(57)【要約】【課題】  薬液供給装置の軽量小型化を達成する。【解決手段】  薬液供給装置１０はベローズ１１を有し、ベローズ１１は小型ベローズ部１３と小型ベローズ部１３よりも軸方向の単位変位量当たりの容積変化が大きい大型ベローズ部１４とこれらの間に設けられる駆動部１２とを有している。ベローズ１１が取り付けられる装置本体１０ａは、ベローズ１１の固定端部１５が取り付けられる支持部材２１と、ベローズ１１の固定端部１６が取り付けられる支持部材２２とを有し、ベローズ１１の外側には、駆動スリーブ２７が嵌合されて装置本体１０ａに回転自在となっている。駆動部１２には駆動スリーブ２７の回転を駆動部１２の軸方向移動に変換する従動筒体３２が取り付けられている。駆動スリーブ２７をモータ３８により回転させることにより、駆動部１２を軸方向に往復動させると、ベローズ１１はポンプ動作する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ室を膨張させて当該ポンプ室内に薬液を吸引し、前記ポンプ室を収縮させて前記ポンプ室外に薬液を吐出する薬液供給装置であって、
小型ベローズ部、当該小型ベローズ部よりも軸方向の単位変位量当たりの容積変化が大きい大型ベローズ部、および前記小型ベローズ部と前記大型ベローズ部との間に設けられる駆動部を有し、軸方向に弾性変形して前記ポンプ室を膨張収縮するベローズと、
当該ベローズの流入側の固定端部が取り付けられる流入側の支持部材、および前記ベローズの流出側の固定端部が取り付けられる流出側の支持部材を有する装置本体と、
前記ベローズの外側に配置され、前記装置本体に回転自在に支持される駆動スリーブと、
前記駆動部に取り付けられ、前記駆動スリーブの回転運動を前記駆動部の軸方向移動に変換する従動筒体と、
前記駆動スリーブを回転駆動する駆動手段とを有することを特徴とする薬液供給装置。
【請求項２】
請求項１記載の薬液供給装置において、両端がそれぞれの前記固定端部に保持されるとともに内部にポンプ室を形成する可撓性チューブを前記ベローズの内部に配置し、前記ベローズと前記可撓性チューブとの間に形成される膨張収縮室に非圧縮性媒体を封入することを特徴とする薬液供給装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の薬液供給装置において、前記駆動スリーブに雄ねじを形成し、前記従動筒体に前記雄ねじに噛み合う雌ねじを形成することを特徴とする薬液供給装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の薬液供給装置において、前記駆動手段はモータであり、当該モータのシャフトに固定された駆動プーリと、前記駆動スリーブに設けられた従動プーリとの間にタイミングベルトを設けることを特徴とする薬液供給装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の薬液供給装置において、前記ポンプ室の膨張時に前記ポンプ室内へ薬液を流入させ収縮時に前記ポンプ室への薬液の流入を阻止する流入側開閉弁を前記流入側の固定端部に設け、前記ポンプ室の膨張時に前記ポンプ室内への薬液の流入を阻止し収縮時に前記ポンプ室から薬液を流出させる流出側開閉弁を前記流出側の固定端部に設けることを特徴とする薬液供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薬液などの液体を所定量吐出する薬液供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶基板や半導体基板を製造するプロセスにおいては、これらの基板にフォトレジスト液やエッチング液などの化学薬液を塗布する工程を有している。たとえば、液晶基板にフォトレジスト液を塗布する工程においては、特許文献１に記載されるように、環状の駆動部の軸方向両側にそれぞれ軸方向に弾性変形自在の大型ベローズ部と小型ベローズ部とを備えたベローズを有し、ベローズの軸方向の弾性変形によってポンプ室を膨張収縮させるようにした薬液供給装置が使用されている。
