(57)【要約】【課題】インクジェット塗布装置の供給タンクに供給される液状材料が、気泡と粒子とを混在した状態でインクジェットヘッドに流入することを阻止して、粒子が分散された液状材料をインクジェットヘッドにより適切に塗布できるようにする。【解決手段】インクジェット塗布装置１のポンプ２によって圧送される液状材料を供給タンク３に供給する第一流路４と、供給タンク３内の液状材料をインクジェットヘッド５に供給する第二流路６とを備えてなる液状材料の流通経路を有し、供給タンク３内に、ポンプ２による圧送によって発生する液状材料中の気泡を通過させず且つ液状材料中の粒子を通過させるフィルタ４０を配備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子が分散された液状材料をインクジェットヘッドを用いて塗布するインクジェット塗布装置であって、
ポンプによって圧送される液状材料を供給タンクに供給する第一流路と、前記供給タンク内の液状材料をインクジェットヘッドに供給する第二流路とを備えてなる液状材料の流通経路を有すると共に、
前記供給タンク内に、前記ポンプによる圧送によって発生する液状材料中の気泡を通過させず且つ液状材料中の前記粒子を通過させるフィルタを配備したことを特徴とするインクジェット塗布装置。
【請求項２】
前記第二流路を通じてインクジェットヘッドに供給された液状材料を帰還タンクに帰還させる第三流路と、前記帰還タンクから前記ポンプに液状材料を供給する第四流路とをさらに備えることで、液状材料の循環経路が構成されると共に、前記帰還タンクに負圧を作用させる負圧発生手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット塗布装置。
【請求項３】
前記第一流路を構成する配管が前記供給タンクの内部空間の上下方向途中まで挿通され、前記供給タンクは、内径よりも内部空間の上下方向長さの方が長尺であると共に、前記配管の内径をｄ１とし且つ前記供給タンクの内径をｄ２とした場合に、ｄ２／ｄ１が、２〜６となるように設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット塗布装置。
【請求項４】
前記供給タンクの内径をｄ２とし且つ前記供給タンクの内部空間の上下方向長さをＬ１とした場合に、Ｌ１／ｄ２が、４〜１２になるように設定されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のインクジェット塗布装置。
【請求項５】
前記供給タンクの内径をｄ２とし且つ前記供給タンクの内部空間における液状材料の液面高さをＬ２とした場合に、Ｌ２／ｄ２が、１．５〜９になるように設定されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のインクジェット塗布装置。
【請求項６】
前記フィルタは、前記供給タンクの内部空間に収容されると共に、前記第一流路を通じて前記供給タンクに供給される前記液状材料がその内部に流入する円筒状のメッシュフィルタであって、
前記液状材料中の気泡が前記円筒状のメッシュフィルタの内部から流出せず且つ前記液状材料中の前記粒子が前記円筒状のメッシュフィルタの内部から流出するように構成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のインクジェット塗布装置。
【請求項７】
前記第一流路における前記ポンプと前記供給タンクとの間に下流端が接続された第五流路をさらに有し、該第五流路の上流端が、前記供給タンク及び帰還タンクよりも大容量の液状材料を貯留する元タンクに通じており、前記元タンクに、前記液状材料を攪拌する攪拌手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のインクジェット塗布装置。
【請求項８】
前記攪拌手段は、前記元タンクに接触しないように液状材料中に配置され且つ支持棒を介して吊り下げ支持された羽根部材を有し、前記羽根部材は、マグネットの磁力によって液状材料を攪拌するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載のインクジェット塗布装置。
【請求項９】
前記インクジェットヘッドのノズル面に撥水処理が施されていることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載のインクジェット塗布装置。
【請求項１０】
前記粒子は、負極活物質層と正極活物質層とのうちの負極または正極の集電体上に形成される一方の活物質層、または該活物質層上に形成される固体電解質層、もしくは該固体電解質層上に形成される負極活物質層と正極活物質層とのうちの他方の活物質層における層の原料に含まれる粒子であることを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載のインクジェット塗布装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のインクジェット塗布装置を使用して、負極活物質層と正極活物質層とのうちの負極または正極の集電体上に形成される一方の活物質層、または該活物質層上に形成される固体電解質層、もしくは該固体電解質層上に形成される負極活物質層と正極活物質層とのうちの他方の活物質層を製作することを特徴とする電池製造用装置。
【請求項１２】
長尺フィルム上に負極または正極の集電体が形成された可撓性を有する長尺基材をロール状に巻回した基材ロールから、前記長尺基材を巻き解いて横方向に搬送している途中で、請求項１０に記載のインクジェット塗布装置によって前記集電体上に前記液状材料を塗布して乾燥させることで、負極活物質層または正極活物質層を形成し、前記長尺フィルム上に前記集電体と前記活物質層とを有する積層部が形成された積層部形成物である電極シートをロール状に巻き取るように構成したことを特徴とする電池製造用装置。
【請求項１３】
長尺フィルム上に集電体が形成されると共に該集電体上に負極活物質層または正極活物質層が形成された可撓性を有する長尺基材をロール状に巻回した基材ロールから、前記長尺基材を巻き解いて横方向に搬送している途中で、請求項１０に記載のインクジェット塗布装置によって前記活物質層上に前記液状材料を塗布して乾燥させることで、固体電解質層を形成し、前記長尺フィルム上に前記集電体と前記活物質層と前記固体電解質層とを有する積層部が形成された積層部形成物をロール状に巻き取るように構成したことを特徴とする電池製造用装置。
【請求項１４】
長尺フィルム上に負極または正極の集電体が形成されると共に該集電体上に負極活物質層と正極活物質層とのうちの一方の活物質層が形成され且つ該活物質層上に固体電解質層が形成された可撓性を有する長尺基材をロール状に巻回した基材ロールから、前記長尺基材を巻き解いて横方向に搬送している途中で、請求項１０に記載のインクジェット塗布装置によって前記固体電解質層上に前記液状材料を塗布して乾燥させることで、負極活物質層と正極活物質層とのうちの他方の活物質層を形成し、前記長尺フィルム上に前記集電体と前記一方の活物質層と前記固体電解質層と前記他方の活物質層とを有する積層部が形成された積層部形成物をロール状に巻き取るように構成したことを特徴とする電池製造用装置。
【請求項１５】
長尺フィルム上に負極または正極の集電体が形成された可撓性を有する長尺基材をロール状に巻回した基材ロールから、前記長尺基材を巻き解いて横方向に搬送している途中で、前記集電体上に存する負極または正極の活物質層と、その活物質層上に存する固体電解質層とを形成し、前記長尺フィルム上に前記集電体と前記活物質層と前記固体電解質層とを有する積層部が形成された積層部形成物をロール状に巻き取るように構成すると共に、前記活物質層と前記固体電解質層とのうちの少なくとも一つの層が、請求項１０に記載のインクジェット塗布装置によって前記液状材料を塗布して乾燥させることで形成されることを特徴とする電池製造用装置。
【請求項１６】
長尺フィルム上に負極または正極の集電体が形成された可撓性を有する長尺基材をロール状に巻回した基材ロールから、前記長尺基材を巻き解いて横方向に搬送している途中で、前記集電体上に存する負極活物質層と正極活物質層とのうちの一方の活物質層と、その活物質層上に存する固体電解質層と、その固体電解質層上に存する負極活物質層と正極活物質層とのうちの他方の活物質層とを形成し、前記長尺フィルム上に前記集電体と前記一方の活物質層と前記固体電解質層と前記他方の活物質層とを有する積層部が形成された積層部形成物をロール状に巻き取るように構成すると共に、前記一方の活物質層と前記固体電解質層と前記他方の活物質層とのうちの少なくとも一つの層が、請求項１０に記載のインクジェット塗布装置によって前記液状材料を塗布して乾燥させることで形成されることを特徴とする電池製造用装置。
【請求項１７】
長尺フィルム上に集電体が形成されると共に該集電体上に負極活物質層または正極活物質層が形成された可撓性を有する長尺基材をロール状に巻回した基材ロールから、前記長尺基材を巻き解いて横方向に搬送している途中で、前記活物質層上に存する固体電解質層と、その固体電解質層上に存する負極活物質層と正極活物質層とのうちの他方の活物質層とを形成し、前記長尺フィルム上に前記集電体と前記一方の活物質層と前記固体電解質層と前記他方の活物質層とを有する積層部が形成された積層部形成物をロール状に巻き取るように構成すると共に、前記固体電解質層と前記他方の活物質層とうちの少なくとも一つの層が、請求項１０に記載のインクジェット塗布装置によって前記液状材料を塗布して乾燥させることで形成されることを特徴とする電池製造用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子が分散された液状材料をインクジェットヘッドを用いて塗布するインクジェット塗布装置、及び、このインクジェット塗布装置を使用して活物質層や固体電解質層を形成するようにした電池製造用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、近年におけるポータブル電子機器類やそれらの関連機器類の急速な普及に伴って、それら機器類の電源となる電池について種々のものが開発され或いは実用化が図られている。そして、それら電池の中でも、充放電可能な二次電池として、リチウム電池の開発が進められている。現在の主流は、液体の電解質を用いたリチウム電池であるが、その後、高安全性で小型軽量化が可能な固体の電解質を用いた全固体リチウム電池の開発が推進されるに至っている。
【０００３】
液系リチウム電池は、基本的に、正極の集電体層及び正極の活物質層からなる電極シートと、負極の集電体層及び負極の活物質層からなる電極シートとを用い、その間に液体の電解質液を挟む構造を備えている。また、全固体リチウム電池は、基本的に、正極の集電体層と、正極の活物質層と、固体電解質層と、負極の活物質層と、負極の集電体層とが、この順に配列された積層構造を備えている（例えば、特許文献１参照）。なお、液系リチウム電池及び全固体リチウム電池は何れも、正極活物質層と固体電解質層との間及び負極活物質層と固体電解質層との間の何れか一方または双方に、正極と負極間での短絡防止を目的とするセパレータを用いる構造のものもある。
【０００４】
この種のリチウム電池を製造する手法としては、正極或いは負極の活物質層を形成する液状材料や、固体電解質層を形成する液状材料を、インクジェット方式を採用して塗布し、その後に乾燥などにより固化させる手法が公知となっている。
【０００５】
