(57)【要約】【課題】高粘度ペースト状の被吐出物であっても確実に、かつ安定的に吐出することのできる技術を提供する。【解決手段】供給部１０からノズル５０に至る被吐出物の流路に介挿されて、流路内の被吐出物を供給部側１０からノズル側に向かって所定流量で送出する送出手段４１と、供給部１０と送出手段４１との間の流路に互いに並列に介挿されて、供給部１０から流路を介して供給される被吐出物を一時的に貯留空間に貯留する機能、および、貯留空間に貯留された被吐出物を加圧して流路を介し送出手段に向けて圧送する機能を各々が有する、複数の加圧手段３１，３２とを備え、複数の加圧手段３１，３２を相補的に作動させることで、送出手段４１に送られる被吐出物に一定の圧力を継続的に付与する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給部から供給されるペースト状の被吐出物を吐出するノズルと、
前記供給部から前記ノズルに至る前記被吐出物の流路に介挿されて、前記流路内の前記被吐出物を前記供給部側から前記ノズル側に向かって所定流量で送出する送出手段と、
前記供給部と前記送出手段との間の前記流路に互いに並列に介挿されて、前記供給部から前記流路を介して供給される前記被吐出物を一時的に貯留空間に貯留する機能、および、前記貯留空間に貯留された前記被吐出物を加圧して前記流路を介し前記送出手段に向けて圧送する機能を各々が有する、複数の加圧手段と、
前記複数の加圧手段を切り替えながら、少なくとも１つの前記加圧手段により前記被吐出物を加圧させることで当該加圧手段から前記送出手段に至る前記流路内の前記被吐出物に所定の正圧を付与するとともに、前記被吐出物を加圧していない少なくとも１つの前記加圧手段に対して前記供給部から前記被吐出物を供給させる制御手段と
を備えることを特徴とする吐出装置。
【請求項２】
前記複数の加圧手段から前記送出手段に至る前記流路内の圧力を検出する圧力検出手段を備え、前記制御手段は、前記圧力検出手段の検出結果に基づき前記加圧手段を制御する請求項１に記載の吐出装置。
【請求項３】
前記加圧手段の各々がシリンジポンプを有する請求項１または２に記載の吐出装置。
【請求項４】
前記供給部から前記複数の加圧手段に至る前記流路に介挿されて、前記供給部から供給される前記被吐出物を前記複数の加圧手段に案内する案内手段を備える請求項１ないし３のいずれかに記載の吐出装置。
【請求項５】
前記送出手段がねじポンプである請求項１ないし４のいずれかに記載の吐出装置。
【請求項６】
前記流路に沿った前記被吐出物の流通方向において前記送出手段よりも下流から前記供給部へ前記被吐出物を還流させる還流流路を有する請求項１ないし５のいずれかに記載の吐出装置。
【請求項７】
前記供給部として、前記被吐出物を内部空間に貯留する貯留部と、該貯留部の内部空間に設けられて前記被吐出物を撹拌しつつ前記内部空間から前記流路に向かう前記被吐出物の流れを生じさせる撹拌部とを有する請求項１ないし６のいずれかに記載の吐出装置。
【請求項８】
ノズルからペースト状の被吐出物を吐出させる吐出方法において、
前記被吐出物を供給する供給部から前記ノズルに至る前記被吐出物の流路に、前記被吐出物の流通方向に沿って加圧手段および送出手段を順に配置する第１工程と、
前記供給部から供給される前記被吐出物を、前記加圧手段により加圧して前記送出手段へ圧送する第２工程と、
前記第２工程を実行しながら、前記加圧手段から圧送される前記被吐出物を前記送出手段により前記ノズルに所定流量で送出する第３工程と
を備え、
前記第１工程では、前記供給部から前記流路を介して供給される前記被吐出物を一時的に貯留空間に貯留する機能、および、前記貯留空間に貯留された前記被吐出物を加圧して前記流路を介し前記送出手段に向けて圧送する機能を各々が有する複数の前記加圧手段を、前記流路に対して互いに並列に配置し、
前記第２工程では、前記複数の加圧手段を切り替えながら、少なくとも１つの前記加圧手段により前記被吐出物を加圧させることで当該加圧手段から前記送出手段に至る前記流路内の前記被吐出物に所定の正圧を付与するとともに、前記被吐出物を加圧していない少なくとも１つの前記加圧手段に対して前記供給部から前記被吐出物を供給させる
ことを特徴とする吐出方法。
【請求項９】
前記第２工程では、前記加圧手段と前記送出手段との間の前記流路内の圧力が略一定となるように前記複数の加圧手段それぞれを動作させる請求項８に記載の吐出方法。
【請求項１０】
前記複数の加圧手段として１対のシリンジポンプを用い、一方のシリンジポンプにより前記被吐出物を加圧しながら、他方のシリンジポンプに前記供給部から前記被吐出物を供給する請求項８または９に記載の吐出方法。
【請求項１１】
前記送出手段としてねじポンプを用いる請求項８ないし１０のいずれかに記載の吐出方法。
【請求項１２】
前記送出手段から送出される前記被吐出物を前記供給部に還流させる還流流路を設け、前記ノズルからの前記被吐出物の吐出と、前記還流流路への前記被吐出物の還流とを選択的に行う請求項８ないし１１のいずれかに記載の吐出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ペースト状の被吐出物をノズルから吐出させる吐出装置および吐出方法に関し、特に比較的高粘度のペーストを安定的に吐出するための技術に関する。
【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塗布液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。またこの技術においては、ペーストを貯留するタンクとノズルとの間でペーストを還流させることで、ペーストを常時流動させ、ペーストに添加した分散剤の凝集を防止している。
【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】
上記従来技術は一様な塗布膜を塗布により形成するものであり、特許文献１には、せん断速度についての明示がないものの、ペーストの代表的な粘度として３５００ｃｐ（３．５Ｐａ・ｓ）との数値例が記載されている。一方、このような塗布技術により微細なパターンや厚みのあるパターンを形成するためには、より高粘度の（より具体的には、例えば上記数値の１０〜１００倍程度の粘度の）ペーストを用いる必要がある。
【０００５】
このとき、このような高粘度のペーストをノズルから一定流量で安定的に吐出させることが必要となってくるが、流路内で高粘度のペーストを確実にかつ制御性よく流動させてノズルから吐出させることは容易でなく、特に微細なパターンを形成する際に必要となる小流量で安定した吐出が可能な技術は、これまで確立されるに至っていなかった。
【０００６】
