(57)【要約】【課題】液剤への帯電効率の低下を回避しながら、金属イオンによる液剤の汚染を抑制する。【解決手段】静電噴霧装置は、高電圧発生器３３が設けられたボディ１０と、非金属材料からなり、ボディ１０の先端に設けられて回転駆動される回転霧化頭２２と、導電材料からなり、高電圧発生器３３に導通可能に接続された状態でボディ１０内に配され、回転霧化頭２２に液剤を供給する供給管３０とを備えている。供給管３０は導電材料からなるので、液剤は供給管３０を通過する間に、効率良く帯電する。回転霧化頭２２は非金属材料からなるので、回転霧化頭２２に付着した液剤は、金属イオンによって汚染されることはない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧発生器が設けられたボディと、
非金属材料からなり、前記ボディの先端に設けられて回転駆動される回転霧化頭と、
導電材料からなり、前記高電圧発生器に導通可能に接続された状態で前記ボディ内に配され、前記回転霧化頭に液剤を供給する供給管とを備えていることを特徴とする静電噴霧装置。
【請求項２】
軸線を略鉛直方向に向けた前記供給管の上端部に形成され、前記ボディに固定されることで前記供給管を前記ボディから吊り下げた状態にする固定部と、
前記回転霧化頭を回転駆動するためのタービン機構と、
前記供給管を包囲するように配され、下端部に前記回転霧化頭が固着されることで前記タービン機構を構成する筒状の駆動軸と、
前記高電圧発生器の下方において前記駆動軸の外周面上端部と対向するように配置され、前記駆動軸の回転数を検出するセンサと、
軸線を略水平に向けた状態で前記センサの上方に配置され、下流端が前記供給管の上端部に接続された導入管とを備えており、
前記高電圧発生器が、前記導入管の上方に配置されていることを特徴とする請求項１記載の静電噴霧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電噴霧装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ボディ内に、液剤供給路とタービン機構と高電圧発生器とを設け、ボディの先端に、タービン機構によって回転駆動される回転霧化頭を設け、液剤供給路を通して回転霧化頭に供給した液剤を、高電圧発生器により帯電させた状態で噴霧して被塗物に塗布する静電噴霧装置が開示されている。この静電噴霧装置では、金属製の回転霧化頭に高電圧を印加し、この回転霧化頭に液剤を接触させることで、液剤を帯電させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−０８２０６３号公報
【特許文献２】特開２００１−２７６６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の静電噴霧装置では、回転霧化頭から噴霧された液剤の一部が、回転霧化頭の外面に付着することは避けられない。ところが、回転霧化頭は金属製であるため、回転霧化頭の外面に付着した液剤は、金属イオンにより汚染され、その汚染度合いは時間が経過するのに伴って増大していく。金属イオンによる汚染の進んだ液剤が回転霧化頭から被塗物に落下した場合、被塗物に悪影響を及ぼすことが懸念される。特に、半導体デバイスの製造において、回転霧化頭に付着して汚染された洗浄液がデバイス上に落下することや、回転霧化頭に付着して汚染されたコーティング液がデバイス上に落下することは、重大な問題となる。
【０００５】
このような金属イオンによる液剤の汚染を回避する手段としては、特許文献２に記載されているように、回転霧化頭を、合成樹脂材などの不導体とする構造が考えられる。しかし、回転霧化頭を不導体にした場合、回転霧化頭に高電圧を印加して液剤を帯電させる際の帯電効率が低くなる。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、液剤への帯電効率の低下を回避しながら、金属イオンによる液剤の汚染を抑制することを目的とする。
【０００６】
