異常検出機能を有する液体吐出装置及びその制御装置
【課題】液体吐出装置の異常を簡易に検知する技術を提供する。
【解決手段】本発明は、所定のサイクル毎にほぼ一定量の液体を供給する容積型ポンプを有する液体吐出装置を制御する制御装置を提供する。この制御装置は、ノズルのオリフィス特性と圧縮空気で駆動される容積型ポンプの供給流量特性とに応じて決定された所定の範囲の閾値と、容積型ポンプを駆動する空気圧モータに供給する圧縮空気の圧力指令値と、を比較してノズルと容積型ポンプの少なくとも一方の異常を検知する。
【解決手段】本発明は、所定のサイクル毎にほぼ一定量の液体を供給する容積型ポンプを有する液体吐出装置を制御する制御装置を提供する。この制御装置は、ノズルのオリフィス特性と圧縮空気で駆動される容積型ポンプの供給流量特性とに応じて決定された所定の範囲の閾値と、容積型ポンプを駆動する空気圧モータに供給する圧縮空気の圧力指令値と、を比較してノズルと容積型ポンプの少なくとも一方の異常を検知する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧で液体を吐出して洗浄する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、洗浄液を５ＭＰａから３０ＭＰａといった高圧状態に加圧し、数百ミクロンのオリフィス径のマイクロジェットノズルから微小液滴化した洗浄液をワークに向かって高速噴射（吐出）する物理的洗浄システムが実現された。この洗浄システムは、微細なオリフィス径を有するノズルのノズル詰まりや消耗によるノズル径拡大といった故障モードの発生が他の故障モードと比較して顕著であることが本願発明者から見出され、このような故障モードを検知する技術も本願発明者から提供されている（特許文献１）。
【０００３】
しかし、この検知方法では、正常運転状態における標準値からの遊離に応じて検知され、洗浄対象毎にシステムの仕様（たとえば洗浄面積や液滴の運動エネルギ分布）が変動するので、標準値の設定が困難であった。特に、正常運転状態における計測値を基準にして標準値を決定する場合には、試験運転によって正常運転状態であることが確認されるまで標準値を設定することができなかった。このため、従来は、洗浄システムを含む生産システム全体で試験運転を行って洗浄が正常に行われたか否かで正常運転を確認しなければならず、検査の負担が大きかった。さらに、このような問題は、洗浄装置に限られず塗装装置その他の液体吐出装置一般に共通する課題であった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２２５６２０公報
【特許文献２】特開２００４−２４５１８１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述の従来の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、液体吐出装置の異常を簡易に検知する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
[適用例１]
液体吐出装置を制御する制御装置であって、
前記液体吐出装置は、
所定のサイクル毎にほぼ一定量の液体を供給する容積型ポンプと、
前記供給された液体を吐出するノズルと、
前記容積型ポンプから前記ノズルに前記液体を配送する配管部と、
空気圧モータと、圧縮空気を前記空気圧モータに供給する電空レギュレータとを備え、前記圧縮空気の供給圧力を操作することによって前記容積型ポンプを可変に駆動する駆動部と、
を備え、
前記制御装置は、
前記ノズルに供給される液体の圧力であるノズル圧を観測する観測部と、
予め設定された目標圧力値と前記観測されたノズル圧との差に応じて、前記圧縮空気の供給圧力の指令値を決定する指令値決定部と、
前記ノズルのオリフィス特性と前記容積型ポンプの供給流量特性とに基づいて決定された所定の範囲の閾値と、前記圧縮空気の供給圧力の指令値と、を比較して前記ノズルと前記容積型ポンプの少なくとも一方の異常を検知する異常検知部と、
を備え、
前記オリフィス特性は、前記ノズルの流量と圧力降下量との間の関係を表し、
前記供給流量特性は、前記サイクル毎に供給されるほぼ一定量の液体の流量を表す制御装置。
【０００７】
適用例１の制御装置は、ノズルのオリフィス特性と圧縮空気で作動する容積型ポンプの供給流量特性とに応じて決定された所定の範囲の閾値と、圧縮空気の供給圧力の指令値と、を比較してノズルと容積型ポンプの少なくとも一方の異常を検知することができる。ノズルのオリフィス特性や容積型ポンプの供給流量特性は、いずれも液体吐出装置全体の特性に依存しない既知の情報として取得可能なので、液体吐出装置全体の特性データを取得する前に異常検知のための閾値を決定できることになる。これにより、液体吐出装置の実運用前の試運転前における機能確認試験の基準値を設定することができる。
【０００８】
[適用例２]
適用例１の制御装置であって、
前記閾値は、前記所定のサイクルにおける前記容積型ポンプの吐出圧力の実測値の積分値に応じて調整されている制御装置。
【０００９】
適用例２の制御装置では、所定のサイクルにおける容積型ポンプの吐出圧力の実測値の積分値に応じて閾値が調整されているので、容積型ポンプの死点の存在に起因する特性を補償して精度の高い異常検知を実現することができる。
【００１０】
[適用例３]
適用例１または２の制御装置であって、
前記調整量は、前記容積型ポンプへの前記洗浄水の供給圧力を計測する供給圧力センサを有し、前記センサの計測値に応じて修正されている制御装置。
【００１１】
適用例３の制御装置では、容積型ポンプへの液体の供給圧力に応じて容積型ポンプの供給流量特性を修正することができるので、たとえば供給圧力の低下に伴って容積型ポンプの駆動サイクル毎の吐出流量の低下を考慮した供給流量特性に修正して異常検知精度を高めることができる。
【００１２】
[適用例４]
適用例２または３の制御装置であって、
前記調整量は、前記目標圧力値に応じて修正されている制御装置。
【００１３】
適用例４の制御装置では、調整量が目標圧力値に応じて修正されているので、たとえば吐出圧力の上昇に伴って容積型ポンプの駆動サイクル毎の吐出流量の低下を考慮した供給流量特性に修正して異常検知精度を高めることができる。
【００１４】
[適用例５]
適用例１ないし４のいずれか１項の制御装置であって、
前記異常検知部は、予め設定された初期状態において、前記圧縮空気の供給圧力の指令値が前記所定の範囲の閾値の下方に外れたときには前記ノズルに異常が発生していると判定する制御装置。
【００１５】
適用例５の制御装置では、予め設定された初期状態において、圧縮空気の供給圧力の指令値が所定の範囲の閾値の下方に外れたときにはノズルに異常が発生していると判定することができるので、より利用価値の高い故障探知を実現することができる。なお、予め設定された初期状態は、たとえば液体吐出装置の組立て直後の状態を含む。
【００１６】
[適用例６]
適用例１ないし５のいずれかの制御装置であって、
前記異常検知部は、予め設定された初期状態において、前記圧縮空気の供給圧力の指令値が前記所定の範囲の閾値の上方に外れたときには前記容積型ポンプに異常が発生している判定する制御装置。
【００１７】
適用例６の制御装置では、予め設定された初期状態において、駆動動力の指令値が所定の範囲の閾値の上方に外れたときには、駆動サイクル毎の吐出量が減っているので、容積型ポンプに異常が発生していると判定することができる。
【００１８】
なお、本発明は、制御装置だけでなく、この制御装置を備えた液体吐出装置あるいは制御方法、液体吐出方法、コンピュータプログラムといった種々の方法で実現することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、液体吐出装置の異常を簡易に検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例の超高圧洗浄システムの構成と動作：
Ｂ．第２実施例の超高圧洗浄システムの構成と動作：
Ｃ．変形例：
【００２１】
Ａ．第１実施例の超高圧洗浄システムの構成と動作：
図１は、第１実施例の超高圧洗浄システム１００を有する半導体研磨加工装置１０を示すハードウェアブロック図である。半導体研磨加工装置１０は、超高圧洗浄システム１００と、研磨装置２００と、を備えている。研磨装置２００は、プラテン本体２２２に研磨パッド２２１が装着されたプラテン２２０と、半導体ウェハＳを移送するウェハキャリア２１０と、を備えている。ウェハキャリア２１０は、キャリア本体２１１に半導体ウェハＳを保持するためのバッキングフィルム２１２が備えられた構成を有している。
【００２２】
半導体ウェハＳの研磨は以下のようにして行われる。プラテン２２０は、図示しないモータによって矢印の方向に高速回転させられる。ウェハキャリア２１０は、高速回転中のプラテン２２０に装着された研磨パッド２２１に対して、半導体ウェハＳを所定の圧力で押し付け研磨する。半導体ウェハＳの研磨によって生成された研磨くずは、超高圧洗浄システム１００のノズル１６０から吐出される高圧洗浄水で研磨パッド２２１の表面から排出される。
【００２３】
超高圧洗浄システム１００は、外部から供給された電力によって洗浄水を加圧するポンプユニット１１０と、ポンプユニット１１０による加圧の脈動を抑制するアキュムレータ１２０と、洗浄水をろ過する高圧フィルタ１３０と、高圧バルブ１４０と、圧力センサ１５０と、ノズル１６０と、ポンプユニット１１０から圧力センサ１５０までを接続する高圧ホースＨｐと、圧力センサ１５０からノズル１６０までを接続するノズルホースＨｎと、を備えている。
【００２４】
本実施例では、ポンプユニット１１０は、圧力センサ１５０によって計測されたノズル圧（圧力計測値Ｐｍ）に応じて、フィードバック制御によって洗浄水を加圧する。なお、ポンプユニット１１０の構成と、超高圧洗浄システム１００の制御内容の詳細については後述する。
【００２５】
アキュムレータ１２０は、ポンプユニット１１０の間欠的な作動（後述）に起因する吐出圧の脈動を抑制するために装備されている。
【００２６】
高圧フィルタ１３０は、洗浄水に含まれるコンタミネーションをろ過してノズル１６０の目詰まりを防止する役割を果たす。高圧フィルタ１３０は、高圧フィルタ１３０の入口と出口の差圧を計測する圧力センサ（図示せず）を有し、高圧フィルタ１３０における圧力損失を出力することができる。この圧力損失は、フィルタエレメント（図示せず）の交換時期の決定に使用される。
【００２７】
高圧バルブ１４０は、ノズル１６０に接続される配管Ｐ５を開閉する。ノズル１６０は、直径数百μｍの穴をスリット状に加工したオリフィス形状を有している。これらのノズルの各々は、オリフィス効果によって高速の洗浄水を吐出し、吐出された洗浄水は数十μｍの水滴となって研磨パッド２２１を洗浄することができる。なお、ノズル１６０の具体的構成については、本願出願人の特開２００６−１５２２３公報に例示されているので、詳細な説明は省略する。
【００２８】
図２は、第１実施例のポンプユニット１１０の構成を示す説明図である。ポンプユニット１１０は、電動プランジャポンプ１１２と、制御部１１１とを備えている。電動プランジャポンプ１１２は、本実施例では、ポンプ本体１１２ｐと、ポンプ本体１１２ｐを駆動する交流電動機１１２ｍと、極数６の交流電動機１１２ｍに交流電力Ａｐを供給するインバータ１１２ｉとを備えている。
【００２９】
ポンプ本体１１２ｐは、シリンダ１１２ｐｃと、シリンダ１１２ｐｃ内でピストンとして機能するプランジャ１１２ｐｐと、を備えている。シリンダ１１２ｐｃには、２個のチェックバルブＣｖ１、Ｃｖ３が備えられている。プランジャ１１２ｐｐには、１個のチェックバルブＣｖ２が備えられている。
【００３０】
プランジャ１１２ｐｐには、上面に第１のピストン面１１２ｐｐａ１が形成されているとともに、第１のピストン面１１２ｐｐａ１の反対側に第２のピストン面１１２ｐｐａ２が形成されている。第２のピストン面１１２ｐｐａ２は、本実施例では、第１のピストン面１１２ｐｐａ１の半分ほどのピストン面積を有する。これにより、第１のピストン面１１２ｐｐａ１の上面には、第１のピストン面１１２ｐｐａ１の面積と等しいシリンダ面積を有する第１のシリンダ室Ｖ１が形成されている。一方、第２のピストン面１１２ｐｐａ２の下面には、第２のピストン面１１２ｐｐａ２の面積と等しいシリンダ面積を有する第２のシリンダ室Ｖ２が形成されている。なお、ポンプ本体１１２ｐの実装例は、本願出願人による特開２００４−２４５１８１公報に開示されているので、説明を省略する。
