(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-06
(45)【発行日】2023-12-14
(54)【発明の名称】粉体成膜装置
(51)【国際特許分類】
B41F 15/08 20060101AFI20231207BHJP
B41F 15/12 20060101ALI20231207BHJP
B41F 15/40 20060101ALI20231207BHJP
B41F 35/00 20060101ALI20231207BHJP
【ＦＩ】
B41F15/08 308A
B41F15/12 A
B41F15/40 A
B41F35/00 C
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2022111475
(22)【出願日】2022-07-12
(62)【分割の表示】P 2018066363の分割
【原出願日】2018-03-30
(65)【公開番号】P2022125366
(43)【公開日】2022-08-26
【審査請求日】2022-07-12
(73)【特許権者】
【識別番号】000005119
【氏名又は名称】日立造船株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001298
【氏名又は名称】弁理士法人森本国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】西浦 崇介
【審査官】加藤 昌伸
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－１７７４８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００３／００２３４８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１０－２０７７８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０４５９２７９８（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ４１Ｆ １５／００ － １５／４６
Ｂ４１Ｆ ３１／００ － ３５／０６
Ｂ０５Ｄ １／００ － ７／２６
Ｂ４１Ｍ １／００ － ３／１８
Ｂ４１Ｍ ７／００ － ９／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
粉体が充填される多孔式の粉体充填部材と、前記粉体充填部材に粉体を充填する充填機と、
前記充填機により粉体充填部材に充填された粉体を、基板に移動させることにより、当該基板に形成された粉体膜にする成膜機と、
前記成膜機により粉体が移動された粉体充填部材を清掃する清掃機とを備え、
前記充填機の位置にある粉体充填部材を、前記成膜機の位置まで搬送する第一搬送機と、
前記成膜機の位置にある粉体充填部材を、前記清掃機の位置まで搬送する第二搬送機と、
前記清掃機の位置にある粉体充填部材を、前記充填機の位置まで搬送する第三搬送機とをさらに備え、
前記第一搬送機、第二搬送機および第三搬送機が、異なる機器、または、一体とされた機器であることを特徴とする粉体成膜装置。
【請求項2】
粉体充填部材が、単数であることを特徴とする請求項１に記載の粉体成膜装置。
【請求項3】
第一搬送機、第二搬送機および第三搬送機が、一体とされた機器であり、
前記一体とされた機器が、粉体充填部材を把持する回転アームを有することを特徴とする請求項１または２に記載の粉体成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、粉体成膜装置および粉体膜形成方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
スクリーンに粉体を擦込体で擦込んで粉体膜を形成する静電スクリーン印刷が、従来技術として知られている（例えば、特許文献１参照）。静電スクリーン印刷を採用する当該特許文献１の静電成膜装置は、粉体をスクリーンに供給するホッパと、粉体をスクリーンに擦込む擦込体（スクリーンブラシ）とを備える。前記静電成膜装置は、これらホッパおよび擦込体を互いに独立して動作可能とすることにより、成膜する粉体膜の精度向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１２－１７９７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、前記特許文献１に記載の静電成膜装置だと、擦込体によりスクリーンに擦込まれた粉体に基づいて基板に形成された粉体膜は、スクリーンに供給された粉体の散布状態、および、擦込体の移動の軌跡に由来して、厚さにムラが生ずることになる。言い換えれば、前記静電成膜装置で形成される粉体膜は、その膜厚精度が不十分になってしまう。
【0005】
さらに、前記特許文献１に記載の静電成膜装置だと、スクリーンブラシはクリーニング部材により不要な粉体の堆積が防止されるものの、スクリーンのメッシュ部には不要な粉体が残留するので、繰り返し使用されると、残留した粉体による悪影響で、形成される粉体膜の膜厚精度がより不十分になるおそれもある。
【0006】
そこで、本発明は、形成する粉体膜の膜厚精度を良好にし得る粉体成膜装置および粉体膜形成方法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】
【0007】
前記課題を解決するため、第１の発明に係る粉体成膜装置は、粉体が充填される多孔式の粉体充填部材と、
前記粉体充填部材に粉体を充填する充填機と、
前記充填機により粉体充填部材に充填された粉体を、基板に移動させることにより、当該基板に形成された粉体膜にする成膜機と、
