JP2017056421A - 塗工装置および塗工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シート状の基材を搬送する際に基材に加わる張力の不均衡を補正し、基材表面に塗布液を適切に塗布する。
【解決手段】回転軸が所定範囲内で揺動可能な揺動ローラ７３を含む複数のローラを有し、長尺シート状の基材Ｓを複数のローラに巻き掛けて基材Ｓの長手方向に搬送する搬送手段と、搬送される基材の主面に対向配置されたノズル５１，５２から塗布液を吐出して基材に塗布液を塗布する塗布手段と、揺動ローラ７３に巻き掛けられた基材Ｓによって当該揺動ローラ７３に加えられる力のモーメントの大きさに関連する物理量を検出する捩れ検出手段６２と、捩れ検出手段の検出結果に応じて揺動ローラを揺動させる揺動手段と、長手方向に直交する基材の幅方向に沿ってノズルを移動させるノズル移動手段とを備える。
【選択図】図２

Description

この発明は、シート状の基材を搬送しながらその表面に塗布液を塗布する塗工装置に関するものであり、特に基材の搬送を適切に行うための技術に関する。

長尺シート状の基材を搬送しながらその表面に塗布液を塗布する技術においては、基材を複数のローラに架け渡した状態で長手方向に沿って搬送することが一般的である。この場合、搬送される基材が、長手方向に直交する幅方向において経時的に変位する蛇行現象が問題となる場合がある。例えば搬送される基材の表面に対向配置されたノズルから塗布液を基材表面に塗布して塗工膜を形成する構成においては、基材の蛇行は基材表面における塗工膜の形成位置のずれを生じさせ、塗工膜の品質低下の原因となる。

このような蛇行を補正するための技術がこれまでにも提案されている。例えば特許文献１に記載の技術では、シート状のウェブ（基材）を複数のローラに巻き掛けて搬送する搬送装置において、ウェブの幅方向における端部位置を検出するセンサが設けられる。そして、幅方向におけるウェブの位置ずれが検出されると、一部のローラの回転軸を幅方向から傾かせることによりウェブをずれとは逆方向に変位させる。

特開２０１１−０４２４５９号公報（例えば図４）

基材を蛇行させる原因の１つとして、基材の搬送方向に加わる張力の幅方向における不均衡がある。このような張力の不均衡は、搬送系を構成するローラの寸法公差や基材の厚みのばらつき等によって生じ、蛇行を引き起こすだけでなく塗布の安定性を阻害する原因ともなる。そのため、基材に加わる長手方向の張力の不均衡を解消するための対策が求められる。しかしながら、上記従来技術は、基材の位置ずれを補正することのみを目的としており、基材に加わる張力の不均衡を是正しようとするものではない。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、シート状の基材を搬送しながらその表面に塗布液を塗布する塗工装置および塗工方法において、基材に加わる張力の不均衡を補正して、基材表面に塗布液を適切に塗布することのできる技術を提供することを目的とする。

この発明にかかる塗工装置の一の態様は、上記目的を達成するため、回転軸が所定範囲内で揺動可能な揺動ローラを含む複数のローラを有し、長尺シート状の基材を前記複数のローラに巻き掛けて前記基材の長手方向に搬送する搬送手段と、搬送される前記基材の主面に対向配置されたノズルから塗布液を吐出して前記基材に前記塗布液を塗布する塗布手段と、前記揺動ローラに巻き掛けられた前記基材によって当該揺動ローラに加えられる力のモーメントの大きさに関連する物理量を検出する捩れ検出手段と、前記捩れ検出手段の検出結果に応じて前記揺動ローラを揺動させる揺動手段と、前記長手方向に直交する前記基材の幅方向に沿って前記ノズルを移動させるノズル移動手段とを備えている。

また、この発明にかかる塗工方法の一の態様は、上記目的を達成するため、回転軸が所定範囲内で揺動可能な揺動ローラを含む複数のローラに、長尺シート状の基材を巻き掛けて前記基材を長手方向に搬送する搬送工程と、搬送される前記基材の主面に対向配置したノズルから塗布液を吐出して前記基材に前記塗布液を塗布する塗布工程とを備え、前記搬送工程では、前記揺動ローラに巻き掛けられた前記基材によって当該揺動ローラに加えられる力のモーメントの大きさに関連する物理量を検出し、その検出結果に応じた大きさで前記揺動ローラを揺動させ、前記塗布工程では、前記長手方向に直交する前記基材の幅方向に沿って前記ノズルを移動させることで前記幅方向における前記基材に対する前記ノズルの相対位置を調整する。

