JP2010247078A - 液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体を予め吐出して気泡を抜く処理を行わない場合であっても、スリット状の開口部から吐出される液体中に気泡が混入することを抑制することのできる液体吐出装置を提供する。
【解決手段】液体吐出装置は、処理液を貯留する貯留部２０と、処理液を吐出するスリット状の開口部４１と、スリット状の断面を有して貯留部２０とスリット状の開口部４１とを接続する接続通路４２とを備える。液体吐出装置は、貯留部２０内において接続通路４２の流路断面を覆うとともに、貯留部２０の下壁４３とで隙間２２を形成してその隙間２２から処理液を接続通路４２へ流入させる弁体部５０と、貯留部２０の下壁４３の表面と接続通路４２の内壁面とを滑らかに接続する貯留部２０側に凸の第１曲面部と、弁体部５０に設けられて第１曲面部と同じ側に凸であり同第１曲面部に対向する第２曲面部とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スリット状の開口部から液体を吐出する装置に関する。

この種の装置として、スリット状の開口部を有するスリットノズルの長手方向の両端部にレジスト液の供給口を設けるとともに、レジスト液を一時的に貯留するマニホールドにおいてレジスト液の供給口よりも高い位置にエア抜き孔を設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。そして、この特許文献１に記載のものは、供給口からマニホールドにレジスト液を供給してスリット状の開口部からレジスト液を吐出しつつ、レジスト液中に混入した気泡をエア抜き孔から排出している。

特開２００５−１４４３７６号公報

ところで、特許文献１に記載のものは、スリット状の開口部と同形状の断面を有してマニホールドと同開口部とを接続する接続通路を通じて、マニホールドからスリット状の開口部へとレジスト液が送られる。このため、特許文献１に記載のものにおいては、レジスト液中に混入した気泡がマニホールドにおいて接続通路へ向かうことを抑制することができるものの、マニホールドから接続通路へレジスト液が流入する際にレジスト液中に気泡が混入するおそれがある。

なお、レジスト液の塗布を行う前に、スリット状の開口部からレジスト液を予め吐出して気泡を抜く処理を行うことによりレジスト液と共に気泡を排出することもできるが、その場合には余分な工程が必要になるとともにレジスト液を無駄に消費することとなる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、液体を予め吐出して気泡を抜く処理を行わない場合であっても、スリット状の開口部から吐出される液体中に気泡が混入することを抑制することのできる液体吐出装置を提供することを主たる目的とするものである。

上記課題を解決するために、第１の発明は、液体を貯留する貯留部と、前記液体を吐出するスリット状の開口部と、スリット状の断面を有して前記貯留部と前記スリット状の開口部とを接続する接続通路とを備える液体吐出装置であって、前記貯留部内において前記接続通路の流路断面を覆うとともに、前記貯留部の内壁とで隙間を形成してその隙間から前記液体を前記接続通路へ流入させる変流部材と、前記貯留部の内壁面と前記接続通路の内壁面とを滑らかに接続する前記貯留部側に凸の第１曲面部と、前記変流部材に設けられて前記第１曲面部と同じ側に凸であり同第１曲面部に対向する第２曲面部とを備えることを特徴とする。

上記構成によれば、貯留部に貯留された液体が接続通路を通じてスリット状の開口部から吐出される。ここで、前記貯留部内において前記接続通路の流路断面を覆う変流部材によって、貯留部内の液体が接続通路へ向かう流れが遮られ、液体は貯留部の内壁と変流部材との隙間から接続通路へ流入する。この接続通路へ流入する液体は、前記貯留部の内壁面と前記接続通路の内壁面とを滑らかに接続する前記貯留部側に凸の第１曲面部と、前記変流部材に設けられて前記第１曲面部と同じ側に凸であり同第１曲面部に対向する第２曲面部との隙間を、これらの第１曲面部及び第２曲面部に沿うように流れる。このため、液体の流れは接続通路の内壁面の方向へ導かれることとなり、液体の流れが接続通路の内壁面から離間することが抑制される。したがって、貯留部から接続通路へ液体が流入する際に、液体の流れと接続通路の内壁面とに挟まれた気体が液体中に巻き込まれることを抑制することができる。その結果、液体を予め吐出して気泡を抜く処理を行わない場合であっても、スリット状の開口部から吐出される液体中に気泡が混入することを抑制することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記第２曲面部の曲率半径は、前記第１曲面部の曲率半径よりも大きく設定されているため、第２曲面部は液体の下流側ほど第１曲面部から離間することとなる。したがって、第２曲面部に沿って流れる液体は、接続通路の内壁面の方向へ導かれつつ、下流側は次第に接続通路の内壁面から離間する方向、すなわち接続通路の中心の方向へ広がるようになる。その結果、接続通路の流路断面内において液体の流量に偏りが生じることを抑制することができ、スリット状の開口部から液体をより均一に吐出することができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記液体の流れ方向において、前記第２曲面部の長さは、前記第１曲面部の長さよりも長く設定されているため、より広い範囲にわたって、第２曲面部により液体の流れを接続通路の内壁面の方向へ導くことができる。