また、上記以外の課題としては、回転霧化頭に金属等の導電物質を用いると、回転霧化頭の先端部に高電圧がかかり、その結果、回転霧化頭からのフリーイオンによって、被塗物に悪影響を及ぼす虞がある。特に、半導体デバイスの製造においては、フリーイオンによって半導体デバイスを破損させる可能性もある。さらに、回転霧化頭に金属等の導電物質を用いると、回転霧化頭の先端からの放電を防止するための対策が必要となる。具体的には、回転霧化頭からの電流等を読み取って、異常があった場合に、高電圧の印加を停止させるための制御装置を設ける必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、高電圧発生器が設けられたボディと、非金属材料からなり、前記ボディの先端に設けられて回転駆動される回転霧化頭と、導電材料からなり、前記高電圧発生器に導通可能に接続された状態で前記ボディ内に配され、前記回転霧化頭に液剤を供給する供給管とを備えているところに特徴を有する。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、軸線を略鉛直方向に向けた前記供給管の上端部に形成され、前記ボディに固定されることで前記供給管を前記ボディから吊り下げた状態にする固定部と、前記回転霧化頭を回転駆動するためのタービン機構と、前記供給管を包囲するように配され、下端部に前記回転霧化頭が固着されることで前記タービン機構を構成する筒状の駆動軸と、前記高電圧発生器の下方において前記駆動軸の外周面上端部と対向するように配置され、前記駆動軸の回転数を検出するセンサと、軸線を略水平に向けた状態で前記センサの上方に配置され、下流端が前記供給管の上端部に接続された導入管とを備えており、前記高電圧発生器が、前記導入管の上方に配置されているところに特徴を有する。
【発明の効果】
【０００９】
＜請求項１の発明＞
回転霧化頭に供給される液剤は、供給管を通る間に帯電されるのであるが、供給管は、導電材料であって高電圧発生器に接続されているので、帯電効率に優れている。供給管は液剤の流路であるから、供給管の内部に液剤が長時間に亘って滞留することはない。したがって、供給管が金属製であっても、供給管内を流れる液剤が金属イオンによって著しく汚染されることはない。また、回転霧化頭は非金属材料であるから、噴霧されて回転霧化頭の外面に付着した液剤は、金属イオンによって汚染されることはない。本発明によれば、液剤への帯電効率の低下を回避しながら、金属イオンによる液剤の汚染を抑制することができる。
【００１０】
また、回転霧化頭を非金属材料とすれば、回転霧化頭に電圧がかからないため、回転霧化頭からフリーイオンが発生することがない。したがって、本発明装置を、半導体デバイスの製造工程に用いた場合には、必要以上のフリーイオンによって半導体デバイスを破損させることを回避することが可能である。また、回転霧化頭を非金属材料にすれば、回転霧化頭先端からの放電の可能性がないため、回転霧化頭の先端からの放電防止対策として高電圧を停止させるための制御装置が不要である。
【００１１】
＜請求項２の発明＞
本発明の静電噴霧装置は、供給管をボディに吊り下げた状態で支持する構造とした上で、供給管の上端部に接続された導入管と、高電圧発生器とを、センサの上方に配置している。このような位置関係において、センサの位置を変更せずに、高電圧発生器を導入管よりも下方に配置しようとした場合、導入管の位置を高くして、センサと導入管との間に高電圧発生器を配置するスペースを確保する必要がある。導入管の位置を高くするためには、供給管の上端部の位置も高くしなければならないが、これは、供給管の鉛直方向の長さを長くすることを意味する。ボディに吊り下げられている供給管は、長くなるほど、タービン機構の回転運動に起因する軸ブレを生じ易い。
【００１２】
そこで、本発明では、高電圧発生器を導入管の上方に配置した。この構成によれば、センサと導入管との間に高電圧発生器を配置するスペースを確保する必要がないため、導入管の位置と供給管の上端部の位置を高くする必要がない。したがって、供給管の鉛直方向の長さを最小寸法に抑えることができる。これにより、タービン機構の回転運動に起因する供給管の軸ブレが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１の断面図
