JP2005147095A - 薬液供給装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の薬液を供給可能とする薬液供給装置において当該装置の小型化を図ること。
【解決手段】薬液ディスペンスポンプ10は、非圧縮性媒体としての作動液にてチューブフラムが撓み変形されることによりポンプ室の容積を変化させ薬液を吸入又は吐出するポンプ本体部11と、作動液をポンプ本体部11に供給するポンプ駆動部12とを備える。ポンプ本体部11では、各々に吸入ポート、吐出ポート及びポンプ室を有する複数のポンプ機能部13が設けられ、これら複数のポンプ機能部13に対して共通のポンプ駆動部12から作動液が供給される。
【選択図】 図1
【解決手段】薬液ディスペンスポンプ10は、非圧縮性媒体としての作動液にてチューブフラムが撓み変形されることによりポンプ室の容積を変化させ薬液を吸入又は吐出するポンプ本体部11と、作動液をポンプ本体部11に供給するポンプ駆動部12とを備える。ポンプ本体部11では、各々に吸入ポート、吐出ポート及びポンプ室を有する複数のポンプ機能部13が設けられ、これら複数のポンプ機能部13に対して共通のポンプ駆動部12から作動液が供給される。
【選択図】 図1
Description
本発明は、薬液供給装置に関するものであり、具体的にはフォトレジスト液等の薬液の塗布工程など、半導体製造装置の薬液使用工程にて用いられる薬液供給装置に関する。
従来より、半導体製造装置の薬液使用工程においてフォトレジスト液等の薬液を半導体ウエハに所定量ずつ塗布するために薬液供給装置が用いられている。例えば、特許文献1に開示された薬液供給装置では、薬液を吸入又は吐出するための可撓性チューブを軸方向に弾性変形自在なベローズで囲むと共に、可撓性チューブとベローズとの間に非圧縮性媒体を封入し、駆動手段としてのポンプ駆動部によりベローズを膨張又は収縮させるようにしている。そして、ベローズの膨張又は収縮に伴い非圧縮性媒体により可撓性チューブを変形させ、薬液の吸入又は吐出を行わせるようにしていた。
しかしながら、前記特許文献1の薬液供給装置等においては以下の問題があった。すなわち、半導体製造装置においては多種多様な薬液が使用される等の実状から複数の薬液供給装置が設置されることがあるが、従来の薬液供給装置では、可撓性チューブやベローズ等よりなるポンプ部と、モータ等を駆動源とするポンプ駆動部とを対としてこれらを一体的に設けている。よって、複数の薬液供給装置を設置する場合には比較的大きな設置スペースを要し、半導体製造装置としての大型化が不可避となるという問題が生じる。
一方、薬液供給装置では、薬液の吸入・吐出を精度良く実施すべくダイアフラム弁体よりなる開閉弁を当該装置の吸入側及び吐出側にそれぞれ設けている。因みに、チェック弁機能を持つ開閉弁としては薬液通路内に球体弁を設置し、その球体弁を液圧によりシールする構成もあるが、これではシール性が不安定であることからダイアフラム弁体よりなる開閉弁が使用されている。
しかしながら、吸入側及び吐出側の開閉弁としてダイアフラム弁体を用いる構成にあっては以下の問題が生じる。すなわち、ダイアフラム式開閉弁では、ダイアフラム弁体を弁座に当接又は離間させることで薬液通路の開閉が行われるが、ダイアフラム弁体が開動作又は閉動作する際にはダイアフラム弁体の変形により薬液を吸い込む又は押し出す現象が生じる。これにより、ポンプ部の内部容積が変化してしまい、ひいては薬液吐出量に影響が及ぶおそれが生じる。こうした現象は開閉弁の個体差や経時的変化によっても生じるものであった。
特開平10−61558号公報
本発明は、複数の薬液を供給可能とする薬液供給装置において当該装置の小型化を図ることを第1の目的とし、薬液の吐出を精度良く実施することを第2の目的とするものである。
以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて効果等を示しつつ説明する。なお以下では、理解を容易にするため、発明の実施の形態において対応する構成を括弧書き等で適宜示すが、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。
手段1.非圧縮性媒体にて可撓性膜(チューブフラム52)が撓み変形されることにより薬液室(ポンプ室56)の容積を変化させ薬液を吸入又は吐出する本体部(ポンプ本体部11)と、前記非圧縮性媒体を前記本体部に供給する駆動部(ポンプ駆動部12)とを備えてなる薬液供給装置において、
各々に前記薬液室を有する複数の機能部(ポンプ機能部13)を前記本体部に設けると共に、これら複数の機能部に対して共通の駆動部から非圧縮性媒体を供給する構成としたことを特徴とする薬液供給装置。