第４の発明は、第１〜第３のいずれかの発明において、前記液体の流れ方向において、前記第２曲面部は、前記第１曲面部よりも下流側まで設けられているため、第１曲面部に沿って流れた液体を第２曲面部によって更に下流まで、接続通路の内壁面の方向へ導くことができる。

第５の発明は、第１〜第４のいずれかの発明において、前記貯留部の内壁と前記変流部材とが相対移動可能であり、この相対移動に基づいて同貯留部の内壁と同変流部材との隙間をシール可能であるため、液体を接続通路に流入させる圧力が生じている場合であっても、液体の吐出を止めておくことができる。

第６の発明は、第１〜第５のいずれかの発明において、前記貯留部の下部に前記接続通路が接続されるとともに、前記貯留部の内壁と前記変流部材との隙間が水平に配置され、前記液体の自重により生じる圧力によって前記スリット状の開口部から同液体を吐出することを特徴とする。

貯留部に貯留された液体を加圧して吐出する場合には、液体の圧力に分布が生じることにより、スリット状の開口部から液体が偏って吐出されるおそれがある。

この点、上記構成によれば、前記貯留部の下部に前記接続通路が接続されるとともに、前記貯留部の内壁と前記変流部材との隙間が水平に配置されているため、貯留部に貯留された液体の自重により生じる圧力は、貯留部の内壁と変流部材との隙間において均一となる。したがって、前記液体の自重により生じる圧力によって前記スリット状の開口部から同液体が吐出されるに際して、貯留部の内壁と変流部材との隙間から接続通路へ液体を均一の圧力で送ることができる。その結果、スリット状の開口部から液体をより均一に吐出することができる。

特に、第６の発明において、前記貯留部に貯留された前記液体を前記スリット状の開口部から全て吐出することにより、液体の吐出終了まで、貯留部の内壁と変流部材との隙間から接続通路へ液体を均一の圧力で送ることができるとともに、液体の吐出を途中で止めることによる液体の圧力変動に起因した気泡の発生を避けることができる。

第７の発明は、第６の発明において、前記第１曲面部は、前記スリット状の断面を有する前記接続通路の内壁面に沿って環状に設けられており、前記貯留部の内壁と前記変流部材とが相対移動可能であり、この相対移動に基づいて同貯留部の内壁と同変流部材との隙間を、前記第１曲面部から等距離の位置において環状にシール可能であることを特徴とする。

上記構成によれば、第６の発明と同様に、貯留部に貯留された液体の自重により生じる圧力は、貯留部の内壁と変流部材との隙間において均一となり、この隙間から接続通路へ液体を均一の圧力で送ることができる。ここで、第１曲面部は前記スリット状の断面を有する前記接続通路の内壁面に沿って環状に設けられており、この第１曲面部から等距離の位置において貯留部の内壁と変流部材との隙間が環状にシールされる。このため、貯留部の内壁と変流部材との相対移動により、この隙間がシールされた状態から液体の吐出を開始する場合には、環状の隙間から第１曲面部へと均等に液体が送られることとなる。したがって、接続通路の内壁面に沿って液体が均等に流入するため、スリット状の開口部から液体をより均一に吐出することができる。

第８の発明は、第６又は第７の発明において、前記貯留部の内壁面が前記接続通路に近付くほど低くなるように傾斜しているため、前記液体の自重により生じる圧力によって前記スリット状の開口部から同液体を吐出する構成において、貯留部に貯留された液体が重力により接続通路へ集まるようになる。その結果、貯留部に貯留された液体を残すことなく吐出することが可能となる。

液体吐出装置を示す断面図。 液体吐出装置を示す斜視図。 図２の液体吐出装置の貯留部および弁体部を示す斜視図。 図２の液体吐出装置の貯留部および接続通路を示す斜視図。 （ａ）は貯留部の下壁および接続通路の開口部を示す斜視図であり、（ｂ）は第１曲面部を拡大して示す斜視図。 （ａ）は図２の液体吐出装置の貯留部および弁体部を下方から見た斜視図であり、（ｂ）は第２曲面部を拡大して示す斜視図。 図１のＡ部分を拡大して示す断面図。 接続通路を側方から見た拡大断面図。 （ａ）は貯留部の下壁の変形例を示す斜視図であり、（ｂ）は貯留部の下壁および第１曲面部を拡大して示す斜視図。

以下、エッチングやめっきに用いられる処理液等の液体をスリット状の開口部から吐出する液体吐出装置に具現化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１及び図２に示すように、この液体吐出装置は、内部に液体の貯留部２０が設けられた本体としての第１本体１０及び第２本体４０と、貯留部２０内からスリット状の開口部４１へ向かう液体の流れを変化させる変流部材としての弁体部５０と、貯留部２０の内壁としての下壁４３と弁体部５０とを相対移動させる駆動部７０とを備えている。なお、液体吐出装置は、固定されて用いられるものであっても、移動させて用いられるものであってもよい。