前記成膜機により粉体が移動された粉体充填部材を清掃する清掃機とを備え、
前記充填機の位置にある粉体充填部材を、前記成膜機の位置まで搬送する第一搬送機と、
前記成膜機の位置にある粉体充填部材を、前記清掃機の位置まで搬送する第二搬送機と、
前記清掃機の位置にある粉体充填部材を、前記充填機の位置まで搬送する第三搬送機とをさらに備え、
前記第一搬送機、第二搬送機および第三搬送機が、異なる機器、または、一体とされた機器であるものである。
前記粉体充填部材に粉体を充填する充填機と、
前記充填機により粉体充填部材に充填された粉体を、基板に移動させることにより、当該基板に形成された粉体膜にする成膜機と、
前記成膜機により粉体が移動された粉体充填部材を清掃する清掃機とを備え、
前記充填機の位置にある粉体充填部材を、前記成膜機の位置まで搬送する第一搬送機と、
前記成膜機の位置にある粉体充填部材を、前記清掃機の位置まで搬送する第二搬送機と、
前記清掃機の位置にある粉体充填部材を、前記充填機の位置まで搬送する第三搬送機とをさらに備え、
前記第一搬送機、第二搬送機および第三搬送機が、異なる機器、または、一体とされた機器であるものである。
【0008】
また、第２の発明に係る粉体成膜装置は、第１の発明に係る粉体成膜装置の粉体充填部材が、単数であるものである。
【0009】
さらに、第３の発明に係る粉体成膜装置は、第１または第２の発明に係る粉体成膜装置の第一搬送機、第二搬送機および第三搬送機が、一体とされた機器であり、
前記一体とされた機器が、粉体充填部材を把持する回転アームを有するものである。
前記一体とされた機器が、粉体充填部材を把持する回転アームを有するものである。
【発明の効果】
【0010】
前記粉体成膜装置および粉体膜形成方法によると、粉体から基板に粉体膜を形成するのに、当該粉体を粉体充填部材に一旦充填してから基板に移動することで、形成される粉体膜の膜厚精度を良好にすることができる。さらに、清掃機により粉体充填部材に残留した粉体が除去されるので、繰り返し使用されても、膜厚精度を安定して良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施の形態１に係る粉体成膜装置を概略的に示す断面斜視図である。
【図2A】同粉体成膜装置が備えるスクリーン版の一部切欠き斜視図である。
【図2B】同スクリーン版が有するスクリーンメッシュ部および乳剤部を示す分解斜視図である。
【図3】同粉体成膜装置が備える充填機を説明するための断面斜視図である。
【図4】同充填機として擦込体の代わりに押込体を採用した場合の断面斜視図である。
【図5】同粉体成膜装置が備える成膜機を説明するための断面斜視図である。
【図6】同成膜機として擦込体の代わりに押込体を採用した場合の断面斜視図である。
【図7A】同粉体成膜装置が備える清掃機の具体例である吸引具を説明するための断面斜視図である。
【図7B】同清掃機の具体例である微粘着テープを説明するための断面斜視図である。
【図8】本発明の実施の形態２に係る粉体成膜装置を概略的に示す斜視図である。
【図9】同粉体成膜装置における粉体充填部材を搬送する回転搬送機の他の例を概略的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
［実施の形態１］
以下、本発明の実施の形態１に係る粉体成膜装置および粉体膜形成方法について、図面に基づき説明する。
以下、本発明の実施の形態１に係る粉体成膜装置および粉体膜形成方法について、図面に基づき説明する。
【0013】
まず、前記粉体成膜装置の概略について、図１に基づき説明する。
【0014】
『粉体成膜装置１』
図１に示すように、この粉体成膜装置１は、粉体１０から粉体膜１１を基板１２の上に均一に形成する装置であり、繰り返し使用されても、次いで形成される粉体膜１１の膜厚精度も良好にすることが可能である。前記粉体成膜装置１は、粉体１０が充填される多孔式の粉体充填部材２と、この粉体充填部材２に粉体１０を充填する充填機３とを備える。ここで、充填とは、空いた所に詰めて塞ぎ、その状態で保持することを意味する。前記粉体成膜装置１は、さらに、前記充填機３により粉体充填部材２に充填された粉体１０を、基板１２に移動させることにより、当該基板１２に粉体膜１１を形成する成膜機４を備える。粉体１０から基板１２に粉体膜１１を形成するのに、当該粉体１０を粉体充填部材２に一旦充填してから基板１２に移動することで、形成される粉体膜１１の膜厚精度が良好になる。前記粉体成膜装置１は、さらに、前記成膜機４により粉体１０が移動された粉体充填部材２を清掃する清掃機５を備える。粉体充填部材２から粉体１０を基板１２に移動させても、当該粉体充填部材２には若干の粉体１０が残留する。この残留した粉体１０が清掃機５で除去されることで、同一の粉体充填部材２で再び基板１２に粉体膜１１を形成しても、当該粉体膜１１の膜厚精度も良好になる。
図１に示すように、この粉体成膜装置１は、粉体１０から粉体膜１１を基板１２の上に均一に形成する装置であり、繰り返し使用されても、次いで形成される粉体膜１１の膜厚精度も良好にすることが可能である。前記粉体成膜装置１は、粉体１０が充填される多孔式の粉体充填部材２と、この粉体充填部材２に粉体１０を充填する充填機３とを備える。ここで、充填とは、空いた所に詰めて塞ぎ、その状態で保持することを意味する。前記粉体成膜装置１は、さらに、前記充填機３により粉体充填部材２に充填された粉体１０を、基板１２に移動させることにより、当該基板１２に粉体膜１１を形成する成膜機４を備える。粉体１０から基板１２に粉体膜１１を形成するのに、当該粉体１０を粉体充填部材２に一旦充填してから基板１２に移動することで、形成される粉体膜１１の膜厚精度が良好になる。前記粉体成膜装置１は、さらに、前記成膜機４により粉体１０が移動された粉体充填部材２を清掃する清掃機５を備える。粉体充填部材２から粉体１０を基板１２に移動させても、当該粉体充填部材２には若干の粉体１０が残留する。この残留した粉体１０が清掃機５で除去されることで、同一の粉体充填部材２で再び基板１２に粉体膜１１を形成しても、当該粉体膜１１の膜厚精度も良好になる。
