CN103620220A - 泵的流量控制方法和涂膜形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种由具有滑动部的驱动系统驱动而输送液体的泵（10）的流量控制方法，在泵（10）的动作初期，使流量保持在微小的第一流量（R1）后，使流量增加至稳定的第二流量（R）。根据该方法，在泵（10）的工作初期，预先建立泵（10）稳定在微小的第一流量的状态，以免发生粘滑现象，从该状态起增加泵流量，因此不发生静摩擦至动摩擦的转移，由电动机（12）的粘滑现象引起的泵流量的紊乱受到抑制。由此，能够稳定地控制泵（10）的工作初期的流量。

Description

泵的流量控制方法和涂膜形成方法

技术领域

本发明涉及对输送液体的泵的流量进行控制的方法和在涂敷面排出由泵输送的涂料形成涂膜的方法。

背景技术

一般而言，在液体的输送用所使用的活塞泵、隔膜泵等的容积泵中，具有滑动部，因此发生轻微的粘滑（stick slip）现象，为了挽回时间的、位置的延迟，利用伺服电动机（伺服电机）等具有反馈机构的电动机控制泵的流量（例如参照专利文献1）。

图3是表示这种隔膜泵的一个例子的概略结构的框图。该泵10包括主体11、线性电动机12、活塞13、隔膜14、连结模块16、线性电动机模块17、线性电动机导向件18。

在主体11的一端面形成有吸入口11A和排出口11B。在主体11的另一端面侧安装有线性电动机12。在主体11内形成有压力室11C和动力室11D。压力室11C和动力室11D由被支承于主体11的隔膜14隔离。吸入口11A和排出口11B与压力室11C连通。在动力室11D中，在主体11的内壁设置有线性电动机导向件18。在线性电动机导向件18，自由滑动地设置有线性电动机模块17。活塞13经由连结模块16与线性电动机模块17连结。在隔膜14的动力室11D侧的面，突出地设置有凸起14A。在凸起14A插装有活塞13的前端。

在该隔膜泵的结构中，当线性电动机12被驱动时，活塞13在固定的直线轨道上往复运动，隔膜14也与其联动进行往复运动。由此，压力室11C内的压力发生脉动，从吸入口11A吸入的液体被从排出口11B排出。

线性电动机12具有反馈机构。换而言之，命令部20经由控制部30控制线性电动机12，检测器40确认控制状态并反馈至控制部30.控制部30对检测信号和指令信号（目标值）进行比较，当存在差时，使线性电动机12向减少与目标值的差量的方向动作。这样，与目标位置的差量减少。反复进行该步骤，最终到达目标值或继续该步骤直至进入允许范围。

如图4（A）所示，考虑如下情况：在作为泵10的待机期间的时间T1之前，指令信号为零，在时间T1，使指令信号从零开始线性增加，在时间T2（T2＞T1）达到稳定值S，之后保持在该值。

在上述泵10的结构中，线性电动机模块17沿线性电动机导向件18滑动，因此在该滑动部F中从静摩擦转移至动摩擦的最初期间发生粘滑现象。换而言之，表示线性电动机12的实际工作状态的检测信号不能追随指令信号，稍微延迟，从时间T1’（T1’＞T1）起开始增加。由此，检测信号与目标值间产生差。上述反馈机构进行控制以使该差减少。

然而，反馈机构采用特有的控制也具有难点，但是为了快速挽回不足之处，对信号加速，在时间TA（T1＜TA＜T2）检测信号达到目标值后，该加速的趋势不能快速停止，而如图所示导致调整过多。现在，为了消除该过剩量，反馈机构向相反方向工作。因此，使差异收敛到零附近需花费一定程度的时间TB（TA＜TB＜T2）。

这样，反馈机构工作期间的线性电动机12的动作也会对泵10的流量带来影响。换而言之，在图4（B）的例中，在时间T1～TA期间，与理想流量相比，流量不足，在时间TA～TB期间，与理想流量相比，流量过剩。即，至少在时间T1～TB期间，泵的流量出现紊乱，变得不稳定。特别是，在泵的流量对产品的品质产生直接影响的用途例如固态成分浓度高且液膜的形状原样地反映于干燥膜上的用途、在基板上均匀形成膜厚100nm以下的薄膜的用途等中，不能控制泵的工作初期的膜厚，存在不能有效利用涂敷在基板上的面积的问题。

现有技术问题

专利文献

专利文献1：日本特开2005-76492号公报

发明内容

发明想要解决的技术问题

本发明是为了解决上述的技术问题而完成的，其目的在于能够稳定地控制泵的工作初期的流量。

用于解决技术问题的技术方案

本发明的泵的流量控制方法是由具有滑动部的驱动系统驱动而输送液体的泵的流量控制方法，其中，在泵的工作初期，使流量保持在微小的第一流量后，使流量增加至稳定的第二流量。

