(57)【要約】【課題】ガラス基板などの半導体基板や可撓性フィルム等の大型の被洗浄物の洗浄が可能であり、ラインシャワー型及びホーン型の超音波洗浄装置の機能を備え、使用する洗浄液を大幅に低減して省液化が可能な超音波洗浄装置及び超音波洗浄システムを提供すること。【解決手段】被洗浄物に対して対向して設けられた傾斜面をなす底面を有し、内部下面に超音波振動子を配した筐体と、筐体底面に洗浄液を供給する液膜形成手段としての洗浄液供給装置と、液膜形成手段としての洗浄液供給装置からの洗浄液の流速を加速して洗浄液を噴出する流速加速部としての流速加速装置とを有し、筐体は、上板と、上板の下部に取り付けられた突起部と、突起部から下方向に伸長してなる外部側面と、外部側面の下端部で一体に連結されてなる底面とを有する本体でなり、底面は、水平面に対して、所定の角度だけ傾斜させるように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動子によって超音波振動が印加される底面が設けられた筐体と、
前記筐体底面の一端側から当該底面に向けて洗浄液を供給し、当該洗浄液を前記筐体底面に沿って流動させることにより、前記筐体底面に液膜を形成する液膜形成手段と、
前記筐体底面の他端側に設けられ、前記筐体底面を流動する洗浄液を被洗浄物に向けて放出する洗浄液放出部と、が備えられることを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項２】
前記底面は、水平面に対して、所定の角度だけ傾斜させることにより、前記一端側が前記他端側よりも上方に位置するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波洗浄装置。
【請求項３】
前記底面は、水平面に対して１°から４５°の範囲で傾斜している
ことを特徴とする請求項２に記載の超音波洗浄装置。
【請求項４】
前記液膜形成手段には、前記洗浄液を供給する洗浄液供給部と、
前記洗浄液を内部に貯留する洗浄液貯液槽とが設けられ、
前記洗浄液貯液槽には、前記洗浄液をオーバーフローさせて前記洗浄液を整流するオーバーフロー整流板が設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波洗浄装置。
【請求項５】
前記オーバーフロー整流板の長手方向の上端には、切欠部が所定の間隔で設けられていることを特徴とする請求項４に記載の超音波洗浄装置。
【請求項６】
前記液膜形成手段には、洗浄液の流速を加速させる流速加速部が設けられており、
前記流速加速部は、オーバーフロー整流板と前記筐体の外部側面とで形成される供給流路と、
前記筐体の底面と洗浄液導入部材とで形成される洗浄液導入路とから形成され、前記洗浄液を前記洗浄液導入路から前記筐体底面に沿って流動させることにより、前記筐体底面に液膜を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波洗浄装置。
【請求項７】
前記筐体底面と前記洗浄液導入部材との間に噴出口が設けられ、前記流速加速部は、前記噴出口から噴出する前記洗浄液の流速を加速するように構成される
ことを特徴とする請求項６に記載の超音波洗浄装置。
【請求項８】
前記洗浄液供給部は、前記筐体の一方の側面に取り付けられており、
前記洗浄液放出部は、前記筐体の一方の側面に対向する前記筐体の他方の側面と、前記筐体底面の他端側とが交差する端部に沿ってライン状に設けられている
ことを特徴とする請求項７に記載の超音波洗浄装置。
【請求項９】
前記被洗浄物を搬送する搬送装置を備え、前記洗浄液放出部は、前記搬送装置の搬送経路上に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波洗浄装置。
【請求項１０】
前記筐体の側面に超音波振動を遮断する振動遮断体を設けたこと
を特徴とする請求項１に記載の超音波洗浄装置。
【請求項１１】
前記筐体底面と前記被洗浄物との間に、前記被洗浄物への前記洗浄液の放出量を調整する洗浄液調整プレートを備えたことを特徴とする請求項１に記載の超音波洗浄装置。
【請求項１２】
超音波洗浄装置と前記超音波洗浄装置を制御する制御装置とを備え、前記超音波洗浄装置には、超音波振動子を介して超音波発生装置によって超音波振動が印加される底面が設けられた筐体と、洗浄液を供給する洗浄液供給部が設けられ、前記筐体底面の一端側から当該底面に向けて洗浄液を供給し、当該洗浄液を前記筐体底面に沿って流動させることにより、前記筐体底面に液膜を形成する液膜形成手段と、前記筐体底面の他端側に設けられ、前記筐体底面を流動する洗浄液を被洗浄物に向けて放出する洗浄液放出部と、が設けられ、
前記制御装置は、洗浄開始時に前記洗浄液供給部に前記洗浄液を供給する洗浄液供給開閉手段に洗浄液供給の信号を出力して前記洗浄液供給部に前記洗浄液を供給し、所定の時間経過後に前記超音波発生装置に発振開始信号を出力して前記超音波発生装置を駆動し、
洗浄終了時に前記超音波発生装置に発振停止信号を出力し、前記超音波発生装置の駆動を停止し、所定の時間経過後に、前記洗浄液供給開閉手段に洗浄液供給停止の信号を出力して前記洗浄液供給部への前記洗浄液の供給を停止し、前記超音波発生装置を駆動中に前記底面に前記洗浄液を供給制御することを特徴とする超音波洗浄システム。
【請求項１３】
前記超音波洗浄システムには、前記被洗浄物を搬送する搬送手段と、前記搬送手段上での前記被洗浄物の有無を検知する検知センサとが設けられ、
前記制御装置は、前記検知センサで、前記搬送手段上での前記被洗浄物の有無を確認して、洗浄開始時に前記洗浄液供給部に前記洗浄液を供給する前記洗浄液供給開閉手段に洗浄液供給の信号を出力して前記洗浄液供給部に前記洗浄液を供給し、所定の時間経過後に前記超音波発生装置に発振開始信号を出力して前記超音波発生装置を駆動し、
洗浄終了時に前記検知センサで、前記搬送手段上での洗浄処理済の前記被洗浄物の通過を確認して、前記超音波発生装置に発振停止信号を出力して、前記超音波発生装置の駆動を停止し、所定の時間経過後に、洗浄液供給開閉手段に洗浄液供給停止の信号を出力して前記洗浄液供給部への前記洗浄液の供給を停止するように制御することを特徴とする請求項１２に記載の超音波洗浄システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハやガラス基板などからなる半導体基板や可撓性フィルム等の被洗浄物を超音波洗浄する超音波洗浄装置及び超音波洗浄システムに関し、特にラインシャワー型及びホーン型の洗浄が可能であり、使用する洗浄液を大幅に低減して省液化が可能な超音波洗浄装置及び超音波洗浄システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波洗浄装置は、洗浄槽の下面に超音波振動子を取り付け、洗浄液を洗浄槽に供給して、洗浄槽に被洗浄物を含浸して、超音波振動を洗浄槽の下面から印加して洗浄を行うのが一般的である。また、水密構造の本体に内蔵した超音波振動子を洗浄液に投入して、洗浄を行う投込振動子方式の洗浄も行われている。
【０００３】
液晶パネルや半導体ウェーハ等の洗浄には、洗浄液を超音波と共にシャワー状に噴出させ、これらの被洗浄物を超音波洗浄するシャワー型超音波洗浄装置が知られている。
【０００４】
特許文献１には、ノズル先端から被洗浄物までの距離調整を厳密に必要としない、設置調整が容易なシャワー型超音波洗浄装置が開示されている。
【０００５】
特許文献１によれば、シャワー型超音波洗浄装置は、筐体の先端部に取り付けられたノズルと、ノズルの後端部に対向して配置された円板状の超音波振動子と、筐体の側面に形成された洗浄液の給液口とを有し、ノズルの吐出孔を直径が一定の直線状丸孔に形成するとともに、ノズルの後端部面をその外縁から吐出孔に向かって所定の傾斜角で下降する円錐状に構成する。給液口から供給された洗浄液と超音波振動子から放射された超音波とをノズルの先端から噴射してノズルの前方に配置された被洗浄物を洗浄する。これにより、ノズルから放射される超音波が焦点を形成しないため、被洗浄物からノズル先端までの距離を厳密に調整する必要性がない。
【０００６】
このように、ライン型を含むシャワー型超音波洗浄装置は、筐体内部の超音波振動子によって、供給される洗浄液に超音波のエネルギーを照射し、ノズルから超音波が印加された洗浄液を被洗浄物に噴出することで、パーティクルなどの汚れを除去するものである。
【０００７】
また、特許文献２には、被洗浄物が半導体ウェーハや半導体ウェーハ以外の他の被洗浄物の場合でも汚れ具合に応じて自在に選択して洗浄することができるホーン型の枚葉式洗浄装置が開示されている。
【０００８】