このように構成された発明では、基材の搬送方向に沿った張力の幅方向における不均衡の大きさが、揺動ローラに加わる力のモーメントの大きさとして間接的に検出される。そして、検出結果に応じた大きさで揺動ローラが揺動することにより、張力の不均衡をキャンセルするような張力を基材に与えることができる。つまり、この発明では、基材に加わる張力の調整のために揺動ローラの揺動が用いられる。

張力の調整を目的として揺動ローラを揺動させた結果、幅方向における基材の位置については必ずしも一定とならない。そこで、ノズルを幅方向に移動可能とすることにより、ノズルと基材との相対位置を調整可能とし、基材表面の適切な位置に塗布液を塗布することができるようにする。

以上のように、本発明によれば、基材から揺動ローラに加えられる力のモーメントの大きさに基づいて揺動ローラが揺動することで、基材の搬送方向に作用する張力の幅方向における不均衡が補正される。これにより生じる基材の位置ずれについてはノズルの移動によって対応することで、基材表面の適切な位置に塗布液を塗布することが可能となる。

この発明にかかる塗工装置の一実施形態の概略構成を示す図である。 搬送経路における張力調整機構の配置を示す外観図である。 張力調整機構の詳細な構成を示す図である。 張力の差を解消するための処理を示すフローチャートである。 ノズル位置調整機構を示す図である。 ノズル位置制御処理を示すフローチャートである。

図１はこの発明にかかる塗工装置の一実施形態の概略構成を示す図である。図１（ａ）に示すように、この塗工装置１００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。以下の各図における方向を統一的に示すために、図１（ａ）に示すようにＸＹＺ直交座標系を設定する。ここでＸＹ平面は水平面であり、Ｚ軸は鉛直軸を表す。より詳しくは、（−Ｚ）方向が鉛直下向き方向を表す。

この塗工装置１００は、塗布すべき塗布液を内部に貯留するタンク１と、該タンク１から供給される塗布液を吐出するノズル５１，５２とを備えている。タンク１とノズル５１，５２との間に設けられた送液系２により、タンク１内の塗布液がノズル５１，５２に向けて送出され、ノズル５１，５２の先端に設けられたスリット状の吐出口から吐出される。また、この塗工装置１００は、装置全体の動作を制御する制御ユニット３を備えている。

送液系２は、タンク１の出力部で分岐する配管２１，２２を備える。配管２１はタンク１とノズル５１との間を接続し、該配管２１の途中には塗布液を流通させるためのポンプ２３が介挿される。また、配管２２はタンク１とノズル５２との間を接続し、該配管２２の途中には塗布液を流通させるポンプ２４が介挿される。ポンプ２３，２４は、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２３，２４の動作は制御ユニット３により制御されており、制御ユニット３は、ポンプ２３，２４を制御してタンク１からノズル５１，５２に送出される塗布液の流量を個別に調節する。

塗工装置１００は、塗布液が塗布される基材Ｓを搬送する搬送ユニット７を備えている。搬送ユニット７では、ロール状に巻回された長尺シート状の基材Ｓが供給ローラ７１にセットされるとともに、ロールから引き出された基材Ｓの長手方向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、供給ローラ７１から繰り出された基材Ｓがその長手方向に沿って矢印Ｄｓ方向に搬送され、巻取ローラ７２により巻き取られる。

このようにして供給ローラ７１および巻取ローラ７２に掛け渡された基材Ｓの搬送経路上に、搬送方向の上流側から順に、後に詳述する張力調整ローラ７３、緩衝ローラ７４、ガイドローラ対７５，７６およびダンサーローラ７７が設けられ、さらに補助ローラ７８１，７８２，７８３が搬送経路上に適宜設けられる。より具体的には、供給ローラ７１と張力調整ローラ７３との間に補助ローラ７８１が、また搬送経路においてダンサーローラ７７を挟むように補助ローラ７８２，７８３が設けられる。これらの補助ローラ７８１，７８２，７８３は、搬送される基材Ｓの姿勢を調整する機能を有する。基材Ｓはこれら複数のローラに掛け渡されることで、所定の搬送経路に沿って搬送される。

つまり、搬送ユニット７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。搬送ユニット７はさらに、制御ユニット３からの制御指令に応じて、巻取ローラ７２を所定の回転速度で回転させるローラ駆動機構７９を有している。他の各ローラは駆動機構を持たない従動ローラであるが、スムーズな搬送を可能とするために、適宜の駆動源が接続されたローラが含まれてもよい。

このように搬送ユニット７により支持・搬送される基材Ｓのうち、緩衝ローラ７４から送り出されて補助ローラ７８２に巻き掛けられるまでの部分は略水平姿勢となっており、このときの基材Ｓの搬送方向Ｄｓは（＋Ｙ）方向と略一致する。言い換えれば、基材Ｓが水平姿勢を維持しながら搬送されるように、緩衝ローラ７４、ガイドローラ対７５，７６、補助ローラ７８２が配置されている。一方、基材Ｓの長手方向に直交する幅方向は、搬送経路の全体において概ねＸ方向と一致している。

