(57)【要約】【課題】高粘度ペースト状の液体を、気泡を巻き込むことなく貯留することのできる技術を提供する。【解決手段】ペースト状の液体を貯留可能な貯留空間ＳＰを有する貯留部１１と、一端が貯留空間ＳＰに向けて開口する開口部２８２ａとなり、外部から供給される液体を開口部２８２ａから連続的に吐出させて貯留空間ＳＰに供給する供給配管２８と、貯留空間ＳＰ内での液面の上昇に応じて開口部２８２ａを上昇させる位置制御手段１２とを備える貯留装置である。【選択図】図３
2015116543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペースト状の液体を貯留可能な貯留空間を有する貯留部と、
一端が前記貯留空間に向けて開口する開口部となり、外部から供給される前記液体を前記開口部から連続的に吐出させて前記貯留空間に供給する供給配管と、
前記貯留空間内での液面の上昇に応じて前記開口部を上昇させる位置制御手段と
を備えることを特徴とする貯留装置。
【請求項２】
前記位置制御手段は、前記貯留空間に貯留される前記液体と前記供給配管内の前記液体とが連続した状態を維持しながら前記開口部を上昇させる請求項１に記載の貯留装置。
【請求項３】
前記貯留空間内における前記液面の位置を検出する検出手段を備える請求項１または２に記載の貯留装置。
【請求項４】
前記位置制御手段は、鉛直方向において前記開口部の位置を前記液面の位置よりも上方に位置させる請求項１ないし３のいずれかに記載の貯留装置。
【請求項５】
前記開口部と前記液面との高さの差が、０ないし５０ｍｍである請求項１ないし３のいずれかに記載の貯留装置。
【請求項６】
前記位置制御手段は、前記開口部を前記液面との高さの差を一定に維持しながら上昇させる請求項１ないし５のいずれかに記載の貯留装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の貯留装置と同一の構成を有する貯留手段と、
前記貯留手段に接続されて、前記貯留手段に貯留された液体を取り出す出力配管と、
前記出力配管に接続されて、前記液体を塗布対象物に向けて吐出する吐出手段と
を備えることを特徴とする塗布装置。
【請求項８】
前記出力配管に、前記液体を前記出力配管内に流通させる流通手段が介挿された請求項７に記載の塗布装置。
【請求項９】
前記液体の流通方向において前記流通手段よりも下流側から、前記液体を前記貯留空間に還流させる還流経路を有する請求項８に記載の塗布装置。
【請求項１０】
前記還流経路が前記供給配管に接続されて、還流する前記液体が前記供給配管の前記開口部から前記貯留空間に流入する請求項９に記載の塗布装置。
【請求項１１】
液体を貯留可能な貯留空間を有する貯留部に、ペースト状の液体を貯留する貯留方法において、
外部から前記液体を供給される供給配管の一端の開口部を前記貯留空間に向けて配置し、前記開口部から前記液体を吐出させる工程と、
前記貯留空間に貯留される前記液体と前記供給配管内の前記液体とを連続させた状態を維持しながら、前記前記貯留空間に貯留される前記液体の液面の上昇に応じて前記開口部を上昇させる工程と
を備えることを特徴とする貯留方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の貯留方法により前記貯留部に前記液体を貯留しながら、前記貯留空間に貯留された前記液体を吐出手段に向けて送出する工程と、
送出された前記液体を前記吐出手段から吐出させて塗布対象物に塗布する工程と
を備えることを特徴とする塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ペースト状の液体を貯留する装置および方法、ならびに貯留された液体を用いて塗布を行う装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板や太陽電池基板等の基板表面に配線パターンを形成したり、集電体表面に活物質層を形成するための技術として、配線材料や活物質材料を含むペースト状の液体を基板等に塗布するものがある。例えば特許文献１に記載の塗工装置は、活物質材料および導電材料を含むペーストをダイコーティング方式で支持体に塗布することにより、電池用電極を製造するものである。この技術においては、流通経路上でのペーストの凝集を防止し流動性の良好な状態を維持するために、ペーストを貯留するタンクとペーストを塗布対象物に塗布するノズルとの間に循環流路を形成し、ペーストを循環させることで常時せん断を与えるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−００４４００号公報（例えば、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術では、配管を通送されてくるペーストをタンクに戻し入れる際、気泡を巻き込んでしまうおそれがある。すなわち、ペースト状の液体ではその高い粘弾性のため、配管からタンク内へ流れ落ちる際に連続的な液流とならず塊になって断続的に落下することがあり、このときに周囲の空気が取り込まれて気泡となって液中に残留してしまう。このことは、空のタンクに最初に液体を注入する際においても同様である。
