JP4919665B2

JP4919665B2 - 液状物質供給装置

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Publication number: JP4919665B2
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Authority: JP
Inventors: 西村　　博信; 昌寛中村
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Priority date: 2006-01-25
Filing date: 2006-01-25
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Description

本発明は、接着剤又ははんだペーストなどのような液状物質を光ディスク基板、あるいはプリント基板又は半導体基板などの被塗布部材に供給する液状物質供給装置及び液状物質供給方法に関する。

光ディスクのディスク基板同士を接着する液状接着剤、ディスク基板の表面を保護する樹脂層を形成するための液状樹脂、電子部品の製造工程で使用される液状フォトレジスト材料又ははんだペースとなど多種類の液状物質を対象部材に供給する種々の方法及び装置が既に提案されている。例えば、光ディスク、特にＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔａｉｌｅＤｉｓｋ）の製造工程では接着剤でディスク基板同士を接着する工程、あるいはブルーレイディスクと称される次世代光ディスクにあっては光透過用のカバー層を形成する液状樹脂を供給する工程、またＨＤ−ＤＶＤ（ＨｉｇｈＤｅｆｉｎｉｔｉｏｎ−ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔａｉｌｅＤｉｓｋ）と称される次世代光ディスクでは前記ＤＶＤにおける接着層よりもかなり薄い接着層でディスク基板同士を接着する工程が求められている。

このような光ディスクにあっては、接着層や樹脂層に含まれる気泡のサイズが大きな場合には、光ディスクに記録されている情報を正確に読み出すことができないために、従来から液状樹脂の供給工程において液状樹脂から気泡を除去するための脱泡工程を行っている。既存のＤＶＤでは比較的サイズの大きな気泡まで許容されるので、現在提案されている液状物質の供給方法及び装置では光ディスクの製造に役立っているが、次世代光ディスクでは接着層や樹脂層に含まれる気泡のサイズに対する許容値が厳しいものになっている。例えば、既存のＤＶＤでは接着層や樹脂層に含まれる気泡の直径の許容値が１００μｍ程度以下であったが、次世代光ディスクでは、混入される気泡の直径が大幅に小さいことが要求される。また、次世代光ディスクでは接着層や樹脂層の形成に使用される液状樹脂の粘度がＤＶＤの場合に比べて数倍程度に高くなっている場合があり、ＤＶＤの製造に使用されている現在の液状物質供給方法及び装置（例えば、特許文献１、２参照））では、気泡を許容値以下にすることが極めて困難であり、次世代光ディスクの製造に対応することができない。
特開２００４−２７５８５９公報特開２００１−０６７７４０公報

そこで本発明者は、次世代光ディスクなどの接着層や樹脂層に含まれる気泡のサイズを小さくするためには、先ず被塗布部材に供給される液状物質に含まれる気泡のサイズを小さくしなければならないと考えて種々の実験を行った。その結果、従来の液状物質供給装置及び方法では特許文献１の発明に記載されているように、液状物質を被塗布物へ吐出する工程の比較的近い前段階で液状物質を機械的に開閉することが行われており、このことが液状物質に含まれる気泡の直径を小さくできない大きな原因の一つであることをつき止めた。この点についてもう少し詳しく述べる。例えば前掲の特許文献１に記載されているように、バルブ部材などによって液体吐出口に通じる流路を開閉して液状物質の供給、停止を行うと、そのときに液状物質中をバルブ部材が開閉動作を行うので、液状物質がバルブ部材によって機械的に掻き回されることになり、新たに気泡が発生したり、液状物質に混入されている小さいサイズの気泡同士が一緒になってより大きなサイズの気泡を形成されることが確認された。特に、次世代光ディスクにあっては、既存のＤＶＤに比べて粘性の高い接着剤又は液状樹脂が用いられており、このような粘性の高い液状物質を用いた場合には、気泡を混入させないで塗布膜を形成するのは困難である。

また、前掲の特許文献２に開示されているような塗布システムに限らず、すべての塗装システムのそれぞれの段階において気泡が非常に発生し易いことを確認した。例えば、特許文献２では加温タンクにおいて接着剤に混入した気泡を除去しているが、その気泡の除去された接着剤が接着剤吐出ヘッドまで供給されるまでの流路に、その流路を形成する複数の配管部材、複数のポンプ、複数の温度制御タンクなどが存在し、最後に接着剤吐出ヘッドから接着剤が吐出される構造になっている。そして、接着剤吐出ヘッドにおいては、前掲特許文献１のように機械的に液状物質の供給、供給停止を行っている。しかし、接着剤に限らず、流路を流れる液状物質は配管の継ぎ目、配管の段差、配管部材から各種のタンクに入る際、各種タンクから配管部材に出る際、ポンプへの入出の際、配管から接着剤吐出ヘッドに入る際などで、液状物質に気泡が混入したり、発生することが分かった。したがって、吐出される接着剤に含まれる気泡を極力少なくするためには、液状物質の塗布システムの各段階で気泡の混入を防止し、又は気泡のサイズが大きくならないような注意を払わなければならない。

