JP6149944B2 - 検知方法及び検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、セパレータの折れの検知方法及び検知装置に関する。

近年、様々な製品で二次電池が使用されている。二次電池は、正極、セパレータ、負極が積層された電池要素を含む。電池要素において、電池性能や電池の寿命の悪化を防止するために、位置ずれせずに積層することが重要である。

正極と負極の位置ずれを防止するために、正極を袋状のセパレータ内に配置し、内部に正極が配置された袋状のセパレータ（袋詰電極と称する）と負極とを積層することで、高速かつ正確に正極と負極とを積層する技術が開示されている（特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に記載の積層方法では、袋詰電極を搬送する際にセパレータがめくれ、セパレータが折れた状態で積層される虞がある。このため、袋詰電極のセパレータの折れやめくれを検知する方法が必要である。

特許第３３８０９３５号公報

セパレータの折れやめくれを検知する方法としては、袋詰電極に上方から光を照射しつつ、上方に設けられた撮像部によって袋詰電極を撮像する方法が考えられる。しかしながらこの方法では、撮像部側、すなわち、袋詰電極の上方に設けられたセパレータの折れは発見できるが、撮像部とは反対側、すなわち、袋詰電極の下方に設けられたセパレータの折れを検知できない。これでは、セパレータの折れやめくれが残ったまま電池要素が構成され、電池性能に支障をきたす場合がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、袋状に形成されたセパレータ内に電極が配置された袋詰電極について、セパレータの位置に関わらず、セパレータの折れを検知できる検知方法及び検知装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明に係る検知方法は、袋状に形成されたセパレータ内に電極が配置された袋詰電極に光を照射して、前記セパレータの折れを検知する検知方法である。検知方法は、前記光がｎ枚のセパレータを透過した第１部分とｎ−１枚以下のセパレータを透過した第２部分とにおいて、互いに異なる明度を有するように、前記袋詰電極に前記光を照射しつつ前記袋詰電極を撮像する撮像工程を有する。検知方法は、前記撮像工程において前記袋詰電極を撮像して得られた画像の明度から、前記第１部分を検出する検出工程をさらに有する。検知方法は、前記検出工程において検出された前記第１部分と前記光が透過しない前記電極の部分とのエッジ間の距離に基づいて、前記セパレータの折れを判別する判別工程をさらに有する。

上記目的を達成する本発明に係る検知装置は、袋状に形成されたセパレータ内に電極が配置された袋詰電極に光を照射して、前記セパレータの折れを検知する検知装置である。検知装置は、前記光がｎ枚のセパレータを透過した第１部分とｎ−１枚以下のセパレータを透過した第２部分とにおいて、互いに異なる明度を有するように、照射手段によって前記袋詰電極に前記光を照射しつつ前記袋詰電極を撮像する撮像手段を有する。検知装置は、前記撮像手段によって前記袋詰電極を撮像して得られた画像の明度から、前記第１部分を検出する検出手段をさらに有する。検知装置は、前記検出手段によって検出された前記第１部分と前記光が透過しない前記電極の部分とのエッジ間の距離に基づいて、前記セパレータの折れを判別する判別手段をさらに有する。

上記の検知方法及び検知装置によれば、セパレータの枚数がｎ枚の部分と、セパレータの枚数がｎ−１枚の部分とを識別することが出来る。したがって、袋状に形成されたセパレータ内に電極が配置された袋詰電極について、セパレータの位置に関わらず、セパレータの折れを検知できる。

リチウムイオン二次電池の外観を表した斜視図である。 リチウムイオン二次電池の分解斜視図である。 袋詰正極及び負極の平面図である。 袋詰正極に負極を重ねた様子を示す平面図である。 シート積層装置を示す概略平面図である。 シート積層装置を示す概略斜視図である。 検査システムを示す斜視図である。 図７の矢印方向から見た検査システムを示す図である。 積層ロボットによる負極及び袋詰正極の積層動作を説明するための図である。 積層ロボットによる負極及び袋詰正極の積層動作を説明するための図である。 積層ロボットによる負極及び袋詰正極の積層動作を説明するための図である。 第１実施形態に係る、袋詰正極の検査方法の手順を示すフローチャートである。 図１３（Ａ）は、セパレータが折れていない良好な袋詰正極の撮影画像を示す図であって、図１３（Ｂ）は、セパレータが折れている袋詰正極の撮影画像を示す図である。 反射用光源により光を照射しつつ、カメラによって袋詰正極を撮像したときの撮影画像を示す図である。 光が透過するセパレータの枚数とグレー値との関係を示すグラフである。 輝度ムラを含む撮影画像を示す図である。 補正工程によって輝度ムラが低減された撮影画像を示す図である。 第２実施形態に係る、袋詰正極の検査方法の手順を示すフローチャートである。

＜第１実施形態＞
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

本発明は、リチウムイオン二次電池の製造工程の一部に適用される検知方法及び検知装置に関する。本発明の一実施形態である検知方法及び検知装置を説明する前に、リチウムイオン二次電池の構造及びリチウムイオン二次電池の発電要素を組み立てる構成であるシート積層装置について説明する。

（リチウムイオン二次電池）
まず、図１〜図４を参照して、シート積層装置１００により形成されるリチウムイオン二次電池１０について説明する。図１は、リチウムイオン二次電池１０の外観を表した斜視図である。図２は、リチウムイオン二次電池１０の分解斜視図である。図３は、袋詰正極２０及び負極３０の平面図である。図４は、袋詰正極２０に負極３０を重ねた様子を示す平面図である。

