(57)【要約】【課題】塗布不良を抑制し、生産性を確保することを目的とする。【解決手段】ノズル２と塗布対象物４との間に、内径が異なる複数の領域１５，１６からなる開口部８を備える制御電極７を設け、ノズル２と塗布対象物４とを結ぶ線の開口部８内の位置を相対移動させて、ノズル２と制御電極７との最短距離を変化させながら静電塗布を行うことにより、塗布始終端における塗布位置ズレやパターンの太り等の塗布不良を抑制し、生産性を確保することができる。【選択図】図３
2016107163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布対象物の塗布面に塗布する液体を収容して塗布の際に前記塗布対象物との間で相対移動するノズルと、
前記ノズルに設けられて前記液体が吐出される吐出穴と、
前記液体を前記塗布対象物に吸引する吸引力を発生させる電圧を前記液体と前記塗布対象物との間に印加するノズル電源部と、
前記ノズルと前記塗布対象物との間に設けられる制御電極と、
前記制御電極に設けられて幅の異なる複数の開口領域が前記幅と交差する方向に連続する開口部と、
前記幅と交差する方向に前記制御電極を移動させる制御電極駆動部と、
前記液体が前記制御電極に対して反発する反発力を発生させるように前記制御電極に前記液体と同極性の電圧を印加する制御電極電源部と、
前記吐出穴を通る前記塗布面の法線の位置が前記開口部の前記幅の異なる複数の開口領域間を移動するように前記制御電極駆動部を制御して前記吸引力と前記反発力との大小関係により前記液体の吐出を制御する制御部と
を有することを特徴とする静電塗布装置。
【請求項２】
１つの前記吐出穴に１つの前記開口部が対応するように、前記吐出穴および前記開口部がそれぞれ複数設けられることを特徴とする請求項１記載の静電塗布装置。
【請求項３】
複数の前記吐出穴において、前記液体が同一の電圧であり、前記制御電極も全体にわたって一定の電圧であることを特徴とする請求項２記載の静電塗布装置。
【請求項４】
前記幅が最も長い開口領域が形成される前記開口部内の前記幅と交差する方向における位置が、前記開口部毎に異なることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の静電塗布装置。
【請求項５】
前記開口部は、前記幅が連続的に変化する形状であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の静電塗布装置。
【請求項６】
前記制御電極が移動する前記幅と交差する方向と前記幅方向とが成す小さい方の角度が、０°より大きく９０°以下の範囲で可変であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の静電塗布装置。
【請求項７】
前記開口部が、前記制御電極が移動する前記幅と交差する方向と平行な線の１つを対称軸として線対称となることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の静電塗布装置。
【請求項８】
前記ノズルと前記塗布対象物とが相対移動する方向と、前記幅との成す小さい方の角度が、０°より大きく９０°以下の範囲で可変であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の静電塗布装置。
【請求項９】
液体を吐出する吐出穴を備えて塗布対象物に塗布する前記液体を収容するノズルと、前記ノズルと前記塗布対象物との間に配置される制御電極とを有する静電塗布装置を用いて、前記塗布対象物と前記ノズルとを相対移動させながら前記塗布対象物の塗布面に前記液体を塗布する静電塗布方法であって、
幅の異なる複数の開口領域から成る開口部を備える前記制御電極を用い、
前記液体と前記塗布対象物との間に電圧を印加して前記液体を前記対象物に吸引する吸引力を発生させながら、前記制御電極に前記液体と同極性の電圧を印加すると共に、前記吐出穴を通る前記塗布面の法線の位置が前記開口部の前記幅の異なる複数の開口領域間を移動するように前記ノズルと前記制御電極とを相対移動させて、前記吐出穴と前記制御電極との最短距離を変化させることにより前記液体と前記制御電極との間の反発力を変化させ、前記吸引力と前記反発力との大小関係により前記液体の吐出を制御する
ことを特徴とする静電塗布方法。
【請求項１０】
１つの前記吐出穴に１つの前記開口部が対応するように、前記吐出穴および前記開口部がそれぞれ複数設けられる前記ノズルおよび前記制御電極を用いることを特徴とする請求項９記載の静電塗布方法。
【請求項１１】
前記幅が最も長い開口領域が形成される前記開口部内の前記幅と交差する方向における位置が、前記開口部毎に異なる前記制御電極を用いることを特徴とする請求項１０記載の静電塗布方法。
【請求項１２】
前記幅との成す小さい方の角度が０°より大きく９０°以下となる方向に、前記ノズルと前記塗布対象物とを相対移動させることを特徴とする請求項９〜請求項１１のいずれか１項に記載の静電塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、様々な液体を電気的な力で塗布対象物に塗布する静電塗布装置およびそれを用いた静電塗布方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液体を電気的な力で先鋭化させて基材上に微細なパターンを塗布する方法として、例えば特許文献１に記載のような方法が知られている。この方法は、図２３に示すように、液体１を入れたノズル２をノズル先端３１が塗布対象物４と対向するように配置し、ノズル２と塗布対象物４との間に電源部３２からパルス電圧を印加し、静電気力によって液体１を塗布対象物４側に吸引することで、液滴３３化した液体１を塗布対象物４に滴下する方法である。
【０００３】