本発明は前述の問題点を解決するために、液状物質の吐出ヘッドとなるシリンジに近い段階で気泡の除去処理を行い、気泡が除去処理されたばかりの液状物質をシリンジ内に供給すると共に、機械的なバルブを使用することなく圧力調整で液状物質の吐出を制御して、気泡の少ない液状物質を被塗布物に供給している。また、本発明では、気泡の除去処理を行う気泡除去フィルタの構造、気泡の除去処理後の液状物質の流路、シリンジの構造、液状物質吐出ノズル、液状物質の吐出段階においても気泡のサイズを小さくするような改良がなされている。

第１の発明は、脱泡処理された液状物質を貯蔵する貯蔵タンクと、前記液状物質に大気圧よりも高い正の圧力を与える加圧タンクと、前記液状物質を吐出するノズルを有するシリンジと、前記貯蔵タンクから、前記加圧タンクを通して前記シリンジに前記液状物質を流通させる流路を形成する流路部材と、前記加圧タンクと前記シリンジとの間に設けられ、前記液状物質の通流を開始又は停止するバルブ部材と、前記シリンジと前記バルブ部材との間に設けられ、前記流路部材を流れる前記液状物質から気泡を除去する気泡除去用フィルタと、前記シリンジ内に大気圧よりも高い正の圧力を与えて前記ノズルから前記液状物質をディスク基板の上に吐出させる、又は前記シリンジ内に大気圧よりも低い負の圧力を与えて前記ノズルによる前記ディスク基板への前記液状物質の吐出を停止させる圧力付与機構と、を備え、前記気泡除去用フィルタは、前記液状物質の流入口と、前記液状物質の流出口と、前記流入口と前記流出口との間に備えられた微小孔を有する１枚以上のメッシュ板と、前記流入口と該流入口に近い最初の前記メッシュ板との間の上方の空部と、を有し、前記気泡除去用フィルタの前記空部には、前記液状物質を前記貯蔵タンクに回収するための液状物質回収用配管が接続され、前記気泡除去用フィルタの前記流出口を前記シリンジの近傍に接続すると共に、前記流路部材の一部を構成する前記流出口から前記シリンジの管内までの流路は同一の内径で配設されることを特徴とする光ディスク用の液状物質供給装置を提供する。

前記第１の発明によれば、所定のサイズよりも大きな気泡を含まず、かつ気泡の混入量が少ない液状物質を被塗布部材に供給する液状物質供給装置を提供できる。また、気泡の混入量が多い液状物質を効率良く回収することができるため、液状物質を再利用することができる他、液状物質内の気泡の除去を行うことができる。

[実施形態１]
図１及び図２によって本発明に係る実施形態１の第１の液状物質供給装置１００について説明する。図１において、貯蔵タンク１には、通常の脱泡処理が施された液状物質Ｓが収納されている。液状物質Ｓは液状の接着剤、あるいは耐擦傷性及び光透過性に優れた透明膜を形成する液状の樹脂、又は半田ペーストなど様々である。通常の脱泡処理が施されているとは言え、実際上は微小な気泡を除去しきれず、液状物質Ｓには多くの微小な気泡が混入している。この液状物質Ｓは、貯蔵タンク１に接続された配管２Ａの途中に設けられているポンプ３によってフィルタ４に送られる。フィルタ４は一般的に用いられているものであり、液状物質Ｓに混入されているゴミなどの異物を除去するものである。異物の除去された液状物質Ｓは配管２Ｂを通して加圧タンク５に送られる。加圧タンク５における液状物質Ｓの表面には、図示しない圧搾気体供給機構から１気圧よりも大きい所定の正圧がかけられており、その加圧力によって加圧タンク５は液状物質Ｓを後述するシリンジまで給送する。