特許文献２によれば、被洗浄物の一面を支持する回転テーブルと、これに支持された被洗浄物の他面に対向配置される異なる振動数で振動する複数の振動素子と、振動素子と被洗浄物との間に洗浄液を供給する液供給ノズルと、回転テーブルを振動素子面に対し平行移動させるモータと、前記振動素子を異なる周波数で超音波振動させる超音波発振器とで構成される。
【０００９】
この枚葉式洗浄装置は、回転テーブルに支持された被洗浄物を移動させながら振動素子を超音波振動させて介在する洗浄液により被洗浄物面を洗浄するものである。
【００１０】
このように、ホーン型の枚葉式洗浄装置（以下、ホーン型超音波洗浄装置という。）は、振動面と被洗浄物との間に液膜を作ることにより、液膜を介して超音波のエネルギーを直接、被洗浄物に伝播して汚れを除去して洗浄するものである。
【００１１】
また、特許文献３には、被洗浄物の洗浄面と所定の角度を持たせ、空隙を保って設けられた超音波振動体と、超音波振動体の近傍に配置された媒質供給管とを設けて、媒質供給管から媒質を放出し、超音波振動体の振動面と被洗浄物の洗浄面との間に媒質の層を形成して、媒質の層を介して被洗浄物に超音波振動を印加するようにしたホーン型超音波洗浄機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００１−９３３号公報
【特許文献２】特開２００５−８５９７８号公報
【特許文献３】特開平３−２５８３８１号公報
【特許文献４】韓国登録公報１０−１３３６９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１に開示されたシャワー型超音波洗浄装置は、洗浄液が集中して狭いエリアに放出するスポットシャワー型超音波洗浄装置であり、大型の被洗浄物には適していない。このため、例えば、大型基板等に対しては、スリットを設けてライン状に洗浄液を放出するラインシャワー型超音波洗浄装置が用いられている。
【００１４】
スポットシャワー型、ラインシャワー型超音波洗浄装置では、洗浄液の供給ラインに気泡が入り込むと気泡が振動子の表面を取り囲むため、振動子と洗浄液との接触する範囲が少なくなる。このため、空焚きとなってしまい、故障につながってしまうおそれがある。このため、空焚きを防止するために、気泡が入り込まないように給水路の管理が必要となる。また、連続して大量の洗浄液を供給する必要がある。
【００１５】
また、スポットシャワー型、ラインシャワー型超音波洗浄装置では、振動子が洗浄液の上部に設置されており、洗浄液に超音波を有効に作用するために、常に、振動子の振動面が洗浄液に接していなければならない。このため、大量の洗浄液を連続して供給して、常に振動面が接液するようにする必要がある。
【００１６】
一方、特許文献２及び特許文献３に開示されたホーン型超音波洗浄装置では、超音波振動子を内蔵した筐体と被洗浄物との間に洗浄液を供給する液供給機構を設けて、洗浄液を供給して振動子を内蔵した筐体と被洗浄物との間に液膜を形成して洗浄を行う。
特許文献４には液膜形成による超音波洗浄が開示されているが、この方式は、洗浄装置の左右から洗浄液を供給して超音波振動部がある中央で液膜を形成して被洗浄物を洗浄する方式を採用しているが、この方式では左右の洗浄液の供給が均一に供給されないと洗浄液膜も中央に形成できなく洗浄液の供給量の調整が困難であり、本願のようなラインシャワーを形成する洗浄は実施できない欠点がある。
【００１７】
しかしながら、ホーン型超音波洗浄装置は、超音波の振動面に液膜が形成されないと洗浄処理が行えなかったり、洗浄効果が得られないことがある。また、振動子を内蔵した筐体と被洗浄物との間に泡が入り込んだりした場合にも、シャワー型超音波洗浄装置と同様に洗浄効果が得られない。
【００１８】
近年、被洗浄物のサイズも大型化して、洗浄幅のさらに広いラインシャワー型超音波洗浄装置が必要となり、洗浄物の横幅方向における超音波及び流量の均一化が要求されている。さらに、洗浄物の横幅が広くなると洗浄液の使用量も多くなる。従来のラインシャワー型超音波洗浄装置は、洗浄液を大量に消費して、ランニングコストも高くなるため、洗浄液の消費を押さえて、ランニングコストを低くすることが求められている。
【００１９】
このため、被洗浄物の大型化に伴い、少ない洗浄液を使用して、洗浄物の横幅方向における洗浄の均一性を保ちつつ、洗浄幅の広い超音波洗浄装置が求められている。
【００２０】
また、従来、ラインシャワー型超音波洗浄装置とホーン型超音波洗浄装置では、洗浄方式が異なるため、それぞれの方式に応じた装置を準備する必要があった。
【００２１】
そこで、本発明は、ガラス基板などの半導体基板や可撓性フィルム等の大型の被洗浄物の洗浄が可能であり、ラインシャワー型及びホーン型の超音波洗浄装置の機能を備え、使用する洗浄液を大幅に低減して省液化が可能な超音波洗浄装置及び超音波洗浄システム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】
【００２２】
本発明における超音波洗浄装置は、超音波振動子によって超音波振動が印加される底面が設けられた筐体と、筐体底面の一端側から当該底面に向けて洗浄液を供給し、当該洗浄液を筐体底面に沿って流動させることにより、筐体底面に液膜を形成する液膜形成手段と、筐体底面の他端側に設けられ、筐体底面を流動する洗浄液を被洗浄物に向けて放出する洗浄液放出部と、が備えられる。
【００２３】
また、本発明における超音波洗浄装置の底面は、水平面に対して、所定の角度だけ傾斜させることにより、一端側が他端側よりも上方に位置するように構成されているものである。
【００２４】
また、本発明における超音波洗浄装置の底面は、水平面に対して１°から４５°の範囲で傾斜していることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明における超音波洗浄装置の液膜形成手段には、洗浄液を供給する洗浄液供給部と、洗浄液を内部に貯留する洗浄液貯液槽とが設けられ、洗浄液貯液槽には、洗浄液をオーバーフローさせて洗浄液を整流するオーバーフロー整流板が設けられるものである。
【００２６】
また、本発明における超音波洗浄装置は、オーバーフロー整流板の長手方向の上端には、切欠部が所定の間隔で設けられている。
【００２７】
また、本発明における超音波洗浄装置の液膜形成手段には、洗浄液の流速を加速させる流速加速部が設けられており、流速加速部は、オーバーフロー整流板と筐体の外部側面とで形成される供給流路と、筐体の底面と洗浄液導入部材とで形成される洗浄液導入路とから形成され、洗浄液を洗浄液導入路から筐体底面に沿って流動させることにより、筐体底面に液膜を形成するものである。
【００２８】
また、本発明における超音波洗浄装置は、筐体底面と洗浄液導入部材との間に噴出口が設けられ、流速加速部は、噴出口から噴出する洗浄液の流速を加速するように構成されるものである。
【００２９】
また、本発明における超音波洗浄装置の洗浄液供給部は、筐体の一方の側面に取り付けられており、洗浄液放出部は、筐体の一方の側面に対向する筐体の他方の側面と、筐体底面の他端側とが交差する端部に沿ってライン状に設けられているものである。
【００３０】
また、本発明における超音波洗浄装置は、被洗浄物を搬送する搬送装置を備え、洗浄液放出部は、搬送装置の搬送経路上に配置されるものである。
【００３１】
また、本発明における超音波洗浄装置は、筐体の側面に超音波振動を遮断する振動遮断体を設けたものである。
【００３２】
また、本発明における超音波洗浄装置は、筐体底面と被洗浄物との間に、被洗浄物への洗浄液の放出量を調整する洗浄液調整プレートを備えたことを特徴とする。
【００３３】
本発明の超音波洗浄システムは、超音波洗浄装置と超音波洗浄装置を制御する制御装置とを備え、超音波洗浄装置には、超音波振動子を介して超音波発生装置によって超音波振動が印加される底面が設けられた筐体と、洗浄液を供給する洗浄液供給部が設けられ、筐体底面の一端側から当該底面に向けて洗浄液を供給し、当該洗浄液を筐体底面に沿って流動させることにより、筐体底面に液膜を形成する液膜形成手段と、筐体底面の他端側に設けられ、筐体底面を流動する洗浄液を被洗浄物に向けて放出する洗浄液放出部と、が設けられ、制御装置は、洗浄開始時に洗浄液供給部に洗浄液を供給する洗浄液供給開閉手段に洗浄液供給の信号を出力して洗浄液供給部に洗浄液を供給し、所定の時間経過後に超音波発生装置に発振開始信号を出力して超音波発生装置を駆動し、洗浄終了時に超音波発生装置に発振停止信号を出力し、超音波発生装置の駆動を停止し、所定の時間経過後に、洗浄液供給開閉手段に洗浄液供給停止の信号を出力して洗浄液供給部への洗浄液の供給を停止し、超音波発生装置を駆動中に底面に洗浄液を供給制御するものである。
【００３４】
