(57)【要約】【課題】インクジェット方式を用いて着色液を吐出した場合に、液滴密度の疎密が偏ることがなく、ドット間隔がランダムな分布となる液状体の塗布方法、液状体の塗布装置、曲面体、コンタクトレンズの製造方法、コンタクトレンズの製造装置、及びコンタクトレンズを提供する。【解決手段】吐出ヘッド２０に設けられた液滴吐出手段を動作することによって、吐出ヘッド２０内の液状体を液滴化してノズルから吐出し、少なくとも曲面を有する曲面体ＣＬに液状体を塗布する方法であって、液状体の吐出状態を不均一化して塗布することを特徴とする。【選択図】  図１
2005040652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出ヘッドに設けられた液滴吐出手段を動作することによって、前記吐出ヘッド内の液状体を液滴化してノズルから吐出し、少なくとも曲面を有する曲面体に前記液状体を塗布する方法であって、
前記液状体の吐出状態を不均一化して塗布することを特徴とする液状体の塗布方法。
【請求項２】
前記液滴吐出手段は、当該液滴吐出手段に供給される電圧波形に応じて動作し、
当該電圧波形を変化させることにより、前記液状体の吐出状態を不均一化して塗布することを特徴とする請求項１に記載の液状体の塗布方法。
【請求項３】
前記電圧波形の電圧値を変化させることにより、前記液状体の吐出状態を不均一化して塗布することを特徴とする請求項２に記載の液状体の塗布方法。
【請求項４】
前記電圧波形の周波数を変化させることにより、前記液状体の吐出状態を不均一化して塗布することを特徴とする請求項２に記載の液状体の塗布方法。
【請求項５】
前記電圧波形は、前記液状体の吐出後における前記液滴吐出手段の振動を抑制する制振波形を有しており、
当該制振波形を変化させることにより、前記液状体の吐出状態を不均一化して塗布することを特徴とする請求項２に記載の液状体の塗布方法。
【請求項６】
前記吐出ヘッドは、複数の前記ノズルと、当該ノズルに対応した複数の前記液滴吐出手段とを具備し、
前記複数の液滴吐出手段毎に電圧波形を変化させることにより、前記ノズル毎に前記液状体の吐出状態を不均一化して塗布することを特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載の液状体の塗布方法。
【請求項７】
前記複数の液滴吐出手段に対して、当該液滴吐出手段の配置順に応じて規則変化させた複数の電圧波形をそれぞれ供給することにより、前記複数のノズルが配列する方向に向かって前記液状体の不均一性を連続的に変化させて塗布することを特徴とする請求項６に記載の液状体の塗布方法。
【請求項８】
前記曲面体の垂直方向における前記吐出ヘッドと前記曲面体との距離を変化させた状態で前記液状体を吐出することにより、前記液状体の吐出状態を不均一化して塗布することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の液状体の塗布方法。
【請求項９】
前記曲面体の垂直方向における前記吐出ヘッドと前記曲面体との距離を変化させながら前記液状体を吐出することにより、前記液状体の吐出状態を不均一化して塗布することを特徴とする請求項８に記載の液状体の塗布方法。
【請求項１０】
前記曲面体の水平方向に前記吐出ヘッドと前記曲面体とを相対移動させた状態で前記液状体を吐出することにより、前記液状体の吐出状態を不均一化して塗布することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の液状体の塗布方法。
【請求項１１】
前記曲面体の水平方向に前記吐出ヘッドと前記曲面体とを相対移動させながら前記液状体を吐出することにより、前記液状体の吐出状態を不均一化して塗布することを特徴とする請求項１０に記載の液状体の塗布方法。
【請求項１２】
前記曲面体を垂直方向又は水平方向に振動させながら前記液状体を吐出することにより、前記液状体の吐出状態を不均一化して塗布することを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載の液状体の塗布方法。
【請求項１３】
前記曲面体の振動周期に対して、非同期させて前記液状体を連続的に吐出することを特徴とする請求項１２に記載の液状体の塗布方法。
【請求項１４】
液状体を液滴化して吐出する液滴吐出手段を備えた吐出ヘッドと、当該吐出ヘッドと少なくとも曲面を有する曲面体とを相対移動させる移動手段とを具備する液状体の塗布装置であって、
前記液状体を不均一な吐出状態で塗布する不均一化手段を具備することを特徴とする液状体の塗布装置。
【請求項１５】
前記不均一化手段は、前記液滴吐出手段に供給する電圧波形を変化させる構成を具備することを特徴とする請求項１４に記載の液状体の塗布装置。
【請求項１６】
前記吐出ヘッドは、前記液滴吐出手段を複数具備し、
前記不均一化手段は、前記複数の液滴吐出手段に供給する電圧波形をそれぞれ変化させる構成を具備することを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の液状体の塗布装置。
【請求項１７】
前記不均一化手段は前記曲面体の垂直方向における前記吐出ヘッドと前記曲面体との距離を変化させる構成を具備することを特徴とする請求項１４から請求項１６のいずれかに記載の液状体の塗布装置。
【請求項１８】
前記不均一化手段は、前記曲面体の水平方向に前記吐出ヘッドと前記曲面体とを相対移動させる構成を具備することを特徴とする請求項１４から請求項１７のいずれかに記載の液状体の塗布装置。
【請求項１９】
前記不均一化手段は、前記曲面体の垂直方向又は水平方向に当該曲面体を振動させる構成を具備することを特徴とする請求項１４から請求項１８のいずれかに記載の液状体の塗布装置。
【請求項２０】
請求項１から請求項１３のいずれかに記載の塗布方法で製造された曲面体であって、
液状体の吐出パターンにおけるドット間隔が不均一分布とされた構成を具備することを特徴とする曲面体。
【請求項２１】
請求項１から請求項１３のいずれかに記載の塗布方法を用いることを特徴とするコンタクトレンズの製造方法。
【請求項２２】
請求項１４から請求項１９のいずれかに記載の製造装置を備えたことを特徴とするコンタクトレンズの製造装置。
【請求項２３】
請求項２１に記載の製造方法で製造されたコンタクトレンズであって、
液状体の吐出パターンにおけるドット間隔が不均一分布とされた構成を具備することを特徴とするコンタクトレンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液状体の塗布方法、液状体の塗布装置、曲面体、コンタクトレンズの製造方法、コンタクトレンズの製造装置、及びコンタクトレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、基板上に金属配線や回路パターン等を形成する方法においては、インクジェット方式（液滴吐出法）が提案されている。インクジェット方式とは、いわゆるインクジェットプリンタでよく知られている印刷技術であり、各種材料を液状化させた材料インクの液滴を、インクジェットヘッド（吐出ヘッド）から透明基板上に吐出し、定着させるものである。インクジェット方式によれば、微細な領域に材料インクの液滴を正確に吐出できるので、フォトリソグラフィーを行うことなく、所望の着色領域に直接材料インクを定着させることができる。従って、材料の無駄も発生せず、製造コストの低減も図れ、非常に合理的な方法となる。
【０００３】
最近では、このようなインクジェット方式を利用して、曲面形状物の表面に所定の材料を塗布することが検討されている（例えば、特許文献１、２参照）。このような曲面形状物の中でも、コンタクトレンズの表面に対して染色液を吐出する方法が提案されており、当該方法によれば所望の文字、図形、記号等を容易に染着することが可能となる（例えば、特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−０１００３２号公報
【特許文献２】
特開平０５−３１８７１５号公報
【特許文献３】
特開平０８−１１２５６６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インクジェット方式は、ドット毎に着色液を吐出して規則的に着色液を着弾させることを特徴としているので、図１９（ａ）に示すように吐出ヘッド２０ａがコンタクトレンズＣＬの真上から着色液を吐出することにより、当該コンタクトレンズＣＬにおける周辺部ＣＬ１の着弾間隔Ｌ１が中央部の着弾間隔Ｌ２よりも広がってしまい、周辺部ＣＬ１での着色液の密度が粗になるという問題がある。また、図１９（ｂ）に示すように球面形状の吐出面を有する吐出ヘッド２０ｂがコンタクトレンズＣＬの球面に沿って着色液を吐出しながら、コンタクトレンズＣＬを回転させると、吐出始めの着弾位置と吐出終わりの着弾位置とによって繋ぎ目が生じ、接続が困難になり、中心付近のドット密度が高くなるという問題がある。