【００３１】
ポンプ本体１１２ｐは、交流電動機Ｍによって駆動されるプランジャ１１２ｐｐの往復運動によって洗浄水を加圧する。具体的には、プランジャ１１２ｐｐの上昇中においては、第１のピストン面１１２ｐｐａ１がシリンダ１１２ｐｃ内部の洗浄水を上方に加圧してチェックバルブＣｖ２を洗浄水が通過する。チェックバルブＣｖ２を通過した洗浄水は、第１のシリンダ室Ｖ１と第２のシリンダ室Ｖ２のシリンダ面積の差に応じた量だけチェックバルブＣｖ３から高圧洗浄水として吐出される。
【００３２】
一方、プランジャ１１２ｐｐの下降中においては、第２のピストン面１１２ｐｐａ２が第２のシリンダ室Ｖ２の内部の洗浄水を下方に加圧してチェックバルブＣｖ３から高圧洗浄水として吐出する。プランジャ１１２ｐｐは、同時に第１のピストン面１１２ｐｐａ１を下降させることによってチェックバルブＣｖ１から洗浄水を第１のシリンダ室Ｖ１の内部に吸入する。
【００３３】
このように、電動プランジャポンプ１１２は、プランジャ１１２ｐｐの一往復毎にほぼ一定量の液体を供給することができる。このようなポンプは、一般に容積型ポンプと呼ばれ、プランジャ１１２ｐｐの作動サイクル（往復動）の周波数を操作することによって加圧洗浄水の流量を制御することができる。
【００３４】
プランジャ１１２ｐｐの駆動サイクルの周波数は、交流電動機Ｍの回転数に対応する。交流電動機Ｍの回転数は、インバータ１１２ｉから供給される交流電力の周波数ｆｒ（Hz）と、交流電動機Ｍの極数とによって決定される。具体的には、説明を簡単にするために、すべりがないと仮定すると、交流電動機Ｍの回転数Ｎｍ（rpm）は、周波数ｆｒ（Hz）と１２０の積を極数（本実施例では６）で割ることによって算出することができることが知られている。
【００３５】
制御部１１１は、設定された圧力目標値Ｐｔ（固定値）と制御プログラムとを格納する記憶部１１１ｍと、記憶部１１１ｍから読み出された圧力目標値Ｐｔと計測ノズル圧（圧力計測値Ｐｍ）とを比較して偏差δを算出する演算処理部１１１ｄと、偏差δに応じて周波数指令値Ｃｆを決定してインバータ１１２ｉに与える指令値決定部１１１ｃと、周波数指令値Ｃｆを監視することによって異常検知処理を実行する異常検知部１１１ｅと、を備えている。
【００３６】
図３は、第１実施例の超高圧洗浄システム１００の制御ブロック図を示す説明図である。この制御系は、一般的なフィードバック方式のＰＩＤ制御として構成されている。この制御系は、予め設定された圧力目標値Ｐｔがポンプユニット１１０に入力されることによって作動が可能となり、ノズルホースＨｎの内部圧力の計測値Ｐｍと圧力目標値Ｐｔとの間の偏差δが小さくなるように制御される。すなわち、この制御系は、ノズルホースＨｎの内部圧力の計測値Ｐｍが圧力目標値Ｐｔに近くづくように作動する。
【００３７】
この制御系は、制御部１１１と、電動プランジャポンプ１１２と、ノズル１６０と、圧力センサ１５０といった構成要素で構成されている。各構成要素は、ハードウェアブロック図等（図１、図２）の各要素に対応している。ただし、説明を分かりやすくするために、アキュムレータ１２０と、高圧フィルタ１３０と、高圧バルブ１４０は省略している。なお、高圧フィルタ１３０は、超高圧洗浄システム１００の組立て直後の運用前においては、無視できる程度の圧力損失しか生じさせないことが本願発明者によって確認されている。
【００３８】
圧力センサ１５０は、ノズル１６０に直結したノズルホースＨｎの入り口の内部圧力に応じた電圧としての圧力計測値Ｐｍを発生させ、ポンプユニット１１０の制御部１１１（図２、図３）が有する演算処理部１１１ｄ（図２、図３）に伝達する。
【００３９】
演算処理部１１１ｄは、電圧としての圧力計測値Ｐｍをアナログデジタル変換して、デジタル情報としての圧力計測値Ｐｍと、予め入力された圧力目標値Ｐｔとを比較（減算処理）することによって偏差δを生成し、指令値決定部１１１ｃ（図３）に伝達する。
【００４０】
指令値決定部１１１ｃは、偏差δに応じて周波数指令値Ｃｆを生成し、電動プランジャポンプ１１２に送信する。周波数指令値Ｃｆは、記憶部１１１ｍから読み出されて指令値決定部１１１ｃにロードされた制御プログラムに基づいて生成される。周波数指令値Ｃｆは、たとえば制御プログラムが有する近似計算式や偏差δと周波数指令値Ｃｆとの間の関係を表すマップ（図示せず）を使用して生成することができる。なお、本実施例では、超高圧洗浄システム１００の定常状態における周波数指令値Ｃｆを問題とするので、制御プログラム（図２）に含まれる制御則は、定常状態における偏差δである定常偏差を抑制するために積分要素を含んでいることが望ましい。
【００４１】
異常検知部１１１ｅ（図２）は、たとえば偏差δが十分小さな値で安定していることの確認に応じて、周波数指令値Ｃｆが予め設定された所定の範囲内（後述）にあるか否かに基づいて異常検知処理を実行する。なお、異常検知部１１１ｅによる偏差δの監視は、異常検知処理を自動化するためのものであって必須の構成要素ではなく、技術者によるトリガーに応じて異常検知処理を実行するように構成しても良い。
【００４２】
電動プランジャポンプ１１２は、プランジャ１１２ｐｐの往復運動の周期が周波数指令値Ｃｆにほぼ相当する値でプランジャ１１２ｐｐを駆動する。電動プランジャポンプ１１２は、前述のように容積型ポンプなので、電動プランジャポンプ１１２の周期の操作は実質的に電動プランジャポンプ１１２の吐出流量の操作となる。電動プランジャポンプ１１２から吐出された洗浄水は、ノズル１６０に供給される。
【００４３】
ノズル１６０は、本実施例では、直径数百μｍの穴をスリット状に加工したオリフィス形状を有し、供給流量に応じた圧力損失ｐを発生させて大気開放されている。電動プランジャポンプ１１２の吐出流量の制御は、実質的にノズル１６０への供給圧力の制御にも相当することになる。この圧力損失ｐは、ノズル圧ｐに相当する。
【００４４】
このように、本制御系は、所定のサイクル毎にほぼ一定量の液体を供給する容積型ポンプの特性を利用して、ポンプの作動周期を操作することによってノズル１６０に供給される圧力を制御していることになる。
【００４５】
図４は、電動プランジャポンプ１１２のシステムダイナミクスを示す説明図である。電動プランジャポンプ１１２は、インバータ１１２ｉが供給する交流電力ｆｒの周波数（実装上は、周波数に応じて実効電圧も操作）を操作することによって、プランジャ１１２ｐｐの往復運動の周期が周波数指令値Ｃｆに相当する値に近づくようにプランジャ１１２ｐｐの駆動が制御される。このように、第１実施例の構成では、電動プランジャポンプ１１２の駆動サイクルの周期（周波数）をダイレクトに操作することができる。
【００４６】
図５は、第１実施例において半導体研磨加工装置１０に対して超高圧洗浄システム１００を設置する手順を示すフローチャートである。ステップＳ１００では、技術者は、洗浄装置組立工程を実行する。洗浄装置組立工程とは、洗浄対象となる研磨パッド２２１の大きさ等の確認に応じて洗浄水の圧力や噴霧範囲を設定するとともに、この設定に基づいて超高圧洗浄システム１００を組立てる工程である。
【００４７】
具体的には、現地での超高圧洗浄システム１００の組立において、洗浄対象と洗浄内容に応じて、洗浄面に衝突する液滴の運動エネルギ分布を適切に設定する。液滴の運動エネルギ分布の設定は、ノズル１６０の吐出圧ｐと吐出量（Ｌ／ｍｉｎ）の観点から決定可能なので、ノズル１６０の吐出圧ｐとノズル１６０の数が決定されることになる。本実施例では、説明を簡単にするためにノズル１６０の数が１個に設定されたものとする。
【００４８】
ステップＳ２００では、技術者は、作動確認工程を実行する。作動確認工程は、超高圧洗浄システム１００を実際に作動させてシステム１００からの洗浄水の漏洩が無く、かつ各機能が正常であることを確認する工程である。このような制御系の作動確認は、たとえば圧力目標値Ｐｔを変動（動特性確認）あるいは一定時間維持（静特性確認）させ、偏差δが所定の範囲内であることを確認することによって行うことができる。
【００４９】
このようにして、作動確認工程（Ｓ２００）が完了すると、処理が予備確認試験（Ｓ３００）に進められる。
【００５０】
図６は、第１実施例における超高圧洗浄システム１００の予備確認試験（Ｓ３００）の手順を示すフローチャートである。Ｓ３１０では、技術者は、検査基準値設定工程を実行する。検査基準値設定工程とは、予備確認試験の検査基準値を設定する工程である。
【００５１】
検査基準値は、予め特性データが取得されている検査用ノズル圧に基づいて準備されたものであっても良い。こうすれば、予め取得された検査用ノズル圧におけるノズル１６０や電動プランジャポンプ１１２の特性データを使用して、予め想定された故障モード（たとえばノズルの目詰まり）の検知を簡易に実現することができる。一方、検査基準値は、実運用状態に応じて以下のように設定していも良い。こうすれば、実運用状態に即した作動確認を行うことができるという利点がある。
【００５２】
図７及び図８は、第１実施例における超高圧洗浄システム１００の検査基準値を設定するための計算式を示す説明図である。図７は、検査基準値として使用される閾値の中心値を決定するための計算式（計算式Ｆ４）を示している。図８は、設定された中心値からの乖離が許容される許容幅を決定するための計算式（計算式Ｆ６）を示している。
【００５３】
図７の計算式は、電動プランジャポンプ１１２の理論給水量ｑ１と、ノズル１６０からの吐出量ｑ２とが一致することに着目して設定された計算式である（計算式Ｆ３）。電動プランジャポンプ１１２の理論給水量ｑ１は、容積型ポンプの特性を利用し、各プランジャ（図示せず）のピストン面積（＝（Ｄｐ／２）２×π）とストローク長Ｌｓとプランジャ数Ｎｐと交流電動機Ｍの回転数Ｎｍの積として算出することができる（計算式Ｆ１）。
【００５４】
一方、ノズル１６０からの吐出量ｑ２は、ノズル１６０の数ｎ（本実施例では１個）とノズルサイズｚとノズル圧ｐの平方根の積として算出することができる（計算式Ｆ２）。このような算出が可能なのは、ノズルサイズｚが基準圧力（たとえば１ＭＰａ）における吐出量として定義された値だからである。
【００５５】
このようにして、計算式Ｆ１乃至計算式Ｆ３に基づいて、検査基準値として使用される閾値の中心値を決定するための計算式（計算式Ｆ４）は設定されている。計算式Ｆ４から分かるように、閾値の中心値は、洗浄装置組立工程において決定されるノズル１６０の数ｎやノズル圧ｐに応じて変動する値である。
【００５６】
図８の計算式（計算式Ｆ６）は、中心値からの乖離が許容される許容幅を決定するための計算式である。この許容幅は、予め超高圧洗浄システム１００に許容された公差内の乖離があっても正常と判定するためのものである。なお、実際に使用される許容幅は、計測誤差その他の要因による誤差を含むようにしても良い。
【００５７】
この計算は、本実施例では、統計学的手法によって、ノズルサイズｚの誤差であるノズルサイズ誤差Ｅｒの標準偏差の和（計算式Ｆ５）として設定されている。この計算式は、ノズル１６０が量産されれば、一般的に、そのノズルサイズ誤差Ｅｒの確率分布が正規分布に近似することを仮定して設定されたものである。計算式Ｆ６は、計算式Ｆ５を変形してまとめたものである。
【００５８】
具体的には、ノズル１６０の量産において、設定された公差が５％で全生産品の９５％が合格（±２σの範囲内）すると仮定すると、たとえば２５個のノズル１６０の公差集積は、統計上はノズルサイズ誤差Ｅｒ×５（＝２５の平方根）となる。すなわち、２５個のノズル１６０の公差の和は、ノズルサイズ誤差Ｅｒの５倍以下となる確率が９５％（±２σの範囲内）となるのである。
【００５９】
このような手法によって、ノズル１６０が２５個接続されたシステムであっても、２５個のノズル１６０のノズルサイズ誤差Ｅｒの集積に起因する誤差は、１個のノズル１６０の圧力損失の２５％（＝５％×５）となることが分かる。すなわち、ノズル１６０が２５個装備されていても、１個のノズル１６０の詰まりによる圧力変動（２５％超）は、９５％以上の確率で検知可能であることが分かる。なお、ノズル１６０の検査成績書等に圧力損失の実測値が含まれている場合には、それを利用して許容幅を小さくしても良い。
【００６０】
なお、本実施例では、圧力センサ１５０からノズル１６０までを接続するノズルホースＨｎにおける圧力損失は実測されないので、この圧力損失は推定されることになる。
【００６１】