この場合、上記の活物質層を形成する液状材料中には、活物質原料の粒子が分散しており、上記の固体電解質層を形成する液状材料中には、無機固体電解質原料の粒子が分散している。
【０００６】
なお、今後、インクジェット方式を採用しての塗布の可能性がある種々の液状材料のうち、例えば、積層セラミックコンデンサー（ＭＬＣＣ）などの分野で使用可能なチタン酸バリウムやニッケル超微粉を含有したものや、半導体パッケージやプリント配線板などの分野で使用可能なシリカなどを含有した接着剤においても、粒子が液状材料中に分散している。
【０００７】
一方、インクジェット方式を採用して液状材料を塗布するインクジェット塗布装置は、例えば特許文献２に開示されているように、ポンプによって圧送される液状材料を供給タンクに供給する第一流路と、供給タンク内の液状材料をインクジェットヘッドに供給する第二流路とを備えてなる液状材料の流通経路を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２５０５８３号公報
【特許文献２】特開２０１６−１０７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記例示に係る従来のインクジェット塗布装置によれば、液状材料をポンプによって圧送する際に気泡が発生し、この気泡が混入された液状材料は、第一流路を通じて供給タンクに供給された後、供給タンクから第二流路を通じてインクジェットヘッドに流入しようとする。
【００１０】
この場合、上記例示のように液状材料中に粒子が分散していると、第一流路を通じて供給タンクに供給される液状材料中に、粒子と気泡とが混在した状態となる。このような状態が放置されたならば、粒子が分散された液状材料をインクジェットヘッドにより適切に塗布することが困難になる。
【００１１】
以上の観点から、本発明は、インクジェット塗布装置の供給タンクに供給される液状材料が、気泡と粒子とを混在した状態でインクジェットヘッドに流入することを阻止して、粒子が分散された液状材料をインクジェットヘッドにより適切に塗布できるようにすることを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために創案された本発明は、粒子が分散された液状材料をインクジェットヘッドを用いて塗布するインクジェット塗布装置であって、ポンプによって圧送される液状材料を供給タンクに供給する第一流路と、前記供給タンク内の液状材料をインクジェットヘッドに供給する第二流路とを備えてなる液状材料の流通経路を有すると共に、前記供給タンク内に、前記ポンプによる圧送によって発生する液状材料中の気泡を通過させず且つ液状材料中の前記粒子を通過させるフィルタを配備したことに特徴づけられる。
【００１３】
このような構成によれば、第一流路を通じて粒子と気泡とが混在した液状材料が供給タンク内に供給されても、供給タンク内に配備されたフィルタによって粒子のみの通過が許容される。従って、供給タンクから第二流路には気泡が流出しなくなるため、粒子が分散された液状材料がインクジェットヘッドにより適切に塗布される。
【００１４】
この場合、前記第二流路を通じてインクジェットヘッドに供給された液状材料を帰還タンクに帰還させる第三流路と、前記帰還タンクから前記ポンプに液状材料を供給する第四流路とをさらに備えることで、液状材料の循環経路が構成されると共に、前記帰還タンクに負圧を作用させる負圧発生手段を備えるようにしてもよい。
【００１５】
このようにすれば、供給タンクから第二流路を通じてインクジェットヘッドに供給された液状材料は、第三流路を通じて帰還タンクに戻され、この戻された液状材料は、第四流路を通じてポンプに供給されるため、ポンプから第一流路を通じて再び液状材料が供給タンクに供給される。これにより、液状材料はインクジェットヘッド内を通過しながら循環することになる。従って、インクジェットヘッドから液状材料を吐出していない場合でも、液状材料が循環するため、液状材料は常に流動することになる。そのため、液状材料の流動が停止した場合に生じ得る粒子の沈降及び凝集を阻止することができる。しかも、粒子が沈降して凝集した場合には、インクジェットヘッドのノズルから均一に粒子を分散させた状態で液状材料を吐出することが困難になり、吐出異常が発生するが、このインクジェット塗布装置では、粒子の沈降及び凝集を阻止できるため、吐出異常が生じ難くなる。加えて、帰還タンクには、負圧発生手段からの負圧が作用しているため、液状材料がインクジェットヘッド内を通過する際には、上記の負圧によってノズルの背圧の大きさを適切にすることができ、これにより、ノズルのメニスカスの形状を良好に維持することが可能となる。
【００１６】
以上の構成において、前記第一流路を構成する配管が前記供給タンクの内部空間の上下方向途中まで挿通され、前記供給タンクは、内径よりも内部空間の上下方向長さの方が長尺であると共に、前記配管の内径をｄ１とし且つ前記供給タンクの内径をｄ２とした場合に、ｄ２／ｄ１が、２〜６となるように設定されていてもよい。
【００１７】
このようにすれば、供給タンクは、上下方向に長尺な細長形状になるため、粒子が分散された液状材料の供給タンク内での流通速度が速くなり、流れの停滞が生じ難くなる。しかも、配管の内径ｄ１と供給タンクの内径ｄ２との比率を示すｄ２／ｄ１が２〜６であるため、配管に対して供給タンクが従来よりも細くなり、これによっても、粒子が分散された液状材料の流れの停滞が生じ難くなる。前記の効果を有する上下方向に長尺な細長形状な供給タンクは、更には、少液量での対応が可能で且つ回転翼などによる撹拌機構なしのシンプル構造で対応可能であるという利点がある。ここで、上記のｄ２／ｄ１が２未満であると、配管の流路面積に対して供給タンクの流路面積が小さくなり過ぎて、供給タンクに液状材料を適切に貯留することが困難になる。一方、上記のｄ２／ｄ１が６を超えると、配管の流路面積に対して供給タンクの流路面積が大きくなり過ぎて、粒子が分散された液状材料の流れに淀みが生じ易くなる。従って、上記のｄ２／ｄ１が２〜６であれば、このような不具合が回避され得る。このような観点から、上記のｄ２／ｄ１は、３．５〜４．５であることがより好ましい。
【００１８】
以上の構成において、前記供給タンクの内径をｄ２とし且つ前記供給タンクの内部空間の上下方向長さをＬ１とした場合に、Ｌ１／ｄ２が、４〜１２になるように設定されていてもよい。
【００１９】
このようにすれば、Ｌ１／ｄ２が４未満であると、供給タンクが十分に細長形状とならないため、粒子が分散した液状材料の流れに停滞が生じ易くなり、Ｌ１／ｄ２が１２を超えると、供給タンクが細くなり過ぎて、液状材料を貯留する役割を十分に果たせなくなる。従って、上記のＬ１／ｄ２が、４〜１２であれば、このような不具合が生じ難くなる。このような観点から、上記のＬ１／ｄ２は、６．５〜１０．５であることがより好ましい。
【００２０】
以上の構成において、前記供給タンクの内径をｄ２とし且つ前記供給タンクの内部空間における液状材料の液面高さをＬ２とした場合に、Ｌ２／ｄ２が、１．５〜９になるように設定されていてもよい。
【００２１】
このようにすれば、Ｌ２／ｄ２が１．５未満であると、供給タンク内における液状材料の貯留体積が相対的に小さくなり過ぎて、タンクとしての役割を十分に果たせなくなり、Ｌ２／ｄ２が９を超えると、供給タンク内における液状材料の貯留体積が相対的に大きくなり過ぎて、粒子が分散された液状材料の流れに淀みが生じ易くなる。従って、上記のＬ２／ｄ２が１．５〜９であれば、このような不具合が生じ難くなる。このような観点から、上記のＬ２／ｄ２は、３〜５であることがより好ましい。なお、前記供給タンクの内部空間の上下方向長さをＬ１とした場合に、Ｌ２／Ｌ１が、０．３〜０．６になるように設定されていることが好ましい。
【００２２】
以上の構成において、前記フィルタは、前記供給タンクの内部空間に収容されると共に、前記第一流路を通じて前記供給タンクに供給される前記液状材料がその内部に流入する円筒状のメッシュフィルタであって、前記液状材料中の気泡が前記円筒状のメッシュフィルタの内部から流出せず且つ前記液状材料中の前記粒子が前記円筒状のメッシュフィルタの内部から流出するように構成されていてもよい。
【００２３】
このようにすれば、供給タンク内における液状材料中の気泡の捕捉及び粒子の通過の許容が確実化され、粒子が分散された液状材料をより一層適切にインクジェットヘッドにより塗布することが可能となる。
【００２４】
以上の構成において、前記第一流路における前記ポンプと前記供給タンクとの間に下流端が接続された第五流路をさらに有し、該第五流路の上流端が、前記供給タンク及び帰還タンクよりも大容量の液状材料を貯留する元タンクに通じており、前記元タンクに、前記液状材料を攪拌する攪拌手段が設けられるように構成してもよい。
【００２５】
このようにすれば、第一流路の途中に、元タンクから第五流路を通じて液状材料を補充供給してポンプによって供給タンク側に圧送することができる。しかも、元タンクには、液状材料を攪拌する攪拌手段が設けられているため、液状材料中の粒子の分散状態を均一化することが可能となる。
【００２６】
この場合、前記攪拌手段は、前記元タンクに接触しないように液状材料中に配置され且つ支持棒を介して吊り下げ支持された羽根部材を有し、前記羽根部材は、マグネットの磁力によって液状材料を攪拌するように構成されていてもよい。この構成においては、前記元タンクの下方部には、前記羽根部材を回転させるマグネットスターラーが設置され、最適な回転数に調整することにより十分な液状材料の撹拌が行われる。
【００２７】
このようにすれば、羽根部材は、元タンクの周壁や底壁に対して非接触の状態で、マグネットの磁力によって攪拌作用を行うことになるため、羽根部材と元タンクとの接触に伴う異物の発生及び当該異物の液状材料中への混入が阻止され、粒子が分散された液状材料の清浄性が維持される。また、元タンク中の液量が無くなりタンクを交換する際に、元タンクのみの交換で直ぐに撹拌できるという利点がある。
【００２８】
以上の構成において、前記インクジェットヘッドのノズル面に撥水処理が施されていてもよい。
【００２９】
このようにすれば、インクジェットヘッドのノズル穴から、粒子が分散された液状材料がノズル面に伝わることが阻止されるため、上述の負圧の作用と相俟って、ノズルのメニスカスの形状を適切なものに維持することができる。
【００３０】
以上の構成において、前記粒子は、負極活物質層と正極活物質層とのうちの負極または正極の集電体上に形成される一方の活物質層、または該活物質層上に形成される固体電解質層、もしくは該固体電解質層上に形成される負極活物質層と正極活物質層とのうちの他方の活物質層における層の原料に含まれる粒子であってもよい。
【００３１】
このようにすれば、電池もしくは電池の製造途中で得られる電極シートを構成する活物質層や固体電解質層を効率良く且つ高品位に製造することが可能となる。なお、この場合の電池は、負極活物質層と固体電解質層との間、及び正極活物質層と固体電解質層との間の何れか一方または双方に、負極と正極間での短絡防止を目的とする無機系材料などからなるセパレータを介在したものであってもよい。
【００３２】
この場合におけるインクジェット塗布装置（以下、層形成用インクジェット塗布装置ともいう）を使用して、負極活物質層と正極活物質層とのうちの負極または正極の集電体上に形成される一方の活物質層、または該活物質層上に形成される固体電解質層、もしくは該固体電解質層上に形成される負極活物質層と正極活物質層とのうちの他方の活物質層を製作するための電池製造用装置を提供することができる。
【００３３】