【０００６】
また、更に、図１９（ａ）に示す方法でコンタクトレンズに着色液を塗布した場合には、図１９（ｃ）に示すような正方格子状にドットが配列するために、図１９（ｄ）に示すような回折像が網膜上に形成される。実際には瞳孔部分の開口から入射した光を見ている、斜めから強い光を受けたときにはこの回折像が見えるという問題がある。更に、光の波長によって回折角が異なるために虹のようなものが見えることになり、高次の回折光は網膜中心部に入ってくるためにものが見難くなり、不快感を感じることがある。また、局所的に強いピークが現れるため目を痛めるという問題がある。
【０００７】
一方、コンタクトレンズにおける問題だけでなく、眼鏡やカメラのレンズや、各種光学レンズ、球面ブラウン管、各種ランプや光センサの球面部、ガラス等の透明性部品における曲面部等、の曲面を有する対象物に対し、上記インクジェット方式を適用して着色液及びコーティング液等の透明液を塗布することにより、曲面上に略規則的な縞模様が現れるという問題があった。従って、インクジェット方式を用いた場合であっても、種種の縞模様の出現が抑制された膜質となるように曲面体に液状体を塗布する方法が求められていた。
【０００８】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、インクジェット方式を用いて着色液を吐出した場合に、液滴密度の疎密が偏ることがなく、ドット間隔がランダムな分布となる液状体の塗布方法、液状体の塗布装置、曲面体、コンタクトレンズの製造方法、コンタクトレンズの製造装置、及びコンタクトレンズを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用した。
即ち、本発明の液状体の塗布方法は、吐出ヘッドに設けられた液滴吐出手段を動作することによって、吐出ヘッド内の液状体を液滴化してノズルから吐出し、少なくとも曲面を有する曲面体に液状体を塗布する方法であって、液状体の吐出状態を不均一化して塗布することを特徴とする。
本発明によれば、液状体の吐出状態を不均一化することによって、当該液状体は無秩序的に曲面体に着弾する。また、従来の液滴吐出法のように格子状に規則的な吐出が行われないので液滴がランダムに配置される。また、吐出された液滴は、その着弾精度に誤差を有しており、このような液滴を複数吐出することで、誤差が拡散されて着弾する。従って、曲面体上に非格子状の所定のパターンを形成することが可能となり、液状体の疎密が偏ることなく、回折光の出現を防止できる。
【００１０】
また、本発明は、先に記載の液状体の塗布方法であり、液滴吐出手段は、当該液滴吐出手段に供給される電圧波形に応じて動作し、当該電圧波形を変化させることにより、液状体の吐出状態を不均一化して塗布することを特徴とする。
本発明によれば、電圧波形を変化させることにより吐出状態が不均一化されるので、吐出ヘッドや曲面体を相対移動させることなく吐出状態を不均一化して液状体を塗布できる。
また、電圧波形を作成する際には、例えばコンピュータ等を備える演算装置を用いられるので、作業者が当該演算装置を用いることにより、任意の形状の電圧波形を作成することが可能となる。例えば、経時変化に伴う電圧値や周波数を任意に設定することができる。また、これだけでなく、液状体を充填する波形、液状体を吐出する波形、吐出後の振動を抑制する波形等、を所望且つ容易に作成できる。
【００１１】
また、本発明は、先に記載の液状体の塗布方法であり、電圧波形の電圧値を変化させることにより、液状体の吐出状態を不均一化して塗布することを特徴とする。
ここでいう電圧値を変化させるとは、電圧値を高く設定、又は電圧値を低く設定することにより、電圧波形を変化させることを意味する。例えば、電圧値が低い場合には、液滴の吐出速度が遅くなるので、吐出された液滴がノズルと曲面体との間の空間を飛行することにより、空気抵抗によって飛行曲がりが生じ、液滴の着弾位置がずれる。また、電圧値が高い場合には、液滴の吐出速度が速くなるので、空気抵抗による飛行曲がりが生じにくく、着弾位置が殆どずれることなく着弾する。
従って、電圧値を変化させることにより、液滴の着弾位置のズレ具合を任意に決定することが可能となり、即ち、液滴の吐出状態を不均一化して塗布することが可能となる。
【００１２】
また、本発明は、先に記載の液状体の塗布方法であり、電圧波形の周波数を変化させることにより、液状体の吐出状態を不均一化して塗布することを特徴とする。
ここでいう周波数を変化させるとは、周波数を高く設定、又は周波数を低く設定することにより、電圧波形を変化させることを意味する。例えば、周波数が低い場合には、前の波形の残留振動を拾うことなく液滴が吐出されるので、ノズルから吐出された液滴は安定して飛行し、着弾位置が殆どずれることなく着弾する。また、周波数が高い場合には、前の波形の残留振動を拾って液滴が吐出されるので、液滴は不安定な飛行状態となるだけでなく、大きさが異なる複数の液滴が生じ、これらが霧状に吐出され、空気抵抗によって拡散し、不規則に着弾する。
従って、周波数を変化させることにより、液滴が不安定もしくは安定に吐出されるので、即ち、液滴の吐出状態を不均一化して塗布することが可能となる。
【００１３】
また、本発明は、先に記載の液状体の塗布方法であり、電圧波形は、液状体の吐出後における液滴吐出手段の振動を抑制する制振波形を有しており、当該制振波形を変化させることにより、液状体の吐出状態を不均一化して塗布することを特徴とする。
ここでいう制振波形を変化させるとは、当該制振波形が有する立ち上がり波形の立ち上がり形状を緩やかに調整、或いは急峻に調整することにより、電圧波形を変化させることを意味する。例えば、当該立ち上がり波形が緩やかな場合には、液状体の吐出後における液滴吐出手段の振動を抑制するので、ノズルから安定して液滴が吐出され、一つの電圧波形で一つの液滴が吐出される。また、立ち上がり波形を次第に急峻にした場合には、液状体の吐出後における液滴吐出手段の振動が残留してノズルから液滴が吐出されるので、吐出状態が不安定になり、一つの電圧波形で複数の液滴が吐出される。このように複数の液滴が生じた場合には、これらが霧状に曲面体上に散布するので、液滴の吐出状態を不均一化して塗布することが可能となる。
従って、制振波形を変化させることにより、液滴が不安定もしくは安定に吐出されるので、即ち、液滴の吐出状態を不均一化して塗布することが可能となる。
【００１４】
また、本発明は、先に記載の液状体の塗布方法であり、吐出ヘッドは、複数のノズルと、当該ノズルに対応した複数の液滴吐出手段とを具備し、複数の液滴吐出手段毎に電圧波形を変化させることにより、ノズル毎に液状体の吐出状態を不均一化して塗布することを特徴とする。
本発明によれば、先に記載した液状体の塗布方法と同様の効果を奏すると共に、複数のノズル毎に吐出状態の不均一化を施すことができる。
【００１５】
また、本発明は、先に記載の液状体の塗布方法であり、複数の液滴吐出手段に対して、当該液滴吐出手段の配置順に応じて規則変化させた複数の電圧波形をそれぞれ供給することにより、複数のノズルが配列する方向に向かって液状体の不均一性を連続的に変化させて塗布することを特徴とする。
本発明によれば、複数のノズルが配列する方向に向かって、液滴のズレ具合を次第に大きくすることが可能となる。
【００１６】
また、本発明は、先に記載の液状体の塗布方法であり、曲面体の垂直方向における吐出ヘッドと曲面体との距離を変化させた状態で液状体を吐出することにより、液状体の吐出状態を不均一化して塗布することを特徴とする。
ここでいう距離を変化させた状態とは、曲面体と吐出ヘッドとのギャップを大きく設定、又はギャップを低く設定することを意味する。例えば、ギャップが小さい場合には、吐出された液滴が飛行する距離が短くなり、空気抵抗による飛行曲がりが生じにくく、着弾位置が殆どずれることなく着弾する。また、ギャップが大きい場合には、液滴が飛行する距離が長くなり、空気抵抗によって飛行曲がりが生じ、液滴の着弾位置がずれる。
従って、吐出ヘッドと曲面体との距離を変化させることにより、空気抵抗を利用して液滴の着弾位置のズレ具合を任意に決定することが可能となり、即ち、液滴の吐出状態を不均一化して塗布することが可能となる。
【００１７】
