微粒子コーティング装置及び微粒子コーティング方法
【課題】高圧ガスを用いることなく、よりシンプルな構成の装置にて、微粒子を被コーティング部材により高速で衝突させることが可能であり、より短時間にコーティングできる、微粒子コーティング装置及び微粒子コーティング方法を提供する。
【解決手段】内部を減圧したチャンバ１０と第１直流電源２０と針金状の線状電極部材３０と微粒子ＮＲの径よりも大きな幅のスリット３１Ｓが形成された円筒状の筒状電極部材３１とを備え、筒状電極部材には微粒子が収容または供給され、線状電極部材と筒状電極部材は、互いに接触しないように、且つ筒状電極部材の軸位置に線状電極部材が位置するようにチャンバ内に配置され、被コーティング部材Ｗは、チャンバ内にスリットと対向する位置に配置されている。第１直流電源は、線状電極部材と筒状電極部材との間に第１電位差を与え、筒状電極部材内の微粒子を、スリットから出射させて被コーティング部材に衝突させる。
【解決手段】内部を減圧したチャンバ１０と第１直流電源２０と針金状の線状電極部材３０と微粒子ＮＲの径よりも大きな幅のスリット３１Ｓが形成された円筒状の筒状電極部材３１とを備え、筒状電極部材には微粒子が収容または供給され、線状電極部材と筒状電極部材は、互いに接触しないように、且つ筒状電極部材の軸位置に線状電極部材が位置するようにチャンバ内に配置され、被コーティング部材Ｗは、チャンバ内にスリットと対向する位置に配置されている。第１直流電源は、線状電極部材と筒状電極部材との間に第１電位差を与え、筒状電極部材内の微粒子を、スリットから出射させて被コーティング部材に衝突させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノ粒子等の種々の微粒子を、種々の被コーティング部材の表面にコーティングする、微粒子コーティング装置及び微粒子コーティング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体状態のセラミックス微粒子を、加熱することなく常温にて被コーティング部材に高速で吹き付けることで、衝撃エネルギーを利用して被コーティング部材に硬質のセラミックス被膜を形成するエアロゾルデポジション法（以下、ＡＤ法と記載する）が開発されている。
ＡＤ法は、ドライ状態で被膜を形成できるので、従来の、微粒子混合液を吹き付けた後に液体を蒸発させる（加熱・乾燥させる）工程及び設備が不要であり、設備及びコストを抑制し、被コーティング部材の材料を選ばず、短時間に、均一な被膜を、高品質に形成することができる。
ＡＤ法では、図１０に示すように、タンク１２０内の高圧ガスを、流量調整手段１２１を介して微粒子ＮＲ（Ｏ）が収容されているエアロゾル発生器１２２に導入してタバコの煙のようなエアロゾル状態にした後、所定の粒径分布を保つように解砕・分級器１２３を経由させて、ノズル１３０から高圧噴射する。チャンバ１０内は減圧手段１１（真空ポンプ等）にて減圧されており、微粒子を含むエアロゾルは減速されることなく高速で被コーティング部材Ｗの表面に衝突し、その衝撃エネルギーで破砕・変質して常温で固化する。なお、図１０において、相対移動手段１２は被コーティング部材Ｗを任意の方向に移動及び回転可能であり、濃度調整器１５０は、レーザ光等を用いた測定手段１５１、１５２からの信号に基づいて流量調整手段１２１を制御して微粒子の濃度や流量を調整している。
また、特許文献１に記載された従来技術では、所定間隔に配置した電極間に、微粒子と、微粒子の径よりも大きな径の補助粒子と、を配置し、電極間に被コーティング部材を配置している。そして電極間に電位差を与え、微粒子と補助粒子とを電極間で往復運動させて補助粒子で微粒子を分散させるとともに、補助粒子にて被コーティング部材に微粒子を叩き付けてコーティングする、微粒子のコーティング方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１３７１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＡＤ法は、高圧ガスを必要としており、装置が大型化及び複雑化する可能性がある。また、チャンバ１０内の空気を減圧手段１１にて減圧しているにもかかわらず、微粒子を含むエアロゾル（高圧ガス）をノズル１３０から噴射しており、減圧手段１１の効率が悪い。また図１０において、ノズル１３０におけるノズル幅ＷＮの長さが数［ｍｍ］程度までという制限があり、更なるコーティング時間の短縮化は困難である。
また、特許文献１に記載された従来技術では、高圧ガスを用いることなく直流電源を用いており、装置が単純で小型化が可能である。しかし、特許文献１に記載されたコーティング方法を減圧されたチャンバ内で行ったとしても、被コーティング部材Ｗに衝突させる微粒子の速度を、ＡＤ法と同等まで高速化することは非常に困難である。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、高圧ガスを用いることなく、よりシンプルな構成の装置にて、微粒子を被コーティング部材により高速で衝突させることが可能であり、より短時間にコーティングできる、微粒子コーティング装置及び微粒子コーティング方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの微粒子コーティング装置である。
請求項１に記載の微粒子コーティング装置は、仕切られた空間を形成しているチャンバと、減圧手段と、第１直流電源と、導電性を有して所定の径にて任意の長さの針金状の線状電極部材と、導電性を有して前記線状電極部材の径よりも大きな径の円筒状であって軸方向に任意の長さの筒状電極部材と、を備えた微粒子コーティング装置である。
前記筒状電極部材には、軸方向に、微粒子の径よりも大きな幅のスリットが形成されており、被コーティング部材にコーティングする微粒子が収容または供給されており、前記線状電極部材と前記筒状電極部材は、互いに接触しないように、且つ前記筒状電極部材の軸位置に前記線状電極部材が位置するように、前記チャンバ内に配置されている。
前記減圧手段は、前記チャンバ内を減圧し、前記被コーティング部材は、前記チャンバ内に、且つ前記筒状電極部材の前記スリットと対向する位置に配置されている。
そして前記第１直流電源は、前記線状電極部材と前記筒状電極部材との間に第１電位差を与え、前記筒状電極部材内で前記第１電位差に基づいて運動している微粒子を、前記スリットから出射させて前記被コーティング部材に衝突させて、前記被コーティング部材に微粒子をコーティングする。
【０００６】
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの微粒子コーティング装置である。
請求項２に記載の微粒子コーティング装置は、請求項１に記載の微粒子コーティング装置であって、前記線状電極部材と前記筒状電極部材は、前記スリットが下向きにならないように、水平に配置されており、前記筒状電極部材における下側となる面には、微粒子の径よりも大きな径の単数または複数の被供給側貫通孔が形成されており、前記チャンバ内における前記筒状電極部材の下方には、単数または複数の微粒子出射供給手段が配置されている。
前記微粒子出射供給手段は、互いに平行となるように所定間隔にて水平に配置した２枚の板状電極部材と、２枚の板状電極部材のそれぞれを互いに電気的に絶縁した状態で前記所定間隔を保持するとともに２枚の板状電極部材の間に所定空間を形成する筒状壁部材と、で構成され、前記所定空間には、微粒子と、微粒子の径よりも大きな径の供給側補助粒子と、が収容されており、２枚の板状電極部材は、前記第１直流電源から前記第１電位差が与えられ、あるいは第２直流電源が設けられて当該第２直流電源から第２電位差が与えられ、２枚の板状電極部材における上側の板状電極部材には、前記所定空間における任意の位置に微粒子の径よりも大きな径の単数または複数の供給側貫通孔が形成されている。
前記微粒子出射供給手段は、前記供給側貫通孔と前記被供給側貫通孔とが対向するように配置されており、前記第１電位差あるいは前記第２電位差に基づいて運動する前記供給側補助粒子にて分散された微粒子を、前記第１電位差あるいは前記第２電位差に基づいて２枚の板状電極部材の間で往復運動させて、前記供給側貫通孔と前記被供給側貫通孔を経由させて前記筒状電極部材内に供給する。
【０００７】
また、本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりの微粒子コーティング装置である。
請求項３に記載の微粒子コーティング装置は、請求項２に記載の微粒子コーティング装置であって、前記供給側貫通孔の径は、前記供給側補助粒子の径よりも小さく形成されている。
【０００８】
また、本発明の第４発明は、請求項４に記載されたとおりの微粒子コーティング装置である。
請求項４に記載の微粒子コーティング装置は、請求項１に記載の微粒子コーティング装置であって、前記線状電極部材と前記筒状電極部材は、鉛直方向に沿って、あるいは鉛直方向に対して所定角度に傾斜させるとともに前記スリットが下向きにならないように、配置されており、前記筒状電極部材の両端部における上方となる一方の端部から、前記筒状電極部材の内部に微粒子を落下させて供給する微粒子落下供給手段を備えている。
【０００９】
また、本発明の第５発明は、請求項５に記載されたとおりの微粒子コーティング装置である。
請求項５に記載の微粒子コーティング装置は、請求項１に記載の微粒子コーティング装置であって、前記線状電極部材と前記筒状電極部材は、前記スリットが下向きにならないように、水平に配置されており、前記筒状電極部材内には、微粒子の径よりも大きな径の出射側補助粒子が収容されており、前記第１電位差に基づいて前記出射側補助粒子を運動させて、前記筒状電極部材内の微粒子を分散させ、分散した微粒子を前記第１電位差に基づいて運動させて前記スリットから出射する。
【００１０】
また、本発明の第６発明は、請求項６に記載されたとおりの微粒子コーティング装置である。
請求項６に記載の微粒子コーティング装置は、請求項５に記載の微粒子コーティング装置であって、前記スリットの幅は、前記出射側補助粒子の径よりも小さく形成されている。
【００１１】
また、本発明の第７発明は、請求項７に記載されたとおりの微粒子コーティング装置である。
請求項７に記載の微粒子コーティング装置は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の微粒子コーティング装置であって、前記筒状電極部材と前記被コーティング部材が電気的に接地されている。
【００１２】
また、本発明の第８発明は、請求項８に記載されたとおりの微粒子コーティング装置である。
請求項８に記載の微粒子コーティング装置は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の微粒子コーティング装置であって、
前記筒状電極部材の前記スリットの位置に対して、前記被コーティング部材を相対的に移動可能な相対移動手段を備えている。
【００１３】