【０００５】
ペースト状の液体中に気泡が混入すると、液体の圧送時の圧力損失の原因となって流量が不安定になったり、形成されるパターンに塗布欠陥を生じるなどの問題がある。そして、低粘度の液体では例えば減圧下で静置するなどの方法で脱泡を行うことができるが、特に例えばせん断速度１０ｓ−１において１００Ｐａ・ｓ程度以上の高粘度の液体では、いったん気泡を巻き込んでしまうとこれを効果的に除去することのできる技術は確立されるに至っていない。
【０００６】
特許文献１にはペーストを貯留するタンクの内部構造については詳しく記載されていない。またペースト中の気泡の問題に関しても、一切言及されていない。このように、ペースト状の液体をタンクに注入する際に気泡を巻き込むことがないような工夫が必要であるが、従来技術においてはこの点については全く考慮されていなかった。
【０００７】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、高粘度ペースト状の液体を、気泡を巻き込むことなく貯留することのできる技術を提供することを第１の目的とする。また、この貯留技術を適用した塗布技術を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明にかかる貯留装置の一の態様は、上記第１の目的を達成するため、ペースト状の液体を貯留可能な貯留空間を有する貯留部と、一端が前記貯留空間に向けて開口する開口部となり、外部から供給される前記液体を前記開口部から連続的に吐出させて前記貯留空間に供給する供給配管と、前記貯留空間内での液面の上昇に応じて前記開口部を上昇させる位置制御手段とを備えている。
【０００９】
また、この発明にかかる貯留方法の一の態様は、液体を貯留可能な貯留空間を有する貯留部に、ペースト状の液体を貯留する貯留方法であって、上記第１の目的を達成するため、外部から前記液体を供給される供給配管の一端の開口部を前記貯留空間に向けて配置し、前記開口部から前記液体を吐出させる工程と、前記貯留空間に貯留される前記液体と前記供給配管内の前記液体とを連続させた状態を維持しながら、前記前記貯留空間に貯留される前記液体の液面の上昇に応じて前記開口部を上昇させる工程とを備えている。
【００１０】
このように構成された発明では、高粘度のペースト状液体を、気泡を巻き込むことなく貯留空間に貯留することが可能である。その理由は以下の通りである。高い粘弾性を有するペースト状の液体では、配管の一端の開口部から吐出される液体は棒状または球状の塊となって開口部の下方で成長し、その重さを支えきれなくなると下方へ落下する。したがって、開口部と、貯留空間内に貯留される液体の液面との高さの差がある程度以上に大きいと、液体の塊が開口部から断続的に落下し、貯留される液体に気泡が巻き込まれることになる。
【００１１】
本発明では、貯留空間への液体の注入に伴って貯留空間内で液面が次第に上昇するのに伴って開口部を上昇させることが可能な構成となっている。したがって、貯留すべき液体の量の大小に関わらず、開口部と液面との高さの差を小さくすることができる。これにより、開口部から吐出される液体と貯留空間に貯留される液体とを連続させた状態で液体を開口部から注入して、上記した断続的な落下に起因する気泡の巻き込みを防止することができる。そして、貯留量の増加に伴う液面の上昇に応じて開口部を上昇させることで、開口部から貯留空間内の液面に至る連続的な液流を維持して気泡の発生を防止しながら、継続的に液体を貯留空間に貯留してゆくことができる。
【００１２】
すなわち、この発明にかかる貯留装置では、位置制御手段は、貯留空間に貯留される液体と供給配管内の液体とが連続した状態を維持しながら開口部を上昇させることが好ましい。こうすることで、液体が断続的に落下することで発生する気泡を効果的に防止することが可能となる。
【００１３】
また例えば、貯留空間内における液面の位置を検出する検出手段をさらに備えてもよい。貯留空間内の液面の高さについては、例えば供給配管から供給される液量と時間とが既知であれば、直接に計測することなく推定することは可能である。ただし、液面の位置を直接検出するようにすれば、その検出結果に応じて供給配管の開口部の位置をより的確に制御することが可能である。
【００１４】