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被吐出物であっても確実に、かつ安定的に吐出することのできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明にかかる吐出装置は、上記目的を達成するため、供給部から供給されるペースト状の被吐出物を吐出するノズルと、前記供給部から前記ノズルに至る前記被吐出物の流路に介挿されて、前記流路内の前記被吐出物を前記供給部側から前記ノズル側に向かって所定流量で送出する送出手段と、前記供給部と前記送出手段との間の前記流路に互いに並列に介挿されて、前記供給部から前記流路を介して供給される前記被吐出物を一時的に貯留空間に貯留する機能、および、前記貯留空間に貯留された前記被吐出物を加圧して前記流路を介し前記送出手段に向けて圧送する機能を各々が有する、複数の加圧手段と、前記複数の加圧手段を切り替えながら、少なくとも１つの前記加圧手段により前記被吐出物を加圧させることで当該加圧手段から前記送出手段に至る前記流路内の前記被吐出物に所定の正圧を付与するとともに、前記被吐出物を加圧していない少なくとも１つの前記加圧手段に対して前記供給部から前記被吐出物を供給させる制御手段とを備えている。
【０００８】
また、この発明にかかる吐出方法は、ノズルからペースト状の被吐出物を吐出させる吐出方法であって、上記目的を達成するため、前記被吐出物を供給する供給部から前記ノズルに至る前記被吐出物の流路に、前記被吐出物の流通方向に沿って加圧手段および送出手段を順に配置する第１工程と、前記供給部から供給される前記被吐出物を、前記加圧手段により加圧して前記送出手段へ圧送する第２工程と、前記第２工程を実行しながら、前記加圧手段から圧送される前記被吐出物を前記送出手段により前記ノズルに所定流量で送出する第３工程とを備え、前記第１工程では、前記供給部から前記流路を介して供給される前記被吐出物を一時的に貯留空間に貯留する機能、および、前記貯留空間に貯留された前記被吐出物を加圧して前記流路を介し前記送出手段に向けて圧送する機能を各々が有する複数の前記加圧手段を、前記流路に対して互いに並列に配置し、前記第２工程では、前記複数の加圧手段を切り替えながら、少なくとも１つの前記加圧手段により前記被吐出物を加圧させることで当該加圧手段から前記送出手段に至る前記流路内の前記被吐出物に所定の正圧を付与するとともに、前記被吐出物を加圧していない少なくとも１つの前記加圧手段に対して前記供給部から前記被吐出物を供給させる。
【０００９】
被吐出物を送出する送出手段として各種ポンプ等の公知技術を適用することが考えられるが、高粘度の被吐出物を所定流量で安定的に送出するためには、単に高粘度流体を送出可能な吐き出し能力を有するだけでなく、送出量の脈動が少なく、しかも高粘度流体に対する吸い込み能力が高いことがさらに求められる。しかしながら、このような能力を全て兼備する送出手段は今のところ実現されていない。特に、高粘度流体を安定的に吸い込むことが難しく、吸い込み量の不足が送出量の変動を招きやすい。
【００１０】
そこで、本発明では、被吐出物の流動方向において送出手段の上流側の流路に加圧手段を設け、送出手段の上流側の流路内の被吐出物に正圧を付与している。このため、被吐出物が圧送されて送出手段に対しいわば強制的に送り込まれることとなるので、吸い込み能力の不足する送出手段であっても、高粘度の被吐出物を定量かつ脈動なく送出することが可能であれば問題なく適用することが可能となる。すなわち、加圧手段と送出手段とを組み合わせることで、高粘度の被吐出物を所定流量で安定的に送出することが可能となる。
【００１１】
また、流路に対して複数の加圧手段を互いに並列に接続し、それらを相補的に作動させることで、被吐出物への加圧を継続的に行うことができる。より詳しくは、一部の加圧手段から被吐出物を加圧している間に他の加圧手段が供給部から被吐出物の供給を受けて被吐出物を補充するという動作を加圧手段を順次切り替えながら行うことで、常時少なくとも１つの加圧手段から被吐出物への加圧を行って、被吐出物への加圧を間断なく継続的に行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
このように、本発明によれば、被吐出物をノズルへ送出する送出手段に対して、加圧手段によって加圧された被吐出物が供給され、しかも並列配置された複数の加圧手段が相補的に被吐出物の加圧および供給部からの被吐出物の補充を行うので、高粘度ペースト状の被吐出物であっても確実に、かつ安定的に吐出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明にかかる吐出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】この塗布装置の制御構成を示すブロック図である。
【図４】この塗布装置の基本動作を模式的に示す図である。
【図５】ピストンの動きに着目した２つのシリンジの状態遷移を示す図である。
【図６】各部の動作を示すタイミングチャートである。
【図７】ホッパータンクの内部構造の第１の例を示す図である。
【図８】ホッパータンクの内部構造の第２の例を示す図である。
【図９】ホッパータンクの内部構造の第３の例を示す図である。
【図１０】ホッパータンクの内部構造の第４の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１はこの発明にかかる吐出装置の一実施形態を示す図である。より詳しくは、図１はこの発明にかかる吐出装置の一実施形態を備えた塗布装置１の概略構成を示す図である。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。
【００１５】
この塗布装置１は、塗布すべき塗布液を内部に貯留するホッパータンク１０と、該ホッパータンク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、ホッパータンク１０とノズル５０との間に設けられた送液系（後述）により、ホッパータンク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。
【００１６】
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。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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。後述するように、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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
