(57)【要約】【課題】超音波発振器から超音波振動子に出力される超音波出力信号を、簡単な構成、低コスト、省スペースで検出できる超音波出力信号の検出回路を提供することを目的とする。【解決手段】被洗浄物を洗浄するための洗浄液に超音波振動を与える超音波振動子と、該超音波振動子と出力ケーブルを介して接続し、超音波振動子を振動させるための超音波発振器とを含む超音波洗浄装置において、超音波発振器から出力される超音波出力信号を検出する検出回路であって、出力ケーブルと接続し、超音波発振器から出力されて出力ケーブルを流れる高周波電流を検出して変換する変流器と、変流器と接続し、変流器によって変換した高周波電流を整流する整流回路と、整流回路と接続し、整流回路によって整流された電流に応じた出力信号を検出された超音波出力信号として外部に出力する出力回路とを含むものであることを特徴とする超音波出力信号の検出回路。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被洗浄物を洗浄するための洗浄液に超音波振動を与える超音波振動子と、該超音波振動子と出力ケーブルを介して接続し、前記超音波振動子を振動させるための超音波発振器とを含む超音波洗浄装置において、前記超音波発振器から出力される超音波出力信号を検出する検出回路であって、
前記出力ケーブルと接続し、前記超音波発振器から出力されて前記出力ケーブルを流れる高周波電流を検出して変換する変流器と、
前記変流器と接続し、前記変流器によって変換した高周波電流を整流する整流回路と、
前記整流回路と接続し、前記整流回路によって整流された電流に応じた出力信号を前記検出された超音波出力信号として外部に出力する出力回路とを含むものであることを特徴とする超音波出力信号の検出回路。
【請求項２】
前記整流回路は倍電圧整流回路であることを特徴とする請求項１に記載の超音波出力信号の検出回路。
【請求項３】
前記出力回路はＬＥＤを有し、前記整流回路によって整流された電流に応じた前記ＬＥＤの発光状態によって前記超音波発振器から出力される超音波出力信号を検出するものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超音波出力信号の検出回路。
【請求項４】
前記出力回路はフォトカプラを有し、前記整流回路によって整流された電流に応じた前記フォトカプラの出力信号によって前記超音波発振器から出力される超音波出力信号を検出するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の超音波出力信号の検出回路。
【請求項５】
前記整流回路と前記出力回路との間に定電流ダイオードを有するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の超音波出力信号の検出回路。
【請求項６】
被洗浄物を洗浄するための洗浄液に超音波振動を与える超音波振動子と、該超音波振動子と出力ケーブルを介して接続し、前記超音波振動子を振動させるための超音波発振器と、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の超音波出力信号の検出回路とを含む超音波洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被洗浄物を超音波を利用して洗浄する超音波洗浄装置における超音波発振器からの超音波出力信号を検出する検出回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体基板、液晶ディスプレイ用ガラス基板等の精密基板の洗浄には、超音波洗浄装置が用いられている。超音波洗浄装置は、超音波発振器で発生した高周波電流を、超音波振動子により超音波振動として洗浄液に与えて、被洗浄物を洗浄するものである。
【０００３】
このような超音波洗浄装置には、洗浄槽の底部に超音波振動子を設置し、超音波発振器で発生した高周波電流を、超音波振動子により超音波振動として洗浄液に与えて、洗浄液中に浸漬した被洗浄物を洗浄するものと、ノズルに超音波振動子を接着し、超音波発振器で発生した高周波電流を超音波振動子により超音波振動としてノズル内に供給した洗浄液に与えて、被洗浄物へ洗浄液を噴射して洗浄するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
