JP3107972B2 - 微粒子分散装置 - Google Patents

微粒子分散装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、微粒子を基板上に分散
させるための装置に関するもので、特に、液晶表示素子
における基板上にギャップスペーサを分散させる装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示素子は概ね図１４に示すよう
に、液晶層１４０を２枚のガラス基板１４１，１４２で
挟み込むことにより概略構成される。そして、その液晶
層１４０の厚み（セルギャップ）ｇは使用する液晶の種
類などにより設定される（通常、５μm程度）が、実際
に製造されたものがこの設定値とずれると、表示した際
にコントラストムラや色ムラなどが生じるおそれがあ
る。
【０００３】そこで、このセルギャップｇを精度よく一
定の幅とするために、設定するセルギャップとほぼ等し
い直径を有する樹脂性の微粒子であるギャップスペーサ
が用いられる。即ち、図１５に示すように、液晶層を挟
み込む両基板１４１，１４２間にギャップスペーサ２
４，２４，・・・を介在させておくことにより、セルギャ
ップｇの厚みを一定に保つものである。従って、ギャッ
プスペーサ２４を均一に基板上に分散させることは、セ
ルギャップの制御ないし液晶表示素子の品質の向上を図
る上で非常に重要なことである。
【０００４】従来から、基板１４１，１４２間にギャッ
プスペーサ２４を介在させる装置としては、図１６に示
すような微粒子分散装置１４３が知られている。この微
粒子分散装置１４３を使用するには、まず、一方の基板
１４２を分散装置１４３のボックス１４４内の下部の所
定の位置にセットし、密閉する。次に、液体フロン等の
溶剤１４５中に単分散させたギャップスペーサ２４をボ
ックス１４４の上部に設けられているノズル１４６から
噴出させる。ノズル１４６から噴出されたギャップスペ
ーサ２４はボックス１４４の内部を浮遊しながら落下
し、基板１４２に到達し、基板１４２に付着する。この
際、ノズル１４６から噴出されたギャップスペーサ２４
は、ボックス１４４内の落下と共に拡散することで、基
板１４２上に分散される。
【０００５】この装置を用いて複数の基板上にギャップ
スペーサ２４を次々と分散させる際は、上記のようにし
てギャップスペーサ２４を付着させた基板１４２をボッ
クス１４４内から取り出し、排気口１４７からボックス
１４４内に残存しているギャップスペーサ２４を取り除
いた後に、新たな基板をボックス１４４内にセットし、
再び上記操作を繰り返す。なお、図１６に示すように、
ノズル１４６内においてギャップスペーサ２４と流速の
速いＮ2ガスを混合することにより、ギャップスペーサ
２４の落下速度を高めることなどもなされる。こうして
表面上にギャップスペーサ２４の分散された基板１４２
には、そのギャップスペーサ２４が間に挟まるように他
方の基板１４１を重ね合わせてシール印刷をし、液晶を
封入することで、セルギャップｇが設定値とされた図１
４に示すような液晶表示素子が組み立てられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記微
粒子分散装置１４３であると、ギャップスペーサ２４の
分散はボックス１４４内の浮遊、拡散によるものなの
で、分散状態を制御することが困難である。例えば、基
板１４２上の付着箇所を必要に応じて部分的にするなど
の制御をすることなどができない。また、基板１４２上
に一定量のギャップスペーサ２４を付着させるために、
基板１４２を取り替える毎にボックス１４４内に残存す
るギャップスペーサ２４を排気、除去し、棄却している
ので、ギャップスペーサ２４の使用効率が甚だ低い。現
状では、ボックス１４４内に噴出させたギャップスペー
サ２４の６％程度、多くとも１８％程度しか基板１４２
上に付着して有効利用されていない。
【０００７】また、ノズル１４６からギャップスペーサ
２４を噴出させる際に用いる溶剤１４５には液体フロン
が好んで用いられていたが、近年特に、フロンは環境問
題などのために使用することが望まれず、代りに水を用
いることが試みられている。しかし、水を用いるとギャ
ップスペーサ２４の凝集が多発し、基板１４２上にギャ
ップスペーサ２４を分散させて付着することが困難とな
っている。さらに、水であると、液体フロン等と異な
り、蒸発に長時間を要し、この対策として、微粒子分散
装置１４３にヒータ等を設けたり、ボックス１４４内に
送風機を設ける等を施すことも考えられるが、これはコ
ストが増加するばかりか、効率の改善の程度が小さい。
【０００８】また、上記装置であると、微粒子の落下中
に不適当な気流の作用を防ぐために落下する微粒子を囲
むボックス１４４を用いることが必須であり、かつギャ
ップスペーサ２４を分散させるために、ノズル１４６か
ら基板１４２迄の距離Ｈ’をある程度確保する必要があ
り、その為、微粒子分散装置１４３の小型化を図ること
ができないでいた。図示した微粒子分散装置１４３であ
ると、高さＨ’は１ｍ程度のものとなる。また、ギャッ
プスペーサ２４を自然落下させる上に、一回の操作毎に
基板１４２を取り替え、ギャップスペーサ２４を噴出
し、排気処理するなどのバッチ処理であるため、工業生
産的には、生産速度が遅い（ギャップスペーサ２４の落
下だけで約２０分を要する）上に、コストが嵩むもので
ある。
【０００９】また、微粒子を収容する筒状体に微細な孔
を穿設し、微粒子を吐出する手段であると、微粒子どう
しの凝集や、吐出させる孔に設けた弁などの表面に微粒
子が付着したりして、目詰りが起きやすい。そこで、こ
の不具合を解消するために、その筒状体内に圧空を供給
し、微粒子を強制的に吐出させることも考えられるが、
微粒子の凝集のために、空気だけが通る道筋（ラットト
ンネル）ができてしまい、微粒子を良好に吐出させるこ
とはできないでいた。
【００１０】本発明は前記課題を解決するためになされ
たもので、基板上に微粒子を分散させる微粒子分散装置
であって、その分散状態を制御できる上に、微粒子を流
動化し、微粒子の使用効率を高め、微粒子の凝集などに
よる分散不良を改善し、作業時間の短縮やコストダウン
を図ることを目的としてなされたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の微粒子分散装置
は、筒状体と、該筒状体の底部に設けられた漏斗ノズル
と、該漏斗ノズルの内壁との間に微粒子の粒径よりも大
きい間隙を確保して配置される間隙形成体を有した弁手
段とを具備し、間隙形成体又はそれと漏斗ノズルの振動
と共に、漏斗ノズル内に収容されている微粒子が前記間
隙を通過して漏斗ノズルの先端から吐出される構成とさ
れ、前記筒状体の内部の圧力変化により、前記間隙形成
体が振動される構成とされたことを特徴とするものであ
る。
【００１２】この際、筒状体の内部の圧力変化により、
間隙形成体を振動させることが重要である。
【００１３】さらに、筒状体の内部の圧力を調整する圧
力調整手段が設けられていることが好ましい。
【００１４】また、筒状体の内部にパルスエアを供給す
ることにより、筒状体内の圧力変化を起こす構成である
ことが好ましい。
【００１５】また、筒状体内が圧力を伝達し得る隔膜に
より複数の室に区分けし、圧力調整手段の接続された室
と、微粒子が収容される室とが異なる室とすることも望
まれる。
【００１６】また、弁手段を球状体とすることもでき
る。
【００１７】また、弁手段に加振手段が設けられている
ことが好ましい。
【００１８】また、漏斗ノズルに加振手段が設けられて
いることが好ましい。
【００１９】さらに、その加振手段に、高周波電流の印
加される圧電素子が用いられることが好ましい。
【００２０】また、漏斗ノズルの先端部には、更に他の
ノズルが設けられていることが好ましい。
【００２１】さらにまた、漏斗ノズルの先端部に、吐出
される微粒子の量を測定する粒子量モニタが設けられて
いることが好ましい。
【００２２】また、微粒子が吐出されるノズルの内径が
５００μm以下であり、かつ微粒子の粒径が１０μm以下
