KR20110114659A

KR20110114659A - 분체 도포 장치 및 분체 도포 방법

Info

Publication number: KR20110114659A
Application number: KR1020117018787A
Authority: KR
Inventors: 히로까즈 가와오까
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2011-10-19
Also published as: CN102348511B; WO2010103938A1; JP4911184B2; KR101167828B1; JP2010207780A; US20110318500A1; CN102348511A

Abstract

분체 도포 장치(100)는 피도포물(10)과 스크린 전극(1) 사이를 개폐하는 셔터(4)를 구비한다. 그리고, 처음에, 셔터(4)를 폐쇄한 상태에서, 호퍼(2)로부터 스크린 전극(1) 상으로 분체(21)를 공급한다. 그리고, 셔터(4)를 폐쇄한 상태에서, 브러시(8)를 분체층의 표면에 미끄럼 마찰시킨다. 이에 의해, 분체(21)는 피도포물(10)로 이동하지 않고 스크린 전극(1) 상에서 균일해진다. 그 후, 스크린 전극(1)과 전사 전극(3) 사이에 고전압을 인가하여 정전계를 형성하고, 셔터(4)를 개방한 상태로 한다. 그리고, 브러시(8)를 다시 분체층에 미끄럼 마찰시켜, 스크린 전극(1) 상의 분체를 피도포물(10)에 도포한다.

Description

분체 도포 장치 및 분체 도포 방법 {POWDER COATING EQUIPMENT AND POWDER COATING METHOD}

본 발명은 피도포물에 분체를 도포하는 분체 도포 장치 및 분체 도포 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 정전력을 이용하여 분체를 피도포물에 전사하는 분체 도포 장치 및 분체 도포 방법에 관한 것이다.

종래부터, 정전력을 이용하여 분체를 피도포물에 전사하는 정전 도장 기술이 널리 알려져 있다. 최근, 이 정전 도장 기술은 피도포물의 도장 외에도 다양한 분야에서 주목받고 있다. 예를 들어, 비수형 2차 전지의 전극의 제조에 있어서도, 이 정전 도장 기술의 이용이 검토되고 있다.

정전 도장 기술을 이용한 분체 도포 방법으로서는, 예를 들어 특허문헌 1에, 스펀지 형상의 롤러 표면에 분체를 공급하고, 그 롤러를 스크린 전극에 압박하면서 회전시킴으로써, 분체를 스크린 전극의 구멍을 통해 공급하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 예를 들어 특허문헌 2에, 스크린 전극 상에 분체를 살포하여, 스크린 전극을 상하 진동시킴으로써, 분체를 스크린 전극의 구멍을 통해 공급하는 방법이 개시되어 있다.

일본 공고 특허 소64-9955호 공보 일본 공개 특허 소61-116578호 공보

그러나, 상기한 종래의 기술에는 다음과 같은 문제가 있었다. 즉, 피도포물 상에 얻어지는 막(도포막)의 두께에 편차가 있다. 예를 들어, 특허문헌 1과 같이 롤러로부터 분체를 도포하는 경우, 피도포물 상에 형성되는 도포막의 균일성은 롤러에 의해 스크린 전극으로부터 압출되는 분체량의 균일성과 대략 동등하다. 이 분체량의 균일성은 호퍼로부터 롤러로 쏟아지는 분체량의 균일성에 따라서 결정되지만, 호퍼로부터의 정량 공급은 매우 어렵다. 또한, 롤러 상에 공급된 분체는, 일부는 스펀지 형상의 롤러에 흡수되고, 일부는 스펀지의 곡면에서 무작위로 튀어 오른다. 즉, 롤러로부터 압출되는 분체량의 제어는 극히 어렵다.

한편, 특허문헌 2와 같이, 롤러를 이용하지 않는 경우, 롤러에 기인하는 도포막의 두께의 불균일은 발생하지 않는다. 그러나, 특허문헌 2와 같이 분체를 호퍼로부터 살포하는 경우, 도포막의 균일성은 스크린 전극 상에 살포되는 분체량의 균일성과 대략 동등하다. 이 분체량의 균일성은, 결국 호퍼로부터 쏟아지는 분체량의 균일성에 따라서 결정된다. 그로 인해, 고정밀도의 도포막 형성은 곤란하다.

본 발명은 상기한 종래의 기술이 갖는 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이다. 즉, 그 과제로 하는 것은 피도포물 상에 형성되는 도포막의, 두께의 균일성이 높은 분체 도포 장치 및 분체 도포 방법을 제공하는 데 있다.

