JP4533710B2 - 薬液送給装置 - Google Patents

Description

この発明は、液晶、レジスト液等のような比較的粘性の高い薬液を送給するのに好適な、又は主ポンプの２次側圧力が比較的高く吐出抵抗が比較的高い場合に好適な薬液送給装置に関するものである。

例えば、液晶基板はガラス基板上に液晶を一定の厚さで塗布する工程を経て製造されている。この工程において、液晶は図８に示すような薬液送給装置によって塗布装置のノズル装置まで送給され、ガラス基板上に均一な厚みで塗布されている。

同図において、１０は液晶を貯蔵している薬液容器であり、薬液容器１０からノズル装置１２にかけて薬液送給路が形成され、薬液送給路によって薬液容器１０からノズル装置１２まで液晶が供給されるようになっている。

ここで、薬液送給路は、薬液容器１０からノズル装置１２に至る薬液送給配管１４と、薬液送給配管１４の途中に設けられた、開閉バルブ１６、ポンプ１８及び開閉バルブ２０とからなる。開閉バルブ１６、ポンプ１８及び開閉バルブ２０は制御装置２２によって動作を制御されている。

ポンプ１８は、例えば図９に示すようなチューブフラムポンプ（株式会社コガネイ製「ＣＴポンプ（登録商標）」）からなる。同図において、２４は可撓性チューブであり、可撓性チューブ２４は径方向に弾性膨張収縮自在になっている。可撓性チューブ２４の一方の端部には薬液送給配管１４の供給側配管部１４ａが接続され、他方の端部には薬液送給配管１４の吐出側配管部１４ｂが接続されている。供給側配管部１４ａには開閉バルブ１６が設けられ、吐出側配管部１４ｂには開閉バルブ２０が設けられている。

可撓性チューブ２４の外側には軸方向に弾性変形自在のベローズ２６が配置されている。ベローズ２６は内径ｄの小型ベローズ部２６ｂと内径Ｄの大型ベローズ部２６ａとからなる。可撓性チューブ２４とベローズ２６との間のポンプ室２８には非圧縮性媒体が封入されている。小型ベローズ部２６ｂと大型ベローズ部２６ａとの間には作動ディスク部３０が設けられ、作動ディスク部３０は往復機構３２に連結され、往復機構３２はモータ３４によって矢印Ａで示す方向に往復運動をするようになっている。

この薬液送給装置は次のように動作する。すなわち、まず、制御装置２２により、ポンプ１８の一次側の開閉バルブ１６が開状態、二次側の開閉バルブ２０が閉状態にされ、モータ３４が駆動して往復機構３２が動き、作動ディスク部３０が小型ベローズ部２６ｂの側に変位させられ、ベローズ２６の内側の容積が増加し、可撓性チューブ２４が径方向に膨張して薬液容器１０の液晶がポンプ１８の中に吸入されることになる。

次に、制御装置２２により、ポンプ１８の一次側の開閉バルブ１６が閉状態、二次側の開閉バルブ２０が開状態にされ、モータ３４が駆動して往復機構３２が動き、作動ディスク部３０が大型ベローズ部２６ａの側に変位させられ、ベローズ２６の内側の容積が減少し、可撓性チューブ２４が径方向に収縮し、ポンプ１８の中の液晶が可撓性チューブ２４から押し出され、薬液送給路を通ってノズル装置１２から吐出することになる。

薬液送給装置はポンプ１８のこの吸入と吐出の２つの動作の繰り返しにより薬液容器１０の液晶をノズル装置１２に送給し、ノズル装置１２から吐出させている。
特開１０−６１５５８号公報 特開２００３−１９７５１３号公報

ところで、液晶をポンプ１８でノズル装置１２まで送給する場合、液晶は比較的粘度が高い液体なので、液晶にかなり高い送給圧力をかけて送給することになる。このため、液晶を送給する初期にこの送給圧力でポンプ１８や薬液送給配管１４の内部が若干膨張し、この膨張が液晶の送給量を若干吸収し、ノズル装置１２から吐出される液晶の作動ディスク部３０の動きに対応した理論吐出流量は、図１０の線ｂに示すように、設定値までシャープに立ち上がるはずなのに、ノズル装置１２から吐出される液晶の実際の吐出流量（ｍｌ／ｓｅｃ）は設定値までシャープに立ち上がらず、図１０の線ａ示すように、なだらかに立ち上がっていた。そして、このような吐出立ち上がり条件でガラス基板上に液晶を塗布すると、吐出初期の液晶の膜厚は設定値より薄くなってしまう。

