(57)【要約】【課題】プラスチックフィルムの表面に付着した数μｍという非常に微細な埃、フィルム片、汚れまでも連続的に除去することができるフィルムの洗浄ノズル装置を提供する。【解決手段】走行するフィルム１２の表裏面の少なくとも一方の面を洗浄する洗浄ノズル装置５１であって、フィルム１２に対して平行に形成された上流側平面部５３ａ及び下流側平面部５３ｂを有する部材５３と、部材５３の上流側平面部５３ａと下流側平面部５３ｂの間に設けられ、フィルム１２の表裏面の一方の面に流体を吹き付ける流体吐出口５２と、上流側平面部５３ａ及び下流側平面部５３ｂとフィルム１２との隙間Ｄであって流体がフィルム１２の一方の面上に沿って流れるフィルム洗浄部５４と、部材５３に設けられ、フィルム洗浄部５４に超音波を照射する超音波照射手段６０と、を備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行するフィルムの表裏面の少なくとも一方の面を洗浄する洗浄ノズル装置であって、
前記フィルムに対して平行に形成された、上流側平面部及び下流側平面部と、を有する部材と、
前記部材の上流側平面部と下流側平面部の間に設けられ、前記フィルムの表裏面の一方の面に流体を吹き付ける流体吐出口と、
前記上流側平面部及び前記下流側平面部と、前記フィルムと、の隙間であって、前記流体が前記フィルムの一方の面上に沿って流れるフィルム洗浄部と、
前記部材に設けられ、前記フィルム洗浄部に超音波を照射する超音波照射手段と、
を備えたことを特徴とするフィルムの洗浄ノズル装置。
【請求項２】
前記超音波照射手段に超音波を集束させるレンズを備えたことを特徴とする請求項１に記載のフィルムの洗浄ノズル装置。
【請求項３】
前記フィルムの洗浄ノズル装置の前記流体吐出口は、流体をフィルムに吹き付ける圧力を減圧する減圧機構を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のフィルムの洗浄ノズル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチックフィルムの表面に付着した、埃、フィルム片、汚れを連続的に洗浄するフィルムの洗浄システムに関するものであり、特に、クリーンなものが求められるＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）分野、エレクトロニクス分野、光学用分野のフィルムの洗浄ノズル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックフィルムは、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）分野、エレクトロニクス分野、光学用分野等、様々な分野で使用されている。ＦＰＤ分野、エレクトロニクス分野に使用されるプラスチックフィルムは、製膜、塗工、貼合などの工程を経て部材、プロセス材として使用される。その製造工程は、終始クリーン環境下での取り扱いが必須であり、埃、繊維、フィルム粕などの異物の製品への混入や付着などの欠陥、及びそれらに起因するキズ、押し跡などの物理的欠陥の発生は厳重に管理されている。これらの欠陥の発生頻度に対する市場の要求基準は急速に厳しくなってきている。また、欠陥の程度についても、従来問題とされなかった非常に微細な欠陥が許容されなくなってきており、改善を求められている。
【０００３】
このような問題を解消する方法として、近年ではプラスチックフィルムを洗浄することにより塵芥を除去することが行われている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、超音波発生ノズルを設け、この超音波発生ノズルから噴出されるエアーによる気流と、超音波による振動によってプラスチックフィルム上の塵埃を除去する洗浄ノズルが提案されている。
【０００５】
さらに、特許文献２では、洗浄手段として洗浄ノズルから連続して洗浄液を噴霧し、洗浄液再循環手段として落下した洗浄液を再循環させ、乾燥手段が連続して温風を吹き付ける光学用プラスチックフィルムの洗浄・乾燥方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２３９７６１号公報
