JP2006316711A - 薬液供給システム及び薬液供給ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】薬液の吸引又は吐出の流量を高精度に制御し、しかも発熱による弊害等を排除することができる薬液供給システムを提供する。
【解決手段】薬液供給ポンプ１０のポンプハウジング１１内には容積可変部材としてのベローズ式仕切部材１２が収容されており、このベローズ式仕切部材１２によってポンプ室１３と圧力作用室１４とが区画形成されている。圧力作用室１４には電空レギュレータ２８が接続されている。ベローズ式仕切部材１２にはロッド３３が連結され、そのロッド３３の移動量が位置検出器３６により検出される。コントローラ４０は、薬液の吸引又は吐出時においてベローズの目標作動量を設定するとともに、該目標作動量と位置検出器３６による検出結果から求めた実際の作動量との偏差に基づいて電空レギュレータ２８を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、薬液供給ポンプによって薬液を吸入した上で吐出し、その吐出された薬液を滴下させるための薬液供給システムに関するものであり、具体的にはフォトレジスト液等の薬液塗布工程など半導体製造装置の薬液使用工程に用いるのに好適な薬液供給システムに関する。また、同じくフォトレジスト液等の薬液塗布工程など半導体製造装置の薬液使用工程に用いるのに好適な薬液供給ポンプに関する。

半導体製造装置の薬液使用工程においては、フォトレジスト液等の薬液を半導体ウエハに所定量ずつ塗布するために薬液供給ポンプが用いられる。その薬液供給ポンプとして、薬液を充填したポンプ室と圧縮空気を導入する圧力作用室とをベローズやダイアフラム等の可撓性膜で仕切り、圧力作用室内の空気圧力を可変調整することにより可撓性膜を変形させて薬液の吸引及び吐出を行うようにしたものがある。

上記の如く空気圧力により可撓性膜を変形させる構成では、可撓性膜の変形速度を細かく調整することが困難であり、薬液の吐出流量を高精度に制御することができないという問題があった。

これに対し、空気圧力に代えて電動モータにより可撓性膜を変形させ、その変形により薬液の吸入及び吐出を行うようにした薬液供給ポンプがある（例えば特許文献１参照）。こうした電動モータによる制御によれば、可撓性膜の変形速度を細かく制御することが可能となる。

しかしながら、電動モータを使用した薬液供給ポンプの場合、高負荷又は高速で連続動作を行うと発熱するため、薬液の温度管理が必要となる場合には使用できないという問題があった。また、半導体製造工程で使用される薬液、特に塩酸を使用する場合、接液材質として４フッ化エチレン樹脂（商標名テフロン）等を使用して耐食を防いでも薬液が透過するおそれがあるため、電動モータの使用には不適であるという問題があった。その他、電動モータを有する構成では、動力伝達や減速のために複雑な機構を要する場合があることから高価なものとなり、しかもポンプの小型化が妨げられるといった問題があった。
特開平１０−５４３６８号公報

本発明は、薬液の吸引又は吐出の流量を高精度に制御し、しかも発熱による弊害等を排除することができる薬液供給システムを提供することを主たる目的とするものである。

以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて効果等を示しつつ説明する。なお以下では、理解を容易にするため、発明の実施の形態において対応する構成例を括弧書き等で適宜示すが、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。

手段１．薬液を充填するためのポンプ室（ポンプ室１３）と、容積可変部材（ベローズ式仕切部材１２）により前記ポンプ室から仕切られてなる圧力作用室（圧力作用室１４）とを有し、その圧力作用室内の気体圧力に応じて前記容積可変部材を作動させ、その作動に伴う前記ポンプ室の容積変化に基づいて前記薬液を吸引又は吐出する薬液供給ポンプ（薬液供給ポンプ１０）と、
前記圧力作用室に供給される気体の圧力を調整する圧力調整手段（電空レギュレータ２８）と、
前記容積可変部材の作動量を検出する作動量検出手段（位置検出器３６）と、
前記薬液供給ポンプによる薬液の吸引又は吐出時において前記容積可変部材の目標作動量を設定するとともに、該目標作動量と前記作動量検出手段による検出結果から求めた実際の作動量との偏差に基づいて前記圧力調整手段を制御する制御手段（コントローラ４０）と、
を備えたことを特徴とする薬液供給システム。

手段１によれば、薬液供給ポンプによる薬液の吸引又は吐出時において、容積可変部材の目標作動量が設定され、該目標作動量と前記作動量検出手段による検出結果から求めた実際の作動量との偏差に基づいて圧力調整手段が制御される。かかる場合、容積可変部材の作動量とポンプ室の容積変化とは概ね相関を有するため、上記のように容積可変部材の作動量をフィードバック制御することで、実質的にはポンプ室の容積変化が望みとおりに制御できるようになる。これにより、薬液の吸引流量又は吐出流量を所望とする流量に高精度に制御することが可能となる。また、薬液供給ポンプは、圧力調整手段により調整される気体圧力（例えば空気圧力）を駆動源として薬液の吸引又は吐出を行うため、電動モータによる流量制御を行う電動式システムとは異なり、熱による弊害が生じるおそれがなく、温度管理を要する薬液であっても好適に使用できる。

例えば、吐出流量のフィードバック制御手法としては、薬液の吐出通路に流量センサや可変絞り等を設ける構成も考えられるが、かかる構成では、センサや絞り等の設置部位における液溜まりに起因して薬液の劣化等が生じたり、薬液によるセンサ等の腐食を防ぐために特殊加工が強いられたりするといった不都合が生じる。この点、本手段の構成によれば上記不都合のおそれはなく、簡易なシステム構成が実現でき、ひいてはシステムの小型化や低コスト化を図ることができる。

手段２．前記作動量検出手段による検出結果に基づいて薬液の吐出流量を算出する手段を更に備えたことを特徴とする手段１に記載の薬液供給システム。

上記のとおり容積可変部材の作動量とポンプ室の容積変化とは相関を有するため、作動量検出手段による検出結果に基づいて薬液の吐出流量の算出が可能となる。仮に、例えば薬液の流通通路（吐出通路等）に設けた流量センサにより吐出流量を計測する構成では、温度変化等による薬液の特性変化（比重や粘性等の変化）を考慮する必要が生じるが、上記手段によれば、薬液の特性変化に影響されることなく、ポンプ室の容積変化に対応して吐出流量の算出が可能となる。

手段３．前記制御手段は、前記目標作動量として容積可変部材の移動速度の目標値を設定するとともに、該目標値と、前記作動量検出手段による検出結果を基に求めた実際の容積可変部材の移動速度との偏差に基づいて前記圧力調整手段を制御することを特徴とする手段１又は２に記載の薬液供給システム。

手段３によれば、容積可変部材の移動速度が望みとおりに制御できるため、薬液の吐出動作が繰り返し行われる場合にも、毎回適切な薬液吐出動作が実現できる。

手段４．前記容積可変部材の作動量とポンプ吐出量との関係を規定しておき、前記制御手段は、前記関係を用い都度の流量指令値に基づいて前記移動速度の目標値を設定することを特徴とする手段３に記載の薬液供給システム。

手段４によれば、容積可変部材の作動量とポンプ吐出量との関係を規定しておき、該関係を用い、都度の流量指令値に基づいて容積可変部材の移動速度の目標値を設定する。この場合、前記移動速度の目標値を容易に設定することができる。

手段５．前記容積可変部材の作動範囲内において複数に分割した区間毎に容積可変部材の作動量とポンプ吐出量との関係を線形化する手段を備え、前記制御手段は、前記線形化した関係を用いて前記圧力調整手段を制御することを特徴とする手段１乃至４のいずれかに記載の薬液供給システム。

前述したように、容積可変部材の作動量とポンプ室の容積変化（ポンプ吐出量）とは概ね相関を有するが、厳密には容積可変部材として何を使用するか等によっては容積可変部材の作動量とポンプ室の容積変化とが非線形になると考えられる。この点、手段５では、容積可変部材の作動範囲内において複数に分割した区間毎に容積可変部材の作動量とポンプ吐出量との関係を線形化し、該線形化した関係を用いて圧力調整手段を制御する。これにより、ポンプ室内の容積を適正に変化させることができ、ひいては薬液の吸引流量又は吐出流量の制御精度が向上する。

手段６．前記薬液供給ポンプの容積可変部材として軸方向に伸縮自在のベローズ（ベローズ１５）を用い、前記作動量検出手段により、前記容積可変部材の作動量として前記ベローズの伸縮量が検出される薬液供給システムであって、
前記制御手段は、前記ベローズの伸縮量に基づいて前記圧力調整手段を制御することを特徴とする手段１乃至５のいずれかに記載の薬液供給システム。

ベローズはその軸方向に伸縮し、その際、ベローズの伸縮量に対するポンプ室の容積変化量（すなわち、吸引／吐出時の薬液量）がほぼ線形となる。故に、ベローズの伸縮量に基づいて圧力調整手段を制御することにより、ポンプ室内の容積を適正に変化させることができ、ひいては薬液の吸引流量又は吐出流量の制御精度が向上する。

手段７．前記薬液供給ポンプの容積可変部材としてダイアフラム（ダイアフラム５３）を用い、前記作動量検出手段により、前記容積可変部材の作動量として前記ダイアフラムの変形量が検出される薬液供給システムであって、
前記ダイアフラムの変形範囲内において複数に分割した区間毎にダイアフラム変形量とポンプ吐出量との関係を線形化する手段を備え、前記制御手段は、前記線形化した関係を用いて前記圧力調整手段を制御することを特徴とする手段１乃至４のいずれかに記載の薬液供給システム。

ダイアフラムを用いた薬液供給システムでは、ベローズを用いたシステムとは異なり、ダイアフラム変形量に対するポンプ室の容積変化量（すなわち、吸引／吐出時の薬液量）が線形とならない。ただし、ダイアフラムの変形範囲を複数の区間に分割し、各区間について見れば、ダイアフラム変形量に対するポンプ室の容積変化量の関係を線形特性に近似することができる。かかる場合、手段７では、ダイアフラムの変形範囲内において複数に分割した区間毎にダイアフラム変形量とポンプ吐出量との関係を線形化し、該線形化した関係を用いて圧力調整手段を制御する。これにより、ポンプ室内の容積を適正に変化させることができ、ひいては薬液の吸引流量又は吐出流量の制御精度が向上する。

容積可変部材としてダイアフラムを用いた構成では、ベローズを用いた構成と比して液溜まりが少ないといったメリットがある。故に、液溜まりが少なく、かつ高精度な薬液流量制御を可能とする薬液供給システムが実現できる。

手段８．前記各区間の境界点でのダイアフラム変形量とポンプ吐出量とに基づく直線補間によりダイアフラム変形量とポンプ吐出量との関係を線形化することを特徴とする手段７に記載の薬液供給システム。