各々に前記薬液室を有する複数の機能部(ポンプ機能部13)を前記本体部に設けると共に、これら複数の機能部に対して共通の駆動部から非圧縮性媒体を供給する構成としたことを特徴とする薬液供給装置。
手段1の薬液供給装置では、駆動部により、非圧縮性媒体が本体部に供給され、本体部により、非圧縮性媒体にて可撓性膜が撓み変形されて薬液室の容積が変化し薬液が吸入又は吐出される。また特に、本体部には、各々に薬液室を有する複数の機能部が設けられ、これら複数の機能部に対して共通の駆動部から非圧縮性媒体が供給される。かかる場合、各機能部は各自に薬液室を有しそれぞれで薬液が吸入・吐出されるため、1つの薬液供給装置による複数の薬液の供給が可能となる。また、複数の機能部で1つの駆動部を共用できるため、機能部毎に駆動部を持たせた場合に比べて構成の簡素化が可能となる。その結果、複数の薬液を供給可能とする薬液供給装置において当該装置の小型化を図ることができるようになる。
手段2.前記駆動部から前記本体部への非圧縮性媒体の供給を許容又は阻止するための作動制御弁(作動制御弁80)を、前記複数の機能部に各個に設けた手段1記載の薬液供給装置。
手段2によれば、作動制御弁が複数の機能部に各個に設けられるため、駆動部から本体部への非圧縮性媒体の供給が機能部毎に許容又は阻止できる。これにより、複数の機能部のうち何れを使用するかを適宜変更することができる。つまり、その都度使用する機能部の切替が可能となる。
手段3.前記作動制御弁を前記機能部に一体化して設けた手段2記載の薬液供給装置。
手段3によれば、作動制御弁が機能部に一体化して設けられるため、薬液供給装置において複数の薬液を供給可能とする機能と使用薬液を切り替える機能とを一体的に付加することができ、機能の集約化が実現できる。
手段4.前記駆動部より延び前記非圧縮性媒体を流通させる媒体流路(作動液分配通路86、作動液通路102)と、該媒体流路より各機能部毎に分岐する分岐流路(作動液導入路74)とを設け、前記分岐流路に前記作動制御弁を配設した手段2又は3記載の薬液供給装置。
手段4によれば、駆動部から本体部に非圧縮性媒体が供給される際、非圧縮性媒体は媒体流路を介して流通し、更に分岐流路を介して各機能部に分配供給される。非圧縮性媒体は共通流路部分たる媒体流路を介して流通されるため、各々独立した流路を設けて各機能部に非圧縮性媒体を流通させる場合と比べて、媒体流路の容積を最小化できる。また、非圧縮性媒体の流通動作を安定化させることができる。
手段5.前記複数の機能部のうち所定個数の機能部に対して非圧縮性媒体が供給されるよう前記作動制御弁の作動状態を個別に制御する制御手段(コントローラ120)を設けた手段2乃至4の何れかに記載の薬液供給装置。
手段5によれば、複数の機能部のうち所定個数の機能部に対して非圧縮性媒体が供給されるよう前記作動制御弁の作動状態が個別に制御される。非圧縮性媒体を本体部に供給する際において毎回同じ数だけ作動制御弁が作動状態となる構成であれば、各機能部に対して非圧縮性媒体の安定供給が可能となる。例えば、複数の機能部のうち1つだけに対して非圧縮性媒体が供給されるよう作動制御弁が制御されると良い。
手段6.前記複数の機能部を列状に並べて構成した前記本体部と前記駆動部とを熱遮蔽部材(熱遮蔽板14)を挟んで対向配置した手段1乃至5の何れかに記載の薬液供給装置。
手段6によれば、本体部と駆動部とが熱遮蔽部材を挟んで対向配置されるため、仮に駆動部がモータ等の発熱源たる構成を有していても、駆動部から本体部への熱の影響が低減できる。従って、薬液に対する熱の影響を抑制することができる。
手段7.薬液吸入通路(吸入通路33)に吸入側開閉弁(吸入側開閉弁43)を設け該吸入側開閉弁を介して薬液を前記薬液室に吸入すると共に、薬液吐出通路(吐出通路34)に吐出側開閉弁(吐出側開閉弁44)を設け該吐出側開閉弁を介して前記吸入した薬液を吐出するようにした薬液供給装置において、
吸入側及び吐出側の各開閉弁をそれぞれ、ダイアフラム弁体(ダイアフラム弁体41,42)を作動させることで弁座部(弁座部25a,26a)に当接又は離間させて閉又は開状態とすると共に、吸入側及び吐出側の各ダイアフラム弁体を一体動作可能に連結し一方の開閉弁が開くのに同期して他方の開閉弁が閉じる構成とした手段1乃至6の何れかに記載の薬液供給装置。
吸入側及び吐出側の各開閉弁をそれぞれ、ダイアフラム弁体(ダイアフラム弁体41,42)を作動させることで弁座部(弁座部25a,26a)に当接又は離間させて閉又は開状態とすると共に、吸入側及び吐出側の各ダイアフラム弁体を一体動作可能に連結し一方の開閉弁が開くのに同期して他方の開閉弁が閉じる構成とした手段1乃至6の何れかに記載の薬液供給装置。
