JP6664990B2

JP6664990B2 - ノズル清掃装置

Info

Publication number: JP6664990B2
Application number: JP2016033856A
Authority: JP
Inventors: 和輝石; 阿部　哲也; 哲也阿部; 清人山本; 元井　昌司; 昌司元井
Original assignee: Toray Engineering Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2016-02-25
Filing date: 2016-02-25
Publication date: 2020-03-13
Anticipated expiration: 2036-02-25
Also published as: JP2017148742A

Description

この発明は、溶液材料を噴霧するノズルの先端を拭き取り清掃するノズル清掃装置に関する。

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。

図６は、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とアースプレート３０２を有しており、アースプレート３０２のノズル３０１側の面に基板３０３が載置され、把持される。アースプレート３０２は接地されており、ノズル３０１に電圧を印加することによってノズル３０１とアースプレート３０２との間に電位差が生じ、ノズル３０１から噴霧される帯電した溶液材料はスプレー３０４を形成し、アースプレート３０２に向かって飛翔する。この溶液材料がノズル３０１とアースプレート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。

このようなエレクトロスプレー装置３００で溶液材料の噴霧を繰り返すと、ノズル３０１の先端３０５には噴霧中の液ダレなどにより溶液材料が付着し、これを残したままだと噴霧状態が悪くなり基材に形成される塗布膜の質（膜厚精度など）が低下したり液ダレした溶液材料がエレクトロスプレー装置内３００に落下し、装置が汚染されるおそれがある。これを防止するために、特許文献１に示されるノズルの清掃装置などを用いてノズルの先端の液ダレを拭き取ることが必要である。

特許文献１では帯状布を介してノズルを２つのブロックで挟みこみ、これらのブロックを回転機構によってノズルを中心に回転させることによりノズル全体の拭き取りを可能としている。

特開２００４−３１４００４号公報

しかし、上記特許文献１に示すノズルの清掃装置では、たとえばエレクトロスプレー装置内にノズルが複数本配置されている場合には実現が困難となるおそれがあった。具体的には、ノズル１本に対しブロックの組および回転機構が１セット必要であるため、ノズルが多量に配置されるとその分多量のブロックおよび回転機構が必要となり、エレクトロスプレー装置内に配置することが困難になる。また、仮に回転機構を無くしてブロックでノズルを挟むだけであった場合、図７のようにブロック３０６同士の当接部分の近傍でノズル３０１に帯状布３０７が接触しない非接触箇所３０８が発生し、その非接触箇所３０８に付着した溶液材料などは拭き取ることができないという問題が生じていた。

本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、ノズルの全周を漏れなく清掃することができるノズル清掃装置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ノズル清掃装置は、先端部から溶液材料を噴霧する管状のノズルの前記先端部を清掃するノズルの清掃装置であり、ノズル接触面を有し当該ノズル接触面に前記ノズルの側面が押し当てられることにより弾性変形する変形ブロックと、前記ノズル接触面と対向する押圧面を有し、前記変形ブロックよりも弾性変形しにくい押圧ブロックと、前記ノズルの中心軸方向と直交する成分を含む方向に前記変形ブロックと前記押圧ブロックとを相対移動させるブロック接離手段と、を備え、前記ブロック接離手段により前記変形ブロックと前記押圧ブロックとを近接させ、前記ノズル接触面と前記押圧面との間に前記ノズルを挟み込むことにより、仮に前記変形ブロックが変形しなかったと想定した場合の前記ノズル接触面の位置よりも前記ノズルの中心軸は前記変形ブロックの内側に食い込み、前記変形ブロック、前記押圧ブロック、および前記ブロック接離手段との組合わせは、前記変形ブロックと前記押圧ブロックの位置関係が逆となる組合わせと合わせて２組が設けられていることを特徴としている。