リチウムイオン二次電池１０は、図１に示すように、扁平な矩形形状を有しており、正極リード１１及び負極リード１２が外装材１３の同一端部から導出されている。なお、この構成に限定されず、正極リード１１及び負極リード１２は、互いに異なる端部から導出されてもよい。外装材１３の内部には、充放電反応が進行する発電要素１５が収容されている。発電要素１５は、図２に示すように、袋詰正極２０と、負極３０とが交互に積層されて形成される。

袋詰正極２０は、図３（Ａ）に示すように、シート状の正極集電体の両面に正極活物質層２２が形成されてなる正極２４が、セパレータ４０により挟み込まれてなる。２枚のセパレータ４０は、端部において接合部４２により相互に接合されて、袋状に形成されている。正極２４は、タブ部分２６がセパレータ４０の袋から引き出されている。正極２４は、タブ部分２６以外の部分に正極活物質層２２が形成されている。

負極３０は、図３（Ｂ）に示すように、ごく薄いシート状の負極集電体の両面に負極活物質層３２が形成されてなる。負極３０は、タブ部分３４以外の部分に負極活物質層３２が形成されている。

セパレータ４０を構成する材料は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのようなポリオレフィン多孔質膜である。これに限られず、セパレータ４０は、セラミックセパレータであってもよい。

袋詰正極２０に、負極３０を重ねた状態を図４に示す。負極活物質層３２は、図４に示すように、正極２４の正極活物質層２２よりも平面視で一回り大きく形成されている。

なお、袋詰正極２０と負極３０とを交互に積層してリチウムイオン二次電池１０を製造する方法自体は、一般的なリチウム二次電池１０の製造方法であるため、詳細な説明は省略する。

（シート積層装置）
次に、発電要素１５を組み立てるためのシート積層装置１００について説明する。

図５は、シート積層装置１００を示す概略平面図である。図６は、シート積層装置１００を示す概略斜視図である。図７は、検査システム２００を示す斜視図である。図８は、図７の矢印方向から見た検査システム２００を示す図である。

シート積層装置１００は、図５及び図６に示すように、積層ロボット１１０、正極供給テーブル１２０、負極供給テーブル１３０、積層ステージ１４０、記憶部１５０及び制御部１６０を有する。積層ロボット１１０、正極供給テーブル１２０、負極供給テーブル１３０、及び積層ステージ１４０は、制御部１６０により制御される。また、制御部１６０の制御プログラムや各種データは記憶部１５０に記憶される。

積層ロボット１１０は、袋詰正極２０及び負極３０を交互に積層して発電要素１５を形成する。積層ロボット１１０は、Ｌ字状アーム１１２と、Ｌ字状アーム１１２の端部に設けられた第１及び第２の吸着ハンド１１４、１１６とを有する。Ｌ字状アーム１１２は、鉛直方向の軸周りに所定角、例えば、本実施形態では９０度回動する。また、Ｌ字状アーム１１２は、鉛直方向に所定量移動することができる。第１の吸着ハンド１１４は、Ｌ字状アーム１１２の一方の端部に設けられ、袋詰正極２０を吸着保持または解放する。第２の吸着ハンド１１６は、Ｌ字状アーム１１２の他方の端部に設けられ、負極３０を吸着保持または解放する。

正極供給テーブル１２０は、Ｌ字状アーム１１２に袋詰正極２０を受け渡すためのテーブルである。正極供給テーブル１２０は、前工程で作成されて吸着コンベア６０により運搬されてきた袋詰正極２０を１枚ずつ受け取り、載置する。具体的には、正極供給テーブル１２０も、吸着コンベアであり、吸着コンベア６０からの負圧が開放された袋詰正極２０を吸着して、略中央まで運び負圧により固定する。袋詰正極２０が第１の吸着ハンド１１４に吸着される際には、正極供給テーブル１２０は吸着を開放する。また、正極供給テーブル１２０は、袋詰正極２０の平面位置を調整できるように、平面方向に移動が、また鉛直方向の軸周りに回転が、それぞれ可能である。正極供給テーブル１２０は、図６に示すように、ＸＹステージ１２２上に設けられており、ＸＹステージ１２２がＸ、Ｙ方向に移動または鉛直方向の軸周りに回転することによって、袋詰正極２０の平面位置が調整される。ＸＹステージ１２２は、３つのモータ（不図示）により、平面方向の移動及び鉛直方向の軸周りの回転が実現される。

正極供給テーブル１２０は、吸着コンベア６０よりも幅が狭く、袋詰正極２０の側方がはみ出るように、構成されている。一方、図５，６では図示を省略しているが、図７，８に示すように、正極供給テーブル１２０の周縁部には、正極供給テーブル１２０からはみ出ている袋詰正極２０の端部を支持するための透明な支持台１２４が設けられる。また、支持台１２４に対応する位置に、クランパ１２６が設けられる。クランパ１２６は、支持台１２４と共に袋詰正極２０の端部を挟んで固定する。支持台１２４及びクランパ１２６は、共に可動式であり、正極供給テーブル１２０上に袋詰正極２０が載置されると、袋詰正極２０の端部を支持及び固定するように、袋詰正極２０に接近する。

正極供給テーブル１２０に配置される袋詰正極２０の正極２４は、後述する検査システム２００によって、位置が検出される。そして、検査システム２００によって検出された正極２４の位置に基づいて、正極２４（袋詰正極２０）の水平位置が補正される。この補正によって、第１の吸着ハンド１１４は、正極２４の位置が正確に位置決めされた袋詰正極２０を毎回ピックアップできる。