手段８によれば、前記各区間の境界点でのダイアフラム変形量とポンプ吐出量との各データをあらかじめ用意しておけば、その各データに基づく直線補間によりダイアフラム変形量とポンプ吐出量との関係の線形化が可能となる。かかる場合、上記関係の線形化を簡易に実現することができる。

手段９．前記圧力作用室側において前記容積可変部材に被検出体（ロッド３３）を連結し、前記作動量検出手段は、前記容積可変部材の作動量として前記被検出体の移動量を検出することを特徴とする手段１乃至８のいずれかに記載の薬液供給システム。

手段９によれば、容積可変部材の作動に伴う被検出体の移動が、ポンプ室から隔離された圧力作用室側で検出されるため、作動量検出手段を構成する位置検出器等が薬液に晒されるおそれはない。故に、位置検出器等について薬液による腐食防止対策を施す必要はなく、簡易で且つ安価なシステムが実現できる。

手段１０．前記薬液供給ポンプを複数備え、これら各ポンプを交互に吸引動作及び吐出動作させることを特徴とする手段１乃至９のいずれかに記載の薬液供給システム。

上記構成の薬液供給ポンプでは、同一のポンプ室により薬液の吸引及び吐出が交互に繰り返されるため、単一の薬液供給ポンプを用いた構成では、薬液の吐出が間欠的に行われることになる。この点、手段１０のように複数の薬液供給ポンプを交互に吸引動作及び吐出動作させることにより、薬液の吐出を途切れさせることなく連続的に実施することが可能となる。

特に、既述したとおり容積可変部材の移動速度をフィードバック制御する構成では、各ポンプでの薬液吐出に要する時間を毎回一定とすることができるため、薬液供給の安定化を図ることができる。

手段１１．前記圧力作用室内の気体圧力とは相反する向きに前記容積可変部材を付勢する付勢手段（圧縮コイルバネ３５）を設けた薬液供給ポンプを適用し、
前記作動量検出手段により検出した前記容積可変部材の作動量と前記圧力作用室内の気体圧力とに基づいて前記ポンプ室内の圧力を算出する手段と、
該算出したポンプ室内の圧力により当該ポンプ室の圧力制御を実施する手段とを備えたことを特徴とする手段１乃至１０のいずれかに記載の薬液供給システム。

手段１１では、容積可変部材には、その一方の側から圧力作用室内の気体圧力が作用し、他方の側から付勢手段による付勢力とポンプ室内の圧力とが作用する。そして、それらの力が均衡した位置に容積可変部材が制御される。この場合、圧力作用室内の気体圧力により容積可変部材が受ける力をＦｓ、付勢手段により容積可変部材が受ける力をＦｂ、ポンプ室内の圧力により容積可変部材が受ける力をＦｐとすると、
Ｆｓ＝Ｆｂ＋Ｆｐ
の関係が成立する。ここで、Ｆｂ（付勢手段により容積可変部材が受ける力）は、容積可変部材の作動量に相関しており、容積可変部材の作動量に基づいて算出できる。Ｆｓ（圧力作用室内の気体圧力により容積可変部材が受ける力）は、圧力作用室内の気体圧力から算出できる。また、ポンプ室内の圧力は、Ｆｐ（ポンプ室内の圧力により容積可変部材が受ける力）と容積可変部材の受圧面積とから算出できる。以上により、容積可変部材の作動量と圧力作用室内の気体圧力とに基づいてポンプ室内の圧力が算出できる。そして、このポンプ室内の圧力により当該ポンプ室内の圧力制御を実施することで、適正な圧力制御が可能となる。

また、手段１１の構成では、ポンプ室内の圧力を検出するための圧力センサが不要となる。これにより、薬液に直接晒されるセンサ装置等がなくなるために、薬液による腐食防止対策が強いられることはなく、構成の簡素化やコストの低減を図ることができる。

手段１２．前記圧力作用室内の気体圧力とは相反する向きに前記容積可変部材を付勢する付勢手段（圧縮コイルバネ３５）を設けた薬液供給ポンプを適用し、
前記作動量検出手段により検出した前記容積可変部材の作動量と前記圧力作用室内の気体圧力とに基づいて前記ポンプ室内の圧力を算出する手段と、
該算出したポンプ室内の圧力により、該ポンプ室に通じる薬液吐出通路で目詰まりが発生したかどうかを判定する手段とを備えたことを特徴とする手段１乃至１０のいずれかに記載の薬液供給システム。

前記手段１１で説明したとおり、圧力作用室内の気体圧力により容積可変部材が受ける力（Ｆｓ）と、付勢手段により容積可変部材が受ける力（Ｆｂ）と、ポンプ室内の圧力により容積可変部材が受ける力（Ｆｐ）とのバランスにより、
Ｆｓ＝Ｆｂ＋Ｆｐ
の関係が成立し、かかる場合、容積可変部材の作動量と圧力作用室内の気体圧力とに基づいてポンプ室内の圧力が算出できる。このとき、薬液吐出経路で目詰まりが生じると、薬液吐出量が同一であっても、圧力損失によりポンプ室内の圧力上昇が生じる。そのため、目詰まりの発生が判定できる。

例えば、所定の吐出流量で吐出量制御を行う場合の圧力判定値をあらかじめ定めておき、前記算出したポンプ室内の圧力が前記圧力判定値よりも大きくなった時に目詰まりが生じたと判定すると良い。圧力判定値は、初期（新品時）の圧力値を基に定められると良い。目詰まり判定を実施することにより、目詰まりに起因するプロセスの不具合を解消することができる。

また、手段１２の構成では、ポンプ室内の圧力を検出するための圧力センサが不要となる。これにより、薬液に直接晒されるセンサ装置等がなくなるために、薬液による腐食防止対策が強いられることはなく、構成の簡素化やコストの低減を図ることができる。

手段１３．前記ポンプ室に通じる吸引通路側に吸引バルブ（吸引バルブ２３）を設けるとともに、同ポンプ室に通じる吐出通路側に吐出バルブ（吐出バルブ２５）を設けた薬液供給ポンプを適用し、
前記容積可変部材の作動に伴う薬液の吐出時に前記吸引バルブを閉、前記吐出バルブを開とし、該吐出の終了後において前記吸引バルブを閉、前記吐出バルブを開とした状態を一時的に継続したまま前記容積可変部材の作動を反転させて薬液の吸引を開始することを特徴とする手段１乃至１２のいずれかに記載の薬液供給システム。

手段１３によれば、薬液供給ポンプにおいて薬液の吐出時には、吸引バルブが閉、吐出バルブが開とされ、容積可変部材の作動に伴いポンプ室から薬液が吐出される。そして、薬液の吐出終了後において吸引バルブが閉、吐出バルブが開とされた状態が一時的に継続され、その状態のまま容積可変部材の作動が反転されて薬液の吸引が開始される。このとき、吸引バルブが閉、吐出バルブが開とされた状態での薬液の吸引動作によりサックバックが行われる。これにより、薬液滴下ノズル等における液だれが防止できる。上記構成ではサックバック用の開閉弁が不要となるため、構成の簡素化が実現できる。

手段１４．薬液の吐出終了後において前記吸引バルブを閉、前記吐出バルブを開とした状態で薬液の吸引動作を実施する時間、又は吸引速度を可変に制御することを特徴とする手段１３に記載の薬液供給システム。

手段１４によれば、薬液のサックバック動作を任意に制御でき、サックバック量を望みとおりに制御することが可能となる。

手段１５．薬液を充填するためのポンプ室（ポンプ室１０５）と、ダイアフラム（ダイアフラム１０３）により前記ポンプ室から仕切られてなるダイアフラム操作室（ダイアフラム操作室１０６）とを有し、そのダイアフラム操作室の容積変化に応じて前記ダイアフラムを撓み変形させ、その撓み変形に伴う前記ポンプ室の容積変化に基づいて前記薬液を吸引又は吐出する薬液供給ポンプであって、
前記ダイアフラム操作室と該ダイアフラム操作室に連通された流体室（流体室１２３）に非圧縮性流体を充填するとともに、前記流体室の容積を作動量に対してリニアに変化させる可動体（プランジャ１１９）を設け、該可動体を挟んで前記ダイアフラム操作室とは逆側に設けられた圧力操作室（空圧操作室１２２）に、該圧力操作室内における気体の圧力を調整するための圧力調整手段（電空レギュレータ１２７）を接続したことを特徴とする薬液供給ポンプ。

手段１５の薬液供給ポンプでは、圧力調整手段により圧力操作室内における気体の圧力が調整され、その圧力調整により可動体が作動する。可動体が作動すると、その作動量に対してリニアに流体室の容積が変化し、それに対応してダイアフラム操作室の容積が変化する。そして、ダイアフラム操作室の容積変化に応じてダイアフラムが撓み変形し、そのダイアフラム変形に伴うポンプ室の容積変化に基づいて薬液の吸引又は吐出が行われる。このとき、ダイアフラム操作室及び流体室には非圧縮性流体が充填されており、流体室の容積変化とダイアフラム操作室の容積変化とは一致する（一方の増加分が他方の減少分となる）。また、可動体の作動量に対する流体室の容積変化がリニア（線形）なものとなっている。したがって、可動体の作動量に基づいて薬液の吸引又は吐出時の流量を高精度に制御することが可能となる。

手段１６．前記ダイアフラムの有効断面積よりも前記可動体の有効断面積を小さくしたことを特徴とする手段１５に記載の薬液供給ポンプ。

手段１６によれば、ダイアフラムの有効断面積よりも可動体の有効断面積が小さいため、ダイアフラムを撓み変形させる際、ダイアフラムの変形量に比して可動体の作動量は大きくなる。故に、ダイアフラムの撓み変形量を細かく制御することができる。

手段１７．前記可動体は、前記流体室に対向する側の面積が比較的小さく、前記圧力操作室に対向する側の面積が比較的大きい形状を有するプランジャであることを特徴とする手段１５又は１６に記載の薬液供給ポンプ。

手段１７によれば、プランジャにおいて圧力操作室側の受圧面積が比較的大きいことから、該プランジャを気体圧力で移動させる場合に十分な力を付与することができる。これにより、プランジャの応答性が向上し、ひいてはダイアフラムの変形速度（薬液の吐出量等）を任意に制御することができるようになる。

手段１８．手段１５乃至１７のいずれかに記載の薬液供給ポンプと、
前記可動体の作動量を検出する作動量検出手段（位置検出器１３５）と、
前記薬液供給ポンプによる薬液の吸引又は吐出時において前記可動体の目標作動量を設定するとともに、該目標作動量と前記作動量検出手段による検出結果から求めた実際の作動量との偏差に基づいて前記圧力調整手段を制御する制御手段（コントローラ１４０）と、
を備えたことを特徴とする薬液供給システム。

