JP2014065000A - 両面塗工装置、両面塗工方法および塗膜形成システム - Google Patents

Abstract

【課題】基材の両面に対して均一に塗工液を塗工することができる両面塗工装置および両面塗工方法、並びに、その両面塗工装置を組み込んだ塗膜形成システムを提供する。
【解決手段】基材５の表面に塗工処理を行う際には、バックアップローラによって安定して支持された基材５の表面に表面塗工ノズルから塗工液を塗工する。一方、基材５の裏面に塗工処理を行う際には、精密プレート５０によって非接触で支持された基材５の裏面に裏面塗工ノズル３０から塗工液を塗工する。精密プレート５０は、基材５を挟んで裏面塗工ノズル３０と対向する位置に設けられ、複数の噴出孔から基材５に向けて気体を噴出しつつ、複数の吸引孔によって基材５の側から気体を吸引することにより、基材５に対して気体噴出による斥力と気体吸引による引力とを同時に作用させ、そのバランスによって基材５を一定の距離を隔てて非接触にて支持する。
【選択図】図２

Description

本発明は、基材の両面に化学電池材料などの塗工液を塗工する両面塗工装置および両面塗工方法、並びに、その両面塗工装置を組み込んだ塗膜形成システムに関する。

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、金属箔等の基材をロールトゥロール方式にて搬送しつつ、基材の両面に電極材料の塗工液を吐出して塗膜を形成する両面塗工装置が知られている。このような両面塗工装置としては、まず基材の一方面に塗工液を塗工してから乾燥処理を行い、次に基材の他方面に塗工液を塗工して再度乾燥処理を行うものがある。このような手法によっても、基材の両面に塗工処理を行うことは可能であるが、１つのラインに乾燥炉が２台必要となり、装置の全長が長くなってコストが増大する。

このため、乾燥処理を行う前に基材の両面に塗工液を塗工し、基材の両面に対して一括して乾燥処理を行う装置が開発されている（例えば、特許文献１）。このような両面塗工装置においては、基材の表面側の塗工については基材を裏面側からバックアップローラで支持するため、スリットダイと基材とのギャップを安定的に維持することができ、基材表面に塗工液を均一に塗工することができる。一方、基材の裏面側の塗工時には、表面側に塗布された塗工液が未だに乾燥していないため、バックアップローラで基材の表面を直接に支持することができない。

このため、特許文献１に開示の装置においては、裏面側の塗工を行うスリットダイの下流側に基材の搬送方向とほぼ平行な気流を噴出して基材を吸引する機構を設けることにより、基材の張力を高めてスリットダイと基材とのギャップを安定させている。

特開２００５−２４６１９４号公報

しかしながら、特許文献１に開示の装置においては、裏面側の塗工を行うスリットダイの下流側にて基材を吸引しているため、塗工位置でのスリットダイと基材とのギャップは必ずしも安定したものとならないおそれがある。その結果、基材の裏面側については塗工液を均一に塗工できなくなるという問題が生じる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基材の両面に対して均一に塗工液を塗工することができる両面塗工装置および両面塗工方法、並びに、その両面塗工装置を組み込んだ塗膜形成システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基材の両面に塗工液を塗工する両面塗工装置において、第１ローラから送り出された基材を第２ローラで巻き取ることによって基材を連続して搬送する搬送機構と、前記搬送機構によって搬送される基材の第１面に塗工液を吐出する第１ノズルと、前記第１ノズルと基材を挟んで対向して設けられ、基材の第２面を支持するバックアップローラと、前記第１ノズルよりも基材の搬送方向に沿って下流側に設けられ、基材の第２面に塗工液を吐出する第２ノズルと、前記第２ノズルと基材を挟んで対向して設けられ、基材の第１面に向けて気体を噴出する複数の噴出孔および基材の側から気体を吸引する複数の吸引孔を有する非接触支持部と、を備えることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る両面塗工装置において、前記第２ノズルよりも基材の搬送方向に沿って下流側に設けられ、前記第２ノズルによって塗工された塗膜の形状を撮像する撮像手段と、前記撮像手段の撮像結果に基づいて、前記複数の噴出孔からの気体噴出量および前記複数の吸引孔による気体吸引量を調整する制御手段と、をさらに備えることを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１の発明に係る両面塗工装置において、前記第２ノズルよりも基材の搬送方向に沿って上流側に設けられ、前記第２ノズルと基材との間隔を測定する測定手段と、前記測定手段の測定結果に基づいて、前記複数の噴出孔からの気体噴出量および前記複数の吸引孔による気体吸引量を調整する制御手段と、をさらに備えることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る両面塗工装置において、前記複数の噴出孔および前記複数の吸引孔は互いに隣り合う格子状に配列されていることを特徴とする。

また、請求項５の発明は、塗膜形成システムであって、請求項１から請求項４のいずれかの発明に係る両面塗工装置と、前記両面塗工装置によって基材の両面に形成された塗工液の塗膜を乾燥させる乾燥部と、を備えることを特徴とする。