また、本発明の第９発明は、請求項９に記載されたとおりの微粒子コーティング方法である。
請求項９に記載の微粒子コーティング方法は、仕切られた空間を形成しているチャンバと、減圧手段と、被コーティング部材と、導電性を有して所定の径にて任意の長さの針金状の線状電極部材と、導電性を有して前記線状電極部材の径よりも大きな径の円筒状であって軸方向に任意の長さの筒状電極部材と、第１直流電源と、相対移動手段と、を用いる。
そして前記筒状電極部材に、軸方向に、微粒子の径よりも大きな幅のスリットを形成し、前記筒状電極部材の内側に、被コーティング部材にコーティングする微粒子を収容または供給し、前記線状電極部材と前記筒状電極部材を、互いに接触しないように、且つ前記筒状電極部材の軸位置に前記線状電極部材が位置するように前記チャンバ内に配置し、前記被コーティング部材を、前記筒状電極部材の前記スリットと対向するように前記チャンバ内に配置する。
そして前記減圧手段にて前記チャンバ内を減圧するステップと、前記第１直流電源にて、前記線状電極部材と前記筒状電極部材との間に第１電位差を与えるステップと、前記相対移動手段を用いて前記筒状電極部材及び前記線状電極部材に対して前記被コーティング部材を相対的に移動させながら、前記筒状電極部材内で前記第１電位差に基づいて運動している微粒子を、前記スリットから出射させて前記被コーティング部材に衝突させて、前記被コーティング部材に微粒子をコーティングするステップと、を有する。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１〜８に記載の微粒子コーティング装置、または請求項９に記載の微粒子コーティング方法を用いれば、加熱・乾燥の工程が必要なく、高圧ガスも必要なく、減圧されたチャンバと直流電流と線状電極部材と筒状電極部材の、よりシンプルな構成の装置にて微粒子コーティング装置を実現することができる。
また、チャンバ内を減圧して空気抵抗を低減するとともに、線状電極部材と筒状電極部材を同軸上（中心軸の位置）に配置することで、平行に配置した平面にて微粒子に与えることが可能な電場のエネルギーよりも、線状電極部材から非常に大きな電場のエネルギーを微粒子に与えることが可能であり、微粒子をより高速に運動させて被コーティング部材に衝突させることができる。
また、微粒子を出射させるスリット３１Ｓの長さは、特に制限がないので、より短時間にコーティングをすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態における微粒子コーティング装置１の全体構成を説明する図である。
【図２】線状電極部材３０と筒状電極部材３１の概略形状を説明する図である。
【図３】微粒子出射供給手段４０の概略形状を説明する図である。
【図４】第１の実施の形態において、微粒子ＮＲ（Ｋ）の供給と、微粒子ＮＲ（Ｓ）がスリット３１Ｓから高速で出射される様子を説明する図である。
【図５】線状電極部材３０にて帯電した微粒子における、線状電極部材３０から筒状電極部材３１に向かう方向への距離と、微粒子の運動速度との関係を説明する図である。
【図６】第２の実施の形態における微粒子コーティング装置２の全体構成を説明する図である。
【図７】第２の実施の形態において、微粒子ＮＲ（Ｋ）の供給と、微粒子ＮＲ（Ｓ）がスリット３１Ｓから高速で出射される様子を説明する図である。
【図８】第３の実施の形態における微粒子コーティング装置３の全体構成を説明する図である。
【図９】第３の実施の形態において、微粒子ＮＲ（Ｓ）がスリット３１Ｓから高速で出射される様子を説明する図である。
【図１０】ＡＤ法を用いて微粒子を被コーティング部材Ｗにコーティングする、従来のコーティング装置１００の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明を実施するための第１〜第３の実施の形態を、図面を用いて説明する。第１〜第３の実施の形態のそれぞれは、被コーティング部材Ｗにコーティングする微粒子ＮＲの供給方法が異なる。
なお、以下の説明では、被コーティング部材Ｗにコーティングする微粒子について、微粒子ＮＲ（Ｏ）、微粒子ＮＲ（Ｋ）、微粒子ＮＲ（Ｓ）のいずれかを用いて説明するが、どれも同じ微粒子であるが、運動状態が異なる。微粒子ＮＲ（Ｏ）は静止状態を示しており、微粒子ＮＲ（Ｓ）は被コーティング部材Ｗに衝突する非常に高速で運動している状態を示しており、微粒子ＮＲ（Ｋ）は微粒子ＮＲ（Ｏ）と微粒子ＮＲ（Ｓ）の間の速度で運動している状態を示している。
以下、第１の実施の形態から順に説明する。
【００１７】
●●［第１の実施の形態（図１〜図５）］
図１は、第１の実施の形態における微粒子コーティング装置１の全体構成の例を示している。第１の実施の形態では、微粒子出射供給手段４０から微粒子ＮＲ（Ｋ）を出射させて、筒状電極部材３１内に微粒子を供給する微粒子コーティング装置１である。
●［全体構成（図１）］
図１の例に示す第１の実施の形態における微粒子コーティング装置１は、チャンバ１０と、減圧手段１１と、相対移動手段１２と、第１直流電源２０と、第２直流電源２１と、線状電極部材３０と、筒状電極部材３１と、微粒子出射供給手段４０と、調整手段５０と、測定手段５１、５２とを備えている。
仕切られた空間を形成しているチャンバ１０の内部には、微粒子ＮＲをコーティングする対象物である被コーティング部材Ｗと、線状電極部材３０と、筒状電極部材３１と、微粒子出射供給手段４０と、微粒子ＮＲ（Ｓ）の濃度や流量等を測定する測定手段５１、５２が収容されている。
【００１８】
被コーティング部材Ｗは、相対移動手段１２と連結され、筒状電極部材３１のスリット３１Ｓに対して、例えばＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直交３軸の方向に相対的に平行移動が可能であるとともに、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの軸の回りに旋回可能であり、スリット３１Ｓと対向する位置に配置されている。
また、チャンバ１０の内部は、減圧手段１１（真空ポンプ等）にて減圧され、筒状電極部材３１に形成されているスリット３１Ｓから出射される微粒子ＮＲ（Ｓ）の空気抵抗を減少させ、微粒子ＮＲ（Ｓ）の速度の低下を防ぐ。
なお第１〜第３の実施の形態では、減圧手段１１による減圧の度合いは、線状電極部材３０と筒状電極部材３１との間にてプラズマが発生しない、１０-4パスカル程度まで減圧した。
【００１９】
測定手段５１、５２は、例えばレーザ光等を用いたセンサであり、調整手段５０は、測定手段５１、５２からの信号に基づいて、筒状電極部材３１に供給する微粒子ＮＲ（Ｋ）の量を調整するために、第２直流電源２１を制御し、被コーティング部材Ｗにコーティングされる微粒子ＮＲ（Ｓ）の量が所定量（所定濃度や所定流量等）となるように制御する。
なお、測定手段５１、５２、調整手段５０は省略してもよい。
【００２０】
●［微粒子出射供給手段４０の構成（図１、図３、図４）］
図３に示すように、微粒子出射供給手段４０は、互いに平行となるように所定間隔に配置された２枚の板状電極部材４１、４２と、板状電極部材４１、４２の間に所定空間４０Ｋを形成するとともに板状電極部材４１、４２のそれぞれが互いに電気的に絶縁した状態で所定間隔を保持するための筒状壁部材４３と、で構成されている。また上方の板状電極部材４１には、板状電極部材４１と４２の間で往復運動する微粒子ＮＲ（Ｋ）を外部に出射させるための、単数または複数の供給側貫通孔ＨＫが任意の位置に設けられている。
所定空間４０Ｋには、微粒子ＮＲ（Ｏ）と、微粒子ＮＲ（Ｏ）の径（例えば約０．９［ｎｍ］）よりも大きな径（例えば約数十［μｍ］）の補助粒子ＢＲ（Ｋ）（セラミック粒子等であり、供給側補助粒子に相当）が収容されている。
【００２１】
そして板状電極部材４１、４２は、第２直流電源２１から第２電位差が与えられるように接続されるが、板状電極部材４１の方が板状電極部材４２よりも高い電位となるように接続されていてもよいし、板状電極部材４１の方が板状電極部材４２よりも低い電位となるように接続されていてもよい。本実施の形態では、上方の板状電極部材４１の方が、下方の板状電極部材４２よりも低い電位となるように接続され、板状電極部材４１が電気的に接地されている接続の例を示している。
この接続状態にて第２直流電源２１から第２電位差（例えば約２０［ＫＶ］の電位差）を与えると、補助粒子ＢＲ（Ｋ）が板状電極部材４１と４２の間で往復運動し、凝集している微粒子ＮＲ（Ｏ）は補助粒子ＢＲ（Ｋ）にて分散される。そして分散された微粒子ＮＲ（Ｋ）も補助粒子ＢＲ（Ｋ）と同様に板状電極部材４１と４２の間で往復運動し、やがて供給側貫通孔ＨＫから微粒子ＮＲ（Ｋ）が出射される。
補助粒子ＢＲ（Ｋ）（または微粒子ＮＲ（Ｏ））が往復運動する原理は、まず、静止している補助粒子ＢＲ（Ｋ）（または微粒子ＮＲ（Ｏ））が、下方の板状電極部材４２にて＋（または−）に帯電され、−側（または＋側）である上方の板状電極部材４１の側に移動する（電場で加速される）。板状電極部材４１の側に移動した補助粒子（Ｋ）（または微粒子ＮＲ（Ｋ））は、板状電極部材４１に接触すると、今度は−（または＋）に帯電し、＋側（または−側）である下方の板状電極部材４２の側に移動する（電場で加速される）。この帯電と移動を繰り返して往復運動する。
【００２２】
なお、供給側貫通孔ＨＫの径は、微粒子ＮＲ（Ｋ）の径よりも大きい径であればよいが、微粒子ＮＲ（Ｋ）の径よりも大きく、補助粒子ＢＲ（Ｋ）の径よりも小さく設定すると、補助粒子ＢＲ（Ｋ）が外部に飛び出すことを防止することができる。
また、供給側貫通孔ＨＫは単数でも複数でもよく、筒状電極部材３１に形成された被供給側貫通孔ＨＴに対応する数であればよい。
なお、微粒子出射供給手段４０に第２直流電源２１を接続せず、第１直流電源２０を用いて第１電位差を与え、第２直流電源２１を省略してもよい。
【００２３】
また、図１の例では、複数の微粒子出射供給手段４０を水平に配置した例を示しているが、１個の微粒子出射供給手段４０を水平に配置し（この場合、測定手段５１、５２、第２直流電源２１も各１個でよい）、供給側貫通孔ＨＫを複数設けてもよい。
そして図４に示すように、微粒子出射供給手段４０の供給側貫通孔ＨＫから出射した微粒子ＮＲ（Ｋ）は、供給側貫通孔ＨＫに対向する位置に設けられた筒状電極部材３１の被供給側貫通孔ＨＴを通って筒状電極部材３１の内部へと供給される。
【００２４】
●［線状電極部材３０と筒状電極部材３１の構成（図１、図２、図４）］
図２及び図４に示すように、線状電極部材３０は、導電性を有して所定の径ＲＳにて任意の長さＬＳの針金状であり、筒状電極部材３１は、導電性を有して線状電極部材３０の径ＲＳよりも大きな径ＲＴにて任意の長さＬＴの円筒状である。そして線状電極部材３０と筒状電極部材３１は、第１直流電源２０にて、第１電位差が与えられるように接続されている。なお、線状電極部材３０の方が筒状電極部材３１よりも高い電位となるように接続されていてもよいし、線状電極部材３０の方が筒状電極部材３１よりも低い電位となるように接続されていてもよい。本実施の形態では、線状電極部材３０の方が、筒状電極部材３１よりも高い電位となるように接続された例を示している。
