JP2017209628A

JP2017209628A - ガラス板の洗浄方法

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Publication number: JP2017209628A
Application number: JP2016104636A
Authority: JP
Inventors: 仁之早川; Hitoshi Hayakawa
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-05-25
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2017-11-30
Anticipated expiration: 2036-05-25
Also published as: JP6906902B2

Abstract

【課題】ガラス板を適切に洗浄できるようにすること。【解決手段】被洗浄面Ｆより低硬度の繊維を集合させた洗浄部材３４をガラス板Ｇの被洗浄面Ｆ上において直線的に移動させるとともに、被洗浄面Ｆを外れた位置において移動方向を反転させて往復させることにより、洗浄部材３４によって被洗浄面Ｆを洗浄する。【選択図】図５

Description

本発明は、サファイアガラス等のガラス板の洗浄方法に関するものである。

一般に、ガラス基板等のガラス板は、ガラス板の被洗浄面と直交する軸線を中心に回転されるブラシを用いて洗浄される。ところが、この洗浄方法においては、ブラシの回転中心部と外周部との間の速度差が大きいために、均一な洗浄作用を得ることができない。

それ以外に、特許文献１〜３に開示された洗浄方法が公知になっている。
特許文献１に開示された洗浄方法は、ガラス板の被洗浄面と平行な軸線を中心に回転されるブラシを用いるものである。

特許文献２に開示された洗浄方法は、ガラス板の被洗浄面に対し平行方向に４００〜６００Ｈｚ（ヘルツ）で往復振動する洗浄用ブラシ毛を前記被洗浄面に接触させるものである。

特許文献３に開示された洗浄方法は、ガラス板の被洗浄面に対して少なくとも４０〜６０ＫＰａ（キロパスカル）の圧力で洗浄用ロールブラシのブラシ毛が接触されるものである。

特開平５−２２８４４９号公報特開２０１１−１５８６５６号公報特開２０１１−１４７８７９号公報

特許文献１に開示された洗浄方法においては、ブラシがガラス板の被洗浄面と平行な軸線を中心に回転されるものであるため、ブラシ毛が被洗浄面に一方向側から接触することになる。このため、被洗浄面の凹凸が微細であっても、その凹凸においてブラシ毛の回転方向後方側には、ほとんど接触されない面，いわば洗い残し面が存在することになり、高洗浄度を達成できないものであった。

特許文献２に開示された洗浄方法においては、洗浄用ブラシ毛が被洗浄面に対する接触状態でその被洗浄面に対して平行方向に４００〜６００Ｈｚで往復振動するものであるため、被洗浄面上において洗浄用ブラシ毛の移動方向が小刻みに反転される。従って、移動方向反転部が無数に形成されて、被洗浄面上には洗浄ムラが形成されるだけではなく、移動方向反転部において被洗浄面の性状が傷つき等によって変化し、均一な性状の被洗浄面を得ることができないおそれがあった。

また、洗浄用ブラシ毛が高い振動数で往復するため、その振動によってガラス板が割れるおそれがあるばかりでなく、ガラス板の被洗浄面が多数回擦過されて、前記と同様に、性状が変化したり、コーティングが剥離したりする場合もある。

特許文献３に開示された洗浄方法においては、ロールブラシを１００〜３００ｒｐｍで回転させるとともに、ガラス板をブラシ毛の移動方向と同じ方向に移動させて洗浄を行うことが開示されている。従って、この特許文献３の洗浄方法は、前記特許文献１と同様に高洗浄度を達成することが困難である。

本発明の目的は、ガラス板を有効に洗浄できる洗浄方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明においては、洗浄液を供給しながらガラス板の被洗浄面を洗浄するための洗浄方法において、前記被洗浄面より低硬度の繊維を集合させた洗浄部材を前記被洗浄面上において直線的に移動させるとともに、洗浄面を外れた位置において移動方向を反転させて往復させることにより、前記洗浄部材によって被洗浄面を洗浄することを特徴とするものである。ここで、直線的に移動させるということは、洗浄部材が回転されたり、特許文献２のように振動されたりすることなく、洗浄部材を一方向及びその逆方向に直線移動させることを指す。

