JP5664340B2 - 基材の塗工方法及び塗工装置 - Google Patents

Description

本発明は、主としてリチウムイオン２次電池の電極に使用する基材に、ワイヤーロッドを用いて塗液を塗工する基材の塗工方法及び塗工装置に関する。

リチウムイオン２次電池の電極（正極及び負極）は、集電体であるアルミ箔や銅箔などの基材表面に活物質とバインダ樹脂とをスラリー状にしたペーストを薄膜状に塗工し、乾燥することによって製造される。この塗工設備のコスト削減のためには、乾燥速度向上が必須となっている。しかし、乾燥するときの熱流入により薄膜状に塗工されたペースト内部で活物質とバインダ樹脂とが遊離し、バインダ樹脂が膜厚方向へ偏析するマイグレーションが生じやすい。
そのため、バインダ樹脂を基材に塗工してから、その上にバインダ樹脂抜きの合剤層を塗工する、いわゆる２層塗工が行われている。バインダ樹脂は、活物質間及び活物質と基材間の接合には不可欠であるが、多すぎるとリチウムイオンの移動を妨げ電池特性を低下させてしまうという問題がある。したがって、バインダ樹脂を塗液として基材に塗工する際の膜厚を高精度に維持することは、電池特性上、非常に重要である。
そこで、現在、膜厚精度を維持しやすいワイヤーロッドを用いて基材へのバインダ樹脂の薄膜塗工を行っている。

しかし、一般にワイヤーロッドは、外径が１０（ｍｍ）程度の小径ロッドに外径が数十（μｍ）程度のワイヤーを幅方向に緊密に巻回したものであって、ワイヤー間の隙間は狭い。このワイヤー間の狭い隙間にバインダ樹脂の塗液が入り込むと、塗液として塗工されずにいつまでも残る液淀みが生じやすい。その結果、液淀みとして残った塗液は、互いに結着し異物としてワイヤー間の隙間に固着することがある。
ワイヤーロッドのワイヤー間に塗液が異物として固着すると、ワイヤー間の隙間が目詰まり状態となる。そして、目詰まりした箇所は、塗液を保持する容積が減少する。
図５（ａ）に、ワイヤーロッド３のワイヤー４、４間に異物Ｓが固着した状態を示し、図５（ｂ）に、ワイヤー４、４間に異物Ｓが固着して塗液Ｐを保持する容積４２が異物Ｓの体積分だけ減少している様子を示す。
この目詰まりしたワイヤーロッドを用いて基材に塗液を塗工すると、塗工した塗膜の膜厚が部分的に薄くなるストリーク現象を起こしたり、全体的に薄くなる塗工量の経時変化を起こす。
そこで、ワイヤーロッドの目詰まりに対応する技術として、例えば、特許文献１には、ロッドバー（ワイヤーロッドに相当）のワイヤー間の溝に捕捉された異物等を異物除去用ブラシと洗浄水と吸引ノズルとで除去する異物除去技術が開示されている。

特開平７−２４６３５８号公報

しかし、特許文献１に開示された異物除去技術には、以下の問題がある。
まず、狭いワイヤー間の隙間に入るブラシの毛先は、先端が細いので掻きだす力が弱く、ワイヤーの隙間に固着した異物を除去しにくいという問題がある。これに対して、掻きだす力を強くするためにブラシをステンレス等の金属製として硬くする方法も考えられるが、かえってワイヤーロッドのワイヤー表面を傷つけ、そのワイヤー傷の跡が塗膜に転写して塗工品質を低下させる。

また、特許文献１に記載された塗布方法は、ファウンテンノズルより吹き出した塗料が走行するウエブ（基材に相当）上に塗布された後、バッキングロール上にロッドバーを押圧することによってウエブ上の塗布量を計量するロッドコーターに関するものである。すなわち、塗液の塗布工程と塗布量を計量する工程とが分かれている塗布方法において、適用できる異物除去技術である。
これに対して、塗液の塗布工程と塗布量を計量する工程とが一体で行われている塗布方法、具体的には、塗液貯留部に貯留された塗液にワイヤーロッドを浸漬させて、ワイヤーロッドを回転することによって塗液を掻き上げながら塗工する方法には、不向きであると言える。なぜなら、異物除去用ブラシと洗浄水と吸引ノズルとで除去する技術では、塗工するためワイヤーロッドのワイヤー間の溝に保持した塗液までが、同時に除去されてしまうからである。
さらに、バインダ樹脂のように固着しやすく、いったん固着すると剥離することが困難な塗液の場合、例えば、塗工設備がしばらく休止しただけで、ワイヤーロッドのワイヤー間の溝に目詰まりが発生するので、設備稼働率の低下という問題がある。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ワイヤーロッドを回転することによって基材に塗液を塗工する際、インラインでワイヤーロッドへの異物の固着を抑制しつつ、塗液の目詰まりを防止して、塗工量の経時変化がなく塗膜品質及び塗膜の膜厚精度を安定して確保でき、また、設備稼働率の向上に寄与できる基材の塗工方法及び塗工装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る基材の塗工方法及び塗工装置は、次のような構成を有している。
（１）塗液貯留部に貯留する塗液に少なくとも外周部の一部を浸漬し、ロッドの外周部にワイヤーを巻回したワイヤーロッドを回転させて、基材の表面に塗液を塗工する基材の塗工方法であって、
前記ワイヤーロッドに、所定時間毎に間欠的に照射する弾性波を照射しながら塗工することを特徴とする。
ここで、ロッドには、内部が中実と中空の別は問わない。また、弾性波には、超音波を含む。

