JP4916793B2 - 定量送液ポンプおよびそれを用いた薬液塗布装置 - Google Patents
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Description
このような大型の液晶ディスプレイ基板に対して、最近では、製造時にレジスト液を塗布する方法として、基板を回転させずに、基板の上方から吐出ノズルを相対的に移動、走査させながら、細線状のレジスト液を連続的に吐出させることにより、1回の塗布工程で、所望の膜厚でレジスト液の塗布を行い薄膜を形成するいわゆる「スリッドコート(スピンレス)法」が採用されている。
を落とすか減速機を外すかしないと高速吸入ができず、かえって、ポンプ吐出作動において精度が低くなってしまうことになる。
このため、特許文献2(特許第3554115号公報)では、いわゆる「二連式チューブポンプ」が提案されている。
相互に平行に配置された2つのチューブ102、104と、それぞれの外側に配置された2つのベローズ106、108とを備えたポンプ部110が形成されている。
すなわち、図12に示したように、この特許文献3の二連式ベローズポンプ200では、ポンプ本体202の左右両側部にベローズ204、206が設けられ、この両側のベローズ204、206の先端部に形成されたベローズヘッド208、210がセンターロッド212により連結されている。
シリンジ本体内を軸方向に往復動するピストン部材と、
前記ピストン部材によって区画され、ピストン部材の移動に連動して、容積が相互に逆方向に増減する2つのシリンジ室と、
前記2つのシリンジ室にそれぞれ連結され、非圧縮性流体の作用によって作動する2つのポンプと、を備え、
前記ピストン部材を駆動装置により往復動させることで、2つのシリンジ室の容積を相互に逆方向に増減させて、2つのポンプの吸入工程と吐出工程とを相互に逆に行うように構成され、
前記ピストン部材に連結され、シリンジ本体を貫通して延び、ピストン部材を往復動させるピストンロッドと、
前記ピストンロッドの両端に連結され、ピストンロッドに連動するベローズを取り付けた液封入室を備え、
前記2つの液封入室は、連結管によって接続され、前記2つの液封入室内に収容した非圧縮性流体が、ピストンロッドの軸方向の移動に連動して相互に移動でき、容積が相互に逆方向に増減するように構成されていることを特徴とする。
その結果、一方のポンプが吐出工程の時に、他方のポンプが吸入工程を行うため、図5の本発明の定量送液ポンプの作動状態に示したように、タクトを1/2に短縮することが可能で、1サイクルの作動で、すなわち、1サイクルのピストンロッドの往復動で、2回分(ガラス基板2枚分)の塗布を行うことができ、タクト時間を短縮化することが可能であり、しかも、吸入工程を高速で行う必要がないので、マイクロバブル発生等による塗布不良が発生しない。
従って、これらの2つの液封入室は、ベローズで構成されて、ピストンロッドにより伸縮することで、容積が相互に逆方向に増減する構成であるので容積変化がなく、容積変化に追従するための同じ容積の逃げ(液封入室であるベローズ室)を別途設置する必要がなく、構成が複雑とならず、コンパクトで、コストを低減することができる。
前記2つのポンプがそれぞれ、
前記シリンジ本体のシリンジ室に連通したポンプ駆動室と、
前記ポンプ駆動室と移動可能な隔壁によって画成されたポンプ室と、
前記ポンプ室に移送液が吸入される吸入口と、
前記ポンプ室から移送液が吐出される吐出口と、
を備え、
前記シリンジ本体の2つのシリンジ室の容積の増減によって、シリンジ室から、ポンプ駆動室内に流出入する非圧縮性流体によって、ポンプ駆動室の容積を増減させることで、2つのポンプ室の隔壁内容量を変える作用により、吸入口を介して移送液がポンプ室に吸入される吸入工程と、吐出口を介して、ポンプ室から移送液が吐出される吐出工程とを行うように構成したことを特徴とする。
