(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体を収容すると共に、前記粉体を供給先に供給する供給口を有し、上面および下面を有する円筒形状を呈する耐圧容器と、
前記耐圧容器内に間欠的な第１の圧力を加えて前記耐圧容器内に圧縮した気体を送り込む第１の送気手段と、
前記耐圧容器内に連続的な第２の圧力を加えて前記耐圧容器内に圧縮した気体を送り込む第２の送気手段と、
前記第１および第２の送気手段を制御して前記耐圧容器内に前記第１および第２の圧力を加え、前記粉体を前記耐圧容器内で浮遊させる制御手段と、
を有する紛体供給装置であって、
前記耐圧容器の上面は、前記第１の送気手段からの気体を流入させる一又は複数の第１の流入口と、前記第２の送気手段からの気体を流入させる第２の流入口とを有し、
前記第１の流入口は、前記耐圧容器の内側面に沿う螺旋状の下降気流、および前記下降気流の内側に前記下降気流に伴う上昇気流を発生させる構造を有し、
前記供給口は、前記耐圧容器の上面における前記上昇気流が衝突する位置に配置されていることを特徴とする、
粉体供給装置。
【請求項２】
前記供給口は、前記耐圧容器の上面の中央位置に形成されていることを特徴とする、
請求項１に記載の粉体供給装置。
【請求項３】
前記第２の流入口を塞ぐように多孔質部材を配置したことを特徴とする、
請求項１または２に記載の粉体供給装置。
【請求項４】
前記第２の流入口と前記供給口は、垂直面によって互いに仕切られていることを特徴とする、
請求項１〜３のいずれかに記載の粉体供給装置。
【請求項５】
前記第２の流入口に対して所定間隔を空けて対面し、前記第２の送気手段から送り込まれる気体による衝撃を吸収する対面部材を配設したことを特徴とする、
請求項１〜４に記載の粉体供給装置。
【請求項６】
前記供給口から供給先への供給経路の帯電量を検出するセンサを備え、
前記制御手段は、前記センサの検出結果に基づいて前記第１および第２の送気手段をフィードバック制御し、前記粉体の供給量を調整することを特徴とする、
請求項１〜５のいずれかに記載の粉体供給装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の粉体供給装置と、
前記粉体供給装置から供給される前記粉体を対象物に散布する粉体散布装置と、を備えることを特徴とする、
粉体散布システム。
【請求項８】
粉体を供給先に供給する供給口を有し、上面および下面を有する円筒形状を呈する耐圧容器内に前記紛体を収容し、
前記耐圧容器内に間欠的な気体と連続的な気体を流入することで前記粉体を前記耐圧容器内で浮遊させる、
粉体供給方法であって、
前記耐圧容器の上面に、前記間欠的な気体を流入させる一又は複数の第１の流入口を設け、
前記第１の流入口によって前記耐圧容器の内側面に沿う螺旋状の下降気流および前記下降気流の内側に前記下降気流に伴う上昇気流を発生させるようにし、前記供給口に前記上昇気流を衝突させて粉体を供給先に供給することを特徴とする、
粉体供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体散布装置等の供給先に粉体を供給する粉体供給方法及び装置、並びに粉体散布システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
基板等の対象物に粉体を散布する粉体散布システムがある。この粉体散布システムは、例えば、液晶パネルを製造する基板のセル工程において使用され、基板上に粉体を散布してセルギャップを一定に保つために、スペーサを基板上に散布する。
【０００３】
このような粉体散布システムには、種々の方式を採用したものがあり、目的や事情に応じた方式のシステムが使用される。方式を大別すると、粉体を液体に混ぜてから散布する湿式散布方式（例えば、特許文献１参照）と、粉体をそのまま散布する乾式散布方式（例えば、特許文献２参照）と、に分類される。さらに、乾式散布方式を小別すると、粉体に対して強制的に電圧を印加して散布する静電方式と、粉体を高速気流に乗せて散布する圧送方式（例えば、特許文献３参照）と、に分類される。