ガイドローラ対７５は、基材Ｓの上面に当接する上側ローラ７５１と下側ローラ７５２とを有しており、これらの間で基材Ｓが挟持される。なお、上側ローラ７５１、下側ローラ７５２は軸方向のローラ長さが短く、基材Ｓの端部のみに当接し、塗布液が塗布される基材Ｓの中央部には当接しない。ガイドローラ対７６も同様の構造を有しており、上側ローラ７６１と下側ローラ７６２とにより基材Ｓを挟持する。ガイドローラ対７５，７６のそれぞれは、基材Ｓの両端部に対応してそれぞれ２組、Ｙ方向には同一位置でＸ方向に位置を異ならせて設けられる。

ガイドローラ対７５，７６の間を水平姿勢で搬送される基材Ｓを上下から挟むように、ノズル５１，５２が配置されている。より詳しくは、図１（ｂ）に示すように、ノズル５１は水平姿勢で搬送される基材Ｓの上方に、吐出口を基材Ｓの上面Ｓａに所定のギャップを隔てて近接対向させて配置される。また、ノズル５２は、水平姿勢で搬送される基材Ｓの下方に、吐出口を基材Ｓの下面Ｓｂに所定のギャップを隔てて近接対向させて配置される。

ノズル５１，５２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５１，５２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。搬送方向Ｄｓにおけるノズル５１，５２の位置が略同一であれば、基材Ｓの両面に対し略同時に塗布が行われることになる。基材Ｓの両面に塗布を行うために、ノズル５１，５２は、ローラ等のバックアップ部材によるバックアップを受けない、いわゆるオフロール状態の基材Ｓに対向配置される。そこで、この実施形態では、ノズル５１，５２との対向位置を挟む位置でガイドローラ対７５，７６により基材Ｓを挟持することにより、ノズル５１，５２と対向する基材Ｓの姿勢および位置を安定させるようにしている。なお、ノズル５１，５２の配設位置については、搬送方向Ｄｓにおける同一位置に限定されない。

ノズル５１，５２のそれぞれは、基材Ｓの表面に対向する面に、基材Ｓの幅方向、すなわち基材Ｓの長手方向（搬送方向Ｄｓ）に直交する方向に沿って延びるスリット状の開口を有している。該開口から一定量で連続的に塗布液が吐出されることにより、基材Ｓの両面（上面Ｓａ、下面Ｓｂ）に塗布液による略平坦な塗工膜Ｆａ，Ｆｂが形成される。ガイドローラ対７６は基材Ｓの端部のみに当接するので、ローラ７６１，７６２が基材Ｓに塗布された塗布液に触れて塗工膜Ｆａ，Ｆｂを乱すことはない。

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。このような塗布液は一般に比較的高粘度であり、例えばせん断速度１０ｓ^-1における粘度が３Ｐａ・ｓないし５０Ｐａ・ｓ程度のものを用いることができる。また、基材Ｓとしては、例えば樹脂シートの表面に金属薄膜が形成されたものであってもよい。

また、搬送ユニット７による基材Ｓの搬送方向において、ノズル５１，５２との対向位置よりも下流側であって補助ローラ７８２よりも上流側の位置に、硬化ユニット８が設けられている。硬化ユニット８は、その内部に通送される基材Ｓに塗布された塗布液に対し例えば乾燥空気、熱風、赤外線等を供給することで塗布液の溶媒成分の揮発を促進し、塗布液を乾燥硬化させる。塗布液が特定の電磁波に感応して硬化する材料を含むものである場合には、当該電磁波を塗布液に照射するように構成されてもよい。基材Ｓの搬送経路に沿った硬化ユニット８の長さは、塗布液の硬化時間に対応する。

硬化ユニット８と巻取ローラ７２との間で、基材Ｓはダンサーローラ７７に巻き掛けられている。ダンサーローラ７７は図示しない支持部材で弾性支持されており、図１（ａ）に破線矢印で示すように上下方向（Ｚ方向）に弾性的に移動可能となっている。ダンサーローラ７７により、基材Ｓに付与される搬送方向の張力が一定に維持される。ダンサーローラ７７を挟むように補助ローラ７８２，７８３が設けられることで、ダンサーローラ７７の上下方向位置によらず搬送経路が安定に保たれる。

