JP2018161595A - 清掃装置および清掃方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被清掃物に付着した異物を効率的に除去することが可能な清掃装置および清掃方法を提供する。【解決手段】被清掃物３０１の被清掃部３０１ａを挿入可能な容積を有する第１の凹部１１ａを有する摩擦槽１１と、第１の凹部内１１ａに入れられた複数の清掃粒１２と、摩擦槽１１と被清掃物３０１とを相対移動させる相対移動手段と、を備える。【選択図】図１

Description

この発明は、主にエレクトロスプレー装置のノズルに付着した異物を除去するための清掃装置および清掃方法に関する。

従来、ノズルから噴霧された溶液材料を基板に薄膜として堆積するエレクトロスプレー装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

図４は、特許文献１に示されるエレクトロスプレー装置の概略図である。このエレクトロスプレー装置３００は、ノズル３０１と基板支持部３０２を有しており、基板支持部３０２のノズル３０１側の面に基板３０３が載置され、保持される。基板支持部３０２は接地されており、電圧印加部３０４がノズル３０１に電圧を印加することによってノズル３０１と基板支持部３０２との間に電位差が生じ、図４に鎖線で示すような電気力線が形成される。ノズル３０１から噴霧される帯電した溶液材料は、この電気力線に沿って基板支持部３０２に向かって飛翔し、スプレーを形成する。この溶液材料がノズル３０１と基板支持部３０２との間に載置された基板３０３に付着することにより、基板３０３上に溶液材料による塗布膜が形成される。

特開２０１４−１４７８９１号公報

しかし、図４に示すエレクトロスプレー装置３００では、時間が経つにつれ噴霧形態が不安定になるおそれがあった。具体的には、溶液材料の種類によればノズル３０１の先端部に付着したまま時間が経過すると固化し、図５（ａ）のようにノズル３０１に異物がまったく付着していない状態から図５（ｂ）のように固化した溶液材料が異物３０５として付着した状態になってしまうものがあり、このように異物３０５が付着したまま噴霧を行うとノズル３０１が詰まったりノズル３０１と基板支持部３０２との間の電気力線に変化が生じたりすることによって噴霧形態が不安定になるという問題があった。

本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、被清掃物に付着した異物を効率的に除去することができる清掃装置および清掃方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明の清掃装置は、被清掃物の被清掃部を挿入可能な容積を有する第１の凹部を有する摩擦槽と、前記第１の凹部内に入れられた複数の清掃粒と、前記摩擦槽と前記被清掃物とを相対移動させる相対移動手段と、を備えることを特徴としている。

上記清掃装置によれば、被清掃物に付着した異物を効率的に除去することができる。具体的には、相対移動手段によって摩擦槽と被清掃物とを相対移動させることにより、摩擦槽の中の清掃粒と被清掃物とを連続して衝突させることができる。このように清掃粒と被清掃物とが衝突した際、被清掃物の被清掃部に付着した異物と清掃粒との間で摩擦が生じ、被清掃部から異物を掻き取ることができる。

また、前記清掃粒は球体であると良い。

こうすることにより、第１の凹部内を被清掃物が移動しやすくなる。

また、前記第１の凹部には第１の液状体も入れられており、前記第１の液状体の比重は前記清掃粒の比重よりも小さいと良い。

こうすることにより、被清掃部から剥がれた異物が被清掃物に再付着することを防ぐことができる。また、第１の液状体の比重は清掃粒の比重よりも小さいことにより、清掃粒と被清掃部が衝突した際に生じる摩擦力が高くなりやすくなる。

また、前記第１の液状体は、前記被清掃部に付着した異物を溶解させる溶剤であると良い。

こうすることにより、異物は第１の液状体によって溶融され、異物が被清掃物に再付着することを防ぐことができる。

また、前記被清掃部を挿入可能な容積の第２の凹部を有し、第２の凹部に第２の液状体が入れられた液浸槽をさらに有すると良い。

摩擦槽の第１の凹部内で異物を除去してから被清掃部を液浸槽の第２の凹部の第２の液状体内に挿入することによって、被清掃部から剥がれる寸前であった異物も洗い流して除去することができる。また、摩擦槽の第１の凹部内で異物を除去する前に被清掃部を液浸槽の第２の凹部の第２の液状体内に挿入することによって、異物が柔らかくなり、清掃粒による異物の除去がしやすくなる。

