JP5320258B2 - バルブ及び塗布装置 - Google Patents

Description

本発明は、バルブ及びこのバルブを備え基板に塗布液を塗布する塗布装置に関する。

液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイには、ガラス基板上にレジスト液（塗布液）が塗布された塗布基板が使用されている。この塗布基板を製造する装置として、例えば特許文献１に記載の塗布装置が使用されている。
この塗布装置は、ステージ上の基板に対して塗布液を吐出する口金を有する塗布ユニットと、塗布液を溜めているタンクを有する液ユニットと、タンクの塗布液を口金に送るポンプとを備えている。

特開２００８−２３８１４４号公報（図１参照）

このような塗布装置では、タンク内の塗布液をポンプによって配管を通じて口金まで送り出し、塗布液を口金から吐出させる通常の塗布作業の他に、保守管理のために前記配管内に洗浄流体等を流すことがあり、このために、配管の途中に分岐部や各種バルブが設けられる。
例えば、図１１に示しているように、通常の塗布作業では、主流路９１を一方９１Ａから他方９１Ｂへ向かって塗布液を流す必要があるが、保守管理のために、一方９１Ａから流れてきた塗布液や洗浄流体を、主流路９１の途中で分岐させた副流路９２へと流し、排出する場合がある。このために、副流路９２の下流側に開閉バルブ９３を設け、閉じた状態とすることで、通常の塗布作業では、塗布液を主流路９１の一方９１Ａから他方９１Ｂへ向かって流すことができ、開いた状態とすることで、保守管理のために、塗布液や洗浄流体を副流路９２側へ流し、排出させることができる。

しかし、図１１に示している従来の構成では、通常の塗布作業を行っている間、分岐部９４から開閉バルブ９３までの副流路９２の区間に塗布液が多く滞留してしまう。塗布液が流路に継続して滞留すると、やがてその塗布液が僅かに固まったりする等、塗布液の状態や特性が変わってしまう場合がある。そして、このような塗布液が、やがて口金から吐出されてしまうと、例えば、固まった塗布液が口金で詰まるおそれがあり、また、このような塗布液が塗布された基板は、品質が低く不良品となるおそれがある。

そこで本発明は、液体が多く滞留してしまうのを防ぐことができるバルブ、及び、このようなバルブを備えることで塗布液（前記液体）の状態や特性が変わってしまうのを防ぐことができる塗布装置を提供することを目的とする。

本発明は、流入ポート及び流出ポートを端部に有する断面円形の主流路と、この主流路の途中から分岐して他の流出ポートへと繋がる副流路と、前記主流路と前記副流路との間に設けられている弁室と、を備え、前記主流路の流体が前記副流路へ流れない第一状態と前記主流路の流体が前記副流路へ流れることができる第二状態とのいずれか一方の状態に切り換えるバルブであって、前記主流路を構成している周壁に当該主流路の中心線と直交する中心線を有するように形成された開口穴を、開閉切り換える弁体を前記弁室に備え、前記主流路のうちの前記開口穴が形成されている流路部分と、前記弁体を収容する前記弁室を構成する空間部分とを、同一部材で形成し、かつ、前記主流路の中心線から、前記第一状態にある前記弁体の閉塞面までの距離を、前記主流路の半径とほぼ同一とすることによって、当該第一状態で、前記閉塞面は、前記周壁の一部となって当該周壁において欠損している前記開口穴を補うようにして塞いでいることを特徴とする。
本発明によれば、主流路の流体が副流路に流れない第一状態で、弁体が、主流路を構成している周壁の一部となって当該周壁に形成された開口穴を塞いでいるので、この第一状態では、主流路と弁体との間に流体が多く滞留することを防ぐことができる。

また、前記バルブにおいて、前記主流路と、前記弁体を収納している弁室とが、前記開口穴によって繋がっていて、前記開口穴の前記主流路側の縁部と、前記開口穴の前記弁室側の縁部とが、一部で共通している構成とすることができる。
すなわち、主流路と弁室との間の壁において、その厚さが極めて薄い部分が存在している。なお、極めて薄いとは、実際は主流路を流れる流体に圧力が作用している等の理由から、その圧力等に耐えられる設計上必要な最小の厚さを有している程度であることを意味している。

また、前記主流路に流れてきた流体に微少な気泡が含まれる場合、その気泡は主流路の頂部に集まる。そこで、前記開口穴は、前記主流路の周壁の内の底部に、その中心線が下方に向いて形成されている、又は、前記主流路の周壁の内の側部に、その中心線が水平方向に向いて形成されているのが好ましい。
このため、流体に気泡が含まれていても、その気泡が開口穴に残留することを防ぐことができる。

また、本発明の塗布装置は、塗布液を吐出する口金と、前記塗布液を前記口金側に送るポンプと、前記塗布液が流れる流路の当該塗布液又は当該流路を洗浄するために流した洗浄流体を排出するために、当該流路の途中に設けられたバルブとを備え、このバルブが、本発明の前記バルブであり、前記他の流出ポートから前記排出を行うことを特徴とする。
本発明の塗布装置によれば、前記バルブを備えていることから、その主流路と弁体との間に流体が多く滞留するのを防ぐことができるため、塗布液や洗浄流体を排出することができる構成でありながら、このようなバルブ内で、当該塗布液や洗浄流体が多く滞留することを防ぐことができる。なお、塗布液が継続して滞留すると僅かに固まったりする等、塗布液の状態や特性が変わってしまうおそれがあるが、本発明によれば、これを防止することが可能となる。