（２）（１）に記載された基材の塗工方法において、
前記ワイヤーロッドの端部に振動子を配設し、該振動子が振動して前記弾性波を照射することを特徴とする。
ここで、ワイヤーロッドの端部とは、外周部に巻回されたワイヤーの幅方向端からロッドの幅方向端までを意味する。また、振動子はロッドに連結しても、内蔵しても、接触するだけでもよい。
（３）（２）に記載された基材の塗工方法において、
前記ワイヤーに前記振動子を接触させて、前記弾性波を照射することを特徴とする。
（４）塗液を貯留する塗液貯留部と、ロッドの外周部にワイヤーを巻回したワイヤーロッドとを備え、前記塗液貯留部に貯留する塗液に少なくとも外周部の一部を浸漬した前記ワイヤーロッドを回転させて、基材の表面に塗液を塗工する基材の塗工装置であって、
前記ワイヤーロッドに、所定時間毎に間欠的に照射する弾性波を照射する振動子を前記ワイヤーロッドの端部に配設したことを特徴とする。

このような特徴を有する本発明の基材の塗工方法は、以下のような作用効果を奏する。
（１）に記載された発明は、塗液貯留部に貯留する塗液に少なくとも外周部の一部を浸漬し、ロッドの外周部にワイヤーを巻回したワイヤーロッドを回転させて、基材の表面に塗液を塗工する基材の塗工方法であって、ワイヤーロッドに、所定時間毎に間欠的に照射する弾性波を照射しながら塗工するので、以下に説明する作用効果を奏する。

（１）の発明は、ワイヤーロッドに弾性波を照射するので、ワイヤーロッドには弾性波の進行方向と平行に振動する縦波と進行方向と垂直に振動する横波が作用する。この縦波と横波は、ロッドの外周部に巻回したワイヤーに伝達する。ロッドとワイヤーとは共振周波数が異なり、ロッドとワイヤーとの間、及び隣同士のワイヤー間には僅かな隙間が存在するので、ロッドとワイヤーとに伝達された縦波及び横波の影響を受けて、ロッドとワイヤーとは別々の方向及び振幅で振動する。この振動はワイヤー間でも生じるので、ワイヤー間の隙間は拡大、縮小を繰り返すことになる。ワイヤー間の隙間が拡大、縮小を繰り返すと、その隙間に固着した異物は、引張り・圧縮の荷重を受けて剥離しやすくなる。その結果、異物はワイヤーから分離、除去される。異物は、ワイヤー自身の振動によって除去されるので、ブラシで掻き取る方法と違い、確実性が高い。したがって、ワイヤーロッドへの異物の固着を抑制しつつ、塗液の目詰まりを防止でき、塗工量の経時変化がなく塗膜品質及び塗膜の膜厚精度を安定して確保できる。また、ワイヤーを傷つける心配もないので、塗膜品質の安定に役立つことができる。

また、（１）の発明は、ワイヤーロッドに、所定時間毎に間欠的に照射する弾性波を照射しながら塗工するので、ワイヤーの振動に伴ってワイヤー間の隙間が変化し、ワイヤーロッドのワイヤー間に古い塗液がいつまでも残留（液淀み）することが少ない。そのため、ワイヤー間に目詰まりが生じにくく、塗液を保持する容積が略一定に維持されるので、塗工量の経時変化がなく塗膜の膜厚精度を安定して確保できる。また、インラインで、すなわち塗工設備が稼働しているときにワイヤーロッドの異物除去を行うので、ワイヤーロッドの交換頻度が減り、稼働率の向上にも寄与できる。

（２）に記載された発明は、（１）に記載された基材の塗工方法において、ワイヤーロッドの端部に振動子を配設し、振動子が振動して弾性波を照射するので、ワイヤーロッドの端から幅方向全体に弾性波が伝達されやすい。同様に、ロッドの外周部に巻回されたワイヤーにも端から幅方向全体に弾性波が伝達されやすい。その結果、ワイヤーロッド及びワイヤー全体に振動が伝わり、どの部位の異物も確実に除去しやすい。したがって、ワイヤーロッドへの異物の固着を抑制しつつ、塗液の目詰まりを防止して、塗工量の経時変化がなく塗膜品質及び塗膜の膜厚精度をより安定して確保できる。
また、振動子はロッド端部に配設されているので、メンテナンス等の設備制約が少ない。結果として、設備稼働率の向上にもいっそう寄与できる。