以上の洗浄方法によれば、ガラス板の被洗浄面は直線的に移動される洗浄部材によって一方向に洗浄されて、清浄化される。このため、被洗浄面と平行な面内において回転される洗浄部材とは異なり、被洗浄面の凹凸が微細であっても、洗浄されない部分が生じることはなく、従って、被洗浄面全体が洗浄される。また、洗浄部材が被洗浄面上で反転されたり、短時間に短い振幅で多数回振動されたりする場合とは異なり、被洗浄面の性状が変化したり、ガラス板が割れたりすることを回避できる。そして、洗浄部材を構成する繊維が適度に折れて、洗浄によって被洗浄面から除去された異物とともに、洗い流される。

本発明によれば、ガラス板の被洗浄面を適切に洗浄できるという効果を発揮する。

実施形態の洗浄方法が実施される洗浄装置の斜視図。図１の洗浄装置の平面図。洗浄液の循環経路を示す簡略図。吸引エア発生に関する構成を示す簡略図。洗浄部材とガラス板との関係を示す断面図。洗浄部材とガラス板との関係を図５とは異なる位置で切断して示す断面図。実施形態の洗浄部材の斜視図。変更例の洗浄部材の斜視図。テストピースの分光透過率を示すグラフ。テストピースの表面応力値を示す表。

以下、本発明を具体化した洗浄方法の実施形態を説明する。
はじめに、洗浄方法を実施するための洗浄装置の構成を説明する。
図１〜図４に示すように、装置フレーム１１の下部には洗浄液タンク１２が、上部には洗浄槽１３が設置されている。そして、洗浄液タンク１２内の洗浄液Ｌ，例えばアルコール系洗浄剤よりなる洗浄液Ｌが洗浄槽１３内に供給されて、ガラス板Ｇの表面の被洗浄面Ｆの洗浄に供された後に洗浄液タンク１２内に回収される。従って、洗浄液Ｌが洗浄液タンク１２と洗浄槽１３との間において循環される。

洗浄液タンク１２内は、隔壁１４により第１室１５と第２室１６とに区画され、第１室１５内の洗浄液Ｌが隔壁１４をオーバーフローして第２室１６内に流れ落ちる。
洗浄槽１３内には洗浄枠１７が設置され、この洗浄枠１７内には多孔質材よりなる吸着盤１８が設けられている。吸着盤１８の中央部には複数の吸着孔１８２が形成されている。この吸着盤１８の上面にガラス板Ｇが載置されて、吸着孔１８２に作用する負圧によって吸着盤１８の上面に吸着される。吸着孔１８２はガラス板Ｇの載置エリア内に配置されている。

前記第２室１６と洗浄枠１７の上部との間には、ポンプ１９とフィルタ２０とを介在させた供給路２１が連結されている。また、洗浄槽１３の下部と第１室１５との間には回収路２２が連結されている。そして、洗浄液タンク１２の第２室１６内の洗浄液Ｌがポンプ１９により洗浄枠１７内に供給されて、ガラス板Ｇの洗浄に供される。洗浄枠１７内の洗浄液Ｌは洗浄枠１７の上縁から洗浄槽１３内にオーバーフローされて、その洗浄槽１３から回収路２２を経て洗浄液タンク１２の第１室１５内に落下回収される。さらに、洗浄液Ｌは、隔壁１４をオーバーフローされて第２室１６に流れ落ちる。このようにして、前記のように、洗浄液Ｌが洗浄液タンク１２と洗浄枠１７内との間において循環される。

前記吸着盤１８の下部室１８３には上流側吸気管２３の漏斗状体２３１が接続されている。上流側吸気管２３にはトラップ２４の上部が接続され、このトラップ２４の上部には、下流側吸気管２５が接続されている。下流側吸気管２５は、ブロワ２６を有する通気管２７に接続されている。そして、ブロワ２６の駆動によって通気管２７内にエア流が生じ、そのエア流に基づくエジェクタ効果により、吸着盤１８の吸着孔１８２から上流側吸気管２３，トラップ２４，下流側吸気管２５及び通気管２７に到る吸引エア流が生じる。この吸引エア流による吸着作用を利用して、吸着盤１８の上面にガラス板Ｇが吸着保持される。このとき、吸引エア流に含まれる洗浄液Ｌがトラップ２４内において分離される。