また、上記課題を解決するために本発明の清掃装置は、被清掃物の被清掃部を挿入可能な容積を有する第１の凹部を有し、当該第１の凹部内に複数の清掃粒が入った摩擦槽と被清掃物とを相対移動させることにより、複数の前記清掃粒と前記被清掃部との間に連続して摩擦を生じさせる摩擦工程を有することを特徴としている。

上記清掃方法によれば、被清掃物に付着した異物を効率的に除去することができる。具体的には、摩擦工程において複数の前記清掃粒と前記被清掃部との間に連続して摩擦を生じさせることにより、被清掃部から異物を掻き取ることができる。

本発明の清掃装置および清掃方法によれば、被清掃物に付着した異物を効率的に除去することができる。

本発明の一実施形態における清掃装置を示す概略図である。 本発明の一実施形態における清掃方法を示すフロー図である。 本発明における摩擦工程を示す概略図である。 一般のエレクトロスプレー装置を示す概略図である。 異物の付着前後のエレクトロスプレーノズルを示す概略図である。

本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態における清掃装置を示す概略図であり、正面断面図である。

清掃装置１は、摩擦ユニット１０、液浸ユニット２０、およびノズル移動ユニット３０とを備えており、ノズル移動ユニット３０によってノズル３０１と摩擦ユニット１０および液浸ユニット２０とを相対移動させることにより、摩擦ユニット１０においてノズル３０１の先端部である被清掃部３０１ａに付着した異物３０５が摩擦によって掻き取られ、また、液浸ユニット２０において被清掃部３０１ａから剥がれる寸前の異物３０５が洗い流されて、ノズル３０１から除去される。ここで、ノズル３０１は図３で示すようなエレクトロスプレー装置３００に使用するノズル３０１であり、本説明における被清掃物である。また、本実施形態におけるノズル３０１は図１に示すように複数本配列されている。

なお、本説明では鉛直方向をＺ軸方向、水平方向の中で図１においてノズル３０１が配列される方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向およびＺ軸方向と直交する方向をＹ軸方向と呼ぶ。

ノズル３０１は、ステンレスなど導電体製の管状の部材であり、開口部は下向きに設けられている。ノズル３０１は配管を経由して図示しない送液部と接続されており、送液部から送液された溶液材料がノズル３０１の内部に充填される。本実施形態ではノズル３０１として内径０．３ｍｍ、外径０．５ｍｍの管状体を用いている。また、上記の通り、本実施形態ではノズル３０１は複数本配列されている。

また、ノズル３０１には電圧印加バー３０４ａを介して電圧印加部３０４が接続されている。電圧印加部３０４は、たとえば直流電源であり、電圧印加部３０４からノズル３０３０１に数ｋＶ乃至数十ｋＶ程度の電圧を印加することができる。図３に示すように接地された基板支持部３０２と対向した状態において、電圧印加部３０４からノズル３０１に電圧を印加することにより、ノズル３０１と基板支持部３０２との間で溶液材料のスプレーを形成する。この溶液材料がノズル３０１と基板支持部３０２との間に載置された基板３０３に付着することにより、基板３０３上に溶液材料による塗布膜が形成される。

ただし、溶液材料の種類によっては、ノズル３０１の先端部に付着したまま時間が経過すると固化し、図１に示すように固化した溶液材料が異物３０５として残存してしまう。このような異物３０５が存在しうる領域であり、本発明により清掃を行う部分を、本説明では被清掃部３０１ａと呼ぶ。

摩擦ユニット１０は、摩擦槽１１、清掃粒１２および第１の液状体１３を有している。

摩擦槽１１は、略直方体のバスタブ状の形状を有しており、上方向に開口を有するように第１の凹部１１ａが設けられている。第１の凹部１１ａは、被清掃部３０１ａを挿入可能な容積を有しており、本実施形態では、図１に示すように４本のノズル３０１の被清掃部３０１ａを同時に挿入することが可能な容積を有している。

この第１の凹部１１ａの中には、複数の清掃粒１２が入れられている。清掃粒１２は、球状の形状を有しており、第１の凹部１１ａの底部に敷き詰められ、集合体を形成している。清掃粒１２は０．５ｍｍの直径を有しており、ノズル３０１の内径（０．３ｍｍ）よりも大きく、ノズル３０１の内部に入り込まないようにしている。また、ノズルの内径の２倍以下の径であるようにしている。