そして図４に示すように、線状電極部材３０と筒状電極部材３１は、互いに接触しないように、且つ筒状電極部材３１の同軸上に（中心軸の位置に）線状電極部材３０が位置するようにチャンバ１０内に配置されている。
【００２５】
なお、第１直流電源２０の＋側、−側のいずれを電気的に接地してもよいが、以下のように接地すると、より好ましい。
筒状電極部材３１を電気的に接地し、被コーティング部材Ｗは、出射された微粒子ＮＲ（Ｓ）を反発しないように、筒状電極部材３１と同じ電位となるように接地する。
また同様に、図４において、筒状電極部材３１が、微粒子出射供給手段４０から出射された微粒子ＮＲ（Ｋ）を反発しないように、筒状電極部材３１と板状電極部材４１とが同じ電位となるように接地する。
ここで、線状電極部材３０、筒状電極部材３１、被コーティング部材Ｗ、（上方の）板状電極部材４１、（下方の）板状電極部材４２の電気的な接続をまとめておく。
筒状電極部材３１と被コーティング部材Ｗと板状電極部材４１を電気的に接地すれば、筒状電極部材３１に対して線状電極部材３０が高い電位となるように接続されていてもよいし、筒状電極部材３１に対して線状電極部材３０が低い電位となるように接続されていてもよい。また、板状電極部材４１に対して板状電極部材４２が高い電位となるように接続されていてもよいし、板状電極部材４１に対して板状電極部材４２が低い電位となるように接続されていてもよい。
また、線状電極部材３１と板状電極部材４２の双方を低い電位、または双方を高い電位となるように接続した場合は、微粒子出射供給手段４０から出射された微粒子ＮＲ（Ｋ）が線状電極部材３０に向かうように、供給側貫通孔ＨＫと被供給側貫通孔ＨＴと線状電極部材３０とが直線上に並ぶように配置することが好ましい。
また、線状電極部材３１と板状電極部材４２の一方を低い電位、他方を高い電位となるように接続した場合は、微粒子出射供給手段４０から出射された微粒子ＮＲ（Ｋ）が加速されてそのままスリット３１Ｓから出射されないように、線状電極部材３０を避けるように、供給側貫通孔ＨＫと被供給側貫通孔ＨＴとスリット３１Ｓとが直線上に並ぶように配置することが好ましい（スリット３１Ｓと線状電極部材３０と被供給側貫通孔ＨＴと供給側貫通孔ＨＫとが直線上に並ばないように、被供給側貫通孔ＨＴと供給側貫通孔ＨＫの位置を、図４においてスリット３１Ｓと線状電極部材３０とを結んだ直線上からずらした位置とする）。
【００２６】
また図２及び図４に示すように、筒状電極部材３１には、微粒子の径よりも大きなスリット幅３１Ｗのスリット３１Ｓが軸方向に沿って形成されており、微粒子出射供給手段４０から微粒子ＮＲ（Ｋ）の供給を受けるための単数または複数の被供給側貫通孔ＨＴが形成されている。
なお、筒状電極部材３１の長さＬＴと線状電極部材３０の長さＬＳは、特に制限がなく任意の長さに設定することができる。筒状電極部材３１の長さＬＴと線状電極部材３０の長さＬＳを長くすると、微粒子ＮＲ（Ｓ）を出射するスリット３１Ｓが長くなり、コーティング時間をより短縮できるので、より好ましい。
そして図４に示すように、微粒子ＮＲ（Ｓ）はスリット３１Ｓから出射される（線状電極部材３０からスリット３１Ｓに向かう方向に出射される）ので、このスリット３１Ｓと対向する位置に被コーティング部材Ｗが配置されている。
また、図２に示す絶縁蓋３２は、筒状電極部材３１の両端部の開口部を覆う蓋であり、線状電極部材３０を挿通可能な貫通孔が設けられている。なお、絶縁蓋３２は省略してもよい。
また、本実施の形態では、筒状電極部材３１を水平に配置し、スリット３１Ｓが上側に位置するように配置したが、特に水平に配置しなくてもよく、スリット３１Ｓも下側にならなければ、特にどの方向に向けられていてもよい。
【００２７】
そして、図４に示すように、筒状電極部材３１と線状電極部材３０には、第１直流電源２０から第１電位差（例えば５０［ＫＶ］の電位差）が与えられ、筒状電極部材３１内に供給された微粒子ＮＲ（Ｋ）は、線状電極部材３０と筒状電極部材３１との間で往復運動を繰り返し、やがてスリット３１Ｓから微粒子ＮＲ（Ｓ）が出射される。
なお、微粒子ＮＲ（Ｋ）が線状電極部材３０と筒状電極部材３１との間で往復運動する原理は、板状電極部材４１と４２との間で往復運動する補助粒子ＢＲ（Ｋ）（または微粒子ＮＲ（Ｋ））の場合と同様であり、供給された微粒子ＮＲ（Ｋ）が筒状電極部材３１に接触した場合に−（または＋）に帯電し、＋側（または−側）である線状電極部材３０の側に移動する。そして線状電極部材３０に接触すると、＋（または−）に帯電し、−側（または＋側）である筒状電極部材３１の側に移動する。この帯電と移動を繰り返して往復運動する。
この微粒子ＮＲ（Ｓ）がスリット３１Ｓから出射する速度が重要である。
スリット３１Ｓから出射する微粒子ＮＲ（Ｓ）の速度を大きくするには、筒状電極部材３１内にて微粒子に与えるエネルギーをより大きくする必要がある。筒状電極部材３１内の微粒子には、第１直流電源２０からの第１電位差に基づいたエネルギーが与えられる。
【００２８】
ここで、平行に配置した板状電極部材４１と４２の構成に対する、線状電極部材３０と筒状電極部材３１の構成のメリットについて説明する。
微粒子ＮＲ（Ｋ）に与えるエネルギーの大きさは、平行に配置した板状電極部材４１と４２の構成においては各電極間に与える電位差と微粒子の電荷（電極間の距離（電場））に依存する。また、線状電極部材３０と筒状電極部材３１の構成においては各電極間に与える電位差と電極間の距離と、線状電極部材３０の径に対する筒状電極部材３１の径の比、に依存する。
一般的に実用できる直流電源は、５０［ＫＶ］程度までのものである。そこで、５０［ＫＶ］の直流電源を用いて、微粒子の出射速度が、図１０に示す従来のＡＤ法と同等の速度となるようにするには、平行に配置した板状電極部材４１と４２の構成では、電極間の距離を非常に小さくしなければならなくなり、実際には電極間の絶縁状態を維持できずに放電してしまい、電圧が維持できない。
ところが、線状電極部材３０と筒状電極部材３１の構成では、同じ５０［ＫＶ］の直流電源を用いても、筒状電極部材３１の径に対する線状電極部材３０の径の比を小さくすることで、線状電極部材近傍の電場のみを大きくすることができ、それによって微粒子の電荷を飛躍的に大きくでき、電極間の放電を発生させることなく、微粒子の出射速度を大きくすることができる。例えば、板状電極部材４１と４２の構成において電位差が５０［ＫＶ］、電極間の距離が１０［ｍｍ］の場合に微粒子に与えることができるエネルギーを『Ｗ』とする。そして、線状電極部材３０と筒状電極部材３１の構成において電位差が５０［ＫＶ］、電極間の距離（筒状電極部材３１のほぼ半径）が１０［ｍｍ］、線状電極部材の径が０．１［ｍｍ］（筒状電極部材の直径（ＲＴ）／線状電極部材の直径（ＲＳ）＝約２００）の場合に微粒子に与えることができるエネルギーは、理論上、『Ｗ』の約２５倍となる。
従って、筒状電極部材の直径（ＲＴ）／線状電極部材の直径（ＲＳ）を大きくしていくだけで、電極間の放電を発生させることなく、微粒子の出射速度を大きくすることが可能であり、実際に微粒子の出射速度を、ＡＤ法と同等の速度に到達させることができる。
【００２９】
例えば、第１直流電源２０から与える第１電位差を２０［ＫＶ］、微粒子ＮＲの径を１［ｎｍ］、線状電極部材３０の表面から筒状電極部材３１の内壁までの距離Ｒを５［ｍｍ］、線状電極部材３０の径ＲＳを０．１［ｍｍ］（すなわち、筒状電極部材３１の径ＲＴ／線状電極部材３０の径ＲＳ＝１００）、チャンバ１０内の圧力を１０-4［パスカル］、とした場合、出射される微粒子ＮＲ（Ｓ）の速度は、理論上、３００［ｍ／ｓｅｃ］に達し、常温で被コーティング部材Ｗに衝突させて被膜を成形させる（コーティングする）のに充分な速度に到達させることができる。
なお図５は、微粒子ＮＲ（Ｓ）における、線状電極部材３０（の表面）からの距離と、微粒子ＮＲ（Ｓ）の速度の関係の例を示すグラフである。このグラフから判るように、微粒子ＮＲ（Ｓ）は、距離Ｒの位置（すなわちスリット３１Ｓの位置）にて最大速度Ｖｍに達し、その速度Ｖｍにて被コーティング部材Ｗに衝突する。
【００３０】
●●［第２の実施の形態（図６、図７）］
図６は、第２の実施の形態における微粒子コーティング装置２の全体構成の例を示している。第２の実施の形態では、微粒子落下供給手段６０から適量の微粒子ＮＲ（Ｏ）を落下させて、筒状電極部材３１内に微粒子を供給する微粒子コーティング装置２である。以下、第１の実施の形態にて説明した微粒子コーティング装置１との相違点について主に説明する。
【００３１】
●［全体構成（図６）］
図６に示す第２の実施の形態における微粒子コーティング装置２は、図１に示す微粒子コーティング装置１に対して、線状電極部材３０及び筒状電極部材３１が鉛直方向、または鉛直方向に対して所定角度に傾斜するようにチャンバ１０内に配置されている。なお、傾斜させる場合は、微粒子がスリットから落下しないように、スリット３１Ｓが下向きにならないようにすることが好ましい。
そして被コーティング部材Ｗ及び相対移動手段１２は、筒状電極部材３１のスリット３１Ｓと対向する位置に配置されている。
また、図１に示す微粒子コーティング装置１に対して、微粒子出射供給手段４０の代わりに、微粒子落下供給手段６０が、筒状電極部材３１の上端部に配置されている。
また、線状電極部材３０及び筒状電極部材３１のそれぞれの形状は、被供給側貫通孔ＨＴが設けられていない点を除き、第１の実施の形態と同じである。また、線状電極部材３０と筒状電極部材３１が同軸上に配置されている点も第１の実施の形態と同じであり、第１直流電源２０の接続も、第１の実施の形態と同じである。
【００３２】
●［微粒子の供給方法と微粒子が出射される様子（図７）］
図７に示すように、第２の実施の形態では、コーティングに使用される微粒子ＮＲ（Ｏ）は、微粒子落下供給手段６０にストックされている。
測定手段５１、５２は、例えばレーザ光等を用いたセンサであり、調整手段５０は、測定手段５１、５２からの信号に基づいて、筒状電極部材３１に供給する微粒子ＮＲ（Ｏ）の落下量を調整するために、微粒子落下供給手段６０の開閉手段６１を制御し、被コーティング部材Ｗにコーティングされる微粒子ＮＲ（Ｓ）の量が所定濃度となるように制御する。
なお、測定手段５１、５２、調整手段５０は省略してもよい。
測定手段５１、５２、調整手段５０を省略する場合は、一定量の微粒子ＮＲ（Ｏ）が随時落下するように開閉手段６１を調整しておく。
なお、筒状電極部材３１の内部に落下して供給された微粒子ＮＲ（Ｏ）がスリット３１Ｓから出射される動作は第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００３３】
●●［第３の実施の形態（図８、図９）］
図８は、第３の実施の形態における微粒子コーティング装置３の全体構成の例を示している。第３の実施の形態では、第１の実施の形態（図１）における微粒子出射供給手段４０も、第２の実施の形態（図６）における微粒子落下供給手段６０も備えておらず、微粒子ＮＲ（Ｏ）を予め筒状電極部材３１内に収容している。以下、第１の実施の形態にて説明した微粒子コーティング装置１との相違点について主に説明する。