こうして搬送中の基材Ｓに付与される張力は平均的には一定に保たれるが、基材Ｓの幅方向において張力を均一とする機能をダンサーローラ７７は有していない。すなわち、各ローラの加工時の寸法公差や組み付け時の各ローラの回転軸の平行度のばらつき、基材Ｓの厚みのばらつき等の変動要因がなければ基材Ｓに加わる張力は基材Ｓの幅方向において均一となるはずであるが、実際にはこれらの変動要因によって張力が基材Ｓの両端部で不均衡となる。ダンサーローラ７７はこの不均衡を解消することができない。

そこで、この実施形態では、供給ローラ７１からノズル５１，５２との対向位置に至るまでの基材Ｓの搬送経路上に、基材Ｓに加わる張力を幅方向において均一化するための構成を設けている。具体的には、張力調整ローラ７３と、これを支持する後述のローラ支持部６とが一体として、幅方向において張力を均一化する張力調整機構としての機能を有する。

図２は搬送経路における張力調整機構の配置を示す外観図である。また、図３は張力調整機構の詳細な構成を示す図である。より具体的には、図３（ａ）は張力調整機構の構成を示す上面図であり、図３（ｂ）および図３（ｃ）は張力調整ローラ７３の動きの例を示す図である。供給ローラ７１から送出される基材Ｓは補助ローラ７８１を介して張力調整ローラ７３に巻き掛けられる。図２において１点鎖線は各ローラの回転中心を表している。図２および図３（ａ）に示すように、張力調整ローラ７３はＸ方向に略平行な方向を長手方向とするローラ部材であり、その長手方向の両端部が１対のローラ支持部６により回転自在に支持されている。１対のローラ支持部６，６は互いに対称な形状を有しているが、基本構成は同一である。

張力調整ローラ７３の両端部はローラ支持部６のベアリング６１により回転自在に支持されている。ベアリング６１のハウジングのうち（−Ｙ）側側面には荷重センサ６２が取り付けられており、ベアリング６１は荷重センサ６２を介して直動ガイド機構６３のスライダ部６３１により支持されている。直動ガイド機構６３のレール部６３２は、装置筐体またはこれに取り付けられた適宜の支持部材１１に固定され、スライダ部６３１をＹ方向に移動自在に支持している。荷重センサ６２としては、圧力センサ、ロードセル、歪みゲージなど各種のものを用いることができる。

また、スライダ部６３１にはアクチュエータ６４が連結されており、アクチュエータ６４がスライダ部６３１をＹ方向に移動させることで、張力調整ローラ７３の回転軸ＡＸがＹ方向に移動する。アクチュエータ６４の駆動源としては、サーボモータ、リニアモータ、エアシリンダ、ソレノイドなど各種のものを用いることができる。

張力調整ローラ７３の両端部に設けられたローラ支持部６，６間では、アクチュエータ６４，６４が互いに独立して動作可能である。したがって、両側のアクチュエータ６４，６４が互いに異なる方向にスライダ部６３１を移動させることにより図３（ｂ）に示すように、また一方のアクチュエータ６４のみがスライダ部６３１を移動させることにより図３（ｃ）に示すように、張力調整ローラ７３をＺ軸（鉛直軸）に平行な揺動軸回りに揺動させることができる。この場合、張力調整ローラ７３は水平面（ＸＹ平面）内で所定の角度範囲で揺動することになる。

荷重センサ６２，６２の出力信号は制御ユニット３に与えられる。また、アクチュエータ６４，６４は制御ユニット３により制御される。制御ユニット３は、荷重センサ６２，６２からの出力信号に応じてアクチュエータ６４，６４を個別に制御することで、張力調整ローラ７３に加わる荷重に応じて張力調整ローラ７３の回転軸の揺動量（揺動角度の大きさ）を調整する。

図１に示すように、張力調整ローラ７３に対して、基材Ｓは（＋Ｙ）方向から巻き掛けられて搬送経路が折り返されている。このため、張力調整ローラ７３は基材Ｓに付与される張力に応じた荷重を基材Ｓから受け、その荷重の方向は概ね（−Ｙ）方向である。荷重センサ６２，６２はこの荷重の大きさに応じた検出信号を出力する。幅方向Ｄｗにおける基材Ｓの両端部で張力が異なるとき、２つの荷重センサ６２，６２から出力される検出信号の大きさが相違することとなり、このとき張力調整ローラ７３は、基材ＳからＺ軸と平行な軸回りに捩るような力のモーメントを受けていることになる。

言い換えれば、張力調整ローラ７３が基材Ｓから受ける力のモーメントの大きさが、基材Ｓの幅方向Ｄｗにおける両端部での張力の差を表している。したがって、張力調整ローラ７３が基材Ｓから受ける力のモーメントの大きさを検出し、このモーメントがゼロとなるように張力調整ローラ７３の回転軸を揺動させることにより、基材Ｓの両端部での張力の差を解消することが可能である。