また、本発明の超音波洗浄システムには、被洗浄物を搬送する搬送手段と、搬送手段上での被洗浄物の有無を検知する検知センサとが設けられ、制御装置は、検知センサで、搬送手段上での被洗浄物の有無を確認して、洗浄開始時に洗浄液供給部に洗浄液を供給する洗浄液供給開閉手段に洗浄液供給の信号を出力して洗浄液供給部に洗浄液を供給し、所定の時間経過後に超音波発生装置に発振開始信号を出力して超音波発生装置を駆動し、洗浄終了時に検知センサで、搬送手段上での洗浄処理済の被洗浄物の通過を確認して、超音波発生装置に発振停止信号を出力して、超音波発生装置の駆動を停止し、所定の時間経過後に、洗浄液供給開閉手段に洗浄液供給停止の信号を出力して洗浄液供給部への洗浄液の供給を停止するように制御するものである。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、液膜形成手段は、洗浄液供給部からの洗浄液の流速を加速して筐体底面に噴出する流速加速部を備え、流速加速部から噴出した洗浄液は超音波振動子の振動によって拡散して、筐体底面の傾斜面を流動して筐体底面に液膜を形成する。洗浄液の液膜の一方の表面は筐体底面に接し、洗浄液の液膜の他方の表面は、大気又は被洗浄物の表面と接しており、筐体底面を流動した洗浄液を下方に位置する被洗浄物に放出する。これにより被洗浄物がない状態でも筐体底面に連続的に洗浄液の液膜が形成され、常に筐体底面が洗浄液に触れている状態が作り出されるため、故障の原因となる空焚きを防止することができる。
【００３６】
本発明によれば、液膜形成手段は、洗浄液供給部からの洗浄液の流速を加速して筐体底面に噴出する流速加速部を備え、流速加速部から噴出した洗浄液は超音波振動子の振動によって拡散して、筐体底面の傾斜面を流動して筐体底面に液膜を形成し、筐体底面を流動した洗浄液の下方に位置する被洗浄物の洗浄面に集中して放出されるため、通常の洗浄液の使用量よりも少ない量で洗浄することが可能となる。
【００３７】
また、筐体底面に洗浄液を流動させることにより、筐体底面に液膜が形成され、超音波振動子で発生した熱が効率良く吸収されるため、超音波振動子が冷却されて安定した振動を行うことができる。
【００３８】
また、本発明によれば、供給される洗浄液を洗浄液貯液槽に貯留して、洗浄液をオーバーフローさせてオーバーフロー整流板で整流した洗浄液を使用することにより、従来のように、供給された洗浄液を直接超音波振動子や被洗浄物に直接放出しないため、洗浄液を均一に流すことができる。また、オーバーフローした洗浄液を使用することにより、泡の混入や発生を少なくすることができるため、安定した洗浄が行える。
【００３９】
本発明による超音波洗浄装置は、１台でスポットシャワー型とホーン型の機能を有しており、洗浄形態に応じて超音波洗浄装置を使い分することができる。即ち、被洗浄物を洗浄液放出部に近づけて設置することにより、洗浄液放出部から放出された洗浄液によって被洗浄物と筐体底面との間に液膜が形成されるため、ホーン型と同様の構成を実現でき、強い洗浄効果が得られる。
【００４０】
また、本発明によれば、筐体底面は、被洗浄物に対して傾けて対向するように設けられており、筐体底面からの被洗浄物までの距離に依存し、超音波の波長によって発生する洗浄ムラを軽減することができる。また、筐体底面を被洗浄物に対して角度を設けることにより、反射による超音波振動子の特定箇所への超音波エネルギーの集中を防ぎ、超音波振動子の故障発生を軽減することができる。なお、筐体の底面が水平面であっても筐体を傾けて設置することにより、筐体底面に傾斜面を設けたことと同じ効果を得ることができる。
【００４１】
また、本発明によれば、筐体に設けた超音波振動を遮断する振動遮断体を設けたことにより、筐体上部等の洗浄に寄与しない個所での振動を抑えて、超音波エネルギーを洗浄液、被洗浄物に効率的に付与することができる。
【００４２】
また、本発明によれば、超音波により活性化された洗浄液は、筐体底面の端部からライン状に放出されるため、従来のラインシャワーのようにスリット等を設けて洗浄液を放出する必要がないため、超音波洗浄装置の構造を簡素化することができる。
【００４３】
また、本発明によれば、洗浄液が噴出される横幅方向で、洗浄の均一性を保った洗浄幅が得られるため、筐体底面の端部からライン状に洗浄液を放出することにより、被洗浄物の大型化に対応することができる。
【００４４】
また、本発明によれば、洗浄液が噴出される横幅方向で、洗浄の均一性を保った洗浄幅が得られるため、筐体底面から洗浄液を介して接する洗浄物の表面に洗浄液を放出することにより、被洗浄物の大型化に対応することができる。
【００４５】
また、超音波洗浄装置は、被洗浄物に対して傾けて対向するように筐体底面が設けられているため、ガラス基板等の平面を成す被洗浄物だけでなく、フィルム等の可撓性を有する部材に対しても有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による超音波洗浄装置を側面から見た断面図である。
【図２】本発明による超音波洗浄装置の外観を示す斜視図である。
【図３】（ａ）超音波洗浄装置における洗浄液供給装置を示す斜視図、（ｂ）は、図３（ａ）に示す破線円内の領域Ａ、オーバーフロー整流板上端の一部の構成を示す拡大図である。
【図４】被洗浄物として可撓性を有する部材を洗浄する超音波洗浄装置を側面から見た断面図である。
【図５】本発明による超音波洗浄装置の洗浄中の洗浄液の流動状体を示す図である。
【図６】洗浄管理コンピュータによるに超音波洗浄システムの構成を示す図である。
【図７】洗浄管理コンピュータで制御する場合の超音波洗浄システムのフローチャートを示し、（ａ）は、洗浄処理開始時におけるフローチャート、（ｂ）は、洗浄処理終了時におけるフローチャートを示すものである。
【図８】本発明による超音波洗浄装置の第１の実施形態を示す断面図である。
【図９】本発明による超音波洗浄装置の第２の実施形態を示す断面図である。
【図１０】本発明による超音波洗浄装置の第３の実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下図面を参照して、本発明による超音波洗浄装置及び超音波洗浄システムを実施するための形態について、図１乃至図１０を参照して説明する。なお、本発明は、被洗浄物に対して傾けて対向するように設けられた底面を有する筐体と洗浄液を一時貯留する洗浄液貯液槽を有し、洗浄液を均一に流すオーバーフロー整流板を通った洗浄液を筐体の傾斜した筐体底面に、洗浄液の流速を加速して噴出し、筐体底面を流動した洗浄液を被洗浄物に放出して洗浄するものである。これにより、シャワー型及びライン型の洗浄が可能であり、使用する洗浄液を大幅に低減して省液化を可能としたものである。
【００４８】
図１は、本発明による超音波洗浄装置１を側面から見た断面図、図２は、本発明による超音波洗浄装置の外観を示す斜視図である。
【００４９】
超音波洗浄装置１は、筐体３と、洗浄液供給装置２０と、流速加速装置３５と、を有している。また、洗浄液供給装置２０と流速加速装置３５とは、液膜形成手段を構成する。
【００５０】
図１及び図２に示すように、筐体３は、横幅ｌｘａ、紙面に垂直方向に奥行に長く（縦幅ｌｙ）であり、厚さｄで蓋部を形成する長方形状の上板５と、この上板５の下部に接して、所定の間隔で複数のボルトＢで固定されるつば状の突起部６ａ、６ｂと、これら突起部６ａ、６ｂの端部から下方向に一体に伸長して厚さｅ３でなる外部側面３ｂ、３ｄと、これら外部側面３ｂ、３ｄの下端部で一体に連結して厚さｅ３でなる底面７とを有する。
【００５１】
図１及び図２に示すように、筐体３は、外部側面３ｂ、３ｄとの間の横幅ｌｘと、厚さｅ１、横幅α１でなる突起部６ａ、厚さｅ１よりも大でなる厚さｅ２、横幅α２でなる突起部６ｂとで、横幅ｌｘ＋横幅α１＋横幅α２＝横幅ｌｘａ、すなわち上板５と同じ横幅となるように形成されている。そして、紙面に垂直方向に奥行に長い縦幅はｌｙであり、高さ方向は、ｌｈであり、略箱型形状の本体６で構成されている。なお、図２に示すように、上板５の上部には、取付金具４２が設けられている。
【００５２】
なお、図１に示す各部の寸法は、例えば、上板５の横軸１ｘａは１１２ｍｍ、厚さｄは５ｍｍであり、突起部６ａの横幅α１は２０ｍｍ、厚さｅ１は３ｍｍであり、突起部６ｂの横幅α２は２１ｍｍ、厚さｅ２は１０ｍｍであり、外部側面３ｂ、３ｄの厚さｅ３、底面７の厚さｅ３は３ｍｍである。また、図２に示す寸法は、被洗浄物５０の横幅の長さが１５００ｍｍ、縦幅の長さが１８００ｍｍの場合には、横幅１ｘは７１ｍｍ、縦幅１ｙは１６６０ｍｍ、高さ１ｈは５５ｍｍである。なお、本発明による実施形態では、これらの寸法に限定するものではなく、適宜変更するようにしてもよい。
【００５３】