負極供給テーブル１３０は、図５及び図６に示すように、Ｌ字状アーム１１２に負極３０を受け渡すためのテーブルである。負極供給テーブル１３０は、前工程で作成されて吸着コンベア６２により運搬されてきた負極３０を１枚ずつ受け取り、載置する。具体的には、負極供給テーブル１３０も、吸着コンベアであり、吸着コンベア６２からの負圧が開放された負極３０を吸着して、略中央まで運び負圧により固定する。負極３０が第２の吸着ハンド１１６に吸着される際には、負極供給テーブル１３０は吸着を開放する。また、負極供給テーブル１３０は、負極３０の平面位置を調整できるように、平面方向に移動が、また鉛直方向の軸周りに回転が、それぞれ可能である。負極供給テーブル１３０は、図６に示すように、ＸＹステージ１３２上に設けられており、ＸＹステージ１３２がＸ、Ｙ方向に移動または鉛直方向の軸周りに回転することによって、負極３０の平面位置が調整される。ＸＹステージ１３２は、３つのモータ（不図示）により、平面方向の移動及び鉛直方向の軸周りの回転が実現される。

また、図６に示すように、負極供給テーブル１３０の上方には、光源７２及びカメラ８２が配置されている。光源７２は、負極３０に反射または吸収される波長の光を、負極３０に照射する。カメラ８２は、光源７２から投光されて負極３０に反射した光を受光、あるいは負極３０に吸収されずに周りに反射された光を受光して、負極３０の位置を撮像する。負極供給テーブル１３０は、カメラ８２により撮像された負極３０の位置に基づいて、負極３０の水平位置が補正される。この補正により、第２の吸着ハンド１１６は、正確に位置決めされた負極を毎回ピックアップできる。

積層ステージ１４０は、袋詰正極２０及び負極３０が交互に積層される積層体を載置する載置部１４２と、載置部１４２を昇降する駆動部１４４と、載置部１４２の周縁部に配置される４つのクランパ１４６と、を有する。

載置部１４２は、袋詰正極２０及び負極３０が所定枚数積層されて発電要素１５が完成するまでは、積層体を保持し、完成すると、図５に示すように、発電要素１５をコンベア６４に払い出す。駆動部１４４は、載置部１４２の高さを調整する。具体的には、袋詰正極２０及び負極３０が交互に積層され、積層体の高さが変動しても、積層体の最上面の高さが変わらないように、積層の進行に従って載置部１４２の位置を下げる。これにより、積層ロボット１１０は、積層の進行に関わらず、同じ動作を繰り返すだけで、袋詰正極２０及び負極３０の積層が可能となる。クランパ１４６は、積層体がずれないように、負極３０または袋詰正極２０を積層するたびに、積層体の周縁部を固定する。積層の進行に従って載置部１４２の高さが低く調整されるので、クランパ１４６も毎回同じ動きでクランプを繰り返すことができる。

（積層動作）
以上のように構成されるシート積層装置１００を用いて、正極供給テーブル１２０及び負極供給テーブル１３０上に位置調整して載置される袋詰正極２０及び負極３０が、積層ロボット１１０によりピックアップされ、積層ステージ１４０に交互に提供される。以下、図９〜図１１を参照して、シート積層装置１００の積層動作について説明する。

図９〜図１１は、積層ロボットによる負極及び袋詰正極の積層動作を説明するための図である。図９〜図１１では理解の容易のため、ＸＹステージ１２２，１３２は省略されている。なお、以下では、積層ロボット１１０により積層ステージ１４０に袋詰正極２０を積層する際の動作から説明する。

図９（Ａ）に示すように、積層ステージ１４０には、袋詰正極２０及び負極３０が載置されており、積層ステージ１４０の上方には、第１の吸着ハンド１１４が位置している。袋詰正極２０及び負極３０の積層体の最上層には負極３０が配置されており、第１の吸着ハンド１１４は、袋詰正極２０を吸着保持している。一方、第２の吸着ハンド１１６は、負極供給テーブル１３０の上方に位置している。負極供給テーブル１３０上には、負極３０が載置されている。

続いて、積層ロボット１１０のＬ字状アーム１１２が所定量だけ下降する（図９（Ｂ）矢印参照）。Ｌ字状アーム１１２の下降に伴って、第１の吸着ハンド１１４及び第２の吸着ハンド１１６は、積層ステージ１４０及び負極供給テーブル１３０上にそれぞれ降下する。このとき、第２の吸着ハンド１１６の底面には負圧が作用し、第２の吸着ハンド１１６は、負極３０を吸着保持する。一方、第１の吸着ハンド１１４は負圧が解除され、袋詰正極２０を解放する。

続いて、積層ロボット１１０のＬ字状アーム１１２が所定量だけ上昇する（図１０（Ｃ）矢印参照）。Ｌ字状アーム１１２の上昇に伴って、第２の吸着ハンド１１６は、テーブル１３０から負極３０を取り上げる。また、第１の吸着ハンド１１４及び第２の吸着ハンド１１６は、それぞれ積層ステージ１４０及び負極供給テーブル１３０の上方に移動する。

続いて、積層ロボット１１０のＬ字状アーム１１２が所定量だけ回動する（図１０（Ｄ）参照）。具体的には、Ｌ字状アーム１１２が鉛直方向の軸周りに９０度回動することによって、第１の吸着ハンド１１４が正極供給テーブル１２０の上方に位置し、第２の吸着ハンド１１６が積層ステージ１４０の上方に位置するようになる。