本発明のバルブによれば、主流路の流体が副流路に流れない第一状態で、主流路と弁体との間に流体が多く滞留することを防ぐことができる。そして、塗布液が継続して滞留すると僅かに固まったりする等、塗布液の状態や特性が変わってしまうおそれがあるが、本発明の塗布装置によれば、前記バルブを備えていることから、バルブにおいて、塗布液や洗浄流体（液体）が多く滞留することを防ぐことができるので、これを防止することが可能となる。

塗布装置の概略構成を示している説明図である。 塗布装置が備えている各部の配管を説明している配管図である。 液換えの方法（方法１）を説明する配管図である。 液換えの方法（方法１）を説明する配管図である。 液換えの方法（方法１）を説明する配管図である。 液換えの方法（方法２）を説明する配管図である。 液換えの方法（方法２）を説明する配管図である。 液換えの方法（方法２）を説明する配管図である。 廃液バルブを正面から見た断面図である。 図９の矢印Ｂの方向から見た断面図である。 従来の塗布装置が備えている配管の構成を示している説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔塗布装置の構成〕
図１は本発明の塗布装置の概略構成を示している説明図である。この塗布装置は、塗布液が塗布される基板Ｗを載せるステージ１８及びこの基板Ｗに対して塗布液を吐出する口金３を有している塗布ユニット１を備えた装置本体と、塗布液を溜めるタンク１１，１２を有し前記装置本体とは別に設置された液ユニット２とを備えている。基板Ｗはガラス基板であり、塗布液はフォトレジスト液等である。液ユニット２と塗布ユニット１とは、配管４，５を介して接続されている。また、塗布装置は、後に説明するが、塗布液を異なる種類に交換する液換え作業の際に、配管等の各部を洗浄流体によって洗浄するための洗浄ユニット１０を備えている。

図１において、本実施形態の液ユニット２は、第一塗布液１１Ａが溜められた第一タンク１１と、第二塗布液１２Ａが溜められた第二タンク１２とを有していて、塗布液の種類は、二種類用意されている。また、塗布ユニット１は、口金３の他に、塗布液の種類と同数（すなわち二つ）のポンプ２１，２２、及び、一つの切り換えバルブ７を有している。ポンプ２１，２２は液ユニット２よりも口金３側に設けられていて、切り換えバルブ７は、これらポンプ２１，２２と口金３との間に設けられている。本実施形態のポンプ２１，２２は、送り出す塗布液に圧力の脈動を生じさせにくいシリンジポンプから成る。

この塗布装置の配管の構成を説明する。切り換えバルブ７は、二つの入口ポート３１，３２及び一つの出口ポート３３を有する三方向弁であり、出口ポート３３と口金３とは単一の口金用流路（配管）６を介して繋がっている。第一の入口ポート３１は配管（流路）８を介して第一ポンプ２１と繋がっていて、第二の入口ポート３２は配管（流路）９を介して第二ポンプ２２と繋がっている。

第一ポンプ２１を駆動させることで、第一タンク１１内の第一塗布液１１Ａは配管４を流れて当該第一ポンプ２１に到達し、さらに、この第一塗布液１１Ａは配管８を通じて切り換えバルブ７の第一の入口ポート３１へと流れる。また、第二ポンプ２２を駆動させることで、第二タンク１２内の第二塗布液１２Ａは配管５を流れて当該第二ポンプ２２に到達し、さらに、この第二塗布液１２Ａは配管９を通じて切り換えバルブ７の第二の入口ポート３２へと流れる。すなわち、異なる二種類の塗布液１１Ａ，１２Ａそれぞれを口金３側にある切り換えバルブ７へ送るために、第一ポンプ２１及び第二ポンプ２２は、当該塗布液１１Ａ，１２Ａの種類毎に専用のポンプとして設けられている。

そして、切り換えバルブ７は、二つの入口ポート３１，３２が択一的に出口ポート３３と繋がった状態となるように切り換え可能である。このため、切り換えバルブ７内において、第一塗布液１１Ａを第一の入口ポート３１から出口ポート３３へ流している時は、第二塗布液１２Ａは切り換えバルブ７内を通過することができない状態となり、これと反対に、第二塗布液１２Ａを第二の入口ポート３２から出口ポート３３へ流している時は、第一塗布液１１Ａは切り換えバルブ７内を通過することができない状態となる。

また、ポンプ２１，２２それぞれと、切り換えバルブ７との間には、流入口２３，２４が設けられていて、洗浄ユニット１０によって、この流入口２３，２４それぞれから洗浄流体が切り換えバルブ７及び配管６を通じて口金３へと供給され、当該口金３から吐出される。洗浄ユニット１０は、洗浄液又はエアを洗浄流体として切り換えバルブ７側へ供給するための供給装置（例えばポンプ１０ａ）を有している。

図２は、塗布装置が備えている各部の配管系統を説明している配管図である。塗布装置は、前記切り換えバルブ７の他に、洗浄バルブ１３，１４、廃液バルブ１５，１６、及び、複数の開閉バルブ１７Ａ，１７Ｂを更に備えている。これらバルブの開閉動作制御が行われることにより、第一塗布液１１Ａを口金３から吐出して塗布する作業、又は、第二塗布液１２Ａを口金３から吐出して塗布する作業が選択して行われ、さらに、洗浄ユニット１０が機能して流路の洗浄を行う作業が、前記塗布作業と別の時間帯に行われる。なお、これらバルブは、塗布装置が備えている制御装置８０（図１参照）から出力される制御信号や、この制御信号によって動作する駆動源８１の働きによって、開閉動作が切り替わる。また、洗浄ユニット１０のポンプ１０ａ及び塗布液用のポンプ２１，２２の運転開始や停止の動作制御は、前記制御装置８０による制御信号に基づいて行われる。