このようにすれば、電池もしくは電池の製造途中で得られる電極シートを構成する活物質層や固体電解質層を効率良く且つ高品位に製造することが可能な電池製造用装置が実現する。
【００３４】
さらに、長尺フィルム上に負極または正極の集電体の層が形成された可撓性を有する長尺基材をロール状に巻回した基材ロールから、前記長尺基材を巻き解いて横方向に搬送している途中で、上述の層形成用インクジェット塗布装置によって前記集電体上に前記液状材料を塗布して乾燥させることで、負極活物質層または正極活物質層を形成し、前記長尺フィルム上に前記集電体と前記活物質層とを有する積層部が形成された積層部形成物である電極シートをロール状に巻き取るように構成した電池製造用装置を提供することができる。なお、上記の「横方向」に搬送しているとは、水平方向に搬送している場合に限らず、水平方向に対して、例えば１０°以内の角度で下降傾斜または上昇傾斜して搬送している場合を含む（以下、同様）。
【００３５】
この電池製造用装置によれば、ロールツーロール方式を採用して巻き解きから巻き取りを一回行う間に、基材ロールを構成する長尺基材は、長尺フィルム上に負極または正極の集電体が形成されたものであって、且つ、その長尺基材が横方向に搬送されている途中で、上述の層形成用インクジェット塗布装置によって、一方の活物質層が形成されることで、長尺フィルム上に、集電体及び一方の活物質層を含む積層部が形成されて電極シートとなる。
【００３６】
また、長尺フィルム上に集電体が形成されると共に該集電体上に負極活物質層または正極活物質層が形成された可撓性を有する長尺基材をロール状に巻回した基材ロールから、前記長尺基材を巻き解いて横方向に搬送している途中で、上述の層形成用インクジェット塗布装置によって前記活物質層上に前記液状材料を塗布して乾燥させることで、固体電解質層を形成し、前記長尺フィルム上に前記集電体と前記活物質層と前記固体電解質層とを有する積層部が形成された積層部形成物をロール状に巻き取るように構成した電池製造用装置を提供することができる。
【００３７】
この電池製造用装置によれば、ロールツーロール方式を採用して巻き解きから巻き取りを一回行う間に、基材ロールを構成する長尺基材は、長尺フィルム上における負極または正極の集電体の上に、スクリーン印刷やグラビア印刷によるかまたは上述の層形成用インクジェット塗布装置によるかもしくはそれ以外のインクジェット塗布装置によるか等によって、一方の活物質層が形成されたものであって、且つ、その長尺基材が横方向に搬送されている途中で、一方の活物質層上に、上述の層形成用インクジェット塗布装置によって、固体電解質層が形成されることで、長尺フィルム上に、集電体、一方の活物質層及び固体電解質層を含む積層部が形成される。なお、この場合の積層部は、一方の活物質層と固体電解質層との間に、負極と正極間での短絡防止を目的とする無機系材料などからなるセパレータを介在したものであってもよい（以下の積層部についても同様）。
【００３８】
さらに、長尺フィルム上に負極または正極の集電体が形成されると共に該集電体上に負極活物質層と正極活物質層とのうちの一方の活物質層が形成され且つ該活物質層上に固体電解質層が形成された可撓性を有する長尺基材をロール状に巻回した基材ロールから、前記長尺基材を巻き解いて横方向に搬送している途中で、上述の層形成用インクジェット塗布装置によって前記固体電解質層上に前記液状材料を塗布して乾燥させることで、負極活物質層と正極活物質層とのうちの他方の活物質層を形成し、前記長尺フィルム上に前記集電体と前記一方の活物質層と前記固体電解質層と前記他方の活物質層とを有する積層部が形成された積層部形成物をロール状に巻き取るように構成した電池製造用装置を提供することができる。
【００３９】
この電池製造用装置によれば、ロールツーロール方式を採用して巻き解きから巻き取りを一回行う間に、基材ロールを構成する長尺基材は、長尺フィルム上における負極または正極の集電体の上に、スクリーン印刷やグラビア印刷によるかまたは上述の層形成用インクジェット塗布装置によるかもしくはそれ以外のインクジェット塗布装置によるか等によって、一方の活物質層及び固体電解質層が形成されたものであって、且つ、その長尺基材が横方向に搬送されている途中で、固体電解質上に、上述の層形成用インクジェット塗布装置によって、他方の活物質層が形成されることで、長尺フィルム上に、集電体、一方の活物質層、固体電解質層及び他方の活物質層を含む積層部が形成される。なお、この場合の積層部は、負極活物質層と固体電解質層との間、及び正極活物質層と固体電解質層との間の何れか一方または双方に、負極と正極間での短絡防止を目的とする無機系材料などからなるセパレータを介在したものであってもよい（以下の積層部についても同様）。
【００４０】
また、長尺フィルム上に負極または正極の集電体が形成された可撓性を有する長尺基材をロール状に巻回した基材ロールから、前記長尺基材を巻き解いて横方向に搬送している途中で、前記集電体上に存する負極または正極の活物質層と、その活物質層上に存する固体電解質層とを形成し、前記長尺フィルム上に前記集電体と前記活物質層と前記固体電解質層とを有する積層部が形成された積層部形成物をロール状に巻き取るように構成すると共に、前記活物質層と前記固体電解質層とのうちの少なくとも一つの層が、上述の層形成用インクジェット塗布装置によって前記液状材料を塗布して乾燥させることで形成される電池製造用装置を提供することができる。
【００４１】
この電池製造用装置によれば、次に示す二種類の態様で長尺フィルム上に積層部が形成される。
【００４２】
この場合の第一の態様は、ロールツーロール方式を採用して巻き解きから巻き取りが一回行われるまでの間に、負極または正極の集電体上に、上述の層形成用インクジェット塗布装置によって、活物質層が形成され、その後、スクリーン印刷やグラビア印刷によるかまたは上述の層形成用インクジェット塗布装置によるかもしくはそれ以外のインクジェット塗布装置によるか等によって、固体電解質層が形成されることで、長尺フィルム上に、集電体、活物質層及び固体電解質層を含む積層部が形成される。
【００４３】
この場合の第二の態様は、ロールツーロール方式を採用して巻き解きから巻き取りが一回行われるまでの間に、負極または正極の集電体上に、スクリーン印刷やグラビア印刷によるかまたは上述の層形成用インクジェット塗布装置によるかもしくはそれ以外のインクジェット塗布装置によるか等によって、活物質層が形成され、その後、上述の層形成用インクジェット塗布装置によって、固体電解質層が形成されることで、長尺フィルム上に、集電体、活物質層及び固体電解質層を含む積層部が形成される。
【００４４】
さらに、長尺フィルム上に負極または正極の集電体が形成された可撓性を有する長尺基材をロール状に巻回した基材ロールから、前記長尺基材を巻き解いて横方向に搬送している途中で、前記集電体上に存する負極活物質層と正極活物質層とのうちの一方の活物質層と、その活物質層上に存する固体電解質層と、その固体電解質層上に存する負極活物質層と正極活物質層とのうちの他方の活物質層とを形成し、前記長尺フィルム上に前記集電体と前記一方の活物質層と前記固体電解質層と前記他方の活物質層とを有する積層部が形成された積層部形成物をロール状に巻き取るように構成すると共に、前記一方の活物質層と前記固体電解質層と前記他方の活物質層とのうちの少なくとも一つの層が、上述の層形成用インクジェット塗布装置によって前記液状材料を塗布して乾燥させることで形成されることを特徴とする電池製造用装置
【００４５】
この電池製造用装置によれば、次に示す３種類の態様で長尺フィルム上に積層部が形成される。
【００４６】
この場合の第一の態様は、ロールツーロール方式を採用して巻き解きから巻き取りが一回行われるまでの間に、負極または正極の集電体上に、上述の層形成用インクジェット塗布装置によって、一方の活物質層が形成され、その後、スクリーン印刷やグラビア印刷によるかまたは上述の層形成用インクジェット塗布装置によるかもしくはそれ以外のインクジェット塗布装置によるか等によって、固体電解質層と他方の活物質層とが形成されることで、長尺フィルム上に、集電体、一方の活物質層、固体電解質層及び他方の活物質層を含む積層部が形成される。
【００４７】
この場合の第二の態様は、ロールツーロール方式を採用して巻き解きから巻き取りが一回行われるまでの間に、負極または正極の集電体上に、スクリーン印刷やグラビア印刷によるかまたは上述の層形成用インクジェット塗布装置によるかもしくはそれ以外のインクジェット塗布装置によるか等によって、一方の活物質層が形成され、その後、上述の層形成用インクジェット塗布装置によって、固体電解質層が形成され、然る後、スクリーン印刷やグラビア印刷によるかまたは上述の層形成用インクジェット塗布装置によるかもしくはそれ以外のインクジェット塗布装置によるか等によって、他方の活物質層が形成されることで、長尺フィルム上に、集電体、一方の活物質層、固体電解質層及び他方の活物質層を含む積層部が形成される。
【００４８】
この場合の第三の態様は、ロールツーロール方式を採用して巻き解きから巻き取りが一回行われるまでの間に、負極または正極の集電体上に、スクリーン印刷やグラビア印刷によるかまたは上述の層形成用インクジェット塗布装置によるかもしくはそれ以外のインクジェット塗布装置によるか等によって、一方の活物質層と固体電解質層とが形成され、その後、上述の層形成用インクジェット塗布装置によって、他方の活物質層が形成されることで、長尺フィルム上に、集電体、一方の活物質層、固体電解質層及び他方の活物質層を含む積層部が形成される。
【００４９】
また、長尺フィルム上に集電体が形成されると共に該集電体上に負極活物質層または正極活物質層が形成された可撓性を有する長尺基材をロール状に巻回した基材ロールから、前記長尺基材を巻き解いて横方向に搬送している途中で、前記活物質層上に存する固体電解質層と、その固体電解質層上に存する負極活物質層と正極活物質層とのうちの他方の活物質層とを形成し、前記長尺フィルム上に前記集電体と前記一方の活物質層と前記固体電解質層と前記他方の活物質層とを有する積層部が形成された積層部形成物をロール状に巻き取るように構成すると共に、前記固体電解質層と前記他方の活物質層とうちの少なくとも一つの層が、上述の層形成用インクジェット塗布装置によって前記液状材料を塗布して乾燥させることで形成される電池製造用装置を提供することができる。
【００５０】
この電池製造用装置によれば、次に示す二種類の態様で長尺フィルム上に積層部が形成される。
【００５１】
この場合の第一の態様は、ロールツーロール方式を採用して巻き解きから巻き取りを一回行う間に、基材ロールを構成する長尺基材は、長尺フィルム上における負極または正極の集電体の上に、スクリーン印刷やグラビア印刷によるかまたは上述の層形成用インクジェット塗布装置によるかもしくはそれ以外のインクジェット塗布装置によるか等によって、一方の活物質層が形成された電極シートであって、且つ、その長尺基材である電極シートが横方向に搬送されている途中で、一方の活物質層上に、上述の層形成用インクジェット塗布装置によって、固体電解質層が形成され、その後、スクリーン印刷やグラビア印刷によるかまたは上述の層形成用インクジェット塗布装置によるかもしくはそれ以外のインクジェット塗布装置によるか等によって、他方の活物質層が形成されることで、長尺フィルム上に、集電体、一方の活物質層、固体電解質層及び他方の活物質層を含む積層部が形成される。
【００５２】