加圧タンク５に接続された配管２Ｃの途中に設けられた電磁弁のようなバルブ部材６は、電気信号によって配管２Ｃ内の流路の開閉を行って、液状物質Ｓの流れを遮断したり、あるいは配管２Ｄ内の流路を開いて液状物質Ｓを通過させる。そして、液状物質Ｓは配管２Ｄを通して気泡除去用フィルタ７に送られる。貯蔵タンク１から気泡除去用フィルタ７に入るまでの段階でも、液状物質Ｓに気泡が混入しないように各配管２Ａ〜２Ｄの内径を均一にし、継ぎ目を極力無くすなどの改良を行っており、従来に比べて混入される気泡の量は少ないが、しかしそれでも液状物質Ｓには、途中の各段階で気泡が混入したり、あるいは気泡同士が結合して大きなサイズの気泡になっているために、極めて微小な気泡から大きなサイズの気泡まで混入している。したがって、この状態の液状物質Ｓを被塗布物に吐出して所望の膜厚の塗膜を形成しても、その塗膜に所定サイズよりも大きな気泡が含まれてしまい、したがって、配管２Ｄ内の液状物質Ｓを吐出しても満足できる塗膜を形成することはできないことが確認されている。このようなことから、実施形態１の液状物質供給装置では流路の液状物質Ｓを機械的に開閉するバルブ部材６の後段における配管２Ｄに気泡除去用フィルタ７を接続し、気泡除去用フィルタ７によって気泡が除去された液状物質Ｓは短い配管２Ｅを通してシリンジ８に供給される。気泡の混入を極力避けるために、気泡除去用フィルタ７はシリンジ８の近傍に配設されるのが好ましい。ここで、配管２Ａ〜２Ｅは流路を形成する前記流路部材を構成する。

気泡除去用フィルタ７の好ましい一例を図２によって説明する。従来の気泡除去用フィルタについては図示しないが、ステンレス材料のような錆びにくい金属からなる極細線を多数丸めて微小な無数の間隙を形成し、その微小な無数の間隙を通して液状物質を流し、気泡を除去していた。しかし、このような構造の気泡除去用フィルタでは比較的粘性の高い液状物質の場合に、気泡除去用フィルタを通過するときに液状物質が押す力によって多数丸められた前記極細線によるフィルタ構造が次第に潰れて行くので、前記極細線によるフィルタ構造の厚みが次第に薄くなる。これに伴って、フィルタ構造の微小間隔が更に狭くなり、液状物質が通過し難くなるという問題点があった。したがって、図２に示す本発明の好ましい気泡除去用フィルタ７の一例では、所定の微小孔が無数に形成されたメッシュ板を僅かな間隙ごとに複数枚ほぼ平行に並べたフィルタ構造としている。

図２に示す気泡除去用フィルタ７は配管２Ｄに接続された筐体部７Ａを備え、筐体部７Ａ内には配管２Ｄに通ずる流入口７Ｂから流出口７Ｅに向かって順に所定の微小孔（図示しない）が無数に形成されたメッシュ板７Ｃ１〜７Ｃｎが一定間隔で配置されている。メッシュ板７Ｃ１〜７Ｃｎは筐体部７Ａの底部分に固定されているスペーサ７Ｄに挟まれていると共に、図面の表裏方向における不図示の側壁に支承されており、液状物質Ｓの押す力によってもほとんど撓むことがないように固定されている。メッシュ板７Ｃ１〜７Ｃｎ相互の間隔は、例えば５００μｍ程度から１ｍｍ程度である。メッシュ板７Ｃ１〜７Ｃｎは、例えばそれぞれ直径が２μｍ程度の微小孔を多数有している。流入口７Ｂとメッシュ板７Ｃ１との間の上方の空部Ｋには、気泡回収用配管２Ｘが接続されており、空部Ｋに溜まった気泡を多く含んだ液状物質Ｓは貯蔵タンク１に回収される。

筐体部７Ａ内に流入した液状物質Ｓは、先ずメッシュ板７Ｃ１の微小孔によって直径が２μｍ程度以上の気泡の大部分が通過を阻止され、それよりも直径の小さな気泡が混入されている液状物質Ｓだけがメッシュ板７Ｃ１を通過する。直径が２μｍ程度以上の気泡が混入している液状物質Ｓは比重が軽くなるから後続の液状物質Ｓに押されて、上方に移動し、空部Ｋに達する。このとき、２μｍ以上のほとんどの気泡がメッシュ板７Ｃ１の微小孔によって通過を阻止されるが、気泡が通過したとしても、複数のメッシュ板７Ｃ２〜７Ｃｎによって通過を阻止するようにしている。また、気泡のみならず、複数のメッシュ板によって、微細なゴミなども通過を阻止することができる。

