塗布装置および塗布膜形成システム
【課題】基材上に対して良好に塗布膜を形成することができる塗布装置、および、この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】塗布処理部は、主として、塗布液を貯留するタンクと、塗布液を基材に向けて吐出するノズルと、送出部３０と、を備えている。送出部３０は、複数の移送ポンプ３１を有しており、各移送ポンプ３１から排出される塗布液の排出量は、周期パラメータにしたがって周期的に変化する。ここで、各移送ポンプ３１から排出される排出量の周期的成分の和が最小となるように、各移送ポンプ３１の周期パラメータが設定されている。
【解決手段】塗布処理部は、主として、塗布液を貯留するタンクと、塗布液を基材に向けて吐出するノズルと、送出部３０と、を備えている。送出部３０は、複数の移送ポンプ３１を有しており、各移送ポンプ３１から排出される塗布液の排出量は、周期パラメータにしたがって周期的に変化する。ここで、各移送ポンプ３１から排出される排出量の周期的成分の和が最小となるように、各移送ポンプ３１の周期パラメータが設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状とされた基材に対して連続的に塗布液を塗布することによって、基材上に塗布膜を形成する塗布装置、および、この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、基材として用いられる金属箔の上に、比較的高粘度の電極材料を塗布することによって、リチウムイオン二次電池などの化学電池を製造する方法が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１において、塗料タンク５に貯留された活物質ペーストは、定量ポンプ６によりノズル７に向けて送出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９９９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上述の活物質ペースト（電極材料）は、比較的高粘度である。また、塗布膜の膜厚は５０μｍ〜２００μｍ程度であり、単位時間当たりにノズルから吐出される塗布液の吐出量は、比較的少ない。
【０００５】
その結果、特許文献１の定量ポンプであっても、場合によっては、単位時間当たりの送出量が、脈を打つように周期的に変化する。その結果、基材上に形成される塗布膜の膜厚が不均一になるという問題が生ずる。
【０００６】
そこで、本発明では、基材上に良好に塗布膜を形成することができる塗布装置、および、この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】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、帯状とされた基材に対して連続的に塗布液を塗布することによって、前記基材上に塗布膜を形成する塗布装置において、前記塗布液を貯留する貯留部と、前記塗布液を前記基材に向けて吐出するノズルと、前記貯留部側から導入された前記塗布液を前記ノズル側に送出する送出部と、前記送出部と連通接続されており、前記貯留部側から前記送出部に導入される前記塗布液を流通させる第１供給配管と、前記送出部と連通接続されており、前記送出部から前記ノズル側に送出される前記塗布液を流通させる第２供給配管とを備え、前記送出部は、複数の移送ポンプと、各々が、前記第１供給配管と、対応する移送ポンプとを連通接続する複数の導入管と、各々が、前記第２供給配管と、対応する移送ポンプとを連通接続する複数の排出管とを有し、前記複数の移送ポンプのそれぞれは、対応する導入管から前記塗布液の導入を受けるとともに、単位時間当たりの排出量が周期パラメータにしたがって周期的に変化する前記塗布液を、対応する排出管に排出し、各移送ポンプから排出される前記排出量の周期的成分の和が最小となるように、各移送ポンプの周期パラメータが設定さ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に記載の塗布装置において、前記周期パラメータのうち、前記排出量の周期および初期位相が設定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に記載の塗布装置において、前記周期パラメータは、前記排出量の振幅、前記排出量の周期、および初期位相が設定されることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の塗布装置において、前記複数の移送ポンプのそれぞれは、円筒体であり、内側に雌ねじが成形されたステータと、前記ステータ内に配置された棒体であり、外面に雄ねじが成形されロータと、前記ロータを前記ステータに対して相対的に回転させるモータとを有し、前記ロータがステータに対して相対的に回転させられることによって、前記ステータおよび前記ロータに囲まれた空洞が、前記塗布液の導入部側から排出部側に移動することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の塗布装置において、前記複数のギヤポンプのそれぞれは、ギヤポンプであ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のいずれかに記載の塗布装置と、前記塗布装置で塗布された前記基材上の前記塗布液を乾燥させる乾燥装置とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１から請求項６に記載の発明によれば、各移送ポンプから排出される排出量の周期的成分の和が最小となるように、各移送ポンプの周期パラメータが設定されている。これにより、送出部から送出される塗布液の送出量の周期的変化が、抑制または軽減され、基材に吐出される塗布液の吐出量がほぼ一定とされる。そのため、基材上に形成される塗布膜の膜厚が許容範囲内となり、基材上に均一な膜厚の塗布膜が形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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の一例を示す正面図である。
【図２】塗布処理部の概略構成を示す正面図である。
【図３】送出部の概略構成を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
＜１．塗布膜形成システムの構成＞
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および以降の各図には、方向関係を明確にするために、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系が付されている。また、図１および以降の各図において、理解容易のため、必要に応じて、各部の寸法や数が誇張または簡略化して描かれている。
【００１７】
塗布膜形成システム１は、基材５の上に活物質の塗布膜を形成するとともに、形成された塗布膜を乾燥させることによって、リチウムイオン二次電池の電極を製造する。図１に示すように、塗布膜形成システム１は、主として、塗布処理部１０、予熱部６０、乾燥部６５、アニール部７０、冷却部７５、および搬送部８０を備えている。また、塗布膜形成システム１は、電源および後述する制御部９０（図２参照）等を収納する電装ボックス９を備えている。
【００１８】
