JP2015116543A - Storage device, storage method, coating applicator and coating method - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an apparatus and method for storing a paste-like liquid, and an apparatus and method for performing application using the stored liquid.
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。
As a technique for forming a wiring pattern on the surface of a substrate such as a glass substrate or a solar cell substrate or forming an active material layer on the surface of a current collector, a paste-like liquid containing a wiring material or an active material is applied to the substrate. There is something to apply. For example, the coating apparatus described in
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。 In the above-described conventional technology, there is a possibility that bubbles may be involved when the paste sent through the pipe is returned to the tank. In other words, due to its high viscoelasticity in paste-like liquids, when it flows down from the pipe into the tank, it does not become a continuous liquid flow, and may fall in a lump as an ambient air. It is taken in and becomes air bubbles and remains in the liquid. The same is true when the liquid is first injected into the empty tank.
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。 When bubbles are mixed in the paste-like liquid, there is a problem that the flow rate becomes unstable due to pressure loss when the liquid is pumped, or a coating defect occurs in the formed pattern. For a low-viscosity liquid, defoaming can be performed by, for example, leaving it under reduced pressure. In particular, for example, in a high-viscosity liquid having a viscosity of about 100 Pa · s or more at a shear rate of 10 s −1 , bubbles are temporarily removed. No technology has been established that can effectively remove it when it is involved.
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。
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。 This invention is made | formed in view of the said subject, and makes it the 1st objective to provide the technique which can store a high-viscosity paste-like liquid, without entraining a bubble. A second object is to provide a coating technique to which this storage technique is applied.
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。 In one aspect of the storage device according to the present invention, in order to achieve the first object, a storage portion having a storage space capable of storing a paste-like liquid, and an opening having one end opening toward the storage space A supply pipe that continuously discharges the liquid supplied from the outside through the opening and supplies the liquid to the storage space, and a position for raising the opening in response to a rise in the liquid level in the storage space. Control means.
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。 Moreover, one aspect of the storage method according to the present invention is a storage method for storing a paste-like liquid in a storage part having a storage space capable of storing the liquid, in order to achieve the first object, Disposing an opening at one end of a supply pipe to which the liquid is supplied from the outside toward the storage space, and discharging the liquid from the opening, and the liquid stored in the storage space and the supply pipe A step of raising the opening in accordance with a rise in the liquid level of the liquid stored in the storage space while maintaining a state in which the liquid in the inside is continuous.
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。 In the invention configured as described above, the high-viscosity paste-like liquid can be stored in the storage space without entraining bubbles. The reason is as follows. In pasty liquids with high viscoelasticity, the liquid discharged from the opening at one end of the pipe grows below the opening as a rod-like or spherical lump, and falls downward when it cannot support its weight. To do. Therefore, if the difference in height between the opening and the liquid level of the liquid stored in the storage space is larger than a certain level, the liquid mass intermittently falls from the opening and bubbles are generated in the stored liquid. Will be involved.
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。 In the present invention, the opening can be raised as the liquid level gradually rises in the storage space as the liquid is injected into the storage space. Therefore, the difference in height between the opening and the liquid level can be reduced regardless of the amount of liquid to be stored. Thereby, injecting the liquid from the opening in a state in which the liquid discharged from the opening and the liquid stored in the storage space are made continuous to prevent entrainment of bubbles due to the above-described intermittent drop. Can do. And by raising the opening according to the rise of the liquid level accompanying the increase in the storage amount, while maintaining a continuous liquid flow from the opening to the liquid level in the storage space, the generation of bubbles is prevented. The liquid can be continuously stored in the storage space.
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。 That is, in the storage device according to the present invention, it is preferable that the position control means raises the opening while maintaining a state where the liquid stored in the storage space and the liquid in the supply pipe are continuous. By doing so, it is possible to effectively prevent bubbles generated by the liquid falling intermittently.
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。 For example, you may further provide the detection means which detects the position of the liquid level in the storage space. The height of the liquid level in the storage space can be estimated without directly measuring, for example, if the amount of liquid supplied from the supply pipe and the time are known. However, if the position of the liquid level is directly detected, the position of the opening of the supply pipe can be more accurately controlled according to the detection result.
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。 For example, the position control means may be configured to position the position of the opening in the vertical direction above the position of the liquid level. In the state where the opening is submerged in the stored liquid, the liquid that stays in an irregular shape around the opening can cause bubbles. Such a problem can be avoided by positioning the opening above the liquid level and dropping the liquid flow discharged from the opening toward the liquid level.
