ダイヤフラムポンプ
【課題】ピストンを可能な限り突出移動させてローリングダイヤフラムを伸展姿勢とするときに、折返部の開放で形成される湾曲部が歪んだ形状とならず、円滑に湾曲した期待通りの形状となるようにして、フラッシングモードでの液置換に要する液量や時間が軽減でき、液置換効率が改善されるダイヤフラムポンプを提供する。
【解決手段】ピストン２の外周面２ｅに沿う内周部３ｃ、シリンダ１の内周面１ｒに沿う外周部３ｅ、及びシリンダ１とピストン２との間の筒状空間部１３にて折り返されることで形成される折返部３ｄを備えるフッ素樹脂製のローリングダイヤフラム３と、シリンダ１内にてローリングダイヤフラム３でて仕切られるポンプ室４とを持つダイヤフラムポンプにおいて、ローリングダイヤフラム３は、ピストン２の突出移動によって外周部３ｅが消失され、かつ、折返部３ｄの折り返しが開放されるときの姿勢に相当する伸展姿勢にて作製されたものである。
【解決手段】ピストン２の外周面２ｅに沿う内周部３ｃ、シリンダ１の内周面１ｒに沿う外周部３ｅ、及びシリンダ１とピストン２との間の筒状空間部１３にて折り返されることで形成される折返部３ｄを備えるフッ素樹脂製のローリングダイヤフラム３と、シリンダ１内にてローリングダイヤフラム３でて仕切られるポンプ室４とを持つダイヤフラムポンプにおいて、ローリングダイヤフラム３は、ピストン２の突出移動によって外周部３ｅが消失され、かつ、折返部３ｄの折り返しが開放されるときの姿勢に相当する伸展姿勢にて作製されたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローリングダイヤフラムを備えるダイヤフラムポンプに係り、詳しくは、半導体、液晶、有機ＥＬ、太陽電池、ＬＥＤなどの製造プロセスにおいて、薬液を塗布する際や薬液を調合する際に好適に使用されるダイヤフラムポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のダイヤフラムポンプとしては、特許文献１において開示されたポンプ装置（ローリングダイヤフラムポンプ）が知られている。このローリングダイヤフラムポンプは、
シリンダと、
ピストンと、
ローリングダイヤフラムと、
シリンダ内においてローリングダイヤフラムによって仕切られ、かつ、ピストンの移動によって容積変化するポンプ室と、
及びローリングダイヤフラムの背面側においてシリンダとピストンとローリングダイヤフラムとで囲まれて形成される減圧室と、を有して構成されている。
前記ローリングダイヤフラムは、ピストンに支持される内周部及びピストン外周の折返部を経てシリンダに支持される外周部を有している。
【０００３】
このようなダイヤフラムポンプにおいて、通常の駆動モードでは、ピストンが最も退入移動した吸入位置（前記特許文献１の図３を参照）と、突出移動した吐出位置（前記特許文献１の図４を参照）との間における往復移動により、流体を吸入して吐出するポンピング動作が行われる。
【０００４】
ダイヤフラムポンプにおいては、薬液などの液体を置換する液置換時に、フラッシングモードという動かし方が行われることがある。フラッシングモードは、ポンプ室にある液体を完全なまでに排出させるために、ピストンを可能な限り突出側へ位置させて最大突出位置まで突出移動させるようになる。
前記フラッシングモードでは、ピストンを最大突出位置まで最大限に突出移動させるので、ローリングダイヤフラムの先端側に形成される折返部は、断面Ｕ字形状の折返し姿勢（屈曲姿勢）から引き延ばされて伸展された伸展姿勢に変化する。従って、折返部に滞留している液体をポンプ室側に移動させて排出させ易くなり、円滑な液置換を行うことができる。
【０００５】
ところが、実際のフラッシングモードにおいては、薬液の置換（交換）に予想以上の大量の洗浄液又は置換時に投入する薬液が必要となって多くの時間も要しており、短時間で円滑に済むという効率の良い液置換が行えないことが多いという問題があった。
そこで、その原因を追究したところ、つぎのような現象のあることが分ってきた。それは、ピストンを最大突出位置に突出移動させたときには、図１４に示すように、円滑な伸展姿勢となっているはずの湾曲部１０に、部分的に逆方向に屈曲したようになって角部４１や逆曲り部４２を生じたり〔図１４（ａ）参照〕、或いは直筒状であるべき内周部３ｃの根元側に盛り上がるような波打部４３が形成されるようなったり〔図１４（ｂ）参照〕していることである。
【０００６】
つまり、ローリングダイヤフラム３において、折返部３ｄなどが引き延ばされて（開放されて）円滑に湾曲変形して伸展姿勢になっているはずの湾曲部１０が、歪んだ形状になることが知見されたのである。なお、湾曲部１０とは、図１４に示すように、ローリングダイヤフラム３が伸展姿勢になっているときにおいて、内周部３ｃと外周リング３部ｇとを繋ぐ部分のことである。湾曲部１０は、図２に示すように、歪みなく湾曲して円滑に内周部３ｃと外周リング３部ｇとを繋ぐ部分となるのが、期待通り（正規）の形状である。
【０００７】
このように、ピストンが最大突出位置にあるときの湾曲部１０は、期待通りの円滑な湾曲形状による伸展姿勢（図２参照）とはならず、実際には図１４（ａ）、（ｂ）に示すような歪んだ形状になっていたため、折返部３ｄにある液がポンプ室から抜け出し難い状況になっていた。従って、前述したように、完全に液置換を行うには大量の洗浄液又は置換時に投入する薬液や多くの時間を必要としていた。
また、折返部にある液が十分に排出されずに滞留して凝集することがあり、そうなると製品不良や製品歩留りの低下を招く懸念もある。製品不良の例としては、半導体製造プロセスにおいて凝集した液が滞留異物となり、ウェハ欠陥のおそれが生じる、といったケースがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−０１９１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、ローリングダイヤフラムを、ピストンが可能な限り突出移動されることで伸展姿勢とするときに、折返部の開放によって形成される湾曲部が歪んだ形状とならず、円滑に湾曲した期待通りの形状となるようにして、フラッシングモードにおいて液置換に要する液量や時間が軽減でき、液置換効率が改善されるダイヤフラムポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、シリンダ１内にて往復移動可能なピストン２に支持されて前記ピストン２の外周面２ｅに沿う内周部３ｃ、前記シリンダ１に支持されて前記シリンダ１の内周面１ｒに沿う外周部３ｅ、及び前記シリンダ１と前記ピストン２との間の筒状空間部１３において折り返されることで前記内周部３ｃと前記外周部３ｅとに亘って形成される折返部３ｄを備えて可撓性を有する材料でなるローリングダイヤフラム３と、前記シリンダ１内において前記ローリングダイヤフラム３によって仕切られるとともに、前記ピストン２の突出移動で容積が減少し、かつ、前記ピストン２の退入移動で容積が増大するように容積変化するポンプ室４とを有するダイヤフラムポンプにおいて、
前記ローリングダイヤフラム３は、前記ピストン２の突出移動によって前記外周部３ｅが消失され、かつ、前記折返部３ｄの折り返しが開放されるときの姿勢に相当する伸展姿勢にて作製されたものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のダイヤフラムポンプにおいて、前記ローリングダイヤフラム３は、前記ピストン２が最も突出移動した最大突出位置ｆにあるときに前記伸展姿勢となる状態に設定されており、前記ピストン２は、前記最大突出位置ｆと前記最大突出位置ｆよりも前記退入移動した位置である吸入位置ｋとの間で往復移動可能に構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載のダイヤフラムポンプにおいて、前記ピストン２を、これが前記最大突出位置ｆよりも前記退入移動した位置であって、かつ前記吸入位置ｋよりも前記突出移動した位置である吐出位置ｔと、前記吸入位置ｋとの間で往復移動させることが可能に構成されるとともに、前記ダイヤフラム３は、前記ピストン２が前記吐出位置ｔ及びこれより前記吸入位置ｋ側にあるときは前記折返部３ｄを有する折返し姿勢に維持されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載のダイヤフラムポンプにおいて、前記シリンダ１は、前記ピストン２を往復移動可能に収容するシリンダ本体１Ａと、前記ポンプ室４への給排路６ａ，７ａを備えるシリンダヘッド１Ｂとを有して構成されるとともに、前記ローリングダイヤフラム３は、前記外周部３ｅの先端側に続く厚肉の外周リング部３ｇを備えており、
前記シリンダ本体１Ａと前記シリンダヘッド１Ｂとは、これら両者１Ａ，１Ｂの間に前記外周リング部３ｇを挟み込んで連結一体化されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載のダイヤフラムポンプにおいて、前記ローリングダイヤフラム３は、前記外周リング部３ｇの内周端から径内側方向に延設される薄膜環状の取出部３ｆが前記外周部３ｅに繋がる構成とされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、ローリングダイヤフラム３が伸展姿勢（図２，５参照）にて作製されているので、ピストン２がその往復移動範囲においていかなる位置にあっても、折返部３ｄは折返し姿勢（屈曲姿勢）と伸展姿勢との姿勢変更（形状変更）が円滑に行われる状態に維持される。
ピストン２が突出移動されて伸展姿勢になると、それによって形成される湾曲部１０は、図１４に示されるような歪んだ形状になることがなく、内周部３ｃと外周リング部３ｇとを滑らかに繋ぐ湾曲部１０を有する期待通りの伸展姿勢のローリングダイヤフラム３となる。よって、折返部３ｄに溜まっている液体が突出移動方向へ流れようとすることを妨げる要素（角部４１や逆曲り部４２、波打部４３など）がなく、スムーズに排出させることが可能となる。
その結果、ローリングダイヤフラム３を、ピストン２を可能な限り突出移動させることで伸展姿勢とするときに、折返部３ｄの開放によって形成される湾曲部１０が歪んだ形状とならず、円滑に湾曲した期待通りの形状となるようにして、フラッシングモードにおいて液置換に要する液量や時間が軽減でき、液置換効率が改善されるダイヤフラムポンプＰを提供することができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、ピストン２を、ローリングダイヤフラム３が伸展姿勢になる最大突出位置ｆと折返し姿勢になる吸入位置ｋとの間で往復移動させることができるので、前述の作用によって、液置換時において洗浄効率及び液置換効率を向上させることができるのみならず、液移送時において液溜り現象に起因する不具合を抑制することができる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、ピストン２を、ローリングダイヤフラム３が共に折返し姿勢になる吐出位置ｔと吸入位置ｋとの間でも往復移動させることができ、液置換時には、ピストン２を最大突出位置ｆと吸入位置ｋとの間で往復移動させ（フラッシングモードで動作させ）、液移送時には、ピストン２を吐出位置ｔと吸入位置ｋとの間で往復移動させる（通常モードで動作させる）ことができる。
