(57)【要約】【課題】ノズルからの塗布液の吐出開始および終了を明確に区切りつつも、簡素な構造の塗布装置および該塗布装置を組み込んだ塗布膜形成システムを提供する。【解決手段】閉止バルブ２０の弁体４０の移動方向と垂直なシリンダ３０の流路端面に入側開口３３を形成するとともに、その移動方向と平行なシリンダ３０の側面に出側開口３６を形成する。閉止バルブ２０の閉止時には出側開口３６が形成された流路端面に弁体４０が接触するとともに、閉止時以外ではシリンダ３０の流路端面および側面のいずれとも弁体４０が非接触である。塗布ノズルからの塗布液の吐出を停止すべく弁体４０がシリンダ３０内にて前進すると、弁体４０が流路端面に当接して入側開口３３を閉塞するに至る過程で出側開口３６に負圧が作用する。これにより、シリンダ３０の出側開口３６から塗布ノズルに至るまでの流路に存在している塗布液がシリンダ３０に向けて吸引される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布液を送給する配管に接続されたノズルから基材に塗布液を吐出する塗布装置であって、
前記配管に塗布液を送給するポンプと、
前記配管に介挿された閉止バルブと、
を備え、
前記閉止バルブは、
前記ポンプと連通する入口および前記ノズルと連通する出口を備えたシリンダと、
前記シリンダ内にて所定の移動方向に沿って往復移動する弁体と、
前記弁体を往復移動させる駆動機構と、
を備え、
前記閉止バルブが閉止するように前記駆動機構が前記弁体を移動させたときに、前記出口に負圧が発生する位置に前記出口および前記入口が設けられていることを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
請求項１記載の塗布装置において、
前記入口は、前記弁体の移動方向と垂直な前記シリンダの端面に形成されるとともに、
前記出口は、前記弁体の移動方向と平行な前記シリンダの側面に形成されることを特徴とする塗布装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の塗布装置において、
前記駆動機構は、前記弁体の移動速度および前記シリンダ内における位置を制御可能なサーボモータであることを特徴とする塗布装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の塗布装置において、
前記弁体は、前記閉止バルブの閉止時には前記入口が形成された前記端面に接触するとともに、閉止時以外では前記端面および前記側面と非接触であることを特徴とする塗布装置。
【請求項５】
請求項２または請求項３に記載の塗布装置において、
前記弁体は、前記側面と常時接触することを特徴とする塗布装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の塗布装置において、
前記塗布液の粘度は１Ｐａ・ｓ（パスカル秒）以上であることを特徴とする塗布装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の塗布装置と、
前記塗布装置から基材の上に塗布された塗布液の乾燥処理を行う乾燥装置と、
を備えることを特徴とする塗布膜形成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学電池材料などの塗布液を送給する配管に接続されたノズルから基材に塗布液を吐出する塗布装置、および、該塗布装置を組み込んだ塗布膜形成システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、リチウムイオン電池などの化学電池の製造においては、基材としての金属箔の上にノズルから比較的高粘度の電極材料の塗布液を吐出して塗布膜形成を行っている。このような高粘度の塗布液をノズルから吐出する場合、一般に液切れが良好ではない。このため、特許文献１には、ノズルに至る高粘度塗布液の供給管路の一部に、該管路内容積を増減させるロッドを進退移動可能に配設すること（いわゆるサックバック機構）が開示されている。塗布液の吐出後に、該ロッドを後退させて供給管路内を負圧とすることにより、ノズルからの塗布液の液垂れ等を防止している。
【０００３】
また、ノズルからの塗布液の吐出を断続的に繰り返す間欠塗工を行う場合には、塗工区間と未塗工区間との区切りを明確にする必要がある。このため、特許文献２には、抽出装置（サックバック機構）を設けてノズルへの配管内の圧力を制御することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−４２４６６号公報
【特許文献２】特開２００２−２１９４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１，２に開示される技術においては、ノズルに至る供給配管とは別に分岐配管を設け、その分岐配管にサックバック機構を設けている。このため、ノズルの吐出口までに至る供給管路の全体が複雑になるとともに、その長さも長くなる。特に、塗布液が高粘度の場合においては、供給管路が複雑になって長くなると、ノズルおよび配管の洗浄が困難となる。