図９は、本願発明者が行ったノズルホースにおける圧力損失の実測値のデータである。この実測値は、複数のノズル１６０に所定の圧力が定常的に加えられているときに、ノズルホースにおける圧力損失がどのように変化するかを表したものである。この図から分かるように、ノズルホースにおける圧力損失は、ホース長さに比例し、比例定数はノズル数によって一義的に決定されることが分かる。本実施例は、このような特性を利用して、ノズルホースの長さとノズル数とに応じて圧力センサ１５０からノズル１６０までに発生する圧力損失を高い信頼性で推測することができる。
【００６２】
なお、本実施例では、このような圧力損失を圧力センサ１５０の計測値から減ずることによってノズル１６０のノズル圧ｐを推測することが、特許請求の範囲における「ノズル圧の観測」に相当する。
【００６３】
このような計算式や推定値を用いて、予備確認試験におけるノズル１６０の目詰まり等の異常を検知するための最小閾値Ｔｈ１（図６）および最大閾値Ｔｈ２とが算出され、ポンプユニット１１０の制御部１１１に入力される。最小閾値Ｔｈ１は、中心値（計算式Ｆ４で算出）から許容幅（計算式Ｆ６で算出）を減ずることによって算出される。最大閾値Ｔｈ２は、中心値（計算式Ｆ４で算出）に許容幅（計算式Ｆ６で算出）を加えることによって算出される。なお、最小閾値Ｔｈ１および最大閾値Ｔｈ２は、たとえばノズル１６０の個数やノズル圧ｐに応じて制御部１１１で計算するように構成しても良い。
【００６４】
このようにして、検査基準値設定工程（Ｓ３１０、図６）が完了すると、処理がステップ（Ｓ３２０）に進められる。
【００６５】
ステップＳ３２０では、技術者は、超高圧洗浄システム１００の圧力目標値Ｐｔを固定値としてセットして定常運転状態とする。過渡状態が終了し、偏差δが十分に小さくなって安定したら、定常運転状態になったと判断され、処理がステップ（Ｓ３３０）に進められる。
【００６６】
ステップＳ３３０では、技術者は、周波数指令値Ｃｆの監視を開始する。指令値Ｃｆの監視は、たとえば周波数指令値Ｃｆや計測値（周波数指令値Ｃｆの関連データ（偏差δや圧力計測値Ｐｍ））を外部の計測機（図示せず）に出力して時系列データとして記録することによって行われる。技術者は、このようにして生成された時系列データに基づいて超高圧洗浄システム１００が正常に機能しているか否かを分析する。
【００６７】
なお、周波数指令値Ｃｆの監視（ステップＳ３３０）は、異常検知部１１１ｅによる自動検知のみとして、技術者による監視を省略しても良いし、あるいは双方を実行するようにしても良い。
【００６８】
また、技術者による監視のみとして、異常検知部１１１ｅを削除しても良い。本実施例は、制御部１１１から外部に出力される出力データである周波数指令値Ｃｆを異常検知に使用しているので、制御対象の状態量を計測するためのセンサも制御部１１１からデータを取得するための回路も必要とせず、簡易に適用することができるという利点を有している。
【００６９】
ステップＳ３４０では、技術者は、このような分析に基づいて以下のような判定を行うことができる。具体的には、たとえば周波数指令値Ｃｆが過度に低い場合、すなわち閾値Ｔｈ１よりも低いときにはノズル１６０に目詰まりが発生している可能性があると判定することができる。一方、たとえば周波数指令値Ｃｆが過度に高い場合、すなわち閾値Ｔｈ２よりも高いときには電動プランジャポンプ１１２に異常が発生している可能性があると判定することができる。
【００７０】
このような判定は、超高圧洗浄システム１００の組立て直後においては、制御対象（図３）のうちノズル１６０の目詰まりの発生確率が顕著に高いという本願発明者の知見に基づいて実現されたものである。この知見は、電動プランジャポンプ１１２やノズル１６０は、現地での組立て前に単体で検査が行われているので、組立て後に故障が発生するとすれば、組立て時に混入あるいは生成された異物がノズル１６０を目詰まりさせるという故障モードの発生確率が顕著に高いというものである。なお、このような組立て後の状態は、特許請求の範囲における「予め設定された初期状態」に相当する。
【００７１】
このような判定の結果、周波数指令値Ｃｆが２つの閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２の間に維持されなかったときには、超高圧洗浄システム１００に異常があると決定して、処理をステップＳ１００（図５）に戻す。一方、周波数指令値Ｃｆが２つの閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２の間に維持されたときには、超高圧洗浄システム１００が正常であると決定して、処理をステップＳ４００に進める。
【００７２】
ステップＳ４００では、技術者は、システム確認試験を実行する。システム確認試験とは、超高圧洗浄システム１００を有する半導体研磨加工装置１０の全体を作動させて正常に研磨が行われていることを確認する試験である。正常に研磨が行われていなかった場合には、超高圧洗浄システム１００を含むシステム全体の点検が行われる。一方、正常に研磨が行われていた場合には、処理をステップＳ５００に進める。
【００７３】
ステップＳ５００では、技術者は、標準値設定工程を実行する。標準値設定工程とは、超高圧洗浄システム１００の標準値としての周波数指令値Ｃｆを設定する工程である。標準値とは、超高圧洗浄システム１００の実運用運転において、その運転が正常か否かを判定するための基準となる値である。
【００７４】
具体的には、この標準値を基準として徐々に周波数指令値Ｃｆが高くなるときには、ノズル１６０の磨耗によってオリフィス径が大きくなったと推定することができる。一方、周波数指令値Ｃｆが急激に小さくなったときには、ノズル１６０の少なくとも一部に目詰まりが発生したと推定することができる。さらに、周波数指令値Ｃｆが急激に高くなったときには、後述するように電動プランジャポンプ１１２に異常が生じたと推定することができる。
【００７５】
このように、超高圧洗浄システム１００の正常運転時のデータが得られると、このデータを標準値として利用することによって、精密な異常検知を行うことができる。標準値が記憶部１１１ｍに格納されると、半導体研磨加工装置１０の運転が開始される（ステップＳ６００）。
【００７６】
このように、第１実施例では、所定のサイクル毎にほぼ一定量の液体を供給する容積型ポンプの特性を利用し、ポンプの作動周期（周波数指令値Ｃｆ）が予め想定された範囲内であるか否かに基づいて制御対象（図３）の異常を検知することができる。
【００７７】
本来は、超高圧洗浄システム１００の機能試験で確認されるのは、洗浄面に衝突する液滴の運動エネルギ分布が予め設定されたとおりとなっているかである。したがって、本来は、ノズル１６０における吐出圧力と吐出流量の確認が要請されるので、通常の技術常識によれば、洗浄水の流量測定を行うことになる。
【００７８】
しかしながら、本願発明者は、敢えて流量測定センサを使用しない異常検知方法を創作した。この異常検知方法は、本願発明者による以下の故障モード解析に基づいて創作されたものである。
（１）ノズル１６０の故障モード：超高圧洗浄システム１００の運転に起因する減耗と、異物混入によるノズル１６０の目詰まり。
（２）ポンプユニット１１０の故障モード：超高圧洗浄システム１００の運転に起因する電動プランジャポンプ１１２の減耗と、チェックバルブＣｖ１〜Ｃｖ３のシート不良。
【００７９】
これらの故障モードにおいて、超高圧洗浄システム１００の組立て直後においては、減耗の可能性を排除できるので、ノズル１６０の故障モードとしては、異物混入によるノズル１６０の目詰まりを考慮すればよく、ポンプユニット１１０の故障モードとしては、チェックバルブＣｖ１〜Ｃｖ３のシート不良のみを考慮すれば良いことが分かる。一方、ノズル１６０の目詰まりは、周波数指令値Ｃｆを過度に低下させ、チェックバルブＣｖ１〜Ｃｖ３のシート不良は、周波数指令値Ｃｆを過度に上昇させるので、これらの故障モードは、周波数指令値Ｃｆの監視によって分離することが可能であることも本願発明者によって見出された。
【００８０】
本願発明者は、これらの想定された故障モードのいずれにも該当しない、すなわち、ポンプの作動周期（周波数指令値Ｃｆ）が予め想定された範囲内であれば、故障の可能性がほとんど無いことをつきとめた。これにより、周波数指令値Ｃｆが予め想定された範囲内であれば、正常なノズル１６０と正常なプランジャポンプ１１２とによって、極めて高い確率で液滴の適切な運動エネルギ分布が実現されていることが推定できることを見出したのである。
【００８１】
一方、このような高圧液体の流量測定には、一般的に高価で取扱いが難しいな特殊なセンサ（たとえばコリオリ流量計）の使用が必要とされるので、技術常識に従って流量測定を行う構成と比較して、本願発明は、極めて簡易な構成で異常検知を実現していることになる。
【００８２】
加えて、標準値設定工程（ステップＳ５００）によって標準値が決定されると、実質的に流量測定が不要となるので、実運用においては、上述の特殊なセンサがほとんど無駄になってしまうという超高圧洗浄システム１００固有の問題を解決することもできるという顕著な効果をもたらすことも見出された。
【００８３】
Ｂ．第２実施例の超高圧洗浄システムの構成と動作：
図１０は、第２実施例の超高圧洗浄システムが有するポンプユニット１１０ａの構成を示す説明図である。第２実施例のポンプユニット１１０ａは、電動プランジャポンプ１１２の代わりにエアプランジャポンプ１１２ａを備える点で第２実施例のポンプユニット１１０と相違する。一方、第２実施例の制御部１１１は、記憶部１１１ｍに格納されている制御プログラムのみが第１実施例と相違し、ハードウェアは共通である。
【００８４】
エアプランジャポンプ１１２ａの構成は、プランジャ１１２ｐｐを往復駆動する交流電動機Ｍの代わりに空気モータ１１２ｍａを備えるとともに、インバータ１１２ｉの代わりに電空レギュレータ１１２ｒを備える点で第１実施例の電動プランジャポンプ１１２と相違する。空気モータ１１２ｍａは、外部から供給される空気圧で駆動されるモータである。
【００８５】
図１１は、第２実施例の超高圧洗浄システムの制御ブロック図を示す説明図である。この制御系は、エアプランジャポンプ１１２ａに供給される空気圧を空気圧指令値Ｃｐに応じて操作することによってノズル圧ｐを制御する点で、ポンプ本体１１２ｐの駆動サイクルの周期を直接的に操作してノズル圧ｐを制御する第１実施例の電動プランジャポンプ１１２と相違する。
【００８６】
図１２は、エアプランジャポンプ１１２ａのシステムダイナミクスを示す説明図である。エアプランジャポンプ１１２ａは、電空レギュレータ１１２ｒが供給する圧縮空気の圧力を操作することによって、空気モータ１１２ｍａの駆動トルクを変動させる。この駆動トルクはポンプ本体１１２ｐの駆動に使用されるので、駆動トルクの変動は、ポンプ本体１１２ｐの駆動周期を間接的に変動させることになる。
【００８７】
このように、第２実施例では、エアプランジャポンプ１１２ａの駆動周期を直接的に操作することができないので、所定の駆動周期を実現させるために要求される圧縮空気の圧力を推定することが望まれることになる。具体的には、たとえばポンプユニット１１０ａの吐出圧（実効値）に基づいて空気モータ１１２ｍａに供給すべき圧力を推定することができる。これは、洗浄水の水圧を圧縮空気の空気圧で発生させていて、物理的次元が同一であるという点に着目して本願発明者に考案されたものである。
【００８８】
図１３は、第２実施例のポンプユニット１１０ａの吐出圧力のタイムヒストリー（吐出圧特性）を示す説明図である。この図から分かるように、上昇工程と下降工程の切替時（プランジャ１１２ｐｐの上死点や下死点）においては、プランジャ１１２ｐｐの減速に伴って吐出圧が低下している。加えて、本実施例のポンプ本体１１２ｐ（図２、図１０）は、プランジャ１１２ｐｐが構造的に非対称なので、上昇工程と下降工程とで圧力が相違している。
【００８９】
本願発明者は、このようなポンプユニット１１０ａの特性を踏まえ、吐出圧の実測値の時間積分としてポンプユニット１１０ａの吐出圧の実効値を算出する方法を創作した。この方法によれば、あらゆる特性のポンプユニット１１０ａに対して、その固有の特性を補償して空気モータ１１２ｍａに供給すべき圧力を推定することができる。なお、この推定は、このような特性に基づいてポンプユニット１１０ａの吐出圧力が一定であると仮定したときの値に対してオフセット値を加えるという方法で実現しても良い。
【００９０】