前記洗浄バルブ１３，１４の概略について説明する。洗浄バルブ１３は、第一ポンプ２１と切り換えバルブ７との間の流路に取り付けられており、二つの入口ポート１３１，１３２と、一つの出口ポート１３３とを有している。そして、この洗浄バルブ１３は、二つの入口ポート１３１，１３２が択一的に出口ポート１３３と繋がった状態となるように切り換え可能となるものであり、その機能としては、三方向弁である前記切り換えバルブ７と同じである。
本発明では、洗浄ユニット１０によって洗浄流体が供給される前記流入口２３を、第一ポンプ２１から切り換えバルブ７の出口ポート３３までの間の第一塗布液１１Ａが流れる流路の途中に設ければよいが、本実施形態では、前記洗浄バルブ１３が有する一方の入口ポート１３１を洗浄流体の流入口２３としている。また、他方の入口ポート１３２は第一塗布液１１Ａの流入口である。
このように、第一ポンプ２１と切り換えバルブ７との間に、洗浄流体の流入口２３（入口ポート１３１）が設けられ、洗浄バルブ１３においてこの流入口２３から出口ポート１３３へと洗浄流体が流れる状態とし、かつ、切り換えバルブ７において第一の入口ポート３１から出口ポート３３へと洗浄流体が流れる状態とすることで、洗浄ユニット１０によって前記流入口２３に供給された洗浄流体は、当該流入口２３から廃液バルブ１５、切り換えバルブ７及び配管６を通じて口金３に供給され、当該口金３から排出されるようになる。
これにより、洗浄バルブ１３から下流側、すなわち、流入口２３から廃液バルブ１５、切り換えバルブ７及び配管６を通じて口金３に至る流路が洗浄される。

また、第二塗布液１２Ａ側もこれと同様に、洗浄バルブ１４は、第二ポンプ２２と切り換えバルブ７との間の流路に取り付けられており、二つの入口ポート２３１，２３２と、一つの出口ポート２３３とを有している。そして、この洗浄バルブ１４は、前記切り換えバルブ７及び洗浄バルブ１３と同様に、二つの入口ポート２３１，２３２が択一的に出口ポート２３３と繋がった状態となるように切り換え可能となるものである。そこで、本実施形態では、切り換えバルブ７、洗浄バルブ１３，１４は同じ構造のバルブが採用されている。
そして、本発明では、洗浄ユニット１０によって洗浄流体が供給される前記流入口２４を、第二ポンプ２２から切り換えバルブ７の出口ポート３３までの間の第二塗布液１２Ａが流れる流路の途中に設ければよいが、本実施形態では、前記洗浄バルブ１４が有する一方の入口ポート２３１を洗浄流体の流入口２４としている。また、他方の入口ポート２３２は第二塗布液１２Ａの流入口である。
このように、第二ポンプ２２と切り換えバルブ７との間に、洗浄流体の流入口２４（入口ポート２３１）が設けられ、洗浄バルブ１４においてこの流入口２４から出口ポート２３３へと洗浄流体が流れる状態とし、かつ、切り換えバルブ７において第二の入口ポート３２と出口ポート３３へと洗浄流体が流れる状態とすることで、洗浄ユニット１０によって前記流入口２４に供給された洗浄流体は、当該流入口２４から廃液バルブ１６、切り換えバルブ７及び配管６を通じて口金３に供給され、当該口金３から排出されるようになる。これにより、洗浄バルブ１４から下流側、すなわち、流入口２４から廃液バルブ１６、切り換えバルブ７及び配管６を通じて口金３に至る流路が洗浄される。
このように、流入口２３，２４を、バルブの無い単純な分岐流路のうちの一つの流路で構成するのではなく、三方向弁からなる洗浄バルブ１３，１４の入口ポート１３１，２３１とすることにより、洗浄流体がポンプ側へと流れることを当該洗浄バルブ１３，１４において防ぐことができ、また、洗浄バルブ１３，１４の流入口２３，２４よりも下流側の流路を洗浄できることにより、人手による洗浄作業を省くことができる。

前記廃液バルブ１５，１６の概略について説明する。廃液バルブ１５は、洗浄バルブ１３と切り換えバルブ７との間の流路の途中に取り付けられている。この廃液バルブ１５は、後にその構成を説明するが、流入ポート４１及び第一流出ポート４２を端部に有する主流路と、この主流路の途中から分岐して第二流出ポート４３（他の流出ポート）へと繋がる副流路とを有し、第二流出ポート４３が閉じた状態となって主流路の流体が副流路へ流れない第一状態と、第二流出ポート４３が開いた状態となって主流路の流体が副流路へ流れることができる第二状態とのいずれか一方の状態に切り換えることができる。
そして、本発明では、洗浄流体の前記流入口２３と、切り換えバルブ７の出口ポート３３との間に、第一塗布液１１Ａを廃液として排出するための流出口２５を設ければよいが、本実施形態では、前記廃液バルブ１５の副流路側にある第二流出ポート４３を、前記流出口２５としている。このため、前記流出口２５が前記流入口２３の下流側に設けられるので、当該流入口２３から供給された洗浄流体を流すだけで、洗浄することができる。

この廃液バルブ１５では、第一塗布液１１Ａを口金３から吐出するためには、第二流出ポート４３（流出口２５）が閉じた状態となって当該第一塗布液１１Ａを流入ポート４１から流出ポート４２へと流すが、第二塗布液１２Ａを口金３から吐出する作業中では、第二流出ポート４３（流出口２５）が開いた状態となって、第一ポンプ２１により定期的に圧送された第一塗布液１１Ａを、流入ポート４１から第二流出ポート４３（流出口２５）へ流す（ブリード動作する）ことができる。第二流出ポート４３（流出口２５）を流れ出た第一塗布液１１Ａは、廃液として排出される。なお、このブリード動作の際、切り換えバルブ７の第一の入口ポート３１側は閉状態にあるので、第一塗布液１１Ａは、切り換えバルブ７側である流出ポート４２へと流れない。

