JP2014065020A - 塗工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 １台の塗工装置による複数の帯状材に対する塗工液の同時に塗工する。
【解決手段】 巻出軸４Ａ，４Ｂから巻取軸５Ａ，５Ｂへ２枚の金属箔２Ａ，２Ｂが同じ搬送方向Ｔに、かつ搬送方向に直交する方向に並んだ状態で搬送される。個々の金属箔２Ａ，２Ｂに塗工液を塗工するためのダイヘッド１２Ａ，１２Ｂが搬送方向Ｔの位置をずらして配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、塗工装置に関し、特に蓄電素子用の電極体の製造に適した塗工装置に関する。

非水電解質二次電池を含む電池及びキャパシタのような蓄電素子が備える電極体には、いずれも帯状の金属箔である正極シートと負極シート（電極シート）をセパレータと重ね合わせて巻回した構造のものがある。電極シートの両面には活物質層が形成されている。活物質層の形成には、ダイコーター型の塗工装置を用いることができる。この種の塗工装置では、加圧された活物質（塗工液）がダイヘッドのオリフィスから電極シートに塗工される（例えば特許文献１参照）。

生産性の観点から、１台の塗工装置により、複数の電極シート（帯状部材）に対して塗工液を同時に塗工できることが好ましい。しかし、特許文献１に記載の装置を含め、従来のダイコーター型の塗工装置では、このような観点からの十分な検討がなされていない。例えば、特許文献１には、電極シートの送り方向に対して直交する方向に実質的に一直線に複数のダイヘッドを配置し、個々のダイヘッドが１つの帯状部材に塗工液を塗工する構成が記載されている。しかし、隣接するダイヘッド間にある程度の間隔をあける必要があるので、特許文献１に記載の構成は、実際には採用し得ない。

特開２０１１−４３３９２号公報

本発明は、１台の塗工装置による複数の帯状材に対する塗工液の同時塗工を実現することを課題とする。

本発明は、未塗工の帯状部材を供給する供給部と、塗工済みの前記帯状部材が回収される回収部と、複数の前記帯状部材が、同じ搬送方向に、かつ前記搬送方向に直交する方向に並んだ状態で搬送される、前記供給部から前記回収部に到る搬送ラインと、前記搬送ライン上に個々の帯状部材毎に設けられ、かつ前記搬送方向の位置をずらして配置されている、それぞれ対応する前記帯状部材に対して塗工液を吐出する複数のダイヘッドとを備える、塗工装置を提供する。

塗工装置はそれぞれ個々の帯状部材に対して塗工液を吐出する複数のダイヘッドを備えるので、１台の塗工装置で複数の帯状部材に塗工液を塗工できる。複数のダイヘッドは帯状部材の搬送方向の位置をずらして配置されているので、複数のダイヘッドを搬送方向に直交する方向に互いに近接して配置できる。

個々の前記帯状部材を対応する前記ダイヘッドに対して前記帯状部材の幅方向に相対的に移動させる移動機構と、個々の前記帯状部材の幅方向の位置を検出するセンサと、
対応する前記ダイヘッドに対して前記幅方向に位置合わせされるように、前記センサからの入力に応じて、個々の前記帯状部材を前記移動機構によって前記ダイヘッドに対して相対的に移動させる制御装置とをさらに備えることが好ましい。

この構成により、個々の帯状部材毎に幅方向の所定位置に塗工液を正確に塗工できる。

具体的には、前記移動機構は前記ダイヘッドを前記幅方向に移動させる。

あるいは、前記移動機構は前記供給部を前記幅方向に移動させる。

複数のダイヘッドに共通する単一のバックアップ部材を設けてもよいし、個々のダイヘッド毎にバックアップ部材を設けてもよい。

本発明の塗工装置は、帯状部材の搬送方向の位置をずらして配置した複数のダイヘッドを備え、個々のダイヘッドは個々の帯状部材毎に設けられているので、１台の塗工装置により複数の帯状部材に対して同時に塗工液を塗工できる。

本発明の第１実施形態に係る塗工装置の模式的な側面図。 第１実施形態に係る塗工装置の模式的な斜視図。 図２の矢印IIIでの矢視図。 第１実施形態の変形例の模式的な部分側面図。 本発明の第２実施形態に係る塗工装置の模式的な側面図。 第２実施形態に係る塗工装置の模式的な斜視図。 図６の矢印VIIでの矢視図。 第２実施形態の変形例の模式的な部分側面図。