【０００４】
圧送方式の粉体散布システムは、収容した対象物に粉体を散布する粉体散布装置と、この粉体散布装置に粉体を供給する粉体供給装置と、を備えている。粉体供給装置は、粉体を収容する耐圧容器（耐圧密閉容器）と、この耐圧容器の上方から粉体散布装置に繋がれた粉体の供給管と、耐圧容器内に突出するように供給管内に昇降可能に挿入され、耐圧容器内の粉体を供給管に吸い込む吸込み管と、耐圧容器を加圧して供給管内に高速気流を生じさせる送気手段と、耐圧容器を振動させて粉体を高速気流に乗せる加振器と、を備えている。この粉体供給装置によれば、吸込み管の下端部を粉体面付近に配置した上で、耐圧容器を加圧すると共に振動させることで、耐圧容器に収容されている粉体を、高速気流に乗せて粉体散布装置に供給できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−２９４９４３号公報
【特許文献２】特開平０７−０６８１９７号公報
【特許文献３】特開２００９−０６３７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の粉体供給装置は、昇降する吸込み管および振動する耐圧容器等の可動部品を備えており、構造が複雑になっている。このため、装置の小型化を阻害したり、保守管理に手間取ったりする等、種々の問題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、粉体の供給を簡単な構造で実現する粉体供給方法および装置、並びに粉体散布システム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】
【０００８】
（１）本発明は、粉体を収容すると共に、前記粉体を供給先に供給する供給口を有する耐圧容器（耐圧密閉容器）と、前記耐圧容器内に間欠的な第１の圧力を加える第１の加圧手段と、前記耐圧容器内に連続的な第２の圧力を加える第２の加圧手段と、前記第１および第２の加圧手段を制御して前記耐圧容器内に前記第１および第２の圧力を加え、前記粉体を前記耐圧容器内で浮遊させる制御手段と、を備えることを特徴とする、粉体供給装置である。
【０００９】
本発明によれば、上記のような昇降する吸込み管および振動する耐圧容器等の可動部品を備えずに、簡単な構造で、粉体の供給を実現できる。このため、装置を小型化できる。また、保守管理が簡単になる。さらに、粉体を耐圧容器内で浮遊させてから供給先に供給するから、異物が混入することなく供給できる。
【００１０】
（２）本発明はまた、前記第１の加圧手段として、前記耐圧容器内に圧縮した気体を送り込む一又は複数の第１の送気手段を備え、前記耐圧容器は、前記第１の送気手段からの気体を流入させる一又は複数の第１の流入口を有することを特徴とする、上記（１）に記載の粉体供給装置である。
【００１１】
（３）本発明はまた、前記耐圧容器は、上面および下面を有する円筒形状を呈し、前記第１の流入口は、前記耐圧容器の内側面に沿う螺旋状の下降気流を、および前記下降気流の内側に前記下降気流に伴う上昇気流を発生させる構造を有し、前記供給口は、前記上面における前記上昇気流が衝突する位置に配置されていることを特徴とする、上記（２）に記載の粉体供給装置である。
【００１２】
（４）本発明はまた、前記第２の加圧手段として、前記耐圧容器内に圧縮した気体を送り込む第２の送気手段を備え、前記耐圧容器は、前記第２の送気手段からの気体を流入させる第２の流入口を有することを特徴とする、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の粉体供給装置である。
【００１３】
（５）本発明はまた、前記第２の送気手段から送り込まれる気体による衝撃を吸収する衝撃吸収手段を備えることを特徴とする、上記（４）に記載の粉体供給装置である。