また、第二塗布液１２Ａ側もこれと同様に、廃液バルブ１６は、洗浄バルブ１４と切り換えバルブ７との間の流路の途中に取り付けられている。廃液バルブ１５，１６は同じ構成を有している。
そして、本発明では、洗浄流体の別の前記流入口２４と、切り換えバルブ７の出口ポート３３との間に、第二塗布液１２Ａを廃液として排出するための流出口２６を設ければよいが、本実施形態では、廃液バルブ１６の副流路側にある第二流出ポート１４３を、前記流出口２６としている。このため、前記流出口２６が前記流入口２４の下流側に設けられるので、当該流入口２４から供給された洗浄流体を流すだけで、洗浄することができる。
この廃液バルブ１６では、第二塗布液１２Ａを口金３から吐出するためには、第二流出ポート１４３（流出口２６）が閉じた状態となって当該第二塗布液１２Ａを流入ポート１４１から流出ポート１４２へと流すが、第一塗布液１１Ａを口金３から吐出する作業中では、第二流出ポート１４３（流出口２６）が開いた状態となって、第二ポンプ２２により定期的に圧送された第二塗布液１２Ａを、流入ポート１４１から第二流出ポート１４３（流出口２６）へ流す（ブリード動作する）ことができる。第二流出ポート１４３（流出口２６）を流れ出た第二塗布液１２Ａは、廃液として排出される。なお、このブリード動作の際、切り換えバルブ７の第二の入口ポート３２側は閉状態にあるので、第二塗布液１２Ａは、切り換えバルブ７側である流出ポート１４２へと流れない。

〔塗布液を異なる種類に交換する液換え作業（方法１）〕
以上のように構成された塗布装置において、第一塗布液１１Ａを口金３から吐出して基板Ｗ（図１参照）に塗布していた状態から、第二塗布液１２Ａに交換する作業を説明する。図２は、第一塗布液１１Ａを塗布し、かつ、第二塗布液１２Ａについては前記ブリード動作を行うことができる状態を示している。各開閉バルブに関して、黒塗りで示しているものは閉状態にあり、白色で示しているものは開状態にある。切り換えバルブ７、洗浄バルブ１３，１４、及び、廃液バルブ１５，１６に関しては、閉状態にあるポート側を黒塗りで示し、開状態にあるポート側を白塗りで示している。また、塗布液や洗浄流体が流れている配管を太線で示している。
図２の第一塗布液１１Ａを塗布している状態では、洗浄バルブ１３において、入口ポート１３１を閉じて入口ポート１３２と出口ポート１３３とが繋がった状態にあり、廃液バルブ１５では、第二流出ポート４３を閉じて流入ポート４１と流出ポート４２とが繋がった状態にあり、切り換えバルブ７では、入口ポート３２を閉じて入口ポート３１と出口ポート３３とが繋がった状態にある。
第二塗布液１２Ａ側に関して、洗浄バルブ１４では、入口ポート２３１を閉じて入口ポート２３２と出口ポート２３３とが繋がった状態にあり、廃液バルブ１６では、第二流出ポート１４３が開いており、流入ポート１４１から第二流出ポート１４３へと流体が流れることができる状態にある。

この図２の状態から、塗布する塗布液を第二塗布液１２Ａへと交換する作業は、以下の順序で行われる。まず、第一塗布液１１Ａの洗浄工程が行われる。図３に示しているように、ポンプ２１，２２を停止させた状態とし、洗浄バルブ１３において、開いていた入口ポート１３２を閉じた状態とする代わりに、閉じていた入口ポート１３１を開いた状態へと切り換え、入口ポート１３１と出口ポート１３３とが繋がった状態とする。開閉バルブ１７Ａを開き、洗浄ユニット１０によってエアを洗浄バルブ１３の入口ポート１３１へ供給する。このエアによって、第一塗布液１１Ａが流れていた各配管、廃液バルブ１５内の主流路、切り換えバルブ７内の流路、配管６、及び、口金３内の当該第一塗布液１１Ａを、口金３から廃液溜め部８２に排出する。

その後、図４に示しているように、開閉バルブ１７Ａを閉じ、代わって、開閉バルブ１７Ｂを開き、洗浄ユニット１０によって洗浄液を洗浄バルブ１３の入口ポート１３１へ供給する。この洗浄液によって、第一塗布液１１Ａが流れていた、各配管、廃液バルブ１５内の主流路、切り換えバルブ７内の流路、配管６、及び、口金３内を洗浄し、洗浄液を口金３から廃液溜め部８２に排出する。
再び、図３に示しているように、開閉バルブ１７Ａを開き、開閉バルブ１７Ｂを閉じ、洗浄ユニット１０によってエアを洗浄バルブ１３の入口ポート１３１へ供給する。このエアによって、洗浄した流路に残っている可能性のある洗浄液を口金３から抜き出す。そして、図５に示しているように、開閉バルブ１７Ａ，１７Ｂを閉じる。
これにより、流入口２３から廃液バルブ１５、切り換えバルブ７及び配管６を通じて口金３に至る流路が洗浄され、切り換えバルブ７から口金３までの流路に第一塗布液１１Ａが残留するのを抑えることができる。

