JP2015020089A - 塗工装置及び塗工ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】塗工面の品質を良好に確保できる塗工装置及び塗工ヘッドを提供する。
【解決手段】塗工装置１では、ペーストタンク１１、塗工ヘッド１２、供給ポンプ１３、及びレギュレータ１４が直列に接続され、電極ペーストＰが循環経路１７を常時循環している。塗工ヘッド１２では、塗工ヘッド１２内の電極ペーストＰの経路が吐出口２１で終端しないので、エアーの噛み込みの発生を抑制できる。また、塗工ヘッド１２内の電極ペーストＰの流速を十分に確保でき、塗工ヘッド１２内の凝集物の形成を抑制できる。さらに、電極ペーストＰが循環経路１７を常時循環するため、塗工バルブ及びリターンバルブを用いる場合と異なり、動作のタイミングずれによる塗工ヘッド１２内への電極ペーストＰの供給量のばらつきが生じることも回避される。したがって、塗工装置１では、金属箔３上の塗工面の品質を良好に確保できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、塗工装置及び塗工ヘッドに関する。

従来の塗工装置として、例えば特許文献１に記載の塗工装置がある。この従来の塗工装置は、スラリー状の塗料を基材に向けて間欠塗工する装置として構成されている。塗工ヘッドには、スリット状の吐出口と、吐出口の奥に形成された弁室と、弁室内に回転可能に配置されたカムシャフトとが設けられ、カムシャフトの回転に対応して吐出口からの塗料の供給及び停止の切り替えがなされる。

また、塗料のタンクと塗工ヘッドとを結ぶ供給経路には、互いに反転動作する塗工バルブとリターンバルブとが設けられている。塗工時には塗工バルブが開かれ、塗工ヘッドへの塗料の供給が行われる。一方、非塗工時にはリターンバルブが開かれ、塗料がタンクに戻されるようになっている。

特開２０１３−２２５２７号公報

上述した従来の塗工装置では、塗工ヘッド内の塗料の経路が吐出口で終端している。このため、塗工ヘッド内でエアーの噛み込みが発生することが考えられる。また、塗工ヘッド内の塗料の流速が不十分となり易く、塗工ヘッド内に凝集物が形成されてしまうおそれがある。さらに、塗工バルブとリターンバルブとの動作のタイミングによっては、塗工ヘッド内への塗料の供給量がばらついてしまうおそれもある。これらの現象は、塗工面の品質を低下させる要因となる。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、塗工面の品質を良好に確保できる塗工装置及び塗工ヘッドを提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係る塗工装置は、基材にスラリー状の塗料を塗工する塗工装置であって、塗料を貯留する塗料タンクと、塗料を基材に吐出する吐出口を有する塗工ヘッドと、塗料を塗料タンクから塗工ヘッドに供給する供給ポンプと、吐出口から吐出される塗料の圧力を調整する圧力調整部と、を備え、塗料タンク、塗工ヘッド、供給ポンプ、及び圧力調整部が直列に接続されることにより塗料の循環経路が形成され、塗料が循環経路を常時循環していることを特徴としている。

この塗工装置では、塗料タンク、塗工ヘッド、供給ポンプ、及び圧力調整部が直列に接続され、塗料が循環経路を常時循環している。この塗工ヘッドでは、塗工ヘッド内の塗料の経路が吐出口で終端しないので、エアーの噛み込みの発生を抑制できる。また、塗工ヘッド内の塗料の流速を十分に確保でき、塗工ヘッド内に凝集物が形成されることを抑制できる。さらに、塗料が循環経路を常時循環するため、塗工バルブ及びリターンバルブを用いる場合と異なり、動作のタイミングずれによる塗工ヘッド内への塗料の供給量のばらつきが生じることも回避される。したがって、この塗工装置では、基材上の塗工面の品質を良好に確保できる。