張力調整ローラ７３の揺動により基材Ｓに加わる捩りがノズル５１，５２との対向位置における基材Ｓの姿勢に影響を及ぼすのを防止するために、基材Ｓの搬送方向Ｄｓにおいて張力調整ローラ７３よりも下流側かつノズル５１，５２との対向位置よりも上流側の位置で、基材Ｓは緩衝ローラ７４に巻き掛けられている。

図４は張力の差を解消するための処理を示すフローチャートである。基材Ｓの両端部での張力の差を解消するための処理としては、例えば図４（ａ）および図４（ｂ）に示す２つが考えられる。この塗工装置１００では、制御ユニット３が予め用意された制御プログラムを実行して装置各部に所定の動作を行わせることにより塗布処理が実行される。すなわち、搬送ユニット７により基材Ｓが一定速度で搬送され（搬送工程）、搬送される基材Ｓの両面にそれぞれノズル５１，５２から吐出される塗布液が塗布されて塗工膜が形成される（塗布工程）。このような塗布処理が行われる間、図４（ａ）または図４（ｂ）に示す張力調整処理が実行される。

図４（ａ）に示す処理例では、２つの荷重センサ６２，６２の間の出力信号の差、つまり２つの荷重センサ６２，６２で検出される荷重の差が、張力調整ローラ７３が受けるモーメントの大きさに対応する情報として取得される（ステップＳ１０１）。そして、検出した荷重が弱い方の荷重センサ６２に対応する一方のアクチュエータ６４が、スライダ部６３１の（＋Ｙ）方向への押し込み量を増加させる（ステップＳ１０２）。これにより張力調整ローラ７３が揺動し、押し込み量が増加された側において基材Ｓに付与される張力が増加して、基材Ｓの両端部における張力の不均衡が小さくなる。

上記処理は、塗布処理が終了するまで継続的に実行される（ステップＳ１０３）。これにより、基材Ｓはその両端部における張力の均衡が保たれた状態で搬送される。その結果、ノズル５１，５２から基材Ｓへの塗布液の塗布を安定的に行うことができ、品質の良好な塗工膜を形成することができる。基材Ｓに付与される張力の大きさ自体はダンサーローラ７７によって管理することが可能であるため、張力調整ローラ７３は基材Ｓの両端部における張力の不均衡を解消することができれば足りる。

一方、図４（ｂ）に示す処理例では、２つのローラ支持部６，６が独立に制御される。制御フローは同一である。一方のローラ支持部６において、まず荷重センサ６２の出力信号が取得され（ステップＳ２０１）、検出された荷重が予め定められた規定範囲と比較される（ステップＳ２０２，Ｓ２０４）。「規定範囲」は、基材Ｓに適正な張力が付与され、しかも両端部での不均衡が生じない理想的な状態における荷重の大きさを中心として設定される。

荷重が規定範囲よりも大きければ（ステップＳ２０２においてＹＥＳ）、当該ローラ支持部６のアクチュエータ６４による（＋Ｙ）方向への押し込み量が低減される一方（ステップＳ２０３）、荷重が規定範囲よりも小さければ（ステップＳ２０４においてＹＥＳ）、当該ローラ支持部６のアクチュエータ６４による押し込み量が増加される（ステップＳ２０５）。これにより、当該ローラ支持部６が配置された基材Ｓの一方端部において、基材Ｓに付与される張力が適正化される。基材Ｓの両端部でこのような処理が実行されることで、両端部間での張力の不均衡も解消される。上記処理が、塗布処理が終了するまで継続的に実行される（ステップＳ２０６）。この処理では、張力調整ローラ７３は、基材Ｓの両端部における張力の不均衡を解消する機能および張力の絶対値を調整する機能を有する。

このように、張力調整ローラ７３およびローラ支持部６，６が一体として張力調整機構として動作し、該張力調整機構は制御ユニット３によって制御される。

上記処理により、搬送される基材Ｓにおける幅方向Ｄｗの張力の不均衡は解消される。その一方、搬送系を構成するローラの１つである張力調整ローラ７３の回転軸を傾かせることによって、搬送される基材Ｓが幅方向Ｄｗに次第に変位する蛇行が生じやすくなると考えられる。この実施形態では、上記のようにして実現された基材Ｓの張力の均一性を損なうことなく基材Ｓの蛇行の影響を抑制するために、基材Ｓに対するノズル５１，５２の幅方向Ｄｗにおける相対位置を調整するためのノズル位置調整機構が設けられている。

図５はノズル位置調整機構を示す図である。図２および図５に示すように、基材Ｓの搬送経路上には、搬送方向Ｄｓにおいて張力調整ローラ７３よりも下流側に、搬送される基材Ｓの幅方向Ｄｗにおける端部位置を検出するための端部センサ５３が配置されている。この実施形態の端部センサ５３は、図５に示すように、ハウジング５３１内で複数の投光器５３２と受光器５３３とが対向配置された構造を有している。