また、本発明は、先に記載の液状体の塗布方法であり、曲面体の垂直方向における吐出ヘッドと曲面体との距離を変化させながら液状体を吐出することにより、液状体の吐出状態を不均一化して塗布することを特徴とする。
本発明によれば、先に記載した液状体の塗布方法と同様の効果を奏すると共に、距離を変化させながら液状体を吐出するので、吐出状態の不均一化を好適に施すことができる。
【００１８】
また、本発明は、先に記載の液状体の塗布方法であり、曲面体の水平方向に吐出ヘッドと曲面体とを相対移動させた状態で液状体を吐出することにより、液状体の吐出状態を不均一化して塗布することを特徴とする。
本発明によれば、吐出ヘッドと曲面体とを相対移動させた後に、液状体を吐出することにより、上記の相対移動動作を行う毎に曲面体表面に液状体を不均一に吐出することができる。即ち、ノズルから吐出された液滴の着弾位置を任意にずらすことが可能となり、液滴の吐出状態を不均一化して塗布することが可能となる。
【００１９】
また、本発明は、先に記載の液状体の塗布方法であり、曲面体の水平方向に吐出ヘッドと曲面体とを相対移動させながら液状体を吐出することにより、液状体の吐出状態を不均一化して塗布することを特徴とする。
本発明によれば、先に記載した液状体の塗布方法と同様の効果を奏すると共に、吐出ヘッドと曲面体とを相対移動させながら吐出することにより、ノズルから吐出された液滴の着弾位置を連続的にずらすことが可能となる。
また、吐出ヘッドから液滴を連続的に吐出している状態で、上記相対移動の速度を変化させることにより、着弾位置のズレの程度を調整することが可能となる。例えば、相対移動速度を速く設定した場合には液滴の着弾位置のズレ量が大きくなり、また、相対移動速度を遅く設定した場合には液滴の着弾位置のズレ量が小さくなる。即ち、吐出状態の不均一化を好適に施すことが可能となる。
【００２０】
また、本発明は、先に記載の液状体の塗布方法であり、曲面体を垂直方向又は水平方向に振動させながら液状体を吐出することにより、液状体の吐出状態を不均一化して塗布することを特徴とする。
本発明によれば、曲面体を振動させながら液状体を吐出することにより、ノズルから吐出された液滴の着弾位置を任意にずらすことが可能となり、即ち、吐出状態の不均一化を好適に施すことが可能となる。
【００２１】
また、本発明は、先に記載の液状体の塗布方法であり、曲面体の振動周期に対して、非同期させて液状体を連続的に吐出することを特徴とする。
本発明によれば、液状体の吐出動作と、振動動作とが非同期状態となるので、同期状態に起因する吐出ムラの発生等を防止することができ、ランダムに液状体を曲面体に塗布することができる。
【００２２】
また、本発明の液状体の塗布装置は、液状体を液滴化して吐出する液滴吐出手段を備えた吐出ヘッドと、当該吐出ヘッドと少なくとも曲面を有する曲面体とを相対移動させる移動手段とを具備する液状体の塗布装置であって、液状体を不均一な吐出状態で塗布する不均一化手段を具備することを特徴とする。
本発明によれば、不均一化手段を具備することによって、当該液状体を無秩序的に曲面体に着弾させることができる。また、従来の液滴吐出法のように格子状に規則的な吐出を行わないので液滴をランダムに配置する。また、吐出された液滴は、その着弾精度に誤差を有しており、このような液滴を複数吐出することで、誤差が拡散されて着弾する。従って、曲面体上に非格子状の所定のパターンを形成することが可能となり、液状体の疎密が偏ることなく、回折光の出現を防止できる。
【００２３】
また、本発明は、先に記載の液状体の塗布装置であり、不均一化手段は、液滴吐出手段に供給する電圧波形を変化させる構成を具備することを特徴とする。
本発明によれば、不均一手段が電圧波形を変化させることにより吐出状態が不均一化されるので、吐出ヘッドと曲面体とを相対移動させることなく吐出状態を不均一化して液状体を塗布できる。
また、当該塗布装置には、コンピュータからなる演算装置が設けられており、当該演算装置を用いて電圧波形を作成することで、任意の形状の電圧波形を作成することが可能となる。例えば、経時変化に伴う電圧値や周波数を任意に設定することができる。また、これだけでなく、液状体を充填する波形、液状体を吐出する波形、吐出後の振動を抑制する波形等、を所望且つ容易に作成できる。
更に、電圧波形の電圧値、周波数、制振波形を変化させた電圧波形を形成し、液滴吐出手段に供給することにより、液状体の吐出状態を不均一化して塗布することが可能となる。
【００２４】
また、本発明は、先に記載の液状体の塗布装置であり、吐出ヘッドは、液滴吐出手段を複数具備し、不均一化手段は、複数の液滴吐出手段に供給する電圧波形をそれぞれ変化させる構成を具備することを特徴とする。
本発明によれば、先に記載した液状体の塗布装置と同様の効果を奏すると共に、複数のノズル毎に吐出状態を不均一化して塗布することができる。
【００２５】
また、本発明は、先に記載の液状体の塗布装置であり、不均一化手段は曲面体の垂直方向における吐出ヘッドと曲面体との距離を変化させる構成を具備することを特徴とする。
本発明によれば、吐出ヘッドと曲面体との距離を変化させることにより、液滴の着弾位置のズレ具合を任意に決定することが可能となり、即ち、液滴の吐出状態を不均一化して塗布することが可能となる。
【００２６】
また、本発明は、先に記載の液状体の塗布装置であり、不均一化手段は、曲面体の水平方向に吐出ヘッドと曲面体とを相対移動させる構成を具備することを特徴とする。
本発明によれば、吐出ヘッドと曲面体とを相対移動させながら吐出することにより、ノズルから吐出された液滴の着弾位置を任意にずらすことが可能となり、即ち、吐出状態の不均一化を好適に施すことが可能となる。
【００２７】
また、本発明は、先に記載の液状体の塗布装置であり、不均一化手段は、曲面体の垂直方向又は水平方向に当該曲面体を振動させる構成を具備することを特徴とする。
本発明によれば、曲面体を振動させながら液状体を吐出することにより、ノズルから吐出された液滴の着弾位置を任意にずらすことが可能となり、即ち、吐出状態の不均一化を好適に施すことが可能となる。
【００２８】
また、本発明の曲面体は、先に記載した液状体の塗布方法で製造された曲面体であって、液状体の吐出パターンにおけるドット間隔が不均一分布とされた構成を具備することを特徴とする。
ここで、曲面体の具体例としては、眼鏡やカメラのレンズや、各種光学レンズ、球面ブラウン管、各種ランプや光センサの球面部、ガラス等の透明性部品における曲面部等、が挙げられる。このような曲面体に対し、先に記載の液状体の塗布方法を適用して着色液や、コーティング液等の透明液を塗布することにより、液状体の吐出状態が不均一化されるので、縞模様の出現が抑制された膜質を曲面体上に形成することができる。
【００２９】
また、本発明のコンタクトレンズの製造方法は、先に記載した液状体の塗布方法を用いることを特徴とする。
本発明によれば、コンタクトレンズ上に非格子状の所定のパターンを形成することが可能となり、液状体の疎密が偏ることなく、回折光の出現を防止できる。
【００３０】
また、本発明のコンタクトレンズの製造装置は、先に記載した液状体の塗布装置を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、先に記載したコンタクトレンズの製造方法と同様の効果を奏する。
【００３１】
また、本発明のコンタクトレンズは、先に記載したコンタクトレンズの製造方法で製造されたコンタクトレンズであって、液状体の吐出パターンにおけるドット間隔が不均一分布とされた構成を具備することを特徴とする。
本発明によれば、コンタクトレンズ上に非格子状の所定のパターンを形成することが可能となり、液状体の疎密が偏ることなく、回折光の出現を防止できる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液状体の塗布方法、液状体の塗布装置、曲面体、コンタクトレンズの製造方法、コンタクトレンズの製造装置、及びコンタクトレンズについて図面を参照しながら説明する。図１は本発明の液状体の塗布装置、及びコンタクトレンズの製造装置に相当する塗布装置の一実施形態を示す概略斜視図である。
【００３３】
（塗布装置）