このため、従来、吐出初期の液晶は塗布に使用せず、吐出流量が設定値になった時点でガラス基板上に液晶の塗布をしていた。

しかし、このようにすると液晶の吐出初期の立ち上がり時間を使用することができないので、液晶基板の生産性を向上させるのに限界があり、吐出初期の立ち上がりをシャープにして吐出初期の時間を使用できるようにし、液晶基板の生産性を向上させたいという要望があった。

この発明は、液晶等の薬液の吐出初期の立ち上がり時間を使用できるようにして、生産性を向上させることができるようにした薬液送給装置を提供することを目的とする。

この発明に係る薬液送給装置は、ノズル装置に薬液を送給する薬液送給路の途中に設けられた主ポンプ及び副ポンプを有し、該主ポンプは薬液を保持している部分の内容積を減少させて薬液を吐出させるベローズを有し、該副ポンプは薬液を保持している部分の内容積を減少させて薬液を吐出させるダイヤフラムを有し、該主ポンプによる薬液吐出の前に又は同時に該副ポンプによる薬液吐出を行わせることにより該主ポンプの薬液の吐出流量を該副ポンプによる薬液吐出によって補う薬液送給装置であって、該主ポンプは、吐出圧力がかかって変形しているベローズと、該吐出圧力がかかっても変形しなかったとした場合のベローズとによって囲まれた容積に相当する膨らみ量を有し、該副ポンプは、吐出圧力がかかって変形しているダイヤフラムと、該吐出圧力がかかっても変形しなかったとした場合のダイヤフラムとによって囲まれた容積に相当する膨らみ量を有し、これらの膨らみ量は、主ポンプ＞副ポンプ、の関係にあることを特徴とするものである。

ここで、前記主ポンプ及び前記副ポンプによって薬液の送給が始まってから薬液の送給量が設定された値になるまでの間である立ち上がり時における該主ポンプ及び該副ポンプによる薬液の送給は、主ポンプ≦副ポンプの送給流量の関係で始まる。

また、この発明に係る薬液供給装置は、前記立ち上がり時の前記副ポンプの送給流量Ａと、前記立ち上がり時の前記主ポンプの内容積の膨らみ量と前記薬液送給路の内容積の増加量の和Ｂが、Ａ≧Ｂ、の関係にある。

また、前記主ポンプ及び前記副ポンプは制御装置により制御されて作動することになる。

また、この発明に係る薬液送給装置は、前記主ポンプの一次側に前記副ポンプを直列に設けてもよいし、前記主ポンプの二次側に前記副ポンプを直列に設けてもよい。これらの場合、薬液送給路の主ポンプ及び副ポンプよりも薬液供給側に開閉バルブが設けられ、薬液送給路の主ポンプ及び副ポンプよりも薬液吐出側に開閉バルブが設けられ、供給側の開閉バルブは薬液の吸入時に開いて吐出時に閉じ、吐出側の開閉バルブは薬液の吸入時に閉じて吐出時に開くようになっている。

また、この発明に係る薬液送給装置は、前記主ポンプと前記副ポンプを並列に設けてもよい。

また、この発明に係る薬液送給装置は、前記主ポンプと前記副ポンプを一体的に設けてもよい。

この発明の薬液送給装置は、薬液の吐出初期において、ノズル装置から吐出される薬液の時間当たりの流量を短時間に上昇させて、短時間に設定値に到達させることができるので、吐出初期の時間を商品の生産に使用することができ、従って、商品の生産性を向上させることができるという効果がある。

