JP5071167B2 - 清掃部材と塗布器の清掃方法および清掃装置並びにディスプレイ用部材の製造方法 - Google Patents
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毎回の塗布ごとに行うスリットノズルの具体的な清掃手段としては、スリットノズルの吐出口面およびリップ斜面の断面形状と合致する形状を有する合成樹脂製の清掃部材を吐出口面およびリップ斜面に摺動させることで清掃を行う装置および方法が開示されている(例えば特許文献2、3)。この清掃手段を用いると、清掃部材を吐出口面及びリップ斜面に直接接触させて摺動を行うために、付着した塗布液を確実に除去でき、多数枚塗布時でも安定して均一な塗布を、すじの発生なく実現することができる。さらに塗布液として感光性アクリル系カラーペースト、フォトレジスト等の揮発性の高いものを使用する場合は、特に付着塗布液の除去能力が高いことが望まれる。それは、吐出口面およびリップ斜面に付着した塗布液の除去が不十分でわずかに残ると、それが乾燥して吐出口面およびリップ斜面に固着残存物として残存し、その固着残存物が次回の塗布時に塗布液に接触し、一部が溶解して固着残存物が吐出口面およびリップ斜面から離れて塗布膜にまざりこみ、パーティクルとなって欠点を生じるためである。また固着残存物によって清掃部材の摩耗が促進され、清掃部材の摩耗粉によってパーティクル欠点が生じることもある。これらのパーティクル欠点は塗布開始部に生じ易い。そのため特許文献2、3では、固着残存物が発生しないように塗布液の除去能力、すなわち清掃能力を高めるために、清掃部材を吐出口面及びリップ斜面に線接触させることが記載されている。
図1は本発明に係る清掃装置を含む塗布装置であるスリットコータ1の概略正面図、図2は清掃部材である拭取り部材120の概略斜視図、図3は拭取り部材120とスリットノズル20との係合状況を示す概略図、である。
前面134は、厚さTを有する拭取り部材120の厚さ方向端部にある端面となる。前面134に直交する矢印Fの向きに拭取り部材120を見ると、斜辺122A、Bは角度γcをなして設けられており、底辺124の両端に連なる構成となっている。また底面126が吐出口面36、斜面128A、Bがリップ斜面34A、Bに相対する面となるが、底辺124を含む底面126と前面134との2面間で角度βをなし、斜辺122A、Bを含む斜面128A、Bと前面134との2面間で角度φをなしている。斜面128A、Bの最上部で水平方向に伸びているのが上辺132A、Bとなる。ここで角度φは、2つの斜辺122A、Bをそれぞれ介して隣り合う端面の前面134と斜面128A、Bとがなす角度ともいえる。なお図2では、角度βは前面134に含まれる一点鎖線の鉛直線と底面126との間になす角度として図示されている。ここで2面である面Aと面Bのなす角度は、面Aと面Bが共に直交する参照面内で、参照面と面Aの交線と、参照面と面Bの交線とがなす角度、と定義される。この定義に従えば、例えば斜面128Aと前面134とがなす角度φは、斜面128Aと前面134が共に直交する参照面内で、参照面と斜面128Aの交線と、参照面と前面134の交線と、がなす角度となる。同様に斜面128Bと前面134とがなす角度φは、斜面128Bと前面134が共に直交する参照面内で、参照面と斜面128Bの交線と、参照面と前面134の交線と、がなす角度となる。吐出口面36に線接触する底辺124周辺の剛性を高めるために、角度βは好ましくは80°以上130°以下、より好ましくは90°以上120°以下とするとともに、底面126の厚さ方向の長さを拭取り部材120の厚さTと同じにすることが好ましい。角度βについては、好ましい範囲よりも小さいと、底辺124周辺の剛性が低くなるので、底辺124の破損や摩耗が生じ易くなり、好ましい範囲よりも大きいと、底辺124を吐出口面36に接触させたときの弾性変形が大きくなって線接触が面接触に近づくために、塗布液の除去能力が低下してしまう。
