JP5945641B1 - 制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

本発明に係る制御装置は、液体を吐出することにより被保持体との間に負圧を発生させて被保持体を保持する保持装置に対して供給される液体の流量を制御する。保持装置は、柱状の本体と、本体に形成され、被保持体に臨む平坦状の端面と、端面に形成される凹部と、凹部内に液体を吐出する１以上の流体通路とを備える。制御装置は、凹部内において旋回流が形成されない状態において、凹部内を所定量の液体で満たす。そして、凹部内が所定量の液体で満たされた後に、流体通路から凹部内に吐出される液体により旋回流を形成させる。

Description

本発明は、液体を吐出することにより板状の部材との間に負圧を発生させて当該部材を保持する保持装置の制御装置及び制御方法に関する。

近年、半導体ウェハやガラス基板等の板状の部材を非接触で搬送するための装置が開発されている。例えば、特許文献１では、ベルヌーイの定理を用いて板状の部材を非接触で搬送する装置が提案されている。この装置では、装置下面に開口する円筒室内に流体を供給して旋回流を発生させ、当該旋回流の中心部の負圧によって板状部材を吸引する一方、当該円等室から流出する流体によって当該装置と板状部材との間に一定の距離を保つことで、板状の部材の非接触での搬送を可能としている。特許文献１では、流体として液体を用いることも提案されている。

特開２００５−５１２６０号公報

本発明は、液体を吐出することにより被保持体との間に負圧を発生させて当該被保持体を保持する保持装置において、発生する負圧を増大させることを目的とする。

本発明は、液体を吐出することにより被保持体との間に負圧を発生させて前記被保持体を保持する保持装置に対する液体の供給を制御するための制御装置であって、前記保持装置は、柱状の本体と、前記本体に形成され、前記被保持体に臨む平坦状の端面と、前記端面に形成される凹部と、前記凹部内に吐出口を介して液体を吐出する１以上の流体通路とを備え、前記制御装置は、前記凹部内において旋回流が形成されない状態において、前記流体通路の吐出口が液体で覆われるまで前記凹部内を液体で満たすよう液体の供給を制御し、前記流体通路の吐出口が液体で覆われるまで前記凹部内が液体で満たされた後に、前記流体通路から前記凹部内に吐出される液体により旋回流が形成されるように液体の供給を制御する制御装置を提供する。

上記の制御装置は、前記凹部内に供給される液体の流量を第１の量に設定し、前記凹部内において旋回流が形成されない状態において、前記流体通路の吐出口が液体で覆われるまで前記凹部内を液体で満たし、前記流体通路の吐出口が液体で覆われるまで前記凹部内が液体で満たされた後に、前記凹部内に供給される液体の流量を前記第１の量から、前記第１の量よりも多い第２の量に変更し、前記流体通路から前記凹部内に吐出される液体により旋回流を形成させてもよい。

また、上記の保持装置において、前記１以上の流体通路は、前記凹部の底面に設けられた第１の吐出口から液体を吐出する第１の流体通路と、前記凹部の内周側面に設けられた第２の吐出口から液体を吐出する第２の流体通路とを含み、上記の制御装置は、前記第１の流体通路を介して前記凹部内に液体を供給し、前記凹部内において旋回流が形成されない状態において、前記第２の吐出口が液体で覆われるまで前記凹部内を液体で満たし、前記第２の吐出口が液体で覆われるまで前記凹部内が液体で満たされた後に、前記第１の流体通路を介した液体の供給を停止し、前記第２の流体通路を介して前記凹部内に液体を供給して旋回流を形成させてもよい。

また、上記の保持装置において、前記１以上の流体通路は、前記凹部の内周側面に設けられた第３の吐出口から液体を吐出して第１の旋回流を形成する第３の流体通路と、前記凹部の前記内周側面に設けられた第４の吐出口から液体を吐出して、前記第１の旋回流の旋回方向とは逆方向に旋回する第２の旋回流を形成する第４の流体通路とを含み、上記の制御装置は、前記第３及び第４の流体通路を介して前記凹部内に液体を供給し、前記凹部内において旋回流が形成されない状態において、前記第３の吐出口が液体で覆われるまで前記凹部内を液体で満たすよう液体の供給を制御し、前記第３の吐出口が液体で覆われるまで前記凹部内が液体で満たされた後に、前記第３の流体通路を介した液体の供給を維持したまま、前記第４の流体通路を介した液体の供給を停止し、前記第３の流体通路から前記凹部内に吐出される液体により旋回流を形成させてもよい。

また、本発明は、液体を吐出することにより被保持体との間に負圧を発生させて前記被保持体を保持する保持装置に対する液体の供給を制御するための制御方法であって、前記保持装置は、柱状の本体と、前記本体に形成され、前記被保持体に臨む平坦状の端面と、前記端面に形成される凹部と、前記凹部内に吐出口を介して液体を吐出する１以上の流体通路とを備え、前記制御方法は、前記凹部内において旋回流が形成されない状態において、前記流体通路の吐出口が液体で覆われるまで前記凹部内を液体で満たすよう液体の供給を制御するステップと、前記流体通路の吐出口が液体で覆われるまで前記凹部内が液体で満たされた後に、前記流体通路から前記凹部内に吐出される液体により旋回流が形成されるように液体の供給を制御するステップとを有する制御方法を提供する。

