(57)【要約】  塗布液の滞留部分がなく、かつ塗布液の供給だけで空気を排出して塗布液を充満させることが可能で、さらにインクジェットヘッドへの塗布液供給量が多くても、インクジェットヘッドの塗布液吐出精度維持に必要な負圧変化を小さくする中間タンクを備えたインクジェットヘッドの塗布液供給装置ならびに供給方法を提供する。塗布液が充填された塗布液タンクと、塗布液タンクとインクジェットヘッドの中間にあって塗布液を一時的に定容量貯蔵可能な中間タンクを備え、前記中間タンクは、塗布液タンクからの塗布液が流入する入口から、インクジェットヘッドへ塗布液が流出する出口へ向かう流路と、貯蔵する塗布液容量に応じて略重力方向に位置変化可能に配置された面可撓性膜を備え、かつ前記流路の出口は流路の入口よりも重力方向の上方に配置されているインクジェットヘッドの塗布液供給装置。
2009048091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布液を吐出するインクジェットヘッドと、
塗布液が充填された塗布液タンクと、
塗布液タンクとインクジェットヘッドの中間にあって塗布液を一時的に定容量貯蔵可能な中間タンクと、
塗布液タンクから中間タンクへの塗布液の移送／停止を行うバルブとを備えたインクジェットヘッドの塗布液供給装置であって、
前記中間タンクは、前記塗布液タンクからの前記塗布液が流入する入口から、前記インクジェットヘッドへ前記塗布液が流出する出口へ向かう流路と、貯蔵する塗布液容量に応じて略重力方向に位置変化可能に配置された面可撓性膜と、を備え、かつ前記流路の出口は前記流路の入口よりも重力方向の上方に配置されている、インクジェットヘッドの塗布液供給装置。
【請求項２】
前記中間タンクの面可撓性膜は、前記中間タンク内で前記塗布液よりも重力方向の下側に配置されている、請求項１に記載のインクジェットヘッドの塗布液供給装置。
【請求項３】
さらに、前記中間タンクの面可撓性膜に引力を作用させて塗布液に負圧を付与する引力付与手段を有する、請求項１または２に記載のインクジェットヘッドの塗布液供給装置。
【請求項４】
前記引力付与手段は、可撓性膜の重力方向下側に付加される錘である、請求項３に記載のインクジェットヘッドの塗布液供給装置。
【請求項５】
塗布液タンクから塗布液を、塗布液容量に応じて位置変化可能な面可撓性膜を備えた中間タンクに供給して一時的に塗布液を定容量貯蔵後に、中間タンクからインクジェットヘッドに塗布液を供給するインクジェットヘッドの塗布液供給方法であって、
前記面可撓性膜を、貯蔵する塗布液容量に応じて略重力方向に位置変化するように配し、かつ該面可撓性膜を介して中間タンク内の塗布液に負圧を作用させるとともに、
前記中間タンク内に塗布液のみを常時充満させ、かつ前記塗布液タンクから前記中間タンクの塗布液貯蔵部に前記塗布液が流入する位置よりも重力方向に高い位置から、前記中間タンクの前記塗布液貯蔵部から前記インクジェットヘッドに前記塗布液を供給する、インクジェットヘッドの塗布液供給方法。
【請求項６】
前記中間タンクの面可撓性膜に引力を作用させて塗布液に負圧を付与する、請求項５に記載のインクジェットヘッドの塗布液供給方法。
【請求項７】
請求項５または６に記載のインクジェットヘッドの塗布液供給方法を用いてカラーフィルタを製造する、カラーフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー液晶ディスプレイ用カラーフィルタを製造する分野に主として使用されるものであり、詳しくはインクジェットヘッドにてＲ、Ｇ、Ｂ塗布液を吐出してカラーフィルタを形成するのに関わるインクジェットヘッドの塗布液供給装置及び塗布液供給方法並びにカラーフィルタの製造方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー液晶用ディスプレイは、カラーフィルタ、ＴＦＴ用アレイ基板などにより構成されている。この中でカラーフィルタは、ガラス基板上に格子状のブラックマトリックスで縁取られる各画素を、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）３色に分けて規則正しく形成したもので、カラー液晶用ディスプレイの色形成の中枢をなす部材である。このカラーフィルタは通常は、１）ガラス基板上に黒色のフォトレジスト材の塗布膜を形成してから、フォトリソ法により黒色塗布膜を格子状に加工し（格子状ブラックマトリックスの形成）、２）一旦Ｒの塗布膜を全面に形成してから、フォトリソ法により格子間のＲ画素にのみＲ塗布膜を残し（Ｒ画素形成）、３）Ｇ、ＢについてもＲと同様の手法により、一旦Ｂ、Ｇ各々の塗布膜を全面に形成後、Ｂ、Ｇ画素にのみＢ、Ｇ塗布膜を残す（Ｂ、Ｇ画素形成）、ことで製造される。上記のフォトリソ法によるＲ、Ｇ、Ｂ画素形成では、Ｒ、Ｇ、Ｂの全面塗布膜形成、露光、現像、といった多くの工程が必要となる。【０００３】
近年、これを簡素化するために、ブラックマトリックスの格子で形成される画素部にのみ、Ｒ、Ｇ、Ｂの各塗布液を直接インクジェットヘッドにより供給してＲ、Ｇ、Ｂの色画素を形成する手法が、工業的に行われるようになってきている（例えば特許文献１参照）。このインクジェットヘッドによるＲ、Ｇ、Ｂ画素形成方法は、露光、現像といった工程が不要で、色画素形成に必要な量の塗布液のみを使用するので、カラーフィルタ製造の大幅なコストダウンを可能とする。【０００４】
インクジェットヘッドで長時間にわたって塗布液を吐出して色画素を形成するには、インクジェットヘッドに連続して塗布液を供給するシステムが必要である。その代表的なものが、メインタンクと、サブタンクともいわれる中間タンクと、インクジェットヘッドとを配管で流体的に接続し、１枚ないしは数枚の基板にインクジェットヘッドで塗布する量だけメインタンクの塗布液を中間タンクに送り込んで、貯蔵させるシステムである（例えば特許文献２、３参照）。【０００５】