（３）に記載された発明は、（２）に記載された基材の塗工方法において、ワイヤーに振動子を接触させて、弾性波を照射するので、ワイヤーに直接伝達された縦波及び横波の影響を受けて、ワイヤーはより確実に振動する。そのため、その隙間に固着した異物は、いっそう剥離しやすくなる。その結果、異物はワイヤーからより確実に分離、除去される。
よって、ワイヤーロッドへの異物の固着を抑制しつつ、塗液の目詰まりを防止して、塗工量の経時変化がなく塗膜品質及び塗膜の膜厚精度をよりいっそう安定して確保できる。

また、（１）の発明は、弾性波が、所定時間毎に間欠的に照射するので、照射時間をより少なく設定することができる。そのため、過度にワイヤーロッドやワイヤーを振動させることがない。
よって、ワイヤーロッドへの異物の固着を抑制しつつ、塗液の目詰まりを防止して、塗工量の経時変化がなく塗膜品質及び塗膜の膜厚精度を安定して確保しながら、ワイヤーロッドやワイヤーの過度な振動が防止できるので、ワイヤーの外れなどの故障を低減でき、稼働率をいっそう向上できる。

本発明の基材の塗工装置は、以下のような作用効果を奏する。
（４）塗液を貯留する塗液貯留部と、ロッドの外周部にワイヤーを巻回したワイヤーロッドとを備え、塗液貯留部に貯留する塗液に少なくとも外周部の一部を浸漬したワイヤーロッドを回転させて、基材の表面に塗液を塗工する基材の塗工装置であって、ワイヤーロッドに、所定時間毎に間欠的に照射する弾性波を照射する振動子をワイヤーロッドの端部に配設したので、ワイヤーロッドには弾性波の進行方向と平行に振動する縦波と進行方向と垂直に振動する横波が作用する。この縦波と横波は、ロッドの外周部に巻回したワイヤーに伝達する。ロッドとワイヤーとは共振周波数が異なり、ロッドとワイヤーとの間、及び隣同士のワイヤー間には僅かな隙間が存在するので、ロッドとワイヤーとに伝達された縦波及び横波の影響を受けて、ロッドとワイヤーとは別々の方向及び振幅で振動する。この振動はワイヤー間でも生じるので、ワイヤー間の隙間は拡大、縮小を繰り返すことになる。ワイヤー間の隙間が拡大、縮小を繰り返すと、その隙間に固着した異物は、引張り・圧縮の荷重を受けて剥離しやすくなる。その結果、異物はワイヤーから分離、除去される。異物は、振動によって除去されるので、ブラシで掻き取る方法と違い、確実性が高い。したがって、ワイヤーロッドへの異物の固着を抑制しつつ、塗液の目詰まりを防止でき、塗工量の経時変化がなく塗膜品質及び塗膜の膜厚精度を安定して確保できる。また、ワイヤーを傷つける心配もないので、塗膜品質の安定に役立つことができる。

また、（４）の発明は、ワイヤーロッドの端部に振動子を配設し、振動子が振動して、所定時間毎に間欠的に照射する弾性波を照射するので、ワイヤーロッドの端から幅方向全体に弾性波が伝達されやすい。同様に、ロッドの外周部に巻回されたワイヤーにも端から幅方向全体に弾性波が伝達されやすい。その結果、ワイヤーロッド及びワイヤー全体に振動が伝わり、どの部位の異物も確実に除去しやすい。したがって、ワイヤーロッドへの異物の固着を抑制しつつ、塗液の目詰まりを防止して、塗工量の経時変化がなく塗膜品質及び塗膜の膜厚精度をより安定して確保できる。また、
さらに、振動子はロッド端部に配設されているので、メンテナンス等の設備制約が少ない。結果として、設備稼働率の向上にもいっそう寄与できる。

（ａ）は外周部の一部を塗液貯留部の塗液に浸漬したワイヤーロッドが回転して塗液を基材の表面に塗工する塗工装置の模式的な断面図であり、（ｂ）はワイヤーロッドの外周部が塗液貯留部の塗液に浸漬している箇所の周長と、塗液から露出している箇所の周長とを示す断面図である。 （ａ）はワイヤーロッドの模式的な斜視図であり、（ｂ）はＡのワイヤー拡大図であってワイヤーが弾性波の照射を受けて振動し異物が剥離する様子を模式的に示す断面図である。 ワイヤーロッドの回転軌跡と弾性波の照射時間、非照射時間、及び周期との関係を示すグラフである。 基材の送り速度に対するワイヤーロッドが回転した時の周速度の比（速比）と弾性波の周波数の関係を示すグラフである。 （ａ）はワイヤーロッドのワイヤー間に異物が固着した状態を示す部分斜視図であり、（ｂ）はワイヤー間に異物が固着して塗液を保持する容積が異物の体積分だけ減少している様子を示す部分断面図である。