この塗布装置１における送液系は、ホッパータンク１０内の塗布液をその流路に案内して流通開始させるための案内ユニット２０と、案内ユニット２０を経て供給される塗布液に一定の正圧を付与しながら送出する加圧ユニット３０と、加圧ユニット３０から送出される塗布液を一定の流量に制御しながらノズル５０に送り込むための送出ユニット４０とを備えており、これらがホッパータンク１０からノズル５０に至る塗布液の流路上にこの順番に配置されている。
【００２３】
案内ユニット２０では、ホッパータンク１０の底部に接続されてホッパータンク１０の内部空間と連通する配管２１の途中に供給ポンプ２２が設けられている。供給ポンプ２２は、ホッパータンク１０内の塗布液を配管２１に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。
【００２４】
塗布液の流通方向において供給ポンプ２２の下流側で、配管２１は三方弁２３に接続されている。この三方弁２３は、供給ポンプ２２から送出される塗布液の流通先を、後段の加圧ユニット３０に接続された配管２４と、ホッパータンク１０に戻る還流配管２５との間で選択的に切り替えるものであり、加圧ユニット３０への塗布液の供給およびその停止を司る機能を有する。そのため、この三方弁２３を以下では「液供給弁」と称する。
【００２５】
液供給弁２３により配管２１から還流配管２５につながる流路が開成されているとき、塗布液は供給ポンプ２２の作用によりホッパータンク１０から配管２１を流通し、液供給弁２３および還流配管２５を経由してホッパータンク１０に戻る循環流路を流通する。高粘度の塗布液がチキソトロピー性を有する場合、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。塗布液を後方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。また、タンク内の塗布液、特に外部から投入された直後の塗布液に含まれる気泡を除去する脱気作用も有する。一方、液供給弁２３により配管２１から配管２４につながる流路が開成されると、塗布液が加圧ユニット３０に供給される。配管２４には該配管内部の圧力を計測するための圧力センサ（ＰＳ）２６が接続されている。
【００２６】
加圧ユニット３０は２つのシリンジポンプ３１，３２を備えたデュアルシリンジユニットとなっている。より詳しくは、加圧ユニット３０は、案内ユニット２０からノズル５０に至る流路上に互いに並列に接続された２つのシリンジポンプ３１，３２を備えている。一方のシリンジポンプ（以下、必要に応じ「第１シリンジ」と称する）３１は、内部に塗布液を貯留可能なシリンダ３１１と、該シリンダ３１１に対して挿抜自在に取り付けられたピストン３１２と、該ピストン３１２を上下方向に駆動してシリンダ３１１に対して挿抜するモータ３１３とを備えている。もう一方のシリンジポンプ（以下、必要に応じ「第２シリンジ」と称する）３２も同様の構造を有している。すなわち、第２シリンジ３２は、内部に塗布液を貯留可能なシリンダ３２１と、該シリンダ３２１に対して挿抜自在に取り付けられたピストン３２２と、該ピストン３２２を上下方向に駆動してシリンダ３２１に対して挿抜するモータ３２３とを備えている。
【００２７】
案内ユニット２０から塗布液を供給する配管２４は三方弁３３に入力されており、三方弁３３により、塗布液の流路は第１シリンジ３１に接続された配管３４１と第２シリンジ３２に接続された配管３４２とに分岐する。この三方弁３３の作動により、配管２４を流通する塗布液は、配管３４１を介して第１シリンジ３１に供給されるか、あるいは配管３４２を介して第２シリンジ３２に供給される。このように、三方弁３３は案内ユニット２０から供給される塗布液の供給先を第１シリンジ３１および第２シリンジ３２の間で切り替える機能を有し、そのため以下では三方弁３３を「シリンジ切替弁」と称する。またピストン３１２，３２２をそれぞれ駆動するモータ３１３，３２３を「第１シリンジ駆動モータ」、「第２シリンジ駆動モータ」とそれぞれ称する。
【００２８】
配管３４１，３４２はそれぞれシリンダ３１１，３１２の内部空間に連通している。したがって、例えばシリンジ切替弁３３が配管２４と配管３４１とを連通させ、かつ第１シリンジ駆動モータ３１３がピストン３１２を引き上げて第１シリンジ３１の内部空間の容積を増大させている局面では、案内ユニット２０から配管３４１を介して供給される塗布液が第１シリンジ３１の内部空間に充填される。一方、例えばシリンジ切替弁３３が配管２４と配管３４２とを連通させ、かつ第２シリンジ駆動モータ３２３がピストン３２２を引き上げて第２シリンジ３２の内部空間の容積を増大させている局面では、案内ユニット２０から配管３４２を介して供給される塗布液が第２シリンジ３２の内部空間に充填される。このように、シリンジ切替弁３３と第１シリンジ駆動モータ３１３、第２シリンジ駆動モータ３２３とを連動させることにより、第１シリンジ３１および第２シリンジ３２それぞれの内部空間へ塗布液を充填することができる。
【００２９】
第１シリンジ３１の出力部には配管３５１が接続され、該配管３５１の途中には第１シリンジ３１からの塗布液の吐出およびその停止を司る第１シリンジ液吐出弁３６１が介挿されている。同様に、第２シリンジ３２の出力部には配管３５２が接続され、該配管３５２の途中には第２シリンジ３２からの塗布液の吐出およびその停止を司る第２シリンジ液吐出弁３６２が介挿されている。塗布液の流通方向における第１シリンジ液吐出弁３６１および第２シリンジ液吐出弁３６２の下流側で、２つの配管３５１，３５２は合流する。合流後の共通配管３７は後段の送出ユニット４０に接続されている。また共通配管３７には該配管内部の圧力を計測するための圧力センサ（ＰＳ）３８が接続されている。
【００３０】
例えば第１シリンジ駆動モータ３１３がピストン３１２を押し下げて第１シリンジ３１の内部空間の容積を減少させている局面では、第１シリンジ３１内に貯留された塗布液が加圧される。この状態で第１シリンジ液吐出弁３６１が開かれると、塗布液は加圧を受けながら配管３５１および共通配管３７を介して送出ユニット４０に送出される。一方、例えば第２シリンジ駆動モータ３２３がピストン３２２を押し下げて第２シリンジ３２の内部空間の容積を減少させている局面では、第２シリンジ３２内に貯留された塗布液が加圧され、第２シリンジ液吐出弁３６２が開かれると、塗布液は加圧を受けながら配管３５２および共通配管３７を介して送出ユニット４０に送出される。２つの液吐出弁３６１，３６２は独立して開閉可能となっており、その両方が閉じた状態、一方のみが閉じた状態および両方が開いた状態のいずれをも取り得る。
【００３１】