であることが望まれる。
【００２３】尚、漏斗ノズルの先端部に設ける他のノズ
ルの長さは５mm以上であることが好ましい。
【００２４】また、本発明においては、微粒子が、液晶
表示素子の基板間に介在されるギャップスペーサのとき
に最適である。
【００２５】また、間隙形成体または漏斗ノズルの表面
に、間隙を構成するための断差部が設けられていること
が好ましい。
【００２６】
【作用】上記本発明の構成の微粒子分散装置によれば、
弁手段及び又は漏斗ノズルが振動することによる相対振
動によって、弁手段の間隙形成体と漏斗ノズルの間隙近
傍の微粒子に流動性を与え、間隙形成体と漏斗ノズルの
間隙に微粒子を進入しやすくし、さらに、パルス状のエ
ア圧変化により、間隙部の微粒子を弁部以下のノズルに
分散させながら、移動させるもので、漏斗ノズルの内方
に収容されている微粒子が少しづつ漏斗ノズルの先端か
ら吐出されるもので、微粒子が凝集されていない分散状
態の良好な微粒子を基板等の表面上に散布することがで
きる。
【００２７】また、微粒子を液体フロンや水などの溶剤
中に分散させておくものではないので、環境上好まし
く、また溶剤をとばすための設備を要するものでもない
ので、小型化およびコストダウンを図ることができる。
【００２８】さらに、この本発明の装置によれば、微粒
子を自然落下による拡散に頼ることなく微粒子を分散さ
せることができるので、ノズルと、微粒子を付着させる
基板との間の距離を非常に狭めることができる。したが
って、微粒子を付着させる面積を小さくすることもで
き、基板上の任意の場所にのみに微粒子を付着させるこ
とが可能となる。ノズルから吐出された微粒子の多く
を基板上に付着させることができ、微粒子の使用効率が
向上する。装置の小型化を飛躍的に高めることができ
る。微粒子の分散、付着にかかる作業時間が大幅に削
減できる。微粒子を付着させる基板を取り替える毎に
残存微粒子を排気、除去する工程を要しないことから
も、微粒子の使用効率の向上と作業時間の短縮をより達
成することができ、また量産性が向上する。
【００２９】微粒子は、非常に狭い間隙を高速流に乗じ
て吐出されることからも、微粒子はより分散されて吐出
される。
【００３０】微粒子は、微粒子分散装置内に収容されて
いるときも、揺動されるので、収容時からもその凝集が
抑制される。
【００３１】弁手段を振動させるのに、筒状体の内部の
圧力変化を利用するものであると、簡易かつ高効率で微
粒子の吐出、分散を行なうことができる。また、弁手段
によって微粒子の吐出を停止しようとするときに、筒状
体内が負圧となることにより、弁手段を通過したばかり
の不要な微粒子を筒状体の方に引き戻すことができ、過
剰な微粒子の吐出を低減することができる。
【００３２】この際、圧力変化に、そのための圧力調整
手段を設けることによって、圧力変化の制御を容易にす
ることができ、もって、微粒子の吐出の調整をより正確
にすることができる。
【００３３】この際、パルスエアの供給により、圧力変
化を生じさせることで、微粒子の吐出をより良好に行な
うことができる。
【００３４】筒状体の内部に圧力変化を生じさせて、微
粒子を吐出させる際に、筒状体内を圧力を伝達し得る隔
膜により複数の室に区分けし、少なくとも圧力調整手段
の接続された室と、微粒子が収容される室とを異なる室
とすることにより、微粒子が圧力調整手段に向けて逆流
するなどの不具合を解消することができる。
【００３５】また、弁手段を球状体のものとしたもので
あると、非常に簡易な構成とすることができ、装置のコ
ストダウンに大きく貢献する。
【００３６】弁手段に加振手段を設けることによって、
微粒子の吐出量の高精度化を図ることができる。
【００３７】同様に、漏斗ノズルに加振手段を設けるこ
とによっても微粒子の吐出量の高精度化を図ることがで
きる。
【００３８】この際、加振手段に、高周波電流の印加さ
れる圧電素子を用いることによって、装置の大型化、複
雑化、大幅なコスト増加を招くことなく、微粒子の吐出
量の調整を良好に行なうことができる。
【００３９】漏斗ノズルの先端部に、更に別のノズルを
設けることによって、微粒子をより高速度で吐出させる
ことが可能となり、単分散させて、微粒子の分散状態を
より向上させることができるようになる。特に、漏斗ノ
ズルの先端部に設けるノズルの長さを５mm以上とするこ
とにより、これらの作用を高めることができる。
【００４０】漏斗ノズルの先端部に、吐出される微粒子
の量を測定する粒子量モニタを設け、得られる吐出量デ
ータをフィードバックすることにより、常時、微粒子の
吐出量を適当量に調整することができる。
【００４１】本発明の装置は、微粒子の粒径が１０μm
以下のものであるときに特に適しており、この際には微
粒子が吐出されるノズルの内径を５００μm以下とした
ものが好適である。
【００４２】本発明の装置は、微粒子が、液晶表示素子
の基板間に介在されるギャップスペーサであるときに特
に好適なものといえる。
【００４３】また、間隙形成体または漏斗ノズルの表面
に、間隙を構成するための断差部を設けることによっ
て、微粒子の通過する間隙の最低限の広さを確保するこ
とができ、また、間隙形成体を漏斗ノズルの中央に位置
させることができるので、適当量の微粒子をより一定し
て吐出させることができるようになる。
【００４４】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面を参照して説
明するが、本発明がそれら実施例に限定されて解釈され
ないことは勿論のことである。 〔実施例１〕実施例１の微粒子分散装置を図１に示す。
図１に示す微粒子分散装置１０は、円筒状の筒状体１２
と、その筒状体１２の底部に筒状体１２と一体に形成さ
れた漏斗ノズル１４と、漏斗ノズル１４の内方に配置さ
れた球状体である弁手段１６とを具備して概略構成され
ている。
【００４５】漏斗ノズル１４は先細りした擂鉢状のもの
で、この例では筒状体１２と一体に形成されているが、
筒状体１２とは別部材のものを筒状体の底部に接合させ
たものであっても良い。球状体である弁手段１６は、そ
の大きさ、材質は、用いる微粒子の性状に応じて適宜設
定されるものであるが、材質は、ＳＵＳなどが好適に用
いられる。
【００４６】筒状体１２の上部は密閉されると共に、圧
力調整手段１８が接続される。この例の圧力調整手段１
８は、筒状体１２の内部に断続的に空気を送排気するも
ので、筒状体１２内の圧力を変化させる。５Ｈｚ〜３０
Ｈｚの周期のパルス空気が供給されることが好適であ
る。圧力調整手段には通常一般に用いられるコンプレッ
サ等が適用できる。漏斗ノズル１４の内方であって、弁
手段１６の周囲には、多量の微粒子２４が収容される。
さらに、漏斗ノズル１４の先端部には、微粒子２４を表
面上に分散させる基板２２に向けられた細管ノズル２０
が設けられている。細管ノズルによって微粒子の吐出速
度を高めることができ、その長さは５mm以上とすること
が望ましい。また、本実施例の装置を液晶表示素子の基
板間に介在されるギャップスペーサ用の分散装置として
用いる場合、通常、そのギャップスペーサの粒径は１０
μm以下であるが、その際には、細管ノズルの内径は５
００μm以下のものとすることが好ましい。
【００４７】この実施例の微粒子分散装置１０を用いる
には、まず、圧力調整手段１８により、筒状体１２内の
気圧を低下せしめる。すると、筒状体１２内の負圧によ
って弁手段１６が僅かに上昇し、漏斗ノズル１４の内壁
と弁手段１６の間に弁手段１６を中心とする横断面が円
環状の間隙２１が形成される。この上昇の程度は、筒状
体１２内の負圧量に応じてなされるもので、圧力調整手
段１８を制御することにより適宜調整される。
【００４８】漏斗ノズル１４の内壁と弁手段１６の間に
形成される間隙２１は、微粒子単体の大きさ（直径）よ
りも僅かに大きい程度のものとされる。即ち、間隙の距
離が、微粒子の大きさよりも小さいと、微粒子が間隙２
１を通過することができず、微粒子の大きさの２倍以上
であると、微粒子が凝集した状態で吐出され、分散状態
が悪化するおそれがあるからである。例えば、微粒子２
４が液晶表示素子のギャップスペーサである場合など