トラップ２４の下部にはドレン管２８が接続され、このドレン管２８の内部には、フロート弁２９が設けられている。ドレン管２８は、前記洗浄液タンク１２の第１室１５の上部位置に接続されている。そして、トラップ２４内において分離された洗浄液Ｌは、自重によってドレン管２８を介して第１室１５内に落下される。このとき、トラップ２４内が負圧である場合には、フロート弁２９が閉じて水の逆流が阻止される。

前記装置フレーム１１の上面において前記洗浄槽１３と隣接する位置には、図示しない駆動機構によって往復動される作動アーム３１が設けられ、その作動アーム３１の先端には支持部材３２が固定されている。支持部材３２の下面には凹状の支持部３３が形成され、この支持部３３には洗浄部材３４がその下半部を突出させた状態で保持される。図７に示すように、この洗浄部材３４は、軟鉄よりなる繊維を不織布状をなすように不規則に絡み合わせて、全体として円柱状にしたものであって、その太さは、直径０．０２〜０．５ｍｍ（ミリメートル）程度であり、０．０５〜０，１ｍｍ程度が好ましい。る。そして、駆動機構による駆動に基づいて、作動アーム３１がその長さ方向に沿って往復動されて、洗浄部材３４がその長さ方向と直交する方向に往復動される。なお、駆動機構は、モータによって回転されるクランク機構や、エアシリンダ等が採用される。

次に、ガラス板Ｇの表面の被洗浄面Ｆを洗浄部材３４を用いて洗浄する洗浄方法について説明する。
通常、ガラス板Ｇは、モース硬度で４．５〜６．５であり、軟鉄は、同じくモース硬度で４〜５である。そして、本実施形態においては、ガラス板Ｇがモース硬度で５であり、洗浄部材３４を構成する軟鉄の繊維がモース硬度で４である。洗浄部材３４の繊維は、ガラス板Ｇより低硬度である必要があり、モース硬度において、ガラス板Ｇの硬度に対して１０〜３０パーセント低硬度であることがよく、１０〜２０パーセント低硬度であることがさらによい。また、図６に示すように、洗浄部材３４の軸線方向の長さは、被洗浄面Ｆの幅Ｄより長く形成されている。

ガラス板Ｇは、吸着盤１８の上面に吸着保持される。このとき、ガラス板Ｇの大きさが吸着盤１８の外枠１８１の内法より小さい場合には、そのガラス板Ｇが外枠１８１の内法形状と同じ外形状の保持枠３５内に保持される。ガラス板Ｇの大きさが吸着盤１８の外枠１８１の内法と同じ形状である場合には、ガラス板Ｇは外枠１８１を用いることなく単独で吸着盤１８の上面に吸着保持される。以下の洗浄方法においては、外枠１８１を用いるものとする。

従って、外枠１８１内に保持されたガラス板Ｇは、その外枠１８１とともに吸着盤１８の外枠１８１内に吸着保持される。
この状態で、駆動機構によって作動アームを往復動させることにより、洗浄部材３４をガラス板Ｇの被洗浄面Ｆ上においてその被洗浄面Ｆと平行な面内で、かつ洗浄部材３４の軸線３４１と直交する方向に往復動させる。そして、この場合、洗浄部材３４の往復動ストロークＳは、被洗浄面Ｆの長さ（図５の左右方向寸法）を越えるものとする。従って、洗浄部材３４は、被洗浄面Ｆ上において反転されることなく、被洗浄面Ｆ外において反転される。このため、被洗浄面Ｆは洗浄部材３４によって一方向及びその逆方向に洗浄される。また、被洗浄面Ｆに対する洗浄部材３４の圧力は、高くする必要はなく、例えば、被洗浄面Ｆに対する圧力が３０〜１５０Ｎ（ニュートン）程度でよく、４０〜７０Ｎ程度がさらによい。また、往復動の速度は、秒速１０〜２０ｃｍ（センチメートル）程度でよく、１３〜１６ｃｍ程度がさらによい。

このような条件で洗浄液Ｌ中において洗浄部材３４を往復動させれば、ガラス板Ｇの被洗浄面Ｆが洗浄部材３４によって洗浄されて清浄化される。この場合、洗浄部材３４の洗浄動作が直線的な往復動の動作であるため、被洗浄面Ｆの微細な凹凸は、被洗浄面Ｆと平行な面内において回転される洗浄部材とは異なり、洗浄されない部分が生じることなく、全体が均一に洗浄される。