また、特許文献２に記載のような、ノズルと塗布対象物の間に電極を設ける方法も知られている。図２４は特許文献２の方法を示している。この方法では、液体１へ電圧を印加する電極の他に、ノズル２と塗布対象物４の間に第２電極３４を設け、ノズル２から吐出した液体１を第２電極３４の開口部３８を通過させて塗布対象物４に付着させる。この際、第２電極３４に印加する電圧によって、液体１の吐出量および塗布方向を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−０３８９１１号公報
【特許文献２】特開２００６−１５９０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来法である図２３および図２４に示す方法では、電圧印加に対する液体の先鋭化の応答性が悪く、塗布位置ズレやパターンの太りが発生するという問題がある。
【０００６】
具体的には、塗布始端において、電圧印加を開始しても液体１が十分に帯電するまでは静電気力による先鋭化が起こらず塗布は開始しないため、帯電に要する時間だけ電圧印加のタイミングと塗布開始のタイミングにズレが生じる。そのため、図２５Ａに示すように、帯電が予定より早くなり、塗布開始のタイミングが早くなりすぎると、パターン太り３５が生じる。また、図２５Ｂに示すように、帯電が遅れ、予定より塗布開始のタイミングが遅れると、塗布始端において塗布位置ずれ３６が生じるといった塗布不良が生じる。同様に、塗布終端においては、電圧印加を停止しても液体１に電荷が残留しており、すぐには塗布が停止しない。そのため、電圧印加停止のタイミングと塗布終了のタイミングにズレが生じる。その結果、図２６Ａに示すように、塗布終了のタイミングでも電荷が残留し、パターン太り３５が生じたり、図２６Ｂに示すように、電荷が予定より早くなくなり、塗布終了時に塗布位置ずれ３６が生じるといった塗布不良が生じ、生産性が悪化するという問題点があった。
【０００７】
本発明は、生産性を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の静電塗布装置は、塗布対象物の塗布面に塗布する液体を収容して塗布の際に前記塗布対象物との間で相対移動するノズルと、前記ノズルに設けられて前記液体が吐出される吐出穴と、前記液体を前記塗布対象物に吸引する吸引力を発生させる電圧を前記液体と前記塗布対象物との間に印加するノズル電源部と、前記ノズルと前記塗布対象物との間に設けられる制御電極と、前記制御電極に設けられて幅の異なる複数の開口領域が前記幅と交差する方向に連続する開口部と、前記幅と交差する方向に前記制御電極を移動させる制御電極駆動部と、前記液体が前記制御電極に対して反発する反発力を発生させるように前記制御電極に前記液体と同極性の電圧を印加する制御電極電源部と、前記吐出穴を通る前記塗布面の法線の位置が前記開口部の前記幅の異なる複数の開口領域間を移動するように前記制御電極駆動部を制御して前記吸引力と前記反発力との大小関係により前記液体の吐出を制御する制御部とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の静電塗布方法は、液体を吐出する吐出穴を備えて塗布対象物に塗布する前記液体を収容するノズルと、前記ノズルと前記塗布対象物との間に配置される制御電極とを有する静電塗布装置を用いて、前記塗布対象物と前記ノズルとを相対移動させながら前記塗布対象物の塗布面に前記液体を塗布する静電塗布方法であって、幅の異なる複数の開口領域から成る開口部を備える前記制御電極を用い、前記液体と前記塗布対象物との間に電圧を印加して前記液体を前記対象物に吸引する吸引力を発生させながら、前記制御電極に前記液体と同極性の電圧を印加すると共に、前記吐出穴を通る前記塗布面の法線の位置が前記開口部の前記幅の異なる複数の開口領域間を移動するように前記ノズルと前記制御電極とを相対移動させて、前記吐出穴と前記制御電極との最短距離を変化させることにより前記液体と前記制御電極との間の反発力を変化させ、前記吸引力と前記反発力との大小関係により前記液体の吐出を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、ノズルと塗布対象物との間に、内径が異なる複数の領域からなる開口部を備える制御電極を設け、ノズルと塗布対象物とを結ぶ線の開口部内の位置を相対移動させて、ノズルと制御電極との最短距離を変化させながら静電塗布を行うことにより、塗布始終端における塗布位置ズレやパターンの太り等の塗布不良を抑制し、生産性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１の静電塗布装置の概略を示す図
【図２】実施の形態１における制御電極の開口部の形状を例示する図
【図３】実施の形態１の塗布始端における液体の挙動および吐出穴と制御電極の位置関係を示す図
【図４】実施の形態１の塗布終端における液体の挙動および吐出穴と制御電極の位置関係を示す図
【図５】開口部の穴の幅が狭い領域における吐出穴と制御電極との最短距離を説明する断面図
【図６】開口部の穴の幅が広い領域における吐出穴と制御電極との最短距離を説明する断面図
【図７Ａ】実施の形態１の制御電極を用いて塗布対象物上に塗布した状態を示す図
【図７Ｂ】実施の形態１の制御電極を用いて塗布対象物上に塗布した状態を示す図
【図８】実施の形態２の制御電極における開口部の形状を例示する図
【図９】実施の形態２の液体の挙動および吐出穴と制御電極の位置関係を示す図
【図１０】実施の形態２の液体の挙動および吐出穴と制御電極の位置関係を示す図
【図１１】実施の形態２の液体の挙動および吐出穴と制御電極の位置関係を示す図
【図１２Ａ】実施の形態２の制御電極を用いて塗布対象物上に塗布した状態を例示する図
【図１２Ｂ】実施の形態２の制御電極の駆動状態を例示する図
【図１３Ａ】実施の形態２の制御電極を用いて塗布対象物上に塗布した状態を例示する図
【図１３Ｂ】実施の形態２の制御電極の駆動状態を例示する図
【図１４】実施の形態３の制御電極における開口部の形状を例示する図
【図１５】実施の形態３の液体の挙動および吐出穴と制御電極の位置関係を示す図
