JP2017516651A - 物体を清掃するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

物体１２を清掃するシステム１０は、物体１２の第１の表面に接触するように構成されている円筒状の外面を有する回転可能なエラストマー製ロール２０と、エラストマー製ロール２０の外面の一部に接触する円筒状の外面を有する回転可能な粘着ロール２２と、支持体２４とを備えるロールクリーナー１４を備える。物体１２は、エラストマー製ロール２０と、裏側の第２の物体表面に接触する支持体２４との間を通る。大気プラズマクリーナー１６は、密閉チャンバ３２と、チャンバ３２内に配置され、高電圧を受け取って、第１の物体表面に印加されるプラズマを生成する少なくとも１つの電極３４とを備える。プラズマクリーナー１６の入口の少なくとも一部は、エラストマー製ロール２０及び支持体２４によって形成され、物体１２の第１の表面及び第２の表面がエラストマー製ロール２０及び支持体２４に接触することにより、プラズマクリーナー１６の入口がシールされる。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、包括的には、物体の表面を清掃するシステムに関し、より詳細には、物体の表面から有機汚染物質及び無機汚染物質の双方を除去するシステムに関する。

製造において、様々な理由から、多くの部品には組立ての前に清掃が必要である。例えば、テレビ、モニター、タブレット、電話等に利用可能な液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルは、光学偏光フィルムを必要とする。これらのフィルムは、汚染物質によりＬＣＤパネル全体の画像品質を劣化させるか又は損なうことがないように、徹底的に清掃しなければならない。

フィルムは、連続的なウェブとしてロールの上に供給されることが多い。ウェブの一方又は双方の表面を、無機汚染物質及び他の汚染物質をミクロンレベルまで除去することによって清掃することが可能なシステムが存在する。しかしながら、そのようなシステムは、汚染物質をナノメートルスケールまで除去することが可能でない。このような汚染物質には、それ自体は粒子ではなく、有機化学物質の集塊であるオリゴマー等がある。

異なるタイプの技術である大気プラズマクリーナーが、他の分野（例えば、商業的なインク及びコーティングの分野）において、そのような有機汚染物質を排除するのに用いられている。プラズマクリーナーは、空気イオン化によってプラズマを生成し、材料表面をプラズマに通すことにより、オリゴマー又は他の有機汚染物質を効果的に蒸発又は分離させる。

物体の表面から有機汚染物質及び無機汚染物質の双方を少なくとも数十ナノメートルのスケールまで除去することが可能な一体システムを提供することが望ましい。

簡潔に述べると、本発明の一実施形態は、物体を清掃するシステムを備える。システムは、物体の第１の表面から無機汚染物質を除去するように構成されているロールクリーナーを備える。ロールクリーナーは、ロールクリーナーに回転可能に取り付けられるとともに、無機汚染物質を除去するために物体の第１の表面に接触するように構成されている略円筒状の外面を有する少なくとも１つのエラストマー製ロールと、ロールクリーナーに回転可能に取り付けられるとともに、少なくとも１つのエラストマー製ロールの外面の一部と接触する略円筒状の外面を有する少なくとも１つの粘着ロールと、第１の支持体とを備える。物体は、第１の支持体が物体の裏側の第２の表面と接触するように、少なくとも１つのエラストマー製ロールと第１の支持体との間を通る。大気プラズマクリーナーは、物体の第１の表面から有機汚染物質を除去するように構成されている。プラズマクリーナーは、物体を受け入れる入口と物体を排出する出口とを有する密閉チャンバと、チャンバ内に配置され、高電圧を受け取って、物体の第１の表面に印加されるプラズマを生成する、少なくとも１つの電極とを備える。プラズマクリーナーの入口の少なくとも一部は、少なくとも１つのエラストマー製ロールと第１の支持体とによって形成され、物体の第１の表面及び第２の表面がエラストマー製ロール及び第１の支持体に接触することにより、プラズマクリーナーの入口がシールされる。