次に、本発明に係る基材の塗工方法及び塗工装置の実施形態について図面を参照して説明する。
図１（ａ）に、外周部の一部を塗液貯留部２の塗液Ｐに浸漬したワイヤーロッド３が回転して塗液Ｐを基材Ｕの表面に塗工する塗工装置１の模式的な断面図を示し、図１（ｂ）に、ワイヤーロッド３の外周部が塗液貯留部２の塗液Ｐに浸漬している箇所の周長Ｌ１と、塗液から露出している箇所の周長Ｌ２とを示す。図２（ａ）に、ワイヤーロッド３の模式的な斜視図を示し、図２（ｂ）に、Ａのワイヤー拡大図であってワイヤー４が弾性波の照射を受けて振動し異物Ｓが剥離する様子を模式的に示す。図３に、ワイヤーロッド３の回転軌跡と弾性波の照射時間Ｔ１、非照射時間Ｔ２、及び周期１／ｆとの関係を示す。図４に、基材の送り速度Ｖ１に対するワイヤーロッド３が回転した時の周速度Ｖ２の比（速比Ｚ＝Ｖ２／Ｖ１）と弾性波の周波数fとの関係を示す。
ここでは、本発明に係る基材の塗工方法及び塗工装置の構成、作用を詳細に説明してから、異物除去の方法と装置について詳細に説明する。

まず、本発明に係る基材の塗工方法及び塗工装置の構成、作用について説明する。
図１（ａ）に示すように、塗工装置１は、リチウムイオン２次電池の電極に使用する基材Ｕに塗液Ｐを塗工する装置であって、塗液Ｐを貯留する塗液貯留部２と該塗液貯留部２に貯留された塗液Ｐを基材Ｕの表面に塗工するワイヤーロッド３とを備えている。
塗液貯留部２の上端部には、上方が開放された円弧状の凹溝２１が幅方向（図面に垂直方向）に形成されている。凹溝２１の底には塗液供給路２２が穿設され、矢印Ｐ１方向から図示しない配管を経由して凹溝２１内に塗液Ｐを供給している。そのため、凹溝２１内には塗液Ｐが貯留されている。
また、凹溝２１内には、幅方向に延びる円形断面のワイヤーロッド３が外周部の一部を収容して配設されている。ワイヤーロッド３は、図示しないサーボモータを備える駆動装置に連結され、図面上で反時計方向に周速度Ｖ２で回転する。ワイヤーロッド３を回転することによって、塗液Ｐは上方に掻き上げられ、ワイヤーロッド３の上方を近接して送り速度Ｖ１で図面上右から左へ移送される基材Ｕの下表面に塗液Ｐを塗工する。基材Ｕは、コイル状に巻かれていて、図示しない送りロール、テンションロールを経て送られてくる。
また、塗液貯留部２に対して基材Ｕの送り方向前後には、ニアロール７が配設され、基材Ｕの送り高さを調節している。その結果、基材Ｕの下表面には、所定の膜厚で塗膜Ｗが形成される。
なお、基材Ｕは、負極側の集電体として銅泊を用いている。塗液Ｐは、負極用バインダ樹脂として水分散系のスチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）水溶液を用いている。

図１（ｂ）に示すように、ワイヤーロッド３の中心は、凹溝２１の上端面２３より下方に位置している。そのため、ワイヤーロッド３が塗液Ｐに浸漬している外周部（直径ｒ）の周長Ｌ２と塗液Ｐから露出している外周部（直径ｒ）の周長Ｌ１とが異なることになる。

