(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体流入口および液体流出口が形成されたポンプケースと、
前記ポンプケースに装着される筒体と、
前記筒体の内周面に摺動接触する摺動面が設けられたピストン本体を有し、前記筒体内に軸方向に摺動自在に組み込まれるピストンと、
前記筒体の先端部に取り付けられ、前記ポンプケース内に前記液体流入口および前記液体流出口に連通するポンプ室を区画形成するとともに前記ピストンの先端との間で非圧縮性の間接媒体が封入される駆動室を区画形成する弾性変形自在のポンプベローズと、
前記ピストンの基端部と前記筒体との間に取り付けられ、前記ピストンの前記摺動面に連なるとともに非圧縮性の間接媒体が封入されるシール室を形成し、前記ピストン本体の外径とほぼ同一の平均有効径を有する軸方向に弾性変形自在のベローズからなる可撓性カバー部材と、
前記ピストンを軸方向に往復動する駆動軸が組み込まれ、前記ポンプケースに装着される駆動ユニット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、前記ピストンと前記ポンプベローズの先端部とを連結するとともに前記ピストン本体よりも小径の連結ロッドを前記ピストンに設けることを特徴とする薬液供給装置。
【請求項３】
請求項２記載の薬液供給装置において、前記ポンプベローズの平均有効径を前記ピストン本体の外径とほぼ同一とすることを特徴とする薬液供給装置。
【請求項４】
液体流入口および液体流出口が形成されたポンプケースと、
前記ポンプケースに装着される筒体と、
前記筒体の内周面に摺動接触する摺動面が設けられたピストン本体および当該ピストン本体の先端に設けられ前記ピストン本体よりも小径の連結ロッドを有し、前記筒体内に軸方向に摺動自在に組み込まれるピストンと、
前記筒体の先端部と前記連結ロッドの先端との間に取り付けられ、前記ポンプケース内に前記液体流入口および前記液体流出口に連通するポンプ室を区画形成するとともに前記ピストンの先端との間で非圧縮性の間接媒体が封入される駆動室を区画形成し、前記ピストン本体の外径とほぼ同一の平均有効径を有する弾性変形自在のポンプベローズと、
前記ピストンの基端部と前記筒体との間に取り付けられ、前記ピストンの前記摺動面に連なるとともに非圧縮性の間接媒体が封入されるシール室を形成する軸方向に弾性変形自在の可撓性カバー部材と、
前記ピストンを軸方向に往復動する駆動軸が組み込まれ、前記ポンプケースに装着される駆動ユニットとを有することを特徴とする薬液供給装置。
【請求項５】
請求項４記載の薬液供給装置において、前記可撓性カバー部材はダイヤフラムであることを特徴とする薬液供給装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の薬液供給装置において、前記基端部は前記ピストン本体よりも小径であることを特徴とする薬液供給装置。
【請求項７】
液体流入口および液体流出口が形成されたポンプケースに着脱自在に装着されるポンプ組立体であって、
ピストンが軸方向に摺動自在に組み込まれる筒体と、
前記筒体の先端部に取り付けられ、前記ピストンの先端との間で非圧縮性の間接媒体が封入される駆動室を区画形成する弾性変形自在のポンプベローズと、
前記ピストンの基端部と前記筒体との間に取り付けられ、前記ピストンの摺動面に連なるとともに非圧縮性の間接媒体が封入されるシール室を形成する軸方向に弾性変形自在の可撓性カバー部材とを有し、
前記ポンプケースに装着された状態のもとで前記ポンプベローズと前記ポンプケースとによりポンプ室を形成することを特徴とするポンプ組立体。
【請求項８】
請求項７記載のポンプ組立体において、前記ピストンと前記ポンプベローズの先端部とを連結するとともに前記ピストンよりも小径の連結ロッドを前記ピストンに設けることを特徴とするポンプ組立体。
【請求項９】
請求項７または８記載のポンプ組立体において、前記ピストンは前記筒体の内周面に接触するピストン本体と、当該ピストン本体よりも小径の基端部とを有し、前記可撓性カバー部材と前記基端部との間に前記シール室を形成することを特徴とするポンプ組立体。
【請求項１０】
請求項８記載のポンプ組立体において、前記ポンプベローズの平均有効径を前記ピストンの外径とほぼ同一とすることを特徴とするポンプ組立体。
【請求項１１】
請求項９記載のポンプ組立体において、前記可撓性カバー部材はベローズであり、当該ベローズの平均有効径を前記ピストン本体の外径とほぼ同一とすることを特徴とするポンプ組立体。
【請求項１２】
請求項７〜１０のいずれか１項に記載のポンプ組立体において、前記可撓性カバー部材はベローズまたはダイヤフラムであることを特徴とするポンプ組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフォトレジスト液等の薬液を定量吐出する薬液供給装置およびポンプ組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハや液晶用ガラス基板等の表面には、フォトリソグラフィ工程およびエッチング工程により微細な回路パターンが作り込まれる。フォトリソグラフィ工程ではウエハやガラス基板の表面にフォトレジスト液等の薬液を塗布するために薬液供給装置が使用されており、容器内に収容された薬液はポンプにより吸い上げられてフィルタ等を通過してノズルからウエハ等の被塗布物に塗布される。特許文献１にはウエハフォトレジスト液を供給するための処理液供給装置が記載され、特許文献２には液晶用ガラス基板にフォトレジスト液を供給するための塗工装置が記載されている。
【０００３】
このような薬液供給装置においては、塗布される薬液の中にゴミ等の粒子つまりパーティクルが混在するとそれが被塗布物に付着し、パターン欠陥を引き起こして製品の歩留まりを低下させる。容器内の薬液がポンプ内に滞留すると変質し、変質した薬液がパーティクルとなる場合があるので、薬液を吐出するポンプは滞留がないことが求められる。