ここで、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帯状の金属箔である。基材５の形状は、より具体的には、長尺のシート状とされている。また、基材５の幅および厚さは特に限定されるものではないが、基材５の幅は６００ｍｍ〜７００ｍｍとすることができ、基材５の厚さは１０μｍ〜２０μｍとすることができる。
【００１９】
また、塗布膜形成システム１において、リチウムイオン二次電池の正極が製造される場合、基材５として例えばアルミニウム箔（Ａｌ）が使用できる。一方、負極が製造される場合、基材５として例えば銅箔（Ｃｕ）が使用できる。
【００２０】
図１に示すように、帯状の基材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って、塗布処理部１０、予熱部６０、乾燥部６５、アニール部７０、冷却部７５の各部に、この順番で搬送される。搬送部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ており、基材５を矢印ＡＲ１方向に沿って搬送する。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。
【００２１】
塗布処理部１０は、帯状とされた基材５に対して連続的に塗布液を塗布することによって、基材５上に塗布膜を形成する。塗布液としては、電極材料として用いられる活物質が採用されている。塗布処理部１０は、図１に示すように、基材５の長手方向（矢印ＡＲ１方向）（以下、単に、「長手方向」とも称する）に沿った搬送経路８において、巻き出しローラ８１より下流側であって、予熱部６０より上流側に配置されている。なお、塗布処理部１０の詳細な構成、および電極材料として用いられる活物質の具体例については、後述する。
【００２２】
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。
【００２３】
このように、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で塗布された基材５上の塗布液を乾燥させる乾燥装置として使用できる。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る。例えば、乾燥装置は、予熱部６０および乾燥部６５のみによって構成されても良い。
【００２４】
制御部９０は、塗布膜形成システム１の各要素の動作を制御するとともに、種々のデータ演算を実現する。図２に示すように、制御部９０は、主として、ＲＯＭ９１と、ＲＡＭ９２と、ＣＰＵ９３と、を有している。
【００２５】
ＲＯＭ（Read Only Memory）９１は、いわゆる不揮発性の記憶部であり、例えば、プログラム９１ａが格納されている。なお、ＲＯＭ９１としては、読み書き自在の不揮発性メモリであるフラッシュメモリが使用されてもよい。ＲＡＭ（Random Access Memory）９２は、揮発性の記憶部であり、例えば、ＣＰＵ９３の演算で使用されるデータが格納される。
【００２６】
ＣＰＵ（Central Processing Unit）９３は、ＲＯＭ９１のプログラム９１ａに従った制御（例えば、駆動部１５によるノズル１１の移動動作や、閉止バルブ２０および送出部３０による塗布液の吐出動作等の制御）が、実行される。
【００２７】
＜２．塗布処理部の構成＞
図２は、本発明に係る塗布装置である塗布処理部１０の概略構成を示す正面図である。図２に示すように、塗布処理部１０は、主として、ノズル１１と、送出部３０と、タンク５０と、第１および第２供給配管５５ａ、５５ｂと、閉止バルブ２０と、を備えている。
【００２８】
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。これにより、ノズル１１側には、正極用または負極用の電極材料が供給される。このように、タンク５０は、塗布液を貯留する貯留部として、および塗布液をノズル１１側に供給する供給源として、用いられる。
【００２９】
ここで、塗布膜形成システム１において正極が製造される場合、タンク５０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）と、導電助剤であるカーボン（Ｃ）と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）と、溶剤であるＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）と、の混合液が貯留される。
【００３０】
正極活物質としては、コバルト酸リチウムに代えて、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）、または燐酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ4）等も使用できるが、これらの物質に限定されるものではない。
【００３１】
一方、塗布膜形成システム１において負極が製造される場合、タンク５０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）と、結着剤であるＰＶＤＦと、溶剤であるＮＭＰと、の混合液が貯留する。
【００３２】
負極活物質としては、黒鉛に代えて、ハードカーボン、チタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）、シリコン合金、またはスズ合金等も使用できるが、これらの物質に限定されるものではない。
【００３３】
また、正極材料および負極材料の双方において、結着剤としては、ＰＶＤＦに代えてスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等も用いられ、溶剤としては、ＮＭＰに代えて水（Ｈ2Ｏ）等も使用できる。さらに、結着剤としてＳＢＲが、溶剤として水が、それぞれ用いられる場合、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）が、増粘剤として併用できる。
【００３４】
さらに、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る。これら塗布液の粘度は、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。
【００３５】
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、スクリュー５３ａを有しており、スクリュー５３ａは、タンク５０内の塗布液に浸漬可能とされている。したがって、スクリュー５３ａが回転させられることによって、タンク５０に貯留された塗布液が撹拌される。
【００３６】
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、送出部３０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。
【００３７】
第１供給配管５５ａは、図２に示すように、タンク５０および送出部３０のそれぞれと連通接続されている。第１供給配管５５ａは、タンク５０側から送出部３０に導入される塗布液を流通させる。
【００３８】
第２供給配管５５ｂは、図２に示すように、送出部３０およびノズル１１のそれぞれと連通接続されている。第２供給配管５５ｂは、送出部３０からノズル１１側に送出される塗布液を流通させる。また、図２に示すように、第２供給配管５５ｂの経路途中には、閉止バルブ２０および流量計５２が介挿されている。なお、第１および第２供給配管５５ａ、５５ｂとしては、ステンレス管または樹脂管が使用できる。