根据该方法，在泵的工作初期，预先建立泵稳定在微小的第一流量的状态，使得不发生粘滑现象，从该状态起使泵流量增加，因此不发生静摩擦至动摩擦的转移，电动机的粘滑现象引起的泵流量的紊乱受到抑制。由此，能够稳定地控制泵的工作初始的流量。例如，能够进行使流量线性地从上述第一流量增加至上述第二流量的控制。此外，在从停止状态开始以第一流量排出的状态的情况下发生的粘滑引起的流量排出不稳定，因为第一流量极其微小，所以对膜产生的影响能够抑制得极其微小。

另外，本发明的涂膜形成方法使用利用上述方法控制流量的泵和排出由该泵输送的涂料的喷嘴头，其中，通过使上述喷嘴头接近平坦的涂敷面，从该喷嘴头连续地排出上述涂料，而在上述喷嘴头与上述涂敷面之间形成上述涂料的积液，通过使上述涂敷面水平移动，使上述涂料的积液在上述涂敷面上相对移动。

由此，沿着从喷嘴头排出的涂料的移动轨迹，在涂敷面形成涂料的涂膜。该涂膜能够通过使涂敷面的移动速度与上述泵的流量同步，能够控制膜厚。具体而言，在涂敷面的移动速度与泵的流量之间建立比例关系，由此能够使膜厚均匀。

另外，也可以将喷嘴头支承于可动支承部件并使喷嘴头在涂敷面上水平移动，来替代使涂敷面水平移动。由此，也能够使涂料的积液在涂敷面上移动，同样形成涂膜。

发明效果

根据本发明，能够使泵的工作初期的流量稳定。

附图说明

图1（A）是表示本发明方法的泵的工作初期的电动机驱动的指令信号和检测信号的时间变化的一个例子的图。图1（B）是表示本发明方法的泵的工作初期的流量的时间变化的图。

图2是表示本发明的泵的流量控制和涂敷速度控制的一个例子的时序图。

图3是表示隔膜泵的一个例子的概略结构的框图。

图4（A）是表示现有技术方法的泵的工作初期的电动机驱动的指令信号和检测信号的时间变化的一个例子的图。图4（B）是表示现有技术方法的泵的工作初期的流量的时间变化的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式的泵的流量控制方法进行说明。在以下的说明中，作为容积泵的一个例子，以使用与图3相同结构的隔膜泵的情形为例进行说明。其中，本发明所适用的泵并不限于隔膜泵。例如，也能够适用于活塞泵等发生粘滑现象的泵。

本发明中，如图1（A）所示，达到作为线性电动机12的待机期间的时间T1之前，预先赋予微小的规定信号值S1的指令信号，使检测信号与指令信号一致。换言之，用微小的输入使线性电动机12加热驱动，预先成为不发生粘滑现象的状态，即受到动摩擦力、由反馈控制引起的泵流量的紊乱受到抑制的状态。这样，在时间T1，检测信号成为能够追随指令信号的状态。

另外，从时间T1至时间T2，使指令信号线性增加至稳定值S，之后保持该稳定值。检测信号能够追随指令信号，线性电动机12按指令信号驱动。

该结果，如图1（B）所示，泵10的流量也在时间T1稳定为微小的第一流量R1，从时间T1至时间T2，流量线性增加，以后维持在作为稳定流量的第二流量R。因此，能够完全控制时间T1以后的泵10的流量，在现有技术中不能控制流量的时间带（参照图4的时间T1～TB。）中也能够稳定地控制流量。

相反而言，不能控制时间T1前的流量，但该期间输送的液体极其微小，因此不会对液体的消耗量带来很大影响。另外，在后述的涂膜形成的用途中，该期间是保持形成在涂敷面的被称为珠（bead）的积液的阶段（参照图4的步骤#6。），其作为有效的涂膜被利用，因此不会浪费。

上述的本发明的泵的控制方法能有效用于泵的流量对产品的品质产生直接影响的用途，例如在基板上均匀地形成膜厚10μm以下的涂膜的用途。

以下，用图2说明使用利用本发明方法控制流量的泵和排出由该泵输送的液态涂料的的喷嘴头的涂膜形成方法。图2是表示该涂膜形成方法的泵的流量控制和涂膜速度控制的一个例子的时序图。

首先，为了除去喷嘴头50内的气泡对液量进行调整，进行被称作启动注液（priming）的准备工序。启动注液是，为了使泵的流量从零线性增加至规定的启动注液流量（图2中是20μL/s），使泵10工作，从喷嘴头50向停止的启动注液辊60的表面缓慢排出涂料（步骤#1）。由此，喷嘴头50内的气泡被赶出来，能够包住喷嘴头50前端部的珠状的积液101形成在启动注液辊60的表面。

然后，通过使启动注液辊60旋转一定时间，对液量进行调整（步骤#2）。在此期间，使泵的流量暂时保持为上述启动注液流量后，控制泵10的动作，使得流量线性减少至零而停止，直至启动注液辊60的旋转停止为止。当启动注液辊60的旋转已停止时，涂料的排出也停止，在喷嘴头50的前端面由表面张力形成液滴102。

然后，使在前端具有液滴102的喷嘴头50在基板70上移动（步骤#3）。喷嘴50的前端接近基板70的涂敷面，在维持规定间隔的非接触状态下，喷嘴头50固定在定点。基板70被载置于能够水平移动的可动载置台（未图示）。

接着，通过使泵10工作，从喷嘴头50连续地排出涂料，而在喷嘴头50的前端与涂敷面之间形成被称作珠的涂料的积液103（步骤#4）。在此期间，可动载置台为停止的状态，控制泵10，使得泵10的流量从零线性增加至积液103的形成用的预备流量，在保持在预备流量后，线性减少。此时，为了转移至上述的本发明的特征性控制，如图所示，不将减少的流量的目标值设定为零，而设定为微小的第一流量（图2中是0.2μL/s）.