【０００４】
薬液を吐出するポンプとしては、薬液が流入するポンプ室とポンプ室を膨張収縮する駆動室とを弾性変形自在のダイヤフラムやチューブ等の仕切り膜により仕切るようにしたものが使用されている。駆動室に間接液つまり非圧縮性媒体を充填し仕切り膜を介して薬液を加圧するようにしており、非圧縮性媒体の加圧方式には、特許文献３に記載されるようにベローズタイプのものと、特許文献４に示されるようにピストンを用いたシリンジタイプとがある。
【０００５】
液化ガスを吐出するための往復動ポンプには、特許文献５に記載されるように、ベローズを用いてピストン内の流体を外界から封止するようにしたタイプがある。
【特許文献１】特開２０００−１２４４９号公報
【特許文献２】特開２００４−５００２６号公報
【特許文献３】特開平１０−６１５５８号公報
【特許文献４】米国特許第５１６７８３７号公報
【特許文献５】特開２００６−１４４７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非圧縮性媒体によりダイヤフラムやチューブを弾性変形させてポンプ動作を行うようにすると、ポンプの膨張収縮室内での薬液の滞留を防止することができ、薬液の滞留に起因したパーティクルの発生を防止できる反面、非圧縮性媒体がポンプの性能を決定する重要な役割を担うことになる。つまり、非圧縮性媒体の中に外部から空気が入り込むとマクロ的には非圧縮性媒体の非圧縮性は失われ、ベローズやピストンの移動を忠実にダイヤフラムやチューブに伝達することができなくなり、ベローズやピストンの移動ストロークと薬液の吐出量とが対応しなくなる。また、非圧縮性媒体が漏れた場合にも同様にベローズ等の移動ストロークと薬液の吐出量とが対応しなくなり、高精度に薬液を吐出することができなくなる。
【０００７】
上述した特許文献４に示されるシリンジタイプのポンプにおいては、通常、シリンダにピストンの外周面と接触するシール材を設け、ピストンの先端面側の駆動室内とピストン基端面側の外部との間をシールするようにしており、ピストンはシール材を境に非圧縮性媒体がある部分と外部との間を往復動することになる。このため、非圧縮性媒体がピストンの外周面に付着した状態で外部まで露出することがある。付着した非圧縮性媒体は、薄い膜状となって外周面とシール材との間に入り込むので、シール材とピストン外周面との直接接触を回避して潤滑剤としての役割を果たすことになる反面、外部に露出した非圧縮性媒体は一部が少しずつ蒸発したり、乾燥したりすることもあってピストン表面から消失し、非圧縮性媒体の量が減少することになる。また、外部に露出した非圧縮性媒体が揮発すると、ピストン外周面には潤滑剤として機能する非圧縮性媒体が消失して油膜切れ状態となるので、シール材が直接ピストン外周面に接触してシール材の摩耗が促進されることになる。
【０００８】
仕切り膜により仕切られた駆動室を膨張させてポンプ室の内部に容器内の薬液を吸入するためにピストンを後退移動させると、非圧縮性媒体が負圧状態となるので、外部の周囲空気がピストン外周面とシリンダの内周面との間から駆動室内の非圧縮性媒体の内部に入り込むことがある。この現象は、ピストンの外周面に摺動接触するシール材が磨耗してシール性が低下すると顕著になり、ピストンにより非圧縮性媒体に大きな負圧を印加させた場合も同様である。
【０００９】
これに対し、上述したベローズタイプのポンプは、摺動面に接触するシール材は使用されていないので、非圧縮性媒体が充填された駆動室や薬液を加圧するポンプ室の密閉性は高いという利点がある。しかし、ベローズタイプはシリンジタイプに比較して非圧縮性媒体に加えられる圧力は低い傾向がある。例えば、レジストをフィルタを介してノズルに吐出する場合、フィルタの流通抵抗が大きいのでポンプ室の圧力を高くする必要がある。このため、ベローズを駆動したときに駆動室内の非圧縮性媒体の圧力は高くなり、ベローズが僅かに径方向に膨張することがあり、膨張するとベローズの移動ストロークと薬液の吐出量とが高精度に対応しなくなる。
【００１０】
ポンプからの吐出圧を高めるには、上述したシリンジタイプのポンプが好ましいが、シール材の摩耗が進むと、駆動室内の非圧縮性媒体が外部に漏出することになる。このため、シール材を定期的に交換するようにしている。シール材を用いることなく、ピストン外周面とシリンダ内周面との隙間を狭くして駆動室内の非圧縮性媒体の漏出を防止するようにしたタイプの薬液吐出ポンプにおいても、同様に、ピストンとシリンダとの摺動面の摩耗が進むと、駆動室内の非圧縮性媒体が外部に漏出するので、ピストンやシリンダを交換する必要がある。
【００１１】
本発明の目的は、薬液を高精度で吐出することができる薬液供給装置およびポンプ組立体を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、ピストンとこれを案内する筒体との間から非圧縮性媒体が漏出しないようにした薬液供給装置およびポンプ組立体を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、ピストンと筒体との間をシールするシール材に非圧縮媒体の膜を介在させてシール材の潤滑性を向上し得る薬液供給装置およびポンプ組立体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の薬液供給装置は、液体流入口および液体流出口が形成されたポンプケースと、前記ポンプケースに装着される筒体と、前記筒体の内周面に摺動接触する摺動面が設けられたピストン本体を有し、前記筒体内に軸方向に摺動自在に組み込まれるピストンと、