で、その単体の直径が５μmだとすれば、間隙２１が形
成された際の弁手段１６と漏斗ノズル１４の距離ｄは７
μm程度であることが望ましい。また、この間隙の広さ
を狭くすることにより、微粒子をより高速にして吐出さ
せることが可能となる。微粒子を高速で吐出させること
により、微粒子の凝集をより防止することができるよう
なる。また、微粒子の吐出量は間隙２１の広さにより左
右されるが、その間隙２１の広さは筒状体内の圧力と、
弁手段および漏斗ノズル内壁の形状などにより調整され
る。
【００４９】こうして、弁手段１６と漏斗ノズル１４の
間に微粒子が通過し得る距離ｄの間隙２１が形成される
と、微粒子２４がその円環状の間隙２１を通過して細管
ノズル２０内を通り、その先端から吐出されて基板２２
上に軟衝突し、分散されて付着する。
【００５０】そして、間隙２１には、微粒子２４が通過
すると共に、外側に向けて高速の気流が発生し、その高
速流による負圧によって弁手段１６も下方に吸い付けら
れ、漏斗ノズル１４の内壁に押し付けられるようにな
る。よって、間隙２１の広さの狭まりと共に、気流の流
速の減速も相俟って微粒子２４が間隙２１に詰り、間隙
２１が閉塞され、微粒子２４が漏斗ノズル１４の先端か
ら吐出されなくなる。その後、漏斗ノズル１４の内壁に
押し付けられていた弁手段１６が、漏斗ノズル１４の内
壁及び又は弁手段１６のもつ弾性力により漏斗ノズル１
４の内壁から離間し、再び間隙２１が形成され、微粒子
２４が吐出されるようになる。こうした間隙２１の形成
と閉塞の繰り返しにより、微粒子２４が凝集されずに基
板に向けて吐出される。
【００５１】この実施例の微粒子分散装置１０である
と、微粒子２４が通過する弁手段１６と漏斗ノズル１４
の内壁の距離が微粒子２４が１つづ通過し得る距離であ
るので、微粒子が凝集することなく分散されてノズルの
先端から吐出されるので、基板上での分散状態が良好で
ある。また、微粒子の分散を微粒子の自然落下による浮
遊、拡散に頼るものではないので、微粒子を吐出するノ
ズルの先端を基板に極めて近づけることができる。した
がって、必要に応じて基板上に部分的に微粒子を形成す
るなどの制御が可能となる。例えば、この微粒子分散装
置１０を液晶表示素子のギャップスペーサ分散装置とし
て用いた場合、ノズル２０の先端と基板２２の距離ｈを
１０mm程度とすることができ、また散布範囲ｗを１０mm
程度とすることができる。したがって、基板にそりなど
がある場合に、部分的に微粒子を多く付着させたり、ま
たは少量にするなどの調整を行い、任意の場所に任意の
密度の微粒子を付着させることができる。
【００５２】また、細管ノズル２０が設けられているこ
とにより、微粒子２４をより高速流中で分散させること
ができる上に、吐出させる微粒子をより微量にしたり、
また吐出範囲をより狭小化することができ、任意の面密
度分布散布性が向上する。
【００５３】また、収容されている微粒子は、内部の圧
力の変化によって、たえず揺動されるので、収容時の凝
集を抑制することができる。
【００５４】また、微粒子を浮遊させるものでなく、か
つノズルと基板の距離が近いことから、吐出した微粒子
の殆どを有効に基板上に分散させることができ、微粒子
の使用効率が極めて高い。さらに、微粒子が凝集するこ
とがないので、微粒子を溶剤中に分散させておく必要が
なく、液体フロンは勿論、水をも用いる必要がない。従
って、環境上、問題がないばかりでなく、ヒータや送風
機等の設備も要せず、極めて簡易な構成で、かつ小型化
とコストダウンを図ることができる。また、微粒子の分
散のためにノズルと基板の間に距離を設ける必要がない
ことからも、いっそうの小型化を図ることができる。ま
た、基板を取り替える毎に、残存微粒子の排気等の処理
を施す必要がなく、よって微粒子の分散にかかる作業時
間が短いばかりでなく、連続操作が可能であり、工業生
産上、非常に有益である。
【００５５】〔実施例２〕図２に示す微粒子分散装置２
６は、円筒状の筒状体２８と、その筒状体２８の底部に
筒状体２８と一体に形成された漏斗ノズル３０と、漏斗
ノズル３０の内方に配置された弁手段３２とを具備して
概略構成されている。
【００５６】この微粒子分散装置２６においては、弁手
段３２は、圧電素子３３と、圧電素子３３の一端に設け
られた半球状の間隙形成体３４と、圧電素子３３の他端
に設けられた圧電素子支持部材３６とで概略構成されて
いる。圧電素子３３は２つの役割をもつ。まず、１つ目
は、印加電圧を調整して間隙を調整することである。次
に、２つ目は、先の調整電圧をバイアスとして、微小振
幅の高周波駆動を行い、弁部近傍の微粒子を流動化す
る。この微小振幅振動は、球体支持部または漏斗ノズル
を加振して、微粒子流動化に適した振動する振動モード
で共振させる。これにより、僅かな電圧変化で流動化が
実現できる。加振手段である圧電素子３３は電圧を印加
することにより上下に微小伸縮を繰り返すもので、圧電
素子３３による間隙形成体３４の振動によって、間隙形
成体３４の周部にある微粒子に流動性が付与される。
【００５７】圧電素子３３には図示しない電極が設けら
れ、その電極は筒状体２８の上部に設けられた圧電素子
コントローラ３８と、圧電素子支持部材３６内を通る配
線にて接続されている。圧電素子コントローラ３８は、
圧電素子の振動を制御するもので、その振幅、周期等を
設定する。また、本実施例においては、漏斗ノズル３０
は、ＳＵＳなどからなるコーンで形成されている。ま
た、その漏斗ノズル３０の外周面には、加振手段として
圧電素子４０が添設されている。この圧電素子４０は、
漏斗ノズル３０を振動させるもので、図示していないが
そのための電極や圧電素子コントローラが配備される。
【００５８】筒状体２８の上部側壁には、図示しない圧
力調整手段からのパルスエアが流入されるエア流入口４
６が形成されている。筒状体２８の内部には、圧力調整
手段から断続的に空気が送排気され、筒状体２８内の圧
力を変化させられる。漏斗ノズル３０の内方であって、
弁手段３２の周囲には、多量の微粒子２４が収容され
る。さらに、漏斗ノズル３０の先端部には、微粒子２４
を表面上に分散させる基板２２に向けられた細管ノズル
２０が設けられている。細管ノズル２０は細径とするこ
とにより（例えば、内径２００μm）、微粒子の吐出速
度を速めることができる。
【００５９】また、筒状体２８の側壁には、圧力センサ
４２が設けられている。圧力センサ４２は、筒状体２８
内部の圧力を検知するもので、圧力センサ４２によって
得られる情報を圧力調整手段にフィードバックをするこ
とにより、筒状体２８内の圧力を常に適当な圧力に保っ
ておくことができる。
【００６０】また、本実施例の微粒子分散装置２６にお
いては、細管ノズル２０に、粒子量モニタ４４が設けら
れている。粒子量モニタ４４は、細管ノズル２０内を通
過する微粒子２４の量を検出するもので、この粒子量モ
ニタ４４から得られる情報を圧電素子コントローラ又は
圧力調整手段にフィードバックすることにより、基板２
２への微粒子２４の分散量を常に適当に保つことができ
る。
【００６１】この実施例の微粒子分散装置２６を用いる
には、まず、圧電素子３３，４０を振動させる。する
と、微粒子に流動性が付与され、漏斗ノズル３０の内壁
と弁手段３２の間隙形成体３４との間に間隙形成体３４
を中心として形成される円環状の間隙２１内に微粒子が
入り込みやすくなる。尚、この間隙２１の広さは、圧力
調整手段、圧電素子コントローラ等により適宜制御され
る。
【００６２】こうして、弁手段３２の間隙形成体３４と
漏斗ノズル３０の間に微粒子が通過し得る距離の間隙２
１が形成され、微粒子２４がその間隙２１を通過して細
管ノズル２０内を通り、その先端から吐出されて基板２
２上に分散されて付着する。その後も、圧力調整手段に
よる筒状体２８内の圧力変化と、圧電素子３３，４０の
振動に伴って、周囲の微粒子が流動して間隙に移動す
る。従って、筒状体２８内の圧力変化と、圧電素子３
３，４０の振動に伴い、漏斗ノズル３０の内方に収容さ
れている微粒子２４は、凝集することなく、高速に間隙
２１を通り抜け、吐出される。