【００３９】
循環配管５６は、第２供給配管５５ｂの途中から分岐して設けられている。循環配管５６の基端側は第２供給配管５５ｂの閉止バルブ２０と流量計５２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。
【００４０】
送出部３０は、タンク５０側から導入された塗布液をノズル１１側に送出する。図２に示すように、送出部３０の一端は、第１供給配管５５ａと、送出部３０の他端は第２供給配管５５ｂと、それぞれ連通している。なお、送出部３０の詳細な構成については、後述する。
【００４１】
流量計５２は、送出部３０から送り出された後、第２供給配管５５ｂを流れる塗布液の流量を計測する。閉止バルブ２０は、第２供給配管５５ｂの流路を開閉することによって、ノズル１１への塗布液の供給を断続させる。
【００４２】
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が第２供給配管５５ｂを閉止した状態で、循環バルブ５７が開かれることによって、第２供給配管５５ｂを流れる塗布液は、循環配管５６に流れ込み、タンク５０へと帰還させられる。循環配管５６を流れる塗布液の流量は、流量調整バルブ５８により調整される。
【００４３】
ノズル１１は、図２に示すように、バックアップローラ１２と対向する位置に配置されている。ノズル１１の先端には、基材５の幅方向（図２の矢印ＡＲ２方向）（基材５の長手方向と直交する方向：以下、単に、「幅方向」と称する）に沿ったスリット状の吐出口１１ａが設けられている。そして、第２供給配管５５ｂを経由して送供され、吐出口１１ａから吐出される塗布液は、バックアップローラ１２に押圧支持された基材５に向けて吐出される。
【００４４】
位置検出部１３は、図２に示すように、長手方向に沿った基材５の搬送経路８において、ノズル１１の吐出位置ＰＤより上流側の検出位置ＰＳに配置されており、バックアップローラ１３ａと対向する。
【００４５】
また、位置検出部１３は、いわゆる２次元レーザ変位計により構成されたセンサであり、基材５の各部分における第１塗布膜６の位置を正確に検出する。これにより、制御部９０は、基材５の各部分において、第１および第２塗布膜６、７の形成位置が一致するように、ノズル１１の位置を決定することができる。そのため、第１および第２塗布膜６、７を有する化学電池の性能を向上させることができる。
【００４６】
なお、位置検出部１３としては、塗布膜で反射されたレーザ光と、塗布膜を透過したレーザ光と、を用いて、第１および第２塗布膜６、７の膜厚を測定するものが、用いられても良い。
【００４７】
図２に戻って、駆動部１５は、ノズル１１を前後左右上下に移動させることによって、バックアップローラ１２に対する吐出口１１ａの位置を調整する。圧力計１８は、ノズル１１内における塗布液の圧力を計測する。また、圧力計１８によってノズル１１内における塗布液の圧力が計測されるとともに、流量計５２によって第２供給配管５５ｂを流れる塗布液の流量が計測されることによって、第２供給配管５５ｂを流れる塗布液の状態が把握できる。
【００４８】
＜３．送出部の構成＞
図３は、送出部３０の概略構成を示す正面図である。図３に示すように、送出部３０は、主として、複数の移送ポンプ３１（３１ａ、３１ｂ）と、複数の導入管４１（４１ａ、４１ｂ）と、複数の排出管４３（４３ａ、４３ｂ）と、を有している。
【００４９】
複数（本実施の形態では２本）の導入管４１（４１ａ、４１ｂ）は、対応する移送ポンプ３１ａ、３１ｂに塗布液を導入する。図３に示すように、導入管４１ａは、第１供給配管５５ａと、対応する移送ポンプ３１ａの導入部３８（３８ａ）と、を連通接続する。一方、導入管４１ｂは、第１供給配管５５ａと、対応する移送ポンプ３１ｂの導入部３８（３８ｂ）と、を連通接続する。
【００５０】
複数(本実施の形態では２本)の排出管４３（４３ａ、４３ｂ）は、対応する移送ポンプ３１ａ、３１ｂから排出される塗布液を、流通させる。図３に示すように、排出管４３ａは、第２供給配管５５ｂと、対応する移送ポンプ３１ａの排出部３９（３９ａ）と、を連通接続する。一方、排出管４３ｂは、第２供給配管５５ｂと、対応する移送ポンプ３１ｂの排出部３９（３９ｂ）と、連通接続する。
【００５１】
複数（本実施の形態では２つ）の移送ポンプ３１（３１ａ、３１ｂ）は、いわゆるモーノポンプにより構成されている。各移送ポンプ３１（３１ａ、３１ｂ）は、導入部３８（３８ａ、３８ｂ）から導入された塗布液を、排出部３９（３９ａ、３９ｂ）に移送することによって、排出部３９（３９ａ、３９ｂ）から所望の流量の塗布液を排出する。図３に示すように、移送ポンプ３１ａは、主として、ステータ３２と、ロータ３３と、ジョイント３４と、モータ３５と、を有している。
【００５２】
なお、移送ポンプ３１ａ、３１ｂは、互いに同様なハードウェア構成を有している。したがって、以下では、移送ポンプ３１ａのハードウェア構成についてのみ説明する。また、本実施の形態において、移送ポンプ３１ａ、３１ｂを総称して「移送ポンプ３１」とも呼ぶ。
【００５３】
ステータ３２は、金属製の円筒体である。ステータ３２の内側には、雌ねじが成形された弾性材が、取り付けられている。ロータ３３は、ステータ３２内に配置される棒体である。ロータ３３の外面には、雄ねじが成形されている。また、図３に示すように、ロータ３３は、ジョイント３４を介してモータ３５の回転軸３５ａと連動連結されている。
【００５４】
これにより、モータ３５の回転力が回転軸３５ａおよびジョイント３４を介してロータ３３に伝達され、ロータ３３がステータ３２に対して回転すると、ステータ３２およびロータ３３に囲まれたキャビティ３２ａ（空洞）が、導入部３８ａ側から排出部３９ａ側に移動する。そのため、ロータ３３が回転すると、キャビティ３２ａ内の塗布液が、導入部３８ａ側から排出部３９ａ側に移送される。
【００５５】
なお、ステータ３２の弾性材としては、例えば、合成ゴム、樹脂、および金属等が採用できる。また、ロータ３３の材質としては、例えば、ステンレスおよびセラミックス等が採用できる。
【００５６】
ここで、各移送ポンプ３１ａ、３１ｂに導入される塗布液（電極材料）は、上述のように、比較的高粘度である。また、基材５上に塗布される塗布液の厚さは、上述のように１０μｍ〜２０μｍであり、単位時間当たりに各移送ポンプ３１ａ、３１ｂから排出される塗布液の排出量は、比較的少ない。その結果、移送ポンプ３１ａ、３１ｂから排出される塗布液の排出量（単位時間当たりの排出量）が、脈を打つように周期的に変化するという問題が生ずる。
【００５７】
この周期的な変化の一例は、式（１）および式（２）のように表すことができる。
【００５８】
【数１】
【００５９】
【数２】
【００６０】
式（１）および式（２）は、それぞれ時刻ｔにおける移送ポンプ３１ａ、３１ｂの排出量Ｖs1、Ｖs2（ｍ3／ｓ）を示す。また、式（１）および式（２）中において、
ａ）Ｖnt1、Ｖnt2は、移送ポンプ３１ａ、３１ｂの排出量の初期値（ｍ3／ｓ）を、
ｂ）Ｖamp1、Ｖamp2は、移送ポンプ３１ａ、３１ｂの排出量の振幅（ｍ3／ｓ）を、
ｃ）Ｔ1、Ｔ2は、移送ポンプ３１ａ、３１ｂの排出量の変化の周期（ｓ）を、
ｄ）φ1、φ2は、初期位相を、
ｅ）Ｖ1（ｔ）、Ｖ2（ｔ）は、排出量Ｖs1、Ｖs2のうち周期的に変化する周期的成分（ｍ3／ｓ）を、
それぞれ示すものである。また、これら変数のうち、少なくとも、排出量の振幅Ｖamp1、Ｖamp2、周期Ｔ1、Ｔ2、および初期位相φ1、φ2は、各移送ポンプ３１ａ、３１ｂから排出される排出量の周期的変化を決定する周期パラメータとして用いられる。