手段１８によれば、薬液供給ポンプによる薬液の吸引又は吐出時において、可動体（気体圧力により作動量が制御されるプランジャ等）の目標作動量が設定され、該目標作動量と前記作動量検出手段による検出結果から求めた実際の作動量との偏差に基づいて圧力調整手段が制御される。かかる場合、可動体の作動量とポンプ室の容積変化とは相関を有するため、上記のように可動体の作動量をフィードバック制御することで、実質的にはポンプ室の容積変化が望みとおりに制御できるようになる。これにより、薬液の吸引流量又は吐出流量を所望とする流量に高精度に制御することが可能となる。また、薬液供給ポンプは、圧力調整手段により調整される気体圧力（例えば空気圧力）を駆動源として薬液の吸引又は吐出を行うため、電動モータによる流量制御を行う電動式システムとは異なり、熱による弊害が生じるおそれがなく、温度管理を要する薬液であっても好適に使用できる。

例えば、吐出流量のフィードバック制御手法としては、薬液の吐出通路に流量センサや可変絞り等を設ける構成も考えられるが、かかる構成では、センサや絞り等の設置部位における液溜まりに起因して薬液の劣化等が生じたり、薬液によるセンサ等の腐食を防ぐために特殊加工が強いられたりするといった不都合が生じる。この点、本手段の構成によれば上記不都合のおそれはなく、簡易なシステム構成が実現でき、ひいてはシステムの小型化や低コスト化を図ることができる。

手段１９．前記作動量検出手段による検出結果に基づいて薬液の吐出流量を算出する手段を更に備えたことを特徴とする手段１８に記載の薬液供給システム。

上記のとおり可動体の作動量とポンプ室の容積変化とは相関を有するため、作動量検出手段による検出結果に基づいて薬液の吐出流量の算出が可能となる。仮に、例えば薬液の流通通路（吐出通路等）に設けた流量センサにより吐出流量を計測する構成では、温度変化等による薬液の特性変化（比重や粘性等の変化）を考慮する必要が生じるが、上記手段によれば、薬液の特性変化に影響されることなく、ポンプ室の容積変化に対応して吐出流量の算出が可能となる。

手段２０．前記制御手段は、前記目標作動量として可動体の移動速度の目標値を設定するとともに、該目標値と、前記作動量検出手段による検出結果を基に求めた実際の可動体の移動速度との偏差に基づいて前記圧力調整手段を制御することを特徴とする手段１８又は１９に記載の薬液供給システム。

手段２０によれば、可動体の移動速度が望みとおりに制御できるため、薬液の吐出動作が繰り返し行われる場合にも、毎回適切な薬液吐出動作が実現できる。

手段２１．前記可動体の作動量とポンプ吐出量との関係を規定しておき、前記制御手段は、前記関係を用い都度の流量指令値に基づいて前記移動速度の目標値を設定することを特徴とする手段２０に記載の薬液供給システム。

手段２１によれば、可動体の作動量とポンプ吐出量との関係を規定しておき、該関係を用い、都度の流量指令値に基づいて可動体の移動速度の目標値を設定する。この場合、前記移動速度の目標値を容易に設定することができる。

手段２２．前記薬液供給ポンプを複数備え、これら各ポンプを交互に吸引動作及び吐出動作させることを特徴とする手段１８乃至２１のいずれかに記載の薬液供給システム。

上記構成の薬液供給ポンプでは、同一のポンプ室により薬液の吸引及び吐出が交互に繰り返されるため、単一の薬液供給ポンプを用いた構成では、薬液の吐出が間欠的に行われることになる。この点、手段２２のように複数の薬液供給ポンプを交互に吸引動作及び吐出動作させることにより、薬液の吐出を途切れさせることなく連続的に実施することが可能となる。

特に、既述したとおり可動体の移動速度をフィードバック制御する構成では、各ポンプでの薬液吐出に要する時間を毎回一定とすることができるため、薬液供給の安定化を図ることができる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、半導体装置等の製造ラインにて使用される薬液供給システムについて具体化しており、該システムの基本的構成を図１に基づいて説明する。

図１の薬液供給システムでは、薬液の吸引及び吐出を行うための薬液供給ポンプ１０を備えている。薬液供給ポンプ１０において、ポンプハウジング１１内には容積可変部材としてのベローズ式仕切部材１２が収容されており、このベローズ式仕切部材１２によってポンプ室１３と圧力作用室１４とが区画形成されている。ベローズ式仕切部材１２は、軸方向に伸縮自在のベローズ１５と、該ベローズ１５の一端部（図の下端部）に取り付けられた仕切板１６とを有しており、ベローズ１５の他端部（図の上端部）が環状の固定板１７に固定されている。ベローズ１５の伸縮により仕切板１６が移動し、ポンプ室１３と圧力作用室１４との容積が各々変化する。この場合、ポンプ室１３と圧力作用室１４との合計容積は、ベローズ１５の伸縮に関係なく不変であるため、例えばポンプ室１３の容積増加量は圧力作用室１４の容積減少量に相当する（もちろん増減が逆の場合も同様である）。

ポンプハウジング１１には、ポンプ室１３に連通する吸引ポート１８と吐出ポート１９とが形成されており、吸引ポート１８に吸引配管２１が接続され、吐出ポート１９に吐出配管２２が接続されている。吸引配管２１には吸引側開閉弁である吸引バルブ２３が設けられており、吸引バルブ２３は電磁弁２４の通電状態に応じて開閉される。また、吐出配管２２には吐出側開閉弁である吐出バルブ２５が設けられており、吐出バルブ２５は電磁弁２６の通電状態に応じて開閉される。例えば、吸引バルブ２３及び吐出バルブ２５は、空気圧力により開閉操作されるエアオペレートバルブで構成されており、電磁弁２４，２６の通電状態に応じて各バルブ２３，２５に作用する空気圧力が調節され、それに伴い各バルブ２３，２５が開閉される。

吸引配管２１は、ポンプ室１３に向けてレジスト液等の薬液を供給するための薬液供給通路を構成するものであり、図示しない薬液ボトル（薬液貯留容器）内に貯留された薬液、或いは工場の薬液配管より供給される薬液が吸引配管２１を通じてポンプ室１３に供給される。これにより、ポンプ室１３内に薬液が充填される。また、吐出配管２２は、ポンプ室１３内に充填された薬液を排出するための薬液排出通路を構成するものであり、ポンプ室１３から排出される薬液が吐出配管２２を通じて薬液吐出ノズル（図示略）に供給される。薬液吐出ノズルは、下方に指向されるとともに、回転板等の上に載置された半導体ウエハの中心位置に薬液が滴下されるように配置されており、薬液吐出ノズルから半導体ウエハ上に適量の薬液が滴下されることで、ウエハ表面への薬液の塗布作業が行われるようになっている。

同じくポンプハウジング１１には、圧力作用室１４に連通する給排ポート２７が形成されており、この給排ポート２７に電空レギュレータ２８が接続されている。電空レギュレータ２８は、圧力作用室１４内の空気圧力を調整するための空気圧力調整手段を構成するものであり、内蔵された電磁式切替弁の切替操作によって、圧力作用室１４に圧縮空気を供給する圧縮空気供給状態と、同圧力作用室１４内の空気を外部に排出する大気開放状態とが切り替えられるようになっている。

ポンプハウジング１１にはケース体３１が組み付けられており、ポンプハウジング１１に形成された貫通孔３２にはケース体３１側に突出するようにして細長円柱状のロッド３３が摺動可能に挿通されている。すなわち、ロッド３３は、一端が圧力作用室１４内に突出し、他端がケース体３１で囲まれた内部空間に突出している。ロッド３３の圧力作用室１４側の端部にはベローズ式仕切部材１２の仕切板１６が結合されており、仕切板１６の移動（すなわちベローズ１５の伸縮動作）に伴いロッド３３が図の上下方向に往復動する。

また、ロッド３３のケース体３１側の端部にはバネ受け板３４が連結されており、このバネ受け板３４とポンプハウジング１１の外壁面との間には圧縮コイルバネ３５が介在されている。ロッド３３は、圧縮コイルバネ３５の付勢力により常に図の上方へ付勢されている。圧縮コイルバネ３５は、圧力作用室１４内の空気圧力とは相反する向きにベローズ式仕切部材１２を付勢するための付勢手段に相当する。

上記構成により、圧力作用室１４内に圧縮空気が導入されない状態（大気開放状態）では、圧縮コイルバネ３５の付勢力によりベローズ式仕切部材１２のベローズ１５が収縮状態とされ、ポンプ室１３内の容積が増加する。このとき、吸引バルブ２３を開弁、吐出バルブ２５を閉弁させることにより、吸引配管２１を通じてポンプ室１３内に薬液が吸入される。また、圧縮空気供給状態では、図示しない空圧源から供給される圧縮空気が電空レギュレータ２８と給排ポート２７とを通じて圧力作用室１４内に導入され、圧力作用室１４内の空気圧力と圧縮コイルバネ３５の付勢力とのバランスに応じてベローズ１５が伸長されてポンプ室１３内の容積が減少する。このとき、吸引バルブ２３を閉弁、吐出バルブ２５を開弁させることにより、ポンプ室１３内に充填されている薬液が吐出配管２２を通じて排出される。

ケース体３１内には、ロッド３３の移動量（すなわちベローズ１５の伸縮量）を検出するための位置検出器３６が設けられている。なお図１において、符号３７はロッド３３を往復動可能に保持するためのリニアベアリングであり、符号３８は圧力作用室１４からの空気漏れを防止するための軸シールである。

コントローラ４０は、ＣＰＵや各種メモリ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成される電子制御装置であり、薬液供給ポンプ１０による薬液の吸引及び吐出の状態を制御する。コントローラ４０には、本システム全体を統括して管理する管理コンピュータ（図示略）から吸引／吐出信号、吸引速度指令及び吐出流量指令が入力されるとともに、位置検出器３６から位置検出信号が入力される。そして、コントローラ４０は、都度入力される信号に基づいて電磁弁２４，２６を通電又は非通電の状態として吸引バルブ２３と吐出バルブ２５との開閉状態を制御する一方、電空レギュレータ２８に対する制御指令値（操作空気圧力指令値）を算出して該指令値により電空レギュレータ２８の状態を制御する。このとき特に、コントローラ４０は、薬液の吸引時及び吐出時においてベローズ１５の伸縮に伴う仕切板１６（ロッド３３）の移動速度が目標の移動速度となるよう電空レギュレータ２８の状態をフィードバック制御する。加えて、コントローラ４０は、位置検出器３６の位置検出信号に基づいて吐出流量値を算出し、該算出値を管理コンピュータ等に出力する。