また例えば、位置制御手段は、鉛直方向において開口部の位置を液面の位置よりも上方に位置させる構成であってもよい。開口部が貯留された液中に沈み込んだ状態では、開口部の周囲で不定形に滞留する液体が気泡の原因となり得る。開口部を液面より上方に位置させて、開口部から吐出された液体の流れが液面に向けて落下する態様とすることで、このような問題を回避することができる。
【００１５】
また例えば、開口部と液面との高さの差が０ないし５０ｍｍに維持されるように構成されてもよい。本願発明者らの知見によれば、液面から上記以上に離して開口部を設けた場合、落下する液流の途切れが発生して気泡を発生するおそれが増大する。特に、せん断速度１０ｓ−１において１００Ｐａ・ｓないし３００Ｐａ・ｓ程度の粘度を有する液体において、上記距離が好適である。
【００１６】
また例えば、位置制御手段は、開口部を液面との高さの差を一定に維持しながら上昇させるように構成されてもよい。液体の高い粘弾性のため、液面からの開口部の高さが若干変動しても液流の途切れは生じないと考えられるが、該高さが一定となるように開口部の高さが制御されることが最も好ましい。
【００１７】
また、この発明にかかる塗布装置の一の態様は、上記第２の目的を達成するため、上記したいずれかの貯留装置と同一の構成を有する貯留手段と、前記貯留手段に接続されて、前記貯留手段に貯留された液体を取り出す出力配管と、前記出力配管に接続されて、前記液体を塗布対象物に向けて吐出する吐出手段とを備えている。
【００１８】
また、この発明にかかる塗布方法の一の態様は、上記第２の目的を達成するため、上記の貯留方法により前記貯留部に前記液体を貯留しながら、前記貯留空間に貯留された前記液体を吐出手段に向けて送出する工程と、送出された前記液体を前記吐出手段から吐出させて塗布対象物に塗布する工程とを備えている。
【００１９】
このように構成された発明では、上記した貯留技術により気泡を含まないように貯留された液体が貯留空間から送出されて塗布対象物に塗布される。そのため、塗布量の変動がなく、欠陥のない塗布を行うことが可能である。
【００２０】
この場合において、例えば、出力配管に、液体を出力配管内に流通させる流通手段が介挿されてもよい。こうすることで、吐出手段に安定した量の液体を送出することが可能となる。
【００２１】
さらに例えば、液体の流通方向において流通手段よりも下流側から、液体を貯留空間に還流させる還流経路を有する構成であってもよい。液体がチクソ性（チキソトロピー性）を有する場合、塗布を行わないときに液体が滞留した状態が継続されると液体の粘度が増大し、その後の液体の流通に支障を来すことがある。液体を循環させる経路を設けることで、塗布を行わないときでも液体を常時循環させることで、滞留に起因する粘度の増大を防止することができる。
【００２２】
この場合、例えば、還流経路が供給配管に接続されて、還流する液体が供給配管の開口部から貯留空間に流入する構成であってもよい。このような構成によれば、外部から供給される液体と循環経路を流通してくる液体とをいずれも供給配管を介してその開口部から貯留空間に流入させることができる。したがって、開口部からの液流を途切れさせることなく外部からの液供給と内部での液循環とを切り換えることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、供給配管からの開口部から連続的に吐出される液体の流れを貯留空間に貯留される液体と連続させた状態で液体を貯留してゆくことで、液流の途切れに起因する液中への気泡の巻き込みを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明にかかる貯留装置を備えた塗布装置の一実施形態を示す図である。
【図２】この塗布装置におけるペースト塗布の例を模式的に示す図である。
【図３】タンクのより詳しい構造を示す側面断面図である。
【図４】この実施形態における塗布動作を示すフローチャートである。
【図５】動作中の各部の状態を模式的に示す第１の図である。
【図６】動作中の各部の状態を模式的に示す第２の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１はこの発明にかかる貯留装置を備えた塗布装置の一実施形態を示す図である。この塗布装置１は、ロール・トゥ・ロール方式で搬送されるシート状の基材Ｓに対してペースト状塗布液を塗布する装置であり、例えばリチウムイオン二次電池のような電池用電極の製造に用いることのできるものである。
【００２６】
この塗布装置１は、塗布すべき塗布液を内部に貯留するタンク１０と、該タンク１０から供給される塗布液を吐出するノズル５０とを備えており、タンク１０とノズル５０との間に設けられた送液系２０（後述）により、タンク１０内の塗布液がノズル５０に向けて送出され、ノズル５０の先端に設けられた吐出口から吐出される。
【００２７】