【００６１】
このように、各移送ポンプ３１ａ、３１ｂは、対応する導入管４１ａ、４１ｂから塗布液の導入を受けるとともに、単位時間当たりの排出量が周期パラメータにしたがって周期的に変化する塗布液を、対応する排出管４３ａ、４３ｂに排出する。
【００６２】
これに対して、本実施の形態の送出部３０は、各移送ポンプ３１ａ、３１ｂから排出された塗布液を第２供給配管５５ｂで混合させた後、ノズル１１側に送出している。したがって、時刻ｔにおける送出部３０の送出量Ｖsc（ｍ3／ｓ）は、式（３）のように表すことができる。
【００６３】
【数３】
【００６４】
式（１）から式（３）に示すように、周期パラメータ（振幅Ｖamp1、Ｖamp2、周期Ｔ1、Ｔ2、および初期位相φ1、φ2）が適切に設定されることによって、周期的成分Ｖ1（ｔ）、Ｖ2（ｔ）の和が最小となる。
【００６５】
例えば、周期パラメータのうち、振幅Ｖamp1、Ｖamp2、周期Ｔ1、Ｔ2、および初期位相φ1、φ2が、「Ｖamp2＝Ｖamp1」、「Ｔ2＝Ｔ1」、および「φ2＝φ1＋π」となるように設定されるとき、式（３）の周期的成分Ｖ1（ｔ）、Ｖ2（ｔ）の和は「０」となる。その結果、送出部３０の送出量Ｖscは、一定となる。
【００６６】
また、周期パラメータのうち、周期Ｔ1、Ｔ2および初期位相φ1、φ2が、「Ｔ2＝Ｔ1」および「φ2＝φ1＋π」となるように設定されるとき、式（３）の周期的成分Ｖ1（ｔ）、Ｖ2（ｔ）の和の絶対値は、「０≦｜Ｖamp2−Ｖamp1｜」となる。その結果、送出部３０の送出量Ｖscの周期的変化が軽減される。
【００６７】
なお、周期Ｔ1、Ｔ2は、例えば、ロータ３３の回転速度を調整することにより設定できる。また、初期位相φ1、φ2は、ロータ３３の回転開始位置を調整することにより設定できる。そして、これら調整は、制御部９０によりモータ３５の回転動作を制御することによっても、実現できる。
【００６８】
＜４．本実施の形態の塗布処理部および塗布膜形成システムの利点＞
以上のように、本実施の形態の塗布処理部１０、および塗布処理部１０を組み込んだ塗布膜形成システム１において、各移送ポンプ３１ａ、３１ｂから排出される塗布液の排出量Ｖs1、Ｖs2が周期的に変化（脈動）する。また、各移送ポンプ３１ａ、３１ｂから排出される排出量の周期的成分の和が最小となるように、各移送ポンプ３１ａ、３１ｂの周期パラメータが設定されており、各周期的成分は互いに相殺される。
【００６９】
これにより、送出部３０から送出される塗布液の送出量Ｖscの周期的変化が、抑制または軽減され、基材５に吐出される塗布液の吐出量がほぼ一定とされる。そのため、基材５上に形成される第１および第２塗布膜６、７の膜厚が、許容範囲内となり、基材５上に均一な膜厚の第１および第２塗布膜６、７が形成される。
【００７０】
＜５．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【００７１】
（１）本実施の形態において、送出部３０は、２つの移送ポンプ３１（３１ａ、３１ｂ）を有するものとして説明したが、これに限定されるものでない。例えば、送出部３０は、３つ以上の移送ポンプ３１を有しても良い。
【００７２】
（２）また、本実施の形態の移送ポンプ３１において、ロータ３３がステータ３２に対して回転するものとして説明したが、これに限定されるものでない。キャビティ３２ａ（空洞）が、導入部３８ａ側から排出部３９ａ側に向かって移動することを実現できれば、ステータ３２がロータ３３に対して回転しても良いし、ステータ３２およびロータ３３の両者が回転しても良い。すなわち、モータ３５が、ステータ３２に対してロータ３３を相対的に回転させれば十分である。
【００７３】
（３）また、本実施の形態では、移送ポンプ３１として、いわゆるモーノポンプを用いるものとして説明したが、これに限定されるものでない。例えば、移送ポンプ３１としてギヤポンプが採用されても良い。
【００７４】
（４）また、本実施の形態において、制御部９０は、塗布膜形成システム１の各要素（塗布処理部１０、予熱部６０、乾燥部６５、アニール部７０、および冷却部７５）の動作制御や、これら各要素に関する演算処理を実行するものとして説明したが、これに限定されるものでない。例えば、制御部９０は、塗布処理部１０専用であっても良く、塗布処理部１０に制御部９０が含まれても良い。
【符号の説明】
【００７５】
１ 塗布膜形成システム
５ 基材
６ 第１塗布膜
７ 第２塗布膜
１０ 塗布処理部
１１ ノズル
３０ 送出部
３１（３１ａ、３１ｂ） 移送ポンプ
３２ ステータ
３２ａ キャビティ
３３ ロータ
３５ モータ
３８（３８ａ、３８ｂ） 導入部
３９（３９ａ、３９ｂ） 排出部
４１（４１ａ、４１ｂ） 導入管
４３（４３ａ、４３ｂ） 排出管
５０ タンク（貯留部）
５５ａ 第１供給配管
５５ｂ 第２供給配管
６０ 予熱部
６５ 乾燥部
７０ アニール部
７５ 冷却部
８０ 搬送部
９０ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状とされた基材に対して連続的に塗布液を塗布することによって、基材上に塗布膜を形成する塗布装置、および、この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、基材として用いられる金属箔の上に、比較的高粘度の電極材料を塗布することによって、リチウムイオン二次電池などの化学電池を製造する方法が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１において、塗料タンク５に貯留された活物質ペーストは、定量ポンプ６によりノズル７に向けて送出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９９９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上述の活物質ペースト（電極材料）は、比較的高粘度である。また、塗布膜の膜厚は５０μｍ〜２００μｍ程度であり、単位時間当たりにノズルから吐出される塗布液の吐出量は、比較的少ない。
【０００５】
その結果、特許文献１の定量ポンプであっても、場合によっては、単位時間当たりの送出量が、脈を打つように周期的に変化する。その結果、基材上に形成される塗布膜の膜厚が不均一になるという問題が生ずる。
【０００６】