ここで、通常モードにおいては、ローリングダイヤフラム３に折返部３ｄが形成される折返し姿勢が維持された状態でポンピング動作が行われて、ローリングダイヤフラム３（特に、膜状の部分）の断面形状が一定に維持されるので、各回のポンピング動作中において移送される液の流量を一定に保つことができる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、シリンダ１の構成要素であるシリンダ本体１Ａとシリンダヘッド１Ｂとの連結構造を用いて、ローリングダイヤフラム３の外周リング部３ｇを支持させることができるので、構造がより合理的なダイヤフラムポンプＰを提供することができる。
また、請求項５のように、外周リング部３ｇの内周端から径内側方向に延設される薄膜環状の取出部３ｆが外周部３ｅに繋がる構成とすれば、薄膜部ｕにおける折返部３ｄと湾曲部１０との形状変形がより穏やかに行われるようになり、折返し姿勢及び伸展姿勢の双方を安定的に形成させることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ダイヤフラムポンプの構造を示す一部切欠きの側面図
【図２】自由状態のローリングダイヤフラムを示す一部切欠きの側面図
【図３】ピストンが吸入位置にあるときのポンプ要部の断面図
【図４】ピストンが吐出位置にあるときのポンプ要部の断面図
【図５】ピストンが最大突出位置にあるときのポンプ要部の断面図
【図６】通常モードでのポンプ要部を示し、（ａ）は起動に伴ってピストンが吐出位置へ復帰したときの断面図、（ｂ）は吸入工程を終えてピストンが吸入位置にあるときの断面図
【図７】通常モードでのポンプ要部を示し、（ａ）は吐出工程を終えてピストンが吐出位置にあるときの断面図、（ｂ）はサックバック工程を終えてピストンがサックバック位置にあるときの断面図
【図８】通常モードでのポンプ要部を示し、（ａ）はサックバック位置からピストンが吐出位置へ復帰したときの断面図、（ｂ）は吸入工程を終えてピストンが吸入位置にあるときの断面図
【図９】フラッシングモードでのポンプ要部を示し、（ａ）は起動に伴ってピストンが吐出位置へ復帰したときの断面図、（ｂ）は過吐出工程を終えてピストンが最大突出位置にあるときの断面図
【図１０】フラッシングモードでのポンプ要部を示し、（ａ）は全吸入工程を終えてピストンが吸入位置にあるときの断面図、（ｂ）はフラッシング工程を終えてピストンが最大突出位置にあるときの断面図
【図１１】ダイヤフラムポンプにおける液置換の手順を示すフロー図
【図１２】ダイヤフラムポンプを用いた液体ポンプシステムを示す模式図
【図１３】従来の自由状態のローリングダイヤフラムを示す一部切欠きの側面図
【図１４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来の不都合例を示すポンプの要部図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明によるダイヤフラムポンプの実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
〔実施形態１〕
図１にダイヤフラムポンプＰ及びそれを有するポンプ装置Ａが、そして図１２にポンプ装置Ａを備える液体ポンプシステムＢがそれぞれ示されている。ポンプ装置Ａは、ダイヤフラムポンプ（ローリングダイヤフラムポンプとも呼ばれる）Ｐ、このダイヤフラムポンプＰを駆動するリニアアクチュエータ（モータ）８などを備えて構成されている。なお、リニアアクチュエータ８の内部構造は公知（前述の特許文献１など）につき、詳細な説明や図示は省略する。
２０は、ピストン位置検知用の係合ピン、２５はアスピレータ（減圧手段）１４（図１２参照）に接続される空気吸出口である。このポンプ装置Ａは、シリンダ１内で往復移動可能なピストン２をリニアアクチュエータ８で軸心Ｃ方向に往復駆動することにより、液体を吸入部６から吸入して吐出部７から吐出することができる。図１は、ピストン２が吐出位置ｔに位置した状態を示している。
【００２２】
液体ポンプシステムＢは、薬液タンク１５、ポンプ装置Ａ、フィルタ１６、ノズル１７、吸入側の開閉弁２１、吐出側の開閉弁２２、吸入側流路２６、吐出側流路２７などを有して構成されている。ポンプ装置Ａの吸入部６と薬液タンク１５とに亘る吸入側流路２６の途中に吸入側の開閉弁２１が配備され、ポンプ装置Ａの吐出部７とノズル１７とに亘る吐出側流路２７には、吐出側の開閉弁２２とフィルタ１６とが配備されている。
また、吸入側の開閉弁２１を駆動開閉する吸入側駆動機構２８、吐出側の開閉弁２２を駆動開閉する吐出側の駆動機構２９、及びポンプ装置Ａのそれぞれの駆動状態を司る制御装置３０が設けられている。なお、３１は薬液などの液体ｅの塗布対象（液体供給対象）としてのウェハである。
【００２３】
ダイヤフラムポンプＰは、図１，図３に示すように、シリンダ１と、シリンダ１内に往復移動可能に収容されるピストン２と、シリンダ１とピストン２とにわたって装備されるローリングダイヤフラム３と、シリンダ１内においてローリングダイヤフラム３で仕切られてなるポンプ室４と、シリンダ１に形成される吸入部６及び吐出部７などを備えて構成されている。
ピストン２は、軸心Ｃ方向にスライド移動可能にシリンダ１に収容されるとともに、出力用ネジ軸１８を介してリニアアクチュエータ８に連動連結されている。そのピストン２の矢印イ方向への突出移動によりポンプ室４の容積が縮小され、ピストン２の矢印ロ方向への退入移動によりポンプ室４の容積が拡大される。次に、各部について説明する。
【００２４】
シリンダ１は、図１，図３〜図５に示すように、リニアアクチュエータ８にボルト止めされるシリンダ本体１Ａと、シリンダ本体１Ａにローリングダイヤフラム３の外周リング部３ｇを介してボルト止めされるシリンダヘッド１Ｂとを備えて構成されている。
シリンダ本体１Ａは、断面円形状のシリンダ内周面１ａと、シリンダ内周面１ａより大きい径及び断面積を有する断面円形状で、かつ、シリンダ内周面１ａの突出側に形成されるローリング内周面（「シリンダの内周面」の一例）１ｒと、これらシリンダ内周面１ａとローリング内周面１ｒとを繋ぐ傾斜内周面１ｋとを有している。シリンダ内周面１ａとローリング内周面１ｒとは、互いに共通の軸心Ｃを有している。
【００２５】
シリンダ本体１Ａには、ピストン２と一体に動く係合ピン２０を挿通させる長孔１９が開口形成されるとともに、傾斜内周面１ｋに開口する前記空気吸出口２５が形成されている。シリンダヘッド１Ｂは、ポンプ室４に開口して吸入部６に通ずる吸入路（給排路の一例）６ａ、及びポンプ室４に開口して吐出部７に通ずる吐出路（給排路の一例）７ａを備えている。吸入路６ａと吐出路７ａとは、軸心Ｃ方向の位置及び径が互いに同じとなる直線管路に設定されている。なお、吸入部６及び吐出部７は、共に管継手構造として記載してあるが、その構成に限定されるものではない。
【００２６】
ピストン２は、図１，図３〜図５に示すように、その移動方向（軸心Ｃ方向）中間部に形成される環状のパッキン溝２ｄと、それよりシリンダヘッド１Ｂ側の先端部２ｂと、その反対でピストン根元側の基端部２ａと、先端部２ｂに形成されるネジ孔２ｃなどを有してシリンダ内周面１ａに嵌合する直胴状のものに構成されている。
パッキン溝２ｄには、フッ素ゴムなどからなるＯリング２３と、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂製であってＯリング２３の外周側に配備されるスリッパーリング２４とが設けられている。基端部２ａには、前述の係合ピン２０が植設されている。
【００２７】
ローリングダイヤフラム３は、図１〜図５に示すように、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂製であって、ネジ軸部３ａと、フランジ頭部３ｂと、薄肉の内周部３ｃと、折返部３ｄと、薄肉の外周部３ｅと、薄膜環状の取出部３ｆと、外周リング部３ｇとを有して構成されている。
ネジ軸部３ａは、ピストン２のネジ孔２ｃに挿入される円柱状の部分であり、その先端にフランジ頭部３ｂが形成されている。薄肉の内周部３ｃは、フランジ頭部３ｂの外端部からピストン２の外周面２ｅに沿う状態で、ピストン２根元側に向けて延設される薄肉で円筒状の部分である。
【００２８】
ローリングダイヤフラム３の最も外周側には、軸心Ｃ方向に厚肉な外周リング部３ｇが形成されており、その外周リング部３ｇの内周端からは薄膜環状の取出部３ｆが径内側方向に延設されている。その取出部３ｆに続いて形成される薄肉の外周部３ｅは、ローリング内周面１ｒに沿う状態でピストン２根元側に向かって延設される薄肉で円筒状の部分である。
薄肉の内周部３ｃのピストン２根元側端と薄肉の外周部３ｅのピストン２根元側端とは、シリンダ１とピストン２との間の筒状空間部１３において折り返される薄肉の折返部３ｄを介して一体化されている。折返部３ｄは、その断面形状がピストン２根元側に向けて凸となるＵ字状を呈している。ピストン２の移動に連れて折返部３ｄの形成位置が軸心Ｃ方向で移動することにより、ローリングダイヤフラム３が円滑に変形し、容積変化するポンプ室４の気密性（液密性）を維持する、という公知の構造が採られている。
【００２９】
このローリングダイヤフラム３は、ネジ軸部３ａをネジ孔２ｃに挿入及び螺合させることにより、フランジ頭部３ｂの外周部がピストン２の環状先端面２ｆに当接し、かつ、薄肉の内周部３ｃが先端部２ｂに密着外嵌する状態で、ピストン２に装着することができる。また、外周リング部３ｇは、シリンダ本体１Ａとシリンダヘッド１Ｂとの間に挟持される状態でシリンダ１に一体的に装着されている。
【００３０】
以上により、ダイヤフラムポンプＰとして組み立てられた状態では、図１に示すように、ポンプ室４は、シリンダヘッド１Ｂとローリングダイヤフラム３とで囲まれてなる空間部分であり、ローリングダイヤフラム３の背面側（ピストン２根元側）には、ローリングダイヤフラム３とピストン２とシリンダ本体１Ａとで囲まれ、かつ、前記空気吸出口２５に連通するリング状の減圧室５が形成されている。
