(57)【要約】【課題】高粘度の液体であっても、液体の吐出終了時および再開時における吐出量の変動を抑え、安定した間欠吐出を行う。【解決手段】スリット状に開口する吐出口１６１から液体を吐出するノズル１６と、ノズルに液体を圧送する液体供給手段１３と、ノズルに加圧された気体を供給する気体供給手段１７と、気体供給手段からノズルへの気体の注入および停止を制御する制御手段１９とを備え、ノズルには、吐出口と連通し液体供給手段からの液体を吐出口に向けて流通させる液体流路１６２と、気体供給手段からの気体を受け入れ、液体流路に開口する気体注入口と連通する気体流路１６５とが設けられ、制御手段は、気体流路から気体を液体流路に流入させて、液体流路内の液体の流通方向において気体注入口よりも上流側の液体と下流側の液体とを気体により分離させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリット状に開口する吐出口からペースト状の液体を吐出するノズルと、
前記ノズルに前記液体を圧送する液体供給手段と、
前記ノズルに加圧された気体を供給する気体供給手段と、
前記気体供給手段から前記ノズルへの前記気体の注入および停止を制御する制御手段と
を備え、
前記ノズルには、前記吐出口と連通し、前記液体供給手段から供給される前記液体を受け入れて前記吐出口に向けて流通させる液体流路と、前記気体供給手段から供給される前記気体を一方端から受け入れ、他方端が前記液体流路に開口する気体注入口と連通する気体流路とが設けられ、
前記制御手段は、前記気体流路から前記気体を前記液体流路に流入させて、前記液体流路内の前記液体の流通方向において前記気体注入口よりも上流側の前記液体と、前記流通方向において前記気体注入口よりも下流側の前記液体とを前記気体により分離させる吐出装置。
【請求項２】
前記気体注入口の配設位置近傍において前記液体流路が前記吐出口の開口長手方向と平行な方向を長手方向とする帯状の断面形状を有し、前記気体注入口が、前記吐出口の開口長手方向と平行な方向を長手方向とする帯状の開口を有する請求項１に記載の吐出装置。
【請求項３】
前記気体供給手段から前記ノズルに至る前記気体の流通経路内の前記気体に、前記液体流路内の液体の圧力よりも高い圧力が印加されており、
前記制御手段は、前記流通経路に設けられて該流通経路の開成と閉塞とを切り替える開閉部を有し、前記流通経路を開成して前記気体を前記液体流路に流入させる請求項１または２に記載の吐出装置。
【請求項４】
前記液体供給手段が一定の圧力で前記液体を前記ノズルに圧送する間に、前記制御手段が少なくとも１回、前記液体流路への前記気体の流入を行わせる請求項１ないし３のいずれかに記載の吐出装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記液体流路に流入させる前記気体の量により前記吐出口から前記液体が吐出されない停止期間の長さを制御する請求項４に記載の吐出装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記気体の圧力の大きさと該圧力の前記気体への印加時間とにより前記気体の量を制御する請求項５に記載の吐出装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の吐出装置と、
前記吐出装置により吐出される前記液体が塗布される被塗布体を、前記ノズルの前記吐出口に対向配置して所定の搬送方向に搬送する搬送手段と
を備える塗布装置。
【請求項８】
スリット状に開口する吐出口を有するノズルからペースト状の液体を吐出する吐出方法において、
液体供給手段から前記ノズルに前記液体を圧送する工程と、
圧送された前記液体を前記吐出口から吐出する工程と、
前記ノズル内の前記液体の流路に加圧された気体を注入して前記流路内の前記液体を前記気体により分断し前記吐出口からの前記液体の吐出を停止させる工程と
を備える吐出方法。
【請求項９】
前記気体が注入された後、前記液体供給手段から前記ノズルへ前記液体を圧送することで前記流路内の前記気体を前記吐出口に向けて搬送し、
