JP6418737B2 - 塗布装置 - Google Patents

Description

本発明は、塗布装置に関する。

フィルムやガラス等の基材に向けて薬液を間欠的に塗布することにより、塗布領域と非塗布領域とを交互に有する塗布パターンを基材上に形成する塗布装置が知られている。従来では、間欠塗布用のバルブを開閉駆動する駆動装置にリニアモータを用いた塗布装置が提案されている（例えば特許文献１）。

特開２０１２−１７９５４０号

塗布領域は、理想的には一定の高さ（厚み）を有し、その断面形状は略長方形状であることが望ましい。例えば、塗布領域の終了点近傍をエッジ形状とするためには、一般に、バルブの閉弁動作の速度を速くする必要がある。しかしながら、本発明者は、バルブの閉弁動作を高速で行うと、装置内部の液圧が大きく変化し、場合によっては塗工終了直後に瞬間的に塗工液が吐出する、いわゆる二度塗り現象が生じてしまうことを認識した。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的良好な塗布領域の形状を維持しつつ、二度塗りの発生を抑えることができる塗布装置の提供にある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の塗布装置は、所定方向に走行する基材に対して塗布液を間欠的に塗布する塗布装置であって、塗布液を貯留する塗布液源と、塗布液源から供給される塗布液を基材に対して吐出する吐出部と、吐出部と塗布液源との間に設けられるバルブと、バルブを開閉させるリニアモータと、バルブの閉弁動作の開始から終了までの時間に関する情報を取得する取得部と、取得した時間でバルブが閉じるようリニアモータを駆動させるリニアモータ制御部と、吐出部内の圧力を計測する計測部と、を備える。

この態様によると、バルブの閉弁動作の開始から終了までの時間に関する情報と、吐出部内の圧力とを対応付けて把握することができる。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、比較的良好な塗布領域の形状を維持しつつ、二度塗りの発生を抑えることができる。

第１の実施形態に係る塗布装置の構成を示す図である。 出力部により出力される吐出部内の圧力を示す図である。 塗布装置における調整処理の一例を示すフロー図である。 図４（ａ）は閉弁後の圧力が閾値より高い場合の第１液通路内の圧力変動を示し、図４（ｂ）はそのときの塗布状態を示す図である。 図５（ａ）は閉弁後の圧力がより低い場合の第１液通路内の圧力変動を示し、図５（ｂ）はそのときの塗布状態を示す図である。 第２の実施の形態に係る塗布装置の構成を示す図である。 塗布装置における調整処理の一例を示すフロー図である。

以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、工程には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

（第１の実施の形態）
本実施の形態に係る塗布装置の概要は以下のとおりである。
本実施の形態に係る塗布装置は、基材に塗布液を間欠的に塗布することにより、塗布領域と非塗布領域とを交互に有する塗布パターンを基材上に形成する。ここで、塗布領域は、理想的には一定の高さ（厚み）を有し、その断面形状は略長方形状であることが望ましい。例えば、塗布領域の終了点近傍をエッジ形状とするためには、一般に、バルブの閉弁動作の速度を速くする必要がある。しかしながら、本発明者が行った種々の実験により、バルブの閉弁動作を高速で行うと、バルブの閉弁直後に、塗布装置の吐出部内の液圧が大きく変化し、場合によってはいわゆる二度塗り現象が生じるとの知見を得た。そのため本発明者は、塗布作業の事前準備として、比較的良好な塗布領域（すなわち断面形状が略長方形である塗布領域）を維持しつつ二度塗りの発生を抑えることができるように、バルブの閉弁動作の速度を調整する必要があることを認識した。

これに対し、本実施の形態に係る塗布装置は、バルブの閉弁動作の開始から終了までの時間に関する情報を取得する取得部と、吐出部内の圧力を計測する計測部と、を備える。そのため、バルブの閉弁動作の速度に関する情報と、吐出部内の圧力とを対応付けて把握することができ、二度塗りが生じないよう閉弁動作の速度を調整することが可能となる。以下、具体的に説明する。

図１は、第１の実施形態に係る塗布装置１００の構成を示す。塗布装置１００は、リチウムイオン電池の電極部材の形成に用いられる。塗布装置１００は、正極部材を形成する場合は、アルミ箔からなるシートの表面にコバルト酸リチウム酸化コバルトを主体とする溶剤を塗布する。負極部材を形成する場合は、銅箔からなるシートの表面にカーボンを主体とする溶剤を塗布する。

塗布装置１００は、搬送装置１４と、タンク１６と、ダイ１８と、バルブ２０と、第１液通路３４と、第２液通路３６と、計測部３８と、リニアモータ４０と、エンコーダ４２と、コントローラ８０と、を備える。