この場合の第二の態様は、ロールツーロール方式を採用して巻き解きから巻き取りを一回行う間に、基材ロールを構成する長尺基材は、長尺フィルム上における負極または正極の集電体の上に、スクリーン印刷やグラビア印刷によるかまたは上述の層形成用インクジェット塗布装置によるかもしくはそれ以外のインクジェット塗布装置によるか等によって、一方の活物質層が形成された電極シートであって、且つ、その長尺基材である電極シートが横方向に搬送されている途中で、一方の活物質層上に、スクリーン印刷やグラビア印刷によるかまたは上述の層形成用インクジェット塗布装置によるかもしくはそれ以外のインクジェット塗布装置によるか等によって、固体電解質層が形成され、その後、上述の層形成用インクジェット塗布装置によって、他方の活物質層が形成されることで、長尺フィルム上に、集電体、一方の活物質層、固体電解質層及び他方の活物質層を含む積層部が形成される。
【発明の効果】
【００５３】
以上のように本発明によれば、インクジェット塗布装置の供給タンクに供給される液状材料が、気泡と粒子とを混在した状態でインクジェットヘッドに流入することを阻止して、粒子が分散された液状材料をインクジェットヘッドにより適切に塗布することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第一実施形態に係るインクジェット塗布装置の全体構成を示す概略正面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係るインクジェット塗布装置の構成要素である供給タンクの詳細構造を示す拡大縦断正面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係るインクジェット塗布装置の構成要素である帰還タンクの詳細構造を示す拡大縦断正面図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係るインクジェット塗布装置の構成要素であるインクジェットヘッドの第一の例を示す下面図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係るインクジェット塗布装置を使用して製作される電池の第一の例を示す斜視図である。
【図６】本発明の第一実施形態に係るインクジェット塗布装置の構成要素であるインクジェットヘッドのノズル周辺構造の第一の例を示す概略正面図である。
【図７】本発明の第一実施形態に係るインクジェット塗布装置を使用して構成される電池製造用装置の第一の例を示す概略側面図である。
【図８】本発明の第一実施形態に係るインクジェット塗布装置を使用して構成される電池製造用装置の第一の例によって電池が製造されている過程を示す概略平面図である。
【図９】本発明の第一実施形態に係るインクジェット塗布装置を使用して構成される電池製造用装置の第一の例によって電池が製造されている過程を示す概略側面図である。
【図１０】本発明の第一実施形態に係るインクジェット塗布装置を使用して構成される電池製造用装置の第一の例によって電池が製造されている過程を示す概略平面図である。
【図１１】本発明の第一実施形態に係るインクジェット塗布装置を使用して構成される電池製造用装置の第一の例によって電池が製造されている過程を示す概略側面図である。
【図１２】本発明の第一実施形態に係るインクジェット塗布装置を使用して構成される電池製造用装置の第一の例によって電池が製造されている過程を示す概略平面図である。
【図１３】本発明の第一実施形態に係るインクジェット塗布装置を使用して構成される電池製造用装置の第一の例によって電池が製造されている過程を示す概略側面図である。
【図１４】本発明の第一実施形態に係るインクジェット塗布装置を使用して構成される電池製造用装置の第一の例によって電池が製造されている過程を示す概略側面図である。
【図１５】本発明の第一実施形態に係るインクジェット塗布装置を使用して構成される電池製造用装置の第一の例によって電池が製造されている過程を示す概略側面図である。
【図１６】本発明の第一実施形態に係るインクジェット塗布装置を使用して構成される電池製造用装置の第一の例によって電池が製造されている過程を示す概略側面図である。
【図１７】本発明の第一実施形態に係るインクジェット塗布装置を使用して構成される電池製造用装置の第一の例によって電池が製造されている過程を示す概略側面図である。
【図１８】本発明の第一実施形態に係るインクジェット塗布装置を使用して構成される電池製造用装置の第一の例によって電池が製造されている過程を示す概略側面図である。
【図１９】本発明の第一実施形態に係るインクジェット塗布装置を使用して構成される電池製造用装置の第一の例によって電池が製造されている過程を示す概略側面図である。
【図２０】本発明の第一実施形態に係るインクジェット塗布装置を使用して構成される電池製造用装置の第二の例を示す概略側面図である。
【図２１】本発明の第一実施形態に係るインクジェット塗布装置を使用して構成される電池製造用装置の第二の例によって電池が製造されている過程を示す概略側面図である。
【図２２】本発明の第一実施形態に係るインクジェット塗布装置を使用して構成される電池製造用装置の第二の例によって電池が製造されている過程を示す概略側面図である。
【図２３】本発明の第一実施形態に係るインクジェット塗布装置を使用して構成される電池製造用装置の第二の例によって電池が製造されている過程を示す概略側面図である。
【図２４】本発明の第一実施形態に係るインクジェット塗布装置を使用して構成される電池製造用装置の第三の例を示す概略平面図である。
【図２５】本発明の第一実施形態に係るインクジェット塗布装置を使用して構成される電池製造用装置の第三の例の一部構成要素を示す概略側面図である。
【図２６】本発明の第二実施形態に係るインクジェット塗布装置の全体構成を示す概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、本発明の実施形態に係るインクジェット塗布装置及び電池製造用装置について図面を参照しつつ説明する。
【００５６】
<第一実施形態>
図１は、本発明の第一実施形態に係るインクジェット塗布装置（以下、単に「塗布装置」という）の全体構成を示す概略正面図である。同図に示すように、塗布装置１は、ポンプ２によって圧送される液状材料を供給タンク３に供給する第一流路４と、供給タンク３内の液状材料をインクジェットヘッド５に供給する第二流路６と、インクジェットヘッド５に供給された液状材料を帰還タンク７に帰還させる第三流路８と、帰還タンク７からポンプ２に液状材料を供給する第四流路９とを備えている。従って、この塗布装置１における液状材料の流通経路は、インクジェットヘッド５を経由する循環経路を構成している。
【００５７】
第二流路６には、供給タンク３からインクジェットヘッド５に対する液状材料の供給と停止とを切り換える供給弁１０が設置されると共に、第三流路８には、インクジェットヘッド５から帰還タンク７に対する液状材料の帰還と停止とを切り換える帰還弁１１が設置されている。供給弁１０および帰還弁１１は、主にインクジェットヘッド５の交換時に閉じられ、配管からの液状材料の液垂れを防止する役目をする。さらに、第三流路８には、インクジェットヘッド５から帰還タンク７に流れる液状材料の温度調節（主として冷却）を行うペルチェユニット１２が設置されている。
【００５８】
供給タンク３における液状材料の液面３１の上部空間は、大気開放流路１３を介して大気に通じており、この大気開放流路１３には、大気への連通と遮断とを切り換える大気切換弁１４が設置されている。また、帰還タンク７における液状材料の液面１５の上部空間は、負圧流路１６を介して負圧発生手段１７に通じており、この負圧流路１６には、負圧の流通と遮断とを切り換える負圧切換弁１８が設置されている。
【００５９】
さらに、この塗布装置１は、第一流路４におけるポンプ２と供給タンク３との間に下流端が接続された第五流路１９を有し、この第五流路１９の上流端が、元タンク２０に通じている。この第五流路１９には、元タンク２０内の液状材料を第一流路４の途中から供給タンク３に圧送して補充する補助ポンプ２１と、この補助ポンプ２１による液状材料の補充と停止と切り換える補充切換弁２２とが設置されている。なお、この元タンク２０は、供給タンク３及び帰還タンク７よりも大容量の液状材料を貯留するものである。
【００６０】
元タンク２０には、貯留されている液状材料を攪拌する攪拌手段２３が設けられている。この攪拌手段２３は、元タンク２０に接触しないように液状材料中に配置され且つ支持棒２４を介して吊り下げ支持された羽根部材２５を有する。なお、支持棒２４は、元タンク２０の上部を覆う蓋体２６（又はその上方の固定部材）にベアリングを介して回転可能に支持されている。また、羽部材２５は、元タンク２０の内部液量が低下した場合にも撹拌が十分に行えるように、元タンク２０の底面から約３〜８ｍｍ付近の位置に取り付けられていることが好ましい。そして、羽根部材２５は、元タンク２０の外側下部に配置されたマグネット２７の磁力２８によって適切な回転数で回転することで、元タンク２０に貯留されている液状材料を攪拌するように構成されている。
【００６１】
図２は、供給タンク３の構成を詳細に示す縦断正面図である。同図に示すように、供給タンク３は、内部空間が円柱状をなすと共に、上部が蓋体２９によって密閉状に覆われ、第一流路４を構成する第一配管３０の下流側部分が、蓋体２９を貫通して供給タンク３内に至っている。そして、図例のように、第一配管３０の下端は、供給タンク３の液状材料の液面３１の僅か下方に位置していることが好ましい。理由としては、第一配管３０の下端から放出された液状材料が、供給タンク３の内部空間で空気と混ざって泡を必然的に発生させることを防ぐためである。また、供給タンク３の内部空間は、下端部が円錐状になるように下方に移行するに連れて徐々に細くなっており、この細くなっている部分３２の下端に、第二流路６を構成する第二配管３３が接続されている。なお、供給タンク３は、上端にフランジ部３４を有し、このフランジ部３４に蓋体２９がシールされて固定されている。また、このフランジ部３４には、供給タンク３の内部空間に通じる流通孔３５が形成され、この流通孔３５に、大気開放流路１３を構成する大気開放用配管３６が接続されている。
【００６２】
供給タンク３と第一配管３０との関係は、第一配管３０の内径をｄ１とし且つ供給タンク３の内径をｄ２とした場合に、ｄ２／ｄ１が、２〜６となるように設定されている。そして、供給タンク３は、内径ｄ２よりも内部空間の上下方向長さＬ１の方が長尺である。詳細には、供給タンクの内径をｄ２とし且つ供給タンク３の内部空間の上下方向長さをＬ１とした場合に、Ｌ１／ｄ２が、４〜１２になるように設定されている。さらに、供給タンク３の内径をｄ２とし且つ供給タンク３内における液状材料の液面３１の高さをＬ２とした場合に、Ｌ２／ｄ２が、１．５〜９になるように設定されている。
【００６３】
加えて、この供給タンク３の内部空間には、有底円筒状をなすメッシュフィルタ４０が配備されている。このメッシュフィルタ４０は、上端が供給タンク３の上端に固定されると共に、下端が供給タンク３の下端よりも僅か上方に且つ供給タンク３と非接触で位置している。そして、このメッシュフィルタ４０は、供給タンク３と同芯上に配置されると共に、メッシュフィルタ４０の内径をｄ３とし且つ供給タンク３の内径をｄ２とした場合に、ｄ２／ｄ３が、１．５〜３になるように設定されている。このメッシュフィルタ４０の円筒状胴部４０ａは、供給タンク３内に存する第一配管３０の外周部を完全に覆っており、その底部４０ｂは円錐状をなしている。さらに、このメッシュフィルタ４０は、ステンレス（ＳＵＳ）製であって、メッシュ数が３００〜８００メッシュであり、線径が０．０３〜０．０９ｍｍである。
【００６４】
