸体の偏心を貫通孔２２１に比べて拡大誇張して図示している。さらに、図７は回転駆動機構の角度調整部材の部分拡大図であり、図６中の領域Ｒを拡大した図面である。以下、図２、図５ないし図７を参照しつつ吐出制御部４００の構成および動作を説明する。
【００３３】
４つの吐出制御部４００は基本的に同一である。各吐出制御部４００は、本発明のかかる回転駆動機構の一実施形態である回転駆動機構１を利用して軸線ＡＸに対するロータ３２０の偏心回転を制御するものである。この回転駆動機構１は、駆動部２、軸線ＡＸに対して傾斜して延びる円柱状の軸体３、Ｏリング（オーリング）４、２つの角度調整部材５Ａ、５Ｂおよび透過式光電センサ（図示省略）を有している。これらのうち駆動部２はバルブ３００のロータ３２０を偏心回転させるための偏心回転力を発生するものであり、後部ブロック部２２０に設けられた貫通孔２２１の（−Ｑ）側開口から後部ブロック部２２０の内部に配置される。この駆動部２は、マイクロ電動モータ（例えば並木精密宝石社製のマイクロモータＳＬＢシリーズ）と減速器を一体化した駆動発生ユニット２１、第１連結軸２２、リジッドカップリング２３、第２連結軸２４、およびエンコーダ（図示省略）で構成されている。
【００３４】
マイクロ電動モータの回転軸は減速器を介して第１連結軸２２と接続されている。さらに、当該第１連結軸２２はリジッドカップリング２３により第２連結軸２４の（−Ｑ）側端部に連結されている。そして、マイクロ電動モータが作動されると、マイクロ電動モータの回転軸の回転が減速器で例えば１／３０に減速された後、第１連結軸２２およびリジッドカップリング２３を介して第２連結軸２４に伝達され、第２連結軸２４が駆動部２の駆動軸として回転するが、マイクロ電動モータの回転軸自体がラジアル方向に傾いているため、駆動部２の駆動軸（第２連結軸）２４は軸線ＡＸに対して偏心回転する。なお、本実施形態では、図２（ａ）に示すように、第２連結軸２４の長さを２種類用意し、リジッドカップリング２３の配設位置を吐出方向Ｑにおいて２段階に設定している。なお、同図中の符号２２２は、リジッドカップリング２３の着脱作業を行うための作業用貫通孔である。
【００３５】
駆動部２の駆動軸２４は第１角度調整部材５Ａを介して軸体３の（−Ｑ）側端部と連結されている。この第１角度調整部材５Ａは駆動軸２４と軸体３の（−Ｑ）側端部との角度関係を調整する機能を有しており、本実施形態では次のように構成されたものが用いられている。すなわち、角度調整部材５Ａは、例えば図７に示すように、軸方向Ｑに延びる軸形状を有しており、駆動部２側（同図の上方側）に角度調整部５１が設けられるとともに、軸体３側（同図の下方側）に角度調整部５２が設けられている。そして、角度調整部５１の（−Ｑ）側の端部が駆動軸２４に連結され、角度調整部５２の（＋Ｑ）側の端部が軸体３に連結され、さらに角度調整部５１の（＋Ｑ）側の端部と角度調整部５２の（−Ｑ）側の端部が相互に直結されている。
【００３６】
角度調整部５１では、軸方向Ｑと直交する第１直交方向Ｐから円柱形状の角度調整部材５Ａの側面を軸方向Ｑに一定のピッチＰＴで連続的に削り取ることで、複数のノッチ部（第１凹部）ＮＴ１を軸方向Ｑに連設した波板形状の主面５１ａが形成されている。また、主面５１ａの反対側においても、第１直交方向Ｐから角度調整部材５Ａの側面を一定のピッチＰＴで連続的に削り取ることで、図７への図示を省略しているが、複数のノッチ部（第２凹部）を軸方向Ｑに配設した波板形状の主面が形成されている。こうして角度調整部材５Ａの中央部分に厚さ１００［μｍ］程度の波板形状部位を形成しており、当該部位に屈曲性を与えている。なお、主面５１ａに設けたノッチ部ＮＴ１の個数および形状はもう一方の主面に設けたノッチ部と同一であり、複数対をなすようにノッチ部が配置され、これによって上記波板形状部位に複数のくびれ部５１ｃが構成され、板バネ効果を発揮する。なお、ノッチ部の形状は任意であるが、本実施形態ではノッチ部の先端断面を図６に示すように円弧状形状に仕上げている。この点は、次に説明する角度調整部５２のノッチ部でも同様である。
【００３７】