薬液の吐出初期の立ち上がり時間も液晶基板の生産に使えるようにし、液晶基板の生産性を上げるという目的を、副ポンプを使用することにより実現した。

図１はこの発明の一実施例に係る薬液送給装置（例１）の説明図である。同図において、１０は液晶を入れた薬液容器であり、薬液容器１０からノズル装置１２までは薬液送給路が形成され、薬液送給路によって薬液容器１０からノズル装置１２に液晶が送給されるようになっている。

薬液送給路は、薬液容器１０からノズル装置１２に至る薬液送給配管１４と、薬液送給配管１４の途中、薬液容器１０に近い方からノズル装置１２の側に向けて順に設けられた、開閉バルブ１６、主ポンプ４０、副ポンプ４２及び開閉バルブ２０とからなる。

ここで、開閉バルブ１６、主ポンプ４０、副ポンプ４２及び開閉バルブ２０は制御装置２２によってその動作を制御されている。また、主ポンプ４０は、本願明細書の背景技術で説明した薬液送給装置のポンプ１８と同様の構造を備えたチューブフラムポンプを使用している。また、副ポンプ４２は、例えば図２に示すようなダイヤフラム式サックバックバルブを使用している。

同図において、４４は中空のバルブ本体であり、バルブ本体４４の壁部にはダイヤフラム４６がバルブ本体４４の内側に露出した状態で設けられている。ダイヤフラム４６の裏側（バルブ本体４４の外側）にはピストンロッド４８が一体的に設けられ、ピストンロッド４８にはピストン５０が連結されている。ピストン５０の一方の側（同図では上側）には第一空気室５２が形成され、ピストン５０の他方の側には第二空気室５４が形成されている。ピストン５０は周囲をシリンダチューブ５６で摺動可能に支持され、スプリング５８によって第一空気室５２の側に付勢されている。

次に、この薬液送給装置の動作を、図３に示すタイムチャートを参照しながら説明する。

まず、先の動作で主ポンプ４０の吐出が終了した後、制御装置２２により開閉バルブ１６を開状態、開閉バルブ２０を閉状態にさせ、主ポンプ４０及び副ポンプ４２に吸入動作をさせ、薬液容器１０の液晶を主ポンプ４０及び副ポンプ４２に吸入させる。

ここで、主ポンプ４０による液晶の吸入動作は背景技術の欄において説明した動作と同様である。また、副ポンプ４２による液晶の吸入動作は、第一空気室への空気の送給を停止させ、第一空気室内の圧力を解除させることにより行われる。

すなわち、第一空気室への空気の送給を停止させ、第一空気室内の圧力を解除させると、ピストン５０及びピストンロッド４８はスプリング５８によって第一空気室５２の側に移動させられ、ピストンロッド４８に連結されていたダイヤフラム４６の中央部分は第一空気室５２の側に引っ張られて少し膨らむ。そして、ダイヤフラム４６が第一空気室５２の側に少し膨らむことによって、ダイヤフラム４６の流路側に負圧が生じ、ここに液晶が吸入されることになる。

次に、制御装置２２により、開閉バルブ１６を閉状態、開閉バルブ２０を開状態にさせ、副ポンプ４２に吐出動作をさせ、続いて又は同時に主ポンプ４０に吐出動作をさせる。

ここで、主ポンプ４０による液晶の吐出動作は背景技術の欄において説明した動作と同様である。

主ポンプ４０のベローズ２６は、図４に点線ｘで示すように、吐出動作の立ち上がり時に吐出圧力によって少し膨らみ、ベローズ２６の内容積は、ベローズ２６が膨らまなかったとした場合のＶ _０ ではなく、Ｖ _１ となり、容積Ｖ（＝Ｖ _１ −Ｖ _０ ）だけ増える。このため、吐出動作の立ち上がり時、ベローズ２６内の液体は直ぐには所望の圧力にならず、液晶の吐出流量は所望の吐出流量まで緩やかに増加していく。

また、副ポンプ４２による液晶の吐出動作は第一空気室５２へ空気を送給することにより行われる。第一空気室５２へ空気を送給すると、第一空気室５２内の圧力が高まり、ピストン５０は第一空気室５２の圧力によって第二空気室５４の側に移動させられ、ピストン５０に連結されていたピストンロッド４８はバルブ本体４４の側に移動させられ、ピストンロッド４８に連結されているダイヤフラム４６の中央部分がバルブ本体４４の内部の側に膨らみ、バルブ本体４４内の液晶がバルブ本体４４内から押し出されて吐出することになる。