また、請求項６の発明は、基材の両面に塗工液を塗工する両面塗工方法において、第１ローラから送り出された基材を第２ローラで巻き取ることによって基材を連続して搬送する搬送工程と、搬送される基材の第２面をバックアップローラによって支持しつつ、当該基材の第１面に第１ノズルから塗工液を吐出する第１塗工工程と、前記第１塗工工程の後、搬送される基材の第２面に第２ノズルから塗工液を吐出する第２塗工工程と、を備え、前記第２塗工工程では、基材の第１面に向けて気体を噴出しつつ基材の側から気体を吸引して基材を非接触にて支持することを特徴とする。

また、請求項７の発明は、請求項６の発明に係る両面塗工方法において、前記第２ノズルによって塗工された塗膜の形状を撮像する撮像工程をさらに備え、前記撮像工程での撮像結果に基づいて、前記第２塗工工程での気体噴出量および気体吸引量を調整することを特徴とする。

また、請求項８の発明は、請求項６の発明に係る両面塗工方法において、前記第２ノズルと基材との間隔を測定する測定工程をさらに備え、前記測定工程での測定結果に基づいて、前記第２塗工工程での気体噴出量および気体吸引量を調整することを特徴とする。

請求項１から請求項５の発明によれば、第２ノズルと基材を挟んで対向して設けられ、基材の第１面に向けて気体を噴出する複数の噴出孔および基材の側から気体を吸引する複数の吸引孔を有する非接触支持部を備えるため、基材に対して気体噴出による斥力と気体吸引による引力とを同時に作用させ、そのバランスによって基材を一定の位置に安定して非接触にて支持することができ、基材の両面に対して均一に塗工液を塗工することができる。

特に、請求項２の発明によれば、第２ノズルによって塗工された塗膜の形状を撮像する撮像手段の撮像結果に基づいて、複数の噴出孔からの気体噴出量および複数の吸引孔による気体吸引量を調整するため、第２ノズルと基材との間隔に変動が生じたとしても、その間隔が適正範囲内となるように修正することができる。

特に、請求項３の発明によれば、第２ノズルと基材との間隔を測定する測定手段の測定結果に基づいて、複数の噴出孔からの気体噴出量および複数の吸引孔による気体吸引量を調整するため、第２ノズルと基材との間隔に変動が生じたとしても、その間隔が適正範囲内となるように修正することができる。

また、請求項６から請求項８の発明によれば、搬送される基材の第２面に第２ノズルから塗工液を吐出する第２塗工工程では、基材の第１面に向けて気体を噴出しつつ基材の側から気体を吸引して基材を非接触にて支持するため、基材に対して気体噴出による斥力と気体吸引による引力とを同時に作用させ、そのバランスによって基材を一定の位置に安定して非接触にて支持することができ、基材の両面に対して均一に塗工液を塗工することができる。

特に、請求項７の発明によれば、第２ノズルによって塗工された塗膜の形状を撮像した撮像結果に基づいて、気体噴出量および気体吸引量を調整するため、第２ノズルと基材との間隔に変動が生じたとしても、その間隔が適正範囲内となるように修正することができる。

特に、請求項８の発明によれば、第２ノズルと基材との間隔を測定した測定結果に基づいて、気体噴出量および気体吸引量を調整するため、第２ノズルと基材との間隔に変動が生じたとしても、その間隔が適正範囲内となるように修正することができる。

本発明に係る両面塗工装置を組み込んだ塗膜形成システムの全体構成を示す図である。 精密プレートおよび裏面塗工ノズルを側方から見た図である。 精密プレートを上方から見た図である。 精密プレートの下面を示す図である。 裏面塗工ノズルによって基材の裏面に塗工された塗膜の形状を模式的に示す図である。 第２実施形態の塗膜形成システムの全体構成を示す図である。 精密プレートの下面の他の例を示す図である。

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。

＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明に係る両面塗工装置を組み込んだ塗膜形成システム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。

この塗膜形成システム１は、基材としての長尺の金属箔をロールトゥロール方式にて搬送しつつ、その基材の両面に電極材料である活物質の塗工液を塗工し、その塗工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。塗膜形成システム１は、両面塗工装置１０、乾燥部７０および搬送機構８０を備える。また、塗膜形成システム１は、システム全体を管理する制御部９０を備える。

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。

長尺の基材５は、巻き出しローラ（第１ローラ）８１から送り出されて巻き取りローラ（第２ローラ）８２によって巻き取られることにより、両面塗工装置１０、乾燥部７０の順にロールトゥロール方式にて搬送される。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８３とを備えて構成される。なお、補助ローラ８３の個数および配置位置については、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。但し、本発明に係る両面塗工装置１０は、基材の裏面にも塗工液を塗工するため、裏面側の塗工液が乾燥していない裏面塗工ノズル３０と乾燥部７０との間に補助ローラ８３を設けることはできない。