角度調整部５２は、軸方向Ｑから見て角度調整部５１と直交している点を除き、角度調整部５１と同様の構成を有している。すなわち、角度調整部５２は、軸心を中心に角度調整部５１を９０゜回転させたものと同一の構造を有している。より詳しくは、角度調整部５２では、軸方向Ｑおよび第１直交方向Ｐと直交する第２直交方向Ｒから角度調整部材５Ａの側面を軸方向Ｑに一定のピッチＰＴで連続的に削り取ることで、複数のノッチ部（第３凹部）ＮＴ３を軸方向Ｑに配設した波板形状の主面５２ａが形成されている。また、主面５２ａの反対側においても、第２直交方向Ｒから角度調整部材５Ａの側面を一定のピッチＰＴで連続的に削り取ることで、複数のノッチ部（第４凹部）ＮＴ４を軸方向Ｑに配設された波板形状の主面５２ｂが形成されている。したがって、角度調整部材５Ａでは、軸方向Ｑから見て主面５２ａ、５２ｂは主面５１ａに対して直交関係にある。なお、本実施形態では、主面５２ａに設けたノッチ部ＮＴ３の個数および形状は主面４１４に設けたノッチ部ＮＴ４と同一であり、複数対をなすようにノッチ部（第３凹部）ＮＴ３とノッチ部（第４凹部）ＮＴ４が配置され、これによって複数のくびれ部５２ｃが構成されている。
【００３８】
本実施形態では、直交関係を有する角度調整部５１、５２が軸方向Ｑに直列に形成されており、軸方向Ｑと直交する任意の方向に屈曲して駆動軸２４と軸体３との角度関係を調整自在となっている。このため、駆動軸２４および軸体３が軸線ＡＸに対して偏角している場合であっても、それに応じた曲げ応力が角度調整部材５Ａに作用し、くびれ部５１ｃ、５２ｃの両方あるいは一方の幅が変化して上記偏角を吸収する。例えば図６に示すように、ＰＱ平面内で偏角が存在するとき、角度調整部５２が主体的に屈曲してくびれ部５２ｃの幅が変化する。
【００３９】
また、角度調整部５１、５２のいずれにおいても複数のくびれ部を設けて偏角を吸収しているために、次の作用効果が得られる。各角度調整部５１、５２において偏角を吸収するためには、例えば波板形状部分を平板形状に仕上げるように構成する、換言すると単一のくびれ部で構成して板ばねとして機能させてもよいが、この場合、中央部に曲げ応力が集中しやすく、強度低下を招いてしまう。これに対し、本実施形態では、複数のくびれ部を設けているため、曲げ応力が複数のくびれ部に分散され、その結果、角度調整部材５Ａは優れた耐力を有する。
【００４０】
このように構成された第１角度調整部材５Ａを介して軸体３の（−Ｑ）側端部は駆動軸２４と連結されているが、その軸体３は上述したように軸線ＡＸに対して傾斜しており、その状態のままＯリング固定板２３０に穿設された開口部２３０ａに挿通され、軸体３の（＋Ｑ）側端部は貯留空間２１１に延びている。このＯリング固定板２３０は後部ブロック部２２０にネジなどの締結金具で取り付けられ、Ｏリングを後部ブロック部２２０に圧着することで貯留空間２１１と貫通孔２２１とを隙間なく仕切っている。
【００４１】
このＯリング固定板２３０には、ロータ３２０毎に軸線ＡＸと交差する交差位置に開口部２３０ａが設けられている。各開口部２３０ａは軸体３の外径よりも若干大きな内径を有しており、軸線ＡＸに対して傾けた状態で軸体３を挿通可能となっている。また、各交差位置には、フッ素ゴム等の材質で作成されたＯリング４が配置され、Ｏリング固定板２３０の一方領域（貯留空間２１１）と他方領域（貫通孔２２１の内部空間）を隙間なく仕切るように軸体３に取り付けられて、シール部材として機能している。なお、Ｏリング４の小型化が困難な場合には、Ｏリング４の代わりに円筒状のゴムを使用してもよい。
【００４２】
このように、本実施形態では、Ｏリング固定板２３０が貯留空間２１１と貫通孔２２１の間に隔壁として設けられるとともに、各交差位置にＯリング４を設けてシールしているため、貯留空間２１１内に流通する流体が貫通孔２２１に流入したり、貫通孔２２１内の空気が貯留空間２１１内の流体に混入するのを効果的に防止している。しかも、Ｏリング４の取り付け位置を支点として軸体３は僅かながらも揺動自在に支持されており、後述するように当該支点を中心に歳差運動可能となっている。
【００４３】
軸体３の（＋Ｑ）側端部は貯留空間２１１に延びており、第２角度調整部材５Ｂを介してバルブ３００のロータ３２０に連結されている。この第２角度調整部材５Ｂは第１角度調整部材５Ａと同様に構成されており、軸体３に対して第１角度調整部材５Ａと対称な構成を有している。つまり、第２角度調整部材５Ｂも軸方向（吐出方向Ｑ）に延びる軸形状を有しており、軸体３側（図６の上方側）に角度調整部５２が設けられるとともに、バルブ３００側（同図の下方側）に角度調整部５１が設けられている。そして、角度調整部材５Ｂの角度調整部５２の（−Ｑ）側端部が軸体３の（＋Ｑ）側端部に連結されるとともに、角度調整部材５Ｂの角度調整部５１の（＋Ｑ）側端部がバルブ３００のロータ３２０に溶接されている。