幅方向Ｄｗに沿って複数配列された投光器５３２から出射される光は、投光器５３２に対応して幅方向Ｄｗに沿って複数配列された受光器５３３により受光される。投光器５３２と受光器５３３との間に遮蔽物がなければ投光器５３２から出射される光はそのまま受光器５３３に入射するが、遮蔽物（基材Ｓ）がある位置では受光器５３３に入射すべき光が遮られる。制御ユニット３は、受光器５３３における受光の状態に対応して端部センサ５３から出力される出力信号から、基材Ｓの端部位置を検出することができる。なお、端部センサとしては上記以外にも、例えば基材Ｓ表面に向けて光を照射しその反射光の有無（または強度）で基材Ｓの有無を検出する、反射型フォトセンサを用いることが可能である。

ノズル５１，５２は、所定の可動範囲内で幅方向Ｄｗに沿って移動可能に支持されている。図５に示すように、ノズル５１は直動ガイド機構５４，５５によりＸ方向に移動自在に支持されている。より詳しくは、装置筐体またはこれに取り付けられた適宜の支持部材１２に直動ガイド機構５４，５５のレール部５４２，５５２がＸ方向に位置を異ならせて固定されており、レール部５４２，５５２に係合された直動ガイド機構５４，５５のスライダ部５４１，５５１がノズル５１に結合されている。さらにスライダ部５５１にはアクチュエータ５６が連結されており、制御ユニット３からの制御指令に応じてアクチュエータ５６が作動することで、ノズル５１が所定の可動範囲内でＸ方向に移動する。

ノズル５１，５２と基材Ｓとの対向位置において、Ｘ方向と基材Ｓの幅方向Ｄｗとは一致している。したがって、上記のようにノズル５１がＸ方向に移動することにより、基材Ｓの幅方向Ｄｗにおけるノズル５１と基材Ｓとの相対位置が変更可能である。

ノズル５２についても同様である。すなわち、ノズル５２は、支持部材１２に取り付けられた直動ガイド機構５７，５８によりＸ方向に移動自在に支持されており、アクチュエータ５９の作動により所定の可動範囲内でＸ方向に移動する。制御ユニット３はアクチュエータ５６，５９を一体的に制御しており、したがってノズル５１，５２は一体として、基材Ｓに対しその幅方向Ｄｗに相対移動する。

このように、端部センサ５３、直動ガイド機構５４，５５，５７，５８、アクチュエータ５６，５９が一体としてノズル位置調整機構として動作し、該ノズル位置調整機構は制御ユニット３により制御される。

図６はノズル位置制御処理を示すフローチャートである。制御ユニット３は、端部センサ５３により検出される出力信号から基材Ｓの端部位置の情報を取得し（ステップＳ３０１）、検出された端部位置が予めノズル５１，５２に対して相対的に定められた適正位置を中心とする適正範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。適正範囲外であった場合（ステップＳ３０２においてＮＯ）、位置ずれをキャンセルするために必要なノズル移動量が算出され（ステップＳ３０３）、その移動量だけアクチュエータ５６，５９によりノズル５１，５２が移動されることで（ステップＳ３０４）、幅方向Ｄｗにおいて基材Ｓに対するノズル５１，５２の相対位置が適正位置に調整される。上記の処理は、塗布処理が終了するまで継続される（ステップＳ３０５）。基材Ｓの位置ずれに応じてノズル５１，５２を移動させる構成であるため、張力調整機構によって調整された基材Ｓの張力には影響を与えない。

長手方向に搬送される長尺シート状の基材Ｓに塗布液を塗布して塗工膜を形成する場合、基材Ｓとノズル５１，５２との位置関係に関しては、基材Ｓの幅方向Ｄｗにおける基材Ｓとノズル５１，５２との相対位置、および基材Ｓの表面とノズル５１，５２との間のギャップ量が適正に維持されていれば、所期の品質で塗布を行うことができると期待される。この実施形態では、張力調整機構（図３）により基材Ｓに付与される張力の均衡が図られており、また、ノズル位置調整機構（図５）により幅方向Ｄｗにおけるノズル５１，５２と基材Ｓとの相対位置が調整されているので、基材Ｓの両面に対して塗布液を良好にかつ安定して塗布することが可能である。

以上説明したように、上記実施形態においては、搬送ユニット７が本発明の「搬送手段」として機能しており、そのうち張力調整ローラ７３が本発明の「揺動ローラ」に相当している。また、タンク１、送液系２およびノズル５１，５２が一体として本発明の「塗布手段」として機能している。また、ノズル支持部６に設けられた荷重センサ６２が本発明の「捩れ検出手段」として、アクチュエータ６４が「揺動手段」としてそれぞれ機能している。