次に、コントローラ４０における吐出流量制御の概要を図２を用いて説明する。

コントローラ４０は、吸引速度指令に基づいて薬液吸引時における仕切板１６の移動速度を算出するとともに、吐出流量指令に基づいて薬液吐出時における仕切板１６の移動速度を算出する。ここで、薬液吐出時における移動速度の算出時には、移動速度と吐出流量との関係を表すポンプ吐出特性に基づいて同移動速度の算出が行われる。具体的には、仕切板１６の移動量と薬液供給ポンプ１０の吐出量とは図３に示す関係にある。図３によれば、仕切板１６の移動量に対するポンプ吐出量が線形となり、この関係を用いて仕切板１６の移動速度が算出される。

ここで、吐出流量をＱ、ベローズ有効面積をＡ、仕切板１６の移動距離をＸ、仕切板１６の移動時間をｔとして、ポンプ吐出特性を数式化すると、同特性は、
Ｑ＝Ａ＊Ｘ／ｔ
として表される。上記数式において「Ｘ／ｔ」が仕切板１６の移動速度に相当し、該式によっても移動速度算出が可能となる。

また、コントローラ４０は、吸引／吐出信号に基づいて吸引時の移動速度と吐出時の移動速度との何れかを選択する。このとき選択される移動速度が、仕切板１６の目標移動速度に相当する。そして、仕切板１６の目標移動速度と仕切板１６の実際の移動速度（実移動速度）との偏差に基づいて操作空気圧力指令値を算出するとともに、その操作空気圧力指令値に基づいて電空レギュレータ２８の駆動を制御する。

一方、コントローラ４０は、薬液供給ポンプ１０に設けた位置検出器３６の検出結果に基づいて仕切板１６の実際の移動速度（実移動速度）を算出する。この実移動速度の算出値は、電空レギュレータ２８のフィードバック制御に用いられる他、都度の吐出流量の演算に用いられる。吐出流量演算に関して、コントローラ４０は、前述したポンプ吐出特性（例えば図３の関係）を用いて仕切板１６の実移動速度を吐出流量に変換し、その結果を吐出流量値として管理コンピュータ等に出力する。

現実の薬液供給システムとしては薬液供給ポンプ１０を複数設けており、各ポンプ１０が交互に吐出動作と供給動作とを繰り返し実行することにより、連続的な薬液供給動作が実現可能となっている。図４には、２つの薬液供給ポンプ１０ａ，１０ｂを有するシステムについての概略構成を示す。図４に示す２つの薬液供給ポンプ１０ａ，１０ｂはいずれも前記図１で説明した薬液供給ポンプ１０と同様の構成を有するものであり、各ポンプの構成部材については同様の符号を付すとともにその説明を省略する。なお、各薬液供給ポンプ１０ａ，１０ｂの吸引配管２１は共通の吸引口（薬液ボトル或いは工場の薬液配管）に接続されるとともに、吐出配管２２は共通の吐出口（薬液吐出ノズル）に接続されている。

図４において、左側の薬液供給ポンプ１０ａはベローズ１５が収縮状態にあり、かかる状態では、その後ベローズ１５が伸長することによりポンプ室１３内に充填された薬液の吐出が行われる。また、右側の薬液供給ポンプ１０ｂはベローズ１５が伸長状態にあり、かかる状態では、その後ベローズ１５が収縮することによりポンプ室１３への薬液吸引が行われる。

コントローラ４０は、２つの薬液供給ポンプ１０ａ，１０ｂを制御対象として、前述したとおり都度入力される信号に基づいて吸引バルブ２３と吐出バルブ２５との開閉状態を制御する一方、各電空レギュレータ２８に対する制御指令値（操作空気圧力指令値）を算出して該指令値により電空レギュレータ２８の状態を制御する。

図５は、本薬液供給システムにおける薬液吐出動作を説明するためのタイムチャートである。図５においては、２つの薬液供給ポンプ１０ａ，１０ｂが交互に吸引動作と吐出動作とを繰り返すことにより、半導体ウエハに対して連続的な薬液供給が実現される。なお図５の説明では便宜上、一方の薬液供給ポンプ１０をポンプ（Ａ）、他方の薬液供給ポンプ１０をポンプ（Ｂ）とするとともに、吸引バルブ及び吐出バルブにも（Ａ），（Ｂ）を付して区別する。

さて、タイミングｔ１以前は、ポンプ（Ａ）が図４の薬液供給ポンプ１０ａの状態、ポンプ（Ｂ）が図４の薬液供給ポンプ１０ｂの状態にあり、吸引バルブ及び吐出バルブは何れも閉鎖されている。そして、タイミングｔ１以降、ＳＴＡＲＴ信号の立ち上がりに伴い各ポンプでの薬液吸引及び吐出が行われる。

すなわち、ポンプ（Ａ）側では、タイミングｔ１で吐出バルブ（Ａ）が開放された後、電空レギュレータ２８による空気圧上昇に伴いベローズ１５が伸長し、薬液吐出が行われる（タイミングｔ２〜ｔ６）。また、ポンプ（Ａ）での薬液吐出に並行して、ポンプ（Ｂ）側では、タイミングｔ３〜ｔ４で吸引バルブ（Ｂ）が開放されて薬液の吸引が行われる。そして、薬液の吸引完了後のタイミングｔ５で吐出バルブ（Ｂ）が開放される。タイミングｔ６では、ポンプ（Ｂ）側で電空レギュレータ２８による空気圧上昇に伴いベローズ１５が伸長し、薬液吐出が行われる（タイミングｔ６〜ｔ７）。以後、ポンプ（Ａ），（Ｂ）で交互に吸引／吐出動作が行われ、薬液吐出ノズルの先端部からは連続的に薬液が吐出される。

かかる場合、ポンプ（Ａ）による薬液の吐出期間ＴＡと、ポンプ（Ｂ）による薬液の吐出期間ＴＢとが連続して設定され、途切れることなく薬液が連続吐出される。また、薬液の吐出速度が一定に制御されることから、各吐出期間ＴＡ，ＴＢが同一となり、薬液の安定供給が可能となる。

以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

薬液の吸引又は吐出時において、ベローズ式仕切部材１２を構成する仕切板１６の移動速度をフィードバック制御する構成としたため、ポンプ室１３の容積変化が望みとおりに制御できるようになる。これにより、薬液の吸引流量又は吐出流量を所望とする流量に高精度に制御することが可能となる。また、薬液供給ポンプ１０は、電空レギュレータ２８により調整される空気圧力を駆動源として薬液の吸引又は吐出を行うため、電動モータによる流量制御を行う電動式システムとは異なり、熱による弊害が生じるおそれがなく、温度管理を要する薬液であっても好適に使用できる。また、電動式アクチュエータの構成に比べて、ポンプ駆動系の構成の簡素化を図ることもできる。

ベローズ式仕切部材１２（仕切板１６）に連結されたロッド３３の移動量を位置検出器３６により検出し、該検出したロッド３３の移動量（仕切板１６の移動量、ベローズ１５の伸縮量も同意）をフィードバックパラメータとしたため、薬液吐出通路に流量センサや可変絞り等を設け、その結果をフィードバックパラメータとする他の構成と比較して、センサや絞り等の設置部位における液溜まりに起因して薬液の劣化等が生じたり、薬液によるセンサ等の腐食を防ぐために特殊加工が強いられたりするといった不都合が解消される。したがって、簡易なシステム構成が実現でき、ひいてはシステムの小型化や低コスト化を図ることができる。

また、位置検出器３６の検出結果に基づいて薬液の吐出流量を算出するようにしたため、薬液の特性変化に影響されることなく、吐出流量を精度良く算出することができる。

位置検出器３６をポンプ室１３から隔離されたケース体３１内に設けたため、当該位置検出器３６が薬液に晒されるおそれはない。故に、位置検出器やその付属部品等について薬液による腐食防止対策を施す必要はなく、簡易で且つ安価なシステムが実現できる。

薬液供給ポンプ１０を複数設け、これら各ポンプ１０を交互に吸引動作及び吐出動作させる構成としたため、薬液の吐出を途切れさせることなく連続的に実施することが可能となる。また、既述したとおりベローズ式仕切部材１２（仕切板１６）の移動速度をフィードバック制御する構成としたため、各ポンプでの薬液吐出に要する時間を毎回一定とすることができるため、薬液の安定供給が可能となる。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について、上記第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。本実施の形態では、ダイアフラム式の薬液供給ポンプ５０を用いる構成としており、図６には薬液供給ポンプ５０とその周辺の概略構成を示す。

図６において、薬液供給ポンプ５０は、上下２つに分割されるボディ５１，５２を有しており、これら各ボディ５１，５２には各々対向する面に凹部５１ａ，５２ａが形成されている。両ボディ５１，５２の間には略円形状の可撓性膜よりなるダイアフラム５３が介在され、該ダイアフラム５３の周縁部５３ａが両ボディ５１，５２にて挟持されている。ダイアフラム５３の中心部には中央厚肉部５３ｂが設けられている。この場合、ボディ５１側の凹部５１ａとダイアフラム５３との間に形成される空間がポンプ室５５、ボディ５２側の凹部５２ａとダイアフラム５３との間に形成される空間が圧力作用室５６となっている。

ボディ５１には、ポンプ室５５に連通する吸引ポート５８と吐出ポート５９とが形成されており、吸引ポート５８に吸引配管６１が接続され、吐出ポート５９に吐出配管６２が接続されている。吸引配管６１には吸引側開閉弁である吸引バルブ６３が設けられており、吸引バルブ６３は電磁弁６４の通電状態に応じて開閉される。また、吐出配管６２には吐出側開閉弁である吐出バルブ６５が設けられており、吐出バルブ６５は電磁弁６６の通電状態に応じて開閉される。例えば、吸引バルブ６３及び吐出バルブ６５は、空気圧力により開閉操作されるエアオペレートバルブで構成されており、電磁弁６４，６６の通電状態に応じて各バルブ６３，６５に作用する空気圧力が調節され、それに伴い各バルブ６３，６５が開閉される。

吸引配管６１は、ポンプ室５５に向けてレジスト液等の薬液を供給するための薬液供給通路を構成するものであり、図示しない薬液ボトル（薬液貯留容器）内に貯留された薬液、或いは工場の薬液配管より供給される薬液が吸引配管６１を通じてポンプ室５５に供給される。これにより、ポンプ室５５内に薬液が充填される。また、吐出配管６２は、ポンプ室５５内に充填された薬液を排出するための薬液排出通路を構成するものであり、ポンプ室５５から排出される薬液が吐出配管６２を通じて薬液吐出ノズル（図示略）に供給される。