이 과제의 해결을 목적으로 하여 이루어진 본 발명의 일 형태에 있어서의 분체 도포 장치는 피도포물에 분체를 도포하는 분체 도포 장치이며, 다수의 구멍이 형성된 스크린 전극과, 스크린 전극 상에 분체를 공급하는 공급 수단과, 스크린 전극의, 공급 수단이 분체를 공급하는 면과는 반대측의 면과 대향하고, 고전압이 인가됨으로써 스크린 전극과의 사이에서 정전계를 형성하는 전사 전극과, 스크린 전극의, 공급 수단이 분체를 공급하는 면 상에 위치하여, 스크린 전극에 대해 평행 방향으로 이동하고, 스크린 전극 상에 형성된 분체층을 미끄럼 마찰하는 미끄럼 마찰 수단과, 스크린 전극과 전사 전극 사이에 위치하여, 양 전극 사이에 배치되는 피도포물과 스크린 전극 사이를 개폐하는 셔터를 구비하고, 셔터를 폐쇄한 상태에서, 공급 수단으로부터 스크린 전극 상에 분체를 공급하고, 미끄럼 마찰 수단이 스크린 전극 상에 형성된 분체층 상에서 스크린 전극에 대해 평행 방향으로 이동하고, 셔터를 개방한 상태에서, 스크린 전극과 전사 전극 사이에 배치된 피도포물에, 스크린 전극 상에 공급된 분체를 도포하는 것을 특징으로 하고 있다.

상기한 분체 도포 장치는 피도포물과 스크린 전극 사이를 개폐하는 셔터를 설치하고 있다. 그리고, 셔터를 폐쇄한 상태에서, 스크린 전극 상에 분체를 공급한다. 또한, 셔터를 폐쇄한 상태에서, 미끄럼 마찰 수단이 분체층을 미끄럼 마찰시킨다. 이에 의해, 스크린 전극 상의 분체층은 피도포물로 이동하지 않고 스크린 전극 상에서 균일해진다. 그 후, 스크린 전극과 전사 전극 사이에 고전압을 인가하여 정전계를 형성한다. 그리고, 셔터를 개방한 상태로 하여, 스크린 전극 상의 분체를 정전계를 통해 피도포물에 도포한다.

즉, 상기한 분체 도포 장치에서는, 일단, 셔터를 폐쇄한 상태로 분체를 공급하고, 미끄럼 마찰 수단이 스크린 전극 상에 형성된 분체층 상을 평행 이동함으로써 분체층을 균일하게 한다. 그 후, 분체층의 두께가 균일해진 시점에 셔터를 개방하여, 분체를 피도포물에 도포한다. 즉, 분체층의 두께가 균일해진 상태에서 분체를 도포한다. 그로 인해, 피도포물에 형성되는 도포막의 두께도 균일성이 높다.

또한, 상기한 분체 도포 장치는 스크린 전극의, 공급 수단이 분체를 공급하는 면 상에 위치하여, 공급 수단이 분체를 공급하는 영역을 둘러싸는 방지벽을 구비하면 좋다. 즉, 스크린 전극의, 분체층이 형성되는 면을 둘러쌈으로써, 분체가 장치 밖으로 비산되는 것이 억제된다.

또한, 상기한 방지벽은 적어도 스크린 전극을 접촉하는 부위가 절연 부재로 이루어지면 좋다. 즉, 스크린 전극과 접촉하는 부위를 절연 부재로 함으로써, 단락을 방지할 수 있다.

또한, 상기한 분체 도포 장치의 셔터는 폐쇄된 상태에서 스크린 전극과 접촉 상태이면 좋다. 즉, 셔터가 스크린 전극의 구멍을 막음으로써, 미끄럼 마찰 수단이 분체층을 미끄럼 마찰시킬 때에 스크린 전극으로부터 셔터로 누설되는 분체의 양을 적게 할 수 있다.

또한, 상기한 분체 도포 장치의 셔터는 폐쇄된 상태에서 스크린 전극과 비접촉 상태라도 좋다. 즉, 스크린 전극에 접촉시키기 위한 기구가 불필요해, 장치의 구성이 심플해진다.

또한, 상기의 경우, 셔터는 적어도 스크린 전극을 접촉하는 부위가 절연 부재로 이루어지면 좋다. 즉, 스크린 전극과 접촉하는 부위를 절연 부재로 함으로써, 단락을 방지할 수 있다.

또한, 상기한 분체 도포 장치는 셔터를 개방한 상태에서, 미끄럼 마찰 수단이 스크린 전극에 대해 평행 방향으로 이동하여, 피도포물에 분체를 도포하면 좋다. 즉, 균일화된 후의 분체를 피도포물에 도포하는 수단을 별도로 장비하는 것이 생각되지만, 균일화 수단으로서 이용한 미끄럼 마찰 수단을 분체 도포 시에도 이용한다. 즉, 미끄럼 마찰 수단이 균일화 기능과 도포 기능을 겸한다. 이에 의해, 장치의 구성이 심플해진다.