【0015】
次に、前記粉体成膜装置１が備える、粉体充填部材２、充填機３、成膜機４および清掃機５のそれぞれについて、図面に基づき具体的に説明する。
【0016】
「粉体充填部材２」
前記粉体充填部材２は、粉体１０が充填される多孔式のものであれば特に限定されないが、例えば図２Ａに示すように、スクリーン版２１である。このスクリーン版２１は、粉体１０を保持および通過させ得る被充填部２２と、この被充填部２２の外周囲で粉体１０を保持および通過させない被覆部２３とを有する。前記被充填部２２はスクリーンメッシュからなり、前記被覆部２３はスクリーンメッシュに乳剤を注入および乾燥させた部分である。言い換えれば、前記スクリーン版２１は、図２Ｂに示すように、紗厚ｔ１のスクリーンメッシュ部２６と、前記被充填部２２に相当する位置で中央２０が開口した厚さｔ１＋ｔ２の乳剤部２７とから構成される。前記スクリーン版２１は、図２Ａに示すように、一方側（図２Ａでの上側）で前記スクリーンメッシュ部２６と乳剤部２７とが面一にされ、他方側（図２Ａでの下側）でスクリーンメッシュ部２６よりも乳剤部２７が厚さｔ２だけ突出するように構成される。以下では、前記スクリーン版２１において、一方側（図２Ａでの上側）をメッシュ側と称し、他方側（図２Ａでの下側）を乳剤側と称する。
前記粉体充填部材２は、粉体１０が充填される多孔式のものであれば特に限定されないが、例えば図２Ａに示すように、スクリーン版２１である。このスクリーン版２１は、粉体１０を保持および通過させ得る被充填部２２と、この被充填部２２の外周囲で粉体１０を保持および通過させない被覆部２３とを有する。前記被充填部２２はスクリーンメッシュからなり、前記被覆部２３はスクリーンメッシュに乳剤を注入および乾燥させた部分である。言い換えれば、前記スクリーン版２１は、図２Ｂに示すように、紗厚ｔ１のスクリーンメッシュ部２６と、前記被充填部２２に相当する位置で中央２０が開口した厚さｔ１＋ｔ２の乳剤部２７とから構成される。前記スクリーン版２１は、図２Ａに示すように、一方側（図２Ａでの上側）で前記スクリーンメッシュ部２６と乳剤部２７とが面一にされ、他方側（図２Ａでの下側）でスクリーンメッシュ部２６よりも乳剤部２７が厚さｔ２だけ突出するように構成される。以下では、前記スクリーン版２１において、一方側（図２Ａでの上側）をメッシュ側と称し、他方側（図２Ａでの下側）を乳剤側と称する。
【0017】
「充填機３」
前記充填機３は、粉体充填部材２に粉体１０を充填するものであれば特に限定されないが、例えば図３に示すように、ホッパ３１、擦込体３２および押え板３３を有する。このホッパ３１は、移動しながらスクリーン版２１の被充填部２２に粉体１０を供給するものである。ホッパ３１による粉体１０の被充填部２２への供給は、ホッパ３１から粉体１０を被充填部２２に落下させる直接的な方法でもよく、ホッパ３１から粉体１０を被覆部２３に落下させてから擦込体３２で被充填部２２に移動させる間接的な方法でもよい。前記擦込体３２は、擦込みにより前記被充填部２２に粉体１０を充填する弾性体であり、ポリウレタンスポンジ、ゴム、スキージまたは刷毛などにより構成される。前記押え板３３は、粉体１０の供給および擦込みの際に、被充填部２２を下方から封止して、粉体１０を被充填部２２に充填する際に確実に保持させるものである。言い換えれば、前記押え板３３は、被充填部２２に充填された粉体１０を当該被充填部２２から下方に落下させないものである。これらホッパ３１、擦込体３２および押え板３３は、いずれも充填機３の必須の構成ではない。例えば、ホッパ３１がなくても、粉体１０を収容している容器または袋から被充填部２２に当該粉体１０を直接供給してもよい。また、擦込体３２がなくても、図示しない振動具によるスクリーン版２１の振動で粉体１０を被充填部２２に充填してもよい。さらに、押え板３３がなくても、被充填部２２におけるスクリーンメッシュの密度および粉体１０の性状によっては、被充填部２２に粉体１０が十分に保持される。勿論、充填機３がこれらを有する方が、膜厚精度が良好になる。前記擦込体３２の代わりに、図４に示すように、被充填部２２を覆い得る押込体３８を採用してもよい。前記押込体３８は、押込みにより前記被充填部２２に粉体１０を充填する弾性体である。なお、膜厚精度をより良好にするには、図３および図４に示すように、スクリーン版２１において、被充填部２２に粉体１０を充填する際に、乳剤側を上にしておくことが好ましい。勿論、スクリーン版２１において、被充填部２２に粉体１０を充填する際に、乳剤側を下にしてもよい。
前記充填機３は、粉体充填部材２に粉体１０を充填するものであれば特に限定されないが、例えば図３に示すように、ホッパ３１、擦込体３２および押え板３３を有する。このホッパ３１は、移動しながらスクリーン版２１の被充填部２２に粉体１０を供給するものである。ホッパ３１による粉体１０の被充填部２２への供給は、ホッパ３１から粉体１０を被充填部２２に落下させる直接的な方法でもよく、ホッパ３１から粉体１０を被覆部２３に落下させてから擦込体３２で被充填部２２に移動させる間接的な方法でもよい。前記擦込体３２は、擦込みにより前記被充填部２２に粉体１０を充填する弾性体であり、ポリウレタンスポンジ、ゴム、スキージまたは刷毛などにより構成される。前記押え板３３は、粉体１０の供給および擦込みの際に、被充填部２２を下方から封止して、粉体１０を被充填部２２に充填する際に確実に保持させるものである。言い換えれば、前記押え板３３は、被充填部２２に充填された粉体１０を当該被充填部２２から下方に落下させないものである。これらホッパ３１、擦込体３２および押え板３３は、いずれも充填機３の必須の構成ではない。