前記気体が前記吐出口から排出された後、前記吐出口から前記液体を吐出する工程を備える請求項８に記載の吐出方法。
【請求項１０】
前記流路に注入する前記気体の量により前記吐出口から前記液体が吐出されない停止期間の長さを制御する請求項８または９に記載の吐出方法。
【請求項１１】
前記気体の圧力の大きさと該圧力の前記気体への印加時間とにより前記気体の量を制御する請求項１０に記載の吐出方法。
【請求項１２】
請求項８ないし１１のいずれかに記載の吐出方法により、前記ノズルの前記吐出口から前記液体を吐出させる工程と、
被塗布体を前記吐出口に近接させて配置し、前記吐出口に対し相対的に前記被塗布体を所定の搬送方向に搬送しながら、前記吐出口から吐出される前記液体を前記被塗布体の表面に塗布する工程と
を備える塗布方法。
【請求項１３】
集電体の表面に活物質層が形成された構造の電池用電極を製造する電極製造方法において、
請求項１２に記載の塗布方法により、前記被塗布体としての前記集電体の表面に、活物質を含む前記液体を塗布して前記活物質層を形成する電極製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高粘度の液体をノズルから吐出させる吐出装置および吐出方法に関するものであり、特に吐出を断続的に行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばリチウムイオン二次電池などの化学電池の製造技術においては、集電体層や活物質層などの機能層を塗布により形成する方法が考案されている。例えば、機能層の材料を含む液体をダイヘッドやノズルから吐出させてシート状の基材の表面に塗布する方法が知られている。このような材料を含む液体は比較的高粘度であり、高い圧力が加えられることで液体がノズル等から押し出される。そのため、吐出開始時および吐出終了時において吐出量が不安定になりやすく、塗布層の始端および終端においてその断面形状や厚みが不均一となることがある。
【０００３】
この問題を考慮した従来技術として、例えば特許文献１や特許文献２に記載されたものがある。これらの従来技術では、吐出の終了時に配管内を負圧にすることで、配管に残留する液体を排出用の経路に吸引（サックバック）し、吐出終了時の液切れを良くして塗布層終端の乱れを防止しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２１９４００号公報
【特許文献２】特開２０１１−１５２５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
サックバックによる液切れ改善の効果を得るためには、配管内の液体に印加される圧力が短時間で急激に低下することが必要である。上記特許文献には液体の粘度について明示がないが、液体が特に高粘度（例えばせん断速度１０ｓ-1において１０Ｐａ・ｓ以上）で流動性が低い場合、このような負圧による吸引では配管内の圧力が短時間で十分に低下せず、液体を素早く吸引することができないことがある。その結果、吐出終了時およびその再開時において吐出量が変動し、安定した吐出を行えないという問題が生じ得る。特に、吐出の実行および停止を交互に周期的に実行する間欠吐出を行う場合、このような問題が顕著となる。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、高粘度の液体であっても、液体の吐出終了時および再開時における吐出量の変動を抑え、安定した間欠吐出を行う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、スリット状に開口する吐出口からペースト状の液体を吐出するノズルと、前記ノズルに前記液体を圧送する液体供給手段と、前記ノズルに加圧された気体を供給する気体供給手段と、前記気体供給手段から前記ノズルへの前記気体の注入および停止を制御する制御手段とを備え、前記ノズルには、前記吐出口と連通し、前記液体供給手段から供給される前記液体を受け入れて前記吐出口に向けて流通させる液体流路と、前記気体供給手段から供給される前記気体を一方端から受け入れ、他方端が前記液体流路に開口する気体注入口と連通する気体流路とが設けられ、前記制御手段は、前記気体流路から前記気体を前記液体流路に流入させて、前記液体流路内の前記液体の流通方向において前記気体注入口よりも上流側の前記液体と、前記流通方向において前記気体注入口よりも下流側の前記液体とを前記気体により分離させる。