또한, 본 발명의 다른 형태는 피도포물에 분체를 도포하는 분체 도포 방법이며, 다수의 구멍이 형성된 스크린 전극과, 스크린 전극과 대향하여, 스크린 전극과의 사이에서 정전계를 형성하는 전사 전극 사이에, 피도포물을 배치하는 배치 스텝과, 스크린 전극과 피도포물 사이를 셔터로 폐쇄하고, 셔터를 폐쇄한 상태에서, 스크린 전극 상에 분체를 공급하는 공급 스텝과, 공급 스텝에서 분체의 공급을 개시한 후, 셔터를 폐쇄한 상태에서, 스크린 전극 상에 형성된 분체층 상에 미끄럼 마찰 수단을 배치하고, 미끄럼 마찰 수단을 스크린 전극에 대해 평행 방향으로 이동하여, 분체층을 미끄럼 마찰하는 미끄럼 마찰 스텝과, 스크린 전극과 전사 전극 사이에 고전압을 인가하여, 정전계를 형성하는 전압 인가 스텝과, 셔터를 개방한 상태에서, 스크린 전극 상에 공급된 분체를 정전계를 통해 피도포물에 도포하는 도포 스텝을 포함하고 있다.

본 발명에 따르면, 피도포물 상에 형성되는 도포막의, 두께의 균일성이 높은 분체 도포 장치 및 분체 도포 방법이 실현된다.

도 1은 실시 형태에 관한 분체 도포 장치의 개략 구성(셔터를 폐쇄하고, 커버를 개방한 상태)을 도시하는 도면이다.
도 2는 스크린 전극의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시한 스크린 전극의 A-A 단면을 도시하는 도면이다.
도 4는 실시 형태에 관한 분체 도포 장치의 개략 구성(셔터 및 커버를 폐쇄한 상태)을 도시하는 도면이다.
도 5는 실시 형태에 관한 분체 도포 장치의 분체 도포 수순을 도시하는 흐름도이다.
도 6은 실시 형태에 관한 분체 도포 장치의 개략 구성(셔터를 폐쇄하고, 브러시질한 상태)을 도시하는 도면이다.
도 7은 실시 형태에 관한 분체 도포 장치의 개략 구성(셔터를 개방하고, 브러시질한 상태)을 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명에 관한 장치를 구체화한 실시 형태에 대해, 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 형태에서는, 리튬 이온 전지의 전극판을 제조할 때에 이용되는 분체 도포 장치로서 본 발명을 적용한다.

[분체 도포 장치의 구성]

본 형태의 분체 도포 장치(100)는, 도 1에 도시한 바와 같이 스크린 전극(1)과, 호퍼(2)와, 전사 전극(3)과, 셔터(4)와, 비산 방지벽(6)과, 브러시(8)를 구비하고 있다. 피도포물(10)(본 형태에서는 리튬 이온 전지의 전극판)은 스크린 전극(1)과 전사 전극(3) 사이에, 보다 구체적으로는 셔터(4)를 폐쇄한 상태에서 셔터(4)와 전사 전극(3) 사이에 배치된다. 또한, 스크린 전극(1)과 전사 전극(3)은 직류 고압 전원(31)에 전기적으로 접속된다.

스크린 전극(1)은, 도 2에 도시한 바와 같이 스테인리스제의 메쉬(11)와, 알루미늄제의 프레임(12)으로 구성되어 있다. 본 형태에서는 메쉬(11) 및 프레임(12)의 외형을 200㎜×200㎜로 한다. 도 3은 도 2의 A-A 단면을 도시하고 있다. 메쉬(11)에는 약 500개의 구멍(14)이 등간격으로 형성되는 구성으로 되어 있다. 본 형태에서는 각 구멍(14)의 최대폭을 25㎛로 한다. 이 관통 구멍인 구멍(14)을 통해, 스크린 전극(11)의 한쪽의 면 상에 공급되는 분체가 다른 쪽의 면측으로 빠져나가는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 일부의 구멍(14)은 절연성 수지(15)에 의해 막혀 있다. 즉, 피도포물(10)에 분체를 도포하고 싶은 영역(도포 영역) 이외의 영역에 대응하는 구멍(14)을 절연성 수지(15)로 폐색하고 있다. 이에 의해, 원하는 영역에 분체를 도포할 수 있다.