また、塗工ヘッドは、吐出口に設けられて塗料の吐出及び停止を切り替える開閉バルブと、循環経路よりも大径で吐出口に向かって延在するバッファ部と、を有していることが好ましい。吐出口に開閉バルブを設けることで循環経路に塗料を常時循環させた状態で塗工量を好適に制御できる。また、循環経路よりも大径のバッファ部を吐出口に接続することで、塗工ヘッド内での塗料の流れが阻害されることを回避でき、凝集物の形成を抑制できる。さらに、吐出口を露出させる場合とは異なり、開閉バルブによって吐出口を完全に閉じることができる。このため、塗工ヘッド内の塗料の圧力を高く維持することが可能となり、塗工ヘッドと基材との間の間隔を確保できる。この場合、仮に凝集物が吐出口の近傍に付着したとしても基材に凝集物が付着することを防止でき、塗工面の品質を担保できる。

また、塗工ヘッドは、循環経路からの塗料を流入させる流入部と、循環経路に塗料を流出させる流出部と、を有し、流出部の位置が流入部の位置に対して吐出口側にオフセットしていることが好ましい。流出部を吐出口側にオフセットさせることで、塗工ヘッド内での塗料の滞留を抑制できる。したがって、堆積物の形成をより確実に防止できる。

また、塗工ヘッドは、塗料の流動方向に対して傾斜するテーパ状の内壁部を有していることが好ましい。この場合、塗工ヘッド内での塗料の流れが阻害されることを回避でき、凝集物の形成を抑制できる。

また、本発明に係る塗工ヘッドは、スラリー状の塗料が循環する循環経路に接続される塗工ヘッドであって、塗料を吐出する吐出口と、吐出口に設けられて塗料の吐出及び停止を切り替える開閉バルブと、循環経路よりも大径で吐出口に向かって延在するバッファ部と、を備えたことを特徴としている。

この塗工ヘッドでは、吐出口に開閉バルブを設けることで循環経路に塗料を常時循環させた状態で塗工量を好適に制御できる。また、循環経路よりも大径のバッファ部を吐出口に接続することで、塗工ヘッド内での塗料の流れが阻害されることを回避でき、凝集物の形成を抑制できる。さらに、吐出口をスリットにする場合とは異なり、開閉バルブによって吐出口を完全に閉じることができる。このため、塗工ヘッド内の塗料の圧力を高く維持することが可能となり、塗工ヘッドと基材との間の間隔を十分に確保できる。この場合、仮に凝集物が吐出口の近傍に付着したとしても基材に凝集物が付着することを防止でき、塗工面の品質を担保できる。

また、塗工ヘッドは、循環経路からの塗料を流入させる流入部と、循環経路に塗料を流出させる流出部と、を有し、流出部の位置が流入部の位置に対して吐出口側にオフセットしていることが好ましい。流出部を吐出口側にオフセットさせることで、塗工ヘッド内での塗料の滞留を抑制できる。したがって、堆積物の形成をより確実に防止できる。

また、塗工ヘッドは、塗料の流動方向に対して傾斜するテーパ状の内壁部を有していることが好ましい。この場合、塗工ヘッド内での塗料の流れが阻害されることを回避でき、凝集物の形成を抑制できる。

本発明に係る塗工装置及び塗工ヘッドによれば、塗工面の品質を良好に確保できる。

本発明に係る塗工装置の一実施形態を示す概略図である。 図１に示した塗工装置における塗工ヘッドの構成を示す概略断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る塗工装置及び塗工ヘッドの好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る塗工装置の一実施形態を示す概略図である。同図に示すように、塗工装置１は、例えば蓄電装置などに用いられる電極の製造装置に組み込まれ、ダイコート方式により、例えばバックローラ２によって一方向に搬送される金属箔（基材）３の一面側に電極ペースト（塗料）Ｐを所定の幅で塗工する装置として構成されている。金属箔３への電極ペーストＰの塗工は、連続塗工であってもよく、間欠塗工であってもよい。

塗工装置１は、電極ペーストＰを貯留するペーストタンク（塗料タンク）１１と、電極ペーストＰを吐出する塗工ヘッド１２と、電極ペーストＰをペーストタンク１１から塗工ヘッド１２に供給する供給ポンプ１３と、塗工ヘッド１２から吐出される電極ペーストＰの圧力を調整するレギュレータ（圧力調整部）１４とを備えて構成されている。