シリンダ本体１Ａと外周リング部３ｇとの接合面間には、フッ素ゴムなどから成るＯリング９が設けられており、シリンダヘッド１Ｂと外周リング部３ｇとの接合面間は、シリンダヘッド１Ｂに形成されているリップシール部（図示省略）を外周リング部３ｇの表面に押当てることでシールされている。
【００３１】
さて、図３、図６（ｂ）、８（ｂ）、及び図１０（ａ）は、ピストン２が最もピストン２根元側（リニアアクチュエータ８側）に移動した位置、即ち吸入位置ｋにあるときのダイヤフラムポンプＰの要部を示しており、軸心Ｃ方向においてフランジ頭部３ｂの先端とシリンダ本体１Ａの先端とがほぼ面一となる状態に設定されている。そして、ピストン２が吸入位置ｋにあるときは、ローリング内周面１ｒに沿う薄肉の外周部３ｅは軸心Ｃ方向の長さが比較的長くなっており、かつ、外周面２ｅに沿う薄肉の内周部３ｃは軸心Ｃ方向の長さが比較的短くなっている。
なお、吸入位置ｋは、必ずしも、ピストン２が最もピストン２根元側に移動した位置でなくても良く、それよりも手前の位置であっても良い。
【００３２】
図１、図４、図６（ａ）、図７（ａ）、図８（ａ）、図９（ａ）は、ピストン２が吸入位置ｋからある程度矢印イ方向に離れた吐出位置ｔにあるときを示している。ここで、吐出位置ｔは、軸心Ｃ方向において、フランジ頭部３ｂの先端が、ポンプ室４に形成されている吸入路６ａ及び吐出路７ａの開口孔のピストン２根元側周縁に到達する位置に設定されている。
ピストン２が吐出位置ｔにあるときは、ローリング内周面１ｒに沿う薄肉の外周部３ｅは軸心Ｃ方向の長さが比較的短く（吸入位置ｋのときより短く）なっており、かつ、外周面２ｅに沿う薄肉の内周部３ｃは軸心Ｃ方向の長さが比較的長く（吸入位置ｋのときより長く）なっている。
【００３３】
そして、図５、図９（ｂ）、図１０（ｂ）は、ピストン２が最も突出移動した最大突出位置（フラッシング位置）ｆにあるときを示しており、フランジ頭部３ｂの先端はシリンダヘッド１Ｂの内面１２に当接せんばかりに近付き、ポンプ室４の容積が最少となるように設定されている。このピストン２が最大突出位置ｆにあるときは、薄肉の内周部３ｃの軸心Ｃ方向の長さがさらに長く（吐出位置ｔのときより長く）なり、折返部３ｄ及び薄肉の外周部３ｅが消失して（形成されなくなって）、代わりに湾曲部１０が形成される状態となっている。
【００３４】
この湾曲部１０は、取出部３ｆ、外周部３ｅ、及び折返部３ｄ〔これら三者（３ｆ，３ｅ，３ｄ）は、ピストン２が吸入位置ｋや吐出位置ｔなどにあるときに形成される〕が、ポンプ室４側の方向（矢印イ方向）に外周リング部３ｇから滑らかに続く湾曲面で単一の断面形状を呈するように変形することで形成されている。
つまり、ローリングダイヤフラム３は、ピストン２の突出移動に伴って内周部３ｃが伸びて折返部３ｄの位置もポンプ室４側に移動するように変形するので、ピストン２が吐出位置ｔを越えて突出移動すると、折返部３ｄのさらなるポンプ室４側への移動によって遂には外周部３ｅが消失する状態が現れる。
【００３５】
そして、ピストン２が最大突出位置ｆに到達すると、ローリングダイヤフラム３は、ピストン２根元側に９０度向き変更する姿勢にあった取出部３ｆが真っ直ぐ径内側に向き姿勢になり、外周部３ｅや折返部３ｄに代わって湾曲部１０が現れる姿勢に変化する。即ち、ローリングダイヤフラム３は、ピストン２が最大突出位置ｆに到達すると、外周部３ｅや折返部３ｄを有する折返し姿勢（図３，４を参照）から、真っ直ぐ径内側に向く取出部３ｆや湾曲部１０を有する伸展姿勢（図２，５を参照）に変化するのである。
外周リング部３ｇの内周端から径内側に向かうように形成されている取出部３ｆは、ローリングダイヤフラム３が折返し姿勢であるときには、９０度向き変更する姿勢となって、外周リング部３ｇの内周端と外周部３ｅとを滑らかに繋ぐようになり、薄膜部ｕに屈曲部分が生じることがなく、円滑に形状変化できるようにされている。
【００３６】
次に、ダイヤフラムポンプＰの駆動方法について説明する。ここでは、薬液を吸入して吐出する通常の駆動方式（通常吐出時）を通常モード、そして、薬液を置換する際に行われる駆動方式をフラッシングモードとそれぞれ呼ぶこととする。
【００３７】
〔駆動形態１〕（通常モード）
通常モードにおいては、まず、通常モード指令（ポンプ装置Ａの起動など含む）により、図６（ａ）に示すように、ピストン２が吐出位置ｔに移動（又は維持）される原点復帰工程が行われる。
原点復帰工程の次は、ピストン２が退入移動されてポンプ室４の容積を拡大させる吸入工程が行われる。図６（ｂ）は、ピストン２が矢印ロ方向に退入移動されて吸入位置ｋに位置する状態、即ち、吸入工程の終了状態を示している。このとき、吸入側の開閉弁２１は開いた状態で、吐出側の開閉弁２２は閉じた状態である。この吸入工程により、矢印ハで示すように、吸入部６から薬液がポンプ室４に吸入される。
【００３８】
吸入工程が終わると、ピストン２が突出移動されてポンプ室４の容積を縮小する吐出工程が行われる。図７（ａ）は、ピストン２が矢印イ方向に突出移動されて吐出位置ｔに位置する状態、即ち、吐出工程の終了状態を示している。このとき、吸入側の開閉弁２１は閉じた状態で、吐出側の開閉弁２２は開いた状態である。この吐出工程により、矢印ニで示すように、ポンプ室４にある薬液は吐出部７から吐出されて行く。
吐出工程が終了すると、吐出位置ｔにあるピストン２を矢印ロ方向に少しだけ退入移動させるサックバック工程が行われる。図７（ｂ）は、ピストン２が矢印ロ方向に退入移動されてサックバック位置ｓに位置する状態、即ち、サックバック工程の終了状態を示している。なお、サックバック工程とは、ノズル１７（図１２参照）から薬液ｅが液垂れするのを防止するために、吐出側流路２７の薬液を一瞬吸い込む〔図７（ｂ）の矢印ホ参照〕という公知の工程である。
【００３９】
サックバック工程が終わると、ピストン２が突出移動されて吐出位置ｔに戻す第２原点復帰工程が行われる。図８（ａ）は、サックバック位置ｓから突出移動されたピストン２が吐出位置ｔに戻った状態、即ち、第２原点復帰工程の終了状態を示している。
第２原点復帰工程が終了すると、ピストン２が退入移動されてポンプ室４の容積を拡大させる吸入工程が行われる。この吸入工程では、吸入側の開閉弁２１は開いた状態で、吐出側の開閉弁２２は閉じた状態であり、吸入路６ａからポンプ室４に液体が吸入される〔図８（ｂ）の矢印ヘ参照〕。図８（ｂ）は、ピストン２が矢印ロ方向に退入移動されて吸入位置ｋに位置した吸入工程の終了状態を示している。
【００４０】
通常モードにおいては、起動直後の１回目には図６（ａ）〜図８（ｂ）に示される一連の動作、即ち、原点復帰工程→吸入工程→吐出工程→サックバック工程→第２原点復帰工程→吸入工程がこの順で実行される。その後（２回目以降）は、図７（ａ）〜図８（ｂ）に示される動作、即ち、吐出工程→サックバック工程→第２原点復帰工程→吸入工程がこの順で実行される。
薬液をウェハなどに供給し続けるときには、図６（ｂ）と図７（ａ）とで示されるように、吸入工程と吐出工程とによるポンピング動作のみを繰り返し行うようにしても良い。なお、これら一連の作用の説明上、図６（ｂ）と図８（ｂ）とを別々に設けているが、図面としては同じものである。
このように、通常モードにおいて、吸入工程→吐出工程にかけては、ローリングダイヤフラム３に折返部３ｄが形成される折返し姿勢が維持された状態でポンピング動作が行われて、ローリングダイヤフラム３（特に、膜状の部分）の断面形状が一定に維持されるので、各回のポンピング動作中において移送される液の流量を一定に保つことができる。
【００４１】
〔駆動形態２〕（フラッシングモード）
フラッシングモードは、ポンピング対象となる液体を置換する場合に行われる駆動方式である。例えば、ダイヤフラムポンプＰにおいて移送する液体を薬液Ａから薬液Ｂに置換する場合、図１１に示すフロー図のように液置換が行われる。
【００４２】
まず、吸入側流路２６を薬液Ａの入ったタンクから外す。そして、薬液Ａを大方吐出し尽くして薬液Ａがほとんど無くなるまで、空気を吸い込んで吐き出すポンピング動作（いわゆるポンプ空打ち）を継続して実行する「（１）薬液Ａ追出し」が行なわれる。
このポンプ空打ちでは、ポンプ室４内に残存している薬液Aが空気に混ざってしぶきのようになって吐出され、ポンプ室４から追い出される。
【００４３】
次に、吸入側流路２６を洗浄液Ａの入ったタンクに接続し、ポンプ室４内に洗浄液Ａを導入できる状態に切り替える「（２）洗浄液Ａに液置換」が行なわれる。
【００４４】
次に、洗浄液Ａを吸い込んでポンプ室４内に充填し、洗浄液Ａがポンプ室４内の各部に馴染むまで（例えば、５分程度）放置する「（３）洗浄液Ａ充填後放置」が行なわれる。
【００４５】
次に、吸入側流路２６を洗浄液Ａの入ったタンクから外す。そして、洗浄液Ａを大方吐出し尽くして洗浄液Ａがほとんど無くなるまで、空気を吸い込んで吐き出すポンピング動作（いわゆるポンプ空打ち）を継続して実行する「（４）洗浄液Ａ追出し」が行われる。
【００４６】
次に、吸入側流路２６を薬液Ｂの入ったタンクに接続し、ポンプ室４内に薬液Ｂを導入できる状態に切り替える「（５）薬液Ｂに液置換」が行われる。
【００４７】
次に、薬液Ｂを吸い込んでポンプ室４内に充填し、薬液Ｂがポンプ室４内の各部に馴染むまで（例えば、５分程度）放置する「（６）薬液Ｂ充填後放置」が行なわれる。
【００４８】
このような工程を経て、ポンピング対象の液体が薬液Ａから薬液Ｂに置換され、その後は、前述の通常モードでダイヤフラムポンプＰを駆動することにより、薬液Ｂがウェハなどに供給される。
【００４９】
なお、「（３）洗浄液Ａ充填後放置」の工程と「（４）洗浄液Ａ追出し」の工程との間に、洗浄液Ａを吸入して吐出する処理を数回行って、未だポンプ室４内に残存している可能性のある薬液Ａを洗い流すようにしてもよい。また、薬液Ｂに置換後、通常モードでダイヤフラムポンプＰを駆動する際に、開始からの数回は、吐出される薬液Ｂをウェハなどに供給せずに捨てる処理を行って、より完全なまでの液置換を行う、ということも可能である。
【００５０】
前述のフラッシングモードでダイヤフラムポンプＰを駆動することにより、後述する理由から、液置換に要する時間及び液量を軽減することができる。
【００５１】
さて、フラッシングモードにおいては、前述の「（１）薬液Ａ追出し」の工程と「（４）洗浄液Ａ追出し」の工程では、ピストン２を次のように動作させる。
まず、フラッシングモード指令により、図９（ａ）に示すように、ピストン２が吐出位置ｔに移動（又は維持）される原点復帰工程が行われる。
【００５２】
原点復帰工程の次は、吐出位置ｔにあるピストン２が突出移動されてポンプ室４の容積をさらに縮小させる過吐出工程が行われる。図９（ｂ）は、ピストン２が矢印イ方向に最も（可能な限り）突出移動されて最大吐出位置（フラッシング位置）ｆに位置する状態、即ち、過吐出工程の終了状態を示している。このとき、吸入側の開閉弁２１は閉じた状態で、吐出側の開閉弁２２は開いた状態である。この過吐出工程により、矢印トで示すように、ポンプ室４にある薬液（又は洗浄液）の殆ど（ほぼ全部）が吐出部７から吐出されて行く。