【００４４】
以上のように、本実施形態では、軸体３はＯリング４で軸支され、当該Ｏリング４により後部ブロック部２２０の開口部（穴）を塞いで貯留空間２１１と貫通孔２２１の内部空間を隙間なく仕切りながら揺動および回転自在となっている。そして、駆動部２のマイクロ電動モータが作動すると、駆動部２の駆動軸２４が軸線ＡＸに対して偏心回転するが、その偏心回転力が第１角度調整部材５Ａを介して軸体３に与えられ、軸体３はＯリング４の配設位置を支点として歳差運動（「みそすり運動」、「すりこぎ運動」とも呼ばれている）を行う。また、この軸体３の（＋Ｑ）側端部は第２角度調整部材５Ｂを介してバルブ３００のロータ３２０に連結されているため、軸体３の歳差運動に応じてロータ３２０が軸線ＡＸを中心に偏心回転する。したがって、貯留空間２１１内の流体が貫通孔２２１に流入する、また貫通孔２２１内の空気が貯留空間２１１内の流体に入り込むという不都合を効果的に防止する、つまり優れたシール性を確保しながらロータ３２０の偏心回転を制御して流体の流量を制御することができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、駆動部２で発生する偏心回転をロータ３２０の偏心回転に適合させるために、次に説明するようにレバー比を「２」に設定している。すなわち、上記のように構成された第１角度調整部材５Ａ、５Ｂでは、基本的に角度調整部５１、５２の中心点が角度調整の中心であり、例えば図６に示すケースでは角度調整部５２、５２が主体的に屈曲して角度調整される。この場合、角度調整部５２、５２の中心点が角度調整の中心であり、軸体３３の歳差運動の支点となるＯリング４から角度調整部材５Ａの角度調整部５２の中心点Ｐ１までの距離を「Ｌ１」、Ｏリング４から角度調整部材５Ｂの角度調整部５２の中心点Ｐ２までの距離を「Ｌ２」とし、中心点Ｐ１における駆動部２の軸線ＡＸからの変位量を「ｅ１」とし、中心点Ｐ２における駆動部２の軸線ＡＸからの変位量を「ｅ２」とすれば、
ｅ１／Ｌ１＝ｅ２／Ｌ２
で示す関係が成立する。したがって、例えば距離Ｌ１＝２［ｍｍ］、距離Ｌ２＝４［ｍｍ］となっており、変位量ｅ２＝１２０［μｍ］である場合、上記レバー比（＝２）から変位量ｅ１は６０［μｍ］となり、それを角度調整部材５Ａ、５Ｂにより吸収する。また、駆動源として上記マイクロ電動モータを用いることにより、駆動部２の回転軸のラジアル方向クリアランス、つまり変位量ｅ１＝６０［μｍ］が、駆動軸２４の延長線上で倍加し、距離Ｌ３＝６［ｍｍ］の位置では、１２０μｍ（片側６０μｍ）となることを利用して変位量ｅ１＝６０［μｍ］を吸収することができる。このように構成した場合、Ｏリング４を設けた支点位置では軸体３３は軸線ＡＸと一致し、しかも歳差運動中での軸体３からの変位をゼロに抑えることができる。その結果、軸体３３の軸支位置、つまりＯリング４の配設位置でのシール性を高めることができ、流体の漏れをより確実に防止することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、図５に示すように、駆動部２に近接して回転軸４３０に光が通過する横穴４３１が形成されていて当該横穴４３１を透過式光電センサで検出する度にパルス信号を出力するように構成され、回転軸４３０の概ねの角度を検出可能となっている。さらに、マイクロ電動モータの回転軸が１回転する毎にエンコーダからパルス信号が１回出力されるように構成されている。そして、これらの信号を使用して原点を正確に決定し、バルブ３００のロータ３２０の偏心回転位置を制御することで、上記したように吐出量を制御可能となっている。
【００４７】
このように、本実施形態では、Ｏリング固定板２３０が本発明の「隔壁」の一例に相当しており、そのＯリング固定板２３０の（＋Ｑ）側の領域、つまり貯留空間２１１が本発明の「隔壁により仕切られた一方領域」に相当し、（−Ｑ）側の領域、つまり貫通孔２２１の内部空間が本発明の「隔壁を挟んで前記一方領域の反対側の他方領域」に相当している。また、駆動発生ユニット２１のマイクロ電動モータが本発明の「駆動モータ」の一例に相当している。また、バルブ３００が本発明の「回転負荷部」の一例に相当しており、バルブ３００のロータ３２０が本発明の「従動軸」として機能している。