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。 Further, for example, the height difference between the opening and the liquid surface may be maintained at 0 to 50 mm. According to the knowledge of the inventors of the present application, when the opening is provided away from the liquid surface as described above, the falling liquid flow is interrupted to increase the possibility of generating bubbles. In particular, the above distance is suitable for a liquid having a viscosity of about 100 Pa · s to 300 Pa · s at a shear rate of 10 s −1 .
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。 Further, for example, the position control means may be configured to raise the opening while maintaining a constant height difference from the liquid level. Due to the high viscoelasticity of the liquid, it is considered that the liquid flow is not interrupted even if the height of the opening from the liquid surface fluctuates slightly. However, the height of the opening should be such that the height is constant. Most preferably, it is controlled.
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。 Moreover, in order to achieve the second object, one aspect of the coating apparatus according to the present invention is connected to the storage means having the same configuration as any of the storage apparatuses described above, and the storage means, An output pipe for taking out the liquid stored in the storage means; and a discharge means connected to the output pipe for discharging the liquid toward the application target.
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。 Moreover, in one aspect of the coating method according to the present invention, in order to achieve the second object, the liquid stored in the storage space is stored while the liquid is stored in the storage unit by the storage method. A step of sending the liquid toward the discharge means; and a step of discharging the liquid that has been sent out from the discharge means and applying the liquid onto an object to be applied.
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。 In the invention configured as described above, the liquid stored so as not to include bubbles by the above-described storage technique is sent out from the storage space and applied to the application target. Therefore, there is no variation in the coating amount, and it is possible to perform coating without defects.
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。 In this case, for example, a flow means for flowing the liquid into the output pipe may be interposed in the output pipe. By doing so, it becomes possible to deliver a stable amount of liquid to the ejection means.
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。 Further, for example, a configuration having a reflux path for returning the liquid to the storage space from the downstream side of the circulation means in the liquid circulation direction may be employed. When the liquid has thixotropic properties (thixotropic properties), if the liquid stays in a state where application is not performed, the viscosity of the liquid increases, which may hinder subsequent liquid flow. By providing a path for circulating the liquid, it is possible to prevent an increase in viscosity due to stagnation by constantly circulating the liquid even when application is not performed.
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。 In this case, for example, the reflux path may be connected to the supply pipe, and the liquid to be refluxed may flow into the storage space from the opening of the supply pipe. According to such a configuration, both the liquid supplied from the outside and the liquid flowing through the circulation path can flow into the storage space from the opening via the supply pipe. Therefore, it is possible to switch between external liquid supply and internal liquid circulation without interrupting the liquid flow from the opening.
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。 According to the present invention, the liquid flow is interrupted by storing the liquid in a state in which the flow of the liquid continuously discharged from the opening from the supply pipe is made continuous with the liquid stored in the storage space. It is possible to prevent entrainment of bubbles in the liquid.
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。
FIG. 1 is a view showing an embodiment of a coating apparatus provided with a storage device according to the present invention. The
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。
The
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。
A substrate S on which the coating liquid is applied is disposed by the
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。 Here, for example, an active material layer is laminated on the surface of the current collector layer by using a conductive sheet such as a metal functioning as a current collector as the substrate S and using a paste containing an active material as a coating liquid. It is possible to manufacture a battery electrode.