【特許文献２】特開２００２−２９２３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、光学プラスチックフィルムには可塑剤が含まれており、アルコールで洗浄した場合には可塑剤の溶出が生じ、フィルム特性の変化と均一性の低下が問題となる。
【０００８】
また、特許文献２では、吹き付けたエアーによって剥離した塵埃が付近に散乱しプラスチックフィルムに再付着する恐れや、強固に付着した塵埃については十分に除去できないという問題がある。
【０００９】
そして、これら特許文献１や特許文献２のようにプラスチックフィルムを洗浄しても、フィルム上の数μｍという非常に微細な異物はフィルムへの付着力が強く、好ましく除去することができないという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、プラスチックフィルムの表面に付着した数μｍという非常に微細な埃、フィルム片、汚れまでも連続的に除去することができるフィルムの洗浄ノズル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前記目的を達成するために、走行するフィルムの表裏面の少なくとも一方の面を洗浄する洗浄ノズル装置であって、前記フィルムに対して平行に形成された、上流側平面部及び下流側平面部と、を有する部材と、前記部材の上流側平面部と下流側平面部の間に設けられ、前記フィルムの表裏面の一方の面に流体を吹き付ける流体吐出口と、前記フィルムと、の隙間であって、前記流体が前記フィルムの一方の面上に沿って流れるフィルム洗浄部と、前記部材に設けられ、前記フィルム洗浄部に超音波を照射する超音波照射手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
フィルム洗浄部に超音波を照射する超音波照射手段を備えてフィルムを洗浄することで、上流側平面部及び下流側平面部とフィルムとの隙間での流体の速度勾配が向上する効果と直接的な超音波の振動の効果により、プラスチックフィルムの表面に付着した数μｍという非常に微細な埃、フィルム片、汚れまでも連続的に除去する効果が高まる。
【００１３】
即ち、超音波照射により流体に乱れを与え乱流促進させることで、流体の速度勾配が向上する効果が生じ、超音波照射により非常に微細な埃などを振動させることで、直接的な超音波の振動の効果が生じるので、フィルムの洗浄効果を高めることができる。
【００１４】
本発明は、前記超音波照射手段に超音波を集束させるレンズを備えることが好ましい。
【００１５】
超音波照射手段に集束レンズを備えることで、超音波を集束させることができ、集束焦点近傍で強力にフィルム表面の付着物を洗浄することができる。
【００１６】
また、本発明のフィルムの洗浄ノズル装置の洗浄液吐出口には、洗浄液をフィルムに吹き付ける圧力を減圧する減圧機構が備えられていることが好ましい。
【００１７】
なお、本発明のフィルムの洗浄ノズル装置は、上記のように構成された洗浄液吐出口、上流側平面部、下流側平面部などを、走行するフィルムの片面のみの設けたものであっても良いし、走行するフィルムの両面にそれぞれ設けたものであっても良い。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、プラスチックフィルムの表面に付着した数μｍという非常に微細な埃、フィルム片、汚れまでも連続的に除去することができるフィルムの洗浄ノズル装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のフィルムの洗浄ノズル装置を組み入れたフィルムの塗布装置を示す図
【図２】本発明に係るフィルムの洗浄ノズル装置の実施形態を示す図
【図３】フィルムの洗浄ノズル装置の減圧機構を説明する図
【図４】本発明に係るフィルムの洗浄ノズル装置の他の実施形態を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面に従って、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