【００４８】
Ｂ．パターン形成装置
ところで、上記した流体吐出装置についてはパターン形成装置に適用することができ、当該適用によって優れた作用効果が発揮される。以下、流体吐出装置１００をパターン形成装置に適用した実施形態を例示して説明する。
【００４９】
パターン形成装置は、パターンを形成するための材料を含んだ塗布液を基板上に塗布しこれを硬化させる装置であり、例えば光電変換面を有する基板に配線パターンを形成して光電変換デバイスを製造する技術に適用可能である。この技術では、多数の吐出口を有するノズルを基板に対し走査移動させるとともに、各吐出口からパターン形成材料を含む塗布液を吐出させることによって、互いに平行で長さの等しい多数のライン状パターンを基板上に形成している。
【００５０】
ところで、この種のパターン形成装置によってパターンを形成すべき基板の形状は様々である。例えば、太陽電池セルの基板として用いられる単結晶シリコン基板としては、正方形の四隅を切り落としたような八角形としたものがある。これは、円形の単結晶シリコンウエハの面積を有効に活用するためである。そのため、形成すべきパターンの長さは必ずしも一定ではない。
【００５１】
そこで、本発明にかかるパターン形成装置では、流体供給部から各吐出口までの流路上に上記バルブを設け、吐出口毎にバルブを開閉制御して塗布液の吐出および吐出停止を制御することで矩形形状ではない基板（以下、「異形基板」という）に対しも、塗布により効率よくパターンを形成することができる。以下、図８ないし図１１を参照しつつ本発明にかかるパターン形成装置の一実施形態について詳述する。
【００５２】
図８は本発明にかかるパターン形成装置の一実施形態を示す図である。このパターン形成装置ＰＦは、例えば表面に光電変換層を形成された単結晶シリコンウエハなどの基板Ｗ上に導電性を有する電極配線パターンを形成し、例えば太陽電池として利用される光電変換デバイスを製造する装置である。この装置ＰＦは、例えば光電変換デバイスの光入射面に集電電極パターンを形成するという用途に好適に使用することができる。
【００５３】
このパターン形成装置ＰＦでは、基台１１１０上にステージ移動機構１２００が設けられ、基板Ｗを保持するステージ１３００がステージ移動機構１２００により図８に示すＸ−Ｙ平面内で移動可能となっている。基台１１１０にはステージ１３００を跨ぐようにしてフレーム１１２１が固定され、フレーム１１２１には塗布ヘッド部１５００が取り付けられている。
【００５４】
ステージ移動機構１２００は、ステージ１３００をＸ方向に移動させるＸ方向移動機構１２１０、Ｙ方向に移動させるＹ方向移動機構１２２０、および、Ｚ方向を向く軸を中心に回転させるθ回転機構１２３０を有する。Ｘ方向移動機構１２１０は、モータ１２１１にボールねじ１２１２が接続され、さらに、Ｙ方向移動機構１２２０に固定されたナット２１３がボールねじ１２１２に取り付けられた構造となっている。ボールねじ１２１２の上方にはガイドレール１２１４が固定され、モータ１２１１が回転すると、ナット２１３とともにＹ方向移動機構１２２０がガイドレール１２１４に沿ってＸ方向に滑らかに移動する。
【００５５】
Ｙ方向移動機構１２２０もモータ１２２１、ボールねじ機構およびガイドレール１２２４を有し、モータ１２２１が回転するとボールねじ機構によりθ回転機構１２３０がガイドレール１２２４に沿ってＹ方向に移動する。θ回転機構１２３０はモータ２３１によりステージ１３００をＺ方向を向く軸を中心に回転させる。以上の構成により、塗布ヘッド部１５００の基板Ｗに対する相対的な移動方向および向きが変更可能とされる。ステージ移動機構１２００の各モータは、装置各部の動作を制御する制御部１６００により制御される。
【００５６】
さらに、θ回転機構１２３０とステージ１３００との間には、ステージ昇降機構１２４０が設けられている。ステージ昇降機構１２４０は、制御部１６００からの制御指令に応じてステージ１３００を昇降させ、基板Ｗを指定された高さ（Ｚ方向位置）に位置決めする。ステージ昇降機構１２４０としては、例えばソレノイドや圧電素子などのアクチュエータによるもの、ギヤによるもの、楔の噛み合わせによるものなどを用いることができる。
【００５７】