本発明の別の実施形態は、物体を清掃する方法を含む。本方法は、ロールクリーナーに物体を受け入れることを含む。ロールクリーナーは、少なくとも１つの回転可能なエラストマー製ロールと、このエラストマー製ロールと接触する少なくとも１つの回転可能な粘着ロールと、第１の支持体とを備える。本方法は、物体の第１の表面から無機汚染物質を除去するために物体の第１の表面を少なくとも１つのエラストマー製ロールと接触させるとともに、物体の第２の表面を第１の支持体と接触させることと、少なくとも１つのエラストマー製ロール及び第１の支持体から、内部に少なくとも１つの電極が配置されている大気プラズマクリーナーの密閉チャンバ内に物体を通すことと、少なくとも１つの電極に高電圧を印加して、物体の第１の表面から有機汚染物質を除去するプラズマを生成することとを更に含む。物体の第１の表面及び第２の表面が少なくとも１つのエラストマー製ロール及び第１の支持体に接触することにより、プラズマクリーナーのチャンバにシールがもたらされる。

上述の概要は、本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明とともに、添付図面と併せて読むとよりよく理解される。本発明の例示のために、図面には、目下好ましい実施形態が示されている。しかし、本発明は、図示の正確な構成及び手段に限定されないことが理解されるべきである。

本発明の第１の好ましい実施形態に係るフィルム清掃システムの部分的な切欠き側面図である。 本発明の第２の好ましい実施形態に係るフィルム清掃システムの概略図である。 本発明の第３の好ましい実施形態に係るフィルム清掃システムの概略図である。 本発明の第４の好ましい実施形態に係るフィルム清掃システムの概略図である。

或る特定の表現は、以下の説明において、限定ではなく単に便宜上用いられる。「右」、「左」、「下」及び「上」という用語は、参照が行われる図面における方向を示している。「内側」及び「外側」という用語は、それぞれ、装置及びその示されている部分の幾何学的中心に向かう方向及び幾何学的中心から離れる方向を指す。本明細書において具体的に記載されない限り、数量を特定しない用語（the terms "a", "an" and "the"）は、要素が１つであることに限定されず、代わりに、「少なくとも１つの」を意味するものとして読まれるべきである。上記表現は、上述した用語、その派生語、及び同様の意味を有する用語を含む。

図面を参照すると（同じ参照符号は複数の図面にわたって同じ構成要素を示すように用いられる）、図１において、本発明に係る第１の実施形態の物体１２を清掃するシステム１０が示されている。図１に示されている特定の実施形態において、物体１２は、連続的に移動する材料のウェブ又はフィルムである。例えば、ウェブ１２は、ポリマー材料シート等とすることができるが、物体１２は、その代わりに、別個のフィルム、シート、スクリーン等であってもよい。

システム１０は、物体１２の１つ又は複数の表面から無機汚染物質（例えば粒子）を除去するように構成されているロールクリーナー１４と、物体１２の１つ又は複数の表面から有機汚染物質（例えばオリゴマー等）を除去するように構成されている大気プラズマクリーナー１６とを備える。ロールクリーナー１４及びプラズマクリーナー１６は、単一のハウジング１８内に収容されることが好ましいが、ハウジング１８は、種々の構成要素を収容する別個のコンパートメント（図示せず）を備えてもよい。代替的には、ロールクリーナー１４及びプラズマクリーナー１６は、別個のハウジング（図示せず）にそれぞれ収容されてもよく、別個のハウジングは、所望の用途に応じて互いにくっついていても離間していてもよい。

ロールクリーナー１４は、ロールクリーナー１４に回転可能に取り付けられる少なくとも１つのエラストマー製ロール２０を備えることが好ましい。エラストマー製ロール２０は、概して、エラストマーコーティングによって覆われた金属シャフトを備える。例えば、１つのそのようなタイプのエラストマー製ロール２０は、TEKNEK LTD社から入手可能である。エラストマー製ロール２０は、エラストマー製ロール２０の長手方向軸に沿って延在する略円筒状の外面を有する。物体１２がロールクリーナー１４を通って移動するにつれて、エラストマー製ロール２０の外面は、無機汚染物質を除去するように、回転するとともに物体１２の表面に接触するように構成されている。一般的に知られているように、エラストマー製ロール２０が物体１２上の汚染物質に印加する力は、物体１２に汚染物質を留めている力よりも大きくなければならない。しかし、印加される力は、物体１２がくっついたり、反ったり、又は別様に物体１２若しくは物体１２の移動を乱したりするほど大きくてはならない。