また、洗浄の際に、多量の塗布液が不必要に消費されるという問題も生じる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ノズルからの塗布液の吐出開始および終了を明確に区切りつつも、簡素な構造の塗布装置および該塗布装置を組み込んだ塗布膜形成システム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】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、塗布液を送給する配管に接続されたノズルから基材に塗布液を吐出する塗布装置において、前記配管に塗布液を送給するポンプと、前記配管に介挿された閉止バルブと、を備え、前記閉止バルブは、前記ポンプと連通する入口および前記ノズルと連通する出口を備えたシリンダと、前記シリンダ内にて所定の移動方向に沿って往復移動する弁体と、前記弁体を往復移動させる駆動機構と、を備え、前記閉止バルブが閉止するように前記駆動機構が前記弁体を移動させたときに、前記出口に負圧が発生する位置に前記出口および前記入口が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る塗布装置において、前記入口は、前記弁体の移動方向と垂直な前記シリンダの端面に形成されるとともに、前記出口は、前記弁体の移動方向と平行な前記シリンダの側面に形成されることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る塗布装置において、前記駆動機構は、前記弁体の移動速度および前記シリンダ内における位置を制御可能なサーボモータであることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４の発明は、請求項２または請求項３の発明に係る塗布装置において、前記弁体は、前記閉止バルブの閉止時には前記入口が形成された前記端面に接触するとともに、閉止時以外では前記端面および前記側面と非接触であることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５の発明は、請求項２または請求項３の発明に係る塗布装置において、前記弁体は、前記側面と常時接触することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６の発明は、請求項１から請求項５のいずれかの発明に係る塗布装置において、前記塗布液の粘度は１Ｐａ・ｓ（パスカル秒）以上であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７の発明は、塗布膜形成システムであって、請求項１から請求項６のいずれかの発明に係る塗布装置と、前記塗布装置から基材の上に塗布された塗布液の乾燥処理を行う乾燥装置と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１から請求項７の発明によれば、閉止バルブが閉止するように駆動機構が弁体を移動させたときに、シリンダの出口に負圧が発生する位置に出口および入口が設けられているため、閉止バルブ内にサックバック機構を内蔵させることができ、ノズルからの塗布液の吐出開始および終了を明確に区切りつつも、塗布装置の構造を簡素なものとすることができる。
【００１５】
特に、請求項３の発明によれば、弁体の移動速度およびシリンダ内における位置を制御可能なサーボモータを駆動機構としているため、弁体の移動にともなうサックバックの強さを調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る塗布装置を組み込んだ塗布膜形成システムの全体構成を示す図である。
【図２】塗布処理部の概略構成を示す図である。
【図３】閉止バルブの要部の斜視図である。
【図４】閉止バルブの要部の内部構造を示す図である。
【図５】閉止バルブの動作状態を示す図である。
【図６】閉止バルブの動作状態を示す図である。
【図７】閉止バルブの動作状態を示す図である。
【図８】閉止バルブの動作状態を示す図である。
【図９】第２実施形態における閉止バルブの要部の内部構造を示す図である。
【図１０】第２実施形態における閉止バルブの動作状態を示す図である。
【図１１】第２実施形態における閉止バルブの動作状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係る塗布装置を組み込んだ塗布膜形成システム１の全体構成を示す図である。なお、図１には方向関係を明確にするためＺ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を付している。また、図１および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。
【００１９】
この塗布膜形成システム１は、基材としての金属箔の上に電極材料である活物質の塗布液を塗布し、その塗布液の乾燥処理を行ってリチウムイオン二次電池の電極製造を行う装置である。塗布膜形成システム１は、塗布処理部１０、予熱部６０、乾燥部６５、アニール部７０、冷却部７５および搬送機構８０を備える。また、塗布膜形成システム１は、電源等を収納する電装ボックス９を備える。
【００２０】
基材５は、リチウムイオン二次電池の集電体として機能する金属箔である。塗布膜形成システム１にてリチウムイオン二次電池の正極を製造する場合には、基材５として例えばアルミニウム箔（Ａｌ）を用いることができる。また、塗布膜形成システム１にて負極を製造する場合には、基材５として例えば銅箔（Ｃｕ）を用いることができる。基材５は長尺のシート状の金属箔であり、その幅および厚さについては特に限定されるものではないが、例えば幅６００ｍｍ〜７００ｍｍ、厚さ１０μｍ〜２０μｍとすることができる。
【００２１】
