JP2021104479A - 塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】塗布終了端部での液切れ性を損なわず、高精度な塗布領域を形成可能な塗布装置の提供。【解決手段】基材Ｗの表面に塗液を塗布する塗布装置１００であって、供給路１３ａ〜ｃを介して塗液が供給される第１のマニホールド１１を有し、スリット１５を経由して吐出口１６から基材の表面に塗液を塗布する塗布部１と、前記供給路を開閉する第１の弁体２１を有する供給バルブ２と、前記第１の弁体を開閉方向に駆動させる第１の弁体駆動部２２とを有しており、前記第１のマニホールドに接続されるようにサックバック機構３をさらに備え、前記サックバック機構は、第２の弁体３２を有するサックバックバルブ３１と前記第２の弁体を押引方向に駆動させる第２の弁体駆動部３３ａを有し、前記第１の弁体を閉方向に駆動させる際に前記第２の弁体を引方向に駆動させ、塗液の塗布の停止を補助するように前記第１のマニホールドから塗液をサックバックする構成とする。【選択図】図２

Description

本発明は、連続的に搬送される基材の表面に、塗液を塗布し、基材の搬送方向に塗布領域を形成する塗布装置に関するものである。

従来より、リチウムイオン電池の電池用極板は、ロールトゥロールで搬送される基材に活物質、バインダー、導電助剤および溶媒を含むスラリー（以下、塗液）が塗布され製造されている。

近年、リチウムイオン電池の電池用極板の製造において、生産性向上のための高速化、塗液のロス軽減のために間欠塗布方式による塗布装置が提案されている（たとえば、特許文献１）。

従来の間欠塗布装置は、特許文献１等に記載されているように、塗液タンクから供給された塗液をダイ（以下、塗布部）から基材表面に吐出させる流路と、塗液を塗液タンクに回収させる流路との切り替えを、２つの切替バルブ（供給バルブ、循環バルブ）によって行っている。これにより、塗液タンクからの塗液の供給を連続的に行いながら、連続的に搬送される基材の表面に、塗布領域と不塗布領域とを連続的に形成することができる。

特開２０１４−１８８４４９

リチウムイオン電池の電池用極板の製造においては、塗布開始端部、塗布終了端部までの全領域で膜厚の均一性を高精度にすることが求められている。特に塗布終了端部では、塗布部から所定量の塗液が吐出された後、塗液の吐出を停止する液切りが行われる。

しかし、従来の間欠塗布装置では、塗布終了時に供給バルブを閉める動作に伴い供給バルブよりも下流側において塗液の圧力が残留し、一部の塗液が吐出口から漏れ出てしまう虞がある。この結果、塗布終了端部での塗液の液切れが悪くなり、基材上の塗布すべきでない部分に塗液が付着するなどの問題が生じる。

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その主な目的は、連続的に搬送される基材の表面に塗液を塗布して、液切れ性を損なわず、精度の良い塗布領域を形成することができる塗布装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明の塗布装置は、連続的に搬送される基材の表面に塗液を塗布する塗布装置であって、幅方向に長く塗液を溜める空間から成り供給路を介して塗液が供給される第１のマニホールドを有し、前記第１のマニホールドと繋がった前記幅方向に広いスリットを経由して吐出口から基材の表面に塗液を塗布する塗布部と、前記供給路を開閉する第１の弁体を有する供給バルブと、前記第１の弁体を開閉方向に駆動させる第１の弁体駆動部とを有しており、前記第１のマニホールドに接続されるようにサックバック機構をさらに備え、前記サックバック機構は、第２の弁体を有するサックバックバルブと前記第２の弁体を押引方向に駆動させる第２の弁体駆動部を有し、前記第１の弁体駆動部により前記第１の弁体を閉方向に駆動させる際に前記第２の弁体駆動部により前記第２の弁体を引方向に駆動させ、塗液の塗布の停止を補助するように前記第１のマニホールドから塗液をサックバックすることを特徴としている。

上記塗布装置によれば、第１のマニホールドに接続されたサックバック機構により吐出口からの塗液の吐出を停止する補助をすることができるので、供給バルブよりも下流側において残留する圧力を抑制することができ、塗布終了端部での液切れ性を損なわず、高精度な塗布領域を形成することが可能となる。