手段7によれば、薬液吸入通路に設けられた吸入側開閉弁を介して薬液が薬液室に吸入されると共に、薬液吐出通路に設けられた吐出側開閉弁を介して前記吸入された薬液が吐出される。吸入側及び吐出側の各開閉弁はそれぞれ、ダイアフラム弁体を作動させることで弁座に当接又は離間させて閉又は開状態となる。また、吸入側及び吐出側の各ダイアフラム弁体は一体動作可能に連結されており、一方の開閉弁が開くのに同期して他方の開閉弁が閉じる構成となっている。かかる場合、吸入側及び吐出側の各ダイアフラム弁体が同期して動作するため、その動作時においてダイアフラム弁体の移動に伴い薬液室の容積が変化する現象は生じない。従って、薬液の吐出を精度良く実施することが可能となる。
手段8.吸入側及び吐出側の各ダイアフラム弁体を互いに逆向きになるようにして共通のピストンロッド(ピストンロッド35)に連結し、該ピストンロッドの移動により吸入側開閉弁及び吐出側開閉弁の何れか一方を開状態とする手段7記載の薬液供給装置。
手段8によれば、吸入側及び吐出側の各ダイアフラム弁体を互いに逆向きになるようにして共通のピストンロッドに連結したため、それら各ダイアフラム弁体は全く逆の動作を行う。従って、ダイアフラム弁体の変形に伴う吸い込みと押し出しの現象が全く逆に行われ、前述の通り薬液室の容積変化を抑えることができる。
手段9.薬液吸入通路(吸入通路33)に吸入側開閉弁(吸入側開閉弁43)を設け該吸入側開閉弁を介して薬液を薬液室(ポンプ室56)に吸入すると共に、薬液吐出通路(吐出通路34)に吐出側開閉弁(吐出側開閉弁44)を設け該吐出側開閉弁を介して前記吸入した薬液を吐出するようにした薬液供給装置において、
吸入側及び吐出側の各開閉弁をそれぞれ、ダイアフラム弁体(ダイアフラム弁体41,42)を作動させることで弁座部(弁座部25a,26a)に当接又は離間させて閉又は開状態とすると共に、吸入側及び吐出側の各ダイアフラム弁体を一体動作可能に連結し一方の開閉弁が開くのに同期して他方の開閉弁が閉じる構成としたことを特徴とする薬液供給装置。
吸入側及び吐出側の各開閉弁をそれぞれ、ダイアフラム弁体(ダイアフラム弁体41,42)を作動させることで弁座部(弁座部25a,26a)に当接又は離間させて閉又は開状態とすると共に、吸入側及び吐出側の各ダイアフラム弁体を一体動作可能に連結し一方の開閉弁が開くのに同期して他方の開閉弁が閉じる構成としたことを特徴とする薬液供給装置。
手段9の薬液供給装置では、薬液吸入通路に設けられた吸入側開閉弁を介して薬液が薬液室に吸入されると共に、薬液吐出通路に設けられた吐出側開閉弁を介して前記吸入された薬液が吐出される。吸入側及び吐出側の各開閉弁はそれぞれ、ダイアフラム弁体を作動させることで弁座に当接又は離間させて閉又は開状態となる。また、吸入側及び吐出側の各ダイアフラム弁体は一体動作可能に連結されており、一方の開閉弁が開くのに同期して他方の開閉弁が閉じる構成となっている。かかる場合、吸入側及び吐出側の各ダイアフラム弁体が同期して動作するため、その動作時においてダイアフラム弁体の移動に伴い薬液室の容積が変化する現象は生じない。従って、薬液の吐出を精度良く実施することが可能となる。
手段10.吸入側及び吐出側の各ダイアフラム弁体を互いに逆向きになるようにして共通のピストンロッド(ピストンロッド35)に連結し、該ピストンロッドの移動により吸入側開閉弁及び吐出側開閉弁の何れか一方を開状態とする手段9記載の薬液供給装置。
手段10によれば、吸入側及び吐出側の各ダイアフラム弁体を互いに逆向きになるようにして共通のピストンロッドに連結したため、それら各ダイアフラム弁体は全く逆の動作を行う。従って、ダイアフラム弁体の変形に伴う吸い込みと押し出しの現象が全く逆に行われ、前述の通り薬液室の容積変化を抑えることができる。
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態では、半導体装置等の製造ラインにて使用される薬液ディスペンスシステムについて具体化しており、先ずは当該システムの全体構成を図1に基づいて説明する。