長尺の基材５は、巻き出しローラ８１から送り出されて巻き取りローラ８２によって巻き取られることにより、塗布処理部１０、予熱部６０、乾燥部６５、アニール部７０、冷却部７５の順に搬送される。搬送機構８０は、これら巻き出しローラ８１および巻き取りローラ８２と複数の補助ローラ８３ａ〜８３ｅとを備えて構成される。なお、補助ローラ８３ａ〜８３ｅの個数および配置については、図１の例に限定されるものではなく、必要に応じて適宜に増減することができる。
【００２２】
予熱部６０、乾燥部６５、アニール部７０および冷却部７５は、塗布処理部１０にて基材５の上に塗布された塗布液の乾燥処理を行う乾燥装置を構成する。予熱部６０は、塗布処理部１０での塗布処理によって基材５の上に形成された電極材料の塗布膜を昇温し、一定時間の予熱を行う。また、乾燥部６５は、主たる乾燥処理を行う処理部であり、予熱部６０にて予熱された塗布膜に熱風を吹き付けて加熱して溶剤を蒸発させる。さらに、アニール部７０は、塗布膜をより高温に加熱し、塗布膜に残留している溶剤を除去するとともに、乾燥部６５での乾燥処理で塗布膜中に発生した歪みおよび残留応力を除去する。冷却部７５は、加熱された塗布膜に常温のドライエアを吹き付けることによって塗布膜を冷却する。なお、基材５の上に形成された塗布膜を乾燥させる乾燥装置としては、上記の４つの処理部を備えた構成に限定されるものではなく、塗布液の種類に応じて適宜のものとすることができ、例えば予熱部６０および乾燥部６５のみによって構成するようにしても良い。
【００２３】
図２は、本発明に係る塗布装置である塗布処理部１０の概略構成を示す図である。塗布処理部１０は、主たる要素として塗布ノズル１１、タンク５０、ポンプ５１、供給配管５５および閉止バルブ２０を備える。タンク５０は、リチウムイオン二次電池の電極材料である活物質の溶液を塗布液として貯留する。塗布膜形成システム１にて正極を製造する場合には、正極材料の塗布液として、例えば正極活物質であるコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）、導電助剤であるカーボン（Ｃ）、結着剤であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、溶剤であるＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）の混合液を貯留する。コバルト酸リチウムに代えて、正極活物質としてニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）、燐酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ4）などを用いることもできるが、これに限定されるものではない。
【００２４】
一方、塗布膜形成システム１にて負極を製造する場合には、負極材料の塗布液として、例えば負極活物質である黒鉛（グラファイト）、結着剤であるＰＶＤＦ、溶剤であるＮＭＰの混合液を貯留する。黒鉛に代えて、負極活物質としてハードカーボン、チタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）、シリコン合金、スズ合金などを用いることもできる。また、正極材料および負極材料の双方において、結着剤としてＰＶＤＦに代えてスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）などを使用することができ、溶剤としてＮＭＰに代えて水（Ｈ2Ｏ）などを使用することができる。さらに、結着剤としてＳＢＲ、溶剤として水を用いる場合には、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を併用することもできる。これら正極材料および負極材料の塗布液は固体（微粒子）が分散されたスラリーであってその粘度はいずれも１Ｐａ・ｓ（パスカル秒）以上であり、一般的にチクソトロピー性を有する。
【００２５】
タンク５０には、攪拌機５３およびエア加圧ユニット５４が付設されている。攪拌機５３は、タンク５０に貯留されている塗布液に浸漬されているスクリューを回転させることによって塗布液を攪拌する。エア加圧ユニット５４は、高圧の空気をタンク５０内の気相部分に送り込んで貯留されている塗布液の液面を加圧する。なお、ポンプ５１のみで送液が可能であれば、エア加圧ユニット５４は必須の要素ではない。
【００２６】
タンク５０と塗布ノズル１１とは供給配管５５によって連通接続されている。供給配管５５としては、ステンレス管または樹脂管を用いることができる。供給配管５５の経路途中には、ポンプ５１、閉止バルブ２０および流量計５２が介挿されている。また、供給配管５５の途中から分岐して循環配管５６が設けられている。循環配管５６の基端側は供給配管５５の閉止バルブ２０とポンプ５１との間の位置に接続され、先端側はタンク５０に接続されている。循環配管５６には、循環バルブ５７および流量調整バルブ５８が介挿されている。
【００２７】
ポンプ５１は、タンク５０に貯留されている電極材料の塗布液を塗布ノズル１１へと向けて供給配管５５に送り出す。流量計５２は、供給配管５５を流れる塗布液の流量を計測する。閉止バルブ２０は、供給配管５５の流路を開閉することによって塗布ノズル１１への塗布液の供給を断続させる。この閉止バルブ２０についてはさらに後述する。
【００２８】
循環配管５６に設けられている循環バルブ５７は、循環配管５６の流路を開閉する。閉止バルブ２０が供給配管５５を閉止した際に循環バルブ５７が開くことによって、供給配管５５を流れる塗布液が循環配管５６に流れ込んでタンク５０へと帰還する。循環配管５６を流れる塗布液の流量は流量調整バルブ５８によって調整される。
【００２９】
