KR101671055B1 - 간헐 도공 장치 및 도막 형성 시스템 - Google Patents

간헐 도공 장치 및 도막 형성 시스템 Download PDF

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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

전환 수단으로부터 노즐로 전달되는 진동을 저감할 수 있는 간헐 도공 장치를 제공한다.
도공 노즐(11)은, 도공액을 기재(5)에 토출한다. 공급 배관(30)은 도공 노즐(11)에 접속되며, 도공액이 도공 노즐(11)을 향해 흐른다. 전환 수단(32)은 공급 배관(30)의 개폐를 반복해서 전환함으로써, 도공액을 도공 노즐(11)로부터 간헐적으로 토출시킨다. 노즐 베이스(50)는 도공 노즐(11)이 올려놓아진다. 전환 수단 베이스(60)는 노즐 베이스(50)와 별체이며, 전환 수단(32)이 올려놓아진다.

Description

간헐 도공 장치 및 도막 형성 시스템{INTERMITTENT COATING APPARATUS AND COATING FILM FORMING SYSTEM}
이 발명은, 노즐로부터 기재를 향해 도공(塗工)액을 간헐적으로 도공하는 간헐 도공 장치 및 그 간헐 도공 장치를 가지는 도막 형성 시스템에 관한 것이다.
종래부터, 리튬 이온 전지 등의 화학 전지의 제조에 있어서는, 기재로서의 금속박 상에 노즐로부터 비교적 고점도의 전극 재료의 도공액을 토출하여 도공막을 형성하는 도공 장치가 사용되고 있다. 이러한 도공 장치에는, 전극 재료를 단속적으로 도공하여 도공 영역과 비도공 영역을 교호로 형성하는 간헐 도공을 행하는 것이 있다(예를 들면, 특허 문헌 1).
특허 문헌 1에 개시된 간헐 도공을 행하는 장치에 있어서는, 미소한 슬릿형상의 토출구를 가지는 슬롯 다이로부터 도공액을 단속적으로 토출한다. 이 장치에서는, 도액 저장 수단으로부터 슬롯 다이에 연결되는 송액 경로로부터 분기하여 릴리프 경로가 설치되어 있으며, 삼방 밸브에 의해 경로를 반복해서 전환함으로써 간헐 도공이 행해진다. 비도공 시에 릴리프 경로에 흘러든 도공액은 도액 저장 수단으로 환류된다.
또 본 발명에 관련된 기술로서 특허 문헌 2가 개시되어 있다.
일본국 특허공개 2012-30193호 공보 일본국 특허공개 2011-83719호 공보
간헐 도공을 행할 때에는, 슬롯 다이의 토출구와 기재의 간격을 정밀도 있게 유지하는 것이 중요해진다. 토출구가 기재에 대해 변동되면, 원하는 형상으로 정밀도 있게 도공 영역을 형성할 수 없기 때문이다.
그런데 간헐 도공은 예를 들면 삼방 밸브에 의해 경로를 반복해서 전환함으로써 행해지므로, 경로의 전환은 기계적인 동작(배관의 개폐)을 수반하므로, 상기 전환에 따라 삼방 밸브에는 진동이 발생한다. 그리고, 이 진동이 토출구로 전달되면, 토출구와 기재의 간격에 변동이 생길 수 있다. 이것은 상기 서술한 대로 바람직하지 않다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 전환 수단으로부터 노즐로 전달되는 진동을 저감할 수 있는 간헐 도공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1의 발명은, 노즐로부터 기재를 향해 도공액을 간헐적으로 도공하는 간헐 도공 장치로서, 노즐과, 상기 노즐에 접속되며, 도공액이 상기 노즐을 향해 흐르는 공급 배관과, 상기 공급 배관의 개폐를 반복해서 전환함으로써, 상기 노즐로부터 상기 기재를 향해 상기 도공액을 간헐적으로 토출시키는 전환 수단과, 상기 노즐이 올려놓아지는 노즐 베이스와, 상기 노즐 베이스와 별체이며, 상기 전환 수단이 올려놓아지는 전환 수단 베이스를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 2의 발명은, 청구항 1의 발명에 관련된 도공 장치에 있어서, 상기 노즐 베이스를 이동시켜 상기 노즐의 상기 기재에 대한 위치를 조정하는 노즐 이동 수단과, 상기 노즐 이동 수단에 의한 상기 노즐 베이스의 이동 방향과 동일한 방향으로 상기 전환 수단을 이동시키는 전환 이동 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 3의 발명은, 청구항 2에 기재된 간헐 도공 장치에 있어서, 상기 노즐 이동 수단은 상기 노즐 베이스를 수평 방향으로 이동시키고, 상기 전환 이동 수단은, 임의의 수평 방향으로 상기 전환 수단을 자유롭게 이동 가능하며, 상기 노즐의 이동이 상기 공급 배관을 통하여 전달됨으로써, 상기 이동 방향과 동일한 방향으로 상기 전환 수단을 이동시키는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 4의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 간헐 도공 장치에 있어서, 상기 전환 수단 베이스에 설치되며, 상기 전환 수단으로부터 상기 노즐로의 진동 전달을 억제하는 진동 억제 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 5의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 간헐 도공 장치와, 상기 간헐 도공 장치에 의해 상기 도공액이 도포된 상기 기재에 대해 가열 처리를 행하여 상기 도공액을 건조시키는 건조 수단과, 상기 기재를 상기 간헐 도공 장치 및 상기 건조 수단으로 순서대로 반송하는 반송 수단을 구비한다.
