特許 7562915 粉末供給システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-27

(45)【発行日】2024-10-07

(54)【発明の名称】粉末供給システム

(51)【国際特許分類】

   B05C 19/06 20060101AFI20240930BHJP

   B05B 7/24 20060101ALI20240930BHJP

   C23C 4/12 20160101ALI20240930BHJP

【ＦＩ】

B05C19/06

B05B7/24

C23C4/12

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2024534318

(86)(22)【出願日】2024-03-07

(86)【国際出願番号】 JP2024008658

【審査請求日】2024-06-07

(31)【優先権主張番号】P 2023050026

(32)【優先日】2023-03-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000108742

【氏名又は名称】タツタ電線株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】平野 正樹

【審査官】河村 勝也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１１８８４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５５－１５１４２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０７５８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７２６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０７０５７７６９（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０５Ｃ １９／０６

Ｂ０５Ｂ ７／２４

Ｃ２３Ｃ ４／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

成膜装置に供給する粉末を貯蔵するホッパーと、
前記ホッパーに接続され、前記ホッパー内との圧力差を一定に保ちながら、前記ホッパー内に前記粉末を補給する粉末補給機と、
前記ホッパー内および前記粉末補給機内の圧力が一定になるように、前記ホッパー内の圧力と、前記粉末補給機内の圧力とを調整可能な圧力調整機構と、
前記ホッパー内と前記粉末補給機内とを繋ぐ部分に設置された開閉弁とを備える、粉末供給システム。

【請求項2】

前記開閉弁は、前記粉末補給機内から前記ホッパー内への前記粉末の補給時に、前記ホッパー内と前記粉末補給機内とが連続するよう開通された第１の状態となり、前記粉末補給機内への前記粉末の補充時に、前記ホッパー内と前記粉末補給機内とが遮断された第２の状態となる、請求項１に記載の粉末供給システム。

【請求項3】

前記第１の状態と前記第２の状態との間の切り替え前後において、前記ホッパー内の圧力は一定である、請求項２に記載の粉末供給システム。

【請求項4】

前記圧力調整機構は、前記ホッパー内および前記粉末補給機内に気体を流すことにより、前記ホッパー内の圧力と、前記粉末補給機内の圧力を制御する、請求項１または２に記載の粉末供給システム。

【請求項5】

前記粉末補給機内に前記粉末を補充する粉末補充機構をさらに備える、請求項１または２に記載の粉末供給システム。

【請求項6】

前記粉末補給機を振動させる振動機構をさらに備える、請求項５に記載の粉末供給システム。

【請求項7】

前記ホッパーには、前記粉末を出力可能な粉末貯蔵部が含まれ、
前記粉末貯蔵部は、水平方向の寸法が、前記ホッパーの前記粉末貯蔵部を除く部分のうち鉛直方向の最下部の水平方向の寸法よりも大きい、請求項１または２に記載の粉末供給システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、粉末供給システムに関する。

【背景技術】

【0002】

たとえば特開２００７－７５８１４号公報（特許文献１）には、粉末を供給される装置の作動を中断することなく、貯蔵容器内への粉末の補給が可能な、溶射用の粉末供給システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－７５８１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特開２００７－７５８１４号公報の装置によれば、貯蔵容器内には常時、必要最小限の量の粉末が収納された状態となる。このため対象物への粉末の供給が連続的に可能となる。しかしながら、粉末を対象物へ連続的に供給すれば、供給量が時間変化する可能性がある。

【0005】

また粉末の供給される量および質を時間変化なく安定させる観点から、たとえば貯蔵容器内のガスによる圧力を常時一定にすることが好ましい。溶射中に、粉末供給システムの外部から、粉末を補給することは困難である。特開２００７－７５８１４号公報では、主容器の外部から粉末を補給すること、および容器内の圧力について考慮されていない。

【0006】

本発明は上記の課題に鑑みなされたものである。その目的は、時間的に連続して粉末を安定に供給可能な粉末供給システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に従った粉末供給システムは、ホッパーと、粉末補給機と、圧力調整機構と、開閉弁とを備える。ホッパーは、成膜装置に供給する粉末を貯蔵する。粉末補給機は、ホッパーに接続され、ホッパー内との圧力差を一定に保ちながら、ホッパー内に粉末を補給する。圧力調整機構は、ホッパー内および粉末補給機内の圧力が一定になるように、ホッパー内の圧力と、粉末補給機内の圧力とを調整可能である。開閉弁は、ホッパー内と粉末補給機内とを繋ぐ部分に設置されている。

【発明の効果】

【0008】

上記によれば、時間的に連続して粉末を安定に供給可能な粉末供給システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施の形態に係る成膜装置の構成を示す模式図である。