前記筒体の先端部に取り付けられ、前記ポンプケース内に前記液体流入口および前記液体流出口に連通するポンプ室を区画形成するとともに前記ピストンの先端との間で非圧縮性の間接媒体が封入される駆動室を区画形成する弾性変形自在のポンプベローズと、前記ピストンの基端部と前記筒体との間に取り付けられ、前記ピストンの前記摺動面に連なるとともに非圧縮性の間接媒体が封入されるシール室を形成し、前記ピストン本体の外径とほぼ同一の平均有効径を有する軸方向に弾性変形自在のベローズからなる可撓性カバー部材と、前記ピストンを軸方向に往復動する駆動軸が組み込まれ、前記ポンプケースに装着される駆動ユニットとを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の薬液供給装置は、前記ピストンと前記ポンプベローズの先端部とを連結するとともに前記ピストン本体よりも小径の連結ロッドを前記ピストンに設けることを特徴とする。本発明の薬液供給装置は、前記ポンプベローズの平均有効径を前記ピストン本体の外径とほぼ同一とすることを特徴とする。
【００１６】
本発明の薬液供給装置は、液体流入口および液体流出口が形成されたポンプケースと、前記ポンプケースに装着される筒体と、前記筒体の内周面に摺動接触する摺動面が設けられたピストン本体および当該ピストン本体の先端に設けられ前記ピストン本体よりも小径の連結ロッドを有し、前記筒体内に軸方向に摺動自在に組み込まれるピストンと、前記筒体の先端部と前記連結ロッドの先端との間に取り付けられ、前記ポンプケース内に前記液体流入口および前記液体流出口に連通するポンプ室を区画形成するとともに前記ピストンの先端との間で非圧縮性の間接媒体が封入される駆動室を区画形成し、前記ピストン本体の外径とほぼ同一の平均有効径を有する弾性変形自在のポンプベローズと、前記ピストンの基端部と前記筒体との間に取り付けられ、前記ピストンの前記摺動面に連なるとともに非圧縮性の間接媒体が封入されるシール室を形成する軸方向に弾性変形自在の可撓性カバー部材と、前記ピストンを軸方向に往復動する駆動軸が組み込まれ、前記ポンプケースに装着される駆動ユニットとを有することを特徴とする。本発明の薬液供給装置は、前記可撓性カバー部材はダイヤフラムであることを特徴とする。本発明の薬液供給装置は、前記基端部は前記ピストン本体よりも小径であることを特徴とする。
【００１７】
本発明のポンプ組立体は、液体流入口および液体流出口が形成されたポンプケースに着脱自在に装着されるポンプ組立体であって、ピストンが軸方向に摺動自在に組み込まれる筒体と、前記筒体の先端部に取り付けられ、前記ピストンの先端との間で非圧縮性の間接媒体が封入される駆動室を区画形成する弾性変形自在のポンプベローズと、前記ピストンの基端部と前記筒体との間に取り付けられ、前記ピストンの摺動面に連なるとともに非圧縮性の間接媒体が封入されるシール室を形成する軸方向に弾性変形自在の可撓性カバー部材とを有し、前記ポンプケースに装着された状態のもとで前記ポンプベローズと前記ポンプケースとによりポンプ室を形成することを特徴とする。
【００１８】
本発明のポンプ組立体は、前記ピストンと前記ポンプベローズの先端部とを連結するとともに前記ピストンよりも小径の連結ロッドを前記ピストンに設けることを特徴とする。本発明のポンプ組立体においては、前記ピストンは前記筒体の内周面に接触するピストン本体と、当該ピストン本体よりも小径の基端部とを有し、前記可撓性カバー部材と前記基端部との間に前記シール室を形成することを特徴とする。
【００１９】
本発明のポンプ組立体は、前記ポンプベローズの平均有効径を前記ピストンの外径とほぼ同一とすることを特徴とする。また、本発明のポンプ組立体においては、前記可撓性カバー部材はベローズであり、当該ベローズの平均有効径を前記ピストン本体の外径とほぼ同一とすることを特徴とする。さらに、本発明のポンプ組立体においては、前記可撓性カバー部材はベローズまたはダイヤフラムであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ポンプ室と駆動室とを仕切るベローズ内に非圧縮性の間接媒体が封入された駆動室を形成し、ピストンにより間接媒体を加圧してベローズを軸方向に膨張収縮させてポンプ動作を行うようにしたので、ピストンにより間接媒体に高い圧力を加えることができる。これにより、ポンプ室の収縮時にポンプ室に高い流通抵抗が加わっても薬液を供給することができる。
【００２１】
ピストンと筒体との間に設けられたベローズカバー等の可撓性カバー部材により、ピストンと筒体との摺動面に連なるシール室が形成されており、シール室には非圧縮性の間接媒体が封入されている。シール室を形成するための可撓性カバー部材は摺動部を有していないので、可撓性カバー部材からの間接媒体の漏出を完全に防止することができる。したがって、ポンプ室が高い圧力となることによりピストンと筒体との摺動部から内部の間接媒体が漏出してもその間接媒体はシール室内に流入することになるので、薬液供給装置やポンプ組立体の外部には間接媒体が漏出することが防止される。
【００２２】
このように、ピストンと筒体との間の摺動部がシール室に連なっているので、ピストンと筒体との間をシールするシール材を境としてこれの軸方向両側に非圧縮性媒体が満たされるので、シール材とこれに接触する部分には薄膜状となった間接媒体が介在することになり、シール材の潤滑性が高められ、シール材の摩耗が防止される。これにより、シール材の耐久性を向上させることができる。
【００２３】
ベローズを収縮させる方向にピストンを駆動することにより駆動室の圧力がシール室の圧力よりも低くなったことに起因して駆動室内にシール室内の間接媒体が入り込むことはあっても、駆動室内には空気等の圧縮性の流体が混入することはないので、ピストンの移動ストロークとポンプ室の変形量とを高精度に対応させることができ、ポンプからの薬液の吐出量を高精度にすることができる。
【００２４】
駆動室に摺動部を介して連なるシール室をベローズカバーなどの可撓性カバー部材により区画形成したので、ピストンと筒体との摺動部に設けられたシール材が経年変化により磨耗しても、駆動室内への気体の混入が防止され、シール材の交換時期やメンテナンスの時期を長く設定することができるとともに、薬液供給装置の耐久性を向上させることができる。
【００２５】