간헐 도공 장치에 있어서는, 노즐과 전환 수단 사이의 공급 배관이 짧게 설정된다. 이것은, 전환 수단에 의한 공급 배관의 개폐의 전환을, 노즐에서의 간헐적인 토출(즉, 토출/정지)에 신속하게 반영시키기 위해서이다. 그리고 서로 근거리에 배치되는 부재는 통상은 동일체의 베이스형상으로 올려놓아진다.
한편으로 청구항 1, 5의 발명에 의하면, 이와 같이 근거리에 배치되는 노즐과 전환 수단이 별체의 노즐 베이스와 전환 수단 베이스에 각각 올려놓아진다. 전환 수단에 의한 공급 배관의 개폐의 전환은 기계적 변화를 수반하여 진동이 발생하므로, 이 진동이 베이스를 통하여 노즐에 전달되기 어렵다. 노즐의 진동은 간헐 도공의 정밀도를 악화시키므로, 이러한 간헐 도공의 정밀도 악화를 억제할 수 있다.
청구항 2의 발명에서는 노즐과 전환 수단의 위치 관계가 변화되기 어렵기 때문에, 공급 배관에 발생하는 응력을 저감할 수 있다. 특히, 간헐 도공 장치에 있어서는 노즐과 전환 수단 사이의 거리가 짧다. 따라서 만일 전환 수단의 위치가 고정되어 있으면, 노즐의 이동에 수반하여 비교적 큰 공급 배관에 응력이 발생한다. 따라서, 응력을 저감할 수 있는 청구항 2의 발명은 간헐 도공 장치에 있어서 특히 적합해지는 것이다.
한편으로 청구항 2의 발명에서는, 전환 수단이 이동한다. 따라서 전환 수단의 상류측(노즐과는 반대측)의 부재, 예를 들면 도공액을 저류하는 저류 수단과, 전환 수단 사이의 상대 위치가 변화될 수 있다. 그런데 간헐 도공의 정밀도 향상이라는 관점에서, 전환 수단의 상류측의 배관 길이를 짧게 설정할 필요성은 낮다. 따라서 상기 배관 길이를 길게 설정할 수 있다. 이와 같이 배관 길이를 길게 설정하면, 전환 수단의 이동에 수반하는 배관의 응력은 작아, 문제가 되기 어렵다.
청구항 3의 발명에 의하면, 전환 이동 수단이 임의의 수평 방향으로 전환 수단을 자유롭게 이동 가능함으로써, 노즐 이동 수단에 대해 전환 이동 수단의 위치 맞춤을 불필요하게 할 수 있다.
또 노즐의 위치가 고정되고 간헐 도공이 행해졌을 때에, 전환 수단은, 자신의 전환 동작에 기인하여 수평 방향으로 이동할 수 있으므로, 전환 수단 베이스를 통한 노즐로의 진동이 전달되기 어렵다.
청구항 4의 발명에 의하면, 진동의 전달을 더 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관련된 간헐 도공 장치를 장착한 도막 형성 시스템의 전체 구성을 나타내는 도이다.
도 2는 본 발명에 관련된 간헐 도공 장치의 개략 구성을 나타내는 도이다.
도 3은 본 발명에 관련된 간헐 도공 장치의 일부의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 관련된 간헐 도공 장치의 일부의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명에 관련된 간헐 도공 장치의 일부의 개략 구성을 나타내는 도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시의 형태에 대해서 상세하게 설명한다.
＜도막 형성 시스템의 전체 구성＞
도 1은, 본 발명에 관련된 간헐 도공 장치를 장착한 도막 형성 시스템(1)의 전체 구성을 나타내는 도이다. 또한, 도 1 및 이후의 각 도에 있어서는, 이해의 용이를 위해, 필요에 따라 각 부의 치수나 수를 과장 또는 간략화해서 그리고 있다.
이 도막 형성 시스템(1)은, 기재로서의 금속박 상에 전극 재료인 활물질의 도공액을 도공하고, 그 도공액의 건조 처리를 행하여 리튬 이온 2차 전지의 전극 제조를 행하는 장치이다. 도막 형성 시스템(1)은, 간헐 도공 장치(10), 건조부(70) 및 반송 기구(80)를 구비한다. 또, 도막 형성 시스템(1)은, 시스템 전체를 관리하는 제어부(90)를 구비한다.
기재(5)는, 리튬 이온 2차 전지의 집전체로서 기능하는 금속박이다. 도막 형성 시스템(1)에서 리튬 이온 2차 전지의 양극을 제조하는 경우에는, 기재(5)로서 예를 들면 알루미늄박(Al)을 이용할 수 있다. 또, 도막 형성 시스템(1)에서 음극을 제조하는 경우에는, 기재(5)로서 예를 들면 구리박(Cu)을 이용할 수 있다. 기재(5)는 장척의 시트형상의 금속박이며, 그 폭 및 두께에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 폭 600mm~700mm, 두께 10μm~20μm로 할 수 있다.
장척의 기재(5)는, 권출 롤러(81)로부터 송출되어 권취 롤러(82)에 의해 권취됨으로써, 간헐 도공 장치(10), 건조부(70)의 순서로 반송된다. 반송 기구(80)는, 이들 권출 롤러(81) 및 권취 롤러(82)와 복수의 보조 롤러(83)를 구비하여 구성된다. 또한, 보조 롤러(83)의 개수 및 배치 위치에 대해서는, 도 1의 예에 한정되는 것이 아니며, 필요에 따라 적절하게 증감시킬 수 있다.