このように、第２実施例は、所定の計算式Ｆ４、Ｆ６（図８、図９）に基づいて算出された駆動周期と、ポンプユニット１１０ａの駆動周期と空気モータ１１２ｐｍａへの供給圧力の関係とに基づいて、供給圧力に関する閾値を設定する構成において、容積型ポンプの死点の存在に起因する固有の特性を補償して精度の高い異常検知を実現することができる。
【００９１】
このように、本願発明者は、容積型ポンプの吐出流量に対して線形性を有する駆動周波数（駆動周期）を直接操作することができないエアプランジャポンプ１１２ａのようなポンプに対しても、ポンプ単体の特性データを使用することによって本願発明を適用する方法を創作した。
【００９２】
なお、ポンプユニット１１０ａの特性を表す吐出圧の実測値の時間積分を算出するためには、各駆動サイクルにおける吐出圧力のタイムヒストリデータを測定することが要求される。一方、ポンプユニット１１０ａの特性は、厳密には、ポンプユニット１１０ａへの洗浄水の供給圧や吐出圧によって有意な変動を生じさせる場合があるので、洗浄水の供給圧や吐出圧の状態ごとにデータが必要となる。
【００９３】
しかし、本願発明者は、洗浄水の供給圧や吐出圧の代表的な少なくとも１つの状態の実測値を取得すれば、実運転時や作動確認時の洗浄水の供給圧や吐出圧に応じて、たとえば内挿や外挿によって修正することによって各状態のタイムヒストリデータを得ることができることを見出した。さらに、本願発明者は、たとえば内挿や外挿によって圧力指令値Ｃｐの調整量を直接的に修正しても良いことも見出した。
【００９４】
Ｃ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。特に、上記各実施例における構成要素中の独立請求項に記載された要素以外の要素は、付加的な要素なので適宜省略可能である。さらに、独立請求項に記載された要素についても、本願明細書に開示された範囲で独立請求項に記載されていない要素と適宜入れ替えが可能である。
【００９５】
さらに、上述の実施例において、上述の利点や効果の各々の全てが本願発明の必須の構成要件につながるものではなく、本願発明は、上述の利点や効果の各々を簡易に実現させる設計自由度を与えるものであって、少なくとも一つの利点あるいは効果を実現させるものであれば良い。
【００９６】
Ｃ−１．第１変形例：上述の実施例では、プランジャポンプが使用されているが、たとえばベーンポンプを使用しても良い。本発明で使用可能なポンプは、一般に所定のサイクル毎にほぼ一定量の液体を供給する容積型ポンプであれば良い。ただし、容積型ポンプであっても、容積型ポンプへの液体の供給圧力に応じて所定のサイクル毎の液体供給量が有意な影響を受ける場合もあるので、たとえば供給圧力の低下に伴って容積型ポンプの駆動サイクル毎の吐出流量の低下を考慮した供給流量特性に修正して異常検知精度を高めるようにしても良い。
【００９７】
Ｃ−２．第２変形例：上述の実施例や変形例では、交流電動機や空気圧モータが使用されているが、たとえば油圧モータを使用するようにしても良い。本発明で使用可能な駆動部は、一般に容積型ポンプを可変に駆動できるものであれば良い。
【００９８】
Ｃ−３．第３変形例：上述の実施例や変形例では、本発明は、洗浄装置への適用例に基づいて説明されているが、たとえば塗装装置にも適用可能である。本発明は、一般に液体を吐出する液体吐出装置に適用可能である。
【００９９】
Ｃ−４．第４変形例：上述の実施例や変形例では、ノズル１６０への洗浄水の供給を開閉する高圧バルブ１４０は１個だけであるが、たとえば２個以上のノズル１６０の各々に対して、高圧バルブ１４０を１個ずつ装備するようにしても良い。このような構成では、様々な運用形態に対応するために、高圧バルブ１４０が１個だけ開いている場合や複数個開いている場合に対応して、圧力目標値Ｐｔや周波数指令値Ｃｆを設定することが好ましい。さらに、各運用形態は、制御部１１１によって自動的に認識されるように構成されることが好ましい。
【０１００】
さらに、高圧バルブ１４０を個々に開閉して複数のノズル１６０の各々について周波数指令値Ｃｆや圧力指令値Ｃｐを計測し、相互に比較することによって機能確認を行うようにしても良い。この方法によれば、実用性の高い異常検知を実現することができる。全てのノズル１６０が偶然に同程度の目詰まりを生じさせる可能性は極めて低いからである。
【０１０１】
Ｃ−５．第５変形例：上述の実施例や変形例では、一入力一出力系における古典制御論の範囲で構成されているが、たとえば複数入力複数出力系における状態フィードバック系（現代制御論）にも拡張可能である。このような拡張においては、たとえば異常検知対象のシステムダイナミクスを表す数学モデルを有する故障検出用のオブザーバを制御部１１１の内部に設けることによって実現することができる。この場合も、定常状態を標定とすれば、指令値を監視することによって簡易に異常検知を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】第１実施例の超高圧洗浄システム１００を有する半導体研磨加工装置１０を示すハードウェアブロック図。
【図２】第１実施例のポンプユニット１１０の構成を示す説明図。
【図３】第１実施例の超高圧洗浄システム１００の制御ブロック図を示す説明図。
【図４】電動プランジャポンプ１１２のシステムダイナミクスを示す説明図。
【図５】第１実施例において半導体研磨加工装置１０に対して超高圧洗浄システム１００を設置する手順を示すフローチャート。
【図６】第１実施例における超高圧洗浄システム１００の予備確認試験（Ｓ３００）の手順を示すフローチャート。
【図７】第１実施例における超高圧洗浄システム１００の検査基準値を設定するための計算式を示す説明図。
【図８】第１実施例における超高圧洗浄システム１００の検査基準値を設定するための計算式を示す説明図。
【図９】ノズルホースにおける圧力損失の実測値のデータ。
【図１０】第２実施例の超高圧洗浄システムが有するポンプユニット１１０ａの構成を示す説明図。
【図１１】第２実施例の超高圧洗浄システムの制御ブロック図を示す説明図。
【図１２】エアプランジャポンプ１１２ａのシステムダイナミクスを示す説明図。
【図１３】第２実施例のポンプユニット１１０ａの吐出圧力のタイムヒストリー（吐出圧特性）を示す説明図。
【符号の説明】
【０１０３】
１０…半導体研磨加工装置
１００…超高圧洗浄システム
１１０、１１０ａ…ポンプユニット
１１１…制御部
１１１ｃ…指令値決定部
１１１ｄ…演算処理部
１１１ｍ…記憶部
１１２…電動プランジャポンプ
１１２ａ…エアプランジャポンプ
１１２ｐｐａ１…第１のピストン面
１１２ｐｐａ２…第２のピストン面
１１２ｐｍａ…空気モータ
１１２ｉ…インバータ
１１２ｍ…交流電動機
１１２ｐ…ポンプ本体
１１２ｒ…電空レギュレータ
１１２ｐｃ…シリンダ
１１２ｐｐ…プランジャ
１２０…アキュムレータ
１３０…高圧フィルタ
１４０…高圧バルブ
１５０…圧力センサ
１６０…ノズル
２１０…ウェハキャリア
２１２…バッキングフィルム
２２０…プラテン
２２１…研磨パッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧で液体を吐出して洗浄する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、洗浄液を５ＭＰａから３０ＭＰａといった高圧状態に加圧し、数百ミクロンのオリフィス径のマイクロジェットノズルから微小液滴化した洗浄液をワークに向かって高速噴射（吐出）する物理的洗浄システムが実現された。この洗浄システムは、微細なオリフィス径を有するノズルのノズル詰まりや消耗によるノズル径拡大といった故障モードの発生が他の故障モードと比較して顕著であることが本願発明者から見出され、このような故障モードを検知する技術も本願発明者から提供されている（特許文献１）。
【０００３】
しかし、この検知方法では、正常運転状態における標準値からの遊離に応じて検知され、洗浄対象毎にシステムの仕様（たとえば洗浄面積や液滴の運動エネルギ分布）が変動するので、標準値の設定が困難であった。特に、正常運転状態における計測値を基準にして標準値を決定する場合には、試験運転によって正常運転状態であることが確認されるまで標準値を設定することができなかった。このため、従来は、洗浄システムを含む生産システム全体で試験運転を行って洗浄が正常に行われたか否かで正常運転を確認しなければならず、検査の負担が大きかった。さらに、このような問題は、洗浄装置に限られず塗装装置その他の液体吐出装置一般に共通する課題であった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２２５６２０公報
【特許文献２】特開２００４−２４５１８１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述の従来の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、液体吐出装置の異常を簡易に検知する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
[適用例１]
液体吐出装置を制御する制御装置であって、
前記液体吐出装置は、
所定のサイクル毎にほぼ一定量の液体を供給する容積型ポンプと、
前記供給された液体を吐出するノズルと、
前記容積型ポンプから前記ノズルに前記液体を配送する配管部と、
空気圧モータと、圧縮空気を前記空気圧モータに供給する電空レギュレータとを備え、前記圧縮空気の供給圧力を操作することによって前記容積型ポンプを可変に駆動する駆動部と、
を備え、
前記制御装置は、
前記ノズルに供給される液体の圧力であるノズル圧を観測する観測部と、
予め設定された目標圧力値と前記観測されたノズル圧との差に応じて、前記圧縮空気の供給圧力の指令値を決定する指令値決定部と、
前記ノズルのオリフィス特性と前記容積型ポンプの供給流量特性とに基づいて決定された所定の範囲の閾値と、前記圧縮空気の供給圧力の指令値と、を比較して前記ノズルと前記容積型ポンプの少なくとも一方の異常を検知する異常検知部と、
を備え、
前記オリフィス特性は、前記ノズルの流量と圧力降下量との間の関係を表し、
前記供給流量特性は、前記サイクル毎に供給されるほぼ一定量の液体の流量を表す制御装置。
【０００７】
適用例１の制御装置は、ノズルのオリフィス特性と圧縮空気で作動する容積型ポンプの供給流量特性とに応じて決定された所定の範囲の閾値と、圧縮空気の供給圧力の指令値と、を比較してノズルと容積型ポンプの少なくとも一方の異常を検知することができる。ノズルのオリフィス特性や容積型ポンプの供給流量特性は、いずれも液体吐出装置全体の特性に依存しない既知の情報として取得可能なので、液体吐出装置全体の特性データを取得する前に異常検知のための閾値を決定できることになる。これにより、液体吐出装置の実運用前の試運転前における機能確認試験の基準値を設定することができる。
【０００８】
[適用例２]
適用例１の制御装置であって、
前記閾値は、前記所定のサイクルにおける前記容積型ポンプの吐出圧力の実測値の積分値に応じて調整されている制御装置。
【０００９】
適用例２の制御装置では、所定のサイクルにおける容積型ポンプの吐出圧力の実測値の積分値に応じて閾値が調整されているので、容積型ポンプの死点の存在に起因する特性を補償して精度の高い異常検知を実現することができる。
【００１０】
[適用例３]
適用例１または２の制御装置であって、
前記調整量は、前記容積型ポンプへの前記洗浄水の供給圧力を計測する供給圧力センサを有し、前記センサの計測値に応じて修正されている制御装置。
【００１１】
適用例３の制御装置では、容積型ポンプへの液体の供給圧力に応じて容積型ポンプの供給流量特性を修正することができるので、たとえば供給圧力の低下に伴って容積型ポンプの駆動サイクル毎の吐出流量の低下を考慮した供給流量特性に修正して異常検知精度を高めることができる。
【００１２】
[適用例４]
適用例２または３の制御装置であって、
前記調整量は、前記目標圧力値に応じて修正されている制御装置。
【００１３】
適用例４の制御装置では、調整量が目標圧力値に応じて修正されているので、たとえば吐出圧力の上昇に伴って容積型ポンプの駆動サイクル毎の吐出流量の低下を考慮した供給流量特性に修正して異常検知精度を高めることができる。
【００１４】
[適用例５]
適用例１ないし４のいずれか１項の制御装置であって、
前記異常検知部は、予め設定された初期状態において、前記圧縮空気の供給圧力の指令値が前記所定の範囲の閾値の下方に外れたときには前記ノズルに異常が発生していると判定する制御装置。