そこで、本発明では、基材上に良好に塗布膜を形成することができる塗布装置、および、この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】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、帯状とされた基材に対して連続的に塗布液を塗布することによって、前記基材上に塗布膜を形成する塗布装置において、前記塗布液を貯留する貯留部と、前記塗布液を前記基材に向けて吐出するノズルと、前記貯留部側から導入された前記塗布液を前記ノズル側に送出する送出部と、前記送出部と連通接続されており、前記貯留部側から前記送出部に導入される前記塗布液を流通させる第１供給配管と、前記送出部と連通接続されており、前記送出部から前記ノズル側に送出される前記塗布液を流通させる第２供給配管とを備え、前記送出部は、複数の移送ポンプと、各々が、前記第１供給配管と、対応する移送ポンプとを連通接続する複数の導入管と、各々が、前記第２供給配管と、対応する移送ポンプとを連通接続する複数の排出管とを有し、前記複数の移送ポンプのそれぞれは、対応する導入管から前記塗布液の導入を受けるとともに、単位時間当たりの排出量が周期パラメータにしたがって周期的に変化する前記塗布液を、対応する排出管に排出し、各移送ポンプから排出される前記排出量の周期的成分の和が最小となるように、各移送ポンプの周期パラメータが設定さ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に記載の塗布装置において、前記周期パラメータのうち、前記排出量の周期および初期位相が設定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に記載の塗布装置において、前記周期パラメータは、前記排出量の振幅、前記排出量の周期、および初期位相が設定されることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の塗布装置において、前記複数の移送ポンプのそれぞれは、円筒体であり、内側に雌ねじが成形されたステータと、前記ステータ内に配置された棒体であり、外面に雄ねじが成形されロータと、前記ロータを前記ステータに対して相対的に回転させるモータとを有し、前記ロータがステータに対して相対的に回転させられることによって、前記ステータおよび前記ロータに囲まれた空洞が、前記塗布液の導入部側から排出部側に移動することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の塗布装置において、前記複数のギヤポンプのそれぞれは、ギヤポンプであ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のいずれかに記載の塗布装置と、前記塗布装置で塗布された前記基材上の前記塗布液を乾燥させる乾燥装置とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１から請求項６に記載の発明によれば、各移送ポンプから排出される排出量の周期的成分の和が最小となるように、各移送ポンプの周期パラメータが設定されている。これにより、送出部から送出される塗布液の送出量の周期的変化が、抑制または軽減され、基材に吐出される塗布液の吐出量がほぼ一定とされる。そのため、基材上に形成される塗布膜の膜厚が許容範囲内となり、基材上に均一な膜厚の塗布膜が形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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の一例を示す正面図である。
【図２】塗布処理部の概略構成を示す正面図である。
【図３】送出部の概略構成を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
＜１．塗布膜形成システムの構成＞
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および以降の各図には、方向関係を明確にするために、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系が付されている。また、図１および以降の各図において、理解容易のため、必要に応じて、各部の寸法や数が誇張または簡略化して描かれている。
【００１７】
塗布膜形成システム１は、基材５の上に活物質の塗布膜を形成するとともに、形成された塗布膜を乾燥させることによって、リチウムイオン二次電池の電極を製造する。図１に示すように、塗布膜形成システム１は、主として、塗布処理部１０、予熱部６０、乾燥部６５、アニール部７０、冷却部７５、および搬送部８０を備えている。また、塗布膜形成システム１は、電源および後述する制御部９０（図２参照）等を収納する電装ボックス９を備えている。
【００１８】
ここで、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帯状の金属箔である。基材５の形状は、より具体的には、長尺のシート状とされている。また、基材５の幅および厚さは特に限定されるものではないが、基材５の幅は６００ｍｍ〜７００ｍｍとすることができ、基材５の厚さは１０μｍ〜２０μｍとすることができる。
【００１９】
また、塗布膜形成システム１において、リチウムイオン二次電池の正極が製造される場合、基材５として例えばアルミニウム箔（Ａｌ）が使用できる。一方、負極が製造される場合、基材５として例えば銅箔（Ｃｕ）が使用できる。
【００２０】
図１に示すように、帯状の基材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って、塗布処理部１０、予熱部６０、乾燥部６５、アニール部７０、冷却部７５の各部に、この順番で搬送される。搬送部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ており、基材５を矢印ＡＲ１方向に沿って搬送する。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。
【００２１】
塗布処理部１０は、帯状とされた基材５に対して連続的に塗布液を塗布することによって、基材５上に塗布膜を形成する。塗布液としては、電極材料として用いられる活物質が採用されている。塗布処理部１０は、図１に示すように、基材５の長手方向（矢印ＡＲ１方向）（以下、単に、「長手方向」とも称する）に沿った搬送経路８において、巻き出しローラ８１より下流側であって、予熱部６０より上流側に配置されている。なお、塗布処理部１０の詳細な構成、および電極材料として用いられる活物質の具体例については、後述する。
【００２２】
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。
【００２３】
このように、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で塗布された基材５上の塗布液を乾燥させる乾燥装置として使用できる。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る。例えば、乾燥装置は、予熱部６０および乾燥部６５のみによって構成されても良い。
【００２４】
制御部９０は、塗布膜形成システム１の各要素の動作を制御するとともに、種々のデータ演算を実現する。図２に示すように、制御部９０は、主として、ＲＯＭ９１と、ＲＡＭ９２と、ＣＰＵ９３と、を有している。
【００２５】
ＲＯＭ（Read Only Memory）９１は、いわゆる不揮発性の記憶部であり、例えば、プログラム９１ａが格納されている。なお、ＲＯＭ９１としては、読み書き自在の不揮発性メモリであるフラッシュメモリが使用されてもよい。ＲＡＭ（Random Access Memory）９２は、揮発性の記憶部であり、例えば、ＣＰＵ９３の演算で使用されるデータが格納される。
【００２６】
ＣＰＵ（Central Processing Unit）９３は、ＲＯＭ９１のプログラム９１ａに従った制御（例えば、駆動部１５によるノズル１１の移動動作や、閉止バルブ２０および送出部３０による塗布液の吐出動作等の制御）が、実行される。
【００２７】
＜２．塗布処理部の構成＞
図２は、本発明に係る塗布装置である塗布処理部１０の概略構成を示す正面図である。図２に示すように、塗布処理部１０は、主として、ノズル１１と、送出部３０と、タンク５０と、第１および第２供給配管５５ａ、５５ｂと、閉止バルブ２０と、を備えている。
【００２８】