ノズル５０との対向位置には、塗布液が塗布される基材Ｓが搬送ユニット７０により配置される。具体的には、ロール状に巻回された長尺シート状の基材Ｓが搬送ユニット７０の供給ローラ７１にセットされるとともに、基材Ｓの一端部が巻取ローラ７２に巻回されている。巻取ローラ７２が図の矢印Ｄｒ方向に回転することにより、基材Ｓが供給ローラ７１から繰り出されて矢印Ｄｓ方向に搬送され、巻取ローラ７２により巻き取られる。つまり、搬送ユニット７０は、塗布対象物である基材Ｓを保持する手段としての機能およびこれを搬送する手段としての機能を有する。このように供給ローラ７１および巻取ローラ７２に掛け渡された基材Ｓの表面に対向するように、ノズル５０が配置されている。そのため、ノズル５０から吐出される塗布液が基材Ｓの表面に塗布される。基材Ｓが矢印Ｄｓ方向に搬送されることで、ノズル５０を基材Ｓに対して相対的に走査移動させながら塗布液を基材Ｓに塗布することができる。
【００２８】
ここで例えば、集電体として機能する金属などの導電体シートを基材Ｓとして用い、塗布液として活物質材料を含むペーストを用いることにより、集電体層の表面に活物質層を積層してなる電池用電極を製造することが可能である。
【００２９】
図２はこの塗布装置におけるペースト塗布の例を模式的に示す図である。矢印Ｄｓ方向に搬送される基材Ｓに対向配置されたノズル５０の下面５１には、各々が塗布液を吐出する複数の吐出口５２が搬送方向Ｄｓに直交する基材Ｓの幅方向に等間隔に並べて設けられている。各吐出口から連続的に吐出される高粘度のペースト状塗布液は基材Ｓの表面に着液した後、基材Ｓの移動に伴って矢印Ｄｓ方向へ搬送される。これにより、基材Ｓ上にはその搬送方向Ｄｓに沿って連続的に延びる塗布液のライン状パターンＰが形成される。この塗布装置１は、基材Ｓの搬送方向Ｄｓに沿って切れ目なく連続したパターンを形成することも可能であり、また図２に示すように、各吐出口５２からの塗布液の吐出を一時的に停止させることで搬送方向Ｄｓにおいて断続したパターンＰを形成することも可能である。
【００３０】
パターンの断面形状は各吐出口５２の開口形状に依存し、特に高粘度の塗布液を用いた場合、吐出口５２の開口形状をほぼそのまま維持した断面形状を有するパターンを形成することが可能である。これにより、幅に対する高さの比、つまりアスペクト比の高いパターンを形成することも可能となる。基材Ｓが集電体として機能するものであり、塗布液により形成されるライン状パターンが活物質を含むものである場合、集電体表面に活物質による高アスペクト比のライン状パターンが形成された構造を有する電池用電極を製造することができる。このような構造の電極は活物質材料の使用量に対して表面積の大きな活物質層を有するため、高速充放電特性の良好な電池を構成することができる。
【００３１】
もちろん、各吐出口を幅広の開口形状としたり、特許文献１に記載されたようなスリット状のものとすることで、基材Ｓの表面に比較的幅の広いパターンを形成することも可能である。この場合においても、塗布液を高粘度のものとすることで、高密度で厚い活物質層を有する電極を製造することができる。これにより、容量の大きな電池を構成することができる。
【００３２】
このようなパターンを優れた寸法精度で形成するためには、高粘度の塗布液を小流量で、かつ安定的にノズル５０から吐出させる必要がある。これを可能とするための塗布装置１における送液系２０の構成について、再び図１を参照しながら説明する。なお、この塗布装置１に適用される塗布液において想定される粘度は、せん断速度１０ｓ−１において１００Ｐａ・ｓないし３００Ｐａ・ｓ程度である。
【００３３】
この塗布装置１における送液系２０は、一端部がタンク１０の底部に接続された出力配管２１と、その途中に配されたポンプ２２および流量計２３と、出力配管２１の他端部に入力ポートが接続された三方弁２４と、三方弁２４の２つの出力ポートにそれぞれ一端部が接続された塗布配管２５および循環配管２６と、循環配管２６の他端部に入力ポートの１つが接続された三方弁２７と、三方弁２７の出力ポートに接続された入力配管２８と、三方弁２７のもう１つの入力ポートに接続された補給配管２９とを備えている。また、この塗布装置１は、送液系２０を制御して所定量の塗布液をノズル５０から吐出させる制御ユニット３０を備えている。
【００３４】
ポンプ２２は、送液系２０に塗布液を流通させるためのものであり、高粘度の塗布液を安定した流量で送出することのできるものであることが望ましい。このようなポンプとしては例えばねじポンプを用いることができ、例えば一軸ねじポンプの一種であるモーノポンプを好適に適用することができる。ポンプ２２の動作は制御ユニット３０により制御されており、制御ユニット３０は、流量計２３により検出される出力配管２１における塗布液の流量に基づきポンプ２２を制御して、送液系２０における塗布液の流量を調節する。
【００３５】