例えば、ホッパ３１がなくても、粉体１０を収容している容器または袋から被充填部２２に当該粉体１０を直接供給してもよい。また、擦込体３２がなくても、図示しない振動具によるスクリーン版２１の振動で粉体１０を被充填部２２に充填してもよい。さらに、押え板３３がなくても、被充填部２２におけるスクリーンメッシュの密度および粉体１０の性状によっては、被充填部２２に粉体１０が十分に保持される。勿論、充填機３がこれらを有する方が、膜厚精度が良好になる。前記擦込体３２の代わりに、図４に示すように、被充填部２２を覆い得る押込体３８を採用してもよい。前記押込体３８は、押込みにより前記被充填部２２に粉体１０を充填する弾性体である。なお、膜厚精度をより良好にするには、図３および図４に示すように、スクリーン版２１において、被充填部２２に粉体１０を充填する際に、乳剤側を上にしておくことが好ましい。勿論、スクリーン版２１において、被充填部２２に粉体１０を充填する際に、乳剤側を下にしてもよい。
【0018】
「成膜機４」
前記成膜機４は、粉体充填部材２に充填された粉体１０の移動により基板１２に粉体膜１１を形成するものであれば特に限定されないが、例えば図５に示すように、静電力を利用する静電スクリーン印刷が採用される。静電スクリーン印刷を採用した成膜機４は、被充填部２２に充填された粉体１０を加圧により当該被充填部２２から落下（移動の一例である）させる擦込体４２と、スクリーン版２１および基板１２に電圧を印加する直流電源４４と、基板１２を載置する載置台４３と、前記スクリーン版２１および載置台４３に直流電源４４からの電流を流し得る電気回路４５とを有する。この電気回路４５は、アース４６およびスイッチ４７を具備する。前記擦込体４２の代わりに、図６に示すように、被充填部２２を覆い得る押込体４８を採用してもよい。前記押込体４８は、前記擦込体４２のように擦込みにより粉体１０を加圧するのではなく、押込みにより粉体１０を加圧するものである。成膜機４として、このような静電スクリーン印刷以外には、擦込体４２の加圧のみで、または、図示しない振動具によるスクリーン版２１の振動で、粉体１０を被充填部２２から基板１２に落下させる印刷が採用され得る。成膜機４における擦込体４２（または押込体４８）および振動具は、充填機３における擦込体３２（または押込体３８）および振動具を兼用してもよい。前述の静電スクリーン印刷を採用した成膜機４の構成、擦込体４２、および／または、振動具は、基板１２への粉体１０の落下を促進させるものであるから、落下促進具とも言える。なお、膜厚精度をより良好にするには、スクリーン版２１において、図５に示すように、被充填部２２に充填された粉体１０の落下により基板１２に粉体膜１１を形成する際に、乳剤側を下にしておくことが好ましい。勿論、被充填部２２に充填された粉体１０の落下により基板１２に粉体膜１１を形成する際に、乳剤側を上にしてもよい。
前記成膜機４は、粉体充填部材２に充填された粉体１０の移動により基板１２に粉体膜１１を形成するものであれば特に限定されないが、例えば図５に示すように、静電力を利用する静電スクリーン印刷が採用される。静電スクリーン印刷を採用した成膜機４は、被充填部２２に充填された粉体１０を加圧により当該被充填部２２から落下（移動の一例である）させる擦込体４２と、スクリーン版２１および基板１２に電圧を印加する直流電源４４と、基板１２を載置する載置台４３と、前記スクリーン版２１および載置台４３に直流電源４４からの電流を流し得る電気回路４５とを有する。この電気回路４５は、アース４６およびスイッチ４７を具備する。前記擦込体４２の代わりに、図６に示すように、被充填部２２を覆い得る押込体４８を採用してもよい。前記押込体４８は、前記擦込体４２のように擦込みにより粉体１０を加圧するのではなく、押込みにより粉体１０を加圧するものである。成膜機４として、このような静電スクリーン印刷以外には、擦込体４２の加圧のみで、または、図示しない振動具によるスクリーン版２１の振動で、粉体１０を被充填部２２から基板１２に落下させる印刷が採用され得る。成膜機４における擦込体４２（または押込体４８）および振動具は、充填機３における擦込体３２（または押込体３８）および振動具を兼用してもよい。前述の静電スクリーン印刷を採用した成膜機４の構成、擦込体４２、および／または、振動具は、基板１２への粉体１０の落下を促進させるものであるから、落下促進具とも言える。なお、膜厚精度をより良好にするには、スクリーン版２１において、図５に示すように、被充填部２２に充填された粉体１０の落下により基板１２に粉体膜１１を形成する際に、乳剤側を下にしておくことが好ましい。勿論、被充填部２２に充填された粉体１０の落下により基板１２に粉体膜１１を形成する際に、乳剤側を上にしてもよい。
【0019】
「清掃機５」
前記清掃機５は、成膜機４により粉体１０が移動された粉体充填部材２を清掃するものであれば特に限定されないが、例えば、図７Ａに示すような吸引具５１、または、図７Ｂに示すような微粘着テープ５２を有する。図示しないが、前記清掃機５は、粉体充填部材２（具体的には被充填部２２）を上方から下方に送風するブロワと、下方から吸引する吸引具とを有するものでもよい。なお、吸引具５１および微粘着テープ５２は、いずれも、粉体充填部材２（具体的には被充填部２２）から移動し切れずに残留した粉体１０を除去するので、粉体除去具とも言える。
前記清掃機５は、成膜機４により粉体１０が移動された粉体充填部材２を清掃するものであれば特に限定されないが、例えば、図７Ａに示すような吸引具５１、または、図７Ｂに示すような微粘着テープ５２を有する。図示しないが、前記清掃機５は、粉体充填部材２（具体的には被充填部２２）を上方から下方に送風するブロワと、下方から吸引する吸引具とを有するものでもよい。なお、吸引具５１および微粘着テープ５２は、いずれも、粉体充填部材２（具体的には被充填部２２）から移動し切れずに残留した粉体１０を除去するので、粉体除去具とも言える。