호퍼(2)는 피도포물(10)에 도포하는 분체(21)(본 형태에서는 리튬 이온 전지의 전극 재료)를 스크린 전극(1) 상에 공급하는 것이다. 호퍼(2)는 도시하지 않은 이동 기구에 의해, 도 1 중, 상하 방향, 좌우 방향, 깊이 방향의 3방향으로 이동 가능하게 설치되어 있고, 스크린 전극(1) 상의 면 내에 균등하게 분체(21)를 공급한다.

전사 전극(3)은 스크린 전극(1)의 호퍼(2)가 분체(21)를 공급하는 면과는 반대측의 면에 대향하도록 배치되고, 직류 고압 전원(31)으로부터 전사 바이어스가 인가됨으로써, 스크린 전극(1)과의 사이에 정전계를 형성한다. 본 형태에서는, 전사 전극(3)과 스크린 전극(1)의 거리를 15㎜로 한다. 또한, 전사 전극(3)은 알루미늄판으로, 피도포물(10)을 지지하는 기능을 겸한다.

셔터(4)는 스크린 전극(1)과 전사 전극(3) 사이에 배치되어, 스크린 전극(1)과 전사 전극(3)이 대향하는 방향에 직교하는 방향(도 1 중 좌우 방향 혹은 깊이 방향)으로 슬라이드 가능하게 되어 있다. 본 형태에서는 두께가 1.0㎜인 스테인리스판으로, 전체면이 불소 수지로 코팅된 것으로 한다. 그리고, 셔터(4)가 양 전극(1, 3) 사이에 위치하는 상태(폐쇄한 상태)에서는, 분체(21)의 피도포물(10)로의 이동을 억제하고, 셔터(4)가 양 전극(1, 3) 사이에 위치하지 않는 상태(개방한 상태)에서는, 분체(21)의 피도포물(10)로의 이동이 가능해진다. 또한, 개방된 상태에서는, 셔터(4)가 양 전극(1, 3) 사이에서 완전히 벗어난 위치에 있어야만 하는 것은 아니고, 적어도 피도포물(10)의 도포 영역과 대향하지 않는 위치에 있으면 된다.

비산 방지벽(6)은 스크린 전극(1)의 호퍼(2)가 분체(21)를 공급하는 면 상에 고정되어, 호퍼(2)가 분체(21)를 공급하는 영역을 둘러싸도록 배치되어 있다. 본 형태에서는, 높이를 100㎜로 하여, 스크린 전극(1)의 프레임(12)에 고정된다. 비산 방지벽(6)에 의해 분체(21)의 장치 밖으로의 비산이 억제된다. 또한, 비산 방지벽(6)은 폴리프로필렌(PP)제이므로, 다른 부위와 접촉하였다고 해도 단락은 발생하지 않는다.

또한, 비산 방지벽(6)은, 도 4에 도시한 바와 같이 상측의 개구부에, 그 개구부를 폐쇄하는 커버(61)를 갖고 있다. 커버(61)를 폐쇄할 때에는, 호퍼(2)를 비산 방지벽(6)에 둘러싸인 영역 밖으로 이동시킨다. 커버(61)를 폐쇄한 상태에서는, 스크린 전극(1) 상의 분체층(22)이 비산 방지벽(6)으로 둘러싸여 있는 영역 내에 억류(confinement)된 상태로 되어, 분체의 장치 밖으로의 비산이 대략 완전히 억제된다. 또한, 외부로부터의 이물질의 혼입도 억제된다. 또한, 커버(61)는 없어도 좋다.

브러시(8)는 평면 형상의 브러시로, 도 1 중 상하 방향, 좌우 방향 및 깊이 방향의 3방향으로 이동 가능하게 설치된 프레임 부재(81)와, 프레임 부재(81)의 하면에 부착된 발포 우레탄(82)을 구비한다. 프레임 부재(81)는 195㎜×195㎜×5㎜의 알루미늄판이다. 프레임 부재(81)는 발포 우레탄(82)을 지지하는 부재로, 원하는 강성을 갖는 것이면 어떤 재질이라도 적용 가능하다. 발포 우레탄(82)은 195㎜×195㎜×5㎜의 플라스틱 스펀지이다. 발포 우레탄(82)은 절연성을 갖는 부재이면 적용 가능하다. 브러시(8)는 발포 우레탄(82)과 스크린 전극(1)이 대향하도록 배치된다.

[리튬 이온 전지의 구성]

계속해서, 비수형 2차 전지인 리튬 이온 전지의 구성에 대해 간단하게 설명한다. 리튬 이온 전지의 발전 요소는 금속박의 양면에 부극용 활물질을 피막 형상으로 도포한 부극과, 금속박의 양면에 정극용 활물질을 피막 형상으로 도포한 정극을 갖고, 양 전극이 세퍼레이터를 통해 대향 배치되는 구조를 이루고 있다. 그리고, 전극으로 되는 금속박에 분체인 활물질을 도포할 때에, 본 형태의 분체 도포 장치(100)가 이용된다.