塗布ヘッド部１５００のベース１５１０には、液状（ペースト状）の塗布液を内部に貯留し制御部１６００からの制御指令に応じて該塗布液を基板Ｗに向けて吐出する流体供給部１５２０が設けられている。流体供給部１５２０は、内部が空洞となって塗布液を貯留するシリンジポンプ１５２１と、該ポンプ１５２１の内部空間に挿入されたプランジャ１５２４とを備えている。プランジャ１５２４は、制御部１６００により駆動制御されるモータ、ソレノイド等のアクチュエータまたは圧縮空気等によって上下駆動され、シリンジポンプ１５２１の内部空間に貯留された塗布液を加圧する。
【００５８】
また、流体供給部１５２０の下部には塗布液を基板Ｗに向けて吐出する機能を有する吐出ノズル１５５０が取り付けられている。吐出ノズル１５５０の詳しい構造については後述するが、その先端部には複数の吐出口１５５１がＹ方向に一列で形成されるとともに、流体供給部１５２０と各吐出口とを連通する塗布液流路が設けられている。また、各塗布液流路上に図３に示すバルブが設けられている。このため、プランジャ１５２４の作動によりシリンジポンプ１５２１が作動することで塗布液がノズル１５５０に向けて圧送され、さらに各バルブが開閉することで吐出口１５５１毎に個別に塗布液の吐出がオン・オフ制御される。
【００５９】
また、塗布ヘッド部１５００のベース１５１０には、基板Ｗに向けてＵＶ光（紫外線）を照射する光照射部１５３０が取り付けられている。光照射部１５３０は、紫外線を発生する光源ユニット１５３２に光ファイバ１５３１を介して接続される。図示を省略しているが、光源ユニット１５３２はその光出射部に開閉自在のシャッターを有しており、その開閉および開度によって出射光のオン・オフおよび光量を制御することができる。光源ユニット１５３２は制御部１６００により制御されている。
【００６０】
図９は図８のパターン形成装置を用いて形成される太陽電池セルの例を示す図である。この太陽電池セルＳは、単結晶シリコン基板Ｗの表面（光電変換面および反射防止膜が設けられた面）に、幅が細い多数のフィンガー配線パターンＦと、これらを横断するように設けられたより幅広のバス配線パターンＢとを設けた構造を有している。フィンガー配線パターンＦとバス配線パターンＢとはその交点において電気的に接続されている。
【００６１】
各部の寸法については、例えばフィンガー配線パターンＦの幅および高さが５０μｍ程度、バス配線パターンＢの幅が１．８ｍｍないし２．０ｍｍ、高さが５０μｍないし７０μｍとすることができるが、これらの数値に限定されるものではない。
【００６２】
シリコン基板Ｗは、概略正方形の四隅を切り取ってなる、中心軸Ｃに対して線対称な八角形をしている。これは、略円柱形に製造される単結晶シリコンロッドから切り出したウエハが円板形状をしており、その表面積を有効に利用して基板Ｗを作成する必要性から生じた形状である。
【００６３】
このため、基板Ｗ上に多数形成されるフィンガー電極Ｆは、基板Ｗの中央部の略矩形とみなせる矩形領域ＲＲでは一定の長さを有しているが、端部領域ＥＲではその形状に合わせて１本ごとに長さが異なっている。具体的には、矩形領域ＲＲに形成される複数の電極Ｆｒはいずれも基板Ｗの長さより少し短い同一の長さを有しているのに対し、端部領域ＥＲに形成される電極Ｆｅは、基板Ｗ端面の後退に伴って長さが変化し、基板最端部に近いものほど短くなっている。図９の例では、基板中央の矩形領域ＲＲに２０本の同一長の電極パターンＦｒ、基板両端部の端部領域ＥＲに互いに長さの異なる３本ずつの電極パターンＦｅがそれぞれ形成される。なお、これは単なる一例であり、パターンの本数はこれらに限定されるものではない。
【００６４】
吐出のオン・オフが一括して制御される多数のノズルを基板に対し一体的に相対移動させてパターンを形成する従来技術では、このような形状の基板に対応することができなかった。また、各ノズルを個別にオン・オフ制御するための具体的な技術はこれまで実用化されるに至っていない。これに対し、本実施形態のパターン形成装置ＰＦは、以下に詳述する構造の吐出ノズルを用いて塗布を行うことにより、図９のような異形基板に対してもパターン形成を効率よく行うことが可能となっている。
【００６５】