また、清掃粒１２の硬さは、ノズル３０１を傷つけないためにノズル３０１よりも軟らかく、本実施形態では清掃粒１２はセラミックなどから構成されている。

また、第１の凹部１１ａ内に敷き詰められた清掃粒１２の集合体の高さ（Ｚ軸方向の寸法）は、ノズル３０１の被清掃部３０１ａのＺ軸方向の寸法よりも大きく、被清掃部３０１ａ全体を清掃粒１２の集合体内に埋没させることが可能である。

また、第１の凹部１１ａ内には、清掃粒１２だけでなく第１の液状体１３も注入されている。第１の液状体１３は、本実施形態では異物３０５を溶解させることが可能な溶剤、すなわち溶液材料に用いられている溶剤である。

また、本実施形態では、第１の液状体１３の比重は清掃粒１２の比重よりも小さい。また、第１の凹部１１ａ内に注入された第１の液状体１３の水面は清掃粒１２の集合体の最頂点よりも高い位置にあり、第１の液状体１３の中で清掃粒１２全体が沈んだ形態となっている。

液浸ユニット２０は、液浸槽２１および第２の液状体２２を有している。

液浸槽２１は、略直方体のバスタブ状の形状を有しており、上方向に開口を有するように第２の凹部２１ａが設けられている。第２の凹部２１ａは、被清掃部３０１ａを挿入可能な容積を有しており、本実施形態では、摩擦槽１１の第１の凹部１１ａと同様に４本のノズル３０１の被清掃部３０１ａを同時に挿入することが可能な容積を有している。

また、第２の凹部２１ａ内には、第２の液状体２２が注入されている。第２の液状体２２は、本実施形態では第１の液状体１３と同様、溶液材料に用いられている溶剤である。第２の凹部２１ａ内に注入された第２の液状体２２の深さ（Ｚ軸方向の寸法）は、ノズル３０１の被清掃部３０１ａのＺ軸方向の寸法よりも大きく、被清掃部３０１ａ全体を第２の液状体２２内に浸漬させることが可能である。

ノズル移動ユニット３０は、本説明における相対移動手段であり、Ｙ軸方向移動装置３１、Ｚ軸方向移動装置３２、およびＸ軸方向移動装置３３とを有し、ノズル３０１をＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向に移動させることにより、ノズル３０１（被清掃物）と摩擦槽１１とを相対移動させる。また、同様にノズル３０１と液浸槽２１とを相対移動させる。

Ｙ軸方向移動装置３１は、リニアステージなどで構成される直動機構であり、図示しない制御装置に駆動を制御されてノズル３０１が取り付けられた電圧印加バー３０４ａをＹ軸方向に移動させる。

Ｚ軸方向移動装置３２は、リニアステージなどで構成される直動機構であり、図示しない制御装置に駆動を制御されてＹ軸方向移動装置３１をＺ軸方向に移動させることによりノズル３０１をＺ軸方向に移動させる。

Ｘ軸方向移動装置３３は、リニアステージなどで構成される直動機構であり、図示しない制御装置に駆動を制御されてリブ３４に固定されたＺ軸方向移動装置３２をＸ軸方向に移動させることによりノズル３０１をＸ軸方向に移動させる。

また、図１では記載を省略しているが、摩擦ユニット１０、液浸ユニット２０と並んで基板を載置する接地された基板支持部が設けられており、ノズル移動ユニット３０によってノズル３０１が基板支持部の上方まで移動し、基板支持部に載置された基板に溶液材料を塗布することができる。

次に、以上の清掃装置１を用いた清掃方法を説明する。また、この清掃方法のフロー図を図２に示す。

まず、ノズル移動ユニット３０によりノズル３０１が摩擦槽１１の第１の凹部１１ａの上方まで移動する（ステップＳ１）。

次に、ノズル移動ユニット３０によりノズル３０１が下降し、ノズル３０１の被清掃部３０１ａが清掃粒１２の集合体内に埋没される（ステップＳ２）。

次に、ノズル移動ユニット３０により、摩擦槽１１内を被清掃部３０１ａが所定時間連続して移動するよう、摩擦槽１１とノズル３０１とを相対移動させる（ステップＳ３）。この工程を本説明では摩擦工程と呼び、本実施形態では、ノズル３０１をＺ軸方向に所定時間繰り返し往復移動させる。