【図2】本実施の形態に係る粉末供給システムの構成を示す模式図である。

【図3】粉末補充機構および粉末容器を示す概略図である。

【図4】本実施の形態に係る粉末供給システムの粉末供給時および粉末補給時での一連の工程と、各構成部材の状態とを示す一覧表である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施の形態を説明する。なお、同一の構成には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

【0011】

＜成膜装置の構成＞
図１は、本実施の形態に係る成膜装置の構成を示す模式図である。図１を参照して、成膜装置１００は、ノズル２ｂを含むスプレーガン２と、粉末供給部３と、ガス供給部４と、マスク治具１とを主に備える。

【0012】

スプレーガン２は、スプレーガン本体部２ａと、ノズル２ｂと、ヒータ２ｃと、温度センサ９とを主に含む。スプレーガン本体部２ａの先端側である第１端にはノズル２ｂが接続されている。スプレーガン本体部２ａの後端側である第２端には配管６が接続されている。当該配管６はバルブ７を介してガス供給部４に接続されている。ガス供給部４は、配管６を介してスプレーガン２に動作ガスを供給する。バルブ７を開閉することで、ガス供給部４からスプレーガン２に対する動作ガスの供給状態を制御できる。配管６には圧力センサ８が設置されている。圧力センサ８はガス供給部４から配管６に供給される動作ガスの圧力を測定する。

【0013】

スプレーガン本体部２ａの第２端からスプレーガン本体部２ａの内部に供給される動作ガスは、ヒータ２ｃにより加熱される。ヒータ２ｃはスプレーガン本体部２ａの第２端側に配置されている。スプレーガン本体部２ａの内部を矢印３１に沿って動作ガスが流れる。ノズル２ｂとスプレーガン本体部２ａとの接続部に温度センサ９が接続されている。温度センサ９はスプレーガン本体部２ａの内部を流れる動作ガスの温度を測定する。

【0014】

ノズル２ｂには配管５が接続されている。配管５は粉末供給部３に接続されている。粉末供給部３は、配管５を介してスプレーガン２のノズル２ｂに成膜原料となる粉末を供給する。

【0015】

マスク治具１は、基材２０とスプレーガン２との間に配置される。マスク治具１には貫通孔１ａが形成されている。貫通孔１ａは基材２０の表面における成膜領域を規定する。

【0016】

＜成膜装置の動作＞
図１に示した成膜装置１００では、矢印３０に示すようにガス供給部４から配管６を介して動作ガスがスプレーガン２に供給される。動作ガスとしては、たとえば窒素、ヘリウム、ドライエアまたはそれらの混合物を用いることができる。動作ガスの圧力はたとえば１ＭＰａ程度である。動作ガスの流量はたとえば３００Ｌ／分以上５００Ｌ／分以下である。スプレーガン本体部２ａの第２端に供給された動作ガスは、ヒータ２ｃによって加熱される。動作ガスの加熱温度は、成膜原料の組成に応じて適宜設定されるが、たとえば１００℃以上５００℃以下とすることができる。スプレーガン本体部２ａからノズル２ｂに動作ガスは流れる。ノズル２ｂには、配管５を介して粉末供給部３から矢印３２に示すように成膜原料となる粉末１０が供給される。粉末１０としては、たとえばアルミニウムの粉末が用いられる。

【0017】

ノズル２ｂに供給された粉末１０は、動作ガスとともにノズル２ｂの先端から基材２０に向けて噴射される。基材２０の表面にはマスク治具１が配置されている。噴射された粉末１０はマスク治具１の貫通孔１ａを介して基材２０の表面に到達する。基材２０の表面では、噴射された粉末１０を原料とする膜が形成される。

【0018】

＜粉末供給システムについて＞
図２は、本実施の形態に係る粉末供給システムの構成を示す模式図である。なお図２では、説明の便宜のため、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向が導入されている。Ｘ方向は図２での左右方向であり、Ｙ方向は図２での紙面奥行方向である。Ｘ方向およびＹ方向は図２において水平方向である。Ｚ方向は図２での上下方向であり、鉛直方向である。図２を参照して、ここに示す粉末供給システム２００は、図１の粉末供給部３を含んでいる。言い換えれば、図１中の粉末供給部３を点線で囲んだ領域ＩＩは、図２の粉末供給システム２００の一部である。粉末供給システム２００は、図２中に点線で囲まれた領域に相当する。粉末供給システム２００は、ホッパー３ａと、粉末補給機２１と、圧力調整機構２２と、開閉弁２３とを備えている。

【0019】

ホッパー３ａは、たとえば容量が１２リットルの、粉末１０（図１参照：以下同じ）を収納可能な容器である。ホッパー３ａは、内壁面がＺ方向に対して傾斜していてもよい。つまりホッパー３ａは、Ｚ方向の上側よりも下側の領域において、Ｚ方向に直交する断面積が小さくなってもよい。これによりホッパー３ａの内部に補給された粉末は容易に下方に移動できる。