図1において、薬液供給装置としての薬液ディスペンスポンプ10は大別して、フォトレジスト液等の薬液を吸入及び吐出するためのポンプ本体部11と、非圧縮性媒体としての作動液(例えばシリコン油)をポンプ本体部11に供給するためのポンプ駆動部12とにより構成されている。ポンプ本体部11は、複数個(本実施の形態では5個)のポンプ機能部13を一列に並べるようにして構成されており、ポンプ機能部13毎に、後述する吸入ポート31と吐出ポート32とが設けられている。各ポンプ機能部13では各々異なる薬液が吸入又は吐出され、各ポンプ機能部13より吐出された薬液は、図示しない塗布ノズルにより半導体ウエハに対して塗布されるようになっている。ポンプ本体部11とポンプ駆動部12との間には、例えば多孔質性の合成樹脂材等よりなる熱遮蔽板14が設けられている。
ここで、ポンプ本体部11の詳細な構成を説明する。図2にはポンプ本体部11を構成するポンプ機能部13の構造を示している。図2(a)は図1のA−A線断面図、すなわちポンプ機能部13の断面図であり、(b)はポンプ機能部13の側面図である。ポンプ機能部13は、流路切替部21とポンプ作動部22と作動液導入部23とに大別でき、以下これら各部を順に説明する。
流路切替部21は、図の上下に分割されてなるハウジング25,26とそれら各ハウジング25,26に挟まれるようにして配設されるシリンダ27、バネ受け部材28とを有する。ハウジング25,26には吸入ポート31と吐出ポート32とがそれぞれ設けられている。また、吸入ポート31に通じるようにして吸入通路33が設けられ、吐出ポート32に通じるようにして吐出通路34が設けられている。
また、流路切替部21には、吸入側及び吐出側にそれぞれ、いわゆるエアオペレイトバルブ式(空圧式)の開閉弁43,44が配設されており、その開閉弁周辺の構成を図3の要部拡大図を用いて説明する。シリンダ27には円形状の摺動孔27aが形成されており、この摺動孔27a内にピストンロッド35が摺動可能に収容されている。ピストンロッド35の外周部には複数箇所にシール部材が配されている。ピストンロッド35の中央拡径部とバネ受け部材28との間には付勢バネ37が配設されており、その付勢力によりピストンロッド35には常に図の下方向の力が作用している。また、シリンダ27の摺動孔27a内においてピストンロッド35を挟んで付勢バネ37が配設された側の逆側は圧力制御室38となっており、この圧力制御室38は操作ポート39に連通している。この場合、圧力制御室38には操作ポート39を介して圧縮空気が導入されるようになっており、圧力制御室38に圧縮空気が導入されると、ピストンロッド35に図の上向きの力が作用し、当該ピストンロッド35が前記付勢バネ37の付勢力に抗して図の上方に移動できるようになっている。
ピストンロッド35の下端部及び上端部には、それぞれ互いに逆向きになるようにしてダイアフラム弁体41,42が取り付けられている。ピストンロッド下端部のダイアフラム弁体41は吸入通路33を開閉するものであって、これにより吸入側開閉弁43が構成されている。また、同上端部のダイアフラム弁体42は吐出通路34を開閉するものであって、これにより吐出側開閉弁44が構成されている。
詳しくは、吸入側のダイアフラム弁体41は、ハウジング25とシリンダ27とで狭持される周縁部41aと、中心部に設けられハウジング25に形成された弁座部25aに当接又は離間する弁体部41bと、その周縁部41aと弁体部41bとの間に一体形成された薄膜部41cとよりなる。また、吐出側のダイアフラム弁体42は、前記吸入側のダイアフラム弁体41と同様の形状をなし、ハウジング26とバネ受け部材28とで狭持される周縁部42aと、中心部に設けられハウジング26に形成された弁座部26aに当接又は離間する弁体部42bと、その周縁部42aと弁体部42bとの間に一体形成された薄膜部42cとよりなる。そして、各ダイアフラム弁体41,42の弁体部41b,42bがピストンロッド35に螺合接続されることで、ピストンロッド35及び両ダイアフラム弁体41,42が一体的に連結されている。但し、ピストンロッド35と両ダイアフラム弁体41,42との接続は螺合接続によるものに限られず、例えば接着、溶着、圧着(圧入)によるものなど任意の接続手法が適用できる。
上記構成の流路切替部21の構成によれば、吸入側及び吐出側のダイアフラム弁体41,42はピストンロッド35と共に一体動作する。このとき、操作ポート39より圧縮空気が導入されていない初期状態(図示の状態)では、吸入側のダイアフラム弁体41が弁座部25aに当接して吸入通路33が閉鎖される一方、吐出側のダイアフラム弁体42が弁座部26aから離間して吐出通路34が開放される。これに対し、操作ポート39より圧縮空気が導入されると、ピストンロッド35の動作により吸入側のダイアフラム弁体41が弁座部25aから離間して吸入通路33が開放される一方、吐出側のダイアフラム弁体42が弁座部26aに当接して吐出通路34が閉鎖される。そして、圧縮空気を抜くことで元の初期状態に戻る。