本発明によれば、液体を吐出することにより被保持体との間に負圧を発生させて当該被保持体を保持する保持装置において、負圧を増大させることができる。

第１実施形態に係る旋回流形成体１の一例を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 搬送システム１００の回路構成の一例を示す図である。 マイクロコンピュータ４により実行される制御動作の一例を示すフローチャートである。 流量と吸引圧との関係の一例について示すグラフである。 第２実施形態に係る旋回流形成体５の一例を示す斜視図である。 図７のＣ−Ｃ線断面図である。 図７のＤ−Ｄ線断面図である。 搬送システム２００の回路構成の一例を示す図である。 マイクロコンピュータ４Ａにより実行される制御動作の一例を示すフローチャートである。 第３実施形態に係る旋回流形成体７の一例を示す斜視図である。 図１２のＥ−Ｅ線断面図である。 図１２のＦ−Ｆ線断面図である。 搬送システム３００の回路構成の一例を示す図である。 マイクロコンピュータ４Ｂにより実行される制御動作の一例を示すフローチャートである。 搬送装置１０の構成の一例を示す図である。 搬送装置２０の構成の一例を示す図である。

１…旋回流形成体、２…電磁弁、３…液体供給ポンプ、４…マイクロコンピュータ、５…旋回流形成体、７…旋回流形成体、１０…搬送装置、１１…本体、１２…凹部、１３…端面、１４…吐出口、１５…傾斜面、１６…供給口、１７…環状通路、１８…連通路、１９…供給路、２０…搬送装置、５１…本体、５２…凹部、５３…端面、５４…吐出口、５５…傾斜面、５６…噴出口、５７…導入口、５８…導入路、５９…環状通路、６０…連通路、６１…供給口、６２…供給路、７１…本体、７２…凹部、７３…端面、７４…吐出口、７５…傾斜面、７６…導入口、７７…導入路、１００…搬送システム、１０１…基体、１０２…摩擦部材、１０３…孔部、２００…搬送システム、２０１…基体、３００…搬送システム

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
１．第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態に係る旋回流形成体１の一例を示す斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ線断面図である。旋回流形成体１は、半導体ウェハやガラス基板等の板状部材を保持して搬送するための装置である。旋回流形成体１は、液体を吐出することにより板状部材との間に負圧を発生させて当該部材を保持する。ここで液体とは、例えば純水や炭酸水である。旋回流形成体１の材質は、例えばアルミニウム合金である。この旋回流形成体１は、本発明に係る「保持装置」の一例である。

旋回流形成体１は、図１乃至図３に示されるように、本体１１と、凹部１２と、端面１３と、２個の吐出口１４と、傾斜面１５とを備える。本体１１は、円柱形状を有する。端面１３は、本体１１の一の面（具体的には、被保持体たる板状部材に臨む面）（以下、「底面」という。）に平坦状に形成される。凹部１２は、円柱形状を有し、端面１３に形成される。凹部１２は、本体１１と同軸に形成される。

２個の吐出口１４は、本体１１の、凹部１２に面する内周側面に形成される。２個の吐出口１４は、互いに対向するように配置される。具体的には、本体１１又は凹部１２の中心軸の軸心を中心に点対称に配置される。各吐出口１４を介して、旋回流形成体１に供給された液体は凹部１２内に吐出される。傾斜面１５は、凹部１２の開口部に形成される。

旋回流形成体１はまた、図２及び図３に示されるように、供給口１６と、環状通路１７と、連通路１８と、２本の供給路１９とを備える。供給口１６は、円形状を有し、本体１１の上面（すなわち、底面と反対の面）の中央に設けられる。供給口１６は、例えばチューブを介して、後述する液体供給ポンプ３に接続され、この供給口１６を介して本体１１内に液体が供給される。環状通路１７は、円筒形状を有し、凹部１２を囲むように本体１１の内部に形成される。環状通路１７は、凹部１２と同軸に形成される。環状通路１７は、連通路１８から供給される液体を供給路１９に供給する。連通路１８は、本体１１の内部に設けられ、本体１１の底面又は上面の半径方向に直線状に延びる。

連通路１８は、その両端部において環状通路１７と連通する。連通路１８は、供給口１６を介して本体１１内に供給される液体を環状通路１７に供給する。２本の供給路１９は、それぞれ、吐出口１４を介して凹部１２内に液体を吐出し、凹部１２内に旋回流を形成する。具体的には、各供給路１９は、端面１３に対して略平行、且つ凹部１２の外周に対して接線方向に延びるように形成され、その一端は環状通路１７と連通し、他端は吐出口１４と連通する。供給路１９は、本発明に係る「流体通路」の一例である。

以上説明した旋回流形成体１に対して供給口１６を介して液体が供給されると、その液体は、連通路１８、環状通路１７及び供給路１９を通って吐出口１４から凹部１２内に吐出される。凹部１２に吐出された液体は、凹部１２内において旋回流となって整流され、その後凹部１２の開口部から流出する。その際、端面１３に対向して板状部材が存在する場合には、凹部１２への外部流体（例えば、空気）の流入が制限され、旋回流の遠心力とエントレインメント効果により、旋回流中心部の単位体積あたりの流体分子の密度が小さくなり、旋回流形成体１と板状部材との間に負圧が発生する。この結果、板状部材は周囲の流体によって押圧されて端面１３側に引き寄せられる。その一方で、端面１３と板状部材との距離が近づくにつれて、凹部１２内から流出する液体の量が制限され、吐出口１４から凹部１２内へ吐出される液体の速度が遅くなり、旋回流中心部の圧力が上昇する。この結果、板状部材は端面１３とは接触せず、板状部材と端面１３との間には一定の距離が保たれる。

図４は、旋回流形成体１を含む搬送システム１００の回路構成の一例を示す図である。図４に示されるように、旋回流形成体１の供給口１６は、例えばチューブにより、電磁弁２を介して液体供給ポンプ３に接続される。電磁弁２は、マイクロコンピュータ４と接続される。

電磁弁２は、具体的には比例電磁弁であり、マイクロコンピュータ４から出力される制御信号に基づいて、その開度が調整される。マイクロコンピュータ４は、所定のプログラムに従って電磁弁２に対して制御信号を出力し、旋回流形成体１に対して供給される液体の流量（より具体的には、単位時間当たりに旋回流形成体１に供給される液体の量）を制御する。このマイクロコンピュータ４は、本発明に係る「制御装置」の一例である。