したがって、気泡除去用フィルタ７の筐体部７Ａの流出口７Ｅから配管２Ｅに流出する液状物質Ｓには、直径が２μｍ以上の気泡はほとんどみられない。なお、直径がほぼ２μｍを超えるサイズの気泡を含む液状物質Ｓは、気泡除去用フィルタ７内の圧力によって気泡回収用配管２Ｘを通して貯蔵タンク１内に送られ、再利用される。前述した各メッシュ板７Ｃ１〜７Ｃｎに形成される多数の微小孔の直径はあくまでも一例であって、メッシュ板７Ｃ１〜７Ｃｎの大きさ、加圧タンク５の圧力の大きさ、単位時間当たりの液状物質Ｓの使用量などによって決められる。気泡除去用フィルタ７によって、極力小さいサイズの気泡までも除去したい場合には、各メッシュ板７Ｃ１〜７Ｃｎの微小孔の直径を更に小さくし、液状物質Ｓの単位時間当たりの使用量に応じて各メッシュ板７Ｃ１〜７Ｃｎの面積、つまり各メッシュ板７Ｃ１〜７Ｃｎの微小孔の数を増やせばよい。

また、気泡除去用フィルタ７の流入口７Ｂ側に位置するメッシュ板の微小孔の直径は流出口７Ｅ側に位置するメッシュ板の微小孔の直径よりも大きくしても構わない。例えば、メッシュ板７Ｃ１は直径が１０μｍの微小孔を多数有し、メッシュ板７Ｃ２は直径が８μｍの微小孔を多数有し、また、メッシュ板７Ｃ３は直径が６μｍの微小孔を多数有する。そして、メッシュ板７Ｃｎ−１は直径が４μｍの微小孔を多数有し、そして最後段のメッシュ板７Ｃｎは直径が２μｍの微小孔を多数有する。なお、各メッシュ板７Ｃ１〜７Ｃｎは、液状物質Ｓの流れに沿って数枚ごとに微小孔の直径が順次小さくなるものであってもよい。また、メッシュ板７Ｃ１〜７Ｃｎの枚数は任意であり、仮にメッシュ板が1枚であっても、最終的に除去したい気泡のサイズに適した直径の微小孔を備えるメッシュ板ならばよい。

気泡除去用フィルタ７の筐体部７Ａの流出口７Ｅからシリンジ８までの流路をできるだけ短くした方が気泡の混入を極力低減するという面から好ましいので、気泡除去用フィルタ７は実際上で支障が生じることが無い範囲でシリンジ８の近傍に配置される。配管２Ｅはシリンジ８の下方向まで延びる管部材８Ａに接続され、管部材８Ａは配管２Ｅからの液状物質Ｓをシリンジ８内の液状物質Ｓ内に注入する。好ましくは、図３に示すように、管部材８Ａの先端の流出口をシリンジ８の内壁面に接しない程度に僅かな間隔を空けた状態で配置させることで、シリンジ８の内壁面を液状物質Ｓが沿うような状態で静かに供給させることができる。ただし、流出口は、必ずしもシリンジ８の内壁面の方向に向いている必要はなく、液状物質Ｓが内壁面を沿うような状態で供給できる程度に内壁面の近傍に配置されていればよい。このようにすることによって、液状物質Ｓがシリンジ８内の液状物質Ｓに流れ込むときに、シリンジ８内の液状物質Ｓの表面が乱されることはなく、気泡の混入が避けられる。また、図示はしないが、配管２Ｅと管部材８Ａとの内径は同一、つまり流路の直径は同一であり、それらの継ぎ目で段差ができずに流路は平滑であることが好ましい。このようにすることによって、配管２Ｅと管部材８Ａとの継ぎ目で気泡が混入されることはない。さらに圧力損失も少ないため、定量塗布に適している。なお、管部材８Ａも前記流路部材の一部分を構成する。

シリンジ８内には、収納されている液状物質Ｓの液面を検出する液面検出用センサ９の検知素子９Ａが備えられている。この検知素子９Ａは、例えば図示しない通常の発光素子と受光素子とからなり、シリンジ８内における液状物質Ｓと気体との光の屈折率の差で、液状物質Ｓの液面を検知するものである。シリンジ８内における液状物質Ｓの液面が検知レベルよりも下がると、液面検出用センサ９は検知素子９Ａの検出量の変化を検知して、信号をコントローラ１０に送出する。そして、コントローラ１０は、シリンジ８内における液状物質Ｓの液面が検知レベルよりも下がったという信号を液面検出用センサ９から受けるとき、配線１１を通してバルブ部材６に信号を送ってバルブ部材６を所定時間開かせる。その所定時間だけ液状物質Ｓはバルブ部材６を通過し、それに伴って、気泡の除去処理が行われた液状物質Ｓがシリンジ８内へ供給される。これら動作については、図３を用いて後述する。

