JP6237445B2 - 塗工装置 - Google Patents

Description

本発明は、塗工装置に関する。

従来、例えば蓄電装置に用いる電極を製造する装置として、金属箔などの基材に塗工液を塗工する塗工装置がある。塗工装置は、例えば塗工液である電極ペーストを貯留するダムと、ダムから電極ペーストの供給を受けながら回転するコーティングロールと、コーティングロールとの間で形成される吐出口から吐出される電極ペーストの厚さを調整するコンマロールと、基材を送りながらコーティングロール上の電極ペーストに接触させるバックロールと、を備えて構成される（例えば特許文献１参照）。

このような塗工装置において、基材への電極ペーストの塗工幅は、例えばコーティングロール及びコンマロールに対する一対の板状のダム部材の設置位置によって調整される。しかしながら、コーティングロール及びコンマロールに対するダム部材の位置決めの精度が不十分である場合、基材への電極ペーストの塗工幅にばらつきが生じてしまうことが考えられる。また、ダム部材の位置決め精度を調整によって高めようとすれば、ダム部材の設置作業が煩雑化してしまうおそれもある。これに対し、例えば特許文献２に記載のラミネータでは、接着剤を供給する糊付けロールの周面とドクターロールの周面とに取付溝を形成し、この取付溝に左右一対の規制板を嵌め込んだ構成が記載されている（特許文献２の図８等参照）。

特開平９−９９２６９号公報 特開平１０−２３１４５７号公報 特開２００２−９６００７号公報

このような形式の塗工装置では、ダム部材が例えばスポンジのような剛性の比較的低い材料によって形成される場合がある（例えば特許文献３に記載のサイドダムスポンジ等）。このような材料からなるダム部材は、回転するコーティングロールに対しても良好なシール性が得られる。しかしながら、上述した特許文献２では、ダム部材に相当する規制板が取付溝に嵌め込まれており、規制板の位置決めは簡単であるものの、規制板の先端側がロール間に突出した構成となっている。この先端側がロール間に突出した構成となる点は、一般的なコーティングロール及びコンマロールを用いる塗工装置と同様である。そのため、当該構成を単純に塗工装置に適用した場合、コーティングロールの回転に伴ってダム部材の先端側が伸びて変形し、結果として基材への電極ペーストの塗工幅にばらつきが生じてしまうおそれがある。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、ダム部材を簡単かつ精度良く位置決めできると共に、塗工幅のばらつきを抑えることができる塗工装置を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係る塗工装置は、基材に塗工液を塗工する塗工装置であって、塗工液を貯留するダムと、ダムからの塗工液の供給を受けながら回転するコーティングロールと、コーティングロールとの間で形成される吐出口から吐出される塗工液の厚さを調整するコンマロールと、基材を送りながらコーティングロール上の塗工液に接触させるバックロールと、を備え、ダムは、コーティングロールの周面及びコンマロールの周面に対して配置される一対のダム部材を有し、コンマロールには、ダム部材における塗工液の供給方向の先端部及び上端部を嵌め込み可能な切込部が径方向に形成され、切込部は、供給方向に対して吐出口よりも手前の位置でダム部材の先端部が突き当てられる突当部を有している。

この塗工装置では、コンマロールの径方向に切込部が形成されている。これにより、ダム部材を切込部に嵌め込み、ダム部材の先端部を切込部の突当部に突き当てるだけでダム部材を簡単かつ精度良く位置決めできる。また、この塗工装置では、ダム部材の先端部が突き当てられる突当部の位置が供給方向に対して吐出口よりも手前の位置となっているので、ダム部材の先端部が過剰に突出する構成となることを回避できる。したがって、コーティングロールの回転に伴ってダム部材の先端側が伸びて変形してしまうことを抑制でき、基材への塗工液の塗工幅のばらつきを抑えることができる。

また、ダム部材は、樹脂からなる海綿状又は多孔質の板材によって形成されていてもよい。この場合、ダム部材の表面が、回転するコーティングロールにも密着し、良好なシール性が得られる。

また、ダム部材は、先端部及び上端部によって形成される矩形の角部を有していてもよい。この場合、ダム部材の先端部が先細りとなることを回避できるので、コーティングロールの回転に伴ってダム部材の先端側が伸びて変形してしまうことを一層確実に抑制できる。また、形状の簡単化により、ダム部材を作製する際の加工容易性も確保できる。