図１に示すように、筐体３の底面７は、被洗浄物５０の搬送方向（矢印で図示）とは、反対の方向に向かって傾斜して形成されている。すなわち、筐体３の底面７は、水平面に対して、傾斜角θとなるように設けられている。図１に示すように、底面７の傾斜角θは、水平面に対して１°から４５°の範囲が可能である。超音波振動数が１ＭＨｚでは、本発明による実施形態では、底面７の傾斜角θは、５°で設定されている。しかして、本発明による実施形態では、筐体３の大きさ、厚さ、底面７の傾斜角θなどは適宜設定を変えてもよい。なお、底面７の傾斜角の設定は、水平面に対して、底面７の一端側に設けられた液膜形成手段が、他端側に設けられた洗浄液放出部４０（図１に図示）よりも上方に位置するように所定の角度だけ傾斜させて筐体を設置したり、筐体の底面を水平面に対して所定の角度だけ傾斜させて筐体を設置することにより行われる。
なお、これらの傾斜角の設定は、作業者が取付金具４２により装置への固定で適宜調整することができる。
【００５４】
図１に示すように、筐体３の底面７の下方には、矢印方向に搬送可能な搬送装置６５上に載置された被洗浄物５０が配されている。この被洗浄物５０は、本実施形態によれば、横幅の長さ１５００ｍｍ、縦幅の長さ１８００ｍｍの液晶ガラスなどであり、そのため、筐体３は、このような大きさの液晶ガラスを十分洗浄可能な大きさとなっている。
【００５５】
図１に示すように、本発明による筐体３は、被洗浄物５０と離間して上方に位置し、被洗浄物５０に対して対向するように設けられた傾斜面をなす底面７を有し、筐体の内部下面８に超音波発生装置の超音波振動子１５を配する構成となっている。なお、本発明による筐体３は、水平面に対して、所定の傾斜角となるように底面７が設けられており、筐体３内に洗浄液を含浸するものではなく、筐体の内部下面８に超音波発生装置を内蔵しており、傾斜面をなす筐体底面７ｂの端部７ａに、洗浄液を放出する洗浄液放出部４０を有している。
【００５６】
このように、本発明による筐体３は、従来の筐体のように、筐体の内部に洗浄液を貯留したり、筐体の内部に設けた超音波振動子に洗浄液を流すものではなく、流速加速装置から噴出した洗浄液を底面の振動によって拡散して、筐体底面７ｂの傾斜面を流動して筐体底面７ｂに液膜を形成するものである。
【００５７】
筐体３は、ステンレス等の金属部材で構成されているが、ステンレス等の金属部材に限定するものではなく、他の部材、例えば、石英であってもよい。
【００５８】
次に、図１に示すように、筐体３は、筐体の内部下面８上に超音波発生装置の超音波振動子１５を内蔵している。この超音波発生装置１４は、図６に示すように、超音波振動子１５と超音波発振器１６とを備えている。しかして、図１に示すように、筐体の内部下面８上には、超音波発生装置１４（図６に図示）の超音波振動子１５が図示されており、この超音波振動子１５は、被洗浄物５０、すなわち、例えば、液晶ガラスであれば、横幅の長さ１５００ｍｍ、縦幅の長さ１８００ｍｍに対して十分な超音波振動が伝播できる大きさとなっている。この超音波振動子１５の大きさは、被洗浄物５０の大きさに対して、適宜設定することができる。
【００５９】
また、筐体３の上板５上には、ケーブル導入口５ａが設けられている。このケーブル導入口５ａを介して超音波発生装置に電力、信号等が供給される。なお、本発明による超音波発生装置１４は、図６に示すように、筐体３の内部に超音波振動子１５が設けられており、超音波発振器１６は、超音波洗浄装置１とは別に設けられる構成となっているが、超音波発振器１６を筐体３の内部の上部空間に設ける構成としてもよい。これによって、超音波洗浄装置１が一体構造になるので、被洗浄物５０が搬送装置６５のような搬送装置で搬送されない単品での洗浄も可能となる。
【００６０】
また、図１に示すように、筐体の内部下面８上に取り付けられた超音波振動子１５は、筐体の内部下面８に接着剤等で取り付けられており、超音波振動子１５は、底面７と同様に水平面に対して傾いている。超音波振動子１５は、電歪型振動子であるジルコチタン酸鉛（ＰＺＴ）からなり、角板状の形状を有し、主に厚み振動を利用したものである。板状の略長方形の形状を有する底面７に合わせて、板状の超音波振動子１５を用いることにより、底面７の全面を均一に振動させることができる。なお、超音波振動子１５は、電歪型振動子に限定するものではなく、他の型の振動子であってもよい。
【００６１】
図１に示すように、超音波発生装置の超音波振動子１５は、筐体３の底面７が傾斜角θで傾斜しているため、この超音波振動子１５から発振される超音波振動は、矢印で示す垂直な方向になるように伝搬される。これにより、超音波振動子１５を内蔵した筐体の内部下面８は、筐体底面７ｂを流動する洗浄液４５（図２に図示）に超音波エネルギーを重畳する。
【００６２】
なお、筐体の底面７が平面であっても筐体を傾けて設置することにより、底面７が傾斜面となるように構成してもよい。
【００６３】
本発明による筐体３は、水平面に対して傾斜角θとなるように底面７が傾斜している。これは、底面７を傾斜角θとせず、水平とすると、超音波振動子１５も水平となるように設けられることとなる。そうすると、超音波振動子１５から発せられる超音波振動は、図１に示す矢印方向ではなく、下方、すなわち、水平面に対して直交する方向に発せられることとなり、被洗浄物５０の洗浄面に放出された超音波振動波が反射されて超音波振動子１５に対して戻ってくる現象が起こり、超音波振動子１５の取付面などが破壊されるおそれを避けるためである。例えば、従来のホーン型においては被洗浄物５０と水平に設置した際、反射による超音波のエネルギーが超音波振動子１５に集中して、超音波の反射の影響を受けやすく故障のリスクが高くなる。
【００６４】
また、本発明による超音波洗浄装置１は、筐体底面７ｂが被洗浄物５０に対して離間して上方に位置し、被洗浄物５０に対して傾斜して設けられているため、筐体底面７ｂから被洗浄物５０までの距離に依存し、超音波の波長によって発生する洗浄ムラを軽減することができる。また、筐体底面７ｂを被洗浄物５０に対して傾斜角θを設けることにより、反射による超音波振動子の特定箇所への超音波エネルギーの集中を防ぎ、超音波振動子の故障のリスクを軽減することができる。
【００６５】
また、本発明による超音波洗浄装置１は、被洗浄物５０が大型の液晶ガラスなどの洗浄を想定しており、この大型の被洗浄物５０の洗浄面が波状（図４に図示）となっている場合があり、このような被洗浄物５０であっても効率よく洗浄することができる。これについては、図４に関する説明箇所でさらに詳述する。
【００６６】
上記のような構成を有する本発明による筐体３は、筐体底面７ｂに位置する振動エリアが筐体の内部下面８に取り付けられた超音波振動子１５と接する面及びその近傍の面に超音波振動が伝播するように構成されており、筐体３の底面７を介して超音波振動子１５の振動を有効に伝搬することができる。
【００６７】
以上のような構成を有する筐体３は、洗浄液を供給する洗浄液供給装置２０と、洗浄液供給装置２０からの洗浄液の流速を加速して筐体底面７ｂに洗浄液を噴出する流速加速装置３５とによって、図２に示すように、筐体底面７ｂのほぼ全体に亘って洗浄液４５が流動する構成となっている。したがって、筐体底面７ｂと被洗浄物５０との間に液膜を形成（図８等に図示）し、この液膜によって超音波のエネルギーを直接、被洗浄物５０に伝播することができる。
【００６８】
次に、本発明による超音波洗浄装置１の液膜形成手段としての洗浄液供給装置２０について、図１乃至図３を参照して説明する。図１に示すように、液膜形成手段としての洗浄液供給装置２０は、筐体３の側面に設けられており、図３に洗浄液供給装置２０の構成の詳細が示されており、図３（ａ）は、超音波洗浄装置１における洗浄液供給装置２０を示す斜視図、図３（ｂ）は、図３（ａ）に破線で示す円内の領域Ａ、オーバーフロー整流板上端の一部の構成を示す拡大図である。
【００６９】
図１及び図３（ａ）に示すように、液膜形成手段としての洗浄液供給装置２０は、洗浄液供給部２５と、この洗浄液供給部２５から洗浄液を供給する洗浄液貯液槽２１とを有する。洗浄液貯液槽２１は、洗浄液供給口２６から供給する洗浄液を一時的に貯留する貯留槽としても作用する。
【００７０】
洗浄液供給装置２０は、洗浄液供給部２５に設けられたねじ穴を介して、筐体３の突起部６ｂの端面に所定の間隔で複数のボルトＢ１で取付け固定される。また、図３（ａ）に示すように、洗浄液供給装置２０には、流速加速装置３５のオーバーフロー整流板２２と洗浄液導入部材３２とが一体に構成されている。
【００７１】