搬送装置１４は、不図示のモータ等により回転駆動される複数の搬送ローラを含み、金属薄膜からなる長尺上のシート１２をその長手方向に搬送する。搬送装置１４は、シート１２を基本的に一定の速度で搬送する。図１では、搬送されるシート１２の塗布位置を背面側から支持するようにメインローラ２２が配設されている。その塗布位置においてメインローラ２２と対向するようにダイ１８が配置されている。

ダイ１８は、シート１２の塗布面に対向配置されるスリットを有する。ダイ１８には、第１液通路３４を介して塗布液が供給され、そのスリットから搬送状態にあるシート１２に対して塗布液が間欠的に吐出される。つまり、第１液通路３４およびダイ１８は、シート１２に塗布液を吐出する吐出部として機能する。

タンク１６は、上述した溶剤からなる塗布液を貯留する。タンク１６とバルブ２０間にはポンプ（不図示）があり、これによりタンク１６からバルブ２０へほぼ一定の圧力で塗布液が送られている。

バルブ２０は、リニアモータ４０により駆動される電磁弁である。バルブ２０は、タンク１６からダイ１８へ供給される塗布液の流量を変化させる。上述のように上流側の液圧はほぼ一定であるため、ダイ１８のスリットから吐出される塗布液の吐出流量は、バルブ２０の開度にほぼ比例する。

バルブ２０は、内部に塗布液の流通路が形成された筒状のボディ５０と、筒状のボディ５０の中心軸を中心として延在する作動ロッド６８と、を備える。ボディ５０の内部には、その内部を上流部５０ａと下流部５０ｂとに区画する隔壁６２が設けられている。隔壁６２の中央には弁部を構成する弁孔６４が設けられている。ボディ５０の側部には、タンク１６から上流部５０ａへ塗布液を導入するための導入ポート５８と、下流部５０ｂからダイ１８へ塗布液を導出するための導出ポート６０と、が設けられている。

作動ロッド６８の下流部５０ｂ側の端部には弁体７０が一体に設けられている。弁体７０は、弁孔６４に対して導出ポート６０側から着脱して弁部を開閉する。すなわち、隔壁６２における弁孔６４の下流側開口端縁によって弁座６３が形成され、弁体７０のテーパ面がこれに着脱することにより弁部を開閉する。

リニアモータ４０は、流す電流の方向で推力の向きが決まり、流す電流の大きさで推力の大きさが決まるよう構成されている。このリニアモータ４０による推力が作動ロッド６８を介して弁体７０に伝達され、弁部の開度が調整される。すなわち、バルブ２０は、リニアモータ４０に供給される通電状態によってその弁開度が調整される。

エンコーダ４２は、リニアモータ４０の可動子の移動量を介して弁体７０の移動量を検出する。エンコーダ４２は、検出した移動量を出力部８６に渡す。計測部３８は、第１液通路３４内における塗布液の圧力を計測する。計測部３８は、計測した圧力を出力部８６に渡す。なお、計測部３８は、ダイ１８内の圧力を計測してもよい。

コントローラ８０は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ、入出力インターフェース、バックアップメモリ等を備える。コントローラ８０は、リニアモータ４０へ供給する電流を調整してその弁開度を制御する。コントローラ８０は、シート１２に、予め設定された塗布パターンが形成されるよう塗布液の吐出量を制御する。コントローラ８０の制御によりダイ１８からは塗布液が間欠的に吐出され、その結果、シート１２の表面に塗布領域２４と非塗布領域２６とを交互に有する所定の塗布パターンが形成される。

コントローラ８０は、取得部８２と、リニアモータ制御部８４と、出力部８６と、を備える。取得部８２は、ユーザによって入力される、バルブ２０の閉弁動作の開始から終了までに要する目標位置と目標時間（以下、「閉弁動作時間」と呼ぶ）を取得する。取得部８２は、バルブ２０の開弁動作の開始から終了までに要する目標時間や、バルブ２０が開弁している時間や、バルブ２０が閉弁している時間などを取得してもよい。

リニアモータ制御部８４は、リニアモータ４０に電流を供給し、その推力によりバルブ２０を開閉させる。特に、リニアモータ制御部８４は、取得部８２が取得した目標時間でバルブ２０が閉弁するようリニアモータ４０を制御する。すなわち、取得部８２が取得した目標位置と目標時間でバルブ２０が閉弁するようリニアモータ４０に供給する電流の大きさを調整する。