シール材を使わずに注射器のようにピストンと筒体の隙間を狭く設定してシール効果を持たせるようにすると、シール材特有のスティックスリップが無く、安定して薬液を吐出することができるという利点がある。一般的にはシール材を用いないと、間接媒体の漏出や駆動室内への気体の混入が発生しやすくシール性が劣るという欠点があるが、ピストンと筒体との間に設けられた可撓性カバー部材によりシール室を形成することによってその欠点を無くし、安定した薬液の吐出を維持しながら薬液供給装置の耐久性を向上させることができる。
【００２６】
ベローズと筒体と可撓性カバー部材とによりユニット化されたポンプ組立体をポンプケースに対して着脱自在に装着するようにしたので、ポンプ組立体の取り付けと取り外し作業を容易に行うことができ、ポンプ組立体の保守点検や交換作業を短時間で行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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の外観を示す斜視図であり、図２は図１における矢印２方向から見た薬液供給装置の平面図であり、図３は図１の先端側半分の部分を示す拡大断面図であり、図４は図１の後端側半分を示す拡大断面図であり、図５は薬液供給装置の分解断面図である。
【００２８】
薬液供給装置１０は、図１に示されるように、それぞれ円筒形状の液体流入部１１と液体吐出部１２が一体に設けられたほぼ直方体形状のポンプケース１３を有し、このポンプケース１３は駆動ユニット１４に着脱自在に装着される。駆動ユニット１４はほぼ直方体形状のユニットハウジング１５と、これの先端部に固定されるほぼ直方体の接続ケース１６とを有しており、ユニットハウジング１５の後端にはアダプタ１７を介して電動モータ１８が取り付けられるようになっている。図１に示されるように、電動モータ１８はアダプタ１７の後端側のフランジ部に取り付けられるボルト１９ａによりアダプタ１７に締結され、ユニットハウジング１５はアダプタ１７の先端側のフランジ部に取り付けられるボルト１９ｂによりアダプタ１７に締結され、接続ケース１６はユニットハウジング１５の先端面にボルト１９ｃにより締結される。ポンプケース１３は接続ケース１６の先端面にポンプケース１３の先端面側から挿入されるボルト２０により締結されるようになっており、ボルト２０を緩めるとポンプケース１３は駆動ユニット１４から分離される。
【００２９】
図１に示されるように、ポンプケース１３から電動モータ１８まで一直線状に直列となっており、ポンプケース１３側を薬液供給装置１０の先端部とし、電動モータ１８側を薬液供給装置１０の基端部ないし後端部とする。
【００３０】
ポンプケース１３内には、図３に示されるように、基端部側が開口された収容室２１が形成されている。液体流入部１１はポンプケース１３の液体流入口１１ａを介して収容室２１に連通し、液体吐出部１２はポンプケース１３の液体吐出口１２ａを介して収容室２１に連通している。液体流入部１１にはコネクタ２２が止めねじ２３により締結されるようになっており、コネクタ２２には図示しない供給側流路が接続される。液体流入部１１内には供給側流路から収容室２１内への薬液の流れを許容し、逆方向の流れを阻止する２つの逆止弁２４が組み込まれている。液体吐出部１２にはコネクタ２５が止めねじ２６により締結されるようになっており、コネクタ２５には図示しない吐出側流路が接続される。液体吐出部１２内には収容室２１内から吐出側流路への薬液の流れを許容し、逆方向の流れを阻止する２つの逆止弁２７が組み込まれている。
【００３１】
ポンプケース１３内には、図３に示されるように、ポンプ組立体３０が着脱自在に装着されている。ユニットハウジング１５内には電動モータ１８を駆動源としてモータシャフトの回転運動をポンプ組立体３０の直線方向のポンプ運動に変換するための動力変換機構が組み込まれている。図４に示されるように、モータシャフト３１はアダプタ１７内に軸受３２により回転自在に支持される円筒形状のジョイント３３に固定ねじ３４により固定され、ジョイント３３にはこれの軸方向のずれを防止するために軸受３２に当接するナット３５が固定ねじ３４ａにより固定される。ユニットハウジング１５内には駆動軸３６が軸方向に往復動自在に装着され、駆動軸３６は中空軸部３６ａとこの基端部に一体に設けられたフランジ部３６ｂとを有し、中空軸部３６ａの先端部は接続ケース１６内に突出している。フランジ部３６ｂにはユニットハウジング１５内に設けられた複数のガイドロッド３７が貫通し、ガイドロッド３７により駆動軸３６は軸方向移動が案内される。ジョイント３３に固定されるボールねじ軸３８にねじ結合されるボールナット３９がフランジ部３６ｂに締結される固定金具３６ｃにより駆動軸３６に固定されており、固定金具３６ｃにもガイドロッド３７が貫通している。ボールねじ軸３８によりモータシャフト３１の回転はボールナット３９を介して駆動軸３６の直線運動に変換される。接続ケース１６には、図３に示すように、中空軸部３６ａを軸方向に往復動自在に支持する環状ガイド１６ａが装着されている。
【００３２】
図３に示されるように、ポンプ組立体３０はピストン４１が軸方向に摺動自在に組み込まれる筒体４２を有し、筒体４２の先端部には軸方向に弾性変形自在のポンプベローズつまりベローズ４３が取り付けられている。ベローズ４３は先端側のディスク部４３ａと基端側の環状部４３ｂとこれらの間の弾性変形自在の蛇腹部４３ｃとを有し、環状部４３ｂから後方に向けて突出した円筒形状の嵌合部４３ｄが筒体４２の先端部４２ａに嵌合されている。嵌合部４３ｄに当接して筒体４２にねじ結合される止めねじ４４によりベローズ４３は筒体４２の先端部４２ａに取り付けられる。なお、筒体４２は内周面および外周面がいずれも円形となっているが、筒体４２は円筒形状に限られず、多角形の筒体とすることも可能である。
【００３３】