また、上記実施形態では、直動ガイド機構５４，５５，５７，５８、アクチュエータ５６，５９等を含むノズル位置調整機構が一体として本発明の「ノズル移動手段」として機能し、端部センサ５３が本発明の「位置検出手段」として機能している。また、図６のステップＳ３０１が本発明の「位置検出工程」に相当している。

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、上記実施形態では基材Ｓの両面に対向させてノズル５１，５２を配置し、基材Ｓの両面に同時に塗布液を塗布する装置である。しかしながら、本発明は、基材Ｓの一方表面のみに塗布液を塗布する装置に対しても好適に適用可能である。この場合、ノズルはバックアップローラとして機能するローラに巻き掛けられた基材に対し対向するように配置されてもよい。

また、上記実施形態では、本発明の「揺動ローラ」に相当する張力調整ローラ７３が鉛直軸回りに揺動可能に支持され、本発明の「捩れ検出手段」である荷重センサ６２も基材Ｓが張力調整ローラ７３に及ぼす鉛直軸回りの力のモーメントを検出するように構成されている。しかしながら、張力調整ローラ７３の揺動軸の方向は鉛直方向に限定されず、基材Ｓの幅方向における両端部間の張力差を変化させることができる限りにおいて任意である。また、揺動ローラの揺動軸の方向と、捩れ検出手段により検出されるモーメントの軸の方向とは完全に一致していなくてもよい。

また、上記実施形態の張力調整ローラ７３はその両端部が直動ガイド機構６３により支持されているが、本発明の「揺動ローラ」を揺動自在に支持する機構としてはこのような直動ガイド機構に限定されない。例えば、揺動ローラの一端部側の軸を自在継手等で支持し他端部側の軸を適宜のアクチュエータで揺動させる構成であってもよい。また例えば、揺動ローラの両端部を支持する一体の支持部材が揺動ローラとともに揺動する構成でもよい。このように、揺動手段は揺動ローラの両端部にそれぞれ設置されることは必須ではない。また、本発明の「捩れ検出手段」についても、揺動ローラの一方端部のみで検出を行う構成であってもよい。

また、上記実施形態では、基材Ｓのノズル５１，５２との対向位置よりも搬送方向の上流側に張力調整ローラ７３が配置されるが、本発明の「揺動ローラ」の配設位置はこれに限定されない。例えば基材の片面のみに塗布を行う装置では、塗布直後であっても被塗布面と反対側の基材の表面にローラを当接させることができるので、ノズルとの対向位置よりも下流側に揺動ローラを設けることが可能である。ただし、基材に加わる捩れにより塗工膜がダメージを受けないようにするためには、ノズルとの対向位置よりも下流側に揺動ローラを設けることが好ましい。

また、上記実施形態は、集電体として機能する長尺シート状の基材Ｓに活物質材料を含む塗布液を塗布して電池用電極を製造する装置であるが、本発明の適用対象となる基材および塗布液の材料は任意である。

以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、この発明において、例えば、検出手段は、幅方向における揺動ローラの両端部にそれぞれ設けられた１対の荷重センサを有し、物理量は、１対の荷重センサにより検出される荷重の差であってもよい。このような構成によれば、揺動ローラの両端部で検出される荷重の差が揺動ローラに加えられるモーメントの大きさに比例するので、本発明の目的に好適である。そして、このような物理量を検出するための検出器は製品化されており、低コストで本発明を実現することが可能である。

また例えば、基材の搬送方向において揺動ローラよりも下流側で幅方向における基材の端部の位置を検出し、その検出結果に応じてノズルを移動させる構成であってもよい。揺動ローラにより張力の不均衡を解消することにより、基材の幅方向における端部位置が変動することがあり得る。この位置ずれに応じてノズルを移動させることで、位置ずれの有無や大きさによらずノズルと基材との相対位置については適正に維持することが可能となる。

また例えば、捩れ検出手段は、揺動ローラの揺動軸の方向と平行な軸回りのモーメントの大きさに関連する物理量を検出するように構成されてもよい。揺動ローラの揺動軸の方向と、検出されるモーメントの軸の方向とは必ずしも一致していなくてもよい。しかしながら、両者が平行であるようにすれば、検出されるモーメントの大きさとこれをキャンセルするために必要な揺動ローラの揺動量とが線形の関係となり、最も効率的かつ高精度な制御が可能となる。

また例えば、塗布手段は、揺動ローラを通過した基材に対し塗布液を塗布する構成であってもよい。このような構成によれば、揺動ローラによって張力の不均衡が解消された基材に対して塗布液が塗布されるので、塗布により形成される塗工膜の品質を良好なものとすることができる。