続いて、積層ロボット１１０のＬ字状アーム１１２が所定量だけ下降する（図１１（Ｅ）矢印参照）。Ｌ字状アーム１１２の下降に伴って、第１の吸着ハンド１１４及び第２の吸着ハンド１１６は、それぞれ正極供給テーブル１２０及び積層ステージ１４０上に到達する。このとき、第１の吸着ハンド１１４の底面には負圧が発生し、第１の吸着ハンド１１４は、テーブル１２０上の袋詰正極２０を吸着保持する。一方、第２の吸着ハンド１１６の負圧が解除され、第２の吸着ハンド１１６は、積層ステージ１４０上の積層体の最上面で負極３０を解放する。

続いて、積層ロボット１１０のＬ字状アーム１１２が所定量だけ上昇する（図１１（Ｆ）矢印参照）。Ｌ字状アーム１１２の上昇に伴って、第１の吸着ハンド１１４は、正極供給テーブル１２０から袋詰正極２０を取り上げる。一方、第２の吸着ハンド１１６は、積層ステージ１４０の上方に移動する。

続いて、積層ロボット１１０のＬ字状アーム１１２が所定量だけ回動する。Ｌ字状アーム１１２が、鉛直方向の軸周りに−９０度回動することにより、第１の吸着ハンド１１４が積層ステージ１４０の上方に位置し、第２の吸着ハンド１１６がテーブル１３０の上方に位置するようになる（図９（Ａ）参照）。

以上の動作が繰り返されることにより、積層ステージ１４０上で袋詰正極２０及び負極３０が交互に積層される。袋詰正極２０及び負極３０が所定枚数積層されることにより、発電要素１５が形成される。

（検査システム）
次に、上述したシート積層装置１００に適用される検査システム２００について説明する。

上述した通り、検査システム２００は、袋詰正極２０内の正極２４の位置を検出した後、袋詰正極２０の水平位置を補正する。また、検査システム２００は、検知装置として、袋詰正極２０を構成するセパレータ４０の折れを検知する。また、検査システム２００は、セパレータ４０の位置を検査する。以下、再び図７を参照して、検査システム２００の構成を説明する。図７では、制御部１６０の図示は省略されている。

検査システム２００は、透過用光源（照射手段）７０と、反射用光源７５と、カメラ（撮像手段）８０と、制御部１６０と、を有する。透過用光源７０、反射用光源７５、及びカメラ８０は、制御部１６０に接続されており、制御部１６０によって動作が制御される。

透過用光源７０は、正極供給テーブル１２０の下方に４つ配置され、袋詰正極２０に対して下方から光を照射する。透過用光源７０は、調整ダイヤル（不図示）によって、光の強度が調整可能である。透過用光源７０から照射される光の波長は、セパレータ４０に対しては透過し、正極２４に対しては透過しない波長であることが好ましく、例えば赤色光が挙げられる。

反射用光源７５は、正極供給テーブル１２０の上方に配置され、袋詰正極２０に対して光を照射する。反射用光源７５は、セパレータ４０に反射または吸収される波長の光を、袋詰正極２０に照射する。

カメラ８０は、袋詰正極２０に対して上方に設けられる。カメラ８０は、袋詰正極２０の各構成要素を撮像する。

制御部１６０は、カメラ８０により袋詰正極２０を撮像して得られた画像に基づいて、セパレータ４０の折れを検知する。制御部１６０は、検出手段として、カメラ８０により袋詰正極２０を撮像して得られた白黒画像のグレー値から画像中のセパレータ４０が２枚重なっている部分（光が２枚のセパレータ４０を透過した第１部分）を検出する。また、制御部１６０は、判別手段として、画像中のセパレータ４０が２枚重なっている部分と光が透過しない正極２４の部分とのエッジ間の距離に基づいて、セパレータ４０の折れを判別する。なお、本実施形態に係るグレー値は、白黒画像の明度を示している。

透過用光源７０、カメラ８０、及び制御部１６０は、本実施形態に係る検知装置を構成する。

（袋詰正極の検査方法）
次に、図１２を参照して、第１実施形態に係る、袋詰正極２０の検査方法について説明する。袋詰正極２０の検査方法では、袋詰正極２０の位置補正、セパレータ４０の折れ検知、及びセパレータ４０の位置検査が行われる。

図１２は、第１実施形態に係る、袋詰正極２０の検査方法の手順を示すフローチャートである。

袋詰正極２０の検査開始に先立って、透過用光源７０から照射される光の強度が調整される（調整工程）。調整工程では、透過用光源７０から照射され、２枚のセパレータ４０を透過した光と、１枚のセパレータ４０を透過した光とが、カメラ８０によって互いに異なるグレー値を有するように、光の強度が調整される。具体的には、調整ダイヤルによって光の強度を調整する。なお、制御部１６０が光の強度を調整してもよい。

第１撮像工程（撮像工程）Ｓ０１では、制御部１６０は、透過用光源７０により袋詰正極２０に光を照射しつつ、カメラ８０によって袋詰正極２０を撮像する。カメラ８０によって袋詰正極２０を撮像して得られた画像を、図１３（Ａ），（Ｂ）に示す。図１３（Ａ）は、セパレータ４０が折れていない良好な袋詰正極２０の撮影画像を示す図であり、図１３（Ｂ）は、セパレータ４０が折れている袋詰正極２０の撮影画像を示す図である。