（第１実施形態）
図１から図３は本発明の第１実施形態に係る塗工装置１を示す。本実施形態の塗工装置１は、非水電解質二次電池を含む電池及びキャパシタのような蓄電素子が備える電極体の正極シート又は負極シートとして使用される一定幅の長尺な帯状の金属箔２Ａ，２Ｂに、塗工液３（本実施形態では活物質ペースト）を塗工する。

塗工装置１は、２個の巻出軸（供給部）４Ａ，４Ｂと、巻出軸４Ａ，４Ｂよりも上方に配置された２個の巻取軸（回収部）５Ａ，５Ｂを備える。巻出軸４Ａ，４Ｂには塗工液３が塗工されていない金属箔２Ａ，２Ｂをそれぞれコイル状に巻回している。巻出軸４Ａ，４Ｂから巻き出された金属箔２Ａ，２Ｂは、それぞれ巻取軸５Ａ，５Ｂにコイル状に巻き取られる。巻取軸５Ａ，５Ｂはモータを含む回転駆動機構６Ａ，６Ｂにより回転駆動される。巻出軸４Ａ，４Ｂは従動軸であり、ブレーキ７Ａ，７Ｂによって回転抵抗が調節される。巻取軸５Ａ，５Ｂの回転により巻出軸４Ａ，４Ｂから巻き出された金属箔２Ａ，２Ｂは、巻取軸５Ａ，５Ｂへ向けて連続的に搬送される。巻出軸４Ａ，４Ｂから巻取軸５Ａ，５Ｂに到る搬送ライン８における金属箔２Ａ，２Ｂの張力は、ブレーキ７Ａ，７Ｂによって、調節される。

搬送ライン８では、２枚の金属箔２Ａ，２Ｂが同じ搬送方向Ｔに搬送される。また、搬送ライン８では、２枚の金属箔２Ａ，２Ｂは搬送方向Ｔに直交する方向（金属箔２Ａ，２Ｂの幅方向Ｗ）に間隔Ｇをあけて並んだ状態で搬送される。搬送ライン８上には、塗工部９と乾燥装置１０とが巻出軸４Ａ，４Ｂ側から順に配置されている。

巻出軸４Ａ，４Ｂから巻き出された金属箔２Ａ，２Ｂは、従動ローラであるガイドローラ１１Ａに巻き掛けられて搬送方向が図１において右向きから左斜め上向きに変換される。図２に最も明瞭に示すように、１個のガイドローラ１１Ａに両方の金属箔２Ａ，２Ｂが巻き掛けられている。ガイドローラ１１Ａを通過した金属箔２Ａ，２Ｂは塗工部９に搬送される。

本実施形態における塗工部９は、固定の２個のダイヘッド１２Ａ，１２Ｂと、これらのダイヘッド１２Ａ，１２Ｂに共通して設けられた単一のバックアップローラ（バックアップ部材）１３を備える。ダイヘッド１２Ａ，１２Ｂには、図示しない塗工液供給源（塗工液を蓄液するタンク、塗工液を加圧するポンプ等を含む）から塗工液３が供給される。ダイヘッド１２Ａ，１２Ｂに供給された塗工液３は、マニホールド１２ａを経てスリット状のノズル１２ｂから金属箔２Ａ，２Ｂに吐出される。塗工された塗工液３によって金属箔２Ａ，２Ｂの表面に塗工液層１４Ａ，１４Ｂが形成される。図２に最も明瞭に示すように、２枚の金属箔２Ａ，２Ｂの両方が図において右斜め下から単一のバックアップローラ１３に巻き掛けられ、バックアップローラ１３を通過した金属箔２Ａ，２Ｂは図において右斜め上に向けて搬送される。言い換えれば、本実施形態では、２個のダイヘッド１２Ａ，１２Ｂに共通する１個のバックアップローラ１３が設けられている。