【図２】液剤の供給経路をあらわす部分断面図
【図３】実施形態１において、液剤の供給経路を構成する導入管と高電圧発生器の位置関係と、この位置関係に基づいて設定された供給管の長さをあらわす概略断面図
【図４】仮想構造において、液剤の供給経路を構成する導入管と高電圧発生器の位置関係と、この位置関係に基づいて設定される供給管の長さをあらわす概略断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１〜図４を参照して説明する。本実施形態の静電噴霧装置は、半導体デバイス（図示省略）の製造工程において洗浄やコーティングを行うために用いられる。静電噴霧装置は、ボディ１０と、ボディ１０の下端部に設けられて液剤（洗浄液やコーティング液）を下向きに噴霧するための回転霧化頭２２と、回転霧化頭２２を回転駆動するタービン機構２０と、タービン機構２０の回転数（回転速度）を検出するためのセンサ４１と、回転霧化頭２２に液剤を供給するための供給管３０と、供給管３０に液剤を供給するための導入管２８と、液剤を帯電させるための高電圧発生器３３とを備えて構成されている。
【００１５】
図１に示すように、ボディ１０は、複数の部品を組み付けて構成されている。ボディ１０は、軸線を上下方向（鉛直方向）に向けた本体部１１と、本体部１１の上端部から後方（図１における左方）へ突出するマニホールド部１２とからなり、側方から視ると全体として略Ｌ字形に屈曲した形状である。
【００１６】
本体部１１は、非金属材料（絶縁性材料）からなり、本実施形態では、フッ素樹脂（ＰＦＡ）が用いられている。本体部１１の内部は、タービン機構２０の全体と、供給管３０の全体と、導入管２８の前端部と、センサ４１の前端部と、回転霧化頭２２の下端部以外の部分を収容するための収容空間１３となっている。本体部１１の上端部には、本体部１１を構成する支持部材１４と、同じく本体部１１を構成するものであって支持部材１４の上面を覆うカバー１５とが配置されている。支持部材１４の下面は、上記収容空間１３に臨んでいる。支持部材１４とカバー１５との間には、後方へ開放された接続空間１６が構成されている。
【００１７】
マニホールド部１２は、非金属材料（絶縁性材料）からなり、本実施形態では、本体部１１と同じくフッ素樹脂（ＰＦＡ）が用いられている。マニホールド部１２には、マニホールド部１２の後面に開口する複数のエア導入路１７が形成されている。エア導入路１７は、本体部１１に形成した複数のエア流路１８に連通している。これらのエア導入路１７とエア流路１８を通って供給されるエアは、タービン機構２０に回転力を付与するためのタービンエア、又は、回転霧化頭２２から噴霧される液剤のパターンを所定形状に成形するためのパターンエアとして機能する。
【００１８】
タービン機構２０は、軸線を上下方向（鉛直方向）に向けてボディ１０と同軸状に配置された筒状の駆動軸２１を有する。駆動軸２１は、非金属材料（絶縁性材料）からなり、本実施形態では、カーボン繊維が充填されたＰＥＥＫ樹脂が用いられている。駆動軸２１は、収容空間１３内において、軸線周りの回転を可能に、且つ軸線方向（上下方向）への移動を規制された状態で支持されている。この駆動軸２１は、タービンエアの圧力によって高速回転するようになっている。駆動軸２１の下端部には、回転霧化頭２２が駆動軸２１と同軸状に且つ駆動軸２１と一体的に回転するように固着されている。
【００１９】
回転霧化頭２２は、非金属材料（絶縁性材料）からなり、本実施形態では、ボディ１０とは異なる種類のフッ素樹脂（ＰＣＴＦＥ）が用いられている。回転霧化頭２２は、回転霧化頭２２の上面中央部に開口して液剤を流入させる流入室２３と、下方に面するテーパ状の拡散面２４と、流入室２３内の液剤を拡散面２４へ流出させる複数の流出孔２５とを有する周知の形態のものである。回転霧化頭２２の下端部は、ボディ１０の下端よりも下方へ突出している。
【００２０】