구체적으로 본 형태에서는 정극판의 금속박으로서, 두께가 15㎛인 알루미늄박을 이용하고, 정극용 활물질로서, 입경이 2㎛ 내지 15㎛이고, 평균 입경이 5㎛인 코발트산리튬(LiCoO₂)을 이용한다. 또한, 부극판의 금속박으로서, 두께가 15㎛인 동박을 이용하고, 부극용 활물질로서, 입경이 5㎛ 내지 20㎛이고, 평균 입경이 8㎛인 그라파이트 카본을 이용한다. 또한, 바인더로서, 5중량 퍼센트 농도의 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 분말을 혼합한다. 또한, 정극판, 정극 활물질층, 부극판, 부극 활물질층, 바인더에 이용되는 물질은 일례이고, 일반적으로 전지에 이용되는 것을 적절하게 선택하면 좋다.

[분체 도포 수순]

계속해서, 분체 도포 장치(100)의 동작 수순에 대해, 도 5의 흐름도를 참조하면서 설명한다. 또한, 개시 시에는 스크린 전극(1)과 전사 전극(3) 사이에는 전압이 인가되어 있지 않은 것으로 한다. 또한, 커버(61)가 폐쇄되어 있는 것으로 한다.

우선, 피도포물(10)(정극판이면 알루미늄박, 부극판이면 동박)을, 전사 전극(3) 상에 반입한다(S00). 또한, S00의 피도포물(10)의 반입은 개시 직후의 타이밍으로 한정하는 것은 아니고, 후술하는 S06의 셔터(4)를 개방하는 타이밍까지 반입하면 좋다.

다음에, 비산 방지벽(6)의 상측의 커버(61)를 개방한다(S01). 이에 의해, 비산 방지벽(6)으로 둘러싸여 있는 영역이 개방되어, 당해 영역 내에 호퍼(2) 및 브러시(8)가 이동 가능해진다. 또한, 처음부터 커버(61)가 개방되어 있는 경우에는 본 스텝을 바이패스한다.

다음에, 셔터(4)가 스크린 전극(1)과 피도포물(10) 사이로 이동하여, 셔터(4)를 폐쇄한 상태로 한다(S02). 또한, 셔터(4)를 폐쇄한 상태에서는, 셔터(4)와 스크린 전극(1)이 접촉하고 있고, 셔터(4)가 스크린 전극(1)의 구멍(14)을 막고 있다.

다음에, 호퍼(2)의 공급구가, 비산 방지벽(6)으로 둘러싸여 있는 영역 내로 이동하여, 스크린 전극(1)으로부터 50㎜의 높이의 위치에 배치된다. 그리고, 호퍼(2)를 횡방향(도 1 중 좌우 방향 혹은 깊이 방향)으로 이동하면서 분체(21)(정극판용이면 코발트산리튬, 부극판용이면 그라파이트 카본)를 스크린 전극(1)의 전체면에 공급한다(S03). S03에서는 스크린 전극(1) 상에 약 10㎜의 분체층(22)이 형성될 때까지 분체를 공급한다.

다음에, 호퍼(2)가 비산 방지벽(6)으로 둘러싸여 있는 영역 밖으로 이동하고, 브러시(8)가 비산 방지벽(6)으로 둘러싸여 있는 영역 내로 이동하여, 발포 우레탄(82)과 분체층(22)을 접촉시킨다. 그리고, 도 6에 도시한 바와 같이, 브러시(8)가 횡방향(도 6 중 좌우 방향 혹은 깊이 방향)으로 이동한다(S04). 즉, 브러시(8)가 스크린 전극(1)에 대해 평행 이동한다. 이 브러시(8)가 이동할 때, 발포 우레탄(82)이 분체층(22)에 미끄럼 마찰하여, 분체층(22)의 표면이 균일해진다. 이 브러시(8)의 미끄럼 마찰을 1분간 계속해서, 분체층(22)의 두께를 균일화한다. 또한, 브러시(8)에 의한 미끄럼 마찰 중, 스크린 전극(1)의 상면측[분체층(22)측]은 비산 방지벽(6)에 의해 덮여 있다. 그로 인해, 분체는 장치 외부로 비산되기 어렵다. 한편, 스크린 전극(1)의 하면측[피도포물(10)측]은 셔터(4)가 접촉하고 있다. 그로 인해, 분체는 스크린 전극(1)으로부터 누출되지 않는다.