【０００８】
また、この発明にかかる吐出方法は、スリット状に開口する吐出口を有するノズルからペースト状の液体を吐出する吐出方法であって、上記目的を達成するため、液体供給手段から前記ノズルに前記液体を圧送する工程と、圧送された前記液体を前記吐出口から吐出する工程と、前記ノズル内の前記液体の流路に加圧された気体を注入して前記流路内の前記液体を前記気体により分断し前記吐出口からの前記液体の吐出を停止させる工程とを備える。
【０００９】
このように構成された発明では、ノズル内の液体流路に流通する液体に加圧気体が強制的に注入される。比較的流動性の低いペースト状液体では、気体は気泡となって液中に入り込んだり液体を飛散させるのではなく、液体を押しのけるようにして液体流路中に気体で占められた空間を形成する。そのため、液体流路中の連続した液体の流れが気体により分断される。分断された液体のうち液体の流通方向における下流側、つまり吐出口側の液体は、より気圧の低い外部空間へ向けて吐出口から押し出される。このとき加圧気体も外部空間に解放されることで、液体流路内の圧力が急激に低下する。
【００１０】
本発明では、加圧気体により液体流路内で予め液体が分断され、そのうち吐出口側の液体の後端が吐出口から吐出されるまでは液体に圧力が印加された状態が維持される一方、液体の吐出が停止した後液体流路内の圧力が急激に低下する。そのため、吐出される液体の終端部における吐出量の変動を抑制し、しかも確実に吐出を停止させることができる。
【００１１】
一方、流通方向の上流側においても、流路内に残存する液体と先行する液体との間が分断されており、しかも残存液体には一定の圧力が印加されている。そして、気体が吐出口から排出された後、上流側から圧送されてくる液体は吐出口に到達し吐出口から吐出される。そのため、先の吐出が停止してから新たに吐出が開始されるまでの中断時間を短くすることが可能である。また、気体が吐出口から排出された後に吐出口から吐出される液体は、その当初から吐出量が安定したものとなる。
【００１２】
このように、本発明は、液体の吐出終了時および再開時における吐出量の変動を抑え、間欠吐出における液切れを良好にして安定した吐出を行うことができる。特に、従来技術におけるサックバック法によっては液切れを改善することの難しい高粘度の液体を扱う場合において、本発明は優れた効果を奏するものである。また、サックバック法では配管またはノズルから除去された液体は廃棄されるが、本発明では液体を廃棄する必要がないので、材料を無駄なく効率的に利用するという点においても有効である。
【００１３】
また、この発明にかかる塗布装置は、上記した吐出装置と、前記吐出装置により吐出される前記液体が塗布される被塗布体を、前記ノズルの前記吐出口に対向配置して所定の搬送方向に搬送する搬送手段とを備えている。
【００１４】
また、この発明にかかる塗布方法は、上記した吐出方法により、前記ノズルの前記吐出口から前記液体を吐出させる工程と、被塗布体を前記吐出口に近接させて配置し、前記吐出口に対し相対的に前記被塗布体を所定の搬送方向に搬送しながら、前記吐出口から吐出される前記液体を前記被塗布体の表面に塗布する工程とを備えている。
【００１５】
このように構成された発明では、上記のように吐出終了時および再開時における吐出量の変動が抑えられて安定的に液体が吐出され、被塗布体に塗布される。そのため、厚さが均一で端部の乱れのない塗布層を得ることができる。
【００１６】