【特許文献１】特許第３５５４１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
大型ベローズ部と小型ベローズ部とが設けられたベローズを有する従来の薬液装置においては、駆動部を軸方向に変位させるために、ベローズと平行に設けられたボールねじにより駆動されるナットを係合部材により駆動部に連結しているので、ベローズを軸方向に弾性変形させるときにナットやベローズにはこれらが傾く方向の傾斜荷重が加わることになる。この傾斜荷重に耐えるようにするため、従来の薬液供給装置においては、大型の直線ガイドを用いる必要があり、装置が大型となるとともに、ボールねじやガイドを支持する装置本体も堅牢構造とする必要がある。
【０００４】
本発明の目的は、薬液供給装置の軽量小型化を達成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の薬液供給装置は、ポンプ室を膨張させて当該ポンプ室内に薬液を吸引し、前記ポンプ室を収縮させて前記ポンプ室外に薬液を吐出する薬液供給装置であって、小型ベローズ部、当該小型ベローズ部よりも軸方向の単位変位量当たりの容積変化が大きい大型ベローズ部、および前記小型ベローズ部と前記大型ベローズ部との間に設けられる駆動部を有し、軸方向に弾性変形して前記ポンプ室を膨張収縮するベローズと、当該ベローズの流入側の固定端部が取り付けられる流入側の支持部材、および前記ベローズの流出側の固定端部が取り付けられる流出側の支持部材を有する装置本体と、前記ベローズの外側に配置され、前記装置本体に回転自在に支持される駆動スリーブと、前記駆動部に取り付けられ、前記駆動スリーブの回転運動を前記駆動部の軸方向移動に変換する従動筒体と、前記駆動スリーブを回転駆動する駆動手段とを有することを特徴とする。
【０００６】
本発明の薬液供給装置は、両端がそれぞれの前記固定端部に保持されるとともに内部にポンプ室を形成する可撓性チューブを前記ベローズの内部に配置し、前記ベローズと前記可撓性チューブとの間に形成される膨張収縮室に非圧縮性媒体を封入することを特徴とする。
【０００７】
本発明の薬液供給装置は、前記駆動スリーブに雄ねじを形成し、前記従動筒体に前記雄ねじに噛み合う雌ねじを形成することを特徴とする。
【０００８】
本発明の薬液供給装置は、前記駆動手段はモータであり、当該モータのシャフトに固定された駆動プーリと、前記駆動スリーブに設けられた従動プーリとの間にタイミングベルトを設けることを特徴とする。
【０００９】
本発明の薬液供給装置は、前記ポンプ室の膨張時に前記ポンプ室内へ薬液を流入させ収縮時に前記ポンプ室への薬液の流入を阻止する流入側開閉弁を前記流入側の固定端部に設け、前記ポンプ室の膨張時に前記ポンプ室内への薬液の流入を阻止し収縮時に前記ポンプ室から薬液を流出させる流出側開閉弁を前記流出側の固定端部に設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ベローズの外側に配置される駆動スリーブの回転を、駆動部に取り付けられる従動筒体の軸方向移動に変換してベローズの駆動部を軸方向に往復動するようにしたので、ベローズにはこれを傾かせる方向の荷重が加わることなく、ベローズの回りを回転する駆動スリーブによりベローズを駆動することができ、ポンプの吐出精度を高めることができる。また、駆動スリーブにより従動筒体を介してベローズを駆動するようにしたので、モータにより駆動されるボールねじに対してねじ結合されるナットをベローズの駆動部に係合部材を介して連結するようにした場合に比して大型のガイドが必要なく、薬液供給装置を軽量かつ小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である薬液供給装置を示す一部切り欠き斜視図であり、図２は図１における２−２線に沿う縦断面図であり、図３は図１における３−３線に沿う断面図であり、図４は図２における４−４線に沿う横断面図である。
【００１２】