【００５３】
過吐出工程の次は、最大突出位置ｆにあるピストン２が退入移動されてポンプ室４の容積を拡大させる全吸入工程が行われる。図１０（ａ）は、ピストン２が矢印ロ方向に退入移動されて吸入位置ｋに位置する状態、即ち、全吸入工程の終了状態を示している。このとき、吸入側の開閉弁２１は開いた状態で、吐出側の開閉弁２２は閉じた状態である。この全吸入工程により、吸入部６から薬液（又は洗浄液）がポンプ室４に吸入される〔図１０（ａ）の矢印チ参照〕。この全吸入工程による吸入量は、前述した通常モードでの吸入工程による吸入量より明確に多い。
【００５４】
全吸入工程の次は、吸入位置ｋにあるピストン２が最大突出位置ｆまで突出移動されて、ポンプ室４の容積を縮小させるフラッシング工程が行われる。図１０（ｂ）は、矢印イ方向に最も（可能な限り）突出移動されて最大突出位置（フラッシング位置）ｆに位置する状態、即ち、フラッシング工程の終了状態を示している。このとき、吸入側の開閉弁２１は閉じた状態で、吐出側の開閉弁２２は開いた状態である。
このフラッシング工程では、ピストン２が吸入位置ｋにあって容積最大となっているポンプ室４を、ピストン２の最大突出位置ｆへの突出移動によって一気に容積最小とするものであり、ポンプ室４に充填されている薬液（又は洗浄液）をほぼ全排出させることが可能である〔図１０（ｂ）の矢印リ参照〕。
【００５５】
このフラッシングモードにおける「（１）薬液Ａ追出し」の工程と「（４）洗浄液Ａ追出し」の工程では、起動直後の１回目は図９（ａ）〜図１０（ｂ）に示される一連の動作、即ち、原点復帰工程→過吐出工程→全吸入工程→フラッシング工程がこの順で実行される。その後（２回目以降）は、図１０（ａ）〜図１０（ｂ）に示される動作、即ち、全吸入工程→フラッシング工程がこの順で実行される。
次に、ローリングダイヤフラム３の作製方法や、液置換時における従来の不都合が解消される理由の詳細などについて説明する。
【００５６】
従来のローリングダイヤフラム３は、例えばピストン２が吐出位置ｔにあるときに相当する姿勢、即ち、図１３に示すように、フランジ頭部３ｂと外周リング部３ｇとの間の肉厚の薄い部分である薄膜部ｕに折返部３ｄ及び外周部３ｅが形成されている折返し姿勢にて作製されていた。
この場合に、フッ素樹脂などの可撓性を有する材料製であるローリングダイヤフラム３は、ピストン２が吐出位置ｔと吸入位置ｋとの間で往復移動される状態であれば、換言すれば折返部３ｄを有する状態であれば、薄膜部ｕは円滑に変形する。
しかしながら、ピストン２が最大突出位置ｆに突出移動されると、元あった折返部３ｄ近辺に、図１４に示すように、角部４１や逆曲り部４２、波打部４３などが生じてしまう問題があった。
【００５７】
前述の問題について要因を鋭意追究した結果、従来における不具合は、ローリングダイヤフラム３の作製時の姿勢に１つの要因のあることが分った。即ち、従来の薄膜部ｕは、可撓性を有する材料製であるとはいえども、少なからず、図１３に示す折返し姿勢の形状に戻ろうとする作製癖（曲り癖）が付いていたため、それが影響して、元あった折返部３ｄ近辺に角部４１や逆曲り部４２、波打部４３などが生じてしまうことが分かった。そこで、本発明によるダイヤフラムポンプPは、ローリングダイヤフラム３を、ピストン２の突出移動によって外周部３ｅが消失され、かつ、折返部３ｄの折り返しが開放されるときの姿勢、ピストン２が最大突出位置ｆにあるときの姿勢である伸展姿勢（図２参照）にて作製することを特徴としたものである。
【００５８】
加えて、ローリングダイヤフラム３は、ピストン２が最も突出移動した状態（ピストン２が最大突出位置ｆにある状態）において伸展姿勢となるように設定されている。
【００５９】
前述したように、図２に示す、伸展姿勢にあるローリングダイヤフラム３においては、折返部３ｄ及び薄肉の外周部３ｅが形成されなくなる代わりに、緩やかで円滑な湾曲断面形状を呈する湾曲部１０が形成されている。従って、ローリングダイヤフラム３は、薄肉の内周部３ｃと外周リング部３ｇとの間の部分が、円滑に形状変化する湾曲部１０に形成される状態で作製されている。なお、１１はピストン２に螺合するための雄ねじである。
【００６０】
ローリングダイヤフラム３はフッ素樹脂製などの可撓性を有する材料製であるので、薄膜部ｕは容易に折返し変形することができる。なぜなら、折返部３ｄ及び外周部３ｅが出現される薄膜部ｕの折返し姿勢（図３，４参照）は、作製時に出現されている湾曲部１０の折れ曲りをさらにきつくする方向への変形であって、同じ方向に曲がることで円滑に変形させることができるからである。
この図２に示す伸展姿勢は、ピストン２の全移動領域における一方の終端（最大突出位置ｆ）のときのものであり、湾曲部１０に作製癖（曲り癖）が若干付いていたとしても、湾曲部１０をその曲がり方向とは反対側に曲げ変形させることはないから、その作製癖によって歪な断面形状になるおそれもない。
【００６１】
従って、伸展姿勢（図２，５参照）にて作製されたローリングダイヤフラム３を持つ本発明のダイヤフラムポンプＰにおいては、ピストン２が、吸入位置ｋ、吐出位置ｔ、最大突出位置ｆを含むいかなる位置にあっても、薄膜部ｕは折返し姿勢や伸展姿勢などの断面形状が円滑に変形（変化）する状態に維持される。
特に、ピストン２が最大突出位置ｆに移動されても、薄膜部ｕは、図１４に示されるような歪んだ形状になることがなく、円滑に湾曲変形する湾曲部１０を有するという、期待通りの伸展姿勢のローリングダイヤフラム３となる。よって、折返部３ｄに溜まっている薬液が突出移動方向へ流れようとすることを妨げる要素（角部４１や逆曲り部４２、波打部４３など）がなく、スムーズに排出させることが可能となる。
【００６２】
このように改善されたダイヤフラムポンプＰであるから、前述のフラッシングモードにおいては、ローリングダイヤフラム３は、ピストン２が最大突出位置ｆに突出移動されたときは、その薄膜部ｕが円滑に形状変化して滑らかな湾曲部１０を有する期待通りの伸展姿勢に形成されている。
その結果、フラッシングモードで駆動した際に、液置換に要する液量や時間が軽減でき、液置換効率が改善されるダイヤフラムポンプＰを提供することに成功している。
即ち、図１１に示すフロー図の（１）薬液Ａ追出しの工程において、ピストン２が最大突出位置ｆに突出移動された時に、折返部３ｄの開放によって形成される湾曲部１０が歪んだ形状とならないので、液溜まり箇所が生じにくくなり、薬液Ａがポンプ室４から速やかに追い出される。同様に、（４）洗浄液Ａ追出しの工程においても、洗浄液Ａがポンプ室４から速やかに追い出される。よって、これらの工程に要する液量や時間を削減することができる。
また、（３）洗浄液Ａ充填後放置の工程において、湾曲部１０の形状が滑らかな形状となっているので、ポンプ室４内に充填された洗浄液Ａが速やかに湾曲部１０に馴染む。同様に、（６）薬液Ｂ充填後放置の工程においても、ポンプ室４内に充填された薬液Ｂが速やかに湾曲部１０に馴染む。よって、これらの工程における時間を削減することができる。
従って、液置換時において洗浄効率及び液置換効率を向上させることができる。
【００６３】
〔別実施形態〕
前述の実施形態１においては、吐出位置ｔは最大突出位置（フラッシング位置）ｆよりもピストン２根元側に移動した位置に設定されていたが、吐出位置ｔは最大突出位置ｆと同じ位置であっても良い。即ち、ピストン２が吐出位置ｔ（＝最大突出位置ｆ）に到達すると、ローリングダイヤフラム３が伸展姿勢になるようにしても良い。
この別実施形態において、ダイヤフラムポンプＰを通常モードで駆動すると、ピストン２は、矢印イ方向に最も（可能な限り）突出移動された吐出位置ｔ（＝最大突出位置ｆ）と吸入位置ｋとの間で往復移動する。そして、ピストン２が吐出位置ｔに突出移動された時に、折返部３ｄの開放によって形成される湾曲部１０が歪んだ形状とならないので、液溜まり箇所が生じにくくなり、薬液が凝集して固化することを防止することができる。従って、液移送時において液溜り現象に起因する不具合を抑制することができる。
なお、前述の説明において、「作製」とは、削り出しによって作ることや、成形（型成形）によって作ることを含む概念である。
【符号の説明】
【００６４】
１ シリンダ
１Ａ シリンダ本体
１Ｂ シリンダヘッド
１ｒ シリンダの内周面
２ ピストン
２ｅ ピストンの外周面
３ ローリングダイヤフラム
３ｃ 内周部
３ｄ 折返部
３ｅ 外周部
３ｆ 取出部
３ｇ 外周リング部
４ ポンプ室
６ａ，７ａ 給排路
１３ 筒状空間部
ｆ 最大突出位置
ｋ 吸入位置
ｔ 吐出位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローリングダイヤフラムを備えるダイヤフラムポンプに係り、詳しくは、半導体、液晶、有機ＥＬ、太陽電池、ＬＥＤなどの製造プロセスにおいて、薬液を塗布する際や薬液を調合する際に好適に使用されるダイヤフラムポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のダイヤフラムポンプとしては、特許文献１において開示されたポンプ装置（ローリングダイヤフラムポンプ）が知られている。このローリングダイヤフラムポンプは、
シリンダと、
ピストンと、
ローリングダイヤフラムと、
シリンダ内においてローリングダイヤフラムによって仕切られ、かつ、ピストンの移動によって容積変化するポンプ室と、
及びローリングダイヤフラムの背面側においてシリンダとピストンとローリングダイヤフラムとで囲まれて形成される減圧室と、を有して構成されている。
前記ローリングダイヤフラムは、ピストンに支持される内周部及びピストン外周の折返部を経てシリンダに支持される外周部を有している。
【０００３】
このようなダイヤフラムポンプにおいて、通常の駆動モードでは、ピストンが最も退入移動した吸入位置（前記特許文献１の図３を参照）と、突出移動した吐出位置（前記特許文献１の図４を参照）との間における往復移動により、流体を吸入して吐出するポンピング動作が行われる。
【０００４】
ダイヤフラムポンプにおいては、薬液などの液体を置換する液置換時に、フラッシングモードという動かし方が行われることがある。フラッシングモードは、ポンプ室にある液体を完全なまでに排出させるために、ピストンを可能な限り突出側へ位置させて最大突出位置まで突出移動させるようになる。
前記フラッシングモードでは、ピストンを最大突出位置まで最大限に突出移動させるので、ローリングダイヤフラムの先端側に形成される折返部は、断面Ｕ字形状の折返し姿勢（屈曲姿勢）から引き延ばされて伸展された伸展姿勢に変化する。従って、折返部に滞留している液体をポンプ室側に移動させて排出させ易くなり、円滑な液置換を行うことができる。