より具体的には、第一配管３０の内径ｄ１は、３〜６ｍｍ、第一配管３０の供給タンク３内での長さＬ３は、５０〜１００ｍｍ、供給タンク３の内径ｄ２は、１０〜３０ｍｍ、供給タンク３の内部空間の上下方向長さＬ１は、１００〜２００ｍｍ、メッシュフィルタ４０の内径ｄ３は、７〜１５ｍｍ、メッシュフィルタ４０の上下方向の長さＬ４は、９０〜１９０ｍｍである。
【００６５】
図３は、帰還タンク７の構成を詳細に示す縦断正面図である。この帰還タンク７が、上述の供給タンク３と相違するところは、メッシュフィルタ４０が設けられていない点と、上方に第三流路８を構成する第三配管４１を有すると共に下方に第四流路９を構成する第四配管４２を有し且つ上端側方に負圧流路１６を構成する負圧用配管４３を有する点と、第三配管４１が曲げられてその下端が帰還タンク７の内周面に接触している点とである。その他の構成は、上述の供給タンク３と同一であるので、両者３、７に共通する構成要件（各種の寸法の符号及びその数値も含む）については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００６６】
図４は、本実施形態で使用されるインクジェットヘッド５を下端部に有するインクジェットヘッドユニット４５を下方より視た概略下面図である。このユニット４５は、複数（図例では３個）のインクジェットヘッド５が千鳥状に配列され、これらのインクジェットヘッド５のノズル面（下面）４６には、複数のノズル穴４７が図例では二列に千鳥状に配設されている。この場合、第二流路６及び第三流路８は、インクジェットヘッドユニット４５の内部を通過して複数のインクジェットヘッド５に通じている。そして、複数のインクジェットヘッド５のそれぞれのノズル面４６には、撥水処理が施されている。
【００６７】
図５は、以上の構成を備えた塗布装置１を用いてなる電池製造用装置（後述する）によって製造される電池（全固体リチウム電池）の基本的な構成を示す概略斜視図である。同図に示すように、この電池は、負極集電体５０と、その負極集電体５０に接合する負極活物質層５１とで負極５２Ａが構成されると共に、正極集電体５３と、その正極集電体５３に接合する正極活物質層５４とで正極５２Ｂが構成されている。そして、負極活物質層５１と正極活物質層５４との間に固体電解質層５５が介在している。なお、負極活物質層５１と固体電解質層５５との間、及び正極活物質層５４と固体電解質層５５との間の何れか一方または双方には、正極と負極間での短絡防止を目的とする無機系材料などからなるセパレータが介在される場合がある。
【００６８】
ここで、負極集電体５０及び正極集電体５３としては、金属箔（例えば、銅箔、アルミ箔、またはＳＵＳ箔等）を用いることができる。
【００６９】
また、負極活物質層５１及び正極活物質層５４の形成材料（液状材料）は、粒子が分散されており、詳しくは次の通りである。すなわち、負極及び正極の活物質粒子を溶剤(分散媒)中に分散させることにより、両者５１、５４の形成材料として使用することができる。具体的には、これらの形成材料は、インクジェット方式で安定的に吐出させるために、２５℃における粘度が６〜２０ｍＰａ・ｓで、且つ、２５℃における表面張力が２５〜４５ｍＮ・ｍの範囲になるようにインク物性を調整した液状材料である。また、含有する活物質粒子の径は、最大粒径が５μｍ以下のものを採用した。なお、これらの形成材料に関しては、インクジェット方式で吐出できる粒子分散インクであれば特に限定されない。例えば、負極活物質粒子としては、天然黒鉛、人造黒鉛などの炭素系材料を使用することができる。また、正極活物質粒子としては、Ｌｉ−Ｍｎ系酸化物、Ｌｉ−Ｎｉ系酸化物、Ｌｉ−Ｃｏ系酸化物などを使用することができる。そして、粒子分散液は、静置した場合に、２０分以内に完全沈降・再凝集しないインクであることが望ましい。なお、粒子・溶剤のみで沈降や凝集が抑制できない場合は分散剤との併用をすることで、安定した分散液を作ることができる。さらに、これらの形成材料には、バインダーなどの密着性を向上させる為の添加剤を添加することが望ましい。また、負極及び正極の活物質層５１、５４におけるイオン伝導性を向上させる為に、カーボンブラックなどの導電助剤を添加することが望ましい。
【００７０】
さらに、固体電解質層５５の形成材料（液状材料）も、粒子が分散されており、詳しくは次の通りである。すなわち、無機固体電解質粒子を溶剤(分散媒)中に分散させることにより、使用することができる。具体的には、これらの形成材料は、インクジェット方式で安定的に吐出させるために、２５℃における粘度が６〜２０ｍＰａ・ｓで、且つ、２５℃における表面張力が２５〜４５ｍＮ・ｍの範囲になるようにインク物性を調整した液状材料である。また、含有する無機固体電解質の粒子径は、最大粒径が５μｍ以下のものを用いる事ができる。なお、これらの形成材料に関しては、インクジェット方式で吐出できる粒子分散インクであれば特に限定されない。例えば、ＬＧＰＳ等の硫化物系電解質系や、ＬｉＰＯＮ等の酸化物系電解質系の粒子などを使用することができる。そして、粒子分散液は、静置した場合に、２０分以内に完全沈降・再凝集しないインクであることが望ましい。なお、粒子・溶剤のみで沈降や凝集が抑制できない場合は分散剤との併用をすることで、安定した分散液を作ることができる。さらに、これらの形成材料には、バインダーなどの密着性を向上させる為の添加剤を添加することが望ましい。
【００７１】
この第一実施形態では、以上のような粒子が分散された液状材料が、塗布装置１によって塗布されるように構成されている。この粒子は、最大粒径が１〜１０μｍであって、より好ましい最大粒径の下限値が３μｍ、より好ましい最大粒径の上限値が７μｍである。
【００７２】
次に、以上の構成を備えた第一実施形態に係る塗布装置１の作用効果を説明する。
【００７３】
図１に示す循環式の流通経路においては、ポンプ２によって圧送された液状材料が第一流路４を通じて供給タンク３に供給されていく。この時点においては、供給弁１０及び帰還弁１１が開かれていることで、インクジェットヘッド５に対して液状材料が流通している状態にある。また、大気切換弁１４が開かれて、供給タンク３に対して大気開放の状態ではあるが、ポンプ２は常時駆動しているため、負圧切換弁１８が開かれることで、帰還タンク７に対して負圧が作用している状態にある。さらに、補充切換弁２２が閉じられ且つ補助ポンプ２１が非駆動状態にあることで、元タンク２０から第一流路４に対する液状材料の補充が停止している状態にある。
【００７４】
このような状態の下で、ポンプ２によって圧送された液状材料は、第一流路４、供給タンク３、第二流路６、インクジェットヘッド５、第三流路８、帰還タンク７、及び第四流路９を経て、ポンプ２に戻るという動作が実行される。このような動作が実行されている際には、第一流路４を通じて供給タンク３に供給される液状材料中に、ポンプ２の圧送によって発生した気泡が混入している。しかも、この液状材料には、上述の粒子が分散されている。従って、供給タンク３に供給される液状材料には、気泡と粒子とが混在している。
【００７５】
このように気泡と粒子とが混在した状態にある液状材料は、図２に示す第一配管３０を通じて供給タンク３の液状材料の液面３１の下方に流入する。この場合、供給タンク３の内部空間には、メッシュ数が３００〜８００メッシュ、線径が０．０３〜０．０９ｍｍで、且つ、底部を有する有底円筒状のメッシュフィルタ４０が配備されている。この場合、メッシュフィルタ４０は、供給タンク３内における第一配管３０を全長に亘って袋状に覆っているため、第一配管３０を通じて供給される液状材料は、その全量が、このメッシュフィルタ４０の内部に流入する。そして、このメッシュフィルタ４０によって、実質的に液状材料中の気泡の全てが捕捉されると共に、実質的に粒子の全てが通過する。その結果、供給タンク３内におけるメッシュフィルタ４０の外周側空間に、粒子が存在し且つ実質的に気泡が存在しない液状材料が流出することになる。なお、このメッシュフィルタ４０が気泡を適切に捕捉し且つ粒子を適切に通過させる機能については、後述する[実施例１]で詳細に説明する。
【００７６】
さらに、供給タンク３内に供給された液状材料は、次に示すような利点を得ることができる。すなわち、第一配管３０の内径ｄ１と供給タンク３の内径ｄ２との関係を示すｄ２／ｄ１が、２〜６であって、供給タンク３の内径ｄ２よりも供給タンク３の内部空間の上下方向長さＬ１の方が長尺である。これより、供給タンク３が上下方向に長尺な細長形状になると共に、第一配管３０に対して供給タンク３が従来よりも細くなるため、粒子が分散された液状材料の供給タンク３内での流通速度が速くなり、流れの停滞が生じ難くなる。このような利点を得るためには、上記のｄ２／ｄ１は、３．５〜４．５であることがより好ましい。また、供給タンク３の内径ｄ２と供給タンク３の内部空間の上下方向長さＬ１との関係を示すＬ１／ｄ２は、４〜１２である。これにより、供給タンク３を上下方向に長尺な細長形状としたことによる液状材料の高流速化や停滞の阻止がより一層向上する。このような利点を得るためには、上記のＬ１／ｄ２は、５〜１０であることが好ましい。さらに、供給タンク３の内径ｄ２と供給タンク３内における液状材料の液面３１の高さＬ２との関係を示すＬ２／ｄ２は、１．５〜９である。これにより、粒子が分散された液状材料の流量が適切になり、淀みなどが生じ難くなる。このような利点を得るためには、上記のＬ２／ｄ２は、３〜５であることがより好ましい。メッシュフィルタ４０の内径ｄ３と供給タンク３の内径ｄ２との関係を示すｄ２／ｄ３は、１．５〜３である。これにより、メッシュフィルタ４０による気泡を捕捉する機能と粒子を通過させる機能とが十分に得られることになる。このような利点を得るためには、上記のｄ２／ｄ３は、１．８〜２．５であることがより好ましい。
【００７７】
加えて、この塗布装置１は、図１に示す構成を備えていることによって、次に示すような利点をも得ることができる。すなわち、この塗布装置１は、液状材料が循環する循環形式を採用し、インクジェットヘッド５から液状材料を吐出していない場合でも、液状材料が循環しているため、液状材料は常に流動することになる。そのため、液状材料の流動が停止した場合に生じ得る粒子の沈降及び凝集を阻止することができる。しかも、既述のように、この液状材料中の粒子の最大粒径は１〜１０μｍであって、好ましくはその下限値が３μｍ、好ましくはその上限値が７μｍであるのに対して、インクジェットヘッド５のノズル穴４７の径は、２０〜６０μｍである。そのため、粒子が沈降して凝集した場合には、ノズル穴４７から均一に粒子を分散させた状態で液状材料を吐出することが困難になり、吐出異常が発生するが、この塗布装置１では、粒子の沈降及び凝集を阻止できるため、吐出異常が生じ難くなる。また、インクジェットヘッド５から液状材料が帰還する第三流路８には、ペルチェユニット１２が配設されているため、インクジェットヘッド５内で液状材料の温度が上がった場合は、ペルチェユニット１２によって冷却され、液状材料を常に適切な温度に維持することができる。さらに、帰還タンク７内には負圧が作用しているため、図６に符号Ａ１で示すように、ノズル穴４７には適切なメニスカス６０が生成される。しかも、同図に示すインクジェットヘッド５のノズル面４６には、撥水処理が施されているため、適切なメニスカス６０の生成が阻害されることもなくなる。
【００７８】
以上のような構成及び作用効果を有する塗布装置１は、次に示すような電池製造用装置に使用される。
【００７９】
図７は、そのような電池製造用装置を示す概略側面図である。同図に示すように、この電池製造用装置７０は、ロールツーロール方式を採用したものであって、主たる構成要素として、ロールツーロールにおける巻き解き装置７１及び巻き取り装置７２と、上述の塗布装置１と、熱乾燥装置７３とを備える。