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。これにより、ノズル１１側には、正極用または負極用の電極材料が供給される。このように、タンク５０は、塗布液を貯留する貯留部として、および塗布液をノズル１１側に供給する供給源として、用いられる。
【００２９】
ここで、塗布膜形成システム１において正極が製造される場合、タンク５０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）と、導電助剤であるカーボン（Ｃ）と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）と、溶剤であるＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）と、の混合液が貯留される。
【００３０】
正極活物質としては、コバルト酸リチウムに代えて、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）、または燐酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ4）等も使用できるが、これらの物質に限定されるものではない。
【００３１】
一方、塗布膜形成システム１において負極が製造される場合、タンク５０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）と、結着剤であるＰＶＤＦと、溶剤であるＮＭＰと、の混合液が貯留する。
【００３２】
負極活物質としては、黒鉛に代えて、ハードカーボン、チタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）、シリコン合金、またはスズ合金等も使用できるが、これらの物質に限定されるものではない。
【００３３】
また、正極材料および負極材料の双方において、結着剤としては、ＰＶＤＦに代えてスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等も用いられ、溶剤としては、ＮＭＰに代えて水（Ｈ2Ｏ）等も使用できる。さらに、結着剤としてＳＢＲが、溶剤として水が、それぞれ用いられる場合、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）が、増粘剤として併用できる。
【００３４】
さらに、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る。これら塗布液の粘度は、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。
【００３５】
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、スクリュー５３ａを有しており、スクリュー５３ａは、タンク５０内の塗布液に浸漬可能とされている。したがって、スクリュー５３ａが回転させられることによって、タンク５０に貯留された塗布液が撹拌される。
【００３６】
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、送出部３０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。
【００３７】
第１供給配管５５ａは、図２に示すように、タンク５０および送出部３０のそれぞれと連通接続されている。第１供給配管５５ａは、タンク５０側から送出部３０に導入される塗布液を流通させる。
【００３８】
第２供給配管５５ｂは、図２に示すように、送出部３０およびノズル１１のそれぞれと連通接続されている。第２供給配管５５ｂは、送出部３０からノズル１１側に送出される塗布液を流通させる。また、図２に示すように、第２供給配管５５ｂの経路途中には、閉止バルブ２０および流量計５２が介挿されている。なお、第１および第２供給配管５５ａ、５５ｂとしては、ステンレス管または樹脂管が使用できる。
【００３９】
循環配管５６は、第２供給配管５５ｂの途中から分岐して設けられている。循環配管５６の基端側は第２供給配管５５ｂの閉止バルブ２０と流量計５２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。
【００４０】
送出部３０は、タンク５０側から導入された塗布液をノズル１１側に送出する。図２に示すように、送出部３０の一端は、第１供給配管５５ａと、送出部３０の他端は第２供給配管５５ｂと、それぞれ連通している。なお、送出部３０の詳細な構成については、後述する。
【００４１】
流量計５２は、送出部３０から送り出された後、第２供給配管５５ｂを流れる塗布液の流量を計測する。閉止バルブ２０は、第２供給配管５５ｂの流路を開閉することによって、ノズル１１への塗布液の供給を断続させる。
【００４２】
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が第２供給配管５５ｂを閉止した状態で、循環バルブ５７が開かれることによって、第２供給配管５５ｂを流れる塗布液は、循環配管５６に流れ込み、タンク５０へと帰還させられる。循環配管５６を流れる塗布液の流量は、流量調整バルブ５８により調整される。
【００４３】
ノズル１１は、図２に示すように、バックアップローラ１２と対向する位置に配置されている。ノズル１１の先端には、基材５の幅方向（図２の矢印ＡＲ２方向）（基材５の長手方向と直交する方向：以下、単に、「幅方向」と称する）に沿ったスリット状の吐出口１１ａが設けられている。そして、第２供給配管５５ｂを経由して送供され、吐出口１１ａから吐出される塗布液は、バックアップローラ１２に押圧支持された基材５に向けて吐出される。
【００４４】
位置検出部１３は、図２に示すように、長手方向に沿った基材５の搬送経路８において、ノズル１１の吐出位置ＰＤより上流側の検出位置ＰＳに配置されており、バックアップローラ１３ａと対向する。
【００４５】
また、位置検出部１３は、いわゆる２次元レーザ変位計により構成されたセンサであり、基材５の各部分における第１塗布膜６の位置を正確に検出する。これにより、制御部９０は、基材５の各部分において、第１および第２塗布膜６、７の形成位置が一致するように、ノズル１１の位置を決定することができる。そのため、第１および第２塗布膜６、７を有する化学電池の性能を向上させることができる。
【００４６】
なお、位置検出部１３としては、塗布膜で反射されたレーザ光と、塗布膜を透過したレーザ光と、を用いて、第１および第２塗布膜６、７の膜厚を測定するものが、用いられても良い。
【００４７】
図２に戻って、駆動部１５は、ノズル１１を前後左右上下に移動させることによって、バックアップローラ１２に対する吐出口１１ａの位置を調整する。圧力計１８は、ノズル１１内における塗布液の圧力を計測する。また、圧力計１８によってノズル１１内における塗布液の圧力が計測されるとともに、流量計５２によって第２供給配管５５ｂを流れる塗布液の流量が計測されることによって、第２供給配管５５ｂを流れる塗布液の状態が把握できる。
【００４８】
＜３．送出部の構成＞
図３は、送出部３０の概略構成を示す正面図である。図３に示すように、送出部３０は、主として、複数の移送ポンプ３１（３１ａ、３１ｂ）と、複数の導入管４１（４１ａ、４１ｂ）と、複数の排出管４３（４３ａ、４３ｂ）と、を有している。
【００４９】
複数（本実施の形態では２本）の導入管４１（４１ａ、４１ｂ）は、対応する移送ポンプ３１ａ、３１ｂに塗布液を導入する。図３に示すように、導入管４１ａは、第１供給配管５５ａと、対応する移送ポンプ３１ａの導入部３８（３８ａ）と、を連通接続する。一方、導入管４１ｂは、第１供給配管５５ａと、対応する移送ポンプ３１ｂの導入部３８（３８ｂ）と、を連通接続する。