このように隔壁が、可撓性を有するチューブであり、チューブの内側に、ポンプ室が形成されるとともに、チューブの外側にポンプ駆動室が形成されているので、シリンジ本体のシリンジ室から、ポンプのポンプ駆動室内に流出入する非圧縮性流体の作用によって、チューブが正確に膨張、収縮して、吸入工程と吐出工程とを行うことができ、ポンプを介して、均一で正確な吐出量、吐出圧力を得ることができ、例えば、レジスト液などの薬液の塗布を行うことが可能である。
このように隔壁が、ベローズであり、ベローズの外側にポンプ室が形成されるとともに、ベローズの内側にポンプ駆動室が形成されているので、シリンジ本体のシリンジ室から、ポンプのポンプ駆動室内に流出入する非圧縮性流体の作用によって、ベローズが正確に伸長、収縮して、吸入工程と吐出工程とを行うことができ、ポンプを介して、均一で正確な吐出量、吐出圧力を得ることができ、例えば、レジスト液などの薬液の塗布を行うことが可能である。
このように構成することによって、万一、シリンジ本体内に形成されたシリンジ室側から、非圧縮性流体が、液封入室側に漏れ出たとしても、その漏れの容積変化分を吸収する
ことができる。
このように構成することによって、ピストン部材の作動によりシリンジ室の液圧が高まると、シール部材のU字内面にシリンジ室の液圧が作用してシール部材を両外側へ押圧する。これにより、シール部材におけるU字の外側の両側面が、ピストン部材の外周部と、シリンジ本体の壁面との双方に密着するので、シリンジ室の液圧が高まる程シール性が高くなり、吐出時における高液圧下においても十分なシール性を確保することができる。
このように構成することによって、ピストン部材の作動によりシリンジ室の液圧が高まると、シリンジ室側に配置したシール部材のU字内面にシリンジ室の液圧が作用してシール部材を両外側へ押圧する。これにより、シール部材におけるU字の外側の両側面が、シリンジ室と液封入室との間のピストン部材に連結したピストンロッドの外周部と、シリンジ室と液封入室との間の隔壁を構成するシリンジ本体の壁面との双方に密着するので、シリンジ室の液圧が高まる程シール性が高くなり、吐出時における高液圧下においても十分なシール性を確保することができる。
を行うことが可能である。
前記ピストンロッドが、駆動モータの回転によって、軸方向に移動するように、連結部材を介して、駆動モータに連結されているとともに、
前記駆動モータが、減速機を介して、連結部材に連結されていることを特徴とする。
前記連結部材が、
ピストンロッドを貫通して、一端が駆動モータに連結されるとともに、他端が、ポンプ本体の他端部に軸支されたボールネジ軸と、
前記ボールネジ軸と噛合し、ピストンロッドの一端部に連結されたボールネジナットで構成されていることを特徴とする。
また、本発明の薬液塗布装置は、
前述のいずれかに記載の定量送液ポンプを用いた薬液塗布装置であって、
前記2つのポンプの吸入側が、薬液タンクに接続され、
前記2つのポンプの吐出側が、薬液吐出ノズル側に接続され、
制御装置により所定量の薬液が吐出されるように構成されていることを特徴とする。
また、本発明の薬液塗布装置は、前記薬液塗布装置が、レジスト液塗布装置であることを特徴とする。
図1は、本発明の定量送液ポンプの実施例の縦断面図、図2は、図1の部分拡大断面図、図3は、図1の定量送液ポンプにおいて、左側ポンプ54が吸入工程で、右側ポンプ68が吐出工程の状態にある作動状態を説明する縦断面図、図4は、図1の定量送液ポンプにおいて、左側ポンプ54が吐出工程で、右側ポンプ68が吸入工程の状態にある作動状態を説明する縦断面図、図5は、本発明の定量送液ポンプの作動状態を示すチャート図である。
なお、図1では、各部材を組み立てる上で、実際には、接合箇所にはネジ類およびシール部材が必要であるが、説明の便宜上、省略して示している。これについては、その他の図面においても同様である。
ではなく、両側端をしっかりと固定できるので、芯ズレや芯ブレによる振動を低減することができるように構成されている。
また、本体部2の左側方には、左側ポンプ54が設けられており、この左側ポンプ54の左側ポンプ本体55の内部に、移動可能な隔壁を構成する可撓性を有する左側チューブ56によって、左側チューブ56の外周側に、左側ポンプ駆動室57と、左側チューブ56の内周側に、左側ポンプ室58とが画成されるようになっている。