図３に最も明瞭に示すように、２個のダイヘッド１２Ａ，１２Ｂは金属箔２Ａ，２Ｂの搬送方向Ｔの位置をずらして配置している。具体的には、一方の金属箔２Ａに塗工液３を塗工するためのダイヘッド１２Ａは、他方の金属箔２Ｂに塗工液３を塗工するためのダイヘッド１２Ｂよりも搬送方向Ｔの上流側に配置されている。搬送方向Ｔの位置をずらした２個のダイヘッド１２Ａ，１２Ｂの配置により、これらのダイヘッド１２Ａ，１２Ｂを搬送方向Ｔに対して直交する方向（金属箔２Ａ，２Ｂの幅方向Ｗ）に近接して配置できる。つまり、この方向でのダイヘッド１２Ａ，１２Ｂ間の間隔を小さく設定できる。具体的には、図３において符号OLで示すように、搬送方向Ｔに直交する方向（金属箔２Ａ，２Ｂの幅方向Ｗ）において２個のダイヘッド１２Ａ，１２Ｂを部分的にオーバーラップさせることが可能である。仮に２個のダイヘッド１２Ａ，１２Ｂの搬送方向Ｔの位置がずらして配置されていないとすると、これらのダイヘッド１２Ａ，１２Ｂを搬送方向Ｔに直交する方向（金属箔２Ａ，２Ｂの幅方向Ｗ）に広い間隔をあけて配置する必要がある。この場合、２枚の金属箔２Ａ，２Ｂの間隔Ｇを大きく設定する必要があり、それに伴ってガイドローラ１１Ａ〜１１Ｃ及びバックアップローラ１３の軸方向の長さを長くなる。その結果、単に塗工装置１が大型化するに止まらず１台の塗工装置１による２枚の金属箔２Ａ，２Ｂへの塗工液３の同時塗工を実現し得ない。

塗工部９を通過した金属箔２Ａ，２Ｂは、共通のガイドローラ１１Ｂにより搬送方向Ｔが図１において右斜め上向きから右向きに変換された後、乾燥装置１０に搬送される。乾燥装置１０は、例えば炉や送風機を備え、金属箔２Ａ，２Ｂに設けられた塗工液層１４Ａ，１４Ｂを乾燥させる。乾燥装置１０を通過した金属箔２Ａ，２Ｂは、共通のガイドローラ１１Ｃにより搬送方向Ｔが図１において右向きから右斜め上向きに変換された後、巻取軸５Ａ，５Ｂに巻き取られる。

巻出軸４Ａ，４Ｂ側のガイドローラ１１Ａと塗工部９との間には、それぞれ金属箔２Ａ，２Ｂの位置を検出する位置センサ１６Ａ，１６Ｂが配置されている。位置センサ１６Ａ，１６Ｂとしては、例えば金属箔２Ａ，２Ｂの幅方向の側縁の位置を光学的に検出するいわゆるエッジセンサを採用できる。ただし、搬送方向Ｔに対して直交する方向の金属箔２Ａ，２Ｂの位置（金属箔２Ａ，２Ｂの幅方向Ｗの位置）を検出可能である限り、位置センサ１６Ａ，１６Ｂの種類は特に限定されない。

個々の巻出軸４Ａ，４Ｂを金属箔２Ａ，２Ｂの幅方向Ｗ（巻出軸４Ａ，４Ｂ自体の軸線方向及び搬送方向Ｔに直交する方向と一致する）に、直線移動させるための移動機構１７Ａ，１７Ｂが設けられている。

図１にのみ模式的に示す制御装置１８には、位置センサ１６Ａ，１６Ｂから個々の金属箔２Ａ，２Ｂの位置を示す信号が入力される。制御装置１８は、位置センサ１６Ａからの入力で得られる金属箔２Ａの幅方向の位置に応じ、移動機構１７Ａにより巻出軸４Ａの位置（金属箔２Ａの幅方向Ｗの位置）を調節する。具体的には、制御装置１８は金属箔２Ａの幅方向Ｗの位置（位置センサ１６Ａからの入力により得られる）がダイヘッド１２Ａに対して図において右側にあるずれ量だけずれている場合、そのずれ量に相当する量だけ移動機構１７Ａにより巻出軸４Ａを図において左側に移動させる。逆に、金属箔２Ａの幅方向Ｗの位置が図において左側にずれている場合、制御装置１８はずれ量に相当する量だけ移動機構１７Ａにより巻出軸４Ａを図において右側に移動させる。つまり、制御装置１８は金属箔２Ａがダイヘッド１２Ａに対して幅方向の位置が位置合わせされるように、巻出軸４Ａの位置を調節する。

制御装置１８は、巻出軸４Ｂについても同様に、位置センサ１６Ｂからの入力で得られる金属箔２Ｂの幅方向Ｗの位置に応じ、金属箔２Ｂがダイヘッド１２Ｂに対して幅方向の位置が位置合わせされるように、巻出軸４Ｂの位置を移動機構１７Ｂにより調節する。