【００１５】
適用例５の制御装置では、予め設定された初期状態において、圧縮空気の供給圧力の指令値が所定の範囲の閾値の下方に外れたときにはノズルに異常が発生していると判定することができるので、より利用価値の高い故障探知を実現することができる。なお、予め設定された初期状態は、たとえば液体吐出装置の組立て直後の状態を含む。
【００１６】
[適用例６]
適用例１ないし５のいずれかの制御装置であって、
前記異常検知部は、予め設定された初期状態において、前記圧縮空気の供給圧力の指令値が前記所定の範囲の閾値の上方に外れたときには前記容積型ポンプに異常が発生している判定する制御装置。
【００１７】
適用例６の制御装置では、予め設定された初期状態において、駆動動力の指令値が所定の範囲の閾値の上方に外れたときには、駆動サイクル毎の吐出量が減っているので、容積型ポンプに異常が発生していると判定することができる。
【００１８】
なお、本発明は、制御装置だけでなく、この制御装置を備えた液体吐出装置あるいは制御方法、液体吐出方法、コンピュータプログラムといった種々の方法で実現することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、液体吐出装置の異常を簡易に検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例の超高圧洗浄システムの構成と動作：
Ｂ．第２実施例の超高圧洗浄システムの構成と動作：
Ｃ．変形例：
【００２１】
Ａ．第１実施例の超高圧洗浄システムの構成と動作：
図１は、第１実施例の超高圧洗浄システム１００を有する半導体研磨加工装置１０を示すハードウェアブロック図である。半導体研磨加工装置１０は、超高圧洗浄システム１００と、研磨装置２００と、を備えている。研磨装置２００は、プラテン本体２２２に研磨パッド２２１が装着されたプラテン２２０と、半導体ウェハＳを移送するウェハキャリア２１０と、を備えている。ウェハキャリア２１０は、キャリア本体２１１に半導体ウェハＳを保持するためのバッキングフィルム２１２が備えられた構成を有している。
【００２２】
半導体ウェハＳの研磨は以下のようにして行われる。プラテン２２０は、図示しないモータによって矢印の方向に高速回転させられる。ウェハキャリア２１０は、高速回転中のプラテン２２０に装着された研磨パッド２２１に対して、半導体ウェハＳを所定の圧力で押し付け研磨する。半導体ウェハＳの研磨によって生成された研磨くずは、超高圧洗浄システム１００のノズル１６０から吐出される高圧洗浄水で研磨パッド２２１の表面から排出される。
【００２３】
超高圧洗浄システム１００は、外部から供給された電力によって洗浄水を加圧するポンプユニット１１０と、ポンプユニット１１０による加圧の脈動を抑制するアキュムレータ１２０と、洗浄水をろ過する高圧フィルタ１３０と、高圧バルブ１４０と、圧力センサ１５０と、ノズル１６０と、ポンプユニット１１０から圧力センサ１５０までを接続する高圧ホースＨｐと、圧力センサ１５０からノズル１６０までを接続するノズルホースＨｎと、を備えている。
【００２４】
本実施例では、ポンプユニット１１０は、圧力センサ１５０によって計測されたノズル圧（圧力計測値Ｐｍ）に応じて、フィードバック制御によって洗浄水を加圧する。なお、ポンプユニット１１０の構成と、超高圧洗浄システム１００の制御内容の詳細については後述する。
【００２５】
アキュムレータ１２０は、ポンプユニット１１０の間欠的な作動（後述）に起因する吐出圧の脈動を抑制するために装備されている。
【００２６】
高圧フィルタ１３０は、洗浄水に含まれるコンタミネーションをろ過してノズル１６０の目詰まりを防止する役割を果たす。高圧フィルタ１３０は、高圧フィルタ１３０の入口と出口の差圧を計測する圧力センサ（図示せず）を有し、高圧フィルタ１３０における圧力損失を出力することができる。この圧力損失は、フィルタエレメント（図示せず）の交換時期の決定に使用される。
【００２７】
高圧バルブ１４０は、ノズル１６０に接続される配管Ｐ５を開閉する。ノズル１６０は、直径数百μｍの穴をスリット状に加工したオリフィス形状を有している。これらのノズルの各々は、オリフィス効果によって高速の洗浄水を吐出し、吐出された洗浄水は数十μｍの水滴となって研磨パッド２２１を洗浄することができる。なお、ノズル１６０の具体的構成については、本願出願人の特開２００６−１５２２３公報に例示されているので、詳細な説明は省略する。
【００２８】
図２は、第１実施例のポンプユニット１１０の構成を示す説明図である。ポンプユニット１１０は、電動プランジャポンプ１１２と、制御部１１１とを備えている。電動プランジャポンプ１１２は、本実施例では、ポンプ本体１１２ｐと、ポンプ本体１１２ｐを駆動する交流電動機１１２ｍと、極数６の交流電動機１１２ｍに交流電力Ａｐを供給するインバータ１１２ｉとを備えている。
【００２９】
ポンプ本体１１２ｐは、シリンダ１１２ｐｃと、シリンダ１１２ｐｃ内でピストンとして機能するプランジャ１１２ｐｐと、を備えている。シリンダ１１２ｐｃには、２個のチェックバルブＣｖ１、Ｃｖ３が備えられている。プランジャ１１２ｐｐには、１個のチェックバルブＣｖ２が備えられている。
【００３０】
プランジャ１１２ｐｐには、上面に第１のピストン面１１２ｐｐａ１が形成されているとともに、第１のピストン面１１２ｐｐａ１の反対側に第２のピストン面１１２ｐｐａ２が形成されている。第２のピストン面１１２ｐｐａ２は、本実施例では、第１のピストン面１１２ｐｐａ１の半分ほどのピストン面積を有する。これにより、第１のピストン面１１２ｐｐａ１の上面には、第１のピストン面１１２ｐｐａ１の面積と等しいシリンダ面積を有する第１のシリンダ室Ｖ１が形成されている。一方、第２のピストン面１１２ｐｐａ２の下面には、第２のピストン面１１２ｐｐａ２の面積と等しいシリンダ面積を有する第２のシリンダ室Ｖ２が形成されている。なお、ポンプ本体１１２ｐの実装例は、本願出願人による特開２００４−２４５１８１公報に開示されているので、説明を省略する。
【００３１】
ポンプ本体１１２ｐは、交流電動機Ｍによって駆動されるプランジャ１１２ｐｐの往復運動によって洗浄水を加圧する。具体的には、プランジャ１１２ｐｐの上昇中においては、第１のピストン面１１２ｐｐａ１がシリンダ１１２ｐｃ内部の洗浄水を上方に加圧してチェックバルブＣｖ２を洗浄水が通過する。チェックバルブＣｖ２を通過した洗浄水は、第１のシリンダ室Ｖ１と第２のシリンダ室Ｖ２のシリンダ面積の差に応じた量だけチェックバルブＣｖ３から高圧洗浄水として吐出される。
【００３２】
一方、プランジャ１１２ｐｐの下降中においては、第２のピストン面１１２ｐｐａ２が第２のシリンダ室Ｖ２の内部の洗浄水を下方に加圧してチェックバルブＣｖ３から高圧洗浄水として吐出する。プランジャ１１２ｐｐは、同時に第１のピストン面１１２ｐｐａ１を下降させることによってチェックバルブＣｖ１から洗浄水を第１のシリンダ室Ｖ１の内部に吸入する。
【００３３】
このように、電動プランジャポンプ１１２は、プランジャ１１２ｐｐの一往復毎にほぼ一定量の液体を供給することができる。このようなポンプは、一般に容積型ポンプと呼ばれ、プランジャ１１２ｐｐの作動サイクル（往復動）の周波数を操作することによって加圧洗浄水の流量を制御することができる。
【００３４】
プランジャ１１２ｐｐの駆動サイクルの周波数は、交流電動機Ｍの回転数に対応する。交流電動機Ｍの回転数は、インバータ１１２ｉから供給される交流電力の周波数ｆｒ（Hz）と、交流電動機Ｍの極数とによって決定される。具体的には、説明を簡単にするために、すべりがないと仮定すると、交流電動機Ｍの回転数Ｎｍ（rpm）は、周波数ｆｒ（Hz）と１２０の積を極数（本実施例では６）で割ることによって算出することができることが知られている。
【００３５】
制御部１１１は、設定された圧力目標値Ｐｔ（固定値）と制御プログラムとを格納する記憶部１１１ｍと、記憶部１１１ｍから読み出された圧力目標値Ｐｔと計測ノズル圧（圧力計測値Ｐｍ）とを比較して偏差δを算出する演算処理部１１１ｄと、偏差δに応じて周波数指令値Ｃｆを決定してインバータ１１２ｉに与える指令値決定部１１１ｃと、周波数指令値Ｃｆを監視することによって異常検知処理を実行する異常検知部１１１ｅと、を備えている。
【００３６】
図３は、第１実施例の超高圧洗浄システム１００の制御ブロック図を示す説明図である。この制御系は、一般的なフィードバック方式のＰＩＤ制御として構成されている。この制御系は、予め設定された圧力目標値Ｐｔがポンプユニット１１０に入力されることによって作動が可能となり、ノズルホースＨｎの内部圧力の計測値Ｐｍと圧力目標値Ｐｔとの間の偏差δが小さくなるように制御される。すなわち、この制御系は、ノズルホースＨｎの内部圧力の計測値Ｐｍが圧力目標値Ｐｔに近くづくように作動する。
【００３７】
この制御系は、制御部１１１と、電動プランジャポンプ１１２と、ノズル１６０と、圧力センサ１５０といった構成要素で構成されている。各構成要素は、ハードウェアブロック図等（図１、図２）の各要素に対応している。ただし、説明を分かりやすくするために、アキュムレータ１２０と、高圧フィルタ１３０と、高圧バルブ１４０は省略している。なお、高圧フィルタ１３０は、超高圧洗浄システム１００の組立て直後の運用前においては、無視できる程度の圧力損失しか生じさせないことが本願発明者によって確認されている。
【００３８】
圧力センサ１５０は、ノズル１６０に直結したノズルホースＨｎの入り口の内部圧力に応じた電圧としての圧力計測値Ｐｍを発生させ、ポンプユニット１１０の制御部１１１（図２、図３）が有する演算処理部１１１ｄ（図２、図３）に伝達する。
【００３９】
演算処理部１１１ｄは、電圧としての圧力計測値Ｐｍをアナログデジタル変換して、デジタル情報としての圧力計測値Ｐｍと、予め入力された圧力目標値Ｐｔとを比較（減算処理）することによって偏差δを生成し、指令値決定部１１１ｃ（図３）に伝達する。
【００４０】
指令値決定部１１１ｃは、偏差δに応じて周波数指令値Ｃｆを生成し、電動プランジャポンプ１１２に送信する。周波数指令値Ｃｆは、記憶部１１１ｍから読み出されて指令値決定部１１１ｃにロードされた制御プログラムに基づいて生成される。周波数指令値Ｃｆは、たとえば制御プログラムが有する近似計算式や偏差δと周波数指令値Ｃｆとの間の関係を表すマップ（図示せず）を使用して生成することができる。なお、本実施例では、超高圧洗浄システム１００の定常状態における周波数指令値Ｃｆを問題とするので、制御プログラム（図２）に含まれる制御則は、定常状態における偏差δである定常偏差を抑制するために積分要素を含んでいることが望ましい。
【００４１】
異常検知部１１１ｅ（図２）は、たとえば偏差δが十分小さな値で安定していることの確認に応じて、周波数指令値Ｃｆが予め設定された所定の範囲内（後述）にあるか否かに基づいて異常検知処理を実行する。なお、異常検知部１１１ｅによる偏差δの監視は、異常検知処理を自動化するためのものであって必須の構成要素ではなく、技術者によるトリガーに応じて異常検知処理を実行するように構成しても良い。
【００４２】
電動プランジャポンプ１１２は、プランジャ１１２ｐｐの往復運動の周期が周波数指令値Ｃｆにほぼ相当する値でプランジャ１１２ｐｐを駆動する。電動プランジャポンプ１１２は、前述のように容積型ポンプなので、電動プランジャポンプ１１２の周期の操作は実質的に電動プランジャポンプ１１２の吐出流量の操作となる。電動プランジャポンプ１１２から吐出された洗浄水は、ノズル１６０に供給される。
【００４３】
ノズル１６０は、本実施例では、直径数百μｍの穴をスリット状に加工したオリフィス形状を有し、供給流量に応じた圧力損失ｐを発生させて大気開放されている。電動プランジャポンプ１１２の吐出流量の制御は、実質的にノズル１６０への供給圧力の制御にも相当することになる。この圧力損失ｐは、ノズル圧ｐに相当する。
【００４４】
このように、本制御系は、所定のサイクル毎にほぼ一定量の液体を供給する容積型ポンプの特性を利用して、ポンプの作動周期を操作することによってノズル１６０に供給される圧力を制御していることになる。
【００４５】
図４は、電動プランジャポンプ１１２のシステムダイナミクスを示す説明図である。電動プランジャポンプ１１２は、インバータ１１２ｉが供給する交流電力ｆｒの周波数（実装上は、周波数に応じて実効電圧も操作）を操作することによって、プランジャ１１２ｐｐの往復運動の周期が周波数指令値Ｃｆに相当する値に近づくようにプランジャ１１２ｐｐの駆動が制御される。このように、第１実施例の構成では、電動プランジャポンプ１１２の駆動サイクルの周期（周波数）をダイレクトに操作することができる。