【０００５】
ところが、実際のフラッシングモードにおいては、薬液の置換（交換）に予想以上の大量の洗浄液又は置換時に投入する薬液が必要となって多くの時間も要しており、短時間で円滑に済むという効率の良い液置換が行えないことが多いという問題があった。
そこで、その原因を追究したところ、つぎのような現象のあることが分ってきた。それは、ピストンを最大突出位置に突出移動させたときには、図１４に示すように、円滑な伸展姿勢となっているはずの湾曲部１０に、部分的に逆方向に屈曲したようになって角部４１や逆曲り部４２を生じたり〔図１４（ａ）参照〕、或いは直筒状であるべき内周部３ｃの根元側に盛り上がるような波打部４３が形成されるようなったり〔図１４（ｂ）参照〕していることである。
【０００６】
つまり、ローリングダイヤフラム３において、折返部３ｄなどが引き延ばされて（開放されて）円滑に湾曲変形して伸展姿勢になっているはずの湾曲部１０が、歪んだ形状になることが知見されたのである。なお、湾曲部１０とは、図１４に示すように、ローリングダイヤフラム３が伸展姿勢になっているときにおいて、内周部３ｃと外周リング３部ｇとを繋ぐ部分のことである。湾曲部１０は、図２に示すように、歪みなく湾曲して円滑に内周部３ｃと外周リング３部ｇとを繋ぐ部分となるのが、期待通り（正規）の形状である。
【０００７】
このように、ピストンが最大突出位置にあるときの湾曲部１０は、期待通りの円滑な湾曲形状による伸展姿勢（図２参照）とはならず、実際には図１４（ａ）、（ｂ）に示すような歪んだ形状になっていたため、折返部３ｄにある液がポンプ室から抜け出し難い状況になっていた。従って、前述したように、完全に液置換を行うには大量の洗浄液又は置換時に投入する薬液や多くの時間を必要としていた。
また、折返部にある液が十分に排出されずに滞留して凝集することがあり、そうなると製品不良や製品歩留りの低下を招く懸念もある。製品不良の例としては、半導体製造プロセスにおいて凝集した液が滞留異物となり、ウェハ欠陥のおそれが生じる、といったケースがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−０１９１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、ローリングダイヤフラムを、ピストンが可能な限り突出移動されることで伸展姿勢とするときに、折返部の開放によって形成される湾曲部が歪んだ形状とならず、円滑に湾曲した期待通りの形状となるようにして、フラッシングモードにおいて液置換に要する液量や時間が軽減でき、液置換効率が改善されるダイヤフラムポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、シリンダ１内にて往復移動可能なピストン２に支持されて前記ピストン２の外周面２ｅに沿う内周部３ｃ、前記シリンダ１に支持されて前記シリンダ１の内周面１ｒに沿う外周部３ｅ、及び前記シリンダ１と前記ピストン２との間の筒状空間部１３において折り返されることで前記内周部３ｃと前記外周部３ｅとに亘って形成される折返部３ｄを備えて可撓性を有する材料でなるローリングダイヤフラム３と、前記シリンダ１内において前記ローリングダイヤフラム３によって仕切られるとともに、前記ピストン２の突出移動で容積が減少し、かつ、前記ピストン２の退入移動で容積が増大するように容積変化するポンプ室４とを有するダイヤフラムポンプにおいて、
前記ローリングダイヤフラム３は、前記ピストン２の突出移動によって前記外周部３ｅが消失され、かつ、前記折返部３ｄの折り返しが開放されるときの姿勢に相当する伸展姿勢にて作製されたものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のダイヤフラムポンプにおいて、前記ローリングダイヤフラム３は、前記ピストン２が最も突出移動した最大突出位置ｆにあるときに前記伸展姿勢となる状態に設定されており、前記ピストン２は、前記最大突出位置ｆと前記最大突出位置ｆよりも前記退入移動した位置である吸入位置ｋとの間で往復移動可能に構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載のダイヤフラムポンプにおいて、前記ピストン２を、これが前記最大突出位置ｆよりも前記退入移動した位置であって、かつ前記吸入位置ｋよりも前記突出移動した位置である吐出位置ｔと、前記吸入位置ｋとの間で往復移動させることが可能に構成されるとともに、前記ダイヤフラム３は、前記ピストン２が前記吐出位置ｔ及びこれより前記吸入位置ｋ側にあるときは前記折返部３ｄを有する折返し姿勢に維持されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載のダイヤフラムポンプにおいて、前記シリンダ１は、前記ピストン２を往復移動可能に収容するシリンダ本体１Ａと、前記ポンプ室４への給排路６ａ，７ａを備えるシリンダヘッド１Ｂとを有して構成されるとともに、前記ローリングダイヤフラム３は、前記外周部３ｅの先端側に続く厚肉の外周リング部３ｇを備えており、
前記シリンダ本体１Ａと前記シリンダヘッド１Ｂとは、これら両者１Ａ，１Ｂの間に前記外周リング部３ｇを挟み込んで連結一体化されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載のダイヤフラムポンプにおいて、前記ローリングダイヤフラム３は、前記外周リング部３ｇの内周端から径内側方向に延設される薄膜環状の取出部３ｆが前記外周部３ｅに繋がる構成とされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、ローリングダイヤフラム３が伸展姿勢（図２，５参照）にて作製されているので、ピストン２がその往復移動範囲においていかなる位置にあっても、折返部３ｄは折返し姿勢（屈曲姿勢）と伸展姿勢との姿勢変更（形状変更）が円滑に行われる状態に維持される。
ピストン２が突出移動されて伸展姿勢になると、それによって形成される湾曲部１０は、図１４に示されるような歪んだ形状になることがなく、内周部３ｃと外周リング部３ｇとを滑らかに繋ぐ湾曲部１０を有する期待通りの伸展姿勢のローリングダイヤフラム３となる。よって、折返部３ｄに溜まっている液体が突出移動方向へ流れようとすることを妨げる要素（角部４１や逆曲り部４２、波打部４３など）がなく、スムーズに排出させることが可能となる。
その結果、ローリングダイヤフラム３を、ピストン２を可能な限り突出移動させることで伸展姿勢とするときに、折返部３ｄの開放によって形成される湾曲部１０が歪んだ形状とならず、円滑に湾曲した期待通りの形状となるようにして、フラッシングモードにおいて液置換に要する液量や時間が軽減でき、液置換効率が改善されるダイヤフラムポンプＰを提供することができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、ピストン２を、ローリングダイヤフラム３が伸展姿勢になる最大突出位置ｆと折返し姿勢になる吸入位置ｋとの間で往復移動させることができるので、前述の作用によって、液置換時において洗浄効率及び液置換効率を向上させることができるのみならず、液移送時において液溜り現象に起因する不具合を抑制することができる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、ピストン２を、ローリングダイヤフラム３が共に折返し姿勢になる吐出位置ｔと吸入位置ｋとの間でも往復移動させることができ、液置換時には、ピストン２を最大突出位置ｆと吸入位置ｋとの間で往復移動させ（フラッシングモードで動作させ）、液移送時には、ピストン２を吐出位置ｔと吸入位置ｋとの間で往復移動させる（通常モードで動作させる）ことができる。
ここで、通常モードにおいては、ローリングダイヤフラム３に折返部３ｄが形成される折返し姿勢が維持された状態でポンピング動作が行われて、ローリングダイヤフラム３（特に、膜状の部分）の断面形状が一定に維持されるので、各回のポンピング動作中において移送される液の流量を一定に保つことができる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、シリンダ１の構成要素であるシリンダ本体１Ａとシリンダヘッド１Ｂとの連結構造を用いて、ローリングダイヤフラム３の外周リング部３ｇを支持させることができるので、構造がより合理的なダイヤフラムポンプＰを提供することができる。
また、請求項５のように、外周リング部３ｇの内周端から径内側方向に延設される薄膜環状の取出部３ｆが外周部３ｅに繋がる構成とすれば、薄膜部ｕにおける折返部３ｄと湾曲部１０との形状変形がより穏やかに行われるようになり、折返し姿勢及び伸展姿勢の双方を安定的に形成させることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ダイヤフラムポンプの構造を示す一部切欠きの側面図
【図２】自由状態のローリングダイヤフラムを示す一部切欠きの側面図
【図３】ピストンが吸入位置にあるときのポンプ要部の断面図
【図４】ピストンが吐出位置にあるときのポンプ要部の断面図
【図５】ピストンが最大突出位置にあるときのポンプ要部の断面図
【図６】通常モードでのポンプ要部を示し、（ａ）は起動に伴ってピストンが吐出位置へ復帰したときの断面図、（ｂ）は吸入工程を終えてピストンが吸入位置にあるときの断面図
【図７】通常モードでのポンプ要部を示し、（ａ）は吐出工程を終えてピストンが吐出位置にあるときの断面図、（ｂ）はサックバック工程を終えてピストンがサックバック位置にあるときの断面図
【図８】通常モードでのポンプ要部を示し、（ａ）はサックバック位置からピストンが吐出位置へ復帰したときの断面図、（ｂ）は吸入工程を終えてピストンが吸入位置にあるときの断面図
【図９】フラッシングモードでのポンプ要部を示し、（ａ）は起動に伴ってピストンが吐出位置へ復帰したときの断面図、（ｂ）は過吐出工程を終えてピストンが最大突出位置にあるときの断面図
【図１０】フラッシングモードでのポンプ要部を示し、（ａ）は全吸入工程を終えてピストンが吸入位置にあるときの断面図、（ｂ）はフラッシング工程を終えてピストンが最大突出位置にあるときの断面図
【図１１】ダイヤフラムポンプにおける液置換の手順を示すフロー図
【図１２】ダイヤフラムポンプを用いた液体ポンプシステムを示す模式図
【図１３】従来の自由状態のローリングダイヤフラムを示す一部切欠きの側面図