【図１６】実施の形態３の制御電極を用いて塗布対象物上に塗布した状態を例示する図
【図１７】実施の形態４の制御電極における開口部の形状を例示する図
【図１８】実施の形態４の液体の挙動および吐出穴と制御電極の位置関係を示す図
【図１９】実施の形態４の制御電極を用いて塗布対象物上に塗布した状態を例示する図
【図２０】実施の形態５のノズルの相対移動軌跡を示す図
【図２１Ａ】実施の形態５のノズルの回転角度を例示する図
【図２１Ｂ】実施の形態５のノズルの回転角度を例示する図
【図２１Ｃ】実施の形態５のノズルの回転角度を例示する図
【図２２Ａ】実施の形態５のノズルを回転させずに塗布した状態を示す図
【図２２Ｂ】実施の形態５のノズルを回転させながら塗布した状態を示す図
【図２３】特許文献１による静電気力を用いた塗布装置を説明する図
【図２４】特許文献２による静電気力を用いた塗布装置を説明する図
【図２５Ａ】従来の塗布始端における塗布不良を例示する図
【図２５Ｂ】従来の塗布始端における塗布不良を例示する図
【図２６Ａ】従来の塗布終端における塗布不良を例示する図
【図２６Ｂ】従来の塗布終端における塗布不良を例示する図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の静電塗布装置およびこれを用いた静電塗布方法の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の静電塗布装置の概略を示す図である。
【００１３】
ノズル２は液体１が収容され、複数の吐出穴３を有している。吐出穴３は塗布対象物４に対向して配置されている。ノズル電源部５は、ノズル２と塗布対象物４の間に電圧を印加する。なお、絶縁材料で形成されたノズル２を使用する場合には、ノズル２を介して液体１へ電圧を印加できないため、液体１に接触する図示しない電極板をノズル２内部に設け、電極板を介してノズル電源部５から液体１に電圧を印加する。ノズル２を導電材料で形成した場合には、ノズル２を介して液体１に電圧を印加することができるため、電極板は無くてもよい。液体供給部６は、ノズル２の内部に液体１を供給する。
【００１４】
さらに、制御電極７は、ノズル２と塗布対象物４の間に配置される。制御電極７は、ノズル２の各吐出穴３に対応する複数の開口部８を備える。開口部８は、図２に示すように穴の幅Ｗ１が狭い領域１５と穴の幅Ｗ２が広い領域１６を組み合わせた形状となっている。穴の幅Ｗ１が狭い領域１５と穴の幅Ｗ２が広い領域１６とは、幅Ｗ１，Ｗ２の方向と交差する方向に連続する。制御電極電源部９は、制御電極７に電圧を印加する。
【００１５】
図１に示すように、ノズル２はノズル駆動部１０によって保持される。ノズル駆動部１０は、ノズル２を塗布対象物４の塗布面に垂直な方向に移動させる。
制御電極７は制御電極駆動部１１によって保持される。制御電極駆動部１１は、塗布対象物４側から見た時のノズル２の先端部分の中心と制御電極７の中心の距離が変わるように、制御電極７を塗布対象物４の塗布面と平行な方向に移動させる。制御電極７の帯電された液体１への静電気力の影響は、制御電極７と液体１との最短距離に比例する。つまり、塗布時においては、静電気力の影響は、吐出穴３の先端部分と制御電極７との最短距離によって決まる。そして、吐出穴３と塗布対象物４とを結ぶ塗布対象物４の法線上に開口部８が配置されている場合、吐出穴３の先端部分と制御電極７との最短距離は、吐出穴３の先端部分と開口部８の周縁部分との距離の内、最短の距離によって決まる。開口部８は幅の異なる複数の領域で形成されるので、開口部８と吐出穴３との相対位置によって、吐出穴３の先端部分と制御電極７との最短距離が変わる。このように、制御電極７を塗布対象物４の塗布面と平行な方向に相対移動させることにより、吐出穴３の先端部分と制御電極７との最短距離が制御される。その結果、制御電極７が及ぼす帯電された液体１への静電気力の影響が調整される。
【００１６】
ステージ１２は、塗布対象物４を吸着保持する。ステージ駆動部１３は、塗布時に塗布対象物４を塗布対象物４の塗布面に水平な方向に移動させ、塗布対象物４の位置を制御する。
【００１７】
ノズル電源部５、制御電極電源部９、ノズル駆動部１０、制御電極駆動部１１、ステージ駆動部１３は、制御部１４によって運転が制御されている。
なお、ステージ駆動部１３は、塗布時にノズル２と塗布対象物４とを塗布対象物４の塗布面に水平な方向に相対的に移動させるために設けられるが、ノズル２を塗布対象物４の塗布面に水平な方向に移動させるノズル水平駆動部（図示せず）と、ステージ駆動部１３とのうちの少なくとも一方を設けて、ノズル２と塗布対象物４を塗布時に塗布対象物４の塗布面に水平な方向に相対的に移動させることもできる。
【００１８】
図１に示す本実施の形態では、ノズル２は導電材料で形成されており、液体１は液体供給部６からノズル２内部へと供給され、各吐出穴３へ充填されている。この時、１つのノズル電源部５から、ノズル２内部に収容された液体１全体が同一の電圧となるように電圧が印加されている。制御電極７も導電材料で形成されており、１つの制御電極電源部９から制御電極７全体が同一電圧となるように電圧が印加されている。また、ノズル２と制御電極７は常に電気的絶縁がとれた状態となっている。このように、各吐出穴３において液体１の電位が一定で、制御電極７も全体的に一定の電圧であるため、各吐出穴３の間を絶縁する必要がなく、吐出穴３毎に個別に制御系を設ける必要もない。結果、ノズル２が複数の吐出穴３を有した構造であっても、１つの制御系で全ての吐出穴３の液体１の吐出を制御できるため、ノズル構造を簡易化することができる。
【００１９】
図１の構成における具体的な塗布条件としては、ノズル２と塗布対象物４の距離は２０ｕｍ以上２ｍｍ以下、ノズル２と制御電極７の距離は１０ｕｍ以上２ｍｍ以下とした。液体１および制御電極７へはそれぞれ＋０．１ｋＶ以上＋５ｋＶ以下の電圧を印加した。なお、液体１と制御電極７へ印加する電圧は同極性であればマイナスの電圧を印加しても良い。図２に示すように開口部８の領域１５の幅Ｗ１は２０ｕｍ以上１ｍｍ以下とし、領域１６の幅Ｗ２は３０ｕｍ以上３ｍｍ以下とした。また、ノズル２と塗布対象物４の相対移動速度は１ｍｍ／ｓｅｃ以上５００ｍｍ／ｓｅｃ以下に設定した。