【0020】

ホッパー３ａには、粉末貯蔵部３ｂが含まれてもよい。粉末貯蔵部３ｂは、粉末をホッパー３ａの外側に出力可能である。粉末貯蔵部３ｂは、ホッパー３ａのＺ方向下側に配置される。粉末貯蔵部３ｂは、ホッパー３ａと一体（同一部材の一部）であってもよいし、ホッパー３ａとは別部材であってもよい。なお両者が別部材であっても、本明細書では、粉末貯蔵部３ｂはホッパー３ａの一部（粉末貯蔵部３ｂはホッパー３ａに含まれる）と考える。上記のいずれの場合においても、ホッパー３ａと粉末貯蔵部３ｂとを合わせて、図１の粉末供給部３となる。ホッパー３ａと粉末貯蔵部３ｂとは内壁面が連続している。このため粉末供給部３全体として、１つの粉末を収納可能な部分（内壁面の内側の空間部分）を形成している。粉末供給部３（粉末貯蔵部３ｂまたはそれ以外のホッパー３ａの部分）は、配管５を介して、スプレーガン２のノズル２ｂに接続される。図２の粉末供給部３、配管５、スプレーガン２は、図１の粉末供給部３、配管５、スプレーガン２に相当する。

【0021】

粉末貯蔵部３ｂの水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）の寸法は、ホッパー３ａの粉末貯蔵部３ｂを除く部分のうち鉛直方向（Ｚ方向）の最下部の水平方向の寸法よりも大きい。粉末供給部３（ホッパー３ａ）では粉末貯蔵部３ｂにて平面積が大きいことにより、ホッパー３ａ内の粉末が下流側（ノズル２ｂ側）にスムーズに流れるよう、広い間口での保管ができる。

【0022】

粉末補給機２１は、たとえば配管５Ａにより、ホッパー３ａに接続されている。粉末補給機２１は、粉末供給システム２００において、ホッパー３ａを含む粉末供給部３に対して粉末が出入りする流れの上流側に配置される。

【0023】

ホッパー３ａおよび粉末補給機２１は、圧力調整機構２２に接続される。圧力調整機構２２は、ホッパー３ａ内の圧力と、粉末補給機２１内の圧力とが、たとえば時間変化せず一定となるように、ホッパー３ａ内の圧力と、粉末補給機２１内の圧力とを調整可能である。なおここでの圧力が一定とは、厳密に圧力が時間的に変化せずまったく同一の値である場合に限らず、圧力の時間変化量が、圧力の平均値に対して±１０％以内である場合を含むものとする。このことは以降においても同様である。

【0024】

圧力調整機構２２は、圧力調整機構本体２２ａ（以下「本体２２ａ」）と、加圧配管２２ｂとを含む。本体２２ａは、空気などの気体を供給（たとえばホッパー３ａ内への補給）する部分である。加圧配管２２ｂは、本体２２ａ内とホッパー３ａ内とを接続する配管と、本体２２ａ内と粉末補給機２１内とを接続する配管との２本配置されてもよい。すなわち圧力調整機構２２は、ホッパー３ａ内および粉末補給機２１内への気体の供給源である。

【0025】

本体２２ａは、ホッパー３ａと繋がるものと粉末補給機２１と繋がるものとが一体（同一物）であってもよいし、別体（別の物）であってもよい。すなわちホッパー３ａに繋がる本体２２ａと粉末補給機２１に繋がる本体２２ａとの２台を有してもよいし、１台のみの本体２２ａを有してもよい。

【0026】

本体２２ａから加圧配管２２ｂを介して、図２中の矢印Ｆで示すように、ホッパー３ａ内に気体が供給（補給）され、かつ粉末補給機２１内に気体が供給（補充）される。本体２２ａから供給される気体の流量が時々刻々調整される。この流れ込む気体により、本体２２ａは、ホッパー３ａ内の圧力と、粉末補給機２１内の圧力とを、たとえば時間変化せず一定になるように制御する。圧力調整機構２２は、送る気体の流量を調整することで、ホッパー３ａ内および粉末補給機２１内の圧力を調整できる。具体的には、圧力調整機構２２は、たとえば流量を一定にしたり、流量を増加または減少させたりできる。粉末補給機２１内およびホッパー３ａ内の圧力は、気体の流入量と流出量とが等しくなるよう制御されることにより、時間変化せず一定の状態となる。