他方、コントローラ１０はシリンジ８内の気圧を高速で増圧して、シリンジ８の先端部に取り付けられているノズル８Ｂから液状物質Ｓを吐出させ、あるいはシリンジ８内の気圧の減圧を高速で行ってノズル８Ｂからの液状物質Ｓの吐出を停止させる。この点については実施形態２で具体的に説明を行う。以上の説明から分かるように、実施形態１の液状物質供給装置では、液状物質が給送される流路の機械的開閉を行うバルブ部材の後段の流路に、所定のサイズを超える気泡を液状物質から除去する気泡除去フィルタを設け、その気泡を除去したばかりの液状物質をシリンジ内へ供給し、シリンジ内では機械的な開閉を一切行うことなく、シリンジ内の気圧の増減の制御で液状物質を吐出させ、あるいはその吐出を停止させているので、シリンジ８の先端部のノズル８Ｂから吐出される液状物質Ｓには所定の直径を超える気泡はほとんど混入されておらず、このような液状物質で形成された塗膜には所定の直径を超える気泡が混入される可能性は大幅に低減される。

[実施形態２]
次に、図３〜図５を用いて次世代光ディスクの製造に適した第２の液状物質供給装置２００について説明する。図３〜図５において、図１及び図２で示した記号と同一の記号はそれら図で用いた名称と同じ名称を示すものとする。シリンジ８の蓋部８Ｃを通して、前述の管部材８Ａ、液面検出用センサ９の検知素子９Ａに接続されている配線９Ｂの他に、シリンジ８内の気圧を増圧、減圧するための送気管１２がシリンジ８内に延びている。送気管１２は切替バルブ部材１３を通して圧力装置１４に接続されており、シリンジ８内へ圧縮気体を供給又は排気している。説明を分かり易くするために、切替バルブ部材１３を正圧用切替バルブ１３Ａと負圧用切替バルブ１３Ｂとで示している。正圧用切替バルブ１３Ａと負圧用切替バルブ１３Ｂとは同時に開くことは無く、いずれか一方が閉じたときに、他方が開いているように動作する。圧力装置１４については具体的な構成を示さないが、正圧と負圧とを与えることができる正圧、負圧２系統の回路からなる。これら２系統の回路には気圧の大きさを所望の値に調整できる不図示の一般的なレギュレータが備えられている。シリンジ８の先端部に取り付けられているノズル８Ｂにはフレキシブルな配管部材１５が取り付けられており、その先端には液状物質を吐出する吐出用ノズル１６が取り付けられている。高速回転処理を行う回転処理装置１７における回転ヘッド１８上にディスク基板Ｄが載置される。なお、送気管１２、切替バルブ部材１３、圧力装置１４などは圧力付与機構を構成する。

次に、実施形態２に係る液状物質供給方法及び装置の動作を説明しながら、吐出ノズルの先端部などの好ましい具体例について説明する。１枚のディスク基板Ｄが不図示の移載機構によって回転ヘッド１８上に載置されると、図示しない真空装置の働きによってディスク基板Ｄは回転ヘッド１８上に安定に吸着保持される。ディスク基板Ｄを吸着する前のフリーな状態と、吸着後の状態では気圧が明らかに変化するので、その吸引通路に設けられている真空スイッチのような被塗布部材検出用センサ１９が働き、配線２０を通して、回転ヘッド１８上にディスク基板Ｄが載置されたことを示す信号ｓ１をコントローラ１０に送る。コントローラ１０は、この信号ｓ１を受けると直ちに切替バルブ部材１３の正圧用切替バルブ１３Ａに信号ｓ２を送る。図示しないが、例えば正圧用切替バルブ１３Ａは信号ｓ２を受けると、不図示の駆動コイルに電流が流れてバルブを開く電磁バルブである。したがって、正圧用切替バルブ１３Ａが開くと、圧力装置１４から大気圧よりも高い所定の圧縮気体が送気管１２を通してシリンジ８内に供給され、シリンジ８内の気圧が急激に所定の正圧となる。

ここで、シリンジ８の蓋部８Ｃを通してその中に延びる送気管１２の先端部分の好ましい一例について図４によって説明する。図４（Ａ）は本発明の一例に係る送気管１２の先端部分１２Ａを説明するための図であり、図４（Ｂ）はそれと比較するための一般的な構成を説明するための図である。液状物質Ｓの供給開始、終了を高速で行うためには、送気管１２の先端部分である圧力付与先端部１２Ａからシリンジ８内に噴出される単時間当たりの気体の量を多くしなければならないので、当然に気体の噴出力は大きくなる。したがって、図４（Ｂ）に示すように一般的な構成の場合には、送気管１２の圧力付与先端部１２Ａの先端面から気体がすべて噴出されるので、気体の噴出力によって液状物質Ｓは大きく波打ち、このときに大きなサイズの気泡から小さなサイズの気泡まで様々な直径の気泡が液状物質Ｓに混入される。したがって、図４（Ａ）に示すように、本発明においては送気管１２の圧力付与先端部１２Ａの先端面がほとんど閉じられており、筒状面に複数の孔Ｈがほぼ一様に形成されている。孔Ｈは丸孔、角孔、長孔など様々な形状でよく、形状を制限する必要はない。孔Ｈは液状物質Ｓの液面に対してほぼ平行方向、又は幾分斜め上方に向いているので、送気管１２から送気されてくる圧縮気体は孔Ｈから液状物質Ｓの液面に対してほぼ平行な方向又は幾分斜め上方に噴出される。したがって、シリンジ８内の液状物質Ｓの液面は送気管１２からシリンジ８内に噴出される圧縮気体によって実質的に影響を受けず、液状物質Ｓの液面は波打つことがないので、気泡が液状物質Ｓに混入されることはない。