また、切込部の突当部は、ダム部材の先端部の嵌込位置を調整可能な調整しろを有していてもよい。この場合、ダム部材を変更せずに、コーティングロールに対するコンマロールの位置を調整して吐出口から吐出される塗工液の厚さを変更することができる。

また、切込部は、コンマロールの内部側に向かって狭まるテーパ部分を有する断面形状となっていてもよい。この場合、切込部に対するダム部材の嵌め込み易さを高めることができる。

また、切込部は、コンマロールの軸方向に複数形成されていてもよい。この場合、ダム部材を嵌め込む切込部の選択によって簡便に塗工幅を変更することができる。

本発明に係る塗工装置によれば、ダム部材を簡単かつ精度良く位置決めできると共に、塗工幅のばらつきを抑えることができる。

本発明に係る塗工装置の一実施形態を示す概略側面図である。 図１に示した塗工装置の概略平面図である。 図１に示した塗工装置に適用されるダム部材の構成を示す側面図である。 図１に示した塗工装置に適用されるコンマロールの構成を示す斜視図である。 （ａ）は、コンマロールに形成された切込部の断面形状の一例を示す断面図であり、（ｂ）は、コンマロールに形成された切込部の断面形状の他の例を示す断面図である。 比較例に係るダム部材の構成を示す側面図である。 変形例に係るコンマロールを示す斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る塗工装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る塗工装置の一実施形態を示す概略側面図である。また、図２は、その概略平面図である。図１及び図２に示すように、塗工装置１は、例えばダム２と、コーティングロール３と、バックロール４と、コンマロール５とを備えて構成されている。この塗工装置１は、例えばリチウムイオン二次電池といった非水電解質二次電池などの蓄電装置に用いられる電極の製造装置ラインの一部をなす装置である。塗工装置１は、例えばリバース型のコンマロール方式により、金属箔（基材）６の一面側に電極ペースト（塗工液）Ｐを所定の塗工幅Ｗ（図２参照）で塗工する。塗工方式は、連続塗工であっても、間欠塗工であってもよい。

ダム２は、電極ペーストＰを貯留する部分である。ダム２には、不図示の供給管及びポンプ等が接続されており、外部からの電極ペーストＰの供給を受け得るようになっている。ダム２は、例えば図２に示すように、一対のダム部材１１，１１を含んで形成されている。ダム部材１１は、コーティングロール３の周面３ａ及びコンマロール５の周面５ａに対して配置される部材であり、例えばスポンジのように樹脂からなる海綿状又は多孔質の材料によって板状に形成されている。このような材料を用いることにより、ダム部材１１の表面が変形し、コーティングロール３の周面３ａ及びコンマロール５の周面５ａに密着するため、良好なシール性を維持することができる。この材料は、例えばウレタン又は発泡ポリエチレンである。

ダム部材１１は、例えば図３に示すように、電極ペーストＰの供給方向に対する先端部１１ａ及び後端部１１ｂと、塗工装置１の上下方向に対する上端部１１ｃ及び下端部１１ｄとを有している。先端部１１ａと上端部１１ｃとは、略直角の角部１１ｅを形成しており、先端部１１ａと下端部１１ｄとは、コーティングロール３の周面３ａの形状に対応して湾曲する凹状部１１ｆによって連結されている。また、上端部１１ｃの後端側は、下端部１１ｄの後端側よりも後方に延び、後端部１１ｂは、先端部１１ａに対して傾斜した状態となっている。ダム部材１１において、先端部１１ａの上端側、上端部１１ｃの先端側、及び角部を含む略円弧状部分は、後述するコンマロール５の切込部２１に嵌め込まれる嵌込領域Ｒとなっている。

ダム２に貯留される電極ペーストＰは、例えば活物質、バインダ、及び溶剤を含むスラリー状のペーストである。電極ペーストＰには、例えばアセチレンブラック等の導電助剤が更に含まれていてもよい。活物質は、正極活物質及び負極活物質のいずれであってもよい。

正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウム、硫黄等が挙げられる。複合酸化物は、例えばマンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つとリチウムとを含んで構成される。負極活物質としては、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）等の金属酸化物、ホウ素添加炭素等が挙げられる。

コーティングロール３は、ダム２から電極ペーストＰの供給を受けながら回転するロールである。コーティングロール３の回転により、ダム２から供給された電極ペーストＰが、ダム部材１１，１１の間隔で規定される塗工幅Ｗで吐出口Ｋから吐出される。また、バックロール４は、コーティングロール３に隣接して配置され、金属箔６を所定の方向に送りながらコーティングロール３上の電極ペーストＰに接触させるロールである。