副ポンプ４２のダイヤフラム４６は剛性が十分に高く、高圧で変形することがほとんどない。

そして、主ポンプの膨らみ量と副ポンプの膨らみ量は、主ポンプ＞副ポンプ、の関係にあるので、薬液送給配管１４を通ってノズル装置１２に送給される液晶は、主ポンプ４０から送給される液晶に、副ポンプ４２から送給される液晶が加算されることになる。

すなわち、主ポンプ４０や薬液送給配管１４等の容積は主ポンプ４０の吐出動作の際の圧力上昇によって増加し、この増加によって送給初期における送給流量は設定値より低減してしまうが、副ポンプ４２から送給される液晶によって送給流量が補われ、図５の線Ｂに示すように、液晶の送給初期において、液晶の吐出流量が設定値に直ちに達することになる。

液晶を主ポンプ４０だけで送給し、副ポンプ４２を作動させなかった場合、液晶の吐出流量は、図５の線Ａで示すようななだらかな立ち上がりであった。

上記実施例では主ポンプ４０の二次側に副ポンプ４２を設けたが、図６に示すように、主ポンプ４０の一次側に副ポンプ４２を設けてもよい。また、上記実施例では主ポンプ４０と副ポンプ４２を別々に設けたが、主ポンプ４０と副ポンプ４２を一体に設けてもよい。

上記実施例では主ポンプ４０と副ポンプ４２を直列に設けたが、図７に示すように、主ポンプ４０と副ポンプ４２を並列に設けてもよい。この場合、主ポンプ４０と副ポンプ４２はそれぞれ別々のラインであるため、副ポンプ４２は主ポンプ４０が吐出・吸入中であっても吸入を行うことができる。そして、主ポンプ４０と副ポンプ４２が別々のラインであるため、主ポンプ４０と副ポンプ４２を個別に制御することができる。そのため、設定範囲が広く、動作条件の設定がし易い。

上記実施例では、主ポンプ４０として、チューブフラムポンプを使用したが、主ポンプ４０の種類に制限はなく、他の如何なるポンプを使用してもよい。また、副ポンプ４２として、ダイヤフラム式サックバックバルブを使用したが、ベローズ式サックバックバルブ、チューブ式サックバックバルブ、ベローズポンプ、ダイヤフラムポンプ、チューブフラムポンプ、シリンジポンプ、加熱方式体積変化装置、圧電素子方式体積変化装置、形状記憶合金による体積変化装置等を使用してもよい。

この発明は液晶を送給させて液晶基板を製造させる場合のみならず、スラリー状の食品を容器に充填させる場合等にも使用することができる。

この発明の一実施例に係る薬液送給装置（例１）の説明図である。 ダイヤフラム式サックバックバルブの説明図である。 この発明の一実施例に係る薬液送給装置（例１）の動作状態を示すタイムチャートである。 チューブフラムポンプの吐出時におけるベローズの状態を示す説明図である。 ノズル装置から吐出する薬液の吐出流量と時間との関係を示すグラフである。 この発明の他の実施例に係る薬液送給装置（例２）の説明図である。 この発明の他の実施例に係る薬液送給装置（例３）の説明図である。 従来の薬液送給装置の一例の説明図である。 チューブフラムポンプの説明図である。 ノズル装置から吐出する薬液の吐出流量と時間との関係を示すグラフである。

符号の説明

１０ 薬液容器
１２ ノズル装置
１４ 薬液送給配管
１４ａ 供給側配管部
１４ｂ 吐出側配管部
１６ 開閉バルブ
１８ ポンプ
２０ 開閉バルブ
２２ 制御装置
２４ 可撓性チューブ
２６ ベローズ
２６ａ 大型ベローズ部
２６ｂ 小型ベローズ部
２８ ポンプ室
３０ 作動ディスク部
３２ 往復機構
３４ モータ
４０ 主ポンプ
４２ 副ポンプ
４４ バルブ本体
４６ ダイヤフラム
４８ ピストンロッド
５０ ピストン
５２ 第一空気室
５４ 第二空気室
５６ シリンダチューブ
５８ スプリング