図2の説明に戻り、ポンプ作動部22は、円柱状の中空部を有するボディ51を備えており、そのボディ51内に可撓性チューブよりなるチューブフラム52が収容されている。チューブフラム52は例えばフッ素樹脂製の可撓性膜を略円筒状に成形したものであり、図の上端部がボディ51と上部カバー53とにより狭持されている。また、チューブフラム52の図の下端部は、ボディ51の貫通孔部51aを通じてボディ下方に突出し、ネジ部材54により固定されている。この場合、ボディ51の内壁とチューブフラム52の外周との間が作動液室55となっており、導入口51bを介して作動液室55内に導入される作動液によりチューブフラム52が径方向に撓み変形し、チューブフラム52内のポンプ室56の容積が変化するようになっている。
ボディ51の下方には下部カバー58が設けられており、この下部カバー58には、前記吸入通路33とポンプ室56とを接続する連通路60が形成されている。また、上部カバー53には、前記吐出通路34とポンプ室56とを連通する連通路61が形成されている。
作動液導入部23は、図の上下に分割されてなるハウジング71,72とそれら各ハウジング71,72に挟まれるようにして配設されるシリンダ73とを有する。ハウジング72には、ポンプ駆動部12(図1参照)より給送される作動液を導入し前記作動液室55に導くための作動液導入路74が設けられている。
作動液導入路74の途中にはエアオペレイトバルブ式(空圧式)の作動制御弁80が配設されている。その作動制御弁80の詳細を図4の要部拡大図を用いて説明すれば、シリンダ73には円形状の摺動孔73aが形成されており、この摺動孔73a内にピストンロッド75が摺動可能に収容されている。ピストンロッド75の外周部には複数箇所にシール部材が配されている。ピストンロッド75とハウジング71との間には付勢バネ77が配設されており、その付勢力によりピストンロッド75には常に図の上方向の力が作用している。また、シリンダ73の摺動孔73a内においてピストンロッド75を挟んで付勢バネ77が配設された側の逆側は圧力制御室78となっており、この圧力制御室78は操作ポート79に連通している。この場合、圧力制御室78には操作ポート79を介して圧縮空気が導入されるようになっており、圧力制御室78に圧縮空気が導入されると、ピストンロッド75に図の下向きの力が作用し、当該ピストンロッド75が前記付勢バネ77の付勢力に抗して図の下方に移動できるようになっている。
ピストンロッド75の上端部にはダイアフラム弁体81が取り付けられている。ダイアフラム弁体81は、ハウジング72とシリンダ73とで狭持される周縁部81aと、中心部に設けられハウジング72に形成された弁座部72aに当接又は離間する弁体部81bと、その周縁部81aと弁体部81bとの間に一体形成された薄膜部81cとよりなる。そして、弁体部81bがピストンロッド75に螺合接続されている。
また、ハウジング72の上方には分配通路ブロック85が設けられ、その分配通路ブロック85には作動液分配通路86が形成されている。図1に示すように、分配通路ブロック85は各ポンプ機能部13の配列方向に延び、同配列方向に沿って延びるようにして作動液分配通路86が設けられている。そして、ポンプ機能部13毎に設けられた分岐通路87を介して、作動液分配通路86が前記作動液導入路74に連通している。
次に、ポンプ駆動部12の詳細な構成を、図1のB−B線断面図である図5に基づいて説明する。
ケース91内には、例えばステッピングモータよりなるモータ92が収容されると共に、このモータ92の出力軸93に平行になるようにしてボールネジ軸94が収容されている。モータ92の出力軸93に取り付けられたプーリ95と、ボールネジ軸94に取り付けられたプーリ96とはベルト97により連結されている。従って、モータ92が回転すると、それに伴いボールネジ軸94が回転する。ボールネジ軸94にはボールナット98がネジ結合されており、このボールナット98はボールネジ軸94の回転に伴いガイドレール99に沿って図の左右方向に摺動可能となっている。
ケース91の図の左端部には作動液通路ブロック101が設けられており、この作動液通路ブロック101に作動液通路102が形成されている。作動液通路102は前記作動液分配通路86に連通している。また、作動液通路ブロック101にはベローズ103の基端部が固定されている。ベローズ103は、有底筒状をなして胴部が伸縮自在となっており、ベローズ103内が加圧室104となっている。なお図5では、ベローズ103の上半分が縮み状態を示し、上半分が伸び状態を示している。加圧室104内は作動液で満たされており、ベローズ103の伸縮に伴い加圧室104内の作動液が作動液通路102を通じてポンプ駆動部12から出入りするようになっている。ベローズ103の先端部(図の右端部)には、前記ボールナット98に一体化されたステー105が取り付けられている。