【0020】
成膜機４により被充填部２２から粉体１０が落下した後、当該被充填部２２に粉体１０が残留しやすいのは、粉体１０が落下した方向の反対側、すなわち、図５の例だと上部（メッシュ側の近傍）である。このため、前記清掃機５は、被充填部２２におけるメッシュ側の近傍を主として清掃するものであれば効率が良い。例えば、図７Ａおよび図７Ｂの例だと、吸引具５１または微粘着テープ５２は、被充填部２２の上方（メッシュ側）から吸引または貼着するものであれば効率が良い。勿論、吸引具５１または微粘着テープ５２は、被充填部２２の上方（メッシュ側）および下方（乳剤側）の両方から吸引または貼着する構成であれば、残留した粉体１０がより確実に除去されるので、膜厚精度をより良好にする観点から好ましい。さらに、粉体１０は飛散などにより被覆部２３にも付着する可能性があるので、吸引具５１または微粘着テープ５２は、被充填部２２だけでなく被覆部２３まで清掃して粉体１０を除去するものであることが好ましい。
【0021】
『粉体膜形成方法』
以下、前記粉体成膜装置１の動作、すなわち、粉体膜形成方法について説明する。
以下、前記粉体成膜装置１の動作、すなわち、粉体膜形成方法について説明する。
【0022】
まず、粉体充填部材２に粉体１０を充填する充填工程が行われる。その具体例としては、図３に示すように、乳剤側が上側（メッシュ側が下側）になるようにスクリーン版２１を配置し、押え板３３で被充填部２２を下方から封止する。その後、被充填部２２の上方からホッパ３１で当該被充填部２２に粉体１０を供給していき、被充填部２２の粉体１０を上方から擦込体３２での擦込み（または図４に示す押込体３８での押込み）で当該被充填部２２に充填していく。
【0023】
こうして被充填部２２に粉体１０が充填されると、すなわち、被充填部２２に粉体１０が詰まって塞ぎ、その状態で保持されると、スクリーン版２１を上下に反転する。
【0024】
次に、粉体充填部材２に充填された粉体１０を基板１２に移動させることにより、当該基板１２に粉体膜１１を形成する、成膜工程が行われる。その具体例としては、図５に示すように、スクリーン版２１および載置台４３に、いずれか一方が正極で他方が負極となるように、電気回路４５により直流電源４４を接続する。載置台４３に基板１２を載置し、この基板１２がスクリーン版２１における被充填部２２の真下に位置するように、載置台４３およびスクリーン版２１の位置関係を調整する。その後、電気回路４５のスイッチ４７をオンにして、スクリーン版２１および基板１２に電圧を印加することで得られる静電力と、擦込体４２の擦込み（または図６に示す押込体３８での押込み）による加圧とにより、被充填部２２の粉体１０が基板１２に落下する。
【0025】
こうして基板１２に膜厚精度の良好な粉体膜１１が形成される一方、被充填部２２に若干の粉体１０が残留する。
【0026】
そして、粉体充填部材２を清掃する清掃工程が行われる。その具体例としては、図７Ａに示すように、上方から吸引具５１で被充填部２２を吸引する。また、他の具体例としては、図７Ｂに示すように、上方から微粘着テープ５２を被充填部２２に貼着してから剥がす。図７Ａおよび図７Ｂのいずれの具体例でも、被充填部２２に残留した粉体１０が除去される。
【0027】
このように、前記粉体成膜装置１および粉体膜形成方法によると、粉体１０から基板１２に粉体膜１１を形成するのに、当該粉体１０を粉体充填部材２に一旦充填してから基板１２に移動することで、形成される粉体膜１１の膜厚精度を良好にすることができる。さらに、清掃機５により粉体充填部材２に残留した粉体１０が除去されるので、繰り返し使用されても、膜厚精度を安定して良好にすることができる。
【0028】
［実施例１～６および比較例］
以下、本発明の実施例１～６に係る粉体成膜装置１および粉体膜形成方法、並びにその比較例について説明する。これら実施例１～６と比較例との概略的な違いは、実施例１～６が充填機３および充填工程を有するのに対し、比較例が充填機３および充填工程を有しないことである。これら実施例１～６および比較例での試験条件および評価結果は、次の表１の通りである。
以下、本発明の実施例１～６に係る粉体成膜装置１および粉体膜形成方法、並びにその比較例について説明する。これら実施例１～６と比較例との概略的な違いは、実施例１～６が充填機３および充填工程を有するのに対し、比較例が充填機３および充填工程を有しないことである。これら実施例１～６および比較例での試験条件および評価結果は、次の表１の通りである。
【0029】
【表1】
【0030】
粉体充填部材２として、実施例１，２，４～６および比較例では、スクリーン印刷用のスクリーン版２１を採用した。このスクリーン版２１において、そのスクリーンメッシュ部２６をステンレスメッシュ、メッシュの線径を３０μｍ、紗厚ｔ１を６０μｍ、メッシュ数を３００／ｉｎｃｈ、オープニングを５５μｍ、被充填部２２を５０ｍｍ×５０ｍｍの正方形状でベタパターンとした。一方で、実施例３では、電鋳加工にて作製したメタルマスクを採用した。このメタルマスクは、５０ｍｍ×５０ｍｍの正方形状でベタパターンの被充填部２２を有する構造とした。この被充填部２２は３００／ｉｎｃｈのメッシュ数に相当する多数の孔が形成されたものである。このメタルマスクにおいて、被充填部２２以外の部分であるメタル部の厚さを６０μｍとした。ところで、表１に示すように、実施例１～６でスクリーンメッシュ部２６から突出する乳剤部２７の厚さが異なる実施例もあるが、これは被充填部２２における容積の変更を目的としている。
【0031】
充填機３および成膜機４が有する擦込体３２，４２として、表１に示すように、実施例１～３ではポリウレタンのスポンジを採用し、実施例４および６ではウレタンのスキージを採用した。なお、比較例では、成膜機４が有する擦込体３２，４２として、ポリウレタンのスポンジを採用した。