乾燥部７０は、両面塗工装置１０にて基材５の両面に形成された塗工液の塗膜の乾燥処理を行う。乾燥部７０は、搬送機構８０によって搬送される基材５を加熱することによって、塗工液から溶剤を蒸発させて乾燥処理を行う。乾燥部７０は、例えば、塗工液の塗膜を緩やかに昇温させる予熱部、塗膜を所定温度にまで昇温して主たる加熱を行うメイン乾燥部、塗膜をより高温に加熱して膜中の歪みや残留応力を除去するアニール部、加熱された塗膜を冷却する冷却部などを備えていても良い。

制御部９０は、塗膜形成システム１に設けられた各動作機構を制御して基材５に対する塗工処理を進行させる。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膜形成システム１における塗工処理が進行する。

本発明に係る両面塗工装置１０は、搬送機構８０によって搬送される基材５の表面に塗工するための表面塗工ノズル（第１ノズル）２０およびバックアップローラ１５、基材５の裏面に塗工するための裏面塗工ノズル３０および精密プレート５０、並びに、基材５の裏面を撮像する撮像カメラ４０を備える。ここで、基材５の表面とは、図１に示した２つの補助ローラ８３間において、上側を向く面である。一方、基材５の裏面とは、２つの補助ローラ８３間において、下側を向く面である。

表面塗工ノズル２０は、基材５の幅方向に沿ってスリット状の吐出口２１を設けたスリットノズルである。本実施形態においては、表面塗工ノズル２０は、吐出口２１の吐出方向が概ね水平方向に沿うように設けられている。表面塗工ノズル２０は、スリット状の吐出口２１に繋がる流路を規定するためのシムおよびマニホールドを備える。また、表面塗工ノズル２０には、バックアップローラ１５と吐出口２１との間隔を調整する機構および姿勢を規定する機構が付設されている（いずれも図示省略）。

バックアップローラ１５は、表面塗工ノズル２０と基材５を挟んで対向して設けられている。バックアップローラ１５は、その回転軸が表面塗工ノズル２０の吐出口２１と平行な水平方向に沿うように回転自在に設けられている。バックアップローラ１５は、搬送機構８０によって搬送される基材５の裏面を支持する。よって、表面塗工ノズル２０は、その吐出口２１がバックアップローラ１５によって支持される基材５の表面に対向するように設けられる。

バックアップローラ１５は、回転軸と垂直な方向に対しては固定されているため、表面塗工ノズル２０の吐出口２１とバックアップローラ１５の外周面との間隔は常に一定である。このため、バックアップローラ１５によって裏面側から支持された基材５の表面と表面塗工ノズル２０の吐出口２１との間隔の安定して常に一定となる。

表面塗工ノズル２０は、図示省略の液供給機構から供給された塗工液をバックアップローラ１５によって支持された状態で走行する基材５の表面に吐出口２１から吐出する。塗膜形成システム１にて正極を製造する場合には、正極材料の塗工液として、例えば正極活物質であるコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）、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）の混合液を用いる。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（ＬｉＮｉＯ_２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）、燐酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）などを用いることもできる。

一方、塗膜形成システム１にて負極を製造する場合には、負極材料の塗工液として、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の混合液を用いる。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（Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２）、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（Ｈ_２Ｏ）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工液は固体（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。

表面塗工ノズル２０は、バックアップローラ１５によって安定して支持される基材５の表面に塗工液を塗工する。バックアップローラ１５によって裏面側から支持された基材５の表面と表面塗工ノズル２０の吐出口２１との間隔は常に一定である。よって、表面塗工ノズル２０は、基材５の表面に塗工液を均一に塗工することができる。その結果、基材５の表面に形成される塗膜の幅および膜厚も均一となる。なお、バックアップローラ１５と表面塗工ノズル２０との間隔自体は表面塗工ノズル２０に付設された調整機構によって適宜に調整可能である。

一方、裏面塗工ノズル３０は表面塗工ノズル２０よりも基材５の搬送方向に沿って下流側（乾燥部７０に近い側）であって乾燥部７０よりも上流側に設けられている。裏面塗工ノズル３０が設置されている位置においては、補助ローラ８３によって張力を与えられつつ基材５が水平方向に沿って搬送されている。裏面塗工ノズル３０は、水平方向に沿って搬送される基材５の下側に設けられる。

裏面塗工ノズル３０の構造は表面塗工ノズル２０と同一である。すなわち、裏面塗工ノズル３０も、基材５の幅方向に沿ってスリット状の吐出口３１を設けたスリットノズルである。裏面塗工ノズル３０は、吐出口３１の吐出方向が概ね鉛直方向上方を向くように設けられている。よって、裏面塗工ノズル３０は、その吐出口３１が水平方向に沿って搬送される基材５の裏面に対向するように設けられる。裏面塗工ノズル３０には、高さおよび姿勢を規定する機構が付設されている（いずれも図示省略）。