건조부(70)는, 간헐 도공 장치(10)에서 기재(5) 상에 형성된 도공액의 도막의 건조 처리를 행한다. 건조부(70)는, 반송 기구(80)에 의해 반송되는 기재(5)를 가열함으로써, 도공액으로부터 용제를 증발시켜 건조 처리를 행한다. 건조부(70)는, 예를 들면, 도공액의 도막을 완만하게 승온시키는 예열부, 도막을 소정 온도에까지 승온시켜 주된 가열을 행하는 메인 건조부, 도막을 보다 고온으로 가열시켜 막 중의 변형이나 잔류 응력을 제거하는 어닐부, 가열된 도막을 냉각하는 냉각 부 등을 구비하고 있어도 된다.
＜도공 장치＞
도 2는, 본 발명에 관련된 간헐 도공 장치(10)의 개략 구성을 나타내는 도이다. 간헐 도공 장치(10)는, 주된 요소로서 도공 노즐(11), 저류 탱크(20), 공급 배관(30, 37) 및 순환 배관(40)을 구비한다. 저류 탱크(20)는, 리튬 이온 2차 전지의 전극 재료인 활물질의 용액을 도공액으로서 저류한다. 도막 형성 시스템(1)에서 양극을 제조하는 경우에는, 양극 재료의 도공액으로서, 예를 들면 양극 활물질인 코발트산 리튬(LiCoO2), 도전조제인 카본(C), 결착제인 폴리불화비닐리덴(PVDF), 용제인 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)의 혼합액을 저류한다. 코발트산 리튬 대신에, 양극 활물질로서 니켈산 리튬(LiNiO2), 망간산 리튬(LiMn2O4), 인산철리튬(LiFePO4) 등을 이용할 수도 있다.
한편, 도막 형성 시스템(1)에서 음극을 제조하는 경우에는, 음극 재료의 도공액으로서, 예를 들면 음극 활물질인 흑연(그래파이트), 결착제인 PVDF, 용제인 NMP의 혼합액을 저류 탱크(20)에 저류한다. 흑연 대신에, 음극 활물질로서 하드 카본, 티탄산 리튬(Li4Ti5O12), 실리콘 합금, 주석 합금 등을 이용할 수도 있다. 또, 양극 재료 및 음극 재료의 쌍방에 있어서, 결착제로서 PVDF 대신에 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 등을 사용할 수 있으며, 용제로서 NMP 대신에 물(H2O) 등을 사용할 수 있다. 또한, 결착제로서 SBR, 용제로서 물을 이용하는 경우에는, 증점제로서 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)를 병용할 수도 있다. 이들 양극 재료 및 음극 재료의 도공액은 고체(미립자)가 분산된 슬러리이며 그 점도는 모두 1Pa·s(파스칼초) 이상이며, 일반적으로 틱소트로피성을 가진다.
저류 탱크(20)에는, 교반기 및 에어 가압 유닛 등이 부설되어 있어도 된다. 교반기는, 저류 탱크(20)에 저류되어 있는 도공액을 교반하여 농도 분포를 균일하게 한다. 에어 가압 유닛은, 고압의 공기를 저류 탱크(20) 내의 기상 부분에 송입하여 저류되어 있는 도공액의 액면을 가압한다.
저류 탱크(20)와 도공 노즐(11)은 공급 배관(30, 37)에 의해 연통 접속되어 있다. 공급 배관(37)은, 저류 탱크(20)에 저류되어 있는 도공액을 공급 밸브(32)를 향해 공급한다. 공급 배관(30)은, 공급 밸브(32)로부터의 도공액을 도공 노즐(11)을 향해 공급한다. 공급 배관(30, 37)으로서는, 스테인레스관 또는 수지관(플렉서블 배관을 포함한다, 이하 동일)을 이용할 수 있다. 공급 배관(37)의 경로 도중에는 펌프(31)가 끼워지고, 공급 배관(30)의 경로 도중에는 필터(33) 및 시린지(36)가 끼워져 있다. 또, 공급 배관(37)의 경로 도중부터 분기하여 순환 배관(40)이 설치되어 있다. 순환 배관(40)의 기단측은, 펌프(31)보다 하류측(도공 노즐(11)에 가까운 측)의 위치에서 공급 배관(37)에 접속되며, 선단측은 저류 탱크(20)에 접속되어 있다.
펌프(31)는, 순환 배관(40)의 접속 부위보다 상류측(저류 탱크(20)에 가까운 측)에 설치되어 있으며, 제어부(90)에 의해 제어되어, 저류 탱크(20)에 저류되어 있는 전극 재료의 도공액을 공급 배관(37)에 압송한다. 공급 밸브(32)는, 제어부(90)에 의해 제어되어, 공급 배관(30)의 유로를 반복해서 개폐한다. 이것에 의해, 도공 노즐(11)로의 도공액의 공급/정지가 반복해서 전환된다. 필터(33)는, 공급 밸브(32)와, 공급 배관(30)의 경로에 있어서의 순환 배관(40)과의 접속 부위 사이에 끼워져, 공급 배관(30)의 도공 노즐(11)을 향해 흐르는 도공액으로부터 이물을 제거한다. 시린지(36)는 공급 밸브(32)와 도공 노즐(11) 사이에 설치되어 있다. 시린지(36)는, 제어부(90)에 의해 제어되어, 공급 밸브(32)를 폐지할 때에 공급 배관(30)으로부터 도공액을 흡입한다. 이것에 의해, 도공 노즐(11)로부터의 도공액의 토출을 신속하게 정지시킬 수 있다.