また、この発明にかかる電極製造方法は、集電体の表面に活物質層が形成された構造の電池用電極を製造する電極製造方法であって、上記の塗布方法により、前記被塗布体としての前記集電体の表面に、活物質を含む前記液体を塗布して前記活物質層を形成する。このように構成された発明では、厚さが均一で端部の乱れのない活物質層を集電体の表面に形成することができる。そのため、特性の安定した電池用電極およびそれを用いた電池を効率的に製造することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ノズルから吐出される液体をノズル内に注入した加圧気体によって液体流路内で分断する。分断された液体が吐出口から押し出された後、気体が外部空間に解放されることで液体流路内の圧力を急激に低下させることができる。そのため、液体の吐出終了時および再開時における吐出量の変動を抑え、間欠吐出における液切れを良好にして安定した吐出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を適用した電極製造装置の一実施形態を示す図である。
【図２】塗布ノズルの内部構造を示す図である。
【図３】塗布動作の進行過程における各段階を示す第１の図である。
【図４】塗布動作の進行過程における各段階を示す第２の図である。
【図５】ノズル内圧の変化を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明をリチウムイオン二次電池用の電極製造装置に適用した実施形態について説明する。図１は本発明を適用した電極製造装置の一実施形態を示す図である。より具体的には、図１（ａ）はこの電極製造装置の概略構成例を示す図である。また、図１（ｂ）はこの電極製造装置が製造する電池用電極の構成例を示す図である。
【００２０】
この電極製造装置１は、例えばリチウムイオン二次電池の電極として用いられる電池用電極の製造プロセスの動作主体となる製造ユニット１０と、これを制御する制御ユニット２０とを備えている。電極製造装置１は、完成後の電池において集電体として機能する金属製のシートＳを基材として、その表面に活物質材料を塗布して活物質層を形成することで、集電体と活物質とが積層された電池用電極を製造するための装置である。なお、シートＳとしては単体の金属箔または薄板でもよいが、キャリアとしての例えば樹脂製シートに金属箔を貼り合わせたものや化学的に金属を析出させたものなどを好適に用いることができる。
【００２１】
以後の説明のために、図１に示すようにＸＹＺ座標軸を設定する。ここでＸＹ平面が水平面であり、Ｚ軸は鉛直軸と一致する。Ｚ軸における正方向は鉛直上向き方向である。
【００２２】
製造ユニット１０は、ロール状に巻回された活物質形成前のシートＳを保持するとともにシートＳを一定速度で送り出す供給ローラ１１と、活物質層が形成された後のシートＳを巻き取る巻き取りローラ１２とを備えている。シートＳはこれらのローラに掛け渡されており、ローラ１２が矢印方向Ｄｒに回転するのに伴って矢印方向Ｄｓに一定速度で搬送される。図１の例では、供給ローラ１１および巻き取りローラ１２はそれぞれＸ軸と平行な回転軸を有しており、制御ユニットの搬送制御部２２からの駆動信号に応じてローラ１１，１２が回転することで、シートＳはＹ軸に平行な方向に搬送される。すなわち、この例ではシートＳの搬送方向ＤｓはＹ方向である。搬送制御部２２は、適宜の制御指令をローラ１１，１２に与えて、シートＳを搬送させる。
【００２３】
製造ユニット１０は、上記のようにして搬送されるシートＳの上面に活物質を塗布するための構成として、活物質を含む塗布液を貯留するタンク１３、該タンク１３から塗布液を送通させるための配管１４、該配管１４の途中に設けられてタンク１３から供給される塗布液を配管１４に送出するポンプ１５および塗布液を吐出してシートＳの上面に塗布する塗布ノズル１６を備えている。
【００２４】
タンク１３は内部に貯留空間を有し、該貯留空間に、活物質を含むペースト状の塗布液を貯留する。タンク１３から塗布ノズル１６に至る配管１４の途中に設けられたポンプ１５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１５の動作は制御ユニット２０のポンプ制御部２１により制御されており、ポンプ制御部２１がポンプ１５を制御して配管１４における塗布液の流量を調節する。なお、この電極製造装置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１０Ｐａ・ｓないし３００Ｐａ・ｓ程度である。ポンプ１５により、塗布液は例えば数百ｋＰａ程度に加圧され塗布ノズル１６に向けて送出される。