ところでインクジェットヘッドから塗布液が漏れ出ないように、インクジェットヘッド内の塗布液は−０．５〜１ｋＰａの負圧に保たれる必要がある。上記のシステムで中間タンクの上流側をバルブで遮断し、−０．５〜１ｋＰａの負圧に相当するヘッド差だけ中間タンクをインクジェットヘッドより重力方向の下側に配置すると、中間タンク〜インクジェットヘッドに充満している塗布液に所定の負圧を容易に付与することができる。塗布液の品質劣化防止及び気泡噛みこみ防止等のためにメインタンク〜バルブ〜中間タンク〜インクジェットヘッドに空気を侵入させず塗布液だけ充満した状態にする時には、中間タンクの塗布液貯蔵量が刻々変化できるように、中間タンクは可撓性を有した樹脂製の袋で構成し、この袋に真空ポンプから吸引圧を作用させて、インクジェットヘッド内の塗布液に所定の負圧を付与するようにしている（例えば、特許文献４参照）。【０００６】
しかしながら以上の公知の手段では、中間タンクに滞留部分がある。このため、滞留部分で長時間にわたってＲ、Ｇ、Ｂ塗布液が滞留すると着色顔料の凝集が生じる。この凝集物がインクジェットヘッドよりＲ、Ｇ、Ｂ画素に吐出されて、色粒等の塗布欠点が生じるという問題があった。【０００７】
またメインタンクから最初に塗布液を供給して、メインタンク〜バルブ〜中間タンク〜インクジェットヘッドの気液置換を行うのに、従来の中間タンクでは塗布液の滞留部分が閉塞部となる。このため、この部分の空気を排除するためにインクジェットヘッド側から吸引して空気を排除する面倒な作業が必要で、メインタンクからの塗布液供給だけで気液置換が行えない。【０００８】
さらに、1枚の基板の色画素形成に必要な量の塗布液を中間タンクからインクジェットヘッドに供給し、インクジェットヘッドから供給された塗布液を連続して吐出する場合、インクジェットヘッドの塗布液吐出量精度を高くするために、連続吐出の間中インクジェットヘッド内の塗布液に作用する負圧を一定に保つ必要がある。特許文献４の手段では、中間タンクからインクジェットヘッドに塗布液を供給すると中間タンクである袋が変形する。この変形に起因して、中間タンクからインクジェットヘッドにわずか６ｍｌの塗布液を供給しただけで、インクジェットヘッドの塗布液吐出精度維持に必要な許容負圧変化値０．２ｋＰａを超えてしまう。近年基板の大型化がすすみ、２ｍ角以上の基板では連続して３０ｍｌ程度の塗布液の吐出が必要とされる。しかし、公知の手段では３０ｍｌの塗布液量を中間タンクから供給しつつ、負圧変化を０．２ｋＰａ以下にすることはできない。【０００９】
さらにまた、インクジェットヘッド内の塗布液に負圧を与える手段としては、中間タンクをインクジェットヘッドの近くで、任意の場所に配置できるように、真空ポンプ等の吸引手段を用いて、上記負圧が与えられる吸引力を袋となる中間タンクに付与することが好ましい。しかし、インクジェットヘッドが基板に対して移動して色画素を形成する装置の場合、中間タンクもインクジェットヘッドと一緒に移動することになる。中間タンクに吸引力を作用させるためには、真空ポンプから伸びている長い配管も中間タンクと一緒に引き回すことが必要となり、煩雑な設備となってしまう。
【特許文献１】特開２００６−２０９１４０（第００１９段落〜第００３１段落、図１）
【特許文献２】特開２００３-１６５２３４号公報（第００６５段落〜第００６９段落、第００９８段落〜第０１１７段落、図２、図１２、図１４）
【特許文献３】特開２００２−３０１８２６号公報（第００１６段落〜第００２２段落、図１、図２）
【特許文献４】特開２００７−１７６０９０号公報（第００３７段落〜第００６２段落、第００６９段落〜第００７４段落、図１、図３、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、第1に塗布液の滞留部分がなく、かつ塗布液の供給だけで空気を排出して塗布液を充満させることが可能で、さらにインクジェットヘッドへの塗布液供給量が多くても、インクジェットヘッドの塗布液吐出精度維持に必要な負圧変化を小さくする中間タンクを備えたインクジェットヘッドの塗布液供給装置ならびに供給方法を提供することにある。【００１１】
本発明の目的の第２は、中間タンクに真空ポンプ等の吸引手段からの配管を接続することなく、中間タンクに吸引力等の引力を作用せる手段を具現化して、設備をより簡素化することが可能なインクジェットヘッドの塗布液供給装置ならびに供給方法を提供することにある。さらには上記のインクジェットヘッドの塗布液供給方法を用いて、低コストで高品質のカラーフィルタを製造できるカラーフィルタの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記本発明の目的は、以下に述べる手段によって達成される。
本発明のインクジェットヘッドの塗布液供給装置は、塗布液を吐出するインクジェットヘッドと、塗布液が充填された塗布液タンクと、塗布液タンクとインクジェットヘッドの中間にあって塗布液を一時的に定容量貯蔵可能な中間タンクと、塗布液タンクから中間タンクへの塗布液の移送／停止を行うバルブと、を備えたインクジェットヘッドの塗布液供給装置であって、前記中間タンクは、前記塗布液タンクからの前記塗布液が流入する入口から、前記インクジェットヘッドへ前記塗布液が流出する出口へ向かう流路と、貯蔵する塗布液容量に応じて略重力方向に位置変化可能に配置された面可撓性膜と、を備え、かつ前記流路の出口は前記流路の入口よりも重力方向の上方に配置されている。【００１３】
ここで、前記中間タンクの面可撓性膜は、前記中間タンク内で前記塗布液よりも重力方向の下側に配置されていること、さらに、前記中間タンクの面可撓性膜に引力を作用させて塗布液に負圧を付与する引力付与手段を有すること、前記引力付与手段は、可撓性膜の重力方向下側に付加される錘であること、が好ましい。【００１４】