塗布ノズル１１は、基材５の幅方向に沿ってスリット状の吐出口１１ａを設けたスリットノズルである。塗布ノズル１１は、供給配管５５を経由して送給された塗布液をバックアップローラ１２に押圧支持された状態で走行する基材５の表面に吐出口１１ａから吐出する。塗布ノズル１１には、圧力計１８および駆動機構１５が付設されている。圧力計１８は、塗布ノズル１１内における塗布液の圧力を計測する。また、駆動機構１５は塗布ノズル１１を前後左右上下に移動させてバックアップローラ１２に対する位置調整を行う。また、圧力計１８によって塗布ノズル１１内における塗布液の圧力を計測するとともに、流量計５２によって供給配管５５を流れる塗布液の流量を計測することにより、供給配管５５を流れる塗布液の状態を把握することができる。
【００３０】
また、塗布処理部１０は、閉止バルブ２０などの動作機構を制御して基材５に対する塗布処理を行わせる制御部９０を備える。制御部９０のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部９０は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えて構成される。制御部９０のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによって塗布処理部１０における塗布処理が進行する。なお、制御部９０は、塗布処理部１０専用の制御ユニットであっても良いし、塗布膜形成システム１の制御ユニットと兼用であっても良い。
【００３１】
図３は、閉止バルブ２０の要部の斜視図である。また、図４は、閉止バルブ２０の要部の内部構造を示す図である。閉止バルブ２０の要部は、シリンダ３０の内部に弁体４０を備えて構成されている。シリンダ３０は、中空の円筒形状を有しており、例えばステンレススチールにて形成されている。また、弁体４０は円板形状を有しており、例えばステンレススチールにて形成されている。第１実施形態においては、弁体４０の直径はシリンダ３０の内径よりも小さい。すなわち、シリンダ３０の側面の内壁と弁体４０との間には隙間が形成されている。
【００３２】
円筒形状のシリンダ３０の中心軸に沿ってピストン４５が設けられており、ピストン４５の先端に弁体４０が固設されている。ピストン４５はサーボモータ４８によってシリンダ３０の中心軸に沿って駆動される。サーボモータ４８の駆動により、弁体４０はシリンダ３０内にて図４の矢印ＡＲ４にて示すようにシリンダ３０の中心軸と平行な方向に沿って往復移動する。サーボモータ４８は、シリンダ３０内における弁体４０の移動速度および位置を制御可能である。
【００３３】
弁体４０の移動方向（矢印ＡＲ４の方向）と垂直なシリンダ３０の端面には入側開口３３が形成されている。入側開口３３が形成されている端面と対向するシリンダ３０の端面にはピストン４５が貫通する貫通孔が形成されている。当該貫通孔とピストン４５との間は、シール部材によってシールされている。一方、弁体４０の移動方向と平行なシリンダ３０の側面には出側開口３６が形成されている。なお、本明細書においては、弁体４０が入側開口３３に向けて移動することを前進と称し、入側開口３３から離間するように移動することを後退と称する。また、入側開口３３が形成されている端面を流路端面と称する。
【００３４】
シリンダ３０の入側開口３３および出側開口３６には供給配管５５が接続されている。入側開口３３は供給配管５５を介してポンプ５１と連通され、出側開口３６は供給配管５５を介して塗布ノズル１１と連通されている。弁体４０が前進して流路端面と接触することによって入側開口３３が閉塞され、供給配管５５の流路が閉止される。この状態においては、ポンプ５１から塗布ノズル１１への塗布液の供給が遮断される。一方、弁体４０が後退して入側開口３３と出側開口３６とが連通されると、供給配管５５の流路が開かれる。この状態においては、ポンプ５１から塗布ノズル１１に塗布液が供給され、吐出口１１ａから塗布液が吐出される。
【００３５】
上記の構成以外にも塗布処理部１０は、供給配管５５内の圧力が著しく高くなったときに高圧の塗布液を逃がすリリーフライン、吐出開始時に塗布ノズル１１から空気を抜くためのエア抜きライン、基材５の上に塗布された塗布液の膜厚を測定する膜厚計（いずれも図示省略）などを備えている。
【００３６】
次に、塗布処理部１０における塗布液の塗布処理動作について図５から図８を参照しつつ説明する。塗布処理部１０は、搬送機構８０によって搬送される長尺の基材５に対して電極材料の塗布液を断続的に塗布する。すなわち、塗布処理部１０は、バックアップローラ１２に押圧支持された状態で一定速度で走行する基材５の表面に、塗布ノズル１１から塗布液を一定時間だけ吐出した後に、一定時間は吐出を停止することを繰り返す間欠塗工を行う（図２参照）。
【００３７】
塗布ノズル１１から塗布液を吐出しているか否かに関わらず、ポンプ５１はタンク５０に貯留されている電極材料の塗布液を供給配管５５に送出し続けている。タンク５０に貯留されている塗布液は、その組成が均一となるように攪拌機５３によって攪拌されている。また、タンク５０に貯留されている電極材料の塗布液は、１Ｐａ・ｓ以上の高粘度であるため、ポンプ５１による送出を補助するために、エア加圧ユニット５４によってタンク５０内を加圧している。タンク５０内の塗布液の液面を加圧するとともに、ポンプ５１によってタンク５０から塗布液を吸引することにより、高粘度の塗布液を供給配管５５に円滑に送出している。
【００３８】