(1)左側ポンプ54が吸入工程で、右側ポンプ68が吐出工程の状態にある作動状態
先ず、左側ポンプ54が吸入工程で、右側ポンプ68が吐出工程の状態にするには、パルスモータ34を駆動する。これによって、パルスモータ34の駆動軸34aの回転が、減速機33を介して減速されて、減速機33の回転軸33aと連結されたカップリング35を介して、ボールネジ軸36に伝達される。
管59を介して、上側シリンジ室10に移動する。これにより、左側ポンプ駆動室57内が負圧の状態になり、左側チューブ56が膨張して、左側ポンプ室58内が負圧の状態となる。
従って、この状態では、上側液封入室47の方が、上側シリンジ室10よりも高圧の状態にあるので、上側シリンジ室10と上側液封入室47との間に配設した、変形可能な断面U字状の一対のシール部材48、49のうち、上側液封入室47側のシール部材48が外側に開いて、上側シリンジ室10と上側液封入室47との間をシールするようになっている。これにより、上側シリンジ室10と上側液封入室47に収容した非圧縮性流体が混じり合わないようになっている。
断面U字状の一対のシール部材13、14のうち、下側シリンジ室11側のシール部材14が外側に開いて、上側シリンジ室10と下側シリンジ室11との間をシールするようになっている。これにより、上側シリンジ室10と下側シリンジ室11に収容した非圧縮性流体が混じり合わないようになっている。
(2)左側ポンプ54が吐出工程で、右側ポンプ68が吸入工程の状態にある作動状態
そして、上記のように左側ポンプ54の吸入工程、右側ポンプ68の吐出工程が終了した後、左側ポンプ54が吐出工程で、右側ポンプ68が吸入工程の状態にするには、パルスモータ34を反対方向に回転するように駆動する。これによって、パルスモータ34の駆動軸34aの回転が、減速機33を介して減速されて、減速機33の回転軸33aと連結されたカップリング35を介して、ボールネジ軸36に伝達される。
ともなって、ピストンロッド12の上側ピストンロッド12aに連結された上側ロッド固定台45が上昇する。
従って、この状態では、上側シリンジ室10の方が、上側液封入室47よりも高圧の状態にあるので、上側シリンジ室10と上側液封入室47との間に配設した、変形可能な断面U字状の一対のシール部材48、49のうち、上側シリンジ室10側のシール部材49が外側に開いて、上側シリンジ室10と上側液封入室47との間をシールするようになっている。これにより、上側シリンジ室10と上側液封入室47に収容した非圧縮性流体が混じり合わないようになっている。
また、シリンジ室の容積は、ピストンおよびシリンジ内径で規定され、それぞれ機械加工によって決定されるものであり、従来技術の定量送液ポンプのようなベローズ構造と異なり、作動による吐出量のバラツキの要因がほとんど存在しない。
この実施例の定量送液ポンプ1は、図1に示した定量送液ポンプ1と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例の定量送液ポンプ1では、下側液封入室21と上側液封入室47との間を連通する液封入室連結管52に、下側液封入室21と上側液封入室47内に収容した非圧縮性流体の合計容量を調整する容量調整機構83を備えている。
室10と下側シリンジ室11の側から、非圧縮性流体が、下側液封入室21と上側液封入室47の側に漏れ出たとしても、その漏れの容積変化分を第3の液封入室84で吸収することができるようになっている。これにより、下側液封入室21と上側液封入室47内部の容積が微妙に変化しても、定量送液ポンプ1を壊さず使用し続けることが可能となる。
すなわち、左側ポンプ54では、左側チューブ56の代わりに、左側ベローズ88が用いられ、左側ベローズ88の外側に左側ポンプ室58が形成されるとともに、左側ベローズ88の内側に左側ポンプ駆動室57が形成されている。
図9に示したように、レジスト液塗布装置90は、定量送液ポンプ1の左側ポンプ54の左側吸入オペレート弁67、左側吸入配管66、ならびに、右側ポンプ68の右側吸入オペレート弁82、右側吸入配管81が、吸入配管91を介して、レジスト液貯留部(タンク)92に接続されている。