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。
FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of paste application in this application apparatus. On the
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。
The cross-sectional shape of the pattern depends on the opening shape of each
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。
Of course, it is possible to form a relatively wide pattern on the surface of the substrate S by making each discharge port into a wide opening shape or having a slit shape as described in
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。
In order to form such a pattern with excellent dimensional accuracy, it is necessary to stably discharge a highly viscous coating liquid from the
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。
The
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。
The
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。
The three-
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。
On the other hand, when the three-
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。
When the high-viscosity coating liquid has thixotropic properties (thixotropic properties), it is necessary to always apply a shearing force to the coating liquid in order to maintain the fluidity of the coating liquid. Except when supplying the coating liquid to the
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。
The
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。
FIG. 3 is a side sectional view showing a more detailed structure of the tank. The
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。
On the other hand, an
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。
The
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。
When the
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。
Further, the storage space SP in the
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。
Next, the coating process in the coating apparatus of this embodiment will be described. In this coating process, the coating liquid from the outside is introduced into the
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。
FIG. 4 is a flowchart showing the coating operation in this embodiment. 5 and 6 are diagrams schematically showing the state of each part during operation. First, the nozzle raising / lowering
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。
Next, a replenishment path from the
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。
After the tip of the coating liquid L reaches the bottom surface of the tank, as shown in FIG. 5 (c), the vertical position of the liquid surface La of the coating liquid L stored at the bottom of the
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。
In a state where the
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。
By raising the
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。
The injection of the coating liquid is continued until the liquid level La of the coating liquid stored in the
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。
When a coating liquid having a height equal to or higher than the minimum line Lmin is stored in the
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。 The application is continued until it is time to finish the application (step S110). During this time, the injection of the coating liquid from the external supply tank may be continued, but if the liquid surface height exceeds the maximum line Lmax (NO in step S106), the injection of the coating liquid is stopped (step S106). S107). Further, when the coating liquid is consumed by coating and the liquid level is lowered to be below the minimum line Lmin (YES in step S109), the replenishment path is reopened (step S111), and the process returns to step S102 to return the coating liquid. Resume injection.
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。
According to such a process, as shown in FIG. 6 (a), the application is performed while receiving the supply of the replenishment coating liquid from the external replenishment tank, and the external replenishment is performed as shown in FIG. 6 (b). There may be a situation where the application is performed without receiving. In any case, the amount of the application liquid supplied to the
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。
When the necessary application is completed (YES in step S110), the application path is closed and the circulation path is opened by the three-way valve 24 (step S121). Thereby, the coating liquid sent out from the
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。
The flow of the coating liquid discharged from the
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。
While the application is not performed in this manner, the circulation of the application liquid is continued, and when it is necessary to apply again (YES in step S122), the process returns to step S106. Accordingly, the application liquid can be supplied to the
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。
As described above, in this embodiment, the high-viscosity paste-like coating liquid L corresponds to the “liquid” of the present invention, and the
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。
Further, in the
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。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the MONO pump is used as the
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。
In the above embodiment, the three-
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。
In the above-described embodiment, the
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。
Moreover, in the said embodiment, although the
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。
Moreover, although the operation from the state in which the
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。
Moreover, in the said embodiment, although the liquid level height of the coating liquid in the
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。
Moreover, the said embodiment incorporates the "storage device" of this invention in the
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。
Moreover, although the
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。
Furthermore, although this embodiment is an application device which applies the application liquid discharged from the
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。 The present invention is particularly preferably applicable to the purpose of storing a highly viscous liquid in a storage space without generating bubbles.
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)
1
12 Nozzle lifting mechanism (position control means)
13 Liquid level sensor (detection means)
21
26 Circulation piping (reflux path)
28 Input piping (supply piping)
29 Supply piping 30 Control unit (position control means)
50 Application nozzle (Discharging means)
70
L Coating liquid (liquid)
S sheet (object to be coated)
Claims (12)
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。 A storage section having a storage space capable of storing a paste-like liquid;
One end is an opening that opens toward the storage space, and a supply pipe that continuously discharges the liquid supplied from the outside and supplies the liquid to the storage space;
A storage device comprising: position control means for raising the opening in response to a rise in the liquid level in the storage space.
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。 Reservation means having the same configuration as the storage device according to any one of claims 1 to 6,
An output pipe connected to the storage means to take out the liquid stored in the storage means;
An application apparatus comprising: discharge means connected to the output pipe for discharging the liquid toward an application target.
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。 In a storage method for storing paste-like liquid in a storage part having a storage space capable of storing liquid,
Disposing an opening at one end of a supply pipe to which the liquid is supplied from the outside toward the storage space, and discharging the liquid from the opening;
While maintaining the state in which the liquid stored in the storage space and the liquid in the supply pipe are continuous, the opening is formed according to the rise of the liquid level of the liquid stored in the storage space. And a step of raising the storage method.
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。 A step of delivering the liquid stored in the storage space toward the discharge means while storing the liquid in the storage unit by the storage method according to claim 11;
And a step of discharging the delivered liquid from the discharge means and applying the liquid onto an object to be applied.
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Cited By (2)
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KR20200074405A (en) * | 2018-12-17 | 2020-06-25 | (주)에이텍솔루션 | Chemical storage tank capable of accurate level measurement |
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