上記本体は、第１本体１０と第２本体４０とが連結されて構成されている。これらの本体１０，４０の内部に液体の貯留部２０を構成する空洞が設けられている。この貯留部２０は、第１本体１０に凹部を設けるとともに、その凹部を覆うように第２本体４０を第１本体１０に組み付けることにより構成されている。第１本体１０と第２本体４０との間にはシール部材２１が設けられており、貯留部２０内の処理液がこれらの間から漏れないようにシールされている。なお、貯留部２０に貯留されてスリット状の開口部４１から吐出される液体として、エッチングやめっきに用いられる処理液に限らず、半導体の製造工程に用いられるレジスト等の他の液体を採用することもできる。

図３を併せて参照して、貯留部２０について説明する。図３に破線で示すように、貯留部２０は略直方体状に形成されている。貯留部２０の容積は、液体吐出装置が１回の処理で吐出する処理液を貯留することのできる大きさに設定されている。すなわち、貯留部２０の容積は、１回の処理で吐出される処理液の体積と貯留部２０内に収納される弁体部５０等の部材の体積との合計に等しく、又はそれよりも若干大きく設定されている。そして、液体吐出装置において１回の処理に用いられる量の処理液が貯留部２０に貯留され、貯留部２０に貯留された全ての処理液が１回の処理で吐出される。具体的には、貯留部２０の容積は数百ｍｌに設定されている。

貯留部２０は、第１本体１０に設けられた供給ポート１１及び通気ポート１２を介して第１本体１０の外部と連通している。供給ポート１１には、液体としての処理液を貯留部２０に供給する供給通路が接続される。通気ポート１２には、貯留部２０に気体としての空気を流入出させる通気通路が接続される。このため、供給ポート１１を通じて貯留部２０内に処理液が供給される際には、通気ポート１２を通じて貯留部２０から空気が流出する。また、スリット状の開口部４１から貯留部２０内の処理液が吐出される際には、通気ポート１２を通じて貯留部２０へ空気が流入する。したがって、貯留部２０への処理液の供給と、貯留部２０からの処理液の排出とを円滑に行うことができる。なお、通気通路を省略して通気ポート１２を大気に開放した状態にしてもよい。

弁体部５０を省略した図４を併せて参照して、第２本体４０に設けられた接続通路４２について説明する。接続通路４２は、スリット状の断面を有しており、貯留部２０とスリット状の開口部４１とを接続している（図１参照）。接続通路４２は、貯留部２０の下部に接続されており、貯留部２０の内壁としての下壁４３に開口している。すなわち、接続通路４２の上端部が、接続通路４２の貯留部２０への開口部４４となっている。このため、貯留部２０に貯留された処理液は、重力の作用により、貯留部２０の下部に開口する接続通路４２へと流入する。ここで、貯留部２０の下壁４３の表面は平坦に形成されており、この下壁４３の表面が水平に配置されている。このため、貯留部２０に貯留された処理液は、貯留部２０内に留まることなく、略全て接続通路４２へと流入する。

接続通路４２は、第２本体４０を貫通するように形成されており、スリット状の開口部４１と同形状かつ同寸法の断面を有している。換言すれば、接続通路４２の端部がスリット状の開口部４１、すなわち液体の吐出口を構成している。接続通路４２の流路断面およびスリット状の開口部４１は、短辺の長さ（スリット幅）が一定に形成されている。具体的には、接続通路４２の流路断面およびスリット状の開口部４１の短辺の長さ（スリット幅）は数ｍｍに設定されている。

スリット状の開口部４１の開口面が水平に配置されており、開口部４１は鉛直下方に開口している。そして、貯留部２０及び開口部４１にそれぞれ接続された接続通路４２は、鉛直方向に延びるように配置されている。具体的には、接続通路４２の内壁面は鉛直方向に延びるように設けられている。このため、貯留部２０に貯留された処理液は、自重により生じる圧力によって接続通路４２を下方へ流通し、スリット状の開口部４１から吐出される。特に、接続通路４２の流路断面の短辺の長さ（スリット幅）が、数ｍｍというように比較的大きく設定されている。このため、液体としてレジスト等の相対的に粘度の高いものが用いられたとしても、液体の自重により生じる圧力によって、接続通路４２を通じてスリット状の開口部４１から液体を吐出させることができる。

図１及び図３に示すように、貯留部２０内には、接続通路４２の流路断面を覆うとともに、貯留部２０の内壁（下壁４３）とで隙間２２を形成してその隙間２２から処理液を接続通路４２へ流入させる変流部材（弁体部５０）が収納されている。弁体部５０は、貯留部２０内において接続通路４２の流路断面、すなわち貯留部２０に開口する接続通路４２の開口部４４を覆っている。このため、貯留部２０内の処理液が接続通路４２へ向かう流れは弁体部５０によって遮られ、処理液が接続通路４２へ直接的に流入することが抑制される。したがって、貯留部２０に貯留された処理液は、貯留部２０の内壁としての下壁４３と弁体部５０との隙間２２から接続通路４２へと流入する。隙間２２は、開口部４４を囲むように設けられるとともに、水平に配置されている。このため、貯留部２０に貯留された処理液の自重により生じる圧力は、開口部４４を囲むように設けられた隙間２２において均一となる。