このレジスト液吐出ノズル95は、ノズル走査機構96によって、液晶ガラス基板などの基板97の上方をXY方向に走査されながら、基板97上へレジスト液を吐出するように構成されている。なお、図9中、符号98は、レジスト液吐出ノズル95から吐出されるレジスト液を吐出工程の最後に、基板97上に余分に滴下しないようにするサックバックバルブであり、符号99は、レジスト液塗布装置90全体の作動を制御する制御装置である。なお、レジスト液の温度管理を適宜検討することもあり得る。
以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、上記実施例では、いわゆる縦置き型の定量送液ポンプとしたが、横置き型の定量送液ポンプとすることも可能である、
また、上記実施例では、左側ポンプ54と右側ポンプ68を、いわゆるチューブポンプ、ベローズポンプを用いた実施例について説明したが、これらのポンプを組み合わせることも、また、その他のダイアフラムなどのポンプを用いることも可能であるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
2 本体部
3 シリンジ本体
4 リニアブッシュ
5 上側シリンジヘッド
6 下側シリンジヘッド
7 パッキン台座
8 センサー固定台
9 ピストン部材
10 上側シリンジ室
11 下側シリンジ室
12 ピストンロッド
12a 上側ピストンロッド
12b 下側ピストンロッド
13 シール部材
14 シール部材
15 パッキン台座
16 下側ベローズ台座
17 ベローズ押えリング
18 下側ベローズ
19 下側ロッド固定台
20 ベローズ押えリング
21 下側液封入室
22 シール部材
23 シール部材
24 突出部分
25 ボールネジナット
26 下側フレーム
27 ボールネジ台座
28 シャフト
29 上側フォトセンサー
30 下側フォトセンサー
31 遮蔽板
32 モータ固定台
33a 回転軸
33 減速機
34 パルスモータ
34a 駆動軸
35 カップリング
36 ボールネジ軸
37 サポートガイド
38 貫通穴
39 ボールネジ台座
40 サポートガイド
41 パッキン台座
42 上側ベローズ台座
43 リング
44 上側ベローズ
45 上側ロッド固定台
46 リング
47 上側液封入室
48 シール部材
49 シール部材
50 突出部分
51 上側フレーム
52 連結管
53 封止栓
54 左側ポンプ
55 左側ポンプ本体
56 左側チューブ
57 左側ポンプ駆動室
58 左側ポンプ室
59 連結配管
60 封止栓
61 上側吐出ベース
61A 左側吐出継手
62 左側吐出配管
63 左側吐出オペレート弁
64 下側吐出ベース
64A 左側吸入継手
66 左側吸入配管
67 左側吸入オペレート弁
68 右側ポンプ
69 右側ポンプ本体
70 右側チューブ
71 右側ポンプ駆動室
72 右側ポンプ室
73 連結配管
74 封止栓
75 上側吐出ベース
76 右側吐出継手
77 右側吐出配管
78 右側吐出オペレート弁
79 下側吐出ベース
80 右側吸入継手
81 右側吸入配管
82 右側吸入オペレート弁
83 容量調整機構
84 液封入室
85 ベローズ台座
86 ベローズ
87 ベローズ押えリング
88 左側ベローズ
89 右側ベローズ
90 レジスト液塗布装置
91 吸入配管
92 レジスト液貯留部
93 吐出配管
94 フィルター
95 レジスト液吐出ノズル
96 ノズル走査機構
97 基板
98 サックバックバルブ
99 制御装置
100 二連式チューブポンプ
102、104 チューブ
106、108 ベローズ
110 ポンプ部
112、114 大型ベローズ部
116、118 小型ベローズ部
120 作動ディスク部
200 二連式ベローズポンプ
202 ポンプ本体
204、206 ベローズ
208、210 ベローズヘッド
212 センターロッド
214、216 作動流体室
218、220 圧送流体室
Claims (10)
- シリンジ本体内を軸方向に往復動するピストン部材と、