三方弁２４は制御ユニット３０により制御され、出力配管２１と塗布配管２５とが接続される塗布経路と、出力配管２１と循環配管２６とが接続される循環経路とを選択的に開成する。塗布配管２５はノズル５０に接続されており、制御ユニット３０からの制御指令に応じて三方弁２４が出力配管２１と塗布配管２５とを接続する塗布経路を開成した場合には、タンク１０から圧送されてくる塗布液が塗布配管２５を介してノズル５０に供給され、塗布対象物たるシートＳに塗布される。
【００３６】
一方、制御ユニット３０からの制御指令に応じて三方弁２４が出力配管２１と循環配管２６とを接続する循環経路を開成した場合には、タンク１０から圧送される塗布液は、循環経路を介してタンク１０に還流する。より詳しくは、制御ユニット３０により制御される三方弁２７により、循環配管２６と入力配管２８とを接続する流路が常時開成されており、出力配管２１から三方弁２４を経由して循環配管２６に流れ込んだ塗布液は、三方弁２７および入力配管２８を経由してタンク１０内に戻る。
【００３７】
高粘度の塗布液がチキソトロピー性（チクソ性）を有する場合、塗布液の流動性を維持するためには塗布液に常時せん断力を与えておく必要がある。塗布液をノズル５０へ供給する時以外には循環流路を経由して塗布液を循環させておくことで、塗布液にせん断力を与えて流動性の高い低粘度の状態を維持することができる。
【００３８】
補給配管２９は図示しない外部補給タンクと接続されており、タンク１０内の塗布液がシートＳに塗布されて消費され残量が少なくなってくると、三方弁２７により補給配管２９と入力配管２８とを接続する流路が開成される。これにより、補給用の塗布液が外部補給タンクからタンク１０に供給され、タンク１０内の塗布液量が回復する。制御ユニット３０は、三方弁２７を制御して、タンク１０内の液量の変動が所定範囲内に収まるように必要に応じて外部補給タンクから塗布液の補給を行う。補給された塗布液は、循環経路を循環する塗布液と同様に、入力配管２８からタンク１０内に流入する。
【００３９】
図３はタンクのより詳しい構造を示す側面断面図である。タンク１０は、内部が塗布液を貯留可能な貯留空間ＳＰとなったタンク筐体１１を有している。タンク筐体１１の内部は略鉛直方向を軸とし底部が円錐状にすぼまった円筒形状をなしており、その内部断面積は、タンク上部においては鉛直方向に略一定であり、底部において次第に小さくなっている。その底面１１ｂに、出力配管２１が接続されている。
【００４０】
一方、タンク筐体１１の上面１１ａの中央部には開口１１ｃが設けられ、開口１１ｃを通して、入力配管２８がタンク１０の外部から貯留空間ＳＰに向けて延びている。入力配管２８は、塗布液の成分に対する耐性および可撓性を有する管、例えばステンレス製のフレキシブルチューブからなる可撓配管２８１と、その下端に接続されて先端に吐出口２８２ａを有するノズル２８２とを備えている。循環配管２６を循環する、または補給配管２９を介して外部から供給される塗布液は、入力配管２８を通ってタンク筐体１１内に送り込まれ、吐出口２８２ａから貯留空間ＳＰに向けて下向きに、かつ連続的に吐出される。吐出口２８２ａの開口断面積は、水平面におけるタンク１０の断面積よりも小さい。
【００４１】
ノズル２８２は、ノズル昇降機構１２の支持ブロック１２１により吐出口２８２ａを下向きにして支持されている。ノズル支持機構１２は、ボールねじ機構１２２とモータ１２３とをさらに備えている。ボールねじ機構１２２のボールねじ１２２ａがモータ１２３の回転軸と連結され開口１１ｃに挿通されて略鉛直方向に延設される一方、これと係合するナット１２２ｂに支持ブロック１２１が固定されている。モータ１２３は図示しない固定部材によりタンク筐体１１に固定されている。
【００４２】
制御ユニット３０からの制御信号に応じてモータ１２３が作動すると、ボールねじ１２２ａが回転してナット１２２ｂが上下動し、これとともに支持ブロック１２１が昇降することでノズル２８２が昇降する。これにより、ノズル２８２下端の吐出口２８２ａが、貯留空間ＳＰ内において鉛直方向に昇降可能となっている。なお、以下において特に区別する必要があるとき、入力配管２８に接続されてタンク１０内に設けられたノズル２８２を「補給ノズル」、塗布配管２５に接続されたノズル５０を「塗布ノズル」ということがある。
【００４３】
また、タンク１０内の貯留空間ＳＰには、タンク１０に貯留された塗布液の液面の位置を検出するための液面センサ１３が設けられている。液面センサ１３としては、鉛直方向における液面の位置を検出可能であれば任意のもの、例えば超音波式、フロート式、静電容量式、電磁式、光学式など各種の測定原理に基づくものを用いることができる。また、液面を光学的に撮像してその位置を検出するものであってもよく、タンク内壁面に設けられた目盛等の指標との組み合わせで液面位置を検出するものであってもよい。液面センサ１３による検出結果は制御ユニット３０に与えられ、制御ユニット３０による各部の動作制御に利用される。