図２（ａ）に示すように、ワイヤーロッド３は幅方向に延びる断面円形のロッド本体５とロッド本体５の外周面に幅方向に巻回されたワイヤー４とを備えている。
ロッド本体５は、外径が８〜１２（ｍｍ）程度で幅方向の長さが４００〜５００（ｍｍ）程度として形成されている。なお、材質は、耐食性、剛性の高いステンレス製（例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等）である。また、ロッド本体５の内部は、中実と中空の別は問わない。中空であれば、軽量化でき高速回転に向いている。
また、ワイヤー４は、外径が２０〜２００（μｍ）程度でロッド本体５の中央部に幅方向長さ２００〜３００（ｍｍ）程度の長さで一重巻きに巻回されている。ワイヤー４は、塗工された塗膜Ｗの膜厚をできるだけ均一にするため、ワイヤー４、４間の隙間を狭くして緊密に巻かれている。ワイヤー４、４間の溝の深さは、１〜１００（μｍ）程度、溝ピッチは０．０１〜１（ｍｍ）程度である。ワイヤー表面は、塗液の種類によって撥水処理等の表面コートを行う場合がある。ワイヤー端部４１は、溶着又は半田付け等によってロッド本体５に固定している。なお、材質は、耐食性、引っ張り強度等を考慮してステンレス製である。
ワイヤー４が巻回されていないワイヤーロッド３の端部５１には、弾性波を照射する振動子６が装着されている。振動子６は、例えば超音波振動子で、ドーナツ状に形成され、ロッド本体５に嵌合されている。振動子６の一端は巻回されたワイヤー４の端部４１に接触している。したがって、振動子６の振動は、ロッド本体５のみならず、ワイヤー４にも直接伝達される。振動子６の電源及び制御配線は、図示しないが、ロッド本体５の回転に支障のない箇所から外部に延設されている。
なお、ワイヤー端部４１は、ロッド本体５に溶着又は半田付けされているので、振動子６は、溶着又は半田付けを避けて装着することになる。したがって、ワイヤー端部４１から１０〜１５（ｍｍ）程度離して装着してもよい。

次に、ワイヤー間に固着する異物除去の方法及び装置について説明する。
図２（ｂ）に示すように、振動子６から照射する弾性波の縦波及び横波がワイヤー４に伝達されて、ワイヤー４は上下左右に振動する。ワイヤー４は、前述のようにワイヤー４、４間の隙間を狭くして緊密に巻かれているが、隣同士のワイヤー４、４間やワイヤー４とロッド本体５間には微小な隙間が存在する。ロッド本体５とワイヤー４とは共振周波数が異なるので、ロッド本体５とワイヤー４とに伝達された縦波及び横波の影響を受けて、ロッド本体５とワイヤー４とは別々の方向及び振幅で振動する。この振動はワイヤー４、４間でも生じるので、ワイヤー４、４間やワイヤー４とロッド本体５間の隙間は拡大、縮小を繰り返すことになる。これらの隙間が拡大、縮小を繰り返すと、その隙間に固着した異物Ｓは、引張り・圧縮の荷重を受けて剥離しやすくなる。その結果、異物Ｓはワイヤー４から分離、除去される。つまり、異物Ｓはロッド本体５やワイヤー４自身の振動によって除去される。

また、ワイヤー４、４間に固着された異物Ｓが塗液Ｐに浸漬しているときに振動を加えると、ワイヤーロッド３から遊離しやすくできる。そして、遊離した異物Ｓは、塗液Ｐに浸漬しているので塗液Ｐに混じって落下しやすくなる。そのため、ワイヤーロッド３が塗液貯留部２の塗液Ｐに浸漬している位置で振動を加えるとよい。本実施形態では、弾性波の照射時間Ｔ１は、ワイヤーロッド３の外周部が塗液貯留部２の塗液Ｐに浸漬している箇所の周長Ｌ１に比例し、弾性波の非照射時間Ｔ２は、ワイヤーロッド３の外周部が塗液貯留部２の塗液Ｐから露出している箇所の周長Ｌ２に比例するよう制御している。

さらに、ワイヤーロッド３の回転数Ｎ（ｒｐｍ）の増加に従って弾性波の周波数ｆ（Ｈｚ）を増加させると、ワイヤーロッド３の回転数Ｎ（ｒｐｍ）が大きくなるほど塗液貯留部２の塗液Ｐにワイヤー４の浸漬する機会が増えるので、異物Ｓが発生する浸漬時に弾性波を照射することができる。
例えば、図３に示すように、ワイヤーロッド３の回転数Ｎ（ｒｐｍ）を弾性波の周波数ｆ（Ｈｚ）に等しくして（ｆ＝Ｎ／６０）、弾性波の照射時間Ｔ１と非照射時間Ｔ２の合計（Ｔ１＋Ｔ２）を弾性波の周期１／ｆ（秒）の整数ｎ倍に等しくすると（ｎ／ｆ＝Ｔ１＋Ｔ２）、ワイヤーロッド３は塗液Ｐに浸漬する位置で常に振動することになり、異物Ｓも塗液Ｐに浸漬しているときに振動を受けて遊離しやすくできる。

具体的には、弾性波の照射時間Ｔ１と非照射時間Ｔ２は、以下の数式（１）乃至（４）で表すことができる。

ここで、ｎは整数、ｆは弾性波の周波数（Ｈｚ）、Ｌ１はワイヤーロッド３の外周部が塗液貯留部２の塗液Ｐに浸漬している箇所の周長（ｍｍ）、Ｌ２はワイヤーロッド３の外周部が塗液貯留部２の塗液Ｐから露出している（浸漬していない）箇所の周長（ｍｍ）、ｒはワイヤーロッド３の直径（ｍｍ）、Ｎはワイヤーロッド３の回転数（ｒｐｍ）である。