구체적으로는, 브러시(8)의 중심이, 스크린 전극(1)의 평면 상의 중심을 (X, Y)＝(0, 0)으로 한 경우의 (＋2㎜, ＋2㎜)의 위치로 되도록 이동하고, 또한 스크린 전극(1)과 프레임 부재(81)의 거리가 15㎜로 되는 높이, 즉 발포 우레탄(82)과 분체층(22)이 접촉하는 높이까지 이동한다. 그리고, 그 높이에서, 브러시(8)가, (＋2㎜, －2㎜), (－2㎜, －2㎜), (－2㎜, ＋2㎜), (＋2㎜, ＋2㎜)의 순으로 4초/주기의 속도로 이동하여, 이 주회 이동을 1분간 계속해서 행한다.

분체층(22)을 균일화한 후, 직류 고압 전원(31)에 의해 스크린 전극(1)과 전사 전극(3) 사이에 고전압을 인가한다(S05). 본 형태에서는 직류 전압 3㎸를 인가한다. 이에 의해, 스크린 전극(1)과 전사 전극(3) 사이에는 피도포물(10) 및 셔터(4)를 사이에 두고 정전계가 형성된다.

다음에, 스크린 전극(1)과 전사 전극(3) 사이에 강전장이 형성된 상태에서, 셔터(4)가 스크린 전극(1)과 피도포물(10) 사이로부터 벗어나는 위치로 이동하여, 셔터(4)를 개방한 상태로 한다(S06).

셔터(4)를 개방한 후, 도 7에 도시한 바와 같이, 다시 브러시(8)를 구동하여, 브러시(8)를 S04에서의 포지션보다도 약간 하강시켜 분체층(22)으로의 압박력을 올리고, 발포 우레탄(82)을 분체층(22)으로 눌러 덮은 상태에서 브러시(8)를 주회 이동시킨다(S07). 이에 의해, 스크린 전극(1) 상의 분체(21)는 정전계가 형성되어 있는 영역에 구멍(14)을 통해 주입된다. 그리고, 분체(21)는 구멍(14)을 통과할 때에 하전되고, 정전력에 의해 분체(21)가 피도포물(10)에 도포된다. 이때, 스크린 전극(1) 상의 분체층(22)은 두께가 균일하고, 피도포물(10)에도 분체(21)가 균일하게 도포된다.

구체적으로는 브러시(8)를, 스크린 전극(1)과 프레임 부재(81)의 거리가 10㎜로 되는 높이까지 하강시킨다. 즉, 브러시(8)의 발포 우레탄부(82)를 분체층(22)으로 누른다. 그리고, 그 높이에서, 브러시(8)가 S04와 동일한 운동을 행한다. 또한, S07일 때에 있어서, 브러시(8)의 분체층(22)으로의 압박력이 S04일 때의 높이에서도 충분한 경우에는, 브러시(8)를 하강시킬 필요는 없다.

분체(21)의 공급을 종료한 후, 브러시(8)의 미끄럼 마찰을 종료하고, 전압 인가를 종료한다(S08). 그 후, 비산 방지벽(6)의 상측의 커버(61)를 폐쇄하여(S09), 피도포물(10)을 분체 공급 장치(100)로부터 취출하고, 도시하지 않은 정착 장치에 의해 분체를 정착시킴으로써 분체의 도포가 완료된다.

또한, 본 형태에서는 셔터(4)가 폐쇄된 상태일 때, 셔터(4)와 스크린 전극(1)이 접촉하고 있는 것으로 하고 있지만, 셔터(4)와 스크린 전극(1)이 비접촉으로 대향하도록 배치해도 좋다. 이 경우, 셔터(4)와 스크린 전극(1)을 접촉시키는 기구[예를 들어, 셔터(4)를 상하 이동시키는 기구]가 불필요해, 기기 구성이 심플해진다. 한편, 셔터(4)와 스크린 전극(1)을 접촉시킨 경우에는, 분체층(22)을 균일화할 때(S04)에 셔터(4) 상에 낙하하는 분체량을 적게 할 수 있어, 분체의 낭비가 적다.