エラストマー製ロール２０と併せて、少なくとも１つの粘着ロール２２もロールクリーナー１４に回転可能に取り付けられる必要がある。粘着ロール２２は、概して、例えばアクリル系圧感タイプ等の粘着材料でコートされたポリマーベースを含む。このような粘着ロール２２は同様にTEKNEK LTD社から入手可能である。粘着ロール２２も、粘着ロール２２の長手方向軸に沿って延在する略円筒状の外面を有し、少なくとも１つのエラストマー製ロール２０に対して回転可能である。動作時、粘着ロール２２の外面は回転するとともに、エラストマー製ロール２０と物体１２との間の接点の回転下流における場所においてエラストマー製ロール２０の外面と接触する。このようにして、物体１２から除去され、エラストマー製ロール２０に粘着する汚染物質は、粘着ロール２２によって除去することができる。知られているように、粘着ロール２２がエラストマー製ロール２０に印加する力は、エラストマー製ロール２０上に汚染物質を維持している力よりも大きくあるべきである。

好ましい一実施形態において、粘着ロール２２は、エラストマー製ロール２０の外面に向かって、また外面から離れるように可動である。ロールクリーナー１４が動作中でない場合、粘着ロール２２の外面とエラストマー製ロール２０の外面とが互いに接触しないようになっている。これにより、長期間の非作動状態の間にエラストマー製ロール２０の外面に粘着剤が移ることを一切防止する。

清掃中、エラストマー製ロール２０が接触する表面の裏側の物体１２の表面は支持されることが好ましい。したがって、第１の支持体２４は、物体１２がエラストマー製ロール２０と第１の支持体２４との間を通るように設けられる。第１の支持体２４は、少なくとも１つの処理ロール２６であることが好ましい。例えば、図１に示されている実施形態において、第１の支持体２４は、それぞれの回転軸に対して垂直方向に互いに対して位置合わせされる２つの処理ロール２６によって形成される。また、２つの処理ロール２６のそれぞれの回転軸は、エラストマー製ロール２０の回転軸に対してそれぞれ平行であり、この回転軸から約４５度ずれている。この実施形態では、エラストマー製ロール２０は、異なる２つの点において、すなわち、エラストマー製ロール２０が２つの処理ロール２６のそれぞれと境界を接する（interfaces）場所において物体１２の表面と接触する。代替的な一実施形態（図示せず）において、それぞれ処理ロール２６のうちの１つと接触する２つのエラストマー製ロール２０を用いてもよい。

物体１２は、ロールクリーナー１４から下流にプラズマクリーナー１６内へと移動する。プラズマクリーナー１６は、密閉チャンバ３２に対する入口２８及び出口３０を有する。チャンバ３２は、実質的に大気圧に維持されることが好ましいが、チャンバ３２は、動作に適した混合ガスを維持するためにシール状態に保たれる。例えば、プラズマクリーナー１６内の環境は、実質的に無酸素であることが好ましい。チャンバ３２は、少なくとも１つの電極３４を収容し、電極３４は、電極３４に高電圧を与えてプラズマを生成する電源（図示せず）に連結される金属、セラミック、又は他のタイプの導電性材料とすることができる。通過する物体１２の表面にプラズマが印加され、ロールの清掃に耐えた堆積している有機汚染物質を除去する。プラズマを生成するには、特に、電極の形状及び周囲の媒体の絶縁破壊電圧に応じて、通常約１０ｋＶ以上の電圧が必要とされる。

プラズマクリーナー１６には接地電極も必要とされる。図１に示されている実施形態では、回転可能な接地ロール３６がチャンバ３２に設けられ、接地に連結されている。接地ロール３６は、チャンバ３２内で物体１２を支持し、処理される物体１２の表面が電極３４から０．１インチ未満となるように配置されることが好ましい。物体１２の双方の面が処理される用途では、物体１２の互いに反対側にプラズマを印加する２つの異なる電極３４に対応する２つの接地ロール３６を設けてもよい。