【００６３】この実施例の微粒子分散装置２６である
と、上記実施例１の微粒子分散装置１０と同様に、微粒
子２４が凝集することなく分散されてノズルの先端から
吐出されるので、基板上での分散状態が良好である。ま
た、微粒子の分散を微粒子の自然落下による浮遊、拡散
に頼るものではないので、微粒子を吐出するノズルの先
端を基板に極めて近づけることができる。したがって、
必要に応じて基板上に部分的に微粒子を形成するなどの
制御が可能となる。
【００６４】また、収容されている微粒子は、内部の圧
力の変化に加えて、圧電素子３３が振動するので、たえ
ず揺動され、収容時の凝集を抑制することができる。
【００６５】また、微粒子を浮遊させるものでなく、か
つノズルと基板の距離が近いことから、吐出した微粒子
の殆どを有効に基板上に分散させることができ、微粒子
の使用効率が極めて高い。また、微粒子が凝集すること
がないので、微粒子を溶剤中に分散させておく必要がな
く、液体フロンは勿論、水をも用いる必要がない。従っ
て、環境上、問題がないばかりでなく、ヒータや送風機
等の設備も要せず、極めて簡易な構成で、かつ小型化と
コストダウンを図ることができる。また、微粒子の分散
のためにノズルと基板の間に距離を設ける必要がないこ
とからも、いっそうの小型化を図ることができる。さら
にまた、基板を取り替える毎に、残存微粒子の排気等の
処理を施す必要がなく、よって微粒子の分散にかかる作
業時間が短いばかりでなく、連続操作が可能であり、工
業生産上、非常に有益である。
【００６６】また、本実施例においては、粒子量モニタ
４４が設けられていることにより、付着させる微粒子の
過剰もしくは不足を防止することができる。
【００６７】なお、図２に示した微粒子分散装置２６で
あっては、間隙形成体３４及び漏斗ノズル３０のそれぞ
れに圧電素子３３，４０が設けられているが、圧電素子
３３または圧電素子４０のいずれかだけが設けられてい
る構成とすることも良い。
【００６８】〔実施例３〕図３に示す微粒子分散装置４
８は、円筒状の筒状体５０と、その筒状体５０の底部に
設けられた漏斗ノズル５６と、その漏斗ノズル５６の内
方に配置された弁手段５８とから概略構成される。筒状
体５０は、筒状上体５２と筒状下体５４とがボルト６０
にて接合されてなる。擂鉢状の漏斗ノズル５６は、筒状
下体５４の底部に、装着リング６２で挟まれるようにし
てボルト６４にて固定される。
【００６９】この実施例においては、弁手段５８は、漏
斗ノズル５６の内壁に近接し、その間に間隙を形成する
間隙形成体６６と、加振手段として、その間隙形成体６
６の設けられた加振用圧電素子６８及び高さ調整用圧電
素子７０と、ダイヤフラム７２とから概略構成されてい
る。間隙形成体６６としては、微粒子２４が通過し易い
ように、表面が滑らかであることと、少なくとも微粒子
２４よりも硬質なものであれば、どのようなものであっ
てもよい。
【００７０】高さ調整用圧電素子７０は、筒状下体５４
にボルト７６で固定された横架部材７４に支持されてい
る。高さ調整用圧電素子７０は、加振用圧電素子６８よ
りも変位の大きいもので、間隙形成体６６と漏斗ノズル
５６の内壁の間隙の広さを適宜調整する。この微粒子分
散装置を液晶表示素子のギャップスペーサの分散装置と
して用いる場合、加振用圧電素子６８の変位は、約１〜
３μm、高さ調整用圧電素子の変位は、約１７.５μmの
ものが好適である。ダイヤフラム７２は、圧力を伝達し
得る隔膜（厚さ１mm程度のものが好適である）であっ
て、ゴム等の弾性材料からなり、上下方向に撓むことに
より、ダイヤフラム７２の上部の上室７８の圧力に応じ
てダイヤフラム７２の下部の下室８０の圧力を変化させ
る。
【００７１】筒状上体５２の上部には、流入口８１の形
成されたエアアタッチメント８２が設けられている。エ
アアタッチメント８２には筒状体５０内にパルスエアを
送排気する圧力調整手段（図示略）が取り付けられる。
下室８０の側壁には、微粒子補充口８３が形成されてお
り、微粒子分散装置４８を使用するときには、微粒子補
充口８３は栓体８４で封止されているが、微粒子を筒状
体５０内に補充するときには、栓体８４を取り、微粒子
補充口８３から内部に適量の微粒子を補充し、そして栓
体８４で封止する。
【００７２】この実施例３の微粒子分散装置４８を用い
るには、圧電素子７０，６８を振動させると共に、エア
アタッチメント８２に取り付けられた圧力調整手段によ
り、、ダイヤフラム７２を振動させて下室８０内を負圧
とし、間隙形成体６６の周囲の微粒子に流動性を付与す
る。この際、変位の小さい加振用圧電素子６８は、微粒
子の大きさ、材質に合わせて、流動性付与のための振動
数、振幅を主として調整することができ、変位の大きい
高さ調整用圧電素子７０は主として間隙の広さを調整す
ることができる。また、これらの圧電素子６８，７０は
やはりこれらに接続されている圧電素子コントローラ等
（図示略）により適宜制御される。
【００７３】こうして、弁手段５８の間隙形成体６６と
漏斗ノズル５６の間の微粒子が通過し得る距離の間隙を
微粒子２４が通過し、吐出されて基板上に分散されて付
着する。その後、上室７８から下室８０に伝達される圧
力の変化と、圧電素子６８の振動に伴って、漏斗ノズル
５６の内方に収容されている微粒子２４は、凝集するこ
となく、高速に間隙を通り抜け、吐出される。
【００７４】この実施例３の微粒子分散装置４８である
と、上記実施例１の微粒子分散装置１０と同様に、微粒
子２４が凝集することなく分散されてノズルの先端から
吐出されるので、基板上での分散状態が良好である。ま
た、微粒子の分散を微粒子の自然落下による浮遊、拡散
に頼るものではないので、微粒子を吐出するノズルの先
端を基板に極めて近づけることができる。したがって、
必要に応じて基板上に部分的に微粒子を形成するなどの
制御が可能となる。
【００７５】また、微粒子を浮遊させるものでなく、か
つノズルと基板の距離が近いことから、吐出した微粒子
の殆どを有効に基板上に分散させることができ、微粒子
の使用効率が極めて高い。また、微粒子が凝集すること
がないので、微粒子を溶剤中に分散させておく必要がな
く、液体フロンは勿論、水をも用いる必要がない。従っ
て、環境上、問題がないばかりでなく、ヒータや送風機
等の設備も要せず、極めて簡易な構成で、かつ小型化と
コストダウンを図ることができる。また、微粒子の分散
のためにノズルと基板の間に距離を設ける必要がないこ
とからも、いっそうの小型化を図ることができる。ま
た、基板を取り替える毎に、残存微粒子の排気等の処理
を施す必要がなく、よって微粒子の分散にかかる作業時
間が短いばかりでなく、連続操作が可能であり、工業生
産上、非常に有益である。
【００７６】また、間隙の広さは、圧電素子７０を制御
することによって、極めて高精度に調整することがで
き、微粒子の凝集の防止効果をより高めることができ
る。
【００７７】また、本実施例のように、筒状体５０の内
部を上室７８と下室８０とに区切るダイヤフラム７２が
設けられていると、圧力調整手段によって圧力が変化し
た際の微粒子が流入口８１から圧力調整手段の方に逆流
する現象を防止することができる。
【００７８】また、ダイヤフラム７２を用いることによ
り、下室８０内には圧力の変化を生じさせればよい空気
量のみを供給するので、供給する空気量を低減すること
ができ、効率が高い。また、下室７２内の圧力の変化を
より高精度で調整することが可能となる。
【００７９】また、微粒子の吐出を停止した際に、間隙
形成体６６よりも下方に位置する少量の微粒子が、不要
な微粒子の放出となるおそれがあるが、このダイヤフラ
ムを用いた微粒子分散装置であると、下室８０内が負圧
となり、残留微粒子が下室８０側に引き戻らされ、不要
な放出を抑制することができる。また、ダイヤフラム７
２があると、圧力調整手段による筒状体５０内の圧力の
変化を停止した際に、より短時間で下室８０内の圧力変
化を停止でき、微粒子２４の吐出停止のタイムラグをよ
り小さくできる。
【００８０】〔実施例４〕図４〜６に示す微粒子分散装
置８６は、円筒状の筒状体である外シリンダ８７と、そ
の外シリンダ８７の底部に設けられた漏斗ノズル８８