これら超音波洗浄装置において、装置制御盤から超音波発振器に発振指令信号が送られ、超音波発振器から超音波振動子に超音波出力信号である高周波電流が出力ケーブルを通して給電され、超音波振動子により超音波振動となる。
超音波洗浄装置を長年使用していると、超音波発振器や超音波振動子又は装置制御盤において不具合が生じ、装置制御盤から発振指令信号が送られているにも関わらず、超音波振動が発生しなかったり、逆に装置制御盤からの発振指令信号が送られていないにも関わらず、超音波振動が発生してしまうという問題が発生することがある。
【０００５】
この問題が発生することで、被洗浄物に対して洗浄不良などを発生させ、生産に大きな影響をもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−９４１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで従来では、超音波振動の発生の有無を検出するためにパワーメーターを用いたり、或いは、上記問題を検出するために、超音波発振器内の出力ＤＣ電流をアイソレーションして必要な電圧や電流(例えば、４〜２０ｍＡ)に変換し、それを装置制御盤に送る回路を設けるという方法が用いられている。
しかし、この方法は、回路構成が複雑となる、高コストで広いスペースを要する、超音波洗浄装置への大きな改造工事が必要となるなどの問題がある。
【０００８】
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、超音波発振器から超音波振動子に出力される超音波出力信号を簡単な構成で検出できる、低コストで小型化された超音波出力信号の検出回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明によれば、被洗浄物を洗浄するための洗浄液に超音波振動を与える超音波振動子と、該超音波振動子と出力ケーブルを介して接続し、前記超音波振動子を振動させるための超音波発振器とを含む超音波洗浄装置において、前記超音波発振器から出力される超音波出力信号を検出する検出回路であって、前記出力ケーブルと接続し、前記超音波発振器から出力されて前記出力ケーブルを流れる高周波電流を検出して変換する変流器と、前記変流器と接続し、前記変流器によって変換した高周波電流を整流する整流回路と、前記整流回路と接続し、前記整流回路によって整流された電流に応じた出力信号を前記検出された超音波出力信号として外部に出力する出力回路とを含むものであることを特徴とする超音波出力信号の検出回路が提供される。
【００１０】
このような超音波出力信号の検出回路であれば、簡単な回路構成となり、低コストとなる。また、小型化できるので省スペース化を実現できる。この検出回路によって、超音波発振器から超音波振動子に出力される超音波出力信号を確実に検出できる。
【００１１】
このとき、前記整流回路は倍電圧整流回路であることが好ましい。
このようなものであれば、超音波出力信号の値が小さい場合においても、その超音波出力信号を確実に検出できるものとなる。
【００１２】
またこのとき、前記出力回路はＬＥＤを有し、前記整流回路によって整流された電流に応じた前記ＬＥＤの発光状態によって前記超音波発振器から出力される超音波出力信号を検出するものとすることができる。
このようなものであれば、例えば、ＬＥＤの点灯、消灯から超音波出力信号の有無、すなわち装置制御盤からの発振指令信号に対する超音波振動子への高周波電流の有無を目視で確認できる。
【００１３】
またこのとき、前記出力回路はフォトカプラを有し、前記整流回路によって整流された電流に応じた前記フォトカプラの出力信号によって前記超音波発振器から出力される超音波出力信号を検出するものとすることができる。
このようなものであれば、フォトカプラの出力信号を装置制御盤に送ることによって、装置制御盤がその出力信号を発振指令信号の検出情報として処理できる。また、回路内におけるノイズの影響を低減でき、検出精度を向上できる。