【００４４】
次に、この実施形態の塗布装置における塗布処理について説明する。この塗布処理は、タンク１０に塗布液が入っていない空の状態から、タンク１０内に外部からの塗布液を導入し、これをノズル５０から吐出させて塗布対象物たるシートＳに塗布するための処理である。この処理は、制御ユニット３０が予め与えられた制御プログラムに基づき装置各部を制御して所定の動作を行わせることにより実現される。
【００４５】
図４はこの実施形態における塗布動作を示すフローチャートである。また、図５および図６は動作中の各部の状態を模式的に示す図である。最初にタンク１０が空の状態からノズル昇降機構１２を作動させて、図５（ａ）に示すように、吐出口２８２ａがその可動範囲において最も低い位置に来るように、補給ノズル２８２を位置決めする（ステップＳ１０１）。このときの吐出口２８２ａとタンク１０底面とのギャップＧ０としては５０ｍｍ以下が好ましい。
【００４６】
次に、補給配管２９から出力配管２８に至る補給経路を開成し、外部補給タンクから塗布液の供給の受け入れを開始する（ステップＳ１０２）。これにより、図５（ｂ）に示すように、補給ノズル２８２の吐出口２８２ａから塗布液Ｌの連続的な吐出が開始され、高粘度の塗布液Ｌは補給ノズル２８２からタンク底面に向けて棒状に延びて液柱を形成する。液柱がタンク底面に到達した後、塗布液は底面に沿って水平方向に広がってゆく。
【００４７】
塗布液Ｌの先端がタンク底面に到達した後、図５（ｃ）に示すように、タンク１０の底部に貯留されてゆく塗布液Ｌの液面Ｌａの鉛直方向位置つまり液面高さを、液面センサ１３により検出する（ステップＳ１０３）。そして、図５（ｃ）に上向き矢印で示すように、液面Ｌａの高さに応じて補給ノズル２８２を上昇させ（ステップＳ１０４）、図５（ｄ）に示すように、鉛直方向における液面Ｌａと吐出口２８２ａとの距離Ｇが概ね一定値を維持するように補給ノズル２８２の位置を制御する。このときの距離Ｇとしては０ｍｍないし５０ｍｍが好ましく、０より大きい、つまり液面Ｌａよりも吐出口２８２ａの方が上にある状態がより好ましい。
【００４８】
吐出口２８２ａがタンク１０に貯留された液中に沈み込んだ状態では、新たな塗布液が液中に噴き出されることになるため、吐出口２８２ａの周囲で不定形に滞留する液体が気泡の原因となり得る。また、吐出される塗布液に気泡が混入していた場合に、塗布液が外部空間に放出される際に気泡が液流の表面に露出して消滅することも期待されるが、吐出口２８２ａが液中に沈み込んだ状態ではそのような効果が得られない。またノズル２８２の下面がいったん液面Ｌａに接触することで、事後的にノズル２８２と液面とが離間してもノズル２８２の下面に残留付着した塗布液が新たな滞留の原因となり得る。これらのことから、吐出口２８２ａは液面Ｌａよりも上方に位置した状態が好ましい。
【００４９】
上記のように液面Ｌａの上昇に伴って補給ノズル２８２を上昇させることで、液面Ｌａと吐出口２８２ａとの距離Ｇを概ね一定に保つことができる。これにより、タンク１０内に貯留される塗布液とノズル２８２内の塗布液とが吐出口２８２ａから吐出される塗布液を介して一体的に連続した状態を維持しながら、タンク１０に塗布液Ｌを貯留してゆくことができる。そのため、補給ノズル２８２から塗布液が断続的にタンク１０内に落下することで生じる気泡の巻き込みを防止することができる。
【００５０】
タンク１０に貯留された塗布液の液面Ｌａが予め定められた最低ラインＬｍｉｎに達するまで（ステップＳ１０５においてＮＯ）、塗布液の注入を継続する。液面Ｌａが最低ラインＬｍｉｎ以上であるとき（ステップＳ１０５においてＹＥＳ）、液面Ｌａが最低ラインＬｍｉｎよりも上方に設定された最高ラインＬｍａｘ以下であれば（ステップＳ１０６においてＹＥＳ）そのまま注入を継続する一方、最高ラインＬｍａｘを超えていれば（ステップＳ１０６においてＮＯ）塗布液の注入を停止する（ステップＳ１０７）。この間およびこれ以後においても、液面センサ１３による液面高さの検出およびそれに基づく補給ノズル２８２の位置制御は継続して行われるものとする。これにより、液面Ｌａの高さによらず、常に液面Ｌａと補給ノズル２８２の吐出口２８２ａとの間隔Ｇが維持される。
【００５１】
タンク１０内に最低ラインＬｍｉｎ以上の高さの塗布液が貯留されているとき、塗布対象物たるシートＳへの塗布液の塗布が行われる。すなわち、図６（ａ）に示すように、出力配管２１から塗布配管２５を経て塗布ノズル５０に至る塗布経路が開成され、ポンプ２２が出力配管２１内で塗布液を流通させることで、塗布ノズル５０から塗布液が吐出されてシートＳに塗布される（ステップＳ１０８）。なお、予め循環経路を開成して塗布液を流通させることで、出力配管２１を液密状態としておいてもよい。