と、その漏斗ノズル８８の内方に配置された弁手段８９
とから概略構成される。図５に示されるように、外シリ
ンダ８７には、その側壁に、微粒子補充口９０と、エア
供給スリット９１と、圧力センサスリット９２とが形成
されている。また、外シリンダ８７の内部下方には縮径
部９３が形成されている。
【００８１】この外シリンダ８７の上方内部には、上部
シリンダ９４が配置される。上部シリンダ９４は、円板
状の蓋部９５と筒状の側壁部９６とからなるもので、そ
の側壁部９６には、エア供給穴９７と、圧力センサ穴９
８とが穿孔されている。また、蓋部９５の上面には、上
方に突起する定設部９９が形成されており、この定設部
９９に、略矩形状の抑板１００が嵌装する。さらに、上
部シリンダ９４の上部には、蓋体１０１が設けられる。
蓋体１０１には、貫通孔１０２が穿孔されており、この
貫通孔１０２にマイクロメータ１０３が装着され、装着
されたマイクロメータ１０３のマイクロメータヘッド１
０４の先端が抑板１００に当接するようになっている。
【００８２】上部シリンダ９４を外シリンダ８７に取り
付けると、抑板１００の長さは上部シリンダ９４の直径
よりも長いため、上部シリンダ９４は外シリンダ８７の
筒内に入り込むと共に、抑板１００の両端部１０５，１
０５が外シリンダ８７の側壁端面１０６に当接し、ボル
ト等で固定される。この際、上部シリンダ９４のエア供
給穴９７と外シリンダ８７のエア供給スリット９１が連
通するようにし、上部シリンダ９４の圧力センサ穴９８
と外シリンダ８７の圧力センサスリット９２とが連通す
るようにする。
【００８３】外シリンダ８７の下方内部には、円筒状の
内シリンダ１０７が配置される。内シリンダ１０７には
後述する弁機構１１８が取り付けられると共に、その上
部には中シリンダ１０８を介してダイヤフラム１０９が
取り付けられる。中シリンダ１０８はその側壁に微粒子
補充口１１０が穿設された輪状のもので、ボルト等の接
合手段で内シリンダ１０７に固定される。
【００８４】中シリンダ１０８の微粒子補充口１１０
と、外シリンダ８７の微粒子補充口９０が連通するよう
に、内シリンダ１０７が外シリンダ８７内に配置される
と、ダイヤフラム１０９が中シリンダ１０８と上部シリ
ンダ９４の間に挾持されると共に、ダイヤフラム１０９
の上面と上部シリンダ９４とで囲まれる上室１１１と、
ダイヤフラム１０９の下面と内シリンダ１０７と漏斗ノ
ズル８８とで囲まれる下室１１２とが形成される。この
際、上室１１１は、外部とエア供給穴９７と圧力センサ
穴９２とで外部と連通し、下室１１２は、連通する微粒
子補充口９０，１１０で外部と連続している。尚、微粒
子補充口９０，１１０は、この微粒子分散装置８６に微
粒子を供給する際に、その取入れ口となるもので、微粒
子の供給を行なわないときには、微粒子補充口１１０に
は図示しない栓体で封止される。
【００８５】先端に細管ノズル２０の設けられた漏斗ノ
ズル８８はＯリング１１４やＯリングカラー１１３など
を介在させて外シリンダ８７の下部に取り付けられ、コ
ーンリング１１６で固定される。漏斗ノズル８８とＯリ
ングカラー１１３や、コーンリング１１６と外シリンダ
８７の下端面とはボルトなどの接合手段１１５，１１７
で固定される。
【００８６】内シリンダ１０７に取り付けられる弁機構
１１８は、加振手段としてはたらくもので、図６に示さ
れるように、外方に延出された肩部１１９の形成された
略Ｕ字状のベース体１２０と、圧電素子１２１と、枠体
１２２とが組み合わされて概略構成される。ベース体１
２０の２本の側柱１２３，１２３と底部１２４は、それ
らで挟まれる部分に圧電素子１２１が嵌装される大きさ
及び形状とされ、さらに嵌装された圧電素子１２１を内
包するように枠体１２２が組み合わされる。
【００８７】枠体１２２の底体１２５には、挿通孔１２
６が形成されており、ベース体１２０と枠体１２２を組
み合わせたときに、ベース体１２０の底部１２４の下面
に突設されている突設体１２７が挿通孔１２６に挿入さ
れる。挿通孔１２６を内側から外側に抜けた突設体１２
７の先端には半球状の間隙形成体１２８が設けられる。
枠体１２２の側柱１２９，１２９には、可撓性を有した
支持片１３０，１３０が添設され、これらは枠体１２２
の位置ずれを防止する。
【００８８】組み合わされたベース体１２０と枠体１２
２には、さらに板状の固定板１３１が固定される。この
弁機構１１８は、ベース体１２０の肩部１１９，１１９
が内シリンダ１０７にボルト等の接合手段にて接合され
て、内シリンダ１０７内に配置される。
【００８９】この微粒子分散装置８６は、例えば図７に
示すような各種の周辺装置と共に使用される。図示する
ように、微粒子分散装置８６は、作業機械１３２内に取
り付けられる。作業機械１３２は、基盤１３３と作業ハ
ンド１３４とで概略構成され、微粒子が分散される基板
２２は基盤１３３上に載置される。微粒子分散装置８６
の取り付けられた作業ハンド１３４は、微粒子分散装置
８６を適当な位置に移動させるもので、前後左右または
上下方向に微粒子分散装置８６を移動させ、基盤１３３
上の基板２２との相対位置関係を最適に保つ。尚、基盤
１３３上の基板２２を移動させることにより、基板２２
と微粒子分散装置８６の位置関係を調整することも好ま
しい操作態様であることはいうまでもない。
【００９０】微粒子分散装置８６のエア供給穴９７はエ
アコントローラ１３５に接続され、弁機構１１８の圧電
素子１２１に設けられている電極（図示略）は、圧電素
子コントローラ１３６に接続されている。また、図示し
ていないが、圧力センサ穴は圧力センサに接続されてお
り、各エアコントローラ１３５、圧電素子コントローラ
１３６、圧力センサ等は、中央コントローラ１３７に接
続されており、統一制御される。すなわち、本実施例に
おいては、これらエアコントローラ１３５や圧力センサ
などによって圧力調整手段が構成される。尚、中央コン
トローラ１３７にはプリンタ１３８が接続されており、
圧力や放電電流などの諸データが記録される。
【００９１】この実施例４の微粒子分散装置８６を用い
るには、まず、微粒子分散装置８６の頂部に設けられて
いるマイクロメータ１０３により、間隙が最適になるよ
うに、抑板１００を押圧し、外シリンダ８７の位置の微
調整を行なう。そして、エアコントローラ１３５によ
り、上室１１１内の気圧を変化せしめると共に、圧電素
子コントローラ１３６により圧電素子１２１を振動させ
る。すると、微粒子２４がその間隙を通過し、吐出され
て基板２２上に分散されて付着する。
【００９２】その後、ダイヤフラム１０９を介して上室
１１１から伝達される下室１１２の圧力変化と、圧電素
子１２１の振動に伴って、微粒子には流動性が付与され
続ける。よって、漏斗ノズル１２８の内方に収容されて
いる微粒子２４は、凝集することなく、高速に間隙を通
り抜け、吐出される。
【００９３】また、上室１１１内の圧力は常に圧力セン
サにより検知されており、この圧力データを基に中央コ
ントローラ１３７でエアコントローラ１３５や圧電素子
コントローラ１３６を制御し、フィードバックすること
により常に最適な圧力および圧電素子の振動が得るよう
に制御することができる。
【００９４】この実施例４の微粒子分散装置８６である
と、上記実施例１の微粒子分散装置１０と同様に、微粒
子２４が凝集することなく分散されてノズルの先端から
吐出されるので、基板上での分散状態が良好である。特
に、細管ノズル２０を用いることにより、微粒子をより
高速で吐出することができ、その際に凝集をより分解
し、分散状態をより向上せしめることができる。また、
微粒子の分散を微粒子の自然落下による浮遊、拡散に頼
るものではないので、微粒子を吐出するノズルの先端を
基板に極めて近づけることができる。したがって、必要
に応じて基板上に部分的に微粒子を形成するなどの制御
が可能となる。
【００９５】また、微粒子を浮遊させるものでなく、か
つノズルと基板の距離が近いことから、吐出した微粒子
の殆どを有効に基板上に分散させることができ、安定し
て必要一定量の吐出を行なうことができるので、微粒子
の使用効率が極めて高い。この使用効率は本実施例の装