【００１４】
（６）本発明はまた、前記衝撃吸収手段として、前記第２の流入口を塞ぐ多孔質部材を備えることを特徴とする、上記（５）に記載の粉体供給装置である。
【００１５】
（７）本発明はまた、前記衝撃吸収手段として、前記第２の流入口に対して所定間隔を空けて対面する対面部材を備えることを特徴とする、上記（５）または（６）に記載の粉体供給装置である。
【００１６】
（８）本発明はまた、前記供給口から供給先への供給経路の帯電量を検出するセンサと、を備え、前記制御手段は、前記センサの検出結果に基づいて前記第１および第２の加圧手段をフィードバック制御し、前記粉体の供給量を調整することを特徴とする、上記（１）〜（７）のいずれかに記載の粉体供給装置である。
【００１７】
上記発明によれば、粉体の供給量を０．１ｍｇ単位で調整できる。
【００１８】
（９）本発明はまた、上記（１）〜（８）のいずれかに記載の粉体供給装置と、前記粉体供給装置から供給される前記粉体を対象物に散布する粉体散布装置と、を備えることを特徴とする、粉体散布システムである。
【００１９】
（１０）本発明はまた、粉体を収容すると共に、前記粉体を供給先に供給する供給口を有する耐圧容器内に、間欠的な第１の圧力および連続的な第２の圧力を加え、前記粉体を前記耐圧容器内で浮遊させることを特徴とする、粉体供給方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の上記（１）〜（８）のいずれかに記載の粉体供給装置、上記（９）に記載の粉体散布システム、および上記（１０）に記載の粉体供給方法によれば、上記のような昇降する吸込み管および振動する耐圧容器等の可動部品を備えずに、簡単な構造で、粉体の供給を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の粉体散布システムを示す概略図である。
【図２】図１に示す耐圧容器の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明に係る粉体散布システム１０について詳細に説明する。
【００２３】
まず、図１および図２を用いて、粉体散布システム１０の構成について詳細に説明する。図１は、粉体散布システム１０を示す概略図である。図２は、耐圧容器（耐圧密閉容器）２０の分解斜視図である。
【００２４】
図１に示す粉体散布システム１０は、粉体ＹＡ１を液体等に混ぜずにそのまま散布する乾式散布方式を採用したものであり、より具体的には、粉体ＹＡ１を高速気流に乗せて散布する圧送方式を採用したものである。この粉体散布システム１０は、例えば、液晶パネルを製造する基板のセル工程において使用され、基板上に粉体ＹＡ１を散布してセルギャップを一定に保つために、スペーサを基板上に散布する。粉体ＹＡ１には、ミクロオーダ又はナノオーダのもの等が使用される。
【００２５】
粉体散布システム１０は、基板等の対象物ＸＡ１を収容し、その対象物ＸＡ１に粉体ＹＡ１を散布する粉体散布装置１１と、この粉体散布装置１１に粉体ＹＡ１を供給する粉体供給装置１２と、この粉体供給装置１２から粉体散布装置１１への粉体ＹＡ１の供給経路として機能する供給管１３と、を備えている。
【００２６】
このような圧送方式を採用する粉体散布システム１０では、粉体ＹＡ１は、供給管１３との摩擦による帯電によって、凝集状態のいわゆる二次粒子からいわゆる一次粒子に分散する。その後、粉体散布装置１１において、一次粒子に分散している粉体ＹＡ１が散布される。
【００２７】
粉体ＹＡ１の散布量は、粉体ＹＡ１の帯電量との間に、すなわち、粉体ＹＡ１の帯電に伴って帯電する供給管１３の帯電量との間に、相関関係を有する。そこで、粉体散布システム１０は、供給管１３の帯電量をフィードバック制御することで、すなわち、間接的に粉体ＹＡ１の散布量をフィードバック制御することで、粉体ＹＡ１の散布量を計測する。
【００２８】