密閉チャンバ３２への入口２９の少なくとも一部は、ロールクリーナー１４のエラストマー製ロール２０及び第１の支持体２４の組合せにより形成されることが好ましい。具体的には、物体１２がエラストマー製ロール２０及び第１の支持体２６に接触することにより、チャンバ３２の入口２８側にシールを供給することが好ましい。すなわち、エラストマー製ロール２０及び第１の支持体２６（図１では、処理ロール２６のうちの一方又は双方）が物体１２に印加する圧力は、チャンバ３２内に大気を収容するのに十分である。

チャンバ３２の出口３０において、同様の形態をもたらしてもよい。例えば、チャンバ３２から物体１２を排出するために、出口３０にアイドラロール３８を設けてもよい。アイドラロール３８は、出口３０をシールする別の支持体と協働することができる。図１において、アイドラロール３８は、反対側のエラストマー製ロール２０と対称構成で２つの処理ロール２６に近接して配置される。エラストマー製ロール２０と同様に、物体１２がアイドラロール３８及び第１の支持体２４（すなわち、２つの処理ロール２６）に接触することにより、必要なシールがもたらされる。

動作時、物体１２の第１の表面（例えば上面）から無機汚染物質を除去する第１のパスとして、物体１２はハウジング１８に入り、エラストマー製ロール２０と下側処理ロール２６との間に進む。次いで、上面から無機汚染物質を除去する第２のパスとして、物体はエラストマー製ロール２０と上側処理ロール２６との間を通り、その後、プラズマクリーナー１６のチャンバ３２に入る。物体１２は接地ロール３６を包囲し、電極３４の下のプラズマ中を通る。物体１２はアイドラロール３８と上側処理ロール２６との間を進み、その後、アイドラロール３８により、物体１２は下側処理ロール２６上を通され、チャンバ３２から出る。その後、物体１２はハウジング１８から出て、引き続き更なる下流の処理を行うことができる。

図２は、第２の実施形態のシステム１１０を示している。第２の実施形態は、上述した第１の実施形態と同様である。同様の符号が同様の要素に用いられているが、ただし、第２の実施形態には１００番台の符号が用いられている。したがって、第２の実施形態の完全な説明は省略し、違いのみを記載する。

図２に示されている実施形態において、エラストマー製ロール１２０及び対応する粘着ロール１２２が、上述のように供給される。しかし、第１の支持体１２４は、物体１１２の裏側の表面に接触する第２のエラストマー製ロール１４０によって形成される。この実施形態において、物体１１２の双方の表面はシステム１１０によって清掃される。第２の粘着ロール１４２が、第２のエラストマー製ロール１４０との接触状態で更に供給される。図２に示されている実施形態では、エラストマー製ロール１２０、１４０及び粘着ロール１２２、１４２の回転軸は、単一平面に位置合わせされる。しかし、空間要件、物体１１２の進入方向、及び他の同様の問題に応じて、他の形態をなすことができる。第１の実施形態と同様に、密閉チャンバ１３２の入口１２８に対するシールは、物体１１２の互いに反対側の表面がエラストマー製ロール１２０、１４０に接触することによりもたらされる。

さらに、プラズマクリーナー１１６は、物体１１２の互いに反対側の表面を清掃するために、２つの接地ロール１３６及び２つの電極１３４を備える。この実施形態では、チャンバ１３２の出口１３０は、アイドラロール１３８及び第２のアイドラロール１４４の形態の第２の支持体によって設けられる。第２の実施形態では物体１１２の双方の表面が処理されるため、アイドラロール１３８、１４４の双方は清浄であり、プラズマクリーナー１１６の動作後に物体を汚染しないことが重要である。

図３は、第３の実施形態のシステム２１０を示している。第３の実施形態は、上述した第１の実施形態及び第２の実施形態と同様である。同様の符号が同様の要素に用いられているが、ただし、第３の実施形態には２００番台の符号が用いられている。したがって、第３の実施形態の完全な説明は省略し、違いのみを記載する。

図３に示されている実施形態では、エラストマー製ロール２２０及び対応する粘着ロール２２２が、上述のように設けられる。しかし、第１の支持体２２４は、物体２１２の裏側の表面に接触する単一の処理ロール２２６によって形成される。エラストマー製ロール２２０、粘着ロール２２２及び支持ロール２２６の回転軸は、単一平面に位置合わせされることが好ましい。しかし、空間要件、物体２１２の進入方向、及び他の同様の問題に応じて、他の形態をなすことができる。第１の実施形態と同様に、密閉チャンバ２３２の入口２２８に対するシールは、物体１１２の互いに反対側の表面がエラストマー製ロール２２０及び処理ロール２２６に接触することにより供給される。第２の実施形態と同様に、チャンバ２３２の出口２３０において第２のアイドラロール２４４が設けられる。