他方のボディ５２には、圧力作用室５６に連通する給排ポート６８が形成されており、この給排ポート６８に電空レギュレータ６９が接続されている。電空レギュレータ６９は、圧力作用室５６内の空気圧力を調整するための空気圧力調整手段を構成するものであり、内蔵された電磁式切替弁の切替操作によって、圧力作用室５６に圧縮空気を供給する圧縮空気供給状態と、同圧力作用室５６内の空気を外部に排出する大気開放状態とが切り替えられるようになっている。

ボディ５２にはケース体７１が組み付けられており、ボディ５２に形成された貫通孔７２にはケース体７１側に突出するようにして細長円柱状のロッド７３が摺動可能に挿通されている。すなわち、ロッド７３は、一端が圧力作用室５６内に突出し、他端がケース体７１で囲まれた内部空間に突出している。ロッド７３の圧力作用室５６側の端部にはダイアフラム５３の中央厚肉部５３ｂが結合されており、ダイアフラム５３の変形に伴いロッド７３が図の上下方向に往復動する。

また、ロッド７３のケース体７１側の端部にはバネ受け板７４が連結されており、このバネ受け板７４とボディ５２の外壁面との間には圧縮コイルバネ７５が介在されている。ロッド７３は、圧縮コイルバネ７５の付勢力により常に図の上方へ付勢されている。圧縮コイルバネ７５は、圧力作用室５６内の空気圧力とは相反する向きにダイアフラム５３を付勢するための付勢手段に相当する。

上記構成により、圧力作用室５６内に圧縮空気が導入されない状態（大気開放状態）では、圧縮コイルバネ７５の付勢力によりダイアフラム５３が図の上方に撓み変形し、ポンプ室５５内の容積が増加する。このとき、吸引バルブ６３を開弁、吐出バルブ６５を閉弁させることにより、吸引配管６１を通じてポンプ室５５内に薬液が吸入される。また、圧縮空気供給状態では、図示しない空圧源から供給される圧縮空気が電空レギュレータ６９と給排ポート６８とを通じて圧力作用室５６内に導入され、圧力作用室５６内の空気圧力と圧縮コイルバネ７５の付勢力とのバランスに応じてダイアフラム５３が図の下方に撓み変形し、ポンプ室５５内の容積が減少する。このとき、吸引バルブ６３を閉弁、吐出バルブ６５を開弁させることにより、ポンプ室５５内に充填されている薬液が吐出配管６２を通じて排出される。

ケース体７１内には、ロッド７３の移動量（すなわちダイアフラム５３の変形量）を検出するための位置検出器７６が設けられている。なお図６において、符号７７はロッド７３を往復動可能に保持するためのリニアベアリングであり、符号７８は圧力作用室５６からの空気漏れを防止するための軸シールである。

コントローラ８０は、ＣＰＵや各種メモリ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成される電子制御装置であり、薬液供給ポンプ５０による薬液の吸引及び吐出の状態を制御する。コントローラ８０には、本システム全体を統括して管理する管理コンピュータ（図示略）から吸引／吐出信号、吸引速度指令及び吐出流量指令が入力されるとともに、位置検出器７６から位置検出信号が入力される。そして、コントローラ８０は、都度入力される信号に基づいて電磁弁６４，６６を通電又は非通電の状態として吸引バルブ６３と吐出バルブ６５との開閉状態を制御する一方、電空レギュレータ６９に対する制御指令値（操作空気圧力指令値）を算出して該指令値により電空レギュレータ６９の状態を制御する。このとき特に、コントローラ８０は、薬液の吸引時及び吐出時においてダイアフラム５３の変形速度が目標の速度となるよう電空レギュレータ６９の状態をフィードバック制御する。加えて、コントローラ８０は、位置検出器７６の位置検出信号に基づいて吐出流量値を算出し、該算出値を管理コンピュータ等に出力する。

ところで、上記のようなダイアフラム式の薬液供給ポンプ５０では、ベローズ式の薬液供給ポンプと比して液溜まりが少ないといったメリットがある反面、ダイアフラム５３の変形量に対する薬液吐出量が非線形になり、吐出量制御が困難になるといった問題が懸念される。図７は、ダイアフラム変形量と薬液の吐出量との関係を示す図であり、同図によれば、ダイアフラム特性が理想の線形特性に対して非線形となるのが分かる。

そこで本実施の形態では、ダイアフラム５３の変形範囲内（フルストローク範囲内）において複数に分割した区間毎にダイアフラム変形量とポンプ吐出量との関係を線形化しておき、該線形化した関係を用いて電空レギュレータ６９の状態を制御する。例えば、図７に示すように、ダイアフラム５３の変形範囲（Ｘ０〜Ｘ５）を５等分して５つの区間を設定しておき、それら区間毎に線形特性を付加する。そして、薬液供給ポンプ５０による薬液の吸引／吐出時には、その都度のダイアフラム５３の変形量に応じて各区間の線形特性を使い分けて電空レギュレータ６９の状態を制御する。なお、上記各区間の線形特性に関するデータは、計測等により取得され、コントローラ８０内のメモリにあらかじめ記憶されていると良い。

ここで、上記各区間における線形化の手法について説明する。

ダイアフラム５３の変形範囲を５等分する場合、各区間の境界点となるダイアフラム変形量はＸ０，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５であり、そのうちダイアフラム変形量Ｘ１〜Ｘ５に対応する吐出量ｑ１，ｑ２，ｑ３，ｑ４，ｑ５を計測する（ダイアフラム変形量Ｘ０の場合の吐出量は０であり計測不要）。そして、各区間の境界点におけるダイアフラム変形量と吐出量とに基づく直線補間により、区間毎に線形化を実施する。このとき、ダイアフラム変形量Ｘから吐出量ｑへの変換式は、ダイアフラム変形量に応じて図８の（ａ）のように規定される。また、ダイアフラム変形速度Ｘ／ｔから吐出流量Ｑへの変換式は、ダイアフラム変形量に応じて図８の（ｂ）のように規定される。

上記のように区間毎に線形化された特性は、薬液吐出時におけるダイアフラム５３の変形速度の算出（変形速度の目標値の算出）や、ダイアフラム変形量の検出値（位置検出器７６の検出結果）に基づく実際の吐出流量値の算出に際して用いられる。すなわち、前記図２で説明した演算ロジックにおいては、吐出時の移動速度算出に際して前記区間毎の線形特性が用いられる。また、位置検出結果に基づき算出した移動速度から吐出流量への変換に際して前記区間毎の線形特性が用いられる。

図９には移動速度算出に関するコントローラ８０による処理フローを示し、図１０には実際の吐出流量算出に関するコントローラ８０による処理フローを示す。

図９では、吐出流量指令値Ｑｃを取り込むとともにダイアフラム変形量Ｘを計測する（ステップＳ１１，Ｓ１２）。その後、ダイアフラム変形量Ｘが上記各区間の何れにあるかを判定し（ステップＳ１３〜Ｓ１７）、その判定結果に応じて今回適用する変換式を決定する（ステップＳ１８〜Ｓ２２）。この場合、Ｘ＜Ｘ１であれば変換式（１）を、Ｘ１≦Ｘ＜Ｘ２であれば変換式（２）を、Ｘ２≦Ｘ＜Ｘ３であれば変換式（３）を、Ｘ３≦Ｘ＜Ｘ４であれば変換式（４）を、Ｘ≧Ｘ４であれば変換式（５）を適用する。
Ｘ／ｔ＝（Ｘ１−Ｘ０）／ｑ１＊Ｑｃ …（１）
Ｘ／ｔ＝（Ｘ２−Ｘ１）／（ｑ２−ｑ１）＊Ｑｃ …（２）
Ｘ／ｔ＝（Ｘ３−Ｘ２）／（ｑ３−ｑ２）＊Ｑｃ …（３）
Ｘ／ｔ＝（Ｘ４−Ｘ３）／（ｑ４−ｑ３）＊Ｑｃ …（４）
Ｘ／ｔ＝（Ｘ５−Ｘ４）／（ｑ５−ｑ４）＊Ｑｃ …（５）
上記のように今回適用する変換式を決定した後、該決定した変換式を用いてダイアフラム変形速度Ｘ／ｔを算出するとともに、そのＸ／ｔ値に基づいて吐出量制御を実施する（ステップＳ２３）。

また、図１０では、ダイアフラム変形量Ｘを計測するとともに、ダイアフラム変形速度Ｘ／ｔを算出する（ステップＳ３１，Ｓ３２）。その後、ダイアフラム変形量Ｘが上記各区間の何れにあるかを判定し（ステップＳ３３〜Ｓ３７）、その判定結果に応じて今回適用する変換式を決定する（ステップＳ３８〜Ｓ４２）。この場合、Ｘ＜Ｘ１であれば変換式（６）を、Ｘ１≦Ｘ＜Ｘ２であれば変換式（７）を、Ｘ２≦Ｘ＜Ｘ３であれば変換式（８）を、Ｘ３≦Ｘ＜Ｘ４であれば変換式（９）を、Ｘ≧Ｘ４であれば変換式（１０）を適用する。
Ｑ＝ｑ１／（Ｘ１−Ｘ０）＊Ｘ／ｔ …（６）
Ｑ＝（ｑ２−ｑ１）／（Ｘ２−Ｘ１）＊Ｘ／ｔ …（７）
Ｑ＝（ｑ３−ｑ２）／（Ｘ３−Ｘ２）＊Ｘ／ｔ …（８）
Ｑ＝（ｑ４−ｑ３）／（Ｘ４−Ｘ３）＊Ｘ／ｔ …（９）
Ｑ＝（ｑ５−ｑ４）／（Ｘ５−Ｘ４）＊Ｘ／ｔ …（１０）
上記のように今回適用する変換式を決定した後、該決定した変換式を用いて吐出流量値Ｑを算出する（ステップＳ４３）。

吐出量ｑ１〜ｑ５の計測方法は任意であるが、例えば次の（１），（２）の手法が考えられる。

（１）ダイアフラム変形量をＸ０〜Ｘ５の範囲内で変化させ、同変形量をＸ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５とした時の吐出量をメスシリンダ等の計測器具でそれぞれ計測する。具体的には、まず吸引バルブ６３を開、吐出バルブ６５を閉とした状態で、ダイアフラム５３を吸引側に変形させてポンプ室５５内に薬液を吸引する。薬液の吸引完了後、吸引バルブ６３を閉、吐出バルブ６５を開とし、待機する。この状態がダイアフラム変形量＝Ｘ０である。その後、ダイアフラム５３を変形量Ｘ１になるまで吐出側にゆっくりと変形させ、変形量Ｘ１で変形動作を一旦停止させる。この時の吐出量をメスシリンダ等で計測し、吐出量ｑ１として記録する。以後、ダイアフラム変形量をＸ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５とした場合についても同様に吐出量を計測し、それらを吐出量ｑ２，ｑ３，ｑ４，ｑ５として記録する。そして、上記の各データをコントローラ８０に入力し、メモリに記憶させる。