【００５０】
複数(本実施の形態では２本)の排出管４３（４３ａ、４３ｂ）は、対応する移送ポンプ３１ａ、３１ｂから排出される塗布液を、流通させる。図３に示すように、排出管４３ａは、第２供給配管５５ｂと、対応する移送ポンプ３１ａの排出部３９（３９ａ）と、を連通接続する。一方、排出管４３ｂは、第２供給配管５５ｂと、対応する移送ポンプ３１ｂの排出部３９（３９ｂ）と、連通接続する。
【００５１】
複数（本実施の形態では２つ）の移送ポンプ３１（３１ａ、３１ｂ）は、いわゆるモーノポンプにより構成されている。各移送ポンプ３１（３１ａ、３１ｂ）は、導入部３８（３８ａ、３８ｂ）から導入された塗布液を、排出部３９（３９ａ、３９ｂ）に移送することによって、排出部３９（３９ａ、３９ｂ）から所望の流量の塗布液を排出する。図３に示すように、移送ポンプ３１ａは、主として、ステータ３２と、ロータ３３と、ジョイント３４と、モータ３５と、を有している。
【００５２】
なお、移送ポンプ３１ａ、３１ｂは、互いに同様なハードウェア構成を有している。したがって、以下では、移送ポンプ３１ａのハードウェア構成についてのみ説明する。また、本実施の形態において、移送ポンプ３１ａ、３１ｂを総称して「移送ポンプ３１」とも呼ぶ。
【００５３】
ステータ３２は、金属製の円筒体である。ステータ３２の内側には、雌ねじが成形された弾性材が、取り付けられている。ロータ３３は、ステータ３２内に配置される棒体である。ロータ３３の外面には、雄ねじが成形されている。また、図３に示すように、ロータ３３は、ジョイント３４を介してモータ３５の回転軸３５ａと連動連結されている。
【００５４】
これにより、モータ３５の回転力が回転軸３５ａおよびジョイント３４を介してロータ３３に伝達され、ロータ３３がステータ３２に対して回転すると、ステータ３２およびロータ３３に囲まれたキャビティ３２ａ（空洞）が、導入部３８ａ側から排出部３９ａ側に移動する。そのため、ロータ３３が回転すると、キャビティ３２ａ内の塗布液が、導入部３８ａ側から排出部３９ａ側に移送される。
【００５５】
なお、ステータ３２の弾性材としては、例えば、合成ゴム、樹脂、および金属等が採用できる。また、ロータ３３の材質としては、例えば、ステンレスおよびセラミックス等が採用できる。
【００５６】
ここで、各移送ポンプ３１ａ、３１ｂに導入される塗布液（電極材料）は、上述のように、比較的高粘度である。また、基材５上に塗布される塗布液の厚さは、上述のように１０μｍ〜２０μｍであり、単位時間当たりに各移送ポンプ３１ａ、３１ｂから排出される塗布液の排出量は、比較的少ない。その結果、移送ポンプ３１ａ、３１ｂから排出される塗布液の排出量（単位時間当たりの排出量）が、脈を打つように周期的に変化するという問題が生ずる。
【００５７】
この周期的な変化の一例は、式（１）および式（２）のように表すことができる。
【００５８】
【数１】
【００５９】
【数２】
【００６０】
式（１）および式（２）は、それぞれ時刻ｔにおける移送ポンプ３１ａ、３１ｂの排出量Ｖs1、Ｖs2（ｍ3／ｓ）を示す。また、式（１）および式（２）中において、
ａ）Ｖnt1、Ｖnt2は、移送ポンプ３１ａ、３１ｂの排出量の初期値（ｍ3／ｓ）を、
ｂ）Ｖamp1、Ｖamp2は、移送ポンプ３１ａ、３１ｂの排出量の振幅（ｍ3／ｓ）を、
ｃ）Ｔ1、Ｔ2は、移送ポンプ３１ａ、３１ｂの排出量の変化の周期（ｓ）を、
ｄ）φ1、φ2は、初期位相を、
ｅ）Ｖ1（ｔ）、Ｖ2（ｔ）は、排出量Ｖs1、Ｖs2のうち周期的に変化する周期的成分（ｍ3／ｓ）を、
それぞれ示すものである。また、これら変数のうち、少なくとも、排出量の振幅Ｖamp1、Ｖamp2、周期Ｔ1、Ｔ2、および初期位相φ1、φ2は、各移送ポンプ３１ａ、３１ｂから排出される排出量の周期的変化を決定する周期パラメータとして用いられる。
【００６１】
このように、各移送ポンプ３１ａ、３１ｂは、対応する導入管４１ａ、４１ｂから塗布液の導入を受けるとともに、単位時間当たりの排出量が周期パラメータにしたがって周期的に変化する塗布液を、対応する排出管４３ａ、４３ｂに排出する。
【００６２】
これに対して、本実施の形態の送出部３０は、各移送ポンプ３１ａ、３１ｂから排出された塗布液を第２供給配管５５ｂで混合させた後、ノズル１１側に送出している。したがって、時刻ｔにおける送出部３０の送出量Ｖsc（ｍ3／ｓ）は、式（３）のように表すことができる。
【００６３】
【数３】
【００６４】
式（１）から式（３）に示すように、周期パラメータ（振幅Ｖamp1、Ｖamp2、周期Ｔ1、Ｔ2、および初期位相φ1、φ2）が適切に設定されることによって、周期的成分Ｖ1（ｔ）、Ｖ2（ｔ）の和が最小となる。
【００６５】
例えば、周期パラメータのうち、振幅Ｖamp1、Ｖamp2、周期Ｔ1、Ｔ2、および初期位相φ1、φ2が、「Ｖamp2＝Ｖamp1」、「Ｔ2＝Ｔ1」、および「φ2＝φ1＋π」となるように設定されるとき、式（３）の周期的成分Ｖ1（ｔ）、Ｖ2（ｔ）の和は「０」となる。その結果、送出部３０の送出量Ｖscは、一定となる。
【００６６】
また、周期パラメータのうち、周期Ｔ1、Ｔ2および初期位相φ1、φ2が、「Ｔ2＝Ｔ1」および「φ2＝φ1＋π」となるように設定されるとき、式（３）の周期的成分Ｖ1（ｔ）、Ｖ2（ｔ）の和の絶対値は、「０≦｜Ｖamp2−Ｖamp1｜」となる。その結果、送出部３０の送出量Ｖscの周期的変化が軽減される。
【００６７】
なお、周期Ｔ1、Ｔ2は、例えば、ロータ３３の回転速度を調整することにより設定できる。また、初期位相φ1、φ2は、ロータ３３の回転開始位置を調整することにより設定できる。そして、これら調整は、制御部９０によりモータ３５の回転動作を制御することによっても、実現できる。
【００６８】
＜４．本実施の形態の塗布処理部および塗布膜形成システムの利点＞
以上のように、本実施の形態の塗布処理部１０、および塗布処理部１０を組み込んだ塗布膜形成システム１において、各移送ポンプ３１ａ、３１ｂから排出される塗布液の排出量Ｖs1、Ｖs2が周期的に変化（脈動）する。また、各移送ポンプ３１ａ、３１ｂから排出される排出量の周期的成分の和が最小となるように、各移送ポンプ３１ａ、３１ｂの周期パラメータが設定されており、各周期的成分は互いに相殺される。
【００６９】
これにより、送出部３０から送出される塗布液の送出量Ｖscの周期的変化が、抑制または軽減され、基材５に吐出される塗布液の吐出量がほぼ一定とされる。そのため、基材５上に形成される第１および第２塗布膜６、７の膜厚が、許容範囲内となり、基材５上に均一な膜厚の第１および第２塗布膜６、７が形成される。
【００７０】
＜５．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【００７１】
（１）本実施の形態において、送出部３０は、２つの移送ポンプ３１（３１ａ、３１ｂ）を有するものとして説明したが、これに限定されるものでない。例えば、送出部３０は、３つ以上の移送ポンプ３１を有しても良い。
【００７２】
（２）また、本実施の形態の移送ポンプ３１において、ロータ３３がステータ３２に対して回転するものとして説明したが、これに限定されるものでない。キャビティ３２ａ（空洞）が、導入部３８ａ側から排出部３９ａ側に向かって移動することを実現できれば、ステータ３２がロータ３３に対して回転しても良いし、ステータ３２およびロータ３３の両者が回転しても良い。すなわち、モータ３５が、ステータ３２に対してロータ３３を相対的に回転させれば十分である。