ポンプ５１によって塗布液を供給配管５５に送出し続けつつ、閉止バルブ２０によって供給配管５５の流路を開閉することにより、塗布ノズル１１からの塗布液の吐出を断続する。図５は、供給配管５５の流路が開かれてポンプ５１から塗布ノズル１１に塗布液が送給されているときの閉止バルブ２０を示す。サーボモータ４８の駆動によって弁体４０が後退しているときには、図５に示すように、シリンダ３０の入側開口３３と出側開口３６とが連通している。このときには、供給配管５５を介して送給された塗布液は、入側開口３３からシリンダ３０内に流入して出側開口３６から供給配管５５へと流出し、塗布ノズル１１にまで到達する。塗布ノズル１１に到達した塗布液は、吐出口１１ａから基材５の表面に吐出されて塗布処理が行われる。
【００３９】
塗布ノズル１１から塗布液を一定時間吐出した時点で、吐出を停止すべく閉止バルブ２０が供給配管５５の流路を閉止する。このときには、図６に示すように、制御部９０の制御によりサーボモータ４８が弁体４０を前進させる。第１実施形態では、シリンダ３０の側面と弁体４０との間に隙間が存在しているため、弁体４０が流路端面に当接しない限り、入側開口３３と出側開口３６とを完全に遮断することはできない。しかし、弁体４０が出側開口３６の形成位置を超えて前進する過程で、弁体４０の移動にともなって出側開口３６に負圧が作用する。その結果、シリンダ３０の出側開口３６から塗布ノズル１１の吐出口１１ａに至るまでの流路に存在している塗布液が矢印ＡＲ６に示す如くシリンダ３０に向けて吸引されることとなり、塗布ノズル１１からの高粘度の塗布液の吐出が瞬間的に停止される。これにより、塗布ノズル１１からの塗布液の吐出終了を明確に区切ることができる。なお、シリンダ３０の側面と弁体４０との間の隙間の大きさは、弁体４０の移動にともなって出側開口３６に負圧が作用する適宜の値とすれば良い。
【００４０】
但し、第１実施形態においては、シリンダ３０の側面と弁体４０との間に隙間が存在しているため、弁体４０の前進を途中で停止（例えば、図６に示す位置にて停止）した場合には、入側開口３３から送給された塗布液が当該隙間から弁体４０を超えて流れ出て出側開口３６から塗布ノズル１１へと向かうこととなる。そうすると、塗布ノズル１１からは瞬間的に塗布液吐出が停止した後、再び少量の塗布液が吐出されることとなる。このため、第１実施形態では、図７に示すように、入側開口３３が形成された流路端面に弁体４０が当接する位置にまでサーボモータ４８が弁体４０を前進させる。弁体４０が流路端面に当接して入側開口３３を閉塞することにより、入側開口３３と出側開口３６とが完全に遮断され、供給配管５５の流路が閉止されて塗布ノズル１１からの塗布液の吐出が定常的に停止される。なお、弁体４０が流路端面に当接するまで前進することによって出側開口３６から吸引された塗布液が図７に示す如くシリンダ３０内に溜まることとなる。
【００４１】
塗布ノズル１１からの塗布液吐出を停止しているときにもポンプ５１による塗布液送給は継続して行われている。このため、閉止バルブ２０が閉じているときには、制御部９０の制御によって循環配管５６の循環バルブ５７が開かれる。循環バルブ５７が開かれることによって、ポンプ５１から送給された塗布液は循環配管５６を経由してタンク５０へと還流される。
【００４２】
塗布ノズル１１からの塗布液の吐出を停止して一定時間が経過した後、塗布液吐出を再開すべく閉止バルブ２０が供給配管５５の流路を開く。このときには、図８に示すように、制御部９０の制御によりサーボモータ４８が弁体４０を後退させる。また、循環配管５６の循環バルブ５７は閉止される。弁体４０が後退することにより、吐出停止時にシリンダ３０内から塗布ノズル１１に至る流路に残留していた塗布液が塗布ノズル１１に向けて押し出され、吐出口１１ａから直ちに高粘度の塗布液が吐出される。これにより、塗布ノズル１１からの塗布液の吐出開始を明確に区切ることができる。そして、弁体４０が出側開口３６の形成された範囲内に後退することにより、図５の状態に戻り、入側開口３３と出側開口３６とが完全に連通されて供給配管５５の流路が開かれ、ポンプ５１から送給された塗布液がシリンダ３０内を通過して塗布ノズル１１から吐出される。以降、上述した図５から図８に示した手順が繰り返されて塗布ノズル１１からの塗布液吐出が断続され、基材５に対する塗布液の間欠塗工が進行される。
【００４３】
以上のようにして塗布処理部１０にて基材５の上に塗布された塗布液には、基材５が搬送機構８０によって予熱部６０、乾燥部６５、アニール部７０および冷却部７５に順に搬送されることにより乾燥処理が施される。そして、乾燥後の塗布膜が形成された基材５は巻き取りローラ８２によって巻き取られる。
【００４４】
第１実施形態の塗布処理部１０においては、閉止バルブ２０の弁体４０の移動方向と垂直なシリンダ３０の流路端面に入側開口３３を形成するとともに、その移動方向と平行なシリンダ３０の側面に出側開口３６を形成している。そして、閉止バルブ２０の閉止時には出側開口３６が形成された流路端面に弁体４０が接触するとともに、閉止時以外ではシリンダ３０の流路端面および側面のいずれとも弁体４０が非接触である。かかる構成の閉止バルブ２０にて、塗布ノズル１１からの塗布液の吐出を停止すべく弁体４０がシリンダ３０内にて前進すると、弁体４０が流路端面に当接して入側開口３３を閉塞するに至る過程で出側開口３６に負圧が作用する。これにより、シリンダ３０の出側開口３６から塗布ノズル１１の吐出口１１ａに至るまでの流路に存在している塗布液がシリンダ３０に向けて吸引されるといういわゆるサックバックが行われることとなる。すなわち、供給配管５５を開閉する閉止バルブ２０にサックバック機構を内蔵させていることとなり、供給配管５５の流路を閉止すると同時にサックバックを行うことができる。このため、閉止バルブ２０とサックバック機構とを個別に制御する必要が無く、制御部９０の制御を簡易なものとすることができる。