【００２５】
塗布ノズル１６は、搬送方向Ｄｓに搬送されるシートＳの上面に対向するように配置されている。塗布ノズル１６の下部には配管１４と連通する吐出口１６１が設けられており、タンク１３から配管１４を介して圧送されてくる塗布液が吐出口１６１から連続的に吐出されてシートＳの表面（上面）に塗布される。吐出される塗布液を受けながらシートＳが搬送方向Ｄｓに搬送されることで、搬送方向Ｄｓに沿って連続的に延びる塗布液による塗布層がシートＳ上に形成される。
【００２６】
図１（ｂ）に示すように、この電極製造装置１により塗布される塗布層Ｐは、シートＳの長手方向（搬送方向Ｄｓ）に直交する幅方向においてシートＳ表面の大部分を連続的に覆い、また長手方向には所定長さごとに少しの間隔を空けて断続的にシートＳ表面を覆う。後述するように、このような構造を有する塗布層は、幅方向に長く延びるスリット状に開口する吐出口から間欠的に塗布液を吐出させることにより形成される。
【００２７】
シートＳの表面に塗布層Ｐが形成された構造体は、集電体表面に厚さが均一な活物質層が形成されたものであり、化学電池用の電極として機能するものである。巻き取りローラ１２に巻き取られた構造体に対し、他の機能層の積層、熱処理、裁断および容器への封入などの後工程が実施されて、例えばリチウムイオン二次電池のような化学電池が製造される。シートＳおよび塗布液の組成を適宜に選択することで、各種の化学電池を製造することが可能である。
【００２８】
製造ユニット１０はさらに、塗布ノズル１６に後述する加圧気体を注入するための構成を有している。すなわち、製造ユニット１０には、加圧気体を出力する加圧気体供給部１７と、加圧気体供給部１７から塗布ノズル１６に至る配管１８と、配管１８の途中に設けられて加圧気体供給部１７から塗布ノズル１６に至る気体の流路を開閉するバルブ１９とが設けられている。バルブ１９は制御ユニット２０のバルブ制御部２３により制御されており、バルブ制御部２３からの制御指令に応じて、配管１８中の流路を開成または閉塞することにより、塗布ノズル１６に加圧気体を注入しまたは該注入を停止する。
【００２９】
加圧気体供給部１７は、塗布ノズル１６内に圧送されてくる塗布液の圧力よりも高い圧力が印加された加圧気体を生成する加圧気体生成部１７１と、加圧気体生成部１７１から供給される気体を受け入れて一定の圧力で送出するレギュレータ１７２とを備えている。気体としては例えば乾燥空気を用いることができるが、例えば窒素ガスのような不活性ガスであることがより望ましい。加圧気体の発生源として例えば工場用力を利用することができる場合、加圧気体生成部１７１を省略することができる。また、加圧気体生成部１７１が所望圧力の気体を出力する圧力制御機能を有する場合、レギュレータ１７２を省略することができる。
【００３０】
バルブ１９には加圧気体供給部１７から供給される気体の圧力が常時印加されているので、該圧力下で高速に開閉が可能で、かつ該圧力を確実に遮断することのできる機構が必要とされる。例えばボールバルブのように、シャッター機構を有し、開時の圧力損失の少ないものをバルブ１９として好適に用いることができる。バルブ１９は、塗布ノズル１６に近接して配置される。すなわち、バルブ１９から塗布ノズル１６に至る配管１８の経路長ができるだけ短いことが好ましい。
【００３１】
図２は塗布ノズルの内部構造を示す図である。より具体的には、図２（ａ）は塗布ノズル１６のＹＺ平面断面図、図２（ｂ）は塗布ノズル１６の外観斜視図である。塗布ノズル１６の下部に、Ｘ方向に沿って細長く延びるスリット状に開口する吐出口１６１が設けられており、吐出口１６１は塗布ノズル１６の筐体内部に設けられた液体流路１６２を介して塗布ノズル１６上部の開口１６３と連通している。開口１６３は、タンク１３から配管１４およびポンプ１５を介して圧送されてくる塗布液を受け入れる液体受入口となっている。
【００３２】