도공 노즐(11)은, 기재(5)의 폭방향을 따라 슬릿형상의 토출구(11a)를 설치한 슬릿 노즐이다. 도공 노즐(11)은, 공급 배관(37, 30)을 경유하여 송급된 도공액을 백업 롤러(12)에 가압 지지된 상태로 주행하는 기재(5)의 표면에 토출구(11a)로부터 도공한다. 도공 노즐(11)에는, 백업 롤러(12)와 토출구(11a)의 간격을 조정하는 노즐용 이동 기구(51) 및 자세를 규정하는 자세 조정 기구(도시 생략)가 설치되어 있다.
공급 배관(37)의 경로 도중부터 분기하여 설치된 순환 배관(40)의 선단측은 저류 탱크(20)에 접속되어 있다. 공급 배관(30, 37)과 마찬가지로, 순환 배관(40)으로서도 스테인레스관 또는 수지관을 이용할 수 있다. 순환 배관(40)은, 저류 탱크(20)로부터 송출되어, 공급 배관(30)으로부터 흘러든 도공액을 저류 탱크(20)에 환류시킨다. 순환 배관(40)에는, 순환 밸브(41) 및 필터(43)가 끼워져 있다. 순환 밸브(41)는, 제어부(90)에 의해 제어되어, 순환 배관(40)의 유로를 개폐한다. 필터(43)는, 순환 밸브(41)와 저류 탱크(20) 사이에 설치되어 있어, 순환 배관(40)의 저류 탱크(20)를 향해 흐르는 도공액으로부터 이물을 제거한다.
순환 밸브(41)를 폐지하면서 공급 밸브(32)를 개방하면, 저류 탱크(20)로부터 송출된 도공액은 공급 배관(37, 30)의 전체에 걸쳐 흘러, 도공 노즐(11)로 공급된다.
한편, 공급 밸브(32)를 폐지하면서 순환 밸브(41)를 개방하면, 저류 탱크(20)로부터 송출된 도공액은 공급 배관(37)의 도중까지 흘러 순환 배관(40)에 유입되고, 다시 저류 탱크(20)로 환류된다. 즉, 공급 밸브(32)는, 저류 수단으로부터 송입되는 도공액의, 공급 배관(30)을 통한 도공 노즐(11)로의 송출/정지를 반복해서 전환함으로써, 도공액을 도공 노즐(11)로부터 간헐적으로 토출시키는 전환 수단으로서 기능한다.
또 공급 밸브(32)의 폐지에 수반하여, 시린지(36)가 공급 배관(30)으로부터 도공액을 빼낸다. 이것에 의해, 토출구(11a)의 도공액이 공급 밸브(32)측에 흡인되어, 도공액이 떨어지는 것을 억제한다.
공급 밸브(32) 및 순환 밸브(41)의 개폐의 타이밍은 제어부(90)에 의해 적절하게 제어되어, 이 개폐를 반복해서 전환함으로써, 기재(5)의 소정 위치에 소정 폭으로 도공액이 간헐적으로 도포된다.
또, 도 2의 예시에서는, 압력계(35)가 부설되어 있다. 압력계(35)는 예를 들면, 순환 배관(40)과의 접속 부위와 펌프(31) 사이의 위치에서 공급 배관(37)에 설치된다. 압력계(35)가 계측하는 측정값은 제어부(90)에 출력된다. 제어부(90)는 예를 들면 상기 압력이 원하는 값이 되도록 펌프(31)의 구동 속도(회전 속도)를 제어할 수 있다.
그런데 간헐 도공 장치에 있어서는, 상기 서술한 대로, 공급 배관(30)의 기단에 설치되는 공급 밸브(32)를 개폐 제어함으로써, 공급 배관(30)의 선단에 설치되는 도공 노즐(11)로부터의 간헐 도공을 제어한다. 또, 공급 밸브(32)가 닫힐 때에는, 시린지(36)가 공급 배관(30)으로부터 도공액을 흡입함으로써, 도공 노즐(11)로부터의 토출을 신속하게 정지시킨다.
따라서 공급 배관(30)의 배관 길이가 간헐 도공의 응답성에 영향을 준다. 여기서 말하는 응답성이란, 공급 밸브(32)의 개/폐로부터 도공액의 도공 노즐(11)로부터의 토출/정지까지의 시간적인 응답성을 말한다. 이 응답성은 배관 길이가 길수록 낮아진다. 보다 상세하게 그 이유에 대해서 설명하면, 공급 배관(30)을 흐르는 도공액에는 미소 기포가 포함되어 있으며, 이 미소 기포는 쿠션의 역할을 하게 되어, 도공 노즐(11)로부터 떨어지는 도공액을 흡입하기 어렵게 한다. 그리고 배관 길이가 길수록 미소 기포가 많이 포함되므로, 보다 도공액을 흡입하기 어려워지는 것이다. 따라서, 공급 밸브(32)가 폐지될 때에 시린지(36)가 도공액을 흡입했다고 해도, 배관 길이가 긴 경우에는 도공 노즐(11)로부터 도공액이 떨어질 가능성이 있는 것이다. 이것에 의해, 응답성이 열화된다.
또, 공급 배관(30)의 기단에 설치되는 공급 밸브(32)의 개폐에 수반하는 도공액의 압력 변화가, 공급 배관(30)의 선단에 설치되는 도공 노즐(11)까지 전달되는데 시간이 걸리는 것도 응답성 열화의 요인으로서 고찰할 수 있다. 이 관점에서도 공급 배관(30)이 길수록 응답성이 열화된다.