【0027】

開閉弁２３は、ホッパー３ａ内と粉末補給機２１内とを繋ぐ部分である配管５Ａに設置されている。開閉弁２３は、配管５Ａにおける気体などの流通可能状態と、流通できない状態とを切り替える。すなわち開閉弁２３は、粉末補給機２１内からホッパー３ａ内へ粉末を補う補給時に、ホッパー３ａ内と粉末補給機２１内とが連続するよう開通（接続）されたオン状態となる。この状態が第１の状態である。また開閉弁２３は、粉末補給機２１内へ粉末を補う補充時に、ホッパー３ａ内と粉末補給機２１内とが遮断されたオフ状態となる。この状態が第２の状態である。

【0028】

以上述べたように、粉末供給システム２００は、ホッパー３ａ（粉末供給部３）に粉末が出入りする流れの上流側から下流側へ、粉末補給機２１、配管５Ａ（開閉弁２３）、ホッパー３ａ（粉末供給部３）、配管５、ノズル２ｂ（スプレーガン２）の順に部材が配置される。図２においては概ね左側から右側へ、粉末を流す構成となっている。

【0029】

開閉弁２３が開通（接続）された状態においては、粉末補給機２１は、ホッパー３ａ内に粉末を補給する。これはホッパー３ａ内と粉末補給機２１内との圧力差を一定に保ちながら、粉末補給機２１内からホッパー３ａ内に気体を含む粉末が補給されることでなされる。なおここでの圧力差が一定とは、厳密に圧力差が時間的に変化せずまったく同一の値である場合に限らず、圧力差の時間変化量が、ホッパー３ａの圧力の平均値に対して±１０％以内である場合を含むものとする。このことは以降においても同様である。

【0030】

開閉弁２３が開通（接続）された状態、たとえば配管５Ａに気体が流れる第１の状態では、ホッパ－３ａ内の圧力および粉末補給機２１内の圧力が一定に保たれる。このため、両者の圧力差は一定に保たれる。第１の状態では、粉末補給機２１内の一定の圧力値がホッパー３ａ内の一定の圧力値よりも大きい。この状態を維持しながら、粉末補給機２１内から配管５Ａを介してホッパー３ａ内へ粉末が流される。

【0031】

一方、開閉弁２３が閉じられた（遮断された）状態（たとえば配管５Ａに気体が流れない第２の状態）においては、粉末補給機２１内の圧力とホッパー３ａ内の圧力差が、第１の状態での圧力差と同じ値である必要はない。

【0032】

開閉弁２３の状態にかかわらず、粉末補給機２１内には加圧配管２２ｂにより気体が補充されてもよい。ホッパー３ａ内には加圧配管２２ｂにより気体が補給可能であってもよい。開閉弁２３の状態にかかわらず、溶射工程の原理上、ノズル２ｂ内には、ホッパー３ａ内よりも圧力が低くなるように負圧が発生する。この負圧により、矢印３２のように、ホッパー３ａ内の気体および粉末は配管５を介してノズル２ｂ側に引き込まれるように流れる。この気体が成膜装置１００（図１参照）の動作ガスとして機能する。負圧は、開閉弁２３の状態にかかわらず、時間変動が少ない。このため、ホッパー３ａ内の一定の圧力値により、ノズル２ｂ内とホッパー３ａ内との圧力差はほぼ一定に保たれる。特にホッパー３ａ内の圧力値が大気圧よりも大きいことが好ましい。このようにすれば、負圧を利用してホッパー３ａからノズル２ｂへの気体および粉末の流通がスムーズになる。

【0033】

その他、粉末供給システム２００は、粉末補充機構２４をさらに備えてもよい。粉末補充機構２４は、粉末補給機２１内に粉末を補充するための治具などの部材である。

【0034】

図３は、粉末補充機構および粉末容器を示す概略図である。図３においても、図の上下方向が概ねＺ方向である。ただし図３では図２よりやや上方から斜視している。図３を参照して、粉末補充機構２４は、粉末補給機２１内に粉末を補充するための円筒状の部材である。粉末補充機構２４は、たとえば、円筒形の粉末補充機構２４の内壁面２４ａおよび底面に囲まれた収納部（空間）を有している。粉末補充機構２４の底面には底突起部２４ｂが形成されている。底突起部２４ｂは底面からＺ方向の上側に延びており、中空の円筒形状を有している。

【0035】

粉末補給機２１への粉末の補充方法は次の通りである。補充すべき粉末を収め、上部にたとえばアルミニウム製のフィルムが蓋として貼り付けられた粉末容器２５が準備される。粉末容器２５が、天地反転した状態で、粉末補充機構２４の収納部に挿入され、収納部内を下降する。フィルムが底突起部２４ｂに接触した状態から、粉末容器２５がさらに下方に押し込まれる。すると底突起部２４ｂによって、フィルムが破られる。これにより粉末容器２５内の粉末が粉末補充機構２４内に入る。粉末補充機構２４内に入った粉末のうち底突起部２４ｂの内側の空洞部２４ｃに入ったものは、底突起部２４ｂから落下する。たとえば粉末補充機構２４を図２のように粉末補給機２１内の上側の領域（または粉末補給機２１の上面上）に設置することにより、落下した粉末を粉末補給機２１内に補充できる。