また、塗布ノズル１６の側面には気体受入口１６４が開口しており、配管１８を介して供給される加圧気体が気体受入口１６４に入力される。気体受入口１６４は塗布ノズル１６の筐体内部に設けられた気体流路１６５に連通している。気体流路１６５は塗布ノズル１６の筐体内部において液体流路１６２に合流している。すなわち、液体流路１６２との合流点において、気体流路１６５は液体流路１６２の幅方向（Ｘ方向）いっぱいに広がる開口１６６を有している。後述するように、該開口１６６は液体流路１６２に流通する塗布液に加圧気体を注入する気体注入口としての機能を有する。
【００３３】
液体流路１６２の断面形状は任意であるが、少なくとも気体注入口１６６およびその液体流通方向における下流側、つまり吐出口１６１に近い側では、断面形状が一定であることが好ましい。気体流路１６５側から液体流路１６２を見たときの奥行きが小さく幅が広い扁平な形状であることがより好ましい。図２（ｂ）に示すように吐出口１６１の開口形状と同一の断面形状とすることが望ましい。なお、以下において単に「上流側」または「下流側」というとき、それらの語は、液体受入口１６３から吐出口１６１へ向かう液体流路１６２内における塗布液の流通方向の上流側または下流側を指すものとする。
【００３４】
次に、上記のように構成された電極製造装置１における塗布動作について説明する。前記したように、この電極製造装置１は、シートＳの表面に塗布液を間欠的に塗布することにより、厚さが均一で、シート搬送方向Ｄｓにおいて周期的に断続する塗布層Ｐを形成する。
【００３５】
図３および図４は塗布動作の進行過程における各段階を示す図である。図３（ａ）に示すように、塗布ノズル１６が吐出口１６１をシートＳ表面に対向させた状態に配置され、当初はバルブ１９が閉じられた状態で塗布液がシートＳに塗布される。すなわち、ポンプ１５により液体受入口１６３に注入される塗布液が、塗布ノズル１６の筐体内部の液体流路１６２を流通して下部の吐出口１６１から連続的に吐出される。シートＳが搬送方向Ｄｓに搬送されることにより、シートＳ表面には搬送方向Ｄｓに沿って延びる連続した塗布層Ｐが形成される。バルブ１９が閉じられて気体流路１６５内には気体が封入されているため、塗布液が気体注入口１６６から気体流路１６５に流れ込むことは抑制されている。
【００３６】
図３（ｂ）に示すように、液体受入口１６３への塗布液の注入を継続したまま、所定のタイミングでバルブ１９が開かれる。これにより、気体受入口１６４から気体流路１６５に加圧された気体が注入される。気体の圧力は液体流路１６２を流通する塗布液の圧力よりも高く設定されている。そのため、液体流路１６２中の塗布液を押しのけるように加圧気体が気体注入口１６６から液体流路１６２に注入され、液体流路１６２中に気体で占められた空洞部Ｖが形成される。これにより、液体流路１６２中の塗布液は、気体流路１６５との合流点よりも上流側の部分と下流側の部分とに分断される。
【００３７】
液体流路１６２との合流点において気体注入口１６６の開口は液体流路１６２の幅（Ｘ方向長さ）いっぱいに設けられているため、気体は液体流路１６２の幅方向（Ｘ方向）の全域において液体流路１６２に注入される。したがって、空洞部Ｖよりも上流側の塗布液と下流側の塗布液とは完全に分離された状態となる。また、加圧気体の圧力を塗布液の特定箇所に集中的に印加するために、塗布液の流通方向に沿った気体注入口１６６の開口長さはできるだけ小さいことが好ましい。この実施形態では、図２（ｂ）に示すように、Ｘ方向に細長く延びる帯状の気体注入口１６６が設けられる。
【００３８】
バルブ１９が開かれてから所定時間の経過後、バルブ１９は閉じられる。この間も塗布液の圧送が継続されている。そのため、図３（ｃ）に示すように、空洞部Ｖは塗布液の流れによって下流側、つまり吐出口１６１側に移動してゆく。塗布液が高粘度であるため、塗布液が空洞部Ｖによって分断され、かつ空洞部Ｖに封入された気体の圧力と塗布液に印加される圧力とが平衡した状態が維持されつつ、空洞部Ｖが下流側へ移動する。この間にも、空洞部Ｖよりも下流側の液体流路１６２内に残留する塗布液が順次吐出口１６１から吐出される。塗布液に注入される気体の量は、注入される気体の圧力およびその注入時間（すなわちバルブ１９の開時間）に比例する。したがって同量の気体を注入するために必要な時間は気体の圧力が高いほど短くて済む。また塗布液の流通方向に沿った空洞部Ｖの長さＬｖは、ポンプ１５から塗布液に印加される圧力および注入された気体の量に比例する。