Claims (3)

1. 薬液を送給する薬液送給路の途中に並列に設けられた主ポンプ及び副ポンプと、該薬液送給路の該主ポンプ及び該副ポンプよりも薬液供給側に設けられた開閉バルブと、該薬液送給路の該主ポンプ及び該副ポンプよりも薬液吐出側に設けられた開閉バルブとを備え、該主ポンプは薬液を保持している部分の内容積を減少させて薬液を吐出させるベローズを有し、該副ポンプは薬液を保持している部分の内容積を減少させて薬液を吐出させるダイヤフラムを有し、薬液供給側の該開閉バルブは薬液の吸入時に開いて吐出時に閉じ、薬液吐出側の該開閉バルブは薬液の吸入時に閉じて吐出時に開くようになっており、該主ポンプによる薬液吐出の前に又は同時に該副ポンプによる薬液吐出を行わせることにより該主ポンプの薬液の吐出流量を該副ポンプによる薬液吐出によって補う薬液送給装置であって、該主ポンプは、吐出圧力がかかって変形しているベローズと、該吐出圧力がかかっても変形しなかったとした場合のベローズとによって囲まれた容積に相当する膨らみ量を有し、該副ポンプは、吐出圧力がかかって変形しているダイヤフラムと、該吐出圧力がかかっても変形しなかったとした場合のダイヤフラムとによって囲まれた容積に相当する膨らみ量を有し、これらの膨らみ量は、主ポンプ＞副ポンプ、の関係にあり、前記主ポンプ及び前記副ポンプによって薬液の送給が始まってから薬液の送給流量が設定された値になるまでの間である立ち上がり時における該主ポンプ及び該副ポンプによる薬液の送給が、主ポンプ≦副ポンプの送給流量の関係で始まることを特徴とする薬液送給装置。
2. 薬液を送給する薬液送給路の途中に直列に設けられた主ポンプ及び副ポンプと、該薬液送給路の該主ポンプ及び該副ポンプよりも薬液供給側に設けられた開閉バルブと、該薬液送給路の該主ポンプ及び該副ポンプよりも薬液吐出側に設けられた開閉バルブとを備え、該主ポンプは薬液を保持している部分の内容積を減少させて薬液を吐出させるベローズを有し、該副ポンプは薬液を保持している部分の内容積を減少させて薬液を吐出させるダイヤフラムを有し、薬液供給側の該開閉バルブは薬液の吸入時に開いて吐出時に閉じ、薬液吐出側の該開閉バルブは薬液の吸入時に閉じて吐出時に開くようになっており、該主ポンプによる薬液吐出の前に又は同時に該副ポンプによる薬液吐出を行わせることにより該主ポンプの薬液の吐出流量を該副ポンプによる薬液吐出によって補う薬液送給装置であって、該主ポンプは、吐出圧力がかかって変形しているベローズと、該吐出圧力がかかっても変形しなかったとした場合のベローズとによって囲まれた容積に相当する膨らみ量を有し、該副ポンプは、吐出圧力がかかって変形しているダイヤフラムと、該吐出圧力がかかっても変形しなかったとした場合のダイヤフラムとによって囲まれた容積に相当する膨らみ量を有し、これらの膨らみ量は、主ポンプ＞副ポンプ、の関係にあり、前記主ポンプ及び前記副ポンプによって薬液の送給が始まってから薬液の送給流量が設定された値になるまでの間である立ち上がり時における該主ポンプ及び該副ポンプによる薬液の送給が、主ポンプ≦副ポンプの送給流量の関係で始まることを特徴とする薬液送給装置。
3. 前記立ち上がり時の前記副ポンプの送給流量Ａと、前記立ち上がり時の前記主ポンプの内容積の膨らみ量と前記薬液送給路の内容積の増加量の和Ｂが、Ａ≧Ｂ、の関係にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の薬液送給装置。

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