上記課題を解決するための本発明の塗布装置は、連続的に搬送される基材の表面に塗液を塗布する塗布装置であって、幅方向に長く塗液を溜める空間から成り供給路を介して塗液が供給される第１のマニホールドを有し、前記第１のマニホールドと繋がった前記幅方向に広いスリットを経由して吐出口から基材の表面に塗液を塗布する塗布部と、前記供給路を開閉する第１の弁体を有する供給バルブと、前記第１の弁体を開閉方向に駆動させる第１の弁体駆動部とを有しており、前記塗布部は、前記第１のマニホールドよりも小さい前記幅方向に長く塗液を溜める空間から成る第２のマニホールドを前記スリットの途中に備え、前記第２のマニホールドに接続されるようにサックバック機構をさらに備え、前記サックバック機構は、第２の弁体を有するサックバックバルブと前記第２の弁体を押引方向に駆動させる第２の弁体駆動部を有し、前記第１の弁体駆動部により前記第１の弁体を閉方向に駆動させる際に前記第２の弁体駆動部により前記第２の弁体を引方向に駆動させ、塗液の塗布の停止を補助するように前記第２のマニホールドから塗液をサックバックすることを特徴としている。

上記塗布装置によれば、第１のマニホールドよりも吐出口の近傍に位置する第２のマニホールドにおいて塗液をサックバック機構により吐出口から吐出することを停止する補助をすることができるので、塗布終了端部での液切れ性を損なわず、より容易に高精度な塗布領域を形成することが可能となる。

また、前記塗布装置は、連続的に搬送される基材の表面に、塗液を間欠的に塗布し、基材の搬送方向に塗布領域と不塗布領域とを交互に形成する構成としてもよい。

この構成によれば、基材上に高精度な塗布領域と不塗布領域を交互に形成することが可能となる。

また、前記サックバック機構が、複数設けられており、複数の前記サックバック機構は、前記幅方向に配列されている構成としてもよい。

この構成によれば、幅方向に配列されたサックバック機構が塗液の流量を幅方向にわたって液切りをすることができるので、より容易に高精度な塗布領域を形成することが可能となる。

また、前記第２の弁体駆動部は、前記第２の弁体を押引方向に駆動させるモータである構成としてもよい。

この構成によれば、第２の弁体の開閉方向への駆動を高速ですることができ、かつ、駆動する距離の位置制御が可能であるため、サックバック力の調整をすることができる。これによって、塗布終了端部での液切れ性をより損なうことなく、より容易に高精度な塗布領域を形成することが可能となる。

本発明の塗布装置によれば、塗布終了端部での液切れ性を損なわず、高精度な塗布領域を形成することが可能となる。

本発明の第一実施形態に係る塗布装置の構成を模式的に示し、塗布領域を形成しているときの状態を示した図である。 本発明の第一実施形態に係る塗布装置の構成を模式的に示し、不塗布領域を形成しているときの状態を示した図である。 本発明の第一実施形態に係る塗布装置において、供給バルブと循環バルブとサックバックバルブの動作と間欠塗布により形成された塗布領域および不塗布領域を形成しているときの状態を示した図である。 本発明の第２実施形態に係る塗布装置の構成を模式的に示し、不塗布領域を形成しているときの状態を示した図である。 本発明の第３実施形態における図１のＡＡ’矢視鎖線部の断面図である。

〔第一実施形態〕
以下、本発明の第一実施形態に係る塗布装置１００について図面を参照しながら説明する。

図１および図２は、本発明の第一実施形態に係る塗布装置の構成を模式的に示した図で、図１は、塗液を基材Ｗに塗布しているときの状態を示し、図２は、基材Ｗへの塗液の塗布を停止しているときの状態を示している。なお、本実施形態における塗布装置１００は、連続的に搬送される基材Ｗの表面に塗液を間欠的に塗布して、塗布領域Ａと不塗布領域Ｂ（図３参照）を交互に形成する装置である。