図５は、マイクロコンピュータ４により実行される制御動作の一例を示すフローチャートである。この制御動作は、大気中において旋回流形成体１により板状部材を吸引して保持し、搬送する際に実行される。なお、本動作の説明では、旋回流形成体１は、その凹部１２の開口部が天向きの状態で（言い換えると、その凹部１２が鉛直方向と逆方向に開口する状態において）板状部材を吸引して搬送する場合を想定している。

本制御動作のステップＳａ１においてマイクロコンピュータ４は、電磁弁２を制御して、旋回流形成体１に対する液体の供給を開始する。この際、旋回流形成体１に対しては、第１の流量で液体が供給される。ここで、第１の流量とは、旋回流形成体１の凹部１２内において旋回流が形成されない流量のことである。凹部１２内において旋回流が形成されてしまうと、旋回流の遠心力により液体が凹部１２から流出してしまい、凹部１２内に液体が溜まらないからである。

次に、マイクロコンピュータ４は、タイマによる計時を開始する（ステップＳａ２）。そして、マイクロコンピュータ４は、所定時間が経過した否かを判断する（ステップＳａ３）。この所定時間とは、旋回流形成体１の凹部１２が満水になるまでに要する時間であって、当該時間は予め計測されて、マイクロコンピュータ４に記憶される。

マイクロコンピュータ４は、所定時間が経過していない場合には（ステップＳａ３：ＮＯ）待機し、所定時間が経過すると（すなわち、旋回流形成体１の凹部１２が満水になると）（ステップＳａ３：ＹＥＳ）、電磁弁２を制御して、旋回流形成体１に対して第２の流量での液体の供給を開始する（ステップＳａ４）。ここで、第２の流量とは、上記の第１の流量よりも多い流量であって、旋回流形成体１の凹部１２内において旋回流の形成を可能にする流量である。この状態において、旋回流形成体１の端面１３に対向して板状部材が存在すると、旋回流形成体１と板状部材との間に負圧が発生し、この負圧により板状部材は旋回流形成体１により吸引され、保持されることになる。
以上がマイクロコンピュータ４により実行される制御動作についての説明である。

図６は、旋回流形成体１の凹部１２内が空の状態から旋回流の形成を開始した場合と、凹部１２が満水の状態で旋回流の形成を開始した場合とにおいて、流量と吸引圧との関係の一例について示すグラフである。同グラフの横軸は流量（単位：Ｌ／ｍｉｎ）を示し、縦軸は吸引圧（単位：ｋＰａ）を示している。同グラフによれば、いずれの流量においても、凹部１２が満水の状態で旋回流の形成を開始した場合の吸引圧は、凹部１２内が空の状態から旋回流の形成を開始した場合の吸引圧と比較して２倍以上となっていることがわかる。
なお、同グラフに示す吸引圧は、株式会社ハーモテック社製のＫＵＭＡＤＥ（登録商標）Ｃｕｐ（型番：ＫＭＣＰ−６０ＣＷ）を用いて測定した。

以上説明した本実施形態に係る制御動作によれば、凹部１２内において旋回流を形成する前に凹部１２内を満水にし、その後に旋回流を形成するようにしているため、図６に示すように、凹部１２内が空の状態において旋回流の形成を開始する場合と比較して、高い吸引圧を得ることができる。また、本実施形態に係る制御動作によれば、旋回流形成体１の凹部１２内は板状部材の搬送中、液体により満たされているため、板状部材の表面が乾燥することにより発生するウォーターマーク（別名、水染み）の形成が防止される。なお、このウォーターマークは、板状部材が半導体ウェハの場合、一般的に酸化物により組成される。

２．第２実施形態
図７は、本発明の第２実施形態に係る旋回流形成体５の一例を示す斜視図である。図８は、図７のＣ−Ｃ線断面図である。図９は、図７のＤ−Ｄ線断面図である。旋回流形成体５は、半導体ウェハやガラス基板等の板状部材を保持して搬送するための装置である。旋回流形成体５は、液体を吐出することにより板状部材との間に負圧を発生させて当該部材を保持する。ここで液体とは、例えば純水や炭酸水である。旋回流形成体５の材質は、例えばアルミニウム合金である。この旋回流形成体５は、本発明に係る「保持装置」の一例である。

旋回流形成体５は、図７乃至図９に示されるように、本体５１と、凹部５２と、端面５３と、２個の吐出口５４と、傾斜面５５と、噴出口５６とを備える。本体５１は、円柱形状を有する。端面５３は、本体５１の一の面（具体的には、被保持体たる板状部材に臨む面）（以下、「底面」という。）に平坦状に形成される。凹部５２は、円柱形状を有し、端面５３に形成される。凹部５２は、本体５１と同軸に形成される。

２個の吐出口５４は、本体５１の、凹部５２に面する内周側面に形成される。２個の吐出口５４は、互いに対向するように配置される。具体的には、本体５１又は凹部５２の中心軸の軸心を中心に点対称に配置される。各吐出口５４を介して、旋回流形成体５に供給された液体は凹部５２内に吐出される。傾斜面５５は、凹部５２の開口部に形成される。噴出口５６は、円形状を有し、凹部５２の底面中央に設けられる。この噴出口５６は、後述する導入路５８と連通し、液体を吐出する。

旋回流形成体５はまた、図８及び図９に示されるように、導入口５７と、導入路５８と、環状通路５９と、連通路６０と、供給口６１と、２本の供給路６２とを備える。導入口５７は、円形状を有し、本体５１の上面（すなわち、底面と反対の面）の中央に設けられる。導入口５７は、例えばチューブを介して液体供給ポンプ３Ａに接続され、この導入口５７を介して本体５１内に液体が供給される。導入路５８は、本体５１の内部に設けられ、本体５１の中心軸に沿って直線状に延びる。導入路５８は、その一端が導入口５７と連通し、他端が前述の噴出口５６と連通する。導入路５８は、本発明に係る「流体通路」の一例であって、特に「第１の流体通路」の一例である。