【００４５】
塗布処理部１０は、基材５に対して高粘度の塗布液を塗布するため、吐出停止時に単に供給配管５５の流路を閉止するだけでは塗布ノズル１１からの塗布液の吐出終了が不明確となる。このため、高粘度の塗布液を塗布する場合には、吐出停止時にサックバックが必須となる。特に、第１実施形態のように、高粘度の塗布液の間欠塗工を行う場合には、サックバック機構が無ければ、塗布液の吐出開始および吐出終了の双方が不明確となる。第１実施形態の塗布処理部１０は、閉止バルブ２０にサックバック機構を持たせているため、１Ｐａ・ｓ以上の高粘度の塗布液の間欠塗工を行ったとしても、塗布ノズル１１からの塗布液の吐出開始および終了を明確に区切ることができる。
【００４６】
また、閉止バルブ２０にサックバック機構を内蔵させることにより、供給配管５５から分岐配管を設けてそれに別途のサックバック機構を設けることが不要となる。このため、塗布処理部１０の全体構成を簡素な構造とすることができる。サックバック専用の分岐配管およびサックバック機構が不要となれば、供給配管５５の長さを短くすることができ、配管洗浄を容易にすることができる。さらに、配管洗浄の際に、塗布液の消費を最小限に抑制することができる。
【００４７】
また、第１実施形態の塗布処理部１０においては、サーボモータ４８によって弁体４０をシリンダ３０内にて往復移動させている。サーボモータ４８は、シリンダ３０内における弁体４０の移動速度および位置を制御可能である。このため、吐出停止時にサーボモータ４８が弁体４０の前進移動速度を制御することによって、出側開口３６に作用する負圧の大きさを任意に調整することができる。また、吐出を再開するときにサーボモータ４８が弁体４０の後退移動速度を制御することによって、塗布ノズル１１からの塗布液の吐出流量を調整することができる。
【００４８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態における塗布膜形成システムの全体構成（図１）および塗布処理部の構成（図２）は第１実施形態と同じである。第２実施形態が第１実施形態と相違するのは、閉止バルブの内部構造である。
【００４９】
図９は、第２実施形態における閉止バルブ２０ａの要部の内部構造を示す図である。図９から図１１において、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。第１実施形態では、シリンダ３０の側面の内壁と弁体４０との間に隙間が形成されていたが、第２実施形態ではその隙間がシールされている。第２実施形態においても、シリンダ３０の内部に弁体４０を備えて構成されている。シリンダ３０は中空の円筒形状を有しており、弁体４０は円板形状を有している。第２実施形態においても、弁体４０の直径はシリンダ３０の内径よりも若干小さい。但し、円板形状の弁体４０の側部端面と円筒形状のシリンダ３０の側面内壁との間に挟み込まれるようにして円環形状のシール部材４１が設けられている。シール部材４１は弁体４０の側部端面に固設されている。
【００５０】
円筒形状のシリンダ３０の中心軸に沿ってピストン４５が設けられており、ピストン４５の先端に弁体４０が固設されている。シリンダ３０とピストン４５との間は、シール部材によってシールされている。ピストン４５はサーボモータ４８によってシリンダ３０の中心軸に沿って駆動される。サーボモータ４８の駆動により、弁体４０はシリンダ３０内にて図９の矢印ＡＲ９にて示すようにシリンダ３０の中心軸と平行な方向に沿って往復移動する。このとき、シール部材４１も弁体４０とともに往復移動し、シリンダ３０の側面内壁に対して摺動する。また、サーボモータ４８は、シリンダ３０内における弁体４０の移動速度および位置を制御可能である。
【００５１】
第１実施形態と同様に、弁体４０の移動方向（矢印ＡＲ９の方向）と垂直なシリンダ３０の流路端面には入側開口３３が形成されている。また、弁体４０の移動方向と平行なシリンダ３０の側面には出側開口３６が形成されている。シリンダ３０の入側開口３３および出側開口３６には供給配管５５が接続されている。入側開口３３は供給配管５５を介してポンプ５１と連通され、出側開口３６は供給配管５５を介して塗布ノズル１１と連通されている。
【００５２】
第２実施形態の閉止バルブ２０ａにおいては、シリンダ３０の側面内壁と弁体４０との間がシール部材４１によってシールされているため、弁体４０が出側開口３６の形成位置を超えて前進するだけで入側開口３３と出側開口３６とが遮断されて供給配管５５の流路が閉止される。この状態においては、ポンプ５１から塗布ノズル１１への塗布液の供給が遮断される。一方、弁体４０が出側開口３６の形成された範囲内まで後退しているときには、入側開口３３と出側開口３６とが連通され、供給配管５５の流路が開かれる。この状態においては、ポンプ５１から塗布ノズル１１に塗布液が供給され、吐出口１１ａから塗布液が吐出される。
【００５３】
次に、第２実施形態の塗布処理部１０における塗布液の塗布処理動作について図１０および図１１を参照しつつ説明する。第２実施形態においても、塗布処理部１０は、搬送機構８０によって搬送される長尺の基材５に対して電極材料の塗布液を断続的に塗布する。すなわち、塗布処理部１０は、バックアップローラ１２に押圧支持された状態で一定速度で走行する基材５の表面に、塗布ノズル１１から塗布液を一定時間だけ吐出した後に、一定時間は吐出を停止することを繰り返す間欠塗工を行う。