次に、図５に示しているように、切り換えバルブ７において、開いていた入口ポート３１を閉じた状態とする代わりに、閉じていた入口ポート３２を開いた状態へと切り換え、入口ポート３２と出口ポート３３とが繋がった状態とし、さらに、廃液バルブ１６の第二流出ポート１４３を閉じた状態に切り換え、流入ポート１４１から第二流出ポート１４３へと流体が流れることができない状態とする。これにより、第二ポンプ２２が、第二タンク１２内にある第二塗布液１２Ａを、切り換えバルブ７の入口ポート３２へと圧送することができ、第二塗布液１２Ａは、配管６を通じて口金３に送られ、口金３から吐出される。これにより、第二塗布液１２Ａによる塗布作業が開始され、第一塗布液１１Ａから第二塗布液１２Ａへの液換えが完了する。

なお、第二塗布液１２Ａによる塗布作業が行われると、洗浄バルブ１３において、開いていた入口ポート１３１を閉じた状態とする代わりに、閉じていた入口ポート１３２を開いた状態へと切り換え、入口ポート１３２と出口ポート１３３とが繋がった状態とし、さらに、廃液バルブ１５の第二流出ポート４３を開き、流入ポート４１から第二流出ポート４３へと第一塗布液１１Ａが流れることができる状態とする。これにより、第一ポンプ２１により定期的に圧送された第一塗布液１１Ａを、流入ポート４１から第二流出ポート４３へ流す（ブリード動作する）ことができる。なお、このブリード動作の際、切り換えバルブ７の入口ポート３１側は閉状態にあるので、第一塗布液１１Ａは、切り換えバルブ７側である流出ポート４２へと流れない。
このブリード動作は、前記制御装置８０（図１参照）の制御によって実行されるが、このようなブリード動作を行うのは、第一塗布液１１Ａが長時間にわたって流れていない状態が継続すると、その配管内において、第一塗布液１１Ａの一部が僅かに固まったりする等、その状態・特性が変わってしまうおそれがあるが、このブリード動作により、これを防止することが可能となるためである。

〔塗布液を異なる種類に交換する液換え作業（方法２）〕
液換え作業の他の実施形態を説明する。前記液換え作業（方法１）は、塗布作業を行うために塗布液が流れていた流路等の洗浄を終えてから、次に塗布作業を行う塗布液に液換えする方法であるが、液換え作業（方法２）は、塗布作業を行うために塗布液が流れていた流路等ではなく、次に塗布作業を行う塗布液を流そうとする流路等の洗浄を終えてから、当該次に塗布作業を行う塗布液に液換えする方法である。

図２は、前記のとおり、第一塗布液１１Ａを塗布し、かつ、第二塗布液１２Ａについては前記ブリード動作を行うことができる状態を示しているが、この状態から、塗布する塗布液を第二塗布液１２Ａへと交換する作業（方法２）は、以下の順序で行われる。図６に示しているように、ポンプ２１，２２を停止させた状態とし、洗浄バルブ１４において、開いていた入口ポート２３２を閉じた状態とする代わりに、閉じていた入口ポート２３１を開いた状態へと切り換え、入口ポート２３１と出口ポート２３３とが繋がった状態とする。また、切り換えバルブ７において、開いていた入口ポート３１を閉じた状態とする代わりに、閉じていた入口ポート３２を開いた状態へと切り換え、入口ポート３２と出口ポート３３とが繋がった状態とする。また、廃液バルブ１６の第二流出ポート１４３は閉じた状態となる。
そして、開閉バルブ１７Ａを開き、洗浄ユニット１０によってエアを洗浄バルブ１４の入口ポート２３１へ供給する。このエアによって、これから第二塗布液１２Ａを流そうとする各配管、切り換えバルブ７内の流路、配管６、及び、口金３を洗浄する。この際、切り換えバルブ７の出口ポート３３側、配管６、及び、口金３内に残った第一塗布液１１Ａが、当該口金３から廃液溜め部８２に排出される。

その後、図７に示しているように、開閉バルブ１７Ａを閉じ、代わりに、開閉バルブ１７Ｂを開き、洗浄ユニット１０によって洗浄液を洗浄バルブ１４の入口ポート１３１へ供給する。この洗浄液によって、これから第二塗布液１２Ａを流そうとする各配管、廃液バルブ１６内の流路、切り換えバルブ７内の流路、配管６、及び、口金３内を洗浄し、洗浄液を口金３から廃液溜め部８２に排出する。
再び、図６に示しているように、開閉バルブ１７Ａを開き、代わりに、開閉バルブ１７Ｂを閉じ、洗浄ユニット１０によってエアを洗浄バルブ１４の入口ポート２３１へ供給する。このエアによって、洗浄した流路に残っている洗浄液を口金３から抜き出す。
これにより、流入口２３から廃液バルブ１５、切り換えバルブ７及び配管６を通じて口金３に至る流路が洗浄され、切り換えバルブ７から口金３までの流路に第一塗布液１１Ａが残留するのを抑えることができる。

そして、図８に示しているように、廃液バルブ１５の閉じていた第二流出ポート４３を開き、流入ポート４１から第二流出ポート４３へと流体が流れることができる状態とする。これにより、第一塗布液１１Ａに関して前記ブリード動作を行うことができる状態となる。そして、開閉バルブ１７Ａを閉じる。また、廃液バルブ１６では、第二流出ポート１４３が閉じた状態にあり、流入ポート１４１から第二流出ポート１４３へと流体が流れることができない状態にある。
洗浄バルブ１４において、開いていた入口ポート２３１を閉じた状態とする代わりに、閉じていた入口ポート２３２を開いた状態へと切り換え、入口ポート２３２と出口ポート２３３とが繋がった状態とする。
そこで、第二ポンプ２２を作動させ、第二タンク１２内の第二塗布液１２Ａを、口金３へと圧送し、第二塗布液１２Ａによる塗布作業が開始される。以上より、第一塗布液１１Ａから第二塗布液１２Ａへの液換えが完了する。