この摩擦工程により、被清掃部３０１ａが清掃粒１２の集合体内を所定時間連続的に相対移動する。このとき、図３の矢印に示すように被清掃部３０１ａの移動によって被清掃部３０１ａと清掃粒１２とが連続して衝突して清掃粒１２が押しのけられ、その際に清掃粒１２の表面と被清掃部３０１ａの表面との間で摩擦が生じる。ここで、被清掃部３０１ａの表面に異物３０５が存在する場合は、清掃粒１２の表面と異物３０５との間で摩擦が生じ、異物３０５が被清掃部３０１ａから掻き取られる。

また、本実施形態では清掃粒１２は球体であるため、第１の凹部内１１ａに清掃粒１２が充填されている中で被清掃部３０１ａと衝突して押しのけられた清掃粒１２が移動しやすくなり、第１の凹部１１ａ内を被清掃部３０１ａが移動しやすくなる。その結果、被清掃部３０１ａと清掃粒１２との摩擦の頻度が高くなり、効率的に異物３０５を除去することができる。また、本実施形態では上記の通り清掃粒１２の径をノズル３０１の内径より大きくこの内径の２倍以下としており、ノズル３０１内に清掃粒１２が入り込んで詰まりを生じさせることなく、また、必要以上に清掃粒１２が大きく被清掃部３０１ａとの摩擦の頻度が低くなることを防いでいる。

また、本実施形態では、上記の通り第１の凹部１１ａには第１の液状体１３が注入されている。これにより、被清掃部３０１ａから剥がれた異物３０５は第１の液状体１３内を漂い、被清掃部３０１ａから離間するため、異物３０５が被清掃部３０１ａに再付着することを防ぐことができる。また、第１の液状体１３が溶液材料の溶剤であることにより、異物３０５の少なくとも一部は第１の液状体１３によって溶融されるため、異物３０５がノズル３０１に再付着することをさらに防ぐことができる。

また、本実施形態では、前述の通り第１の液状体１３の比重は清掃粒１２の比重よりも小さい。仮に第１の液状体１３の比重は清掃粒１２の比重よりも大きい場合、第１の液状体１３中を清掃粒１２が浮遊分散し、必要以上に清掃粒１２の集合体中を個々の清掃粒１２が動きやすくなるため、本摩擦工程において清掃粒１２と被清掃部３０１ａとを衝突させても大して摩擦力が発生しないおそれがある。これに対し、第１の液状体１３の比重を清掃粒１２の比重よりも小さくすることにより、清掃粒１２と被清掃部３０１ａとが衝突した際に生じる摩擦力が高くなりやすくなる。

なお、本実施形態では摩擦工程におけるノズル３０１の移動方向をＺ軸方向としているが、Ｘ軸方向もしくはＹ軸方向でも構わなく、また、これらの組合わせでも構わない。また、ノズル３０１をＺ軸方向に移動させると被清掃部３０１ａの少なくとも一部が清掃粒１２の集合体および第１の液状体１３から出てしまう瞬間も生じるが、それでも構わない。

上記摩擦工程の完了後、ノズル移動ユニット３０によりノズル３０１が上昇し、液浸槽２１の第２の凹部２１ａの上方まで移動する（ステップＳ４）。

次に、ノズル移動ユニット３０によりノズル３０１が下降し、ノズル３０１の被清掃部３０１ａが第２の液状体２２内に浸漬される（ステップＳ５）。

次に、被清掃部３０１ａが第２の液状体２２内に浸漬された状態を所定時間継続させる（ステップＳ６）。この工程を本説明では液浸工程と呼ぶ。

この液浸工程により、摩擦工程では除去しきれなかった異物３０５、特に被清掃部３０１ａから剥がれかかった異物３０５が洗い流され、除去される。

なお、この液浸工程中にノズル３０１と液浸槽２１とを相対移動させても良い。被清掃部３０１ａと第２の液状体２２との間の摩擦力により異物３０５を除去しやすくなる。また、このときノズル３０１をＺ軸方向に移動させると被清掃部３０１ａの少なくとも一部が第２の液状体２２から出てしまう瞬間も生じるが、それでも構わない。