【００４６】
図５は、第１実施例において半導体研磨加工装置１０に対して超高圧洗浄システム１００を設置する手順を示すフローチャートである。ステップＳ１００では、技術者は、洗浄装置組立工程を実行する。洗浄装置組立工程とは、洗浄対象となる研磨パッド２２１の大きさ等の確認に応じて洗浄水の圧力や噴霧範囲を設定するとともに、この設定に基づいて超高圧洗浄システム１００を組立てる工程である。
【００４７】
具体的には、現地での超高圧洗浄システム１００の組立において、洗浄対象と洗浄内容に応じて、洗浄面に衝突する液滴の運動エネルギ分布を適切に設定する。液滴の運動エネルギ分布の設定は、ノズル１６０の吐出圧ｐと吐出量（Ｌ／ｍｉｎ）の観点から決定可能なので、ノズル１６０の吐出圧ｐとノズル１６０の数が決定されることになる。本実施例では、説明を簡単にするためにノズル１６０の数が１個に設定されたものとする。
【００４８】
ステップＳ２００では、技術者は、作動確認工程を実行する。作動確認工程は、超高圧洗浄システム１００を実際に作動させてシステム１００からの洗浄水の漏洩が無く、かつ各機能が正常であることを確認する工程である。このような制御系の作動確認は、たとえば圧力目標値Ｐｔを変動（動特性確認）あるいは一定時間維持（静特性確認）させ、偏差δが所定の範囲内であることを確認することによって行うことができる。
【００４９】
このようにして、作動確認工程（Ｓ２００）が完了すると、処理が予備確認試験（Ｓ３００）に進められる。
【００５０】
図６は、第１実施例における超高圧洗浄システム１００の予備確認試験（Ｓ３００）の手順を示すフローチャートである。Ｓ３１０では、技術者は、検査基準値設定工程を実行する。検査基準値設定工程とは、予備確認試験の検査基準値を設定する工程である。
【００５１】
検査基準値は、予め特性データが取得されている検査用ノズル圧に基づいて準備されたものであっても良い。こうすれば、予め取得された検査用ノズル圧におけるノズル１６０や電動プランジャポンプ１１２の特性データを使用して、予め想定された故障モード（たとえばノズルの目詰まり）の検知を簡易に実現することができる。一方、検査基準値は、実運用状態に応じて以下のように設定していも良い。こうすれば、実運用状態に即した作動確認を行うことができるという利点がある。
【００５２】
図７及び図８は、第１実施例における超高圧洗浄システム１００の検査基準値を設定するための計算式を示す説明図である。図７は、検査基準値として使用される閾値の中心値を決定するための計算式（計算式Ｆ４）を示している。図８は、設定された中心値からの乖離が許容される許容幅を決定するための計算式（計算式Ｆ６）を示している。
【００５３】
図７の計算式は、電動プランジャポンプ１１２の理論給水量ｑ１と、ノズル１６０からの吐出量ｑ２とが一致することに着目して設定された計算式である（計算式Ｆ３）。電動プランジャポンプ１１２の理論給水量ｑ１は、容積型ポンプの特性を利用し、各プランジャ（図示せず）のピストン面積（＝（Ｄｐ／２）２×π）とストローク長Ｌｓとプランジャ数Ｎｐと交流電動機Ｍの回転数Ｎｍの積として算出することができる（計算式Ｆ１）。
【００５４】
一方、ノズル１６０からの吐出量ｑ２は、ノズル１６０の数ｎ（本実施例では１個）とノズルサイズｚとノズル圧ｐの平方根の積として算出することができる（計算式Ｆ２）。このような算出が可能なのは、ノズルサイズｚが基準圧力（たとえば１ＭＰａ）における吐出量として定義された値だからである。
【００５５】
このようにして、計算式Ｆ１乃至計算式Ｆ３に基づいて、検査基準値として使用される閾値の中心値を決定するための計算式（計算式Ｆ４）は設定されている。計算式Ｆ４から分かるように、閾値の中心値は、洗浄装置組立工程において決定されるノズル１６０の数ｎやノズル圧ｐに応じて変動する値である。
【００５６】
図８の計算式（計算式Ｆ６）は、中心値からの乖離が許容される許容幅を決定するための計算式である。この許容幅は、予め超高圧洗浄システム１００に許容された公差内の乖離があっても正常と判定するためのものである。なお、実際に使用される許容幅は、計測誤差その他の要因による誤差を含むようにしても良い。
【００５７】
この計算は、本実施例では、統計学的手法によって、ノズルサイズｚの誤差であるノズルサイズ誤差Ｅｒの標準偏差の和（計算式Ｆ５）として設定されている。この計算式は、ノズル１６０が量産されれば、一般的に、そのノズルサイズ誤差Ｅｒの確率分布が正規分布に近似することを仮定して設定されたものである。計算式Ｆ６は、計算式Ｆ５を変形してまとめたものである。
【００５８】
具体的には、ノズル１６０の量産において、設定された公差が５％で全生産品の９５％が合格（±２σの範囲内）すると仮定すると、たとえば２５個のノズル１６０の公差集積は、統計上はノズルサイズ誤差Ｅｒ×５（＝２５の平方根）となる。すなわち、２５個のノズル１６０の公差の和は、ノズルサイズ誤差Ｅｒの５倍以下となる確率が９５％（±２σの範囲内）となるのである。
【００５９】
このような手法によって、ノズル１６０が２５個接続されたシステムであっても、２５個のノズル１６０のノズルサイズ誤差Ｅｒの集積に起因する誤差は、１個のノズル１６０の圧力損失の２５％（＝５％×５）となることが分かる。すなわち、ノズル１６０が２５個装備されていても、１個のノズル１６０の詰まりによる圧力変動（２５％超）は、９５％以上の確率で検知可能であることが分かる。なお、ノズル１６０の検査成績書等に圧力損失の実測値が含まれている場合には、それを利用して許容幅を小さくしても良い。
【００６０】
なお、本実施例では、圧力センサ１５０からノズル１６０までを接続するノズルホースＨｎにおける圧力損失は実測されないので、この圧力損失は推定されることになる。
【００６１】
図９は、本願発明者が行ったノズルホースにおける圧力損失の実測値のデータである。この実測値は、複数のノズル１６０に所定の圧力が定常的に加えられているときに、ノズルホースにおける圧力損失がどのように変化するかを表したものである。この図から分かるように、ノズルホースにおける圧力損失は、ホース長さに比例し、比例定数はノズル数によって一義的に決定されることが分かる。本実施例は、このような特性を利用して、ノズルホースの長さとノズル数とに応じて圧力センサ１５０からノズル１６０までに発生する圧力損失を高い信頼性で推測することができる。
【００６２】
なお、本実施例では、このような圧力損失を圧力センサ１５０の計測値から減ずることによってノズル１６０のノズル圧ｐを推測することが、特許請求の範囲における「ノズル圧の観測」に相当する。
【００６３】
このような計算式や推定値を用いて、予備確認試験におけるノズル１６０の目詰まり等の異常を検知するための最小閾値Ｔｈ１（図６）および最大閾値Ｔｈ２とが算出され、ポンプユニット１１０の制御部１１１に入力される。最小閾値Ｔｈ１は、中心値（計算式Ｆ４で算出）から許容幅（計算式Ｆ６で算出）を減ずることによって算出される。最大閾値Ｔｈ２は、中心値（計算式Ｆ４で算出）に許容幅（計算式Ｆ６で算出）を加えることによって算出される。なお、最小閾値Ｔｈ１および最大閾値Ｔｈ２は、たとえばノズル１６０の個数やノズル圧ｐに応じて制御部１１１で計算するように構成しても良い。
【００６４】
このようにして、検査基準値設定工程（Ｓ３１０、図６）が完了すると、処理がステップ（Ｓ３２０）に進められる。
【００６５】
ステップＳ３２０では、技術者は、超高圧洗浄システム１００の圧力目標値Ｐｔを固定値としてセットして定常運転状態とする。過渡状態が終了し、偏差δが十分に小さくなって安定したら、定常運転状態になったと判断され、処理がステップ（Ｓ３３０）に進められる。
【００６６】
ステップＳ３３０では、技術者は、周波数指令値Ｃｆの監視を開始する。指令値Ｃｆの監視は、たとえば周波数指令値Ｃｆや計測値（周波数指令値Ｃｆの関連データ（偏差δや圧力計測値Ｐｍ））を外部の計測機（図示せず）に出力して時系列データとして記録することによって行われる。技術者は、このようにして生成された時系列データに基づいて超高圧洗浄システム１００が正常に機能しているか否かを分析する。
【００６７】
なお、周波数指令値Ｃｆの監視（ステップＳ３３０）は、異常検知部１１１ｅによる自動検知のみとして、技術者による監視を省略しても良いし、あるいは双方を実行するようにしても良い。
【００６８】
また、技術者による監視のみとして、異常検知部１１１ｅを削除しても良い。本実施例は、制御部１１１から外部に出力される出力データである周波数指令値Ｃｆを異常検知に使用しているので、制御対象の状態量を計測するためのセンサも制御部１１１からデータを取得するための回路も必要とせず、簡易に適用することができるという利点を有している。
【００６９】
ステップＳ３４０では、技術者は、このような分析に基づいて以下のような判定を行うことができる。具体的には、たとえば周波数指令値Ｃｆが過度に低い場合、すなわち閾値Ｔｈ１よりも低いときにはノズル１６０に目詰まりが発生している可能性があると判定することができる。一方、たとえば周波数指令値Ｃｆが過度に高い場合、すなわち閾値Ｔｈ２よりも高いときには電動プランジャポンプ１１２に異常が発生している可能性があると判定することができる。
【００７０】
このような判定は、超高圧洗浄システム１００の組立て直後においては、制御対象（図３）のうちノズル１６０の目詰まりの発生確率が顕著に高いという本願発明者の知見に基づいて実現されたものである。この知見は、電動プランジャポンプ１１２やノズル１６０は、現地での組立て前に単体で検査が行われているので、組立て後に故障が発生するとすれば、組立て時に混入あるいは生成された異物がノズル１６０を目詰まりさせるという故障モードの発生確率が顕著に高いというものである。なお、このような組立て後の状態は、特許請求の範囲における「予め設定された初期状態」に相当する。
【００７１】
このような判定の結果、周波数指令値Ｃｆが２つの閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２の間に維持されなかったときには、超高圧洗浄システム１００に異常があると決定して、処理をステップＳ１００（図５）に戻す。一方、周波数指令値Ｃｆが２つの閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２の間に維持されたときには、超高圧洗浄システム１００が正常であると決定して、処理をステップＳ４００に進める。
【００７２】
ステップＳ４００では、技術者は、システム確認試験を実行する。システム確認試験とは、超高圧洗浄システム１００を有する半導体研磨加工装置１０の全体を作動させて正常に研磨が行われていることを確認する試験である。正常に研磨が行われていなかった場合には、超高圧洗浄システム１００を含むシステム全体の点検が行われる。一方、正常に研磨が行われていた場合には、処理をステップＳ５００に進める。
【００７３】
ステップＳ５００では、技術者は、標準値設定工程を実行する。標準値設定工程とは、超高圧洗浄システム１００の標準値としての周波数指令値Ｃｆを設定する工程である。標準値とは、超高圧洗浄システム１００の実運用運転において、その運転が正常か否かを判定するための基準となる値である。
【００７４】
具体的には、この標準値を基準として徐々に周波数指令値Ｃｆが高くなるときには、ノズル１６０の磨耗によってオリフィス径が大きくなったと推定することができる。一方、周波数指令値Ｃｆが急激に小さくなったときには、ノズル１６０の少なくとも一部に目詰まりが発生したと推定することができる。さらに、周波数指令値Ｃｆが急激に高くなったときには、後述するように電動プランジャポンプ１１２に異常が生じたと推定することができる。
【００７５】
このように、超高圧洗浄システム１００の正常運転時のデータが得られると、このデータを標準値として利用することによって、精密な異常検知を行うことができる。標準値が記憶部１１１ｍに格納されると、半導体研磨加工装置１０の運転が開始される（ステップＳ６００）。
【００７６】
このように、第１実施例では、所定のサイクル毎にほぼ一定量の液体を供給する容積型ポンプの特性を利用し、ポンプの作動周期（周波数指令値Ｃｆ）が予め想定された範囲内であるか否かに基づいて制御対象（図３）の異常を検知することができる。
【００７７】