ここで、液換え作業前である図２の状態では、ブリード動作によって第二塗布液１２Ａが、廃液バルブ１６と切り換えバルブ７との間の流路６０に浸入し、滞留していることがあるが、この方法２による液換え作業によれば、図７に示しているように、廃液バルブ１６と切り換えバルブ７との間の流路６０についても、洗浄を行うことができ、第二塗布液１２Ａの残留をより効果的に防止することができる。

以上の構成を備えた塗布装置によれば、二種類の塗布液１１Ａ，１２Ａそれぞれを一つの切り換えバルブ７に送る二つの専用のポンプ２１，２２を有し、また、切り換えバルブ７は、第一ポンプ２１と配管８を介して繋がっている入口ポート３１及び第二ポンプ２２と配管９を介して繋がっている入口ポート３２を有していることから、一方の入口ポート３１には第一塗布液１１Ａが供給され、他方の入口ポート３２には種類が異なる第二塗布液１２Ａが供給されることとなる。
そして、この切り換えバルブ７は、二つの入口ポート３１，３２を択一的に出口ポート３３と繋がった状態となるように切り換え可能であるため、口金３から吐出させる塗布液の種類を、例えば、第一塗布液１１Ａから第二塗布液１２Ａへと変更するには、この切り換えバルブ７が有する弁体（後に説明する）の位置の切り換えを行えばよく、作業者による継手（フランジ）の繋ぎ換え作業が不要となり、塗布液の変更が簡単となる。

さらに、第二塗布液１２Ａへと変更を行うために、洗浄ユニット１０により、第一塗布液１１Ａが流れていた流路に、洗浄流体としてエア及び洗浄液が送り込まれるが、この洗浄流体の流入口２３は、第一ポンプ２１よりも上流側ではなく、第一ポンプ２１の下流側（口金３側）に設けられている。このため、第二塗布液１２Ａへと変更する際、第一ポンプ２１内を洗浄する必要がなく、また、第一ポンプ２１内の塗布液１１Ａを排出する必要がない。このため、塗布液の変更のための液置き換え量、すなわち、第一塗布液１１Ａを無駄にする量を減らすことができる。また、洗浄バルブ１３が切り換えバルブ７の出口ポート３３よりも上流側に設けられているため、人手による洗浄作業を行うことなく出口ポート３３を含む下流側を洗浄することができる。したがって、種類の異なる塗布液を切り換えた場合であっても、種類の異なる塗布液が流路内で混合することを抑えることができる。また、洗浄のための領域が狭くて済むので、液換えのために必要となる洗浄時間の短縮が可能となる。この結果、変更した第二塗布液１２Ａによる塗布作業を迅速に開始することができ、塗布作業の効率化が図れる。
なお、第一ポンプ２１により前記ブリード動作が実行されるため、当該第一ポンプ２１内及び第一塗布液１１Ａのための前記切り換えバルブ７までの流路において、当該第一塗布液１１Ａが定期的に流れることから、その性質を維持することが可能となり、次に、第二塗布液１２Ａから第一塗布液１１Ａへと再度液換えを行っても、直ぐに第一塗布液１１Ａによる塗布作業を開始することができる。

〔廃液バルブ１５，１６の具体的な構成〕
図２に示している二つの廃液バルブ１５，１６は同じ構成であるため、代表して一方側の廃液バルブ１５について説明する。図９は、廃液バルブ１５を正面から見た場合の断面図であり、図１０は、図９の矢印Ｂの方向から見た断面図である。
この廃液バルブ１５は、図９に示している姿勢が、塗布装置への取り付け姿勢であり、流入ポート４１及び流出ポート４２を端部に有する直線状の主流路４４が、水平方向に延びる状態となって、バルブ１５は取り付けられる。

バルブ１５が有しているハウジング４６内には、前記主流路４４と、この主流路４４の途中（中央）から分岐して第二流出ポート４３（図１０参照）へと繋がる副流路４５とが形成されている。
主流路４４と副流路４５との間に一つの弁室６１が形成されていて、この弁室６１に弁体６２の先部６２ｂが収納された状態にある。弁室６１の上面にある封止面６１ａには、主流路４４に繋がる開口６１ｂが形成されている。そして、副流路４５は、前記封止面６１ａで開口している（図１０参照）。なお、図示しないが、副流路４５は弁室６１の側周面で開口する構成であってもよい。

弁体６２の先部６２ｂにある閉塞面６２ａが、弁室６１の封止面６１ａに接触することで開口６１ｂを閉じ、この弁体６２によって主流路４４の塗布液は副流路４５に流れることができない状態となる。これに対して、閉塞面６２ａが開口６１ｂから離れることで、主流路４４の塗布液は副流路４５に流れることができる状態となる。

弁体６２はほぼ円柱形状であり、少なくとも先部６２ｂが樹脂製である。なお、ハウジング４６は樹脂製又は金属製である。先部６２ｂと弁室６１の側周面との間には封止用のダイアフラム６２ｄが設けられていて、このダイアフラム６２ｄによってハウジング４６内の第一の空間４６ａが区画され、一方側に弁室（ダイアフラム室）６１を構成し、外部に対して塗布液を封止している。
ハウジング４６内には第二の空間４６ｂが形成され、弁体６２の基部６２ｃとこの空間４６ｂの周面との間に駆動用ダイアフラム６２ｅが設けられている。