図１および図２に示すように、本実施形態に係る塗布装置１００は、塗液を供給する塗液タンク５と、ロールトゥロールにより搬送される基材Ｗの表面に塗液を塗布する塗布部１と、塗液タンク５から塗布部１に塗液を供給する供給路１３と、供給路１３の途中から分岐し、供給路１３内にある塗液を循環させ塗液タンク５に回収する循環路１４とを備えている。

塗布部１は、幅方向に長く構成されており、幅方向に長く塗液を溜める空間からなる第１のマニホールド１１と、この第１のマニホールド１１と繋がった幅方向に広いスリット１５とを有している。ここでいう幅方向は、図１におけるＹ軸方向である。なお、以下の説明でも同様な意味で使われる。

ここで、塗布部１は供給路１３から供給された塗液を第１のマニホールド１１に溜め、この第１のマニホールド１１に溜められている塗液をスリット１５で幅方向に均一にし、吐出口１６からロール８上の基材Ｗに塗液を吐出する。

なお、基材Ｗを搬送する手段は、ロールトゥロール方式であり、複数のロールによって基材Ｗを搬送する。本実施形態では、塗液を塗布する場所に基材Ｗを案内するロール８のみを図で示している。また、ロール８は塗布部１と対向し、基材Ｗと吐出口１６との間隔を一定に保つ位置に配置される。

塗液を送液するためのポンプ６と塗布部１との間の供給路１３には、供給路１３の開閉を制御する供給バルブ２が設けられている。また、ポンプ６と塗液タンク５との間の循環路１４には、循環路１４の開閉を制御する循環バルブ４が設けられている。

ここで、供給バルブ２は、供給路１３の開閉を行うための第１の弁体２１を有し、この第１の弁体２１を第１の弁体駆動部（たとえば、エアシリンダ等）２２によって第１のピストン２３を第１の弁体２１の開閉方向に駆動させて供給路１３の開閉を行う。なお、第１の弁体駆動部２２は制御部７によって制御される。

また、循環バルブ４は、循環路１４の開閉を行うための第３の弁体４１を有し、この第３の弁体４１を第３の弁体駆動部（たとえば、エアシリンダ等）４２によって第３のピストン４３を第３の弁体４１の開閉方向に駆動させて循環路１４の開閉を行う。なお、第３の弁体駆動部４２は制御部７によって制御される。

塗液タンク５に収容された塗液は、第１の弁体２１が開方向に駆動され、第３の弁体４１が閉方向に駆動されているとき、供給路１３の途中に設けられたポンプ６によって供給路１３ａから循環バルブ４、供給路１３ｂへと供給バルブ２へ向かって送液され、供給バルブ２と供給路１３ｃを経由して、塗布部１内の第１のマニホールド１１に供給されて、この第１のマニホールド１１に供給された塗液は、塗布部１のスリット１５を経由して吐出口１６から吐出される。これにより、基材Ｗの表面に塗布領域Ａが形成される。

また、第１の弁体２１が閉方向に駆動され、第３の弁体４１が開方向に駆動されているとき、吐出口１６からの塗液の吐出が停止し、供給路１３ａ内の塗液はポンプ６によって循環バルブ４へ送液され、循環バルブ４と循環路１４を経由して塗液タンク５に循環される。

塗布装置１００は、塗布部１から塗液を吐出し、塗布領域Ａを形成後、不塗布領域Ｂの形成を行うために塗液の吐出を停止する補助を行うサックバック機構３を第１のマニホールド１１に接続されるように備えている。

サックバック機構３は、第１のマニホールド１１内の塗液を抜くサックバックを行うためのサックバックバルブ３１を備えており、このサックバックバルブ３１は第２の弁体３２を有し、この第２の弁体３２を第２の弁体駆動部３３ａによって第２のピストン３４を第２の弁体３２の押引方向に駆動させる。なお、サックバックは、第２の弁体３２を引方向に駆動させることで行われる。ここで、サックバックバルブ３１からサックバックした塗液は第２の弁体３２が引方向に駆動したときにできるサックバックバルブ３１内の空間に貯留される。ここでいう、押方向とはサックバックされた塗液を第２の弁体３２により第１のマニホールド１１に押し戻す方向をいう。また、引方向とは塗液を第２の弁体により第１のマニホールドから引きこむ方向をいう。また、第２の弁体駆動部３３ａは制御部７によって制御される。また、サックバックバルブ３１が引き込んだり押し戻す塗液の量は、供給路１３を介して第１のマニホールド１１に供給される塗液の量と比べて微量である。