上記ノズル清掃装置によれば、ノズルの全周を漏れなく清掃することができる。具体的には、第２の位置にて仮に変形ブロックが変形しなかったと想定した場合のノズル接触面の位置よりもノズルの中心軸は変形ブロックの内側に食い込むことにより、ノズル外周の半周を超える部分を変形ブロックのノズル接触面と接触させることができる。この状態でのノズルの清掃を２回行うことにより、ノズルの全周を漏れなく清掃することが可能である。また、所定方向に配列された複数本のノズルを同時に清掃することも可能である。

本発明のノズル清掃装置によれば、ノズルの全周を漏れなく清掃することができる。

本発明の第１実施形態におけるノズル清掃装置を備えるエレクトロスプレー装置を示す概略図である。本発明の第１実施形態におけるノズル清掃装置によるノズルの清掃形態を示す概略図である。本発明の第２実施形態におけるノズル清掃装置を備えるエレクトロスプレー装置を示す概略図である。本発明の第２実施形態におけるノズル清掃装置によるノズルの清掃形態を示す概略図である。本発明の第３実施形態におけるノズル清掃装置を示す概略図である。従来のエレクトロスプレー装置を示す概略図である。従来のノズル清掃装置によるノズルの清掃形態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。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態におけるエレクトロスプレー装置を示す概略図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は下面図である。

図１に示すように、エレクトロスプレー装置１００は、ノズル１と、アースプレート２とを備えている。また、アースプレート２の表面上（Ｚ２方向側の表面上）には、基板２００が配置されている。

また、第１実施形態では、エレクトロスプレー装置１００には、ノズル１の先端部を清掃するノズル清掃装置３が設けられている。ノズル１はアースプレート２、ノズル清掃装置３に対して図示しない移動装置により相対移動が可能であり、ノズル１は基材への塗布実施時は実線で示すようにアースプレート２の直下に位置し、ノズル１の清掃時は鎖線で示すようにノズル清掃装置３の近傍に位置する。なお、特にノズル１とノズル清掃装置３とを相対移動させる移動装置を本説明ではノズル接離手段とも呼ぶ。

ノズル１は、導電体製の管状の部材であり、開口がＺ軸方向を向いている。また、ノズル１は図示しない溶液材料の供給手段と接続されており、内部に溶液材料（たとえば、導電性ポリマーであるポリイミド）が充填される。なお、本実施形態ではノズル１として内径０．８ｍｍ、外径１．２ｍｍの管状体を用いている。

また、ノズル１には電源１５０が接続されており、ノズル１の内部を通る溶液材料に電圧を印加した状態で、溶液材料を下方（Ｚ２方向）から上方（Ｚ１方向）に向かって噴霧するように構成されている。そして、ノズル１から噴霧された溶液材料は、ノズル１と基板２００との間でスプレー１０を形成し、基板２００に薄膜（図示せず）として堆積される。

アースプレート２は、たとえば金属板から構成されており、図１に示すように平板状の形状を有する。アースプレート２は、薄膜の形成時に、基板２００に対してノズル１と反対側から基板２００に接触して基板２００を把持するとともに接地するように構成されている。これにより、ノズル１とアースプレート２との間に電位差が生じ、図１に二点鎖線で示すようにノズル１とアースプレート２との間に電気力線が形成される。そして、電圧が印加されてノズル１から噴出する溶液材料は、電気力線の影響を受けてアースプレート２に向かって飛行し（すなわちＺ軸方向に飛行し）、スプレー１０を形成する。なお、本説明ではＺ軸方向をスプレー進行方向とも呼ぶ。

ここで、アースプレート２の基板２００と対向する面は全面的に接地面となり、スプレー１０はＸ軸方向およびＹ軸方向に広がって基板２００に薄膜を形成する。

また、エレクトロスプレー装置１００は、上記の通りノズル１とアースプレート２とを相対移動させる図示しない移動装置を有している。この移動装置によってアースプレート２に基板２００が把持された状態において、ノズル１とアースプレート２とがＸ軸方向およびＹ軸方向に相対移動することにより、スプレー１０が基板２００の表面上を移動することができ、スプレー１０の大きさよりも大きな薄膜を形成することができる。