【００３４】
●［全体構成（図８）］
図８に示す第３の実施の形態における微粒子コーティング装置３は、図１に示す微粒子コーティング装置１に対して、微粒子出射供給手段４０、第２直流電源２１、測定手段５１、５２、調整手段５０が省略されている点と、筒状電極部材３１には被供給側貫通孔ＨＴが形成されていない点が異なる。また、図９に示すように、筒状電極部材３１の内部に、微粒子ＮＲ（Ｏ）と、微粒子ＮＲ（Ｏ）の径よりも大きな径を有する補助粒子ＢＲ（Ｋ）（出射側補助粒子に相当）と、が収容されている点も異なる。
なお、線状電極部材３０及び筒状電極部材３１は、チャンバ１０内にて水平に配置されている点と、筒状電極部材３１のスリット３１Ｓが下側にならないように向けられている点と、スリット３１Ｓに対向する位置に被コーティング部材が配置されている点は、図１に示す微粒子コーティング装置１と同様である。
また、線状電極部材３０及び筒状電極部材３１のそれぞれの形状は、被供給側貫通孔ＨＴが設けられていない点を除き、第１の実施と同じである。また、線状電極部材３０と筒状電極部材３１が同軸上に配置されている点も第１の実施の形態と同じであり、第１直流電源２０の接続も、第１の実施の形態と同じである。
なお、筒状電極部材３１に、図２に示す絶縁蓋３２を設けてもよい。
【００３５】
●［微粒子の供給方法と微粒子が出射される様子（図９）］
図９に示すように、第３の実施の形態では、コーティングに使用される微粒子ＮＲ（Ｋ）は、予め筒状電極部材３１の内部に収容されている。また図８の例では、筒状電極部材３１の内部に補助粒子ＢＲ（Ｋ）も収容しているが、補助粒子ＢＲ（Ｋ）は省略してもよい。
また、補助粒子ＢＲ（Ｋ）の有無にかかわらず、微粒子ＮＲ（Ｓ）がスリット３１Ｓから出射される動作は第１の実施の形態にて説明しているので省略する。
なお、補助粒子ＢＲ（Ｋ）を筒状電極部材３１の内部に収容させておく場合、スリット３１Ｓの幅３１Ｗを、微粒子ＮＲ（Ｓ）の径よりも大きく、且つ補助粒子ＢＲ（Ｋ）の径よりも小さく設定しておくと、補助粒子ＢＲ（Ｋ）が筒状電極部材３１の外部に飛び出すことを防止できる。
【００３６】
以上、第１〜第３の実施の形態にて説明したように、本発明の微粒子コーティング装置１〜３は、高圧ガスを用いることなく、電力を用いて、ＡＤ法と比較して、よりシンプルな構成とすることができる。また、線状電極部材３０と筒状電極部材３１の形状と配置を適切にすることで、微粒子を被コーティング部材により高速で衝突させることができ、常温でのコーティングが可能であり、加熱・乾燥の工程及び設備が不要である。また、スリット３１Ｓの長さを任意の長さにすることが可能であるので、ＡＤ法と比較して、より広い幅でのコーティングが可能であり、コーティング時間をより短縮化することができる。
【００３７】
以上、第１〜第３の実施の形態にて、微粒子コーティング装置１〜３を説明したが、微粒子コーティング方法として、チャンバ１０、減圧手段１１、被コーティング部材Ｗ、線状電極部材３０、スリット３１Ｓを形成した筒状電極部材３１、第１直流電源２０、相対移動手段１２、を用い、筒状電極部材３１の内部に微粒子ＮＲ（Ｋ）を収容または供給し、筒状電極部材３１と線状電極部材３０とを同軸上に配置し、スリット３１Ｓと対向する位置に被コーティング部材Ｗを配置する。
そして減圧手段１１にてチャンバ１０内を減圧するステップと、第１直流電源２０にて線状電極部材３０と筒状電極部材３１に第１電位差を与えるステップと、相対移動手段１２を用いてスリット３１Ｓに対する被コーティング部材Ｗを相対的に移動させながら、スリット３１Ｓから微粒子ＮＲ（Ｓ）を出射させて被コーティング部材Ｗに衝突させることで微粒子ＮＲ（Ｓ）を被コーティング部材Ｗにコーティングするステップと、を有する、種々の被コーティング部材に種々の微粒子をコーティングできる微粒子コーティング方法として利用することができる。
【００３８】
本発明の微粒子コーティング装置及び微粒子コーティング方法は、本実施の形態で説明した外観、構成、構造、動作等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。
コーティングに使用する微粒子ＮＲは、ナノ粒子等に限定されず、種々の微粒子を利用することができる。
被コーティング部材Ｗは、導電性の有無にかかわらず、また形状も平面に限定されず、立体的な凹凸があってもコーティング可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 微粒子コーティング装置（第１の実施の形態）
２ 微粒子コーティング装置（第２の実施の形態）
３ 微粒子コーティング装置（第３の実施の形態）
１０ チャンバ
１１ 減圧手段
１２ 相対移動手段
２０ 第１直流電源
２１ 第２直流電源
３０ 線状電極部材
３１ 筒状電極部材
３１Ｓ スリット
４０ 微粒子出射供給手段
４１、４２ 板状電極部材
４３ 筒状壁部材
５０ 調整手段
５１、５２ 測定手段
６０ 微粒子落下供給手段
６１ 開閉手段
ＨＴ 被供給側貫通孔
ＨＫ 供給側貫通孔
ＮＲ（Ｏ） 微粒子
ＮＲ（Ｋ） 微粒子
ＮＲ（Ｓ） 微粒子
ＢＲ（Ｋ） （供給側）補助粒子、（出射側）補助粒子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノ粒子等の種々の微粒子を、種々の被コーティング部材の表面にコーティングする、微粒子コーティング装置及び微粒子コーティング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体状態のセラミックス微粒子を、加熱することなく常温にて被コーティング部材に高速で吹き付けることで、衝撃エネルギーを利用して被コーティング部材に硬質のセラミックス被膜を形成するエアロゾルデポジション法（以下、ＡＤ法と記載する）が開発されている。
ＡＤ法は、ドライ状態で被膜を形成できるので、従来の、微粒子混合液を吹き付けた後に液体を蒸発させる（加熱・乾燥させる）工程及び設備が不要であり、設備及びコストを抑制し、被コーティング部材の材料を選ばず、短時間に、均一な被膜を、高品質に形成することができる。
ＡＤ法では、図１０に示すように、タンク１２０内の高圧ガスを、流量調整手段１２１を介して微粒子ＮＲ（Ｏ）が収容されているエアロゾル発生器１２２に導入してタバコの煙のようなエアロゾル状態にした後、所定の粒径分布を保つように解砕・分級器１２３を経由させて、ノズル１３０から高圧噴射する。チャンバ１０内は減圧手段１１（真空ポンプ等）にて減圧されており、微粒子を含むエアロゾルは減速されることなく高速で被コーティング部材Ｗの表面に衝突し、その衝撃エネルギーで破砕・変質して常温で固化する。なお、図１０において、相対移動手段１２は被コーティング部材Ｗを任意の方向に移動及び回転可能であり、濃度調整器１５０は、レーザ光等を用いた測定手段１５１、１５２からの信号に基づいて流量調整手段１２１を制御して微粒子の濃度や流量を調整している。
また、特許文献１に記載された従来技術では、所定間隔に配置した電極間に、微粒子と、微粒子の径よりも大きな径の補助粒子と、を配置し、電極間に被コーティング部材を配置している。そして電極間に電位差を与え、微粒子と補助粒子とを電極間で往復運動させて補助粒子で微粒子を分散させるとともに、補助粒子にて被コーティング部材に微粒子を叩き付けてコーティングする、微粒子のコーティング方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１３７１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＡＤ法は、高圧ガスを必要としており、装置が大型化及び複雑化する可能性がある。また、チャンバ１０内の空気を減圧手段１１にて減圧しているにもかかわらず、微粒子を含むエアロゾル（高圧ガス）をノズル１３０から噴射しており、減圧手段１１の効率が悪い。また図１０において、ノズル１３０におけるノズル幅ＷＮの長さが数［ｍｍ］程度までという制限があり、更なるコーティング時間の短縮化は困難である。
また、特許文献１に記載された従来技術では、高圧ガスを用いることなく直流電源を用いており、装置が単純で小型化が可能である。しかし、特許文献１に記載されたコーティング方法を減圧されたチャンバ内で行ったとしても、被コーティング部材Ｗに衝突させる微粒子の速度を、ＡＤ法と同等まで高速化することは非常に困難である。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、高圧ガスを用いることなく、よりシンプルな構成の装置にて、微粒子を被コーティング部材により高速で衝突させることが可能であり、より短時間にコーティングできる、微粒子コーティング装置及び微粒子コーティング方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの微粒子コーティング装置である。
請求項１に記載の微粒子コーティング装置は、仕切られた空間を形成しているチャンバと、減圧手段と、第１直流電源と、導電性を有して所定の径にて任意の長さの針金状の線状電極部材と、導電性を有して前記線状電極部材の径よりも大きな径の円筒状であって軸方向に任意の長さの筒状電極部材と、を備えた微粒子コーティング装置である。
前記筒状電極部材には、軸方向に、微粒子の径よりも大きな幅のスリットが形成されており、被コーティング部材にコーティングする微粒子が収容または供給されており、前記線状電極部材と前記筒状電極部材は、互いに接触しないように、且つ前記筒状電極部材の軸位置に前記線状電極部材が位置するように、前記チャンバ内に配置されている。
前記減圧手段は、前記チャンバ内を減圧し、前記被コーティング部材は、前記チャンバ内に、且つ前記筒状電極部材の前記スリットと対向する位置に配置されている。
そして前記第１直流電源は、前記線状電極部材と前記筒状電極部材との間に第１電位差を与え、前記筒状電極部材内で前記第１電位差に基づいて運動している微粒子を、前記スリットから出射させて前記被コーティング部材に衝突させて、前記被コーティング部材に微粒子をコーティングする。
【０００６】
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの微粒子コーティング装置である。
請求項２に記載の微粒子コーティング装置は、請求項１に記載の微粒子コーティング装置であって、前記線状電極部材と前記筒状電極部材は、前記スリットが下向きにならないように、水平に配置されており、前記筒状電極部材における下側となる面には、微粒子の径よりも大きな径の単数または複数の被供給側貫通孔が形成されており、前記チャンバ内における前記筒状電極部材の下方には、単数または複数の微粒子出射供給手段が配置されている。