なお、拭取り部材120の底辺124がスリットノズル20の吐出口面36に、斜辺122A、Bがリップ斜面34A、Bに、必ず線接触するには、底辺124を含む底面126と吐出口面36が、斜辺122A、Bを含む斜面128A、Bとリップ斜面34A、Bが、各々接触しないことが必要条件となる。角度θ=0の時に、拭取り部材120の底面126とスリットノズル20の吐出口面36が平行、さらには斜面128A、Bとリップ斜面34A、Bが平行、いいかえると拭取り部材120が吐出口面36とリップ斜面34A、Bに合致する清掃面形状を有するもの、であっても、角度θだけ拭取り部材120を傾けると、底面126と吐出口面36、斜面128A、Bとリップ斜面34A、Bは、それぞれ平行でなくなり、角度θの大きさに応じてそれぞれが傾き角度をもつようになる。すなわち、拭取り部材120を角度θだけ傾けると、底面126については、図3(a)の破線で示されるように、吐出口面36との間にα2の角度が形成される。
まずスリットコータ1の各動作部の原点復帰が行われると、各移動部はスタンバイ位置に移動する。すなわち、ステージ6は図1の左端部(破線で示す位置)、スリットノズル20は最上部に移動するとともに、拭き取りユニット100はトレイ110がスリットノズル20の下部位置にくるよう移動する。この時拭取り部材120はX方向ではスリットノズル20の吐出口30の直下の位置にあるが、スリットノズル20の長手方向であるY方向には吐出口30の下の位置にはなく、スリットノズル20から離れた待機位置にある。ここで、タンク64〜スリットノズル20まで、塗布液66はすでに充満されており、スリットノズル20内部の残留エアーを排出する作業も既に終了している。この時の塗布液供給装置40の状態は、シリンジ52に塗布液66が充填、吸引バルブ44は閉、供給バルブ42は開、そしてピストン54は最下端の位置にあり、いつでも塗布液66をスリットノズル20に供給できるようになっている。
そして基板Aの塗布終了位置より少し手前の位置がスリットノズル20の吐出口30の真下にきたら、ピストン54を停止させて塗布液66の供給を停止し、つぎに基板Aの塗布終了位置がスリットノズル20の吐出口30の真下に来たときに、上下昇降ユニット70を駆動して、スリットノズル20を上昇させる。これによって基板Aとスリットノズル20の間に形成されたビードBが断ち切られ、塗布が終了する。
スリットノズル20は、吐出口30の長手方向長さが1100mm、スリット28の間隙が100μmで、基板に1100mm幅の塗布膜が形成できるものであった。このスリットノズルの吐出口面36の塗布方向の長さは0.6mm、スリットノズル20長手方向に見たリップ斜面34A、Bのなす角度γn(図3(a)参照)が90°であった。このような吐出口面とリップ斜面を有するスリットノズルの清掃部材として、図2で示される形状の拭取り部材120を用いた。この拭取り部材120は、図2を参照して、厚さT=5mm、斜面132A、Bと前面134とがなす角度φ=85°、斜辺122A、B間のなす角度γc=81.8°、底面126と前面134とがなす角度β=90°、底辺124の拭取り部材120長手方向(塗布方向と一致)の長さL1=0.6mm、斜辺122A、Bの鉛直線方向の長さL2=5mm、拭取り部材120の鉛直線方向の長さL3=20mm、拭取り部材120の長手方向の長さL4=25mmであり、拭取り部材120の長手方向の中央点に、長手方向に直交するように設けた鉛直面に対して面対称の形状であった。なお拭取り部材120はゴム硬度60°のエチレンプロピレンゴムを材料として使用し、上記の形状となるように金型成型により作成した。この拭取り部材120を、前面134が鉛直面に対して角度θ=30°傾くように、ホルダー112に取付た。この状態で拭取り部材120とスリットノズル20を接触させたときの、斜面128A、Bとリップ斜面34A、Bとがなす角度α1=7°、底面126と吐出口面36とがなす角度α2=30°であった。なお、スリットノズル20と拭取り部材120が接触する時は、バネ118の縮み量が2mmになる位置までスリットノズル20を下降させた。
(1)評価1(普通条件での清掃能力評価)