ペーストタンク１１と供給ポンプ１３とは、配管１５によって塗工ヘッド１２に接続されている。また、塗工ヘッド１２とレギュレータ１４とは、配管１６によってペーストタンク１１に接続されている。配管１５と配管１６とは、電極ペーストＰをペーストタンク１１から塗工ヘッド１２を通って再びペーストタンク１１に循環させる循環経路１７を構成している。かかる循環経路１７において、ペーストタンク１１、供給ポンプ１３、塗工ヘッド１２、及びレギュレータ１４は、この順に直列に接続されている。

ペーストタンク１１に貯留される電極ペーストＰは、例えば活物質、バインダ、及び溶剤を含むスラリー状のペーストである。電極ペーストＰには、例えばアセチレンブラック等の導電助剤が更に含まれていてもよい。活物質は、正極活物質及び負極活物質のいずれであってもよい。正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウム、硫黄等が挙げられる。複合酸化物は、例えばマンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つとリチウムとを含んで構成される。

負極活物質としては、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）等の金属酸化物、ホウ素添加炭素等が挙げられる。

また、ペーストタンク１１には、温度調整部１８が設けられている。温度調整部１８は、例えばヒータ等の加熱手段であり、ペーストタンク１１内を加熱して電極ペーストＰの粘度を調整する。ペーストタンク１１内の電極ペーストＰは、供給ポンプ１３により配管１５を通って塗工ヘッド１２に供給される。これにより、塗工ヘッド１２には、金属箔３に塗工する塗工量以上の電極ペーストＰが供給される。なお、温度調整部１８は、塗工ヘッド１２の手前の位置等、循環経路１７の他の位置に設けてもよい。

塗工ヘッド１２は、電極ペーストＰを金属箔３に塗工する部分である。塗工ヘッド１２の先端側には、電極ペーストＰを吐出するスリット状の吐出口２１が設けられている。塗工ヘッド１２は、バックローラ２で送られる金属箔３の一面側と吐出口２１とが所定の間隔（例えば数十μｍ）となるように配置され、ペーストタンク１１からの電極ペーストＰの供給を受けて金属箔３上に電極ペーストＰを吐出する。

レギュレータ１４は、塗工ヘッド１２による電極ペーストＰの圧力を一定に保つための調整弁である。レギュレータ１４は、塗工ヘッド１２による電極ペーストＰの塗工時には、流量を絞るように動作し、塗工ヘッド１２による電極ペーストＰの非塗工時には、流量を増やすように動作する。非塗工時においてもレギュレータ１４が循環経路１７を完全に閉鎖しないため、塗工時及び非塗工時にかかわらず、循環経路１７には電極ペーストＰが常時循環した状態となっている。

なお、レギュレータ１４の代わりに圧力調整弁を用い、塗工ヘッド１２による電極ペーストＰの塗工時には、循環経路１７を流動する電極ペーストＰの圧力が高くなるように動作し、塗工ヘッド１２による電極ペーストＰの非塗工時には、循環経路１７を流動する電極ペーストＰの圧力が低くなるように動作させてもよい。これにより、後述する開閉バルブ２２を備えない塗工ヘッドを用いる場合においても、吐出口２１からの電極ペーストＰの吐出及び停止を行うことができる。このような構成であっても、非塗工時においてもレギュレータ１４が循環経路１７を完全に閉鎖しないため、塗工時及び非塗工時にかかわらず、循環経路１７には電極ペーストＰが常時循環した状態となる。

続いて、上述した塗工ヘッド１２の構成について更に詳細に説明する。図２は、塗工ヘッド１２の構成を示す概略断面図である。同図に示すように、塗工ヘッド１２は、吐出口２１に設けられた開閉バルブ２２と、配管１５と連通する流入部２３と、吐出口２１に向かって延びるバッファ部２４と、配管１６と連通する流出部２５とを有している。

開閉バルブ２２は、電極ペーストＰの吐出及び停止を切り替える部分である。開閉バルブ２２は、例えばアクチュエータによって動作し、塗工時に吐出口２１を開状態とし、非塗工時に吐出口２１を閉状態とする。塗工時の開閉バルブ２２の開放量及び開時間は、塗工方式や、塗工量（厚さ・目付）等に応じて適宜調整される。