図１において、塗布装置（液状体の塗布装置、コンタクトレンズの製造装置）ＩＪは、ベース１２と、ベース１２上でコンタクトレンズＣＬが複数載置された基板Ｐを支持するステージＳＴと、ベース１２とステージＳＴとの間に介在し、ステージＳＴを移動可能に支持する第１移動装置１４と、ステージＳＴに支持されている基板Ｐに対して所定の液状体材料を吐出可能な吐出ヘッド２０と、吐出ヘッド２０を移動可能に支持する第２移動装置１６と、吐出ヘッド２０から吐出される液状体が貯蔵されたタンク（液状体貯留部）６３と、当該液状体を吐出ヘッド２０に供給する液状体流路６１と、吐出ヘッド２０の液状体の吐出動作を制御する制御装置ＣＯＮＴと、ベース１２上に設けられているキャッピングユニット２２と、クリーニングユニット２４と、を具備した構成となっている。また、第１移動装置１４及び第２移動装置１６を含む塗布装置ＩＪの動作は、制御装置ＣＯＮＴによって制御される。
【００３４】
第１移動装置１４はベース１２の上に設置されており、Ｙ軸方向に沿って位置決めされている。第２移動装置１６は、支柱１６Ａ、１６Ａを用いてベース１２に対して立てて取り付けられており、ベース１２の後部１２Ａにおいて取り付けられている。第２移動装置１６のＸ軸方向は、第１移動装置１４のＹ軸方向と直交する方向である。ここで、Ｙ軸方向はベース１２の前部１２Ｂと後部１２Ａ方向に沿った方向である。これに対してＸ軸方向はベース１２の左右方向に沿った方向であり、各々水平である。また、Ｚ軸方向はＸ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向である。
【００３５】
第１移動装置１４は、例えばリニアモータによって構成され、ガイドレール４０、４０と、このガイドレール４０に沿って移動可能に設けられているスライダー４２とを備えている。このリニアモータ形式の第１移動装置１４のスライダー４２は、ガイドレール４０に沿ってＹ軸方向に移動して位置決め可能である。
【００３６】
また、スライダー４２はＺ軸回り（θＺ）用のモータ４４を備えている。このモータ４４は、例えばダイレクトドライブモータであり、モータ４４のロータはステージＳＴに固定されている。これにより、モータ４４に通電することでロータとステージＳＴとは、θＺ方向に沿って回転してステージＳＴをインデックス（回転割り出し）することができる。すなわち、第１移動装置１４は、ステージＳＴをＹ軸方向及びθＺ方向に移動可能である。
【００３７】
ステージＳＴは基板Ｐを保持し、所定の位置に位置決めするものである。また、ステージＳＴは吸着保持装置５０を有しており、吸着保持装置５０が作動することによってステージＳＴの穴４６Ａを通して基板ＰをステージＳＴの上に吸着して保持する。
【００３８】
第２移動装置１６はリニアモータによって構成され、支柱１６Ａ、１６Ａに固定されたコラム１６Ｂと、このコラム１６Ｂに支持されているガイドレール６２Ａと、ガイドレール６２Ａに沿ってＸ軸方向に移動可能に支持されているスライダー６０とを備えている。スライダー６０はガイドレール６２Ａに沿ってＸ軸方向に移動して位置決め可能であり、吐出ヘッド２０はスライダー６０に取り付けられている。
【００３９】
また、第２移動装置１６は、吐出ヘッド２０をＸ軸方向に移動させることで、吐出ヘッド２０をクリーニングユニット２４あるいはキャッピングユニット２２の上部に選択的に位置決めさせることができる。つまり、デバイス製造作業の途中であっても、例えば吐出ヘッド２０をクリーニングユニット２４上に移動すれば、吐出ヘッド２０のクリーニングを行うことができる。吐出ヘッド２０をキャッピングユニット２２の上に移動すれば、吐出ヘッド２０の液状体吐出面２０Ｐにキャッピングを施したり、液状体をキャビティ２２１に充填したり、吐出不良を回復させたりすることが可能となる。つまり、クリーニングユニット２４、及びキャッピングユニット２２は、ベース１２上の後部１２Ａ側で、吐出ヘッド２０の移動経路直下に、ステージＳＴと離間して配置されている。ステージＳＴに対する基板Ｐの搬入作業及び搬出作業はベース１２の前部１２Ｂ側で行われるため、これらクリーニングユニット２４あるいはキャッピングユニット２２により作業に支障を来すことはない。
【００４０】
このように第１移動装置１４及び第２移動装置１６を駆動することにより、ステージに載置される基板Ｐと、吐出ヘッド２０とを基板Ｐの平面と水平方向に相対移動可能になっている。ここで、第１移動装置１４及び第２移動装置１６を駆動させた状態で、吐出ヘッド２０が液滴吐出動作を行うことにより、後述する吐出状態の不均一化を施すことが可能となっている。即ち、第１移動装置１４及び第２移動装置１６は、本願発明の不均一化手段としての機能を有している。
【００４１】
吐出ヘッド２０は、揺動位置決め装置としてのモータ６２、６４、６６、６８を有している。モータ６２を作動すれば、吐出ヘッド２０は、Ｚ軸に沿って上下動して位置決め可能である。このＺ軸はＸ軸とＹ軸に対して各々直交する方向（上下方向）である。モータ６４を作動すると、吐出ヘッド２０は、Ｙ軸回りのβ方向に沿って揺動して位置決め可能である。モータ６６を作動すると、吐出ヘッド２０は、Ｘ軸回りのγ方向に揺動して位置決め可能である。モータ６８を作動すると、吐出ヘッド２０は、Ｚ軸回りのα方向に揺動して位置決め可能である。
すなわち、第２移動装置１６は、吐出ヘッド２０をＸ軸方向及びＺ軸方向に移動可能に支持するとともに、この吐出ヘッド２０をθＸ方向（Ｘ軸回り）、θＹ方向（Ｙ軸回り）、θＺ方向（Ｚ軸回り）に移動可能に支持する。
【００４２】
このようにモータ６２を駆動することにより、Ｚ軸方向の基板Ｐと吐出ヘッド２０との距離を変更可能になっている。ここで、モータ６２を駆動させた状態で、吐出ヘッド２０が液滴吐出動作を行うことにより、後述する吐出状態の不均一化を施すことが可能となっている。即ち、モータ６２は、本願発明の不均一化手段としての機能を有している。
【００４３】
このように、図１の吐出ヘッド２０は、スライダー６０において、Ｚ軸方向に直線移動して位置決め可能で、α、β、γに沿って揺動して位置決め可能であり、吐出ヘッド２０の液状体吐出面（ノズル形成面）２０Ｐは、ステージＳＴ側の基板Ｐに対して正確に位置あるいは姿勢をコントロールすることができる。なお、吐出ヘッド２０の液状体吐出面２０Ｐには液状体を吐出する複数のノズルが設けられている。
【００４４】
図２は吐出ヘッド２０を示す分解斜視図である。
図２に示すように、吐出ヘッド２０は、ノズル２１１が設けられたノズルプレート２１０及び振動板２３０が設けられた圧力室基板２２０を、筐体２５０に嵌め込んで構成されている。この吐出ヘッド２０の主要部構造は、図３の斜視図一部断面図に示すように、圧力室基板２２０をノズルプレート２１０と振動板２３０で挟み込んだ構造を備える。ノズルプレート２１０は、圧力室基板２２０と貼り合わせられたときにキャビティ２２１に対応することとなる位置にノズル２１１が形成されている。圧力室基板２２０には、シリコン単結晶基板等をエッチングすることにより、各々が圧力室として機能可能にキャビティ２２１が複数設けられている。キャビティ２２１間は側壁（隔壁）２２２で分離されている。各キャビティ２２１は供給口２２４を介して共通の流路であるリザーバ２２３に繋がっている。振動板２３０は、例えば熱酸化膜等により構成される。振動板２３０には液状体タンク口２３１が設けられ、図１のタンク６３から液状体流路６１を通して任意の液状体を供給可能に構成されている。振動板２３０上のキャビティ２２１に相当する位置には、圧電体素子（液滴吐出手段）２４０が形成されている。圧電体素子２４０は、ピエゾ素子等の圧電性セラミックスの結晶を上部電極及び下部電極（図示せず）で挟んだ構造を備える。圧電体素子２４０は、制御装置ＣＯＮＴから供給される電圧波形に対応して体積変化を生ずることが可能に構成されている。
【００４５】
このような吐出ヘッド２０においては、制御装置ＣＯＮＴが電圧波形を吐出ヘッド２０に供給することにより、液状体の吐出動作が行われるようになっている。液状体は吐出ヘッド２０のキャビティ２２１に流入しており、電圧波形が供給された吐出ヘッド２０では、その圧電体素子２４０がその上部電極と下部電極との間に加えられた電圧により体積変化を生ずる。この体積変化は振動板２３０を変形させ、キャビティ２２１の体積を変化させる。この結果、そのキャビティ２２１のノズル２１１から液状体の液滴が吐出される。液状体が吐出されたキャビティ２２１には吐出によって減った液状体が新たにタンクから供給される。
【００４６】
次に、図４を参照して、圧電体素子２４０への電圧波形の印加に伴う液状体の吐出状態について説明する。