従って、モータ92の駆動によりボールネジ軸94が回転してボールナット98が図の左右何れかの方向に移動すると、それに伴いベローズ103が伸縮する。このとき、ボールナット98が図の左方向に移動することでベローズ103が縮み、加圧室104から作動液が流出する。また、ボールナット98が図の右方向に移動することでベローズ103が伸び、加圧室104に作動液が流入する。
図1のシステム構成においては、複数のポンプ機能部13毎に設けられた操作ポート79に圧縮空気通路(空気配管)111がそれぞれ接続されており、その圧縮空気通路111にはポンプ機能部13毎に例えば2位置切替弁よりなる電磁制御弁112が設けられている。また、圧縮空気通路111の集合部にはエアポンプ113が接続されている。電磁制御弁112は、マイクロコンピュータ等を有してなるコントローラ120により制御され、特に各電磁制御弁112が個別に制御されることで各ポンプ機能部13への圧縮空気の導入が個別に制御できるようになっている。つまり、各ポンプ機能部13は電磁制御弁112のオン/オフにより適宜切り替えられて使用されることとなる。この場合、電磁制御弁112がオンされて圧縮空気が導入されると、該当するポンプ機能部13では、圧力制御室78への圧縮空気の導入に伴い作動制御弁80が開放される。すなわち、ダイアフラム弁体81が開位置に移動する。これにより、ポンプ本体部11の作動液室55とポンプ駆動部12の加圧室104とが作動液通路(作動液導入路74、作動液分配通路86、分岐通路87、作動液通路102)を介して連通され、ベローズ103の伸縮状態に連動してチューブフラム52が撓み変形する。
なお、コントローラ120は、各ポンプ機能部13の作動制御弁80を個別に制御するための作動制御弁制御手段、或いは各ポンプ機能部13を切り替えるための切替制御手段を構成する。ポンプ駆動部12に設けられたモータ92もコントローラ120により制御されるようになっている。
次に、薬液ディスペンスシステムの動作シーケンスを図6のタイムチャートに基づいて説明する。なお図6では、各ポンプ機能部13に設けた作動制御弁80のうち、何れか1つの作動制御弁80が開放される様子を示すと共に、その時駆動対象となるポンプ機能部13について吸入側開閉弁43及び吐出側開閉弁44の動作を示している。
図6において、先ずt1のタイミングでは、その時駆動対象となるポンプ機能部13に対応する電磁制御弁112にコントローラ120からオン信号が出力され、当該ポンプ機能部13に対して圧縮空気が圧送される。これにより、当該ポンプ機能部13において作動制御弁80が開放される。なお、t1の時点では、吸入側開閉弁43=閉、吐出側開閉弁44=開の状態で保持されている。モータ92は、最大値(max)近傍の所定のモータパルス数で制御されており、ポンプ駆動部12のベローズ103は最大縮み状態よりも幾分伸びた状態となっている。よって、その時駆動対象となるポンプ機能部13の作動液室55には作動液が導入され、それに伴いチューブフラム52が幾分内側に撓み変形した状態となっている。
t2のタイミングでは、吸入側開閉弁43が開放されると共にそれと同時に吐出側開閉弁44が閉鎖される。t2以降、モータパルス数が徐々に減じられることで、ベローズ103が徐々に伸びていき、加圧室104内に作動液が流入する。これにより、作動液室55内の作動液が流出し、それに伴うポンプ室56の容積変化(拡張変化)により吸入通路33を介して当該ポンプ室56に薬液が吸入される。
その後、t3のタイミングでは、吸入側開閉弁43が閉鎖されると共にそれと同時に吐出側開閉弁44が開放される。t3以降、モータパルス数が徐々に増やされることで、ベローズ103が再び縮んでいき、加圧室104から作動液が流出する。これにより、作動液室55内に作動液が流入し、それに伴うポンプ室56の容積変化(縮小変化)により吐出通路34を介して当該ポンプ室56内の薬液が吐出される。そして、その吐出された薬液により、図示しない塗布ノズルでは薬液の塗布作業が行われる。その後、t4のタイミングで、吸入側開閉弁43が開放されると共にそれと同時に吐出側開閉弁44が閉鎖されると、薬液の吐出が停止される。
t2,t3等のタイミングでは、吸入側及び吐出側の各ダイアフラム弁体41,42が同期して動作し、それぞれ全く逆の動作を行う。従って、ダイアフラム弁体41,42の変形に伴う吸い込みと押し出しの現象が全く逆に行われ、ポンプ室56の容積変化が抑えられる。