そして、洗浄部材３４を構成する鉄繊維が適度に折れて、洗浄によって被洗浄面Ｆから除去された異物とともに、洗い流される。また、洗浄部材３４の反転位置が被洗浄面Ｆ外であるため、ガラス板Ｇに不要な振動が生じることはなく、ガラス板Ｇが割れたり、被洗浄面Ｆに洗浄されない部分が残ったりおそれはない。さらに、被洗浄面Ｆに対する洗浄部材３４の接触圧力が低く、かつ、洗浄部材３４の移動速度が速すぎないため、被洗浄面Ｆの性状が変化するおそれもない。以上のように、被洗浄面Ｆが変質したり、ガラス板Ｇが割れたりすることなく、被洗浄面Ｆを効果的に洗浄できる。

従って、本実施形態においては、以下の効果がある。
（１）洗浄部材３４の洗浄動作が直線的な往復動であるため、特許文献１や特許文献２に記載の洗浄方法とは異なり、被洗浄面Ｆ全体が均一に洗浄され、その結果、被洗浄面Ｆ上の異物が適切に除去される。

（２）洗浄部材３４を構成する鉄繊維が適度に折れるため、被洗浄面Ｆに対してダメージが与えられることを抑制できるとともに、洗浄によって被洗浄面Ｆから除去された異物が折れた鉄繊維とともに洗い流される。

（３）洗浄部材３４の反転位置が被洗浄面Ｆ外であるため、ガラス板Ｇに不要な振動が生じることはなく、特許文献２に記載の洗浄方法とは異なり、ガラス板Ｇが割れたり、被洗浄面Ｆに洗浄されない部分が残ったりするおそれはない。

（４）被洗浄面Ｆに対する洗浄部材３４の接触圧力が低く、かつ、洗浄部材３４の移動速度が速すぎないため、被洗浄面Ｆの性状が変化するおそれもない。
（変更例）
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、以下のような態様で具体化することができる。

・洗浄部材３４として前記実施形態とは異なる材質のものを使用すること。例えば、鉄以外の金属であるアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、銀、亜鉛、黄銅等や、硬質合成樹脂等の硬質繊維を不規則に集合させたものを用いること。

・洗浄部材３４として前記実施形態とは異なる形状のものを使用すること。例えば、図８に示すように、繊維を不規則に集合させた平板状のものを使用すること。
・洗浄部材３４の往復動位置が洗浄部材３４の軸線方向に移動できる洗浄装置を用いること。このような洗浄装置を用いることにより、被洗浄面Ｆ外において洗浄部材３４をその軸線方向に移動させることにより、洗浄部材３４の軸線方向寸法より幅の広いガラス板Ｇを洗浄できる。

・ガラス板Ｇはコーティングを有し、洗浄はそのコーティング面に対して行なうこと。この場合、洗浄部材３４を構成する繊維は、コーティング面より低硬度のものを用いること。

（実施例）
以下に、前記実施形態の実施例及び比較例を説明する。
本実施形態は、テストピースとして３枚の強化ガラス板Ｇを用いた。これらの強化ガラス板Ｇの硬度は、モース硬度で５である。これらの各テストピースをｎ−ヘキサンにより前処理洗浄を行なった。

そして、各テストピースの表面全体に対して、ゼブラ株式会社製の油性マーカー（商品名：マッキー極太）の赤色を塗布し、塗布後、常温下において２４時間放置した。
その後、１枚のテストピース（以下、Ａピースという）に対して、前記実施形態の洗浄方法により洗浄を行なって実施例とした。他の１枚のテストピース（以下、Ｂピースという）に対して、ナトリウム水により超音波洗浄を行って比較例１とした。残りの１枚のテストピース（以下、Ｃピースという）に対して炭化水素系洗浄剤により超音波洗浄を行なって比較例２とした。さらなる詳細は以下の通りである。

実施例（Ａピース）：液温摂氏１５度のアルコール系洗浄剤中において、２分間ずつ２回洗浄を行なった。洗浄部材３４は、直径０．１ｍｍの軟鉄よりなり、硬度がモース硬度４の繊維を不織布状をなすように不規則に絡み合わせて、全体として円柱状にしたものである。この洗浄部材３４をＡピースの表面に対して５０Ｎ（ニュートン）の圧力で押し当てて、Ａピースの表面に沿って秒速１５ｃｍの速度で往復移動させた。往復移動の反転位置は、Ａピースの表面の端部から側方へ１ｍｍ外れた位置である。