本来は、超高圧洗浄システム１００の機能試験で確認されるのは、洗浄面に衝突する液滴の運動エネルギ分布が予め設定されたとおりとなっているかである。したがって、本来は、ノズル１６０における吐出圧力と吐出流量の確認が要請されるので、通常の技術常識によれば、洗浄水の流量測定を行うことになる。
【００７８】
しかしながら、本願発明者は、敢えて流量測定センサを使用しない異常検知方法を創作した。この異常検知方法は、本願発明者による以下の故障モード解析に基づいて創作されたものである。
（１）ノズル１６０の故障モード：超高圧洗浄システム１００の運転に起因する減耗と、異物混入によるノズル１６０の目詰まり。
（２）ポンプユニット１１０の故障モード：超高圧洗浄システム１００の運転に起因する電動プランジャポンプ１１２の減耗と、チェックバルブＣｖ１〜Ｃｖ３のシート不良。
【００７９】
これらの故障モードにおいて、超高圧洗浄システム１００の組立て直後においては、減耗の可能性を排除できるので、ノズル１６０の故障モードとしては、異物混入によるノズル１６０の目詰まりを考慮すればよく、ポンプユニット１１０の故障モードとしては、チェックバルブＣｖ１〜Ｃｖ３のシート不良のみを考慮すれば良いことが分かる。一方、ノズル１６０の目詰まりは、周波数指令値Ｃｆを過度に低下させ、チェックバルブＣｖ１〜Ｃｖ３のシート不良は、周波数指令値Ｃｆを過度に上昇させるので、これらの故障モードは、周波数指令値Ｃｆの監視によって分離することが可能であることも本願発明者によって見出された。
【００８０】
本願発明者は、これらの想定された故障モードのいずれにも該当しない、すなわち、ポンプの作動周期（周波数指令値Ｃｆ）が予め想定された範囲内であれば、故障の可能性がほとんど無いことをつきとめた。これにより、周波数指令値Ｃｆが予め想定された範囲内であれば、正常なノズル１６０と正常なプランジャポンプ１１２とによって、極めて高い確率で液滴の適切な運動エネルギ分布が実現されていることが推定できることを見出したのである。
【００８１】
一方、このような高圧液体の流量測定には、一般的に高価で取扱いが難しいな特殊なセンサ（たとえばコリオリ流量計）の使用が必要とされるので、技術常識に従って流量測定を行う構成と比較して、本願発明は、極めて簡易な構成で異常検知を実現していることになる。
【００８２】
加えて、標準値設定工程（ステップＳ５００）によって標準値が決定されると、実質的に流量測定が不要となるので、実運用においては、上述の特殊なセンサがほとんど無駄になってしまうという超高圧洗浄システム１００固有の問題を解決することもできるという顕著な効果をもたらすことも見出された。
【００８３】
Ｂ．第２実施例の超高圧洗浄システムの構成と動作：
図１０は、第２実施例の超高圧洗浄システムが有するポンプユニット１１０ａの構成を示す説明図である。第２実施例のポンプユニット１１０ａは、電動プランジャポンプ１１２の代わりにエアプランジャポンプ１１２ａを備える点で第２実施例のポンプユニット１１０と相違する。一方、第２実施例の制御部１１１は、記憶部１１１ｍに格納されている制御プログラムのみが第１実施例と相違し、ハードウェアは共通である。
【００８４】
エアプランジャポンプ１１２ａの構成は、プランジャ１１２ｐｐを往復駆動する交流電動機Ｍの代わりに空気モータ１１２ｍａを備えるとともに、インバータ１１２ｉの代わりに電空レギュレータ１１２ｒを備える点で第１実施例の電動プランジャポンプ１１２と相違する。空気モータ１１２ｍａは、外部から供給される空気圧で駆動されるモータである。
【００８５】
図１１は、第２実施例の超高圧洗浄システムの制御ブロック図を示す説明図である。この制御系は、エアプランジャポンプ１１２ａに供給される空気圧を空気圧指令値Ｃｐに応じて操作することによってノズル圧ｐを制御する点で、ポンプ本体１１２ｐの駆動サイクルの周期を直接的に操作してノズル圧ｐを制御する第１実施例の電動プランジャポンプ１１２と相違する。
【００８６】
図１２は、エアプランジャポンプ１１２ａのシステムダイナミクスを示す説明図である。エアプランジャポンプ１１２ａは、電空レギュレータ１１２ｒが供給する圧縮空気の圧力を操作することによって、空気モータ１１２ｍａの駆動トルクを変動させる。この駆動トルクはポンプ本体１１２ｐの駆動に使用されるので、駆動トルクの変動は、ポンプ本体１１２ｐの駆動周期を間接的に変動させることになる。
【００８７】
このように、第２実施例では、エアプランジャポンプ１１２ａの駆動周期を直接的に操作することができないので、所定の駆動周期を実現させるために要求される圧縮空気の圧力を推定することが望まれることになる。具体的には、たとえばポンプユニット１１０ａの吐出圧（実効値）に基づいて空気モータ１１２ｍａに供給すべき圧力を推定することができる。これは、洗浄水の水圧を圧縮空気の空気圧で発生させていて、物理的次元が同一であるという点に着目して本願発明者に考案されたものである。
【００８８】
図１３は、第２実施例のポンプユニット１１０ａの吐出圧力のタイムヒストリー（吐出圧特性）を示す説明図である。この図から分かるように、上昇工程と下降工程の切替時（プランジャ１１２ｐｐの上死点や下死点）においては、プランジャ１１２ｐｐの減速に伴って吐出圧が低下している。加えて、本実施例のポンプ本体１１２ｐ（図２、図１０）は、プランジャ１１２ｐｐが構造的に非対称なので、上昇工程と下降工程とで圧力が相違している。
【００８９】
本願発明者は、このようなポンプユニット１１０ａの特性を踏まえ、吐出圧の実測値の時間積分としてポンプユニット１１０ａの吐出圧の実効値を算出する方法を創作した。この方法によれば、あらゆる特性のポンプユニット１１０ａに対して、その固有の特性を補償して空気モータ１１２ｍａに供給すべき圧力を推定することができる。なお、この推定は、このような特性に基づいてポンプユニット１１０ａの吐出圧力が一定であると仮定したときの値に対してオフセット値を加えるという方法で実現しても良い。
【００９０】
このように、第２実施例は、所定の計算式Ｆ４、Ｆ６（図８、図９）に基づいて算出された駆動周期と、ポンプユニット１１０ａの駆動周期と空気モータ１１２ｐｍａへの供給圧力の関係とに基づいて、供給圧力に関する閾値を設定する構成において、容積型ポンプの死点の存在に起因する固有の特性を補償して精度の高い異常検知を実現することができる。
【００９１】
このように、本願発明者は、容積型ポンプの吐出流量に対して線形性を有する駆動周波数（駆動周期）を直接操作することができないエアプランジャポンプ１１２ａのようなポンプに対しても、ポンプ単体の特性データを使用することによって本願発明を適用する方法を創作した。
【００９２】
なお、ポンプユニット１１０ａの特性を表す吐出圧の実測値の時間積分を算出するためには、各駆動サイクルにおける吐出圧力のタイムヒストリデータを測定することが要求される。一方、ポンプユニット１１０ａの特性は、厳密には、ポンプユニット１１０ａへの洗浄水の供給圧や吐出圧によって有意な変動を生じさせる場合があるので、洗浄水の供給圧や吐出圧の状態ごとにデータが必要となる。
【００９３】
しかし、本願発明者は、洗浄水の供給圧や吐出圧の代表的な少なくとも１つの状態の実測値を取得すれば、実運転時や作動確認時の洗浄水の供給圧や吐出圧に応じて、たとえば内挿や外挿によって修正することによって各状態のタイムヒストリデータを得ることができることを見出した。さらに、本願発明者は、たとえば内挿や外挿によって圧力指令値Ｃｐの調整量を直接的に修正しても良いことも見出した。
【００９４】
Ｃ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。特に、上記各実施例における構成要素中の独立請求項に記載された要素以外の要素は、付加的な要素なので適宜省略可能である。さらに、独立請求項に記載された要素についても、本願明細書に開示された範囲で独立請求項に記載されていない要素と適宜入れ替えが可能である。
【００９５】
さらに、上述の実施例において、上述の利点や効果の各々の全てが本願発明の必須の構成要件につながるものではなく、本願発明は、上述の利点や効果の各々を簡易に実現させる設計自由度を与えるものであって、少なくとも一つの利点あるいは効果を実現させるものであれば良い。
【００９６】
Ｃ−１．第１変形例：上述の実施例では、プランジャポンプが使用されているが、たとえばベーンポンプを使用しても良い。本発明で使用可能なポンプは、一般に所定のサイクル毎にほぼ一定量の液体を供給する容積型ポンプであれば良い。ただし、容積型ポンプであっても、容積型ポンプへの液体の供給圧力に応じて所定のサイクル毎の液体供給量が有意な影響を受ける場合もあるので、たとえば供給圧力の低下に伴って容積型ポンプの駆動サイクル毎の吐出流量の低下を考慮した供給流量特性に修正して異常検知精度を高めるようにしても良い。
【００９７】
Ｃ−２．第２変形例：上述の実施例や変形例では、交流電動機や空気圧モータが使用されているが、たとえば油圧モータを使用するようにしても良い。本発明で使用可能な駆動部は、一般に容積型ポンプを可変に駆動できるものであれば良い。
【００９８】
Ｃ−３．第３変形例：上述の実施例や変形例では、本発明は、洗浄装置への適用例に基づいて説明されているが、たとえば塗装装置にも適用可能である。本発明は、一般に液体を吐出する液体吐出装置に適用可能である。
【００９９】
Ｃ−４．第４変形例：上述の実施例や変形例では、ノズル１６０への洗浄水の供給を開閉する高圧バルブ１４０は１個だけであるが、たとえば２個以上のノズル１６０の各々に対して、高圧バルブ１４０を１個ずつ装備するようにしても良い。このような構成では、様々な運用形態に対応するために、高圧バルブ１４０が１個だけ開いている場合や複数個開いている場合に対応して、圧力目標値Ｐｔや周波数指令値Ｃｆを設定することが好ましい。さらに、各運用形態は、制御部１１１によって自動的に認識されるように構成されることが好ましい。
【０１００】
さらに、高圧バルブ１４０を個々に開閉して複数のノズル１６０の各々について周波数指令値Ｃｆや圧力指令値Ｃｐを計測し、相互に比較することによって機能確認を行うようにしても良い。この方法によれば、実用性の高い異常検知を実現することができる。全てのノズル１６０が偶然に同程度の目詰まりを生じさせる可能性は極めて低いからである。
【０１０１】
Ｃ−５．第５変形例：上述の実施例や変形例では、一入力一出力系における古典制御論の範囲で構成されているが、たとえば複数入力複数出力系における状態フィードバック系（現代制御論）にも拡張可能である。このような拡張においては、たとえば異常検知対象のシステムダイナミクスを表す数学モデルを有する故障検出用のオブザーバを制御部１１１の内部に設けることによって実現することができる。この場合も、定常状態を標定とすれば、指令値を監視することによって簡易に異常検知を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】第１実施例の超高圧洗浄システム１００を有する半導体研磨加工装置１０を示すハードウェアブロック図。
【図２】第１実施例のポンプユニット１１０の構成を示す説明図。
【図３】第１実施例の超高圧洗浄システム１００の制御ブロック図を示す説明図。
【図４】電動プランジャポンプ１１２のシステムダイナミクスを示す説明図。
【図５】第１実施例において半導体研磨加工装置１０に対して超高圧洗浄システム１００を設置する手順を示すフローチャート。
【図６】第１実施例における超高圧洗浄システム１００の予備確認試験（Ｓ３００）の手順を示すフローチャート。
【図７】第１実施例における超高圧洗浄システム１００の検査基準値を設定するための計算式を示す説明図。
【図８】第１実施例における超高圧洗浄システム１００の検査基準値を設定するための計算式を示す説明図。
【図９】ノズルホースにおける圧力損失の実測値のデータ。
【図１０】第２実施例の超高圧洗浄システムが有するポンプユニット１１０ａの構成を示す説明図。
【図１１】第２実施例の超高圧洗浄システムの制御ブロック図を示す説明図。
【図１２】エアプランジャポンプ１１２ａのシステムダイナミクスを示す説明図。
【図１３】第２実施例のポンプユニット１１０ａの吐出圧力のタイムヒストリー（吐出圧特性）を示す説明図。
【符号の説明】
【０１０３】
１０…半導体研磨加工装置
１００…超高圧洗浄システム
１１０、１１０ａ…ポンプユニット
１１１…制御部
１１１ｃ…指令値決定部
１１１ｄ…演算処理部
１１１ｍ…記憶部
１１２…電動プランジャポンプ
１１２ａ…エアプランジャポンプ
１１２ｐｐａ１…第１のピストン面
１１２ｐｐａ２…第２のピストン面
１１２ｐｍａ…空気モータ
１１２ｉ…インバータ
１１２ｍ…交流電動機