또한, 본 형태의 구체예로서 나타낸, 미끄럼 마찰 시의 이동량, 주회 속도, 균일화 시간, 전압, 분체의 공급량, 스크린 전극(1)의 다공 구조 등은, 어디까지나 일례이며 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 이들 수치 및 구조는 도포량이나 분체(21)의 종류에 따라서 적절하게 선택된다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이 본 형태의 분체 도포 장치(100)는 피도포물(10)과 스크린 전극(1) 사이를 개폐하는 셔터(4)를 설치하고 있다. 그리고, 셔터(4)를 폐쇄한 상태에서 스크린 전극(1) 상에 분체(21)를 공급한다. 또한, 셔터(4)를 폐쇄한 상태에서 브러시(8)가 분체층(22)을 미끄럼 마찰한다. 이에 의해, 분체(21)는 피도포물(10)로 이동하지 않고 스크린 전극(1) 상에서 균일해진다. 그 후, 스크린 전극(1)과 전사 전극(3) 사이에 고전압을 인가하여 정전계를 형성한다. 그리고, 셔터(4)를 개방한 상태로 하여, 브러시(8)가 다시 분체층(22)을 미끄럼 마찰하여, 스크린 전극(1) 상의 분체를 피도포물(10)에 도포한다. 즉, 분체 도포 장치(100)에서는, 일단, 셔터(4)를 폐쇄한 상태에서 분체를 공급하고, 분체층(22)을 미끄럼 마찰하여 스크린 전극(1) 상의 분체층(22)을 균일하게 한 후, 분체층(22)의 두께가 균일해진 시점에 셔터(4)를 개방하여, 분체(21)를 피도포물(10)에 도포한다. 즉, 분체층(22)의 두께가 균일해진 상태에서 분체(21)를 도포한다. 그로 인해, 피도포물(10)에 형성되는 도포막의 두께도, 균일성이 높아지는 것을 기대할 수 있다.

특히, 리튬 이온 전지로 대표되는 비수형 2차 전지의 전극(피도포물)에서는, 도포막의 두께의 균일성으로서 1평방 센티미터당 10마이크로 미터 이하의 정밀도가 요구된다. 본 형태의 분체 도포 장치(100)는 이와 같은 고정밀도의 요구를 만족시키는 것을 기대할 수 있다.

또한, 본 실시 형태는 단순한 예시에 지나지 않고, 본 발명을 전혀 한정하는 것은 아니다. 따라서 본 발명은 당연히, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 개량, 변형이 가능하다. 예를 들어, 실시 형태에서는 리튬 이온 전지의 전극의 제조 공정에 본 발명을 적용하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 리튬 이온 전지 이외의 비수형 2차 전지의 제조 기술에도 적용 가능하다. 또한, 비수형 2차 전지의 제조 기술로 한정되지 않고, 도장 기술이나 성막 기술에도 본 발명을 적용 가능하다. 또한, 피도포물로서는, 예를 들어 성형품 전반, 전자 부품, 프린트 기판, 글래스 기판이 적용 가능하다.

또한, 실시 형태에서는, 분체층(22)과 미끄럼 마찰하는 미끄럼 마찰 수단으로서, 직사각형의 발포 우레탄(82)을 이용하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 비발포의 재료라도 좋다. 또한, 그 형상에 대해서도, 롤러 형상의 것이라도 좋고, 브러시모를 프레임 부재에 식모한 것이라도 좋다.

또한, 실시 형태에서는 단락을 억제하기 위해, 발포 우레탄(82), 셔터(4) 및 비산 방지벽(6)의 전체가 절연 재료로 이루어지도록 구성하고 있지만, 일부만을 절연 재료로 구성하도록 해도 좋다. 즉, 스크린 전극(1)과의 접촉부 내지 접합부가 절연 부재이면 좋고, 반드시 전체가 절연 부재일 필요는 없다.

또한, 실시 형태에서는 브러시(8)가 S04에서의 균일화 기능과 S07에서의 도포 기능을 겸하고 있지만, 각각의 기구에 의해 실행해도 좋다. 즉, 도포 수단으로서는, 진동 기구나 스퀴지 등에 의해 분체를 압출해도 좋다. 단, 브러시(8)가 균일 기능과 도포 기능을 겸함으로써, 장치의 구성을 심플하게 할 수 있다.

또한, 실시 형태에서는 커버(61)를 개방한 상태에서 브러시(8)를 동작시키고 있지만, 커버(61)를 폐쇄한 상태에서 브러시(8)를 동작시키는 것이 가능한 구성이면, 커버(8)를 폐쇄한 상태에서 브러시(8)를 동작시켜, 분체층(22)의 균일화 및 분체(21)의 도포를 행해도 좋다. 이 경우, 분체층(22)이 완전히 둘러싸이므로, 보다 분체(21)의 장치 밖으로의 비산이 억제된다.