図１０は図８の装置によるフィンガー電極形成の様子を模式的に示す図である。図１０（ａ）に示すように、この装置ＰＦでは、基板Ｗを載置したステージ１３００をＸ方向に移動させることによって、相対的に吐出ノズル１５５０を基板Ｗの表面に対して（−Ｘ）方向に走査移動させる。図１０（ｂ）に示すように、吐出ノズル１５５０の下面には、ノズル内部に形成された塗布液流路上に設けられたバルブ３００と連通して開口する吐出口１５５１が設けられている。なお、各バルブ３００の構成および各バルブ３００を偏心回転させて吐出を制御する吐出制御部４００については既に説明した通りであるため、ここでは詳しい説明については省略する。
【００６６】
吐出口１５５１は、吐出ノズル１５５０の下面に複数設けられており、これら複数の吐出口１５５１はＹ方向に沿って１列に等間隔で配置される。Ｙ方向における吐出ノズル１５５０の寸法は同方向における基板Ｗの寸法と同程度またはそれ以上である。したがって、基板Ｗに対して吐出ノズル１５５０を１回走査移動させるのみで、基板Ｗの全面にフィンガー電極パターンＦｒ，Ｆｅを形成することができる。
【００６７】
塗布液としては、導電性ペースト、すなわち導電性および光硬化性を有し、例えば導電性粒子、有機ビヒクル（溶剤、樹脂、増粘剤等の混合物）および光重合開始剤を含むペースト状の混合液を用いることができる。導電性粒子は電極の材料たる例えば銀粉末であり、有機ビヒクルは樹脂材料としてのエチルセルロースと有機溶剤を含む。また、塗布液の粘度は、光照射による硬化処理を実行する前において例えば５０Ｐａ・ｓ（パスカル秒）以下で、硬化処理を実行した後は３５０Ｐａ・ｓ以上になることが好ましい。
【００６８】
吐出口１５５１から基板Ｗ表面に吐出された直後の塗布液に対して、ノズルの走査移動方向（−Ｘ方向）における吐出口１５５１の後方に配置された光照射部１５３０からの出射光Ｌが照射される。これにより、吐出直後の断面形状を維持したまま塗布液が硬化し、電極パターンＦｒ，Ｆｅが形成される。吐出口１５５１の形状、塗布液の粘度および光照射条件を適宜に設定することにより種々の断面形状を有するパターンを形成することができ、特にパターン幅に対する高さの比、すなわちアスペクト比の高いパターンを形成することが可能である。
【００６９】
図１１は本実施形態によるパターン形成処理を示すフローチャートである。この処理は、形成すべきパターンの本数に対応する２６個の吐出口１５５１を有する吐出ノズル１５５０を用いて実行される。これらの吐出口１５５１の各々に対してバルブ３００が設けられている。また、各吐出口１５５１に対応する回転駆動機構１が制御部１６００により駆動制御されることでバルブ３００が開閉制御される。このため、流体供給部１５２０から塗布液がノズル１５５０に向けて圧送された状態で、各バルブ３００が開閉することで各吐出口１５５１からの塗布液の吐出を個別に制御可能となっている。なお、図１０に示す符号Ｐ1ないしＰ3およびＰ24ないしＰ26は、端部領域ＥＲを塗布するための吐出口を特定するための符号である。すなわち、２６個の吐出口のうち最外側に位置する吐出口が符号Ｐ1，Ｐ26、これより１つ内側の吐出口を符号Ｐ2，Ｐ25、さらにこれより１つ内側の吐出口を符号Ｐ3，Ｐ24として表している。これらを除く残り２０個の吐出口は矩形領域ＲＲのパターンＦｒの形成に用いられる。これら吐出口Ｐ1〜Ｐ3，Ｐ24〜Ｐ26は後述するようにバルブの開閉制御によりその他の吐出口と異なるタイミングで独自に吐出制御される吐出口であり、本発明の「制御対象吐出口」の一例に相当している。
【００７０】
この処理では、最初に基板Ｗをパターン形成装置ＰＦに搬入し、パターンを形成すべき面を上向きにしてステージ１３００に載置する（ステップＳ１０１）。また、回転駆動部４１０を作動させて、全バルブ３００のロータ３２０を回転角０゜に位置決めして全吐出口１５５１を閉塞しておく（ステップＳ１０２）。
【００７１】
この状態で、ステージ移動機構１２００によりステージ１３００をＸ方向に移動させ（ステップＳ１０３）、次いで、吐出ノズル１５５０が基板ＷのＸ方向端部の直上に移動してくるタイミングで、シリンジポンプ１５２１による塗布液への加圧を開始する（ステップＳ１０４）。また、これと同時に、吐出口Ｐ1〜Ｐ3，Ｐ24〜Ｐ26以外の吐出口１５５１に対応するバルブ３００では、回転駆動部４１０によりロータ３２０を回転角９０゜まで偏心回転させて開成される。これによって、中央部分に位置する２０個の吐出口１５５１のみから塗布液の吐出が開始される。これにより矩形領域ＲＲのパターンＦｒが形成開始される。