比較例１（Ｂピース）：液温摂氏１５度の水酸化ナトリウム２５％の洗浄液中において５分間ずつ２回超音波（１００ボルト，１５０ワット。２５キロヘルツ）洗浄を行なった。

比較例２（Ｃピース）：液温摂氏１５度のイソパラフィン系炭化水素洗浄液中において、５分間ずつ２回超音波（１００ボルト，１５０ワット。２５キロヘルツ）洗浄を行なった。

そして、株式会社島津製作所社製の分光光度計（製品名：SolidSpec-3700DUV）を用いて、前記３枚の各ピースの分光透過率を測定した。その測定結果を図９に示す。図９から明らかなように、実施例のＡピースにおいては、比較例１のＢピース及び比較例２のＣピースと比べると、高い分光透過率を示した。しかも、実施例の洗浄時間は、比較例１及び比較例２の洗浄時間の４０％と短いが、このように短くても、前記のように高い透過率を示した。従って、実施例によれば、洗浄に要する作業時間を大幅に短縮できることを示している。

ここで、実施例において、洗浄部材３４によるＡピースへの圧力が２９Ｎに低下すると、分光透過率の低下が認められた。また、実施例において、Ａピースに対する洗浄部材３４の移動速度が秒速１０ｃｍを下回ると、分光透過率の低下が認められた。

また、株式会社ルケオ社製の屈折計型ガラス表面応力計（製品名：FSM-6000LE）を用いて、実施例，比較例１及び比較例２で洗浄した各ピースの表面応力測定を行なった。その測定結果を図１０に示す。図１０から明らかなように、実施例，比較例１及び比較例２により洗浄された各ピースの表面応力値には、ほとんど差がなく、強度差は無視できる程度のものである。従って、軟鉄で擦過洗浄を行なって、仮に強度低下が認められたとしても、その低下は、誤差の範囲内であると思われる。

また、実施例において、Ａピースに対する前記圧力が１５０Ｎをオーバーすると、表面応力値が強度低下側に移行することが認められた。さらに、Ａピースに対する洗浄部材３４の移動速度が秒速２０ｃｍをオーバーすると、前記と同様に、表面応力値が強度低下側に移行することが認められた。

（他の技術的思想）
前記実施形態から把握される技術的思想は以下の通りである。
（Ａ）板状の被洗浄体を保持可能にした吸着盤と、硬質繊維を不規則に集合させた洗浄部材を保持する支持部材と、その洗浄部材を前記被洗浄体の外側で反転させながら直線的に往復動させて、洗浄部材によって被洗浄体の表面を洗浄させる駆動機構と、前記洗浄部材による洗浄位置に洗浄液を供給する供給機構とを有する洗浄装置。

（Ｂ）前記洗浄液を循環させる循環路を備え、その循環路には洗浄液を濾過するフィルタを設けた前記技術的思想（Ａ）項に記載の洗浄装置。

３４…洗浄部材、Ｆ…被洗浄面、Ｇ…ガラス板。

Claims

洗浄液を供給しながらガラス板の被洗浄面を洗浄するための洗浄方法において、
前記被洗浄面より低硬度の繊維を集合させた洗浄部材を前記被洗浄面上において直線的に移動させるとともに、洗浄面を外れた位置において移動方向を反転させて往復させることにより、前記洗浄部材によって被洗浄面を洗浄するガラス板の洗浄方法。
前記繊維を鉄または鉄系金属によって構成する請求項１に記載のガラス板の洗浄方法。
洗浄部材を長尺状に形成し、その洗浄部材を長さ方向と直交する方向に移動させて洗浄する請求項１または２に記載のガラス板の洗浄方法。
前記洗浄部材による被洗浄面に対する圧力が３０〜１５０ニュートンである請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載のガラス板の洗浄方法。
前記洗浄部材による被洗浄面に対する圧力が４〜７ニュートンである請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載のガラス板の洗浄方法。
前記洗浄部材による被洗浄面に対する移動速度が秒速１０〜２０センチメートルである請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載のガラス板の洗浄方法。
前記洗浄部材による被洗浄面に対する移動速度が秒速１０〜２０センチメートルである請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載のガラス板の洗浄方法。