その後、t5〜t6では、サックバック動作が行われ、それによりノズル先端部からの液垂れが防止される。すなわち、吸入側開閉弁43=閉、吐出側開閉弁44=開の状態下でモータパルス数がゆっくりと減じられる。これにより、ポンプ室56の容積は僅かに減少する。従って、塗布ノズルの先端部において薬液が僅かに後退し、ノズル先端部からの液垂れが防止される。t6以降、初期加圧状態に戻される。但し、上記サックバック動作の実施は任意で良く、当該サックバック動作を実施しない構成であっても良い。
以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
薬液ディスペンスポンプ10においてポンプ本体部11に複数のポンプ機能部13を設けると共に、これら複数のポンプ機能部13に対して共通のポンプ駆動部12から作動液(非圧縮性媒体)を供給する構成としたため、1つの薬液ディスペンスポンプ10による複数の薬液の供給が可能となる。具体的には種類の異なる薬液、又は成分、濃度、粘度等の異なる薬液が同一の薬液ディスペンスポンプ10にて供給できる。また、複数のポンプ機能部13で1つのポンプ駆動部12を共用できるため、ポンプ機能部13毎にポンプ駆動部12を持たせた場合に比べて構成の簡素化が可能となる。その結果、複数の薬液を供給可能とする薬液ディスペンスポンプ10において小型化を図ることができるようになる。特に、ポンプ駆動部12はモータ92やボールネジ軸94等の機械的構成を有するため比較的大きい構成となるが、これを共用することで小型化の効果が顕著となる。また、ポンプ駆動部12の共用により低コスト化も実現できる。
各ポンプ機能部13毎に作動制御弁80を設けたため、その作動制御弁80の開閉により、その都度使用するポンプ機能部13の切替が可能となる。この場合、1つのポンプ機能部13に対して作動液が供給されるようコントローラ120により作動制御弁80の作動状態が個別に制御されることによって、各ポンプ機能部13に対して作動液の安定供給が可能となる。
各ポンプ機能部13に跨るようにして分配通路ブロック85を設け、この分配通路ブロック85に、共通流路部分である作動液分配通路86と分岐流路部分である分岐通路87とを設けた。また、ポンプ機能部13毎の分岐通路87に連通する作動液導入路74に作動制御弁80を設けた。本構成によれば、作動液流路の容積を最小化できる。また、作動液の流通動作を安定化させることができる。
ポンプ本体部11とポンプ駆動部12とが熱遮蔽板14を挟んで対向配置されるため、ポンプ駆動部12が発熱源たるモータ92を有する構成であっても薬液に対する熱の影響が低減できる。
吸入側及び吐出側の各開閉弁43,44を構成するダイアフラム弁体41,42を一体動作可能に連結し、一方の開閉弁が開くのに同期して他方の開閉弁が閉じる構成とした。これにより、各ダイアフラム弁体41,42が同期して動作し、弁体移動に伴うポンプ室56の容積変化は生じない。従って、薬液の吐出を精度良く実施することが可能となる。
なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。
上記実施の形態では、薬液ディスペンスポンプ10の作動液導入部23において、空圧駆動式の作動制御弁80を用いたが、各ポンプ機能部13の作動液室55への作動液の供給を許容又は阻止できる構成であれば、構成の変更が可能である。例えば、油圧駆動式の作動制御弁を用いる、モータ駆動式の作動制御弁を用いる、リニアソレノイド駆動式の作動制御弁を用いる、等々の構成が適用できる。
可撓性膜を構成するチューブフラムは、前述したように径方向に撓み変形する構成である他に、ベローズ状に成形されて軸方向に撓み変形する構成であっても良い。要は、撓み変形によりポンプ室56の容積を変化させることができるものであれば良い。
ポンプ本体部11を構成する複数のポンプ機能部13は各々個別にハウジング25,26等を有する構成であったが、共通のハウジングに複数のポンプ機能部を連設する構成であっても良い。
上記実施の形態では、ポンプ本体部11とポンプ駆動部12とを熱遮蔽板14を挟んで対向配置する構成としたが、この構成を変更し、ポンプ本体部11とポンプ駆動部12とを分離配置する構成としても良い。この場合、ポンプ本体部11とポンプ駆動部12とが空間を隔てて配置されることで、ポンプ駆動部12による熱の影響が一層低減できる。
上記実施の形態では、ポンプ駆動部12をモータ駆動構造とし、モータ駆動に伴うボールナット98の移動によりベローズ103を伸縮させて加圧室104から作動液を出入りさせる構成としたが、その構成も変更できる。例えば、ベローズ103とモータとを直結する構成、ポンプ駆動部12を油圧又は空圧による圧力駆動構造とする構成、等々が適用できる。