置であると、５０％程度にすることができ、材料費を大
幅に（従来の２０％）削減することができる。
【００９６】また、微粒子が凝集しにくいので、微粒子
を溶剤中に分散させておく必要がなく、液体フロンは勿
論、水をも用いる必要がない。従って、環境上、問題が
ないばかりでなく、ヒータや送風機等の設備も要せず、
極めて簡易な構成で、かつ小型化とコストダウンを図る
ことができる。また、微粒子の分散のためにノズルと基
板の間に距離を設ける必要がないことからも、いっそう
の小型化を図ることができる。例えば、液晶表示素子の
ギャップスペーサを形成する場合であると、図７におい
て、作業機械１３２の大きさは、高さＨを５０cm、幅Ｗ
を４０cm程度にすることもでき、従来になく画期的に小
型化することができる。また、基板を取り替える毎に、
残存微粒子の排気等の処理を施す必要がなく、よって微
粒子の分散にかかる作業時間が短いばかりでなく、作業
機械１３２を生産ラインの一環として用いた連続操作が
可能であり、工業生産上、非常に有益である。
【００９７】さらに、間隙の大きさは圧電素子１２１を
制御することによって調整することができるので、微粒
子２４の吐出をより細かく制御することができる。特
に、微粒子の吐出量をより微量にすることができ、基板
上への最小付着量は従来０.３ｍｇ程度であったが、こ
の例の微粒子分散装置であると０.０００１ｍｇ程度に
することが可能である。
【００９８】また、本実施例のように、筒状体である外
シリンダ８７の内部を上室１１１と下室１１２とに区切
るダイヤフラム１０９が設けられていると、圧力調整手
段によって内部を負圧とした際に、微粒子がエア供給穴
９７や圧力センサ穴９８からエアコントローラ１３５や
圧力センサの方に逆流する現象を防止することができ
る。また、ダイヤフラム１０９を用いることにより、下
室１１２内には圧力の変化を生じさせればよい空気量の
みを供給するので、供給する空気量を低減することがで
きる。また、下室１１２内の圧力の変化をより高い精度
で調整することが可能となる。
【００９９】また、弁手段８９により、微粒子の吐出を
停止したときに、間隙形成体１２８よりも下方（例え
ば、細管ノズル２０内）に少量の微粒子が位置し、これ
が不要な微粒子の放出となるおそれがあるが、このダイ
ヤフラムを用いた微粒子分散装置であると、下室１１２
内が負圧となり、残留微粒子が下室１１２側に引き戻ら
され、不要な放出を抑制することができる。したがっ
て、ダイヤフラム１０９があると、圧力調整手段による
筒状体８７内の圧力の変化を停止した際に、より短時間
で下室１１２内の圧力変化の停止をすることができ、微
粒子２４の吐出停止のタイムラグをより小さくすること
ができる。
【０１００】さらにまた、本実施例のように、マイクロ
メータ１０３を設けておくと、圧電素子１２１のみでは
調整できない数１０μmの間隙調整を行なうことができ
る。このことにより、室の圧力を調整することができ、
微粒子の種類や、分散させる微粒子の密度の変更等に適
宜対応することができ、汎用性を向上させることができ
る。
【０１０１】〔実施例５〕図８に示す微粒子分散装置１
５０は、円筒状の筒状体１５１と、その筒状体１５１の
底部に設けられた漏斗ノズル１５２と、その漏斗ノズル
１５２の内方に配置された球状体の間隙形成体である弁
手段１５３とから概略構成される。
【０１０２】この実施例の微粒子分散装置１５０におい
ては、筒状体１５１の内部に、側面が蛇腹状で、上部が
閉ざされて、密閉空間である微粒子収容室１５５を形成
するベローズ１５４が設けられている。ベローズ１５４
としては、金属製のものが好ましく、例えば、リン青銅
製、ステンレススティール製、銅製などのものが適用で
きる。ベローズ１５４の上部には、図９に示されるよう
なベローズ駆動機構１５７の往復駆動ロッド１５６が接
続されている。ベローズ駆動機構１５７は、モータ１５
８と、偏心円錐カム１５９と、モータ１５８と偏心円錐
カム１５９を接続するセレーションコネクタ１６０と、
偏心円錐カム１５９の外周面上を摺動するカムフォロワ
１６１と、カムフォロワ１６１が先端部に設けられた往
復駆動ロッド１５６とから概略構成されている。
【０１０３】このベローズ駆動機構１５７によれば、モ
ータ１５８によって、セレーションコネクタ１６０を介
して、偏心円錐カム１５９が偏心回転運動をする。そし
て、この偏心回転運動によって、これに当接しているカ
ムフォロワ１６１の設けられている往復駆動ロッド１５
６は上下に往復運動を繰り返し、もって、ベローズ１５
４も上下方向に伸縮し、ベローズ１５４内の微粒子収容
室１５５の圧力が変化するようになる。すなわち、ベロ
ーズ１５４とベローズ駆動機構１５７によって、筒状体
１５１の内部の圧力を変化する圧力調整手段が構成され
る。
【０１０４】また、漏斗ノズル１５２の外周面には、加
振手段として圧電素子４０が添設されている。この圧電
素子４０は、漏斗ノズル１５２を加振するもので、漏斗
ノズル１５２の共振振動モードを誘発することが容易
で、漏斗ノズル１５２の内方に収容される微粒子に流動
性を効果的に付与する。この際、加振方向は、漏斗ノズ
ル１５２の斜面に垂直な方向となっていることが有効的
である。圧電素子４０の振幅が小さくても、漏斗ノズル
１５２の共振を起こすことができるので、圧電素子駆動
電圧も小さくて済む。なお、図示していないが、圧電素
子４０には、電極や圧電素子コントローラなどが付設さ
れる。
【０１０５】また、本実施例の微粒子分散装置１５０に
おいては、その漏斗ノズル１５２の内壁に、図１０，１
１に示すような段差部１６２が形成されている。この段
差部１６２は、内方に僅かに突起しているもので、この
例のものでは、３方向に放射状に形成されており、この
段差部１６２上に間隙形成体１５３が載置するようにな
る。その段差部１６２の高さは、間隙形成体１５３と漏
斗ノズルの内壁との間隙の幅（ｄ）の最低限の長さを所
定の長さに確保するもので、用いられる微粒子の種類に
もよるが、１０μm程度のものが好適とされる。この例
のものでは、段差部１６２は、３本の線状のもので構成
されているが、必ずしもこれに限られるものではなく、
間隙形成体１５３を漏斗ノズル１５２の内壁と所定間隔
を保つように保持できるようなものであれば、例えば、
３つ以上の点状のものであったりしても良い。段差部１
６２は、間隙形成体１５３を漏斗ノズル１５２の中心に
保持することができる。この段差部１６２は、例えば、
放電加工等の加工によって、形成され得る。
【０１０６】尚、この例のものでは、段差部１６２を漏
斗ノズル１５２に形成しているが、段差部は間隙形成体
に形成することもできる。即ち、間隙形成体の表面に突
起を形成することによって、間隙形成体と漏斗ノズルの
間の最低限の距離を確保することが可能である。この場
合、段差部は、メッキ等によっても製造することができ
る。
【０１０７】さらに、本実施例の微粒子分散装置１５０
においては、間隙抑止手段１６３が設けられている。こ
の間隙抑止手段１６３は、間隙形成体１５３と漏斗ノズ
ル１５２の間の距離が大きくなり過ぎるのを防止するた
めのもので、間隙形成体１５３を下方に付勢するもの
で、バネや、ゴムなどの弾性材料が適用される。特に、
ピアノ線のような線材バネが適している。
【０１０８】さらに、図８には、微粒子供給機構１６４
が図示されている。この微粒子供給機構１６４は、筒状
体１５１の側壁下部で間隙形成体１５３よりは上方の位
置に形成された微粒子補充口８３に挿着された供給管１
６８と、供給管１６８に形成された取付カラー１６６
と、この取付カラーに取付けられる微粒子供給容器１６
５と、供給管１６８内を往復運動する押出ロッド１６７
とで概略構成される。微粒子供給容器１６５は、分散さ
せるべく微粒子を収容したもので、使用し、空になった
ら、次の微粒子供給容器に取り替えられる。
【０１０９】取付カラー１６６は、供給管１６８の軸ま
わりに微粒子供給容器１６５と一体になって回転できる
ようになっており、運転時は、微粒子供給容器１６５の
口部が下向きになるように固定されるが、微粒子供給容
器１６５を取り外す場合は、取付カラー１６６と共に回