このように構成された加圧ユニット３０から供給される塗布液は送出ユニット４０に送られる。送出ユニット４０は、加圧ユニット３０から圧送されてくる塗布液を一定の流量で下流側に送出する吐出ポンプ４１を備えている。吐出ポンプ４１は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く、例えばねじポンプを用いることができる。例えば一軸ねじポンプの一種であるモーノポンプは、高粘度の流体を小流量で脈動なく送出することが可能であり、このような目的に対して好適に適用することができる。
【００３２】
この塗布装置１では、ノズル５０に供給される塗布液の量を決定するのは吐出ポンプ４１であり、加圧ユニット３０等の構成は吐出ポンプ４１による送出量制御をアシストするためのものである。したがって、吐出ポンプ４１としては小流量での高精度な流量制御が可能なものであることが望ましい。市場に流通しているモーノポンプをこの目的で用いる場合、ステータとローラとの間のクリアランスの小さい精密タイプの製品が用いられることが好ましい。
【００３３】
塗布液の流通方向における吐出ポンプ４１の下流側には、吐出ポンプ４１から送出される塗布液の流量を検出する流量計４２が設けられている。流量計４２により検出される流量検出値に基づき吐出ポンプ４２が制御されることで、ノズル５０へ送出される塗布液の流量が所定値に調整される。なお、吐出ポンプ４１と流量計４２との間に、塗布液内に含まれる異物や塗布液の凝固体を除去するフィルタがさらに設けられてもよい。
【００３４】
流量計４２の下流側で、配管はノズル５０へ向かう出力配管４３とホッパータンク１０に還流する循環配管４４とに分岐する。出力配管４３にはノズル流路開成弁４５が介挿される一方、循環配管４４には還流流路開成弁４６が介挿されている。ノズル流路開成弁４５が開かれると、吐出ポンプ４１から送出される塗布液が出力配管４３を介してノズル５０に供給され、ノズル５０の吐出口から塗布液が吐出される。一方、還流流路開成弁４６が開かれると、吐出ポンプ４１から送出される塗布液が循環配管４４を介してホッパータンク１０に戻される。このとき、送液系全体を含む塗布液の循環流路が形成されるので、ノズル５０から塗布液を吐出しないときでも送液系全体で塗布液を循環させて粘度の増大を抑えることができる。
【００３５】
図３はこの塗布装置の制御構成を示すブロック図である。この塗布装置１は、装置全体の動作を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）９１と、ＣＰＵ９１からの制御指令に応じて各部に設けられたモータ類を駆動するモータ駆動部９２と、ＣＰＵ９１からの制御指令に応じて各部に設けられたバルブ類を駆動するバルブ駆動部９３とを備えている。
【００３６】
モータ駆動部９２は、第１シリンジ駆動モータ３１３、第２シリンジ駆動モータ３２３、供給ポンプ２２に連結されて供給ポンプ２２を駆動する供給ポンプ駆動モータ２２１、吐出ポンプ４１に連結されて吐出ポンプ４１を駆動する吐出ポンプ駆動モータ４１１、後述するようにホッパータンク１０内に設けられて塗布液を撹拌する撹拌翼（図７など）を駆動するための撹拌翼駆動モータ１６１および基材Ｓを巻き取る巻取ローラ７２を回転駆動する巻取ローラ駆動モータ７２１などに駆動信号を与え、これらをＣＰＵ９１からの制御指令に応じて作動させる。
【００３７】
また、バルブ駆動部９３は、装置に設けられた各種バルブ、具体的には液供給弁２３、シリンジ切替弁３３、第１シリンジ液吐出弁３６１、第２シリンジ液吐出弁３６２、ノズル流路開成弁４５および還流流路開成弁４６などに駆動信号を与え、これらのＣＰＵ９１からの制御指令に応じて開閉させる。なお、塗布液の流路を短時間で制御性よく切り替える必要性から、これらの各バルブ、中でも特に第１シリンジ液吐出弁３６１、第２シリンジ液吐出弁３６２、ノズル流路開成弁４５および還流流路開成弁４６については、弁がモータ駆動により直線的に進退するタイプのものが好適である。この場合、バルブ駆動部９３はこれらの弁を進退させるモータを駆動する機能を有する。
【００３８】
ＣＰＵ９１には、ユーザからの操作入力を受け付ける入力インターフェース（Ｉ／Ｆ）９４が接続されており、該入力インターフェースＩ／Ｆを介してユーザから与えられる指示に応じた処理をＣＰＵ９１が実行する。さらに、ＣＰＵ９１には配管２４，３７にそれぞれ接続された圧力センサ２６，３８からの圧力検出信号と、流量計４２からの流量検出信号とが入力されており、これらの入力信号に基づいてＣＰＵ９１は各部の動作を制御する。
【００３９】
次に、上記のように構成された塗布装置１の動作原理について説明する。この塗布装置１では、吐出ポンプ４１として一軸偏心ねじポンプであるモーノポンプを用いている。モーノポンプは流体を小流量でも脈動なく安定して送出する点において優れた特性を有しているが、このように高粘度の流体を扱うことのできるポンプであっても、高粘度の流体に対する吸い込み能力は必ずしも高くないのが一般的である。すなわち、この種のポンプは内部に吸い込んだ流体を安定して送出する機能は有するが、高粘度の流体に対しては外部（上流側）から流体をポンプ内に吸い込む能力が不足する場合がある。
【００４０】
モーノポンプの場合、ステータとロータとの間に形成されるキャビティにロータの回転によって一方から流体が吸い込まれ他方から押し出されることでポンプとして機能するが、流体の粘度が高くなると十分な量の流体を吸い込むことができず、キャビティの容積から求められる理論上の送出量に対する実際の送出量の比率（容積効率）が低下することが知られている。つまり、高粘度の流体では理論値通りの安定した送出量を得られない。
【００４１】
そこで、この塗布装置１では、塗布液の流通方向における吐出ポンプ４１の上流側に加圧ユニット３０を設け、塗布液を加圧して吐出ポンプ４１に対して強制的に塗布液を圧送する構成としている。特に吐出ポンプ４１の上流側の塗布液に常に一定の正圧を付与しておくことにより、吸い込み能力の不足を補って、吐出ポンプ４１から安定した量の塗布液を送出することを可能にしている。
【００４２】
塗布液を加圧する方法としては種々のものが考えられるが、この塗布装置１では、シリンダ内に貯留した塗布液をピストンの押し込みによって加圧するシリンジポンプによる方法を採用している。シリンジポンプを用いた場合、塗布液を安定的に加圧することができ、また加圧力の制御も比較的容易である。しかしながら、単体のシリンジポンプによる加圧では、シリンダ内に貯留された塗布液が全て押し出されてしまうと加圧を続けることができないため、継続的な加圧という点で問題が残る。そこで、この塗布装置１では、以下に詳述するように、２基のシリンジポンプを塗布液の流路に並列に挿入しそれらによる塗布液の圧送と補充とを交互に行わせることで、塗布液に対し継続的に一定の圧力を付与することを可能にしている。
【００４３】
図４はこの塗布装置１の基本動作を模式的に示す図である。なお同図では、バルブの開閉により開成されている塗布液の流路については実線により、また閉塞されている流路については破線により示している。また図を見やすくするためバルブ類の記載を省略している。図４（ａ）および図４（ｂ）は装置の状態遷移における互いに異なる２つの局面を示している。