図４に示すように、制御装置ＣＯＮＴから圧電体素子２４０に電圧波形ＶＷが印加されることで、この電圧波形ＶＷの印加電圧（電圧値）Ｖｈの大きさに応じた変形量で矢印Ｐ方向に伸縮し、キャビティ２２１内を加圧して所定量の液滴をノズル２１１から吐出させるようになっている。即ち、入力された電圧波形ＶＷに応じた吐出量で液状体が吐出される。電圧波形ＶＷは、キャビティ２２１に液状体を充填するための充填波形（ａ）と、当該充填された液状体を吐出するための吐出波形（ｂ）と、当該吐出に伴うキャビティ２２１内の振動を抑制するための制振波形（ｃ）とからなる。このような電圧波形ＶＷの形状は、制御装置ＣＯＮＴにおいて、任意に作成されるようになっている。例えば、電圧値Ｖｈの大小や、電圧波形ＶＷの周波数の高低や、制振波形の立ち上がり形状等が任意に作成される。
また、図２及び図３に示すように圧電体素子２４０及びノズル２１１は、それぞれ複数設けられているので、各圧電体素子２４０に対して異なる電圧波形を供給することにより、各ノズルから異なる吐出量や吐出速度で液状体を吐出可能となっている。
【００４７】
次に、図５及び図６を参照して、複数のノズル２１１からそれぞれ液状体を吐出するための駆動回路について説明する。
図５は、吐出ヘッド２０の吐出動作を行うための吐出駆動部の構成を説明する回路図である。図６は、吐出駆動部で生成される波形番号とこれに対応する電圧波形ＶＷとの関係を示すグラフであって、横軸が波形番号、縦軸が圧電体素子２４０に加える電圧波形ＶＷを示している。
【００４８】
図５に示す吐出駆動部４００は、制御装置ＣＯＮＴと吐出ヘッド２０との間に設けられた回路であり、制御装置ＣＯＮＴに応じて吐出ヘッド２０を駆動するようになっている。当該吐出駆動部４００においては、上記の圧電体素子２４０それぞれに送出する電圧波形ＶＷを生成する電圧波形生成手段４０１と、当該電圧波形生成手段４０１が生成する電圧波形ＶＷの種類を設定する波形設定手段４０２と、各圧電体素子２４０それぞれに対応して設けられ、これら圧電体素子２４０に向かう電圧波形ＶＷ信号を許可、または遮断するスイッチ４０３と、各圧電体素子２４０に供給する電圧波形ＶＷの種類を選択する波形選択手段４０４とを備えて構成されている。ここで、波形選択手段４０４は、本願発明の不均一化手段として機能するものである。また、電圧波形生成手段４０１、波形設定手段４０２、各スイッチ４０３及び波形選択手段４０４は、それぞれの機能を果たす電気回路を示している。
【００４９】
波形選択手段４０４は、各スイッチ４０３のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることにより、それぞれの圧電体素子２４０に与えられる電圧波形ＶＷの種類（波形形状）を選択するものであり、各スイッチ４０３それぞれとの間を結ぶように配線接続されている。そして、波形選択手段４０４が、図６に示す波形番号の電圧波形ＶＷを選択することにより、任意に選択された波形番号の電圧波形ＶＷを選択して各圧電体素子２４０に供給することができるようになっている。
【００５０】
一方、電圧波形生成手段４０１は、波形設定手段４０２により設定された、波形番号１〜８に対応した波形形状の電圧波形ＶＷを生成し、各スイッチ４０３に送出するようになっている。本実施形態においては、波形番号１〜８はその番号が増加するに従って印加電圧Ｖｈが大きく設定されており、波形番号１は最小の印加電圧Ｖｈ１、波形番号８は最大の印加電圧Ｖｈ８に設定されている。そして、波形選択手段４０４によって開かれた（ＯＮ状態にされた）スイッチ４０３のみから、当該スイッチ４０３対応する圧電体素子２４０に向かって電圧波形ＶＷが送出されていく。そして、電圧波形ＶＷを受けた圧電体素子２４０では、その波形形状に応じた吐出状態で液滴を吐出していく。なお、その他のスイッチ４０３は閉じられたまま（ＯＦＦ）である。
例えば、波形番号１の波形を圧電体素子２４０に供給する場合には、電圧波形生成手段４０１が波形番号１をスイッチ４０３に送出した際に波形選択手段４０４が当該スイッチ４０３をＯＮ状態にすることで、最小の印加電圧Ｖｈ１の波形が圧電体素子２４０に供給される。また、波形番号８の波形を圧電体素子２４０に供給する場合には、電圧波形生成手段４０１が波形番号８をスイッチ４０３に送出した際に波形選択手段４０４が当該スイッチ４０３をＯＮ状態にすることで、最大の印加電圧Ｖｈ８の波形が圧電体素子２４０に供給される。
【００５１】
このような吐出駆動部４００は、制御装置ＣＯＮＴによってその動作が制御されるようになっている。また、波形設定手段４０２に設定される電圧波形ＶＷの形状は、制御装置ＣＯＮＴを用いることにより作業者が容易に設定可能であることから、吐出状態が不均一になるように作業者が設定可能となっている。例えば、上記の印加電圧Ｖｈを変化させた複数の電圧波形ＶＷだけでなく、周波数を変化させた複数の電圧波形や、制振波形の立ち上がり形状を変化させた複数の電圧波形を波形設定手段４０２に設定することが可能である。即ち、制御装置ＣＯＮＴは、本願発明の不均一化手段としての機能を有している。
【００５２】
なお、上記吐出ヘッドは圧電体素子に体積変化を生じさせて液状体を吐出させる構成であったが、発熱体により液状体に熱を加えその膨張によって液滴を吐出させるようなヘッド構成であってもよい。また、静電気によって振動板を変形させることにより体積変化を生じさせて液滴を吐出させるようなヘッド構成であってもよい。
【００５３】
また、上述の吐出ヘッド２０から吐出される液状体としては、着色材料を含有する着色インクが用いられる。また、必ずしも有色インクを用いる必要はなく、例えば、ＵＶカット機能を有するコンタクトレンズを製造する場合には、紫外光除去特性を有する材料等を液状化して用いてもよい。また、ハードコーティング等の各種表面処理を施すための機能液を用いてもよい。
【００５４】
図７は、基板Ｐに載置されたコンタクトレンズＣＬを示す斜視図である。
図７に示すように基板Ｐ上には複数のコンタクトレンズＣＬが固定されており、基板Ｐを塗布装置ＩＪから取り外すことなく複数のコンタクトレンズＣＬに対して液状体を塗布できるようになっている。
本実施形態のコンタクトレンズＣＬは、本発明の曲面体に相当するものである。以下には、コンタクトレンズＣＬについて説明するが、眼鏡やカメラのレンズや、各種光学レンズ、球面ブラウン管、各種ランプや光センサの球面部、ガラス等の透明性部品における曲面部等、の曲面を有する対象物を基板Ｐに載置、固定してもよい。なお、このような曲面体は、必ずしも基板Ｐに固定する必要はなく、曲面体の種類によっては、当該曲面体を直接的に塗布装置ＩＪのステージに固定してもよい。
【００５５】
次に、図１に戻り、塗布装置ＩＪの他の構成について説明する。
キャッピングユニット２２は、吐出ヘッド２０の液状体吐出面（ノズル形成面）２０Ｐが乾燥しないようにするために、デバイスを製造しない待機時に当該液状体吐出面２０Ｐにキャップをかぶせるものである。
クリーニングユニット２４は、本発明のクリーニング装置を意味するものである。後述するように、吐出ヘッド２０のノズル２１１が形成されたノズル形成面等のクリーニングをデバイス製造工程中や待機時に定期的にあるいは随時に行うようになっている。
【００５６】
なお、図１では図示を省略しているが、実際には基板Ｐは、図８に示すように、ステージＳＴに振動付与部（不均一化手段）１３１〜１３３を介して載置された矩形のホルダ１３０上に保持される。振動付与部１３１〜１３３は、ピエゾ素子からなるものであり、制御装置ＣＯＮＴ（図９参照）の制御下でインク吐出方向であるＺ方向にそれぞれ独立して伸縮する構成になっており、図９に示すように、振動付与部１３１はホルダ１３０の下方（−Ｚ側）で、且つ＋Ｙ側の端縁中央部に配置されている。また、振動付与部１３２、１３３は、ホルダ１３０の下方で、且つ−Ｙ側の端縁両側に互いに間隔をあけて配置されている。
【００５７】
また、ホルダ１３０の側面には、支持台１３９（図８参照；図８では振動付与部１３４、１３５のみ図示）を介してステージＳＴに支持された振動付与部１３４〜１３５、及び１３６〜１３８が当接状態で設けられている。振動付与部１３４〜１３５は、ホルダ１３０を挟んだＸ方向両側の中央部にそれぞれ配置され、制御装置ＣＯＮＴの制御下で、基板Ｐの表面に沿う方向であるＸ方向にそれぞれ独立して伸縮する構成になっている。
【００５８】
振動付与部１３６は、ホルダ１３０の−Ｙ側の中央部に配置され、振動付与部１３７、１３８は、ホルダ１３０の＋Ｙ側に互いに間隔をあけて配置されている。これら振動付与部１３４〜１３８は、制御装置ＣＯＮＴの制御下で、基板Ｐの表面に沿う方向であるＹ方向にそれぞれ独立して伸縮する構成になっている。
【００５９】
このように構成された塗布装置ＩＪにおいては、不均一化手段を具備することによって、液状体を無秩序的にコンタクトレンズＣＬに着弾させることが可能となる。また、従来の液滴吐出法のように格子状に規則的な吐出を行わないので液滴をランダムに配置できる。また、吐出された液滴は、その着弾精度に誤差を有しており、このような液滴を複数吐出することで、誤差を拡散して着弾させることができる。従って、コンタクトレンズ上に非格子状の所定のパターンを形成することが可能となり、液状体の疎密が偏ることなく、回折光の出現を防止できる。
