JP2015062865A

JP2015062865A - ノズル調整方法、両面塗工装置および塗工ノズル

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Publication number: JP2015062865A
Application number: JP2013198089A
Authority: JP
Inventors: 正雄井上; Masao Inoue
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2015-04-09
Anticipated expiration: 2033-09-25
Also published as: JP6184819B2

Abstract

【課題】基材の両面のそれぞれに適切に塗工液を塗工することができる両面塗工装置およびノズル調整方法、並びに、その両面塗工装置に用いられる塗工ノズルを提供する。
【解決手段】通常は上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０から両面同時塗工を行う塗工装置において、上側塗工ノズル１０の吐出口１３と対向する第１基準位置にて基材５の裏面に下側塗工基準面３４を接触させつつ、上側塗工ノズル１０のみから基材５の表面に塗工液を吐出する。基材５の表面に形成された塗工液の塗膜を乾燥させた後、当該表面における塗工状態を計測する。そして、その塗工状態に基づいて、上側塗工ノズル１０と基材５との間隔および上側塗工ノズル１０からの塗工液の吐出流量などを調整する。基材５の裏面についても個別に塗工液を塗工して塗工状態を計測し、それに基づいて下側塗工ノズル３０を調整する。
【選択図】図４

Description

本発明は、基材の両面に化学電池材料などの塗工液を塗工する両面塗工装置、および、その両面塗工装置に用いられる塗工ノズル、並びに当該塗工ノズルのノズル調整方法に関する。

従来より、リチウムイオン電池などの化学電池の製造においては、金属箔等の基材をロールトゥロール方式にて搬送しつつ、その基材の表面に電極材料の塗工液を吐出して塗膜を形成する。また、電極を多層構造とするために、基材の表裏両面に塗膜を形成することが多く、基材の両面に電極材料の塗工液を吐出して塗膜を形成する両面塗工装置が知られている。このような両面塗工装置としては、まず基材の一方面に塗工液を塗工してから乾燥処理を行い、次に基材の他方面に塗工液を塗工して再度乾燥処理を行うものがある。このような手法によっても、基材の両面に塗工処理を行うことは可能であるが、１つのラインに乾燥炉が２台必要となり、装置の全長が長くなってコストが増大する。

このため、乾燥処理を行う前に基材の両面に塗工液を塗工し、基材の両面に対して一括して乾燥処理を行う装置が開発されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示される両面塗工装置においては、バックアップローラで支持しつつ基材の表面に塗工液を塗工し、続いて基材の裏面にも塗工液を塗工した後に乾燥処理を行う。特許文献１に開示される両面塗工装置では、基材の表面側の塗工については基材を裏面側からバックアップローラで支持するため、スリットダイ（塗工ノズル）と基材とのギャップを安定的に維持することができ、基材表面に塗工液を均一に塗工することができる。一方、基材の裏面側の塗工時には、表面側に塗布された塗工液が未だに乾燥していないため、バックアップローラで基材の表面を直接に支持することができない。

このため、特許文献１に開示の装置においては、裏面側の塗工を行うスリットダイの下流側に基材の搬送方向とほぼ平行な気流を噴出して基材を吸引する機構を設けることにより、基材の張力を高めてスリットダイと基材とのギャップを安定させている。

また、基材を挟んで表面側と裏面側とに相対向するように塗工ノズルを設け、双方の塗工ノズルから吐出する液圧のバランスによって基材を安定して支持する装置も検討されている。これらの両面塗工装置では、基材の表裏両面に塗工液を塗工してから一括して乾燥処理を行うため、乾燥炉が１台で足りるとともに、電極の生産性が高まる。

特開２００５−２４６１９４号公報

従来の両面塗工装置では、乾燥処理後の基材の表面および裏面に形成された塗膜の単位面積当たりの重量を計測することによって適切な塗工処理が行われているか否かの確認を行っていた。そして、塗膜の単位面積当たりの重量が適正範囲から外れている場合には、塗工ノズルと基材とのギャップや吐出流量などの塗工調整を行っていた。