本発明のインクジェットヘッドの塗布液供給方法は、塗布液タンクから塗布液を、塗布液容量に応じて位置変化可能な面可撓性膜を備えた中間タンクに供給して一時的に塗布液を定容量貯蔵後に、中間タンクからインクジェットヘッドに塗布液を供給するインクジェットヘッドの塗布液供給方法であって、前記面可撓性膜を貯蔵する塗布液容量に応じて略重力方向に位置変化するように配し、かつ該面可撓性膜を介して中間タンク内の塗布液に負圧を作用させるとともに、前記中間タンク内に塗布液のみを常時充満させ、かつ前記塗布液タンクから前記中間タンクの塗布液貯蔵部に前記塗布液が流入する位置よりも重力方向に高い位置から、前記中間タンクの前記塗布液貯蔵部から前記インクジェットヘッドに前記塗布液を供給する。【００１５】
ここで、前記中間タンクの面可撓性膜に引力を作用させて塗布液に負圧を付与することが好ましい。【００１６】
本発明のカラーフィルタの製造方法は、上記インクジェットヘッドの塗布液供給方法を用いてカラーフィルタを製造する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のインクジェットヘッドの塗布液供給装置および塗布液供給方法を用いれば、サブタンクである中間タンクは入口から出口へと塗布液が一方向に向かう流路を備え、かつ塗布液が流出する流路の出口は塗布液が流入する流路の入口よりも重力方向に上方に配置されている。したがって、塗布液の滞留部分がなく、塗布液の供給だけで空気を流路の出口より排出して塗布液のみを中間タンクに充満させることが容易に行われる。この結果、塗布液の長期滞留による凝集物の発生がなく、インクジェットヘッドによる色画素形成時に、凝集物による塗布欠点の発生もない。【００１８】
さらに中間タンクは、貯蔵する塗布液の容量に応じて略重力方向に位置変化する面可撓性膜を備えた構成を有している。したがって、中間タンクからインクジェットヘッドに多量の塗布液を供給しても、インクジェットヘッドに作用する負圧の変化を極めて小さくする。この結果、２ｍ角以上の大型基板にインクジェットヘッドで色画素を形成する際に、インクジェットヘッドの塗布液吐出精度を、非常に高くすることができる。【００１９】
さらにまた、本発明では、中間タンクを構成する面可撓性膜の下側に錘を付加し、面可撓性膜に吸引力等の引力と同等の力を作用させる。これにより、インクジェットヘッド内の塗布液に必要な負圧が作用するようになる。この結果、真空ポンプ等の引力付与手段に配管で中間タンクを接続することが不要となり、設備をより簡単かつ低コストで構成することが可能となる。【００２０】
本発明のカラーフィルタの製造方法によれば、上記の優れたインクジェットヘッド塗布液供給方法を用いてカラーフィルタを製造する。この結果、低コストで、塗布膜の均一性や再現性に優れ、かつ凝集物により粒欠点等の塗布欠点のない高品質のカラーフィルタを、高い生産性で容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明に係る塗布液供給装置１の概略正面図である。
【図２】図２は、中間タンク３０の概略側面断面図である。
【図３】図３は、中間タンク３０の概略平面図である。
【図４】図４は、中間タンク３０内の塗布液の充填状況を示す概略正面断面図である。
【図５】図５は、別の中間タンク１００の概略正面断面図である。
【図６】図６は、さらに別の中間タンク１５０の概略正面断面図である。
【図７】図７は、中間タンク３０の別の実施態様を示す概略正面断面図である。
【図８】図８は、中間タンク３０内での消費塗布液量とインクジェットヘッド６０内の塗布液に作用する圧力の関係を示す線図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  塗布液供給装置
１０  メインタンク
１０Ｎ  新メインタンク
１２  袋部材
１２Ｎ  新袋部材
１４  接続部材
１６  チューブ
１６Ｎ  新チューブ
１８  本体
２０  配管
２２  圧力調整器
２４  圧空源
２６  開閉バルブ
２８  配管
２９  バルブ
３０  中間タンク
３２  本体
３４  樹脂膜
３８  入口
３９  入口管
４０  出口
４１  出口管
４２  満タンセンサー
４４  真空配管
４５  真空圧調整器
４６  保持部材
４８  真空ポンプ
５０  流路
５２  上端
５４  空間
５６  配管    
６０  インクジェットヘッド
６２  塗布液
８０  吸着ステージ
８２  レール
８４  ガイド
１００  中間タンク
１０２  出口管
１５０  中間タンク
１５２  袋部材
１５３  流路
１５４  入口
１５５  入口管
１５６  出口
１５７  出口管
１５８  支持面
１６０  筐体
１６２  吸引口
１６４  満タンセンサー
１６６  上面
２００  錘
２０２  袋
２０４  液体
Ａ  基板
Ｌ１  流路５０の長さ
Ｌ２  流路５０の幅
Ｚ  下方向
Ｚｃ  出口４０の配管５６との重力方向接続位置
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、本発明に係る塗布液供給装置１の概略正面図、図２は中間タンク３０の概略側面断面図、図３は中間タンク３０の概略平面図、図４は中間タンク３０内の塗布液の充填状況を示す概略正面断面図、図５は別の中間タンク１００の概略正面断面図、図６はさらに別の中間タンク１５０の概略正面断面図、図７は中間タンク３０の別の実施態様を示す概略正面断面図、図８は中間タンク３０内での消費塗布液量とインクジェットヘッド６０内の塗布液に作用する圧力の関係を示す線図である。【００２４】
まず図１を参照すると、本発明のインクジェットヘッド６０への塗布液供給装置１と、塗液供給装置１によってインクジェットヘッド６０から塗布される吸着ステージ８０上に配置された基板Ａが示されている。吸着ステージ８０は、一方向に伸びる一対のレール８４とガイド８２によって、図示されていない駆動源で駆動されて一方向に自在に移動可能である。【００２５】