洗浄液供給装置２０は、図２に示すように、略箱型形状の本体６でなる筐体３の大きさに対応する大きさで構成されている。すなわち、図３（ａ）に示すように、全体が横長の構成で構成されている。この洗浄液供給装置２０は、筐体３の大きさに合わせて横幅や縦幅、高さ等を設定することができる。本発明による洗浄液供給装置２０は、被洗浄物５０の横幅の長さが１５００ｍｍ、縦幅の長さ１８００ｍｍの場合には、横幅Ｕｘは４０ｍｍ、縦幅Ｕｙは１６６０ｍｍ、高さＵｈは４８ｍｍとなっているが、これに限るものでないことは勿論である。
【００７２】
図１乃至図３に示すように、洗浄液供給部２５は、被洗浄物５０を洗浄する洗浄液を外部から洗浄液貯液槽２１にパイプ等を接続して供給する洗浄液供給口２６を有している。洗浄液４５を洗浄液供給部２５に設けられた洗浄液供給口２６に、洗浄液４５を供給する。この洗浄液供給口２６は、図２及び図３（ａ）から明らかなように、１カ所となっているが、複数設けてもよい。すなわち、図２に示す縦幅ｌｙ方向に洗浄液供給口２６を所定の間隔で設ければよいが、その他の構成としてもよく、洗浄液供給装置２０の長手方向の長さ、供給する洗浄液の流量等によって適宜設定するようにすればよい。
【００７３】
洗浄液供給口２６から供給される洗浄液４５（図２に図示）は、図１に示すように、筐体３のつば状の突起部６ｂ、筐体３の外部側面３ｂと対向する側の洗浄液供給口２６で画定される領域に設けられた洗浄液貯液槽２１に供給される。
【００７４】
この洗浄液貯液槽２１は、筐体３のつば状の突起部６ｂの上面と、筐体３の上板５の下面とを接するようにすることで、ボルトＢ等で取付け固定することができると共に、突起部６ｂの厚さｅ２を他方の突起部６ａの厚さｅ１よりも厚くして、突起部６ｂの下面を利用することによって、洗浄液貯液槽２１の領域を確定することができる。したがって、本発明による洗浄液貯液槽２１は、筐体３のつば状の突起部６ｂ、外部側面３ｂの外面側を共用するという思想によって、洗浄液供給装置２０自体の小型化を図ることができると共に、本発明による超音波洗浄装置１自体の小型化、コンパクト化を図ることができるようになっている。
【００７５】
図１及び図３（ａ）に示すように、洗浄液貯液槽２１の確定される領域内には、縦幅Ｕｙ方向に断面略Ｌ字状の壁をなすオーバーフロー整流板２２が設けられている。このオーバーフロー整流板２２は、洗浄液供給口２６から供給される洗浄液４５（図２に図示）をオーバーフロー整流板２２としての壁の上部からオーバーフローさせて洗浄液４５を筐体底面７ｂに供給するものである。したがって、図１に示すように、オーバーフロー整流板２２としての壁の上部と、突起部６ｂとの下面との間が空いている、すなわち、隙間ｇは１ｍｍであるが、突起部６ｂの厚さｅ２を変えることによって、この隙間ｇを完全になくして蓋のようにすることもできるし、図１に示すように、隙間ｇを設けるようにしてもよい。これは、オーバーフロー整流板２２から流れる洗浄液４５の流れを均一にするためのものであるから、適宜設定することができる。
【００７６】
図１に示すように、筐体３の外部側面３ｂの外面側と洗浄液供給装置２０のオーバーフロー整流板２２（壁）の側面２２ａとの間には、洗浄液４５を筐体底面７ｂ側に導出する供給流路２８が形成されている。
【００７７】
このように、筐体３に取り付けられた洗浄液供給装置２０は、洗浄液供給口２６からの洗浄液４５を洗浄液貯液槽２１で一時貯留して、オーバーフロー整流板２２から洗浄液を整流して均一の流れを形成して供給流路２８に導出するための一時貯留槽としても作用する。
【００７８】
洗浄液供給口２６から供給された洗浄液４５は、洗浄液貯液槽２１に一時貯留されて、洗浄液貯液槽２１が洗浄液４５で満たされると、オーバーフロー整流板２２としての壁の上部から均一な流れに整流された洗浄液４５が供給流路２８に導出される。
【００７９】
図３（ｂ）に示すように、オーバーフロー整流板２２（壁）の上部には、切欠部としてのＶ溝２３が所定の間隔で設けられている。本発明による洗浄液供給装置２０は、オーバーフロー整流板２２の上部に切欠部としてのＶ溝２３を設けたことにより、オーバーフローした洗浄液４５が切欠部としてのＶ溝２３を通過してオーバーフロー整流板２２の側面２２ａの壁面全体に整流された洗浄液４５を均一に供給流路２８に導出することができる。なお、本発明による超音波洗浄装置１の発明者は、オーバーフローさせる洗浄液４５を切欠部としてのＶ溝２３を通過させることによって、このＶ溝２３の形状が均一な流れで供給流路２８に導出することを実験的に確認して実施可能なものとしているが、その他の形状についても均一な流れを導出することができるものであれば、その他の形状も排除するものではない。すなわち、本発明による超音波洗浄装置１の発明者は、均一な流れを形成する手段として、第１に、洗浄液貯液槽２１を設けること、第２に、この洗浄液貯液槽２１にオーバーフロー整流板２２を設けること、第３に、切欠部を所定の間隔で設けること、という発明の思想を考案したものであって、オーバーフロー整流板２２によって均一な流れを形成することができるものであれば、切欠部としてのＶ溝２３の「Ｖ」の形状に拘束されるべきものではないからである。要するに、発明の完成時点においては、幾多の実験によって、切欠部としてのＶ溝２３が均一な流れを形成するにあたって最適なものであるから、本発明を実施するにあたっての一実施形態としたものと解するのが相当である。
【００８０】
次に、洗浄液供給装置２０からの洗浄液４５の流速を加速して筐体底面７ｂに洗浄液４５を噴出する流速加速部としての流速加速装置３５について説明する。
【００８１】
図１乃至図３（ａ）に示すように、流速加速部としての流速加速装置３５は、縦幅Ｕｙ方向に断面略Ｌ字状の壁（側面２２ａを含む）としてのオーバーフロー整流板２２と、筐体３の外部側面３ｂの外面側とで形成される供給流路２８と、縦幅Ｕｙ方向に断面略Ｌ字状の壁（側面２２ａを含む）としてのオーバーフロー整流板２２の下部の断面鉤状の洗浄液導入部材３２と、洗浄液導入部材３２と対向する筐体底面７ｂとで形成され、供給流路２８と連通する洗浄液導入路２９とを有する。
【００８２】
本発明による液膜形成手段としての洗浄液供給装置２０は、筐体３の突起部６ｂの端面に複数のボルトＢ１で取付け固定され、筐体３の突起部６ｂの下部、筐体３の外部側面３ｂの外面側との間で画定される領域内にオーバーフロー整流板２２を有する洗浄液貯液槽２１を設ける構成としている。なお、流速加速部としての流速加速装置３５のオーバーフロー整流板２２と、液膜形成手段としての洗浄液供給装置２０の洗浄液貯液槽２１のオーバーフロー整流板２２とは、同一の部材を共用しており、その意味で小型化されている。
【００８３】
次に、図１に示すように、供給流路２８と連通する洗浄液導入路２９との間、すなわち、筐体３の外部側面３ｂと筐体底面７ｂとの接続部は、曲面Ｒ１となっており、また、この曲面Ｒ１と対面側のオーバーフロー整流板２２の下部及び洗浄液導入部材３２との接続部は、曲面Ｒ２となっている。例えば、曲面Ｒ１は３ｍｍ、曲面Ｒ２は２ｍｍである。これによって、供給流路２８から供給される洗浄液４５は、均一な流れが乱されることなく、洗浄液導入路２９に導出される。なお、曲面Ｒ１及び曲面Ｒ２は、適宜設定を変えてもよい。
【００８４】
図１に示すように、洗浄液導入部材３２は、水路であり、先端部３２ａに向かって、筐体３の底面７の傾斜面に沿って対向し略平板状で延設して形成されてなり、筐体底面７ｂと洗浄液導入部材３２とで形成される水路としての洗浄液導入路２９の幅は、洗浄液貯液槽２１の幅よりも狭くなるように形成されている。すなわち、
洗浄液導入路２９＜洗浄液貯液槽２１
の関係となっている。
【００８５】
これによって、洗浄液４５の流速が加速される構成となっている。また、洗浄液導入部材３２の先端部３２ａは、水路としての洗浄液導入路２９からの洗浄液４５を噴出することができるように開口としての噴出口３７を有している。
【００８６】
次に、オーバーフロー整流板２２の壁（側面２２ａを含む）及び筐体３の外部側面３ｂとの間の供給流路２８を通った洗浄液４５は、洗浄液導入路２９に導出される。この洗浄液導入路２９に導出された洗浄液４５は、流速が加速されて開口としての噴出口３７から噴出される。本発明による流速加速装置３５は、筐体底面７ｂと洗浄液導入部材３２との間の距離（幅ともいう）を短くすることによって、流速が加速される。
【００８７】
図１及び図２に示すように、流速加速部としての流速加速装置３５によって流速が加速されて噴出口３７から噴出された洗浄液４５は、筐体３の傾斜した筐体底面７ｂ側に流動し、筐体底面７ｂに液膜が形成される。
【００８８】
図１及び図２に示すように、筐体底面７ｂを流動した洗浄液４５は、洗浄液放出部４０から放出される。洗浄液放出部４０は、筐体３の外部側面３ｄと筐体底面７ｂとが交差する筐体底面７ｂの端部７ａに位置している。
【００８９】