基材５を挟んで裏面塗工ノズル３０の直上には精密プレート５０が設けられている。すなわち、精密プレート５０は裏面塗工ノズル３０と基材５を挟んで対向する位置に設けられている。図２および図３は、精密プレート５０を説明するための図である。図２は精密プレート５０および裏面塗工ノズル３０を側方から見た図であり、図３は精密プレート５０を上方から見た図である。精密プレート５０は矩形の板状部材である。精密プレート５０の長さは概ね基材５の幅と同程度である。また、精密プレート５０の幅および厚さは特に限定されるものではない。

図２に示すように、精密プレート５０にはエア供給機構６０および吸気機構６５が付設されている。エア供給機構６０は、エア供給部６１、バルブ６２および流量調整バルブ６３を備える。エア供給部６１は、配管６４によって精密プレート５０と連通接続される。エア供給部６１は、例えばブロアなどにて構成され、配管６４に空気を圧送する。配管６４には、バルブ６２および流量調整バルブ６３が介挿されている。バルブ６２を開放しつつ、エア供給部６１から配管６４に空気を圧送することによって、精密プレート５０に空気が供給される。エア供給部６１から精密プレート５０に供給する空気の流量は流量調整バルブ６３によって調整される。

また、吸気機構６５は、吸引部６６、バルブ６７および流量調整バルブ６８を備える。吸引部６６は、配管６９によって精密プレート５０と連通接続される。吸引部６６は、例えばポンプなどにて構成され、配管６９を介して精密プレート５０に負圧を与える。配管６９には、バルブ６７および流量調整バルブ６８が介挿されている。バルブ６７を開放しつつ、吸引部６６が吸引を行うと、精密プレート５０に負圧が作用する。

図４は、精密プレート５０の下面を示す図である。基材５の表面に対向する精密プレート５０の下面には、複数の噴出孔５１と複数の吸引孔５２とが穿設されている。図４では、図示の便宜上、吸引孔５２にはハッチングを付している。複数の噴出孔５１および複数の吸引孔５２は基材５の表面に向けて穿設されている。また、図４に示すように、複数の噴出孔５１および複数の吸引孔５２は互いに隣り合う格子状に配列されている。１つの噴出孔５１は前後左右を４つの吸引孔５２によって囲まれ、１つの吸引孔５２は前後左右を４つの噴出孔５１によって囲まれる。

複数の噴出孔５１のそれぞれはエア供給機構６０の配管６４と接続されている。バルブ６２を開放することによって、エア供給部６１から配管６４を介して精密プレート５０に空気が供給される。供給された空気は、複数の噴出孔５１から下方の基材５の表面に向けて噴出される。複数の噴出孔５１から噴出される空気の流量は流量調整バルブ６３によって調整される。

一方、複数の吸引孔５２のそれぞれは吸気機構６５の配管６９と接続されている。吸引部６６を作動させつつバルブ６７を開放すると、複数の吸引孔５２に負圧が付与され、複数の吸引孔５２のそれぞれから周辺の雰囲気が吸引される。吸引孔５２は基材５の表面に向けて設けられているため、複数の吸引孔５２は基材５の側から気体を吸引する。複数の吸引孔５２から吸引される気体の流量は流量調整バルブ６８によって調整される。

図２に示すように、精密プレート５０の複数の噴出孔５１から基材５の表面に向けて気体を噴出しつつ、複数の吸引孔５２によって基材５の側から気体を吸引することにより、精密プレート５０は基材５に対して気体噴出による斥力と気体吸引による引力とを同時に作用させることができる。その結果、精密プレート５０の下面と基材５の表面との距離は一定に保たれることとなる。換言すれば、精密プレート５０は、搬送機構８０によって搬送される直下の基材５を一定の距離を隔てて非接触にて支持する。

精密プレート５０の下面と基材５の表面との距離は、複数の噴出孔５１からの気体噴出流量と複数の吸引孔５２による気体吸引流量とのバランスによって規定される。気体噴出流量が多くなれば、基材５に対する斥力が大きくなって、基材５が下側に（裏面塗工ノズル３０に近づく側に）押し下げられる。逆に、気体吸引流量が多くなれば、基材５に対する引力が大きくなって、基材５が上側に（裏面塗工ノズル３０から遠ざかる側に）引き上げられる。

また、基材５に対しては、精密プレート５０からの斥力および引力のみならず、搬送機構８０による張力、基材５自体の自重および裏面塗工ノズル３０からの塗工液の吐出圧などが作用する。精密プレート５０の下面と基材５の表面との距離は、厳密にはこれらの総合によって定まる。通常は、裏面塗工ノズル３０からの塗工液の吐出圧が比較的大きいため、噴出孔５１からの気体噴出流量を吸引孔５２による気体吸引流量よりも多くしてその吐出圧に抗するようにしている。