第２の弁体駆動部３３ａは、たとえばボイスコイルモータである。ボイスコイルモータは、可動巻き線（コイル）と、永久磁石とを備え、可動巻き線に電流を流し、永久磁石の磁界中で直線運動させるモータである。

図３は、図１及び図２に示した塗布装置１００において、供給バルブ２と循環バルブ４の開閉動作およびサックバックバルブ３１の動作と、間欠塗布により形成された塗布領域Ａおよび不塗布領域Ｂを示した図である。

図１および図３に示すように、第１の弁体駆動部２２と第３の弁体駆動部４２を駆動させることによって、供給バルブ２を開放し、循環バルブ４を閉鎖する。これにより、塗液タンク５から供給された塗液は、塗布部１の吐出口１６から吐出されて、基材Ｗの表面に塗布領域Ａが形成される。この際にサックバックバルブ３１においては、第２の弁体駆動部３３ａを駆動させることによって、第２の弁体３２を押方向に駆動させる。

ここで、サックバックバルブ３１における第２の弁体駆動部３３ａによる第２の弁体３２の押方向への駆動は、図３に示すように第１の弁体２１と第３の弁体４１よりも緩やかな速度で駆動することが好ましい。これにより、供給バルブ２よりも下流側において塗液の圧力を急に上げることがないので、塗布開始端部での塗布膜の盛り上がりを防ぐことができる。より具体的には、第２の弁体３２の押方向への駆動を高速で行った場合、塗布部１により塗液を吐出する際に供給路１３より供給される塗液とサックバックバルブ３１から押し戻される塗液が合わさることで、塗液の流量が多くなってしまい塗布開始端部での塗布膜が盛り上がってしまう虞があるため、サックバックバルブ３１から第１のマニホールド１１への塗液の押し戻しは緩やかな速度でする必要がある。なので、第２の弁体駆動部３３ａによる第２の弁体駆動部３２の駆動を緩やかにすることで塗布膜の盛り上がりを防ぐことができる。

次に、図２および図３に示すように、第１の弁体駆動部２２と第３の弁体駆動部４２を駆動させることによって、供給バルブ２を閉鎖し、循環バルブ４を開放する。これにより、塗布部１の吐出口１６からの塗液の吐出が停止し、基材Ｗの表面に不塗布領域Ｂが形成されるとともに、供給路１３ａ内の塗液は、循環バルブ４と循環路１４を介して、塗液タンク５に循環される。この際にサックバックバルブ３１においては、第２の弁体駆動部３３ａを駆動させることによって、第２の弁体を引方向に駆動させる。これにより、供給バルブ２よりも下流側において塗液の残留する圧力を抑制することができ、良好に液切りを行うことができる。

ここで、サックバックバルブ３１における第２の弁体駆動部３３ａによる第２の弁体３２の引方向への駆動は、図３に示すように第１の弁体２１と第３の弁体４１よりも高速で駆動することが好ましい。具体的には、１０ｍｓｅｃ以下で駆動することが好ましい。これにより、塗布終了端部で塗液の液切れ性を良くできるので、不塗布領域Ｂに塗液が付着することを防ぐことができる。より具体的には、塗布部１による塗液の吐出を停止し、不塗布領域Ｂを形成する際に塗布膜の塗布終了端部が幅方向へ直線状となるように液切りをするためには、短時間に塗液の吐出を停止させる必要がある。その際、供給バルブ２よりも下流側において塗液の圧力が上昇することにより、吐出口１６から塗液が漏れ出てしまい塗液が不塗布領域Ｂに吐出されてしまう虞がある。なので、第１のマニホールド１１内にある塗液をサックバックバルブ３１によってサックバックし、供給バルブ２よりも下流側において塗液の残留する圧力を抑制し、また、高速でそれを行うことで、より良好に液切りを行うことができる。