그리고, 간헐 도공 장치에서는, 도공 노즐(11)로부터의 도공액의 토출/정지의 타이밍이 도막의 형성 위치 및 형상에 영향을 주므로, 응답성이 높은 것이 바람직하다. 따라서, 간헐 도공 장치에 있어서는, 공급 밸브(32)와 도공 노즐(11) 사이의 거리는 짧게 설정된다.
이상과 같이, 간헐 도공 장치에서는 공급 밸브(32)와 도공 노즐(11) 사이의 거리가 짧게 설정되므로, 통상은, 공급 밸브(32)와 도공 노즐(11)은 동일한 베이스에 올려놓아진다.
도 3은 간헐 도공 장치의 일부의 일례를 나타내는 모식적인 사시도이다. 도 3에서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위해, 저류 탱크(20), 펌프(31), 필터(33, 43), 압력계(35), 시린지(36) 및 이동 기구(51, 61)를 생략하고 있다.
본 실시의 형태에서는 상기 서술한 사정에도 불구하고, 도 3에 나타내는 바와 같이, 공급 밸브(32)와 도공 노즐(11)이 별체의 밸브 베이스(60)와 노즐 베이스(50)에 각각 올려놓아져 있다. 노즐 베이스(50)와 밸브 베이스(60)는 서로 이격하고 있다.
그런데 공급 밸브(32)의 개폐는 기계적인 동작을 수반하므로, 공급 밸브(32)는 반복 개폐 동작에 기인하여 진동을 발생시킨다. 이 개폐의 전환은 예를 들면 1초 간에 수회 이상 행해지므로, 수 Hz 이상의 진동이 발생한다.
그런데 본 실시의 형태에서는, 공급 밸브(32)가 올려놓아지는 밸브 베이스(60)는, 도공 노즐(11)이 올려놓아지는 노즐 베이스(50)와는 별체이다. 따라서, 공급 밸브(32)와 도공 노즐(11)이 동일한 베이스에 올려놓아지는 구조에 비해, 공급 밸브(32)로부터 베이스를 통하여 도공 노즐(11)로 전달되는 진동을 억제할 수 있다.
만일 도공 노즐(11)이 진동하면, 도공막(도막이라고도 한다)의 형상에 대한 정밀도를 저하시키므로, 본 실시의 형태에서는 도공 노즐(11)의 진동을 억제할 수 있으므로, 상기 정밀도의 저하를 억제할 수 있다. 바꾸어 말하면, 도공막의 형상의 정밀도를 향상시키기 위해, 공급 밸브(32)로서 진동되기 어려운 밸브를 채용할 필요성을 저하시킬 수 있어, 보다 염가의 밸브를 채용할 수 있다.
또한 순환 밸브(41)는 상기 서술한 바와 같이 공급 밸브(32)가 개방될 때에 폐지하고, 공급 밸브(32)가 폐지될 때에 개방되므로, 순환 밸브(41)도 공급 밸브(32)와 동일한 진동을 발생시킨다. 따라서 도 3에 나타내는 바와 같이, 순환 밸브(41)도 노즐 베이스(50)와는 별체의 베이스에 올려놓아지는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 공급 밸브(32) 및 순환 밸브(41)로부터의 진동이 도공 노즐(11)로 전달되는 것을 억제할 수 있다. 도 3의 예시에서는, 공급 밸브(32)와 순환 밸브(41)가 동일한 밸브 베이스(60)에 올려놓아져 있다.
또 노즐 베이스(50) 및 밸브 베이스(60)는 공통의 기대에 부착되어도 상관없고, 각각 별체의 기대에 부착되어도 상관없다. 전자여도, 노즐 베이스(50)와 기대는 별체이며, 밸브 베이스(60)와 기대가 별체이므로, 이들이 일체인 경우에 비하면, 공급 밸브(32), 혹은 순환 밸브(41)로부터 도공 노즐(11)로 전해지는 진동을 더 억제할 수 있다.
또 시린지(36)는 노즐 베이스(50) 및 밸브 베이스(60) 중 어느 쪽에 설치되어도 상관없다. 응답성이라는 관점에서는, 시린지(36)는 도공 노즐(11)의 가까이에 설치되는 것이 바람직하기 때문에, 노즐 베이스(50)에 설치되는 것이 바람직하다. 한편, 시린지(36)에 의한 도공액의 흡입도 기계적인 동작을 수반하므로, 진동 억제라는 관점에서는, 시린지(36)는 밸브 베이스(60)에 설치되어도 된다.
＜이동 기구＞
상기 서술한 대로, 도공 노즐(11)에는, 백업 롤러(12)에 대한 위치 조정을 행하기 위한 노즐용 이동 기구(51)가 설치된다(도 2 참조). 노즐용 이동 기구(51)으로서는, 예를 들면 2축 이동 가능하며 능동적으로 제어되는 공지의 이동 기구를 채용할 수 있다. 노즐용 이동 기구(51)는 노즐 베이스(50)에 부착되어, 노즐 베이스(50)를 이동시킨다. 이것에 의해, 노즐 베이스(50)에 대해 위치 고정된 도공 노즐(11)도 이동하게 된다. 예를 들면 도공 노즐(11)을 백업 롤러(12)로부터 멀어지게 함으로써, 이들 사이의 공간을 넓혀, 도공 노즐(11)의 메인터넌스를 행한다.