また、本実施形態では、図１（ｂ）に示すようにノズル１は複数本配列されている（図１（ｂ）の例ではＹ軸方向に５本配列されている）。これにより、一度に広範囲の塗布を行うことが可能である。

ノズル清掃装置３は、Ｘ軸方向に離間して配列された２つの変形ブロック１１（変形ブロック１１ａ、変形ブロック１１ｂ）を有している。また、上記の通りノズル１と清掃装置３とを相対移動させるノズル接離手段を有している。

各変形ブロック１１はノズル１が押し当てられることにより容易に変形する材料から構成されるブロックであり、本実施形態ではスポンジから構成されている。ノズル接離手段によりノズル１の中心軸方向と直交する成分を含む方向（本実施形態ではＸ軸方向）に変形ブロック１１とノズル１とを相対移動させ、近づけることにより、ノズル１の先端部分の外周面が変形ブロック１１の所定の面に押し当てられる。

本説明では、ノズル１が押し当てられる変形ブロック１１の所定の面をノズル接触面１２と呼び、本実施形態では変形ブロック１１ａと変形ブロック１１ｂの互いに対向する面がそれぞれのノズル接触面１２となっている。このノズル接触面１２において変形ブロック１１はノズル１が押し当てられることによりノズル１の形状に倣って弾性変形し、ノズル１は変形ブロック１１に食い込む状態となる。このようにノズル１が食い込むことにより、ノズル接触面１２がノズル１の先端部分の外周面の一部と密着する。

また、変形ブロック１１はノズル１の配列方向（本実施形態ではＹ軸方向）に長い形状を有しており、全てのノズル１を同時に変形ブロック１１のノズル接触面１２に押し当てることができる。

図２に本発明の第１実施形態におけるノズル清掃装置によるノズルの清掃形態を示す。

上記の通り、ノズル１はノズル接離手段により変形ブロック１１のノズル接触面１２に押し当てられる。本実施形態では、ノズル１は変形ブロック１１ａと変形ブロック１１ｂの間の位置まで移動した後、まず図２（ａ）のように変形ブロック１１ａに押し当てられる。変形ブロック１１ａのノズル接触面１２はノズル１の形状に倣って変形し、ノズル１の外周面に密着する。このとき、ノズル１の外周面に付着していた液ダレなどの汚れはノズル接触面１２により拭き取り清掃される。

なお、ノズル１が変形ブロック１１ａに押し当てられた状態を維持しながらノズル１と変形ブロック１１ａとをＹ軸方向、Ｚ軸方向などに相対移動させることによって、より効率的にノズル１に付着した汚れを清掃することができる。また、変形ブロック１１ａに溶液材料の溶剤などの洗浄液を含ませることにより、さらに効率的にノズル１に付着した汚れを清掃することができる。

ここで、変形ブロック１１ａにノズル１が押し当てられているときのノズル１の位置を第１の位置、変形ブロック１１ａの位置を第２の位置とすると、本発明では図２（ａ）にて幅ｄで示しているように、第２の位置にて仮に変形ブロック１１ａが変形しなかったと想定した場合のノズル接触面１２の位置（図２（ａ）に鎖線で図示）よりもノズル１の中心軸が変形ブロック１１ａの内側に食い込むようにしている。こうすることにより、ノズル接触面１２はノズル１の外周の半周を超える部分と密着することができ、その部分の清掃を行うことが可能となる。

変形ブロック１１ａによるノズル１の清掃が完了した後、図２（ｂ）に示すように変形ブロック１１ｂに押し当てられるようにノズル１が相対移動する。このとき、変形ブロック１１ａの場合と同様に変形ブロック１１ｂの内側までノズル１が食い込むことにより、変形ブロック１１ｂのノズル接触面１２によってもノズル１の外周の半周を超える部分の清掃を行うことが可能となる。したがって、図２（ａ）に示した拭き残り１３を変形ブロック１１ｂで拭き取ることができ、変形ブロック１１ａと変形ブロック１１ｂによる２回の清掃でノズル１の全周を漏れなく清掃することができる。