液浸工程の完了後、ノズル移動ユニット３０によりノズル３０１が上昇する（ステップＳ７）。

最後に、エアブローなどにより被清掃部３０１ａが乾燥させられて（ステップＳ８）、被清掃部３０１ａの清掃が完了する。

なお、摩擦工程および液浸工程を繰り返し実施することにより摩擦ユニット１０および液浸ユニット２０には多数の異物３０５が含まれるため、定期的なメンテナンスが必要である。この際、摩擦ユニット１０および液浸ユニット２０を丸ごと交換しても良く、また、第１の凹部１１ａおよび第２の凹部２１ａに第１の液状体１３および第２の液状体２２を注入し続けてオーバーフローさせることにより異物３０５を第１の凹部１１ａおよび第２の凹部２１ａから押し流しても良い。

以上の清掃装置および清掃方法により、被清掃物に付着した異物を効率的に除去することが可能である。

なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。たとえば、上記の説明では清掃対象をエレクトロスプレー装置のノズル３０１としているが、これに限らない。

また、上記の説明では、摩擦ユニット１０には清掃粒１２と第１の液状体１３とが入れられてるが、清掃粒１２のみが入れられていても構わない。

また、上記の説明では、清掃粒１２は球状であるが、これに限らず例えば多面体状であったり球の表面に突起が形成されているようなものでも良い。また、複数種類の形状の清掃粒１２が第１の凹部１１ａ内に混在していても良い。

また、図１および図２の説明では清掃粒１２の大きさは均一であるが、複数種類の大きさの清掃粒１２が第１の凹部１１ａ内に混在していても良い。

また、上記の説明では摩擦工程の後に液浸工程を行っているが、摩擦工程の前に液浸工程を行っても良い。液浸工程により異物３０５を柔らかくしてから摩擦工程を行うことにより、摩擦工程において容易に異物３０５をノズル３０１から除去することが可能である。また、摩擦工程の前後に液浸工程を設けても良く、摩擦工程と液浸工程を繰り返し交互に行っても良い。

また、上記の説明では摩擦ユニット１０の第１の液状体１３と液浸ユニット２０の第２の液状体２２はともに異物３０５に対する溶剤であり、同じであるが、それぞれ異なる液体が用いられても良い。

また、本説明では相対移動手段としてノズル移動ユニット３０を備えているが、これに限らず、人力を相対移動手段として使用し、ノズル３０１と摩擦ユニット１０とを相対移動させても良い。

１ 清掃装置
１０ 摩擦ユニット
１１ 摩擦槽
１１ａ 第１の凹部
１２ 清掃粒
１３ 第１の液状体
２０ 液浸ユニット
２１ 液浸槽
２１ａ 第２の凹部
２２ 第２の液状体
３０ ノズル移動ユニット
３１ Ｙ軸方向移動装置
３２ Ｚ軸方向移動装置
３３ Ｘ軸方向移動装置
３４ リブ
３００ エレクトロスプレー装置
３０１ ノズル（被清掃物）
３０１ａ 被清掃部
３０２ 基板支持部
３０３ 基板
３０４ 電圧印加部
３０４ａ 電圧印加バー
３０５ 異物

Claims (6)

1. 被清掃物の被清掃部を挿入可能な容積を有する第１の凹部を有する摩擦槽と、
   前記第１の凹部内に入れられた複数の清掃粒と、
   前記摩擦槽と前記被清掃物とを相対移動させる相対移動手段と、
   を備えることを特徴とする、清掃装置。
2. 前記清掃粒は球体であることを特徴とする、請求項１に記載の清掃装置。
3. 前記第１の凹部には第１の液状体も入れられており、前記第１の液状体の比重は前記清掃粒の比重よりも小さいことを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の清掃装置。
4. 前記第１の液状体は、前記被清掃部に付着した異物を溶解させる溶剤であることを特徴とする、請求項３に記載の清掃装置。
5. 前記被清掃部を挿入可能な容積の第２の凹部を有し、第２の凹部に第２の液状体が入れられた液浸槽をさらに有することを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の清掃装置。
6. 被清掃物の被清掃部を挿入可能な容積を有する第１の凹部を有し、当該第１の凹部内に複数の清掃粒が入った摩擦槽と被清掃物とを相対移動させることにより、複数の前記清掃粒と前記被清掃部との間に連続して摩擦を生じさせる摩擦工程を有することを特徴とする、清掃方法。

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