環状通路５９は、円筒形状を有し、凹部５２を囲むように本体５１の内部に形成される。環状通路５９は、凹部５２と同軸に形成される。環状通路５９は、連通路６０から供給される液体を供給路６２に供給する。連通路６０は、本体５１の内部に設けられ、本体５１の中心軸と平行に直線状に延びる。連通路６０は、その一端において環状通路５９と連通し、他端において供給口６１と連通する。供給口６１は、円形状を有し、本体５１の上面に設けられる。供給口６１は、例えばチューブを介して液体供給ポンプ３Ａに接続され、この供給口６１を介して本体５１内に流体が供給される。

２本の供給路６２は、それぞれ、吐出口５４を介して凹部５２内に液体を吐出し、凹部５２内に旋回流を形成する。具体的には、各供給路６２は、端面５３に対して略平行、且つ凹部５２の外周に対して接線方向に延びるように形成され、その一端は環状通路５９と連通し、他端は吐出口５４と連通する。供給路６２は、本発明に係る「流体通路」の一例であって、特に「第２の流体通路」の一例である。

以上説明した旋回流形成体５に対して供給口６１を介して液体が供給されると、その液体は、連通路６０、環状通路５９及び供給路６２を通って吐出口５４から凹部５２内に吐出される。凹部５２に吐出された液体は、凹部５２内において旋回流となって整流され、その後凹部５２の開口部から流出する。その際、端面５３に対向して板状部材が存在する場合には、凹部５２内への外部流体（例えば、空気）の流入が制限され、旋回流の遠心力とエントレインメント効果により、旋回流中心部の単位体積あたりの流体分子の密度が小さくなり、旋回流形成体１と板状部材との間に負圧が発生する。この結果、板状部材は周囲の流体によって押圧されて端面５３側に引き寄せられる。その一方で、端面５３と板状部材との距離が近づくにつれて、凹部５２内から流出する液体の量が制限され、吐出口５４から凹部５２内へ吐出される液体の速度が遅くなり、旋回流中心部の圧力が上昇する。この結果、板状部材は端面５３とは接触せず、板状部材と端面５３との間には一定の距離が保たれる。

図１０は、旋回流形成体５を含む搬送システム２００の回路構成の一例を示す図である。図１０に示されるように、旋回流形成体５の導入口５７は、例えばチューブにより、電磁弁２Ａを介して液体供給ポンプ３Ａに接続される。また、旋回流形成体５の供給口６１は、例えばチューブにより、電磁弁２Ｂを介して液体供給ポンプ３Ａに接続される。電磁弁２Ａ及び２Ｂは、マイクロコンピュータ４Ａと接続される。

電磁弁２Ａ及び２Ｂは、それぞれマイクロコンピュータ４Ａから出力されるオンオフ制御信号に基づいて、液体供給ポンプ３Ａから供給される液体の通過を許可したり遮断したりする。マイクロコンピュータ４Ａは、所定のプログラムに従って電磁弁２Ａ及び２Ｂに対してオンオフ制御信号を出力し、旋回流形成体５に対する液体の供給を制御する。このマイクロコンピュータ４Ａは、本発明に係る「制御装置」の一例である。

図１１は、マイクロコンピュータ４Ａにより実行される制御動作の一例を示すフローチャートである。この制御動作は、大気中において旋回流形成体５により板状部材を吸引して保持し、搬送する際に実行される。なお、本動作の説明では、旋回流形成体５は、その凹部５２の開口部が天向きの状態で（言い換えると、その凹部５２が鉛直方向と逆方向に開口する状態において）板状部材を吸引して搬送する場合を想定している。

本制御動作のステップＳｂ１においてマイクロコンピュータ４は、電磁弁２Ａを制御して、導入口５７を介した旋回流形成体５への液体の供給を開始する。すなわち、凹部５２底面に設けられた噴出口５６からの凹部５２内への液体の供給を開始する。この際、電磁弁２Ｂは閉状態を維持しており、凹部５２内周側面に設けられた吐出口５４からは凹部５２内に液体は供給されない。そのため、凹部５２内には旋回流は形成されない。

次に、マイクロコンピュータ４Ａは、タイマによる計時を開始する（ステップＳｂ２）。そして、マイクロコンピュータ４Ａは、所定時間が経過した否かを判断する（ステップＳｂ３）。この所定時間とは、旋回流形成体５の凹部５２が満水になるまでに要する時間であって、当該時間は予め計測されて、マイクロコンピュータ４Ａに記憶される。

マイクロコンピュータ４Ａは、所定時間が経過していない場合には（ステップＳｂ３：ＮＯ）待機し、所定時間が経過すると（すなわち、旋回流形成体５の凹部５２が満水になると）（ステップＳｂ３：ＹＥＳ）、電磁弁２Ａを制御して、導入口５７を介した旋回流形成体５への液体の供給を停止するとともに、電磁弁２Ｂを制御して、供給口６１を介した旋回流形成体５への液体の供給を開始する（ステップＳｂ４）。この結果、凹部５２の内周側面に設けられた吐出口５４から凹部５２内に液体が供給されて、凹部５２内に旋回流が形成される。この状態において、旋回流形成体５の端面５３に対向して板状部材が存在すると、旋回流形成体５と板状部材との間に負圧が発生し、この負圧により板状部材は旋回流形成体５により吸引され、保持されることになる。
以上がマイクロコンピュータ４Ａにより実行される制御動作についての説明である。

以上説明した本実施形態に係る制御動作によれば、凹部５２内において旋回流を形成する前に凹部５２内を満水にし、その後に旋回流を形成するようにしているため、第１実施形態と同様に、凹部５２内が空の状態において旋回流の形成を開始する場合と比較して、高い吸引圧を得ることができる。また、本実施形態に係る制御動作によれば、旋回流形成体５の凹部５２内は板状部材の搬送中、液体により満たされているため、第１実施形態と同様に、ウォーターマークの形成が防止される。