【００８０】
この電池製造用装置７０では、被塗布物としての長尺基材７４は、樹脂等からなる長尺フィルム４９の上（外周側）に負極集電体５０または正極集電体５３が形成されたもの、またはその上に負極活物質層５１が形成されたもの、もしくはその上に固体電解質層５５が形成されたものである。そして、この長尺基材７４をロール状に巻回した基材ロール７５から、長尺基材７４を巻き解いて横方向に搬送している途中で、その長尺基材７４上に、負極活物質層５１と固体電解質層５５と正極活物質層５４とのうちの何れか一つの層が形成される。さらに、長尺フィルム４９上にこの一つの層を含む積層部を有する積層部形成物７６が、巻き取りロール７７としてロール状に巻き取られるように構成されている。
【００８１】
この場合、基材ロール７５からの長尺基材７４の巻き解きは、巻き解き装置７１によって行われると共に、積層部形成物７６の巻き取りロール７７としての巻き取りは、巻き取り装置７２によって行われる。さらに、横方向に搬送されている長尺基材７４上への一つの層の形成は、塗布装置１と、熱乾燥装置７３とによって行われる。
【００８２】
熱乾燥装置７３は、長尺基材７４上に一つの層の形成材料である液状材料がインクジェットヘッド５によって塗布された長尺基材７４の塗布後部分７４ａの上側空間及び下側空間にそれぞれ、複数の熱風吹き出し口７８と、遠赤外線ランプまたは近赤外線ランプを収容した複数のランプハウス７９とを搬送方向に交互に配設して構成されている。なお、ここでの熱乾燥装置７３は、熱風吹き出し口７８とランプハウス７９との何れか一方のみであってもよい。また、熱風吹き出し口７８もしくはランプハウス７９は、上述の上側空間と下側空間の何れか一方のみに配設してもよい。さらに、ランプハウス７９は、遠赤外線ランプなどのランプによる構成でなくても、ヒーターを用いたセラミック溶射などによる遠赤外線照射ユニットであってもよい。これらは、前記液状材料で形成される膜品質、乾燥時間などを考慮して最適な条件が選択される。
【００８３】
この電池製造用装置７０によれば、基材ロール７５から巻き解かれて横方向（矢印Ａで示す方向）に搬送されている長尺基材７４は、塗布装置１を通過する際に、インクジェットヘッド５の多数のノズル穴４７から、一つの層の形成材料である液状材料（粒子が分散された液状材料）の塗布を受ける。
【００８４】
この場合、長尺基材７４が、長尺フィルム４９上に負極集電体５０が長手方向に間欠的に形成されている場合には、図８に示すように、負極集電体５０上に塗布装置１及び熱乾燥装置７３によって形成される負極活物質層５１も長手方向に間欠的に形成されるため、インクジェットヘッド５によって負極集電体５０上に塗布される液状材料の塗布領域も、同図に平行斜線で示すように長手方向に間欠的な矩形の領域となる。そして、これらの矩形の領域が順々に熱乾燥装置７３によって乾燥されていくことで、図９に示すように、負極集電体５０上に負極活物質層５１が順々に形成されていく。従って、この場合には、長尺フィルム４９上に、負極集電体５０と負極活物質層５１とを有する積層部が、長手方向に間欠的に形成されてなる積層部形成物７６を得ることになる。そして、この積層部形成物７６がロール状に巻き取られることで、巻き取りロール７７が得られる。
【００８５】
また、長尺基材７４が、長尺フィルム４９上に負極集電体５０が長手方向に連続的に形成されている場合には、図１０に示すように、負極集電体５０上に塗布装置１及び熱乾燥装置７３によって形成される負極活物質層５１は長手方向に間欠的に形成されることが好ましく、この場合には、インクジェットヘッド５によって負極集電体５０上に塗布された液状材料の塗布領域も、同図に平行斜線で示すように長手方向に間欠的な矩形の領域となる。そして、これらの矩形の領域が順々に熱乾燥装置７３によって乾燥されていくことで、図１１に示すように、連続して形成されている負極集電体５０上に負極活物質層５１が順々に形成されていく。従って、この場合には、長尺フィルム４９上に、連続する負極集電体５０と間欠的な負極活物質層５１とを有する積層部が、長手方向に形成されてなる積層部形成物７６を得ることになる。そして、この積層部形成物７６がロール状に巻き取られることで、巻き取りロール７７が得られる。
【００８６】
なお、長尺基材７４が、長尺フィルム４９上に負極集電体５０が長手方向に連続的に形成されている場合には、図１２に示すように、負極集電体５０上に塗布装置１及び熱乾燥装置７３によって形成される負極活物質層５１は長手方向に連続して形成されるようにしてもよく、この場合には、インクジェットヘッド５によって負極集電体５０上に塗布された液状材料の塗布領域も、同図に平行斜線で示すように長手方向に連続する領域となる。そして、この連続する領域が熱乾燥装置７３によって乾燥されていくことで、図１３に示すように、連続して形成されている負極集電体５０上に負極活物質層５１が順々に形成されていく。従って、この場合には、長尺フィルム４９上に、連続する負極集電体５０と連続する負極活物質層５１とを有する積層部が、長手方向に形成されてなる積層部形成物７６からなる電極シートを得ることになる。そして、この積層部形成物７６がロール状に巻き取られることで、巻き取りロール７７が得られる。
【００８７】
上記の長尺基材７４は、長尺フィルム４９上に負極集電体５０が形成されたものであったが、これ以外に、次に示すような長尺基材７４であってもよい。すなわち、図１４は、長尺基材７４が、長尺フィルム４９上に負極集電体５０と負極活物質層５１との何れもが長手方向に間欠的に形成されたものである。従って、この場合には同図に示すように、長尺フィルム４９上に、負極集電体５０と負極活物質層５１と固体電解質層５５とを有する積層部が、長手方向に間欠的に形成されてなる積層部形成物７６を得ることになる。また、図１５は、長尺基材７４が、長尺フィルム４９上に、長手方向に連続する負極集電体５０と、長手方向に間欠的な負極活物質層５１とが形成されたものである。従って、この場合には同図に示すように、長尺フィルム４９上に、連続する負極集電体５０と間欠的な負極活物質層５１と間欠的な固体電解質層５５とを有する積層部が、長手方向に形成されてなる積層部形成物７６を得ることになる。さらに、図１６は、長尺基材７４が、長尺フィルム４９上に、長手方向に連続する負極集電体５０と、長手方向に連続する負極活物質層５１とが形成されたものである。従って、この場合には同図に示すように、長尺フィルム４９上に、連続する負極集電体５０と連続する負極活物質層５１と連続する固体電解質層５５とを有する積層部が、長手方向に形成されてなる積層部形成物７６を得ることもできる。また、図１７は、長尺基材７４が、長尺フィルム４９上に負極集電体５０と負極活物質層５１と固体電解質層５５との何れもが長手方向に間欠的に形成されたものである。従って、この場合には同図に示すように、長尺フィルム４９上に、負極集電体５０と負極活物質層５１と固体電解質層５５と正極活物質層５４とを有する積層部が、長手方向に間欠的に形成されてなる積層部形成物７６を得ることになる。さらに、図１８は、長尺基材７４が、長尺フィルム４９上に、長手方向に連続する負極集電体５０と、長手方向に間欠的な負極活物質層５１と、長手方向に間欠的な固体電解質層５５とが形成されたものである。従って、この場合には同図に示すように、長尺フィルム４９上に、連続する負極集電体５０と間欠的な負極活物質層５１と間欠的な固体電解質層５５と間欠的な正極活物質層５４とを有する積層部が、長手方向に形成されてなる積層部形成物７６を得ることになる。また、図１９は、長尺基材７４が、長尺フィルム４９上に、長手方向に連続する負極集電体５０と、長手方向に連続する負極活物質層５１と、長手方向に連続する固体電解質層５５とが形成されたものである。従って、この場合には同図に示すように、長尺フィルム４９上に、連続する負極集電体５０と連続する負極活物質層５１と連続する固体電解質層５５と連続する正極活物質層５４とを有する積層部が、長手方向に形成されてなる積層部形成物７６を得ることになる。
【００８８】
ここで、負極集電体５０及び正極集電体５３の厚みは、５〜２０μｍであることが好ましい。また、負極活物質層５１及び正極活物質層５４の厚みは、５〜２０μｍであることが好ましい。さらに、固体電解質層５５の厚みは、５〜１５μｍであることが好ましい。なお、長尺フィルム４９の厚みは、５０〜２００μｍであることが好ましい。
【００８９】
なお、図１０及び図１２に示すように、負極集電体５０の幅方向（長尺方向と直交する方向）の寸法は、負極活物質層５１及び固体電解質層５５の幅方向の寸法よりも長くされることで、負極集電体５０の幅方向の両端が、負極活物質層５１及び固体電解質層５５の幅方向の両端からはみ出している。また、長尺フィルム４９の巻き解き開始側の所定長さ領域には、負極集電体５０、負極活物質層５１及び固体電解質層５５が形成されておらず、且つ、長尺フィルム４９の巻き解き終了側の所定長さ領域にも、これらの層５０、５１、５５が形成されていない。
【００９０】
以上説明した長尺基材７４においては、負極活物質層５１と固体電解質層５５の少なくとも一つの層は、塗布装置１及び熱乾燥装置７３によって形成されたものである必要はなく、スクリーン印刷やグラビア印刷等あるいは他の構成を備えたインクジェット塗布装置と乾燥装置によって形成されたものであってもよい。そして、長尺基材７４が、上述の何れのものであっても、長尺フィルム４９上には、負極活物質層５１と固体電解質層５５と正極活物質層５４とが形成され、その後に、ロールツーロール方式を採用するなどして、正極活物質層５４上に正極集電体５３が形成され、然る後、その得られた長尺物を所定長さ毎に切断することで、最終的に図５に示すような全固体リチウム電池を得る。
【００９１】
なお、以上の説明において、負極集電体５０及び負極活物質層５１が、正極集電体５３及び正極活物質層５４であってもよく、且つ、正極集電体５３及び正極活物質層５４が、負極集電体５０及び負極活物質層５１であってもよい。
【００９２】
図２０は、他の電池製造用装置を示す概略側面図である。同図に示すように、この電池製造用装置８０が、上述の電池製造用装置７０と相違しているところは、ロールツーロールにおける巻き解き装置７１と巻き取り装置７２との間に、塗布装置１及び熱乾燥装置７３を、搬送方向に沿う三箇所に備えている点である。そして、これらの塗布装置１及び熱乾燥装置７３の構成は、上述の電池製造用装置７０における塗布装置１及び熱乾燥装置７３の構成と同一であるので、両者７０、８０に共通する構成要件については同一符号を付してその説明を省略する。
【００９３】
この図２０に示す電池製造用装置８０によれば、基材ロール７５から巻き解かれる長尺基材７４は、長尺フィルム４９上に負極集電体５０が形成されたものである。そして、この長尺基材７４は、横方向に搬送されている途中で、塗布装置１による液状材料の塗布と、その液状材料に対する熱乾燥装置７３による乾燥作用とを、三回に亘って受ける。従って、搬送方向後方側（同図左側）の一番目の塗布装置１及び熱乾燥装置７３によって、長尺基材７４の負極集電体５０上に負極活物質層５１が形成され、二番目の塗布装置１及び熱乾燥装置７３によって、負極活物質層５１上に固体電解質層５５が形成され、三番目の塗布装置１及び熱乾燥装置７３によって、固体電解質層５５上に正極活物質層５４が形成される。
【００９４】