回転霧化頭２２に液剤を供給するための手段として、供給ユニット２６が設けられている。図２に示すように、供給ユニット２６は、ボディ１０を構成する支持部材１４と、同じくボディ１０を構成するカバー１５と、供給管３０と、導入管２８と、接続部材３５とを備えて構成されている。支持部材１４には、支持部材１４の後面と下面に開口する略Ｌ字形の連通孔２７が形成されている。連通孔２７の後端部には、軸線を前後方向（水平方向）に向けた導入管２８の前端部が、差し込まれた状態で固着されている。導入管２８は、非金属材料（絶縁性材料）からなり、本実施形態では、支持部材１４と同じくフッ素樹脂（ＰＦＡ）が用いられている。
【００２１】
供給管３０は、軸線を上下方向に向けた円筒形の流路部３１と、流路部３１の上端部外周から張り出したフランジ状の固定部３２とを一体に形成したものである。流路部３１は、その下端部において内径寸法と外径寸法が小さくなっている。供給管３０は、駆動軸２１の中空内に同軸状に配置され、固定部３２を下から貫通させたビス（図示省略）により、支持部材１４の下面に固定されている。支持部材１４に固定された供給管３０は、その上端部においてボディ１０に吊り下げられた状態で支持されている。供給管３０の上端の開口は、支持部材１４の連通孔２７に連通し、供給管３０の下端の開口は回転霧化頭２２の流入室２３に臨んでいる。したがって、導入管２８と連通孔２７と供給管３０は、回転霧化頭２２に液剤を供給するための供給流路を構成している。
【００２２】
供給ユニット２６は、高電圧発生器３３によって液剤を帯電させるための帯電手段としての機能も兼ね備えている。帯電手段は、支持部材１４と、供給管３０と、接続部材３５とを備えて構成される。
【００２３】
支持部材１４には、連通孔２７よりも前方において支持部材１４を上下に貫通する貫通孔３４が形成されている。接続部材３５は、ステンレス製であって上下両端部に雄ネジ部３７が形成されたボルト３６と、同じくステンレス製であって上側の雄ネジ部３７にねじ込まれたナット３８とから構成されている。接続部材３５は、ボルト３６を貫通孔３４に貫通させ、ナット３８を支持部材１４の上面に当接させている。したがって、ナット３８は、接続空間１６内に収容されている。
【００２４】
供給管３０は、導電材料からなり、本実施形態では、接続部材３５と同じ材料であるステンレスが用いられている。供給管３０の固定部３２には、固定部３２の上面に開口する雌ネジ孔３９が形成されており、支持部材１４に貫通した接続部材３５の下側の雄ネジ部３７が、供給管３０の雌ネジ孔３９にねじ込まれて締め付けられている。これにより、接続部材３５は、支持部材１４に固定されているとともに、供給管３０に対して導通可能状態に接続されている。接続部材３５と供給管３０は同一材料であるから、電食が発生する虞はない。
【００２５】
この供給ユニット２６（ボディ１０）には、高電圧発生器３３が、支持部材１４よりも高い位置に配置された状態で取り付けられている。高電圧発生器３３の前端部には端子部４０が設けられている。高電圧発生器３３の端子部４０を含む前端側部分は、接続空間１６内に収容されていて、端子部４０の前端が接続部材３５のナット３８に導通可能に接続（接触）している。この構成により供給管３０に高電圧が印加される。したがって、導入管２８を通して静電噴霧装置に供給された液剤は、供給管３０内を流れる間に、供給管３０の内壁に接触することによって帯電する。
【００２６】
タービン機構２０の駆動軸２１の回転数を検出するためのセンサ４１は、全体として細長い形状であり、軸線を水平方向（前後方向）に向けた状態で、ボディ１０に取り付けられている。センサ４１は、マニホールド部１２と本体部１１を導入管２８と平行に貫通しており、センサ４１の前端の検出部４２が、収容空間１３内に配置されている。検出部４２は、駆動軸２１の上端部外面に対し、後方から対向するように配置されている。
【００２７】