なお、粉体ＹＡ１の散布量と、供給管１３の帯電量と、の間の相関関係のデータは、粉体散布システム１０を実際に使用する前に実験を行って収集し、後述する制御ユニット２４内のメモリ（図示省略）に予め記憶されている。このデータの記憶は、粉体散布システム１０の製造メーカが製造時に行ってもよいし、粉体散布システム１０のユーザが使用前に行ってもよい。
【００２９】
以下、各構成要件について説明する。
【００３０】
（粉体散布装置）粉体散布装置１１は、粉体ＹＡ１を散布する空間を構成するチャンバ１４と、このチャンバ１４内の天井に配置された散布ノズル１５と、チャンバ１４内における散布ノズル１５の下方に配置されたテーブル１６と、等を備えている。
【００３１】
チャンバ１４は、その側方に、対象物ＸＡを出し入れする扉１７を備えていると共に、その下方に排気口１８を備えている。
【００３２】
散布ノズル１５は、テーブル１６に向けて粉体ＹＡ１を噴出する。この散布ノズル１５には、マルチプレックスノズル等を採用できる。マルチプレックスノズルは、複数の入口と複数の出口とを備え、一つの経路から供給された粉体ＹＡ１を複数に分岐して散布するものである。マルチプレックスノズルの詳細は、特開２００２−１４８６３５号公報等を参照されたい。
【００３３】
テーブル１６には、粉体散布システム１０の使用に際し、対象物ＸＡ１が載置される。
【００３４】
（粉体供給装置）粉体供給装置１２は、粉体ＹＡ１を収容する耐圧容器２０と、この耐圧容器２０を固定するスタンド２１と、耐圧容器２０内に圧縮した空気等の気体を送り込んで圧力を加える加圧手段として機能する第１および第２の送気手段２２，２３と、これら第１および第２の送気手段２２，２３の制御手段として機能する制御ユニット２４と、供給管１３の帯電量を検出し、その検出結果を制御ユニット２４に逐次入力するセンサ２５と、を備えている。
【００３５】
図２に示す耐圧容器２０は、ステンレス等の金属を主として形成されている。この耐圧容器２０は、容器本体２７と、耐圧容器２０の上面を構成する蓋２８と、パッキンとして機能するＯリング２９と、第２の送気手段２３から送り込まれる気体による衝撃を吸収する衝撃吸収手段として機能する多孔質部材３０およびＬ字片３１と、を備えている。容器本体２７は、下面を有する円筒形状を呈し、上端にフランジ部２７ａを有する。フランジ部２７ａには、蓋２８と対面する上端面に環状の溝（符号省略）が形成されている。当該溝には、Ｏリング２９が嵌め込まれている。
【００３６】
蓋２８は、肉厚の円板形状を呈している。蓋２８の外側となる上面には、供給管１３と、第１および第２の送気手段２２，２３からの気体の供給経路として機能する第１および第２の樹脂管２２ａ，２３ａと、が接続されている。
【００３７】
蓋２８の内側となる下面には、粉体ＹＡ１を供給先である粉体散布装置１１に供給する供給口２８ａと、第１の送気手段２２からの気体を耐圧容器２０内に流入させる四つの第１の流入口２８ｂと、第２の送気手段２３からの気体を耐圧容器２０内に流入させる第２の流入口２８ｃと、が形成されている。供給口２８ａは、蓋２８の下面中央、すなわち、後述する上昇気流ＵＤ１が衝突する位置に形成されている。四つの第１の流入口２８ｂは、蓋２８の下面において、供給口２８ａを囲うように互いに間隔を空けて形成されている。
【００３８】
また、これら第１の流入口２８ｂは、耐圧容器２０の内側面に沿う螺旋状の下降気流ＤＤ１、およびその下降気流ＤＤ１の内側に下降気流ＤＤ１に伴う上昇気流ＵＤ１を発生させる構造を有している。すなわち、各第１の流入口２８ｂは、円板形状を呈する蓋２８の下面において、円周方向に傾斜するように上方に向けて穿たれている（図示省略）。図面中央奥側の第１の流入口２８ｂは、図面左側に傾斜するように上方に向けて穿たれている。図面右側の第１の流入口２８ｂは、図面奥側に傾斜するように上方に向けて穿たれている。図面中央手前側の第１の流入口２８ｂは、図面右側に傾斜するように上方に向けて穿たれている。図面左側の第１の流入口２８ｂは、図面手前側に傾斜するように上方に向けて穿たれている。