【００２０】
図３に塗布開始時の制御電極の相対移動を順に表した図を示す。図３において、静電塗布装置の概略を示す断面図と制御電極の平面図を、制御電極の相対移動に沿って示す。なお、図３（工程ａ）は塗布始端での塗布開始前、図３（工程ｂ）は塗布始端での制御電極７の駆動中、図３（工程ｃ）は塗布始端での液体１の塗布対象物４への到達時を示し、各状態における液体１の挙動、および各状態における吐出穴３と制御電極７に形成された開口部８との位置関係を示している。また、図４に塗布終了時の制御電極の相対移動を順に表した図を示す。図４において、静電塗布装置の概略を示す断面図と制御電極の平面図を、制御電極の相対移動に沿って示す。なお、図４（工程ａ）は塗布終端での定常塗布時、図４（工程ｂ）は塗布終端での制御電極７の駆動中、図４（工程ｃ）は塗布終端での吐出終了時を示し、各状態における液体１の挙動、および各状態における吐出穴３と制御電極７に形成された開口部８との位置関係を示している。図５は開口部の穴の幅が狭い領域における吐出穴と制御電極との最短距離を説明する断面図、図６は開口部の穴の幅が広い領域における吐出穴と制御電極との最短距離を説明する断面図である。
【００２１】
この塗布フローを図１〜図６基づいて説明する。
図３の（工程ａ）では、塗布対象物４側から見た時、ノズル２の吐出穴３の中心は、制御電極７に形成された開口部８の穴の幅Ｗ１が狭い領域１５に位置している。つまり、塗布対象物４の塗布表面の法線の内、ノズル２の吐出穴３の中心を通る法線２１は、開口部８の穴の幅Ｗ１が狭い領域１５を通過する。液体１と塗布対象物４の間には、ノズル電源部５により電圧が印加される。この電圧は、液体１がノズル２から引き出され、塗布対象物４に到達するために必要な電圧である。また、制御電極７には制御電極電源部より液体１と同極性の電圧が印加されている。この時、液体１と塗布対象物４の間に印加される電圧により、液体１には塗布対象物４側へ引き出される吸引力が作用する。同時に、制御電極７と液体１とに同極性の電圧が印加されることにより、液体１にはノズル２内部に押し戻される反発力が作用している。この工程では、ノズル２の吐出穴３の中心は、開口部８の穴の幅Ｗ１が狭い領域１５に位置しているため、液体１と制御電極７の距離Ｒ１が近い状態になる。そのため、制御電極７からの反発力が塗布対象物４側への吸引力を上回っており、液体１は塗布対象物４まで伸びることができず塗布は開始されない。言い換えると、ノズル２の吐出穴３の中心が開口部８の穴の幅Ｗ１が狭い領域１５に位置する状態において、ノズル２の先端における吐出穴３の中心と制御電極７との最短距離Ｒ１が、制御電極７からの反発力が塗布対象物４側への吸引力を上回るような距離になるように、開口部８の穴の幅Ｗ１を設定している。
【００２２】
図３の（工程ｂ）では、制御電極７とノズル２の吐出穴３の中心間を結んだ制御電極７の塗布面の法線（並び方向）に対して直行する方向である、領域１５の中心から領域１６の中心方向に駆動している。この時、ノズル２の吐出穴３の中心は塗布対象物４側から見た時に開口部８の穴の幅Ｗ１が狭い領域１５から広い領域１６へ相対移動している。開口部８の穴の幅Ｗ２が広い領域１６では、制御電極７と液体１の距離Ｒ２が距離Ｒ１より遠くなるため、開口部８の穴の幅Ｗ１が狭い領域１５と比較して制御電極７からの反発力は弱まる。そのため、ノズル２の吐出穴３の中心が制御電極７に形成された開口部８の穴の幅Ｗ２が広い領域１６へ相対移動し、塗布対象物４側への吸引力が反発力を上回ったタイミングで液体１は塗布対象物４側へ伸び始める。言い換えると、ノズル２の吐出穴３の中心が開口部８の穴の幅Ｗ２が狭い領域１６に位置する状態において、ノズル２の先端における吐出穴３の中心と制御電極７との最短距離Ｒ２が、塗布対象物４側への吸引力が制御電極７からの反発力を上回るような距離になるように、開口部８の穴の幅Ｗ２を設定している。ここで、ノズル２の吐出穴３の中心が開口部８の穴の幅Ｗ２が広い領域１６へ駆動するまでに液体１が十分帯電できるように、図３の（工程ａ）の状態の保持時間を設定する。これにより、液体１が帯電するために必要な時間に起因した塗布タイミングのズレの発生を抑制し、制御電極７が駆動して吐出穴３の中心が開口部８の穴の幅Ｗ２が広い領域１６に位置した瞬間に液体１は塗布対象物４へと伸びていくことができる。
【００２３】
図３の（工程ｃ）では、塗布対象物４側から見た時にノズル２の吐出穴３の中心は制御電極７に形成された開口部８の穴の幅Ｗ２が広い領域１６に位置している。図３の（工程ｂ）の段階で塗布対象物４側への吸引力が反発力を上回っており、吐出穴３の中心と制御電極７の位置関係を変化させない。もしくは、塗布対象物４側への吸引力が制御電極７からの反発力を下回らない範囲において制御電極７を駆動させる。この間は、液体１が塗布対象物４に吸引され続ける。そのため、液体１の先端が塗布対象物４へ到達した後、所望のタイミングでノズル２と塗布対象物４を水平方向に相対移動させることでパターンを塗布できる。
【００２４】
塗布終端においては、定常状態で塗布している図４の（工程ａ）の状態から、図４の（工程ｂ）（工程ｃ）のように塗布始端とは逆に、塗布対象物４側から見た時にノズル２の吐出穴３の中心が、制御電極７に形成された開口部８の穴の幅Ｗ１が狭い領域１５に位置するように制御電極７を駆動させる。この動作により、塗布対象物４側への吸引力よりも制御電極７からの反発力が強くなるため、塗布対象物４への液体１の供給が停止して塗布が終了する。この時、液体１への電圧印加を停止することなく制御電極７からの反発力によって塗布を停止しているため、電圧印加停止後に液体１に残留した電荷に起因した塗布終了タイミングのズレは発生することなく、制御電極７が駆動して塗布対象物４側から見た時に吐出穴３の中心が開口部８の穴の幅Ｗ１が狭い領域１５に位置した瞬間に、液体１に電荷が残留していても、液体１の吐出を停止することができる。