【００４４】
図４（ａ）に示す局面では、供給ポンプ２２から配管３４１を介して第１シリンジ３１につながる流路が開成される一方、第１シリンジ３１から配管３５１を介して吐出ポンプ４１につながる流路は閉塞されている。このとき矢印で示されるように第１シリンジ３１のピストン３１２が引き上げられると、供給ポンプ２２を介してホッパータンク１０から供給される塗布液が第１シリンジ３１に充填される。
【００４５】
これに対し、第２シリンジ３２側では、供給ポンプ２２から配管３４２を介して第２シリンジ３２につながる流路が閉塞される一方、第２シリンジ３２から配管３５２を介して吐出ポンプ４１につながる流路が開成されている。このとき矢印で示されるように第２シリンジ３２のピストン３２２が押し下げられると、第２シリンジ３２内の塗布液が加圧されて配管３５２へ押し出され、こうして加圧された塗布液が吐出ポンプ４１に供給される。
【００４６】
吐出ポンプ４１の上流側において塗布液が加圧されているため、吐出ポンプ４１のロータの回転に伴って生じるキャビティに外部から塗布液が押し込まれる形となり、吸い込み量の不足は生じない。したがって、ローラの回転により理論値通りの流量で塗布液を送出することができる。吐出ポンプ４１から出力配管４３を介してノズル５０に至る流路が開成されることで、ノズル５０からは設計値通りの吐出量で塗布液が吐出される。
【００４７】
供給ポンプ２２から第２シリンジ３２に至る流路が閉塞されるとともに、第１シリンジ３１から吐出ポンプ４１に至る流路が閉塞されていることで、第１シリンジ３１への塗布液の充填動作が第２シリンジ３２による塗布液の加圧動作に影響を与えることが回避されるのと同時に、第２シリンジ３２による塗布液の加圧動作が第１シリンジ３１への塗布液の充填動作に影響を与えることも回避されている。
【００４８】
一方、図４（ｂ）に示す局面では、上記とは反対に、供給ポンプ２２を介したホッパータンク１０から第２シリンジ３２に至る流路が開成される一方、第１シリンジ３１から吐出ポンプ４１に至る流路が開成されている。この状態では、第１シリンジ３１による塗布液の加圧を行いつつ、これとは独立に第２シリンジ３２への塗布液の充填を行うことができる。
【００４９】
これら２つの状態を交互に出現させることにより、吐出ポンプ４１の上流側の塗布液を常時圧力を付与して、吐出ポンプ４１から塗布液を安定的に送出することができる。ＣＰＵ９１は、吐出ポンプ４１の上流側の共通配管３７に接続された圧力センサ３８により管内の圧力を検出し、その出力に基づいて第１シリンジ３１および第２シリンジ３２（より具体的には第１シリンジ駆動モータ３１３および第２シリンジ駆動モータ３２３）を制御する。こうすることで、塗布液に付与される正圧を一定に維持することができ、吐出ポンプ４１の容積効率を一定に維持して脈動のない一定流量での塗布液の送出が可能となる。
【００５０】
また、配管２４に接続された圧力計２６の検出結果に基づいてＣＰＵ９１が供給ポンプ２２を制御し、配管３４１，３４２内における塗布液の圧力を所定範囲に維持することにより、第１シリンジ３１および第２シリンジ３２への塗布液の充填を効率よく確実に行うことができる。すなわち、供給ポンプ２２は第１シリンジ３１および第２シリンジ３２の吸い込み能力の低下を補う機能を有する。シリンジへの塗布液の充填量は主としてピストンの引き上げ量によって決まるため、圧力計２６により検出される圧力は所定の正圧範囲内にあればよく、必ずしも一定である必要はない。
【００５１】
図５はピストンの動きに着目した２つのシリンジの状態遷移を示す図である。図５（ａ）は、第１シリンジ３１のピストン３１２が所定の「上位置」まで引き上げられて十分な量の塗布液が内部に充填される一方、第２シリンジ３２のピストン３２２が「下位置」まで押し下げられて内部の塗布液がほぼ全て送出された状態を示している。この状態から、図５（ｂ）に示すように、第１シリンジ３１のピストン３１２が押し下げられて内部の塗布液が押し出されてゆく一方で、第２シリンジ３２のピストン３２２が次第に引き上げられて塗布液が充填される。
【００５２】
図５（ｃ）に示すように第１シリンジ３１のピストン３１２が下位置に到達する前に、第２シリンジ３２のピストン３２２が上位置まで引き上げられて塗布液の充填が完了しており、次いで図５（ｄ）に示すように、第２シリンジ３２がピストン３２２の押し下げにより塗布液の圧送を行っている間に、第１シリンジ３１への塗布液の充填が行われる。第２シリンジ３２のピストン３２２が下位置に到達すると、図５（ａ）の状態に戻って、第１シリンジ３１による塗布液の圧送および第２シリンジ３２への塗布液の充填が行われる。
【００５３】
吐出ポンプ４１に供給される塗布液に間断なく一定の圧力を付与するためには、２つのシリンジポンプの動作の切り替えをスムーズに行う必要がある。具体的には、図５（ａ）に示す状態から図５（ｂ）に示す状態への遷移、および、図５（ｃ）に示す状態から図５（ｄ）に示す状態への遷移において、塗布液への加圧が途切れずまた加圧力が変動しないようにする必要がある。以下、これを可能とするための各部のより具体的な動作について、図６を参照しながら説明する。
【００５４】
図６は各部の動作を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートは、ホッパータンク１０からノズル５０への塗布液の通送が開始されてノズル５０から一定量の塗布液が連続的に吐出されるという一連の動作に対応するものである。まず各部の初期状態は以下の通りである。
【００５５】
供給ポンプ２２は常時作動しており、ホッパータンク１０から配管２１への塗布液の流通が行われている。液供給弁２３は、図６に示すように加圧ユニット３０へ至る配管２４への流路を閉塞する一方、循環配管２５を経由する還流流路を開成している。これにより、ホッパータンク１０の底部から送出される塗布液は配管２１，２５を介してホッパータンク１０に戻されている。こうして塗布液を循環させておくことで、滞留による粘度の増大を抑制することができる。
【００５６】
シリンジ切替弁３３は「２」側、すなわち第２シリンジ３２へ至る配管３４２側に流路が開成され、第１シリンジ３１へ至る配管３４１側の流路が閉塞された状態となっている。また第１シリンジ液吐出弁３６１、第２シリンジ液吐出弁３６２はいずれも閉じられており、第１および第２シリンジから吐出ポンプ４１に向かう流路は閉塞されている。また図６への図示を省略しているが、吐出ポンプ４１は停止しており、ノズル流路開成弁４５および還流流路開成弁４６はいずれも閉じられている。
【００５７】