【0032】
充填機３が有する押え板３３として、実施例１～５では、７０ｍｍ×７０ｍｍの正方形状、厚さが３００μｍ、平面度が５０μｍ以下のステンレス板を採用した。実施例６では、実施例１～５でのステンレス板において、中央の領域（４０ｍｍ×４０ｍｍ）で厚さを３００μｍとし、この中央の領域から外方に向けて厚さが徐々に小さくなる斜面（６．７μｍ／ｍｍの傾斜）を有する微傾斜ステンレス板を採用した。
【0033】
粉体膜１１が形成される基板１２として、実施例１～６および比較例では、実施例１～５でのステンレス板と同じものを採用した。
【0034】
成膜機４として、実施例１では、静電スクリーン印刷ではなく擦込体４２の加圧のみを利用する方法を採用し、実施例２～６および比較例では、電界強度が１ｋＶ／ｍｍの静電スクリーン印刷を採用した。
【0035】
清掃機５として、実施例１～６および比較例では、スクリーン版２１およびメタルマスクの被充填部２２から粉体１０を完全に除去する任意の機器を採用した。このため、実施例１～６および比較例で採用された前記スクリーン版２１およびメタルマスクは、既に使用されたものであっても、新品のものと同一の機能を有する。
【0036】
そして、清掃工程により清掃されたスクリーン版２１またはメタルマスクを使用し、表１の各試験条件に従って、実施例１～６では充填工程および成膜工程により、比較例では成膜工程により、基板１２に粉体膜１１を形成した。
【0037】
実施例１～４および６では、成膜を３回実施することで、３層からなる粉体膜１１を形成した。一方で、実施例５では、成膜を５回実施することで、５層からなる粉体膜１１を形成した。ここで、実施例１～６において、これら粉体膜１１を構成する単層の重量を、当該単層を成膜する前後で測定したステンレス板の重量差により、算出した。なお、比較例では、１層からなる粉体膜１１であり、言い換えれば、単層の粉体膜１１であるから、単層の重量を測定しなかった。
【0038】
実施例１～６および比較例での粉体膜１１における面内厚さの分布を、当該粉体膜１１に対して横方向から光を照射しながらの目視により、確認した。
【0039】
実施例１～６および比較例での粉体膜１１における面内厚さのばらつきを定量的に確認するために、当該粉体膜１１を１０ｔｏｎ／ｃｍ２（９．８×１０２ＭＰａ）で３０秒間加圧し、加圧された粉体膜１１の四隅および中央部を直径１０ｍｍのハンドパンチで打ち抜き、これら打ち抜かれた四隅および中央部の重量を測定した。これら四隅および中央部の重量から平均値を算出し、この平均値を基準としたばらつきの範囲を、表１に示すように、百分率（％）で算出した。
【0040】
次に、表１の具体的な評価結果について、比較例を説明した後、実施例１～６を説明する。
【0041】
［比較例］
比較例では、充填工程を有しない、すなわち、スクリーン版２１に粉体１０が保持されないまま成膜するので、粉体膜１１の膜厚精度が良好でなかった。具体的には、表１に示すように、粉体膜１１において、目視による面内厚さの分布が確認され、面内厚さのばらつきが３０．７％と実施例１～５に比べて極めて大きな値となった。
比較例では、充填工程を有しない、すなわち、スクリーン版２１に粉体１０が保持されないまま成膜するので、粉体膜１１の膜厚精度が良好でなかった。具体的には、表１に示すように、粉体膜１１において、目視による面内厚さの分布が確認され、面内厚さのばらつきが３０．７％と実施例１～５に比べて極めて大きな値となった。
【実施例1】
【0042】
実施例１では、充填工程を有するので、粉体膜１１の膜厚精度が良好であった。具体的には、表１に示すように、粉体膜１１において、目視による面内厚さの分布が確認されず、面内厚さのばらつきが９．４％と比較例での約１／３に低減された。
【実施例2】
【0043】
実施例２では、実施例１において電界強度が１ｋＶ／ｍｍの静電スクリーン印刷を採用した。このため、粉体膜１１の膜厚精度が実施例１よりも良好であった。具体的には、表１に示すように、粉体膜１１において、目視による面内厚さの分布が確認されず、面内厚さのばらつきが６．７％とさらに低減された。
【実施例3】
【0044】
実施例３では、実施例２においてスクリーン版２１ではなくメタルマスクを採用した。メタルマスクでは、その被充填部２２がスクリーン版２１の被充填部２２よりも容量が小さいので、単層の重量が実施例１および２よりも減少した。しかしながら、実施例３でも、実施例１および２と同様に、粉体膜１１において、目視による面内厚さの分布が確認されず、面内厚さのばらつきが１０％以下と好ましい値となった。この結果、粉体充填部材２として、スクリーン版２１以外にも、メタルマスクを採用可能であることが確認された。
【実施例4】
【0045】
実施例４では、擦込体３２，４２として、実施例１～３のようなスポンジ（ポリウレタン）ではなく、スキージ（ウレタン）を採用した。実施例４でも、実施例１～３と同様に、粉体膜１１において、目視による面内厚さの分布が確認されず、面内厚さのばらつきが１０％以下と好ましい値となった。この結果、擦込体３２，４２として、スポンジ以外にも多種類の擦込体を採用可能であることが確認された。
【実施例5】
【0046】
実施例５では、実施例４においてスクリーンメッシュ部２６から突出する乳剤部２７の厚さｔ２を５０μｍではなく１０μｍとした。これにより、被充填部２２で粉体１０が充填され得る容積が減少したので、単層の重量が実施例４よりも減少した。この結果、被充填部２２の容積によって成膜量を制御可能であることが確認された。なお、粉体膜１１の膜厚精度が実施例４よりも良好であった。具体的には、面内厚さのばらつきが実施例４よりも低い値となった。
【実施例6】
【0047】