【００６０】
（液状体の塗布方法）
次に、上記の塗布装置ＩＪを用いて、液状体の吐出状態を不均一化させて塗布する方法について説明する。まず、図１０〜図１２を参照し、電圧波形ＶＷを変化させることにより、液状体の吐出状態の不均一化を施す方法について説明する。
【００６１】
（１）  印加電圧を変化させて塗布する方法
図１０は、電圧波形ＶＷの印加電圧（電圧値Ｖｈ）の変化と吐出速度との関係を説明するための図である。
先に記載したように、吐出ヘッド２０においては電圧波形ＶＷに応じた吐出が行われるが、ここで、図１０に示すように電圧波形ＶＷの印加電圧Ｖｈの値によって液滴の吐出速度ｖｅｌが決まるようになっている。例えば、印加電圧Ｖｈを低く設定した場合には吐出速度ｖｅｌが遅くなり、また、印加電圧Ｖｈを高く設定した場合には吐出速度ｖｅｌが速くなる。ここで、吐出速度ｖｅｌが遅い場合には、吐出された液滴がノズル２１１とコンタクトレンズＣＬとの間の空間を飛行することによる空気抵抗によって飛行曲がりが生じ、液滴の着弾位置がずれる。また、吐出速度ｖｅｌが速い場合には、空気抵抗による飛行曲がりが生じにくく、着弾位置が殆どずれることなく着弾する。このように印加電圧Ｖｈを変化させて吐出速度ｖｅｌの遅速を生じさせることにより、液滴の着弾位置のズレ具合を任意に決定することが可能となり、即ち、液滴の吐出状態を不均一化して塗布することが可能となる。
【００６２】
（２）  周波数を変化させて塗布する方法
図１１は、電圧波形ＶＷの周波数の変化と吐出状態との関係を説明するための図であって、１パルスの電圧波形ＶＷの供給によってノズル２１１から吐出された液状体の吐出状態を示すものである。図１１（ａ）は低周波数の電圧波形ＶＷによる吐出状態を示す図、図１１（ｂ）は高周波数の電圧波形ＶＷによる吐出状態を示す図、図１１（ｃ）及び図１１（ｄ）は高周波数の電圧波形ＶＷによる吐出状態を示したノズル近傍の側面図である。
図１１（ａ）に示すように、低周波数の電圧波形ＶＷによって液状体を吐出する場合においては、前の波形の残留振動を拾うことなく液滴が吐出されるので、ノズル２１１から吐出された液滴は安定して飛行し、飛行曲がりが生じにくく、着弾位置が殆どずれることなく基板Ｐ上に着弾する。即ち、液滴吐出回数が乱れることなく、安定した吐出状態となり、１パルス毎に１滴の液状体を吐出することが可能となる。なお、ここでいう低周波数とは、およそ２０ｋＨｚ以下の周波数を意味している。
また、図１１（ｂ）に示すように、高周波数の電圧波形ＶＷによって液状体を吐出する場合においては、前の波形の残留振動を拾って液滴が吐出されるので、液滴は不安定な飛行状態となり、飛行曲がりが生じるだけでなく、液滴の着弾位置がずれる。即ち、液滴吐出回数が乱れて、吐出状態が不安定になり、１パルス毎に大きさが異なる複数の液滴を吐出することが可能となる。なお、ここでいう高周波数とは、好適に液滴吐出状態が乱れる周波数を意味しており、その数は液状体の粘性によって異なるが、およそ３０〜４０ｋＨｚの周波数であれば十分に不安定な吐出を行うことが可能となる。
【００６３】
次に、上記の高周波数の電圧波形ＶＷによる吐出状態について図１１（ｃ）及び図１１（ｄ）を参照して説明する。
図１１（ｃ）に示すように、高周波数の電圧波形ＶＷで液状体を吐出すると、第１の液滴Ｌ１がノズル２１１から最初に吐出されると、吐出ヘッド２０における圧電体素子２４０の残留振動によって第２の液滴Ｌ２が吐出される。更に、これら液滴Ｌ１、Ｌ２は、基板Ｐに着弾するまでの飛行中に表面張力が生じて、球状になる。第２の液滴Ｌ２は更に複数に分裂することがあり、液滴Ｌ２、Ｌ２’として飛行する場合もある。このように高周波数の電圧波形ＶＷで液状体を吐出することにより、大きさが異なる複数の液滴を基板Ｐ上に着弾させることができる。
なお、更に吐出状態が不安定になると、図１１（ｄ）に示すように、第２の液滴Ｌ２がバラバラに分裂する場合もある。この場合は、表面張力によって球形化して、あたかも霧状に噴霧された状態で基板Ｐ上に着弾させることができる。
【００６４】
従って、電圧波形ＶＷの周波数を低周波又は高周波に変化させることにより、液滴が安定もしくは不安定に吐出されるので、即ち、液滴の吐出状態を不均一化して塗布することが可能となる。
【００６５】
（３）  制振波形を変化させて塗布する方法
図１２は、図４の制振波形（Ｃ）の立ち上がり形状と吐出状態との関係を説明するための図である。
当該方法は、図１２に示すように電圧波形ＶＷにおける制振波形の立ち上がり角度を緩やかに調整、或いは急峻に調整して液状体を吐出する方法である。例えば、立ち上がり角度が緩やかな場合には、液状体の吐出後における圧電体素子２４０の振動を抑制するので、一つの電圧波形で一つの液滴が吐出され、安定した吐出状態でノズルから液滴を吐出することが可能となる。また、立ち上がり角度を次第に急峻にした場合には、液状体の吐出後における圧電体素子２４０の振動が残留してノズル２１１から液滴が吐出されるので、図１１（ｃ）又は図１１（ｄ）に示したように吐出状態を不安定にして吐出することが可能となる。
従って、制振波形を変化させることにより、高周波数で液状体を吐出することなく、液滴を不安定もしくは安定に吐出できるので、即ち、液滴の吐出状態を不均一化して塗布することが可能となる。
【００６６】
（４）  吐出ヘッドとコンタクトレンズとを水平方向に相対移動させて塗布する方法
図１３は、塗布装置ＩＪの要部を示す断面図である。なお、同図において、紙面の左右方向をＸ軸、紙面に対して垂直方向をＹ軸として説明する。
図１３に示すように、基板ＰをステージＳＴ上に載置して吐出ヘッド２０に対向配置させた状態で、第１移動装置１４がステージＳＴをＹ軸方向に、第２移動装置１６が吐出ヘッドをＸ軸方向に、それぞれ移動させる。そして、先に説明した液滴吐出動作を行うことで、Ｘ軸及びＹ軸方向への移動動作を行う毎に基板Ｐ上に液状体を不均一に吐出することができる。即ち、ノズル２１１から吐出された液滴の着弾位置を任意にずらすことが可能となり、液滴の吐出状態を不均一化して塗布することが可能となる。
なお、上述の方法では、第１移動装置１４及び第２移動装置１６の移動動作と液滴吐出動作を別々に行っているが、当該移動動作と液滴吐出動作とを同時に行ってもよい。この場合、ノズル２１１から吐出された液滴の着弾位置を連続的にずらすことが可能となる。更に、液滴吐出動作を連続的に行っている状態で、上記相対移動の速度を変化させることにより、着弾位置のズレの程度を調整することが可能となる。例えば、相対移動速度を速く設定した場合には液滴の着弾位置のズレ量が大きくなり、また、相対移動速度を遅く設定した場合には液滴の着弾位置のズレ量が小さくなる。即ち、吐出状態の不均一化を好適に施すことが可能となる。
また、上述の方法では、第１移動装置１４又は第２移動装置１６の両者を駆動させているが、当該移動装置のいずれか一方を駆動することにより、吐出状態の不均一化を達成することが可能である。
また、上述の方法では、基板Ｐの相対移動の周期に対して、非同期させて液状体を連続的に吐出することが好ましい。即ち、液状体の吐出動作と相対移動動作とが非同期状態となることで、同期状態に起因する吐出ムラの発生等を防止することができ、液状体をコンタクトレンズにランダムに塗布できる。
【００６７】
（５）  吐出ヘッドとコンタクトレンズとを垂直方向に移動させて塗布する方法
図１４は、塗布装置ＩＪの要部を示す断面図である。なお、同図において、紙面の上下方向をＺ軸として説明する。
図１４に示すように、基板ＰをステージＳＴ上に載置して吐出ヘッド２０に対向配置させた状態で、モータ６２が吐出ヘッド２０をＺ軸方向に移動させる。即ち、基板Ｐと吐出ヘッド２０とのギャップ（距離）を変位させる。ここで、例えば、ギャップが小さく設定されている場合には、先に説明した液滴吐出動作を行うと、吐出された液滴が飛行する距離が短いので、空気抵抗による飛行曲がりが生じにくく、着弾位置が殆どずれることなく着弾する。また、ギャップが小さく設定されている場合には、液滴が飛行する距離が長いので、空気抵抗によって飛行曲がりが生じ、液滴の着弾位置がずれる。即ち、空気抵抗を利用して、ノズル２１１から吐出された液滴の着弾位置を任意にずらすことが可能となり、液滴の吐出状態を不均一化して塗布することが可能となる。