（２）ダイアフラム変形量をコントローラ８０でフィードバック制御しつつ、該制御時の薬液の吐出量を順次計測しメモリに記憶する。かかる場合、薬液供給ポンプ５０の吐出配管６２（特に吐出バルブ６５よりも下流側）に吐出量計測器が接続され、当該ポンプ５０の吐出動作時における吐出量が吐出量計測器で計測される。そして、吐出量計測器の計測結果（計測信号）がコントローラ８０に逐次入力される。吐出量計測器としては、例えば、該計測器内部に形成された薬液導入室に導入される薬液量に応じてプランジャのストローク量（プランジャ位置）を可変とし、該プランジャのスロトーク量を検出することにより吐出量を計測する、いわゆるシリンダ式吐出量計測器が用いられる。

上記（２）の場合における吐出量計測手順を図１１のタイムチャートを用いてより具体的に説明する。

図１１において、計測スタート信号のＯＮ出力がコントローラ８０に入力されると、一連の吐出量計測処理が開始されるが、まずは薬液供給ポンプ５０のポンプ室５５と吐出量計測器の薬液導入室に薬液が供給され、それら各室が薬液で満たされる。すなわち、吸引→吐出→吸引といった順に動作が行われるよう、吸引バルブ６３や吐出バルブ６５の開閉、並びにダイアフラム変形量が図示の如く制御される。なお、計測用バルブは、吐出量計測器の薬液導入室の出口側に設けられる開閉弁であり、吸引及び吐出が１回ずつ行われる期間で開放され、その後閉鎖される。

そして、タイミングｔ１０以降、ダイアフラム５３が吐出側に一定速度で変形され、それに伴いＸ１〜Ｘ５の各ダイアフラム変形量（ダイアフラム位置）に対する吐出流量が逐次計測される。このとき、まずタイミングｔ１１では、ダイアフラム変形量＝Ｘ１での吐出量ｑ１が計測され、そのｑ１値がコントローラ８０内のメモリに記憶される。その後同様に、タイミングｔ１２，ｔ１３，ｔ１４，１５では、ダイアフラム変形量＝Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５での吐出量ｑ２，ｑ３，ｑ４，ｑ５が計測され、それらの各値がコントローラ８０内のメモリに記憶される。

上記第１の実施の形態で説明したように、薬液供給ポンプ５０を複数設け、これら各ポンプ５０を交互に吸引動作及び吐出動作させる構成としても良い。これにより、薬液の吐出を途切れさせることなく連続的に実施することが可能となる。また、各ポンプでの薬液吐出に要する時間を毎回一定とし、薬液の安定供給が実現することができる。

以上詳述した第２の実施の形態では、ダイアフラム５３の変形範囲内において複数に分割した区間毎にダイアフラム変形量とポンプ吐出量との関係を線形化し、該線形化した関係を用いて吐出量制御を実施するようにしたため、変形量と吐出量とが線形とならないダイアフラム式の薬液供給ポンプ５０にあっても薬液の吸引流量又は吐出流量を高精度に制御することができる。

容積可変部材としてダイアフラムを用いた薬液供給ポンプでは、ベローズを用いた薬液供給ポンプと比して液溜まりが少ないといったメリットがある。故に、液溜まりが少なく、かつ高精度な薬液流量制御を可能とする薬液供給システムが実現できる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態では、ダイアフラム式の薬液供給ポンプとして別の構成を説明する。

図１２において、薬液供給ポンプ１００は、左右２つに分割されるボディ１０１，１０２を有しており、これら各ボディ１０１，１０２には各々対向する面に凹部１０１ａ，１０２ａが形成されている。両ボディ１０１，１０２の間には略円形状の可撓性膜よりなるダイアフラム１０３が介在され、該ダイアフラム１０３の周縁部１０３ａが両ボディ１０１，１０２にて挟持されている。この場合、ボディ１０１側の凹部１０１ａとダイアフラム１０３との間に形成される空間がポンプ室１０５、ボディ１０２側の凹部１０２ａとダイアフラム１０３との間に形成される空間がダイアフラム操作室１０６となっている。

ボディ１０１には、ポンプ室１０５に連通する吸引ポート１０８と吐出ポート１０９とが形成されており、吸引ポート１０８に吸引配管１１１が接続され、吐出ポート１０９に吐出配管１１２が接続されている。吸引配管１１１には吸引側開閉弁である吸引バルブ１１３が設けられており、吸引バルブ１１３は電磁弁１１４の通電状態に応じて開閉される。また、吐出配管１１２には吐出側開閉弁である吐出バルブ１１５が設けられており、吐出バルブ１１５は電磁弁１１６の通電状態に応じて開閉される。例えば、吸引バルブ１１３及び吐出バルブ１１５は、空気圧力により開閉操作されるエアオペレートバルブで構成されており、電磁弁１１４，１１６の通電状態に応じて各バルブ１１３，１１５に作用する空気圧力が調節され、それに伴い各バルブ１１３，１１５が開閉される。

吸引配管１１１は、ポンプ室１０５に向けてレジスト液等の薬液を供給するための薬液供給通路を構成するものであり、図示しない薬液ボトル（薬液貯留容器）内に貯留された薬液、或いは工場の薬液配管より供給される薬液が吸引配管１１１を通じてポンプ室１０５に供給される。これにより、ポンプ室１０５内に薬液が充填される。また、吐出配管１１２は、ポンプ室１０５内に充填された薬液を排出するための薬液排出通路を構成するものであり、ポンプ室１０５から排出される薬液が吐出配管１１２を通じて薬液吐出ノズル（図示略）に供給される。

他方のボディ１０２には、ダイアフラム操作室１０６に連通する連通路１１７が形成され、この連通路１１７はシリンダ室１１８に連通されている。シリンダ室１１８は径の異なる２段の円柱状空間を形成するものであり、そのシリンダ室１１８内にはプランジャ１１９が摺動可能に収容されている。プランジャ１１９は先端部と中間部とに摺動部１１９ａ，１１９ｂを有しており、摺動部１１９ｂを挟んで一側（図の下側）には、一部が大気開放された大気開放室１２１が形成され、他側（図の下側）には空圧操作室１２２が形成されている。各摺動部１１９ａ，１１９ｂの外周部にはシール部材が組み付けられている。また、プランジャ１１９の先端側（摺動部１１９ａの下側）は流体室１２３となっており、この流体室１２３から連通路１１７及びダイアフラム操作室１０６に至る空間内には非圧縮性流体（例えばシリコン油）が充填されている。また、プランジャ１１９の図の上端部は貫通孔１２４を通じてボディ１０２の上方に突出している。

ボディ１０２には、空圧操作室１２２に連通する給排ポート１２５が形成されており、この給排ポート１２５に電空レギュレータ１２７が接続されている。電空レギュレータ１２７は、空圧操作室１２２内の空気圧力を調整するための空気圧力調整手段を構成するものであり、内蔵された電磁式切替弁の切替操作によって、空圧操作室１２２に圧縮空気を供給する圧縮空気供給状態と、同空圧操作室１２２内の空気を外部に排出する大気開放状態とが切り替えられるようになっている。

ボディ１０２にはケース体１３１が組み付けられている。ケース体１３１内においてプランジャ１１９の先端部にはバネ受け板１３２が連結されており、このバネ受け板１３２とボディ１０２の外壁面との間には圧縮コイルバネ１３３が介在されている。プランジャ１１９は、圧縮コイルバネ１３３の付勢力により常に図の上方へ付勢されている。

上記構成により、空圧操作室１２２内に圧縮空気が導入されない状態（大気開放状態）では、圧縮コイルバネ１３３の付勢力によりプランジャ１１９が図の上方に持ち上げられた状態で保持される。これにより、非圧縮性流体がダイアフラム操作室１０６から流体室１２３に移動してダイアフラム１０３が図の右方に撓み変形し、ポンプ室１０５内の容積が増加する。このとき、吸引バルブ１１３を開弁、吐出バルブ１１５を閉弁させることにより、吸引配管１１１を通じてポンプ室１０５内に薬液が吸入される。

また、圧縮空気供給状態では、図示しない空圧源から供給される圧縮空気が電空レギュレータ１２７と給排ポート１２５とを通じて空圧操作室１２２内に導入され、空圧操作室１２２内の空気圧力と圧縮コイルバネ１３３の付勢力とのバランスに応じてプランジャ１１９が図の下方に移動する。これにより、非圧縮性流体が流体室１２３からダイアフラム操作室１０６に移動してダイアフラム１０３が図の左方に撓み変形し、ポンプ室１０５内の容積が減少する。このとき、吸引バルブ１１３を閉弁、吐出バルブ１１５を開弁させることにより、ポンプ室１０５内に充填されている薬液が吐出配管１１２を通じて排出される。

ケース体１３１内には、プランジャ１１９の移動量を検出するための位置検出器１３５が設けられている。なお図１２において、符号１３７はプランジャ１１９を往復動可能に保持するためのリニアベアリングであり、符号１３８は空圧操作室１２２からの空気漏れを防止するための軸シールである。

コントローラ１４０は、ＣＰＵや各種メモリ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成される電子制御装置であり、薬液供給ポンプ１００による薬液の吸引及び吐出の状態を制御する。コントローラ１４０には、本システム全体を統括して管理する管理コンピュータ（図示略）から吸引／吐出信号、吸引速度指令及び吐出流量指令が入力されるとともに、位置検出器１３５から位置検出信号が入力される。そして、コントローラ１４０は、都度入力される信号に基づいて電磁弁１１４，１１６を通電又は非通電の状態として吸引バルブ１１３と吐出バルブ１１５との開閉状態を制御する一方、電空レギュレータ１２７に対する制御指令値（操作空気圧力指令値）を算出して該指令値により電空レギュレータ１２７の状態を制御する。このとき特に、コントローラ１４０は、薬液の吸引時及び吐出時においてプランジャ１１９の移動速度が目標の速度となるよう電空レギュレータ１２７の状態をフィードバック制御する。加えて、コントローラ１４０は、位置検出器１３５の位置検出信号に基づいて吐出流量値を算出し、該算出値を管理コンピュータ等に出力する。

コントローラ１４０による演算処理の内容は、概ね前記図２の制御ロジックに準ずるものとなっており、ここでは簡単に説明する。

コントローラ１４０は、吸引速度指令に基づいて薬液吸引時におけるプランジャ１１９の移動速度を算出するとともに、吐出流量指令に基づいて薬液吐出時におけるプランジャ１１９の移動速度を算出する。ここで、薬液吐出時における移動速度の算出時には、移動速度と吐出流量との関係を表すポンプ吐出特性に基づいて同移動速度の算出が行われる。つまり、プランジャ１１９の移動量とポンプ吐出流量とは相関を有しており、あらかじめ規定された線形特性を用いて吐出流量指令値からプランジャ１１９の移動速度が算出される。そして、プランジャ１１９の目標移動速度と実際の移動速度（実移動速度）との偏差に基づいて操作空気圧力指令値を算出するとともに、その操作空気圧力指令値に基づいて電空レギュレータ１２７の駆動を制御する。