図４は、第４の実施形態のシステム３１０を示している。第４の実施形態は、上述した第１の実施形態から第３の実施形態と同様である。同様の符号が同様の要素に用いられているが、ただし、第４の実施形態には３００番台の符号が用いられている。したがって、第３の実施形態の完全な説明は省略し、違いのみを記載する。

図４に示されている実施形態では、物体３１２は別個のフィルム又はシートの形態であり、その一方の表面が割出しプレート３４６上に載置されている。エラストマー製ロール３２０及び対応する粘着ロール３２２が上述のように供給される。第１の支持体３２４は、割出しプレート３４６及びコンベア３４８の組合せによって形成される。入口３２８に対するシールは、エラストマー製ロール３２０及び第１の支持体３２６によって設けることができるが、この実施形態では物体３１２は連続的なウェブではないため、チャンバ３３２に対して付加的なシール構造（図示せず）を設けることが必要となり得る。またこの実施形態では、チャンバ３３２内に接地ロールは設けられない。そうではなく、物体３１２は、コンベア３４８によって電極３３４を通過させて搬送される。コンベア３４８及び／又は割出しプレート３４６は、この実施形態では接地として機能することができる。

上述の実施形態に対して、これらの実施形態による本発明の広範な構想から逸脱することなく変更を行うことができることが、当業者には理解される。したがって、本発明は、開示されている特定の実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の趣旨及び範囲内の変更の包含を意図することが理解される。

Claims (16)