実施例６では、実施例４において押え板３３に厚さ分布を設けた。具体的には、押え板３３として、実施例４では厚さが３００μｍで均一のステンレス板を採用したが、実施例６では中央の領域で厚さが大きくなる傾斜ステンレス板を採用した。これにより、表１に示すように、粉体膜１１において、目視による面内厚さの分布が確認され、面内厚さのばらつきが実施例１～５よりも大きな値となった。この結果、形成する粉体膜１１における面内厚さを押え板３３で任意に制御可能であることが確認された。
【0048】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２に係る粉体成膜装置１００および粉体膜形成方法は、連続的に粉体膜１１を基板１２に形成する装置および方法である。
本発明の実施の形態２に係る粉体成膜装置１００および粉体膜形成方法は、連続的に粉体膜１１を基板１２に形成する装置および方法である。
【0049】
以下、前記実施の形態１と異なる部分に着目して説明するとともに、前記実施の形態１と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【0050】
『粉体成膜装置１００』
図８に示すように、本発明の実施の形態２に係る粉体成膜装置１００は、粉体充填部材２の数が３つ（複数あればよい）である。前記粉体成膜装置１００の充填機３、成膜機４および清掃機５は、それぞれ異なる粉体充填部材２に対して、充填工程、成膜工程および清掃工程を行うように配置されている。また、前記粉体成膜装置１００は、粉体充填部材２を搬送する第一搬送機６１、第二搬送機６２および第三搬送機６３をさらに備える。すなわち、第一搬送機６１、第二搬送機６２および第三搬送機６３は、粉体充填部材２を搬送する搬送工程を行うものである。前記第一搬送機６１は、充填機３の位置にある粉体充填部材２を、成膜機４の位置まで搬送するものである。前記第二搬送機６２は、前記成膜機４の位置にある他の粉体充填部材２を、清掃機５の位置まで搬送するものである。前記第三搬送機６３は、前記清掃機５の位置にあるさらに他の粉体充填部材２を、前記充填機３の位置まで搬送するものである。
図８に示すように、本発明の実施の形態２に係る粉体成膜装置１００は、粉体充填部材２の数が３つ（複数あればよい）である。前記粉体成膜装置１００の充填機３、成膜機４および清掃機５は、それぞれ異なる粉体充填部材２に対して、充填工程、成膜工程および清掃工程を行うように配置されている。また、前記粉体成膜装置１００は、粉体充填部材２を搬送する第一搬送機６１、第二搬送機６２および第三搬送機６３をさらに備える。すなわち、第一搬送機６１、第二搬送機６２および第三搬送機６３は、粉体充填部材２を搬送する搬送工程を行うものである。前記第一搬送機６１は、充填機３の位置にある粉体充填部材２を、成膜機４の位置まで搬送するものである。前記第二搬送機６２は、前記成膜機４の位置にある他の粉体充填部材２を、清掃機５の位置まで搬送するものである。前記第三搬送機６３は、前記清掃機５の位置にあるさらに他の粉体充填部材２を、前記充填機３の位置まで搬送するものである。
【0051】
前記粉体成膜装置１００は、充填工程が行われている粉体充填部材２を保持する充填用保持具７３と、成膜工程が行われている粉体充填部材２を保持する成膜用保持具と、清掃工程が行われている粉体充填部材２を保持する清掃用保持具７５とを備える。充填工程では乳剤側を上側にするのが好ましく、成膜工程および清掃工程ではメッシュ側を上にするのが好ましいので、前記粉体成膜装置１００は、粉体充填部材２を反転する２つの反転具８３，８５を備える。これら２つの反転具８３，８５は、充填機３の位置と第一搬送機６１との間に設けられた充填後反転具８３、および、清掃機５の位置と第三搬送機６３との間に設けられた清掃後反転具８５である。ここで、前記充填用保持具７３は、第三搬送機６３から粉体充填部材２をすくい上げて、充填機３の位置まで当該粉体充填部材２を移動させるものである。前記充填後反転具８３は、充填機３の位置から第一搬送機６１まで粉体充填部材２を反転して移動させるものである。前記成膜用保持具は、図示しないが、第一搬送機６１から粉体充填部材２をすくい上げて、成膜機４の位置まで当該粉体充填部材２を移動させて、その位置から第二搬送機６２まで当該粉体充填部材２を移動させるものである。清掃用保持具７５は、第二搬送機６２から粉体充填部材２をすくい上げて、清掃機５の位置まで当該粉体充填部材２を移動させるものである。前記清掃後反転具８５は、清掃機５の位置から第三搬送機６３まで粉体充填部材２を反転して移動させるものである。勿論、前記充填後反転具８３および清掃後反転具８５が設けられる位置は、図８で示したものに限定されず、必要に応じて適宜変更されてもよい。
【0052】
前記第一搬送機６１、第二搬送機６２および第三搬送機６３は、例えば、無端状ベルトと、この無端状ベルトに掛け渡された搬送先ローラおよび搬送元ローラとをそれぞれ有する。前記充填用保持具７３、成膜用保持具および清掃用保持具７５は、例えば、粉体充填部材２をすくい上げるフォーク７７と、このフォーク７７を昇降および鉛直軸Ｖ回りに回転させ得る駆動機構７８とをそれぞれ有する。前記反転具８３，８５は、例えば、粉体充填部材２をメッシュ側および乳剤側から挟んで保持する把持体と、把持体を水平軸Ｈ回りに回転させ得る回転機構とをそれぞれ有する。
【0053】
前記粉体成膜装置１００は、粉体膜１１が形成される前の基板１２を連続的に成膜機４の位置に搬入する基板搬入機９２と、粉体膜１１が形成された後の基板１２を連続的に成膜機４の位置から搬出する基板搬出機９３とを備える。
【0054】
充填機３が有する擦込体３２、成膜機４が有する擦込体４２、および、清掃機５が有する吸引具５１は、いずれも、ガイドレール３９，４９，５９に沿って自動で動くように構成されてもよい。
【0055】
『粉体膜形成方法』
以下、前記粉体成膜装置１００の動作、すなわち、粉体膜形成方法について説明する。
以下、前記粉体成膜装置１００の動作、すなわち、粉体膜形成方法について説明する。