出力部８６は、計測部３８により計測される第１液通路３４内の圧力を視認できる態様で出力する。特に、出力部８６は、バルブ２０が閉じてから所定の期間までの第１液通路３４内の圧力を出力する。また、出力部８６は、第１液通路３４内の圧力を、バルブ２０の開閉状態を示す情報（例えば弁体７０の移動量）と対応付けて出力する。出力部８６は、ディスプレイなどの表示機器に出力する。なお、出力部８６は、プリンタなどの印刷機器に出力してもよい。

図２は、第１液通路３４内の圧力変動の一例を示すグラフである。図２は、出力部８６により出力される。図２において、横軸は時間を示す。左側の縦軸はバルブ２０の開閉度（弁体７０の移動量）を示し、０μｍのときにバルブ２０が閉じている状態を示す。グラフ９０が示すように、ここではバルブ２０は６ｍｓで２０００μｍ移動し、閉弁している。右側の縦軸は第１液通路３４内の圧力を示す。グラフ９２が示すように、ここでは、バルブ２０が閉じた直後に圧力が大きく変動している。

以上のように構成された塗布装置１００の動作を説明する。
図３は、塗布装置１００における調整処理の一例を示すフロー図である。取得部８２は、バルブ２０の閉弁動作時間を取得する（Ｓ１０）。リニアモータ制御部８４は、リニアモータ４０に電流を供給し、バルブ２０を開閉させる。特に、リニアモータ制御部８４は、取得部８２が取得した閉弁動作時間でバルブ２０を閉弁させる。計測部３８は、このときの第１液通路３４内の圧力を計測する（Ｓ１２）。出力部８６は、第１液通路３４内の圧力を表示機器に出力する（Ｓ１４）。ユーザは、この出力を参照することにより、閉弁後の圧力が所定の閾値より高いか否かを判定する（Ｓ１６）。すなわち、閉弁動作の速度が速すぎるために二度塗りが生じる可能性があるか否かを判定する。閾値より高い場合（Ｓ１６のＮ）、ユーザはより長い閉弁動作時間を入力し、処理はＳ１０に戻る。閾値以下の場合（Ｓ１６のＹ）、取得部８２が取得した閉弁動作時間を最適値として決定する。つまり、閉弁動作時間を少しずつ長くしながら、第１液通路３４の圧力が初めて閾値以下になったときの閉弁動作時間を最適な閉弁動作時間として決定する（Ｓ２０）。
塗布装置１００は、このようにして決定した閉弁動作時間で塗布作業を実施する。

本実施の形態に係る塗布装置１００によれば、バルブ２０が閉弁してから所定期間の第１液通路３４内の圧力が視認できる態様で出力される。これにより、ユーザは、二度塗りの発生を抑えるために閉弁動作時間を長くする必要が否かを判断できる。

本発明者は、二度塗り抑制効果を確認するために実験を行った。
図４（ａ）は閉弁後の圧力が閾値より高い場合の第１液通路３４内の圧力変動を示し、図４（ｂ）はそのときの塗布状態を示す。図５（ａ）は閉弁後の圧力がより低い場合の第１液通路３４内の圧力変動を示し、図５（ｂ）はそのときの塗布状態を示す。なお、本実験では、吐出時の第１液通路３４内の圧力を閾値とした。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、閉弁後の圧力が閾値より高い場合は、いわゆる二度塗りが生じている。一方、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、閉弁後の圧力が閾値以下の場合は、二度塗りは生じていない。また、塗り終わり部分の形状も図４（ａ）、（ｂ）に比べ、きれいな形状を有している。

（第２の実施の形態）
図６は、第２の実施の形態に係る塗布装置２００の構成を示す。塗布装置２００は、搬送装置１４と、タンク１６と、ダイ１８と、バルブ２０と、第１液通路３４と、第２液通路３６と、計測部３８と、リニアモータ４０と、エンコーダ４２と、ドライバ４４と、コントローラ１８０と、を備える。本実施の形態では、計測部３８は、出力部８６に加えて判定部１８８（後述）にも計測結果を渡す。同様にエンコーダ４２も、出力部８６に加えて判定部１８８にも検出結果を渡す。

コントローラ１８０は、取得部８２と、リニアモータ制御部８４と、出力部８６と、判定部１８８と、を備える。取得部８２は、ユーザにより入力された閉弁動作時間もしくは判定部１８８から渡される閉弁動作時間を取得する。

判定部１８８は、計測部３８が取得した第１液通路３４内の圧力が、所定の閾値以下であるか否かを判定する。特に、判定部１８８は、閉弁してから所定の期間までの圧力が閾値以下であるか否かを判断する。判定部１８８は、第１液通路３４内の圧力が閾値より高い場合、取得部８２が先に取得した閉弁動作時間よりも長い閉弁動作時間を新たな閉弁動作時間として取得部８２に渡す。例えば、判定部１８８は、先の閉弁動作時間に予め定められた時間（例えば１ｍｓ）をプラスした時間を新たな閉弁動作時間として取得部８２に渡す。