【００２５】
以上の方法を用いることで、ノズル構造の簡易化と塗布不良の発生防止を実現しつつ、例えば図７Ａに示すようなパターンを塗布することができる。ノズル２と塗布対象物４の相対移動方向と吐出穴３の並び方向である開口部８の幅Ｗ１、Ｗ２の方向とが成す小さい方の角度を直角にすると、各吐出穴３により塗布された液体間の距離である塗布ピッチＰ（塗布直線の中心間距離）は、吐出穴３の配列ピッチ（吐出穴３の中心間距離）と同じになる。一方で、ノズル２と塗布対象物４の相対移動方向と吐出穴３の並び方向である開口部８の幅Ｗ１、Ｗ２の方向とが成す小さい方の角度を直角以外の角度に設定することで、図７Ｂに示すように塗布ピッチＰは変化する。そのため、相対移動方向と吐出穴３の並び方向の成す小さい方の角度を０°より大きく９０°以下の任意の角度に設定することで任意のピッチＰで塗布を行うことができる。
【００２６】
また、図４の（工程ｃ）は、図３の（工程ａ）と同じく、液体１の吐出は停止しているが電圧が印加された状態であるため、図４の（工程ｃ）の状態を維持しておくことで液体１への電圧印加を停止することなく、ノズル２と塗布対象物４を次のパターンを塗布する位置まで相対移動させることができる。そのため、ノズル２と塗布対象物４を相対移動させた直後に図３の（工程ａ）〜（工程ｃ）の塗布フローに移ることができ、生産時間短縮を実現できる。
【００２７】
図３および図４に示すように、開口部８の穴の幅Ｗ１が狭い領域１５では、制御電極７からの反発力が塗布対象物４側への吸引力を上回り、開口部８の穴の幅Ｗ２が広い領域１６では逆に塗布対象物４側への吸引力が制御電極７からの反発力を上回るように、制御電極７に形成された開口部８の形状および制御電極７への印加電圧を設定する。これにより、ノズル２および内部に収容された液体１と制御電極７への電圧印加を維持したまま、制御電極７の駆動のみで液体１の吐出を制御することができる。そのため、塗布始終端における塗布位置ズレやパターンの太り等の塗布不良を抑制し、生産性を確保することができる。
【００２８】
上記説明では、複数の吐出穴３と、それに対応する複数の開口部８とを有する構成を例に説明したが、１つの吐出穴３を備えるノズル２と、１つの開口部８を備える制御電極とを有し、開口部８が幅の異なる複数の領域から構成される静電塗布装置およびそれを用いた静電塗布方法としても良い。この場合においても、吐出穴３と開口部８とを相対移動させて、塗布の開始、終了および塗布中の吐出穴３と制御電極７との最短距離を制御することにより、塗布始終端における塗布位置ズレやパターンの太り等の塗布不良を抑制し、生産性を確保することができる。
【００２９】
ただし、塗布面積が大きい場合に、従来でも、吐出穴のマルチ化により複数パターンを同時に塗布することで生産時間を短縮する方法があった。従来の複数の吐出穴を備える塗布装置では、吐出穴ごとに電極を設け、塗布パターンに応じて、吐出穴毎に液体の吐出量を制御し、吐出穴毎に印加電圧を変化させていた。その場合、誤吐出を防止するため吐出穴毎に液体の供給経路を分離したり、吐出穴間を絶縁する等の対策をするだけでなく、各吐出穴の吐出を個別制御するために印加電圧や送液圧力等の制御系を吐出穴毎に設け、ノズル構造が複雑化したり、メンテナンス性が低下していた。また、吐出穴毎に異なる電圧が印加されたノズルが近接した構造になるため、ノズル間の電位差に起因して電気的干渉が発生し、吐出量が変動し、線幅ばらつきや断線、吐出方向変動による塗布位置ズレ等の塗布不良が発生するという問題があった。
【００３０】
このような問題に対しても、本発明において、複数の吐出穴３を備えるノズル２と、それに対応する複数の開口部８を備える制御電極７とを有する構成とすることにより、塗布始終端における塗布位置ズレやパターンの太り等の塗布不良を抑制しながら、簡易な構成で、全ての吐出穴３およびノズル２内部に収容された液体１には同一の電圧が印加されているため、電気的干渉による塗布不良の発生が発生せず、安定した複数パターン同時塗布を実現できる。
（実施の形態２）
実施の形態１では、全ての吐出穴３から液体１が同時に吐出される場合について説明したが、この実施の形態２では、各吐出穴３の吐出タイミングをずらす方法について説明する。実施の形態２では、開口部の形状が実施の形態１と異なる。
【００３１】
図８は実施の形態２における制御電極２２に形成された開口部２３の形状を示す。制御電極２２は、ノズル２の吐出穴３に対応した複数の開口部２３を有している。各開口部２３は、穴の幅Ｗ１が狭い領域１５と穴の幅Ｗ２が広い領域１６を組み合わせた形状である。以上の構成は実施の形態１と同じであるが、実施の形態２の静電塗布装置では、開口部２３毎に穴の幅Ｗ２が広い領域１６を、幅Ｗ２に対して直行する方向にずらして配置し、それぞれの開口部２３の形状が異なる点が特徴である。具体的には、図８に示すように、開口部２３の並び方向側の制御電極２２の端面である制御電極２２の短手側の端面２８と各開口部２３の穴の幅Ｗ２が広い領域１６の中心を結んだ直線２９の成す小さい方の角度θが０°より大きく９０°未満となるように穴の幅Ｗ２が広い領域１６が配置された形状となっている。その他は実施の形態１と同じ構成である。なお、各開口部２３は、制御電極２２が相対的に移動する方向の両端部分が穴の幅Ｗ１が狭い領域１５である。これにより、実施の形態１と同様に、塗布始終端における塗布位置ズレやパターンの太り等の塗布不良が抑制され、生産性が確保される。
【００３２】
また、図９〜図１１に実施の形態２の塗布フローを示す。図９〜図１１において、静電塗布装置の概略を示す断面図と制御電極の平面図を、制御電極の相対移動に沿って示す。また、各状態における液体１の挙動、および各状態における吐出穴３と制御電極２２の位置関係を示している。
【００３３】