なお、実際の動作においては、送液系での塗布液の滞留を防止するために、吐出ポンプ４１は常時作動しており、ノズル流路開成弁４５および還流流路開成弁４６のいずれかが選択的に開かれている。塗布液は吐出ポンプ４１により送出されており、出力配管４３を介してノズル５０から吐出されるか、循環配管４４を経由してホッパータンク１０に戻されるかのいずれかの状態となっており、塗布液は常に流動している。ここでは各部の動作開始時点からの遷移をわかりやすくするために、加圧ユニット３０以降において塗布液の流れが停止された仮想的な状態を示している。
【００５８】
第１シリンジ３１には十分な量の塗布液が充填されて、ピストン３１２は上位置にある。一方、第２シリンジ３２のピストン３２２は下位置にあり、第２シリンジ３２にはほとんど塗布液が充填されていない状態となっている。つまり、図５（ａ）に示す状態である。
【００５９】
上記した初期状態から、時刻Ｔ1において第１シリンジ液吐出弁３６１が開かれて、第１シリンジ３１から吐出ポンプ４１への流路が開成される。図示していないが、このとき吐出ポンプ４１の動作が開始されるとともに、還流流路開成弁４５が開かれる。したがって、第１シリンジ３１から吐出ポンプ４１および循環配管４４を介してホッパータンク１０に至る塗布液の流路が開成される。
【００６０】
第１シリンジ液吐出弁３６１が完全に開状態となる時刻Ｔ2を経て、第１シリンジ駆動モータ３１３が作動して、ピストン３１２の押し下げを開始する。このときピストン３１２を段階的に加速することが好ましい。これにより、シリンダ３１１内に貯留された塗布液が加圧され、第１シリンジ３１から吐出ポンプ４１への塗布液の圧送が開始される。吐出ポンプ４１を一定速度で作動させつつ、加圧された塗布液を送り込むことにより、吐出ポンプ４１から一定流量の塗布液が送出される。送出開始直後の塗布液は流量が安定していない可能性があるので、当初は循環配管４４を介してホッパータンク１０へ還流させておき、流量が安定した後の適宜のタイミングでノズル流路開成弁４５を開き（還流流路開成弁４６を閉じ）、塗布液をノズル５０へ送り込むのが望ましい。
【００６１】
ＣＰＵ９１は、圧力センサ３８による圧力検出結果に基づいて第１シリンジ駆動モータ３１３を制御することでピストン３１２の押し下げ速度を調整し、吐出ポンプ４１の上流側における塗布液の圧力を一定の正圧に維持する。
【００６２】
第１シリンジ３１からの塗布液の圧送を行っている間に、第２シリンジ３２への塗布液の充填を行う。具体的には、時刻Ｔ3において液供給弁２３が開いて配管２１と配管２４とを接続する流路が開成される（循環配管２５を介した還流流路は閉塞される）。このとき、シリンジ切替弁３３により、配管２４と配管３４２とを接続する流路が形成されているため、ホッパータンク１０から配管２１を介して供給される塗布液は、配管２４および配管３４２を経由して第２シリンジ３２に供給される。したがって、第２シリンジ駆動モータ３２３を作動させピストン３２２を引き上げることで、第２シリンジ３２内に塗布液が充填される。
【００６３】
このときＣＰＵ９１は、圧力センサ２６による圧力検出結果に基づいて第２シリンジ駆動モータ３２３を制御する。具体的には、検出される圧力が所定範囲の正圧となるように、ピストン３２２の引き上げ速度を調整する。ピストン３２２の引き上げ速度が速すぎると、供給ポンプ２２を介したホッパータンク１０からの塗布液供給が間に合わず、流路内に気泡が生じたり流路内の塗布液の圧力が低下して逆流を生じたりするおそれがあるが、流路の圧力を監視しながらピストン３２２を引き上げることで、このような問題を回避することができる。また第１シリンジ３１内の塗布液が全て押し出されるよりも先に第２シリンジ３２への充填が完了するように、ピストン３２２の引き上げ速度が調整される。ピストン３２２が上位置まで到達すると、第２シリンジ駆動モータ３２３は停止され、液供給弁２３が閉じられる。供給ポンプ２２から送出される塗布液は再び循環配管２５を介してホッパータンク１０に還流する。
【００６４】
第２シリンジ３２への塗布液の充填が完了した後、第１シリンジ３１内の塗布液の残量が所定値まで減少する時刻Ｔ4において、第２シリンジ液吐出弁３６２が開かれる。そして、第２シリンジ液吐出弁３６２が完全に開状態となる時刻Ｔ5において、第２シリンジ３２のピストン３２２の押し下げが開始されるとともに、第１シリンジ３１のピストン３１３の押し下げ速度が低減される。これにより、時刻Ｔ5から第１シリンジ３１のピストン３１２が下位置に到達し圧送が停止される時刻Ｔ6までの間、第１シリンジ３１および第２シリンジ３２の双方から塗布液が押し出されて吐出ポンプ４１に圧送される。
【００６５】
第１シリンジ３１からの塗布液の送出が停止する直前においては、液の送出量が次第に減少することに起因して加圧力が弱まってしまうことが避けられない。そこで、第１シリンジ３１からの送出量の低下に合わせて、これを補うように第２シリンジ３２からの塗布液の圧送を開始させることで、加圧力の低下を防止することができる。言い換えると、第１シリンジ３１からの出力が低下してゆく過程においても圧力センサ３８による検出圧力が一定となるように、ＣＰＵ９１が第２シリンジ駆動モータ３２３を作動させる。これにより、吐出ポンプ４１に供給される塗布液の圧力を一定に維持して、吐出ポンプ４１からの塗布液の流量の変動を防止することができる。
【００６６】
第１シリンジ３１のピストン３１２が下位置に到達する時刻Ｔ6では、第１シリンジ駆動モータ３１３は停止し、以後は第２シリンジ３２のみからの塗布液の圧送が行われる。この間においても、圧力センサ３８による検出圧力が一定となるように第２シリンジ駆動モータ３２３が制御されることで、塗布液の流量の変動が防止される。
【００６７】
こうして第２シリンジ３２から塗布液を圧送している間に、第１シリンジ３１への塗布液の充填が行われている。具体的には、時刻Ｔ6において第１シリンジ液吐出弁３６１が閉じられ、完全に閉状態となった時刻Ｔ7以降に、液供給弁２３が再び開かれる。これに先立って、シリンジ切替弁３３が「１」側、すなわち第１シリンジ３１へ至る配管３４１側に流路が開成される一方で第２シリンジ３２へ至る配管３４２側の流路が閉塞される状態に切り替えられる。そして、第２シリンジ３２への充填時と同様に、圧力センサ２６による検出圧力を監視しつつ第１シリンジ駆動モータ３１３を引き上げることで第１シリンジ３１内に塗布液が充填される。充填が完了すると液供給弁２３は閉じられる。
【００６８】
第１シリンジ３１への充填が完了した後の時刻Ｔ8において、第１シリンジ液吐出弁３６１が再び開かれる。第１シリンジ液吐出弁３６１が完全に開状態となる時刻Ｔ9において、第１シリンジ３１のピストン３１２の押し下げが開始されるとともに、第２シリンジ３２のピストン３２３の押し下げ速度が低減される。これにより、第２シリンジ３２からの塗布液の送出量が次第に減少する一方、第１シリンジ３１からの送出量が増大し、全体として吐出ポンプ４１に圧送される塗布液の総量が維持される。
【００６９】