前記微粒子出射供給手段は、互いに平行となるように所定間隔にて水平に配置した２枚の板状電極部材と、２枚の板状電極部材のそれぞれを互いに電気的に絶縁した状態で前記所定間隔を保持するとともに２枚の板状電極部材の間に所定空間を形成する筒状壁部材と、で構成され、前記所定空間には、微粒子と、微粒子の径よりも大きな径の供給側補助粒子と、が収容されており、２枚の板状電極部材は、前記第１直流電源から前記第１電位差が与えられ、あるいは第２直流電源が設けられて当該第２直流電源から第２電位差が与えられ、２枚の板状電極部材における上側の板状電極部材には、前記所定空間における任意の位置に微粒子の径よりも大きな径の単数または複数の供給側貫通孔が形成されている。
前記微粒子出射供給手段は、前記供給側貫通孔と前記被供給側貫通孔とが対向するように配置されており、前記第１電位差あるいは前記第２電位差に基づいて運動する前記供給側補助粒子にて分散された微粒子を、前記第１電位差あるいは前記第２電位差に基づいて２枚の板状電極部材の間で往復運動させて、前記供給側貫通孔と前記被供給側貫通孔を経由させて前記筒状電極部材内に供給する。
【０００７】
また、本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりの微粒子コーティング装置である。
請求項３に記載の微粒子コーティング装置は、請求項２に記載の微粒子コーティング装置であって、前記供給側貫通孔の径は、前記供給側補助粒子の径よりも小さく形成されている。
【０００８】
また、本発明の第４発明は、請求項４に記載されたとおりの微粒子コーティング装置である。
請求項４に記載の微粒子コーティング装置は、請求項１に記載の微粒子コーティング装置であって、前記線状電極部材と前記筒状電極部材は、鉛直方向に沿って、あるいは鉛直方向に対して所定角度に傾斜させるとともに前記スリットが下向きにならないように、配置されており、前記筒状電極部材の両端部における上方となる一方の端部から、前記筒状電極部材の内部に微粒子を落下させて供給する微粒子落下供給手段を備えている。
【０００９】
また、本発明の第５発明は、請求項５に記載されたとおりの微粒子コーティング装置である。
請求項５に記載の微粒子コーティング装置は、請求項１に記載の微粒子コーティング装置であって、前記線状電極部材と前記筒状電極部材は、前記スリットが下向きにならないように、水平に配置されており、前記筒状電極部材内には、微粒子の径よりも大きな径の出射側補助粒子が収容されており、前記第１電位差に基づいて前記出射側補助粒子を運動させて、前記筒状電極部材内の微粒子を分散させ、分散した微粒子を前記第１電位差に基づいて運動させて前記スリットから出射する。
【００１０】
また、本発明の第６発明は、請求項６に記載されたとおりの微粒子コーティング装置である。
請求項６に記載の微粒子コーティング装置は、請求項５に記載の微粒子コーティング装置であって、前記スリットの幅は、前記出射側補助粒子の径よりも小さく形成されている。
【００１１】
また、本発明の第７発明は、請求項７に記載されたとおりの微粒子コーティング装置である。
請求項７に記載の微粒子コーティング装置は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の微粒子コーティング装置であって、前記筒状電極部材と前記被コーティング部材が電気的に接地されている。
【００１２】
また、本発明の第８発明は、請求項８に記載されたとおりの微粒子コーティング装置である。
請求項８に記載の微粒子コーティング装置は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の微粒子コーティング装置であって、
前記筒状電極部材の前記スリットの位置に対して、前記被コーティング部材を相対的に移動可能な相対移動手段を備えている。
【００１３】
また、本発明の第９発明は、請求項９に記載されたとおりの微粒子コーティング方法である。
請求項９に記載の微粒子コーティング方法は、仕切られた空間を形成しているチャンバと、減圧手段と、被コーティング部材と、導電性を有して所定の径にて任意の長さの針金状の線状電極部材と、導電性を有して前記線状電極部材の径よりも大きな径の円筒状であって軸方向に任意の長さの筒状電極部材と、第１直流電源と、相対移動手段と、を用いる。
そして前記筒状電極部材に、軸方向に、微粒子の径よりも大きな幅のスリットを形成し、前記筒状電極部材の内側に、被コーティング部材にコーティングする微粒子を収容または供給し、前記線状電極部材と前記筒状電極部材を、互いに接触しないように、且つ前記筒状電極部材の軸位置に前記線状電極部材が位置するように前記チャンバ内に配置し、前記被コーティング部材を、前記筒状電極部材の前記スリットと対向するように前記チャンバ内に配置する。
そして前記減圧手段にて前記チャンバ内を減圧するステップと、前記第１直流電源にて、前記線状電極部材と前記筒状電極部材との間に第１電位差を与えるステップと、前記相対移動手段を用いて前記筒状電極部材及び前記線状電極部材に対して前記被コーティング部材を相対的に移動させながら、前記筒状電極部材内で前記第１電位差に基づいて運動している微粒子を、前記スリットから出射させて前記被コーティング部材に衝突させて、前記被コーティング部材に微粒子をコーティングするステップと、を有する。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１〜８に記載の微粒子コーティング装置、または請求項９に記載の微粒子コーティング方法を用いれば、加熱・乾燥の工程が必要なく、高圧ガスも必要なく、減圧されたチャンバと直流電流と線状電極部材と筒状電極部材の、よりシンプルな構成の装置にて微粒子コーティング装置を実現することができる。
また、チャンバ内を減圧して空気抵抗を低減するとともに、線状電極部材と筒状電極部材を同軸上（中心軸の位置）に配置することで、平行に配置した平面にて微粒子に与えることが可能な電場のエネルギーよりも、線状電極部材から非常に大きな電場のエネルギーを微粒子に与えることが可能であり、微粒子をより高速に運動させて被コーティング部材に衝突させることができる。
また、微粒子を出射させるスリット３１Ｓの長さは、特に制限がないので、より短時間にコーティングをすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態における微粒子コーティング装置１の全体構成を説明する図である。
【図２】線状電極部材３０と筒状電極部材３１の概略形状を説明する図である。
【図３】微粒子出射供給手段４０の概略形状を説明する図である。
【図４】第１の実施の形態において、微粒子ＮＲ（Ｋ）の供給と、微粒子ＮＲ（Ｓ）がスリット３１Ｓから高速で出射される様子を説明する図である。
【図５】線状電極部材３０にて帯電した微粒子における、線状電極部材３０から筒状電極部材３１に向かう方向への距離と、微粒子の運動速度との関係を説明する図である。
【図６】第２の実施の形態における微粒子コーティング装置２の全体構成を説明する図である。
【図７】第２の実施の形態において、微粒子ＮＲ（Ｋ）の供給と、微粒子ＮＲ（Ｓ）がスリット３１Ｓから高速で出射される様子を説明する図である。
【図８】第３の実施の形態における微粒子コーティング装置３の全体構成を説明する図である。
【図９】第３の実施の形態において、微粒子ＮＲ（Ｓ）がスリット３１Ｓから高速で出射される様子を説明する図である。
【図１０】ＡＤ法を用いて微粒子を被コーティング部材Ｗにコーティングする、従来のコーティング装置１００の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明を実施するための第１〜第３の実施の形態を、図面を用いて説明する。第１〜第３の実施の形態のそれぞれは、被コーティング部材Ｗにコーティングする微粒子ＮＲの供給方法が異なる。
なお、以下の説明では、被コーティング部材Ｗにコーティングする微粒子について、微粒子ＮＲ（Ｏ）、微粒子ＮＲ（Ｋ）、微粒子ＮＲ（Ｓ）のいずれかを用いて説明するが、どれも同じ微粒子であるが、運動状態が異なる。微粒子ＮＲ（Ｏ）は静止状態を示しており、微粒子ＮＲ（Ｓ）は被コーティング部材Ｗに衝突する非常に高速で運動している状態を示しており、微粒子ＮＲ（Ｋ）は微粒子ＮＲ（Ｏ）と微粒子ＮＲ（Ｓ）の間の速度で運動している状態を示している。
以下、第１の実施の形態から順に説明する。
【００１７】
●●［第１の実施の形態（図１〜図５）］
図１は、第１の実施の形態における微粒子コーティング装置１の全体構成の例を示している。第１の実施の形態では、微粒子出射供給手段４０から微粒子ＮＲ（Ｋ）を出射させて、筒状電極部材３１内に微粒子を供給する微粒子コーティング装置１である。
●［全体構成（図１）］
図１の例に示す第１の実施の形態における微粒子コーティング装置１は、チャンバ１０と、減圧手段１１と、相対移動手段１２と、第１直流電源２０と、第２直流電源２１と、線状電極部材３０と、筒状電極部材３１と、微粒子出射供給手段４０と、調整手段５０と、測定手段５１、５２とを備えている。
仕切られた空間を形成しているチャンバ１０の内部には、微粒子ＮＲをコーティングする対象物である被コーティング部材Ｗと、線状電極部材３０と、筒状電極部材３１と、微粒子出射供給手段４０と、微粒子ＮＲ（Ｓ）の濃度や流量等を測定する測定手段５１、５２が収容されている。
【００１８】
被コーティング部材Ｗは、相対移動手段１２と連結され、筒状電極部材３１のスリット３１Ｓに対して、例えばＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直交３軸の方向に相対的に平行移動が可能であるとともに、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの軸の回りに旋回可能であり、スリット３１Ｓと対向する位置に配置されている。
また、チャンバ１０の内部は、減圧手段１１（真空ポンプ等）にて減圧され、筒状電極部材３１に形成されているスリット３１Ｓから出射される微粒子ＮＲ（Ｓ）の空気抵抗を減少させ、微粒子ＮＲ（Ｓ）の速度の低下を防ぐ。
なお第１〜第３の実施の形態では、減圧手段１１による減圧の度合いは、線状電極部材３０と筒状電極部材３１との間にてプラズマが発生しない、１０-4パスカル程度まで減圧した。
【００１９】
測定手段５１、５２は、例えばレーザ光等を用いたセンサであり、調整手段５０は、測定手段５１、５２からの信号に基づいて、筒状電極部材３１に供給する微粒子ＮＲ（Ｋ）の量を調整するために、第２直流電源２１を制御し、被コーティング部材Ｗにコーティングされる微粒子ＮＲ（Ｓ）の量が所定量（所定濃度や所定流量等）となるように制御する。
なお、測定手段５１、５２、調整手段５０は省略してもよい。
【００２０】
●［微粒子出射供給手段４０の構成（図１、図３、図４）］
図３に示すように、微粒子出射供給手段４０は、互いに平行となるように所定間隔に配置された２枚の板状電極部材４１、４２と、板状電極部材４１、４２の間に所定空間４０Ｋを形成するとともに板状電極部材４１、４２のそれぞれが互いに電気的に絶縁した状態で所定間隔を保持するための筒状壁部材４３と、で構成されている。また上方の板状電極部材４１には、板状電極部材４１と４２の間で往復運動する微粒子ＮＲ（Ｋ）を外部に出射させるための、単数または複数の供給側貫通孔ＨＫが任意の位置に設けられている。