移動機構１７Ａ，１７Ｂで巻出軸４Ａ，４Ｂの位置を移動させ、ダイヘッド１２Ａ，１２Ｂに対して金属箔２Ａ，２Ｂの幅方向の位置を位置合わせすることで、金属箔２Ａ，２Ｂの幅方向の所定の位置に正確に塗工液３が塗布される。言い換えれば、ダイヘッド１２Ａ，１２Ｂに対して金属箔２Ａ，２Ｂの幅方向の位置を位置合わせすることで、個々の金属箔２Ａ，２Ｂには幅方向の所定の位置に正確に塗工液層１４Ａ，１４Ｂが形成される。つまり、金属箔２Ａ，２Ｂの幅方向の一方側に片寄った位置に塗工液層１４Ａ，１４Ｂが形成されるのを確実に防止できる。

仮に金属箔２Ａ，２Ｂが共通の巻出軸（供給部）に巻回されているとする。この場合、巻出軸を金属箔２Ａ，２Ｂの幅方向に移動させると、２枚の金属箔２Ａ，２Ｂは常に同時に移動する。つまり、共通の巻出軸を設けた場合、金属箔２Ａ，２Ｂのうちの一方のみを移動させることはできない。これに対し、本実施形態では、金属箔２Ａ，２Ｂをそれぞれ別個の巻出軸４Ａ，４Ｂに巻回しているので、巻出軸４Ａ，４Ｂのいずれか一方を移動せることで、金属箔２Ａ，２Ｂのうちの一方を他方とは独立して幅方向に移動させることができる。言い換えれば、本実施形態では、金属箔２Ａ，２Ｂをそれぞれ別個の巻出軸４Ａ，４Ｂに巻回しているために、個々の金属箔２Ａ，２Ｂ毎に対応するダイヘッド１２Ａ，１２Ｂに対する位置を調節が可能である。

図４は第１実施形態の変形例の塗工装置１を示す。この塗工装置１は、３枚の金属箔２Ａ，２Ｂ，２Ｃに対して同時に塗工液３を塗工できる。単一のバックアップローラ１３に３枚の金属箔２Ａ〜２Ｃが巻掛けられている。それぞれ金属箔２Ａ，２Ｂ，２Ｃに塗工液を塗工する３個のダイヘッド１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは、搬送方向Ｔの位置をずらして配置している。具体的には、搬送方向Ｔの上流側から順にダイヘッド１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃが間隔をあけて配置されている。それぞれ１枚の金属箔に塗工液を塗工するための４個以上のダイヘッドを搬送方向の位置をずらして配置し、これらのダイヘッドに対して共通の単独のバックアップローラを設けてもよい。

（第２実施形態）
図５から図７は本発明の第２実施形態に係る塗工装置１を示す。

本実施形態の塗工装置１は、共通の巻出軸４から未塗工の金属箔２Ａ，２Ｂが供給され、塗工済みの金属箔２Ａ，２Ｂは共通の巻取軸５に回収される。本実施形態の塗工装置１は、それぞれ２枚の金属箔２Ａ，２Ｂの一方に塗工液３を塗工するダイヘッド１２Ａ，１２Ｂ毎にバックアップローラ１３Ａ，１３Ｂを備える。２本のバックアップローラ１３Ａ，１３Ｂを上下方向に間隔をあけて配置している。２枚の金属箔２Ａ，２Ｂは、まずバックアップローラ１３Ａに巻き掛けられて搬送方向Ｔが図５において左斜め上向きから上向きに変換される。次に、これらの金属箔２Ａ，２Ｂは、バックアップローラ１３Ｂに巻き掛けられて搬送方向Ｔが図５において上向きから右斜め上向きに変換され、ガイドローラ１１Ｂを経て乾燥装置１０へ搬送される。

一方の金属箔２Ａに塗工液３を塗工するためのダイヘッド１２Ａは、図において下側（搬送方向Ｔで上流側）のバックアップローラ１３Ａに対向して配置されている。他方の金属箔２Ｂに塗工液３を塗工するためのダイヘッド１２Ｂは、図において上側（搬送方向Ｔで下流側）のバックアップローラ１３Ｂに対向して配置されている。

巻出軸４はそれら自体の軸線方向の位置、すなわち搬送方向Ｔに直交する方向（金属箔２Ａ，２Ｂの幅方向Ｗ）の位置は固定されている。個々のダイヘッド１２Ａ，１２Ｂ毎に、これらの搬送方向Ｔに直交する方向（金属箔２Ａ，２Ｂの幅方向Ｗ）に直線移動させるための移動機構２７Ａ，２７Ｂが設けられている。