弁体６２の基部６２ｃの端面とハウジング４６の端面との間には、バネ４９が介在していて、このバネ４９は弁体６２の閉塞面６２ａを開口６１ｂに押し付けている。すなわち、この状態で弁体６２が閉じた状態となる。そして、前記第二の空間４６ｂには、図外のエア配管を介してエアポンプ（図１の駆動源８１）が繋がっていて、この空間４６ｂにエアが供給されると、前記バネ４９のバネ力に抗して弁体６２の閉塞面６２ａを開口６１ｂから離すことができる。すなわち、この状態で弁体６２が開いた状態となる。このように、このバルブ１５は、弁体６２が上下方向に直線的に往復移動することで、開閉動作するものであり、エアにより開閉動作が切り換わる構成である。

弁体６２が弁室６１を閉じた状態では、流入ポート４１に流れてきた塗布液は、主流路４４のみを通過し、流出ポート４２から流れ出る。この場合、塗布液は副流路４５を流れることはない。これに対して、弁体６２が弁室６１を開けた状態では、流入ポート４１に流れてきた塗布液は、主流路４４の上流側を通過した後、弁室６１内に流れ込むことができ、弁室６１に流れた塗布液は、副流路４５を通過し、第二流出ポート４３から流れ出ることとなる。このように、このバルブ１５では、主流路４４の塗布液が副流路４５へ流れない第一状態と、主流路４４の塗布液が副流路４５へ流れることができる第二状態とに切り換えることができる。

弁体６２及びその周囲の構成についてさらに説明する。断面円形である直線状の主流路４４を構成している周壁の一部に、開口穴４４ａが形成されていて、この開口穴４４ａは弁室６１へと繋がる。つまり、開口穴４４ａの弁室６１側の端部が前記開口６１ｂとなる。主流路４４の中心線Ｃ３と開口穴４４ａの中心線Ｃ４とは直交している。なお、弁室６１の中心線は開口穴４４ａの中心線Ｃ４と共通である。
そして、図９と図１０とに示しているように、弁体６２の閉塞面６２ａは、主流路４４に接近して設けられていて、主流路４４の中心線Ｃ３から、閉状態にある弁体６２の閉塞面６２ａまでの距離Ｌ３（図１０参照）は、主流路４４の半径Ｒ１とほぼ同一である。

すなわち、弁体６２は、主流路４４を構成している周壁の一部に形成された前記開口穴４４ａを開閉切り換える構成であるが、主流路４４の塗布液を副流路４５へ流さない状態では、弁体６２の閉塞面６２ａは、主流路４４を構成している周壁の一部分となって、開口穴４４ａを塞いでいる。すなわち、閉状態にある弁体６２の閉塞面６２ａは、主流路４４の壁面において欠損している前記開口穴４４ａを補うようにして塞いでいる。

さらに説明すると、主流路４４と、弁体６２を収納している弁室６１とが、開口穴４４ａによって繋がっているが、この開口穴４４ａの主流路４４側の縁部の下端（図１０の拡大図の矢印Ｊの部分）と、当該開口穴４４ａの弁室６１側の縁部（つまり、弁室６１の開口６１ｂ）の一部とが、共通している。
この形状によれば、主流路４４と弁室６１との間の壁６５（図９の拡大図参照）において、その厚さが極めて薄い部分が存在していることになる。なお、この厚さが極めて薄い部分は、図１０の拡大図によれば矢印Ｊの部分である。壁６５の厚さが極めて薄いとは、実際は主流路４４を流れる流体に圧力が作用しているため、耐圧を考慮した設計上の観点から、壁６５の厚さを完全にゼロとするわけにはいかず、その圧力に耐えられる設計上必要な壁の厚さ（数ミリ未満の厚さ）を有している程度であることを意味している。なお、実施例としては、壁６５は最薄部（図１０の拡大図の矢印Ｊの部分）で０．５ミリとすることが可能である。したがって、極めて薄いとは０ミリより大きく２ミリ以下であると言える。

このように、主流路４４の塗布液を副流路４５に流さない状態では、弁体６２の閉塞面６２ａが、主流路４４を構成している周壁の一部となって当該周壁に形成された開口穴４４ａを塞いでいるので、この状態では、主流路４４と弁体６２の閉塞面６２ａとの間に、塗布液が多く滞留する領域が形成されず、塗布液の滞留を防ぐことができる。
このように、廃液バルブ１５では、塗布液の滞留を防ぐことができるので、前記液換え作業の際に、廃液バルブ１５の第二流出ポート４３（図３と図４参照）を閉じた状態として、主流路４４に洗浄流体を流すだけで済む。すなわち、このような廃液バルブを設けるために（流出口２５を設けるために）、例えば、図１１の従来例に示しているように、主流路９１の途中に分岐部９４を形成し、副流路（枝流路）９２に開閉バルブ９３を接続した構成とした場合、主流路９１に塗布液を流して口金により塗布作業を行っていると、副流路９２と開閉バルブ９３に当該塗布液が流れ込み、滞留してしまう。この滞留物がやがて口金へと流れ塗布膜に混入すると、塗布ムラの原因となる。このため、図１１の従来の構成の場合では、液換え作業の際、主流路９１を洗浄している途中で、バルブ９３を閉状態から開状態に切り換えて、副流路９２と開閉バルブ９３に滞留していた塗布液を洗浄する必要がある。
しかし、前記実施形態の廃液バルブ１５によれば、図９に示しているように、主流路４４と弁体６２の閉塞面６２ａとの間に塗布液が滞留するのを抑えることができるので、前記液換え作業の際に、第二流出ポート４３（図３と図４参照）を閉じた状態として、主流路４４に洗浄流体を流すだけで済み、前記塗布ムラの発生を防止することが可能となる。