所定空間４０Ｋには、微粒子ＮＲ（Ｏ）と、微粒子ＮＲ（Ｏ）の径（例えば約０．９［ｎｍ］）よりも大きな径（例えば約数十［μｍ］）の補助粒子ＢＲ（Ｋ）（セラミック粒子等であり、供給側補助粒子に相当）が収容されている。
【００２１】
そして板状電極部材４１、４２は、第２直流電源２１から第２電位差が与えられるように接続されるが、板状電極部材４１の方が板状電極部材４２よりも高い電位となるように接続されていてもよいし、板状電極部材４１の方が板状電極部材４２よりも低い電位となるように接続されていてもよい。本実施の形態では、上方の板状電極部材４１の方が、下方の板状電極部材４２よりも低い電位となるように接続され、板状電極部材４１が電気的に接地されている接続の例を示している。
この接続状態にて第２直流電源２１から第２電位差（例えば約２０［ＫＶ］の電位差）を与えると、補助粒子ＢＲ（Ｋ）が板状電極部材４１と４２の間で往復運動し、凝集している微粒子ＮＲ（Ｏ）は補助粒子ＢＲ（Ｋ）にて分散される。そして分散された微粒子ＮＲ（Ｋ）も補助粒子ＢＲ（Ｋ）と同様に板状電極部材４１と４２の間で往復運動し、やがて供給側貫通孔ＨＫから微粒子ＮＲ（Ｋ）が出射される。
補助粒子ＢＲ（Ｋ）（または微粒子ＮＲ（Ｏ））が往復運動する原理は、まず、静止している補助粒子ＢＲ（Ｋ）（または微粒子ＮＲ（Ｏ））が、下方の板状電極部材４２にて＋（または−）に帯電され、−側（または＋側）である上方の板状電極部材４１の側に移動する（電場で加速される）。板状電極部材４１の側に移動した補助粒子（Ｋ）（または微粒子ＮＲ（Ｋ））は、板状電極部材４１に接触すると、今度は−（または＋）に帯電し、＋側（または−側）である下方の板状電極部材４２の側に移動する（電場で加速される）。この帯電と移動を繰り返して往復運動する。
【００２２】
なお、供給側貫通孔ＨＫの径は、微粒子ＮＲ（Ｋ）の径よりも大きい径であればよいが、微粒子ＮＲ（Ｋ）の径よりも大きく、補助粒子ＢＲ（Ｋ）の径よりも小さく設定すると、補助粒子ＢＲ（Ｋ）が外部に飛び出すことを防止することができる。
また、供給側貫通孔ＨＫは単数でも複数でもよく、筒状電極部材３１に形成された被供給側貫通孔ＨＴに対応する数であればよい。
なお、微粒子出射供給手段４０に第２直流電源２１を接続せず、第１直流電源２０を用いて第１電位差を与え、第２直流電源２１を省略してもよい。
【００２３】
また、図１の例では、複数の微粒子出射供給手段４０を水平に配置した例を示しているが、１個の微粒子出射供給手段４０を水平に配置し（この場合、測定手段５１、５２、第２直流電源２１も各１個でよい）、供給側貫通孔ＨＫを複数設けてもよい。
そして図４に示すように、微粒子出射供給手段４０の供給側貫通孔ＨＫから出射した微粒子ＮＲ（Ｋ）は、供給側貫通孔ＨＫに対向する位置に設けられた筒状電極部材３１の被供給側貫通孔ＨＴを通って筒状電極部材３１の内部へと供給される。
【００２４】
●［線状電極部材３０と筒状電極部材３１の構成（図１、図２、図４）］
図２及び図４に示すように、線状電極部材３０は、導電性を有して所定の径ＲＳにて任意の長さＬＳの針金状であり、筒状電極部材３１は、導電性を有して線状電極部材３０の径ＲＳよりも大きな径ＲＴにて任意の長さＬＴの円筒状である。そして線状電極部材３０と筒状電極部材３１は、第１直流電源２０にて、第１電位差が与えられるように接続されている。なお、線状電極部材３０の方が筒状電極部材３１よりも高い電位となるように接続されていてもよいし、線状電極部材３０の方が筒状電極部材３１よりも低い電位となるように接続されていてもよい。本実施の形態では、線状電極部材３０の方が、筒状電極部材３１よりも高い電位となるように接続された例を示している。
そして図４に示すように、線状電極部材３０と筒状電極部材３１は、互いに接触しないように、且つ筒状電極部材３１の同軸上に（中心軸の位置に）線状電極部材３０が位置するようにチャンバ１０内に配置されている。
【００２５】
なお、第１直流電源２０の＋側、−側のいずれを電気的に接地してもよいが、以下のように接地すると、より好ましい。
筒状電極部材３１を電気的に接地し、被コーティング部材Ｗは、出射された微粒子ＮＲ（Ｓ）を反発しないように、筒状電極部材３１と同じ電位となるように接地する。
また同様に、図４において、筒状電極部材３１が、微粒子出射供給手段４０から出射された微粒子ＮＲ（Ｋ）を反発しないように、筒状電極部材３１と板状電極部材４１とが同じ電位となるように接地する。
ここで、線状電極部材３０、筒状電極部材３１、被コーティング部材Ｗ、（上方の）板状電極部材４１、（下方の）板状電極部材４２の電気的な接続をまとめておく。
筒状電極部材３１と被コーティング部材Ｗと板状電極部材４１を電気的に接地すれば、筒状電極部材３１に対して線状電極部材３０が高い電位となるように接続されていてもよいし、筒状電極部材３１に対して線状電極部材３０が低い電位となるように接続されていてもよい。また、板状電極部材４１に対して板状電極部材４２が高い電位となるように接続されていてもよいし、板状電極部材４１に対して板状電極部材４２が低い電位となるように接続されていてもよい。
また、線状電極部材３１と板状電極部材４２の双方を低い電位、または双方を高い電位となるように接続した場合は、微粒子出射供給手段４０から出射された微粒子ＮＲ（Ｋ）が線状電極部材３０に向かうように、供給側貫通孔ＨＫと被供給側貫通孔ＨＴと線状電極部材３０とが直線上に並ぶように配置することが好ましい。
また、線状電極部材３１と板状電極部材４２の一方を低い電位、他方を高い電位となるように接続した場合は、微粒子出射供給手段４０から出射された微粒子ＮＲ（Ｋ）が加速されてそのままスリット３１Ｓから出射されないように、線状電極部材３０を避けるように、供給側貫通孔ＨＫと被供給側貫通孔ＨＴとスリット３１Ｓとが直線上に並ぶように配置することが好ましい（スリット３１Ｓと線状電極部材３０と被供給側貫通孔ＨＴと供給側貫通孔ＨＫとが直線上に並ばないように、被供給側貫通孔ＨＴと供給側貫通孔ＨＫの位置を、図４においてスリット３１Ｓと線状電極部材３０とを結んだ直線上からずらした位置とする）。
【００２６】
また図２及び図４に示すように、筒状電極部材３１には、微粒子の径よりも大きなスリット幅３１Ｗのスリット３１Ｓが軸方向に沿って形成されており、微粒子出射供給手段４０から微粒子ＮＲ（Ｋ）の供給を受けるための単数または複数の被供給側貫通孔ＨＴが形成されている。
なお、筒状電極部材３１の長さＬＴと線状電極部材３０の長さＬＳは、特に制限がなく任意の長さに設定することができる。筒状電極部材３１の長さＬＴと線状電極部材３０の長さＬＳを長くすると、微粒子ＮＲ（Ｓ）を出射するスリット３１Ｓが長くなり、コーティング時間をより短縮できるので、より好ましい。
そして図４に示すように、微粒子ＮＲ（Ｓ）はスリット３１Ｓから出射される（線状電極部材３０からスリット３１Ｓに向かう方向に出射される）ので、このスリット３１Ｓと対向する位置に被コーティング部材Ｗが配置されている。
また、図２に示す絶縁蓋３２は、筒状電極部材３１の両端部の開口部を覆う蓋であり、線状電極部材３０を挿通可能な貫通孔が設けられている。なお、絶縁蓋３２は省略してもよい。
また、本実施の形態では、筒状電極部材３１を水平に配置し、スリット３１Ｓが上側に位置するように配置したが、特に水平に配置しなくてもよく、スリット３１Ｓも下側にならなければ、特にどの方向に向けられていてもよい。
【００２７】
そして、図４に示すように、筒状電極部材３１と線状電極部材３０には、第１直流電源２０から第１電位差（例えば５０［ＫＶ］の電位差）が与えられ、筒状電極部材３１内に供給された微粒子ＮＲ（Ｋ）は、線状電極部材３０と筒状電極部材３１との間で往復運動を繰り返し、やがてスリット３１Ｓから微粒子ＮＲ（Ｓ）が出射される。
なお、微粒子ＮＲ（Ｋ）が線状電極部材３０と筒状電極部材３１との間で往復運動する原理は、板状電極部材４１と４２との間で往復運動する補助粒子ＢＲ（Ｋ）（または微粒子ＮＲ（Ｋ））の場合と同様であり、供給された微粒子ＮＲ（Ｋ）が筒状電極部材３１に接触した場合に−（または＋）に帯電し、＋側（または−側）である線状電極部材３０の側に移動する。そして線状電極部材３０に接触すると、＋（または−）に帯電し、−側（または＋側）である筒状電極部材３１の側に移動する。この帯電と移動を繰り返して往復運動する。
この微粒子ＮＲ（Ｓ）がスリット３１Ｓから出射する速度が重要である。
スリット３１Ｓから出射する微粒子ＮＲ（Ｓ）の速度を大きくするには、筒状電極部材３１内にて微粒子に与えるエネルギーをより大きくする必要がある。筒状電極部材３１内の微粒子には、第１直流電源２０からの第１電位差に基づいたエネルギーが与えられる。
【００２８】
ここで、平行に配置した板状電極部材４１と４２の構成に対する、線状電極部材３０と筒状電極部材３１の構成のメリットについて説明する。
微粒子ＮＲ（Ｋ）に与えるエネルギーの大きさは、平行に配置した板状電極部材４１と４２の構成においては各電極間に与える電位差と微粒子の電荷（電極間の距離（電場））に依存する。また、線状電極部材３０と筒状電極部材３１の構成においては各電極間に与える電位差と電極間の距離と、線状電極部材３０の径に対する筒状電極部材３１の径の比、に依存する。
一般的に実用できる直流電源は、５０［ＫＶ］程度までのものである。そこで、５０［ＫＶ］の直流電源を用いて、微粒子の出射速度が、図１０に示す従来のＡＤ法と同等の速度となるようにするには、平行に配置した板状電極部材４１と４２の構成では、電極間の距離を非常に小さくしなければならなくなり、実際には電極間の絶縁状態を維持できずに放電してしまい、電圧が維持できない。
ところが、線状電極部材３０と筒状電極部材３１の構成では、同じ５０［ＫＶ］の直流電源を用いても、筒状電極部材３１の径に対する線状電極部材３０の径の比を小さくすることで、線状電極部材近傍の電場のみを大きくすることができ、それによって微粒子の電荷を飛躍的に大きくでき、電極間の放電を発生させることなく、微粒子の出射速度を大きくすることができる。例えば、板状電極部材４１と４２の構成において電位差が５０［ＫＶ］、電極間の距離が１０［ｍｍ］の場合に微粒子に与えることができるエネルギーを『Ｗ』とする。そして、線状電極部材３０と筒状電極部材３１の構成において電位差が５０［ＫＶ］、電極間の距離（筒状電極部材３１のほぼ半径）が１０［ｍｍ］、線状電極部材の径が０．１［ｍｍ］（筒状電極部材の直径（ＲＴ）／線状電極部材の直径（ＲＳ）＝約２００）の場合に微粒子に与えることができるエネルギーは、理論上、『Ｗ』の約２５倍となる。
従って、筒状電極部材の直径（ＲＴ）／線状電極部材の直径（ＲＳ）を大きくしていくだけで、電極間の放電を発生させることなく、微粒子の出射速度を大きくすることが可能であり、実際に微粒子の出射速度を、ＡＤ法と同等の速度に到達させることができる。
【００２９】