塗布液供給装置１は、塗布液６２が内部に充填された塗布液タンクであるメインタンク１０、メインタンク１０から配管２８を介して送られる塗布液６２を一時的に貯蔵するサブタンクである中間タンク３０、メインタンク１０と中間タンク３０を流体的に接続する配管２８の途中にあって塗布液の移送／停止を行うバルブ２９、中間タンク３０とインクジェットヘッド６０の間を流体的に接続して中間タンク３０に貯蔵されている塗布液をインクジェットヘッド６０に移送可能とする配管５６、より構成される。【００２６】
インクジェットヘッド６０には多数の吐出孔が備えられており、配管５６から供給された塗布液６２はインクジェットヘッド６０内部で略均等に各吐出孔に分配され、各吐出孔近傍に配置された圧電素子等からなる駆動部材によって、吐出孔から略均一に吐出される。【００２７】
メインタンク１０は、金属製の缶である本体１８内に、塗布液６２を内蔵した袋部材１２を配したものである。袋部材１２は樹脂製で可撓性を有し、内蔵する塗布液量によって自在に変形することが可能であり、その一端にある開口部に接続部材１４が接合されている。接続部材１４は、袋部材１２の底部までに到達する細長いチューブ１６をシールして保持している。チューブ１６には配管２８の一端が接続されている。本体１８内部には、圧空源２４から供給され、圧力調整器２２で所定圧力に調整した加圧空気が、開閉バルブ２６、配管２０を介して導入される。したがって開閉バルブ２６を開として、袋部材１２の外側を加圧空気で加圧すると、袋部材１２が内側に変形して、内蔵する塗布液６２がチューブ１６を通じて配管２８の方に送液される。【００２８】
中間タンク３０は、内部に流路５０が形成された本体３２、流路５０を全て覆う位置に配置される可撓性を有して略重力方向に位置移動自在な樹脂膜３４、樹脂膜３４の端部を本体３２との間で挟み込むとともに、樹脂膜３４との間で空間５４を形成する保持部材４６、保持部材４６に固定されて樹脂膜３４と流路５０との間に貯えられる液体量の限界を検知する満タンセンサー４２、より構成されている。樹脂膜３４と流路５０との間に塗布液が貯蔵される部分が塗布液貯蔵部となる。なお、重力方向は図面の下方向Ｚである。【００２９】
図２は、中間タンク３０の側面断面図である。図１と図２より、樹脂膜３４は４辺の端部が本体３２と保持部材４６の間に挟みこまれている。また、樹脂膜３４と流路５０の間には斜線で示される塗布液６２が充満している。従って、樹脂膜３４は塗布液６２よりも重力方向、すなわち上下方向の下側に配置されている。これによって樹脂膜３４の塗布液６２と接触する側の裏面、すなわち樹脂膜３４の重力方向の下側の面は、大気と接触する。ここで、塗布液が充満して貯蔵される塗布液貯蔵部は、流路５０と樹脂膜３４によって囲まれる空間となる。なお本体３２と保持部材４６は、図示しない締結部材によって締結されている。【００３０】
再び図１を見ると、流路５０の両端にはそれぞれ入口３８と出口４０が設けられており、入口３８は入口管３９の下流側、出口４０は出口管４１の上流側にあって、それぞれ入口管３９は配管２８に、出口管４１は配管５６に、接続されている。したがって塗布液タンクからの塗布液は配管２８、入口管３９を経て入口３８から流路５０に流入し、つづいて出口４０から流出して、出口管４１、配管５６を経てインクジェットヘッド６０へ向かう。さらに出口４０の方が入口３８よりも重力方向の上側になるよう配されている。【００３１】
また流路５０の上端５２は、入口３８側から出口４０側に向かうにしたがって重力方向の上向きになるように傾斜している。上端５２の傾斜は、塗布液に混在した空気が出口４０の方へ容易に排出できるように設けたものであり、水平に対する傾斜の角度は３〜２０度が好ましい。この範囲より小さいと、空気が出口４０の方へ移動しにくくなり、この範囲よりも大きいと本体３２の上下方向寸法が大きくなりすぎて、本体３２が非常に重くなるので実用に供するのが難しくなる。【００３２】
また流路５０を下側から見ると、図３（ａ）のように入口３８から出口４０に向かう方向に細長くなる形状を有している。このような細長い形状であると、塗布液が矢印で示される一方向に入口３８から出口４０の方に向かって流路５０に沿って流れるので、矢印に直交する断面積を小さくして流速を高くし、それによって滞留する箇所を少なくすることができるので、好ましい。塗布液の滞留をより発生しにくくするために、図３（ｂ）に示すように、流路５０が入口３８や出口４０に向かうにしたがって流路幅が漸次なめらかに変化するような形状にしてもよい。【００３３】
さらにまた図１を見ると保持部材４６には、真空配管４４を介して真空圧調整器４５と真空ポンプ４８が接続されている。真空配管４４は樹脂膜３４と保持部材４６の間に構成される空間５４に達しており、空間５４を任意の負圧にすることができる。空間５４を任意の負圧Ｐｖにすることによって、樹脂膜３４を通して中間タンク３０内に充満している塗布液６２にも負圧Ｐｖとほぼ同等の大きさの負圧を作用させることができる。【００３４】
この空間５４に作用する負圧Ｐｖと流路５０側の塗布液に作用する圧力のバランスによって、樹脂膜３４はその位置を移動させる。樹脂膜３４はいわゆる「たるんだ」状態となっており、自身が伸縮による弾性変形をすることなく、その位置を流路５０側にも、空間５４側にも自在に移動できる。この樹脂膜３４のような面状体が伸縮の弾性変形をすることなく、面として自在に位置移動できることを「面可撓性がある」ということにする。これによって樹脂膜３４は面可撓性膜、すなわち面可撓性のある膜といえる。中間タンク３０では、樹脂膜３４は略重力方向、すなわち図１の上下方向に位置移動するように配置されている。樹脂膜３４は面可撓性と強度があってかつ塗布液に対して耐性があるものが好ましく、テフロン（登録商標）、ＰＥＴ、ポリエチレン等の樹脂で、厚さが好ましくは１０〜５００μｍ、より好ましくは５０〜１５０μｍのものが用いられる。【００３５】