また、本発明による超音波洗浄装置１は、図１に示すように、超音波発生装置の超音波振動子１５を備えており、超音波振動子１５から発振する超音波のエネルギーを洗浄液４５に印加することによって、洗浄液４５を活性化させる。この超音波のエネルギーが印加された洗浄液４５は、筐体底面７ｂの端部７ａに沿って、ライン状に放出される。
【００９０】
また、図１に示すように、超音波洗浄装置１は、被洗浄物５０を搬送する搬送装置６５を有する。搬送装置６５は、ベルトコンベア等からなり、被洗浄物５０を矢印で示す方向に搬送する。
【００９１】
また、図１に示すように、超音波洗浄装置１は、筐体３の側面に超音波振動を遮断する振動遮断体１７が設けられている。振動遮断体１７は、底面７から発生する超音波振動を筐体３の上部に伝搬しないように超音波振動を遮断する。振動遮断体１７は、筐体３内部の中央付近で外部側面３ｄに向かって切欠きを設ける。すなわち、例えば、筐体３の内部側面３ａ、３ｃにそれぞれ振動遮断体１７を設ける。
【００９２】
なお、振動遮断体１７は、切欠きを設けるものに限定するものではなく、他のものであってもよい。また、振動遮断体１７は、対向する筐体３の両外部側面３ｂ、３ｄに設けるようにしてもよい。また、振動遮断体１７の切欠きは、振動を筐体３の上部に伝搬しないように、振動を遮断できればよく、筐体３の内部側面すべてに形成するようにしてもよい。このように、筐体３の内部側面における切欠きの長さは、適宜設定することができる。
【００９３】
この振動遮断体１７によって、筐体３に発生する余分な振動を遮断できるため、振動エネルギーの損失を減らすことができる。
【００９４】
このように、超音波洗浄装置１は、洗液膜形成手段としての洗浄液供給装置２０によって筐体底面７ｂに対して洗浄液４５を流動させることができ、被洗浄物５０がない状態でも筐体底面７ｂに連続的に洗浄液４５の液膜が形成され、常に筐体底面７ｂが洗浄液４５に触れているため、空焚きを防止することができる。
【００９５】
次に、本発明による超音波洗浄装置は、被洗浄物としての液晶ガラスを洗浄することができるが、可撓性を有するフィルム等の部材も被洗浄物として洗浄することができる超音波洗浄装置の実施形態について、図４を参照して説明する。図４は、被洗浄物としての可撓性を有する部材を洗浄する超音波洗浄装置を側面から見た断面図である。なお、図４に示す超音波洗浄装置は、図１に示す超音波洗浄装置の被洗浄物５０を除き、他は同一の構成であるため、同一符号を用いており、詳細な説明は省略する。
【００９６】
図４に示すように、フィルム等の可撓性を有する部材からなる被洗浄物５０は、その表面が波打っているため、平面上で高さが一定していない。このため、筐体３の底面７を傾斜角θとなるように傾斜させて、被洗浄物５０と筐体底面７ｂとの間に液膜を形成する。筐体３の底面７を傾斜させることにより、垂直方向における超音波の音圧強度の位置が変化し、筐体底面７ｂにおける垂直方向の超音波の音圧強度分布に幅を持たせることができる。このため、筐体底面７ｂと被洗浄物５０との距離が変化しても、被洗浄物５０を搬送装置６５で搬送することによって、被洗浄物を超音波の音圧強度分布の範囲内に位置させることができるため、超音波の音圧の最適位置で、被洗浄物５０の表面全体を均一に洗浄することが可能となる。
【００９７】
このように、超音波洗浄装置１は、被洗浄物５０に対して傾けて対向するように筐体底面７ｂが設けられているため、ガラス基板等の平面を成す被洗浄物５０だけでなく、フィルム等の可撓性を有する部材に対しても有効である。
【００９８】
次に、本発明による超音波洗浄装置の洗浄中の洗浄液の流動状体について、図５を参照して説明する。図５は、本発明による超音波洗浄装置の洗浄中の洗浄液の流動状体を示す図である。なお、洗浄液の流動状体は、図５に示すように、網掛けで示す洗浄液４５を用いて説明する。
【００９９】
図５に示すように、洗浄液供給装置２０における洗浄液供給部２５の洗浄液供給口２６から供給された洗浄液４５は、洗浄液貯液槽２１に流入し、一時的に洗浄液貯液槽２１に貯留される。洗浄液貯液槽２１のオーバーフロー整流板２２の上部の端面には、切欠部としてのＶ溝２３が所定の間隔で設けられており、オーバーフロー整流板２２の上部に達した洗浄液４５は、オーバーフロー整流板２２の上部のＶ溝２３から筐体３の外部側面３ｂとオーバーフロー整流板２２の側面２２ａとの間に設けられた供給流路２８を下方向に流れる。
【０１００】
このように、オーバーフロー整流板２２の上部の端面には、図３（ｂ）で示すように、Ｖ溝２３が所定の間隔で設けられているため、オーバーフロー整流板２２の側面２２ａに整流された洗浄液４５を均一に流すことができる。要するに、供給される洗浄液４５の流れが直接、供給流路２８を流れないため、供給される洗浄液４５の乱流等に影響されることがなく、洗浄液４５を安定した状態で供給流路２８に流すことができる。
【０１０１】
供給流路２８からの洗浄液４５は、オーバーフロー整流板２２の下部に設けられた洗浄液導入路２９に導出される。
【０１０２】
洗浄液導入路２９に導出された洗浄液４５は、流速加速部としての流速加速装置３５により流速が加速された洗浄液４５が噴出口３７から筐体底面７ｂ側に噴射される。
【０１０３】
流速加速部としての流速加速装置３５の噴出口３７から噴射された洗浄液４５は、傾斜した筐体底面７ｂ側に流動する。そして、超音波発生装置の超音波振動子１５が駆動されると、超音波振動子１５の振動によって洗浄液４５に超音波のエネルギーが印加されて、洗浄液４５を活性化させ、かつ、筐体底面７ｂが流水面となり、筐体底面７ｂ上に液膜が形成される。筐体底面７ｂに形成された液膜は、洗浄液４５の液膜の一方の表面が筐体底面７ｂに接し、洗浄液４５の液膜の他方の表面は、大気又は被洗浄物５０の表面と接する。
【０１０４】
本発明による超音波洗浄装置１は、洗浄液４５が筐体底面７ｂに液膜を形成して流動するため、洗浄液４５の量が少なくて済み、洗浄に使用する洗浄液４５の量を少なくすることができる。
【０１０５】
また、筐体底面７ｂに液膜が形成され、筐体底面７ｂの洗浄液の流動により、超音波振動子１５で発生した熱が効率良く吸収されるため、超音波振動子１５が冷却されて安定した振動を行うことができる。
【０１０６】
また、図１、図５等に示すように、洗浄液放出部４０から放出されて超音波のエネルギーが印加された洗浄液４５は、筐体底面７ｂの端部７ａに沿って、ライン状に放出される。
【０１０７】
本発明による超音波洗浄装置１は、従来のラインシャワーのようにスリット等を設けて洗浄液を放出する必要がないため、超音波洗浄装置１の構造を簡素化することができる。
【０１０８】
次に、処理工程を管理する洗浄管理コンピュータで超音波洗浄装置を制御する場合の超音波洗浄システムについて、図６及び図７を参照して説明する。図６は、洗浄管理コンピュータによるに超音波洗浄システムの構成を示す図、図７は、洗浄管理コンピュータで制御する場合の超音波洗浄システムのフローチャートを示し、図７（ａ）は、洗浄処理開始時におけるフローチャート、図７（ｂ）は、洗浄処理終了時におけるフローチャートを示す。
【０１０９】
図６に示すように、超音波洗浄システム８０は、超音波洗浄装置等を管理する洗浄管理コンピュータ６０と、超音波洗浄装置１と、超音波洗浄装置１に内蔵した超音波振動子１５と超音波発振器１６とを備えた超音波発生装置１４と、ガラス基板等の被洗浄物５０を搬送する搬送装置６５と、搬送装置６５上の被洗浄物５０の有無を検出する検知センサとしての基板センサ６７、６８とを有している。
【０１１０】
図７（ａ）に示すように、工程を管理する上位コンピュータ（図示せず）から出力される洗浄開始信号を洗浄管理コンピュータ６０が受信する（図７（ａ）に示すステップＳ１）。洗浄管理コンピュータ６０は、最初に、外部に設けられた洗浄液タンクからの洗浄液４５が、超音波洗浄装置１に供給されるように洗浄液供給信号をＯＮして洗浄液供給開閉手段としての洗浄液供給バルブ７０を開放する（ステップＳ２）。タイマーを起動して数秒待機する（ステップＳ３）。その後、超音波発生装置１４の超音波発振器１６へ発振開始信号を出力して超音波発生装置１４の超音波振動子１５を駆動する（ステップＳ４）。超音波発振器１６が作動して被洗浄物５０の洗浄処理が開始される。また、搬送装置６５に被洗浄物５０が超音波洗浄装置１に搬送されているかを基板センサ６７で確認する（ステップＳ５）。洗浄管理コンピュータ６０は、搬送装置６５によって被洗浄物５０が超音波洗浄装置１に搬送されていることを確認して、被洗浄物５０に洗浄液４５が放出されて洗浄処理が行われる（ステップＳ６）。
【０１１１】