【００５４】
塗布ノズル１１から塗布液を吐出しているか否かに関わらず、ポンプ５１はタンク５０に貯留されている電極材料の塗布液を供給配管５５に送出し続けている。ポンプ５１によって塗布液を供給配管５５に送出し続けつつ、閉止バルブ２０ａによって供給配管５５の流路を開閉することにより、塗布ノズル１１からの塗布液の吐出を断続する。図１０は、供給配管５５の流路が開かれてポンプ５１から塗布ノズル１１に塗布液が送給されているときの閉止バルブ２０ａを示す。
【００５５】
サーボモータ４８の駆動によって弁体４０が出側開口３６の形成された範囲内にあるときには、図１０に示すように、シリンダ３０の入側開口３３と出側開口３６とが連通している。このときには、供給配管５５を介して送給された塗布液は、入側開口３３からシリンダ３０内に流入して出側開口３６から供給配管５５へと流出し、塗布ノズル１１にまで到達する。塗布ノズル１１に到達した塗布液は、吐出口１１ａから基材５の表面に吐出されて塗布処理が行われる。
【００５６】
塗布ノズル１１から塗布液を一定時間吐出した時点で、吐出を停止すべく閉止バルブ２０ａが供給配管５５の流路を閉止する。このときには、図１１に示すように、制御部９０の制御によりサーボモータ４８が弁体４０を前進させる。第２実施形態では、シリンダ３０の側面と弁体４０との間がシールされているため、弁体４０が出側開口３６の形成位置を超えて前進した時点で、入側開口３３と出側開口３６とを完全に遮断することができる。
【００５７】
また、第１実施形態と同様に、弁体４０が出側開口３６の形成位置を超えて前進する過程で、弁体４０の移動にともなって出側開口３６に負圧が作用する。その結果、シリンダ３０の出側開口３６から塗布ノズル１１の吐出口１１ａに至るまでの流路に存在している塗布液が矢印ＡＲ１１に示す如くシリンダ３０に向けて吸引されることとなり、塗布ノズル１１からの高粘度の塗布液の吐出が瞬間的に停止される。これにより、塗布ノズル１１からの塗布液の吐出終了を明確に区切ることができる。そして、第２実施形態においては、弁体４０が出側開口３６の形成位置を超えて前進するだけで入側開口３３と出側開口３６とが完全に遮断され、供給配管５５の流路が閉止されて塗布ノズル１１からの塗布液の吐出が定常的に停止される。すなわち、第２実施形態では、弁体４０を流路端面に当接するまで前進させなくても塗布ノズル１１からの塗布液の吐出を定常的に停止することができる。なお、弁体４０が出側開口３６の形成位置を超えて前進することによって出側開口３６から吸引された塗布液はシリンダ３０内に溜まることとなる。
【００５８】
塗布ノズル１１からの塗布液吐出を停止しているときにもポンプ５１による塗布液送給は継続して行われている。このため、閉止バルブ２０ａが閉じているときには、制御部９０の制御によって循環配管５６の循環バルブ５７が開かれる。循環バルブ５７が開かれることによって、ポンプ５１から送給された塗布液は循環配管５６を経由してタンク５０へと還流される。
【００５９】
塗布ノズル１１からの塗布液の吐出を停止して一定時間が経過した後、塗布液吐出を再開すべく閉止バルブ２０ａが供給配管５５の流路を開く。このときには、制御部９０の制御によりサーボモータ４８が弁体４０を出側開口３６の形成された範囲内まで後退させる。また、循環配管５６の循環バルブ５７は閉止される。弁体４０が後退することにより、吐出停止時にシリンダ３０内から塗布ノズル１１に至る流路に残留していた塗布液が塗布ノズル１１に向けて押し出され、吐出口１１ａから直ちに高粘度の塗布液が吐出される。これにより、塗布ノズル１１からの塗布液の吐出開始を明確に区切ることができる。そして、弁体４０が出側開口３６の形成された範囲内まで後退することにより、図１０の状態に戻り、入側開口３３と出側開口３６とが完全に連通されて供給配管５５の流路が開かれ、ポンプ５１から送給された塗布液がシリンダ３０内を通過して塗布ノズル１１から吐出される。以降、上述した図１０および図１１の手順が繰り返されて塗布ノズル１１からの塗布液吐出が断続され、基材５に対する塗布液の間欠塗工が進行される。
【００６０】
以上のようにして塗布処理部１０にて基材５の上に塗布された塗布液には、基材５が搬送機構８０によって予熱部６０、乾燥部６５、アニール部７０および冷却部７５に順に搬送されることにより乾燥処理が施される。そして、乾燥後の塗布膜が形成された基材５は巻き取りローラ８２によって巻き取られる。
【００６１】
第２実施形態の塗布処理部１０においては、閉止バルブ２０ａの弁体４０の移動方向と垂直なシリンダ３０の流路端面に入側開口３３を形成するとともに、その移動方向と平行なシリンダ３０の側面に出側開口３６を形成している。そして、閉止バルブ２０ａの開閉にかかわらず、弁体４０がシリンダ３０の側面とシール部材４１を介して常時接触している。かかる構成の閉止バルブ２０ａにて、塗布ノズル１１からの塗布液の吐出を停止すべく弁体４０がシリンダ３０内にて出側開口３６の形成位置を超えて前進すると、入側開口３３と出側開口３６とが完全に遮断されて供給配管５５の流路が閉止されるとともに、出側開口３６に負圧が作用する。これにより、シリンダ３０の出側開口３６から塗布ノズル１１の吐出口１１ａに至るまでの流路に存在している塗布液がシリンダ３０に向けて吸引されるというサックバックが行われることとなる。すなわち、供給配管５５を開閉する閉止バルブ２０ａにサックバック機構を内蔵させていることとなり、供給配管５５の流路を閉止すると同時にサックバックを行うことができる。このため、閉止バルブ２０とサックバック機構とを個別に制御する必要が無く、制御部９０の制御を簡易なものとすることができる。