次に図１の塗布液供給装置１を用いた塗布液供給方法について説明しつつ、図４を用いて中間タンク３０の作用、すなわち中間タンク３０への塗布液の供給によって中間タンク３０内の塗布液貯蔵量が増加する状態と、中間タンク３０からインクジェットヘッド６０への塗布液の供給によって中間タンク３０内の塗布液貯蔵量が減少する状態について説明する。【００３６】
まず配管２８からインクジェットヘッド６０に至るまで全く塗布液６２がなく空の状態でメインタンク１０を接続して、メインタンク１０内の塗布液６２を供給開始する塗布液供給開始時の塗布液供給方法について説明する。この時中間タンク３０の内部は図４（ａ）に示されるように、中間タンク３０内にはまだ塗布液はなく空気だけであり、真空ポンプ４４からの吸引によって、空間５４は所定の負圧Ｐｖとなっている。なお、図４では真空ポンプは省略してある。樹脂膜３４を境にして、流路５０側は大気圧、空間５４側は負圧Ｐｖとなっているので、樹脂膜３４は空間５４側に引き寄せられて圧力釣り合いのとれる位置にいて静止している。【００３７】
この状態で、圧力調整器２２で所定圧力にした加圧空気を開閉バルブ２６を開にしてメインタンク１０の本体１８内に送り込み、つづいてバルブ２９を開とすると、メインタンク１０内にある袋部材１２が外側から加圧されて内部の塗布液を配管２８の方に送り込む。中間タンク３０内部には最初は空気が、つづいて塗布液６２が入口３８から流入する。【００３８】
空気は出口４０からインクジェットヘッド６０の方に向かい、最終的にインクジェットヘッド６０の吐出孔から外部に放出される。一方、入口３８に流入した塗布液６２は、樹脂膜３４側の方に一旦落下し樹脂膜３４の一部を重力方向の下側に移動させつつ、さらに流路５０に残存する空気を出口４０から排出しながら、図４（ｂ）のように斜線で示す塗布液６２が中間タンク３０内部に充満した状態となる。【００３９】
中間タンク３０内部に塗布液６２が充満するのにつづいて、配管５６、インクジェットヘッド６０に残存する空気も、上流側からくる塗布液６２に押される形で、インクジェットヘッド６０の吐出孔から全て外部に放出され、メインタンク１０からインクジェットヘッド６０まで塗布液が充満した状態となる。【００４０】
配管２８のバルブ２９から下流側、配管５６については、図４（ａ）では空気で充たされているので細線で示されているが、塗布液が充満している図４（ｂ）では太線で示されている。なお中間タンク３０では、塗布液充満の過程で図４（a）から図４（ｂ）へと、樹脂膜３４は略重力方向の下側に位置移動し、塗布液が充満状態になることにより下限位置に到達する。この下限位置を満タンセンサー４２が非接触で検知して、これにより充満状態を知って、バルブ２９を閉として、塗布液６２がさらに流入しないようにする。【００４１】
なお、塗布液供給装置１が空の状態から塗布液を供給開始する時だけは、樹脂膜３４が下限位置に達して中間タンク３０内に塗布液６２が充満しても、中間タンク３０の下流側にある配管５６やインクジェットヘッド６０にはまだ空気が残存している。このため、満タンセンサー４２で樹脂膜３４の下限位置到達を知ってから一定時間をおいて、配管５６とインクジェットヘッド６０内の残存空気が塗布液６２に置換されてから、バルブ２９を閉にするようにする。【００４２】
樹脂膜３４が下限位置に達してからも、バルブ２９を開としてメインタンク１０からメインタンク１０内の塗布液６２を圧送している時は、中間タンク３０内の塗布液６２には正圧が作用している。この時、メインタンク１０からインクジェットヘッド６０まで塗布液６２が充満してから、バルブ２９を閉とすると、中間タンク３０内の塗布液６２に作用する正の残圧分だけ塗布液６２をインクジェットヘッド６０から吐出したあと一旦大気圧にもどる。【００４３】
続いて空間５４に作用する負圧Ｐｖによる引力によって樹脂膜３４が空間５４側に引き寄せられるので、中間タンク３０からインクジェットヘッド６０にある塗布液６２も樹脂膜３４によって引き寄せられる。その結果中間タンク３０内に充満している塗布液６２には、空間５４に作用する負圧Ｐｖとほぼ同じ大きさの負圧が作用する。一方、中間タンク３０の樹脂膜３４がインクジェットヘッド６０の吐出孔よりも重力方向の上側にある時は、インクジェットヘッド６０内の塗布液６２に作用する負圧Ｐｎは、中間タンク３０の樹脂膜３４〜インクジェットヘッド６０の吐出孔間のヘッド差圧Ｈを、中間タンク３０内の負圧Ｐｖの絶対値から減じた｜Ｐｖ｜−Ｈとなる。【００４４】
この負圧Ｐｎは、１）インクジェットヘッド６０の吐出孔から塗布液６２が漏れ出さないようにすること、２）インクジェットヘッド６０から塗布液６２を吐出後に吐出孔の所で液膜を保持して、空気が吐出孔から浸入しないようにすること、３）安定して塗布液を吐出孔より吐出すること、のために必要である。インクジェットヘッド６０内に充満する塗布液６２に作用する負圧Ｐｎの大きさは、好ましくは−０．５〜１ｋＰａにする。この範囲よりも小さいと塗布液６２がインクジェットヘッド６０の吐出孔よりも漏れ出し、この範囲よりも大きいと逆に該吐出孔から空気を吸引してしまう。ちなみに、中間タンク３０の樹脂膜３４がインクジェットヘッド６０の吐出孔よりも重力方向の下側にある時は、インクジェットヘッド６０内の塗布液６２に作用する負圧Ｐｎは、中間タンク３０の樹脂膜３４〜インクジェットヘッド６０の吐出孔間のヘッド差圧Ｈを、中間タンク３０内の負圧Ｐｖの絶対値に加算した｜Ｐｖ｜＋Ｈとなる。【００４５】
なお上記の樹脂膜３４の下限位置は、樹脂膜３４に若干たるみが残されている状態の所がよい。樹脂膜３４のたるみがなくなり緊張した状態で塗布液６２を中間タンク３０に供給すると、樹脂膜３４が伸張の弾性変形を開始し、その反力が正圧として流路５０側の塗布液６２に作用し、負圧Ｐｖが維持できなくなるためである。【００４６】