転させ、微粒子供給容器の口部が上向きになるようにし
てから、微粒子供給容器をねじ部に沿って回転させて取
り外す。また、この状態で微粒子の入った微粒子供給容
器１６５を取り付ける。
【０１１０】このような機構により、微粒子供給容器１
６５の交換時に、微粒子供給容器１６５を逆さにせずに
すみ、微粒子がこぼれない。さらに、微粒子供給容器１
６５を取り外した時に、取付カラー１６６の微粒子供給
容器取付部が下向きになるため、空気中の浮遊ゴミ等が
供給管１６８内に落下し、侵入することを避けられる。
【０１１１】押出ロッド１６７は、微粒子供給容器１６
５から供給管１６８内に移送された微粒子２４を微粒子
収容室１５５内に押し込むもので、図８において左方に
移動することによって、微粒子を微粒子収容室１５５内
に押し込み、その後は、その先端が微粒子供給容器１６
５よりも右方に移動し、微粒子が再び供給管１６８内に
供給されたら、また左方に移動して微粒子を微粒子収容
室１５５内に押し込むものである。
【０１１２】本実施例５の微粒子分散装置１５０におい
ては、微粒子供給容器１６５から押出ロッド１６７によ
って、微粒子収容室１５５に送り込まれた微粒子２４
は、漏斗ノズル１５２の内壁と間隙形成体１５３の間に
形成されている間隙を通り、漏斗ノズル１５２の先端か
ら、細管ノズル２０を経て吐出される。この際、微粒子
収容室１５５内には、微粒子供給容器１６５から、適宜
微粒子が供給されるので、微粒子の欠如による、作業の
停止が生じることがない。また、微粒子供給容器１６５
内の微粒子２４がなくなったときには、微粒子供給容器
１６５を取り替えればよく、作業の遅滞を招くことがな
い。
【０１１３】また、漏斗ノズル１５２の内壁には、段差
部１６２が形成されているので、間隙形成体１５３と漏
斗ノズル１５２の内壁の距離が不要に狭くなることがな
く、また、間隙抑止手段１６３が設けられていることに
より、間隙が不要に広過ぎてしまうこともない。よっ
て、常時、適当量の微粒子が吐出される。
【０１１４】また、本実施例の微粒子分散装置１５０に
おいては、微粒子収容室１５５内に、加振用圧電素子
や、球体位置調整機構がないので、微粒子の供給がより
容易となる。
【０１１５】また、ベローズ駆動機構１５７によって、
ベローズ１５４が伸縮することによって、微粒子収容室
１５５内の圧力が変化するので、微粒子を分散させるこ
とができる。特に、本実施例の微粒子分散装置１５０に
おいては、ベローズ１５５の駆動に、機械的動力源を利
用しているので、微粒子収容室１５５内の圧力変化の応
答性をより迅速にすることができる。さらに、金属製ベ
ローズ１５４であると、共振周波数を５０Ｈｚ以上にす
ることもでき、ゴム製ダイヤフラムと同等の体積変化を
維持しつつ、噴射パルスをより速くすることができる。
【０１１６】また、圧電素子４０の振動に伴って、漏斗
ノズル１５２が共振し、微粒子２４は、流動性が付与さ
れる。
【０１１７】この実施例５の微粒子分散装置１５０であ
ると、上記実施例１の微粒子分散装置１０と同様に、微
粒子２４が凝集することなく分散されてノズルの先端か
ら吐出されるので、基板上での分散状態が良好である。
また、微粒子の分散を微粒子の自然落下による浮遊、拡
散に頼るものではないので、微粒子を吐出するノズルの
先端を基板に極めて近づけることができる。したがっ
て、必要に応じて基板上に部分的に微粒子を形成するな
どの制御が可能となる。
【０１１８】また、微粒子を浮遊させるものでなく、か
つノズルと基板の距離が近いことから、吐出した微粒子
の殆どを有効に基板上に分散させることができ、微粒子
の使用効率が極めて高い。また、微粒子が凝集すること
がないので、微粒子を溶剤中に分散させておく必要がな
く、液体フロンは勿論、水をも用いる必要がない。従っ
て、環境上、問題がないばかりでなく、ヒータや送風機
等の設備も要せず、極めて簡易な構成で、かつ小型化と
コストダウンを図ることができる。また、微粒子の分散
のためにノズルと基板の間に距離を設ける必要がないこ
とからも、いっそうの小型化を図ることができる。ま
た、基板を取り替える毎に、残存微粒子の排気等の処理
を施す必要がなく、よって微粒子の分散にかかる作業時
間が短いばかりでなく、連続操作が可能であり、工業生
産上、非常に有益である。
【０１１９】〔試験例〕上記従来例で示した微粒子分散
装置１４３と実施例４の微粒子分散装置８６を用いて直
径が６μmのギャップスペーサをガラス基板に散布し、
その分散状態を観察した。従来例の微粒子分散装置によ
るものを図１２に、実施例４の微粒子分散装置によるも
のを図１３に示す。図１２，１３から、従来例の装置に
よるものであると、ギャップスペーサの多くが凝集して
しまい、ギャップスペーサが均一に分散されていない
が、実施例４の微粒子分散装置によるものであると、ギ
ャップスペーサが凝集することなく、より均一に分散さ
れていることが明らかにわかる。
【０１２０】
【発明の効果】本発明の微粒子分散装置は、筒状体と、
該筒状体の底部に設けられた漏斗ノズルと、該漏斗ノズ
ルの内壁との間に微粒子の粒径よりも大きい間隙を確保
して配置される間隙形成体を有した弁手段とを具備し、
漏斗ノズル及び又は間隙形成体の振動と共に、漏斗ノズ
ル内に収容されている微粒子が前記間隙を通過して漏斗
ノズルの先端から吐出されることを特徴とするもので、
漏斗ノズルの内方に収容されている微粒子が少しづつ漏
斗ノズルの先端から吐出されるもので、微粒子が凝集さ
れていない分散状態の良好な微粒子を基板等の表面上に
散布することができる。
【０１２１】また、微粒子を液体フロンや水などの溶剤
中に分散させておくものではないので、環境上好まし
く、また溶剤をとばすための設備を要するものでもない
ので、小型化およびコストダウンを図ることができる。
【０１２２】さらに、この本発明の装置によれば、微粒
子を自然落下による拡散に頼ることなく微粒子を分散さ
せることができるので、ノズルと、微粒子を付着させる
基板との間の距離を非常に狭めることができる。したが
って、微粒子を付着させる面積を小さくすることもで
き、基板上の任意の場所にのみに微粒子を付着させるこ
とが可能となる。また、ノズルから吐出された微粒子の
多くを基板上に付着させることができ、微粒子の使用効
率が向上する。また、装置の小型化を飛躍的に高めるこ
とができる。さらにまた、微粒子の分散、付着にかかる
作業時間が大幅に削減できる。さらに、微粒子を付着さ
せる基板を取り替える毎に残存微粒子を排気、除去する
工程を要しないことからも、微粒子の使用効率の向上と
作業時間の短縮をより達成することができ、また量産性
が向上し、環境に対しても悪影響を小さくできる。
【０１２３】また、微粒子は、非常に狭い間隙を高速流
に乗じて吐出されることからも、微粒子はより分散され
て吐出される。
【０１２４】さらに、微粒子は、微粒子分散装置内に収
容されているときも、揺動されるので、収容時からもそ
の凝集が抑制される。
【０１２５】また、弁手段を振動させるのに、筒状体の
内部の圧力変化を利用するものであると、簡易かつ高効
率で微粒子の吐出、分散を行なうことができる。さらに
また、弁手段によって微粒子の吐出を停止しようとする
ときに、その弁手段を通過したばかりの不要な微粒子を
筒状体の方に引き戻すことができ、過剰な微粒子の吐出
を低減することができる。
【０１２６】この際、圧力変化に、そのための圧力調整
手段を設けたものであると、圧力変化の制御を容易にす
ることができ、もって、微粒子の吐出の調整をより正確
にすることができる。
【０１２７】この際、パルスエアの供給により、圧力変
化を生じさせたものであると、微粒子の吐出をより良好
に行なうことができる。
【０１２８】また、筒状体の内部に圧力変化を生じさせ
て、微粒子を吐出させる際に、筒状体内を圧力を伝達し
得る隔膜により複数の室に区分けし、少なくとも圧力調
整手段の接続された室と、微粒子が収容される室とを異
なる室としたものであると、微粒子の圧力調整手段に向
けての逆流などを防止することができる。
【０１２９】また、弁手段を球状体のものとしたもので
あると、非常に簡易な構成とすることができ、装置のコ