このようにして塗布液の圧送の主体が第２シリンジ３２から第１シリンジ３１に切り替わると、以後は上記動作を周期的に繰り返すことにより、吐出ポンプ４１から常時一定量の塗布液を連続的に送出することができる。そして、適宜のタイミングでノズル流路開成弁４５および還流流路開成弁４６を選択的に開くことにより、塗布液の流路がノズル５０側および循環配管４４側に切り替えられる。ノズル５０に至る流路が開成されたとき、塗布液はノズル５０から吐出されて基材Ｓに塗布される。一方、循環配管４５側の流路が開成されたとき、ノズル５０からの塗布液の吐出は停止され、塗布液はホッパータンク１０に還流する。この間、吐出ポンプ４１からの塗布液の送出量は一定である。
【００７０】
次に、ホッパータンク１０の内部構造について説明する。前述のように、ホッパータンク１０は内部空間に高粘度ペースト状の塗布液を貯留し、該塗布液を配管２１を介して供給ポンプ２２に供給する。ホッパータンク１０の内部空間には撹拌翼が設けられることで塗布液の流動性が維持されているが、やはり高粘度であるため、ホッパータンク１０から供給ポンプ２２に至る配管２１において供給ポンプ２２の吸い込み能力が不足するおそれがある。供給ポンプ２２は第１シリンジ３１および第２シリンジ３２への塗布液の充填をアシストする目的で設けられるものである。この意味では、容積効率が低下した場合でも必要な送出量が確保されるように吐き出し能力に十分な余裕があるものが適用されれば足り、送出量に厳密な定量性が求められるものではない。しかしながら、安定した塗布液の送出のためには、ホッパータンク１０から積極的に塗布液が送出されるような構成となっていることがより好ましい。以下、このような塗布液の流れを形成するためのホッパータンク１０の構造について、いくつかの例を挙げて説明する。
【００７１】
図７ないし図１０はホッパータンクの内部構造の４つの例をそれぞれ示す図である。なお、図７ないし図１０および以下の記述においては、既出の構成と同一構造を有するものには同一符号を付してその説明を省略する。
【００７２】
図７に示す第１の例のホッパータンク１０ａでは、１対の撹拌翼１１２，１１３と、該撹拌翼１１２，１１３の一方端（下端）を支持しながらタンク本体１１０内で回転する回転軸１１４とが設けられている。撹拌翼１１２，１１３はタンク本体１１０の底部のテーパー部分から上部の直胴部分に向けてタンク本体１１０の内壁１１１に沿うように延設された略Ｌ字型の板状部材であり、テーパー部分に沿う部分と直胴部分に沿う部分との間で平板材料に約４５度の捻りを加えた形状となっている。
【００７３】
このような構造の撹拌翼がホッパータンク１０ａ内で回転することにより、タンク内（特に内壁１１１の近傍）の塗布液にせん断力が常時加えられるとともに、タンクの上部から底部へ向かう塗布液の流れが生じる。これにより、タンク底部からの塗布液の流出が促進され、タンク底部に設けられた供給口１１９に接続された配管２１（図１）を介した供給ポンプ２２による塗布液の送出がスムーズに行われる。
【００７４】
また、図８に示す第２の例のホッパータンク１０ｂでは、第１の例と比較すると、回転軸１２４に固定された撹拌翼１２２，１２３にさらに湾曲が加えられている。これにより、タンク内での塗布液の流動および底部に向かう流れがより促進される。
【００７５】
図９に示す第３の例のホッパータンク１０ｃでは、それぞれらせん形状を有するリボン状の１対の撹拌翼１３２，１３３が、回転軸１３４から延びる１対のサポートアーム１３５，１３６により支持されている。このような構造によれば、回転軸１３４の回転によってタンク内で塗布液の過流が生じ、これによりタンク内で底部に向かう塗布液の強い流れが生成される。
【００７６】
図１０に示す第４の例のホッパータンク１０ｄは、第３の例のホッパータンク１０ｃにおける回転軸１３４およびサポートアーム１３５，１３６をタンク底部まで延長した構造の回転軸１４４およびサポートアーム１４５，１４６を有し、これらにらせん状のスクリュー翼１４７をさらに装着したものである。このような構造により、さらに強い過流を生じさせることができる。
【００７７】
これらのいずれの構造によっても、単に塗布液をタンク内で撹拌して流動させるだけでなく、タンク底部に向かう塗布液の流れを生じさせることが可能である。これによってタンク底部から配管２１への塗布液の流出が促進されて、塗布液を能動的に供給ポンプ２２に送り込むことが可能となる。その結果、供給ポンプ２２の容積効率を向上させることができ、安定した塗布液の送出が可能となるほか、供給ポンプ２２の容量の適正化を図ることで装置の小型化および低コスト化が可能となる。
【００７８】
以上のように、この塗布装置１では、ホッパータンク１０からノズル５０に至る塗布液の流路上に設けた吐出ポンプ４１により一定量の塗布液を送出することで、ノズル５０からの塗布液の吐出量を制御している。そして、吐出ポンプ４１に送り込まれる塗布液を加圧ユニット３０により加圧しておくことで、高粘度の塗布液に対する吐出ポンプ４１の吸い込み能力の不足に起因する容積効率の低下を抑えて、吐出ポンプ４１から安定した流量での塗布液の送出を可能としている。すなわち、吐出ポンプ４１が高粘度の塗布液に対して単独では十分な吸い込み能力を持たなくても、加圧ユニット３０からのアシストによって、塗布液を一定流量で送出することが可能になる。
【００７９】
加圧ユニット３０は、内部に塗布液を一時的に貯留するとともに貯留された塗布液を加圧する機能を有する１対のシリンジポンプ（第１シリンジ３１、第２シリンジ３２）を備え、これらのシリンジポンプが互いに並列に流路に接続されるものである。並列接続された複数のシリンジポンプを相補的に作動させて、送出される塗布液への加圧および内部への塗布液の充填を交互に実行することにより、吐出ポンプ４１に対して継続的かつ安定的に塗布液を圧送することが可能となっている。
【００８０】
より具体的には、第１シリンジ３１および第２シリンジ３２の少なくとも一方から塗布液を圧送することで吐出ポンプ４１に供給される塗布液に一定を正圧を付与し、その間に、加圧を行っていない方のシリンジポンプに塗布液を充填する。一方のシリンジポンプからの圧送が終了する直前には、当該シリンジポンプからの圧送を継続しつつ他方のシリンジからの塗布液の圧送を行うことで、圧送の主体となるシリンジポンプが切り替わる際の圧力の変動を抑制することができる。
【００８１】
また、第１および第２シリンジ３１，３２から吐出ポンプ４１に至る流路上に圧力センサ３８を設け、検出される圧力に基づき第１および第２シリンジ３１，３２を制御することで、吐出ポンプ４１に供給される塗布液の圧力を安定させることができる。特に、塗布液に常時一定の正圧を付与しておくことで、吐出ポンプ４１からは流量一定で脈動のない塗布液の送出を行うことができる。簡単な構造で内部の流体への加圧力の制御が容易であるという点において、シリンジポンプはこの目的に好適なものである。