図１３において、黒色部分Ｒ３は、光が透過しない正極２４が存在する部分に相当する。また、黒色部分Ｒ３の周囲に存在するグレー色（例えば、グレー値２２０〜２３０である）部分Ｒ１は、セパレータ４０が２枚重なっている部分（光が２枚のセパレータ４０を透過した第１部分）に相当する。グレー色部分Ｒ１の周囲に存在する白色部分Ｒ２Ａ，Ｒ２Ｂは、それぞれ、セパレータ４０が１枚のみの部分（光が１枚のセパレータを透過した第２部分）、または、袋詰正極２０が存在しない部分に相当する。

上述した通り、本実施形態では、透過用光源７０から照射される光の強度が調整されており、セパレータ４０が２枚重なっているグレー色部分Ｒ１と、セパレータが１枚のみの白色部分Ｒ２Ａとを識別することができる。

識別工程Ｓ０２では、制御部１６０は、撮像工程Ｓ０１において、カメラ８０によって袋詰正極２０を撮像して得られた画像中の正極２４の外周端を識別する。具体的には、制御部１６０が、袋詰正極２０を撮像して得られた画像に対して画像処理を施して、所定のグレー値以上の部分を除去する。所定のグレー値以上の部分を除去することによって、例えば、図１３においてセパレータ４０が２枚重なっているグレー色部分Ｒ１が白色になり、正極２４が存在する黒色部分Ｒ３がそのまま残る。この結果、白色と黒色の境界から正極２４の外周端を識別することができる。

正極位置検出工程Ｓ０３では、制御部１６０は、識別工程Ｓ０２において識別された正極２４の外周端に基づいて、正極２４の位置を検出する。具体的には、図１３の画像中、正極２４が存在する黒色部分Ｒ３を正極２４の位置として検出する。

正極位置補正工程Ｓ０４では、制御部１６０は、ＸＹステージ１２２によって、正極２４（袋詰正極２０）の位置を補正する。具体的には、正極位置検出工程Ｓ０３において検出された正極２４の位置情報に基づいて、正極２４が所定の位置に配置されるように、ＸＹステージ１２２のモータが制御される。この結果、正極２４の位置が正確に位置決めされた袋詰正極２０を毎回ピックアップできる。

以上のように、第１撮像工程Ｓ０１〜正極位置補正工程Ｓ０４では、制御部１６０は、正極２４の位置が検出され袋詰正極２０の位置を補正する。

グレー色部分検出工程（検出工程）Ｓ０５では、制御部１６０は、撮像工程Ｓ０１において袋詰正極２０を撮像して得られた画像のグレー値から、セパレータ４０が２枚重なっているグレー色部分Ｒ１を検出する。

折れ判別工程（判別工程）Ｓ０６では、制御部１６０は、グレー色部分検出工程Ｓ０５において検出されたグレー色部分Ｒ１と正極２４が存在する黒色部分Ｒ３とのエッジ間の距離Ｌ１に基づいて、セパレータ４０の折れを判別する。折れ判別工程Ｓ０６について、再び図１３を参照して、以下詳述する。

図１３（Ａ），（Ｂ）を比較すると、セパレータ４０が折れている場合には、正極２４が存在する黒色部分Ｒ３の周囲にセパレータ４０が１枚のみの白色部分Ｒ２Ａがある。このため、黒色部分Ｒ３の周囲からグレー色部分Ｒ１までのエッジ間の距離Ｌ１が、全周に亘って所定の距離（例えばカメラ８０の画素数で０．５Ｐｉｘｅｌ）以上あれば、セパレータ４０の折れがないと判別される。一方、黒色部分Ｒ３の周囲からグレー色部分Ｒ１までのエッジ間の距離Ｌ１が、少なくとも１か所でも所定の距離以下であれば、セパレータ４０の折れがあると判別される。

以上のように、グレー色部分検出工程Ｓ０５〜折れ判別工程Ｓ０６では、制御部１６０は、セパレータ４０の折れを検知する。

第２撮像工程Ｓ０７では、制御部１６０は、反射用光源７５により上方から袋詰正極２０に光を照射しつつ、カメラ８０によって袋詰正極２０を撮像する。カメラ８０によって袋詰正極２０を撮像して得られる画像を図１４に示す。

図１４において、白色部分Ｒ４は、セパレータ４０が存在する部分を示す。白色部分Ｒ４の周囲に存在する黒色部分Ｒ５は、袋詰正極２０が存在しない部分に相当する。

セパレータ位置検査工程Ｓ０８では、制御部１６０は、第２撮像工程Ｓ０７において撮像して得られた画像に基づいて、セパレータ４０の位置を検査する。具体的には、図１４に示す白色部分Ｒ４をセパレータ４０の部分として検出し、制御部１６０が検出されたセパレータ４０の位置を検査し、所定の領域に配置されているかを判別する。

以上のように、第２撮像工程Ｓ０７〜セパレータ位置検査工程Ｓ０８では、制御部１６０は、セパレータ４０の位置を検査する。

次に、図１５を参照して、セパレータ４０の厚さのばらつきが、セパレータ４０の折れの検知に影響を与えないことについて説明する。図１５は、光が透過するセパレータ４０の枚数とグレー値との関係を示すグラフである。図１５において、横軸はセパレータ４０の枚数、縦軸はグレー値を示す。グレー値は数値が高いほど白色に近づき、数値が低いほど黒色に近づく。