【００１４】
またこのとき、前記整流回路と前記出力回路との間に定電流ダイオードを有するものとすることができる。
このようなものであれば、出力回路における素子への負荷電流が過大になってしまうのを防止し、素子を保護できる。
【００１５】
また、本発明によれば、被洗浄物を洗浄するための洗浄液に超音波振動を与える超音波振動子と、該超音波振動子と出力ケーブルを介して接続し、前記超音波振動子を振動させるための超音波発振器と、本発明の超音波出力信号の検出回路とを含む超音波洗浄装置が提供される。
【００１６】
このような超音波洗浄装置であれば、超音波発振器から超音波振動子に出力される超音波出力信号を簡単な構成で確実に検出でき、被洗浄物の洗浄不良の発生を抑制できるものとなる。また、装置の低コスト、省スペース化を実現できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の超音波出力信号の検出回路は、超音波発振器から出力されて出力ケーブルを流れる高周波電流を検出して変換する変流器と、変流器によって変換した高周波電流を整流する整流回路と、整流回路によって整流された電流に応じた出力信号を検出された超音波出力信号として外部に出力する出力回路とを含むものであるので、簡単な回路構成となり、低コストで小型化されたものである。この検出回路によって、超音波発振器から超音波振動子に出力される超音波出力信号を確実に検出できる。これにより、超音波洗浄装置において、被洗浄物の洗浄不良の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の超音波出力信号の検出回路の一例を示した概略図である。
【図２】本発明の超音波洗浄装置の一例を示した概略図である。
【図３】本発明の超音波洗浄装置の別の一例を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
超音波洗浄装置において超音波発振器からの超音波出力信号を検出する際、従来の方法では、検出回路の構成が複雑となり、高コストで広いスペースを要する、超音波洗浄装置への大きな改造工事が必要となるなどの問題がある。
【００２０】
そこで、本発明者はこのような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、超音波発振器と超音波振動子との間の出力ケーブルの１線から変流器(ＣＴ：カレントトランス)を通して高周波電流を検出し、整流後、ＤＣ電圧を監視すれば、簡単な構成で超音波出力信号の幅広い範囲の出力値を把握できることに想到した。また、フォトカプラ等により、その出力を装置制御盤に送れば発振指令信号のフィードバックとして処理可能となる。更に、変流器の巻数を発振器の仕様に合わせて調整すれば、別途電源を追加することなく検出電流を利用して発振器を動作でき、更なるコスト改善・省スペース化を実現できる。本発明者はこれらの発見を基に本発明を完成させた。
【００２１】
本発明の超音波出力信号の検出回路は、図２に示すような超音波洗浄装置１０の超音波発振器１５から出力ケーブル１４を介して超音波振動子１３に出力される超音波出力信号を検出するものである。図１に示すように、超音波出力信号の検出回路１は変流器２、整流回路３、出力回路４を含むものである。変流器２は超音波洗浄装置１０の出力ケーブル１４と接続し、超音波発振器１５から出力されて出力ケーブル１４を流れる高周波電流を検出して、その電流を変換する。
【００２２】
ここで、図２に示す超音波洗浄装置はノズルタイプのものであるが、槽タイプの超音波洗浄装置に対しても本発明を適応できる。
この高周波電流を検出して変換するための変流器２は周波数及び電流に耐えることができるものであれば特に限定されず、使用条件は超音波発振器に応じて適宜決定することができる。
【００２３】
例えば、周波数が４０ｋＨｚで約４０Ａｐ−ｐの高周波電流を流す超音波発振器の場合には、変流器２の一次側の巻数を１Ｔ、２次側の巻数を６０Ｔ程度とすることができる。このようなものであれば、変流器用に別途電源を用意する必要がなく回路の低コスト化・小型化を実現できる。
【００２４】