次に塗布液６２がメインタンク１０からインクジェットヘッド６０まで充満し、バルブ２９が閉の状態で、インクジェットヘッド６０から塗布液を吐出すると、インクジェットヘッド６０側から負圧Ｐｖよりも大きな吸引力が働いて中間タンク３０内に貯蔵されている塗布液６２がインクジェットヘッド６０側に流れる。これによって中間タンク３０内の塗布液６２の貯蔵量が減少し、それに対応して樹脂膜３４の位置が略重力方向の上側に移動し、それが最終的に上限位置に達すると図４（ｃ）に示す貯蔵量最小の状態となる。【００４７】
樹脂膜３４の上限位置は、樹脂膜３４に若干たるみが残されている状態の所がよい。樹脂膜３４のたるみがなくなり、緊張した状態になるとインクジェットヘッド６０側からの吸引力に対応して位置移動することができなくなり、塗布液に負圧Ｐｖよりもはるかに大きな負圧が作用してキャビテーションにより空気が発生するためである。図４（ｂ）から図４（ｃ）への樹脂膜３４と流路５０間に貯えられる塗布液の容量変化量Ｖｃが、ほぼ負圧Ｐｖを保持できる消費塗布液量、すなわち中間タンク３０からインクジェットヘッド６０への塗布液供給量となる。容量変化量Ｖｃの大きさは、インクジェットヘッド６０の１回の処理作業、たとえば基板１枚の色画素形成に必要な塗布液量より５〜２０％程度多いことが好ましい。【００４８】
一方インクジェットヘッド６０内の塗布液６２に作用する負圧Ｐｎの大きさは樹脂膜３４の重力方向の位置変化にも影響される。すなわち樹脂膜３４が現在位置から上方にＸｍｍ移動すれば、塗布液６２のヘッド差圧に相当する分だけインクジェットヘッド６０内の塗布液６２に作用する負圧Ｐｎは小さくなる。逆に樹脂膜３４が現在位置から下方にＸｍｍ移動すれば塗布液のヘッド差圧に相当する分だけインクジェットヘッド６０内の塗布液６２に作用する負圧Ｐｎは大きくなる。【００４９】
塗布液６２の密度を１とすれば、樹脂膜３４の重力方向１ｍｍ移動によってインクジェットヘッド６０内の塗布液６２に作用する圧力は０．０１ｋＰａ変化する。したがって塗布液に作用する圧力変化を０．１ｋＰａ以下にする時は、塗布液の容量変化量Ｖｃの時の樹脂膜３４の重力方向の位置移動量が１０ｍｍ以下となるように、流路５０の形状や樹脂膜３４のたるみ量を定める。【００５０】
なお樹脂膜３４の位置移動方向が重力方向と一致する時に、樹脂膜３４の位置移動による塗布液に作用する圧力変化は最小となる。中間タンク３０を図４の状態から傾けて、樹脂膜３４の位置移動の主方向を重力方向からθ（図示せず）だけ傾けると、重力方向の位置移動で導かれる圧力変化値をθの余弦値で除した値が、そのときの圧力変化値となる。特に樹脂膜３４の位置移動の主方向を水平方向とすると、わずかな樹脂膜の位置移動によって塗布液に作用する圧力も大きく変化するので、圧力変化を小さくする必要があるインクジェットの塗布液供給装置には使用できない。したがって、インクジェットの塗布液供給装置としては、中間タンク３０の樹脂膜３４は略重力方向に位置移動するものが、位置移動に伴う塗布液に作用する圧力変化が最小となり、最も好ましい。【００５１】
ここで略重力方向とは、重力方向に対して±１０度以下の傾きの範囲までを指し、この範囲よりも大きくなると、樹脂膜３４の位置移動による圧力変化が大きくなる。【００５２】
さて図４（ｃ）の状態から、次のインクジェットヘッド６０の処理作業を行うためには、中間タンク３０内に塗布液６２を補給する必要がある。そのためにバルブ２９を開にしてメインタンク１０から圧送により塗布液６２を中間タンク３０内に送り込み、満タンセンサー４２で充満したことが検知されれば、バルブ２９を閉として塗布液の送り込みを停止し、再び図４（ｂ）の状態を得る。このとき、中間タンク３０内部に塗布液が充満するまでは、中間タンク３０から配管５６の方へ塗布液６２が流れることはなく、中間タンク３０内の塗布液６２に作用する圧力も負圧Ｐｖが維持される。これは、配管５６に塗布液６２を送り込むよりも小さな力で樹脂膜３４がその位置を移動させて、塗布液を樹脂膜３４と流路５０で囲まれる領域に貯えることができるためである。【００５３】
なお、図４（ｂ）から図４（ｃ）、図４（ｃ）から図４（ｂ）にかけて樹脂膜３４は略重力方向にその位置を移動させるが、樹脂膜３４のどの部分が移動するかは、そのときの力の釣り合いによって定まり、毎回異なる。【００５４】
次に、メインタンク１０からインクジェットヘッド６０まで塗布液６２が充満した状態で、メインタンク１０内の塗布液６２がなくなり、塗布液６２が充満した新メインタンク１０Ｎに交換する時の塗布液供給方法について、図１に基づいて説明する。【００５５】
塗布液６２が充満した新メインタンク１０Ｎを配管２８に接続すると、新メインタンク１０Ｎ内の新チューブ１６Ｎや、配管２８の新メインタンク１０Ｎとの接続部付近には空気が残存しているので、これを外部に放出する必要がある。まず、圧力調整器２２で所定圧力にした加圧空気を開閉バルブ２６を開にして新メインタンク１０Ｎ内に送り込み、つづいてバルブ２９を開とすると、新メインタンク１０Ｎ内にある新袋部材１２Ｎが外側から加圧されて内部の塗布液６２を配管２８の方に送り込む。これによって、上記の場所に残存している空気が塗布液とともに下流側に移動し、入口３８から中間タンク３０内の流路５０に入り込む。【００５６】
流路５０では、流路５０の上部となる上端５２が出口４０に向かって重力方向の上側に傾斜しているので、流路５０内に入り込んだ空気は浮力によって自然に出口４０に導かれて、出口４０から中間タンク３０の外部、すなわち配管５６へ排出される。配管５６へ排出された空気は、上流側から引き続いてくる塗布液６２に押される形で、インクジェットヘッド６０の吐出孔から全て外部に放出され、新メインタンク１０Ｎからインクジェットヘッド６０まで塗布液が充満した状態となる。【００５７】