【図１４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来の不都合例を示すポンプの要部図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明によるダイヤフラムポンプの実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
〔実施形態１〕
図１にダイヤフラムポンプＰ及びそれを有するポンプ装置Ａが、そして図１２にポンプ装置Ａを備える液体ポンプシステムＢがそれぞれ示されている。ポンプ装置Ａは、ダイヤフラムポンプ（ローリングダイヤフラムポンプとも呼ばれる）Ｐ、このダイヤフラムポンプＰを駆動するリニアアクチュエータ（モータ）８などを備えて構成されている。なお、リニアアクチュエータ８の内部構造は公知（前述の特許文献１など）につき、詳細な説明や図示は省略する。
２０は、ピストン位置検知用の係合ピン、２５はアスピレータ（減圧手段）１４（図１２参照）に接続される空気吸出口である。このポンプ装置Ａは、シリンダ１内で往復移動可能なピストン２をリニアアクチュエータ８で軸心Ｃ方向に往復駆動することにより、液体を吸入部６から吸入して吐出部７から吐出することができる。図１は、ピストン２が吐出位置ｔに位置した状態を示している。
【００２２】
液体ポンプシステムＢは、薬液タンク１５、ポンプ装置Ａ、フィルタ１６、ノズル１７、吸入側の開閉弁２１、吐出側の開閉弁２２、吸入側流路２６、吐出側流路２７などを有して構成されている。ポンプ装置Ａの吸入部６と薬液タンク１５とに亘る吸入側流路２６の途中に吸入側の開閉弁２１が配備され、ポンプ装置Ａの吐出部７とノズル１７とに亘る吐出側流路２７には、吐出側の開閉弁２２とフィルタ１６とが配備されている。
また、吸入側の開閉弁２１を駆動開閉する吸入側駆動機構２８、吐出側の開閉弁２２を駆動開閉する吐出側の駆動機構２９、及びポンプ装置Ａのそれぞれの駆動状態を司る制御装置３０が設けられている。なお、３１は薬液などの液体ｅの塗布対象（液体供給対象）としてのウェハである。
【００２３】
ダイヤフラムポンプＰは、図１，図３に示すように、シリンダ１と、シリンダ１内に往復移動可能に収容されるピストン２と、シリンダ１とピストン２とにわたって装備されるローリングダイヤフラム３と、シリンダ１内においてローリングダイヤフラム３で仕切られてなるポンプ室４と、シリンダ１に形成される吸入部６及び吐出部７などを備えて構成されている。
ピストン２は、軸心Ｃ方向にスライド移動可能にシリンダ１に収容されるとともに、出力用ネジ軸１８を介してリニアアクチュエータ８に連動連結されている。そのピストン２の矢印イ方向への突出移動によりポンプ室４の容積が縮小され、ピストン２の矢印ロ方向への退入移動によりポンプ室４の容積が拡大される。次に、各部について説明する。
【００２４】
シリンダ１は、図１，図３〜図５に示すように、リニアアクチュエータ８にボルト止めされるシリンダ本体１Ａと、シリンダ本体１Ａにローリングダイヤフラム３の外周リング部３ｇを介してボルト止めされるシリンダヘッド１Ｂとを備えて構成されている。
シリンダ本体１Ａは、断面円形状のシリンダ内周面１ａと、シリンダ内周面１ａより大きい径及び断面積を有する断面円形状で、かつ、シリンダ内周面１ａの突出側に形成されるローリング内周面（「シリンダの内周面」の一例）１ｒと、これらシリンダ内周面１ａとローリング内周面１ｒとを繋ぐ傾斜内周面１ｋとを有している。シリンダ内周面１ａとローリング内周面１ｒとは、互いに共通の軸心Ｃを有している。
【００２５】
シリンダ本体１Ａには、ピストン２と一体に動く係合ピン２０を挿通させる長孔１９が開口形成されるとともに、傾斜内周面１ｋに開口する前記空気吸出口２５が形成されている。シリンダヘッド１Ｂは、ポンプ室４に開口して吸入部６に通ずる吸入路（給排路の一例）６ａ、及びポンプ室４に開口して吐出部７に通ずる吐出路（給排路の一例）７ａを備えている。吸入路６ａと吐出路７ａとは、軸心Ｃ方向の位置及び径が互いに同じとなる直線管路に設定されている。なお、吸入部６及び吐出部７は、共に管継手構造として記載してあるが、その構成に限定されるものではない。
【００２６】
ピストン２は、図１，図３〜図５に示すように、その移動方向（軸心Ｃ方向）中間部に形成される環状のパッキン溝２ｄと、それよりシリンダヘッド１Ｂ側の先端部２ｂと、その反対でピストン根元側の基端部２ａと、先端部２ｂに形成されるネジ孔２ｃなどを有してシリンダ内周面１ａに嵌合する直胴状のものに構成されている。
パッキン溝２ｄには、フッ素ゴムなどからなるＯリング２３と、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂製であってＯリング２３の外周側に配備されるスリッパーリング２４とが設けられている。基端部２ａには、前述の係合ピン２０が植設されている。
【００２７】
ローリングダイヤフラム３は、図１〜図５に示すように、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂製であって、ネジ軸部３ａと、フランジ頭部３ｂと、薄肉の内周部３ｃと、折返部３ｄと、薄肉の外周部３ｅと、薄膜環状の取出部３ｆと、外周リング部３ｇとを有して構成されている。
ネジ軸部３ａは、ピストン２のネジ孔２ｃに挿入される円柱状の部分であり、その先端にフランジ頭部３ｂが形成されている。薄肉の内周部３ｃは、フランジ頭部３ｂの外端部からピストン２の外周面２ｅに沿う状態で、ピストン２根元側に向けて延設される薄肉で円筒状の部分である。
【００２８】
ローリングダイヤフラム３の最も外周側には、軸心Ｃ方向に厚肉な外周リング部３ｇが形成されており、その外周リング部３ｇの内周端からは薄膜環状の取出部３ｆが径内側方向に延設されている。その取出部３ｆに続いて形成される薄肉の外周部３ｅは、ローリング内周面１ｒに沿う状態でピストン２根元側に向かって延設される薄肉で円筒状の部分である。
薄肉の内周部３ｃのピストン２根元側端と薄肉の外周部３ｅのピストン２根元側端とは、シリンダ１とピストン２との間の筒状空間部１３において折り返される薄肉の折返部３ｄを介して一体化されている。折返部３ｄは、その断面形状がピストン２根元側に向けて凸となるＵ字状を呈している。ピストン２の移動に連れて折返部３ｄの形成位置が軸心Ｃ方向で移動することにより、ローリングダイヤフラム３が円滑に変形し、容積変化するポンプ室４の気密性（液密性）を維持する、という公知の構造が採られている。
【００２９】
このローリングダイヤフラム３は、ネジ軸部３ａをネジ孔２ｃに挿入及び螺合させることにより、フランジ頭部３ｂの外周部がピストン２の環状先端面２ｆに当接し、かつ、薄肉の内周部３ｃが先端部２ｂに密着外嵌する状態で、ピストン２に装着することができる。また、外周リング部３ｇは、シリンダ本体１Ａとシリンダヘッド１Ｂとの間に挟持される状態でシリンダ１に一体的に装着されている。
【００３０】
以上により、ダイヤフラムポンプＰとして組み立てられた状態では、図１に示すように、ポンプ室４は、シリンダヘッド１Ｂとローリングダイヤフラム３とで囲まれてなる空間部分であり、ローリングダイヤフラム３の背面側（ピストン２根元側）には、ローリングダイヤフラム３とピストン２とシリンダ本体１Ａとで囲まれ、かつ、前記空気吸出口２５に連通するリング状の減圧室５が形成されている。
シリンダ本体１Ａと外周リング部３ｇとの接合面間には、フッ素ゴムなどから成るＯリング９が設けられており、シリンダヘッド１Ｂと外周リング部３ｇとの接合面間は、シリンダヘッド１Ｂに形成されているリップシール部（図示省略）を外周リング部３ｇの表面に押当てることでシールされている。
【００３１】
さて、図３、図６（ｂ）、８（ｂ）、及び図１０（ａ）は、ピストン２が最もピストン２根元側（リニアアクチュエータ８側）に移動した位置、即ち吸入位置ｋにあるときのダイヤフラムポンプＰの要部を示しており、軸心Ｃ方向においてフランジ頭部３ｂの先端とシリンダ本体１Ａの先端とがほぼ面一となる状態に設定されている。そして、ピストン２が吸入位置ｋにあるときは、ローリング内周面１ｒに沿う薄肉の外周部３ｅは軸心Ｃ方向の長さが比較的長くなっており、かつ、外周面２ｅに沿う薄肉の内周部３ｃは軸心Ｃ方向の長さが比較的短くなっている。
なお、吸入位置ｋは、必ずしも、ピストン２が最もピストン２根元側に移動した位置でなくても良く、それよりも手前の位置であっても良い。
【００３２】
図１、図４、図６（ａ）、図７（ａ）、図８（ａ）、図９（ａ）は、ピストン２が吸入位置ｋからある程度矢印イ方向に離れた吐出位置ｔにあるときを示している。ここで、吐出位置ｔは、軸心Ｃ方向において、フランジ頭部３ｂの先端が、ポンプ室４に形成されている吸入路６ａ及び吐出路７ａの開口孔のピストン２根元側周縁に到達する位置に設定されている。
ピストン２が吐出位置ｔにあるときは、ローリング内周面１ｒに沿う薄肉の外周部３ｅは軸心Ｃ方向の長さが比較的短く（吸入位置ｋのときより短く）なっており、かつ、外周面２ｅに沿う薄肉の内周部３ｃは軸心Ｃ方向の長さが比較的長く（吸入位置ｋのときより長く）なっている。
【００３３】
そして、図５、図９（ｂ）、図１０（ｂ）は、ピストン２が最も突出移動した最大突出位置（フラッシング位置）ｆにあるときを示しており、フランジ頭部３ｂの先端はシリンダヘッド１Ｂの内面１２に当接せんばかりに近付き、ポンプ室４の容積が最少となるように設定されている。このピストン２が最大突出位置ｆにあるときは、薄肉の内周部３ｃの軸心Ｃ方向の長さがさらに長く（吐出位置ｔのときより長く）なり、折返部３ｄ及び薄肉の外周部３ｅが消失して（形成されなくなって）、代わりに湾曲部１０が形成される状態となっている。
【００３４】
この湾曲部１０は、取出部３ｆ、外周部３ｅ、及び折返部３ｄ〔これら三者（３ｆ，３ｅ，３ｄ）は、ピストン２が吸入位置ｋや吐出位置ｔなどにあるときに形成される〕が、ポンプ室４側の方向（矢印イ方向）に外周リング部３ｇから滑らかに続く湾曲面で単一の断面形状を呈するように変形することで形成されている。
つまり、ローリングダイヤフラム３は、ピストン２の突出移動に伴って内周部３ｃが伸びて折返部３ｄの位置もポンプ室４側に移動するように変形するので、ピストン２が吐出位置ｔを越えて突出移動すると、折返部３ｄのさらなるポンプ室４側への移動によって遂には外周部３ｅが消失する状態が現れる。
【００３５】
そして、ピストン２が最大突出位置ｆに到達すると、ローリングダイヤフラム３は、ピストン２根元側に９０度向き変更する姿勢にあった取出部３ｆが真っ直ぐ径内側に向き姿勢になり、外周部３ｅや折返部３ｄに代わって湾曲部１０が現れる姿勢に変化する。即ち、ローリングダイヤフラム３は、ピストン２が最大突出位置ｆに到達すると、外周部３ｅや折返部３ｄを有する折返し姿勢（図３，４を参照）から、真っ直ぐ径内側に向く取出部３ｆや湾曲部１０を有する伸展姿勢（図２，５を参照）に変化するのである。