しかしながら、基材の表面および裏面に同時に塗工液を塗工して一括乾燥処理を行った場合には、基材の表面および裏面の塗膜重量を個別に測定することは困難であった。すなわち、基材の表面および裏面の合計としての塗膜重量が測定されることとなっていた。そうすると、基材の表面および裏面の合計塗膜重量は適正範囲内におさまっていても、表面および裏面の個別の塗膜重量が適正範囲から外れているケースが生じるという問題があった。このようなケースでは、生産された電極は不良品となる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基材の両面のそれぞれに適切に塗工液を塗工することができる両面塗工装置およびノズル調整方法、並びに、その両面塗工装置に用いられる塗工ノズルを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基材の第１面に塗工液を塗工する第１塗工ノズルおよび第２面に塗工液を塗工する第２塗工ノズルを調整するノズル調整方法において、第１ローラから送り出された基材を第２ローラで巻き取ることによって基材を連続して搬送する搬送工程と、前記第１塗工ノズルと対向する第１基準位置にて前記基材の前記第２面に第１塗工基準面を接触させつつ、前記第１塗工ノズルから前記基材の前記第１面に塗工液を吐出する第１テスト塗工工程と、前記基材の前記第１面の塗工状態を計測する第１計測工程と、前記第１計測工程での計測結果に基づいて前記第１塗工ノズルを調整する第１調整工程と、前記第２塗工ノズルと対向する第２基準位置にて前記基材の前記第１面に第２塗工基準面を接触させつつ、前記第２塗工ノズルから前記基材の前記第２面に塗工液を吐出する第２テスト塗工工程と、前記基材の前記第２面の塗工状態を計測する第２計測工程と、前記第２計測工程での計測結果に基づいて前記第２塗工ノズルを調整する第２調整工程と、を備えることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係るノズル調整方法において、前記第１調整工程では、前記基材の前記第１面と前記第１塗工ノズルとの間隔および前記第１塗工ノズルからの塗工液の吐出流量を調整し、前記第２調整工程では、前記基材の前記第２面と前記第２塗工ノズルとの間隔および前記第２塗工ノズルからの塗工液の吐出流量を調整することを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係るノズル調整方法において、前記第１塗工基準面は前記第２塗工ノズルに付設され、前記第２塗工基準面は前記第１塗工ノズルに付設されることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、基材の両面に塗工液を塗工する両面塗工装置において、第１ローラから送り出された基材を第２ローラで巻き取ることによって基材を連続して搬送する搬送機構と、前記基材の第１面に塗工液を吐出する第１塗工ノズルと、前記第１塗工ノズルと前記基材を挟んで対向して設けられ、前記基材の第２面に塗工液を吐出する第２塗工ノズルと、前記第１塗工ノズルを前記基材の前記第１面に対して移動させる第１ノズル移動機構と、前記第２塗工ノズルを前記基材の前記第２面に対して移動させる第２ノズル移動機構と、前記第１塗工ノズルの調整を行うときに、前記第１塗工ノズルと対向する第１基準位置にて前記基材の前記第２面に接触する第１塗工基準面と、前記第２塗工ノズルの調整を行うときに、前記第２塗工ノズルと対向する第２基準位置にて前記基材の前記第１面に接触する第２塗工基準面と、を備えることを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項４の発明に係る両面塗工装置において、前記第１塗工基準面は前記第２塗工ノズルに付設され、前記第２塗工基準面は前記第１塗工ノズルに付設されることを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項５の発明に係る両面塗工装置において、前記第１塗工基準面は、前記第２塗工ノズルの吐出口よりも前記基材に近い位置に設けられ、前記第２塗工基準面は、前記第１塗工ノズルの吐出口よりも前記基材に近い位置に設けられることを特徴とする。

また、請求項７の発明は、基材の両面に塗工液を塗工する際に使用する塗工ノズルにおいて、連続して搬送される基材の一方面に塗工液を吐出する吐出口と、前記基材の他方面側での塗工ノズルの調整を行うときに、前記基材の前記一方面に接触する塗工基準面と、を備えることを特徴とする。

また、請求項８の発明は、請求項７の発明に係る塗工ノズルにおいて、前記塗工基準面は前記吐出口よりも前記基材に近い位置に設けられることを特徴とする。

請求項１から請求項３の発明によれば、基材の第１面および第２面のそれぞれについてテスト塗工を行って塗工状態を計測し、それに基づいて第１塗工ノズルおよび第２塗工ノズルを個別に調整するため、基材の第１面および第２面の塗工不良を個別に検出して第１塗工ノズルおよび第２塗工ノズルを適切に調整することができ、基材の両面のそれぞれに適切に塗工液を塗工することができる。