以降は上記で説明した空の状態から塗布液を供給開始する塗布液供給方法と同じく、インクジェットヘッド６０に塗布液６２を供給して、インクジェットヘッド６０から必要量の塗布液を吐出できるようにする。なお配管２８、５６については、内径が小さい方が塗布液の流速が高くなり、配管経路に関係なく容易に空気を塗布液で押し出せることから、内径は好ましくは６ｍｍ以下、より好ましくは４ｍｍ以下とする。【００５８】
なお新メインタンク１０Ｎを配管２８に接続後に、新チューブ１６Ｎ等にある空気が排出されて塗布液６２が途切れることなく供給されるシステムが付加されるのであれば、以上の塗布液供給方法を行ってインクジェットヘッド６０から空気を排出するために、塗布作業を中断する必要はない。【００５９】
中間タンク３０については、樹脂膜３４が塗布液よりも重力方向の下側、いいかえると樹脂膜３４の大気接触側を重力方向の下側になる実施態様例について説明したが、樹脂膜３４が塗布液よりも重力方向の上側、いいかえると樹脂膜３４の大気接触側を重力方向の上側になるようにしてもよい。【００６０】
この場合は図５に示す中間タンク１００のようになる。中間タンク１００は、図１の中間タンク３０を、上端５２を基準面としてほぼ対称に上下を逆にするとともに、一点鎖線で示される出口管１０２の配管５６との重力方向接続位置Ｚｃが、樹脂膜３４の位置移動の上限位置よりも重力方向に上側にあるようにしたものである。【００６１】
また流路５０の入口３８よりも出口４０の方が重力方向の上側に配置されているので、流路５０内の空気は出口４０を通って出口管１０２から容易に配管５６の方へ排出できる。また図１に示される中間タンク３０の上下を逆にして、さらに全体を重力方向からθだけ傾けて、樹脂膜３４の位置移動の主方向が重力方向からθだけ傾けてもよい。その場合はが、樹脂膜３４の位置移動による塗布液に作用する圧力変化を小さくするために、θは好ましくは１０度以下、より好ましくは５度以下とする。ただし、樹脂膜３４の大気接触側を重力方向の下側にする方が、樹脂膜３４の位置移動を重力方向に保ちつつ、独立して流路５０の上端５２に入口３８から出口４０に向かって重力方向の上側に傾く傾斜を設けることができる。この傾斜によって、空気を容易に排除できるので、より最適な中間タンクにすることができる。【００６２】
また中間タンクの実施態様例は上記のものに限らず、図６に示す中間タンク１５０のような形態であってもよい。中間タンク１５０は、樹脂膜で袋状に形成された袋部材１５２を塗布液を貯蔵するものに用いたものである。袋部材１５２の内部に流路１５３が構成され、流路１５３の一端に入口１５４、その逆側に出口１５６を設けている。また、入口１５４を下流側に含む入口管１５５と、出口１５６を上流側に含む出口管１５７はそれぞれ袋部材１５２に接合されている。一方、入口管１５５よりも上流側には、塗布液供給装置１の配管２８、バルブ２９が接続されており、出口管１５７よりも下流側には配管５６が接続されている。この構成によって配管２８から塗布液が入口１５４から流路１５３に流入する。この後塗布液は、入口１５４から出口１５６に向かって一方向に流路１５３に沿って流れ、そして出口１５６を通って配管５６の方に滞留なく、流れて行く。【００６３】
また袋部材１５２は、筐体１６０内の水平となる支持面１５８上に配置されており、この状態で出口１５６は入口１５４よりも重力方向の上方に配置されているので、流路１５３内の空気は容易に出口１５６より排出される。さらに筐体１６０の上部には、真空配管４４、真空圧調整器４５、真空ポンプ４８によって構成される圧力調整された真空源に接続されている吸引口１６２と、袋部材１５２に塗布液が限界までに充満することを検知する満タンセンサー１６４が設けられている。また袋部材１５２内に貯蔵する塗布液量によって上面１６６が略重力方向に位置移動し、上面１６６が面可撓性膜になっているといえる。また、吸引口１６２から作用する負圧Ｐｖによる引力によって、袋部材１５２内に貯蔵する塗布液にほぼ同じ大きさの負圧を作用させることができる。この中間タンク１５０の作用は、中間タンク３０と全く同じである。【００６４】
中間タンク３０では、中間タンク３０内に充満している塗布液に負圧Ｐｖを与えるために、真空ポンプ４８を用いて樹脂膜３４により塗布液６２と隔てられた空間５４を負圧Ｐｖにした。樹脂膜３４は負圧Ｐｖによる引力によって重力方向の下側に引っ張られている。したがって、樹脂膜３４の負圧Ｐｖが作用する全面にわたって、負圧Ｐｖに相当する大きさの錘で重力方向に引張っても、負圧Ｐｖで引力を付加するのと同じ作用効果が得られる。その態様例を図７に示す。【００６５】
図７は、中間タンク３０の樹脂膜３４の下側全面に、略均等に樹脂膜３４に重力が作用する錘２００を取り付けたものである。錘２００は柔軟な樹脂製の袋２０２の中に斜線で示す液体２０４を封じこめたもので、全体の重さは樹脂膜３４に負圧Ｐｖが作用するときの引力と同じになるようにする。錘２００の樹脂膜３４全面に接触する側は樹脂膜３４と接着されていて、樹脂膜３４に略一様な分布荷重を付加させる。また錘２００は、柔軟な袋構造となっているので、樹脂膜３４の位置移動や変形に容易に追従できる。【００６６】
以上の樹脂膜３４全面に略一様な分布荷重が作用するとともに変形自在な錘２００を使用すれば、真空源や、真空源と中間タンク３０を接続する配管が不要となるので、設備的に簡素化される。特に中間タンク３０がインクジェットヘッド６０とともに、基板Ａに対して移動する時は、真空源に連なる配管がないことは非常に設備設置上のメリットとなる。なお樹脂膜３４の位置移動や変形を妨げない変形自在な柔軟な固体、例えばゲル等を錘２００にして、樹脂膜３４の下側全面に付けるようにしてもよい。【００６７】
上記の中間タンク３０の空間５４を負圧Ｐｖにする目的は、上記したように、ヘッド差圧分を補正してインクジェットヘッド６０内にある塗布液に所定の負圧Ｐｎが作用すれば達成されるので、樹脂膜３４の大気側すなわち下側を、インクジェットヘッドの吐出孔より重力方向に下側で、負圧Ｐｎに相当するヘッド差圧の分の距離だけ離れた位置に配置してもよい。ヘッド差圧の分の距離は負圧Ｐｎ／塗布液の密度で導出される。この場合も、負圧を付与する真空源と配管は不要となる。【００６８】