【0036】

粉末供給システム２００は、振動機構２６をさらに備えている。図２では、振動機構２６は粉末補給機２１の外側に配置されている。図２の振動機構２６は、接続部材５Ｂにより、粉末補給機２１の底部に接続するように図示されている。しかしこのような態様に限られない。たとえば振動機構２６は、粉末補給機２１の粉末補充機構２４に隣接する部分に接続されてもよい。振動機構２６は粉末補給機２１の外側に配置されてもよいが、粉末補給機２１の内側に配置されてもよい。振動機構２６は、粉末補給機２１を振動させてもよい。振動機構２６は、粉末補給機２１の本体に限らず、粉末補充機構２４を振動させてもよい。

【0037】

振動機構２６は、一般公知の振動用の電子部品などである。振動機構２６を備えることにより、たとえば粉末補充機構２４内に投入された粉末は、粉末補給機２１内にて下降し、スムーズに粉末補給機２１内に貯留される。振動機構２６が粉末補充機構２４を振動させれば、粉末補充機構２４内に投入された粉末を粉末補給機２１内の貯留部に振り落とす（粉末補給機２１内に補充する）効果が高められる。

【0038】

図２に示すように、ホッパー３ａ（粉末供給部３）は、電子天秤２７の上に設置されても良い。電子天秤２７は、ホッパー３ａ内の粉末の量を計測する。電子天秤２７は台車２８の上に設置されてもよい。また電子天秤２７は粉末補給機２１内の粉末の残量を計測可能であることがより好ましい。

【0039】

図２に示されないが、粉末供給システム２００は、ホッパー３ａ内および粉末補給機２１内の圧力を測定可能な圧力計を備えてもよい。

【0040】

粉末供給システム２００は制御システム２９を有することがより好ましい。制御システム２９は、第１の状態の途中に粉末補給機２１内の粉末の残量が減少し、粉末補給機２１内への粉末の補充が必要となった際に、自動的に開閉弁２３を閉じる（遮断する）。このとき制御システム２９は、ホッパー３ａ内の圧力の変化量および変化時間を最小限に留めるよう、粉末供給システム２００を制御する。具体的には、たとえば圧力調整機構２２からホッパー３ａ内に供給される気体の量を一時的に増加させる。また粉末補給機２１内を大気開放するために大気圧となるよう、圧力調整機構２２から粉末補給機２１内に供給される気体の量を調整する。

【0041】

＜作用効果の背景：従来例の説明＞
本実施の形態の考案に至った背景となる従来例およびその課題について改めて説明する。たとえば第１段階の従来技術では、粉末供給システムは、粉末補給機２１を有さず、図２のホッパー３ａに相当する粉末供給部３と、圧力調整機構２２とのみを有する。この場合、ホッパー３ａ内の圧力を一定にするために、圧力調整機構２２からホッパー３ａ内に気体が供給される。負圧によるノズル２ｂへの動作ガスおよび粉末の安定供給の観点から、常時ホッパー３ａ内を密閉し、ホッパー３ａ内に気体を供給する必要がある。しかしこの場合、外部から粉末を補給可能な場所はホッパー３ａのみである。このため粉末の補給時にはホッパー３ａ内を大気圧に開放する必要がある。このときホッパー３ａ内からノズル２ｂへの安定供給ができなくなる。つまりノズル２ｂへ時間的に連続、安定した粉末の供給は難しい。またたとえば容量が１２リットルのホッパー３ａを用いた場合、ノズル２ｂへの連続供給が可能な時間は８時間程度である。連続供給可能な時間をさらに延長する要請もある。

【0042】

そこで第２段階の従来技術では、粉末供給システムは、ホッパー３ａに加え、粉末補給機２１を有する。粉末補給機２１からホッパー３ａへ粉末が流動できる構成とする。第２段階では第１段階に比べて連続供給可能な時間が延長し、たとえば２４時間前後になる。粉末補給機２１を有する分だけ、粉末を収納可能な場所が増加し、装置全体の容量が拡張するためである。