請求項４から請求項６の発明によれば、第１塗工ノズルの調整を行うときに、第１塗工ノズルと対向する第１基準位置にて基材の第２面に接触する第１塗工基準面と、第２塗工ノズルの調整を行うときに、第２塗工ノズルと対向する第２基準位置にて基材の第１面に接触する第２塗工基準面と、を備えるため、通常の処理時と同じ条件で基材の第１面および第２面のそれぞれについて塗工液を塗工して第１塗工ノズルおよび第２塗工ノズルを個別に調整することができ、基材の両面のそれぞれに適切に塗工液を塗工することができる。

請求項７および請求項８の発明によれば、基材の他方面側での塗工ノズルの調整を行うときに、基材の一方面に接触する塗工基準面を備えるため、通常の処理時と同じ条件で基材の両面それぞれについて塗工液を塗工して塗工ノズルを個別に調整することができ、基材の両面のそれぞれに適切に塗工液を塗工することができる。

本発明に係る両面塗工装置の全体構成を示す図である。上側塗工ノズルおよび下側塗工ノズルの構成を示す断面図である。基材の表面および裏面の塗工状態を模式的に示す図である。基材の裏面に下側塗工基準面を接触させつつ、上側塗工ノズルから塗工液を吐出している状態を示す図である。基材の表面に上側塗工基準面を接触させつつ、下側塗工ノズルから塗工液を吐出している状態を示す図である。上側塗工ノズルおよび下側塗工ノズルの構成の他の例を示す断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る両面塗工装置１の全体構成を示す図である。なお、図１および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。

この両面塗工装置１は、基材としての長尺の金属箔をロールトゥロール方式にて搬送しつつ、その基材の両面に電極材料である活物質を含む塗工液を塗工し、その塗工液の乾燥処理を行ってリチウムイオン二次電池の電極製造を行う装置である。両面塗工装置１は、上側塗工ノズル１０、下側塗工ノズル３０、乾燥部５０、搬送機構６０および計測部７０を備える。また、両面塗工装置１は、装置全体を管理する制御部９０を備える。

基材５は、リチウムイオン二次電池の集電体として機能する金属箔である。両面塗工装置１にてリチウムイオン二次電池の正極を製造する場合には、基材５として例えばアルミニウム箔（Ａｌ）を用いることができる。また、両面塗工装置１にて負極を製造する場合には、基材５として例えば銅箔（Ｃｕ）を用いることができる。基材５は長尺のシート状の金属箔であり、その幅および厚さについては特に限定されるものではないが、例えば幅６００ｍｍ〜７００ｍｍ、厚さ１０μｍ〜２０μｍとすることができる。

長尺の基材５は、巻き出しローラ（第１ローラ）６１から送り出されて巻き取りローラ（第２ローラ）６２によって巻き取られることにより、上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０を経て乾燥部５０、計測部７０の順にロールトゥロール方式にて連続して搬送される。搬送機構６０は、これら巻き出しローラ６１および巻き取りローラ６２と複数のガイドローラ６３とを備えて構成される。なお、ガイドローラ６３の個数および配置位置については、図１の例に限定されるものではなく、必要に応じて適宜に増減することができる。但し、本発明に係る両面塗工装置１は、基材の裏面にも塗工液を塗工するため、裏面側の塗工液が乾燥していない下側塗工ノズル３０と乾燥部５０との間にガイドローラ６３を設けることはできない。

乾燥部５０は、上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０によって基材５の両面に形成された塗工液の塗膜の乾燥処理を行う。乾燥部５０は、搬送機構６０によって搬送される基材５を加熱することによって、塗工液から溶剤を蒸発させて乾燥処理を行う。乾燥部５０は、例えば、塗工液の塗膜を緩やかに昇温させる予熱部、塗膜を所定温度にまで昇温して主たる加熱を行うメイン乾燥部、塗膜をより高温に加熱して膜中の歪みや残留応力を除去するアニール部、加熱された塗膜を冷却する冷却部などを備えていても良い。

また、計測部７０は、Ｘ線またはβ線を用いた透過型のセンサー（図示省略）を備える。透過型のセンサーは、基材５の一方面側から放射したＸ線またはβ線の透過量を他方面側にて測定する。そして、センサーは、その減衰率から計測部７０を通過する乾燥処理後の基材５の表裏面に形成されている塗膜の膜厚を測定する。

制御部９０は、両面塗工装置１に設けられた各動作機構を制御して基材５に対する塗工処理を進行させる。制御部９０のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部９０は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えて構成される。制御部９０のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによって両面塗工装置１における塗工処理が進行する。