説明を元に戻すと、シリンジ８内の液状物質Ｓはこの正圧によって、ノズル８Ｂ、フレキシブルな配管部材１５、及び吐出用ノズル１６を通してディスク基板Ｄ上に吐出される。ノズル８Ｂ、フレキシブルな配管部材１５、及び吐出用ノズル１６によって形成される流路は、ノズル８Ｂ、フレキシブルな配管部材１５、及び吐出用ノズル１６それぞれの内径によって形成される。したがって、実施形態２では流路が一定の径になり、かつ継ぎ目で段差を生じずに平滑になるように、ノズル８Ｂ、フレキシブルな配管部材１５、及び吐出用ノズル１６の内径をすべて同一にしてあるから、液状物質Ｓがシリンジ８内から吐出用ノズル１６により吐出されるまでの間に気泡が混入される可能性は極めて低い。このようになっているので、吐出用ノズル１６から吐出される液状物質Ｓは仮に気泡が混入されていてもサイズが極めて小さい気泡を含むだけであるので、信号の読み取りなどに全く影響を与えない。このような液状物質Ｓが低速回転しているディスク基板Ｄ上に、あるいは吐出用ノズル１６が１回転して止まっているディスク基板Ｄ上に円形状に吐出され、しかる後に回転ヘッド１８が高速回転して液状物質Ｓをディスク基板Ｄに展延して一様な厚さの樹脂膜を形成する。その樹脂膜は次世代光ディスクに十分に対応できる特性を有する。ここで、吐出用ノズル１６を金属材料で構成し、液状物質Ｓが吐出用ノズル１６から吐出される際に、吐出用ノズル１６と回転ヘッド１８との間に交流又は直流の電圧を印加して電界を形成しておくことによって、液状物質Ｓが吐出用ノズル１６からディスク基板Ｄ上に吐出される際に混入する気泡の量を低減することができ、更に高品質の樹脂膜を得ることができる。

吐出用ノズル１６の先端部分は図５（Ａ）に示すような構造になっているのが好ましい。吐出用ノズル１６は、フレキシブルな配管部材１５との結合などがあるので、機械的にある程度の強度を持っていなければならず、したがってある程度の厚みを持っていなければならない。吐出用ノズル１６の先端部分が図５（Ｂ）に示すように、先端面まで一様な肉厚を有すると、吐出用ノズル１６の先端面１６ａの外径は内径に比べて肉厚分だけ大きくなる。吐出用ノズル１６の先端から吐出される液状物質Ｓは、吐出停止時に表面張力によって球状になり、その球状の直径は吐出用ノズル１６の先端の外径に応じて大きくなるので、吐出用ノズル１６の先端の球状の液状物質Ｓｐは大きな球状になる。つまり、液状物質Ｓが吐出用ノズル１６の先端面１６ａを外側に広がって球状の液状物質Ｓｐが形成されるので、その先端面１６ａを広がるときに気泡が球状の液状物質Ｓｐに混入される。こればかりでなく、次に球状の液状物質Ｓｐが吐出用ノズル１６の先端部から吐出される最初の一滴が大きくなるので、ディスク基板Ｄ上に吐出されるときに、ディスク基板との接触面積が大きくなり、気泡が混入し易くなるばかりでなく、塗膜の厚みの均一化に悪影響を与える。