このように、第一実施形態に係る塗布装置１００によれば、第１のマニホールド１１に接続されたサックバック機構３により吐出口１６からの塗液の吐出を停止する補助をすることができるので、塗液の吐出を停止させる際に、供給バルブ２よりも下流側において塗液の残留する圧力を抑制し、吐出口１６から塗液が漏れ出るのを防ぐことができるので、塗布終了端部での液切れ性を損なわず、高精度な塗布領域Ａおよび高精度な不塗布領域Ｂを形成することが可能となる。

また、第２の弁体駆動部３３ａがボイスコイルモータであるため、エアシリンダを用いた場合と比較して、第２の弁体３２を高速で駆動することができるので、エアシリンダを用いた場合よりも短時間に強くサックバックすることができ、塗布終了端部での液切れ性をより損なうことなく、より容易に高精度な塗布領域Ａと不塗布領域Ｂを形成することが可能となる。また、第２の弁体３２の駆動距離を制御することができるので、サックバック力の調節が可能となる。また、塗布開始端部においても第２の弁体駆動部３３ａにより塗布膜が盛り上がらないように第２の弁体３２の駆動距離を調節しながら塗液の吐出をすることができるので、より高精度な塗布領域Ａを形成することが可能となる。なお、第２の弁体駆動部３３ａは、ボイスコイルモータと同様な効果を得ることのできるモータであれば、たとえばシャフトモータやリニアモータでも構わない。

〔第二実施形態〕
次に本発明の第２実施形態に係る塗布装置１００について図４を参照しながら説明する。第一実施形態と同様の構成については同一な符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態では、第２のマニホールド１２が設けられ、サックバック機構３が第１のマニホールド１１ではなく、第２のマニホールド１２に接続するように備えられていること以外は、第一実施形態と同じ構成をしている。

塗布装置１００は、図４に示すように第１のマニホールド１１よりも小さく幅方向に長く塗液を溜める空間からなる第２のマニホールド１２が第１のマニホールド１１と吐出口１６の間に設けられている。この第２のマニホールド１２は、第１のマニホールド１１よりも容積が小さく、第１のマニホールド１１よりも下流でもう一度幅方向に塗液を広げ幅方向の塗液の流量をより均一にすることができる。

本実施形態では、第２のマニホールド１２に接続されるようにサックバック機構３を備えている。これにより、第１のマニホールド１１よりも吐出口１６の近傍に位置する第２のマニホールド１２において塗液をサックバック機構３によりサックバックすることができるので、塗布終了端部での液切れ性を損なわず、より容易に高精度な塗布領域Ａと不塗布領域Ｂを形成することが可能となる。また、第２のマニホールド１２は、第１のマニホールド１１よりも容積が小さいため、サックバックの応答性を上げることができ、局所的なサックバックを発生させることなく、幅方向にサックバック力を均一化させることができる。

また、本実施形態では、第２の弁体駆動部３３ｂはボイスコイルモータやシャフトモータ、リニアモータなどのモータに限らずエアシリンダを用いても構わない。これは、第２のマニホールド１２が吐出口１６の近傍にあるため、応答良くサックバックすることができるので、エアシリンダでも十分な効果を得ることが可能であるからである。

〔第三実施形態〕
次に本発明の第３実施形態に係る塗布装置１００について図５を参照しながら説明する。第一実施形態若しくは第二実施形態と同様な構成については同様な構成については同一な符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態では、サックバック機構３が複数設けられ、このサックバック機構３が幅方向に配列されていること以外は、第一実施形態若しくは第二実施形態と同じ構成をしている。

図５は、図１の塗布装置１００においてサックバック機構３が複数設けられ、幅方向に配列されていることとした場合のＡＡ’断面図を示した図である。

本実施形態では、図５に示すようにサックバック機構３が複数設けられており、このサックバック機構３が幅方向にわたって配列されている。これにより、幅方向に配列されたサックバック機構３が塗液の流量を幅方向にわたって調節することができるので、より容易に高精度な塗布領域Ａと不塗布領域Ｂを形成することが可能となる。また、サックバックの効果が局所的に働くことを防ぐことができるので、幅方向にわたって液切りをすることが可能となる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳述したが、各実施形態における構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の追加、省略、置換及びその他の変更が可能である。たとえば、第１の弁体駆動部２２と第３の弁体駆動部４２は、エアシリンダに限られず、ボイスコイルモータでも構わない。また、サックバック機構３は、図１で示すようにマニホールドの上から接続されるとは限られず、マニホールドの下から接続されるように設けられても構わない。また、本発明は実施形態によって限定されることなく、請求の範囲によってのみ限定される。