一方、コントローラ１４０は、位置検出器１３５の検出結果に基づいてプランジャ１１９の実際の移動速度（実移動速度）を算出する。この実移動速度の算出値は、電空レギュレータ１２７のフィードバック制御に用いられる他、都度の吐出流量の演算に用いられる。吐出流量演算に関して、コントローラ１４０は、プランジャ１１９の移動量とポンプ吐出流量との相関関係（線形特性）を用いてプランジャ１１９の実移動速度を吐出流量に変換し、その結果を吐出流量値として管理コンピュータ等に出力する。

上記構成の薬液供給ポンプ１００では、電空レギュレータ１２７により空圧操作室１２２内における空気圧力が調整され、その圧力調整によりプランジャ１１９が図の上下何れかに移動する。プランジャ１１９が移動すると、その移動量に対してリニアに流体室１２３の容積が変化し、それに対応してダイアフラム操作室１０６の容積が変化する。そして、ダイアフラム操作室１０６の容積変化に応じてダイアフラム１０３が撓み変形し、そのダイアフラム変形に伴うポンプ室１０５の容積変化に基づいて薬液の吸引又は吐出が行われる。このとき、ダイアフラム操作室１０６及び流体室１２３には非圧縮性流体が充填されており、流体室１２３の容積変化とダイアフラム操作室１０６の容積変化とは一致する（一方の増加分が他方の減少分となる）。また、プランジャ１１９の移動量に対する流体室１２３の容積変化はリニア（線形）なものとなっている。したがって、プランジャ１１９の移動量に基づいて薬液の吸引又は吐出時の流量を高精度に制御することが可能となる。

また、薬液供給ポンプ１００では、ダイアフラム１０３の有効断面積よりもプランジャ１１９の有効断面積が小さいものとなっている。これにより、ダイアフラム１０３を撓み変形させる際、ダイアフラム変形量に比してプランジャ移動量が大きくなる。故に、ダイアフラム１０３の撓み変形量を細かく制御することができる。またこのとき、ダイアフラム有効断面積をＡｄ、ダイアフラム変形量Ｘｄとすれば、ダイアフラム変形に伴う吐出量ＶはＶ≒Ａｄ＊Ｘｄとなる。一方、プランジャ１１９の有効断面積をＡ、プランジャ移動量をＸとすれば、プランジャ移動に伴う吐出量ＶはＶ≒Ａ＊Ｘとなる。したがって、Ｘ＝Ａｄ／Ａ＊Ｘｄとなり、プランジャ移動量Ｘはダイアフラム変形量Ｘｄに対して増幅率Ａｄ／Ａで増幅されることとなる。

また、プランジャ１１９は、大小異なる２つの摺動部１１９ａ，１１９ｂを有しており、流体室１２３に対向する側の面積が比較的小さく、空圧操作室１２２に対向する側の面積が比較的大きい形状となっている。このとき、プランジャ１１９において空圧操作室１２２側の受圧面積が比較的大きいことから、該プランジャ１１９を空気圧力で移動させる場合に十分な力を付与することができる。これにより、プランジャ１１９の応答性が向上し、ひいてはダイアフラム１０３の変形速度（薬液の吐出量等）を任意に制御することができるようになっている。

上記第１の実施の形態で説明したように、薬液供給ポンプ１００を複数設け、これら各ポンプ１００を交互に吸引動作及び吐出動作させる構成としても良い。これにより、薬液の吐出を途切れさせることなく連続的に実施することが可能となる。また、各ポンプでの薬液吐出に要する時間を毎回一定とし、薬液の安定供給が実現することができる。

以上詳述した第３の実施の形態では、ダイアフラム変形量ではなく、プランジャ移動量をフィードバックパラメータとして吐出量制御を実施する構成とした。この場合、ダイアフラム変形量に対するポンプ吐出量は線形とならないが、プランジャ移動量に対するポンプ吐出量は線形となるため、薬液の吸引又は吐出時の流量を高精度に制御することが可能となる。また、薬液供給ポンプ１００は、電空レギュレータ１２７により調整される空気圧力を駆動源として薬液の吸引又は吐出を行うため、電動モータによる流量制御を行う電動式システムとは異なり、熱による弊害が生じるおそれがなく、温度管理を要する薬液であっても好適に使用できる。また、電動式アクチュエータの構成に比べて、ポンプ駆動系の構成の簡素化を図ることもできる。

また、薬液吐出通路に流量センサや可変絞り等を設け、その結果をフィードバックパラメータとする他の構成と比較して、センサや絞り等の設置部位における液溜まりに起因して薬液の劣化等が生じたり、薬液によるセンサ等の腐食を防ぐために特殊加工が強いられたりするといった不都合が解消される。したがって、簡易なシステム構成が実現でき、ひいてはシステムの小型化や低コスト化を図ることができる。

また、位置検出器１３５の検出結果に基づいて薬液の吐出流量を算出するようにしたため、薬液の特性変化に影響されることなく、吐出流量を精度良く算出することができる。

なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。

位置検出器による位置検出結果（ベローズやダイアフラム等の作動量検出結果）に基づいてポンプ室内の圧力を算出し、該算出したポンプ室内の圧力に基づいて薬液吐出通路の目詰まり判定などを実施しても良い。これを、第１の実施の形態で説明した構成（図１）について説明する。

図１において、ベローズ式仕切部材１２には、その一方の側（図の上方側）から圧力作用室１４内の空気圧力が作用し、他方の側（図の下方側）から圧縮コイルバネ３５による付勢力とポンプ室１３内の圧力とが作用する。そして、それらの力が均衡した位置にベローズ式仕切部材１２が制御される。この場合、圧力作用室１４内の気体圧力によりベローズ式仕切部材１２が受ける力をＦｓ、圧縮コイルバネ３５によりベローズ式仕切部材１２が受ける力をＦｂ、ポンプ室１３内の圧力によりベローズ式仕切部材１２が受ける力をＦｐとすると、
Ｆｓ＝Ｆｂ＋Ｆｐ
の関係が成立する。ここで、Ｆｂ（圧縮コイルバネ３５によりベローズ式仕切部材１２が受ける力）は、ベローズ式仕切部材１２の作動量に相関しており、バネ定数をｋ、吸引しきった時（完全収縮時）のベローズ位置をＸａ、作動中のベローズ位置をＸとすると、
Ｆｂ＝ｋ＊（Ｘａ＋Ｘ）
で与えられる。

Ｆｓ（圧力作用室１４内の空気圧力によりベローズ式仕切部材１２が受ける力）は、圧力作用室１４内の空気圧力から算出でき、ベローズ有効面積をＡ、圧力作用室１４内の空気圧力をＰｓとすると、
Ｆｓ＝Ａ＊Ｐｓ
で与えられる。

また、Ｆｐ（ポンプ室１３内の圧力によりベローズ式仕切部材１２が受ける力）は、ポンプ室圧力をＰとすると、
Ｆｐ＝Ａ＊Ｐ
で与えられる。
この場合、Ｆｐ＝Ｆｓ−Ｆｂであたるため、ポンプ室圧力Ｐは、
Ｐ＝Ｐｓ−ｋ／Ａ＊（Ｘａ＋Ｘ）
となる。ここで、ｋ，Ａ，Ｘａは固定値であり、圧力作用室１４内の空気圧力Ｐｓと作動中のベローズ位置Ｘとを計測することにより、ポンプ室圧力Ｐが算出できる。

なお、ポンプ室圧力Ｐは、基本的には設計上の寸法データ等により演算できるが、個体差を考慮すると、固体毎に特性を計測しその計測データをコントローラに記憶しておくと良い。これにより、ポンプ室圧力Ｐが一層正確に算出できる。

ここで、吐出側の圧力損失をＳとすると、吐出流量Ｑは概略、
Ｑ＝α／Ｓ＊√Ｐ
で与えられる（αは定数である）。したがって、圧力損失Ｓが大きくなるとポンプ室圧力Ｐが大きくなる。つまり、吐出配管で目詰まり（フィルタの目詰まり等）が生じると、薬液吐出量が同一であっても、圧力損失によりポンプ室圧力が上昇する。そのため、目詰まりの発生が判定できる。

例えば、所定の吐出流量で吐出量制御を行う場合の圧力判定値をあらかじめ定めておき、ポンプ室圧力Ｐが圧力判定値よりも大きくなった時に目詰まりが生じたと判定すると良い。圧力判定値は、初期（新品時）の圧力値を基に定められると良い。目詰まり発生時には、例えば音声やランプ等での報知が行われ、それに伴い作業者によって吐出配管内のフィルタ等の交換が行われる。目詰まり判定を実施することにより、目詰まりに起因するプロセスの不具合を解消することができる。

また、上記の如くポンプ室圧力Ｐを算出する構成では、ポンプ室圧力Ｐを検出するための圧力センサが不要となる。これにより、薬液に直接晒されるセンサ装置等がなくなるために、薬液による腐食防止対策が強いられることはなく、構成の簡素化やコストの低減を図ることができる。

ポンプ室圧力Ｐの算出値に基づいて目詰まり判定を実施する以外に、同ポンプ室圧力Ｐの算出値に基づいてポンプ室圧力のフィードバック制御等を実施することも可能である。

薬液の吐出終了時における液だれ防止のためにサックバック機能を付加するようにしても良い。図１３は、サックバック動作を説明するためのタイムチャートである。

図１３において、薬液吐出時には、吸引バルブが閉、吐出バルブが開とされ、容積可変部材の作動に伴いポンプ室から薬液が吐出される。そして、薬液の吐出終了後において吸引バルブが閉、吐出バルブが開とされた状態が一時的に継続され、その状態のままベローズ等の容積可変部材の作動が反転されて薬液の吸引が開始される。このとき、吸引バルブが閉、吐出バルブが開とされた状態での薬液の吸引動作によりサックバックが行われる。図のＴＳがサックバック動作期間である。これにより、薬液滴下ノズル等における液だれが防止できる。上記構成ではサックバック用の開閉弁が不要となるため、構成の簡素化が実現できる。

サックバック動作期間（図１３のＴＳ）や、サックバック時の吸引速度を可変に制御するようにしても良い。これにより、薬液のサックバック動作を任意に制御でき、サックバック量を望みとおりに制御することが可能となる。