なお本発明の塗布液供給装置、塗布液供給方法は、インクジェットヘッド用の粘度が５〜２０ｍＰａｓの塗布液に特に好適に適用することができる。
【実施例】
【００６９】
以下実施例により本発明を具体的に説明する。
（実施例１）
図１に示す塗布液供給装置１を用いて、インクジェットヘッド６０に塗布液を供給した。インクジェットヘッドは、２５６個の吐出孔を３５μｍピッチで有し、各吐出孔から１回あたり５０ｐｌの容量で塗布液を吐出できるものであった。塗布液はＲ色顔料を含むＲ画素形成用で、粘度が１０ｍＰａＳであった。塗布液供給装置１で、メインタンク１０にはステンレス製の本体１８内に、１９ｌの塗布液を内蔵したポリエチレン製袋部材１２を収めたものを用いた。配管２８、５６には、内径４ｍｍ、外径６ｍｍのテフロン（登録商標）製チューブを用い、バルブ２９にはダイヤフラム式バルブを用いた。【００７０】
中間タンク３０については、樹脂膜３４に厚さ０．１ｍｍのテフロン（登録商標）製膜を用い、入口３８と出口４０の直径は４ｍｍにした。また流路５０の図１に示される長さＬ１は３００ｍｍ、図２に示される幅Ｌ２を２０ｍｍにし、流路５０と樹脂膜３４の間で貯蔵できる容量の変化量Ｖｃが３５ｍｌであった。また流路５０の上端５２は水平に対して５度の傾斜をもたせたので、出口４０は入口３８に対して２６．２ｍｍ上方に配置されていた。また中間タンク３０はインクジェットヘッド６０の重力方向上方に配置され、樹脂膜３４〜インクジェットヘッド６０の下面（塗布液の吐出孔のある面）間の距離は４００ｍｍであった。【００７１】
この塗布液供給装置１に対して、インクジェットヘッド６０に圧力計を設け、中間タンク３０内に塗布液が満タンになっている状態からインクジェットヘッド６０から塗布液を吐出し、中間タンク３０内の塗布液消費量と中間タンク３０の下流側にあるインクジェットヘッド６０内の塗布液に作用する圧力、すなわち負圧Ｐｎの関係を調べた。空間５４に作用する負圧Ｐｖは、インクジェットヘッド６０内の塗布液に作用する負圧Ｐｎが−０．８ｋＰａになるように、樹脂膜３４〜インクジェットヘッド６０間のヘッド差圧Ｈ＝４ｋＰａ分を追加して−４．８ｋＰａにした。【００７２】
結果が図８に示される消費塗布液量と圧力の関係を示す線図である。図８の線図の横軸は、消費した塗布液量（ｍｌ）を示し、縦軸は、インクジェットヘッド６０内の塗布液に作用する圧力（ｋＰａ）を示す。
中間タンク３０内の塗布液を３０ｍｌ消費しても、すなわち中間タンク３０からインクジェットヘッド６０に塗布液を３０ｍｌ供給しても、圧力は０．１ｋＰａしか増加せず、従来のものより非常に高性能であった。消費される塗布液量が３５ｍｌを超えると急激に圧力が低下しはじめたが、３０ｍｌまでは十分に使用できると判断できた。【００７３】
次にメインタンク１０を溶剤の入ったタンクに入れ替えて、中間タンク３０内に溶剤を供給したところ、中間タンク内に充満していた塗布液が５分で溶剤に入れ替わり、滞留部分がないことが確認された。【００７４】
（実施例２）
実施例１で、図１の空間５４に負圧−４．８ｋＰａを付加させずに大気圧とし、その代りに図７に示すように、錘２００を樹脂膜３４であるテフロン（登録商標）膜の下側全面に接着して取り付けた他は、実施例１と全く同じように中間タンク３０に塗布液を充満させ、インクジェットヘッド６０から塗布液を吐出し、中間タンク３０内の塗布液消費量とインクジェットヘッド６０内の塗布液に作用する圧力の関係を調べた。【００７５】
ここで、錘２００の袋２０２には厚さ２０μｍのポリエチレン製で樹脂膜３４と同じ面積をもつものを用い、液体２０４には水を使用した。そして水を２．９ｋｇだけ袋２０２の中にいれ、樹脂膜３４に負圧−４．８ｋＰａに相当する重力が作用するようにした。【００７６】
その結果、図８で示される実施例１と全く同じ結果がえられ、樹脂膜３４に錘２００をつけるのと、負圧を付加させるのとが、全く同等の作用を生じることを実証した。【００７７】
（実施例３）
実施例１の塗布液供給装置１とインクジェットヘッド６０を用いてカラーフィルタを製造した。前工程までに、３６０×４６５mmで厚さ０．７mmの無アルカリガラス基板上に、各画素の大きさが幅１００μｍで長さが３００μｍ、ブラックマトリックスの幅が２０μｍ、ブラックマトリックスの表面に撥液性を有する格子状ブラックマトリックス基板を作成した。【００７８】
この基板を図１の基板Ａとして吸着ステージ８０に吸着保持し、吸着ステージを５０ｍｍ／ｓで移動させながら、インクジェットヘッド６０からまずＲ色用塗布液を吐出し、１画素あたり８００ｐｌの塗布液を吐出して、Ｒ画素のみを全面に形成した。つづいて逐次的に同じ条件で、Ｇ画素、Ｂ画素を形成した。各色画素形成が終わるたびに１００度１０分のプリベークをし、Ｒ、Ｇ、Ｂ色画素がすべて形成されてから、２３０℃３０分のベークを行って、最終的に厚さ２μｍのＲ、Ｇ、Ｂ画素のあるカラーフィルタをえることができた。【００７９】
さらに、このカラーフィルタをＴＦＴアレイを形成した基板と重ね合わせ、オーブン中で加圧しながら１６０℃で９０分間加熱して、シール剤を硬化させた。このセルに液晶注入を行った後、紫外線硬化樹脂により液晶注入口を封口した。次に、偏光板をセルの２枚のガラス基板の外側に貼り付け、さらに、得られたセルをモジュール化して、液晶表示装置を完成させた。得られた液晶表示装置は欠点がなく、色度も基板全面に渡って、均一で品質的に申し分ないものであった。
【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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【国際調査報告】
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