【００７３】
（３）また、本実施の形態では、移送ポンプ３１として、いわゆるモーノポンプを用いるものとして説明したが、これに限定されるものでない。例えば、移送ポンプ３１としてギヤポンプが採用されても良い。
【００７４】
（４）また、本実施の形態において、制御部９０は、塗布膜形成システム１の各要素（塗布処理部１０、予熱部６０、乾燥部６５、アニール部７０、および冷却部７５）の動作制御や、これら各要素に関する演算処理を実行するものとして説明したが、これに限定されるものでない。例えば、制御部９０は、塗布処理部１０専用であっても良く、塗布処理部１０に制御部９０が含まれても良い。
【符号の説明】
【００７５】
１ 塗布膜形成システム
５ 基材
６ 第１塗布膜
７ 第２塗布膜
１０ 塗布処理部
１１ ノズル
３０ 送出部
３１（３１ａ、３１ｂ） 移送ポンプ
３２ ステータ
３２ａ キャビティ
３３ ロータ
３５ モータ
３８（３８ａ、３８ｂ） 導入部
３９（３９ａ、３９ｂ） 排出部
４１（４１ａ、４１ｂ） 導入管
４３（４３ａ、４３ｂ） 排出管
５０ タンク（貯留部）
５５ａ 第１供給配管
５５ｂ 第２供給配管
６０ 予熱部
６５ 乾燥部
７０ アニール部
７５ 冷却部
８０ 搬送部
９０ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状とされた基材に対して連続的に塗布液を塗布することによって、前記基材上に塗布膜を形成する塗布装置において、
(a) 前記塗布液を貯留する貯留部と、
(b) 前記塗布液を前記基材に向けて吐出するノズルと、
(c) 前記貯留部側から導入された前記塗布液を前記ノズル側に送出する送出部と、
(d) 前記送出部と連通接続されており、前記貯留部側から前記送出部に導入される前記塗布液を流通させる第１供給配管と、
(e) 前記送出部と連通接続されており、前記送出部から前記ノズル側に送出される前記塗布液を流通させる第２供給配管と、
を備え、
前記送出部は、
(c-1) 複数の移送ポンプと、
(c-2) 各々が、前記第１供給配管と、対応する移送ポンプと、を連通接続する複数の導入管と、
(c-3) 各々が、前記第２供給配管と、対応する移送ポンプと、を連通接続する複数の排出管と、
を有し、
前記複数の移送ポンプのそれぞれは、
(i) 対応する導入管から前記塗布液の導入を受けるとともに、
(ii) 単位時間当たりの排出量が周期パラメータにしたがって周期的に変化する前記塗布液を、対応する排出管に排出し、
各移送ポンプから排出される前記排出量の周期的成分の和が最小となるように、各移送ポンプの周期パラメータが設定されていることを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
請求項１に記載の塗布装置において、
前記周期パラメータのうち、前記排出量の周期および初期位相が設定されることを特徴とする塗布装置。
【請求項３】
請求項１に記載の塗布装置において、
前記周期パラメータは、前記排出量の振幅、前記排出量の周期、および初期位相が設定されることを特徴とする塗布装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の塗布装置において、
前記複数の移送ポンプのそれぞれは、
円筒体であり、内側に雌ねじが成形されたステータと、
前記ステータ内に配置された棒体であり、外面に雄ねじが成形されロータと、
前記ロータを前記ステータに対して相対的に回転させるモータと、
を有し、
前記ロータがステータに対して相対的に回転させられることによって、前記ステータおよび前記ロータに囲まれた空洞が、前記塗布液の導入部側から排出部側に移動することを特徴とする塗布装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の塗布装置において、
前記複数のギヤポンプのそれぞれは、ギヤポンプであ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と、
前記塗布装置で塗布された前記基材上の前記塗布液を乾燥させる乾燥装置と、
を備えることを特徴とする塗布膜形成システム。
【請求項１】
帯状とされた基材に対して連続的に塗布液を塗布することによって、前記基材上に塗布膜を形成する塗布装置において、
(a) 前記塗布液を貯留する貯留部と、
(b) 前記塗布液を前記基材に向けて吐出するノズルと、
(c) 前記貯留部側から導入された前記塗布液を前記ノズル側に送出する送出部と、
(d) 前記送出部と連通接続されており、前記貯留部側から前記送出部に導入される前記塗布液を流通させる第１供給配管と、
(e) 前記送出部と連通接続されており、前記送出部から前記ノズル側に送出される前記塗布液を流通させる第２供給配管と、
を備え、
前記送出部は、
(c-1) 複数の移送ポンプと、
(c-2) 各々が、前記第１供給配管と、対応する移送ポンプと、を連通接続する複数の導入管と、
(c-3) 各々が、前記第２供給配管と、対応する移送ポンプと、を連通接続する複数の排出管と、
を有し、
前記複数の移送ポンプのそれぞれは、
(i) 対応する導入管から前記塗布液の導入を受けるとともに、
(ii) 単位時間当たりの排出量が周期パラメータにしたがって周期的に変化する前記塗布液を、対応する排出管に排出し、
各移送ポンプから排出される前記排出量の周期的成分の和が最小となるように、各移送ポンプの周期パラメータが設定されていることを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
請求項１に記載の塗布装置において、
前記周期パラメータのうち、前記排出量の周期および初期位相が設定されることを特徴とする塗布装置。
【請求項３】
請求項１に記載の塗布装置において、
前記周期パラメータは、前記排出量の振幅、前記排出量の周期、および初期位相が設定されることを特徴とする塗布装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の塗布装置において、
前記複数の移送ポンプのそれぞれは、
円筒体であり、内側に雌ねじが成形されたステータと、
前記ステータ内に配置された棒体であり、外面に雄ねじが成形されロータと、
前記ロータを前記ステータに対して相対的に回転させるモータと、
を有し、
前記ロータがステータに対して相対的に回転させられることによって、前記ステータおよび前記ロータに囲まれた空洞が、前記塗布液の導入部側から排出部側に移動することを特徴とする塗布装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の塗布装置において、
前記複数のギヤポンプのそれぞれは、ギヤポンプであ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と、
前記塗布装置で塗布された前記基材上の前記塗布液を乾燥させる乾燥装置と、
を備えることを特徴とする塗布膜形成システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２１１５６８（Ｐ２０１２−２１１５６８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７８５６６（Ｐ２０１１−７８５６６）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
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