３．第３実施形態
図１２は、本発明の第３実施形態に係る旋回流形成体７の一例を示す斜視図である。図１３は、図１２のＥ−Ｅ線断面図である。図１４は、図１２のＦ−Ｆ線断面図である。旋回流形成体７は、半導体ウェハやガラス基板等の板状部材を保持して搬送するための装置である。旋回流形成体７は、液体を吐出することにより板状部材との間に負圧を発生させて当該部材を保持する。ここで液体とは、例えば純水や炭酸水である。旋回流形成体７の材質は、例えばアルミニウム合金である。この旋回流形成体７は、本発明に係る「保持装置」の一例である。

旋回流形成体７は、図１２乃至図１４に示されるように、本体７１と、凹部７２と、端面７３と、４個の吐出口７４ａ，７４ｂ，７４ｃ及び７４ｄ（以下、総称して「吐出口７４」という。）と、傾斜面７５と、４個の導入口７６ａ，７６ｂ，７６ｃ及び７６ｄ（以下、総称して「導入口７６」という。）と、４本の導入路７７ａ，７７ｂ，７７ｃ及び７７ｄ（以下、総称して「導入路７７」という。）とを備える。

本体７１は、円柱形状を有する。端面７３は、本体７１の一の面（具体的には、被保持体たる板状部材に臨む面）（以下、「底面」という。）に平坦状に形成される。凹部７２は、円柱形状を有し、端面７３に形成される。凹部７２は、本体７１と同軸に形成される。

４個の吐出口７４は、それぞれ円形状を有し、本体７１の、凹部７２に面する内周側面に形成される。４個の吐出口７４は、当該内周側面の軸方向中央部に配置される。吐出口７４ａ及び７４ｃは、互いに対向するように配置される。具体的には、本体７１又は凹部７２の中心軸の軸心を中心に点対称に配置される。吐出口７４ｂ及び７４ｄは、互いに対向するように配置される。具体的には、本体７１又は凹部７２の中心軸の軸心を中心に点対称に配置される。旋回流形成体７に供給された液体は各吐出口７４を介して凹部７２内に吐出される。

傾斜面７５は、凹部７２の開口部に形成される。４個の導入口７６は、それぞれ円形状を有し、本体７１の外周側面に形成される。４個の導入口７６は、後述する液体供給ポンプ３Ｂと例えばチューブにより接続され、この導入口７６を介して本体７１内に液体が供給される。

４本の導入路７７は、端面７３に対して略平行、且つ凹部７２の外周に対して接線方向に延びるように形成される。各導入路７７は、吐出口７４と導入口７６とを連結する。具体的には、導入路７７ａは、吐出口７４ａと導入口７６ａとを連結し、導入路７７ｂは、吐出口７４ｂと導入口７６ｂとを連結し、導入路７７ｃは、吐出口７４ｃと導入口７６ｃとを連結し、導入路７７は、吐出口７４ｄと導入口７６ｄとを連結する。

各導入路７７は、互いに平行に延びるように配置される。導入路７７ａと導入路７７ｄとは、同一直線上に配置され、導入路７７ｂと導入路７７ｄとは、同一直線上に配置される。導入路７７ａ及び７７ｃは、凹部７２内に液体を吐出して、凹部７２内に、旋回流形成体７の底面側から見て反時計回りに旋回する旋回流を形成する。導入路７７ｂ及び７７ｄは、凹部７２内に液体を吐出して、凹部７２内に、旋回流形成体７の底面側から見て時計回りに旋回する旋回流を形成する。各導入路７７は、本発明に係る「液体通路」の一例である。特に、導入路７７ａ及び７７ｃは、本発明に係る「第３の流体通路」の一例であり、導入路７７ｂ及び７７ｄは、本発明に係る「第４の流体通路」の一例である。

以上説明した旋回流形成体７に対して、例えば導入口７６ａ及び７６ｃを介して液体が供給されると、その液体は、導入路７７を通って吐出口７４ａ及び７４ｃから凹部７２内に吐出される。凹部７２に吐出された液体は、凹部７２内において旋回流となって整流され、その後、凹部７２の開口部から流出する。その際、端面７３に対向して板状部材が存在する場合には、凹部７２内への外部流体（例えば、空気）の流入が制限され、旋回流の遠心力とエントレインメント効果により、旋回流中心部の単位体積あたりの流体分子の密度が小さくなり、負圧が発生する。この結果、板状部材は周囲の流体によって押圧されて端面７３側に引き寄せられる。その一方で、端面７３と板状部材との距離が近づくにつれて、凹部７２内から流出する液体の量が制限され、吐出口７４ａ及び７４ｃから凹部７２内へ吐出される液体の速度が遅くなり、旋回流中心部の圧力が上昇する。この結果、板状部材は端面７３とは接触せず、板状部材と端面７３との間には一定の距離が保たれる。

図１５は、旋回流形成体７を含む搬送システム３００の回路構成の一例を示す図である。図１５に示されるように、旋回流形成体７の導入口７６ａ及び７６ｃは、例えばチューブにより、電磁弁２Ｃを介して液体供給ポンプ３Ｂに接続される。一方、導入口７６ｂ及び７６ｄは、例えばチューブにより、電磁弁２Ｄを介して液体供給ポンプ３Ｂに接続される。電磁弁２Ｃ及び２Ｄは、それぞれマイクロコンピュータ４Ｂと接続される。

電磁弁２Ｃ及び２Ｄは、マイクロコンピュータ４Ｂから出力されるオンオフ制御信号に基づいて、液体供給ポンプ３Ｂから供給される液体の通過を許可したり遮断したりする。マイクロコンピュータ４Ｂは、所定のプログラムに従って電磁弁２Ｃ及び２Ｄに対してオンオフ制御信号を出力し、旋回流形成体７に対する液体の供給を制御する。このマイクロコンピュータ４Ｂは、本発明に係る「制御装置」の一例である。