図１は、フィルムの塗布装置に本発明のフィルムの洗浄ノズル装置を組み込んだときの全体構成の一例を示す概略側面図である。
【００２２】
図１に示すように、フィルムの塗布装置４０は、プラスチックフィルムロールの巻出部４２、フィルムの洗浄システム１０、塗工部４４、乾燥部（塗工後の乾燥部）４６、巻取部４８を順に設けている。プラスチックフィルムロールの巻出部４２より順次巻き出されたシート状のプラスチックフィルム１２は、搬送ローラ１４、１６で本発明のフィルムの洗浄システム１０に搬送される。
【００２３】
図１のフィルムの洗浄システム１０は、走行するフィルムに洗浄液を用いて洗浄を行う洗浄部３６、３６と、洗浄したフィルムの乾燥を行う乾燥部３８と、を備えている。ここで、洗浄部３６は２段、乾燥部３８が１段である例を示しているがこの限りでなく、例えば、洗浄部３６が３段、乾燥部３８が２段であっても良い。なお、フィルムの洗浄システム１０には、システム全体をカバーする全体カバー５０を有していることが好ましい。
【００２４】
本発明における洗浄対象は、プラスチックフィルムの表面に付着した数μｍという非常に微細な埃、フィルム片、汚れである。
【００２５】
そして、本発明に係る洗浄部３６には、図２に示すような本発明のフィルムの洗浄ノズル装置５１が設けられている。
【００２６】
本発明のフィルムの洗浄ノズル装置５１は、フィルムを走行させながらフィルム表裏面の少なくとも一方の面側に洗浄液を供給することにより、少なくとも一方の面に沿った水流で洗浄する構造である。洗浄液は絶えず供給されている。
【００２７】
図２は、本発明に係るフィルムの洗浄ノズル装置５１の実施の形態を示したものであり、図２（ａ）は斜視図であり、図２（ｂ）は側面から見た断面図である。なお、図２のフィルムの洗浄ノズル装置は、フィルムの片面を洗浄液で洗浄する場合を示している。
【００２８】
図２に示したように、本発明のフィルムの洗浄ノズル装置５１は、フィルム１２に対して平行に形成された上流側平面部５３ａ及び下流側平面部５３ｂを有する部材５３と、部材５３の上流側平面部５３ａと下流側平面部５３ｂの間に設けられ、フィルム１２の表裏面の一方の面に洗浄液を吹き付ける流体吐出口５２と、上流側平面部５３ａ及び下流側平面部５３ｂとフィルム１２との隙間であって洗浄液がフィルム１２の一方の面上に沿って流れるフィルム洗浄部５４と、からなっている。
【００２９】
このように形成されたフィルムの洗浄ノズル装置５１は、流体吐出口５２の上流側及び下流側に狭い隙間Ｄ（フィルム洗浄部５４）が形成され、その隙間とフィルム１２との間に洗浄液が流れる。このような狭い隙間Ｄに洗浄液を流すことで、フィルム洗浄部５４で洗浄液の流速が大きな速度勾配を持つようになるので、フィルム表面と上流側平面部５３ａ及び下流側平面部５３ｂとの間には、フィルム面に平行で且つ流速の早い平行流が発生する。これにより、数μｍという非常に微細な埃、フィルム片、汚れでもフィルムから除去することが可能となる。
【００３０】
そして、本発明のフィルムの洗浄ノズル装置５１の部材５３には、図２（ｂ）に示したように、フィルム洗浄部５４に超音波を照射する超音波照射手段６０を備える。
【００３１】
フィルム洗浄部に超音波を照射する超音波照射手段を備えてフィルムを洗浄することで、上流側平面部及び下流側平面部とフィルムとの隙間での流体の速度勾配が向上する効果と直接的な超音波の振動の効果により、プラスチックフィルムの表面に付着した数μｍという非常に微細な埃、フィルム片、汚れまでも連続的に除去する効果を高めることができる。
【００３２】
なお、超音波照射手段で発生させる好適な超音波の周波数範囲は、０．３ＭＨｚ〜１ＭＨｚである。
【００３３】
また、超音波を照射することでフィルム表面での洗浄液の速度勾配が増大する効果は、野村他、日本機会学会論文集（Ｂ編）２０００年６６巻６４３号  の「超音波照射による流路内流れに関する研究（超音波による乱流促進）」に記載がある。これには、超音波照射により流体に乱れを与え乱流促進させることで、流体の速度勾配が向上する効果が生じることが記載されている。