外周リング部３ｇの内周端から径内側に向かうように形成されている取出部３ｆは、ローリングダイヤフラム３が折返し姿勢であるときには、９０度向き変更する姿勢となって、外周リング部３ｇの内周端と外周部３ｅとを滑らかに繋ぐようになり、薄膜部ｕに屈曲部分が生じることがなく、円滑に形状変化できるようにされている。
【００３６】
次に、ダイヤフラムポンプＰの駆動方法について説明する。ここでは、薬液を吸入して吐出する通常の駆動方式（通常吐出時）を通常モード、そして、薬液を置換する際に行われる駆動方式をフラッシングモードとそれぞれ呼ぶこととする。
【００３７】
〔駆動形態１〕（通常モード）
通常モードにおいては、まず、通常モード指令（ポンプ装置Ａの起動など含む）により、図６（ａ）に示すように、ピストン２が吐出位置ｔに移動（又は維持）される原点復帰工程が行われる。
原点復帰工程の次は、ピストン２が退入移動されてポンプ室４の容積を拡大させる吸入工程が行われる。図６（ｂ）は、ピストン２が矢印ロ方向に退入移動されて吸入位置ｋに位置する状態、即ち、吸入工程の終了状態を示している。このとき、吸入側の開閉弁２１は開いた状態で、吐出側の開閉弁２２は閉じた状態である。この吸入工程により、矢印ハで示すように、吸入部６から薬液がポンプ室４に吸入される。
【００３８】
吸入工程が終わると、ピストン２が突出移動されてポンプ室４の容積を縮小する吐出工程が行われる。図７（ａ）は、ピストン２が矢印イ方向に突出移動されて吐出位置ｔに位置する状態、即ち、吐出工程の終了状態を示している。このとき、吸入側の開閉弁２１は閉じた状態で、吐出側の開閉弁２２は開いた状態である。この吐出工程により、矢印ニで示すように、ポンプ室４にある薬液は吐出部７から吐出されて行く。
吐出工程が終了すると、吐出位置ｔにあるピストン２を矢印ロ方向に少しだけ退入移動させるサックバック工程が行われる。図７（ｂ）は、ピストン２が矢印ロ方向に退入移動されてサックバック位置ｓに位置する状態、即ち、サックバック工程の終了状態を示している。なお、サックバック工程とは、ノズル１７（図１２参照）から薬液ｅが液垂れするのを防止するために、吐出側流路２７の薬液を一瞬吸い込む〔図７（ｂ）の矢印ホ参照〕という公知の工程である。
【００３９】
サックバック工程が終わると、ピストン２が突出移動されて吐出位置ｔに戻す第２原点復帰工程が行われる。図８（ａ）は、サックバック位置ｓから突出移動されたピストン２が吐出位置ｔに戻った状態、即ち、第２原点復帰工程の終了状態を示している。
第２原点復帰工程が終了すると、ピストン２が退入移動されてポンプ室４の容積を拡大させる吸入工程が行われる。この吸入工程では、吸入側の開閉弁２１は開いた状態で、吐出側の開閉弁２２は閉じた状態であり、吸入路６ａからポンプ室４に液体が吸入される〔図８（ｂ）の矢印ヘ参照〕。図８（ｂ）は、ピストン２が矢印ロ方向に退入移動されて吸入位置ｋに位置した吸入工程の終了状態を示している。
【００４０】
通常モードにおいては、起動直後の１回目には図６（ａ）〜図８（ｂ）に示される一連の動作、即ち、原点復帰工程→吸入工程→吐出工程→サックバック工程→第２原点復帰工程→吸入工程がこの順で実行される。その後（２回目以降）は、図７（ａ）〜図８（ｂ）に示される動作、即ち、吐出工程→サックバック工程→第２原点復帰工程→吸入工程がこの順で実行される。
薬液をウェハなどに供給し続けるときには、図６（ｂ）と図７（ａ）とで示されるように、吸入工程と吐出工程とによるポンピング動作のみを繰り返し行うようにしても良い。なお、これら一連の作用の説明上、図６（ｂ）と図８（ｂ）とを別々に設けているが、図面としては同じものである。
このように、通常モードにおいて、吸入工程→吐出工程にかけては、ローリングダイヤフラム３に折返部３ｄが形成される折返し姿勢が維持された状態でポンピング動作が行われて、ローリングダイヤフラム３（特に、膜状の部分）の断面形状が一定に維持されるので、各回のポンピング動作中において移送される液の流量を一定に保つことができる。
【００４１】
〔駆動形態２〕（フラッシングモード）
フラッシングモードは、ポンピング対象となる液体を置換する場合に行われる駆動方式である。例えば、ダイヤフラムポンプＰにおいて移送する液体を薬液Ａから薬液Ｂに置換する場合、図１１に示すフロー図のように液置換が行われる。
【００４２】
まず、吸入側流路２６を薬液Ａの入ったタンクから外す。そして、薬液Ａを大方吐出し尽くして薬液Ａがほとんど無くなるまで、空気を吸い込んで吐き出すポンピング動作（いわゆるポンプ空打ち）を継続して実行する「（１）薬液Ａ追出し」が行なわれる。
このポンプ空打ちでは、ポンプ室４内に残存している薬液Aが空気に混ざってしぶきのようになって吐出され、ポンプ室４から追い出される。
【００４３】
次に、吸入側流路２６を洗浄液Ａの入ったタンクに接続し、ポンプ室４内に洗浄液Ａを導入できる状態に切り替える「（２）洗浄液Ａに液置換」が行なわれる。
【００４４】
次に、洗浄液Ａを吸い込んでポンプ室４内に充填し、洗浄液Ａがポンプ室４内の各部に馴染むまで（例えば、５分程度）放置する「（３）洗浄液Ａ充填後放置」が行なわれる。
【００４５】
次に、吸入側流路２６を洗浄液Ａの入ったタンクから外す。そして、洗浄液Ａを大方吐出し尽くして洗浄液Ａがほとんど無くなるまで、空気を吸い込んで吐き出すポンピング動作（いわゆるポンプ空打ち）を継続して実行する「（４）洗浄液Ａ追出し」が行われる。
【００４６】
次に、吸入側流路２６を薬液Ｂの入ったタンクに接続し、ポンプ室４内に薬液Ｂを導入できる状態に切り替える「（５）薬液Ｂに液置換」が行われる。
【００４７】
次に、薬液Ｂを吸い込んでポンプ室４内に充填し、薬液Ｂがポンプ室４内の各部に馴染むまで（例えば、５分程度）放置する「（６）薬液Ｂ充填後放置」が行なわれる。
【００４８】
このような工程を経て、ポンピング対象の液体が薬液Ａから薬液Ｂに置換され、その後は、前述の通常モードでダイヤフラムポンプＰを駆動することにより、薬液Ｂがウェハなどに供給される。
【００４９】
なお、「（３）洗浄液Ａ充填後放置」の工程と「（４）洗浄液Ａ追出し」の工程との間に、洗浄液Ａを吸入して吐出する処理を数回行って、未だポンプ室４内に残存している可能性のある薬液Ａを洗い流すようにしてもよい。また、薬液Ｂに置換後、通常モードでダイヤフラムポンプＰを駆動する際に、開始からの数回は、吐出される薬液Ｂをウェハなどに供給せずに捨てる処理を行って、より完全なまでの液置換を行う、ということも可能である。
【００５０】
前述のフラッシングモードでダイヤフラムポンプＰを駆動することにより、後述する理由から、液置換に要する時間及び液量を軽減することができる。
【００５１】
さて、フラッシングモードにおいては、前述の「（１）薬液Ａ追出し」の工程と「（４）洗浄液Ａ追出し」の工程では、ピストン２を次のように動作させる。
まず、フラッシングモード指令により、図９（ａ）に示すように、ピストン２が吐出位置ｔに移動（又は維持）される原点復帰工程が行われる。
【００５２】
原点復帰工程の次は、吐出位置ｔにあるピストン２が突出移動されてポンプ室４の容積をさらに縮小させる過吐出工程が行われる。図９（ｂ）は、ピストン２が矢印イ方向に最も（可能な限り）突出移動されて最大吐出位置（フラッシング位置）ｆに位置する状態、即ち、過吐出工程の終了状態を示している。このとき、吸入側の開閉弁２１は閉じた状態で、吐出側の開閉弁２２は開いた状態である。この過吐出工程により、矢印トで示すように、ポンプ室４にある薬液（又は洗浄液）の殆ど（ほぼ全部）が吐出部７から吐出されて行く。
【００５３】
過吐出工程の次は、最大突出位置ｆにあるピストン２が退入移動されてポンプ室４の容積を拡大させる全吸入工程が行われる。図１０（ａ）は、ピストン２が矢印ロ方向に退入移動されて吸入位置ｋに位置する状態、即ち、全吸入工程の終了状態を示している。このとき、吸入側の開閉弁２１は開いた状態で、吐出側の開閉弁２２は閉じた状態である。この全吸入工程により、吸入部６から薬液（又は洗浄液）がポンプ室４に吸入される〔図１０（ａ）の矢印チ参照〕。この全吸入工程による吸入量は、前述した通常モードでの吸入工程による吸入量より明確に多い。
【００５４】
全吸入工程の次は、吸入位置ｋにあるピストン２が最大突出位置ｆまで突出移動されて、ポンプ室４の容積を縮小させるフラッシング工程が行われる。図１０（ｂ）は、矢印イ方向に最も（可能な限り）突出移動されて最大突出位置（フラッシング位置）ｆに位置する状態、即ち、フラッシング工程の終了状態を示している。このとき、吸入側の開閉弁２１は閉じた状態で、吐出側の開閉弁２２は開いた状態である。
このフラッシング工程では、ピストン２が吸入位置ｋにあって容積最大となっているポンプ室４を、ピストン２の最大突出位置ｆへの突出移動によって一気に容積最小とするものであり、ポンプ室４に充填されている薬液（又は洗浄液）をほぼ全排出させることが可能である〔図１０（ｂ）の矢印リ参照〕。
【００５５】
このフラッシングモードにおける「（１）薬液Ａ追出し」の工程と「（４）洗浄液Ａ追出し」の工程では、起動直後の１回目は図９（ａ）〜図１０（ｂ）に示される一連の動作、即ち、原点復帰工程→過吐出工程→全吸入工程→フラッシング工程がこの順で実行される。その後（２回目以降）は、図１０（ａ）〜図１０（ｂ）に示される動作、即ち、全吸入工程→フラッシング工程がこの順で実行される。
次に、ローリングダイヤフラム３の作製方法や、液置換時における従来の不都合が解消される理由の詳細などについて説明する。
【００５６】
従来のローリングダイヤフラム３は、例えばピストン２が吐出位置ｔにあるときに相当する姿勢、即ち、図１３に示すように、フランジ頭部３ｂと外周リング部３ｇとの間の肉厚の薄い部分である薄膜部ｕに折返部３ｄ及び外周部３ｅが形成されている折返し姿勢にて作製されていた。
この場合に、フッ素樹脂などの可撓性を有する材料製であるローリングダイヤフラム３は、ピストン２が吐出位置ｔと吸入位置ｋとの間で往復移動される状態であれば、換言すれば折返部３ｄを有する状態であれば、薄膜部ｕは円滑に変形する。
しかしながら、ピストン２が最大突出位置ｆに突出移動されると、元あった折返部３ｄ近辺に、図１４に示すように、角部４１や逆曲り部４２、波打部４３などが生じてしまう問題があった。
【００５７】
前述の問題について要因を鋭意追究した結果、従来における不具合は、ローリングダイヤフラム３の作製時の姿勢に１つの要因のあることが分った。即ち、従来の薄膜部ｕは、可撓性を有する材料製であるとはいえども、少なからず、図１３に示す折返し姿勢の形状に戻ろうとする作製癖（曲り癖）が付いていたため、それが影響して、元あった折返部３ｄ近辺に角部４１や逆曲り部４２、波打部４３などが生じてしまうことが分かった。そこで、本発明によるダイヤフラムポンプPは、ローリングダイヤフラム３を、ピストン２の突出移動によって外周部３ｅが消失され、かつ、折返部３ｄの折り返しが開放されるときの姿勢、ピストン２が最大突出位置ｆにあるときの姿勢である伸展姿勢（図２参照）にて作製することを特徴としたものである。
