JP5323108B2

JP5323108B2 - 両面塗工装置

Info

Publication number: JP5323108B2
Application number: JP2011028659A
Authority: JP
Inventors: 政臣中畑; 育生植松; 秀明森島
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-02-14
Filing date: 2011-02-14
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2031-02-14
Also published as: CN102632017A; JP2012166138A; US20120204787A1; CN102632017B; KR101331385B1; KR20120093094A

Description

本発明の実施形態は、金属箔の両面に同時に電解液を塗布する工程等で用いられる両面塗工装置に関する。

例えば、リチウム二次電池の製造においては、アルミニウム箔等の基材に対して片面ずつ電極液等の塗液を塗布ヘッドを用いて塗工する逐次塗工が行われている。逐次塗工では、基材を送る際に、塗工を行う面と反対側の面をバックアップロールで保持し、片面のみの塗工を一旦行い、乾燥後、反対側の面の塗工を行う。

一方、両面を同時に塗工することでスループット向上を図る両面塗工装置も知られている。例えば、基材を水平方向に送出し、基材両面に塗液を塗布する。塗液を塗布した箇所にロールが接触すると、ロールに塗液が付着するため、ロールを用いず、そのまま乾燥炉に搬入する。この際、ロールで基材を支持していないため、基材の位置精度が悪くなるとともに、幅方向のプロファイルに脈動が発生する。

これを防止するため、基材の左右端の未塗工部分をローラで把持したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、基材を鉛直方向上向きに進行させ、基材の両面側に塗布ヘッドを設け、両面同時に塗液の塗工を行う装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−１７０５４１号公報特開２００８−３６６０７号公報

上述した両面塗工装置では、次のような問題があった。すなわち、基材の左右端をローラで把持する場合、塗布ヘッドが塗布する位置と把持する位置が離れているため、脈動を減少させる効果が十分ではなかった。また、基材を鉛直方向に真直ぐに維持するためには、両面を同時にバランス良く塗工できる塗布ヘッドが必要となり、装置コストが高くなる虞があった。

そこで、基材の左右方向の脈動を抑え、良好な両面同時塗布を行うことができる両面塗布装置を提供することを目的としている。

塗布領域と非塗布領域を有し、シート状に形成された基材の両面の前記塗布領域に塗液を塗布する両面塗工装置において、前記基材を送出方向に搬送する搬送機構と、前記基材の一方の面側に配置され、前記塗液を前記送出方向に交差する向きに塗布領域と非塗布領域とを交互に形成して前記塗液を塗布する第１塗布ヘッドと、前記基材の他方の面側に配置され、前記塗液を前記送出方向に交差する向きに塗布領域と非塗布領域とを交互に形成して前記塗液を塗布する第２塗布ヘッドと、前記基材の一方の面側で且つ前記第２塗布ヘッドの前記基材を挟んだ対向する位置近傍に配置され、軸方向に沿った両端部に第１ローラ、これら第１ローラの間に設けられた第２ローラ、これら第１ローラ及び第２ローラを回転させると共に、前記第１ローラの周速は前記第２ローラの周速よりも大とさせる回転機構を有する塗工ロールとを備えた。

第１の実施形態に係る両面塗工装置を模式的に示す説明図。同両面塗工装置に組み込まれた塗工ロールを模式的に示す斜視図。同両面塗工装置に組み込まれた別の塗工ロールを模式的に示す斜視図。同両面塗工装置に組み込まれた別の塗工ロールを模式的に示す斜視図。同両面塗工装置に組み込まれた別の塗工ロールを模式的に示す斜視図。第２の実施形態に係る両面塗工装置を模式的に示す説明図。第３の実施形態に係る両面塗工装置を模式的に示す説明図。第４の実施形態に係る両面塗工装置を模式的に示す説明図。