図１６は、マイクロコンピュータ４Ｂにより実行される制御動作の一例を示すフローチャートである。この制御動作は、大気中において旋回流形成体７により板状部材を吸引して保持し、搬送する際に実行される。なお、本動作の説明では、旋回流形成体７は、その凹部７２の開口部が天向きの状態で（言い換えると、その凹部７２が鉛直方向と逆方向に開口する状態において）板状部材を吸引して搬送する場合を想定している。

本制御動作のステップＳｃ１においてマイクロコンピュータ４Ｂは、電磁弁２Ｃ及び２Ｄを制御して、導入口７６ａ〜７６ｄを介した旋回流形成体７への液体の供給を開始する。この結果、導入口７６ａ及び７６ｃを介して凹部７２内に供給される液体は、旋回流形成体７の底面側から見て反時計回りに旋回する旋回流を形成しようとするのに対し、導入口７６ｂ及び７６ｄを介して凹部７２に内供給される液体は、旋回流形成体７の底面側から見て時計回りに旋回する旋回流を形成しようとする。その結果、両者の流れは打ち消し合い、凹部７２内には旋回流は形成されない。

次に、マイクロコンピュータ４Ｂは、タイマによる計時を開始する（ステップＳｃ２）。そして、マイクロコンピュータ４Ｂは、所定時間が経過した否かを判断する（ステップＳｃ３）。この所定時間とは、旋回流形成体７の凹部７２が満水になるまでに要する時間であって、当該時間は予め計測されて、マイクロコンピュータ４Ｂに記憶される。

マイクロコンピュータ４Ｂは、所定時間が経過していない場合には（ステップＳｃ３：ＮＯ）待機し、所定時間が経過すると（すなわち、旋回流形成体７の凹部７２が満水になると）（ステップＳｃ３：ＹＥＳ）、電磁弁２Ｃは開状態に維持したまま、電磁弁２Ｄを制御して、導入口７６ｂ及び７６ｄを介した旋回流形成体７への液体の供給を停止する（ステップＳｃ４）。この結果、凹部７２には導入口７６ａ及び７６ｃを介してのみ液体が供給されることになり、凹部７２内には旋回流が形成されることになる。この状態において、旋回流形成体７の端面７３に対向して板状部材が存在すると、旋回流形成体７と板状部材との間に負圧が発生し、この負圧により板状部材は旋回流形成体７により吸引され、保持されることになる。
以上がマイクロコンピュータ４Ｂにより実行される制御動作についての説明である。

以上説明した本実施形態に係る制御動作によれば、凹部７２内において旋回流を形成する前に凹部７２内を満水にし、その後に旋回流を形成するようにしているため、第１及び第２実施形態と同様に、凹部７２内が空の状態において旋回流の形成を開始する場合と比較して、高い吸引圧を得ることができる。また、本実施形態に係る制御動作によれば、旋回流形成体７の凹部７２内は板状部材の搬送中、液体により満たされているため、第１及び第２実施形態と同様に、ウォーターマークの形成が防止される。

４．変形例
上記の各実施形態は、以下のように変形してもよい。また、以下の２以上の変形例は、互いに組み合わせてもよい。

４−１．変形例１
上記の第１実施形態に係る旋回流形成体１は、板状部材のサイズによっては、板状のフレームに複数取り付けて使用されてもよい。図１７は、本変形例に係る搬送装置１０の構成の一例を示す図である。具体的には、図１７（ａ）は、搬送装置１０の底面図であり、図１７（ｂ）は、搬送装置１０の側面図である。搬送装置１０は、図１７に示されるように、基体１０１と、１２個の旋回流形成体１と、１２個の摩擦部材１０２と、６個の孔部１０３とを備えている。

基体１０１は、円板形状を有する。基体１０１の材質は、例えばアルミニウム合金である。１２個の旋回流形成体１は、基体１０１の一の面（具体的には、被保持体たる板状部材Ｗと対向する面）（以下、「底面」という。）に設けられる。１２個の旋回流形成体１は、当該底面において、同一の円の周上に配置される。１２個の旋回流形成体１は、基体１０１の外周に沿って等間隔に配置される。

１２個の摩擦部材１０２は、それぞれ円柱形状を有し、基体１０１の底面に設けられる。１２個の摩擦部材１０２は、当該底面において、旋回流形成体１が配置されるのと同一の円の周上に等間隔に配置される。２個の旋回流形成体１の間に１個の摩擦部材１０２が配置される。各摩擦部材１０２は、被保持体たる板状部材Ｗの表面と接触して、当該表面との間に生じる摩擦力により板状部材Ｗの移動を防止する部材である。各摩擦部材１０２の材質は、例えばフッ素ゴムである。６個の孔部１０３は、基体１０１に設けられた、略角丸長方形の貫通孔である。６個の孔部１０３は、基体１０１において同一の円の周上に等間隔に配置される。孔部１０３がその周上に配置される円は、旋回流形成体１がその周上に配置される円と同心である。孔部１０３は旋回流形成体１よりも基体１０１表面の中心寄りに配置される。

なお、搬送装置１０において、旋回流形成体１に代えて、第２実施形態に係る旋回流形成体５や、第３実施形態に係る旋回流形成体７が取り付けられてもよい。

４−２．変形例２
上記の変形例１において、搬送装置１０の形状は変更されてもよい。図１８は、本変形例に係る搬送装置２０の構成の一例を示す図である。具体的には、図１８（ａ）は、搬送装置２０の底面図であり、図１８（ｂ）は、搬送装置２０の側面図である。搬送装置２０は、図１８に示されるように、基体２０１と、１０個の旋回流形成体１と、１２個の摩擦部材１０２Ａとを備えている。