1 : 스크린 전극
14 : 구멍
2 : 호퍼(공급 수단)
21 : 분체
22 : 분체층
3 : 전사 전극
31 : 직류 고압 전원
4 : 셔터
6 : 비산 방지벽
8 : 브러시(미끄럼 마찰 수단)
81 : 프레임 부재
82 : 발포 우레탄
10 : 피도포물
100 : 분체 도포 장치

Claims

피도포물에 분체를 도포하는 분체 도포 장치에 있어서,
다수의 구멍이 형성된 스크린 전극과,
상기 스크린 전극 상에 분체를 공급하는 공급 수단과,
상기 스크린 전극의, 상기 공급 수단이 분체를 공급하는 면과는 반대측의 면과 대향하여, 고전압이 인가됨으로써 상기 스크린 전극과의 사이에서 정전계를 형성하는 전사 전극과,
상기 스크린 전극의, 상기 공급 수단이 분체를 공급하는 면 상에 위치하고, 상기 스크린 전극에 대해 평행 방향으로 이동하여, 상기 스크린 전극 상에 형성된 분체층을 미끄럼 마찰하는 미끄럼 마찰 수단과,
상기 스크린 전극과 상기 전사 전극 사이에 위치하여, 양 전극 사이에 배치되는 피도포물과 상기 스크린 전극 사이를 개폐하는 셔터를 구비하고,
상기 셔터를 폐쇄한 상태에서, 상기 공급 수단으로부터 상기 스크린 전극 상으로 분체를 공급하고, 상기 미끄럼 마찰 수단이 상기 스크린 전극 상에 형성된 분체층 상에서 상기 스크린 전극에 대해 평행 방향으로 이동하고,
상기 셔터를 개방한 상태에서, 상기 스크린 전극과 상기 전사 전극 사이에 배치된 피도포물에, 상기 스크린 전극 상에 공급된 분체를 도포하는 것을 특징으로 하는, 분체 도포 장치.
제1항에 있어서, 상기 스크린 전극의, 상기 공급 수단이 분체를 공급하는 면 상에 위치하여, 상기 공급 수단이 분체를 공급하는 영역을 둘러싸는 방지벽을 구비하는 것을 특징으로 하는, 분체 도포 장치.
제2항에 있어서, 상기 방지벽은 적어도 상기 스크린 전극을 접촉하는 부위가 절연 부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 분체 도포 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셔터는 폐쇄된 상태이고 상기 스크린 전극과 접촉 상태인 것을 특징으로 하는, 분체 도포 장치.
제4항에 있어서, 상기 셔터는 적어도 상기 스크린 전극을 접촉하는 부위가 절연 부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 분체 도포 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셔터를 개방한 상태에서, 상기 미끄럼 마찰 수단이 상기 스크린 전극에 대해 평행 방향으로 이동하여, 피도포물에 분체를 도포하는 것을 특징으로 하는, 분체 도포 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 비수형 2차 전지의 전극판을 피도포물로 하는 것을 특징으로 하는, 분체 도포 장치.
피도포물에 분체를 도포하는 분체 도포 방법에 있어서,
다수의 구멍이 형성된 스크린 전극과, 상기 스크린 전극과 대향하여, 상기 스크린 전극과의 사이에서 정전계를 형성하는 전사 전극 사이에 피도포물을 배치하는 배치 스텝과,
상기 스크린 전극과 상기 피도포물 사이를 셔터로 폐쇄하고, 상기 셔터를 폐쇄한 상태에서, 상기 스크린 전극 상에 분체를 공급하는 공급 스텝과,
상기 공급 스텝에서 분체의 공급을 개시한 후, 상기 셔터를 폐쇄한 상태에서, 상기 스크린 전극 상에 형성된 분체층 상에 미끄럼 마찰 수단을 배치하고, 상기 미끄럼 마찰 수단을 상기 스크린 전극에 대해 평행 방향으로 이동하여, 상기 분체층을 미끄럼 마찰하는 미끄럼 마찰 스텝과,
상기 스크린 전극과 상기 전사 전극 사이에 고전압을 인가하여, 정전계를 형성하는 전압 인가 스텝과,
상기 셔터를 개방한 상태에서, 상기 스크린 전극 상에 공급된 분체를 상기 정전계를 통해 상기 피도포물에 도포하는 도포 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는, 분체 도포 방법.
제8항에 있어서, 상기 셔터를 폐색한 상태에서는, 상기 셔터와 상기 스크린 전극이 접촉 상태인 것을 특징으로 하는, 분체 도포 방법.
제8항에 있어서, 상기 셔터를 폐색한 상태에서는, 상기 셔터와 상기 스크린 전극이 비접촉 상태인 것을 특징으로 하는, 분체 도포 방법.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도포 스텝에서는 상기 미끄럼 마찰 수단이 상기 스크린 전극에 대해 평행 방향으로 이동하여 피도포물에 분체를 도포하는 것을 특징으로 하는, 분체 도포 방법.
제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 비수형 2차 전지의 전극판을 피도포물로 하는 것을 특징으로 하는, 분체 도포 방법.