１００ 塗布装置
１ 塗布部
１１ 第１のマニホールド
１２ 第２のマニホールド
１３ 供給路
１３ａ 供給路
１３ｂ 供給路
１３ｃ 供給路
１４ 循環路
１５ スリット
１６ 吐出口
２ 供給バルブ
２１ 第１の弁体
２２ 第１の弁体駆動部
２３ 第１のピストン
３ サックバック機構
３１ サックバックバルブ
３２ 第２の弁体
３３ａ 第２の弁体駆動部（モータ）
３３ｂ 第２の弁体駆動部（エアシリンダ等）
３４ 第２のピストン
４ 循環バルブ
４１ 第３の弁体
４２ 第３の弁体駆動部
４３ 第３のピストン
５ 塗液タンク
６ ポンプ
７ 制御部
８ ロール
Ａ 塗布領域
Ｂ 不塗布領域
Ｗ 基材

Claims (5)

1. 連続的に搬送される基材の表面に塗液を塗布する塗布装置であって、
   幅方向に長く塗液を溜める空間から成り供給路を介して塗液が供給される第１のマニホールドを有し、前記第１のマニホールドと繋がった前記幅方向に広いスリットを経由して吐出口から基材の表面に塗液を塗布する塗布部と、
   前記供給路を開閉する第１の弁体を有する供給バルブと、
   前記第１の弁体を開閉方向に駆動させる第１の弁体駆動部とを有しており、
   前記第１のマニホールドに接続されるようにサックバック機構をさらに備え、
   前記サックバック機構は、第２の弁体を有するサックバックバルブと前記第２の弁体を押引方向に駆動させる第２の弁体駆動部を有し、前記第１の弁体駆動部により前記第１の弁体を閉方向に駆動させる際に前記第２の弁体駆動部により前記第２の弁体を引方向に駆動させ、塗液の塗布の停止を補助するように前記第１のマニホールドから塗液をサックバックすることを特徴とする塗布装置。
2. 連続的に搬送される基材の表面に塗液を塗布する塗布装置であって、
   幅方向に長く塗液を溜める空間から成り供給路を介して塗液が供給される第１のマニホールドを有し、前記第１のマニホールドと繋がった前記幅方向に広いスリットを経由して吐出口から基材の表面に塗液を塗布する塗布部と、
   前記供給路を開閉する第１の弁体を有する供給バルブと、
   前記第１の弁体を開閉方向に駆動させる第１の弁体駆動部とを有しており、
   前記塗布部は、前記第１のマニホールドよりも小さい前記幅方向に長く塗液を溜める空間から成る第２のマニホールドを前記スリットの途中に備え、
   前記第２のマニホールドに接続されるようにサックバック機構をさらに備え、
   前記サックバック機構は、第２の弁体を有するサックバックバルブと前記第２の弁体を押引方向に駆動させる第２の弁体駆動部を有し、前記第１の弁体駆動部により前記第１の弁体を閉方向に駆動させる際に前記第２の弁体駆動部により前記第２の弁体を引方向に駆動させ、塗液の塗布の停止を補助するように前記第２のマニホールドから塗液をサックバックすることを特徴とする塗布装置。
3. 前記塗布装置は、連続的に搬送される基材の表面に、塗液を間欠的に塗布し、基材の搬送方向に塗布領域と不塗布領域とを交互に形成することを特徴とする請求項１若しくは請求項２のいずれかに記載の塗布装置。
4. 前記サックバック機構が、複数設けられており、
   複数の前記サックバック機構は、前記幅方向に配列されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の塗布装置。
5. 前記第２の弁体駆動部は、前記第２の弁体を押引方向に駆動させるモータであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の間欠塗布装置。

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