貯留部２０の下壁４３と弁体部５０とは相対移動可能に設けられており、この相対移動に基づいて下壁４３と弁体部５０との間がシールされる。すなわち、貯留部２０の下壁４３と弁体部５０との相対移動に基づいて隙間２２の幅が調節されることにより、この隙間２２から接続通路４２に流入する処理液の流量が調節される。そして、この隙間２２の幅が０にされた場合に、下壁４３と弁体部５０との間がシールされる。このとき、開口部４４を囲むように設けられた隙間２２の幅が０になるように、下壁４３と弁体部５０との間は環状にシールされる。なお、図１は、隙間２２から接続通路４２へ処理液が流入する状態、すなわち弁体部５０が接続通路４２を開いた状態を示している。

弁体部５０は、駆動部７０による駆動に基づいて、貯留部２０の下壁４３と弁体部５０との間をシールした状態から、隙間２２から接続通路４２へ処理液が流入する状態まで制御される。具体的には、弁体部５０は、連結部としての摺動部７１及び支持部７２を介して、可動部としてのピストンに連結されている。摺動部７１は、第１本体１０に設けられた貫通孔７４に摺動可能に挿入されている。摺動部７１及び弁体部５０は、接続通路４２の延長上、すなわち接続通路４２の開口部４４の上方に設けられている。このため、弁体部５０は、接続通路４２の開口部４４に対して垂直に近接および離間される。ここで、摺動部７１は互いに離間して２箇所に設けられているため、摺動部７１を中心とした弁体部５０の回転を抑制することができる。なお、摺動部７１と貫通孔７４との間はシール部材７３によってシールされている。このため、貯留部２０内の処理液が貫通孔７４を通じて第１本体１０の外部に流出することが抑制されている。

ピストンは、シリンダ７６内に往復動可能に収納されており、操作ポート７５を通じて給排されるエアによる操作圧に基づいて往復駆動される。具体的には、操作ポート７５の一方にエアを供給することにより、ピストンは支持部７２及び摺動部７１を介して弁体部５０を接続通路４２の開口部４４に近付ける方向へ移動させる。また、操作ポート７５の他方にエアを供給することにより、ピストンは支持部７２及び摺動部７１を介して弁体部５０を接続通路４２の開口部４４から離間させる方向へ移動させる。このため、接続通路４２の開口部４４に対する弁体部５０の近接および離間を共にエアによる操作圧に基づいて比較的大きな力で且つ迅速に行うことができる。

弁体部５０が接続通路４２を開いた状態における貯留部２０の下壁４３と弁体部５０との隙間２２の幅を調節する調節ねじ７８が設けられている（図１参照）。調節ねじ７８は、弁体部５０に連結された支持部７２に当接することにより、弁体部５０が接続通路４２を開いた状態における弁体部５０の位置、すなわち接続通路４２を閉じた状態から開いた状態までの弁体部５０の移動幅を調節する。具体的には、第１本体１０に基台７９が連結されており、基台７９はシリンダ７６，支持部７２，摺動部７１，弁体部５０等を支持している。この基台７９に調節ねじ７８が進退可能に取り付けられている。そして、調節ねじ７８のねじ込み量を調節することにより、支持部７２の端面７２ａに当接する調節ねじ７８の端部７８ａの位置、換言すれば調節ねじ７８の端部７８ａから貯留部２０の下壁４３までの距離を調節することができる。

次に、図５〜７を参照して、貯留部２０の下壁４３の表面と接続通路４２の内壁面とを滑らかに接続する貯留部２０側へ凸の第１曲面部４４ａと、弁体部５０に設けられて第１曲面部４４ａと同じ側に凸であり第１曲面部４４ａに対向する第２曲面部５１ａとについて説明する。なお、図５（ａ）は貯留部２０の下壁４３及び接続通路４２の開口部４４を示す斜視図であり、図５（ｂ）は第１曲面部４４ａを拡大して示す斜視図である。図６（ａ）は貯留部２０および弁体部５０を示す斜視図であり、（ｂ）は第２曲面部５１ａを拡大して示す斜視図である。図７は図１のＡ部分を拡大して示す断面図である。

図５（ａ），（ｂ）に示すように、接続通路４２の開口部４４は、スリット状に形成されており、その両端部が半円形状とされている。このため、開口部４４の周縁は、一対の直線部が両端で円弧により接続された形状となっている。そして、接続通路４２の開口部４４には、全周にわたって第１曲面部４４ａが設けられている。第１曲面部４４ａは、貯留部２０の下壁４３の表面と接続通路４２の内壁面とを滑らかに接続する曲面部であり、貯留部２０側に凸の曲面部として構成されている。すなわち、貯留部２０の下壁４３の表面と接続通路４２の内壁面とは垂直に設けられており、第１曲面部４４ａはこれらの面を連続的に傾きが変化する曲面によって接続している。第１曲面部４４ａは、接続通路４２の開口部４４の両端においても連続的に形成されている。