간헐 도공 장치에 있어서 응답성을 향상시키기 위해서는, 공급 밸브(32)와 도공 노즐 사이의 거리를 짧게 설정할 필요가 있다. 즉, 공급 배관(30)의 배관 길이는 짧게 설정된다. 그러나, 공급 밸브(32)의 위치가 고정된 상태로 도공 노즐(11)을 유연하게 이동 가능하게 하기 위해서는, 공급 배관(30)으로서 플렉서블 배관을 생각할 수 있지만, 배관 길이가 짧은 플렉서블 배관은 일반적으로 가요성이 낮다. 그 때문에, 공급 배관(30)으로서 채용 가능한 배관의 종류를 좁히게 되어 비용 증가를 초래한다.
도 4는, 간헐 도공 장치의 일부의 일례를 나타내는 사시도이다. 도 4에서는, 도 3과 마찬가지로 도면을 보기 쉽게 하기 위해, 적절히 각 구성을 생략하고 있다. 본 실시의 형태에서는, 도 1, 4에 예시하는 바와 같이, 공급 밸브(32)를 이동시키기 위한 밸브용 이동 기구(61)가 설치되는 것이 바람직하다. 밸브용 이동 기구(61)는 예를 들면 밸브 베이스(60)에 부착되고, 밸브 베이스(60)를 이동 가능하게 한다. 이것에 의해, 밸브 베이스(60)에 대해 위치 고정된 공급 밸브(32)도 이동 가능하게 된다.
또 밸브용 이동 기구(61)는, 노즐용 이동 기구(51)의 이동 방향과 동일한 방향으로 공급 밸브(32)를 이동시킨다. 바꾸어 말하면, 밸브용 이동 기구(61)는, 도공 노즐(11)의 이동에 추종하여 공급 밸브(32)를 이동시킨다. 이것에 의해, 도공 노즐(11)과 공급 밸브(32)의 상대 위치의 변동을 억제하면서, 도공 노즐(11)을 이동시킬 수 있다. 따라서 도공 노즐(11)의 이동에 수반하여 발생하는 공급 배관(30)의 굽힘 응력을 억제할 수 있다.
따라서, 공급 배관(30)으로서 예를 들면 형상이 고정된 배관(예를 들면 스테인레스강의 배관)을 채용할 수 있다. 또 플렉서블 배관이어도, 배관 길이가 짧고 비교적 굽히기 어려운 것을 채용할 수 있다. 즉 채용 가능한 배관의 종류를 증대시킬 수 있다.
또한 예를 들면 도 4의 예시에서는, 공급 배관(30)이 대략 직각으로 굽어져 있다. 본 간헐 도공 장치에서는 도공 노즐(11)과 공급 밸브(32) 사이의 거리가 짧기 때문에, 공급 배관(30)은 매우 작은 곡율 반경으로 굽힐 필요가 있다. 이와 같이 작은 곡율 반경으로 플렉서블 배관을 굽히는 것은, 일반적으로 유통되는 플렉서블 배관에서는 어렵다. 따라서 이 경우는, 예를 들면 스테인레스강 등, 형상이 고정된 배관으로서, 미리 굽힌 형상으로 제조되는 배관을 채용하는 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 밸브용 이동 기구(61)를 이용함으로써, 공급 배관(30)으로서 그 형상이 고정된 배관을 채용할 수 있어, 이것에 의해, 플렉서블 배관을 채용하는 경우에 비해, 공급 밸브(32)와 도공 노즐(11)의 설치 자유도를 높일 수 있다.
또 본 실시의 형태에서는 공급 밸브(32)가 이동하므로, 공급 배관(30)의 상류측의 요소(예를 들면 저류 탱크(20) 혹은 펌프(31) 등)와, 공급 밸브(32)의 위치 관계가 변동된다. 따라서 상기 요소와 공급 밸브(32) 사이의 배관에 있어서 플렉서블 배관을 채용하는 것이 바람직하다. 그런데, 공급 밸브(32)보다 상류측에서는, 간헐 도공에 있어서의 응답성을 향상시킨다는 관점에서, 배관의 길이를 제한할 필요성은 작다. 따라서, 공급 밸브(32)보다 상류측에서 채용하는 플렉서블 배관의 길이를 충분히 길게 설정할 수 있다. 이와 같이 초기 상태의 배관 길이를 길게 설정할 수 있으므로, 공급 밸브(32)가 이동해도 상기 플렉서블 배관에 발생하는 굽힘 응력은 작다. 따라서, 이 요소의 위치를 고정해도 문제는 생기지 않는다.
＜밸브용 이동 기구의 구체예＞
밸브용 이동 기구(61)는 노즐용 이동 기구(51)의 이동에 추종하는 추종 기능을 하는 임의의 이동 기구를 채용하면 된다. 예를 들면 노즐용 이동 기구(51) 및 밸브용 이동 기구(61)가 제어부(90)에 의해 제어되는 공지의 이동 기구인 경우에는, 밸브용 이동 기구(61)의 추종 기능은 제어부(90)에 의해 실현되어도 된다. 혹은, 노즐용 이동 기구(51) 및 밸브용 이동 기구(61)가 기계적으로 연동함으로써, 밸브용 이동 기구(61)가 실현되어도 된다.
단, 노즐용 이동 기구(51)는 수평 방향으로 노즐 베이스(50)를 이동시키고, 밸브용 이동 기구(61)는 임의의 수평 방향으로 공급 밸브(32)를 자유롭게 이동 가능하다는 것이 바람직하다. 이러한 밸브용 이동 기구(51)에 의하면, 도공 노즐(11)의 이동이 공급 배관(30)을 통하여 공급 밸브(32)에 전달됨으로써, 공급 밸브(32)는 도공 노즐(11)의 이동 방향과 동일한 방향으로 이동하게 된다.