この場合さらに、揺動ローラからノズルとの対向位置に至る基材の搬送経路において、基材が少なくとも１つのローラに巻き掛けられる構成であってもよい。揺動ローラの回転軸が傾けられることによって基材が捩れる可能性があるが、ノズルとの対向位置に至るまでに他のローラに巻き掛けられることで、このような捩れが緩和される。

また例えば、基材の主面のうち一方主面および他方主面のそれぞれに対してノズルが対向配置されていてもよい。このような構成によれば、基材の両面に塗布液を塗布することが可能である。基材の両面に塗布液が塗布される場合、塗布後の基材の支持位置やその方法が制約され、基材の姿勢が不安定になりやすい。本発明を適用することで、基材に適正な張力を与えて姿勢を安定に維持することが可能となる。

この発明は、長尺シート状の基材を搬送しながらその表面に塗布液を塗布する塗工装置全般に適用可能である。

１ タンク（塗布手段）
２ 送液系（塗布手段）
６ ローラ支持部
７ 搬送ユニット（搬送手段）
５１，５２ ノズル（塗布手段）
５３ 端部センサ（位置検出手段）
５４，５５，５７，５８ 直動ガイド機構（ノズル移動手段）
５６，５９ アクチュエータ（ノズル移動手段）
６２ 荷重センサ（捩れ検出手段）
６４ アクチュエータ（揺動手段）
７１ 供給ローラ（ローラ）
７２ 巻取ローラ（ローラ）
７３ 張力調整ローラ（揺動ローラ）
１００ 塗工装置
Ｓ 基材

Claims (9)

1. 回転軸が所定範囲内で揺動可能な揺動ローラを含む複数のローラを有し、長尺シート状の基材を前記複数のローラに巻き掛けて前記基材の長手方向に搬送する搬送手段と、
   搬送される前記基材の主面に対向配置されたノズルから塗布液を吐出して前記基材に前記塗布液を塗布する塗布手段と、
   前記揺動ローラに巻き掛けられた前記基材によって当該揺動ローラに加えられる力のモーメントの大きさに関連する物理量を検出する捩れ検出手段と、
   前記捩れ検出手段の検出結果に応じて前記揺動ローラを揺動させる揺動手段と、
   前記長手方向に直交する前記基材の幅方向に沿って前記ノズルを移動させるノズル移動手段と
   を備える塗工装置。
2. 前記検出手段は、前記幅方向における前記揺動ローラの両端部にそれぞれ設けられた１対の荷重センサを有し、前記物理量は、前記１対の荷重センサにより検出される荷重の差である請求項１に記載の塗工装置。
3. 前記基材の搬送方向において前記揺動ローラよりも下流側で、前記幅方向における前記基材の端部の位置を検出する位置検出手段を備え、
   前記ノズル移動手段は、前記位置検出手段の検出結果に応じて前記ノズルを移動させる請求項１または２に記載の塗工装置。
4. 前記捩れ検出手段は、前記揺動ローラの揺動軸の方向と平行な軸回りのモーメントの大きさに関連する前記物理量を検出する請求項１ないし３のいずれかに記載の塗工装置。
5. 前記塗布手段は、前記揺動ローラを通過した前記基材に対し前記塗布液を塗布する請求項１ないし４のいずれかに記載の塗工装置。
6. 前記揺動ローラから前記ノズルとの対向位置に至る前記基材の搬送経路において、前記基材が少なくとも１つの前記ローラに巻き掛けられる請求項５に記載の塗工装置。
7. 前記基材の前記主面のうち一方主面および他方主面のそれぞれに対して前記ノズルが対向配置された請求項１ないし６のいずれかに記載の塗工装置。
8. 回転軸が所定範囲内で揺動可能な揺動ローラを含む複数のローラに、長尺シート状の基材を巻き掛けて前記基材を長手方向に搬送する搬送工程と、
   搬送される前記基材の主面に対向配置したノズルから塗布液を吐出して前記基材に前記塗布液を塗布する塗布工程と
   を備え、
   前記搬送工程では、前記揺動ローラに巻き掛けられた前記基材によって当該揺動ローラに加えられる力のモーメントの大きさに関連する物理量を検出し、その検出結果に応じた大きさで前記揺動ローラを揺動させ、
   前記塗布工程では、前記長手方向に直交する前記基材の幅方向に沿って前記ノズルを移動させることで前記幅方向における前記基材に対する前記ノズルの相対位置を調整する塗工方法。
9. 前記基材の搬送方向において前記揺動ローラよりも下流側で、前記幅方向における前記基材の端部の位置を検出する位置検出工程を備え、
   前記塗布工程では、前記位置検出工程の検出結果に応じて前記ノズルを移動させる請求項８に記載の塗工方法。

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