ピストン４１はピストン本体部４１ａとこれよりも小径の基端部４１ｂとを有している。筒体４２の内側にはウエアーリング４５が装着されており、ピストン本体部４１ａはウエアーリング４５の内周面および筒体４２の内周面に摺動接触する摺動面４６を有している。ただし、ウエアーリング４５を用いないようにしても良い。ピストン４１の先端にはピストン４１とベローズ４３の先端部を構成するディスク部４３ａとを連結するための連結ロッド４０が設けられており、この連結ロッド４０はピストン本体部４１ａよりも小径となっている。連結ロッド４０はピストン４１と一体に形成するようにしても良く、連結ロッド４０をピストン４１に取り付けるようにしても良い。
【００３４】
ベローズ４３によりその外側に液体流入口１１ａと液体吐出口１２ａに連通するポンプ室４７が区画形成され、ベローズ４３の内部には油等の液体からなる非圧縮性の間接媒体４８が封入される駆動室４９が形成される。これにより、ピストン４１がディスク部４３ａの方向に前進移動すると、ベローズ４３は軸方向に膨張する方向に弾性変形してポンプ室４７を収縮させる。これとは逆に、ピストン４１が後退移動すると、ベローズ４３は軸方向に収縮する方向に弾性変形してポンプ室４７を膨張させる。図５に示されるように、液体流入部１１には薬液タンク５１内に収容されたレジスト液等の薬液を案内する供給側流路２８が接続されるようになっており、ポンプ室４７が膨張すると液体流入部１１から逆止弁２４を介して薬液がポンプ室４７内に薬液が流入する。一方、液体吐出部１２にはノズル５２が設けられた吐出側流路２９が接続されるようになっており、ポンプ室４７が収縮するとポンプ室４７内の薬液は液体吐出部１２から逆止弁２７を介してノズル５２に吐出される。
【００３５】
図３に示されるように、ポンプ室４７内からの薬液の漏出を防止するためにポンプケース１３の段部と止めねじ４４の端面との間にシール材５３ａが挟み込まれている。ベローズ４３の嵌合部４３ｄと筒体４２の先端部４２ａとの間には、駆動室４９内の間接媒体４８が漏出するのを防止するためにシール材５３ｂが挟み込まれている。
【００３６】
ピストン４１の小径の基端部４１ｂと筒体４２との間には、軸方向に弾性変形自在の可撓性カバー部材としてのベローズカバー５４が取り付けられている。このベローズカバー５４の内部は、ピストン４１の摺動面４６に連なるとともに非圧縮性の間接媒体４８ａが封入されるシール室５５となっている。基端部４１ｂをピストン本体部４１ａと同一径とすると、ベローズカバー５４の外径が大きくなるが、基端部４１ｂをピストン本体部４１ａよりも小径とすることによってベローズカバー５４の外径を小さくすることができる。なお、シール室５５内に封入される間接媒体４８ａとしては、駆動室４９に封入される間接媒体４８と同種のものが使用されているが、間接媒体４８と間接媒体４８ａとを異種の液体としても良い。
【００３７】
ベローズカバー５４は先端側と後端側の固定リング部５４ａ，５４ｂとこれらの間の蛇腹部５４ｃとを有している。固定リング部５４ａは筒体４２の内部に組み込まれて先端面が筒体４２の段部に当接するとともにスナップリング５６ａにより筒体４２に固定されている。固定リング部５４ａはスナップリング５６ｂにより筒体４２の内部に固定されたリテーナ５７の円筒部の外側に嵌合されており、リテーナ５７の円筒部には、間接媒体４８ａがリテーナ５７の内側から外側に入り込むように、内側と外側とを連通させる貫通孔５７ａが形成されている。固定リング部５４ａの外周面に形成された環状溝には、固定リング部５４ａと筒体４２との間からの間接媒体４８ａの漏れを防止するためのシール材５３ｃが装着されている。固定リング部５４ｂと基端部４１ｂとの間から間接媒体４８ａが漏れるのを防止するために、基端部４１ｂに形成された環状溝にはシール材５３ｄが装着されている。
【００３８】
筒体４２に形成された段部とリテーナ５７の間には、ピストン４１の外周面に接触して筒体４２とピストン４１との間をシールするシール材５８が装着されており、このシール材５８は往復動するピストン４１のピストン本体部４１ａの摺動面４６に摺動接触する。ただし、ピストン本体部４１ａの外周面に環状溝を形成し、その環状溝にシール材５８を装着するようにしても良く、その場合にはシール材５８はピストン４１の往復動時に筒体４２の内周面に摺動接触する。シール材５８としては、シール材５３ａ，５３ｂと同様に断面形状が円形となったＯリングが使用されているが、円形以外の断面形状となったシール材等他のタイプのシール材を用いるようにしても良い。
【００３９】
ピストン４１を駆動軸３６の中空軸部３６ａに連結するために、ピストン４１の基端部４１ｂには連結具５９が取り付けられている。連結具５９は基端部４１ｂに取り付けられるねじ軸部５９ａが一端部に設けられ、中空軸部３６ａに取り付けられるねじ軸部５９ｂが他端部に設けられ、中央部分にはねじ軸部５９ａ，５９ｂよりも大径円板形状の操作つまみ５９ｃが設けられている。ポンプ組立体３０は連結具５９により駆動軸３６に連結されるようになっており、モータシャフト３１の回転により軸方向に往復動する駆動軸３６は、連結具５９を介してピストン４１を駆動する。
【００４０】
ベローズ４３の蛇腹部４３ｃはそれぞれ断面円弧状の内側部と外側部とこれらの間の径方向部とを有している。これに対し、ベローズカバー５４の蛇腹部５４ｃはそれぞれ断面ほぼ四角形の内側部と外側部とこれらの間の径方向部とを有している。ただし、ベローズ４３としては蛇腹部４３ｃの断面形状が蛇腹部５４ｃと同様のものを使用するようにしても良く、ベローズカバー５４としてはその蛇腹部５４ｃの断面形状が蛇腹部４３ｃと同様のものを使用するようにしても良い。
【００４１】
ベローズ４３はフッ素樹脂であるテトラ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）により形成されているが、ＰＦＡに限られず、弾性変形する材料であれば、他の樹脂材料やゴム材料あるいは金属材料等の可撓性材料をベローズ４３の素材として用いるようにしても良い。ベローズカバー５４はＰＦＡにより形成されているが、弾性変形する材料であれば、ベローズ４３と同様にどのような材料でも良い。薬液がレジスト液の場合には、ポンプケース１３等のように薬液が接触する部分の材料としてはレジスト液と反応しない材料を用いることが望ましい。