【0043】

しかし第２段階においては粉末補給機２１およびホッパー３ａに気体を供給し、粉末補給機２１内の圧力値をホッパー３ａ内の圧力値よりも大きくする必要がある。このようにしなければ粉末補給機２１からホッパー３ａへ粉末が流動できない。また第２段階では粉末補給機２１とホッパー３ａとの配管５Ａに開閉弁２３を有さない。このため、粉末補給機２１内とホッパー３ａ内とが常時解放された状態（第１の状態に相当）となる。この場合、粉末補給機２１内に粉末を補充する際には、やはりホッパー３ａ内を含めていったん大気開放する必要が生じる。このため第１段階と同様に、ホッパー３ａ内からノズル２ｂへの安定供給ができなくなる。これにより、たとえばホッパー３ａ内の粉末がその上側と下側との間で状態が変わり、膜厚および膜質の変化をもたらす可能性がある。

【0044】

＜本実施の形態の作用効果＞
以上の従来例の課題を解決する観点から、本実施の形態に係る粉末供給システム２００は、ホッパー３ａと、粉末補給機２１と、圧力調整機構２２と、開閉弁２３とを備える。ホッパー３ａは、成膜装置１００に供給する粉末１０を貯蔵する。粉末補給機２１は、ホッパー３ａに接続され、ホッパー３ａ内との圧力差を一定に保ちながら、ホッパー３ａ内に粉末１０を補給する。圧力調整機構２２は、ホッパー３ａ内および粉末補給機２１内の圧力が一定になるように、ホッパー３ａ内の圧力と、粉末補給機２１内の圧力とを調整可能である。開閉弁２３は、ホッパー３ａ内と粉末補給機２１内とを繋ぐ部分に設置されている。

【0045】

ホッパー３ａに加えて粉末補給機２１を備え、さらにホッパー３ａ内と粉末補給機２１内とを繋ぐ部分に開閉弁２３を有する。このため粉末１０の補給時には開閉弁２３を閉じて第２の状態とするだけで、ホッパー３ａ内の圧力をほぼ一定に保つことができる。負圧によるホッパー３ａからノズル２ｂへの粉末１０の供給への影響を最小限にし、ホッパー３ａ内とノズル２ｂとの圧力差の変動を最小限にできる。つまりほぼ一定量の粉末１０をノズル２ｂへ供給する状態を維持しながら、粉末補給機２１内のみを大気開放し、そこへ粉末１０を補給できる。このためノズル２ｂへは時間的に連続して粉末１０を安定に供給できる。つまり時間的に連続して、誤差の少ない安定した量および質の粉末１０を供給できる。

【0046】

圧力調整機構２２により、粉末補給機２１内にホッパー３ａ内よりも高い一定の圧力が加えられる。このため両者の一定の圧力差を利用して、配管５Ａでの粉末の流量を一定にできる。したがって、時間的に連続して粉末を安定に供給できる。

【0047】

上記の粉末供給システム２００において、開閉弁２３は、粉末補給機２１内からホッパー３ａ内への粉末１０の補給時に、ホッパー３ａ内と粉末補給機２１内とが連続するよう開通された第１の状態となる。開閉弁２３は、粉末補給機２１内への粉末１０の補充時に、ホッパー３ａ内と粉末補給機２１内とが遮断された第２の状態となる。このようにすれば、第１の状態時には一定の圧力差を利用して、粉末補給機２１内からホッパー３ａ内へ、時間的に連続するように安定に粉末１０を供給できる。また第２の状態時には粉末補給機２１内のみ大気開放しつつ、ホッパー３ａ内からノズル２ｂへ、時間的に連続するように安定に粉末１０を供給できる。すなわち開閉弁２３の状態にかかわらず、ホッパー３ａ内からノズル２ｂへ、時間的に連続するように安定に粉末１０を供給できる。

【0048】

上記の粉末供給システム２００において、第１の状態と第２の状態との間の切り替え前後において、ホッパー３ａ内の圧力は一定である。具体的には、第１の状態時と第２の状態時との間で、ホッパー３ａ内の圧力は一定である。ただし上記と同様、圧力が一定とは、圧力の時間変化量が、圧力の平均値に対して±１０％以内である場合を含むものとする。また第１の状態から第２の状態への切り替え時、および第２の状態から第１の状態への切り替え時においても、ホッパー３ａ内の圧力はほとんど変化しない状態を保つことができる。後述するようにホッパー３ａ内の圧力がごく短時間僅かに圧力変化することもあるが、まったく圧力変化しないように制御することもできる。これにより、開閉弁２３の状態にかかわらず、ホッパー３ａ内からノズル２ｂへ、時間的に連続するように安定に粉末１０を供給できる。

【0049】

以上の作用効果について、次の図４を用いて総括する。図４は、本実施の形態に係る粉末供給システムの粉末供給時および粉末補給時での一連の工程と、各構成部材の状態とを示す一覧表である。