制御装置１８は、対応する位置センサ１６Ａ，１６Ｂからの入力で得られる金属箔２Ａ，２Ｂの幅方向Ｗの位置に応じて、ダイヘッド１２Ａ，１２Ｂの位置を移動機構２７Ａ，２７Ｂにより調節する。例えば、位置センサ１６Ａで検出された金属箔２Ａの幅方向Ｗの位置が図において右側にずれている場合、制御装置１８はずれ量に相当する量だけ移動機構２７Ａによりダイヘッド１２Ａを図において右側に移動させる。

移動機構２７Ａ，２７Ｂでダイヘッド１２Ａ，１２Ｂの位置を移動させて金属箔２Ａ，２Ｂに対して幅方向Ｗの位置を位置合わせすることで、金属箔２Ａ，２Ｂの幅方向Ｗの所定の位置に正確に塗工液３が塗布され、塗工液層１４Ａ，１４Ｂが形成される。

第２実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一又は同様の要素には同一又は同様の符号を付して説明を省略する。

図８は第２実施形態の変形例の塗工液３を示す。この塗工装置１は、３枚の金属箔２Ａ〜２Ｃに対して同時に塗工液を塗工できる。３個のダイヘッド１２Ａ〜１２Ｃのそれぞれについてバックアップローラ１３Ａ〜１３Ｃが設けられている。また、個々のダイヘッド１２Ａ〜１２Ｃ毎に搬送方向Ｔに直交する方向（金属箔２Ａ〜２Ｃの幅方向Ｗ）に移動させるための移動機構２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃが設けられている。それぞれ１枚の金属箔の塗工液を塗工するための４個以上のダイヘッドを搬送方向に位置をずらして配置し、これらのダイヘッド毎に１本のバックアップローラを設けてもよい。

蓄電素子の電極体の正極シート又は負極シートとして使用される金属箔に、活物質ペーストを塗工する場合を例に本発明を説明したが、本発明の塗工装置の用途はこれに限定されない。

１ 塗工装置
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ 金属箔
３ 塗工液
４，４Ａ，４Ｂ 巻出軸
５，５Ａ，５Ｂ 巻取軸
６Ａ，６Ｂ 回転駆動機構
７Ａ，７Ｂ ブレーキ
８ 搬送ライン
９ 塗工部
１０ 乾燥装置
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ ガイドローラ
１２Ａ，１２Ｂ ダイヘッド
１２ａ マニホールド
１２ｂ ノズル
１３，１３Ａ，１３Ｂ バックアップローラ
１４Ａ，１４Ｂ 塗工液層
１６Ａ，１６Ｂ 位置センサ
１７Ａ，１７Ｂ 移動機構（巻出軸）
１８ 制御装置
２７Ａ，２７Ｂ 移動機構（ダイヘッド）
Ｔ 搬送方向
Ｗ 幅方向
Ｇ 間隔
OL オーバーラップ

Claims (6)

1. 未塗工の帯状部材を供給する供給部と、
   塗工済みの前記帯状部材が回収される回収部と、
   複数の前記帯状部材が、同じ搬送方向に、かつ前記搬送方向に直交する方向に並んだ状態で搬送される、前記供給部から前記回収部に到る搬送ラインと、
   前記搬送ライン上に個々の帯状部材毎に設けられ、かつ前記搬送方向の位置をずらして配置されている、それぞれ対応する前記帯状部材に対して塗工液を吐出する複数のダイヘッドと
   を備える、塗工装置。
2. 個々の前記帯状部材を対応する前記ダイヘッドに対して前記帯状部材の幅方向に相対的に移動させる移動機構と、
   個々の前記帯状部材の幅方向の位置を検出するセンサと、
   対応する前記ダイヘッドに対して前記幅方向に位置合わせされるように、前記センサからの入力に応じて、個々の前記帯状部材を前記移動機構によって前記ダイヘッドに対して相対的に移動させる制御装置と
   をさらに備える、請求項１に記載の塗工装置。
3. 前記移動機構は前記ダイヘッドを前記幅方向に移動させる、請求項１又は請求項２に記載の塗工装置。
4. 前記移動機構は前記供給部を前記幅方向に移動させる、請求項１又は請求項２に記載の塗工装置。
5. 前記搬送ライン上に複数の前記ダイヘッドに共通して設けられた単一のバックアップ部材をさらに備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の塗工装置。
6. 前記搬送ライン上に個々の前記ダイヘッド毎に設けられた複数のバックアップ部材をさらに備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の塗工装置。

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