この薬液供給装置１０は、図１および図２に示すように、全体的にほぼ円筒形状となった樹脂製のベローズ１１を有している。ベローズ１１は、図２に示すように環状の駆動部１２と、これの軸方向一方側に一体に設けられた小型ベローズ部１３と、駆動部１２の他方側に一体に設けられた大型ベローズ部１４とを有しており、ベローズ１１の流入側には小型ベローズ部１３に連なって円筒形状の固定端部１５が設けられ、ベローズ１１の流出側には大型ベローズ部１４に連なって円筒形状の固定端部１６が設けられている。
【００１３】
小型ベローズ部１３と大型ベローズ部１４は、それぞれ他の部分つまり駆動部１２および固定端部１５，１６よりも薄肉となって蛇腹状とおり、駆動部１２を軸方向に変位させると、軸方向にそれぞれ弾性変形する。小型ベローズ部１３の有効径をｄとし、大型ベローズ部１４の有効径をＤとすると、大型ベローズ部１４は小型ベローズ部１３よりも有効径が大きくなっている。小型ベローズ部１３と大型ベローズ部１４は駆動部１２の軸方向両側に設けられており、大型ベローズ部１４の有効径Ｄが小型ベローズ部１３の有効径ｄよりも大きくなっているので、駆動部１２を図２において下側つまり小型ベローズ部１３を軸方向に収縮させる方向に変位させると、有効径の大きな大型ベローズ部１４が軸方向に膨張し有効径の小さな小型ベローズ部１３が軸方向に収縮してベローズ１１には内径が大きい部分が増加し、ベローズ１１の内側の容積が全体的に大きくなる。一方、駆動部１２を上述とは逆方向に変位させると、有効径の小さな小型ベローズ部１３が軸方向に膨張し有効径の大きな大型ベローズ部１４が軸方向に収縮してベローズ１１には内径が小さい部分が増加し、ベローズ１１の内側の容積が全体的に小さくなる。このように駆動部１２を軸方向に変位させることにより、ベローズ１１内の容積を変化させてポンプ動作が行われる。
【００１４】
なお、小型ベローズ部１３と大型ベローズ部１４の位置を逆にすると、駆動部１２を流入側つまり図２において下側に変位させると、ベローズ１１の内部の容積は小さくなり、駆動部１２を流出側つまり図２において上側に変位させると、ベローズ１１の内部の容積は大きくなる。
【００１５】
ベローズ１１の内側には弾性材料により成形され径方向に弾性変形自在の可撓性チューブ１７が組み込まれており、可撓性チューブ１７の一端部はその内側に嵌合される流入側アダプター１８により固定端部１５の開口孔１５ａに固定され、可撓性チューブ１７の他端部はその内側に嵌合される流出側アダプター１９により固定端部１６の開口孔１６ａに固定されている。可撓性チューブ１７および流入側と流出側のアダプター１８，１９は、薬液と反応しないようにフッ素樹脂であるフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)により樹脂成形されている。ベローズ１１も同様にＰＦＡにより成形されているが、ベローズ１１は薬液に触れないので、ＰＦＡ以外の他の樹脂や金属によりベローズを製造するようにしても良い。可撓性チューブ１７の両端部は円形の開口孔１５ａ，１６ａに対応して断面円形となっており、両端部を除いて他の部分は図４に示すように扁平形状となっている。
【００１６】
ベローズ１１と可撓性チューブ１７とにより形成される空間は膨張収縮室２０となっており、この膨張収縮室２０内には、図２に示すように、液体等の非圧縮性媒体Ｌが封入されている。したがって、駆動部１２が小型ベローズ部１３を軸方向に収縮させる方向に変位すると、有効径の大きな大型ベローズ部１４の軸方向長さが大きくなってベローズ１１の内側の膨張収縮室２０の容積が全体的に大きくなり、可撓性チューブ１７が非圧縮性媒体Ｌを介して径方向に膨張する。一方、駆動部１２が大型ベローズ部１４を軸方向に収縮させる方向に変位すると、有効径の小さな小型ベローズ部１３の軸方向長さが大きくなってベローズ１１の内側の膨張収縮室２０の容積が全体的に小さくなり、可撓性チューブ１７が非圧縮性媒体Ｌを介して径方向に収縮する。このように駆動部１２を軸方向に変位させることにより、非圧縮性媒体Ｌを介して可撓性チューブ１７が径方向に膨張収縮し、可撓性チューブ１７内部のポンプ室２０ａが膨張収縮されてポンプ動作を行う。
【００１７】