図１は第１の実施形態に係る両面塗工装置１０を模式的に示す説明図、図２は両面塗工装置１０に組み込まれた塗工ロール５０を模式的に示す斜視図である。なお、図中Ｓは、アルミニウム箔等のシート状の基材、Ｄは電解液等の塗液を示している。なお、基材Ｓには、塗液Ｄが塗布される塗布領域Ｓａと、塗液Ｄが塗布されない非塗布領域Ｓｂが設けられており、塗布領域Ｓａと非塗布領域Ｓｂは基材Ｓの幅方向Ｗ（送出方向Ｆに直交する向き）に交互に設定されている。

両面塗工装置１０は、基材Ｓを所定の送出方向Ｆに送り出す送出機構（搬送機構）２０と、この送出機構２０の下流側に順次設けられた第１の塗布部３０、第２の塗布部４０、乾燥装置１００とを備えている。

第１の塗布部３０は、基材Ｓの表面Ｓ１側に設けられた第１塗布ヘッド３１と、この第１塗布ヘッド３１に対し基材Ｓを挟んで裏面Ｓ２側に設けられたバックアップロール３２とを備えている。バックアップロール３２は円筒形状に形成されている。第１塗布ヘッド３１及び後述する第２塗布ヘッド４１はいずれも片面塗工に用いられている一般的な塗布ヘッドである。

第２の塗布部４０は、基材Ｓの裏面Ｓ２側に設けられた第２塗布ヘッド４１と、この第２塗布ヘッド４１に対し基材Ｓを挟んで表面Ｓ１側に設けられた塗工ロール５０とを備えている。

塗工ロール５０は、円柱状の軸体（回転機構）５１を有し、その軸方向（基材Ｓの幅方向）両端側に大径の円柱状に形成された第１ローラ５２、中間部分に小径の円柱状に形成された第２ローラ５３が一体に設けられている。第１ローラ５２及び第２ローラ５３は同一の回転軸上に形成されているため、基材Ｓに対して第１ローラ５２に比べて第２ローラ５３が凹んでおり、塗工ロール５０の基材Ｓとの接触面を補間すると鼓状となる。第１ローラ５２及び第２ローラ５３は、塗液Ｄが塗布されない非塗布領域Ｓｂに対応して設けられている。軸体５１は、第１ローラ５２と第２ローラ５３を同一回転数で回転させる。すなわち、第１ローラ５２の周速は第２ローラ５３の周速よりも大となる。

このように構成された両面塗工装置１０では、次のようにして両面塗工が行われる。すなわち、送出機構２０により、未塗工の基材Ｓを所定の送出方向Ｆに送り出す。次に、第１の塗布部３０において第１塗布ヘッド３１により、基材Ｓの表面Ｓ１側に塗液Ｄを塗工する。このとき、バックアップロール３２により基材Ｓは幅方向に均一に押圧されており、塗液Ｄは均一（幅方向にプロファイルに脈動が生じない）に塗布されることとなる。

次に、第２の塗布部４０において第２塗布ヘッド４１により、基材Ｓの裏面Ｓ２側に塗液Ｄを塗工する。このとき、塗工ロール５０により基材Ｓは第２塗布ヘッド４１側に押圧される。これにより、第２塗布ヘッド４１と基材Ｓとの距離が高精度に制御される。塗工ロール５０は、第１ローラ５２及び第２ローラ５３を有しており、これらが軸体５１により一体に回転している。すなわち、第１ローラ５２の周速は第２ローラ５３の周速よりも大となっている。

このため、基材Ｓは、周速の小さい第２ローラ５３側より周速の大きい第１ローラ５２側、すなわち、幅方向中央側から幅方向両端側にかけて引張力を受ける。このため、基材Ｓの表面Ｓａの幅方向全体にローラが当接していない場合であっても、基材Ｓに皺が生じることがなく、塗液Ｄは均一（幅方向にプロファイルに脈動が生じない）に塗布されることとなる。