流入部２３は、電極ペーストＰを塗工ヘッド１２に流入させる部分である。流入部２３は、配管１５の内径と略同径に形成され、塗工ヘッド１２の一方の側部において吐出口２１と反対側に位置している。バッファ部２４は、吐出口２１に向かう電極ペーストＰを整流する部分である。バッファ部２４は、配管１５の内径及び配管１６の内径よりも大径に形成され、流入部２３に対して略直交する向きで流入部２３と吐出口２１との間に延在している。

流出部２５は、電極ペーストＰを塗工ヘッド１２から流出させる部分である。流出部２５は、配管１６の内径と略同径かつ流入部２３と略平行に形成され、塗工ヘッド１２の他方の側部において吐出口２１側に位置している。すなわち、流出部２５の位置は、流入部２３の位置に対して吐出口２１側にオフセットした状態となっている。

また、塗工ヘッド１２は、電極ペーストＰの流動方向に対して傾斜するテーパ状の内壁部を有している。より具体的には、流入部２３とバッファ部２４との間に電極ペーストＰの流域を拡大させる内壁部２６ａが形成され、バッファ部２４と吐出口２１との間に電極ペーストＰの流域を縮小させる内壁部２６ｂが形成されている。また、バッファ部２４と流出部２５との間に電極ペーストＰの流域を縮小させる内壁部２６ｃが形成されている。なお、図２では、内壁部２６ａ，２６ｂ，２６ｃはいずれも平坦となっているが、Ｒ形状等であってもよい。

このような塗工ヘッド１２の構成により、配管１５から流入部２３に流入した電極ペーストＰは、内壁部２６ａによって拡散しながらバッファ部２４に向かって流れる。バッファ部２４を流れた電極ペーストＰの一部は、内壁部２６ｂによって収縮しながら吐出口２１に向かって流れ、開閉バルブ２２の開放量に応じて吐出口２１から吐出される。また、吐出口２１から吐出されなかった電極ペーストＰの残部は、内壁部２６ｃによって収縮しながら流出部２５に向かって流れ、配管１６に流出する。

塗工ヘッド１２の内部には、塗工ヘッド１２内を流れる電極ペーストＰの温度を測定する温度計、及び塗工ヘッド１２内を流れる電極ペーストＰの圧力を測定する圧力計が配置されていてもよい。圧力計は、塗工ヘッド１２内の任意の位置に配置すればよい。一方、温度計は、電極ペーストＰの流れが比較的安定した位置で測定を行う観点から、バッファ部２４における流入部２３側の端部、或いはバッファ部２４における吐出口２１側の端部に配置することが好ましい。

以上説明したように、塗工装置１では、ペーストタンク１１、塗工ヘッド１２、供給ポンプ１３、及びレギュレータ１４が直列に接続され、電極ペーストＰが循環経路１７を常時循環している。塗工ヘッド１２では、塗工ヘッド１２内の電極ペーストＰの経路が吐出口２１で終端しないので、エアーの噛み込みの発生を抑制できる。また、塗工ヘッド１２内の電極ペーストＰの流速を十分に確保でき、塗工ヘッド１２内に凝集物が形成されることを抑制できる。さらに、電極ペーストＰが循環経路１７を常時循環するため、塗工バルブ及びリターンバルブを用いる場合と異なり、動作のタイミングずれによる塗工ヘッド１２内への電極ペーストＰの供給量のばらつきが生じることも回避される。したがって、この塗工装置１では、金属箔３上の塗工面の品質を良好に確保できる。