接着，维持泵10工作，使泵的流量保持在该微小的第一流量（步骤#5）。该第一流量是作为稳定流量的第二流量（图2中是100μL/s）的0.2%，是极其微小的量，因此，在此期间排出的涂料也极其微小，这是对处理成本也不构成任何问题的量。

然后，使泵10和可动载置台同时动作，进行涂敷（涂膜形成）（步骤#6）。此时，控制泵10的动作，使得泵的流量从第一流量线性增加至作为稳定流量的第二流量（图2中是100μL/s），在保持为稳定流量后，线性减少至零。由此，在涂敷工序的初期，不会发生电动机的粘滑引起的泵流量的紊乱。因此，在涂敷工序期间，能够稳定地控制泵的流量。

在涂敷工序（步骤#6）中，使可动载置台动作，使基板70水平移动。由此，积液103在基板70的涂敷面上移动，沿该移动轨迹形成涂膜。此时，形成在基板70上的涂膜的膜厚依赖于泵10的流量和基板70的移动速度这两个参数。如上所述，泵10的流量处于控制之下，因此若进行控制使得基板70的移动速度与泵10的流量变化同步，则能够控制膜厚。例如，若想要使膜厚均匀，则在泵10的流量小时，也减小基板70的移动速度，在泵10的流量大时，也增大基板70的移动速度即可。

在本实施方式中，控制可动载置台的动作，使得基板70的移动速度与泵10的流量同步，在两者之间比例关系成立。具体而言，如图所示，控制可动载置台的动作，使得在泵的流量从第一流量线性增加至第二流量期间，使基板70的移动速度从零线性增加至规定速度，在泵流量保持为稳定流量期间，使基板70的移动速度维持为规定速度，在泵流量从稳定流量线性减少至零期间，使基板70的移动速度从规定速度线性减少至零。由此，能够在涂敷工序器件均匀地控制涂膜的膜厚。

另外，在上述实施方式中，使基板70载置在可动载置台上水平移动，由此使涂料的积液103在涂敷面上相对移动，但是也可以使喷嘴头50支承于可动支承部件，使喷嘴头50在涂敷面上水平移动。由此，也能够使涂料的积液103在涂敷面上移动，同样形成涂膜。

上述的实施方式的说明在所有方面都是例示性的，不应该理解为对本发明的限制。本发明的范围不由上述的实施方式而由权利要求限定。另外，本发明的范围包含与权利要求的范围等效的意义以及范围内的所有变更。

工业上的可利用性

本发明能够应用于泵的流量对品质能够直接产生影响的用途，例如药液注入、涂装、薄膜形成（例如基板上均匀形成100nm以下的涂膜。）用途等。

附图标记说明

10—泵

20—命令部

30—控制部

40—检测器

50—喷嘴头

60—启动注液辊

70—基板

103—涂料的积液

Claims (5)

1.一种由具有滑动部的驱动系统驱动而输送液体的泵的流量控制方法，其特征在于：

在泵的工作初期，使流量保持为微小的第一流量后，使流量增加至稳定的第二流量，由此抑制所述泵从停止状态转移至工作状态时作用于所述滑动部的摩擦引起的流量的紊乱。

2.一种涂膜形成方法，其特征在于：

其使用利用如权利要求1所述的方法控制流量的泵和排出由该泵输送的涂料的喷嘴头，

通过使所述喷嘴头接近平坦的涂敷面，从该喷嘴头连续地排出所述涂料，而在所述喷嘴头与所述涂敷面之间形成所述涂料的积液，通过使所述涂敷面水平移动，使所述涂料的积液在所述涂敷面上相对移动。

3.如权利要求2所述的涂膜形成方法，其特征在于：

使所述涂敷面的移动速度与所述泵的流量同步。

4.一种涂膜形成方法，其特征在于：

其使用利用如权利要求1所述的方法控制流量的泵和排出由该泵输送的涂料的喷嘴头，

通过使所述喷嘴头接近平坦的涂敷面，从该喷嘴头连续地排出所述涂料，而在所述喷嘴头与所述涂敷面之间形成所述涂料的积液，通过使所述喷嘴头在所述涂敷面上水平移动，使所述涂料的积液在所述涂敷面上相对移动。

5.如权利要求4所述的涂膜形成方法，其特征在于：

使所述喷嘴头的移动速度与所述泵的流量同步。

Images