ベローズ１１は装置本体１０ａに取り付けられており、装置本体１０ａは流入側の固定端部１５が取り付けられる流入側の支持部材２１と、流出側の固定端部１６が取り付けられる流出側の支持部材２２とを有している。それぞれの支持部材２１，２２は固定端部１６，１７が嵌合する嵌合孔を有し、図１に示されるように外形がほぼ四辺形となった金属製の板材により形成されている。支持部材２１には固定端部１５に形成された係合溝に係合する固定プレート２３が取り付けられ、支持部材２２には固定端部１６に形成された係合溝に係合する固定プレート２４が取り付けられている。なお、それぞれの固定プレート２３，２４は２つ割りとなっている。それぞれの支持部材２１，２２の間にはホルダー２５が配置され、ホルダー２５も図１に示されるように外形がほぼ四辺形となっている。図３に示すように、両方の支持部材２１，２２はそれぞれホルダー２５に対して複数の支柱２６により連結され、固定端部１５，１６は支持部材２１，２２の部分で装置本体１０ａに固定されている。
【００１８】
図２に示すように、ベローズ１１の外側にはほぼ円筒形状の駆動スリーブ２７が配置されており、駆動スリーブ２７はベローズ１１の外側に僅かな隙間を介してベローズ１１と同軸状に配置され、ホルダー２５に軸受２８を介して回転自在に支持されている。駆動部１２にはこれに形成された係合溝に２つ割りの固定プレート２９が係合しており、この固定プレート２９を介して駆動部１２には、ほぼ円筒形状の従動筒体３２が取り付けられており、この従動筒体３２は駆動スリーブ２７の外側に嵌合されている。
【００１９】
駆動スリーブ２７の外面には雄ねじ３３が形成され、従動筒体３２には雄ねじ３３に噛み合う雌ねじ３４が形成されている。したがって、駆動スリーブ２７を回転させると、ねじの噛み合いによって駆動スリーブ２７の回転運動は従動筒体３２の軸方向移動に変換されて従動筒体３２は軸方向に駆動される。駆動スリーブ２７の回転に伴って従動筒体３２が回転しないようにして従動筒体３２が軸方向に移動するようにするために、図１および図３に示すように、ホルダー２５と支持部材２２とに両端が固定された複数本のガイドロッド３５が従動筒体３２を貫通しており、従動筒体３２にはガイドロッド３５に嵌合するカラー３６が取り付けられている。
【００２０】
それぞれの雄ねじ３３および雌ねじ３４は、断面三角形のねじ山を有しているが、それぞれを台形ねじとしても良く、両方のねじ３３，３４の間にボールを介在させるようにしたボールねじとしても良い。また、駆動スリーブ２７の回転を従動筒体３２の軸方向移動に変換する構造であれば、駆動スリーブ２７と従動筒体３２の一方に突起を設け、他方に突起が係合する螺旋形状の係合溝を形成し、突起と係合溝との係合により駆動スリーブ２７の回転を従動筒体３２の軸方向移動に変換するようにしても良い。
【００２１】
駆動スリーブ２７を回転駆動するために、図２に示すように駆動スリーブ２７には従動側のプーリ３７が設けられ、モータ３８の主軸に取り付けられた駆動側のプーリ３９と従動側のプーリ３７との間にはタイミングベルト４０が掛け渡されている。なお、それぞれのプーリ３７，３９をスプロケットに代えて両方のスプロケットにチェーンを掛け渡すようにしても良く、駆動スリーブ２７に歯車を設け、これに噛み合う歯車をモータ３８の主軸に取り付けるようにしても良い。図２に示すようにモータ３８は支持プレート４１に取り付けられており、この支持プレート４１は支持部材２１，２２およびホルダー２５の背面側に固定された垂直プレート４２に取り付けられるとともに、支持プレート４１の両側に設けられた補強フランジ４３が垂直プレート４２に取り付けられている。
【００２２】
モータ３８により従動側のプーリ３７を介して駆動スリーブ２７を一方向に回転すると、駆動スリーブ２７とねじ結合される従動筒体３２が一方の固定端部１５に向けて軸方向に駆動され、ベローズ１１の駆動部１２を固定端部１５に向けて軸方向に変位させる。これにより、ベローズ１１の内側の膨張収縮室２０が膨張して可撓性チューブ１７の内部のポンプ室２０ａが膨張する。一方、モータ３８の回転を逆転させて駆動スリーブ２７を逆方向に回転すると、従動筒体３２が他方の固定端部１６に向けて軸方向に駆動され、ベローズ１１の駆動部１２を固定端部１６に軸方向に変位させる。これにより、ベローズ１１の内側の膨張収縮室２０が収縮して可撓性チューブ１７の内部のポンプ室２０ａが収縮する。