次に、本実施形態の作用を説明する。液剤の噴霧を行う際には、予め、タービン機構２０により回転霧化頭２２を回転駆動させるとともに、導電性の供給管３０には高電圧発生器３３によって高電圧を印加しておく。この状態で、液剤が、導入管２８と連通孔２７と供給管３０の流路部３１を順に通って回転霧化頭２２の流入室２３に供給される。このとき、供給管３０は高電圧を印加されているので、液剤は、供給管３０内を流れる間に流路部３１の内壁面に接触することにより帯電する。静電噴霧装置における液剤の流動経路のうち導電性を有する領域は、供給管３０だけであるから、液剤が帯電するのは、供給管３０を流れる間だけである。帯電状態で流入室２３内に流入した液剤は、流出孔２５を通り、拡散面２４上を放射状に拡散し、拡散面２４の外周縁から霧化状となって下方へ噴霧される。
【００２８】
本実施形態の静電噴霧装置は、高電圧発生器３３が設けられたボディ１０と、非金属材料からなり、ボディ１０の先端に設けられて回転駆動される回転霧化頭２２と、導電材料からなり、高電圧発生器３３に導通可能に接続された状態でボディ１０内に配され、回転霧化頭２２に液剤を供給する供給管３０とを備えている。この構成の技術的意義は、次の通りである。
【００２９】
回転霧化頭２２に供給される液剤は、供給管３０を通る間に帯電されるのであるが、供給管３０は、導電材料であって高電圧発生器３３に接続されているので、帯電効率に優れている。尚、供給管３０が金属製であることから、供給管３０内を流れる液剤が金属イオンにより汚染されることが懸念される。しかし、供給管３０は液剤の流路であるから、供給管３０の内部に液剤が長時間に亘って滞留することはない。したがって、供給管３０が金属製であっても、供給管３０内を流れる液剤が金属イオンによって著しく汚染されることはない。
【００３０】
また、本実施形態のような静電噴霧装置では、回転霧化頭２２から噴霧された液剤の一部が、回転霧化頭２２の外面に付着することは避けられない。ここで、回転霧化頭が従来のように金属製であった場合には、回転霧化頭の外面に付着した液剤が、金属イオンにより汚染されることになり、その汚染度合いは時間が経過するのに伴って増大していく。金属イオンによる汚染の進んだ液剤が回転霧化頭から被塗物に落下した場合、被塗物に悪影響を及ぼすことが懸念される。特に、半導体デバイスの製造において、回転霧化頭に付着して汚染された洗浄液がデバイス上に落下することや、回転霧化頭２２に付着して汚染されたコーティング液がデバイス上に落下することは、重大な問題となる。
【００３１】
その対策として、本実施形態では、回転霧化頭２２を非金属材料としているので、噴霧された液剤の一部が回転霧化頭２２の外面に付着しても、その付着した液剤は金属イオンによって汚染されることはない。したがって、本実施形態によれば、液剤への帯電効率の低下を回避しながら、金属イオンによる液剤の汚染を抑制することができる。尚、上述のように液剤への帯電は供給管３０を利用して行っているので、回転霧化頭２２を非金属材料としても静電効果に支障を来すことはない。
【００３２】
また、前後方向において、導入管２８と高電圧発生器３３とセンサ４１は、いずれも、タービン機構２０の駆動軸２１の軸線（即ち、供給管３０の軸線）よりも後方の領域に配置されている。この導入管２８と高電圧発生器３３とセンサ４１は、上から視たときに互いに重なるような位置関係となっている。
【００３３】
そして、上下方向（駆動軸２１及び供給管３０の軸線方向と平行な方向）の位置関係については、導入管２８が固定部３２よりも上方に配置され、高電圧発生器３３が固定部３２、導入管２８及び支持部材１４よりも上方に配置され、センサ４１が固定部３２よりも下方に配置されている。つまり、センサ４１は導入管２８よりも下方に配置され、導入管２８は高電圧発生器３３よりも下方に配置されている。高電圧発生器３３は、高さ寸法が比較的大きいのであるが、導入管２８とセンサ４１の両者よりも上方に配置されているので、センサ４１と導入管２８との間に、高電圧発生器３３を配置するための高さ方向のスペースを確保せずに済んでいる。
【００３４】