精密プレート５０は、裏面塗工ノズル３０と基材５を挟んで対向する位置に設けられている。よって、精密プレート５０は、裏面塗工ノズル３０による塗工位置において、基材５を一定の距離を隔てて非接触にて支持することとなる。その結果、精密プレート５０によって非接触で支持された基材５の裏面と裏面塗工ノズル３０の吐出口３１との間隔は常に一定となる。裏面塗工ノズル３０は、図示省略の液供給機構から供給された塗工液を精密プレート５０によって非接触で支持された状態で走行する基材５の裏面に吐出口３１から吐出する。これにより、基材５の表面と同様に、裏面についても裏面塗工ノズル３０によって塗工液を均一に塗工することができ、基材５の裏面に形成される塗膜の幅および膜厚を均一にすることができる。

本実施形態の如く塗膜形成システム１にてリチウムイオン二次電池の電極製造を行う場合、基材５の表面および裏面には同種の塗工液が塗工される。例えば、表面塗工ノズル２０から基材５の表面に正極材料の塗工液を塗工するのであれば、基材５の裏面にも裏面塗工ノズル３０から正極材料の塗工液を塗工する。また、基材５の表面に表面塗工ノズル２０から負極材料の塗工液を塗工するのであれば、基材５の裏面にも裏面塗工ノズル３０から裏面材料の塗工液を塗工する。なお、表面塗工ノズル２０の液供給機構と裏面塗工ノズル３０の液供給機構とは共通のものであっても良い。

図１に戻り、第１実施形態の両面塗工装置１０は、基材５の裏面を撮像する撮像カメラ４０を備える。撮像カメラ４０は、裏面塗工ノズル３０よりも基材５の搬送方向に沿って下流側であって乾燥部７０よりも上流側に設けられている。また、撮像カメラ４０は、水平方向に沿って搬送される基材５の下側に設けられる。

撮像カメラ４０は、裏面塗工ノズル３０によって基材５の裏面に塗工された塗膜の形状を撮像する。このような撮像カメラ４０としては、例えばＣＣＤカメラなどを採用することができる。図５は、裏面塗工ノズル３０によって基材５の裏面に塗工された塗膜の形状を模式的に示す図である。図５（ａ）は、正常な塗工処理がなされた場合の塗膜の形状を示す。これに対して、図５（ｂ）は、基材５の裏面と裏面塗工ノズル３０の吐出口３１との間隔が所定の適正範囲よりも大きく、吐出口３１と基材５の裏面との間に形成されるメニスカスが乱れて塗膜の幅方向端部が波状となった場合を示す。逆に、図５（ｃ）は、基材５の裏面と裏面塗工ノズル３０の吐出口３１との間隔が所定の適正範囲よりも小さく、裏面塗工ノズル３０によって塗工液が塗り拡げられて塗膜が幅方向に過度に大きくなった場合を示す。

撮像カメラ４０は、裏面塗工ノズル３０によって基材５の裏面に塗工された塗膜の形状を撮像し、その撮像結果は制御部９０に伝達される。制御部９０は、撮像カメラ４０による撮像結果に対して画像処理を行い、基材５の裏面に形成された塗膜の形状（特に、塗膜のエッジの形状）が図５（ａ）〜（ｃ）のいずれであるかを判定する。基材５の裏面に形成された塗膜の形状が図５（ａ）のパターンであれば、正常な裏面塗工処理が行われているため、特段の調整は行わない。

一方、基材５の裏面に形成された塗膜の形状が図５（ｂ）のパターンであれば、基材５の裏面と裏面塗工ノズル３０の吐出口３１との間隔が所定の適正範囲よりも大きくなっている。つまり、精密プレート５０の下面と基材５の表面との間隔が小さくなっている。このため、制御部９０がエア供給機構６０の流量調整バルブ６３および吸気機構６５の流量調整バルブ６８を制御し、複数の噴出孔５１からの気体噴出流量を多く、および／または、複数の吸引孔５２による気体吸引流量を少なくする。これにより、基材５に対する精密プレート５０からの斥力が相対的に大きくなって、基材５が下側に押し下げられ、基材５の裏面と裏面塗工ノズル３０の吐出口３１との間隔が所定の適正範囲内となる。

また、基材５の裏面に形成された塗膜の形状が図５（ｃ）のパターンであれば、基材５の裏面と裏面塗工ノズル３０の吐出口３１との間隔が所定の適正範囲よりも小さくなっている。つまり、精密プレート５０の下面と基材５の表面との間隔が大きくなっている。このため、制御部９０がエア供給機構６０の流量調整バルブ６３および吸気機構６５の流量調整バルブ６８を制御し、複数の噴出孔５１からの気体噴出流量を少なく、および／または、複数の吸引孔５２による気体吸引流量を多くする。これにより、基材５に対する精密プレート５０からの引力が相対的に大きくなって、基材５が上側に引き上げられ、基材５の裏面と裏面塗工ノズル３０の吐出口３１との間隔が所定の適正範囲内となる。