スリットノズルから2000μLのRed液を吐出後、拭取り部材120をスリットノズル20に接触させ、Y方向に300mm/sの摺動速度で摺動させる。この動作を10回繰り返し、完了後に吐出口面36、リップ斜面34A、BにRed液が残存していないかを観察する。
(2)評価2(高速での清掃能力評価)
評価1で摺動速度を600mm/sにする他は、評価1と同じ評価を行う。
(3)評価3(摩耗と清掃能力の評価)
スリットノズルから2000μLのRed液を吐出後、拭取り部材120をスリットノズル20に接触させ、スリットノズル20の長手方向に600mm/sの摺動速度で摺動させる。この清掃を1000回繰り返す。清掃100回目、500回目、1000回目に吐出口面36、リップ斜面34A、BにRed液が残存していないかを観察する。
図4に示す形状の拭取り部材200を使用した。この拭取り部材は厚さ方向の中央部にスリットノズル20のリップ斜面34A、Bに線接触する斜辺202A、B、吐出口面36に線接触する底辺214を設けたものである。すなわち吐出口面36とリップ斜面34A、Bにそれぞれ線接触する底辺214および斜辺202A、Bは同一平面内にあるが、拭取り部材200の厚さ方向の端部にある端面である前面206には含まれていない。この拭取り部材200の形状寸法は、厚さT=5mm、斜辺202A、Bを含む2つの面である斜面210A、Bと斜面212A、Bとがなす角度φc=90°、斜面210A、Bと前面206とがなす角度、ならびに斜面212A、Bと後面208とがなす角度η=135°、斜辺202A、B間のなす角度γc=81.8°、底斜面204Aと前面206とがなす角度、及び底斜面204Bと後面208とがなす角度β=135°(図4では角度βは、前面206に含まれる一点鎖線の鉛直線と底斜面204との間になす角度として図示されている)、底辺214の拭取り部材200長手方向(塗布方向と一致)の長さL1=0.6mm、斜辺202A、Bの鉛直線方向の長さL2=5mm、拭取り部材200の鉛直線方向の長さL3=20mm、拭取り部材200の長手方向の長さL4=25mmであった。そして、拭取り部材200の長手方向の中央点に、長手方向に直交するように設けた鉛直面に対して面対称の形状であるとともに、厚さ方向の中央点に、厚さ方向に直交するように設けた鉛直面に対しても面対称の形状であった。なお拭取り部材200はゴム硬度60°のエチレンプロピレンゴムを材料として使用し、上記の形状となるように金型成型により作成した。この拭取り部材200の前面206が鉛直面に対して角度θ=30°傾くように、ホルダー112に取付た。この状態で拭取り部材200の斜辺202A、B、底辺214とスリットノズル20を接触させたときの、斜面212A、Bとリップ斜面34A、Bとがなす角度α1=47°、吐出口面36と底斜面204Bのなす角度α2=75°であった。拭取り部材200を使用する他は、実施例1と全く同じスリットノズルと条件を使用して清掃能力の評価を行った。結果を表1、2に示す。摺動速度が300mm/sの時、600mm/sの時も同じようにRed液の残存はなく良好で、高速にしても清掃能力が高かった。しかし清掃500回では吐出口面36、リップ斜面34A、BともにRed液が少し残存し、清掃1000回では吐出口面36、リップ斜面34A、Bとも多くのRed液が残存した。1000回の清掃を終了した拭取り部材200を観察したところ、底辺214、斜辺202A、Bとも摩耗して摺動方向に0.5mmの長さを有する面が形成されており、評価3の繰り返し清掃の最後には面接触になっていることがわかった。線接触する底辺214および斜辺202A、Bが拭取り部材200の厚さ方向の端部にある端面である前面206に含まれない、厚さ方向の中央部で出っ張っている形状のために、線接触部の摩耗量が多かった。
図5に示す形状の拭取り部材300を使用した。この拭取り部材300は、前面306が鉛直面内に有るとき、すなわち角度θ=0の時は、底面304と斜面308A、Bはスリットノズル20の吐出口面36とリップ斜面34A、Bに各々平行に形成されている。そして前面306を鉛直面に対して角度θ=30°傾けてホルダー112に取り付けることで、底辺304、斜辺302A、Bが各々、吐出口面36、リップ斜面34A、Bにそれぞれ線接触するようにしたものである。