前記ピストン部材によって区画され、ピストン部材の移動に連動して、容積が相互に逆方向に増減する2つのシリンジ室と、
前記2つのシリンジ室にそれぞれ連結され、非圧縮性流体の作用によって作動する2つのポンプと、を備え、
前記ピストン部材を駆動装置により往復動させることで、2つのシリンジ室の容積を相互に逆方向に増減させて、2つのポンプの吸入工程と吐出工程とを相互に逆に行うように構成され、
前記ピストン部材に連結され、シリンジ本体を貫通して延び、ピストン部材を往復動させるピストンロッドと、
前記ピストンロッドの両端に連結され、ピストンロッドに連動するベローズを取り付けた液封入室を備え、
前記2つの液封入室は、連結管によって接続され、前記2つの液封入室内に収容した非圧縮性流体が、ピストンロッドの軸方向の移動に連動して相互に移動でき、容積が相互に逆方向に増減するように構成されていることを特徴とする定量送液ポンプ。 - 前記2つのポンプがそれぞれ、
前記シリンジ本体のシリンジ室に連通したポンプ駆動室と、
前記ポンプ駆動室と移動可能な隔壁によって画成されたポンプ室と、
前記ポンプ室に移送液が吸入される吸入口と、
前記ポンプ室から移送液が吐出される吐出口と、を備え、
前記シリンジ本体の2つのシリンジ室の容積の増減によって、シリンジ室から、ポンプ駆動室内に流出入する非圧縮性流体によって、ポンプ駆動室の容積を増減させることで、2つのポンプ室の隔壁内容量を変える作用により、吸入口を介して移送液がポンプ室に吸入される吸入工程と、吐出口を介して、ポンプ室から移送液が吐出される吐出工程とを行うように構成したことを特徴とする請求項1に記載の定量送液ポンプ。 - 前記隔壁が、可撓性を有するチューブであり、チューブの内側に、ポンプ室が形成されるとともに、チューブの外側にポンプ駆動室が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の定量送液ポンプ。
- 前記隔壁が、ベローズであり、ベローズの外側にポンプ室が形成されるとともに、ベローズの内側にポンプ駆動室が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の定量送液ポンプ。
- 前記連結管に、前記2つの液封入室内に収容した非圧縮性流体の合計容量を調整する容量調整機構を備えることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の定量送液ポンプ。
- 前記容量調整機構が、前記2つの液封入室内に収容した非圧縮性流体の合計容量の増減によって、容量が増減する第3の液封入室であることを特徴とする請求項5に記載の定量送液ポンプ。
- 前記ピストン部材の外周部に、断面U字状の一対のシール部材がそれぞれ、そのU字の内面開口部側が、前記2つのシリンジ室にそれぞれ対向するように装着されていることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の定量送液ポンプ。
- 前記シリンジ室と液封入室との間に、断面U字状の一対のシール部材がそれぞれ、そのU字の内面開口部側がシリンジ室と液封入室にそれぞれ対向するように装着されていることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の定量送液ポンプ。
- 前記ピストンロッドが、駆動モータの回転によって、軸方向に移動するように、連結部材を介して、駆動モータに連結されているとともに、
前記駆動モータが、減速機を介して、連結部材に連結されていることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の定量送液ポンプ。 - 請求項1から9のいずれかに記載の定量送液ポンプを用いた薬液塗布装置であって、
前記2つのポンプの吸入側が、薬液タンクに接続され、
前記2つのポンプの吐出側が、薬液吐出ノズル側に接続され、
制御装置により所定量の薬液が吐出されるように構成されていることを特徴とする薬液塗布装置。
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