例えば、第１直流電源２０から与える第１電位差を２０［ＫＶ］、微粒子ＮＲの径を１［ｎｍ］、線状電極部材３０の表面から筒状電極部材３１の内壁までの距離Ｒを５［ｍｍ］、線状電極部材３０の径ＲＳを０．１［ｍｍ］（すなわち、筒状電極部材３１の径ＲＴ／線状電極部材３０の径ＲＳ＝１００）、チャンバ１０内の圧力を１０-4［パスカル］、とした場合、出射される微粒子ＮＲ（Ｓ）の速度は、理論上、３００［ｍ／ｓｅｃ］に達し、常温で被コーティング部材Ｗに衝突させて被膜を成形させる（コーティングする）のに充分な速度に到達させることができる。
なお図５は、微粒子ＮＲ（Ｓ）における、線状電極部材３０（の表面）からの距離と、微粒子ＮＲ（Ｓ）の速度の関係の例を示すグラフである。このグラフから判るように、微粒子ＮＲ（Ｓ）は、距離Ｒの位置（すなわちスリット３１Ｓの位置）にて最大速度Ｖｍに達し、その速度Ｖｍにて被コーティング部材Ｗに衝突する。
【００３０】
●●［第２の実施の形態（図６、図７）］
図６は、第２の実施の形態における微粒子コーティング装置２の全体構成の例を示している。第２の実施の形態では、微粒子落下供給手段６０から適量の微粒子ＮＲ（Ｏ）を落下させて、筒状電極部材３１内に微粒子を供給する微粒子コーティング装置２である。以下、第１の実施の形態にて説明した微粒子コーティング装置１との相違点について主に説明する。
【００３１】
●［全体構成（図６）］
図６に示す第２の実施の形態における微粒子コーティング装置２は、図１に示す微粒子コーティング装置１に対して、線状電極部材３０及び筒状電極部材３１が鉛直方向、または鉛直方向に対して所定角度に傾斜するようにチャンバ１０内に配置されている。なお、傾斜させる場合は、微粒子がスリットから落下しないように、スリット３１Ｓが下向きにならないようにすることが好ましい。
そして被コーティング部材Ｗ及び相対移動手段１２は、筒状電極部材３１のスリット３１Ｓと対向する位置に配置されている。
また、図１に示す微粒子コーティング装置１に対して、微粒子出射供給手段４０の代わりに、微粒子落下供給手段６０が、筒状電極部材３１の上端部に配置されている。
また、線状電極部材３０及び筒状電極部材３１のそれぞれの形状は、被供給側貫通孔ＨＴが設けられていない点を除き、第１の実施の形態と同じである。また、線状電極部材３０と筒状電極部材３１が同軸上に配置されている点も第１の実施の形態と同じであり、第１直流電源２０の接続も、第１の実施の形態と同じである。
【００３２】
●［微粒子の供給方法と微粒子が出射される様子（図７）］
図７に示すように、第２の実施の形態では、コーティングに使用される微粒子ＮＲ（Ｏ）は、微粒子落下供給手段６０にストックされている。
測定手段５１、５２は、例えばレーザ光等を用いたセンサであり、調整手段５０は、測定手段５１、５２からの信号に基づいて、筒状電極部材３１に供給する微粒子ＮＲ（Ｏ）の落下量を調整するために、微粒子落下供給手段６０の開閉手段６１を制御し、被コーティング部材Ｗにコーティングされる微粒子ＮＲ（Ｓ）の量が所定濃度となるように制御する。
なお、測定手段５１、５２、調整手段５０は省略してもよい。
測定手段５１、５２、調整手段５０を省略する場合は、一定量の微粒子ＮＲ（Ｏ）が随時落下するように開閉手段６１を調整しておく。
なお、筒状電極部材３１の内部に落下して供給された微粒子ＮＲ（Ｏ）がスリット３１Ｓから出射される動作は第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００３３】
●●［第３の実施の形態（図８、図９）］
図８は、第３の実施の形態における微粒子コーティング装置３の全体構成の例を示している。第３の実施の形態では、第１の実施の形態（図１）における微粒子出射供給手段４０も、第２の実施の形態（図６）における微粒子落下供給手段６０も備えておらず、微粒子ＮＲ（Ｏ）を予め筒状電極部材３１内に収容している。以下、第１の実施の形態にて説明した微粒子コーティング装置１との相違点について主に説明する。
【００３４】
●［全体構成（図８）］
図８に示す第３の実施の形態における微粒子コーティング装置３は、図１に示す微粒子コーティング装置１に対して、微粒子出射供給手段４０、第２直流電源２１、測定手段５１、５２、調整手段５０が省略されている点と、筒状電極部材３１には被供給側貫通孔ＨＴが形成されていない点が異なる。また、図９に示すように、筒状電極部材３１の内部に、微粒子ＮＲ（Ｏ）と、微粒子ＮＲ（Ｏ）の径よりも大きな径を有する補助粒子ＢＲ（Ｋ）（出射側補助粒子に相当）と、が収容されている点も異なる。
なお、線状電極部材３０及び筒状電極部材３１は、チャンバ１０内にて水平に配置されている点と、筒状電極部材３１のスリット３１Ｓが下側にならないように向けられている点と、スリット３１Ｓに対向する位置に被コーティング部材が配置されている点は、図１に示す微粒子コーティング装置１と同様である。
また、線状電極部材３０及び筒状電極部材３１のそれぞれの形状は、被供給側貫通孔ＨＴが設けられていない点を除き、第１の実施と同じである。また、線状電極部材３０と筒状電極部材３１が同軸上に配置されている点も第１の実施の形態と同じであり、第１直流電源２０の接続も、第１の実施の形態と同じである。
なお、筒状電極部材３１に、図２に示す絶縁蓋３２を設けてもよい。
【００３５】
●［微粒子の供給方法と微粒子が出射される様子（図９）］
図９に示すように、第３の実施の形態では、コーティングに使用される微粒子ＮＲ（Ｋ）は、予め筒状電極部材３１の内部に収容されている。また図８の例では、筒状電極部材３１の内部に補助粒子ＢＲ（Ｋ）も収容しているが、補助粒子ＢＲ（Ｋ）は省略してもよい。
また、補助粒子ＢＲ（Ｋ）の有無にかかわらず、微粒子ＮＲ（Ｓ）がスリット３１Ｓから出射される動作は第１の実施の形態にて説明しているので省略する。
なお、補助粒子ＢＲ（Ｋ）を筒状電極部材３１の内部に収容させておく場合、スリット３１Ｓの幅３１Ｗを、微粒子ＮＲ（Ｓ）の径よりも大きく、且つ補助粒子ＢＲ（Ｋ）の径よりも小さく設定しておくと、補助粒子ＢＲ（Ｋ）が筒状電極部材３１の外部に飛び出すことを防止できる。
【００３６】
以上、第１〜第３の実施の形態にて説明したように、本発明の微粒子コーティング装置１〜３は、高圧ガスを用いることなく、電力を用いて、ＡＤ法と比較して、よりシンプルな構成とすることができる。また、線状電極部材３０と筒状電極部材３１の形状と配置を適切にすることで、微粒子を被コーティング部材により高速で衝突させることができ、常温でのコーティングが可能であり、加熱・乾燥の工程及び設備が不要である。また、スリット３１Ｓの長さを任意の長さにすることが可能であるので、ＡＤ法と比較して、より広い幅でのコーティングが可能であり、コーティング時間をより短縮化することができる。
【００３７】
以上、第１〜第３の実施の形態にて、微粒子コーティング装置１〜３を説明したが、微粒子コーティング方法として、チャンバ１０、減圧手段１１、被コーティング部材Ｗ、線状電極部材３０、スリット３１Ｓを形成した筒状電極部材３１、第１直流電源２０、相対移動手段１２、を用い、筒状電極部材３１の内部に微粒子ＮＲ（Ｋ）を収容または供給し、筒状電極部材３１と線状電極部材３０とを同軸上に配置し、スリット３１Ｓと対向する位置に被コーティング部材Ｗを配置する。
そして減圧手段１１にてチャンバ１０内を減圧するステップと、第１直流電源２０にて線状電極部材３０と筒状電極部材３１に第１電位差を与えるステップと、相対移動手段１２を用いてスリット３１Ｓに対する被コーティング部材Ｗを相対的に移動させながら、スリット３１Ｓから微粒子ＮＲ（Ｓ）を出射させて被コーティング部材Ｗに衝突させることで微粒子ＮＲ（Ｓ）を被コーティング部材Ｗにコーティングするステップと、を有する、種々の被コーティング部材に種々の微粒子をコーティングできる微粒子コーティング方法として利用することができる。
【００３８】
本発明の微粒子コーティング装置及び微粒子コーティング方法は、本実施の形態で説明した外観、構成、構造、動作等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。
コーティングに使用する微粒子ＮＲは、ナノ粒子等に限定されず、種々の微粒子を利用することができる。
被コーティング部材Ｗは、導電性の有無にかかわらず、また形状も平面に限定されず、立体的な凹凸があってもコーティング可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 微粒子コーティング装置（第１の実施の形態）
２ 微粒子コーティング装置（第２の実施の形態）
３ 微粒子コーティング装置（第３の実施の形態）
１０ チャンバ
１１ 減圧手段
１２ 相対移動手段
２０ 第１直流電源
２１ 第２直流電源
３０ 線状電極部材
３１ 筒状電極部材
３１Ｓ スリット
４０ 微粒子出射供給手段
４１、４２ 板状電極部材
４３ 筒状壁部材
５０ 調整手段
５１、５２ 測定手段
６０ 微粒子落下供給手段
６１ 開閉手段
ＨＴ 被供給側貫通孔
ＨＫ 供給側貫通孔
ＮＲ（Ｏ） 微粒子
ＮＲ（Ｋ） 微粒子
ＮＲ（Ｓ） 微粒子
ＢＲ（Ｋ） （供給側）補助粒子、（出射側）補助粒子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
仕切られた空間を形成しているチャンバと、
減圧手段と、
第１直流電源と、
導電性を有して所定の径にて任意の長さの針金状の線状電極部材と、
導電性を有して前記線状電極部材の径よりも大きな径の円筒状であって軸方向に任意の長さの筒状電極部材と、を備えた微粒子コーティング装置であって、
前記筒状電極部材には、軸方向に、微粒子の径よりも大きな幅のスリットが形成されており、被コーティング部材にコーティングする微粒子が収容または供給されており、
前記線状電極部材と前記筒状電極部材は、互いに接触しないように、且つ前記筒状電極部材の軸位置に前記線状電極部材が位置するように、前記チャンバ内に配置され、
前記減圧手段は、前記チャンバ内を減圧し、
前記被コーティング部材は、前記チャンバ内に、且つ前記筒状電極部材の前記スリットと対向する位置に配置され、
前記第１直流電源は、前記線状電極部材と前記筒状電極部材との間に第１電位差を与え、
前記筒状電極部材内で前記第１電位差に基づいて運動している微粒子を、前記スリットから出射させて前記被コーティング部材に衝突させて、前記被コーティング部材に微粒子をコーティングする、
微粒子コーティング装置。
【請求項２】
請求項１に記載の微粒子コーティング装置であって、
前記線状電極部材と前記筒状電極部材は、前記スリットが下向きにならないように、水平に配置されており、
前記筒状電極部材における下側となる面には、微粒子の径よりも大きな径の単数または複数の被供給側貫通孔が形成されており、
前記チャンバ内における前記筒状電極部材の下方には、単数または複数の微粒子出射供給手段が配置されており、
前記微粒子出射供給手段は、互いに平行となるように所定間隔にて水平に配置した２枚の板状電極部材と、２枚の板状電極部材のそれぞれを互いに電気的に絶縁した状態で前記所定間隔を保持するとともに２枚の板状電極部材の間に所定空間を形成する筒状壁部材と、で構成され、