この位置関係の技術的意義は、次の通りである。本実施形態の静電噴霧装置は、供給管３０をボディ１０に吊り下げた状態で支持する構造とした上で、供給管３０の上端部に連通孔２７を介して接続された導入管２８と、高電圧発生器３３とを、センサ４１の上方に配置している。このような位置関係において、センサ４１の位置を変更せずに、高電圧発生器３３を導入管２８よりも下方に配置しようとした場合、図４に示すように、導入管２８の位置を高くして導入管２８とセンサ４１との高低差を大きく確保し、センサ４１と導入管２８との間に高電圧発生器３３を配置するスペースを確保する必要がある。導入管２８の位置を高くするためには、供給管３０の上端部（固定部３２）の位置と支持部材１４の位置も高くしなければならないが、これは、供給管３０の鉛直方向の長さを上方へ長くすることを意味する。ボディ１０に吊り下げられている供給管３０は、長くなるほど、タービン機構２０の回転運動に起因する軸ブレを生じ易い。
【００３５】
そこで、本実施形態では、高電圧発生器３３を導入管２８の上方に配置した。この構成によれば、図３に示すように、センサ４１と導入管２８との間に高電圧発生器３３を配置するスペースを確保する必要がないため、導入管２８とセンサ４１との高低差を小さくできる。つまり、導入管２８の位置と供給管３０の上端部の位置を高くする必要がないのであり、これにより、供給管３０の鉛直方向の長さを最小寸法に抑えることができる。したがって、タービン機構２０の回転運動に起因する供給管３０の軸ブレが抑制される。
【００３６】
また、回転霧化頭２２を非金属材料としたことにより、回転霧化頭２２に電圧がかからずに済むので、回転霧化頭２２からフリーイオンが発生することがない。したがって、半導体デバイスの製造工程において、必要以上のフリーイオンによって半導体デバイスを破損させることが回避される。また、回転霧化頭２２は非金属材料なので、回転霧化頭２２の先端からの放電の可能性がない。そのため、回転霧化頭２２の先端からの放電防止対策として高電圧を停止させるための制御装置が不要となっている。
【００３７】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、接続部材を介して供給管と高電圧発生器を接続したが、供給管と高電圧発生器を、直接、接続してもよい。
（２）上記実施形態では、回転霧化頭が下向きとなっている静電噴霧装置について説明したが、本発明は、回転霧化頭が水平方向を向いている静電噴霧装置にも適用できる。
（３）上記実施形態では、センサを基準とする導入管と高電圧発生器の位置関係に関して、導入管をセンサに近い位置に配置したが、高電圧発生器をセンサに近い位置に配置してもよい。
（４）上記実施形態では、半導体デバイスの製造工程における洗浄やコーティングに用いられる静電噴霧装置について説明したが、本発明は、半導体デバイス以外の製造工程における洗浄やコーティングに用いられる静電噴霧装置や、洗浄・コーティング以外の用途（例えば、塗装など）に用いられる静電噴霧装置にも適用できる。
（５）上記実施形態では、供給管をステンレス製としたが、供給管は、ステンレス以外の金属（例えば、チタン合金等）製としてもよい。
（６）上記実施形態では、供給管を金属製としたが、供給管は、導電性樹脂や導電性セラミックス等のような非金属の導電材料であってもよい。
（７）上記実施形態では、ボディをフッ素樹脂（ＰＦＡ）製としたが、ボディは、これ以外の非金属材料を用いたものであってもよい。
（８）上記実施形態では、回転霧化頭をフッ素樹脂（ＰＣＴＦＥ）製としたが、回転霧化頭は、これ以外の非金属材料を用いたものであってもよい。
（９）上記実施形態では、ボディと回転霧化頭を異なる種類の非金属材料としたが、ボディと回転霧化頭を同一の非金属材料としてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１０…ボディ
２０…タービン機構
２１…駆動軸
２２…回転霧化頭
２８…導入管
３０…供給管
３３…高電圧発生器
３２…固定部
４１…センサ
【図１】
2013116454.tif 000003
【図２】
2013116454.tif 000004
【図３】
2013116454.tif 000005
【図４】
2013116454.tif 000006