図９の（工程ａ）では、塗布対象物４側から見た時に全ての吐出穴３の中心は制御電極２２に形成された開口部２３の穴の幅Ｗ１が狭い領域１５に位置している。この時、全ての吐出穴３近傍において液体１に作用する制御電極２２からの反発力が塗布対象物４側への吸引力を上回っているため、液体１が塗布対象物４へ伸びることができず、塗布は開始しない。
【００３４】
図９の（工程ｂ）は、制御電極２２をノズル２の吐出穴３の並び方向と直交した方向に駆動させ、塗布対象物４側から見た時に吐出穴３Ａの中心のみが開口部２３の穴の幅Ｗ２が広い領域１６に位置した状態を示している。この時、吐出穴３Ａ近傍では塗布対象物４側への吸引力が制御電極２２からの反発力を上回るため、吐出穴３Ａからは液体１が塗布対象物４側へ伸びることができる。一方で吐出穴３Ｂと吐出穴３Ｃの近傍では制御電極２２からの反発力が塗布対象物４側への吸引力を上回るため、液体１が塗布対象物４側へ伸びることができない。そのため、図９の（工程ｂ）に示した吐出穴３の中心と制御電極７の位置関係を維持することで、吐出穴３Ａからのみ液体１が塗布される。
【００３５】
図９の（工程ｃ）は、図９の（工程ｂ）の状態から更に、制御電極２２が駆動され、塗布対象物４側から見た時に、吐出穴３Ａの中心と吐出穴３Ｂの中心が開口部２３の穴の幅Ｗ２が広い領域１６に位置するまで制御電極２２が相対移動された状態を示している。この時、吐出穴３Ａおよび吐出穴３Ｂ近傍では塗布対象物４への吸引力が制御電極２２からの反発力を上回っているため、吐出穴３Ａと吐出穴３Ｂから液体１が塗布対象部４側へ伸びることができる。一方で、吐出穴３Ｃの近傍では制御電極２２からの反発力が塗布対象物４への吸引力を上回るため液体１が塗布対象物４へ伸びることができない。そのため、この状態を維持することで、吐出穴３Ａと吐出穴３Ｂからのみ液体１が塗布される。
【００３６】
図１０の（工程ｄ）は、図９の（工程ｃ）の状態から更に、制御電極２２が駆動され、塗布対象物４側から見た時に、全ての吐出穴３の中心が開口部２３の穴の幅Ｗ２が広い領域１６に位置するまで制御電極２２が相対移動された状態を示している。この時は、全ての吐出穴３近傍において塗布対象物４への吸引力が制御電極２２からの反発力を上回っているため、全ての吐出穴３から同時に液体１が塗布される。
【００３７】
図１０（工程ｅ）は、図１０の（工程ｄ）の状態から更に、制御電極２２が駆動され、塗布対象物４側から見た時に吐出穴３Ａの中心のみが開口部２３の穴の幅Ｗ１が狭い領域１５に位置するまで制御電極２２が相対移動された状態を示している。この時、吐出穴３Ｂの中心および吐出穴３Ｃの中心は開口部８の穴の幅Ｗ２が広い領域１６に位置している。そのため、図１０の（工程ｄ）から図１０の（工程ｅ）の状態に遷移する際に、吐出穴３Ａからの液体１の吐出は停止するものの、吐出穴３Ｂと吐出穴３Ｃからは液体１を吐出することができるため、この状態を維持することで吐出穴３Ｂと吐出穴３Ｃからのみ液体１が塗布される。
【００３８】
図１０の（工程ｆ）は、図１０の（工程ｅ）の状態から更に、制御電極２２が駆動され、塗布対象物４側から見た時に吐出穴３Ａの中心と吐出穴３Ｂの中心のみが開口部２３の穴の幅Ｗ１が狭い領域１５に位置するまで制御電極２２が相対移動された状態を示している。この時、吐出穴３Ｃの中心は開口部２３の穴の幅Ｗ２が広い領域１６に位置している。そのため、図１０の（工程ｅ）から図１０の（工程ｆ）の状態に遷移する際に、吐出穴３Ａに続いて吐出穴３Ｂからの液体１の吐出も停止する。一方で、吐出穴３Ｃからは液体１を吐出することができるため、この状態を維持することで吐出穴３Ｃからのみ液体１が塗布される。
【００３９】
図１１の（工程ｇ）は図１０の（工程ｆ）の状態から更に、制御電極２２が駆動され、塗布対象物４側から見た時に、全ての吐出穴３の中心が開口部２３の穴の幅Ｗ１が狭い領域１５に位置するまで制御電極２２が相対移動された状態を示している。この時は、図９の（工程ａ）と同様に、全ての吐出穴３近傍において液体１に作用する制御電極２２からの反発力が塗布対象物４への吸引力を上回っているため、全ての吐出穴３からの液体１の吐出が停止される。
【００４０】
以上の方法を用いることで、ノズル構造の簡易化と塗布不良の発生防止を実現しつつ、例えば図１２Ａに示すようなパターンを塗布することができる。図１２Ａ，図１２Ｂ中のａ〜ｇの区間は、それぞれ図９の（工程ａ）〜図１１の（工程ｇ）の状態で塗布した領域であることを示している。その時の各状態の保持時間を図１２Ｂに示す。ここで、例えば図１３Ｂのように各状態の保持時間を制御することによって、図１３Ａに示すように塗布パターンを自在に変更することができる。
【００４１】
また、ノズル２と塗布対象物４の相対移動方向と吐出穴３の並び方向の成す角度を直角以外の角度に設定した場合、実施の形態１の方法では各吐出穴３の吐出タイミングは全て同じため、図７Ｂに示すように塗布始端と終端の位置がずれてしまうが、本実施の形態の方法を用いることで各吐出穴３の吐出タイミングを制御できるため、塗布始端と終端の位置をずらすことなく塗布ピッチを変化させて塗布することができる。
【００４２】
このように、各吐出穴３の塗布開始と終了の順番が変わらない範囲であれば、同じ制御電極２２を用いて複数種類のパターンを塗布することができる。
吐出穴３の吐出開始・終了の順番を変更したい場合は、塗布したいパターンに対応した開口部２３を有する制御電極２２と交換することで、ノズル２自体は変更することなく容易に塗布パターンを変えることができる。つまり、塗布したいパターンに応じて、制御電極２２の開口部２３の形状をあらかじめ決定することにより、開口部２３の形状に応じて、各吐出穴３からの吐出タイミングを制御することができる。
（実施の形態３）
実施の形態１および実施の形態２では各吐出穴３の吐出タイミングを制御する方法を説明したが、この実施の形態３では、液体１の吐出量を制御する方法について説明する。
【００４３】