整流回路３は、図１に示すように、変流器２と接続し、変流器２によって変換した高周波電流を整流する。整流回路３には、例えばダイオードを用いることができる。特に、この整流回路３として、図１に示すように、コンデンサＣ１、Ｃ２とダイオードＤ１、Ｄ２とを組み合わせた倍電圧整流回路を用いることが好ましい。
超音波出力は、超音波発振器の機種や超音波振動子の種類などの使用条件によって変動し、その出力値の幅は広い。そのため、超音波出力信号の値の幅も広くなる。超音波出力信号の値が小さいときに、倍電圧整流回路を用いれば電圧を上げることができるので超音波出力信号の検出精度を向上できる。
【００２５】
出力回路４は、図１に示すように、整流回路３と接続し、整流回路３によって整流された電流に応じた出力信号を、検出された超音波出力信号として外部に出力する。
このような変流器２、整流回路３、出力回路４を含む本発明の超音波出力信号の検出回路は、部品点数が少なく簡単な回路構成となり、低コスト・小型化されたものである。この検出回路によって、超音波発振器から超音波振動子に出力される超音波出力信号を確実に検出できる。また、出力ケーブルの先端に挿入するだけで超音波洗浄装置に取り付けることができるので、例えば従来のように超音波発振器の内部を改造する必要もない。
【００２６】
図１に示すように、出力回路４に、例えばＬＥＤ６（発光ダイオード）を含めることができ、整流回路３によって整流された電流に応じたＬＥＤ６の発光状態によって超音波発振器から出力される超音波出力信号を検出することができる。例えば、ＬＥＤ６の点灯によって超音波出力信号が出力ケーブルに流れている、すなわち発振指令信号が超音波振動子に到達していることを目視で確認できる。同様に、ＬＥＤ６の消灯によって発振指令信号が超音波振動子に到達していないことを目視で確認できる。
【００２７】
また、図１に示すように、出力回路４に、例えばフォトカプラ７を含めることができ、整流回路３によって整流された電流に応じたフォトカプラ７の出力信号によって超音波発振器から出力される超音波出力信号を検出することができる。
フォトカプラ７の出力接点を装置制御盤に渡せば発振中の信号として処理できる。フォトカプラで電流が流れると２次側Ｃ−Ｅ間が導通状態になりスイッチとして使用できる。
上記した出力回路４にＬＥＤ６及びフォトカプラ７を用いた構成では、別途電源を設ける必要がなく、出力ケーブルを流れる高周波電流の利用のみで検出回路全体を動作でき、更なるコストの低減及び小型化を達成できる。
【００２８】
出力回路４は上記した構成に限定されず、例えばコンパレーター及びリレーを含むものとすることもできる。この場合には、コンパレーターによって整流回路３で整流された電流が所定値以上の場合にリレーを動作させて外部に信号を出力する。
【００２９】
図１に示すように、整流回路３と出力回路４との間に定電流ダイオード５を設けることができる。この定電流ダイオード５によって、出力回路４に所定値以上の電流が流れないようにすることができ、出力回路４内の例えばＬＥＤ、フォトカプラ等の負荷電流が過大となって破壊されるのを防止できる。
この定電流ダイオード５及び上記した倍電圧整流回路を用いたものであれば、超音波出力信号の広い領域の電圧値幅に対応可能なものとなる。
【００３０】
さらに、図１に示すように、変流器２によって電流を検出、変換した後の電圧波形を整形するためのダミーロードとして、抵抗Ｒ０、Ｒ１を設けることができる。
【００３１】
次に、本発明の超音波洗浄装置について説明する。
ここでは、図２に示すようなノズルタイプの超音波洗浄装置を説明するが、本発明はこれに限定されない。例えば、槽タイプの超音波洗浄装置に対しても本発明を適応できる。
図２に示す超音波洗浄装置１０は、被洗浄物の基板Ｗを保持する基板保持手段１１と、該基板保持手段１１に保持した基板Ｗを洗浄するための洗浄液１２に超音波振動を与える超音波振動子１３と、該超音波振動子１３に出力ケーブル１４を介して接続する超音波発振器１５と、超音波振動子１３により超音波振動が与えられた洗浄液１２を基板Ｗに供給して超音波洗浄する洗浄手段１６を含むものである。
【００３２】
図２に示すように、洗浄手段１６は、ノズル状に形成され、基板Ｗに向けて洗浄液１２を噴射することができる。