【００４２】
ベローズ４３の蛇腹部４３ｃは、径方向に蛇行しているので軸方向の位置によって内径が相違している。蛇腹部４３ｃの軸方向全体の平均有効径をＤ１とすると、この平均有効径Ｄ１はピストン本体部４１ａの摺動面４６の外径Ｄ２とほぼ同一（Ｄ１＝Ｄ２）に設定されている。したがって、蛇腹部４３ｃの平均有効面積とピストン４１の断面積はほぼ同一に設定されており、ピストン４１が軸方向に往復動されベローズ４３の蛇腹部４３ｃが軸方向に弾性変形するときには、駆動室４９内の容積は一定の容積となる。これにより、ピストン４１の往復動時にはベローズ４３の蛇腹部４３ｃは軸方向のみに変形し、径方向には変形しない。
【００４３】
平均有効径Ｄ１の外径Ｄ２に対するほぼ同一径には、ピストン４１の軸方向往復動時に蛇腹部４３ｃが径方向に僅かに変形してもベローズ４３の耐久性を損なわない程度であれば許容誤差が含まれる。ピストン４１の摺動面４６と筒体４２の内周面との間の隙間は、例えば0.5ｍｍあるいはこれ以下の僅かな隙間に設定されており、蛇腹部４３ｃの平均有効径Ｄ１を筒体４２の内周面と同一に設定しても、ピストン４１の往復動時には蛇腹部４３ｃは径方向には殆ど変形することなく、ベローズ４３の耐久性を維持することができる。したがって、外径Ｄ２の許容誤差には、筒体４２の内径の寸法も含まれることになる。
【００４４】
ベローズ４３と同様にベローズカバー５４の蛇腹部５４ｃの軸方向全体の平均有効径をＤ３とすると、この平均有効径Ｄ３はピストン４１の摺動面４６の外径Ｄ２とほぼ同一（Ｄ１＝Ｄ２＝Ｄ３）に設定されている。したがって、蛇腹部５４ｃの平均有効面積とピストン４１の断面積はほぼ同一に設定されており、ピストン４１が軸方向に往復動されて、ベローズカバー５４の蛇腹部５４ｃが軸方向に弾性変形するときには、シール室５５内の容積は一定の容積となる。これにより、ピストン４１の往復動時には蛇腹部５４ｃは軸方向のみに変形し、径方向には変形しない。平均有効径Ｄ３の外径Ｄ２に対するほぼ同一径には、蛇腹部４３ｃと同様に、ピストン４１の軸方向往復動時に蛇腹部５４ｃが径方向に僅かに変形してもベローズカバー５４の耐久性を損なわない程度であれば許容誤差が含まれる。
【００４５】
ピストン４１は連結ロッド４０によりベローズ４３のディスク部４３ａに連結されているので、ベローズ４３はその先端部が自重により下方に変位したり、ポンプ室４７内の薬液の流れによって傾くことが防止される。また、ピストン４１の移動ストロークとベローズ４３の伸縮ストロークとを正確に一致させることができ、蛇腹部４３ｃが部分的につぶれたり伸びたりすることがなく、蛇腹部４３ｃにおける不均一な伸縮の発生を防止することができる。これにより、ベローズ４３の耐久性を向上させることができる。
【００４６】
この薬液供給装置１０は駆動室４９内の間接媒体４８をピストン４１により加圧してベローズ４３を軸方向に膨張収縮させるようにしたので、駆動室４９の圧力を高めることができる。駆動室４９内の間接媒体４８はシール材５８によりシールされるが、ピストン４１により駆動室４９を加圧してポンプ室４７の圧力が高くなると、ピストン４１の外周面つまり摺動面４６に付着した間接媒体４８が駆動室４９の圧力によりそのままシール材５８と摺動面４６のごく僅かな隙間を通過して筒体４２の開口端に向けて漏出するおそれがある。つまり、ピストン４１が薬液を吐出する方向に駆動されると、駆動室４９の間接媒体４８を介してベローズ４３が伸びてポンプ室４７の容積が小さくなる。このときには、液体吐出口１２ａおよびこれに接続される配管等のポンプ二次側の抵抗と、薬液の粘性や流量によりポンプ室４７内に圧力が発生し、その圧力がベローズ４３を介して間接媒体４８に伝えられるので、駆動室４９の圧力が高くなる。
【００４７】
しかし、駆動室４９の圧力が高くなることに起因しピストン本体部４１ａの外周面に付着している間接媒体４８が外部に漏れても、漏れた間接媒体４８は、シール室５５内の間接媒体４８ａに取り込まれることになり、装置の外部に漏出することはない。ベローズカバー５４は摺動部を有していないので、ピストン４１とウエアーリング４５の間から漏れた間接媒体４８がシール室５５から外部へ漏出したり飛散することを防止できる。
【００４８】
ピストン４１を後退移動させてポンプ室４７の容積を大きくする際に駆動室４９内の間接媒体４８が負圧状態となっても、ピストン４１の基端部４１ｂはベローズカバー５４により外部から遮蔽されており、シール室５５内に封入された間接媒体４８ａが駆動室４９内に逆流して入り込んだとしても、外部の空気が駆動室４９内に混入することはない。しかも、気体に比べて液体等の間接媒体４８は分子量が大きいので、シール材５８と摺動面４６の間の微細な隙間を通り難く、シール室５５から駆動室４９へ入り込む間接媒体４８ａの量は少なくなる。このように、液体等の間接媒体４８ａをシール室５５内に封入することにより、液体吐出口１２ａからの薬液の吐出精度を長期間にわたり高精度に維持することができる。つまり、特許文献４のように外部の周囲空気が駆動室に入り込むことはない。
【００４９】
さらに、ピストン４１の摺動面４６と筒体４２の内周面との間をシールするシール材５８を境としてこれの軸方向両側に非圧縮性の間接媒体４８，４８ａが満たされているので、シール材５８と摺動面４６の外周面には薄膜状となった間接媒体４８，４８ａが介在することになり、シール材５８の潤滑性が高められ、シール材５８の摩耗が防止される。これにより、シール材５８の耐久性が向上し、装置の寿命を長くすることができる。
【００５０】
また、シール材５８が長期使用により磨耗してシール性が低下しても、駆動室４９に空気が混入することを防止することができ、ピストン４１の往復動ストロークとベローズ４３の弾性変形により定まる薬液の吐出量とを高精度に対応させることができる。したがって、液晶用ガラス基板にフォトレジスト液を塗布する場合には、一定量のフォトレジスト液を高い精度でノズル５２から吐出することができる。