また、塗工ヘッド１２は、吐出口２１に設けられて電極ペーストＰの吐出及び停止を切り替える開閉バルブ２２と、循環経路１７よりも大径で吐出口２１に向かって延在するバッファ部２４とを有している。吐出口２１に開閉バルブ２２を設けることで循環経路１７に電極ペーストＰを常時循環させた状態で塗工量を好適に制御できる。また、循環経路１７よりも大径のバッファ部２４を吐出口２１に接続することで、塗工ヘッド１２内での電極ペーストＰの流れが阻害されることを回避でき、凝集物の形成を抑制できる。さらに、吐出口２１を露出させる場合とは異なり、開閉バルブ２２によって吐出口２１を完全に閉じることができる。このため、塗工ヘッド１２内の電極ペーストＰの圧力を高く維持することが可能となり、塗工ヘッド１２と金属箔３との間の間隔を十分に確保できる。この場合、仮に凝集物が吐出口２１の近傍に付着したとしても金属箔３に凝集物が付着することを防止でき、塗工面の品質を担保できる。

また、塗工ヘッド１２は、循環経路１７からの電極ペーストＰを流入させる流入部２３と、循環経路１７に電極ペーストＰを流出させる流出部２５とを有し、流出部２５の位置が流入部２３の位置に対して吐出口２１側にオフセットしていることが好ましい。流出部２５を吐出口２１側にオフセットさせることで、より確実に吐出口２１が電極ペーストＰの経路の終端（行き止まり）に位置しない構造となり、塗工ヘッド１２内での電極ペーストＰの滞留を抑制できる。したがって、堆積物の形成を一層確実に防止できる。

また、塗工ヘッド１２は、電極ペーストＰの流動方向に対して傾斜するテーパ状の内壁部２６ａ，２６ｂ，２６ｃを有している。このような内壁部２６ａ，２６ｂ，２６ｃにより、塗工ヘッド１２内での電極ペーストＰの流れが阻害されることを回避でき、凝集物の形成を一層好適に抑制できる。

１…塗工装置、３…金属箔（基材）、１１…スラリータンク（塗料タンク）、１２…塗工ヘッド、１３…供給ポンプ、１４…レギュレータ（圧力調整部）、１７…循環経路、２１…吐出口、２２…開閉バルブ、２３…流入部、２４…バッファ部、２５…流出部、２６ａ〜２６ｃ…内壁部、Ｐ…電極ペースト（塗料）。

Claims (7)

1. 基材にスラリー状の塗料を塗工する塗工装置であって、
   前記塗料を貯留する塗料タンクと、前記塗料を前記基材に吐出する吐出口を有する塗工ヘッドと、前記塗料を前記塗料タンクから前記塗工ヘッドに供給する供給ポンプと、前記吐出口から吐出される前記塗料の圧力を調整する圧力調整部と、を備え、
   前記塗料タンク、前記塗工ヘッド、前記供給ポンプ、及び前記圧力調整部が直列に接続されることにより前記塗料の循環経路が形成され、前記塗料が前記循環経路を常時循環していることを特徴とする塗工装置。
2. 前記塗工ヘッドは、前記吐出口に設けられて前記塗料の吐出及び停止を切り替える開閉バルブと、前記循環経路よりも大径で前記吐出口に向かって延在するバッファ部と、を有していることを特徴とする請求項１記載の塗工装置。
3. 前記塗工ヘッドは、前記循環経路からの前記塗料を流入させる流入部と、前記循環経路に前記塗料を流出させる流出部と、を有し、
   前記流出部の位置が前記流入部の位置に対して前記吐出口側にオフセットしていることを特徴とする請求項１又は２記載の塗工装置。
4. 前記塗工ヘッドは、前記塗料の流動方向に対して傾斜するテーパ状の内壁部を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の塗工装置。
5. スラリー状の塗料が循環する循環経路に接続される塗工ヘッドであって、
   前記塗料を吐出する吐出口と、
   前記吐出口に設けられて前記塗料の吐出及び停止を切り替える開閉バルブと、
   前記循環経路よりも大径で前記吐出口に向かって延在するバッファ部と、を備えたことを特徴とする塗工ヘッド。
6. 前記循環経路からの前記塗料を流入させる流入部と、前記循環経路に前記塗料を流出させる流出部と、を有し、
   前記流出部の位置が前記流入部の位置に対して前記吐出口側にオフセットしていることを特徴とする請求項５記載の塗工ヘッド。
7. 前記塗料の流動方向に対して傾斜するテーパ状の内壁部を有していることを特徴とする請求項５又は６記載の塗工ヘッド。

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