図７（ｂ）に示すように、洗浄管理コンピュータ６０による洗浄終了処理は、最初に、工程を管理する上位コンピュータ（図示せず）から出力される洗浄終了信号を洗浄管理コンピュータ６０が受信する（図７（ｂ）に示すステップＳ１０）。基板センサ６８から出力される洗浄が終了した被洗浄物５０の通過した信号を確認（ステップＳ１１）後に、超音波発振器１６へ発振停止信号を出力して超音波発振器１６の発振動作を停止し、超音波振動子１５の駆動を停止する（ステップＳ１２）。タイマーを起動して数秒待機する（ステップＳ１３）。その後に洗浄液供給バルブ７０を閉じて洗浄液４５の供給を停止して洗浄動作を終了する（ステップＳ１４）。
【０１１２】
このように、超音波洗浄装置１は、洗浄液４５が供給された後に、超音波発生装置１４の超音波振動子１５が駆動されて、洗浄液４５が供給された状態で洗浄が行われる。また、超音波洗浄装置１は、超音波振動子１５の駆動を停止後に、洗浄液４５の供給が停止されるため、空焚きを防止することができる。
【０１１３】
図７（ａ）では工程を管理する上位コンピュータから洗浄管理コンピュータ６０へ信号が送られ超音波洗浄する工程で説明したが、洗浄装置の上位のコンピュータが直接基板センサ６７、６８の信号を入力して上位コンピュータから直接超音波発振器１６へ超音波発振、停止の信号を与える方式でも可能である。
【０１１４】
次に、本発明による超音波洗浄装置の第１の実施形態について、図８を参照して説明する。図８は、本発明による超音波洗浄装置の第１の実施形態を示す断面図である。なお、図８に示す超音波洗浄装置の構成は、図１に示すものと同一であり、同じ符号を付して説明する。
【０１１５】
図８に示すように、超音波洗浄装置１は、被洗浄物５０の上面部と洗浄液放出部４０との距離を数ｍｍ（ミリメートル）以内となるように設定しているが、これに限られるものではなく、適宜採択して設定することができる。
【０１１６】
洗浄管理コンピュータ６０から洗浄開始処理信号が出力されて、超音波洗浄装置１は、洗浄液供給装置２０の洗浄液供給口２６から洗浄液４５が供給される。洗浄液４５を供給後に、超音波発生装置１４の超音波発振器１６は、超音波振動子１５へ所定の周波数を有する電力を供給して、超音波振動子１５を駆動する。
【０１１７】
超音波発生装置１４の超音波振動子１５が振動して、流速加速部としての流速加速装置３５で流速が加速された洗浄液４５は、筐体底面７ｂを流動する。このとき、筐体底面７ｂの超音波振動により、洗浄液４５が筐体底面７ｂ全体に拡散し、筐体底面７ｂ上に液膜が形成され、筐体底面７ｂを流動する洗浄液４５に超音波が付与されて活性化し、活性化した洗浄液４５が筐体底面７ｂを流動して洗浄液放出部４０から被洗浄物５０に洗浄液４５が放出される。
【０１１８】
洗浄液放出部４０から放出された洗浄液４５は、被洗浄物５０の表面を流動し、被洗浄物５０の表面と筐体底面７ｂとの間に液膜が形成される。これは、被洗浄物５０の上面部と筐体底面７ｂとの離間距離を数ｍｍ（ミリメートル）以内となるように設定されており、被洗浄物５０の表面と筐体底面７ｂとの間の洗浄液４５による表面張力が作用しているためである。このように、筐体底面７ｂが洗浄液４５を介して直接、超音波を被洗浄物５０に放出する。洗浄液４５を介して直接、超音波が被洗浄物５０に放出されるため、高い洗浄効果を得ることができる。
【０１１９】
また、洗浄液４５の補充は、筐体底面７ｂを流動した洗浄液４５のみであるため、従来のホーン型洗浄装置のように専用の洗浄液供給装置で洗浄液４５を供給する必要がないため、洗浄液４５の使用量を大幅に減らすことができる。
【０１２０】
また、超音波洗浄装置１は、被洗浄物５０に対して筐体底面７ｂが傾斜面を有するため、ガラス基板等の平面を成す被洗浄物５０だけでなく、フィルム等の可撓性を有する部材に対しても有効である。
【０１２１】
図８に示すように、超音波洗浄装置の第１の実施形態では、搬送装置６５により被洗浄物５０を搬送して、被洗浄物５０を連続的に洗浄処理することも可能である。
【０１２２】
このように、本発明による超音波洗浄装置１の第１の実施形態では、洗浄液放出部４０から放出された洗浄液４５によって、被洗浄物５０の表面と筐体底面７ｂとの間に液膜が形成される。これにより、筐体底面７ｂが洗浄液４５を介して直接、超音波を被洗浄物５０に放出することにより、洗浄効果を発揮する。このため、本発明による超音波洗浄装置１は、ホーン型の洗浄が可能である。
【０１２３】
次に、本発明による超音波洗浄装置の第２の実施形態について、図９を参照して説明する。図９は、本発明による超音波洗浄装置の第２の実施形態を示す断面図である。なお、図９に示す超音波洗浄装置の構成は、図１に示すものと同一であり、同じ符号を付して説明する。
【０１２４】
図９に示すように、超音波洗浄装置１は、洗浄液供給装置２０の洗浄液供給口２６から洗浄液４５が供給される。洗浄液４５を供給後に、超音波発生装置１４の超音波発振器１６は、超音波振動子１５へ所定の周波数を有する電力を供給して、超音波振動子１５を駆動する。
【０１２５】
超音波発生装置１４の超音波振動子１５が振動して、流速加速部としての流速加速装置３５で流速が加速された洗浄液４５は、筐体底面７ｂを流動する。このとき、筐体底面７ｂの振動により、洗浄液４５が筐体底面７ｂ全体に拡散し、筐体底面７ｂ上に液膜が形成され、筐体底面７ｂを流動する洗浄液４５に超音波が付与されて活性化し、活性化された洗浄液４５が筐体底面７ｂを流動して洗浄液放出部４０から被洗浄物５０に洗浄液４５が放出される。
【０１２６】
洗浄液放出部４０は、筐体底面７ｂと筐体３の外部側面３ｄとが交差する筐体底面の端部７ａに位置している。これにより、洗浄液放出部４０から放出された洗浄液４５は、ライン状に被洗浄物５０の表面に放出される。被洗浄物５０の表面に放出される洗浄液４５は、超音波エネルギーを含んでおり、被洗浄物５０の表面のパーティクル除去に有効である。
【０１２７】
第２の実施形態では、洗浄液４５がライン状に放出されるため、被洗浄物５０表面の全体に洗浄液４５が放出されるように、洗浄液４５を放出する洗浄液放出部４０と被洗浄物５０とを移動するようにして洗浄を行う。例えば、被洗浄物５０を搬送する搬送装置６５を備え、洗浄液放出部４０は、搬送装置６５の搬送経路上に配置して搬送装置６５により被洗浄物５０を移送する。これに対して、超音波洗浄装置１を図示せぬ搬送装置により被洗浄物５０上を移動するようにしてもよい。
【０１２８】
このように、筐体底面７ｂで超音波エネルギーが付与された洗浄液４５を被洗浄物５０に放出することにより、洗浄効果を発揮する。
【０１２９】
また、洗浄液４５の補充は、洗浄液放出部４０から放出される洗浄液４５のみであるため、洗浄液４５の使用量を大幅に減らすことができる。
【０１３０】
また、超音波洗浄装置１は、被洗浄物５０に対して筐体底面７ｂが傾斜面を有するため、洗浄液４５が筐体底面７ｂ上をスムーズに流動させることができる。
【０１３１】
このように、本発明による超音波洗浄装置の第２の実施形態では、洗浄液放出部４０から洗浄液４５が、筐体底面の端部７ａによってライン状に被洗浄物５０の表面に放出され、被洗浄物５０の表面に放出される洗浄液４５は、超音波エネルギーが含まれており、被洗浄物５０の表面のパーティクル除去に有効である。また、被洗浄物５０を搬送装置６５により洗浄液放出部４０の位置を通過するように移送することにより、大型の被洗浄物の表面の全体を洗浄することが可能である。このため、本発明による超音波洗浄装置１は、ラインシャワー型の洗浄が可能である。
【０１３２】
また、本発明による超音波洗浄装置１は、被洗浄物５０に対して筐体底面７ｂが傾斜して設けられており、この傾斜に沿って超音波振動子１５も設けられているため、ガラス基板等の平面を成す被洗浄物５０だけでなく、フィルム等の可撓性を有する部材に対しても有効である。
【０１３３】
次に、本発明による超音波洗浄装置の第３の実施形態について図１０を参照して説明する。
【０１３４】
超音波洗浄装置１の第３の実施形態は、洗浄液放出部４０と被洗浄物５０との間に洗浄液調整プレートを設けるようにしたものである。図１０は、本発明による超音波洗浄装置の第３の実施形態を示す断面図である。なお、図１０に示す超音波洗浄装置の構成で図１に示すものと同一のものは、同じ符号を付して説明する。
【０１３５】
図１０に示すように、超音波洗浄装置１は、洗浄液放出部４０から洗浄液４５を洗浄液調整プレート４３に放出し、放出された洗浄液４５によって洗浄液調整プレート４３と被洗浄物５０との間に液膜を形成する。
【０１３６】
この第３の実施形態において、被洗浄物５０と洗浄液調整プレート４３との間の離間距離は、約３〜５ｍｍ程度として設定されており、基板等の被洗浄物５０を搬送装置６５により矢印で示す搬送方向に沿って通過させて被洗浄物５０と洗浄液調整プレート４３との間に表面張力の作用により液膜を形成する。形成された液膜を介して洗浄液調整プレート４３からの超音波を被洗浄物５０へ伝達するようになっている。