また、本実施形態では、既に説明したように、図９及び図１０に示している姿勢が、塗布装置への取り付け姿勢であるため、前記開口穴４４ａは、主流路４４の周壁の内の底部に形成され、その中心線Ｃ４が下方に向いて形成されている構成となる。
このように構成することで、バルブ１５内に気泡が残留することを防ぐことができる。すなわち、例えば、主流路４４を通過する塗布液内に気泡が存在していると、その気泡は主流路４４の頂上側を流れる。仮に、開口穴４４ａが主流路４４の頂上側に形成されていると、気泡が開口穴４４ａに残留してしまうおそれがある。しかし、本実施形態によれば、開口穴４４ａは、頂上側に形成されていないので、このような気泡の残留を防止することが可能となる。なお、口金３（図２参照）までの間の塗布液に気泡が多く存在していると、この塗布液をポンプで送り出している際に、当該気泡は弾性体として作用し塗布液の圧力が変動し、口金３からの塗布液の吐出量が一定とならず、基板Ｗに塗布した塗布液にむら（膜厚むら）ができてしまうおそれがある。

また、バルブ１５の配置（取り付け姿勢）は、これ以外であってもよく、図９を上方から見た断面図とするようにバルブ１５を配置してもよい。この場合、開口穴４４ａは、主流路４４の周壁の内の側部に形成され、その中心線Ｃ４が水平方向に向いて形成された構成となる。この場合であっても、開口穴４４ａは、頂上側に形成されていないので、気泡の残留を防止することが可能となる。

以上のように、前記実施形態の塗布装置（図２参照）において、このバルブ１５が採用されていることで、前記のとおり、バルブ１５内において塗布液が多く滞留するのを防ぐことができる。なお、塗布液が継続して滞留すると、やがてその塗布液が僅かに固まったりする等、塗布液の状態や特性が変わってしまう場合があり、このような塗布液が、やがて口金から吐出されてしまうと、例えば、固まった塗布液が口金で詰まるおそれがあり、また、このような塗布液が塗布された基板は、品質が低く不良品となるおそれがある。しかし、前記バルブ１５によれば、当該バルブ１５内において、塗布液が多く滞留するのを防ぐことができるので、前記のような問題点の発生を防止することが可能となる。
また、前記実施形態の姿勢としたバルブ１５では、前記開口穴４４ａは、主流路４４の周壁の内の底部に形成され、その中心線Ｃ４が下方に向いて形成された構成であるため、
このバルブ１５内に気泡が浸入しても、塗布液や洗浄流体と共に容易に流し出すことができ、バルブ１５内に残留することを防ぐことができる。このように、気泡排出性能の高いバルブ１５となることで、塗布液に気泡が混入することを嫌う塗布装置において好都合である。

以上のような実施形態により塗布装置を説明したが、本発明のバルブ及び塗布装置は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであっても良い。例えば、塗布液を異なる種類に交換する液換え作業に関して、説明した以外の方法であってもよい。
また、前記実施形態では、カラーフィルタの製造に用いられる塗布装置について説明したが、有機ＥＬを含むフラットパネルディスプレイや太陽電池等の製造に用いられる塗布装置であってもよい。

３：口金、 １１Ａ：第一塗布液、 １２Ａ：第二塗布液、 １５，１６：廃液バルブ、 ２１：第一ポンプ、 ２２：第二ポンプ、 ４１：流入ポート、 ４２：第一流出ポート、 ４３：第二流出ポート（他の流出ポート）、 ４４：主流路、 ４４ａ：開口穴、 ４５：副流路、 ６１：弁室、 ６２：弁体

Claims (4)

1. 流入ポート及び流出ポートを端部に有する断面円形の主流路と、この主流路の途中から分岐して他の流出ポートへと繋がる副流路と、前記主流路と前記副流路との間に設けられている弁室と、を備え、前記主流路の流体が前記副流路へ流れない第一状態と前記主流路の流体が前記副流路へ流れることができる第二状態とのいずれか一方の状態に切り換えるバルブであって、
   前記主流路を構成している周壁に当該主流路の中心線と直交する中心線を有するように形成された開口穴を、開閉切り換える弁体を前記弁室に備え、
   前記主流路のうちの前記開口穴が形成されている流路部分と、前記弁体を収容する前記弁室を構成する空間部分とを、同一部材で形成し、かつ、前記主流路の中心線から、前記第一状態にある前記弁体の閉塞面までの距離を、前記主流路の半径とほぼ同一とすることによって、当該第一状態で、前記閉塞面は、前記周壁の一部となって当該周壁において欠損している前記開口穴を補うようにして塞いでいることを特徴とするバルブ。
2. 前記主流路と、前記弁体を収納している前記弁室とが、前記開口穴によって繋がっていて、
   前記開口穴の前記主流路側の縁部と、前記開口穴の前記弁室側の縁部とが、一部で共通している請求項１に記載のバルブ。
3. 前記開口穴は、前記主流路の周壁の内の底部に、その中心線が下方に向いて形成されている、又は、前記主流路の周壁の内の側部に、その中心線が水平方向に向いて形成されている請求項１又は２に記載のバルブ。
4. 塗布液を吐出する口金と、
   前記塗布液を前記口金側に送るポンプと、
   前記塗布液が流れる流路の当該塗布液又は当該流路を洗浄するために流した洗浄流体を排出するために、当該流路の途中に設けられたバルブと、を備え、
   前記バルブが、請求項１〜３のいずれか一項に記載のバルブであり、前記他の流出ポートから前記排出を行うことを特徴とする塗布装置。
   

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