【００３９】
図４（ａ）に示すように、空洞部Ｖが吐出口１６１の近くまで移動してくると、空洞部Ｖよりも下流側で加圧気体の出口を塞ぐ塗布液の量が少なくなる。そのため、気体が膨張して空洞部Ｖの長さＬｖは次第に増加する。そして、図４（ｂ）に示すように、空洞部Ｖよりも下流側の塗布液が全て吐出されたとき、空洞部Ｖを形成する気体が外部空間に解放される。このとき塗布液の吐出が停止され、また液体流路１６２内の圧力が急激に低下する。
【００４０】
このように、液体流路１６２内の塗布液が加圧気体により形成された空洞部Ｖによって分断され、かつ気体が解放される際にノズル内圧が急激に低下する。これにより、吐出口１６１から吐出される塗布液の終端部における液切れが良好となり、吐出量の変動を抑えることができる。そのため、シートＳ表面に形成される塗布層Ｐの終端部においてその厚さが不均一となるのを防止することができる。
【００４１】
ポンプ１５からの塗布液の圧送がさらに継続されることにより、空洞部Ｖよりも上流側にあった塗布液が順次吐出口１６１へ搬送されてくる。気体の解放後には下流側の圧力が低下しているため、塗布液は短時間で吐出口１６１に到達する。そして、図４（ｃ）に示すように、このような塗布液が吐出口１６１から吐出されることで、シートＳへの塗布が再開され、新たな塗布層の形成が開始される。吐出停止前の塗布液とは完全に分離され、また空洞部Ｖの加圧気体からの押圧を受けているため、吐出再開直後においても吐出量の変動は抑制される。したがって新たな塗布層の始端部においても、その厚さが不均一となることが防止される。
【００４２】
シート搬送方向Ｄｓにおいて隣接する塗布層Ｐ間の間隔、つまり塗布層Ｐ間に形成される空隙部の長さＬは、空洞部Ｖが吐出口１６１に到達し気体が解放される直前（例えば図４（ａ）の状態）における空洞部Ｖの長さＬｖに相当する。したがって、気体に印加される圧力およびバルブ１９の開時間によって、空隙部の長さＬを調節することが可能である。
【００４３】
以上のように、この実施形態では、バルブ１９を閉じて気体を注入しない状態で塗布液の吐出を継続することでシートＳ表面に一様な塗布層Ｐを形成することができる一方、一時的にバルブ１９を開き加圧気体を液体流路１６２に注入することで、液体流路１６２中の塗布液を分断して間欠塗布を実現することができる。加圧気体が外部に解放される際にノズル内圧が急激に低下し、これにより塗布液の終端部における液切れを良好にすることができる。したがって膜厚の均一な塗布層を形成することが可能である。一定期間ごとに一時的な加圧気体の注入を複数回繰り返すことで、周期的な間欠塗布を行うことが可能である。
【００４４】
図５はノズル内圧の変化を例示する図である。より具体的には、図５（ａ）は本実施形態におけるノズル内圧の変化を模式的に示す図である。また、図５（ｂ）はサックバックにより間欠吐出を行う従来技術におけるノズル内圧の変化の例であり、図５（ｃ）はこの従来技術により形成される塗布層の問題点を示す図である。ここで、「ノズル内圧」は、塗布ノズル１６の筐体内で液体流路１６２の壁面、特に吐出口１６１近傍の内壁面が塗布液から受ける圧力を意味する。
【００４５】
本実施形態においては、液体流路１６２内の塗布液に加圧気体を注入し、吐出口１６１から外部に解放する。そのため、図５（ａ）に示すように、加圧気体が解放される際、ノズル内圧は塗布液の圧力に相当する高い圧力から大気圧まで短時間で低下する。その後、新たに塗布液が送り込まれることで、元の圧力に回復する。バルブ１９の開時間を適切に制御することにより、ノズル内圧が低下し始めてから回復するまでの時間Ｔ1を例えば数ミリ秒程度とすることができる。このような急激なノズル内圧の変化を与えることで、良好な液切れを実現することができる。
【００４６】