図６（ａ），（ｂ）に示すように、弁体部５０には、接続通路４２の方向へ突出する筋状の突部５１が設けられており、この突部５１の表面によって第２曲面部５１ａが構成されている。突部５１は、弁体部５０の延びる方向、すなわちスリット状に形成された接続通路４２の開口部４４の延びる方向に沿って延びている。弁体部５０には、突部５１を囲むようにシール部材５６が設けられている。シール部材５６はＯリングにより構成されている。そして、弁体部５０が接続通路４２を閉じた状態において、突部５１の一部は接続通路４２内に収容される。このとき、シール部材５６は、接続通路４２の開口部４４を囲んだ状態となり、貯留部２０の下壁４３と弁体部５０との間を環状にシールする。

図７に図１のＡ部分を拡大して示すように、弁体部５０が接続通路４２の開口部４４、すなわち第１曲面部４４ａから離間する方向へ駆動された状態において、シール部材５６は下壁４３から離間している。この状態において、第１曲面部４４ａと第２曲面部５１ａとは対向して設けられている。第２曲面部５１ａは、貯留部２０側に凸の第１曲面部４４ａと同じ側に凸であり、第１曲面部４４ａに沿うように延びている。ここで、第２曲面部５１ａの曲率半径は、第１曲面部４４ａの曲率半径よりも大きく設定されている。例えば、第１曲面部４４ａの曲率半径が０．８ｍｍ、第２曲面部５１ａの曲率半径が１．９ｍｍというように、第２曲面部５１ａの曲率半径が第１曲面部４４ａの曲率半径の略２倍に設定されている。

そして、第１曲面部４４ａおよび第２曲面部５１ａの最上流側の部分は互いに平行に、具体的には共に水平に配置されている。このため、第１曲面部４４ａと第２曲面部５１ａとの間隔は、処理液の流れの下流側ほど広くなっている。また、この状態において、弁体部５０の突部５１の端部、すなわち第２曲面部５１ａの下流側の端部は、貯留部２０の内壁としての下壁４３の表面よりも接続通路４２側へ入り込んだ状態とされている。このため、貯留部２０の下壁４３の表面に沿って流れた処理液は、接続通路４２へ流入する際に第２曲面部５１ａに当たることとなる。

さらに、処理液の流れ方向において、第２曲面部５１ａの長さは第１曲面部４４ａの長さよりも長く設定されている。より具体的には、処理液の流れ方向において、第２曲面部５１ａは、第１曲面部４４ａよりも下流側まで設けられている。このため、隙間２２から接続通路４２へ流入する処理液は、第２曲面部５１ａによって下流側までより広い範囲にわたって、接続通路４２の内壁面４２ａの方向へ導かれる。

接続通路４２への処理液の流入を止める場合には、弁体部５０が接続通路４２の開口部４４、すなわち第１曲面部４４ａに近接するように駆動される。そして、貯留部２０の下壁４３にシール部材５６が当接して、下壁４３と弁体部５０との間がシールされる。ここで、シール部材５６は、第１曲面部４４ａから等距離の位置に環状に設けられている。このため、弁体部５０は、貯留部２０の下壁４３と弁体部５０との間を、第１曲面部４４ａから等距離の位置において環状にシールする。

なお、シール部材５６は、開口側よりも奥側が広がっているいわゆる蟻溝に形成された溝部５７に挿入されている。このため、弁体部５０が駆動されて貯留部２０の下壁４３にシール部材５６が繰り返し当接しても、溝部５７からシール部材５６が外れにくくなるとともに、下壁４３と弁体部５０との間のシール性を向上させることができる。さらに、駆動部７０は、エアによる操作圧に基づいて比較的大きな力で且つ迅速に弁体部５０を往復駆動する。このため、弁体部５０が接続通路４２を閉じた状態から、弁体部５０を迅速に駆動して、接続通路４２を開いて処理液を吐出した後に再び接続通路４２を閉じることにより、シール部材５６が下壁４３に当接して変形した形状のまま維持され易くなる。したがって、下壁４３に当接する際のシール部材５６の変形に起因した処理液の圧力変動を抑制することができ、処理液中に気泡が発生することを抑制することができる。

こうした構成を備える液体吐出装置の作用について、図８を参照して説明する。なお、図８は、貯留部２０から接続通路４２へ処理液が流入する状態において、接続通路４２を側方から見た拡大断面図である。