【0050】

図４を参照して、第１の状態（Ｓ１）では、粉末補給機２１内の圧力は一定値（たとえばＰ_２１）である。開閉弁２３は開通されている（接続されている）。ホッパー３ａ内の圧力は一定値（たとえばＰ_３ａ）である。ホッパー３ａへの圧力調整機構２２からの気体供給量Ｆ（図２参照）は一定値（たとえばＦ１）である。ノズル２ｂの負圧は一定である。ホッパー３ａの内圧とノズル２ｂの負圧とが一定のため、これらの差が一定となり、ノズル２ｂへの粉末１０の連続した安定供給ができる。

【0051】

粉末補給機２１内の粉末の量が減少し、粉末補給機２１内に粉末１０を補充するために第１の状態から第２の状態へと開閉弁２３を切り替える工程が（Ｓ２）である。工程（Ｓ２）では、粉末補給機２１内を大気圧に開放する。このため粉末補給機２１内の圧力は変化する。具体的には、粉末補給機２１内に供給された気体が排気される。開閉弁２３は接続されている（開いている）状態から遮断されている（閉じている）状態へと切り替わる。ホッパー３ａ内の圧力は、Ｐ_３ａより少し減少する場合がある。開閉弁２３の遮断により、粉末補給機２１内からの気体の供給がストップするためである。これに伴い、ホッパー３ａへの圧力調整機構２２からの気体供給量Ｆは増加する。一方、ノズル２ｂの負圧は工程（Ｓ２）においてもほぼ一定である。

【0052】

粉末補給機２１内に粉末１０を補充するときは、第２の状態（Ｓ３）である。第２の状態（Ｓ３）では、粉末補給機２１内の圧力は一定値（大気圧）である。開閉弁２３は遮断されている（閉じている）。ホッパー３ａ内の圧力は一定値（たとえばＰ_３ａ）である。ホッパー３ａへの圧力調整機構２２からの気体供給量Ｆ（図２参照）は一定値（たとえばＦ２）である。Ｆ２はＦ１よりも大きい。ホッパー３ａ内の圧力を第１の状態と同じ圧力にする観点から、粉末補給機２１内からの気体の供給がストップしている分を補うためである。ノズル２ｂの負圧は一定である。これにより、ホッパー３ａの内圧とノズル２ｂの負圧との圧力差は第１の状態（Ｓ１）の時と同じである。したがって、第１の状態（Ｓ１）の時と同様にノズル２ｂへの粉末供給が可能となる。

【0053】

粉末補充後（Ｓ４）、つまり粉末補給機２１への粉末１０の補充が完了した後、粉末１０のホッパー３ａへの補給を再開するまでの間は次の通りである。粉末補給機２１内の圧力は変化する。すなわち粉末補給機２１内の圧力は変化する。再び第１の状態での一定値Ｐ_２１に戻すために気体を粉末補給機２１内に大量に流し込むためである。開閉弁２３はこの時点では遮断されたままである。ホッパー３ａ内の圧力は一定値（たとえばＰ_３ａ）である。ホッパー３ａへの圧力調整機構２２からの気体供給量Ｆ（図２参照）は一定値（たとえばＦ２）である。ノズル２ｂの負圧は一定である。

【0054】

粉末補充後の粉末補給機２１への気体の大量供給が終了し、粉末補給機２１内の圧力がほぼＰ_２１に戻った後、再び第１の状態へと開閉弁２３を切り替える工程（Ｓ５）がなされる。このとき開閉弁２３を開き、配管５Ａへ気体が流出し始めることに伴い、粉末補給機２１内の圧力は一瞬変化する場合もある。しかしすぐ一定値Ｐ_２１に戻る。戻った後はほぼ一定であるため、図４では粉末補給機２１内の圧力は「一定Ｐ_２１」と記載している。開閉弁２３は遮断されている（閉じている）状態から接続されている（開いている）状態へと切り替わる。ホッパー３ａ内の圧力は、Ｐ_３ａより少し増加する場合がある。開閉弁２３の接続により、粉末補給機２１内からホッパー３ａ内への気体の流入が再開するためである。これに伴い、ホッパー３ａへの圧力調整機構２２からの気体供給Ｆは減少する。一方、ノズル２ｂの負圧は工程（Ｓ２）においてもほぼ一定である。ノズル２ｂの負圧は開閉弁２３の切り替え時、および第１の状態、第２の状態の時のすべてにおいて、常時一定に保たれる。このことは上記した通りである。

【0055】

以上のとおり、ホッパー３ａ内の圧力は、開閉弁を切り替える工程（Ｓ２，Ｓ５）において一定値Ｐ_３ａに対し多少変化すなわち増減する場合がある。しかし当該圧力の変化を極力短時間で済ませさえすれば、基本的には全工程を通じてホッパー３ａ内の圧力を常時一定にすることができる。