基体２０１は、二又のフォーク形状の板状部材であり、矩形の把持部２０１１と、把持部２０１１から分岐する２つの腕部２０１２とからなる。基体２０１の材質は、例えばアルミニウム合金である。１０個の旋回流形成体１は、基体２０１を構成する２つの腕部２０１２の一の面（具体的には、被保持体たる板状部材Ｗと対向する面）（以下、「底面」という。）に設けられる。１０個の旋回流形成体１は、２つの腕部２０１２において、同一の円の周上に配置される。各腕部２０１２につき５個の旋回流形成体１が等間隔に配置される。

１２個の摩擦部材１０２Ａは、板状の部材であり、２つの腕部２０１２の底面に設けられる。１２個の摩擦部材１０２Ａは、当該底面において、旋回流形成体１が配置されるのと同一の円の周上に配置される。各腕部２０１２において、２個の摩擦部材１０２Ａにより１個の旋回流形成体１を挟むように配置される。各摩擦部材１０２Ａは、被搬送物たる板状部材Ｗの表面と接触して、当該表面との間に生じる摩擦力により板状部材の移動を防止する。各摩擦部材１０２Ａの材質は、例えばフッ素ゴムである。

なお、搬送装置２０において、旋回流形成体１に代えて、第２実施形態に係る旋回流形成体５や、第３実施形態に係る旋回流形成体７が取り付けられてもよい。

４−３．変形例３
上記の各実施形態に係る制御動作においては、旋回流形成体を、その凹部の開口部が天向きとなるようにして板状部材を搬送する場合を想定しているが、板状部材を搬送する際の旋回流形成体の姿勢はこれに限られない。例えば、旋回流形成体を、その凹部が鉛直方向に開口する状態において板状部材を搬送するようにしてもよい。または、旋回流形成体を、その凹部が鉛直方向に対して所定の角度傾けた方向に開口する状態において板状部材を搬送するようにしてもよい。これらの場合、旋回流形成体の凹部を満水にする過程においては、旋回流形成体の端部と板状部材表面との間の距離が、例えば吐出口１４の断面積よりも小さくなるように板状部材を旋回流形成体に対して配置するようにしてもよい。または、旋回流形成体の端部と板状部材表面との間の隙間の体積が流量よりも小さくなるように板状部材を旋回流形成体に対して配置するようにしてもよい。

４−４．変形例４
上記の各実施形態に係る制御動作においては、旋回流形成体の凹部内を満水にしてから凹部内において旋回流を形成するようにしているが、必ずしも凹部内を満水にする必要はない。例えば、凹部内の半分を液体で満たしてから旋回流を形成するようにしてもよい。または、少なくとも流体通路の吐出口が液体で覆われる程度に凹部内を液体で満たしてから旋回流を形成するようにしてもよい。本発明の発明者による実験によれば、凹部内を必ずしも満水にしなくても、ある程度の量の液体で満たされていれば、その量に応じて吸引圧が高くなることが確認されている。

４−５．変形例５
上記の各実施形態に係る制御動作においては、旋回流形成体の凹部内が満水になるまでに要する時間を予め計測しておき、その時間が経過したときに凹部内が満水になったものと判断しているが、センサで実際に凹部内の液面の高さを検出して、その高さが所定量に達したときに凹部内が満水になったものと判断するようにしてもよい。例えば、超音波式の液面検出センサを用いて、凹部内が満水になったか否かを検出するようにしてもよい。

４−６．変形例６
上記の各実施形態においてマイクロコンピュータ４、４Ａ又は４Ｂにより実行されるプログラムは、磁気テープ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、メモリ等の記憶媒体に記憶された状態で提供されてもよい。また、当該プログラムは、インターネット等の通信回線を介してダウンロードされてもよい。

４−７．変形例７
上記の第１実施形態に係る旋回流形成体１の本体１１の形状は、円柱に限られず角柱や楕円柱でもよい。また、旋回流形成体１に設けられる吐出口１４の位置は、凹部１２の内周側面の軸方向中央部に限られない。また、旋回流形成体１に設けられる供給路１９の数は２本に限られず、１本であっても３本以上であってもよい。また、供給路１９の、凹部１２の外周に対する進入方向は、接線方向に限られない。また、傾斜面１５は設けなくてもよい（すなわち、端面１３の端部は面取りしなくてもよい）。以上述べた変形は、第２実施形態に係る旋回流形成体５や、第３実施形態に係る旋回流形成体７に採用してもよい。
また、第２実施形態に係る旋回流形成体５の噴出口５６の位置は、凹部５２の底面中央に限られない。

４−８．変形例８
上記の搬送装置１０の基体１０１の構成は、上記の変形例１に示される例に限られない。また、搬送装置１０の基体１０１に設けられる摩擦部材１０２及び孔部１０３の数、形状及び配置は、上記の変形例１に示される例に限られない。これらの要素は、搬送装置１０により搬送される板状部材Ｗのサイズ、形状及び材質に応じて決定されてよい。摩擦部材１０２及び孔部１０３は、そもそも搬送装置１０の基体１０１に設けられなくてもよい。摩擦部材１０２が搬送装置１０の基体１０１に設けられない場合、基体１０１には、板状部材Ｗの位置決めをするために、周知のセンタリングガイドが設置されてもよい（例えば、特開２００５−５１２６０号公報参照）。同様に、上記の搬送装置２０の基体２０１の構成もまた、上記の変形例２に示される例に限られない。

４−９．変形例９
上記の搬送装置１０の基体１０１に設けられる旋回流形成体１の数、構成及び配置は、上記の変形例１に示される例に限られない。これらの要素は、搬送装置１０により搬送される板状部材Ｗのサイズ、形状及び材質に応じて決定されてよい。例えば、旋回流形成体１の数は１２個未満でも１３個以上でもよい。また、旋回流形成体１は、基体１０１の外周に沿って２列以上並べられてもよい。同様に、上記の搬送装置２０の基体２０１に設けられる旋回流形成体５の数、構成及び配置もまた、上記の変形例２に示される例に限られない。