また、上記の通り、変形ブロック１１ａおよび変形ブロック１１ｂをノズル１の配列方向（Ｙ軸方向）に長く設けることにより、全てのノズル１を同時に変形ブロック１１のノズル接触面１２に押し当てることができるため、複数のノズル１を同時に清掃することが可能である。

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態におけるノズル清掃装置を備えるエレクトロスプレー装置を示す概略図であり、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は下面図である。

上述の第１実施形態では２つの変形ブロック１１を配列しているが、この第２実施形態では変形ブロック２１ａに対して押圧ブロック３１ａ、変形ブロック２１ｂに対して押圧ブロック３１ｂ、というように変形ブロック２１と押圧ブロック３１とを互いに対向するように配列している。なお、変形ブロック２１に対向する押圧ブロック３１の面を本説明では押圧面３２と呼ぶ。

また、変形ブロック２１と押圧ブロック３１とは図示しない移動装置によって接離可能であり、この移動装置を特に本説明ではブロック接離手段と呼ぶ。

押圧ブロック３１は、変形ブロック２１より弾性変形しにくい材料により構成されており、本実施形態では硬質ゴムにより構成されている。また、変形ブロック２１と押圧ブロック３１の組み合わせは本実施形態では変形ブロック２１ａと押圧ブロック３１ａの組み合わせ、変形ブロック２１ｂと押圧ブロック３１ｂの組み合わせの２組が設けられており、変形ブロック２１と押圧ブロック３１の位置関係は図３（ｂ）に示すように両組み合わせで逆となっている。

図４に本発明の第２実施形態におけるノズル清掃装置によるノズルの清掃形態を示す。

本実施形態では、ノズル１はまず図４（ａ）のように変形ブロック２１ａと押圧ブロック３１ａの間の位置まで移動した後、図４（ｂ）のようにブロック接離手段によって変形ブロック２１ａと押圧ブロック３１ａとが近接し、ノズル１がノズル接触面２２と押圧面３２との間に挟まれる。ここで、押圧ブロック３１ａは変形ブロックａより弾性変形しにくい材料から構成されているため、図４（ｂ）に示す通りノズル１は変形ブロック１１ａに押し当てられる。そして第１実施形態と同様に変形ブロック２１ａの内側までノズル１が食い込むことにより、ノズル１の外周の半周を超える部分が変形ブロック２１ａのノズル接触面２２と接触する形態を容易に形成することができ、ノズル１の外周の半周を超える部分の清掃を行うことが可能となる。

そして、位置関係が逆転した変形ブロック２１ｂと押圧ブロック３１ｂによって上記と同様の清掃を行うことにより、拭き残り２３を変形ブロック２１ｂで拭き取ることができ、変形ブロック２１ａと変形ブロック２１ｂによる２回の清掃でノズル１の全周を漏れなく清掃することができる。

（第３実施形態）
図５に本発明の第３実施形態におけるノズル清掃装置を示す。

本実施形態では第１実施形態と同様に変形ブロック４１ａと変形ブロック４１ｂとが設けられており、図５（ａ）に示すようにノズル１と変形ブロック４１ａおよび変形ブロック４１ｂとは重複部分が無くなるまでノズル１の中心軸方向に離間することが可能となっており、その際のノズル１と変形ブロック４１ａおよび変形ブロック４１ｂとの間には帯状の布体５１が設けられている。

ノズル１の清掃時は図５（ｂ）に示すようにノズル１の先端部に布体５１が巻き付き、布体５１を介してノズル１と変形ブロック４１および変形ブロック４２とが密着する形態となる。これにより、ノズル１と変形ブロック４１もしくは変形ブロック４２の間に布体５１が挟み込まれてより清掃が容易になるのと同時に布体５１がノズル１の先端（吐出口を含むノズル１の上面）にも接触するため、ノズル１の先端も清掃することが可能となる。また、変形ブロック４１および変形ブロック４２を汚すことなく清掃することが可能である。