したがって、実施形態２における吐出用ノズル１６はその先端面１６Ａの外径を徐々に小さくするテーパー部１６Ｂを有する。吐出用ノズル１６の先端部の肉厚が薄くなっていても機械的強度に問題が生じないからである。このテーパー部１６Ｂによって、吐出用ノズル１６の先端面１６Ａの外径は図５（Ｂ）に示す一般的な吐出用ノズルの先端面１６ａの外径よりも小さくなることは明らかであり、球形状の液状物質ＳＰが形成される過程で、液状物質Ｓが先端面１６Ａを広がる面積が先端面１６ａに比べて小さいので、その分だけ気泡が液状物質ＳＰに混入する量は少なくなる。また、球形状の液状物質ＳＰの直径が吐出用ノズル１６の内径とほぼ同程度であるので、吐出開始時における最初の一滴が続いて吐出される液状物質の直径とほぼ同程度であり、球状の液状物質Ｓｐに比べて小さいので、基板との接触面積が小さくなり、気泡の混入量が少なくなる。さらに、液状物質がその重みで垂れ落ちることがなくなり、また、吐出停止時の切れが良くなる。したがって、塗膜の膜厚の均一性が良くなる。なお、テーパー部１６Ｂに代えて、吐出用ノズル１６の先端面１６Ａから所定寸法の位置に段差を設けて外径を小さくしても良い。

再び説明を元に戻すと、通常、ディスク基板Ｄの１回転分に相当する時間に等しい設定時間だけ液状物質Ｓが吐出された時点で、コントローラ１０は正圧用切替バルブ１３Ａへの信号ｓ２の送出を止めると同時に、負圧用切替バルブ１３Ｂに信号ｓ３を送出する。これに伴って、正圧用切替バルブ１３Ａは閉じ、負圧用切替バルブ１３Ｂが開くことによってシリンジ８内の気圧は一気に減圧され、負圧となるので、吐出用ノズル１６からの液状物質Ｓの吐出が停止される。この際におけるシリンジ８内の減圧状態は、吐出用ノズル１６の先端にほぼ平坦に液状物質Ｓが留まっている状態が最も好ましいが、しかし液状物質の吐出の停止の応答性を高速にした上でこのように圧力を調整することは非常に難しい。減圧を緩やかに行うと、又は減圧が小さいと、液状物質の吐出の停止の応答性が悪くなって不必要に液状物質Ｓがディスク基板Ｄに吐出されたり、液ダレが生じ、好ましい塗膜の形成は不可能になる。また、減圧が強すぎると、減圧時に液状物質Ｓが吐出用ノズル１６の内部まで、更にはフレキシブルな配管部材１５の途中まで戻ってしまうことがあり、このことは液状物質Ｓに気泡が混入する大きな原因になるので避けなければならない。この実施例では、例えば、正圧は０．０５〜０．４ＭＰａ、負圧は０〜−３０ｋＰａの範囲である。

したがって、実施形態２では好ましい下記のような減圧方法を採用した。図６に示すように、圧力装置１４の負圧部は第１の負圧部１４Ａ、第２の負圧部１４Ｂとからなり、それぞれの負圧部は第１の負圧用切替バルブ１３Ｂ１、第２の負圧用切替バルブ１３Ｂ２を通して送気管１２に接続される。第１の負圧部１４Ａは強い第１の負の気圧を与え、第２の負圧部１４Ｂは第１の負の気圧よりも弱い圧力の第２の気圧を与える。前記第１の負の気圧は、吐出用ノズル１６の先端に存在する液状物質Ｓを吐出用ノズル１６の内部に吸い込む程度に大きな気圧である。例えば、−１０〜−３０ｋＰａの範囲である。前記第２の気圧は、吐出用ノズル１６の先端に存在する液状物質Ｓを吐出用ノズル１６の先端に維持する程度の圧力であり、前記第１の負の気圧よりも小さい気圧、例えば、０〜−５ｋＰａ程度である。吐出停止時には、コントローラ１０は、内蔵するシーケンスに従って、先ず第１の負圧用切替バルブ１３Ｂ１に信号を送って所定の短い期間Ｔ１だけ第１の負圧用切替バルブ１３Ｂ１を開き、吐出用ノズル１６から液状物質Ｓが吐出されるのを高速で停止させる。期間Ｔ１後、コントローラ１０は第１の負圧用切替バルブ１３Ｂ１への信号を遮断すると同時に、第２の負圧用切替バルブ１３Ｂ２に信号を与えて第２の負圧用切替バルブ１３Ｂ２を開き、吐出用ノズル１６の先端に存在する液状物質Ｓを吐出用ノズル１６の先端にほぼ水平に近い状態で維持する。この状態は次に正圧用切替バルブ１３Ａが開かれるまで維持される。このように減圧状態を２段に切り替えることによって、吐出用ノズル１６からの液状物質Ｓの吐出を高速で行えると同時に、液状物質Ｓを吐出用ノズル１６の先端に好ましい状態で維持できる。