上記実施の形態では、ベローズ式の薬液供給ポンプを用いた場合、ベローズ伸縮量に対してポンプ吐出量が線形である旨説明したが、厳密には、ベローズの伸縮範囲内において非線形な特性が含まれることも考えられる。故に、ベローズの伸縮範囲内において複数に分割した区間毎にベローズ伸縮量とポンプ吐出量との関係を線形化し、該線形化した関係を用いて吐出量制御を実施するようにしても良い。これにより、薬液の吸引流量又は吐出流量の制御精度が向上する。なお、区間毎に線形化を行う手法については、第２の実施の形態で説明した手法が適宜用いられる。

上記各実施の形態では、圧力作用室内の空気圧力を減圧する際、電空レギュレータを大気開放状態としたが、これを変更する。例えば、電空レギュレータに真空源を接続し、その真空源の作動により圧力作用室内を負圧とする。こうした空気圧力の操作によってベローズやダイアフラム等の作動量を任意に制御できる。この場合、ケース体内に設けた圧縮コイルバネを無くすことが可能となる。

上記第３の実施の形態で説明した薬液供給ポンプ１００では、流体室１２３の容積を作動量に対してリニアに変化させる可動体としてプランジャ１１９を用いたが、この構成を変更し、同可動体としてベローズを用いることも可能である。

上記各実施の形態では、複数の薬液供給ポンプを具備する薬液供給システムの具体例として、複数個の薬液供給ポンプを組み合わせて各ポンプ間を配管等により接続する構成としたが、それら複数個の薬液供給ポンプが一体化されたポンプユニットを採用するようにしても良い。これにより、配管等の削減や省スペース化を図ることができる。

発明の実施の形態における薬液供給システムの概略を示す構成図である。 コントローラにおける吐出流量制御の概要を示す図である。 ポンプ吐出特性を示す図である。 ２つの薬液供給ポンプを有するシステムの概略構成を示す図である。 薬液吐出動作を説明するためのタイムチャートである。 第２の実施の形態における薬液供給システムの概略を示す構成図である。 ダイアフラム変形量と薬液の吐出量との関係を示す図である。 （ａ）は、ダイアフラム変形量Ｘから吐出量ｑへの変換式を示す図であり、（ｂ）はダイアフラム変形速度Ｘ／ｔから吐出流量Ｑへの変換式を示す図である。 移動速度算出に関するコントローラによる処理を示すフローチャートである。 実際の吐出流量算出に関するコントローラによる処理を示すフローチャートである。 吐出量計測手順を説明するためのタイムチャートである。 第３の実施の形態における薬液供給システムの概略を示す構成図である。 サックバック動作を説明するためのタイムチャートである。

符号の説明

１０…薬液供給ポンプ、１２…ベローズ式仕切部材、１３…ポンプ室、１４…圧力作用室、１５…ベローズ、１６…仕切板、２３…吸引バルブ、２５…吐出バルブ、２８…電空レギュレータ、３５…圧縮コイルバネ、３６…位置検出器、４０…コントローラ、５０…薬液供給ポンプ、５３…ダイアフラム、５５…ポンプ室、５６…圧力作用室、６３…吸引バルブ、６５…吐出バルブ、６９…電空レギュレータ、７３…ロッド、７５…圧縮コイルバネ、７６…位置検出器、８０…コントローラ、１００…薬液供給ポンプ、１０３…ダイアフラム、１０５…ポンプ室、１０６…ダイアフラム操作室、１１３…吸引バルブ、１１５…吐出バルブ、１１９…プランジャ、１２２…空圧操作室、１２３…流体室、１２７…電空レギュレータ、１３５…位置検出器、１４０…コントローラ。

Claims (22)

1. 薬液を充填するためのポンプ室と、容積可変部材により前記ポンプ室から仕切られてなる圧力作用室とを有し、その圧力作用室内の気体圧力に応じて前記容積可変部材を作動させ、その作動に伴う前記ポンプ室の容積変化に基づいて前記薬液を吸引又は吐出する薬液供給ポンプと、
   前記圧力作用室に供給される気体の圧力を調整する圧力調整手段と、
   前記容積可変部材の作動量を検出する作動量検出手段と、
   前記薬液供給ポンプによる薬液の吸引又は吐出時において前記容積可変部材の目標作動量を設定するとともに、該目標作動量と前記作動量検出手段による検出結果から求めた実際の作動量との偏差に基づいて前記圧力調整手段を制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする薬液供給システム。
2. 前記作動量検出手段による検出結果に基づいて薬液の吐出流量を算出する手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の薬液供給システム。
3. 前記制御手段は、前記目標作動量として容積可変部材の移動速度の目標値を設定するとともに、該目標値と、前記作動量検出手段による検出結果を基に求めた実際の容積可変部材の移動速度との偏差に基づいて前記圧力調整手段を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の薬液供給システム。
4. 前記容積可変部材の作動量とポンプ吐出量との関係を規定しておき、前記制御手段は、前記関係を用い都度の流量指令値に基づいて前記移動速度の目標値を設定することを特徴とする請求項３に記載の薬液供給システム。
5. 前記容積可変部材の作動範囲内において複数に分割した区間毎に容積可変部材の作動量とポンプ吐出量との関係を線形化する手段を備え、前記制御手段は、前記線形化した関係を用いて前記圧力調整手段を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の薬液供給システム。
6. 前記薬液供給ポンプの容積可変部材として軸方向に伸縮自在のベローズを用い、前記作動量検出手段により、前記容積可変部材の作動量として前記ベローズの伸縮量が検出される薬液供給システムであって、
   前記制御手段は、前記ベローズの伸縮量に基づいて前記圧力調整手段を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の薬液供給システム。
7. 前記薬液供給ポンプの容積可変部材としてダイアフラムを用い、前記作動量検出手段により、前記容積可変部材の作動量として前記ダイアフラムの変形量が検出される薬液供給システムであって、
   前記ダイアフラムの変形範囲内において複数に分割した区間毎にダイアフラム変形量とポンプ吐出量との関係を線形化する手段を備え、前記制御手段は、前記線形化した関係を用いて前記圧力調整手段を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の薬液供給システム。
8. 前記各区間の境界点でのダイアフラム変形量とポンプ吐出量とに基づく直線補間によりダイアフラム変形量とポンプ吐出量との関係を線形化することを特徴とする請求項７に記載の薬液供給システム。
9. 前記圧力作用室側において前記容積可変部材に被検出体を連結し、前記作動量検出手段は、前記容積可変部材の作動量として前記被検出体の移動量を検出することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の薬液供給システム。
10. 前記薬液供給ポンプを複数備え、これら各ポンプを交互に吸引動作及び吐出動作させることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の薬液供給システム。
11. 前記圧力作用室内の気体圧力とは相反する向きに前記容積可変部材を付勢する付勢手段を設けた薬液供給ポンプを適用し、
    前記作動量検出手段により検出した前記容積可変部材の作動量と前記圧力作用室内の気体圧力とに基づいて前記ポンプ室内の圧力を算出する手段と、
    該算出したポンプ室内の圧力により当該ポンプ室の圧力制御を実施する手段とを備えたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の薬液供給システム。
12. 前記圧力作用室内の気体圧力とは相反する向きに前記容積可変部材を付勢する付勢手段を設けた薬液供給ポンプを適用し、
    前記作動量検出手段により検出した前記容積可変部材の作動量と前記圧力作用室内の気体圧力とに基づいて前記ポンプ室内の圧力を算出する手段と、
    該算出したポンプ室内の圧力により、該ポンプ室に通じる薬液吐出通路で目詰まりが発生したかどうかを判定する手段とを備えたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の薬液供給システム。
13. 前記ポンプ室に通じる吸引通路側に吸引バルブを設けるとともに、同ポンプ室に通じる吐出通路側に吐出バルブを設けた薬液供給ポンプを適用し、
    前記容積可変部材の作動に伴う薬液の吐出時に前記吸引バルブを閉、前記吐出バルブを開とし、該吐出の終了後において前記吸引バルブを閉、前記吐出バルブを開とした状態を一時的に継続したまま前記容積可変部材の作動を反転させて薬液の吸引を開始することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の薬液供給システム。
14. 薬液の吐出終了後において前記吸引バルブを閉、前記吐出バルブを開とした状態で薬液の吸引動作を実施する時間、又は吸引速度を可変に制御することを特徴とする請求項１３に記載の薬液供給システム。
15. 薬液を充填するためのポンプ室と、ダイアフラムにより前記ポンプ室から仕切られてなるダイアフラム操作室とを有し、そのダイアフラム操作室の容積変化に応じて前記ダイアフラムを撓み変形させ、その撓み変形に伴う前記ポンプ室の容積変化に基づいて前記薬液を吸引又は吐出する薬液供給ポンプであって、
    前記ダイアフラム操作室と該ダイアフラム操作室に連通された流体室に非圧縮性流体を充填するとともに、前記流体室の容積を作動量に対してリニアに変化させる可動体を設け、該可動体を挟んで前記ダイアフラム操作室とは逆側に設けられた圧力操作室に、該圧力操作室内における気体の圧力を調整するための圧力調整手段を接続したことを特徴とする薬液供給ポンプ。
16. 前記ダイアフラムの有効断面積よりも前記可動体の有効断面積を小さくしたことを特徴とする請求項１５に記載の薬液供給ポンプ。
17. 前記可動体は、前記流体室に対向する側の面積が比較的小さく、前記圧力操作室に対向する側の面積が比較的大きい形状を有するプランジャであることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の薬液供給ポンプ。
18. 請求項１５乃至１７のいずれかに記載の薬液供給ポンプと、
    前記可動体の作動量を検出する作動量検出手段と、
    前記薬液供給ポンプによる薬液の吸引又は吐出時において前記可動体の目標作動量を設定するとともに、該目標作動量と前記作動量検出手段による検出結果から求めた実際の作動量との偏差に基づいて前記圧力調整手段を制御する制御手段と、
    を備えたことを特徴とする薬液供給システム。
19. 前記作動量検出手段による検出結果に基づいて薬液の吐出流量を算出する手段を更に備えたことを特徴とする請求項１８に記載の薬液供給システム。
20. 前記制御手段は、前記目標作動量として可動体の移動速度の目標値を設定するとともに、該目標値と、前記作動量検出手段による検出結果を基に求めた実際の可動体の移動速度との偏差に基づいて前記圧力調整手段を制御することを特徴とする請求項１８又は１９に記載の薬液供給システム。
21. 前記可動体の作動量とポンプ吐出量との関係を規定しておき、前記制御手段は、前記関係を用い都度の流量指令値に基づいて前記移動速度の目標値を設定することを特徴とする請求項２０に記載の薬液供給システム。
22. 前記薬液供給ポンプを複数備え、これら各ポンプを交互に吸引動作及び吐出動作させることを特徴とする請求項１８乃至２１のいずれかに記載の薬液供給システム。

Images