なお、上述の方法では、モータ６２の移動動作と、液滴吐出動作を別々に行っているが、当該移動動作と液滴吐出動作とを同時に行ってもよい。この場合、距離を変化させながら液状体を吐出するので、吐出状態の不均一化を好適に施すことができる。
また、上述の方法では、基板Ｐの相対移動の周期に対して、非同期させて液状体を連続的に吐出することが好ましい。即ち、液状体の吐出動作と相対移動動作とが非同期状態となることで、同期状態に起因する吐出ムラの発生等を防止することができ、液状体をコンタクトレンズにランダムに塗布できる。
【００６８】
（６）  基板を振動させながら塗布する方法
まず、図８及び図９を参照し、塗布装置ＩＪの振動付与部１３１〜１３８を駆動させることによって基板Ｐへの振動付与に関して説明する。
各振動付与部１３１〜１３８は、制御装置ＣＯＮＴから所定の周波数、駆動波形で駆動電圧を印加されると、この駆動電圧に応じた周期、ストロークで伸縮し、当接するホルダ１３０を介して基板Ｐにこの伸縮を伝達する。換言すると、振動付与部１３１〜１３８は駆動電圧に応じた周波数、振幅の振動を基板Ｐに付与することになる。
【００６９】
例えば、振動付与部１３１〜１３３を同一の駆動電圧（以下、周波数、振幅、位相等の振動パラメータと称する）で駆動した場合には、基板ＰにＺ軸方向の振動を付与することができ、振動付与部１３２、１３３を同一の振動パラメータで駆動し、振動付与部１３１をこれとは異なる振動パラメータで駆動した場合には基板Ｐに、Ｘ軸と平行な軸周りの回転方向の振動を付与することができる。更に、これら振動付与部１３１〜１３３の振動パラメータを調整することで、基板ＰにＹ軸と平行な軸周りの回転方向の振動を付与することができる。
【００７０】
また、位相をずらせた振動パラメータで振動付与部１３４、１３５を駆動した場合には、基板ＰにＸ軸方向の振動を付与することができ、振動付与部１３７、１３８を同一の振動パラメータで駆動し、振動付与部１３６をこれと位相をずらせた振動パラメータで駆動した場合には基板ＰにＹ方向の振動を付与することができる。更に、これら振動付与部１３６〜１３８の振動パラメータを調整することで、基板ＰにＺ軸と平行な軸周りの回転方向の振動を付与することができる。
【００７１】
即ち、振動付与部１３１〜１３８の振動パラメータを制御することで、基板Ｐに対して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、Ｘ軸周りの回転方向、Ｙ軸周りの回転方向、Ｚ軸周りの回転方向の６自由度で振動を付与することが可能である。
【００７２】
このように振動付与部１３１〜１３８によって基板Ｐを振動させた状態で、先に記載した液滴吐出動作を行うことにより、ノズル２１１から吐出された液滴の着弾位置を任意にずらすことが可能となり、液滴の吐出状態を不均一化して塗布することが可能となる。
また、上述の方法では、基板Ｐの振動周期に対して、非同期させて液状体を連続的に吐出することが好ましい。即ち、液状体の吐出動作と相対移動動作とが非同期状態となることで、同期状態に起因する吐出ムラの発生等を防止することができ、液状体をコンタクトレンズにランダムに塗布できる。
【００７３】
（７）  液状体の不均一性を変化させて塗布する方法
（７−１）  ノズル毎に電圧波形を変化させて液状体を吐出する方法
図１５は、複数のノズル毎に電圧波形を変化させて液状体を吐出することで、当該液状体の不均一性を変化させて塗布する方法を説明するための図である。図１５（ａ）は、塗布装置ＩＪの要部を示す断面図であって、ノズル２１１ａ〜２１１ｆから吐出された液滴がコンタクトレンズＣＬに着弾するまでの吐出状態を示した図である。図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）は、ノズル２１１ａ〜２１１ｆの配列方向とコンタクトレンズＣＬに着弾した液状体の不均一性とを比較したグラフである。なお、同図において、紙面の左右方向をＸ軸、紙面に対して垂直方向をＹ軸として説明する。
【００７４】
図１５（ａ）に示すように、吐出ヘッド２０には上述の図５に示した吐出駆動部４００が接続されており、ノズル２１１ａ〜２１１ｆ毎に設けられた圧電体素子２４０に対して任意に選択された電圧波形ＶＷが供給されるようになっている。即ち、ノズル２１１ａ〜２１１ｆ毎に電圧波形ＶＷを変えることによって各ノズルから吐出する液状体の不均一性を変えることが可能となる。例えば、図１５（ａ）において、ノズル２１１ａの吐出状態が最も均一となるように、また、ノズル２１１ｆの吐出状態が最も不均一となるように、また、他のノズル２１１ｂ〜２１１ｅにおいては、隣接するノズルの吐出状態が連続した不均一性を有するように吐出する。即ち、ノズル２１１ａからノズル２１１ｆに向かって吐出状態が次第に不均になるように吐出する。すると、図１５（ｂ）に示すように、ノズル２１１ａ〜２１１ｆの配列方向に向けて、液状体の不均一化を連続的に変化させて着弾させることが可能となる。
また、吐出ヘッド２０をＹ軸方向に移動させながら、上記の不均一吐出をすることによって、液状体を連続的に不均一化させた不均一領域をコンタクトレンズＣＬ上に形成することが可能となる。
【００７５】
次に、図１５（ｃ）を参照して、上記のノズル２１１ａ〜２１１ｆのうち、ノズル２１１ａ〜２１１ｃが液状体を精密に吐出し、ノズル２１１ｄ〜２１１ｆが連続的な不均一性で液状体を吐出する場合について説明する。
ここでいう液状体を精密に吐出するとは、従来の液滴吐出法、即ち所定の位置に所定量の液滴を吐出すること、又は、着弾位置の不均一化を行わずに吐出することを意味する。また、ノズル２１１ａ〜２１１ｃは本発明の第２のノズル群に相当し、ノズル２１１ｄ〜２１１ｆは本発明の第１のノズル群に相当する。
このようにノズル２１１ａ〜２１１ｃが液状体を精密に吐出し、ノズル２１１ｄ〜２１１ｆが液状体を不均一に吐出することにより、ノズル２１１ａ〜２１１ｆの配列方向に向けて、液状体の不均一化と均一化とを施しつつ着弾させることが可能となる。
また、吐出ヘッド２０をＹ軸方向に移動させながら、上記の不均一吐出と、精密吐出とを行うことによって、液状体の不均一領域と、均一領域とをコンタクトレンズＣＬ上に連続して形成することが可能となる。
【００７６】
（７−２）  基板Ｐを移動させながら液状体を吐出する方法
図１６は、基板Ｐを移動させながら液状体を吐出することで、当該液状体の不均一性を変化させてコンタクトレンズＣＬ上に塗布する方法を説明するための図である。図１６（ａ）は塗布装置ＩＪの要部を示す断面図であって、第１移動装置１４を駆動させながら吐出ヘッド２０から吐出された液滴がコンタクトレンズＣＬに着弾するまでの吐出状態を示した図である。図１６（ｂ）及び図１６（ｃ）は、基板Ｐの移動方向と当該コンタクトレンズＣＬに着弾した液状体の不均一性とを比較したグラフである。なお、同図において、紙面の左右方向をＹ軸、紙面に対して垂直方向をＸ軸として説明する。
【００７７】
まず、図１６（ａ）に示すように、第１移動装置１４を駆動させることにより、コンタクトレンズＣＬの左端Ｐ１の上方に吐出ヘッド２０を配置させる。
次に、第１移動装置１４が符号ＤＲに示す方向に基板Ｐを移動させながら、吐出ヘッド２０が液状体を吐出する。ここで、左端Ｐ１においては精密な吐出を行い、右端Ｐ２の上方に吐出ヘッド２０が近づくに連れて不均一な吐出を行うようにする。そして、右端Ｐ２の上方では最も不均一に吐出する。すると、図１６（ｂ）に示すように、コンタクトレンズＣＬの移動方向に向けて、液状体の不均一化を連続的に変化させて着弾させることが可能となる。
【００７８】
次に、図１６（ｃ）を参照して、基板Ｐを移動させながら液状体を均一に吐出する均一吐出工程と、当該液状体を不均一に吐出する不均一吐出工程とを連続的に切り替える場合について説明する。
図１６（ｃ）に示すように、吐出ヘッド２０が左端Ｐ１の上方から右端Ｐ２の上方まで移動するまでの間に、液状体を均一（精密）に吐出する均一吐出工程と、次第に不均一性を高めて吐出する第１の不均一吐出工程と、一定の不均一性で吐出する第２の不均一吐出工程とを行う。従って、不均一性連続的に高くなるように液状体をコンタクトレンズＣＬ上に着弾させることが可能となる。換言すれば、コンタクトレンズＣＬ上に不均一な吐出状態で塗布された不均一領域と、均一な吐出状態で塗布された均一領域とを連続して形成することが可能となる。
【００７９】
上述の（１）〜（７）に記載した液状体の塗布方法においては、液状体の吐出状態を不均一化することによって、当該液状体を無秩序的に基板に着弾させることが可能となる。また、従来の液滴吐出法のように格子状に規則的な吐出が行われないので液滴がランダムに配置させることが可能となる。また、吐出された液滴は、その着弾精度に誤差を有しており、このような液滴を複数吐出することで、当該誤差を拡散して着弾させることが可能となる。従って、コンタクトレンズＣＬ上に非格子状の所定のパターンを形成することが可能となり、液状体の疎密が偏ることなく、回折光の出現を防止できる。