図１４は、実施の形態３における制御電極２４に形成された開口部２５の形状を示す。実施の形態１および実施の形態２の制御電極に形成された開口部は、液体に作用する塗布対象物への吸引力が制御電極からの反発力を上回る開口部の穴の幅が狭い領域と、逆に制御電極からの反発力の方が塗布対象物への吸引力を上回る開口部の穴の幅が広い領域の２つを組み合わせた形状であった。これに対し、本実施の形態の制御電極２４に形成された開口部２５では、穴の幅が広い領域として、２番目に穴の幅Ｗ３が広い領域１７と最も穴の幅Ｗ４が広い領域１８の２つの領域を設け、幅の異なる３つの領域を組み合わせた形状とすることを特徴とする。その他は実施の形態１と同じ構成とする。
【００４４】
また、図１５に実施の形態３の塗布フローを示す。図１５において、静電塗布装置の概略を示す断面図と制御電極の平面図を、制御電極の相対移動に沿って示す。また、各状態における液体１の挙動、および各状態における吐出穴３と制御電極２４の位置関係を示している。
【００４５】
図１５の（工程ａ）は、塗布対象物４側から見た時に、吐出穴３の中心が開口部２５の穴の幅Ｗ１が狭い領域１５に位置している状態を示している。この時は、液体１に作用する制御電極２４からの反発力が塗布対象物４側への吸引力を上回っているため液体１が塗布対象物４側へ伸びることができず、塗布は行われない。
【００４６】
図１５の（工程ｂ）は、制御電極２４がノズル２の吐出穴３の並び方向と直交した方向に駆動され、塗布対象物４側から見た時に吐出穴３の中心が開口部２５の２番目に穴の幅Ｗ３が広い領域１７に位置している状態を示している。この時、図１５の（工程ａ）の状態よりも液体１と制御電極２４の距離が離れているため、液体１に作用する塗布対象物４への吸引力が制御電極２４からの反発力を上回り、液体１は塗布対象物４側へ伸びることができる。そのため、図１５の（工程ｂ）の位置関係を維持することで吐出穴３から液体１が塗布される。
【００４７】
図１５の（工程ｃ）は、制御電極２４がさらに駆動され、塗布対象物４側から見た時に、吐出穴３の中心が開口部２５の最も穴の幅Ｗ３が広い領域１８に位置するまで相対移動された状態を示している。この時、図１５の（工程ｂ）の状態よりも液体１と制御電極２４の距離が離れているため、制御電極２４からの反発力はさらに弱まっている。一方で、液体１と塗布対象物４に印加された電圧は一定のため、塗布対象物４への吸引力は変化しない。よって、図１５の（工程ｂ）の状態よりも反発力が弱まった分だけ、塗布対象物４側へ液体１が吸引されやすくなり、塗布対象物４側に吸引される液体１の量が増加する。
【００４８】
そのため、図１５の（工程ｃ）の位置関係で液体１を塗布した場合、図１５の（工程ｂ）の位置関係で液体１を塗布した場合と比較して、線幅の太いパターンが形成される。
以上の方法を用いることで、ノズル構造の簡易化と塗布不良の発生防止を実現しつつ、例えば図１６に示すような、線幅１９が段階的に変化したパターンを塗布することができる。
【００４９】
なお、本実施の形態では、開口部２５は幅の異なる３つの領域を組み合わせた形状としたが、幅の異なる４つ以上の領域を組み合わせた形状にしても良い。
（実施の形態４）
実施の形態３では、制御電極に形成された開口部の幅を３段階に変化させることで液体の吐出量を制御し、塗布するパターンの線幅を段階的に変化させる方法を説明したが、この実施の形態４では、線幅を連続的に変化させながら塗布する方法について説明する。
【００５０】
図１７は実施の形態４における制御電極２６に形成された開口部２７の形状を示す。制御電極２６がノズル２の吐出穴３に対応した複数の開口部２７を有していることは実施の形態３と同じであるが、開口部２７は穴の幅が連続的に変化したテーパー形状になっている点が異なっている。その他は実施の形態１と同じ構成とした。
【００５１】
また、図１８に実施の形態４の塗布フローを示す。図１８において、静電塗布装置の概略を示す断面図と制御電極の平面図を、制御電極の相対移動に沿って示す。また、各状態における液体１の挙動、および各状態における吐出穴３の中心と制御電極７の位置関係を示している。
【００５２】
図１８の（工程ａ）では、塗布対象物４側から見た時に、吐出穴３の中心は、制御電極２６に形成された開口部２７の穴の幅Ｗｘが狭い側の端部近傍に位置している。この時、吐出穴３近傍では制御電極２６からの反発力が塗布対象物４側への吸引力を上回っているため塗布は開始しない。その後、図１８の（工程ｂ）（工程ｃ）のように塗布対象物４側から見た時に、吐出穴３の中心が制御電極２６に形成された開口部２７の穴の幅Ｗｘが広い方に位置するように制御電極７が駆動すると、制御電極７からの反発力が弱まるため塗布が開始する。この時、開口部２７はテーパー形状になっているため、制御電極７の駆動距離に応じて開口部２７の穴の幅Ｗｘが連続的に変化する。そのため、開口部２７の穴の幅Ｗｘが急激に変化する領域が存在せず、制御電極２６が駆動された距離、つまり制御電極２６と開口部２７との位置関係によって液体１の吐出量を連続的に変化させることができる。そのため、ノズル構造の簡易化と塗布不良の発生防止を実現しつつ、例えば図１９に示すような線幅１９が徐々に変化したパターンを塗布することができる。
【００５３】
更には、開口部が実施の形態３に示すような穴の幅が段階的に変化するような形状であっても、穴の幅が変化する角部を部分的にテーパー形状にすることで、制御電極からの反発力の急激な変化を抑制することができ、液体１の吐出をより安定的に行うことができる。
（実施の形態５）
実施の形態１から実施の形態４では、ノズル２と塗布対象物４を水平方向に相対移動させながら塗布する場合について説明したが、この実施の形態５では、水平方向の移動に加え、ノズル２を回転させながら塗布する方法について説明する。
【００５４】
実施の形態５では、図１に示した静電塗布装置の構成に加え、ノズル２を塗布対象物４の平面に対して水平な面内で回転させる図示しないノズル回転部を有している。ノズル２が回転する際は、制御電極７も同期して回転し、ノズル２の回転角度によらず、制御電極７は常に吐出穴３の並び方向に対して直交する方向にのみ駆動する構成となっている。制御電極７は実施の形態１と同じ形状のものを使用し、塗布始端および終端は実施の形態１に示す方法で制御電極７が駆動する。図２０は液体１を塗布中のノズル２と塗布対象物４の相対移動の軌跡を示しており、図２１Ａ〜図２１Ｃは、図２０のａ〜ｃの位置におけるノズル２の回転角度の変化を示している。