なお、弾性波の周波数ｆは、３０００〜１２００００（Ｈｚ）程度となる。ワイヤーロッドの外径が１０（ｍｍ）程度の小径であるので、高速回転によって所定の生産性を確保するためである。弾性波には超音波も含むが、周波数帯域は、むしろワイヤーロッド３の回転数Ｎによって決まる。この範囲の周波数帯域であれば、市販の振動子を利用できるので、設備費も安価に実現できる。
上記数式より、弾性波の照射時間Ｔ１を、ワイヤーロッド３の外周部が塗液貯留部２の塗液Ｐに浸漬している箇所の周長Ｌ１に比例させ、弾性波の非照射時間Ｔ２は、ワイヤーロッド３の外周部が塗液貯留部２の塗液Ｐから露出している（浸漬していない）箇所の周長Ｌ２に比例させた上で、ワイヤーロッド３の回転数Ｎの増加に従って弾性波の周波数ｆを増加させ、弾性波の照射時間Ｔ１と非照射時間Ｔ２の合計が弾性波の周期１／ｆの整数ｎ倍であれば、ワイヤーロッド３は塗液Ｐに浸漬する位置で常に振動することになる。

また、振動子６からの弾性波は、このように間欠的に照射することによって、ワイヤーロッド３への過度な振動をも防止している。過度な振動は、ワイヤー端部４１の固定が外れる等の故障を招く原因になるからである。

図４に示すように、本実施形態では、基材Ｕの送り速度Ｖ１に対するワイヤーロッド３が回転した時の周速度Ｖ２の比を速比Ｚと定義すると、速比Ｚは弾性波の周波数ｆ（Ｈｚ）に比例している。
通常、基材Ｕの送り速度Ｖ１は一定に制御するので、ワイヤーロッド３の周速度Ｖ２を速くしたり遅くしたり調整して塗工した塗膜Ｗの膜厚を制御する。ワイヤーロッド３の周速度Ｖ２を速くすると回転数Ｎが増加するので、塗液貯留部２の塗液Ｐに浸漬する機会が増加する。ワイヤーロッド３が、塗液貯留部２の塗液Ｐに浸漬する機会が増加すると、異物Ｓが発生しやすくなるが、弾性波の周波数ｆを増加させることによって、浸漬する位置で振動させるように制御する。
このように、速比Ｚの増加に従って弾性波の周波数ｆを増加させることで、インラインでのワイヤーロッド３の異物除去を効率的に行うことができる。

その弾性波の周波数帯域の狙い値は、５７００〜６００００（Ｈｚ）とするのが好ましい。その理由は、前述のように、ワイヤーロッド３の回転数Ｎから弾性波の周波数ｆが決まるが、ワイヤーロッド３の回転数Ｎを高くしすぎると、ワイヤー４、４間に保持する塗液Ｐの均一性が低下するため、塗工品質をより確保しやすい回転数Ｎから、弾性波の周波数ｆを選定する必要があるからである。

本発明は、外径が１０（ｍｍ）程度のワイヤーロッド３を用いて塗工するが、グラビアコータに対しても利用できる。グラビアコータは、ワイヤーを巻回していないが、ロッド本体を溝加工しているので、その溝に異物が固着しやすい。本発明の原理である、塗液にロッドが浸漬している位置で、弾性波を照射して振動を加えることによって、異物は遊離しやすく塗液に混じって落下するのでインラインでの異物除去が効率的に行える。
その際、グラビアコータは、外径が５０（ｍｍ）程度と本発明のワイヤーロッド３に比べて大きいので、図４に示すように、弾性波の周波数帯域は本発明より低い帯域を使用する。

＜動作説明＞
図１（ａ）に示すように、塗工装置１は、塗液Ｐを貯留する塗液貯留部２と該塗液貯留部２に貯留された塗液Ｐを基材Ｕの表面に塗工するワイヤーロッド３とを備えている。
塗液貯留部２の上端部には、上方が開放された円弧状の凹溝２１が幅方向（図面に垂直方向）に形成されている。凹溝２１の底には塗液供給路２２が穿設され、矢印Ｐ１方向から図示しない配管を経由して凹溝２１内に塗液Ｐが供給、貯留されている。凹溝２１内には、幅方向に延びる円形断面のワイヤーロッド３が外周部の一部を収容して配設され、ワイヤーロッド３は、図示しない駆動装置に連結され、図面上で反時計方向に周速度Ｖ２で回転する。
基材Ｕは、ワイヤーロッド３の上方を近接して、送り速度Ｖ１で図面上右から左へ移送されている。
ワイヤーロッド３が回転すると、ワイヤー４が巻回された外周部によって塗液Ｐを上方に掻き上げて、移送される基材Ｕの下面に塗液Ｐを塗工する。その結果、基材Ｕの下面には、所定の塗膜Ｗが形成される。