【００８２】
また、塗布液を貯留するホッパータンク１０から加圧ユニット３０へ至る塗布液の流路に供給ポンプ２２が設けられているため、高粘度の塗布液をホッパータンク１０から加圧ユニット３０の各シリンジポンプへより確実に供給することができる。
【００８３】
また、吐出ポンプ４１としてはねじポンプ、より具体的には一軸偏心ねじポンプであるモーノポンプが用いられる。モーノポンプは高粘度の流体を小流量で送出する用途に適しており、流量の安定性においても良好である。特に高粘度の流体においては吸い込み能力の低下が懸念されるものの、この塗布装置１では塗布液の流通方向において吐出ポンプ４１の上流側に加圧ユニット３０を設けているため、吸い込み能力の不足に起因する送出量の変動の問題は解消されている。
【００８４】
また、塗布液の流通方向において吐出ポンプ４１の下流側の流路からホッパータンク１０に塗布液を還流させるための循環配管４４が設けられることで、ホッパータンク１０から吐出ポンプ４１に至る送液系において塗布液を常時流通させることが可能となる。これにより、塗布液のチキソトロピー性に起因する流動性の低下が防止され、安定した吐出制御（ノズルからの吐出のオン・オフおよび吐出量の制御）が可能となる。
【００８５】
また、内部に塗布液が貯留されたホッパータンク１０内に撹拌翼１１２，１１３等を設けて塗布液を撹拌することで、塗布液に常時せん断力を与えておくことができる。これにより、チキソトロピー性に起因するタンク内での塗布液の流動性の低下を防止することができる。このとき、タンク内において、外部の配管２１と接続されたタンク底部に向かう塗布液の流れが生じるように撹拌翼の形状を設定することにより、タンクから下流側への塗布液の流れを促進させることができる。これにより、より安定した塗布液の送出が可能となる。
【００８６】
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が本発明の「被吐出物」に相当しており、ホッパータンク１０が本発明の「供給部」として機能している。そして、タンク本体１１０が本発明の「貯留部」に相当する一方、撹拌翼１１２，１１３等が本発明の「撹拌部」に相当している。また、この実施形態では、吐出ポンプ４１が本発明の「送出手段」として機能する一方、供給ポンプ２２が本発明の「案内手段」として機能している。また、第１シリンジ３１および第２シリンジ３２がそれぞれ本発明の「加圧手段」として機能しており、シリンダ３１１，３１２の内部空間が本発明の「貯留空間」に相当している。
【００８７】
また、上記実施形態では、ＣＰＵ９１、モータ駆動部９２およびバルブ駆動部９３が一体として本発明の「制御手段」として機能する一方、圧力センサ３８が本発明の「圧力検出手段」として機能している。そして、この塗布装置１から搬送ユニット７０を除いた構成が、本発明の「吐出装置」に相当している。
【００８８】
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、供給ポンプ２２および吐出ポンプ４１としてそれぞれ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。
【００８９】
また例えば、上記実施形態では本発明の「加圧手段」として２組のシリンジポンプを用いているが、液体に対して制御された圧力を付与しながら送出することのできるものであれば、シリンジポンプ以外の構成を加圧手段として用いることが可能である。また、加圧手段は２組に限定されず、３組以上の加圧手段を順番に使用して塗布液（被吐出物）を加圧するようにしてもよい。また、モータにより駆動されるシリンジポンプ以外に、例えばエア駆動、カム駆動により動作するシリンジポンプであってもよい。また、加圧手段により被吐出物に付与される圧力は、本実施形態のように常時一定値が維持される態様に限定されず、送出手段からの送出量に変動を生じさせない程度であれば若干の変動があっても許容される場合もあり得る。
【００９０】
また例えば、上記実施形態では吐出ポンプ４１とノズル５０との間に設けられた流量計４２の検出結果に基づき吐出ポンプ４１が制御されることでノズル５０からの吐出量が調整されているが、このような態様に限定されず、例えば吐出ポンプ４１とノズル５０との間に設けた圧力センサによる圧力検出結果に基づき吐出ポンプ４１を制御することで、ノズル５０からの吐出量を調整するようにしてもよい。
【００９１】
また例えば、上記実施形態ではホッパータンク１０と加圧ユニット３０との間に供給ポンプ２２を設けて塗布液が確実にシリンジポンプに充填されるようにしているが、「加圧手段」への液供給に問題がなければ供給ポンプ２２（案内手段）を省いても構わない。
【００９２】
また例えば、上記実施形態では吐出ポンプ４１からノズル５０に至る流路から分岐する還流流路を設けて、ノズル５０から塗布液を吐出しないときに塗布液をホッパータンク１０に還流させるようにしているが、このような還流流路を設けていない塗布装置または吐出装置においても、本発明は有効に機能するものである。また、ノズルを経由してホッパータンクへ戻るような還流流路であってもよい。
【００９３】
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被吐出物として、該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る。
【００９４】
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基材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被吐出物が吐出されるものに限らず、種々の目的で被吐出物を吐出する各種の吐出装置に対して、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】
【００９５】
この発明は、ノズルから被吐出物を吐出させる吐出装置および吐出方法に好適に適用することが可能であり、特に高粘度の被塗布物を定量で吐出させることを要する用途に好適である。
【符号の説明】
【００９６】
１  塗布装置（吐出装置）
１０  ホッパータンク（供給部）
２２  供給ポンプ（案内手段）
３１  第１シリンジ（加圧手段）
３２  第２シリンジ（加圧手段）
３８  圧力センサ（圧力検出手段）
４１  吐出ポンプ（送出手段）
９１  ＣＰＵ（制御手段）
９２  モータ駆動部（制御手段）
９３  バルブ駆動部（制御手段）
１１０  タンク本体（貯留部）
１１２，１１３  撹拌翼（撹拌部）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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