以上のように、第１実施形態の塗膜形成システム１においては、搬送機構８０によってロールトゥロール方式にて搬送される長尺の基材５の表裏両面に対して、両面塗工装置１０により電極材料の塗工液を塗工する。まず、巻き出しローラ８１から送り出された基材５の表面に表面塗工ノズル２０が塗工液を塗工する。表面塗工ノズル２０は、バックアップローラ１５によって支持された基材５の表面に塗工液を塗工する。バックアップローラ１５によって安定して支持された基材５の表面と表面塗工ノズル２０の吐出口２１との間隔は常に一定である。このため、表面塗工ノズル２０は、基材５の表面に塗工液を均一に塗工することができ、基材５の表面に形成される塗膜の幅および膜厚は均一となる。

表面塗工ノズル２０による表面塗工の後、次に裏面塗工ノズル３０が基材５の裏面に塗工液を塗工する。裏面塗工に際しては、基材５の表面に塗工された塗工液が未だに乾燥していないため、バックアップローラで基材５の表面を直接に支持することはできない。このため、裏面塗工ノズル３０は、基材５を挟んで対向配置された精密プレート５０によって非接触で支持された基材５の裏面に塗工液を塗工する。

精密プレート５０は、複数の噴出孔５１から基材５の表面に向けて気体を噴出しつつ、複数の吸引孔５２によって基材５の側から気体を吸引する。これにより、精密プレート５０は、基材５に対して気体噴出による斥力と気体吸引による引力とを同時に作用させ、そのバランスによって基材５を一定の距離を隔てて非接触にて支持する。しかも、精密プレート５０は、裏面塗工ノズル３０と基材５を挟んで対向する位置に設けられているため、裏面塗工ノズル３０の塗工位置において基材５を非接触にて支持する。

従って、精密プレート５０によって一定の距離を隔てて非接触支持された基材５の裏面と裏面塗工ノズル３０の吐出口３１との間隔も一定となる。このため、裏面塗工ノズル３０は、精密プレート５０によって非接触支持された基材５の裏面に塗工液を均一に塗工することができ、基材５の裏面に形成される塗膜の幅および膜厚も均一となる。このようにして、両面塗工装置１０は、基材５の表裏両面に対して均一に塗工液を塗工することができる。

また、裏面塗工については、撮像カメラ４０が裏面塗工ノズル３０によって基材５の裏面に塗工された塗膜の形状を撮像し、その撮像結果に基づいて、複数の噴出孔５１からの気体噴出流量をおよび複数の吸引孔５２による気体吸引流量を制御して基材５の裏面と裏面塗工ノズル３０の吐出口３１との間隔が適正範囲内となるようにしている。このため、何らかの要因によって基材５の裏面と裏面塗工ノズル３０との間隔に変動が生じたとしても、その間隔が適正範囲内となるように修正することができる。

その後、表面塗工ノズル２０および裏面塗工ノズル３０によって表裏両面に塗工液が塗工された基材５は乾燥部７０に搬送され、塗工液の塗膜の乾燥処理が行われる。乾燥部７０では、基材５の表裏両面に対して一括して同時に乾燥処理が行われる。塗膜の乾燥処理の終了した基材５は巻き取りローラ８２によって巻き取られる。

＜２．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。図６は、第２実施形態の塗膜形成システム１ａの全体構成を示す図である。同図において、第１実施形態の図１と同一の要素については、同一の符号を付している。第２実施形態の塗膜形成システム１ａが第１実施形態の塗膜形成システム１と相違するのは、両面塗工装置１０の撮像カメラ４０に代えて距離センサ４５を設けている点である。

距離センサ４５は、裏面塗工ノズル３０よりも基材５の搬送方向に沿って上流側に設けられている。距離センサ４５は、可能な限り裏面塗工ノズル３０の近くに設けるのが好ましい。また、距離センサ４５は、水平方向に沿って搬送される基材５の下側に設けられる。

距離センサ４５は、上方を走行する基材５の裏面までの距離を測定する。このような距離センサ４５としては、例えばレーザを用いた光学式のセンサや超音波を用いたセンサなどを採用することができる。距離センサ４５による測定結果は制御部９０に伝達される。距離センサ４５は固定設置されているものであり、裏面塗工ノズル３０との高さ位置関係は固定されている。よって、距離センサ４５から基材５の裏面までの距離が測定されれば、その測定結果に基づいて制御部９０は裏面塗工ノズル３０の吐出口３１と基材５の裏面との間隔を算定することができる。但し、この算定は、搬送機構８０によって基材５が正確に水平方向に搬送されていることが前提となるため、距離センサ４５は裏面塗工ノズル３０の近傍に設けるのが好ましい。