【００６２】
その結果、第２実施形態の塗布処理部１０も、第１実施形態と同様に、閉止バルブ２０ａにサックバック機構を持たせているため、１Ｐａ・ｓ以上の高粘度の塗布液の間欠塗工を行ったとしても、塗布ノズル１１からの塗布液の吐出開始および終了を明確に区切ることができる。
【００６３】
また、閉止バルブ２０ａにサックバック機構を内蔵させることにより、供給配管５５から分岐配管を設けてそれに別途のサックバック機構を設けることが不要となる。このため、塗布処理部１０の全体構成を簡素な構造とすることができる。サックバック専用の分岐配管およびサックバック機構が不要となれば、供給配管５５の長さを短くすることができ、配管洗浄を容易にすることができる。さらに、配管洗浄の際に、塗布液の消費を最小限に抑制することができる。
【００６４】
また、第２実施形態の塗布処理部１０においても、サーボモータ４８によって弁体４０をシリンダ３０内にて往復移動させている。サーボモータ４８は、シリンダ３０内における弁体４０の移動速度および位置を制御可能である。このため、吐出停止時にサーボモータ４８が弁体４０の前進停止位置を制御することによって、出側開口３６から吸引する塗布液の量（サックバック量）を調整することができる。また、第１実施形態と同じく、吐出停止時にサーボモータ４８が弁体４０の前進移動速度を制御することによって、出側開口３６に作用する負圧の大きさを任意に調整することができる。さらに、吐出を再開するときにサーボモータ４８が弁体４０の後退移動速度を制御することによって、塗布ノズル１１からの塗布液の吐出流量を調整することができる。
【００６５】
＜変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は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、第１実施形態においては、シリンダ３０の流路端面に入側開口３３を形成するとともに、側面に出側開口３６を形成していたが、これに限定されるものではなく、例えば出側開口３６を流路端面と対向するシリンダ３０の端面に形成するようにしても良い。このようにしても、第１実施形態のように、シリンダ３０の側面と弁体４０との間に隙間が形成されている場合には、第１実施形態と概ね同様の動作を行うことができる。すなわち、閉止バルブ２０が閉止するようにサーボモータ４８が弁体４０を移動させたときに、出側開口３６に負圧が発生する位置に出側開口３６および入側開口３３を設ける構成であれば良い。
【００６６】
また、上記各実施形態においては、弁体４０の駆動をサーボモータ４８によって行うようにしていたが、これに限定されるものではなく、例えばエアシリンダなどによって弁体４０を駆動させるようにしても良い。もっとも、サーボモータ４８は、シリンダ３０内における弁体４０の移動速度および位置を制御可能であるため、サックバックの強さおよびサックバック量を調整するためには好適である。
【００６７】
また、上記各実施形態においては、弁体４０を円板形状としていたが、弁体４０の形状を逆円錐台形状としても良い。逆円錐台の底面の大きさは入側開口３３よりも小さい。このような逆円錐台形状の弁体４０を用いると、弁体４０が前進して入側開口３３を閉塞する際に双方が線接触となるため、シール性を高めることができる。
【００６８】
また、上記各実施形態においては、基材５に対して塗布液の間欠塗工を行うようにしていたが、これに代えて、塗布液を基材５に対して連続して吐出する連続塗工を行うようにしても良い。塗布液の連続塗工を行う場合であっても、本発明に係る技術を用いることにより、塗布液の吐出開始および終了を明確に区切ることができる。
【００６９】
また、塗布ノズル１１は１本のスリット状の吐出口１１ａを有するスリットノズルに限定されるものではなく、複数本のスリットを有するものであっても良いし、略円形の吐出口から塗布液を吐出するノズルであっても良い。
【００７０】
また、本発明に係る技術を用いて塗布処理を行う対象となる塗布液はリチウムイオン二次電池の電極材料に限定されるものではなく、例えば太陽電池材料（電極材、封止材）の塗布液または電子材料の絶縁膜や保護膜の塗布液であっても良い。比較的粘度の高い塗布液を基材に塗布するのに本発明に係る技術を好適に適用することができる。よって、顔料や接着剤の塗布液を塗布するのに、本発明に係る技術を用いるようにしても良い。
【符号の説明】
【００７１】
１  塗布膜形成システム
５  基材
１０  塗布処理部
１１  塗布ノズル
１１ａ  吐出口
１２  バックアップローラ
２０，２０ａ  閉止バルブ
３０  シリンダ
３３  入側開口
３６  出側開口
４０  弁体
４１  シール部材
４５  ピストン
４８  サーボモータ
５０  タンク
５１  ポンプ
５５  供給配管
５６  循環配管
５７  循環バルブ
６０  予熱部
６５  乾燥部
７０  アニール部
７５  冷却部
８０  搬送機構
９０  制御部
【図１】
2012179540.tif 000003
【図２】
2012179540.tif 000004
【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】
2012179540.tif 000009
【図８】
2012179540.tif 000010
【図９】
2012179540.tif 000011
【図１０】
2012179540.tif 000012
【図１１】
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