このようにして、表面Ｓａ及び裏面Ｓｂに塗液Ｄが塗布された基材Ｓは、乾燥装置１００内に送られ、乾燥処理が行われ、塗布工程が完了する。

上述したように、本実施形態に係る両面塗工装置１０においては、第２塗布ヘッド４１と基材Ｓとの距離が高精度に制御されるとともに、基材Ｓの幅方向両端側に引張力を受ける。このため、基材Ｓに皺が生じることがなく、塗液Ｄは表面Ｓａ及び裏面Ｓｂ共に均一（幅方向にプロファイルに脈動が生じない）に塗布されることとなる。

図４は両面塗工装置１０に組み込まれた塗工ロール７０を模式的に示す斜視図である。

塗工ロール７０は、等速ジョイント（回転機構）７１を有し、その軸方向（基材Ｓの幅方向）両端側に大径の円柱状に形成された第１ローラ７２、中間部分に小径の円柱状に形成された第２ローラ７３を接続している。第１ローラ７２の回転軸と第２ローラ７３の回転軸とは偏心しており、基材Ｓ側の外周面が同一平面上に位置している。等速ジョイント７１は、第１ローラ７２と第２ローラ７３を同一回転数で回転させる。すなわち、第１ローラ７２の周速は第２ローラ７３の周速よりも大となる。

このように構成された塗工ローラ７０を用いた場合においても、上述した塗工ローラ５０と同様にして塗工が行われる。すなわち、第２の塗布部４０において第２塗布ヘッド４１により、基材Ｓの裏面Ｓ２側に塗液Ｄを塗工する。

すなわち、塗工ロール７０により基材Ｓは第２塗布ヘッド４１側に押圧される。塗工ロール７０は、第１ローラ７２及び第２ローラ７３を有しており、これらが等速ジョイント７１により一体に回転している。すなわち、第１ローラ７２の周速は第２ローラ７３の周速よりも大となっている。

このため、基材Ｓは、周速の小さい第２ローラ７３側より周速の大きい第１ローラ７２側、すなわち、幅方向中央側から幅方向両端側にかけて引張力を受ける。このため、基材Ｓの表面Ｓａの幅方向全体にローラが当接していない場合であっても、第２塗布ヘッド４１と基材Ｓとの距離が高精度に制御されるとともに、基材Ｓに皺が生じることがなく、塗液Ｄは均一（幅方向にプロファイルに脈動が生じない）に塗布されることとなる。

上述したように、塗工ロール７０を用いた場合であっても、塗工ロール５０を用いた場合と同様の効果を得ることができる。

図３は両面塗工装置１０に組み込まれた塗工ロール６０を模式的に示す斜視図である。

塗工ロール６０は、歯車機構（回転機構）６１を有し、その軸方向（基材Ｓの幅方向）両端側に円柱状に形成された第１ローラ６２、中間部分に第１ローラ６２と同径の円柱状に形成された第２ローラ６３を接続している。第１ローラ６２及び第２ローラ６３の基材Ｓ側の外周面が同一平面上に位置している。歯車機構６１は、第１ローラ６２を第２ローラ６３よりも大きい回転数で回転させる。すなわち、第１ローラ６２の周速は第２ローラ６３の周速よりも大となる。

このように構成された塗工ローラ６０を用いた場合においても、上述した塗工ローラ５０と同様にして塗工が行われる。すなわち、第２の塗布部４０において第２塗布ヘッド４１により、基材Ｓの裏面Ｓ２側に塗液Ｄを塗工する。

すなわち、塗工ロール６０により基材Ｓは第２塗布ヘッド４１側に押圧される。塗工ロール６０は、第１ローラ６２及び第２ローラ６３を有しており、これらが歯車機構６１により回転数差をもって回転している。すなわち、第１ローラ６２の周速は第２ローラ６３の周速よりも大となっている。