前記所定空間には、微粒子と、微粒子の径よりも大きな径の供給側補助粒子と、が収容されており、
２枚の板状電極部材は、前記第１直流電源から前記第１電位差が与えられ、あるいは第２直流電源が設けられて当該第２直流電源から第２電位差が与えられ、
２枚の板状電極部材における上側の板状電極部材には、前記所定空間における任意の位置に微粒子の径よりも大きな径の単数または複数の供給側貫通孔が形成されており、
前記微粒子出射供給手段は、
前記供給側貫通孔と前記被供給側貫通孔とが対向するように配置されており、
前記第１電位差あるいは前記第２電位差に基づいて運動する前記供給側補助粒子にて分散された微粒子を、前記第１電位差あるいは前記第２電位差に基づいて２枚の板状電極部材の間で往復運動させて、前記供給側貫通孔と前記被供給側貫通孔を経由させて前記筒状電極部材内に供給する、
微粒子コーティング装置。
【請求項３】
請求項２に記載の微粒子コーティング装置であって、
前記供給側貫通孔の径は、前記供給側補助粒子の径よりも小さく形成されている、
微粒子コーティング装置。
【請求項４】
請求項１に記載の微粒子コーティング装置であって、
前記線状電極部材と前記筒状電極部材は、鉛直方向に沿って、あるいは鉛直方向に対して所定角度に傾斜させるとともに前記スリットが下向きにならないように、配置されており、
前記筒状電極部材の両端部における上方となる一方の端部から、前記筒状電極部材の内部に微粒子を落下させて供給する微粒子落下供給手段を備えている、
微粒子コーティング装置。
【請求項５】
請求項１に記載の微粒子コーティング装置であって、
前記線状電極部材と前記筒状電極部材は、前記スリットが下向きにならないように、水平に配置されており、
前記筒状電極部材内には、微粒子の径よりも大きな径の出射側補助粒子が収容されており、
前記第１電位差に基づいて前記出射側補助粒子を運動させて、前記筒状電極部材内の微粒子を分散させ、分散した微粒子を前記第１電位差に基づいて運動させて前記スリットから出射する、
微粒子コーティング装置。
【請求項６】
請求項５に記載の微粒子コーティング装置であって、
前記スリットの幅は、前記出射側補助粒子の径よりも小さく形成されている、
微粒子コーティング装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の微粒子コーティング装置であって、
前記筒状電極部材と前記被コーティング部材が電気的に接地されている、
微粒子コーティング装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の微粒子コーティング装置であって、
前記筒状電極部材の前記スリットの位置に対して、前記被コーティング部材を相対的に移動可能な相対移動手段を備えている、
微粒子コーティング装置。
【請求項９】
仕切られた空間を形成しているチャンバと、減圧手段と、被コーティング部材と、導電性を有して所定の径にて任意の長さの針金状の線状電極部材と、導電性を有して前記線状電極部材の径よりも大きな径の円筒状であって軸方向に任意の長さの筒状電極部材と、第１直流電源と、相対移動手段と、を用い、
前記筒状電極部材に、軸方向に、微粒子の径よりも大きな幅のスリットを形成し、
前記筒状電極部材の内側に、被コーティング部材にコーティングする微粒子を収容または供給し、
前記線状電極部材と前記筒状電極部材を、互いに接触しないように、且つ前記筒状電極部材の軸位置に前記線状電極部材が位置するように前記チャンバ内に配置し、
前記被コーティング部材を、前記筒状電極部材の前記スリットと対向するように前記チャンバ内に配置し、
前記減圧手段にて前記チャンバ内を減圧するステップと、
前記第１直流電源にて、前記線状電極部材と前記筒状電極部材との間に第１電位差を与えるステップと、
前記相対移動手段を用いて前記筒状電極部材及び前記線状電極部材に対して前記被コーティング部材を相対的に移動させながら、前記筒状電極部材内で前記第１電位差に基づいて運動している微粒子を、前記スリットから出射させて前記被コーティング部材に衝突させて、前記被コーティング部材に微粒子をコーティングするステップと、を有する、
微粒子コーティング方法。
【請求項１】
仕切られた空間を形成しているチャンバと、
減圧手段と、
第１直流電源と、
導電性を有して所定の径にて任意の長さの針金状の線状電極部材と、
導電性を有して前記線状電極部材の径よりも大きな径の円筒状であって軸方向に任意の長さの筒状電極部材と、を備えた微粒子コーティング装置であって、
前記筒状電極部材には、軸方向に、微粒子の径よりも大きな幅のスリットが形成されており、被コーティング部材にコーティングする微粒子が収容または供給されており、
前記線状電極部材と前記筒状電極部材は、互いに接触しないように、且つ前記筒状電極部材の軸位置に前記線状電極部材が位置するように、前記チャンバ内に配置され、
前記減圧手段は、前記チャンバ内を減圧し、
前記被コーティング部材は、前記チャンバ内に、且つ前記筒状電極部材の前記スリットと対向する位置に配置され、
前記第１直流電源は、前記線状電極部材と前記筒状電極部材との間に第１電位差を与え、
前記筒状電極部材内で前記第１電位差に基づいて運動している微粒子を、前記スリットから出射させて前記被コーティング部材に衝突させて、前記被コーティング部材に微粒子をコーティングする、
微粒子コーティング装置。
【請求項２】
請求項１に記載の微粒子コーティング装置であって、
前記線状電極部材と前記筒状電極部材は、前記スリットが下向きにならないように、水平に配置されており、
前記筒状電極部材における下側となる面には、微粒子の径よりも大きな径の単数または複数の被供給側貫通孔が形成されており、
前記チャンバ内における前記筒状電極部材の下方には、単数または複数の微粒子出射供給手段が配置されており、
前記微粒子出射供給手段は、互いに平行となるように所定間隔にて水平に配置した２枚の板状電極部材と、２枚の板状電極部材のそれぞれを互いに電気的に絶縁した状態で前記所定間隔を保持するとともに２枚の板状電極部材の間に所定空間を形成する筒状壁部材と、で構成され、
前記所定空間には、微粒子と、微粒子の径よりも大きな径の供給側補助粒子と、が収容されており、
２枚の板状電極部材は、前記第１直流電源から前記第１電位差が与えられ、あるいは第２直流電源が設けられて当該第２直流電源から第２電位差が与えられ、
２枚の板状電極部材における上側の板状電極部材には、前記所定空間における任意の位置に微粒子の径よりも大きな径の単数または複数の供給側貫通孔が形成されており、
前記微粒子出射供給手段は、
前記供給側貫通孔と前記被供給側貫通孔とが対向するように配置されており、
前記第１電位差あるいは前記第２電位差に基づいて運動する前記供給側補助粒子にて分散された微粒子を、前記第１電位差あるいは前記第２電位差に基づいて２枚の板状電極部材の間で往復運動させて、前記供給側貫通孔と前記被供給側貫通孔を経由させて前記筒状電極部材内に供給する、
微粒子コーティング装置。
【請求項３】
請求項２に記載の微粒子コーティング装置であって、
前記供給側貫通孔の径は、前記供給側補助粒子の径よりも小さく形成されている、
微粒子コーティング装置。
【請求項４】
請求項１に記載の微粒子コーティング装置であって、
前記線状電極部材と前記筒状電極部材は、鉛直方向に沿って、あるいは鉛直方向に対して所定角度に傾斜させるとともに前記スリットが下向きにならないように、配置されており、
前記筒状電極部材の両端部における上方となる一方の端部から、前記筒状電極部材の内部に微粒子を落下させて供給する微粒子落下供給手段を備えている、
微粒子コーティング装置。
【請求項５】
請求項１に記載の微粒子コーティング装置であって、
前記線状電極部材と前記筒状電極部材は、前記スリットが下向きにならないように、水平に配置されており、
前記筒状電極部材内には、微粒子の径よりも大きな径の出射側補助粒子が収容されており、
前記第１電位差に基づいて前記出射側補助粒子を運動させて、前記筒状電極部材内の微粒子を分散させ、分散した微粒子を前記第１電位差に基づいて運動させて前記スリットから出射する、
微粒子コーティング装置。
【請求項６】
請求項５に記載の微粒子コーティング装置であって、
前記スリットの幅は、前記出射側補助粒子の径よりも小さく形成されている、
微粒子コーティング装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の微粒子コーティング装置であって、
前記筒状電極部材と前記被コーティング部材が電気的に接地されている、
微粒子コーティング装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の微粒子コーティング装置であって、
前記筒状電極部材の前記スリットの位置に対して、前記被コーティング部材を相対的に移動可能な相対移動手段を備えている、
微粒子コーティング装置。
【請求項９】
仕切られた空間を形成しているチャンバと、減圧手段と、被コーティング部材と、導電性を有して所定の径にて任意の長さの針金状の線状電極部材と、導電性を有して前記線状電極部材の径よりも大きな径の円筒状であって軸方向に任意の長さの筒状電極部材と、第１直流電源と、相対移動手段と、を用い、
前記筒状電極部材に、軸方向に、微粒子の径よりも大きな幅のスリットを形成し、
前記筒状電極部材の内側に、被コーティング部材にコーティングする微粒子を収容または供給し、
前記線状電極部材と前記筒状電極部材を、互いに接触しないように、且つ前記筒状電極部材の軸位置に前記線状電極部材が位置するように前記チャンバ内に配置し、
前記被コーティング部材を、前記筒状電極部材の前記スリットと対向するように前記チャンバ内に配置し、
前記減圧手段にて前記チャンバ内を減圧するステップと、
前記第１直流電源にて、前記線状電極部材と前記筒状電極部材との間に第１電位差を与えるステップと、
前記相対移動手段を用いて前記筒状電極部材及び前記線状電極部材に対して前記被コーティング部材を相対的に移動させながら、前記筒状電極部材内で前記第１電位差に基づいて運動している微粒子を、前記スリットから出射させて前記被コーティング部材に衝突させて、前記被コーティング部材に微粒子をコーティングするステップと、を有する、
微粒子コーティング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−５３７９（Ｐ２０１１−５３７９Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４９３７９（Ｐ２００９−１４９３７９）
【出願日】平成２１年６月２４日（２００９．６．２４）
【出願人】（５０２１６８２０８）
【出願人】（５０９２２０２８６）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２４日（２００９．６．２４）
【出願人】（５０２１６８２０８）
【出願人】（５０９２２０２８６）
【Ｆターム（参考）】
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