ここで底辺304、斜辺302A、Bは、拭取り部材300の厚さ方向の端部にある端面である前面306内に含まれている。この拭取り部材300の寸法形状は、厚さT=5mm、斜面308A、Bと前面306とがなす角度φ=90°、斜辺302A、B間のなす角度γc=81.8°、底面310と前面306とがなす角度β=85°(図5では角度βは、前面306に含まれる一点鎖線の鉛直線と底面310との間になす角度として図示されている)、底辺304の拭取り部材300長手方向(塗布方向と一致)の長さL1=0.6mm、斜辺302A、Bの鉛直線方向の長さL2=5mm、拭取り部材300の鉛直線方向の長さL3=20mm、拭取り部材300の長手方向の長さL4=25mmであり、拭取り部材300の長手方向の中央点に、長手方向に直交するように設けた鉛直面に対して面対称の形状であった。なお拭取り部材300はゴム硬度60°のエチレンプロピレンゴムを材料として使用し、上記の形状となるように金型成型により作成した。この拭取り部材300の前面306が鉛直面に対して角度θ=30°傾くように、ホルダー112に取付た。この状態で拭取り部材300の底辺304、斜辺302A、Bと、スリットノズル20の吐出口面36、リップ斜面34A、Bと接触させたときの、斜面308A、Bとリップ斜面34A、Bとのなす角度α1=3°、底面310と吐出口面36とがなす角度α2=35°であった。拭取り部材300を使用する他は、実施例1と全く同じスリットノズルと条件を使用して清掃能力の評価を行った。結果を表1、2に示す。摺動速度が300mm/sの時はRed液の残存なく良好であったが、600mm/sの時にはリップ斜面34A、BにRed液はわずかながらではあるが残存し、高速にすると清掃能力が低下した。また評価3で、清掃500回ではそれまでの残存塗布液の蓄積があったためにリップ斜面34にRed液が少し残存したが、吐出口面36にはRed液の残存はなかった。同じ評価3の清掃1000回ではさらに多くのRed液がリップ斜面34A、Bに残存し、吐出口面36にもわずかながらRed液が残存した。1000回の清掃を終了した拭取り部材300を観察したところ、底辺304は少し磨耗してごく小さな面が形成されていたが、斜辺302A、Bはわずかしか磨耗していないために線状は維持されており、見た目はまだ使用できる摩耗量のレベルであった。
スリットコータ1を用いてカラーフィルターを製造した。
スリットノズルと拭取り部材には、実施例1に示すものを使用した。この拭取り部材を使用したスリットノズルの清掃は、いずれの塗布液に対しても、清掃前のスリットノズルからの塗布液の吐出量1000μL、摺動速度600mm/sの条件にて、毎回の塗布前に必ず行った。
2 基台
4 ガイドレール
6 ステージ
10 支柱
20 スリットノズル(塗布器)
22 フロントリップ
24 リアリップ
26 マニホールド
28 スリット
30 吐出口
32 シム
34A、B リップ斜面
36 吐出口面
40 塗布液供給装置
42 供給バルブ
44 吸引バルブ
46 フィルター
50 シリンジポンプ
52 シリンジ
54 ピストン
56 本体
60 供給ホース
62 吸引ホース
64 タンク
66 塗布液
68 圧空源
70 上下昇降ユニット
72 モータ
74 ガイド
76 ボールネジ
78 昇降台
80 吊り下げ保持台
90 厚さセンサー
92 支持台
94 制御装置
96 操作盤
100 拭取りユニット
102 台車
104 ブラケット
106 スライダー
108 駆動ユニット
110 トレイ
112 ホルダー
114 押さえ板
116 ガイド
118 バネ
120 拭取り部材
122A、B 斜辺
124 底辺
126 底面
128A、B 斜面
132A、B 上辺
134 前面
150 拭取り部材
152 底逃げ面
154A、B 斜め逃げ面
156 辺
158A、B 辺