まず、液体吐出装置が処理液の吐出を行う前の状態においては、貯留部２０に１回の処理で用いられる量の処理液が貯留されており、貯留部２０の下壁４３と弁体部５０との間がシール部材５６によってシールされている。ここで、隙間２２は水平に配置されているため、シール部材５６により環状にシールされる位置では、処理液の自重により生じる圧力は均一となる。さらに、処理液は、第１曲面部４４ａから等距離の位置において、シール部材５６によってシールされている。この状態から、弁体部５０が接続通路４２の開口部４４、すなわち第１曲面部４４ａから離間する方向へ駆動される。そして、弁体部５０に連結された上記支持部７２の端面７２ａが上記調節ねじ７８の端部７８ａに当接すると、弁体部５０が停止した状態となり、図８に示すように、貯留部２０の下壁４３と弁体部５０との間に隙間２２が形成された状態となる。

このとき、隙間２２以外から接続通路４２へ向かう処理液の流れは弁体部５０によって遮られるため、処理液は隙間２２を通過して接続通路４２の方向へ流れる。そして、この処理液は、重力の作用によって、すなわち処理液の自重により生じる圧力によって、開口部４４の全周にわたって設けられた第１曲面部４４ａに沿って接続通路４２へ流入する。さらに、隙間２２を流れる処理液は、弁体部５０に設けられた第２曲面部５１ａに当たって、第２曲面部５１ａに沿う方向へと導かれる。このため、処理液は、第１曲面部４４ａと第２曲面部５１ａとの隙間を、これらの第１曲面部４４ａ及び第２曲面部５１ａに沿うように流れる。したがって、処理液の流れは接続通路４２の内壁面４２ａの方向へ導かれる。

また、第２曲面部５１ａの曲率半径は、第１曲面部４４ａの曲率半径よりも大きく設定されているため、第１曲面部４４ａと第２曲面部５１ａとの間隔は処理液の下流側ほど大きくなる。このため、処理液は下流側ほど接続通路４２の中心方向に広がることとなり、接続通路４２の開口部４４において平行に設けられた両側の第１曲面部４４ａから接続通路４２に流入する処理液が合流する。したがって、処理液は接続通路４２の流路断面の全体を流れることとなり、接続通路４２内の気体としての空気は処理液によって上記スリット状の開口部４１の方向へ押し出される。これにより、処理液の吐出前に接続通路４２内に存在する空気が処理液内に混入することが抑制される。

そして、貯留部２０に貯留された処理液が全て吐出されると、弁体部５０が接続通路４２の開口部４４、すなわち第１曲面部４４ａへ近接する方向へ駆動される。そして、弁体部５０に設けられたシール部材５６が貯留部２０の下壁４３に当接すると、弁体部５０が停止した状態となり、貯留部２０の下壁４３と弁体部５０との間がシールされた状態となる。その後、貯留部２０に処理液が供給されて上記の工程が繰り返される。

以上詳述した本実施形態は以下の利点を有する。

貯留部２０に貯留された処理液が接続通路４２を通じてスリット状の開口部４１から吐出される。ここで、貯留部２０内において接続通路４２の流路断面を覆う弁体部５０によって、貯留部２０内の処理液が接続通路４２へ向かう流れが遮られ、処理液は貯留部２０の下壁４３と弁体部５０との隙間２２から接続通路４２へ流入する。この接続通路４２へ流入する処理液は、貯留部２０の下壁４３の表面と接続通路４２の内壁面４２ａとを滑らかに接続する貯留部２０側に凸の第１曲面部４４ａと、弁体部５０に設けられて第１曲面部４４ａと同じ側に凸であり同第１曲面部４４ａに対向する第２曲面部５１ａとの隙間を、これらの第１曲面部４４ａ及び第２曲面部５１ａに沿うように流れる。このため、処理液の流れは接続通路４２の内壁面４２ａの方向へ導かれることとなり、処理液の流れが接続通路４２の内壁面４２ａから離間することが抑制される。したがって、貯留部２０から接続通路４２へ処理液が流入する際に、処理液の流れと接続通路４２の内壁面４２ａとに挟まれた空気が処理液中に巻き込まれることを抑制することができる。その結果、処理液を予め吐出して気泡を抜く処理を行わない場合であっても、スリット状の開口部４１から吐出される処理液中に気泡が混入することを抑制することができる。

第２曲面部５１ａの曲率半径は、第１曲面部４４ａの曲率半径よりも大きく設定されているため、第２曲面部５１ａは処理液の下流側ほど第１曲面部４４ａから離間することとなる。したがって、第２曲面部５１ａに沿って流れる処理液は、接続通路４２の内壁面４２ａの方向へ導かれつつ、下流側は次第に接続通路４２の内壁面４２ａから離間する方向、すなわち接続通路４２の中心の方向へ広がるようになる。その結果、接続通路４２の流路断面内において処理液の流量に偏りが生じることを抑制することができ、スリット状の開口部４１から処理液をより均一に吐出することができる。

処理液の流れ方向において、第２曲面部５１ａの長さは、第１曲面部４４ａの長さよりも長く設定されているため、より広い範囲にわたって、第２曲面部５１ａにより処理液の流れを接続通路４２の内壁面４２ａの方向へ導くことができる。