1. 物体を清掃するシステムであって、該システムは、
   （ａ）前記物体の第１の表面から無機汚染物質を除去するように構成されているロールクリーナーであって、
   （ｉ）前記ロールクリーナーに回転可能に取り付けられるとともに、前記無機汚染物質を除去するために前記物体の前記第１の表面に接触するように構成されている略円筒状の外面を有する少なくとも１つのエラストマー製ロールと、
   （ｉｉ）前記ロールクリーナーに回転可能に取り付けられるとともに、前記少なくとも１つのエラストマー製ロールの前記外面の一部に接触する略円筒状の外面を有する少なくとも１つの粘着ロールと、
   （ｉｉｉ）第１の支持体であって、該第１の支持体が前記物体の裏側の第２の表面に接触するように、前記物体が前記少なくとも１つのエラストマー製ロールと該第１の支持体との間を通る、第１の支持体と、
   を備える、ロールクリーナーと、
   （ｂ）前記物体の前記第１の表面から有機汚染物質を除去するように構成されている大気プラズマクリーナーであって、
   （ｉ）前記物体を受け入れる入口と前記物体を排出する出口とを有する密閉チャンバーと、
   （ｉｉ）前記チャンバーに配置され、高電圧を受け取って、前記物体の前記第１の表面に印加されるプラズマを生成する少なくとも１つの電極と、
   を備える、大気プラズマクリーナーと、
   を備え、
   前記プラズマクリーナーの前記入口の少なくとも一部は、前記少なくとも１つのエラストマー製ロール及び前記第１の支持体によって形成され、前記物体の前記第１の表面及び前記第２の表面が前記エラストマー製ロール及び前記第１の支持体に接触することにより、前記プラズマクリーナーの前記入口がシールされる、システム。
2. 前記第１の支持体は少なくとも１つの処理ロールである、請求項１に記載のシステム。
3. 前記第１の支持体は２つの処理ロールであり、該２つの処理ロールは、該２つの処理ロールのそれぞれの回転軸に対して垂直方向に互いに対して位置合わせされ、前記２つの処理ロールのそれぞれの前記回転軸は、前記少なくとも１つのエラストマー製ロールの回転軸に対して平行であり、該回転軸から約４５度ずれている、請求項２に記載のシステム。
4. 前記プラズマクリーナーの前記出口の少なくとも一部は、アイドラロールと前記第１の支持体又は第２の支持体のうちの一方とによって形成され、前記物体は、前記アイドラロールが前記物体の前記第１の表面に接触し、前記第１の支持体又は前記第２の支持体のうちの一方が前記物体の前記第２の表面に接触するように、前記アイドラロールと前記第１の支持体又は前記第２の支持体のうちの一方との間を通過し、前記物体の前記第１の表面及び前記第２の表面が前記アイドラロールと前記第１の支持体又は前記第２の支持体のうちの一方とに接触することにより、前記プラズマクリーナーの前記出口がシールされる、請求項３に記載のシステム。
5. 前記アイドラロールは、該アイドラロールの回転軸が、前記２つの処理ロールのそれぞれの前記回転軸に対して平行であり、該回転軸から約４５度ずれるように向けられている、請求項４に記載のシステム。
6. 前記少なくとも１つのエラストマー製ロールは第１のエラストマー製ロールであり、前記第１の支持体は、前記物体の前記第２の表面から無機汚染物質を除去するように構成されている回転可能な第２のエラストマー製ロールを含む、請求項１に記載のシステム。
7. 前記第２のエラストマー製ロールに接触する第２の回転可能な粘着ロールを更に備える、請求項６に記載のシステム。
8. （ｃ）前記プラズマクリーナーの前記チャンバー内に配置され、接地に連結される回転可能な接地ロールであって、該接地ロールは、前記少なくとも１つの電極が前記プラズマを生成して、前記物体の前記第１の表面を清掃する際に、前記物体の前記第２の表面に接触する、接地ロールを更に備える、請求項１に記載のシステム。
9. 前記少なくとも１つの電極は、金属材料又はセラミック材料のうちの一方から作製される、請求項１に記載のシステム。
10. 前記物体は連続的なウェブである、請求項１に記載のシステム。
11. 前記プラズマクリーナーの前記チャンバーは実質的に大気圧に保持される、請求項１に記載のシステム。
12. 物体を清掃する方法であって、
    （ａ）少なくとも１つの回転可能なエラストマー製ロールと、該少なくとも１つの回転可能なエラストマー製ロールに接触する少なくとも１つの回転可能な粘着ロールと、第１の支持体とを備えるロールクリーナー内に前記物体を受け入れることと、
    （ｂ）前記物体の第１の表面から無機汚染物質を除去するために前記物体の前記第１の表面を前記少なくとも１つのエラストマー製ロールに接触させるとともに、前記物体の第２の表面を前記第１の支持体に接触させることと、
    （ｃ）前記少なくとも１つのエラストマー製ロール及び前記第１の支持体から、内部に少なくとも１つの電極が配置されている大気プラズマクリーナーの密閉チャンバー内に前記物体を通すことと、
    （ｄ）前記少なくとも１つの電極に高電圧を印加して、前記物体の前記第１の表面から有機汚染物質を除去するプラズマを生成することと、
    を含み、
    前記物体の前記第１の表面及び前記第２の表面が前記少なくとも１つのエラストマー製ロール及び前記第１の支持体に接触することにより、前記プラズマクリーナーの前記チャンバーに対するシールがもたらされる、方法。
13. （ｅ）有機汚染物質の除去後、前記物体の前記第１の表面をアイドラロールに接触させるとともに、前記物体の前記第２の表面を前記第１の支持体又は第２の支持体のうちの一方に接触させて、前記物体を出力し、前記プラズマチャンバーに対するシールを形成することを更に含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記少なくとも１つのエラストマー製ロールは第１のエラストマー製ロールであり、前記第１の支持体は、回転可能な第２のエラストマー製ロールを含み、前記方法は、
    （ｅ）前記物体の前記第２の表面から無機汚染物質を除去するために前記物体の前記第２の表面を前記第２のエラストマー製ロールに接触させることを更に含む、請求項１２に記載の方法。
15. 前記プラズマクリーナーは、前記密閉チャンバー内で前記少なくとも１つの電極に近接して配置される回転可能な接地ロールを備え、前記方法は、
    （ｅ）前記接地ロールを前記物体の前記第２の表面に接触させることを更に含む、請求項１２に記載の方法。
16. （ｅ）前記密閉チャンバーを実質的に大気圧に維持することを更に含む、請求項１２に記載の方法。

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