一方、サックバックによる間欠吐出では、図５（ｂ）に示すように、液体流路内の液体を吸引することで実現されるノズル内圧の低下がより緩やかである。特に高粘度の液体を扱う場合、ノズル内圧が低下し始めてから回復するまでの時間Ｔ2は数十ミリ秒程度となり、本実施形態よりも長い時間を要する。このように、ノズル内圧の変化が緩やかである、あるいは十分に低下しないことに起因して、従来技術では吐出の終了直前における液切れが悪くなったり、停止が不完全となることがある。
【００４７】
その結果、図５（ｃ）に示すように、塗布層Ｐの始端部あるいは終端部でその形状が乱れ厚さが不均一となることがある。サックバック法による間欠吐出の場合、塗布層の盛り上がりの高さΔＨが１００μｍ、塗布層端部の裾の広がり長さΔＬが３００μｍ程度となることがあるが、本実施形態のように気体注入による間欠吐出では、ΔＨを３０μｍ以下、ΔＬを１００μｍ以下とすることが可能である。また、サックバックにより吸引された塗布液は廃棄され材料ロスを生じることになるが、本実施形態では塗布液のロスがなく、資源を無駄にしないという点においてもサックバック法よりも優れている。
【００４８】
以上説明したように、この実施形態においては、電極製造装置１が本発明の「吐出装置」および「塗布装置」として機能している。そして、塗布ノズル１６が本発明の「ノズル」として、またタンク１３、配管１４およびポンプ１５が一体として本発明の「液体供給手段」として機能している。また、加圧気体供給部１７および配管１８が本発明の「気体供給手段」として機能し、バルブ１９およびバルブ制御部２３が本発明の「制御手段」として機能している。なおバルブ１９は本発明の「開閉部」に相当している。また、配管１８が本発明の「流通経路」に相当している。また、供給ローラ１１および巻き取りローラ１２が一体として、本発明の「搬送手段」として機能している。また、シートＳが本発明の「被塗布体」に相当している。
【００４９】
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、上記実施形態の電極製造装置１は、いわゆるロール・トゥ・ロール方式でシート状の集電体の表面に活物質層を形成することで電池用電極を製造するものである。しかしながら、本発明は、このような態様に限定されない。すなわち、枚葉式の塗布装置にも本発明を適用することができ、塗布の目的も電極製造に限定されず任意である。また、本発明にかかる吐出装置および吐出方法は、液体をノズルから間欠的に吐出するための構成があれば足り、塗布を目的とせずに液体を吐出する用途にも適用可能である。
【００５０】
また、上記実施形態では塗布ノズル１６にスリット状に開口する吐出口が１つだけ設けられているが、ノズルに設けられる吐出口の数は任意である。例えばＸ方向に沿って複数の吐出口が設けられていてもよい。このような構成によれば、シートの搬送方向およびそれに直交する幅方向のそれぞれに複数の塗布層が並んだ構造体を製造することが可能である。
【００５１】
また、上記実施形態の塗布ノズル１６の筐体内部には、吐出口１６１と同一の断面形状を有する液体流路１６２が設けられている。しかしながら、前記したように気体流路との合流点よりも上流側における液体流路の断面形状は任意であり、例えば液体を一時的に貯留するバッファ空間が設けられていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、液体を間欠的に吐出させることを必要とする吐出装置全般に適用することができ、特に高粘度の液体を扱う場合に好適なものである。
【符号の説明】
【００５３】
１  電極製造装置（吐出装置、塗布装置）
１１  供給ローラ（搬送手段）
１２  巻き取りローラ（搬送手段）
１３  タンク（液体供給手段）
１４  配管（液体供給手段）
１５  ポンプ（液体供給手段）
１６  塗布ノズル（ノズル）
１７  加圧気体供給部（気体供給手段）
１８  配管（気体供給手段、流通経路）
１９  バルブ（制御手段、開閉部）
２３  バルブ制御部（制御手段）
Ｓ  シート（被塗布体）
【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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