このため、基材Ｓは、周速の小さい第２ローラ６３側より周速の大きい第１ローラ６２側、すなわち、幅方向中央側から幅方向両端側にかけて引張力を受ける。このため、基材Ｓの表面Ｓａの幅方向全体にローラが当接していない場合であっても、第２塗布ヘッド４１と基材Ｓとの距離が高精度に制御されるとともに、基材Ｓに皺が生じることがなく、塗液Ｄは均一（幅方向にプロファイルに脈動が生じない）に塗布されることとなる。

上述したように、塗工ロール６０を用いた場合であっても、塗工ロール５０を用いた場合と同様の効果を得ることができる。

図５は両面塗工装置１０に組み込まれた塗工ロール８０を模式的に示す斜視図である。

塗工ロール８０は、回転機構８１を有している。回転機構８１は軸体８１ａ及び等速ジョイント８１ｂを備えている。回転機構８１が、その軸方向（基材Ｓの幅方向）両端側に大径の円錐台状に形成された第１ローラ８２、中間部分に小径の円錐台に形成された第２ローラ８３が一対設けられている。それぞれの第１ローラ８２及び第２ローラ８３は軸体８１ａにより結合されている。各第２ローラ８３は等速ジョイント８１ｂで結合されている。

第１ローラ８２及び第２ローラ８３は、塗液Ｄが塗布されない非塗布領域Ｓｂに対応して設けられている。軸体８１ａ及び等速ジョイント８１ｂは、全ての第１ローラ８２と第２ローラ８３を同一回転数で回転させる。すなわち、第１ローラ８２の周速は第２ローラ８３の周速よりも大となる。すなわち、第１ローラ７２の周速は第２ローラ７３の周速よりも大となる。

このように構成された塗工ロール８０を用いた場合においても、上述した塗工ローラ５０と同様にして塗工が行われる。すなわち、第２の塗布部４０において第２塗布ヘッド４１により、基材Ｓの裏面Ｓ２側に塗液Ｄを塗工する。

すなわち、塗工ロール８０により基材Ｓは第２塗布ヘッド４１側に押圧される。塗工ロール８０は、第１ローラ８２及び第２ローラ８３を有しており、これらが回転機構８１により同一回転数で回転している。すなわち、第１ローラ８２の周速は第２ローラ８３の周速よりも大となっている。

このため、基材Ｓは、周速の小さい第２ローラ８３側より周速の大きい第１ローラ８２側、すなわち、幅方向中央側から幅方向両端側にかけて引張力を受ける。このため、基材Ｓの表面Ｓａの幅方向全体にローラが当接していない場合であっても、第２塗布ヘッド４１と基材Ｓとの距離が高精度に制御されるとともに、基材Ｓに皺が生じることがなく、塗液Ｄは均一（幅方向にプロファイルに脈動が生じない）に塗布されることとなる。

上述したように、塗工ロール８０を用いた場合であっても、塗工ロール５０を用いた場合と同様の効果を得ることができる。

図６は第２の実施形態に係る両面塗工装置１０Ａを模式的に示す説明図である。なお、図６において図１と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

両面塗工装置１０Ａにおいては、上述した塗工ロール６０，７０，８０を第２塗布ヘッド４１の対向位置ではなく、基材Ｓの進行方向に沿って前後位置に配置している。このように配置しても、塗工ロール６０，７０，８０は、基材Ｓのバックアップとして機能するとともに、基材Ｓに幅方向中央側から幅方向両端側にかけて引張力を発生させることができる。したがって、基材Ｓの表面Ｓａの幅方向全体にローラが当接していない場合であっても、第２塗布ヘッド４１と基材Ｓとの距離が高精度に制御されるとともに、基材Ｓに皺が生じることがなく、塗液Ｄは均一（幅方向にプロファイルに脈動が生じない）に塗布されることとなる。

図７は第３の実施形態に係る両面塗工装置１０Ｂを模式的に示す説明図である。なお、図７において図１と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