この場合、長尺基材７４が、長尺フィルム４９上に負極集電体５０が長手方向に間欠的に形成されている場合には、図２１に符号Ｘ１で示すように、第一番目の塗布装置１及び熱乾燥装置７３によって、負極集電体５０上に負極活物質層５１が順々に形成され、その後、同図に符号Ｘ２で示すように、第二番目の塗布装置１及び熱乾燥装置７３によって、負極活物質層５１上に固体電解質層５５が形成され、然る後、同図に符号Ｘ３で示すように、第三番目の塗布装置１及び熱乾燥装置７３によって、固体電解質層５５上に正極活物質層５４が形成される。従って、この場合には、長尺フィルム４９上に、各層５０、５１、５５、５４を有する積層部が、長手方向に間欠的に形成されてなる積層部形成物７６を得ることになる。そして、この積層部形成物７６がロール状に巻き取られることで、巻き取りロール７７が得られる。
【００９５】
また、長尺基材７４が、長尺フィルム４９上に負極集電体５０が長手方向に連続して形成されている場合には、図２２に符号Ｙ１で示すように、第一番目の塗布装置１及び熱乾燥装置７３によって、連続する負極集電体５０上に各負極活物質層５１が順々に間欠的に形成されることが好ましい。その後、同図に符号Ｙ２で示すように、第二番目の塗布装置１及び熱乾燥装置７３によって、各負極活物質層５１上に各固体電解質層５５が形成され、然る後、同図に符号Ｙ３で示すように、第三番目の塗布装置１及び熱乾燥装置７３によって、各固体電解質層５５上に各正極活物質層５４が形成される。従って、この場合には、長尺フィルム４９上に、連続する負極集電体５０と間欠的な各層５１、５５、５４とを有する積層部が、長手方向に形成されてなる積層部形成物７６を得ることになる。
【００９６】
なお、長尺基材７４が、長尺フィルム４９上に負極集電体５０が長手方向に連続的に形成されている場合には、図２３に符号Ｚ１で示すように、第一番目の塗布装置１及び熱乾燥装置７３によって、連続する負極集電体５０上に連続する負極活物質層５１が形成されるようにしてもよい。その後、同図に符号Ｚ２で示すように、第二番目の塗布装置１及び熱乾燥装置７３によって、連続する負極活物質層５１上に連続する固体電解質層５５が形成され、然る後、同図に符号Ｚ３で示すように、第三番目の塗布装置１及び熱乾燥装置７３によって、連続する固体電解質層５５上に連続する正極活物質層５４が形成される。従って、この場合には、長尺フィルム４９上に、連続する負極集電体５０と連続する各層５１、５５、５４とを有する積層部が、長手方向に形成されてなる積層部形成物７６を得ることになる。
【００９７】
以上説明した電池製造用装置８０は、搬送方向の三箇所で、塗布装置１及び熱乾燥装置７３を使用したものであるが、搬送方向の一箇所または二箇所においては、スクリーン印刷やグラビア印刷等を行う装置あるいは他の構成を備えたインクジェット塗布装置と乾燥装置を使用してもよい。そして、この電池製造用装置８０によって、長尺基材７４上に、負極活物質層５１と固体電解質層５５と正極活物質層５４とが形成された積層部形成物をロール状に巻き取った後は、さらにロールツーロール方式を採用するなどして、正極活物質層５４上に正極集電体５３を形成し、然る後、その得られた長尺物を所定長さ毎に切断することで、最終的に図５に示すような全固体リチウム電池を得る。
【００９８】
なお、以上の説明においても、負極集電体５０及び負極活物質層５１が、正極集電体５３及び正極活物質層５４であってもよく、且つ、正極集電体５３及び正極活物質層５４が、負極集電体５０及び負極活物質層５１であってもよい。
【００９９】
また、これ以外にも、次に示すような手法を採用することができる。すなわち、三箇所のうちの二箇所のみの塗布装置１及び熱乾燥装置７３を使用するか又は二箇所のみに塗布装置１及び熱乾燥装置７３を設置する。そして、長尺基材７４を、長尺フィルム４９上に負極集電体５０と負極活物質層５１とを形成した電極シートとしておき、この長尺基材７４である電極シートが横方向に搬送されている途中で、二箇所の塗布装置１及び熱乾燥装置７３を使用して、固体電解質層５５と正極活物質層５４とを形成し、巻き取りロール７７を製作する。なお、この場合も、二箇所のうちの一箇所については、スクリーン印刷やグラビア印刷等を行う装置あるいは他の構成を備えたインクジェット塗布装置と乾燥装置を使用してもよい。
【０１００】
図２４は、枚葉式（一枚ずつ処理する方式）を採用した電池製造用装置９０の概略平面図である。同図に示すように、この電池製造用装置９０は、ロボットハンド９１を有するロボット９２を備えている。そして、このロボット９２の周囲には、積み重ねられた処理前のシート（基板）９３を一枚ずつ取り出すための取り出し部９４と、取り出されたシート９３の負極集電体５０上に負極活物質層５１や固体電解質層５５の形成材料である液状材料を塗布するインクジェット塗布部９５と、シート９３上の当該液状材料を乾燥させる熱乾燥部９６と、これらの処理を終えたシート９３を積み重ねて収納する収納部９７とを有する。ロボットハンド９１は、回転動、上下動、及び屈曲伸張動などが可能であって、その先端部には、図２５に示すように、シート９３を吸着保持するための複数個（図例では４個）の吸着パッド９８が装着されている。従って、図２４に示すように、ロボットハンド９１は、取り出し部９４と、インクジェット塗布部９５と、熱乾燥部９６と、収納部９７とに対して、シート９３を水平姿勢で吸着保持して搬出・搬入することが可能である。そして、ロボットハンド９１の吸着パッド９８は、負極集電体５０やその上の層５１、５５と干渉しないようにしてシート９３を吸着保持するようになっている。
【０１０１】
インクジェット塗布部９５は、シート９３を載せて同図左右方向にスライド可能なテーブル９９と、このテーブル９９の移動経路の途中上方に定置設置された複数個（図例では二個）のインクジェットヘッド５とを有する。なお、このインクジェット塗布部９５には、図示しないが既述の塗布装置１が配備されている、そして、このインクジェット塗布部９５では、取り出し部９４からロボットハンド９１によって取り出されたシート９３は、テーブル９９上に載せられ、テーブル９９が同図左側から右方向にスライドしていく途中で、シート９３上の負極集電体５０の上に、負極活物質層５１や固体電解質層５５さらには正極活物質層５４の形成材料である液状材料を塗布する。この液状材料の塗布後においては、テーブル９９が同図左方向にスライドし、ロボットハンド９１がそのテーブル９９上のシート９３を吸着保持して熱乾燥部９６の熱乾燥処理室１００内に搬入する。なお、熱乾燥処理室１００内には、図示しないが既述の熱乾燥装置７３が配備されている。そして、熱乾燥処理室１００で上記塗布された液状材料が乾燥することで、負極活物質層５１や固体電解質層５５さらには正極活物質層５４が形成される。この後は、ロボットハンド９１がシート９３を吸着保持して熱乾燥処理室１００から搬出した後、収納部９７に積み重ねる。以上のような動作が繰り返し実行されることで、収納部９７には、処理済みのシート９３が多数枚積み重ねられた状態で収納される。なお、この場合においても、負極集電体５０及び負極活物質層５１は、正極集電体５３及び正極活物質層５４であってもよい。また、この電池製造用装置９０では、熱乾燥部９６で液状材料を乾燥させるようにしたが、これに代えてまたはこれと共に、減圧乾燥を行う減圧乾燥部を備えるようにしてもよい。さらに、この電池製造用装置９０では、ロボットハンド８１を使用しているが、他の方式の基板移載機を使用するようにしてもよい。
【０１０２】
＜第二実施形態＞
図２６は、本発明の第二実施形態に係るインクジェット塗布装置（以下、単に「塗布装置」という）の全体構成を示す概略正面図である。この第二実施形態に係る塗布装置１０１が、上述の第一実施形態に係る塗布装置１と相違しているところは、帰還タンクを備えていないために液状材料の流通経路が非循環式となっている点である。従って、ポンプ２１（第一実施形態では補助ポンプ２１）によって圧送される液状材料を供給タンク３に供給する第一流路４は、元タンク２０に直接通じており、且つ、供給タンク３からインクジェットヘッド５に液状材料を供給する第二流路６は、途中で二本に分岐してインクジェットヘッド５に至っている。なお、供給タンク３や元タンク２０の詳細な構成並びに液状材料は、上述の第一実施形態と同一である。また、この塗布装置１０１は、既述の電池製造用装置７０、８０，９０に対して、第一実施形態の場合と同様にして適用可能である。従って、この塗布装置１０１については、上述の第一実施形態に係る塗布装置１と共通する構成要件について同一符号を付してその説明を省略する。
【０１０３】
なお、以上の実施形態では、負極活物質層５１上に直接固体電解質層５５を形成したが、負極活物質層５１上に既述のセパレータを形成しておくことで、負極活物質層５１上にセパレータを介して固体電解質層５５を形成するようにしてもよい。また、以上の実施形態では、正極活物質層５４上に直接固体電解質層５５を形成したが、正極活物質層５４上に既述のセパレータを形成しておくことで、正極活物質層５４上にセパレータを介して固体電解質層５５を形成するようにしてもよい。
【０１０４】
また、以上の実施形態では、粒子が分散された液状材料として、電池の構成要素である正極活物質層５４、固体電解質層５５、負極活物質層５１を形成するための液状材料としたが、これ以外に、例えば、積層セラミックコンデンサー（ＭＬＣＣ）などの分野で使用可能なチタン酸バリウムやニッケル超微粉を含有したものや、半導体パッケージやプリント配線板などの分野で使用可能なシリカなどを含有した接着剤などであってもよい。そして、この場合の液状材料中の粒子の最大粒径も、既に述べた場合の液状材料中の粒子と同様に、１〜１０μｍであることが好ましく、より好ましくはその下限値が３μｍ、より好ましくはその上限値が７μｍである
【実施例１】
【０１０５】
本発明の実施例は、供給タンク３に配備されているメッシュフィルタ４０の性能を試験したものである。従って、本発明において、既述のメッシュフィルタ４０を採用したのは、ここでの試験結果に由来している。
【０１０６】
具体的には、上述の図１に示す塗布装置１の流通経路に、最大粒径が５μｍ程度である無機系粒子が分散された液状材料を、循環流量が６０〜１００ｃｃ／ｍｉｎになるように供給して、その液状材料の循環状態と気泡を除去する効果とを試験した。その場合に、メッシュフィルタ４０のメッシュ数を種々のものに変更した。なお、メッシュフィルタ４０の線径は、０．０３〜０．０９ｍｍである。その試験結果を、下記の表１に示す。この表１中、符号「○」は極めて良好、符号「○△」は良好、符号「△」は略良好、符号「△×」は稍悪い、符号「×」は極めて悪い、ことを意味している。
【０１０７】
【表１】
2018176024.tif 000003
【０１０８】
上記の表１を参酌することで、メッシュ数（もしくはメッシュサイズ）が３００メッシュから８００メッシュが好ましく、３００メッシュから６００メッシュがより好ましいことを知見した。この知見に基づいて、本発明では、そのようなメッシュフィルタ４０を採用することにした。なお、無機系粒子としては、最大粒径が３〜７μｍの範囲内にあれば、上記と略同一の結果が得られ、最大粒径が１〜１０μｍの範囲内にあれば、上記と概ね同一の結果が得られた。
【符号の説明】
【０１０９】
１     インクジェット塗布装置
２     ポンプ
３     供給タンク
４     第一流路
５     インクジェットヘッド
６     第二流路
７     帰還タンク
８     第三流路
９     第四流路
１５   帰還タンクの液面
１７   負圧発生手段
１９   第五流路
２０   元タンク
２３   攪拌手段
２４   支持棒
２５   羽根部材
２７   マグネット
２８   磁力
３０   第一配管
３１   供給タンクの液面
４０   フィルタ（メッシュフィルタ）