コーティングロール３の駆動及びバックロール４の駆動は、不図示の制御手段によって制御される。制御手段により、バックロール４は、金属箔６をコーティングロール３の周面３ａに接触させる進出位置と、金属箔６をコーティングロール３の周面３ａから離間させる退避位置との間で駆動する。かかるコーティングロール３及びバックロール４の協働により、吐出口Ｋから吐出された電極ペーストＰが金属箔６に塗工幅Ｗで転写される。なお、バックロール４が退避位置にあるとき、コーティングロール３に付着した電極ペーストＰは、図示しないドクターブレードにより掻き落され、回収される。

コンマロール５は、吐出口Ｋから吐出される電極ペーストＰの厚さを調整するロールである。コンマロール５の周面５ａには、軸方向に沿って段差部５ｂが形成されている。コンマロール５は、段差部５ｂの先端側がコーティングロール３側を向くようにコーティングロール３の上方に配置され、段差部５ｂとコーティングロール３の周面３ａとによって電極ペーストＰの吐出口Ｋが形成される。コーティングロールに対するコンマロール５の上下位置を変え、段差部５ｂの先端とコーティングロール３の周面３ａとの間隔を変更することで、吐出口Ｋから吐出される電極ペーストＰの厚さ（すなわち、金属箔６に転写される電極ペーストＰの厚さ）が調整される。

続いて、上述したコンマロール５の構成について更に詳細に説明する。

コンマロール５には、例えば図４に示すように、ダム部材１１における電極ペーストＰの供給方向の先端部１１ａ及び上端部１１ｃを着脱自在に嵌め込み可能な一対の切込部２１が径方向に形成されている。切込部２１は、コンマロール５の軸方向から見て略円弧状をなしており、ダム部材１１が嵌め込まれたときに先端部１１ａが突き当てられる突当部２１ａと、ダム部材１１が嵌め込まれたときに上端部１１ｃと対向する対向部２１ｂとを有している。

突当部２１ａは、図１及び図４に示すように、供給方向に対して吐出口Ｋよりも手前の位置でコンマロール５の段差部５ｂの突出方向（ここでは鉛直方向）に延在している。突当部２１ａの上下方向の長さは、例えばコンマロール５における段差部５ｂの先端とコーティングロール３の周面３ａとの間隔の設定が最小となったときに上端部１１ｃと対向部２１ｂとが接するような長さとなっている。これにより、図１に示すように、突当部２１ａには、ダム部材１１の先端部１１ａの嵌込位置を調整可能な調整しろＭが形成されている。

また、切込部２１の断面形状は、コンマロール５の内部側に向かって狭まるテーパ部分Ｔを有する断面形状となっている。テーパ部分Ｔは、例えば図５（ａ）に示すように、切込部２１の内側壁２１ｃ，２１ｃの全体がコンマロール５の内部側に向かって狭まることによって形成されていてもよく、例えば図５（ｂ）に示すように、切込部２１の内側壁２１ｃ，２１ｃの一部（例えば周面５ａ側）がコンマロール５の内部側に向かって狭まることによって形成されていてもよい。

また、切込部２１の幅は、ダム部材１１の幅よりもわずかに小さいことが好適である。例えばダム部材１１の幅が１０ｍｍである場合には、切込部２１の幅を９．５ｍｍ程度となっていることが好ましい。切込部２１にテーパ部分Ｔを形成する場合には、テーパ部分Ｔを含めた切込部２１の最大幅が９．５ｍｍ程度となっていればよい。この場合、切込部２１に嵌め込んだダム部材１１をしっかりと固定することができる。

以上説明したように、塗工装置１では、コンマロール５の径方向に切込部２１が形成されており、ダム部材１１を切込部２１に嵌め込み、ダム部材１１の先端部１１ａを切込部２１の突当部２１ａに突き当てるだけでダム部材１１を簡単かつ精度良く位置決めできる。

従来のように、コンマロール５に切込部２１を設けない構成においては、ダム部材１０１は、例えば図６に示すように、後端部１０１ｂ、下端部１０１ｄ、及び凹状部１０１ｆについては、ダム部材１１と同様の形状となっているが、先端部１０１ａと上端部１０１ｃとがコンマロール５の周面５ａの形状に対応して湾曲する凹状部１０１ｇによって連結された構成となっていた。このような従来のダム部材１０１では、凹状部１０１ｆ及び凹状部１０１ｇが形成されることにより、先端部１０１ａが先細りに突出する形状となっており、コーティングロール３の回転に伴ってダム部材１０１の先端側が伸びて変形してしまった場合に、金属箔６への電極ペーストＰの塗工幅Ｗのばらつきが生じるという問題があった。