上記実施の形態では、ポンプ使用時には1つのポンプ機能部13について作動液を供給して作動状態としたが、同時に複数(例えば2つ)のポンプ駆動部13を作動状態とすることも可能である。毎回同じ個数のポンプ機能部13が作動状態となる構成であれば、複数のポンプ機能部13について同時作動が可能である。
薬液の吐出精度を向上させるには、既述したように吸入側及び吐出側の各開閉弁43,44におけるダイアフラム弁体41,42を一体動作可能に連結するのが望ましいが、これら各ダイアフラム弁体41,42を個別動作させる構成とすることも可能である。かかる構成であっても、薬液ディスペンスポンプ10としては、複数の薬液を供給可能とした上で当該ポンプの小型化が実現できることに変わりない。
10…薬液ディスペンスポンプ、11…ポンプ本体部、12…ポンプ駆動部、13…ポンプ機能部、14…熱遮蔽板、25a,26a…弁座部、33…吸入通路、34…吐出通路、35…ピストンロッド、41,42…ダイアフラム弁体、43…吸入側開閉弁、44…吐出側開閉弁、52…チューブフラム、56…ポンプ室、74…作動液導入路、80…作動制御弁、86…作動液分配通路、102…作動液通路、120…コントローラ。
Claims (10)
- 非圧縮性媒体にて可撓性膜が撓み変形されることにより薬液室の容積を変化させ薬液を吸入又は吐出する本体部と、前記非圧縮性媒体を前記本体部に供給する駆動部とを備えてなる薬液供給装置において、
各々に前記薬液室を有する複数の機能部を前記本体部に設けると共に、これら複数の機能部に対して共通の駆動部から非圧縮性媒体を供給する構成としたことを特徴とする薬液供給装置。 - 前記駆動部から前記本体部への非圧縮性媒体の供給を許容又は阻止するための作動制御弁を、前記複数の機能部に各個に設けた請求項1記載の薬液供給装置。
- 前記作動制御弁を前記機能部に一体化して設けた請求項2記載の薬液供給装置。
- 前記駆動部より延び前記非圧縮性媒体を流通させる媒体流路と、該媒体流路より各機能部毎に分岐する分岐流路とを設け、前記分岐流路に前記作動制御弁を配設した請求項2又は3記載の薬液供給装置。
- 前記複数の機能部のうち所定個数の機能部に対して非圧縮性媒体が供給されるよう前記作動制御弁の作動状態を個別に制御する制御手段を設けた請求項2乃至4の何れかに記載の薬液供給装置。
- 前記複数の機能部を列状に並べて構成した前記本体部と前記駆動部とを熱遮蔽部材を挟んで対向配置した請求項1乃至5の何れかに記載の薬液供給装置。
- 薬液吸入通路に吸入側開閉弁を設け該吸入側開閉弁を介して薬液を前記薬液室に吸入すると共に、薬液吐出通路に吐出側開閉弁を設け該吐出側開閉弁を介して前記吸入した薬液を吐出するようにした薬液供給装置において、
吸入側及び吐出側の各開閉弁をそれぞれ、ダイアフラム弁体を作動させることで弁座部に当接又は離間させて閉又は開状態とすると共に、吸入側及び吐出側の各ダイアフラム弁体を一体動作可能に連結し一方の開閉弁が開くのに同期して他方の開閉弁が閉じる構成とした請求項1乃至6の何れかに記載の薬液供給装置。 - 吸入側及び吐出側の各ダイアフラム弁体を互いに逆向きになるようにして共通のピストンロッドに連結し、該ピストンロッドの移動により吸入側開閉弁及び吐出側開閉弁の何れか一方を開状態とする請求項7記載の薬液供給装置。
- 薬液吸入通路に吸入側開閉弁を設け該吸入側開閉弁を介して薬液を薬液室に吸入すると共に、薬液吐出通路に吐出側開閉弁を設け該吐出側開閉弁を介して前記吸入した薬液を吐出するようにした薬液供給装置において、
吸入側及び吐出側の各開閉弁をそれぞれ、ダイアフラム弁体を作動させることで弁座部に当接又は離間させて閉又は開状態とすると共に、吸入側及び吐出側の各ダイアフラム弁体を一体動作可能に連結し一方の開閉弁が開くのに同期して他方の開閉弁が閉じる構成としたことを特徴とする薬液供給装置。 - 吸入側及び吐出側の各ダイアフラム弁体を互いに逆向きになるようにして共通のピストンロッドに連結し、該ピストンロッドの移動により吸入側開閉弁及び吐出側開閉弁の何れか一方を開状態とする請求項9記載の薬液供給装置。
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- 2003-11-19 JP JP2003389634A patent/JP2005147095A/ja active Pending
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