ワイヤー４が巻回されていないワイヤーロッド３の端部５１には、弾性波を照射する振動子６が装着され、振動子６が照射する弾性波によってロッド本体５及びワイヤー４は上下左右に振動する。
弾性波の照射時間Ｔ１は、ワイヤーロッド３の外周部が塗液貯留部２の塗液Ｐに浸漬している箇所の周長Ｌ１に比例し、弾性波の非照射時間Ｔ２は、ワイヤーロッド３の外周部が塗液貯留部２の塗液Ｐから露出している箇所の周長Ｌ２に比例するよう制御している。
また、ワイヤーロッド３の回転数Ｎ（ｒｐｍ）を弾性波の周波数ｆ（Ｈｚ）に等しくして（ｆ＝Ｎ／６０）、弾性波の照射時間Ｔ１と非照射時間Ｔ２の合計（Ｔ１＋Ｔ２）を弾性波の周期１／ｆ（秒）の整数ｎ倍に等しくするよう（ｎ／ｆ＝Ｔ１＋Ｔ２）制御しているので、ワイヤーロッド３は塗液Ｐに浸漬する位置で常に振動することになり、異物Ｓも塗液Ｐに浸漬しているときに振動を受けて遊離しやすくできる。

＜作用効果＞
以上、詳細に説明したように、本実施形態の基材の塗工方法及び塗工装置によれば、ワイヤーロッド３に弾性波を照射するので、ワイヤーロッド３には弾性波の縦波と横波によって、ロッド本体５とワイヤー４とは別々の方向及び振幅で振動し、ワイヤー４、４間の隙間は拡大、縮小を繰り返すことになる。そのため、ワイヤー４、４間の隙間に固着した異物Ｓは、引張り・圧縮の荷重を受けて剥離しやすくなり、ワイヤー４から分離、除去される。異物Ｓは、ワイヤー４自身の振動によって除去されるので、ブラシで掻き取る方法と違い、確実性が高い。したがって、ワイヤーロッド３への異物の固着を抑制しつつ、塗液Ｐの目詰まりを防止でき、塗工量の経時変化がなく塗膜品質及び膜厚精度を安定して確保できる。また、ワイヤー４を傷つける心配もないので、塗膜品質の安定に役立つことができる。

また、本実施形態では、ワイヤーロッド３に弾性波を照射しながら塗工するので、ワイヤー３の振動に伴ってワイヤー４、４間の隙間が変化し、隙間に古い塗液がいつまでも残留（液淀み）することが少ない。そのため、ワイヤー４、４間に目詰まりが生じにくく、塗液Ｐを保持する容積４１が一定に維持されるので、塗工量の経時変化がなく塗膜Ｗの膜厚精度を安定して確保できる。また、インラインで、すなわち塗工設備が稼働しているときにワイヤーロッド３の異物除去を行うので、ワイヤーロッド３の交換頻度が減り、稼働率の向上にも寄与できる。

また、本実施形態では、ワイヤーロッド３の端部５１に振動子６を配設し、振動子６が振動して弾性波を照射するので、ワイヤーロッド３の端から幅方向全体に弾性波が伝達されやすい。その結果、ロッド本体５及びワイヤー４全体に振動が伝わり、どの部位の異物Ｓも確実に除去しやすい。したがって、ワイヤーロッド３への異物Ｓの固着を抑制しつつ、塗液Ｐの目詰まりを防止して、塗工量の経時変化がなく塗膜品質及び膜厚精度をより安定して確保できる。また、振動子６はロッド端部５１に配設されているので、メンテナンス等の設備制約が少ない。結果として、設備稼働率の向上にもいっそう寄与できる。

また、本実施形態では、ワイヤー４に振動子６を接触させて、弾性波を照射するので、ワイヤー４に直接伝達された縦波及び横波の影響を受けて、ワイヤー４はより確実に振動する。そのため、その隙間に固着した異物Ｓは、いっそう剥離しやすくなる。
また、本実施形態では、弾性波は、所定時間毎に間欠的に照射するので、照射時間Ｔ１をより少なく設定することができる。そのため、過度にワイヤーロッド３やワイヤー４を振動させることがない。よって、ワイヤー４の外れなどの故障を低減でき、稼働率をいっそう向上できる。