【００８０】
（塗布装置の別の形態）
次に、塗布装置の別の形態について説明する。
先に記載した塗布装置ＩＪにおいては、図５に示したように波形選択手段４０４が本願発明の不均一化手段として機能するものであるが、ここでは、当該波形選択手段４０４に乱数発生手段を設け、当該乱数の発生により液状体の吐出状態を不均一にするようにしている。
【００８１】
即ち、図１７に示すように、乱数発生手段４０４ａは、波形選択手段４０４に対して乱数を送出するようになっており、波形選択手段４０４は当該乱数に応じたランダムな種類の電圧波形ＶＷを選択し、スイッチ４０３を開く（ＯＮ状態）ようになっている。
【００８２】
乱数発生手段４０４ａは、正数をｎとした場合にｎビット（本実施例では、例えばｎ＝３の３ビット）の数字を発生させるｎビットカウンタ（本実施例では３ビットカウンタ４０４ａ１）と、該ｎビットカウンタからの前記数字を参照して前記乱数を波形選択手段４０４に送出する乱数送出部４０４ａ２とを備えて構成されている。
ここで、乱数発生手段４０４ａによる乱数番号と、これに対応して波形設定手段４０２により設定される電圧波形ＶＷの例について説明すると、３ビットカウンタ４０４ａ１によって生成される１〜８の数字それぞれに対し、図６に示す波形番号１から波形番号８を選択し、波形選択手段４０４に送出するようになっている。
【００８３】
このように乱数発生手段４０４ａを備えた吐出駆動部４００の動作について説明すると、まず、３ビットカウンタ４０４ａ１で生成される数字を、乱数送出部４０４ａ２が参照し、乱数番号１〜８の何れかを次々と波形選択手段４０４に送出していく。波形選択手段４０４は、吐出動作を行うべきノズル２１１に備えられた圧電体素子２４０を駆動すべく、これに対応したスイッチ４０３を選んでＯＮとする（開く）とともに、乱数発生手段４０４ａからの乱数番号を送出する。
なお、その他のスイッチ４０３は閉じられたまま（ＯＦＦ）である。
【００８４】
一方、電圧波形生成手段４０１は、波形設定手段４０２により設定された、乱数番号１〜８に対応した波形形状の電圧波形ＶＷを生成し、各スイッチ４０３に送出していく。そして、これらスイッチ４０３のうち、波形選択手段４０４によって開かれたもののみから、対応する圧電体素子２４０に向かって電圧波形ＶＷが送出されていく。そして、電圧波形ＶＷを受けた圧電体素子２４０では、その電圧波形ＶＷに応じた吐出状態で、液滴を吐出していく。
このように乱数発生手段４０４ａを具備する塗布装置ＩＪにおいても、先に記載した効果を得ることができる。
【００８５】
（コンタクトレンズ）
次に、図１８を参照して、上述の製造方法により形成されたコンタクトレンズについて説明する。
図１８（ａ）は、コンタクトレンズの側面図であって、先に記載した製造方法により吐出ヘッド２０から吐出された液状体がコンタクトレンズＣＬ上に着弾した状態を示す図である。図１８（ａ）に示すように、本実施形態の製造方法によってコンタクトレンズＣＬ上にドット間隔が不均一な液状体を着弾させることができる。
図１８（ｂ）は、吐出ヘッド２０に設けられたノズルのピッチと、当該ノズルから吐出される液状体の吐出頻度である。図１８（ｂ）に示すように、コンタクトレンズＣＬ上にランダムに液状体を吐出することができる。
図１８（ｃ）は、コンタクトレンズの平面図であって、先に記載した製造方法により不規則なパターンが塗布された状態を示す図である。このパターンはドット間の距離が正規分布等のような上に凸の関数になるように配置したものである。このパターンでは、回折格子のピッチが一定でないためあらゆる位置に回折像が現れて、図１８（ｄ）に示すようにブロードな分布になる。このためＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の色ズレも認識しにくくなり、強いピークで目を痛める心配もない。
【００８６】
次に、図１８（ｃ）に示すパターンの形成方法について具体例を説明する。
当該パターンを形成するにあたり、ノズル間隔５０μｍ、着弾径が２５μｍ、ステージＳＴをｘ方向に±１２μｍで振動させている。また、振動の周期と吐出周波数変調と同期しないようにするために、吐出周波数の平均を僅かにずらしている。ｙ方向の着弾位置も５０μｍになるように吐出周波数とステージ移動速度を調整している。ただし、ステージ送り速度も±１０％程度の変調をかけている。更に、吐出駆動部４００により吐出動作を時間的にずらしている。なお、液状体の吐出に用いた電圧波形ＶＷの一つは、２０μ秒で１０ｋＨｚであるので、１周期に１００μ秒の中に４個の電圧波形ＶＷを登録している。これによって吐出タイミングを２５μ秒単位でずらしている。
このような方法によって、上記のようなランダムなパターンをコンタクトレンズＣＬに塗布することが可能となった。なお、回転方式で塗布する場合の継ぎ目や描画領域のエッジ部分等は変調を止めて正確に描画してもよい。
【００８７】
なお、本実施形態においては、先に記載した製造方法により、コンタクトレンズを製造する方法について詳述したが、本発明はコンタクトレンズに限らず、眼鏡やカメラのレンズや、各種光学レンズ、球面ブラウン管、各種ランプや光センサの球面部、ガラス等の透明性部品における曲面部等、に対しても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塗布装置の一実施形態を示す概略斜視図。
【図２】吐出ヘッドの分解斜視図。
【図３】吐出ヘッドの主要部の斜視図。
【図４】圧電体素子へ供給される電圧波形と液状体の吐出状態を示す説明図。
【図５】吐出駆動部を説明するための回路図。
【図６】吐出駆動部で生成される波形番号に対応する電圧波形を示すグラフ。
【図７】コンタクトレンズを載置する基板を示す斜視図。
【図８】ステージに設置された振動付与部を示す断面図。
【図９】ステージに設置された振動付与部を示す平面図。
【図１０】印加電圧の変化と吐出速度との関係を説明するための図。
【図１１】周波数の変化と吐出状態との関係を説明するための図。
【図１２】制振波形と吐出状態との関係を説明するための図。
【図１３】塗布装置ＩＪの要部を示す断面図。
【図１４】塗布装置ＩＪの要部を示す断面図。
【図１５】液状体の不均一性を変化させて塗布する方法を説明するための図。
【図１６】液状体の不均一性を変化させて塗布する方法を説明するための図。
【図１７】別の吐出駆動部を説明するための回路図。
【図１８】塗布装置を用いて製造されるコンタクトレンズを示す図。
【図１９】従来の問題点を説明するための図。
【符号の説明】
１４…第１移動装置（移動手段、不均一化手段）、１６…第２移動装置（移動手段、不均一化手段）、２０…吐出ヘッド、６２…モータ（移動手段、不均一化手段）、１３１〜１３８…振動付与部（不均一化手段）、２１１…ノズル、２４０…圧電体素子（液滴吐出手段）、４０４…波形選択手段（不均一化手段）、ＩＪ…塗布装置、Ｐ…基板、ＶＷ…電圧波形、Ｖｈ…印加電圧（電圧値）、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ２’…液状体、ＣＯＮＴ…制御装置（不均一化手段）、ＣＬ…コンタクトレンズ（曲面体）
【図１】
2005040652.tif 000003
【図２】
2005040652.tif 000004
【図３】
2005040652.tif 000005
【図４】
2005040652.tif 000006
【図５】
2005040652.tif 000007
【図６】
2005040652.tif 000008
【図７】
2005040652.tif 000009
【図８】
2005040652.tif 000010
【図９】
2005040652.tif 000011
【図１０】
2005040652.tif 000012
【図１１】
2005040652.tif 000013
【図１２】
2005040652.tif 000014
【図１３】
2005040652.tif 000015
【図１４】
2005040652.tif 000016
【図１５】
2005040652.tif 000017
【図１６】
2005040652.tif 000018
【図１７】
2005040652.tif 000019
【図１８】
2005040652.tif 000020
【図１９】
2005040652.tif 000021