セパレータ４０の厚さは、一般的に１０％程度のばらつきが存在する。この厚さのばらつきを理想的なセパレータ１枚を基準とした枚数のばらつきに換算すると、０．９〜１．１枚である。この枚数のばらつきによるグレー値の誤差は、図１５に示すように、±４である。これに対して、光が透過するセパレータ４０の枚数（例えば１枚、２枚）を判別するグレー値の差は約４０である。したがって、約４０のグレー値の差に対して±４のグレー値のばらつきは十分に小さい。このため、セパレータ４０の厚さにばらつきがあるとしても、セパレータ４０が２枚重なっているグレー色部分Ｒ１とセパレータ４０が１枚のみの白色部分Ｒ２Ａとを撮影画像上で識別することができる。

また、グレー色部分Ｒ１を検出するに際し、セパレータ４０が一様に２枚重なっている部分でも、画像内の位置によって、グレー値に差が生じる場合がある。この場合、制御部１６０がグレー値のばらつきを補正する（補正工程）。

補正工程について、図１６及び図１７を参照して詳述する。図１６は、輝度ムラを含む撮影画像を示す図である。図１７は、補正工程によって輝度ムラが低減された撮影画像を示す図である。

補正工程に先立って、制御部１６０は、折れのないセパレータ４０からなる袋詰正極２０に対して、透過用光源７０によって光を照射し、カメラ８０によって袋詰正極２０を撮像する。カメラ８０によって袋詰正極２０を撮像して得られる画像を図１６に示す。図１６において、二点鎖線で示す領域Ａ１及び領域Ａ２では、透過したセパレータ４０の枚数が同じ（２枚）でもグレー値に差が生じていることが分かる。そしてこの画像に基づいて、輝度ムラを含む輝度情報を取得する。この輝度ムラは、例えばクランパ１２６のような設備の影や、照明の輝度ムラなどに起因する。

そして、制御部１６０は、取得された輝度情報に基づいて、撮像工程Ｓ０１において袋詰正極２０を撮像して得られた画像に含まれる輝度ムラを低減する。具体的には、グレー値が低い箇所に対して、画像処理を行うことによって、グレー値が高い箇所とのグレー値の差を、例えば１０以下とする。この結果、図１７に示すように、領域Ａ１及び領域Ａ２において、グレー値の差が低減される。

以上説明したように、本実施形態に係る検知方法は、袋状に形成されたセパレータ４０内に正極２４が配置された袋詰正極２０に光を照射して、セパレータ４０の折れを検知する検知方法である。検知方法は、撮像工程Ｓ０１と、グレー色部分検出工程Ｓ０５と、折れ判別工程Ｓ０６と、を有する。撮像工程Ｓ０１では、セパレータ４０が２枚重なっているグレー色部分Ｒ１と、セパレータ４０が１枚のみの白色部分Ｒ２Ａとにおいて、互いに異なるグレー値を有するように、袋詰正極２０に光を照射しつつ袋詰正極２０を撮像する。グレー色部分検出工程Ｓ０５では、撮像工程Ｓ０１において袋詰正極２０を撮像して得られた画像のグレー値から、セパレータ４０が２枚重なっているグレー色部分Ｒ１を検出する。折れ判別工程Ｓ０６では、グレー色部分検出工程Ｓ０５において検出されたグレー色部分Ｒ１と光が透過しない正極２４が存在する黒色部分Ｒ３とのエッジ間の距離に基づいて、セパレータ４０の折れを判別する。このため、セパレータ４０の枚数が２枚の部分と、セパレータ４０の枚数が１枚の部分とを識別することができる。したがって、袋状に形成されたセパレータ４０内に正極２４が配置された袋詰正極２０について、セパレータ４０の位置に関わらず、セパレータ４０の折れを検知できる。

また、撮像工程Ｓ０１の前に、セパレータ４０が２枚重なっているグレー色部分Ｒ１とセパレータ４０が１枚のみの白色部分Ｒ２Ａとにおいて、互いに異なるグレー値を有するように、光の強度を調整する調整工程をさらに有する。このため、容易な方法によって、セパレータ４０が２枚重なっているグレー色部分Ｒ１とセパレータ４０が１枚のみの白色部分Ｒ２Ａとにおいて、互いに異なるグレー値を有することができる。

また、調整工程において、セパレータ４０が１枚のみの白色部分Ｒ２Ａでは白色となり、セパレータ４０が２枚重なっているグレー色部分Ｒ１ではグレー色となるように光の強度が調整される。したがって、グレー色部分検出工程Ｓ０５においてセパレータ４０が２枚重なっているグレー色部分Ｒ１の検出が容易となる。

また、撮像工程Ｓ０１及びグレー色部分検出工程Ｓ０５の間に、撮像工程Ｓ０１において袋詰正極２０を撮像して得られた画像において、所定のグレー値以上の部分を除去して、正極２４の外周端を識別する識別工程Ｓ０２をさらに有する。このため、１度の撮影で、セパレータ４０の折れを検知できるだけでなく、正極２４の位置も検出することができるため、製造時間の短縮を図ることができる。

また、撮像工程Ｓ０１において袋詰正極２０を撮像して得られた画像において、透過したセパレータ４０の枚数が同じでも常にグレー値に差が生じる領域が存在する場合、当該領域間のグレー値の差を補正する補正工程をさらに有する。このため、設備の影や、照明の輝度ムラなどに起因するグレー値の差が低減し、より正確にセパレータ４０の折れを検知することができる。