距離センサ４５の測定結果から求められた裏面塗工ノズル３０の吐出口３１と基材５の裏面との間隔が所定の適正範囲内であれば、裏面塗工ノズル３０から正常な裏面塗工処理が行われるため、特段の調整は行わない。この場合の塗膜の形状は図５（ａ）のようになる。

一方、距離センサ４５の測定結果から求められた裏面塗工ノズル３０の吐出口３１と基材５の裏面との間隔が所定の適正範囲よりも大きければ、精密プレート５０の下面と基材５の表面との間隔が小さくなっている。この場合、塗膜の形状は図５（ｂ）のようになる。よって、制御部９０がエア供給機構６０の流量調整バルブ６３および吸気機構６５の流量調整バルブ６８を制御し、複数の噴出孔５１からの気体噴出流量を多く、および／または、複数の吸引孔５２による気体吸引流量を少なくする。これにより、基材５に対する精密プレート５０からの斥力が相対的に大きくなって、基材５が下側に押し下げられ、基材５の裏面と裏面塗工ノズル３０の吐出口３１との間隔が所定の適正範囲内となる。

逆に、距離センサ４５の測定結果から求められた裏面塗工ノズル３０の吐出口３１と基材５の裏面との間隔が所定の適正範囲よりも小さければ、精密プレート５０の下面と基材５の表面との間隔が大きくなっている。この場合、塗膜の形状は図５（ｃ）のようになる。よって、制御部９０がエア供給機構６０の流量調整バルブ６３および吸気機構６５の流量調整バルブ６８を制御し、複数の噴出孔５１からの気体噴出流量を少なく、および／または、複数の吸引孔５２による気体吸引流量を多くする。これにより、基材５に対する精密プレート５０からの引力が相対的に大きくなって、基材５が上側に引き上げられ、基材５の裏面と裏面塗工ノズル３０の吐出口３１との間隔が所定の適正範囲内となる。

距離センサ４５を除く第２実施形態の残余の構成については第１実施形態と同様である。また、第２実施形態の塗膜形成システム１ａにおける両面塗工処理の動作についても第１実施形態と概ね同様であり、基材５の表裏両面に対して均一に塗工液を塗工することができる。

また、第２実施形態においては、裏面塗工に際し、距離センサ４５によって裏面塗工ノズル３０の吐出口３１と基材５の裏面との間隔を測定（直接的には距離センサ４５と基材５との間隔を測定）し、その測定結果に基づいて、複数の噴出孔５１からの気体噴出流量をおよび複数の吸引孔５２による気体吸引流量を制御して基材５の裏面と裏面塗工ノズル３０の吐出口３１との間隔が適正範囲内となるようにしている。このため、何らかの要因によって基材５の裏面と裏面塗工ノズル３０との間隔に変動が生じたとしても、その間隔が適正範囲内となるように修正することができる。

＜３．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、精密プレート５０の下面に設けられる噴出孔５１および吸引孔５２の形態は図４のような格子状に限定されるものではなく、図７のようなものであっても良い。図７においても、図示の便宜上、吸引孔５２にはハッチングを付している。図７の例では、各噴出孔５１および各吸引孔５２は線状であり、複数の噴出孔５１および複数の吸引孔５２が互いに隣り合う縞状に配列されている。すなわち、線状の噴出孔５１と吸引孔５２とが交互に配列されている。

図７の精密プレート５０の複数の噴出孔５１から基材５の表面に向けて気体を噴出しつつ、複数の吸引孔５２によって基材５の側から気体を吸引することにより、精密プレート５０は基材５に対して気体噴出による斥力と気体吸引による引力とを同時に作用させる。その結果、精密プレート５０の下面と基材５の表面との距離は一定に保たれることとなり、上記各実施形態と同様に、精密プレート５０は、搬送機構８０によって搬送される直下の基材５を一定の距離を隔てて非接触にて支持することができる。このように、基材５を一定の距離を隔てて非接触にて支持するためには、図４および図７に例示するように、精密プレート５０の下面に複数の噴出孔５１および複数の吸引孔５２を均等な密度にて配置する形態であれば良い。

また、上記各実施形態においては、裏面塗工処理時に精密プレート５０によって基材５を非接触支持するようにしていたが、表面塗工と裏面塗工との順番を入れ換えて裏面塗工処理を先行して行う場合には、表面塗工処理時に精密プレート５０によって基材５を一定の距離を隔てて非接触にて支持するようにしても良い。この場合、裏面塗工処理時には、バックアップローラによって基材５を安定して支持する。

また、表面塗工ノズル２０および裏面塗工ノズル３０によって、基材５の両面に塗工液を連続して塗工するようにしても良いし、塗工液の吐出と吐出停止とを繰り返す間欠塗工を行うようにしても良い。