また、布体５１の両端は巻き出しロール５２と巻き取りロール５３に巻かれており、両ロールを駆動させることにより巻き取り動作が可能となっており、清掃を行うごとに巻き取り動作を行うことによって常に清浄な状態でノズル１の清掃を行うことができる。

なお、上記説明は２つの変形ブロックとノズル１との間に布体５１を設けた例を示しているが、第２実施形態と同様に変形ブロックおよび押圧ブロックとノズルとの間に布体を設けても良い。

以上のノズル清掃装置により、ノズルの全周を漏れなく清掃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、上記第１および第２実施形態では、ノズル１から基板２００へ上向き（Ｚ１方向）に溶液材料を噴霧しているが、それに限らず、下方向もしくは横方向に溶液材料を噴霧しても良い。

また、上記第１および第２実施形態ではノズル１はＸ軸方向にのみ複数本配列されているが、Ｙ軸方向にも複数のノズル１が並んでいても良い。

また、上記第１および第２実施形態では変形ブロックがＸ軸方向に２つ配列され、もしくは変形ブロックと押圧ブロックのＸ軸方向の配列順が異なった２組の変形ブロックと押圧ブロックの組が設けられてノズル清掃装置３が構成されているが、そのような構成に限られない。たとえばノズル列もしくはノズル清掃装置３をＺ軸方向を回転中心として回転させることにより、同一の変形ブロックでノズル１の反対面側も清掃することが可能となり、少ない構成点数でノズル清掃装置３を構成することができる。

また、上記の説明ではノズルは円筒形としているが、それに限らずたとえば断面が多角形となる筒状の形態をとっていても良い。

また、変形ブロックのノズル接触面は平坦面に限らず、たとえばエンボス状など汚れを拭き取りやすい形状となっていても良い。

１ノズル
２アースプレート
３ノズル清掃装置
１０スプレー
１１変形ブロック
１１ａ変形ブロック
１１ｂ変形ブロック
１２ノズル接触面
１３拭き残り
２１変形ブロック
２１ａ変形ブロック
２１ｂ変形ブロック
２２ノズル接触面
２３拭き残り
３１押圧ブロック
３１ａ押圧ブロック
３１ｂ押圧ブロック
３２押圧面
４１変形ブロック
４２変形ブロック
５１布体
５２巻き出しロール
５３巻き取りロール
１００エレクトロスプレー装置
１５０電源
３００エレクトロスプレー装置
３０１ノズル
３０２アースプレート
３０３基板
３０４スプレー
３０５先端
３０６ブロック
３０７帯状布
３０８非接触箇所

Claims

先端部から溶液材料を噴霧する管状のノズルの前記先端部を清掃するノズルの清掃装置であり、
ノズル接触面を有し当該ノズル接触面に前記ノズルの側面が押し当てられることにより弾性変形する変形ブロックと、
前記ノズル接触面と対向する押圧面を有し、前記変形ブロックよりも弾性変形しにくい押圧ブロックと、
前記ノズルの中心軸方向と直交する成分を含む方向に前記変形ブロックと前記押圧ブロックとを相対移動させるブロック接離手段と、
を備え、
前記ブロック接離手段により前記変形ブロックと前記押圧ブロックとを近接させ、前記ノズル接触面と前記押圧面との間に前記ノズルを挟み込むことにより、仮に前記変形ブロックが変形しなかったと想定した場合の前記ノズル接触面の位置よりも前記ノズルの中心軸は前記変形ブロックの内側に食い込み、
前記変形ブロック、前記押圧ブロック、および前記ブロック接離手段との組合わせは、前記変形ブロックと前記押圧ブロックの位置関係が逆となる組合わせと合わせて２組が設けられていることを特徴とする、ノズル清掃装置。