【００５２】
塗布を終了すべきタイミングが来るまで塗布を継続する（ステップＳ１１０）。この間も、外部補給タンクからの塗布液の注入を継続してよいが、その間にもし液面高さが最高ラインＬｍａｘを超えれば（ステップＳ１０６においてＮＯ）、塗布液の注入は停止される（ステップＳ１０７）。また、塗布により塗布液が消費されて液面が低下し、最低ラインＬｍｉｎ以下となったときには（ステップＳ１０９においてＹＥＳ）、補給経路を再び開成し（ステップＳ１１１）、ステップＳ１０２に戻って塗布液の注入を再開する。
【００５３】
このような処理によれば、図６（ａ）に示すように外部補給タンクから補給用塗布液の供給を受けながら塗布を行う局面と、図６（ｂ）に示すように外部からの補給を受けずに塗布を行う局面とが存在し得る。いずれの場合でも、塗布ノズル５０に供給される塗布液の量はポンプ２２によって安定化されており、シートＳに対して安定に塗布を行うことができる。また、タンク１０内の液量は、常に液面高さが最低ラインＬｍｉｎと最高ラインＬｍａｘとの間になるように維持される。出力配管２１から取り出される塗布液の流量よりも外部から補給される塗布液の流量の方が大きくなるようにしておけば、塗布液の消費に補給が追いつかないという事態にはならず、補給のタイミングによって塗布のタイミングが制約されることはない。気泡を含むことなく補給が行われるため、塗布ノズル５０に送出される塗布液にも気泡が含まれず、安定した塗布量で塗布を行うことができ、塗布欠陥の発生も防止される。
【００５４】
必要な塗布が終了すると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、三方弁２４により、塗布経路を閉じて循環経路を開成する（ステップＳ１２１）。これにより、ポンプ２２から送出される塗布液は出力配管２１から循環配管２６へ至る循環経路に送り込まれる。なお、このとき三方弁２７により補給経路が開成されていればこれが閉じられ、出力配管２１から循環配管２６を経て入力配管２８に至る循環経路が開成される。したがって、図６（ｃ）に示すように、ポンプ２２により送出され循環経路を流通する塗布液は入力配管２８を介してタンク１０内に戻し入れられる。
【００５５】
補給ノズル２８２の吐出口２８２ａから吐出される塗布液の流れは、外部から補給される塗布液によるものから循環経路を還流した塗布液によるものに切り換わる。このときにも、吐出口２８２ａの液面Ｌａからの高さが適正に維持されているため、塗布液が吐出口２８２ａから断続的に落下して気泡を生じることはない。そして、塗布を行わないときでも塗布液の循環を継続することによって、滞留に起因する塗布液の粘度の増大を防止し、引き続き塗布を行う際には速やかに塗布液の塗布ノズル５０から吐出させることが可能である。塗布液を循環させている間は液量の増減はなく、この間も液面高さは最低ラインＬｍｉｎと最高ラインＬｍａｘとの間に維持されている。
【００５６】
こうして塗布を行わない間は塗布液の循環を継続しておき、再び塗布を行う必要がある場合には（ステップＳ１２２においてＹＥＳ）、ステップＳ１０６に戻る。これにより、必要に応じて塗布液の補給を行いながら、塗布液を塗布ノズル５０へ供給して新たに塗布を行うことができる。新たな塗布が必要なければ（ステップＳ１２２においてＮＯ）、処理を終了する。
【００５７】
以上説明したように、この実施形態では、高粘度ペースト状の塗布液Ｌが本発明の「液体」に相当しており、タンク１０が本発明の「貯留部」として機能している。そして、入力配管２８が本発明の「供給配管」として機能し、特に補給ノズル２８２の吐出口２８２ａが本発明の「開口部」として機能している。また、ノズル昇降機構１２および制御ユニット３０が本発明の「位置制御手段」として機能している。また、液面センサ１３が本発明の「検出手段」として機能している。そして、これらのタンク１０、ノズル昇降機構１２および送液系２０等が一体として、本発明の「貯留装置」を構成している。
【００５８】
また、この実施形態の塗布装置１では、上記したタンク１０、ノズル昇降機構１２および送液系２０等が一体として本発明の「貯留手段」として機能し、出力配管２１およびノズル（塗布ノズル）５０がそれぞれ本発明の「出力配管」および「吐出手段」として機能している。また、ポンプ２２が本発明の「流通手段」として機能しており、出力配管２１、循環配管２６および入力配管２８を接続した循環経路が本発明の「還流経路」に相当している。
【００５９】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、ポンプ２２としてモーノポンプを用いているが、高粘度の流体を送出可能な他の方式のポンプを用いても構わない。適用可能なポンプとしては、油圧シリンダ式ポンプ、ドラムポンプ、フランジャー式ポンプなどがある。また、モーノポンプ以外の一軸ポンプや二軸ポンプ、スクリューポンプなど、他の形式のねじポンプを用いることも可能である。