両面塗工装置１０Ｂにおいては、上述した塗工ロール６０，７０，８０を第２塗布ヘッド４１の対向位置ではなく、基材Ｓの進行方向に沿って後方位置に配置している。このように配置しても、塗工ロール６０，７０，８０は、基材Ｓのバックアップとして機能するとともに、基材Ｓに幅方向中央側から幅方向両端側にかけて引張力を発生させることができる。したがって、基材Ｓの表面Ｓａの幅方向全体にローラが当接していない場合であっても、第２塗布ヘッド４１と基材Ｓとの距離が高精度に制御されるとともに、基材Ｓに皺が生じることがなく、塗液Ｄは均一（幅方向にプロファイルに脈動が生じない）に塗布されることとなる。

図８は第４の実施形態に係る両面塗工装置１０Ｃを模式的に示す説明図である。なお、図８において図１と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

両面塗工装置１０Ｃにおいては、上述した塗工ロール６０，７０，８０を第２塗布ヘッド４１の対向位置ではなく、基材Ｓの進行方向に沿って前方位置に配置している。このように配置しても、塗工ロール６０，７０，８０は、基材Ｓのバックアップとして機能するとともに、基材Ｓに幅方向中央側から幅方向両端側にかけて引張力を発生させることができる。したがって、基材Ｓの表面Ｓａの幅方向全体にローラが当接していない場合であっても、第２塗布ヘッド４１と基材Ｓとの距離が高精度に制御されるとともに、基材Ｓに皺が生じることがなく、塗液Ｄは均一（幅方向にプロファイルに脈動が生じない）に塗布されることとなる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…両面塗布装置、２０…搬送機構、３０…第１の塗布部、３１…第１塗布ヘッド、３２…バックアップロール、４０…第２の塗布部、４１…第２塗布ヘッド、５０，６０，７０，８０…塗工ロール、１００…乾燥装置、Ｓ…基材、Ｄ…塗液。

Claims

塗布領域と非塗布領域を有し、シート状に形成された基材の両面の前記塗布領域に塗液を塗布する両面塗工装置において、
前記基材を送出方向に搬送する搬送機構と、
前記基材の一方の面側に配置され、前記塗液を前記送出方向に交差する向きに塗布領域と非塗布領域とを交互に形成して前記塗液を塗布する第１塗布ヘッドと、
前記基材の他方の面側に配置され、前記塗液を前記送出方向に交差する向きに塗布領域と非塗布領域とを交互に形成して前記塗液を塗布する第２塗布ヘッドと、
前記基材の一方の面側で且つ前記第２塗布ヘッドの前記基材を挟んだ対向する位置近傍に配置され、軸方向に沿った両端部に第１ローラ、これら第１ローラの間に設けられた第２ローラ、これら第１ローラ及び第２ローラを回転させると共に、前記第１ローラの周速は前記第２ローラの周速よりも大とさせる回転機構を有する塗工ロールとを備えていることを特徴とする両面塗工装置。
前記塗工ロールは、前記第１ローラは大径の円柱、前記第２ローラは小径の円柱に形成され、前記回転機構は前記第１ローラと前記第２ローラを一体、かつ、同軸で連結する軸体であることを特徴とする請求項１に記載の両面塗工装置。
前記塗工ロールは、前記第１ローラは大径、前記第２ローラは小径に形成され、前記回転機構は前記第１ローラと前記第２ローラを同一回転数で回転させることを特徴とする請求項１に記載の両面塗工装置。
前記塗工ロールは、前記第１ローラと前記第２ローラとは同径に形成され、前記回転機構は前記第１ローラの回転数を前記第２ローラの回転数よりも大とすることを特徴とする請求項１に記載の両面塗工装置。
前記塗工ロールは、前記第１ローラは大径の円錐台、前記第２ローラは小径の円錐台に形成され、前記回転機構は前記第１ローラと前記第２ローラを同一回転数で回転させることを特徴とする請求項１に記載の両面塗工装置。