処理液の流れ方向において、第２曲面部５１ａは、第１曲面部４４ａよりも下流側まで設けられているため、第１曲面部４４ａに沿って流れた処理液を第２曲面部５１ａによって更に下流まで、接続通路４２の内壁面４２ａの方向へ導くことができる。

貯留部２０の下壁４３と弁体部５０とが相対移動可能であり、この相対移動に基づいて同貯留部２０の下壁４３と同弁体部５０との隙間２２をシール可能であるため、処理液を接続通路４２に流入させる圧力が生じている場合であっても、処理液の吐出を止めておくことができる。

貯留部２０に貯留された処理液を加圧して吐出する場合には、処理液の圧力に分布が生じることにより、スリット状の開口部４１から処理液が偏って吐出されるおそれがある。

この点、貯留部２０の下部に接続通路４２が接続されるとともに、貯留部２０の下壁４３と弁体部５０との隙間２２が水平に配置されているため、貯留部２０に貯留された処理液の自重により生じる圧力は、貯留部２０の下壁４３と弁体部５０との隙間２２において均一となる。したがって、処理液の自重により生じる圧力によってスリット状の開口部４１から同処理液が吐出されるに際して、貯留部２０の下壁４３と弁体部５０との隙間２２から接続通路４２へ処理液を均一の圧力で送ることができる。その結果、スリット状の開口部４１から処理液をより均一に吐出することができる。

特に、貯留部２０に貯留された処理液をスリット状の開口部４１から全て吐出するため、処理液の吐出終了まで、貯留部２０の下壁４３と弁体部５０との隙間２２から接続通路４２へ処理液を均一の圧力で送ることができるとともに、処理液の吐出を途中で止めることによる処理液の圧力変動に起因した気泡の発生を避けることができる。

上述したように、貯留部２０に貯留された処理液の自重により生じる圧力は、貯留部２０の下壁４３と弁体部５０との隙間２２において均一となり、この隙間２２から接続通路４２へ処理液を均一の圧力で送ることができる。ここで、第１曲面部４４ａはスリット状の断面を有する接続通路４２の内壁面４２ａに沿って環状に設けられており、この第１曲面部４４ａから等距離の位置において貯留部２０の下壁４３と弁体部５０との隙間が環状にシールされる。このため、貯留部２０の下壁４３と弁体部５０との相対移動により、この隙間がシールされた状態から処理液の吐出を開始する場合には、環状の隙間２２から第１曲面部４４ａへと均等に処理液が送られることとなる。したがって、接続通路４２の内壁面４２ａに沿って処理液が均等に流入するため、スリット状の開口部４１から処理液をより均一に吐出することができる。

上記実施形態に限定されず、例えば次のように実施することもできる。

上記実施形態では、接続通路４２が開口する下壁４３の表面を平坦に形成して水平に配置したが、図９（ａ），（ｂ）に示すように、貯留部２０の下壁１４３の表面が接続通路４２に近付くほど低くなるように傾斜していてもよい。この場合には、処理液の自重により生じる圧力によってスリット状の開口部４１から同処理液を吐出する構成において、貯留部２０に貯留された処理液が重力により接続通路４２へ集まるようになる。その結果、貯留部２０に貯留された処理液を残すことなく吐出することが可能となる。なお、貯留部２０の下壁１４３の表面を傾斜させたことに対応して、下壁１４３の表面に対向する弁体部５０の表面を傾斜させることが望ましい。

上記実施形態では、シール部材５６は、第１曲面部４４ａから等距離の位置に環状に設けられており、弁体部５０は、貯留部２０の下壁４３と弁体部５０との間を、第１曲面部４４ａから等距離の位置において環状にシールするようにした。しかしながら、弁体部５０は、貯留部２０の下壁４３と弁体部５０との間を、第１曲面部４４ａから必ずしも等距離の位置においてシールしなくてもよい。

上記実施形態では、液体吐出装置において１回の処理に用いられる量の処理液が貯留部２０に貯留され、１回の処理において貯留部２０に貯留された全ての処理液が吐出されるようにした。これに対して、貯留部２０の容積を拡大して１回の処理に用いられる量よりも多い処理液を貯留部２０に貯留するとともに、１回の処理においては貯留部２０に貯留された処理液の一部が吐出されるようにしてもよい。この場合には、貯留部２０に処理液が残った状態で処理液を補充することができるため、処理液の吐出後に貯留部２０の下壁４３と弁体部５０との隙間等に空気が入り込むことを抑制することができる。このため、スリット状の開口部４１から吐出される処理液中に気泡が混入することを抑制することができる。

上記実施形態では、処理液の自重により生じる圧力によってスリット状の開口部４１から同処理液が吐出されるようにしたが、それに加えて処理液をエア等で加圧することもできる。

上記実施形態では、貯留部２０の下壁４３と弁体部５０との隙間２２が水平に配置されるようにしたが、この隙間２２が若干傾斜していてもよい。また、上記実施形態では、接続通路４２が鉛直方向に延びるように配置したが、接続通路４２が鉛直方向から若干傾斜して延びるように配置してもよい。