１１２ｐ…ポンプ本体
１１２ｒ…電空レギュレータ
１１２ｐｃ…シリンダ
１１２ｐｐ…プランジャ
１２０…アキュムレータ
１３０…高圧フィルタ
１４０…高圧バルブ
１５０…圧力センサ
１６０…ノズル
２１０…ウェハキャリア
２１２…バッキングフィルム
２２０…プラテン
２２１…研磨パッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体吐出装置を制御する制御装置であって、
前記液体吐出装置は、
所定のサイクル毎にほぼ一定量の液体を供給する容積型ポンプと、
前記供給された液体を吐出するノズルと、
前記容積型ポンプから前記ノズルに前記液体を配送する配管部と、
空気圧モータと、圧縮空気を前記空気圧モータに供給する電空レギュレータとを備え、前記圧縮空気の供給圧力を操作することによって前記容積型ポンプを可変に駆動する駆動部と、
を備え、
前記制御装置は、
前記ノズルに供給される液体の圧力であるノズル圧を観測する観測部と、
予め設定された目標圧力値と前記観測されたノズル圧との差に応じて、前記圧縮空気の供給圧力の指令値を決定する指令値決定部と、
前記ノズルのオリフィス特性と前記容積型ポンプの供給流量特性とに基づいて決定された所定の範囲の閾値と、前記圧縮空気の供給圧力の指令値と、を比較して前記ノズルと前記容積型ポンプの少なくとも一方の異常を検知する異常検知部と、
を備え、
前記オリフィス特性は、前記ノズルの流量と圧力降下量との間の関係を表し、
前記供給流量特性は、前記サイクル毎に供給されるほぼ一定量の液体の流量を表す制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の制御装置であって、
前記閾値は、前記所定のサイクルにおける前記容積型ポンプの吐出圧力の実測値の積分値に応じて調整されている制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の制御装置であって、
前記調整量は、前記容積型ポンプへの前記洗浄水の供給圧力を計測する供給圧力センサを有し、前記センサの計測値に応じて修正されている制御装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の制御装置であって、
前記調整量は、前記目標圧力値に応じて修正されている制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の制御装置であって、
前記異常検知部は、予め設定された初期状態において、前記圧縮空気の供給圧力の指令値が前記所定の範囲の閾値の下方に外れたときには前記ノズルに異常が発生していると判定する制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の制御装置であって、
前記異常検知部は、予め設定された初期状態において、前記圧縮空気の供給圧力の指令値が前記所定の範囲の閾値の上方に外れたときには前記容積型ポンプに異常が発生していると判定する制御装置。
【請求項７】
液体吐出装置であって、
所定のサイクル毎にほぼ一定量の液体を供給する容積型ポンプと、
前記供給された液体を吐出するノズルと、
前記容積型ポンプから前記ノズルに前記液体を配送する配管部と、
空気圧モータと、圧縮空気を前記空気圧モータに供給する電空レギュレータとを備え、前記圧縮空気の供給圧力を操作することによって前記容積型ポンプを可変に駆動する駆動部と、
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の制御装置と、
を備える液体吐出装置。
【請求項８】
液体吐出装置を制御する制御方法であって、
前記液体吐出装置は、
所定のサイクル毎にほぼ一定量の液体を供給する容積型ポンプと、
前記供給された液体を吐出するノズルと、
前記容積型ポンプから前記ノズルに前記液体を配送する配管部と、
空気圧モータと、圧縮空気を前記空気圧モータに供給する電空レギュレータとを備え、前記圧縮空気の供給圧力を操作することによって前記容積型ポンプを可変に駆動する駆動部と、
を備え、
前記制御方法は、
前記ノズルに供給される液体の圧力であるノズル圧を観測する観測工程と、
予め設定された目標圧力値と前記観測されたノズル圧との差に応じて、前記圧縮空気の供給圧力の指令値を決定する指令値決定工程と、
前記ノズルのオリフィス特性と前記容積型ポンプの供給流量特性とに基づいて決定された所定の範囲の閾値と、前記圧縮空気の供給圧力の指令値と、を比較して前記ノズルと前記容積型ポンプの少なくとも一方の異常を検知する異常検知工程と、
を備え、
前記オリフィス特性は、前記ノズルの流量と圧力降下量との間の関係を表し、
前記供給流量特性は、前記サイクル毎に供給されるほぼ一定量の液体の流量を表す制御方法。
【請求項９】
液体吐出装置を制御する制御装置の機能を実現させるためのコンピュータプログラムであって、
前記液体吐出装置は、
所定のサイクル毎にほぼ一定量の液体を供給する容積型ポンプと、
前記供給された液体を吐出するノズルと、
前記容積型ポンプから前記ノズルに前記液体を配送する配管部と、
空気圧モータと、圧縮空気を前記空気圧モータに供給する電空レギュレータとを備え、前記圧縮空気の供給圧力を操作することによって前記容積型ポンプを可変に駆動する駆動部と、
を備え、
前記コンピュータプログラムは、
前記ノズルに供給される液体の圧力であるノズル圧を観測する観測機能と、
予め設定された目標圧力値と前記観測されたノズル圧との差に応じて、前記圧縮空気の供給圧力の指令値を決定する指令値決定機能と、
前記ノズルのオリフィス特性と前記容積型ポンプの供給流量特性とに基づいて決定された所定の範囲の閾値と、前記圧縮空気の供給圧力の指令値と、を比較して前記ノズルと前記容積型ポンプの少なくとも一方の異常を検知する異常検知機能と、
を前記制御装置に実現させるプログラムを備え、
前記オリフィス特性は、前記ノズルの流量と圧力降下量との間の関係を表し、
前記供給流量特性は、前記サイクル毎に供給されるほぼ一定量の液体の流量を表すコンピュータプログラム。
【請求項１】
液体吐出装置を制御する制御装置であって、
前記液体吐出装置は、
所定のサイクル毎にほぼ一定量の液体を供給する容積型ポンプと、
前記供給された液体を吐出するノズルと、
前記容積型ポンプから前記ノズルに前記液体を配送する配管部と、
空気圧モータと、圧縮空気を前記空気圧モータに供給する電空レギュレータとを備え、前記圧縮空気の供給圧力を操作することによって前記容積型ポンプを可変に駆動する駆動部と、
を備え、
前記制御装置は、
前記ノズルに供給される液体の圧力であるノズル圧を観測する観測部と、
予め設定された目標圧力値と前記観測されたノズル圧との差に応じて、前記圧縮空気の供給圧力の指令値を決定する指令値決定部と、
前記ノズルのオリフィス特性と前記容積型ポンプの供給流量特性とに基づいて決定された所定の範囲の閾値と、前記圧縮空気の供給圧力の指令値と、を比較して前記ノズルと前記容積型ポンプの少なくとも一方の異常を検知する異常検知部と、
を備え、
前記オリフィス特性は、前記ノズルの流量と圧力降下量との間の関係を表し、
前記供給流量特性は、前記サイクル毎に供給されるほぼ一定量の液体の流量を表す制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の制御装置であって、
前記閾値は、前記所定のサイクルにおける前記容積型ポンプの吐出圧力の実測値の積分値に応じて調整されている制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の制御装置であって、
前記調整量は、前記容積型ポンプへの前記洗浄水の供給圧力を計測する供給圧力センサを有し、前記センサの計測値に応じて修正されている制御装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の制御装置であって、
前記調整量は、前記目標圧力値に応じて修正されている制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の制御装置であって、
前記異常検知部は、予め設定された初期状態において、前記圧縮空気の供給圧力の指令値が前記所定の範囲の閾値の下方に外れたときには前記ノズルに異常が発生していると判定する制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の制御装置であって、
前記異常検知部は、予め設定された初期状態において、前記圧縮空気の供給圧力の指令値が前記所定の範囲の閾値の上方に外れたときには前記容積型ポンプに異常が発生していると判定する制御装置。
【請求項７】
液体吐出装置であって、
所定のサイクル毎にほぼ一定量の液体を供給する容積型ポンプと、
前記供給された液体を吐出するノズルと、
前記容積型ポンプから前記ノズルに前記液体を配送する配管部と、
空気圧モータと、圧縮空気を前記空気圧モータに供給する電空レギュレータとを備え、前記圧縮空気の供給圧力を操作することによって前記容積型ポンプを可変に駆動する駆動部と、
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の制御装置と、
を備える液体吐出装置。
【請求項８】
液体吐出装置を制御する制御方法であって、
前記液体吐出装置は、
所定のサイクル毎にほぼ一定量の液体を供給する容積型ポンプと、
前記供給された液体を吐出するノズルと、
前記容積型ポンプから前記ノズルに前記液体を配送する配管部と、
空気圧モータと、圧縮空気を前記空気圧モータに供給する電空レギュレータとを備え、前記圧縮空気の供給圧力を操作することによって前記容積型ポンプを可変に駆動する駆動部と、
を備え、
前記制御方法は、
前記ノズルに供給される液体の圧力であるノズル圧を観測する観測工程と、
予め設定された目標圧力値と前記観測されたノズル圧との差に応じて、前記圧縮空気の供給圧力の指令値を決定する指令値決定工程と、
前記ノズルのオリフィス特性と前記容積型ポンプの供給流量特性とに基づいて決定された所定の範囲の閾値と、前記圧縮空気の供給圧力の指令値と、を比較して前記ノズルと前記容積型ポンプの少なくとも一方の異常を検知する異常検知工程と、
を備え、
前記オリフィス特性は、前記ノズルの流量と圧力降下量との間の関係を表し、
前記供給流量特性は、前記サイクル毎に供給されるほぼ一定量の液体の流量を表す制御方法。
【請求項９】
液体吐出装置を制御する制御装置の機能を実現させるためのコンピュータプログラムであって、
前記液体吐出装置は、
所定のサイクル毎にほぼ一定量の液体を供給する容積型ポンプと、
前記供給された液体を吐出するノズルと、
前記容積型ポンプから前記ノズルに前記液体を配送する配管部と、
空気圧モータと、圧縮空気を前記空気圧モータに供給する電空レギュレータとを備え、前記圧縮空気の供給圧力を操作することによって前記容積型ポンプを可変に駆動する駆動部と、
を備え、
前記コンピュータプログラムは、
前記ノズルに供給される液体の圧力であるノズル圧を観測する観測機能と、
予め設定された目標圧力値と前記観測されたノズル圧との差に応じて、前記圧縮空気の供給圧力の指令値を決定する指令値決定機能と、
前記ノズルのオリフィス特性と前記容積型ポンプの供給流量特性とに基づいて決定された所定の範囲の閾値と、前記圧縮空気の供給圧力の指令値と、を比較して前記ノズルと前記容積型ポンプの少なくとも一方の異常を検知する異常検知機能と、
を前記制御装置に実現させるプログラムを備え、
前記オリフィス特性は、前記ノズルの流量と圧力降下量との間の関係を表し、
前記供給流量特性は、前記サイクル毎に供給されるほぼ一定量の液体の流量を表すコンピュータプログラム。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−１４０９４（Ｐ２０１０−１４０９４Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７７１７４（Ｐ２００８−１７７１７４）
【出願日】平成２０年７月７日（２００８．７．７）
【出願人】（０００１１７００９）旭サナック株式会社 (194)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月７日（２００８．７．７）
【出願人】（０００１１７００９）旭サナック株式会社 (194)
【Ｆターム（参考）】
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