【００３９】
第２の流入口２８ｃには、多孔質部材３０が突出するように嵌め込まれている。多孔質部材３０は、第２の流入口２８ｃを塞ぐ。この多孔質部材３０は、粉体ＹＡ１が第２の樹脂管２３ａに逆流することを防止する機能を兼ね備える。蓋２８の下面において、第２の流入口２８ｃの近傍には、Ｌ字片３１が固定されている。Ｌ字片３１における水平面３１ａは、第２の流入口２８ｃに対して所定間隔を空けて対面する対面部材として、すなわち、第２の送気手段２３から送り込まれる気体による衝撃を吸収する衝撃吸収手段として機能する。また、Ｌ字片３１における垂直面３１ｂは、第２の流入口２８ｃおよび供給口２８ａを互いに仕切り、第２の流入口２８ｃから流入する気体が、供給口２８ａから供給されていく粉体ＹＡ１に影響を及ぼすことを防止する。
【００４０】
蓋２８の内部には、供給口２８ａおよび供給管１３の接続箇所を繋ぐ粉体経路２８ｄと、第１の樹脂管２２ａの接続箇所および四つの第１の流入口２８ｂを繋ぐ第１の加圧経路２８ｅと、第２の樹脂管２３ａの接続箇所および第２の流入口２８ｃを繋ぐ第２の加圧経路２８ｆと、が形成されている。第１の加圧経路２８ｅには、粉体ＹＡ１が第１の樹脂管２２ａに逆流することを防止する弁（図示省略）が設けられている。
【００４１】
第１の送気手段２２は、耐圧容器２０内に間欠的に気体を送り込み、耐圧容器２０内に間欠的な圧力を加える。この第１の送気手段２２は、主として、耐圧容器２０内に下降気流ＤＤ１および上昇気流ＵＤ１を発生させる機能、並びに耐圧容器２０内の粉体ＹＡ１に衝撃を加えて浮遊させる機能を有する。
【００４２】
第２の送気手段２３は、耐圧容器２０内に連続的な気体を送り込み、耐圧容器２０内に連続的な圧力を加える。この第２の送気手段２３は、主として、耐圧容器２０内の圧力を調整する機能、および供給管１３内に耐圧容器２０からチャンバ１４への気流を発生させる機能を有する。これらの第１および第２の送気手段２２，２３の動作状況によって、粉体散布装置１１への粉体ＹＡ１の供給量、すなわち粉体散布装置１１における粉体ＹＡ１の散布量が決定する。
【００４３】
図１に戻って、制御ユニット２４は、センサ２５によって検出される現時点における供給管１３の帯電量に基づいて、第１および第２の送気手段２２，２３、すなわち、粉体散布装置１１への粉体ＹＡ１の供給量をフィードバック制御し、粉体ＹＡ１の供給量を計測することができる。
【００４４】
具体的に、制御ユニット２４は、現時点における供給管１３の帯電量（以下、「現在の帯電量」と略す。）と、予めメモリ（図示省略）に記憶されている目標値となる供給管１３の帯電量（以下、「目標値となる帯電量」）と、を比較する。制御ユニット２４は、現時点の帯電量が目標値となる帯電量に達している場合、第１および第２の送気手段２２，２３の動作を停止させ、現時点の帯電量が目標値となる帯電量に達していない場合、第１および第２の送気手段２２，２３の動作を継続させる。
【００４５】
センサ２５は、供給管１３を仮想接地して供給管１３からの放電量を積算するアンプ（図示省略）で構成され、積算した放電量を供給管１３の帯電量として検出する。センサ２５の詳細は、特開２００９−０６３７８６号公報等を参照されたい。
【００４６】
（供給管）供給管１３は、ステンレス等の金属製のパイプと、このパイプを被覆する電磁シールドおよび絶縁用のゴムチューブと、を備えている（いずれも図示省略）。
【００４７】
次に、粉体散布システム１０の動作順序を説明する。
【００４８】
準備段階において、まず、対象物ＸＡ１がテーブル１６に載置されると共に、粉体ＹＡ１が耐圧容器２０内に収容される。そして、操作パネル等のマンマシンインタフェース（図示省略）によって、制御ユニット２４に対して粉体ＹＡ１の散布量等の設定値および動作開始の信号が入力される。
【００４９】