밸브용 이동 기구(61)로서는, 롤러 구조를 채용할 수 있다. 이와 같은 롤러 구조는 소정의 전동체(예를 들면 구체 등)를 가지며, 이 전동체가 밸브 베이스(60)와 기대(63) 사이에 설치된다. 또 이 전동체는 밸브 베이스(60)에 대해 회전 가능하게 고정되며, 이 전동체가 구름으로써, 밸브 베이스(60)가 기대(63)에 대해 임의의 수평 방향으로 자유롭게 이동 가능하게 된다. 또한 전동체는 기대(63)에 대해 회전 가능하게 고정되어 있어도 된다.
이러한 밸브용 이동 기구(61)를 채용하면, 간헐 도공을 행할 때에, 공급 밸브(32)는 자신의 개폐 동작에 수반하여 수평 방향으로 자유롭게 이동한다. 따라서 공급 밸브(32)의 개폐에 수반하는 진동 에너지가 공급 밸브(32)의 수평 운동으로서 소비되므로, 공급 배관(30)측으로 전달되는 진동도 억제된다. 그런데, 공급 배관(30)을 통한 진동 전달 억제라는 관점에서는 플렉서블 배관을 채용해도 되므로, 여기에서는 상기 서술한 바와 같이 공급 배관(30)으로 전해지는 진동이 억제되므로, 보다 강성이 높은, 예를 들면 스테인레스 등에 의해 형성되는 배관을 채용해도 상관없다.
또 공급 밸브(32)가 수평 방향으로 자유롭게 이동하므로, 공급 밸브(32)가 고정된 경우에 비해, 공급 밸브(32)로부터 밸브 베이스(60)측(나아가서는 기대(63)측)으로 전달되는 진동도 억제된다. 따라서 기대(63)를 통하여 도공 노즐(11)로 진동이 전달되는 것을 더 저감할 수 있다. 또, 노즐 베이스(50)와 밸브 베이스(60)의 사이를, 가요성을 가지는 서포트 부재로 연결 접속하는 구성을 더해도 된다.
또 노즐용 이동 기구(51)와 밸브용 이동 기구(61)의 위치 맞춤을 불필요하게 할 수 있다. 보다 자세하게 설명하기 위해, 예를 들면 한방향으로 이동시키는 것이 가능한 이동 기구를 노즐용 이동 기구(51)와 밸브용 이동 기구(61)로서 채용하는 것을 생각한다. 이 때, 도공 노즐(11)과 공급 밸브(32)의 상대 위치를 변동시키지 않고 도공 노즐(11)을 이동시키려면, 노즐용 이동 기구(51)와 밸브용 이동 기구(61)를 정밀도 있게 평행하게 배치할 필요가 있다. 그런데 도 4의 예시에서는, 밸브용 이동 기구(61)가 임의의 수평 방향으로 자유롭게 이동 가능하다. 따라서 위치 맞춤을 하지 않아도, 도공 노즐(11)을 이동시키면, 그 이동력이 공급 배관(30)을 통하여 공급 밸브(32)에 전달되어, 공급 밸브(32)는 도공 노즐(11)과 동일한 방향으로 이동하게 된다. 따라서 밸브용 이동 기구(61)를 부착할 때의 작업성을 향상시킬 수 있다.
또한 도 4의 예시에서는, 밸브용 이동 기구(61)는 3개 설치되어 있으며, 이 3개의 밸브용 이동 기구(61)가 각각 3개소에서 밸브 베이스(60)를 지지하고 있다. 만일, 4개소 이상에서 밸브 베이스(60)를 지지하면, 밸브용 이동 기구(61)의 높이의 편차에 기인하여 밸브 베이스(60)가 덜컹거리므로, 여기에서는 3개소에서 지지하고 있으므로, 이 덜컹거림을 회피할 수 있다.
또 밸브용 이동 기구(61)는 롤러 구조에 한정되지 않고, 수평 방향으로 옆으로 미끄러짐 가능한 한 쌍의 판부재를 가지고 있어도 된다. 예를 들면 한 쌍의 판부재의 맞댐면이 낮은 마찰 계수로 접촉됨으로써, 한 쌍의 판부재는 상대적으로 옆으로 미끄러질 수 있다. 이 판부재의 일방은 밸브 베이스(60)의 하면과 고정되며, 타방은 기대(63)의 상면에 고정된다. 이것에 의해, 밸브 베이스(60)가 기대(63)에 대해 임의의 수평 방향으로 자유롭게 이동할 수 있게 된다.
단 롤러 구조를 채용하면, 전동체와 밸브 베이스(60) 혹은 기대(63)와의 접촉 면적이 작기 때문에, 이들이 마모되기 어렵다. 따라서 수명이 비교적 길다.
＜진동 억제 부재＞
공급 밸브(32)로부터 도공 노즐(11)로의 진동 전달을 억제하는 진동 억제 부재가 설치되어도 된다. 예를 들면 진동 억제 부재(64)로서는, 고무, 겔상 소재, 또는 발포 스티롤 등에 의해 형성되어, 진동을 흡수하는 부재를 이용할 수 있다. 도 5는, 공급 밸브(32)를 지지하는 부분의 개략 구성을 간략적으로 나타내는 도이다. 도 5의 예시에서는, 진동 억제 부재(64)는 판형상의 형상을 가지며, 공급 밸브(32)와 밸브 베이스(60) 사이에 끼워진다. 이것에 의해, 공급 밸브(32)로부터 밸브 베이스(60)로 진동이 전달되는 것이 억제되며, 나아가서는 공급 밸브(32)로부터 도공 노즐(11)로의 진동 전달을 더 억제할 수 있다. 혹은, 진동 억제 부재는, 밸브 베이스(60)와 기대(63)의 사이(밸브 베이스(60)와 밸브용 이동 기구(61)의 사이, 혹은, 밸브용 이동 기구(61)와 기대(63)의 사이)에 설치되어도 된다. 이것에 의해서도 진동을 억제할 수 있다.