また、装置制御盤１７から超音波発振器１５に発振指令信号が送られ、超音波発振器１５から超音波振動子１３に超音波出力信号である高周波電流が出力ケーブル１４を通して給電され、超音波振動子１３により超音波振動となる。
出力ケーブル１４には上記した本発明の超音波出力信号の検出回路１が接続され、超音波発振器１５から出力される超音波出力信号を検出できる。
【００３３】
従って、本発明の超音波洗浄装置１０は、超音波発振器１５から超音波振動子に出力される超音波出力信号を本発明の超音波出力信号の検出回路１によって確実に検出できるとともに、装置の低コスト・省スペース化を達成できる。
【００３４】
超音波出力信号の検出回路１の例えばフォトカプラ等の出力回路の出力を装置制御盤１７に送ることで、装置制御盤１７はその出力を発振指令信号のフィードバック制御情報として利用できる。例えば、発振指令信号を送信していない時に検出回路の出力回路から出力を受信した場合、或いは、発振指令信号を送信している時に検出回路の出力回路から出力を受信しない場合には、超音波洗浄装置の不具合として判定し、洗浄を中断するように制御できる。
これにより、被洗浄物の洗浄不良の発生を抑制できるものとなり、生産性の低減を抑止できる。
【００３５】
上記したように、本発明の超音波洗浄装置は、図３に示すような、洗浄槽２６の底部に超音波振動子２３を設置し、超音波発振器２５で発生した高周波電流を、超音波振動子２３により超音波振動として洗浄液２２に与えて、洗浄液２２中で基板保持手段２１によって保持された被洗浄物の基板Ｗを洗浄する槽タイプの超音波洗浄装置２０であっても良い。この場合も上記と同様に本発明の超音波出力信号の検出回路１を出力ケーブル２４に接続すれば良い。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３７】
（実施例）
図１に示すような本発明の超音波出力信号の検出回路１を有する図３に示すような本発明の超音波洗浄装置２０を用いて、超音波発振器からの超音波出力信号の検出の評価を行った。
装置制御盤から超音波発振器に発振指令信号を送り、その時の超音波出力信号の検出をＬＥＤの点灯による目視で行った。
【００３８】
ここで、使用した超音波洗浄装置の条件を以下に示す。
超音波発振器：１２００Ｗ型  （ＰＴ−１２ＢＳＶ  プレテック社製）
超音波振動子：振動周波数４０ｋＨｚ用のボルト締めランジュバン型振動子４０本
洗浄槽：ステンレス槽、深さ２００ｍｍ
洗浄液：水、２６℃
変流器：トロイダルコア、巻数１次側１Ｔ、２次側６０Ｔ  （ＦＴ１１４−７７／ＣＴ）
定電流ダイオード：３〜４０Ｖ入力に対して１０〜１３ｍＡを一定電流に変換
【００３９】
この時の超音波発振器の出力、変流器の出力電圧（図１のＶ１）、整流電圧（図１のＶ２）、及びＬＥＤ電流（図１のＩ）の測定結果を表１に示す。
表１に示すように、変流器の出力電圧として８〜６０ＶＰＰの高周波電圧が発生していた。そして、装置制御盤からの発振指令信号に対して、超音波発振器から超音波出力信号が正しく出力され、その超音波出力信号をＬＥＤの点灯により目視で検出できることが確認できた。
【００４０】
ここで用いた本発明の超音波出力信号の検出回路は、従来の超音波発振器内に設置する検出回路と比較して非常に小型で、低コストなものである。
【表１】
2014042901.tif 000003
【００４１】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００４２】
１…超音波出力信号の検出回路、  ２…変流器、  ３…整流回路、
４…出力回路、  ５…定電流ダイオード、  ６…ＬＥＤ、  ７…フォトカプラ、
１０、２０…超音波洗浄装置、  １１、２１…基板保持手段、  １２、２２…洗浄液、
１３、２３…超音波振動子、  １４、２４…出力ケーブル、
１５、２５…超音波発振器、  １６…洗浄手段、  １７…装置制御盤、
２６…洗浄槽。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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