また、第１実施形態では、基材５の裏面に塗工された塗膜の形状を撮像する撮像カメラ４０を設けていたが、これに代えてまたは加えて、基材５の横方向から塗膜の膜厚を測定するための装置を設けるようにしても良い。基材５の裏面と裏面塗工ノズル３０の吐出口３１との間隔が所定の適正範囲よりも大きければ、塗膜の膜厚が正常値よりも厚くなる。逆に、基材５の裏面と裏面塗工ノズル３０の吐出口３１との間隔が所定の適正範囲よりも小さければ、塗膜の膜厚が正常値よりも薄くなる。よって、裏面塗工処理後の基材５の裏面の膜厚でもって正常な処理が行われたか否かを判定することができる。

また、上記各実施形態においては、複数の噴出孔５１から空気を噴出するようにしていたが、これに代えて、例えば窒素ガスを噴出するようにしても良い。

また、表面塗工ノズル２０および裏面塗工ノズル３０は１本のスリット状の吐出口２１，３１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工液を吐出するノズルであっても良い。

また、本発明に係る技術を用いて塗工処理を行う対象となる塗工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）の塗工液または電子材料の絶縁膜や保護膜の塗工液であっても良い。比較的粘度の高い塗工液を基材に塗工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、顔料や接着剤の塗工液を塗布するのに、本発明に係る技術を用いるようにしても良い。

１，１ａ 塗膜形成システム
５ 基材
１０ 両面塗工装置
１５ バックアップローラ
２０ 表面塗工ノズル
３０ 裏面塗工ノズル
４０ 撮像カメラ
４５ 距離センサ
５０ 精密プレート
５１ 噴出孔
５２ 吸引孔
６０ エア供給機構
６３，６８ 流量調整バルブ
６５ 吸気機構
７０ 乾燥部
８０ 搬送機構
８１ 巻き出しローラ
８２ 巻き取りローラ
９０ 制御部

Claims (8)

1. 基材の両面に塗工液を塗工する両面塗工装置であって、
   第１ローラから送り出された基材を第２ローラで巻き取ることによって基材を連続して搬送する搬送機構と、
   前記搬送機構によって搬送される基材の第１面に塗工液を吐出する第１ノズルと、
   前記第１ノズルと基材を挟んで対向して設けられ、基材の第２面を支持するバックアップローラと、
   前記第１ノズルよりも基材の搬送方向に沿って下流側に設けられ、基材の第２面に塗工液を吐出する第２ノズルと、
   前記第２ノズルと基材を挟んで対向して設けられ、基材の第１面に向けて気体を噴出する複数の噴出孔および基材の側から気体を吸引する複数の吸引孔を有する非接触支持部と、
   を備えることを特徴とする両面塗工装置。
2. 請求項１記載の両面塗工装置において、
   前記第２ノズルよりも基材の搬送方向に沿って下流側に設けられ、前記第２ノズルによって塗工された塗膜の形状を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段の撮像結果に基づいて、前記複数の噴出孔からの気体噴出量および前記複数の吸引孔による気体吸引量を調整する制御手段と、
   をさらに備えることを特徴とする両面塗工装置。
3. 請求項１記載の両面塗工装置において、
   前記第２ノズルよりも基材の搬送方向に沿って上流側に設けられ、前記第２ノズルと基材との間隔を測定する測定手段と、
   前記測定手段の測定結果に基づいて、前記複数の噴出孔からの気体噴出量および前記複数の吸引孔による気体吸引量を調整する制御手段と、
   をさらに備えることを特徴とする両面塗工装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の両面塗工装置において、
   前記複数の噴出孔および前記複数の吸引孔は互いに隣り合う格子状に配列されていることを特徴とする両面塗工装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の両面塗工装置と、
   前記両面塗工装置によって基材の両面に形成された塗工液の塗膜を乾燥させる乾燥部と、
   を備えることを特徴とする塗膜形成システム。
6. 基材の両面に塗工液を塗工する両面塗工方法であって、
   第１ローラから送り出された基材を第２ローラで巻き取ることによって基材を連続して搬送する搬送工程と、
   搬送される基材の第２面をバックアップローラによって支持しつつ、当該基材の第１面に第１ノズルから塗工液を吐出する第１塗工工程と、
   前記第１塗工工程の後、搬送される基材の第２面に第２ノズルから塗工液を吐出する第２塗工工程と、
   を備え、
   前記第２塗工工程では、基材の第１面に向けて気体を噴出しつつ基材の側から気体を吸引して基材を非接触にて支持することを特徴とする両面塗工方法。
7. 請求項６記載の両面塗工方法において、
   前記第２ノズルによって塗工された塗膜の形状を撮像する撮像工程をさらに備え、
   前記撮像工程での撮像結果に基づいて、前記第２塗工工程での気体噴出量および気体吸引量を調整することを特徴とする両面塗工方法。
8. 請求項６記載の両面塗工方法において、
   前記第２ノズルと基材との間隔を測定する測定工程をさらに備え、
   前記測定工程での測定結果に基づいて、前記第２塗工工程での気体噴出量および気体吸引量を調整することを特徴とする両面塗工方法。

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