以上述べたように、本発明の液状物質供給装置及び方法によれば、気泡の混入量が極めて少ない、特に所定のサイズよりも大きなサイズの気泡を含まない液状物質を被塗布部材に供給できるので、気泡を含まない塗膜を形成できる。なお、実施形態２では次世代光ディスクの塗膜を形成する例について述べたが、本発明によれば５０００ｃＰを超える粘度の高い液状物質にも対応することができ、そのような粘度の高い液状物質でも気泡の混入していない液状物質をノズルから吐出することができる。本発明は次世代ディスクに用いられる接着剤、カバー層形成用の液状樹脂に限ることなく、ＤＶＤに用いられる接着剤、液状樹脂、あるいは半導体の製造工程で用いられるフォトレジスト材料、半田ペーストなど様々な液状物質の供給に適用することができる。また、ディスク基板のような被塗布物の有無の検出は発光及び受光を利用した一般的な光センサなど他の検出方法でも勿論よい。なお、バルブ部材６の開閉制御はシーケンスに従って所定の間隔で行ってもよい。

本発明の実施形態１に係る液状物質供給装置１００を示す図である。本発明に係る液状物質供給装置１００における好ましい気泡除去用フィルタの一例を示す図である。本発明の実施形態２に係る液状物質供給装置２００を示す図である。本発明に係る液状物質供給装置２００における好ましい気送管の気圧付与先端部の一例及び一般的な構造を示す図である。本発明に係る液状物質供給装置２００における好ましい吐出用ノズルの先端部の一例を示す図である。本発明に係る液状物質供給装置２００における好ましい減圧機構の一例を示す図である。

符号の説明

１・・・貯蔵タンク
２Ａ〜２Ｅ・・・配管
２Ｘ・・・気泡回収用配管
３・・・ポンプ
４・・・フィルタ
５・・・加圧タンク
６・・・バルブ部材
７・・・気泡除去用フィルタ
７Ａ・・・気泡除去用フィルタ７の筐体部
７Ｂ・・・気泡除去用フィルタ７の流入口
７Ｃ１〜７Ｃｎ・・・気泡除去用フィルタ７のメッシュ板
７Ｄ・・・気泡除去用フィルタ７のスペーサ
７Ｅ・・・気泡除去用フィルタ７の流出口
８・・・シリンジ
８Ａ・・・シリンジ８の管部材
８Ｂ・・・シリンジ８のノズル
８Ｃ・・・シリンジ８の蓋部
９・・・液面検出用センサ
９Ａ・・・液面検出用センサ９の検知素子
９Ｂ・・・液面検出用センサ９の配線
１０・・・コントローラ
１１・・・配線
１２・・・送気管
１２Ａ・・・送気管１２の圧力付与先端部
１３・・・切替バルブ部材
１３Ａ・・・正圧用切替バルブ
１３Ｂ・・・負圧用切替バルブ
１３Ｂ１・・・第1の負圧用切替バルブ
１３Ｂ２・・・第２の負圧用切替バルブ
１４・・・圧力装置
１５・・・フレキシブルな配管部材
１６・・・吐出用ノズル
１７・・・回転処理装置
１８・・・回転ヘッド
１９・・・被塗布部材検出用センサ
２０・・・配線
Ｓ・・・液状物質
ＳＰ・・・球状の液状物質
Ｄ・・・ディスク基板

Claims

脱泡処理された液状物質を貯蔵する貯蔵タンクと、
前記液状物質に大気圧よりも高い正の圧力を与える加圧タンクと、
前記液状物質を吐出するノズルを有するシリンジと、
前記貯蔵タンクから、前記加圧タンクを通して前記シリンジに前記液状物質を流通させる流路を形成する流路部材と、
前記加圧タンクと前記シリンジとの間に設けられ、前記液状物質の通流を開始又は停止するバルブ部材と、
前記シリンジと前記バルブ部材との間に設けられ、前記流路部材を流れる前記液状物質から気泡を除去する気泡除去用フィルタと、
前記シリンジ内に大気圧よりも高い正の圧力を与えて前記ノズルから前記液状物質をディスク基板の上に吐出させる、又は前記シリンジ内に大気圧よりも低い負の圧力を与えて前記ノズルによる前記ディスク基板への前記液状物質の吐出を停止させる圧力付与機構と、
を備え、
前記気泡除去用フィルタは、前記液状物質の流入口と、前記液状物質の流出口と、前記流入口と前記流出口との間に備えられた微小孔を有する１枚以上のメッシュ板と、前記流入口と該流入口に近い最初の前記メッシュ板との間の上方の空部と、
を有し、
前記気泡除去用フィルタの前記空部には、前記液状物質を前記貯蔵タンクに回収するための液状物質回収用配管が接続され、
前記気泡除去用フィルタの前記流出口を前記シリンジの近傍に接続すると共に、前記流路部材の一部を構成する前記流出口から前記シリンジの管内までの流路は同一の内径で配設されることを特徴とする光ディスク用の液状物質供給装置。