또한 도 4, 5에 나타내는 임의의 수평 방향으로 자유 이동 가능한 밸브용 이동 기구(61)는, 진동 전달을 억제하기 때문에, 진동 억제 부재의 1종으로 파악할 수도 있다.
또 도 4의 예시에서는, 공급 배관(30)은 복수의 배관에 의해 구성되어 있다. 이들 배관의 이음매에는, 예를 들면 고무, 겔상 소재, 또는 발포 스티롤 등으로 형성되어 진동을 흡수하는 진동 억제 부재가 끼워져 있어도 된다. 이것에 의해, 공급 밸브(32)의 진동이 공급 배관(30)을 통하여 도공 노즐(11)로 전달되는 것을 억제할 수 있다.
또, 배관에 있어서의 필터의 설치 위치는 상기 실시 형태의 예에 한정되는 것이 아니며, 공급 배관(30)의 경로에 있어서의 순환 배관(40)의 접속 부위와 펌프(31) 사이나, 공급 밸브(32)와 도공 노즐(11)의 사이여도 된다. 또한, 필터는 필수의 것이 아니며, 설치하지 않아도 된다.
또, 도공 노즐(11)은 1개의 슬릿형상의 토출구(11a)를 가지는 슬릿 노즐에 한정되는 것이 아니며, 복수개의 슬릿을 가지는 것이어도 되고, 대략 원형의 토출구로부터 도포액을 토출하는 노즐이어도 된다.
또, 본 발명에 관련된 기술을 이용하여 도공 처리를 행하는 대상이 되는 도공액은 리튬 이온 2차 전지의 전극 재료에 한정되는 것이 아니며, 예를 들면 태양전지 재료(전극재, 봉지재)의 도공액 또는 전자재료의 절연막이나 보호막의 도공액, 연료 전지용의 촉매를 포함하는 도공액이어도 된다. 비교적 점도가 높은 도공액을 기재에 도공하는데 본 발명에 관련된 기술을 적절하게 적용할 수 있다. 따라서, 안료나 접착제의 도공액을 도포하는데, 본 발명에 관련된 기술을 이용하도록 해도 된다.
1: 도막 형성 시스템 5: 기재
10: 간헐 도공 장치 11: 도공 노즐
30: 공급 배관 32: 전환 수단(공급 밸브)
50: 노즐 베이스 51: 노즐 이동 수단(노즐용 이동 기구)
60: 전환 수단 베이스(밸브 베이스)
61: 전환 이동 수단(밸브용 이동 기구)
70: 건조부 80: 반송 기구

Claims (5)

  1. 노즐로부터 기재를 향해 도공액을 간헐적으로 도공하는 간헐 도공(塗工) 장치로서,
    노즐과,
    상기 노즐에 접속되며, 도공액이 상기 노즐을 향해 흐르는 공급 배관과,
    상기 공급 배관의 개폐를 반복해서 전환함으로써, 상기 노즐로부터 상기 기재를 향해 상기 도공액을 간헐적으로 토출시키는 전환 수단과,
    상기 노즐이 올려 놓아지는 노즐 베이스와,
    상기 노즐 베이스와 별체이며, 상기 전환 수단이 올려 놓아지는 전환 수단 베이스를 구비하며,
    상기 노즐 베이스를 이동시켜 상기 노즐의 상기 기재에 대한 위치를 조정하는 노즐 이동 수단과,
    상기 노즐 이동 수단에 의한 상기 노즐 베이스의 이동 방향과 동일한 방향으로 상기 전환 수단을 이동시키는 전환 이동 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 간헐 도공 장치.
  2. 노즐로부터 기재를 향해 도공액을 간헐적으로 도공하는 간헐 도공(塗工) 장치로서,
    노즐과,
    상기 노즐에 접속되며, 도공액이 상기 노즐을 향해 흐르는 공급 배관과,
    상기 공급 배관의 개폐를 반복해서 전환함으로써, 상기 노즐로부터 상기 기재를 향해 상기 도공액을 간헐적으로 토출시키는 전환 수단과,
    상기 노즐이 올려 놓아지는 노즐 베이스와,
    상기 노즐 베이스와 별체이며, 상기 전환 수단이 올려 놓아지는 전환 수단 베이스를 구비하며,
    상기 전환 수단과 상기 전환 수단 베이스의 사이에 삽입되어, 상기 전환 수단으로부터 상기 노즐로의 진동 전달을 억제하는 진동 억제 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 간헐 도공 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 노즐 이동 수단은 상기 노즐 베이스를 수평 방향으로 이동시키고,
    상기 전환 이동 수단은, 임의의 수평 방향으로 상기 전환 수단을 자유롭게 이동 가능하며, 상기 노즐의 이동이 상기 공급 배관을 통하여 전달됨으로써, 상기 이동 방향과 동일한 방향으로 상기 전환 수단을 이동시키는 것을 특징으로 하는 간헐 도공 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 간헐 도공 장치와,
    상기 간헐 도공 장치에 의해 상기 도공액이 도포된 상기 기재에 대해 가열 처리를 행하여 상기 도공액을 건조시키는 건조 수단과,
    상기 기재를 상기 간헐 도공 장치 및 상기 건조 수단으로 순서대로 반송하는 반송 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 도막 형성 시스템.
  5. 삭제
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