また、本実施形態に係る検知装置によれば、袋詰正極２０に設けられる２枚のセパレータ４０において、少なくとも１つのセパレータ４０に折れが発生している場合に当該折れを検知できる。

また、第１撮像工程Ｓ０１における撮像後、グレー色部分検出工程Ｓ０５に先立って、正極位置検出工程Ｓ０３及び正極位置補正工程Ｓ０４を行っている。したがって、正極２４の位置をいち早く補正でき、Ｌ字状アーム１１２による袋詰正極２０のピックアップに備えられる。したがって、Ｌ字状アーム１１２によるピックアップ動作を遅滞させることなく、グレー色部分検出工程Ｓ０５を実行できる。例えば、グレー色部分検出工程Ｓ０５は、Ｌ字状アーム１１２によるピックアップ動作と並行されてもよい。このように、積層動作と直接関係のある工程Ｓ０３，Ｓ０４を、直接関係のない工程Ｓ０５よりも先にすることで、袋詰正極２０及び負極３０の積層の高速化を図れる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第１実施形態と共通する部分は説明を省略し、第２実施形態のみに特徴のある箇所について説明する。第２実施形態に係る袋詰正極２０の検査方法は、カメラ８０によって撮像を３回する点において、第１実施形態に係る検査方法と異なる。リチウムイオン二次電池１０の構成及びシート積層装置１００の構成は第１実施形態と同様であるため、説明は省略する。

以下、図１８を参照して、第２実施形態に係る袋詰正極２０の検査方法について説明する。

図１８は、第２実施形態に係る袋詰正極２０の検査方法の手順を示すフローチャートである。

第１撮像工程Ｓ１１では、制御部１６０は、光が透過しない正極２４が存在する部分は黒色となり、セパレータ４０が存在する部分は枚数に関わらず白色となるように、透過用光源７０から照射される光の強度を調整する。光の強度を調整した上で、制御部１６０は、袋詰正極２０に光を照射しつつ袋詰正極２０を撮像する。

正極位置検出工程Ｓ１２では、制御部１６０は、第１撮像工程Ｓ１１において袋詰正極２０を撮像して得られた画像に基づいて、正極２４の位置を検出する。具体的には、撮影画像中、黒色部分を、正極２４の位置として検出する。

正極位置補正工程Ｓ１３では、制御部１６０は、ＸＹステージ１２２によって、正極２４（袋詰正極２０）の位置を補正する。具体的な補正方法は、第１実施形態の正極位置補正工程Ｓ０４と同様であるため、説明は省略する。

以上のように、第１撮像工程Ｓ１１〜正極位置補正工程Ｓ１３では、制御部１６０は、正極２４の位置が検出され袋詰正極２０の位置を補正する。

第２撮像工程（撮像工程）Ｓ１４では、制御部１６０は、セパレータ４０が２枚重なっているグレー色部分Ｒ１と、セパレータ４０が１枚のみの白色部分Ｒ２Ａとにおいて、互いに異なるグレー値を有するように、袋詰正極２０に光を照射しつつ撮像する。このとき、第１実施形態に係る撮像工程Ｓ０１と同様の画像（図１３参照）が撮像される。

グレー色部分検出工程（検出工程）Ｓ１５では、制御部１６０は、第２撮像工程Ｓ１４において袋詰正極２０を撮像して得られた画像のグレー値から、セパレータ４０が２枚重なっているグレー色部分Ｒ１を検出する。具体的な検出方法は、第１実施形態に係るグレー色部分検出工程Ｓ０５と同様であるため、説明は省略する。

折れ判別工程（判別工程）Ｓ１６では、制御部１６０は、グレー色部分検出工程Ｓ１５において検出されたグレー色部分Ｒ１と光が透過しない正極２４が存在する黒色部分Ｒ３とのエッジ間の距離に基づいて、セパレータ４０の折れを判別する。具体的な判別方法は、第１実施形態に係る折れ判別工程Ｓ０６と同様であるため、説明は省略する。

以上のように、第２撮像工程Ｓ１４〜折れ判別工程Ｓ１６では、制御部１６０は、セパレータ４０の折れを検知する。

第３撮像工程Ｓ１７では、制御部１６０は、反射用光源７５により上方から袋詰正極２０に光を照射しつつ、カメラ８０によって袋詰正極２０を撮像する。このとき、第１実施形態に係る第２撮像工程Ｓ０７において撮像される画像と同様の画像が得られる。

セパレータ位置検査工程Ｓ１８では、制御部１６０は、第３撮像工程Ｓ１７において、撮像して得られた画像に基づいて、セパレータ４０の位置を検出する。具体的な検出方法は、第１実施形態に係るセパレータ位置検出方法Ｓ０８と同様であるため、説明は省略する。

以上のように、第３撮像工程Ｓ１７〜セパレータ位置検査工程Ｓ１８では、制御部１６０は、セパレータ４０の位置を検査する。

第２実施形態では、第１実施形態に比べて、第１撮像工程Ｓ１１を追加している。第１撮像工程Ｓ１１において照射される光の強度は、第１実施形態の第１撮像工程Ｓ０１において照射する光の強度よりも大きい。このため、第１実施形態の識別工程Ｓ０２を実施することなく、光を透過しない正極２４が存在する黒色部分Ｒ３を容易に検出できる。