【００３４】
このフィルム表面での洗浄液の速度勾配が増大する効果と、直接的な振動による効果と、により、非常に微細な埃などの除去効果が高くなる。即ち、超音波照射により流体に乱れを与え乱流促進させることで、流体の速度勾配が向上する効果が生じ、超音波照射により非常に微細な埃などを振動させることで、直接的な超音波の振動の効果が生じるので、フィルムの洗浄効果を高めることができる。
【００３５】
本発明のフィルムの洗浄ノズル装置において、平面部５３ａ、５３ｂとフィルム１２との隙間Ｄは、０．２５ｍｍ以下の幅であることが好ましい。
【００３６】
このような狭い隙間Ｄに洗浄液を流すことで、洗浄液の流速が大きな速度勾配を持つようになるので、フィルム洗浄部５４には、フィルム面に平行で且つ流速の早い平行流が発生する。これにより、数μｍという非常に微細な埃、フィルム片、汚れでもフィルムから除去することが可能となる。
【００３７】
ここで、本発明のフィルムの洗浄ノズル装置の流体吐出口５２には、洗浄液をフィルムに吹き付ける圧力を減圧する減圧機構が設けられていることが好ましい（図３参照）。
【００３８】
なお、本発明のフィルムの洗浄ノズル装置によれば、フィルムに対し平行な水流によって、付着した異物に下記式（富樫他，機械学会）で表される水平方向の力が働き、塵埃を除去することから、フィルムへのダメージを抑え効果的に塵埃を除去することが出来る。
【００３９】
【数１】
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【００４０】
ここで、Ｆｄｅｔは塵埃に働く力、ｄは塵埃の直径、ｕは水流の速度、ηは水の粘度係数、ｃは補正係数を表す。
【００４１】
そして、本発明では、例えば、図３に示すように、洗浄ノズル装置５１の流体吐出口５２を、洗浄液を供給する供給口５２ａと、供給口５２ａから供給された洗浄液を減圧するための絞り５２ｂと、減圧された洗浄液をフィルムの洗浄側に吹き出す吹出口５２ｃとで構成することが好ましい。
【００４２】
図３は、洗浄ノズル装置の簡易モデルと洗浄液圧力分布との関係を示したものである。なお、フィルムは上流側及び下流側のローラにより適度な張力が掛かった状態で搬送されている。
【００４３】
洗浄ノズル装置５１の供給口５２ａに供給する洗浄液の圧力をＰｓとすると、洗浄液は絞り５２ｂを通り吹出口５２ｃでは圧力Ｐｉとなり、フィルムを洗浄した後、排出され圧力Ｐｏとなる。この圧力によって洗浄ノズル装置５１からフィルム１２を引き離そうとする力（図４の三角形Ｐｉの面積）が発生する。
【００４４】
ここで、フィルム１２が洗浄ノズル装置５１に接近すると、フィルム１２と洗浄ノズル装置５１間の流路抵抗が大きくなり吐出口の圧力ＰｉがＰｉ＋ΔＰｉへ上昇し、洗浄ノズル装置５１からフィルム１２を引き離そうとする力が三角形Ｐｉ＋ΔＰｉへと増加する。また、フィルム１２が洗浄ノズル装置５１から離れた場合も同様に洗浄ノズル装置５１からフィルム１２を引き離そうとする力が減少し、洗浄ノズル装置５１とフィルム１２間の距離を自動的に維持できる。
【００４５】
なお、本発明では、フィルム洗浄部５４のフィルム面に超音波を照射する超音波照射手段６０を備えている（図２（ｂ）参照）ので、上流側平面部及び下流側平面部とフィルムとの隙間（フィルム洗浄部５４）での流体の速度勾配が向上する効果があり、プラスチックフィルムの表面に付着した数μｍという非常に微細な埃、フィルム片、汚れまでも連続的に除去する効果を高めることができる。
【００４６】
図４は、本発明の他の実施形態を示したものであり、フィルム洗浄部５４のフィルム面に超音波を照射する超音波照射手段６０に超音波を集束させるレンズ６２を備えたものを示している。図４は、図３のように、流体吐出口が、洗浄液を供給する供給口５２ａと、供給口５２ａから供給された洗浄液を減圧するための絞り５２ｂと、減圧された洗浄液をフィルムの洗浄側に吹き出す吹出口５２ｃとで構成されている。即ち、流体吐出口５２には、洗浄液をフィルムに吹き付ける圧力を減圧する減圧機構が設けられている。なお、図４では、供給口５２ａと絞り５２ｂを２個設けているがこの限りではない。また、図４のレンズ６１は、反射レンズを示しているが、音響レンズ（凹レンズ、凸レンズ）を用いてもよい。