４−１０．変形例１０
上記の第２実施形態に係る制御動作において、ステップＳｂ１において旋回流形成体５に対して供給される液体の流量は、第１実施形態に係る第１の流量としてもよい。また、ステップＳｂ４において旋回流形成体５に対して供給される液体の流量は、第１実施形態に係る第２の流量としてもよい。
上記の第３実施形態に係る制御動作において、ステップＳｃ１において導入口７６ａ及び７６ｃを介して旋回流形成体７に対して供給される液体の流量は、第１実施形態に係る第１の流量としてもよい。また、ステップＳｃ４において導入口７６ａ及び７６ｃを介して旋回流形成体７に対して供給される液体の流量は、第１実施形態に係る第２の流量としてもよい。

４−１１．変形例１１
上記の第１実施形態に係る旋回流形成体１において、周知の電動ファンを採用してもよい（電動ファンについては、例えば特開２０１１−１３８９４８号公報参照）。具体的には、電動ファンを旋回流形成体１の凹部１２内に、その回転軸が凹部１２と同軸となるように設け、制御動作のステップＳａ１においては駆動を停止しておき、ステップＳａ４において駆動を開始するようにしてもよい。すなわち、電動ファンを、旋回流を形成する際に駆動するようにしてもよい。電動ファンを採用する場合、第１実施形態に係る吐出口１４は、凹部１２の底面に設けられてもよい。
なお、電動ファンは、第２実施形態に係る旋回流形成体５と、第３実施形態に係る旋回流形成体７に対しても同様の方法により採用してもよい。

Claims (5)

1. 液体を吐出することにより被保持体との間に負圧を発生させて前記被保持体を保持する保持装置に対する液体の供給を制御するための制御装置であって、
   前記保持装置は、
   柱状の本体と、
   前記本体に形成され、前記被保持体に臨む平坦状の端面と、
   前記端面に形成される凹部と、
   前記凹部内に吐出口を介して液体を吐出する１以上の流体通路と
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記凹部内において旋回流が形成されない状態において、前記１以上の流体通路のうち少なくとも１つの流体通路の吐出口が液体で覆われるまで前記凹部内を液体で満たすよう液体の供給を制御し、
   前記少なくとも１つの流体通路の吐出口が液体で覆われるまで前記凹部内が液体で満たされた後に、前記少なくとも１つの流体通路から前記凹部内に吐出される液体により旋回流が形成されるように液体の供給を制御する
   制御装置。
2. 前記制御装置は、
   前記凹部内に供給される液体の流量を第１の量に設定し、前記凹部内において旋回流が形成されない状態において、前記少なくとも１つの流体通路の吐出口が液体で覆われるまで前記凹部内を液体で満たし、
   前記少なくとも１つの流体通路の吐出口が液体で覆われるまで前記凹部内が液体で満たされた後に、前記凹部内に供給される液体の流量を前記第１の量から、前記第１の量よりも多い第２の量に変更し、前記少なくとも１つの流体通路から前記凹部内に吐出される液体により旋回流を形成させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記１以上の流体通路は、
   前記凹部の底面に設けられた第１の吐出口から液体を吐出する第１の流体通路と、
   前記凹部の内周側面に設けられた第２の吐出口から液体を吐出する第２の流体通路と
   を含み、
   前記制御装置は、
   前記第１の流体通路を介して前記凹部内に液体を供給し、前記凹部内において旋回流が形成されない状態において、前記第２の吐出口が液体で覆われるまで前記凹部内を液体で満たし、
   前記第２の吐出口が液体で覆われるまで前記凹部内が液体で満たされた後に、前記第１の流体通路を介した液体の供給を停止し、前記第２の流体通路を介して前記凹部内に液体を供給して旋回流を形成させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
4. 前記１以上の流体通路は、
   前記凹部の内周側面に設けられた第３の吐出口から液体を吐出して第１の旋回流を形成する第３の流体通路と、
   前記凹部の前記内周側面に設けられた第４の吐出口から液体を吐出して、前記第１の旋回流の旋回方向とは逆方向に旋回する第２の旋回流を形成する第４の流体通路と
   を含み、
   前記制御装置は、
   前記第３及び第４の流体通路を介して前記凹部内に液体を供給し、前記凹部内において旋回流が形成されない状態において、前記第３の吐出口が液体で覆われるまで前記凹部内を液体で満たすよう液体の供給を制御し、
   前記第３の吐出口が液体で覆われるまで前記凹部内が液体で満たされた後に、前記第３の流体通路を介した液体の供給を維持したまま、前記第４の流体通路を介した液体の供給を停止し、前記第３の流体通路から前記凹部内に吐出される液体により旋回流を形成させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
5. 液体を吐出することにより被保持体との間に負圧を発生させて前記被保持体を保持する保持装置に対する液体の供給を制御するための制御方法であって、
   前記保持装置は、
   柱状の本体と、
   前記本体に形成され、前記被保持体に臨む平坦状の端面と、
   前記端面に形成される凹部と、
   前記凹部内に吐出口を介して液体を吐出する１以上の流体通路と
   を備え、
   前記制御方法は、
   前記凹部内において旋回流が形成されない状態において、前記１以上の流体通路のうち少なくとも１つの流体通路の吐出口が液体で覆われるまで前記凹部内を液体で満たすよう液体の供給を制御するステップと、
   前記少なくとも１つの流体通路の吐出口が液体で覆われるまで前記凹部内が液体で満たされた後に、前記少なくとも１つの流体通路から前記凹部内に吐出される液体により旋回流が形成されるように液体の供給を制御するステップと
   を有する制御方法。

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