制御ユニット２４は、動作開始の信号が入力されると、第１および第２の送気手段２２，２３を制御して、耐圧容器２０内に間欠的な圧力および連続的な圧力を加える。これにより、耐圧容器２０内に下降気流ＤＤ１および上昇気流ＵＤ１が発生すると共に、供給管１３内に耐圧容器２０からチャンバ１４への気流が発生する。粉体ＹＡ１は、耐圧容器２０内で浮遊すると共に供給管１３内の気流に乗って粉体散布装置１１に供給され、対象物ＸＡ１に散布される。
【００５０】
センサ２５は、粉体ＹＡ１の散布中、粉体ＹＡ１の散布量との間に相関関係を有する供給管１３の帯電量を検出し、その検出結果を制御ユニット２４に逐次入力する。
【００５１】
制御ユニット２４は、現時点の帯電量が目標値となる帯電量に達している場合、第１および第２の送気手段２２，２３の動作を停止させ、現時点の帯電量が目標値となる帯電量に達していない場合、第１および第２の送気手段２２，２３の動作を継続させる。
【００５２】
このように、粉体散布システム１０によれば、上記特許文献３に記載の粉体散布システムのような昇降する吸込み管および振動する耐圧容器等の可動部品を備えずに、簡単な構造で、粉体の供給を実現できる。このため、粉体散布システム１０を構成する粉体供給装置１２を小型化できる。また、保守管理が簡単になる。さらに、粉体ＹＡ１を耐圧容器２０内で浮遊させてから供給先である粉体散布装置１１に供給するから、異物が混入することなく供給できる。
【００５３】
また、センサ２５の検出結果に基づいて第１および第２の送気手段２２，２３をフィードバック制御するから、粉体散布装置１１への粉体の供給量を０．１ｍｇ単位で調整できる。
【００５４】
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨および技術的思想を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００５５】
すなわち、上記実施形態において、粉体ＹＡ１の散布量と、供給管１３の帯電量と、の間の相関関係のデータを、制御ユニット２４内のメモリ（図示省略）に記憶せず、ユーザが、当該相関関係のデータを管理して、供給管１３の帯電量を粉体ＹＡ１の散布量の代わりとして取り扱うようにしてもよい。
【００５６】
あるいは、上記実施形態において、各構成要件の数量、形状、大きさは、適宜変更できる。例えば、第１の送気手段２２および第１の流入口２８ｂの数量が挙げられる。具体例としては、複数の第１の流入口２８ｂに一対一で対応する複数の第１の送気手段２２を備えるようにしてもよい。この場合、各第１の送気手段２２を独立に制御して、一の第１の流入口２８ｂから隣の第１の流入口２８ｂへと順々に切り替えながら気体を流入させることで、螺旋状の下降気流ＤＤ１を発生させられる。あるいは、第１の送気手段２２および第１の流入口２８ｂを一つずつ備えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０  粉体散布システム
１１  粉体散布装置
１２  粉体供給装置
１３  供給管（供給経路）
１４  チャンバ
１５  散布ノズル
１６  テーブル
１７  扉
１８  排気口
２０  耐圧容器（耐圧密閉容器）
２１  スタンド
２２  第１の送気手段（第１の加圧手段）
２２ａ  第１の樹脂管
２３  第２の送気手段（第２の加圧手段）
２３ａ  第２の樹脂管
２４  制御ユニット（制御手段）
２５  センサ
２７  容器本体
２７ａ  フランジ部
２８  蓋
２８ａ  供給口
２８ｂ  第１の流入口
２８ｃ  第２の流入口
２８ｄ  粉体経路
２８ｅ  第１の加圧経路
２８ｆ  第２の加圧経路
２９  Ｏリング
３０  多孔質部材
３１  Ｌ字片
３１ａ  水平面（対面部材）
３２ｂ  垂直面
ＤＤ１  下降気流
ＵＤ１  上昇気流
ＸＡ１  対象物
ＹＡ１  粉体
【図１】
0005806818.tif 000002
【図２】
0005806818.tif 000003