JP2014065021A

JP2014065021A - 塗工装置

Info

Publication number: JP2014065021A
Application number: JP2012214165A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nakamoto; 武志中本; Keiji Shimomura; 圭司下村; Takashi Wada; 和田　　隆
Original assignee: GS Yuasa Corp
Current assignee: GS Yuasa Corp
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2014-04-17

Abstract

【課題】１台の塗工装置よる１つの帯状部材に対する複数列の塗工液の同時塗工を実現する。
【解決手段】巻出軸４から巻取軸５へ金属箔２が搬送され、金属箔２上に２列の塗工液層を形成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する。さらに前記帯状部材の幅方向の位置を検出するセンサと、個々の前記ダイヘッドが前記帯状部材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、個々の前記ダイヘッドを前記移動機構によって移動させる制御装置とを備える。
【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、１つの電極シート（帯状部材）に対して塗工液を複数列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台の塗工装置よる１つの帯状部材に対する複数列の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、前記供給部から前記回収部へ単一の前記帯状部材を搬送する搬送ラインと、前記帯状部材の搬送方向の位置をずらして前記搬送ライン上に配置されている、前記帯状部材に対して幅方向の異なる位置に塗工液をそれぞれ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。

塗工装置は帯状部材の幅方向の異なる位置に塗工液をそれぞれ吐出する複数のダイヘッドを備えるので、１台の塗工装置で単一の帯状部材の幅方向の異なる位置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。

個々の前記ダイヘッドを前記帯状部材の幅方向に移動させる移動機構と、前記帯状部材の幅方向の位置を検出するセンサと、個々の前記ダイヘッドが前記帯状部材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、個々の前記ダイヘッドを前記移動機構によって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、帯状部材の幅方向の複数の所定位置に塗工液を正確に塗工できる。

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るので、１台の塗工装置により帯状部材の幅方向の異なる位置に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２上に２列の塗工液層１４Ａ，１４Ｂが形成されるように、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、１個の巻出軸（供給部）４と、巻出軸４よりも上方に配置された１個の巻取軸（回収部）５を備える。巻出軸４には塗工液３が塗工されていない金属箔２をコイル状に巻回している。巻出軸４から巻き出された金属箔２は、それぞれ巻取軸５にコイル状に巻き取られる。巻取軸５はモータを含む回転駆動機構６により回転駆動される。巻出軸４は従動軸であり、ブレーキ７によって回転抵抗が調節される。巻取軸５の回転により巻出軸４から巻き出された金属箔２は、巻取軸５へ向けて連続的に搬送される。巻出軸４から巻取軸５に到る搬送ライン８における金属箔２の張力は、ブレーキ７によって、調節される。

巻出軸４から巻き出された金属箔２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、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２に吐出される。塗工された塗工液３によって金属箔２の表面に、金属箔２の搬送方向Ｔに直交する方向（金属箔２の幅方向Ｗ）に間隔Ｇをあけて並んだ状態で２列の塗工液層１４Ａ，１４Ｂが形成される。

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２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、一方の塗工液層１４Ａを形成するためのダイヘッド１２Ａは、他方の塗工液層１４Ｂを形成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２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２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２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、１枚の金属箔２上に形成される２列の塗工液層１４Ａ，１４Ｂの間隔Ｇを大きく設定する必要があり、１台の塗工装置１による１枚の金属箔２への２列の塗工液層１４Ａ，１４Ｂの同時形成を実現し得ない。

塗工部９を通過した金属箔２は、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２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２は、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５に巻き取られる。

巻出軸４側のガイドローラ１１Ａと塗工部９との間には、金属箔２の位置を検出する位置センサ１６が配置されている。位置センサ１６としては、例えば金属箔２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２の位置（金属箔２の幅方向Ｗの位置）を検出可能である限り、位置センサ１６の種類は特に限定されない。

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２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２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。

図１にのみ模式的に示す制御装置１８には、位置センサ１６から個々の金属箔２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１６からの入力で得られる金属箔２の幅方向の位置に応じ、移動機構２７Ａによりダイヘッド１２Ａ，１２Ｂの位置（金属箔２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２の幅方向Ｗの位置（位置センサ１６からの入力により得られる）がダイヘッド１２Ａ，１２Ｂ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２７Ａ，２７Ｂによりダイヘッド１２Ａ，１２Ｂを図において右側に移動させる。逆に、金属箔２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２７Ａ，２７Ｂによりダイヘッド１２Ａ，１２Ｂを図において左側に移動させる。つまり、制御装置１８は金属箔２がダイヘッド１２Ａ，１２Ｂに対して幅方向の位置が位置合わせされるように、ダイヘッド１２Ａ，１２Ｂの位置を調節する。

移動機構２７Ａ，２７Ｂでダイヘッド１２Ａ，１２Ｂの位置を移動させ、ダイヘッド１２Ａ，１２Ｂに対して金属箔２の幅方向の位置を位置合わせすることで、金属箔２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、金属箔２上の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。

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、１枚の金属箔２に対して同時に３列の塗工液層１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを形成できる。それぞれ金属箔２に塗工液を塗工する３個のダイヘッド１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは、共通のバックアップローラ１３に巻掛けられた金属箔２に対して、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列の塗工液層をするための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、１枚の金属箔２にそれぞれ１列の塗工液層１４Ａ，１４Ｂを形成するダイヘッド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。金属箔２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、金属箔２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。

一方の塗工液層１４Ａを形成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１６からの入力で得られる金属箔２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。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２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２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、１枚の金属箔２に対して同時に３列の塗工液層１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを形成できる。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２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。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巻出軸
５巻取軸
６回転駆動機構
７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
１６位置センサ
１８制御装置
２７Ａ，２７Ｂ移動機構
Ｔ搬送方向
Ｗ幅方向
Ｇ間隔
OL オーバーラップ

Claims

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、
前記供給部から前記回収部へ単一の前記帯状部材を搬送する搬送ラインと、
前記帯状部材の搬送方向の位置をずらして前記搬送ライン上に配置されている、前記帯状部材に対して幅方向の異なる位置に塗工液をそれぞれ吐出する複数のダイヘッドと
を備える、塗工装置。
個々の前記ダイヘッドを前記帯状部材の幅方向に移動させる移動機構と、
前記帯状部材の幅方向の位置を検出するセンサと、
個々の前記ダイヘッドが前記帯状部材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、個々の前記ダイヘッドを前記移動機構によって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。
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又は請求項２に記載の塗工装置。
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又は請求項２に記載の塗工装置。