【００５１】
図６（Ａ）は接続ケース１６を示す側面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）における６Ｂ−６Ｂ線断面図である。
【００５２】
ポンプ組立体３０を新品と交換したり、ポンプ組立体３０の保守点検を行う場合には、図５に示されるようにポンプケース１３と駆動ユニット１４とを分離することによりポンプ組立体３０を薬液供給装置１０から取り外すことになる。そのときには、操作つまみ５９ｃを操作して連結具５９をポンプ組立体３０とともに回転させることにより、ねじ軸部５９ｂと駆動軸３６の雌ねじ部３６ｄとのねじ結合を解いてピストン４１を駆動軸３６から分離する。
【００５３】
ピストン４１と駆動軸３６との分離作業を容易に行い得るようにするために、図６に示されるように、連結具５９の操作つまみ５９ｃの位置に対応させて接続ケース１６の側壁には開口窓６１が形成されており、操作つまみ５９ｃは開口窓６１を介して外部に露出されるようになっている。接続ケース１６には開口窓６１を覆うカバー６２が着脱自在に装着されている。カバー６２は、接続ケース１６の正面を覆う正面壁６２ａと両側面を覆う側面壁６２ｂとを有し、断面ほぼコの字形状となっている。側面壁６２ｂの先端には貫通孔６３が形成された舌部６２ｃが設けられ、貫通孔６３に対応させて接続ケース１６にはねじ孔６４が形成されており、このねじ孔６４にねじ結合するねじ部材６５によりカバー６２が締結されるようになっている。
【００５４】
図６はカバー６２が接続ケース１６から取り外されて操作つまみ５９ｃが外部に露出された状態を示しており、この状態のもとで操作つまみ５９ｃを回転させると、連結具５９を駆動軸３６から分離することができる。これにより、接続ケース１６をユニットハウジング１５から取り外すことなく、ポンプケース１３を接続ケース１６から取り外した状態のもとで操作つまみ５９ｃを回転させることにより容易にポンプ組立体３０を内部から取り出すことができるとともにポンプ組立体３０をポンプケース１３内に組み込むことができる。
【００５５】
ポンプ組立体３０の取り外しと組み込み操作を行う際には、間接媒体４８はベローズ４３の駆動室４９内に封入されており、間接媒体４８ａはベローズカバー５４のシール室５５内に封入されているので、間接媒体４８，４８ａが外部に流れ出すことがなく、作業者の手に液体が付着したり、装置周辺に液体を飛散させたりすることがない。しかも、ポンプ組立体３０を１つのユニットとして着脱することができるので、短時間でポンプ組立体３０を容易に交換することができ、薬液供給装置１０を有する生産ラインにおけるポンプ停止時間を短縮することができる。
【００５６】
図１に示すように、ユニットハウジング１５の側面にはセンサ取付溝６６が長手方向に延びて形成されており、センサ取付溝６６には磁気センサ６７が装着されるようになっている。この磁気センサ６７は、図４に示されるように、駆動軸３６に取り付けられるマグネット６８の磁力に感応して信号を出力する。磁気センサ６７は駆動軸３６が原点位置つまり基準位置となったことを検出するために使用されており、磁気センサ６７からの信号により駆動軸３６の直線往復動ストロークを一定にすることができる。なお、駆動軸３６の前進限位置と後退限位置に対応させて２つ磁気センサ６７をセンサ取付溝６６に装着するようにしても良い。
【００５７】
駆動軸３６の原点位置を検出するために、発光素子と受光素子を有する光センサを用いる場合には、駆動ユニット１４内にセンサの接続端子が露出することになり、ベローズ４３やベローズカバー５４が破損して液体が駆動ユニット１４内に流入すると、センサの接続電極等に液体が飛散するおそれがある。このため、間接媒体として可燃性の液体が使用されると、接続電極に飛散した液体により接続電極から引火する危険性がある。これに対し、原点センサとして磁気センサ６７を使用すると、磁気センサ６７を駆動ユニット１４の外面に取り付けることができるので、磁気センサ６７はユニットハウジング１５の隔壁により駆動ユニット１４内から隔離される。これにより、安全に使用することができる薬液供給装置が得られる。
【００５８】
この薬液供給装置１０を用いて薬液タンク５１内の薬液をノズル５２から吐出させる場合には、薬液供給装置１０は、通常、図１に示されるように接続ケース１６の背面に形成されたねじ孔７２にねじ結合されるねじ部材により水平の支持台に据え付けられる。このように薬液供給装置１０を水平に設置すると、薬液タンク５１からノズル５２に向けて薬液は垂直方向に流れるので、薬液タンク５１からノズル５２に向かう薬液内に気泡が含まれていても、気泡がポンプ室４７や逆止弁２４，２７に捕捉されることが防止される。
【００５９】
この薬液供給装置１０は、ポンプケース１３から電動モータ１８まで一直線状に直列となっているので、幅寸法が小さくなっており、薬液供給装置１０の両側の限られたスペースに他の機器を配置することができる。
【００６０】
ノズル５２から薬液を吐出するには、電動モータ１８のモータシャフト３１を回転させることによりピストン４１を後退移動させて薬液タンク５１内の薬液をポンプ室４７内に吸入する動作と、モータシャフト３１を逆転させることによりピストン４１を前進移動させてポンプ室４７内の薬液をノズル５２に向けて吐出する動作とを繰り返すことになる。ピストン４１の前進移動ストロークは、磁気センサ６７により検出されるピストン４１および駆動軸３６の原点位置から所定の回転数だけモータシャフト３１を回転することにより設定される。
【００６１】