【００２３】
図２に示すように、流入側アダプター１８の連通孔１８ａにはフォトレジスト液等の薬液を収容するタンク４４に接続される流路４５が接続され、流出側アダプター１９の連通孔１９ａには薬液を塗布するノズル４６に接続される流路４７が接続されている。流路４５には流入側開閉弁４８が設けられており、この流入側開閉弁４８はポンプ室２０ａが膨張するときに流路４５を開いてタンク４４内の薬液をポンプ室２０ａ内に流入させ、ポンプ室２０ａが収縮するときに流路４５を閉じてポンプ室２０ａ内への薬液の流入を阻止する。流路４７には流出側開閉弁４９が設けられており、この流出側開閉弁４９はポンプ室２０ａが膨張するときに流路４７を閉じて流路４７からポンプ室２０ａ内への薬液の逆流を阻止し、ポンプ室２０ａが収縮するときに流路４７を開いてポンプ室２０ａ内の薬液をノズル４６に向けて吐出させる。それぞれの開閉弁４８，４９としては、逆止弁が使用されているが、逆止弁に代えて外部からの信号により流路を開閉する電磁弁やエアーオペレート弁を使用するようにしても良い。
【００２４】
従動筒体３２には、図２に示すように、センシングロッド５１が取り付けられ、センシングロッド５１に対応してセンサ５２が垂直プレート４２に取り付けられている。センサ５２には隙間を介して相互に対向するように投光部と受光部とが設けられ、センシングロッド５１が投光部からの光を遮る位置と、透過させる位置とにより従動筒体３２の軸方向位置が検出される。モータ３８にはモータ主軸の回転数を検出するエンコーダ５３が取り付けられており、センサ５２、エンコーダ５３からの検出信号はケーブル５４ａ，５４ｂを介して外部の制御回路に送られるとともに、モータ３８に対しては制御回路からケーブル５４ｃを介して駆動信号が送られるようになっている。
【００２５】
装置本体１０ａには上下の支持部材２１，２２を有するポンプ部を覆うようにカバー５５が取り付けられ、モータ３８を覆うようにカバー５６が取り付けられており、ケーブル５４ａ〜５４ｃは束ねられてカバー５６の外部に図１および図２において符号５４に示すように外部に繰り出されている。カバー５６には図１に示すように、装置本体１０ａを装置据え付け部材に取り付けるためのねじ部材が貫通する貫通孔５６ａが形成されている。
【００２６】
この薬液供給装置においては、装置本体１０ａに固定されたホルダー２５に回転自在に装着された駆動スリーブ２７がベローズ１１の外側にベローズ１１と同軸状に配置されており、駆動スリーブ２７の外側にベローズ１１と同軸状に嵌合された円筒形状の従動筒体３２により駆動部１２を軸方向に駆動するようにしたので、駆動部１２には駆動スリーブ２７の回転運動が従動筒体３２を介して軸方向に変換された駆動力が円周方向全体から均等に軸方向に加えられることになり、駆動部１２は偏った駆動力を受けることなく軸方向に駆動される。これにより、駆動部１２はその中心軸が傾くことなく軸方向に駆動され、ポンプ吐出精度が高められる。しかも、駆動スリーブ２７の回転運動を直接従動筒体３２の軸方向移動に変換するようにしたので、ホルダー２５には軸方向の応力のみが加わり曲げ力が加わらないので、モータ３８の駆動力を駆動部１２に伝達するための部材を大型ないし堅牢構造とする必要がなく、大型のガイドを必要としないので、装置を小型化することができる。
【００２７】
図５は本発明の他の実施の形態である薬液供給装置の外観を示す斜視図であり、図６は図５における６−６線に沿う縦断面図である。なお、図５および図６においては、前述した図１〜図４に示された部材と共通する部材には同一の符号が付されている。
【００２８】