以下、上述した実施形態の改変例について説明する。

（改変例）
上述した第１，第２実施形態では、１つの袋詰正極２０に設けられる２つのセパレータ４０の折れを検知する方法について説明した。しかしながら、これに限られず、複数の袋詰正極２０及び負極３０が積層された積層体におけるセパレータ４０の折れを検知してもよい。積層体におけるセパレータ４０の枚数がｎ枚であるときを例に挙げて説明する。このとき、撮像工程において、セパレータ４０がｎ枚重なっている部分とセパレータがｎ−１枚以下の部分とにおいて、互いに異なるグレー値を有するように、袋詰正極２０（積層体）に光を照射しつつ袋詰正極２０（積層体）を撮像すればよい。これによって、積層体におけるセパレータ４０の折れを検知することができる。

また、上述した実施形態では、袋状に形成されたセパレータ４０内に正極２４が配置されて袋詰正極２０が形成された。しかしながら、これに限られず、袋状に形成されたセパレータ４０内に負極３０が配置されて袋詰負極が形成されてもよい。この場合、袋詰負極のセパレータの折れが検知される。

また、上述した実施形態では、透過用光源７０から照射される光の強度を調整して、セパレータ４０が２枚重なっているグレー色部分Ｒ１とセパレータ４０が１枚のみの白色部分Ｒ２Ａとにおいて、互いに異なるグレー値を有するようにした。しかしながら、これに限られず、カメラ８０のシャッタースピードを調整することによって、セパレータ４０が２枚重なっているグレー色部分Ｒ１とセパレータ４０が１枚のみの白色部分Ｒ２Ａとにおいて、互いに異なるグレー値を有するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、セパレータ４０が１枚のみの部分白色Ｒ２Ａが白色を示すように、透過用光源７０の光が調整された。しかしながら、セパレータ４０が２枚重なっているグレー色部分Ｒ１が濃いグレーを示し、セパレータ４０が１枚のみの白色部分Ｒ２Ａが薄いグレーを示すように、透過用光源７０の光が調整されてもよい。

また、上述した実施形態では、白黒画像のグレー値を用いて、セパレータ４０の折れを判別した。しかしながら、カラーの撮像画像を使ってセパレータ４０の折れを判別してもよい。カラーの撮像画像を使用する場合には、撮像画像の明度を使って、セパレータ４０の折れを判別できる。さらに、カラーの撮像画像を、白黒画像に変換して、グレー値を使って、セパレータ４０の折れを判別してもよい。

さらに、本出願は、２０１３年１２月１０日に出願された日本特許出願番号２０１３−２５５４４９号に基づいており、それらの開示内容は、参照され、全体として、組み入れられている。

１０ リチウムイオン二次電池、
１５ 発電要素、
２０ 袋詰正極、
２４ 正極、
３０ 負極、
４０ セパレータ、
７０ 透過用光源（照射手段）、
８０ カメラ（撮像手段）、
１００ シート積層装置、
１６０ 制御部、
２００ 検査システム、
Ｒ１ グレー色部分、
Ｒ２Ａ 白色部分、
Ｒ３ 黒色部分、
Ｓ０１ 第１撮像工程（撮像工程）、
Ｓ０２ 識別工程、
Ｓ０５，Ｓ１５ グレー色部分検出工程（検出工程）、
Ｓ０６，Ｓ１６ 折れ判別工程（判別工程）、
Ｓ１４ 第２撮像工程（撮像工程）。

Claims (6)

1. 袋状に形成されたセパレータ内に電極が配置された袋詰電極に光を照射して、前記セパレータの折れを検知する検知方法であって、
   前記光がｎ枚のセパレータを透過した第１部分とｎ−１枚以下のセパレータを透過した第２部分とにおいて、互いに異なる明度を有するように、前記袋詰電極に前記光を照射しつつ前記袋詰電極を撮像する撮像工程と、
   前記撮像工程において前記袋詰電極を撮像して得られた画像の明度から、前記第１部分を検出する検出工程と、
   前記検出工程において検出された前記第１部分と前記光が透過しない前記電極の部分とのエッジ間の距離に基づいて、前記セパレータの折れを判別する判別工程と、
   を有する検知方法。
2. 前記撮像工程の前に、前記第１部分と前記第２部分とにおいて、互いに異なる明度を有するように、前記光の強度を調整する調整工程をさらに有する請求項１に記載の検知方法。
3. 前記調整工程において、
   前記第２部分では、前記セパレータの外側の領域における明度と同じ値となり、
   前記第１部分では、前記セパレータの外側の領域における前記明度より低い値となるように前記光の強度が調整される請求項２に記載の検知方法。
4. 前記撮像工程において前記袋詰電極を撮像して得られた前記画像において、所定の明度以上の部分を除去して、前記電極の外周端を識別する識別工程を、前記撮像工程及び前記検出工程の間にさらに有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の検知方法。
5. 前記撮像工程において前記袋詰電極を撮像して得られた前記画像において、透過したセパレータの枚数が同じでも常に明度に差が生じる領域が存在する場合、当該領域間の明度の差を補正する補正工程をさらに有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の検知方法。
6. 袋状に形成されたセパレータ内に電極が配置された袋詰電極に光を照射して、前記セパレータの折れを検知する検知装置であって、
   前記光がｎ枚のセパレータを透過した第１部分とｎ−１枚以下のセパレータを透過した第２部分とにおいて、互いに異なる明度を有するように、照射手段によって前記袋詰電極に前記光を照射しつつ前記袋詰電極を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段によって前記袋詰電極を撮像して得られた画像の明度から、前記第１部分を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された前記第１部分と前記光が透過しない前記電極の部分とのエッジ間の距離に基づいて、前記セパレータの折れを判別する判別手段と、
   を有する検知装置。