【００７２】
その後、以下の手順で制御対象吐出口を順次開放する（ステップＳ１０５）。すなわち、シリンジポンプ１５２１の加圧を開始してから所定時間経過後に制御対象吐出口のうち最も中央に近い吐出口Ｐ3，Ｐ24の閉塞をまず解除し、塗布液流路を開放する。次いでこれらの外側に隣接する吐出口Ｐ2，Ｐ25を開放し、最後に最も外側の吐出口Ｐ1，Ｐ26を開放する。これにより、基板Ｗの端部領域ＥＲには、吐出口の開放タイミングに応じて始端位置がそれぞれ異なるパターンＦｅが形成される。
【００７３】
そのまま基板Ｗに対する吐出ノズル１５５０の走査移動を継続することで、基板Ｗ上には互いに平行な２６本の電極パターンが形成されてゆく。基板Ｗが所定位置に達するまでこの状態を継続した後（ステップＳ１０６）、開放した順序とは逆の順序で、各吐出口Ｐ1〜Ｐ3，Ｐ24〜Ｐ26を順次閉塞する（ステップＳ１０７）。すなわち、最も外側の吐出口Ｐ1，Ｐ26を閉塞し、その後においてこれらに隣接する吐出口Ｐ2，Ｐ25を閉塞する。さらに、最も内側の吐出口Ｐ3，Ｐ24を閉塞する。吐出口の閉塞に伴って、当該吐出口からの塗布液によるパターン形成が少しずつ時間差を持って順次終了する。したがって、これらのパターンの終端位置も異なったものとなる。また、こうして終端側の端部領域ＥＲへのパターン形成が完了し、さらに吐出ノズル１５５０が矩形領域ＲＲの端部に達すると、上記吐出口Ｐ1〜Ｐ3，Ｐ24〜Ｐ26ではない吐出口１５５１を閉塞させる。
【００７４】
そして、シリンジポンプ１５２１からの加圧を停止する（ステップＳ１０８）。その後、ステージ１３００の移動を停止し（ステップＳ１０９）、フィンガー電極パターンＦ（Ｆｒ，Ｆｅ）が形成された基板Ｗが搬出されて（ステップＳ１１０）、処理が完了する。
【００７５】
以上のようなパターン形成処理によると、基板Ｗの中央部の矩形領域ＲＲでは、互いに平行で長さの等しいパターンＦｒが形成される。一方、基板両端の端部領域ＥＲでは、基板Ｗの外側に近いほどパターンの形成開始が遅く、しかも形成終了が早くなる。基板Ｗと吐出ノズル１５５０とは一定速度で相対移動しているため、形成のタイミングの差異は基板Ｗ上におけるパターンの始端および終端位置に反映されて、最終的には図９および図１０に示すようなフィンガー電極パターンＦが形成される。この間、基板Ｗに対する吐出ノズル１５５０の走査移動は１回のみである。
【００７６】
また、各吐出口１５５１に対応してノズル１５５０の直近位置にバルブ３００が設けられ、ロータ３２０の偏心回転により吐出口１５５１の開閉を個別に制御するように構成している。このため、吐出ノズル１５５０の走査移動によって一度に形成される多数のライン状パターンのうちの一部について、パターンの始端位置および終端位置を他のパターンと異ならせることができる。その結果、図９や図１０に示すような異形基板であっても、その全面に効率よくパターンを形成することができる。
【００７７】
また、各バルブ３００では、回転駆動機構１によってロータ３２０を偏心回転させることでバルブ３００を開閉させているため、装置の小型化が可能である。そのため、上記したように比較的狭い間隔で吐出口１５５１を複数設けた、いわゆるマルチノズルにおいてもバルブ３００を一列に配列することが可能となっている。
【００７８】
このように、本実施形態では、ステージ１３００が本発明の「基板保持部」の一例として機能しており、ステージ移動機構１２００が本発明の「走査移動部」の一例として機能している。
【００７９】
また、上記実施形態では、制御対象吐出口Ｐ1〜Ｐ3，Ｐ24〜Ｐ26に対応してバルブ３００を設けるのみならず、それら以外の吐出口、つまり非制御対象吐出口に対してもバルブ３００を設けて開閉制御しているが、非制御対象吐出口に対してバルブを設けることは必須事項ではない。例えば非制御対象吐出口からの吐出のオン・オフについては、シリンジポンプ１５２１のオン・オフにより制御してもよい。
【００８０】
また、上記実施形態では、一列に並ぶ吐出口のうち外側の一部を制御対象吐出口としているが、これに限定されない。すなわち、吐出口の配列が上記とは異なったものであってもよく、またどの吐出口を制御対象吐出口とするかは任意であり、これらのいずれにも本発明を適用することが可能である。また、全ての吐出口を制御対象吐出口としても構わない。また、上記実施形態では吐出ノズル１５５０における制御対象吐出口の配列が中心に対する対称性を有しているが、このことは必須の要件ではない。