200 拭取り部材
202A、B 斜辺
204A、B 底斜面
206 前面
208 後面
210A、B 斜面
212A、B 斜面
214 底辺
300 拭取り部材
302A、B 斜辺
304 底辺
306 前面
308A、B 斜面
310 底面
A 基板(被塗布部材)
B ビード
C 塗布膜
L1、L2、L3、L4、L5、L6 拭取り部材の各部の長さ
T1 拭取り部材の厚さ
α1 斜面とリップ斜面34A、Bとがなす角度
α2 底面と吐出口面36とがなす角度、または底斜面と吐出口面36とがなす角度
β 底面と前面とがなす角度、または底斜面と前面とがなす角度
γc 斜辺間の角度
γn スリットノズルのリップ斜面34A、Bのなす角度
δ1 斜め逃げ面154A、Bのそれぞれが斜面128A、Bとなす角度
δ2 底逃げ面152と底面126がなす角度
φ 前面と斜面とがなす角度
φc 斜面210A、Bと斜面212A、Bとがなす角度
θ 拭取り部材120の前面134の鉛直面に対する傾き角度
η 斜面210A、Bと前面206とがなす角度、ならびに斜面212A、Bと後面2 08とがなす角度
Claims (5)
- 一方向に延在する吐出口を有した塗布器の該吐出口が存在する吐出口面およびその両隣接面に接触しながら、該塗布器の長手方向に摺動して、該塗布器の吐出口面及びその両隣接面を清掃する清掃部材であって、該清掃部材は、該塗布器の吐出口面に線接触する底辺と、吐出口面の両隣接面に線接触しかつ該底辺の両端に連なる2つの斜辺と、を有し、該底辺と2つの斜辺は該清掃部材の厚さ方向端部にある端面内に存在すると共に、2つの斜辺をそれぞれ介して隣り合う該清掃部材の端面と該清掃部材の斜面とがなす角度が共に80°以上90°未満であり、該清掃部材の厚さと、前記斜面の厚さ方向の長さとは同一であり、かつ、該清掃部材は、ゴム硬度50〜90°の弾性を有することを特徴とする清掃部材。
- 前記底辺で端面と交わる底面に対して底辺から近接した位置で交わるとともに前記塗布器の吐出口面からは離れる方向に延びる底逃げ面と、前記2つの斜辺で端面とそれぞれ交わる2つの斜面に対して2つの斜辺から近接した位置でそれぞれ交わるとともに前記塗布器の両隣接面からは離れる方向に延びる2つの斜め逃げ面と、をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の清掃部材。
- 一方向に延在する吐出口を有した塗布器の該吐出口が存在する吐出口面およびその両隣接面に清掃部材を接触させながら、該塗布器の長手方向に摺動させて、該塗布器の吐出口面及びその両隣接面を清掃する塗布器の清掃方法であって、清掃部材として請求項1または2に記載の清掃部材を用い、該塗布器の吐出口面およびその両隣接面に線接触する清掃部材の3辺よりも清掃部材の摺動方向の前方にあって該塗布器の吐出口面およびその両隣接面にそれぞれ相対しかつ該3辺をそれぞれ含む3つの面と該塗布器の吐出口面およびその両隣接面とがなす角度をそれぞれ5〜30°にして清掃を行うことを特徴とする塗布器の清掃方法。
- 一方向に延在する吐出口を有した塗布器と、該塗布器の該吐出口が存在する吐出口面およびその両隣接面に接触しながら摺動して清掃を行う清掃部材と、清掃部材の保持体と、清掃部材と保持体を塗布器の吐出口面およびその両隣接面に塗布器の長手方向に摺動させる移動手段と、を有する塗布器の清掃装置であって、清掃部材が請求項1または2に記載の清掃部材であり、該塗布器の吐出口面およびその両隣接面に線接触する清掃部材の3辺よりも清掃部材の摺動方向の前方にあって該塗布器の吐出口面およびその両隣接面にそれぞれ相対しかつ該3辺をそれぞれ含む3つの面と該塗布器の吐出口面およびその両隣接面とがなす角度がそれぞれ5〜30°になるように該保持体に清掃部材が取り付けられていることを特徴とする塗布器の清掃装置。
- 請求項3に記載の塗布器の清掃方法を用いてディスプレイ用部材を製造することを特徴とするディスプレイ用部材の製造方法。
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