図６に示すように、流入側アダプター１８には流路４５に連通する連通孔１８ａを開閉する逆止弁４８ａが組み込まれ、流出側アダプター１９には流路４７に連通する連通孔１９ａを開閉する逆止弁４９ａが組み込まれている。逆止弁４８ａは流入側開閉弁を構成し、逆止弁４９ａは流出側開閉弁を構成しており、それぞれの逆止弁４８ａ，４９ａはアダプター１８，１９を介して固定端部１５，１６に取り付けられており、それぞれのアダプター１８，１９はカバー５７，５８により覆われている。それぞれの逆止弁４８ａ，４９ａは特開2001-153054号公報に記載されるように、ボール６１，６２が組み込まれるガイド部材をそれぞれのアダプター１８，１９に形成された収容孔に嵌合することにより形成される。図５および図６に示す薬液供給装置１０は、アダプター１８，１９に逆止弁４８ａ，４９ａが組み込まれていることを除いて図１〜図４に示した薬液供給装置１０と同様の構造となっている。
【００２９】
図１〜図６に示すように、本発明の薬液供給装置においては、ベローズ１１の外側に円筒形状の駆動スリーブ２７を配置し、駆動スリーブ２７の回転運動をベローズ１１の駆動部１２の軸方向移動に変換する従動筒体３２を駆動部１２に取り付けるようにしたので、駆動部１２を軸方向に駆動する際に駆動スリーブ２７は傾くことなく、そのため大型のガイドを必要としないから薬液供給装置の小型化を達成しつつ高精度で薬液を吐出することができる。
【００３０】
上記実施の形態においては、ベローズ１１の内側に可撓性チューブ１７を組み込み、ベローズ１１と可撓性チューブ１７との間に形成される膨張収縮室２０を介して可撓性チューブ１７の内側のポンプ室２０ａを膨張収縮させるようにしているが、可撓性チューブ１７を設けることなく、ベローズ１１の内側の膨張収縮室２０を直接ポンプ室としてポンプ動作を行うようにしても良く、その場合にはベローズ１１をＰＦＡにより成形することが好ましい。
【００３１】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、この薬液供給装置１０はフォトレジスト液のみならず他の薬液や純水を供給するためにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施の形態である薬液供給装置を示す一部切り欠き斜視図である。
【図２】図１における２−２線に沿う縦断面図である。
【図３】図１における３−３線に沿う断面図である。
【図４】図２における４−４線に沿う横断面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態である薬液供給装置の外観を示す斜視図である。
【図６】図５における６−６線に沿う縦断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０      薬液供給装置
１０ａ    装置本体
１１      ベローズ
１２      駆動部
１３      小型ベローズ部
１４      大型ベローズ部
１５      固定端部
１６      固定端部
１７      可撓性チューブ
１８      流入側アダプター
１９      流出側アダプター
２０      膨張収縮室
２０ａ    ポンプ室
２１，２２    支持部材
２３，２４    固定プレート
２５      ホルダー
２７      駆動スリーブ
２８      軸受
２９      固定プレート
３２      従動筒体
３３      雄ねじ
３４      雌ねじ
３５      ガイドロッド
３６      カラー
３７      プーリ
３８      モータ
３９      プーリ
４０      タイミングベルト
４１      支持プレート
４２      垂直プレート
４３      補強フランジ
４４      タンク
４５      流路
４６      ノズル
４７      流路
４８      流入側開閉弁
４９      流出側開閉弁
５１      センシングロッド
５２      センサ
５３      エンコーダ
５５〜５７    カバー
６１      ボール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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