【００５８】
加えて、ローリングダイヤフラム３は、ピストン２が最も突出移動した状態（ピストン２が最大突出位置ｆにある状態）において伸展姿勢となるように設定されている。
【００５９】
前述したように、図２に示す、伸展姿勢にあるローリングダイヤフラム３においては、折返部３ｄ及び薄肉の外周部３ｅが形成されなくなる代わりに、緩やかで円滑な湾曲断面形状を呈する湾曲部１０が形成されている。従って、ローリングダイヤフラム３は、薄肉の内周部３ｃと外周リング部３ｇとの間の部分が、円滑に形状変化する湾曲部１０に形成される状態で作製されている。なお、１１はピストン２に螺合するための雄ねじである。
【００６０】
ローリングダイヤフラム３はフッ素樹脂製などの可撓性を有する材料製であるので、薄膜部ｕは容易に折返し変形することができる。なぜなら、折返部３ｄ及び外周部３ｅが出現される薄膜部ｕの折返し姿勢（図３，４参照）は、作製時に出現されている湾曲部１０の折れ曲りをさらにきつくする方向への変形であって、同じ方向に曲がることで円滑に変形させることができるからである。
この図２に示す伸展姿勢は、ピストン２の全移動領域における一方の終端（最大突出位置ｆ）のときのものであり、湾曲部１０に作製癖（曲り癖）が若干付いていたとしても、湾曲部１０をその曲がり方向とは反対側に曲げ変形させることはないから、その作製癖によって歪な断面形状になるおそれもない。
【００６１】
従って、伸展姿勢（図２，５参照）にて作製されたローリングダイヤフラム３を持つ本発明のダイヤフラムポンプＰにおいては、ピストン２が、吸入位置ｋ、吐出位置ｔ、最大突出位置ｆを含むいかなる位置にあっても、薄膜部ｕは折返し姿勢や伸展姿勢などの断面形状が円滑に変形（変化）する状態に維持される。
特に、ピストン２が最大突出位置ｆに移動されても、薄膜部ｕは、図１４に示されるような歪んだ形状になることがなく、円滑に湾曲変形する湾曲部１０を有するという、期待通りの伸展姿勢のローリングダイヤフラム３となる。よって、折返部３ｄに溜まっている薬液が突出移動方向へ流れようとすることを妨げる要素（角部４１や逆曲り部４２、波打部４３など）がなく、スムーズに排出させることが可能となる。
【００６２】
このように改善されたダイヤフラムポンプＰであるから、前述のフラッシングモードにおいては、ローリングダイヤフラム３は、ピストン２が最大突出位置ｆに突出移動されたときは、その薄膜部ｕが円滑に形状変化して滑らかな湾曲部１０を有する期待通りの伸展姿勢に形成されている。
その結果、フラッシングモードで駆動した際に、液置換に要する液量や時間が軽減でき、液置換効率が改善されるダイヤフラムポンプＰを提供することに成功している。
即ち、図１１に示すフロー図の（１）薬液Ａ追出しの工程において、ピストン２が最大突出位置ｆに突出移動された時に、折返部３ｄの開放によって形成される湾曲部１０が歪んだ形状とならないので、液溜まり箇所が生じにくくなり、薬液Ａがポンプ室４から速やかに追い出される。同様に、（４）洗浄液Ａ追出しの工程においても、洗浄液Ａがポンプ室４から速やかに追い出される。よって、これらの工程に要する液量や時間を削減することができる。
また、（３）洗浄液Ａ充填後放置の工程において、湾曲部１０の形状が滑らかな形状となっているので、ポンプ室４内に充填された洗浄液Ａが速やかに湾曲部１０に馴染む。同様に、（６）薬液Ｂ充填後放置の工程においても、ポンプ室４内に充填された薬液Ｂが速やかに湾曲部１０に馴染む。よって、これらの工程における時間を削減することができる。
従って、液置換時において洗浄効率及び液置換効率を向上させることができる。
【００６３】
〔別実施形態〕
前述の実施形態１においては、吐出位置ｔは最大突出位置（フラッシング位置）ｆよりもピストン２根元側に移動した位置に設定されていたが、吐出位置ｔは最大突出位置ｆと同じ位置であっても良い。即ち、ピストン２が吐出位置ｔ（＝最大突出位置ｆ）に到達すると、ローリングダイヤフラム３が伸展姿勢になるようにしても良い。
この別実施形態において、ダイヤフラムポンプＰを通常モードで駆動すると、ピストン２は、矢印イ方向に最も（可能な限り）突出移動された吐出位置ｔ（＝最大突出位置ｆ）と吸入位置ｋとの間で往復移動する。そして、ピストン２が吐出位置ｔに突出移動された時に、折返部３ｄの開放によって形成される湾曲部１０が歪んだ形状とならないので、液溜まり箇所が生じにくくなり、薬液が凝集して固化することを防止することができる。従って、液移送時において液溜り現象に起因する不具合を抑制することができる。
なお、前述の説明において、「作製」とは、削り出しによって作ることや、成形（型成形）によって作ることを含む概念である。
【符号の説明】
【００６４】
１ シリンダ
１Ａ シリンダ本体
１Ｂ シリンダヘッド
１ｒ シリンダの内周面
２ ピストン
２ｅ ピストンの外周面
３ ローリングダイヤフラム
３ｃ 内周部
３ｄ 折返部
３ｅ 外周部
３ｆ 取出部
３ｇ 外周リング部
４ ポンプ室
６ａ，７ａ 給排路
１３ 筒状空間部
ｆ 最大突出位置
ｋ 吸入位置
ｔ 吐出位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内にて往復移動可能なピストンに支持されて前記ピストンの外周面に沿う内周部、前記シリンダに支持されて前記シリンダの内周面に沿う外周部、及び前記シリンダと前記ピストンとの間の筒状空間部において折り返されることで前記内周部と前記外周部とに亘って形成される折返部を備えて可撓性を有する材料でなるローリングダイヤフラムと、前記シリンダ内において前記ローリングダイヤフラムによって仕切られるとともに、前記ピストンの突出移動で容積が減少し、かつ、前記ピストンの退入移動で容積が増大するように容積変化するポンプ室とを有するダイヤフラムポンプであって、
前記ローリングダイヤフラムは、前記ピストンの突出移動によって前記外周部が消失され、かつ、前記折返部の折り返しが開放されるときの姿勢に相当する伸展姿勢にて作製されたものであるダイヤフラムポンプ。
【請求項２】
前記ローリングダイヤフラムは、前記ピストンが最も突出移動した最大突出位置にあるときに前記伸展姿勢となる状態に設定されており、前記ピストンは、前記最大突出位置と前記最大突出位置よりも前記退入移動した位置である吸入位置との間で往復移動可能に構成されている請求項１に記載のダイヤフラムポンプ。
【請求項３】
前記ピストンを、これが前記最大突出位置よりも前記退入移動した位置であって、かつ前記吸入位置ｋよりも前記突出移動した位置である吐出位置と、前記吸入位置との間で往復移動させることが可能に構成されるとともに、前記ダイヤフラムは、前記ピストンが前記吐出位置及びこれより前記吸入位置側にあるときは前記折返部を有する折返し姿勢に維持されている請求項２に記載のダイヤフラムポンプ。
【請求項４】
前記シリンダは、前記ピストンを往復移動可能に収容するシリンダ本体と、前記ポンプ室への給排路を備えるシリンダヘッドとを有して構成されるとともに、前記ローリングダイヤフラムは、前記外周部の先端側に続く厚肉の外周リング部を備えており、
前記シリンダ本体と前記シリンダヘッドとは、これら両者の間に前記外周リング部を挟み込んで連結一体化されている請求項１〜３の何れか一項に記載のダイヤフラムポンプ。
【請求項５】
前記ローリングダイヤフラムは、前記外周リング部の内周端から径内側方向に延設される薄膜環状の取出部が前記外周部に繋がる構成とされている請求項４に記載のダイヤフラムポンプ。
【請求項１】
シリンダ内にて往復移動可能なピストンに支持されて前記ピストンの外周面に沿う内周部、前記シリンダに支持されて前記シリンダの内周面に沿う外周部、及び前記シリンダと前記ピストンとの間の筒状空間部において折り返されることで前記内周部と前記外周部とに亘って形成される折返部を備えて可撓性を有する材料でなるローリングダイヤフラムと、前記シリンダ内において前記ローリングダイヤフラムによって仕切られるとともに、前記ピストンの突出移動で容積が減少し、かつ、前記ピストンの退入移動で容積が増大するように容積変化するポンプ室とを有するダイヤフラムポンプであって、
前記ローリングダイヤフラムは、前記ピストンの突出移動によって前記外周部が消失され、かつ、前記折返部の折り返しが開放されるときの姿勢に相当する伸展姿勢にて作製されたものであるダイヤフラムポンプ。
【請求項２】
前記ローリングダイヤフラムは、前記ピストンが最も突出移動した最大突出位置にあるときに前記伸展姿勢となる状態に設定されており、前記ピストンは、前記最大突出位置と前記最大突出位置よりも前記退入移動した位置である吸入位置との間で往復移動可能に構成されている請求項１に記載のダイヤフラムポンプ。
【請求項３】
前記ピストンを、これが前記最大突出位置よりも前記退入移動した位置であって、かつ前記吸入位置ｋよりも前記突出移動した位置である吐出位置と、前記吸入位置との間で往復移動させることが可能に構成されるとともに、前記ダイヤフラムは、前記ピストンが前記吐出位置及びこれより前記吸入位置側にあるときは前記折返部を有する折返し姿勢に維持されている請求項２に記載のダイヤフラムポンプ。
【請求項４】
前記シリンダは、前記ピストンを往復移動可能に収容するシリンダ本体と、前記ポンプ室への給排路を備えるシリンダヘッドとを有して構成されるとともに、前記ローリングダイヤフラムは、前記外周部の先端側に続く厚肉の外周リング部を備えており、
前記シリンダ本体と前記シリンダヘッドとは、これら両者の間に前記外周リング部を挟み込んで連結一体化されている請求項１〜３の何れか一項に記載のダイヤフラムポンプ。
【請求項５】
前記ローリングダイヤフラムは、前記外周リング部の内周端から径内側方向に延設される薄膜環状の取出部が前記外周部に繋がる構成とされている請求項４に記載のダイヤフラムポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−９６３１３（Ｐ２０１３−９６３１３Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４０２８０（Ｐ２０１１−２４０２８０）
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【出願人】（０００２２９７３７）日本ピラー工業株式会社 (337)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【出願人】（０００２２９７３７）日本ピラー工業株式会社 (337)
【Ｆターム（参考）】
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