ピストン４１の前進および後退移動によりベローズ４３は軸方向に膨張収縮し、それに対応した容積でポンプ室４７は膨張収縮してポンプ動作が行われる。このポンプ動作時においては、駆動室４９内に封入された間接媒体４８を介してベローズ４３が膨張収縮するので、ベローズ４３は間接媒体４８により径方向に変形することなく、平均半径を保持しつつピストン４１の移動ストロークに対応したストロークで軸方向に弾性変形する。これにより、駆動軸３６の移動ストロークに対応した量の薬液をノズル５２から吐出することができる。駆動室４９内の間接媒体４８がシール材５８を介してシール室５５内に漏入しても、シール室５５はベローズカバー５４により外部から遮断されているので、間接媒体４８，４８ａが外部に漏出することが防止される。
【００６２】
シール材５８の劣化等に起因してポンプ組立体３０を交換する場合には、ポンプ組立体３０をポンプケース１３および接続ケース１６内から取り外すことになる。この取り外し作業においては、ポンプケース１３を駆動ユニット１４から分離した状態のもとで、開口窓６１から操作つまみ５９ｃによって連結具５９を回転させて連結具５９と駆動軸３６との連結を解くことにより、ユニット化されたポンプ組立体３０を短時間で取り出すことができる。このときには、ポンプ組立体３０の内部の液体はシールされているので、作業者の手に液体が付着したり、装置周囲に液体から飛散したりすることがない。
【００６３】
図７および図８は本発明の他の実施の形態である薬液供給装置の一部を示す断面図であり、図７および図８には前述した薬液供給装置を示す図３と同様の部分が示されている。図７および図８においては前述した薬液供給装置における部材と共通する部材には同一の符号が付されており、重複した説明は省略する。
【００６４】
図７に示される薬液供給装置１０においては、ピストン４１とディスク部４３ａとの間を連結ロッド４０により連結することなく、ピストン４１の軸方向移動は間接媒体４８のみによりベローズ４３の伸縮動作に変換される。このように、図３に示した連結ロッド４０を用いないようにしても良い。
【００６５】
図８に示される薬液供給装置１０においては、筒体４２とピストン４１の基端部４１ｂとの間に可撓性カバー部材としてダイヤフラムカバー７１が取り付けられており、このダイヤフラムカバー７１の内部にシール室５５が形成されている。ダイヤフラムカバー７１は筒体４２に固定される先端部と基端部４１ｂに固定される後端部との間に断面Ｓ字形状に蛇行した湾曲部７１ａを有しており、ピストン４１の軸方向往復動に際してダイヤフラムカバー７１は軸方向に弾性変形してピストン４１に追従する。このように、シール室５５を形成するための可撓性カバー部材としては、ベローズタイプのカバー５４を用いるようにしても、ダイヤフラムタイプのカバー７１を用いるようにしても良い。
【００６６】
それぞれの薬液供給装置１０においては、ポンプケース１３に設けられた液体流入部１１と液体吐出部１２の内部に逆止弁２４，２７が組み込まれているが、ポンプケース１３に逆止弁２４，２７を組み込むことなく、ポンプケース１３に接続される供給側流路２８と吐出側流路２９にそれぞれ逆止弁２４，２７を設けるようにしても良い。また、逆止弁２４，２７に代えて電気信号により流路を開閉するソレノイドバルブや、モータ駆動バルブ、空気圧により作動するエアオペレイトを用いるようにしても良い。
【００６７】
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、ピストン４１を電動モータ１８により駆動するようにしているが、駆動手段としては電動モータ１８に限らず、空気圧シリンダ等の他の駆動手段を使用するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一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２】図１における矢印２方向から見た薬液供給装置の平面図である。
【図３】図１の先端側半分の部分を示す拡大断面図である。
【図４】図１の後端側半分を示す拡大断面図である。
【図５】薬液供給装置の分解断面図である。
【図６】（Ａ）は薬液供給装置の接続ケースを示す側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）における６Ｂ−６Ｂ線断面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態である薬液供給装置の一部を示す断面図であり、前述した薬液供給装置を示す図３と同様の部分が示されている。
【図８】本発明のさらに他の実施の形態である薬液供給装置の一部を示す断面図であり、前述した薬液供給装置を示す図３と同様の部分が示されている。
【符号の説明】
【００６９】
１０      薬液供給装置
１１      液体流入部
１２      液体吐出部
１３      ポンプケース
１４      駆動ユニット
１５      ユニットハウジング
１６      接続ケース
１８      電動モータ
３０      ポンプ組立体
３１      モータシャフト
３６      駆動軸
３６ａ    中空軸部
３８      ボールねじ軸
３９      ボールナット
４０      連結ロッド
４１      ピストン
４１ａ    ピストン本体部
４１ｂ    基端部
４２      筒体
４３      ベローズ
４３ｃ    蛇腹部
４６      摺動面
４７      ポンプ室
４８，４８ａ    間接媒体
４９      駆動室
５４      ベローズカバー（可撓性カバー部材）
５５      シール室
５９      連結具
５９ｃ    操作つまみ
６１      開口窓
６２      カバー
６７      磁気センサ
７１      ダイヤフラムカバー（可撓性カバー部材）
【図１】
0004585563.tif 000002
【図２】
0004585563.tif 000003
【図３】
0004585563.tif 000004
【図４】
0004585563.tif 000005
【図５】
0004585563.tif 000006
【図６】
0004585563.tif 000007
【図７】
0004585563.tif 000008
【図８】
0004585563.tif 000009