また、本実施形態では、弾性波の照射時間は、ワイヤーロッド３の外周部が塗液貯留部２の塗液Ｐに浸漬している箇所の周長Ｌ１に比例するので、ワイヤー４、４間に固着された異物Ｓが塗液Ｐに浸漬しているときに振動され、ワイヤーロッド３から遊離しやすくできる。そして、遊離した異物Ｓは、塗液Ｐに浸漬しているので塗液Ｐに混じって落下しやすくなる。したがって、ワイヤーロッド３の目詰まりをインラインで効率的に防止できる。
また、弾性波の非照射時間Ｔ２は、ワイヤーロッド３の外周部が塗液貯留部２の塗液Ｐから露出している（浸漬していない）箇所の周長Ｌ２に比例するので、異物Ｓが塗液Ｐに浸漬していない間はワイヤーロッド３の振動を止めることができる。したがって、ワイヤーロッド３やワイヤー４の過度な振動が防止できるので、ワイヤー４の外れなどの故障を低減でき、稼働率をいっそう向上できる。

また、本実施形態では、ワイヤーロッド３の回転数Ｎの増加に従って弾性波の周波数ｆを増加させ、照射時間Ｔ１と非照射時間Ｔ２との合計が弾性波の周期１／ｆの整数倍であるので、ワイヤーロッド３の回転数Ｎが大きくなるほど塗液貯留部２の塗液Ｐにワイヤー４の浸漬する機会が増えるが、異物Ｓが発生する浸漬時に弾性波を照射することができる。したがって、ワイヤー４、４間に固着した異物Ｓは塗液Ｐに浸漬しているときに振動を受けて遊離しやすくなり、より効率的にワイヤーロッド３への異物Ｓの固着を抑制しつつ、塗液Ｐの目詰まりを防止できる。
以上のように、本実施形態では、インラインでワイヤーロッド３への異物Ｓの固着を抑制しつつ、塗液Ｐの目詰まりを防止して、塗工量の経時変化がなく塗膜品質及び塗膜の膜厚精度を安定して確保でき、また、設備稼働率の向上に寄与できる。

なお、本発明に係る基材の塗工方法及び塗工装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で、いろいろな応用ができる。
（１）例えば、本実施形態では、基材をリチウムイオン２次電池の負極に用いる集電体としたが、正極に用いる集電体でもよい。さらに、リチウムイオン２次電池以外の電極でもよく、塗液を塗工する基材であれば、特に限定されるものではない。
（２）また、本実施形態では、塗液を負極用バインダ樹脂として水分散系のスチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）水溶液としたが、有機溶剤系のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）溶液でもよいし、バインダ樹脂と活物質の混合溶液でもよい。
（３）また、本実施形態では、振動子６をロッド本体５に嵌合したが、ロッド本体５とは別に設置することもできる。具体的には、ワイヤーロッド３の端部５１に振動子６を摺動させて設置したり、振動子６はロッド本体５と離れた位置に設置し振動伝達部材をロッド本体５、又はワイヤー４に接触させる方法でもよい。

１ 塗工装置
２ 塗液貯留部
３ ワイヤーロッド
４ ワイヤー
５ ロッド本体
６ 振動子
７ ニアロール
２１ 凹溝
２２ 塗液供給路
４１ ワイヤー端部
４２ 塗液を保持する容積
５１ ワイヤーロッドの端部
Ｐ 塗液
Ｓ 異物
Ｕ 基材
Ｗ 塗膜
ｆ 弾性波の周波数
ｒ ワイヤーロッドの外径
Ｌ１ ワイヤーロッドの外周部が塗液貯留部の塗液に浸漬している箇所の周長
Ｌ２ ワイヤーロッドの外周部が塗液貯留部の塗液に浸漬していない箇所の周長
Ｎ ワイヤーロッドの回転数
Ｔ１ 弾性波の照射時間
Ｔ２ 弾性波の非照射時間
Ｖ１ 基材の送り速度
Ｖ２ ワイヤーロッドが回転した時の周速度
Ｚ 速比

Claims (4)

1. 塗液貯留部に貯留する塗液に少なくとも外周部の一部を浸漬し、ロッドの外周部にワイヤーを巻回したワイヤーロッドを回転させて、基材の表面に塗液を塗工する基材の塗工方法であって、
   前記ワイヤーロッドに、所定時間毎に間欠的に照射する弾性波を照射しながら塗工することを特徴とする基材の塗工方法。
2. 請求項１に記載された基材の塗工方法において、
   前記ワイヤーロッドの端部に振動子を配設し、該振動子が振動して前記弾性波を照射することを特徴とする基材の塗工方法。
3. 請求項２に記載された基材の塗工方法において、
   前記ワイヤーに前記振動子を接触させて、前記弾性波を照射することを特徴とする基材の塗工方法。
4. 塗液を貯留する塗液貯留部と、ロッドの外周部にワイヤーを巻回したワイヤーロッドとを備え、前記塗液貯留部に貯留する塗液に少なくとも外周部の一部を浸漬した前記ワイ ヤーロッドを回転させて、基材の表面に塗液を塗工する基材の塗工装置であって、
   前記ワイヤーロッドに、所定時間毎に間欠的に照射する弾性波を照射する振動子を前記ワイヤーロッドの端部に配設したことを特徴とする基材の塗工装置。

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