【００４７】
超音波照射手段６０に超音波を集束させるレンズ６２を備えることで、集束焦点近傍において強力に、フィルムの表面に付着した数μｍという非常に微細な埃、フィルム片、汚れを洗浄することができる。即ち、超音波を集束させることで、流体に乱れを与え乱流促進させる効果と、非常に微細な埃などを振動させる効果を、ともに増大させることができるので、フィルムの洗浄効果を高めることができる。
【００４８】
なお、図３や図４のように洗浄液をフィルムに吹き付ける圧力を減圧する減圧機構（絞り）を設けることで、吹出口５２ｃに供給する洗浄液の圧力が、平部材５３とフィルム１２との距離に応じて自動的に調整されることから、フィルム洗浄部５４の隙間Ｄを一定に保つ効果がある。
【００４９】
以上のように、フィルムの洗浄システム１０の洗浄部３６で洗浄されたフィルム１２は、ローラ２４，２５により乾燥部３８へと送られる。
【００５０】
なお、洗浄部３６の後段には、フィルムに付着している洗浄液を除去するエアーナイフと、エアーナイフの吹出ロに供給される空気をイオン化する除電機構と、を備えていることが好ましい。
【００５１】
洗浄・乾燥されたフィルム１２は、塗工部４４で塗布液が塗布され、ローラで搬送されながら乾燥部４６を通過し、巻取部４８にてロール状態に巻き取られる。
【００５２】
本発明に用いられるプラスチックフィルムは、透明なシートまたはフィルム状のものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、セロファンフィルム、ジアセチルセルロースフィルム、トリアセチルセルロースフィルム、アセチルセルロースブチレートフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、エチレンビニルアルコールフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリメチルペンテルフィルム、ポリスルフォンフィルム、ポリエーテルケトンフィルム、ポリエーテルスルフォンフィルム、ポリエーテルイミドフィルム、ポリイミドフィルム、フッ素樹脂フィルム、ナイロンフィルム、ポリシクロオレフィンフィルム、アクリルフィルム等の熱可塑性樹脂フィルム、及びこれらのプラスチックフィルムの少なくとも片面に、塗布、塗工、貼合、印刷などの処理を施した多層フィルムを挙げることができる。透過率が高く、高いフィルム均一性が求められるトリアセチルセルロースフィルム、ポリエステルフィルム、ポリシクロオレフィンフィルム、ポリカーボネートフィルムを用いた場合に、塵芥等に起因した欠点の確認が容易である為、効果が大きい。
【００５３】
本発明に用いられるプラスチックフィルムの厚さは、５〜２０００μｍ、好ましくは１５〜５００μｍ、特に好ましくは２０〜２００μｍの範囲から任意に選択できる。
【００５４】
以上、本発明のフィルムの洗浄ノズル装置について、図に基づいて説明したが、本発明は上記図に記載した構成に限定されるものではなく、各図に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。例えば、本発明において、フィルム１２の両面に図２や図４のフィルムの洗浄装置を備えることも考えられる。
【符号の説明】
【００５５】
１０…フィルムの洗浄システム、１２…フィルム、３６…洗浄部、３８…乾燥部、４０…フィルムの塗布装置、４２…巻出部、４８…巻取部、５０…全体カバー、５１…（フィルムの）洗浄ノズル装置、５２…流体吐出口、５２ａ…供給口、５２ｂ…絞り、５３ｃ…吹出口、５３…部材、５３ａ…上流側平面部、５３ｂ…下流側平面部、５４…フィルム洗浄部、６０…超音波照射手段（振動子）、６２…レンズ、Ｄ…隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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