【００８１】
Ｃ．その他
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、本発明にかかる回転駆動機構を、流体吐出装置１００やパターン形成装置ＰＦに適用しているが、本発明にかかる回転駆動機構の適用対象はこれに限定されるものではない。すなわち、駆動軸が所定の軸線に対して偏心回転したときに駆動軸の偏心回転力を隔壁により仕切られた一方領域に配置される回転負荷部の従動軸に伝達して従動軸を軸線に対して偏心回転させる回転駆動機構全般に対して適用することができる。例えば一軸偏心ネジポンプを本発明にかかる回転駆動機構により駆動するように構成してもよい。つまり、断面が長円形状であるとともに流体の流れ方向に螺旋状に形成された雌ネジを有する雌ネジ型ステータと、断面が円形形状であるとともに雌ネジ型ステータの雌ネジと接しながら偏心回転自在な雄ネジを従動軸として有する雄ネジ型ロータとを備えたポンプを駆動するために、回転駆動機構が雄ネジ型ロータを従動軸として偏心回転させ、これによって雌ネジ型ステータに対する雄ネジ型ロータの相対回転角に応じて雌ネジと雄ネジとの間に形成されるオリフィスを変化させて流れ方向に流体を送液させてもよい。
【００８２】
また、本実施形態のバルブ３００や上記一軸偏心ネジポンプでは、ロータを積極的に軸線に対して偏心回転させるように構成しているが、機械的誤差によりロータなどの従動軸が偏心回転してしまう構成に対して本発明にかかる回転駆動機構を用いて回転駆動するように構成してもよい。
【００８３】
また、上記実施形態では、マイクロ電動モータの回転軸が連結軸２２、リジッドカップリング２３および第２連結軸２４を介して第１角度調整部材５Ａと接続されて連結軸２４が本発明の「駆動軸」として機能しているが、連結態様はこれに限定されず、またマイクロ電動モータの回転軸が第１角度調整部材５Ａに直接接続され、本発明の「駆動軸」として機能するように構成してもよい。
【００８４】
また、上記実施形態では、回転軸が偏心回転するという特性を有するマイクロ電動モータを駆動部２の駆動源として用い、駆動部２で発生した偏心回転力を回転駆動機構１によってロータ３２０に伝達してロータ３２０を偏心回転させているが、駆動部２の駆動源として偏心回転が発生しない駆動モータを用いてもよい。この場合、軸線の軸方向に延びる回転軸を回転させる駆動モータと、一方端部が回転軸に接続されるとともに他方端部が駆動軸に接続されて一方端部に与えられる回転駆動力に応じて駆動軸を偏心回転させる偏心部材とで駆動部を構成することができる。また、駆動源の駆動方式は電動式に限定されるものではなく、例えば圧空方式の駆動源を用いてもよい。
【００８５】
さらに、上記実施形態では、駆動部２で偏心回転力を発生させ、これを従動軸（実施形態ではロータ３２０）に伝達して偏心回転させているが、偏心回転力の発生源はこれに限定されるものではなく、例えばオペレータやユーザなどがマニュアル操作により発生させた偏心回転力を伝達する場合にも、本発明にかかる回転駆動機構によって偏心回転力を従動軸に伝達して偏心回転させるように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
この発明は、駆動軸が所定の軸線に対して偏心回転したときに駆動軸の偏心回転力を隔壁により仕切られた一方領域に配置される回転負荷部の従動軸に伝達して従動軸を軸線に対して偏心回転させる回転駆動機構全般に適用することができる。また、流体吐出装置およびパターン形成装置に対しても、好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１…回転駆動機構
２…駆動部
５Ａ…第１角度調整部材
５Ｂ…第２角度調整部材
２４…駆動軸
５１、５２…角度調整部
１００…流体吐出装置
２１０…前部ブロック部（ノズル）
２１２…吐出口
３００…バルブ（回転負荷部）
３２０…ロータ（従動軸）
４００…吐出制御部
Ｐ1〜Ｐ3，Ｐ24〜Ｐ26…制御対象吐出口
ＰＦ…パターン形成装置
Ｗ…基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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