【００５５】
塗布中は、図２０の軌跡２０に合わせて、図２１Ａ〜図２１Ｃのように、吐出穴３の並び方向と塗布方向が常に直交するようにノズル２を回転させる。図２１Ａから図２１Ｂおよび図２１Ｂから図２１Ｃの間の状態においても、同様に相対移動方向に合わせてノズル２を滑らかに回転させる。
【００５６】
ノズル２を回転させない場合は、相対移動方向を変化させると、図２２Ａに示すように相対移動方向によって、パターンの塗布ピッチが変化してしまう。これに対して、ノズル２を回転させることで、図２２Ｂに示すように、ノズル２と塗布対象物４の相対移動方向によらず、常に同じピッチでパターンを塗布することができる。
【００５７】
本実施の形態では、吐出穴３の並び方向と相対移動方向が直交するようにノズル２を回転させて塗布した場合について説明したが、直交ではなく任意の角度を成すようにノズル２を回転させながら塗布をしても良い。この場合、設定した角度に応じて吐出穴３の配列ピッチが変化するため、より狭いピッチを維持しながらパターンを塗布することができる。
【００５８】
また、吐出穴３の並び方向と相対移動方向が成す角度を一定に保持せず、ノズル２と塗布対象物４を相対移動させながら、任意の位置において所望の塗布ピッチとなるようにノズル２を回転させて塗布しても良い。
【００５９】
なお、実施の形態１から実施の形態５では、ノズルの吐出穴および制御電極に形成された開口部の数が３つの場合について説明したが、ノズルの吐出穴および制御電極に形成された開口部の数は塗布したいパターンに合わせて２つまたは４つ以上にしても良い。その場合、ノズルの吐出穴と制御電極に形成された開口部の数が一致するように、ノズルと制御電極を設計する。制御電極に形成された開口部の形状によっては、開口部同士が一部繋がった形状になっても良い。
【００６０】
また、開口部は、制御電極の移動方向と平行な線を中心に、線対称な形状であることが好ましい。線対称であることにより、吐出穴と制御電極との最短距離が容易に制御される。
【００６１】
加えて、制御電極に形成された開口部の形状は、塗布したいパターンに合わせて幅の異なる領域の形成位置や数、形状、長さを自由に調整しても良く、実施の形態１から実施の形態５で示した形状を組み合わせた形状にしても良い。
【００６２】
また、本発明は、微細なパターンを高速かつ安定的に塗布することを可能とするため、例えば、有機ＥＬやタッチパネル、回路基板、電磁波シールドなどのデバイスの電極を低コストかつ高い生産性で生産することが求められる工程に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、生産性を確保することができ、様々な液体を電気的な力で塗布対象物に塗布する静電塗布装置およびそれを用いた静電塗布方法等に有用である。
【符号の説明】
【００６４】
１    液体
２    ノズル
３    吐出穴
４    塗布対象物
５    ノズル電源部
６    液体供給部
７    制御電極
８    開口部
９    制御電極電源部
１０    ノズル駆動部
１１    制御電極駆動部
１２    ステージ
１３    ステージ駆動部
１４    制御部
１５    領域
１６    領域
１７    領域
１８    領域
１９    線幅
２０    軌跡
２１    法線
２２    制御電極
２３    開口部
２４    制御電極
２５    開口部
２６    制御電極
２７    開口部
２８    端面
２９    直線
３１    ノズル先端
３２    電源部
３３    液滴
３４    第２電極
３５    パターン太り
３６    塗布位置ずれ
３８    開口部
【図１】
2016107163.tif 000003
【図２】
2016107163.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2016107163.tif 000007
【図６】
2016107163.tif 000008
【図７Ａ】
2016107163.tif 000009
【図７Ｂ】
2016107163.tif 000010
【図８】
2016107163.tif 000011
【図９】
2016107163.tif 000012
【図１０】
2016107163.tif 000013
【図１１】
2016107163.tif 000014
【図１２Ａ】
2016107163.tif 000015
【図１２Ｂ】
2016107163.tif 000016
【図１３Ａ】
2016107163.tif 000017
【図１３Ｂ】
2016107163.tif 000018
【図１４】
2016107163.tif 000019
【図１５】
2016107163.tif 000020
【図１６】
2016107163.tif 000021
【図１７】
2016107163.tif 000022
【図１８】
2016107163.tif 000023
【図１９】
2016107163.tif 000024
【図２０】
2016107163.tif 000025
【図２１Ａ】
2016107163.tif 000026
【図２１Ｂ】
2016107163.tif 000027
【図２１Ｃ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
2016107163.tif 000033
【図２５Ｂ】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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