ストダウンに大きく貢献する。
【０１３０】また、弁手段に加振手段を設けたものであ
ると、微粒子の吐出量の高精度化を図ることができる。
【０１３１】同様に、漏斗ノズルに加振手段を設けたも
のであると、微粒子の吐出量の高精度化を図ることがで
きる。
【０１３２】この際、加振手段に、高周波電流の印加さ
れる圧電素子を用いたものであると、装置の大型化、複
雑化、大幅なコスト増加を招くことなく、微粒子の吐出
量の調整を良好に行なうことができる。
【０１３３】また、漏斗ノズルの先端部に、更に別のノ
ズルを設けたものであると、微粒子をより高速度で吐出
させることが可能となり、微粒子の分散状態をより向上
させることができるようになる。特に、漏斗ノズルの先
端部に設けた他のノズルの長さを５mm以上とすることに
より、これらの作用を高めることができる。
【０１３４】また、漏斗ノズルの先端部に、吐出される
微粒子の量を測定する粒子量モニタを設けたものである
と、得られる吐出量データをフィードバックすることに
より、常時、微粒子の吐出量を適当量に調整することが
できる。
【０１３５】本発明の装置は、微粒子の粒径が１０μm
以下のものであるときに特に適しており、この際には微
粒子が吐出されるノズルの内径を５００μm以下とした
ものが好適である。
【０１３６】本発明の装置は、微粒子が、液晶表示素子
の基板間に介在されるギャップスペーサであるときに特
に好適なものといえる。
【０１３７】また、間隙形成体または漏斗ノズルの表面
に、間隙を構成するための断差部を設けたものである
と、微粒子の通過する間隙の最低限の広さを確保するこ
とができ、また、間隙形成体を漏斗ノズルの中央に位置
させることができるので、適当量の微粒子をより一定し
て吐出させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の微粒子分散装置の側断面図である。
【図２】実施例２の微粒子分散装置の側断面図である。
【図３】実施例３の微粒子分散装置の側断面図である。
【図４】実施例４の微粒子分散装置の側断面図である。
【図５】実施例４の微粒子分散装置の分解組立図であ
る。
【図６】実施例４の弁機構の分解組立図である。
【図７】実施例４の微粒子分散装置の周辺装置を示す斜
視図である。
【図８】実施例５の微粒子分散装置の側断面図である。
【図９】実施例５のベローズ駆動機構を示す斜視図であ
る。
【図１０】実施例５の漏斗ノズルを示す斜視図である。
【図１１】実施例５の漏斗ノズルを示す側断面図であ
る。
【図１２】従来の微粒子分散装置による微粒子の分散状
態を示す写真の模式図である。
【図１３】実施例４の微粒子分散装置による微粒子の分
散状態を示す写真の模式図である。
【図１４】液晶表示素子の概略を示す側断面図である。
【図１５】液晶表示素子を説明するための分解側断面図
である。
【図１６】従来例の微粒子分散装置を示す側面図であ
る。
【符号の説明】
１０ 微粒子分散装置 １２ 筒状体 １４ 漏斗ノズル １６ 弁手段 １８ 圧力調整手段 ２０ （細管）ノズル ２１ 間隙 ２２ 基板 ２４ 微粒子 ２６ 微粒子分散装置 ２８ 筒状体 ３０ 漏斗ノズル ３２ 弁手段 ３３ 圧電素子 ３４ 間隙形成体 ４０ 圧電素子 ４２ 圧力センサ ４４ 粒子量モニタ ４８ 微粒子分散装置 ５０ 漏斗ノズル ５６ 漏斗ノズル ５８ 弁手段 ６６ 間隙形成体 ６８ 圧電素子 ７０ 圧電素子 ７２ ダイヤフラム ７８ 上室 ８０ 下室 ８６ 微粒子分散装置 ８８ 漏斗ノズル ８９ 弁手段 １０９ ダイヤフラム １１１ 上室 １１２ 下室 １１８ 弁機構 １２１ 圧電素子 １４３ 微粒子分散装置 １５０ 微粒子分散装置 １５１ 筒状体 １５２ 漏斗ノズル １５３ 弁手段 １５４ ベローズ １５５ 微粒子収容室 １６２ 段差部 １６３ 間隙抑止手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−30857（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−10357（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1339 500 B05B 1/00 B05C 19/00

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 筒状体と、該筒状体の底部に設けられた
    漏斗ノズルと、該漏斗ノズルの内壁との間に微粒子の粒
    径よりも大きい間隙を確保して配置される間隙形成体を
    有した弁手段とを具備し、間隙形成体又はそれと漏斗ノズル の振動と共に、漏斗ノ
    ズル内に収容されている微粒子が前記間隙を通過して漏
    斗ノズルの先端から吐出される構成とされ、前記筒状体
    の内部の圧力変化により、前記間隙形成体が振動される
    構成とされたことを特徴とする微粒子分散装置。
  2. 【請求項２】 前記筒状体の内部の圧力を調整する圧力
    調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１記
    載の微粒子分散装置。
  3. 【請求項３】 前記筒状体の内部にパルスエアを供給す
    ることにより、筒状体内の圧力を変化可能としたことを
    特徴とする請求項２記載の微粒子分散装置。
  4. 【請求項４】 前記筒状体内が圧力を伝達し得る隔膜に
    より複数の室に区分けされており、圧力調整手段の接続
    された室と、微粒子が収容される室とが異なる室である
    ことを特徴とする請求項２又は３記載の微粒子分散装
    置。
  5. 【請求項５】 前記弁手段が球状体であることを特徴と
    する請求項１〜４のいずれかに記載の微粒子分散装置。
  6. 【請求項６】 前記弁手段に加振手段が設けられている
    ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の微粒
    子分散装置。
  7. 【請求項７】 前記漏斗ノズルに加振手段が設けられて
    いることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の
    微粒子分散装置。
  8. 【請求項８】 前記加振手段に、高周波電流の印加され
    る圧電素子が用いられることを特徴とする請求項６又は
    ７記載の微粒子分散装置。
  9. 【請求項９】 前記漏斗ノズルの先端部に、更に他のノ
    ズルが設けられていることを特徴とする請求項１〜８の
    いずれかに記載の微粒子分散装置。
  10. 【請求項１０】 前記漏斗ノズルの先端部に、吐出され
    る微粒子の量を測定する粒子量モニタが設けられている
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の微粒
    子分散装置。
  11. 【請求項１１】 微粒子が吐出されるノズルの内径が５
    ００μm以下であり、かつ微粒子の粒径が１０μm以下で
    あることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載
    の微粒子分散装置。
  12. 【請求項１２】 前記漏斗ノズルの先端部に設ける他の
    ノズルの長さが５mm以上であることを特徴とする請求項
    ９〜１１のいずれかに記載の微粒子分散装置。
  13. 【請求項１３】 前記微粒子が、液晶表示素子の基板間
    に介在されるギャップスペーサであることを特徴とする
    請求項１〜１２のいずれかに記載の微粒子分散装置。
  14. 【請求項１４】 前記間隙形成体または漏斗ノズルの表
    面に、間隙を構成するための断差部が設けられているこ
    とを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の微粒
    子分散装置
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