【００６０】
また、上記実施形態では、三方弁２７により、外部補給タンクから塗布液を補給するための経路と内部で塗布液を循環させる経路とを切り換えているが、本発明にかかる貯留装置および塗布装置は循環経路を構成要件とするものに限定されない。すなわち、循環経路が設けられていなくてもよく、また補給経路と循環経路とが独立したものであっても本発明を適用することが可能である。
【００６１】
また、上記実施形態では、タンク１０内での液面の変動に応じて補給ノズル２８２を昇降させ、液面Ｌａからの吐出口２８２ａの高さを一定に維持するようにしている。しかしながら、特に高粘度の液体では、液面Ｌａと吐出口２８２ａとの距離が多少変動しても、入力配管２８内の塗布液と液面Ｌａとの間を接続する液柱が直ちに途切れるわけではない。このことから、吐出口２８２ａと液面Ｌａとのギャップが所定の適正範囲内にあるときにはノズル２８２の昇降を行わず、該適正範囲を超えるギャップ変動が生じた場合のみノズル２８２の昇降を行うようにしてもよい。
【００６２】
また、上記実施形態では、可撓配管２８１の先端に取り付けたノズル２８２をボールねじ機構１２２により昇降させることで吐出口２８２ａと液面Ｌａとのギャップ制御を行っているが、吐出口の位置（高さ）を変更可能とするための配管および昇降機構の構造に関しては、これらに限定されるものではなく任意のものを使用可能である。
【００６３】
また、上記実施形態の塗布処理については、タンク１０が空である状態からの動作を説明したが、ある程度の塗布液が貯留された状態から開始する場合でも、そのときの液面の高さに基づいて補給ノズル２８２の初期位置を決定することで、同様に処理を行うことが可能である。また、上記実施形態は、タンク１０への塗布液の補給と塗布ノズル５０による塗布対象物への塗布とを同時に実行可能であるが、これらが個別に行われてもよい。例えば、所定量の塗布液をタンクに充填して塗布を行い、塗布の終了後、あるいは液の残量が少なくなったときに塗布を中断して、塗布液の補給を行う構成であってもよい。
【００６４】
また、上記実施形態では液面センサ１３によりタンク１０内の塗布液の液面高さを常時検出しているが、断続的に検出を行ってもよく、また液面高さを直接検出するのに代えて、例えば塗布液の流入量および流出量など、液面の位置と関連する情報に基づいてノズルを昇降させることで、間接的に液面の高さをノズル位置に反映させるようにしてもよい。
【００６５】
また、上記実施形態は本発明の「貯留装置」を塗布装置１に組み込んだものであって、本発明の「貯留装置」としては、貯留された液体を塗布対象物に塗布するための構成を必要とするものではない。
【００６６】
また、この実施形態の塗布装置１は、活物質材料を含む塗布液を集電体に塗布することで電池用電極を製造する装置であるが、本発明はこれとは異なる目的の貯留装置または塗布装置にも適用することが可能である。例えば、導電材料を含む塗布液を塗布することで光電変換層に集電電極を形成して太陽電池を製造する装置や、例えば各種の表示装置用のガラス基板等に任意の機能層を塗布により形成する装置にも本発明を適用可能であり、さらにはこれらの塗布装置に塗布液を供給するための経路上に、本発明にかかる貯留装置が設けられてもよい。
【００６７】
さらに、この実施形態は、ノズル５０から吐出される塗布液をシートＳに塗布する塗布装置であるが、このように塗布対象物への塗布を目的として液体が流通されるものに限らず、種々の目的で液体が流通される各種の液体流通装置に対して、本発明を適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
この発明は、高粘度の液体を気泡を生じさせることなく貯留空間に貯留するという目的に対し、特に好適に適用可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１  塗布装置
１０  タンク（貯留部、貯留手段）
１２  ノズル昇降機構（位置制御手段）
１３  液面センサ（検出手段）
２１  出力配管
２２  ポンプ（流通手段）
２６  循環配管（還流経路）
２８  入力配管（供給配管）
２９  補給配管
３０  制御ユニット（位置制御手段）
５０  塗布ノズル（吐出手段）
７０  搬送ユニット
２８２  補給ノズル
２８２ａ  （補給ノズルの）吐出口（開口部）
Ｌ  塗布液（液体）
Ｓ  シート（塗布対象物）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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