【0056】

なお工程（Ｓ２）において制御システム２９を動作させ、ホッパー３ａ内への気体の供給量が減少すると同時にその減少分だけ圧力調整機構２２からホッパー３ａ内への気体の供給量を増加させるよう制御されてもよい。このようにすれば、工程（Ｓ２）においてもホッパー３ａ内の圧力を全く変化させずに、ノズル２ｂへ粉末１０をより安定に供給できる。工程（Ｓ５）においても同様に、制御システム２９を動作させ、ホッパー３ａ内への気体の供給量が増加すると同時にその増加分だけ圧力調整機構２２からホッパー３ａ内への気体の供給量を減少させるよう制御されてもよい。これにより粉末供給システム２００の性能がさらに向上する。したがって結果的に、ホッパー３ａ内の圧力値を全ての工程間で常時一定にすることができる。

【0057】

今回開示された実施の形態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。矛盾のない限り、今回開示された実施の形態中に記載される少なくとも２つの特徴を組み合わせてもよい。

【0058】

以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。
（付記１）
成膜装置に供給する粉末を貯蔵するホッパーと、
前記ホッパーに接続され、前記ホッパー内との圧力差を一定に保ちながら、前記ホッパー内に前記粉末を補給する粉末補給機と、
前記ホッパー内および前記粉末補給機内の圧力が一定になるように、前記ホッパー内の圧力と、前記粉末補給機内の圧力とを調整可能な圧力調整機構と、
前記ホッパー内と前記粉末補給機内とを繋ぐ部分に設置された開閉弁とを備える、粉末供給システム。

【0059】

（付記２）
前記開閉弁は、前記粉末補給機内から前記ホッパー内への前記粉末の補給時に、前記ホッパー内と前記粉末補給機内とが連続するよう開通された第１の状態となり、前記粉末補給機内への前記粉末の補充時に、前記ホッパー内と前記粉末補給機内とが遮断された第２の状態となる、付記１に記載の粉末供給システム。

【0060】

（付記３）
前記第１の状態と前記第２の状態との間の切り替え前後において、前記ホッパー内の圧力は一定である、付記２に記載の粉末供給システム。

【0061】

（付記４）
前記圧力調整機構は、前記ホッパー内および前記粉末補給機内に気体を流すことにより、前記ホッパー内の圧力と、前記粉末補給機内の圧力を制御する、付記１～３のいずれか１項に記載の粉末供給システム。

【0062】

（付記５）
前記粉末補給機内に前記粉末を補充する粉末補充機構をさらに備える、付記１～４のいずれか１項に記載の粉末供給システム。

【0063】

（付記６）
前記粉末補給機を振動させる振動機構をさらに備える、付記５に記載の粉末供給システム。

【0064】

（付記７）
前記ホッパーには、前記粉末を出力可能な粉末貯蔵部が含まれ、
前記粉末貯蔵部は、水平方向の寸法が、前記ホッパーの前記粉末貯蔵部を除く部分のうち鉛直方向の最下部の水平方向の寸法よりも大きい、付記１～６のいずれか１項に記載の粉末供給システム。

【符号の説明】

【0065】

１ マスク治具、２ スプレーガン、２ａ スプレーガン本体部、２ｂ ノズル、２ｃ ヒータ、３ 粉末供給部、３ａ ホッパー、３ｂ 粉末貯蔵部、４ ガス供給部、５，５Ａ，６ 配管、５Ｂ 接続部材、７ バルブ、８ 圧力センサ、９ 温度センサ、１０ 粉末、２０ 基材、２１ 粉末補給機、２２ 圧力調整機構、２２ａ 圧力調整機構本体、２２ｂ 加圧配管、２３ 開閉弁、２４ 粉末補充機構、２４ａ 内壁面、２４ｂ 底突起部、２４ｃ 空洞部、２５ 粉末容器、２６ 振動機構、２７ 電子天秤、２８ 台車、２９ 制御システム、３０，３１，３２ 矢印、１００ 成膜装置、２００ 粉末供給システム。

【要約】

粉末供給システム（２００）は、ホッパー（３ａ）と、粉末補給機（２１）と、圧力調整機構（２２）と、開閉弁（２３）とを備える。ホッパー（３ａ）は、成膜装置に供給する粉末を貯蔵する。粉末補給機（２１）は、ホッパー（３ａ）に接続され、ホッパー（３ａ）内との圧力差を一定に保ちながら、ホッパー（３ａ）内に粉末を補給する。圧力調整機構（２２）は、ホッパー（３ａ）内および粉末補給機（２１）内の圧力が一定になるように、ホッパー（３ａ）内の圧力と、粉末補給機（２１）内の圧力とを調整可能である。開閉弁（２３）は、ホッパー（３ａ）内と粉末補給機（２１）内とを繋ぐ部分に設置されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】