上記実施形態では、弁体部５０が駆動部７０によって駆動されるようにしたが、貯留部２０の下壁４３が駆動されることによって、貯留部２０の下壁４３と弁体部５０とが相対移動する構成を採用することもできる。また、貯留部２０の内壁としての下壁４３と変流部材としての弁体部５０との隙間をシールする構成に限らず、貯留部２０に処理液を供給する供給通路等に設けられた遮断弁等によって処理液の吐出を止める構成を採用することもできる。この場合であっても、第１曲面部４４ａ及び第２曲面部５１ａに沿うように処理液が流れることにより、処理液の流れが接続通路４２の内壁面４２ａから離間することを抑制することができるといった作用効果は奏することができる。

上記実施形態では、処理液の流れ方向において、第２曲面部５１ａの長さは、第１曲面部４４ａの長さよりも長く設定されるとともに、第２曲面部５１ａは、第１曲面部４４ａよりも下流側まで設けられるようにしたが、これらの一方の構成のみを採用することもできる。また、その場合において、第２曲面部５１ａの曲率半径は、第１曲面部４４ａの曲率半径よりも大きく設定されているといった構成を採用しないようにすることもできる。すなわち、これらの構成の少なくとも１つを採用して任意に組み合わせることができる。

上記実施形態では、スリット状の開口部４１と接続通路４２の断面とを同形状かつ同寸法にしたが、スリット状の開口部４１に近付くほど接続通路４２の流路断面積が徐々に小さくなる構成や、非平行に設けられた接続通路４２の開口部４４とスリット状の開口部４１とを緩やかに曲がる接続通路４２が接続する構成等、スリット状の断面を有するその他の接続通路を備える構成を採用することもできる。

上記実施形態では、スリット状の開口部４１の短辺の長さ（スリット幅）が一定の構成を採用したが、短辺の長さ（スリット幅）が部分的に異なる構成を採用することもできる。また、スリット状の開口部４１の短辺の長さ（スリット幅）を数ｍｍに設定したが、短辺の長さ（スリット幅）は任意に変更することができる。具体的には、スリット状の開口部４１の短辺の長さ（スリット幅）を数百μｍに設定することもできる。

上記実施形態では、接続通路４２の開口部４４の全周にわたって第１曲面部４４ａを設けるとともに、この第１曲面部４４ａに対向するように、すなわち弁体部５０に設けられた突部５１の全周にわたって、第２曲面部５１ａを設けるようにしたが、これらの第１曲面部４４ａ及び第２曲面部５１ａの一部を省略することもできる。その場合であっても、第１曲面部４４ａ及び第２曲面部５１ａが設けられた部分においては、処理液の流れが接続通路４２の内壁面４２ａの方向へ導かれることとなり、処理液の流れと接続通路４２の内壁面４２ａとに挟まれた気体が処理液中に巻き込まれることを抑制することができる。

２０…貯留部、２２…隙間、４１…スリット状の開口部、４２…接続通路、４３…内壁としての下壁、４４ａ…第１曲面部、５０…変流部材としての弁体部、５１ａ…第２曲面部。

Claims (8)

1. 液体を貯留する貯留部と、前記液体を吐出するスリット状の開口部と、スリット状の断面を有して前記貯留部と前記スリット状の開口部とを接続する接続通路とを備える液体吐出装置であって、
   前記貯留部内において前記接続通路の流路断面を覆うとともに、前記貯留部の内壁とで隙間を形成してその隙間から前記液体を前記接続通路へ流入させる変流部材と、
   前記貯留部の内壁面と前記接続通路の内壁面とを滑らかに接続する前記貯留部側に凸の第１曲面部と、
   前記変流部材に設けられて前記第１曲面部と同じ側に凸であり同第１曲面部に対向する第２曲面部と
   を備えることを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記第２曲面部の曲率半径は、前記第１曲面部の曲率半径よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記液体の流れ方向において、前記第２曲面部の長さは、前記第１曲面部の長さよりも長く設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
4. 前記液体の流れ方向において、前記第２曲面部は、前記第１曲面部よりも下流側まで設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
5. 前記貯留部の内壁と前記変流部材とが相対移動可能であり、この相対移動に基づいて同貯留部の内壁と同変流部材との隙間をシール可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
6. 前記貯留部の下部に前記接続通路が接続されるとともに、前記貯留部の内壁と前記変流部材との隙間が水平に配置され、
   前記液体の自重により生じる圧力によって前記スリット状の開口部から同液体を吐出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
7. 前記第１曲面部は、前記スリット状の断面を有する前記接続通路の内壁面に沿って環状に設けられており、
   前記貯留部の内壁と前記変流部材とが相対移動可能であり、この相対移動に基づいて同貯留部の内壁と同変流部材との隙間を、前記第１曲面部から等距離の位置において環状にシール可能であることを特徴とする請求項６に記載の液体吐出装置。
8. 前記貯留部の内壁面が前記接続通路に近付くほど低くなるように傾斜していることを特徴とする請求項６又は７に記載の液体吐出装置。

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