これに対し、塗工装置１では、ダム部材１１の先端部１１ａが突き当てられる突当部２１ａの位置が供給方向に対して吐出口Ｋよりも手前の位置となっているので、ダム部材１１の先端部１１ａが過剰に突出する構成となることを回避できる。したがって、コーティングロール３の回転に伴ってダム部材１１の先端側が伸びて変形してしまうことを抑制でき、金属箔６への電極ペーストＰの塗工幅Ｗのばらつきを抑えることができる。

また、塗工装置１では、ダム部材１１は、先端部１１ａ及び上端部１１ｃによって形成される矩形の角部１１ｅを有している。したがって、従来のダム部材１０１と比較して、ダム部材１１の先端部１１ａが先細りとなることを回避できるので、コーティングロール３の回転に伴ってダム部材１１の先端側が伸びて変形してしまうことを一層確実に抑制できる。また、形状の簡単化により、ダム部材１１を作製する際の加工容易性も確保できる。

また、塗工装置１では、切込部２１の突当部２１ａにダム部材１１の先端部１１ａの嵌込位置を調整可能な調整しろＭが形成されている。これにより、ダム部材１１を変更せずに、コーティングロール３に対するコンマロール５の上下位置を調整して吐出口Ｋから吐出される電極ペーストＰの厚さを変更することができる。また、塗工装置１では、切込部２１がコンマロール５の内部側に向かって狭まるテーパ部分Ｔを有する断面形状となっている。これにより、切込部２１に対するダム部材１１の嵌め込み易さを高めることができる。

また、塗工装置１は、コンマロール５に切込部２１を形成してダム部材１１を位置決めするものであるため、例えば上述した特許文献２のように回転駆動されるロールに溝を設ける構造と比較して、切込部２１の配置の異なるコンマロール５に交換するのみで塗工幅Ｗの変更にも容易に対応できる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、コンマロール５の周面５ａに一対の切込部２１，２１を形成しているが、例えば図７に示すように、複数（例えば一対以上）の切込部２１を形成してもよい。この場合、ダム部材１１を嵌め込む切込部２１の選択によって簡便に塗工幅Ｗを変更することができる。

１…塗工装置、２…ダム、３…コーティングロール、３ａ…周面、４…バックロール、５…コンマロール、５ａ…周面、６…金属箔（基材）、１１…ダム部材、１１ａ…先端部、１１ｃ…上端部、１１ｅ…角部、２１…切込部、２１ａ…突当部、Ｋ…吐出口、Ｍ…調整しろ、Ｐ…電極ペースト（塗工液）、Ｔ…テーパ部分。

Claims (6)

1. 基材に塗工液を塗工する塗工装置であって、
   前記塗工液を貯留するダムと、
   前記ダムからの前記塗工液の供給を受けながら回転するコーティングロールと、
   前記コーティングロールとの間で形成される吐出口から吐出される前記塗工液の厚さを調整するコンマロールと、
   前記基材を送りながら前記コーティングロール上の前記塗工液に接触させるバックロールと、を備え、
   前記ダムは、前記コーティングロールの周面及び前記コンマロールの周面に対して配置される一対のダム部材を有し、
   前記コンマロールには、前記ダム部材における前記塗工液の供給方向の先端部及び上端部を嵌め込み可能な切込部が径方向に形成され、
   前記切込部は、前記供給方向に対して前記吐出口よりも手前の位置で前記ダム部材の前記先端部が突き当てられる突当部を有している塗工装置。
2. 前記ダム部材は、樹脂からなる海綿状又は多孔質の板材によって形成されている請求項１記載の塗工装置。
3. 前記ダム部材は、前記先端部及び前記上端部によって形成される矩形の角部を有している請求項１又は２記載の塗工装置。
4. 前記切込部の前記突当部は、前記ダム部材の前記先端部の嵌込位置を調整可能な調整しろを有している請求項１〜３のいずれか一項記載の塗工装置。
5. 前記切込部は、前記コンマロールの内部側に向かって狭まるテーパ部分を有する断面形状となっている請求項１〜４のいずれか一項記載の塗工装置。
6. 前記切込部は、前記コンマロールの軸方向に複数形成されている請求項１〜５のいずれか一項記載の塗工装置。

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