以上のように構成された塗布装置２００の動作を説明する。
図７は、塗布装置２００における調整処理の一例を示すフロー図である。取得部８２は、バルブ２０の閉弁動作時間を取得する（Ｓ２０）。リニアモータ制御部８４は、リニアモータ４０に電流を供給し、バルブ２０を開閉させる。特に、リニアモータ制御部８４は、取得部８２が取得した閉弁動作時間でバルブ２０を閉弁させる。計測部３８は、このときの第１液通路３４内の圧力を計測する（Ｓ２２）。判定部１８８は、第１液通路３４内の圧力が、所定の閾値以下であるか否かを判定する（Ｓ２４）。閾値より高い場合（Ｓ２４のＮ）、判定部１８８は、先の閉弁動作時間より長い閉弁動作時間を取得部８２に渡し、処理はＳ２０に戻される。閾値以下の場合（Ｓ２４のＹ）、取得部８２が取得した目標時間を最適値として設定する（Ｓ２６）。

本実施の形態に係る塗布装置２００によれば、第１の実施の形態に係る塗布装置１００によって奏される作用効果と同様の作用効果が奏される。加えて、本実施の形態に係る塗布装置２００によれば、閉弁動作時間が自動で調整されるため、ユーザの負担が軽減される。

以上、実施の形態に係る塗布装置の構成と動作ついて説明した。これらの実施の形態は例示であり、各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

実施の形態では、取得部８２がバルブ２０の開閉動作の開始から終了までに要する目標時間を取得する場合について説明したが、これに限られない。例えば、取得部８２はバルブ２０の開閉動作の速度を取得し、リニアモータ制御部８４は開閉動作の速度をリニアモータ４０に与え、リニアモータ４０は与えられた速度で開閉するよう構成されてもよい。

１０ 塗布装置、 １２ シート、 １４ 搬送装置、 １６ タンク、 １８ ダイ、 ２０ バルブ、 ２２ メインローラ、 ２４ 塗布領域、 ２６ 非塗布領域、 ３４ 第１液通路、 ３６ 第２液通路、 ３８ 計測部、 ５０ ボディ、 ５０ａ 上流部、 ５０ｂ 下流部、 ５８ 導入ポート、 ６０ 導出ポート、 ６２ 隔壁、 ６３ 弁座、 ６４ 弁孔、 ６８ 作動ロッド、 ７０ 弁体、 ８０ コントローラ、 ８２ 取得部、 ８４ リニアモータ制御部、 ８６ 出力部、 ２１０ 塗布装置。

Claims (4)

1. 所定方向に走行する基材に対して塗布液を間欠的に塗布する塗布装置であって、
   塗布液を貯留する塗布液源と、
   前記塗布液源から供給される塗布液を基材に対して吐出する吐出部と、
   前記吐出部と前記塗布液源との間に設けられるバルブと、
   前記バルブを開閉させるリニアモータと、
   前記バルブの閉弁動作の開始から終了までの時間に関する情報を取得する取得部と、
   取得した時間で前記バルブが閉じるよう前記リニアモータを駆動させるリニアモータ制御部と、
   前記吐出部内の圧力を計測する計測部と、
   前記バルブが閉じてから所定の期間までの前記吐出部内の圧力が、閾値以下であるか否かを判定する判定部と、を備え、
   前記リニアモータ制御部は、第１の時間で前記バルブが閉じるよう前記リニアモータを駆動させ、
   前記判定部は、前記第１の時間で前記バルブが閉じてから所定の期間までの前記吐出部内の圧力が前記閾値以下であるか否かを判定し、
   前記判定部による判定の結果、前記吐出部内の圧力が前記閾値より高い場合、前記リニアモータ制御部は、前記第１の時間より長い第２の時間で前記バルブが閉じるよう前記リニアモータを駆動させることを特徴とする塗布装置。
2. 前記閾値は、塗布液が吐出されているときの前記吐出部内の圧力と略等しいことを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
3. 前記バルブが閉じてから所定の期間までの前記吐出部内の圧力を視認できる態様で出力する出力部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の塗布装置。
4. 前記吐出部内の圧力を視認できる態様で出力する出力部を備え、
   前記出力部は、吐出部内の圧力を、前記バルブの開閉状態を示す情報と対応付けて出力することを特徴とする請求項１または２に記載の塗布装置。