４０ｂ メッシュフィルタの底部
４６   ノズル面
４７   ノズル穴
４９   長尺フィルム
５０   負極集電体
５１   負極活物質層
５３   正極集電体
５４   正極活物質層
５５   固体電解質層
６０   メニスカス
７０   電池製造用装置
７３   熱乾燥装置
７４   長尺基材
７４ａ 塗布後部分
７５   基材ロール
７６   積層部形成物
８０   電池製造用装置
９０   電池製造用装置
１０１ インクジェット塗布装置
【図１】
2018176024.tif 000004
【図２】
2018176024.tif 000005
【図３】
2018176024.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018176024.tif 000010
【図８】
2018176024.tif 000011
【図９】
2018176024.tif 000012
【図１０】
2018176024.tif 000013
【図１１】
2018176024.tif 000014
【図１２】
2018176024.tif 000015
【図１３】
2018176024.tif 000016
【図１４】
2018176024.tif 000017
【図１５】
2018176024.tif 000018
【図１６】
2018176024.tif 000019
【図１７】
2018176024.tif 000020
【図１８】
2018176024.tif 000021
【図１９】
2018176024.tif 000022
【図２０】
2018176024.tif 000023
【図２１】
2018176024.tif 000024
【図２２】
2018176024.tif 000025
【図２３】
2018176024.tif 000026
【図２４】
2018176024.tif 000027
【図２５】
2018176024.tif 000028
【図２６】
2018176024.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月9日(2018.2.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子が分散された液状材料をインクジェットヘッドを用いて塗布するインクジェット塗布装置であって、
ポンプによって圧送される液状材料を供給タンクに供給する第一流路と、前記供給タンク内の液状材料をインクジェットヘッドに供給する第二流路とを備えてなる液状材料の流通経路を有すると共に、
前記第一流路を構成する配管が前記供給タンクの内部空間の上下方向途中まで挿通され、前記供給タンクは、内径よりも内部空間の上下方向長さの方が長尺であると共に、前記配管の内径をｄ１とし且つ前記供給タンクの内径をｄ２とした場合に、ｄ２／ｄ１が、２〜６となるように設定され、
前記供給タンク内に、前記ポンプによる圧送によって発生する液状材料中の気泡を通過させず且つ液状材料中の前記粒子を通過させるフィルタを配備したことを特徴とするインクジェット塗布装置。
【請求項２】
粒子が分散された液状材料をインクジェットヘッドを用いて塗布するインクジェット塗布装置であって、
ポンプによって圧送される液状材料を供給タンクに供給する第一流路と、前記供給タンク内の液状材料をインクジェットヘッドに供給する第二流路とを備えてなる液状材料の流通経路を有すると共に、
前記供給タンクの内径をｄ２とし且つ前記供給タンクの内部空間の上下方向長さをＬ１とした場合に、Ｌ１／ｄ２が、４〜１２になるように設定され、
前記供給タンク内に、前記ポンプによる圧送によって発生する液状材料中の気泡を通過させず且つ液状材料中の前記粒子を通過させるフィルタを配備したことを特徴とするインクジェット塗布装置。
【請求項３】
粒子が分散された液状材料をインクジェットヘッドを用いて塗布するインクジェット塗布装置であって、
ポンプによって圧送される液状材料を供給タンクに供給する第一流路と、前記供給タンク内の液状材料をインクジェットヘッドに供給する第二流路とを備えてなる液状材料の流通経路を有すると共に、
前記供給タンクの内径をｄ２とし且つ前記供給タンクの内部空間における液状材料の液面高さをＬ２とした場合に、Ｌ２／ｄ２が、１．５〜９になるように設定され、
前記供給タンク内に、前記ポンプによる圧送によって発生する液状材料中の気泡を通過させず且つ液状材料中の前記粒子を通過させるフィルタを配備したことを特徴とするインクジェット塗布装置。
【請求項４】
前記第二流路を通じてインクジェットヘッドに供給された液状材料を帰還タンクに帰還させる第三流路と、前記帰還タンクから前記ポンプに液状材料を供給する第四流路とをさらに備えることで、液状材料の循環経路が構成されると共に、前記帰還タンクに負圧を作用させる負圧発生手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のインクジェット塗布装置。
【請求項５】
前記フィルタは、前記供給タンクの内部空間に収容されると共に、前記第一流路を通じて前記供給タンクに供給される前記液状材料がその内部に流入する円筒状のメッシュフィルタであって、
前記液状材料中の気泡が前記円筒状のメッシュフィルタの内部から流出せず且つ前記液状材料中の前記粒子が前記円筒状のメッシュフィルタの内部から流出するように構成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のインクジェット塗布装置。
【請求項６】
前記第一流路における前記ポンプと前記供給タンクとの間に下流端が接続された第五流路をさらに有し、該第五流路の上流端が、前記供給タンク及び帰還タンクよりも大容量の液状材料を貯留する元タンクに通じており、前記元タンクに、前記液状材料を攪拌する攪拌手段が設けられていることを特徴とする請求項４に記載のインクジェット塗布装置。
【請求項７】
前記攪拌手段は、前記元タンクに接触しないように液状材料中に配置され且つ支持棒を介して吊り下げ支持された羽根部材を有し、前記羽根部材は、マグネットの磁力によって液状材料を攪拌するように構成されていることを特徴とする請求項６に記載のインクジェット塗布装置。
【請求項８】
前記インクジェットヘッドのノズル面に撥水処理が施されていることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載のインクジェット塗布装置。
【請求項９】
前記粒子は、負極活物質層と正極活物質層とのうちの負極または正極の集電体上に形成される一方の活物質層、または該活物質層上に形成される固体電解質層、もしくは該固体電解質層上に形成される負極活物質層と正極活物質層とのうちの他方の活物質層における層の原料に含まれる粒子であることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載のインクジェット塗布装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のインクジェット塗布装置を使用して、負極活物質層と正極活物質層とのうちの負極または正極の集電体上に形成される一方の活物質層、または該活物質層上に形成される固体電解質層、もしくは該固体電解質層上に形成される負極活物質層と正極活物質層とのうちの他方の活物質層を製作することを特徴とする電池製造用装置。
【請求項１１】
長尺フィルム上に負極または正極の集電体が形成された可撓性を有する長尺基材をロール状に巻回した基材ロールから、前記長尺基材を巻き解いて横方向に搬送している途中で、請求項９に記載のインクジェット塗布装置によって前記集電体上に前記液状材料を塗布して乾燥させることで、負極活物質層または正極活物質層を形成し、前記長尺フィルム上に前記集電体と前記活物質層とを有する積層部が形成された積層部形成物である電極シートをロール状に巻き取るように構成したことを特徴とする電池製造用装置。
【請求項１２】
長尺フィルム上に集電体が形成されると共に該集電体上に負極活物質層または正極活物質層が形成された可撓性を有する長尺基材をロール状に巻回した基材ロールから、前記長尺基材を巻き解いて横方向に搬送している途中で、請求項９に記載のインクジェット塗布装置によって前記活物質層上に前記液状材料を塗布して乾燥させることで、固体電解質層を形成し、前記長尺フィルム上に前記集電体と前記活物質層と前記固体電解質層とを有する積層部が形成された積層部形成物をロール状に巻き取るように構成したことを特徴とする電池製造用装置。
【請求項１３】
長尺フィルム上に負極または正極の集電体が形成されると共に該集電体上に負極活物質層と正極活物質層とのうちの一方の活物質層が形成され且つ該活物質層上に固体電解質層が形成された可撓性を有する長尺基材をロール状に巻回した基材ロールから、前記長尺基材を巻き解いて横方向に搬送している途中で、請求項９に記載のインクジェット塗布装置によって前記固体電解質層上に前記液状材料を塗布して乾燥させることで、負極活物質層と正極活物質層とのうちの他方の活物質層を形成し、前記長尺フィルム上に前記集電体と前記一方の活物質層と前記固体電解質層と前記他方の活物質層とを有する積層部が形成された積層部形成物をロール状に巻き取るように構成したことを特徴とする電池製造用装置。
【請求項１４】
長尺フィルム上に負極または正極の集電体が形成された可撓性を有する長尺基材をロール状に巻回した基材ロールから、前記長尺基材を巻き解いて横方向に搬送している途中で、前記集電体上に存する負極または正極の活物質層と、その活物質層上に存する固体電解質層とを形成し、前記長尺フィルム上に前記集電体と前記活物質層と前記固体電解質層とを有する積層部が形成された積層部形成物をロール状に巻き取るように構成すると共に、前記活物質層と前記固体電解質層とのうちの少なくとも一つの層が、請求項９に記載のインクジェット塗布装置によって前記液状材料を塗布して乾燥させることで形成されることを特徴とする電池製造用装置。
【請求項１５】
長尺フィルム上に負極または正極の集電体が形成された可撓性を有する長尺基材をロール状に巻回した基材ロールから、前記長尺基材を巻き解いて横方向に搬送している途中で、前記集電体上に存する負極活物質層と正極活物質層とのうちの一方の活物質層と、その活物質層上に存する固体電解質層と、その固体電解質層上に存する負極活物質層と正極活物質層とのうちの他方の活物質層とを形成し、前記長尺フィルム上に前記集電体と前記一方の活物質層と前記固体電解質層と前記他方の活物質層とを有する積層部が形成された積層部形成物をロール状に巻き取るように構成すると共に、前記一方の活物質層と前記固体電解質層と前記他方の活物質層とのうちの少なくとも一つの層が、請求項９に記載のインクジェット塗布装置によって前記液状材料を塗布して乾燥させることで形成されることを特徴とする電池製造用装置。
【請求項１６】
長尺フィルム上に集電体が形成されると共に該集電体上に負極活物質層または正極活物質層が形成された可撓性を有する長尺基材をロール状に巻回した基材ロールから、前記長尺基材を巻き解いて横方向に搬送している途中で、前記活物質層上に存する固体電解質層と、その固体電解質層上に存する負極活物質層と正極活物質層とのうちの他方の活物質層とを形成し、前記長尺フィルム上に前記集電体と前記一方の活物質層と前記固体電解質層と前記他方の活物質層とを有する積層部が形成された積層部形成物をロール状に巻き取るように構成すると共に、前記固体電解質層と前記他方の活物質層とうちの少なくとも一つの層が、請求項９に記載のインクジェット塗布装置によって前記液状材料を塗布して乾燥させることで形成されることを特徴とする電池製造用装置。