【0056】
図８に示すように、充填機３の位置では、連続的に、第三搬送機６３から充填用保持具７３ですくい上げられた粉体充填部材２に粉体１０を充填する充填工程が行われる。充填工程が行われた粉体充填部材２は、連続的に、充填後反転具８３により上下に反転されて第一搬送機６１により搬送される。
【0057】
一方で、成膜機４の位置では、連続的に、第一搬送機６１から成膜用保持具ですくい上げられた粉体充填部材２に成膜工程が行われる。成膜工程が行われた粉体充填部材２は、連続的に第二搬送機６２により搬送される。また、成膜機４の位置における粉体充填部材２の下方には、基板搬入機９２および基板搬出機９３により、連続的に基板１２が搬入および搬出される。
【0058】
一方で、清掃機５の位置では、連続的に、第二搬送機６２から清掃用保持具７５ですくい上げられた粉体充填部材２を清掃する清掃工程が行われる。清掃工程が行われた粉体充填部材２は、連続的に、清掃後反転具８５により上下に反転されて第三搬送機６３により搬送される。
【0059】
このように、前記粉体成膜装置１００および粉体膜形成方法によると、連続的に、清掃機５の位置に供給される基板１２に粉体膜１１が形成されるので、前記実施の形態１の効果に加えて、粉体膜１１が形成された基板１２を短時間で製造することができる。
【0060】
ところで、前記実施の形態１および２では、粉体充填部材２および成膜機４の位置関係を、粉体充填部材２の下に載置台４３が位置するとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、前記実施の形態１および２の粉体充填部材２および成膜機４を横転させた姿勢にし、当該粉体充填部材２に充填された粉体１０を基板１２に落下ではなく横移動させることで、当該基板１２に粉体膜１１を形成するようにしてもよい。勿論、前記粉体充填部材２および成膜機４は、横転させた姿勢に限られず、傾斜させた姿勢にし、粉体１０を基板１２に斜移動させるようにしてもよい。
【0061】
また、前記実施の形態２では、第一搬送機６１、第二搬送機６２および第三搬送機６３が異なる機器として説明したが、これら６１～６３が一体とされた機器でもよい。例えば、第一搬送機６１、第二搬送機６２および第三搬送機６３を一体にした機器として、図９に示す回転搬送機６０がある。この回転搬送機６０は、鉛直軸Ｖに沿った回転軸６５と、この回転軸６５を駆動するモータ６４と、前記回転軸６５に設けられたハウジング６６と、このハウジング６６から水平軸Ｈに沿った複数（図９では例として３本）の回転アーム６７とを有する。各回転アーム６７は、粉体充填部材２を把持する把持アーム体６８と、この把持アーム体６８を水平軸Ｈ回りに回転させ得る反転用モータ６９とを有する。したがって、前記回転搬送機６０は、図８に示す第一搬送機６１、第二搬送機６２および第三搬送機６３の機能を有するとともに、図８に示す反転具８３，８５の機能も有する。なお、図９に示す充填工程が行われる位置３０、成膜工程が行われる位置４０、および、清掃工程が行われる位置５０には、図示しないが、充填機３、成膜機４および清掃機５がそれぞれ備えられる。また、図９において、図８と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。このように、前記実施の形態２に係る粉体成膜装置１００が図９に示す回転搬送機６０を備えることにより、第一搬送機６１、第二搬送機６２および第三搬送機６３を前記回転搬送機６０に組み込むことになるとともに、反転具８３，８５も前記回転搬送機６０に組み込むことになるので、簡素な構成にすることができる。
【0062】
さらに、前記実施の形態２では、充填工程、成膜工程および清掃工程のタイミングについて説明しなかったが、これら充填工程、成膜工程および清掃工程は同時に行われることが好ましい。これにより、粉体膜１１が形成された基板１２をより短時間で製造することができる。
【0063】
加えて、前記実施の形態１では、充填機３および成膜機４として、擦込体３２，４２の代わりに採用してもよいとして説明した押込体３８，４８は、粉体充填部材２に対して滑らせるものではない。すなわち、押込体３８，４８は、擦込体３２，４２のように粉体充填部材２に対して滑らせることで粉体１０を擦込むのではなく、粉体充填部材２に対して押付けることで粉体１０を押込むものである。
【0064】
また、前記実施の形態１および２は、全ての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、上述した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。前記実施の形態１および２で説明した構成のうち「課題を解決するための手段」での第１の発明として記載した構成以外については、任意の構成であり、適宜削除および変更することが可能である。
【符号の説明】
【0065】
１ 粉体成膜装置
２ 粉体充填部材
３ 充填機
４ 成膜機
５ 清掃機
１０ 粉体
１１ 粉体膜
１２ 基板
２１ スクリーン版
２２ 被充填部
２３ 被覆部
３１ ホッパ
３２ 擦込体
３３ 押え板
３８ 押込体
４２ 擦込体
４３ 載置台
４４ 直流電源
４５ 電気回路
４８ 押込体
５１ 吸引具
５２ 微粘着テープ
６１ 第一搬送機
６２ 第二搬送機
６３ 第三搬送機
２ 粉体充填部材
３ 充填機
４ 成膜機
５ 清掃機
１０ 粉体
１１ 粉体膜
１２ 基板
２１ スクリーン版
２２ 被充填部
２３ 被覆部
３１ ホッパ
３２ 擦込体
３３ 押え板
３８ 押込体
４２ 擦込体
４３ 載置台
４４ 直流電源
４５ 電気回路
４８ 押込体
５１ 吸引具
５２ 微粘着テープ
６１ 第一搬送機
６２ 第二搬送機
６３ 第三搬送機
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】