【０１３７】
また、洗浄液調整プレート４３には小孔（図示せず）が複数形成されており、これらの小孔は、超音波発生装置１４の超音波振動子１５からの超音波を伝達するためだけのものではなく、洗浄液４５の放出量を調整する液量調整手段としての作用を有する。
【０１３８】
この小孔は、被洗浄物５０との間に液膜を形成することができる放出量であればよく、被洗浄物５０の表面に対して均一な放出量を適切な量だけ放出できるような液膜が形成されればよい。小孔は、その大きさ、形状、数などによって放出量を調整することができるため、従来の超音波洗浄装置に比べて省液化を図ることができるようになっている。
【０１３９】
このように、本発明による超音波洗浄装置の第３の実施形態では、洗浄液放出部４０と被洗浄物５０との間に洗浄液調整プレート４３を設けるようにして、被洗浄物５０と洗浄液調整プレート４３との間に表面張力の作用により液膜を形成し、形成された液膜を介して洗浄液調整プレート４３からの超音波を被洗浄物５０へ伝達するようにする。また、洗浄液調整プレート４３の小孔は、超音波発生装置１４の超音波振動子１５からの超音波を伝達するためだけのものではなく、洗浄液４５の放出量を調整する液量調整手段としての作用を有する。
【０１４０】
以上述べたように、本発明によれば、洗浄液供給装置からの洗浄液の流速を加速して筐体底面に噴出する噴出口を有する流速加速部としての流速加速装置を備え、流速加速部としての流速加速装置から噴出した洗浄液は底面の振動によって拡散して、筐体底面の傾斜面を流動して筐体底面に液膜を形成する。洗浄液の液膜の一方の表面は筐体底面に接し、洗浄液の液膜の他方の表面は、大気又は被洗浄物の表面と接しており、筐体底面を流動した洗浄液を下方に位置する被洗浄物に放出する。これにより被洗浄物がない状態でも筐体底面に連続的に洗浄液の液膜が形成され、常に筐体底面が洗浄液に触れている状態が作り出されるため、故障の原因となる空焚きを防止することができる。
【０１４１】
さらに、本発明によれば、洗浄液は、底面の振動によって拡散して、筐体底面の傾斜面を流動して筐体底面に液膜を形成して、筐体底面を流動した洗浄液を下方に位置する被洗浄物に放出するようにしたことにより、洗浄液を大幅に低減して省液化が可能となる。
【０１４２】
また、筐体底面に液膜が形成され、筐体底面の流水により、超音波振動子で発生した熱が効率良く吸収されるため、超音波振動子が冷却されて安定した振動を行うことができる。
【０１４３】
また、本発明によれば、供給される洗浄液を洗浄液貯液槽に貯留して、オーバーフローした洗浄液を使用することにより、従来のように、供給された洗浄液を直接振動子や被洗浄物に直接放出しないため、洗浄液を均一に流すことができる。また、オーバーフローした洗浄液を使用することにより、泡の混入や発生を少なくすることができるため、安定した洗浄が行える。
【０１４４】
本発明による超音波洗浄装置は、１台でスポットシャワー型とホーン型の機能を有しており、このため、洗浄形態に応じて洗浄装置を使い分することができる。即ち、被洗浄物を洗浄液放出部に近づけて設置することにより、洗浄液放出部から放出された洗浄液によって被洗浄物と筐体底面との間に液膜が形成されるため、ホーン型と同様の構成を実現でき、強い洗浄効果が得られる。
【０１４５】
また、従来のホーン型においては被洗浄物と平行に設置した際、反射による超音波のエネルギーが超音波振動子に集中して、超音波の反射の影響を受けやすく故障のリスクが高くなる。本発明によれば、筐体底面は、被洗浄物と離間して上方に位置し、被洗浄物に対して傾けて対向するように設けられており、筐体底面からの被洗浄物までの距離に依存し、超音波の波長によって発生する洗浄ムラを軽減することができる。また、筐体底面を被洗浄物に対して角度を設けることにより、反射による超音波振動子の特定箇所への超音波エネルギーの集中を防ぎ、超音波振動子の故障のリスクを軽減することができる。
【０１４６】
また、本発明によれば、筐体に設けた超音波振動を遮断する振動遮断体を設けたことにより、筐体上部等の洗浄に寄与しない個所での振動を抑えて、超音波エネルギーを洗浄液、被洗浄物に効率的に付与することができる。
【０１４７】
また、本発明によれば、超音波により活性化された洗浄液は、筐体底面の端部からライン状に放出するため、従来のラインシャワーのようにスリット等を設けて放出する必要がないため、洗浄装置の構造を簡素化することができる。
【０１４８】
また、本発明によれば、洗浄液が噴出される横幅方向で、洗浄の均一性を保った洗浄幅が得られるため、筐体底面の端部からライン状に洗浄液を放出することにより、被洗浄物の大型化に対応することができる。
【０１４９】
また、本発明によれば、洗浄液が噴出される横幅方向で、洗浄の均一性を保った洗浄幅が得られるため、洗浄物の表面と洗浄液を介して接する筐体底面から洗浄液を放出することにより、被洗浄物の大型化に対応することができる。
【０１５０】
また、超音波洗浄装置は、被洗浄物に対して傾けて対向するように筐体底面が設けられているため、ガラス基板等の平面を成す被洗浄物だけでなく、フィルム等の可撓性を有する部材に対しても有効である。
【０１５１】
また、本発明による超音波洗浄装置１の第１の実施形態では、洗浄液放出部４０から放出された洗浄液によって、被洗浄物５０の表面と筐体底面７ｂとの間に液膜が形成される。これにより、筐体底面７ｂが洗浄液を介して直接、超音波を被洗浄物５０に放出することにより、洗浄効果を発揮する。このため、本発明による超音波洗浄装置１は、ホーン型の洗浄が可能である。
【０１５２】
また、本発明による超音波洗浄装置の第２の実施形態では、洗浄液放出部４０から放出された洗浄液は、筐体底面によってライン状に被洗浄物５０の表面に放出されるため、被洗浄物５０の表面に放出される洗浄液は、超音波エネルギーを含んでおり、被洗浄物５０の表面のパーティクル除去に有効である。また、被洗浄物５０を搬送装置６５により洗浄液放出部４０上を移送するようにすることにより、大型の被洗浄物の全面を洗浄することが可能である。
【０１５３】
また、本発明による超音波洗浄装置の第３の実施形態では、洗浄液放出部４０と被洗浄物５０との間に洗浄液調整プレート４３を設けるようにして、被洗浄物５０と洗浄液調整プレート４３との間に表面張力の作用により液膜を形成し、形成された液膜を介して洗浄液調整プレート４３からの超音波を被洗浄物５０へ伝達するようにする。また、洗浄液調整プレート４３の小孔は、超音波発生装置１４の超音波振動子１５からの超音波を伝達するためだけのものではなく、洗浄液の放出量を調整する液量調整手段としての作用を有する。
【０１５４】
この発明は、その本質的特性から逸脱することなく数多くの形式のものとして具体化することができる。よって、上述した実施形態は専ら説明上のものであり、本発明を制限するものではないことは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１５５】
１      超音波洗浄装置
３      筐体
３ａ、３ｃ    筐体の内部側面
３ｂ、３ｄ    筐体の外部側面
５      上板
５ａ    ケーブル導入口
６      本体
６ａ、６ｂ  突起部
７      底面
７ａ    筐体底面の端部
７ｂ    筐体底面
８      筐体の内部下面
１４    超音波発生装置
１５    超音波振動子
１６    超音波発振器
１７    振動遮断体
２０    洗浄液供給装置（液膜形成手段）
２１    洗浄液貯液槽
２２    オーバーフロー整流板
２２ａ  オーバーフロー整流板の側面
２３    Ｖ溝
２５    洗浄液供給部
２６    洗浄液供給口
２８    供給流路
２９    洗浄液導入路
３２    洗浄液導入部材
３２ａ  先端部
３５    流速加速装置（流速加速部）
３７    噴出口
４０    洗浄液放出部
４２    取付金具
４３    洗浄液調整プレート
４５    洗浄液
５０    被洗浄物
６０    洗浄管理コンピュータ
６５    搬送装置
６７、６８  基板センサ
７０    洗浄液供給バルブ
８０    超音波洗浄システム
Ｂ、Ｂ１      ボルト
【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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【図７】
2019076847.tif 000009
【図８】
2019076847.tif 000010
【図９】
2019076847.tif 000011
【図１０】
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