図２は、上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０の構成を示す断面図である。本実施形態においては、搬送機構６０によって略水平方向に沿って搬送される基材５の上方に上側塗工ノズル１０が設けられ、下方に下側塗工ノズル３０が設けられる。上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０は概ね上下対称となる同様の構成を有する。上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０は、例えばステンレススチールにて形成され、基材５の幅方向に沿ったスリット状の吐出口を備えたスリットノズルである。

上側塗工ノズル１０の内部にはマニホールド１１および流路１２が形成されている。流路１２の上端側がマニホールド１１に連通し、下端側出口がスリット状の吐出口１３として規定される。マニホールド１１には、図外の塗工液供給源から塗工液が送給される。送給された塗工液は、マニホールド１１内にて吐出口１３の長手方向（基材５の幅方向）に拡散された後に、流路１２を流れて吐出口１３にまで導かれ、吐出口１３から基材５の表面に向けて吐出される。塗工液が一旦マニホールド１１内にて拡散されるため、吐出口１３から吐出される塗工液の流量を長手方向に沿って均一なものとすることができる。なお、基材５の表面とは、搬送機構６０によって略水平方向に沿って搬送される基材５の上側を向く面（上側塗工ノズル１０に対向する面）である。一方、基材５の裏面とは、搬送機構６０によって略水平方向に沿って搬送される基材５の下側を向く面（下側塗工ノズル３０に対向する面）である。

また、上側塗工ノズル１０には、上側塗工基準面１４が付設されている。上側塗工基準面１４は、上側塗工ノズル１０と同じ材質（本実施形態ではステンレススチール）にて形成された平坦面である。上側塗工基準面１４は、上側塗工ノズル１０の下方を搬送される基材５と平行な平面（本実施形態では、基材５が水平方向に沿って搬送されるため水平面）である。上側塗工基準面１４の幅（基材５の搬送方向に沿った長さ）は、後述する下側塗工ノズル３０の吐出口３３の幅よりも大きい。図２に示すように、上側塗工基準面１４は、上側塗工ノズル１０の吐出口１３よりも下側、すなわち基材５に近い位置に設けられている。好ましくは、上側塗工基準面１４は平滑な研磨面とされている。

同様に、下側塗工ノズル３０の内部にはマニホールド３１および流路３２が形成されている。流路３２の下端側がマニホールド３１に連通し、上端側出口がスリット状の吐出口３３として規定される。マニホールド３１には、図外の塗工液供給源から塗工液が送給される。送給された塗工液は、マニホールド３１内にて吐出口３３の長手方向（基材５の幅方向）に拡散された後に、流路３２を流れて吐出口３３にまで導かれ、吐出口３３から基材５の裏面に向けて吐出される。塗工液が一旦マニホールド３１内にて拡散されるため、吐出口３３から吐出される塗工液の流量を長手方向に沿って均一なものとすることができる。なお、上側塗工ノズル１０の塗工液供給源と下側塗工ノズル３０の塗工液供給源とは共通のものであっても良い。

下側塗工ノズル３０には、下側塗工基準面３４が付設されている。下側塗工基準面３４は、下側塗工ノズル３０と同じ材質（本実施形態ではステンレススチール）にて形成された平坦面である。下側塗工基準面３４は、下側塗工ノズル３０の上方を搬送される基材５と平行な平面（本実施形態では、基材５が水平方向に沿って搬送されるため水平面）である。下側塗工基準面３４の幅（基材５の搬送方向に沿った長さ）は、上側塗工ノズル１０の吐出口１３の幅よりも大きい。図２に示すように、下側塗工基準面３４は、下側塗工ノズル３０の吐出口３３よりも上側、すなわち基材５に近い位置に設けられている。好ましくは、下側塗工基準面３４は平滑な研磨面とされている。

図１に戻り、両面塗工装置１は、上側塗工ノズル１０を移動させる上側移動機構２０、および、下側塗工ノズル３０を移動させる下側移動機構４０を備える。上側移動機構２０は、基材５の表面に対して上側塗工ノズル１０を移動させる。具体的には、上側移動機構２０は、上側塗工ノズル１０を基材５の搬送方向に沿ってスライド移動させるとともに、鉛直方向に沿って昇降移動させる。これらの移動動作は、例えばボールネジとパルスモータとの組み合わせやアクチュエータなど公知の種々の駆動機構によって実現することができる。特に、鉛直方向に沿った昇降移動は、上側塗工ノズル１０の吐出口１３と基材５の表面との間隔を調整するための精密な動作が要求されるため、例えば上側塗工ノズル１０の長手方向両端に螺合するボールネジをパルスモータによって回転駆動させる駆動機構によって実現するのが好ましい。このような駆動機構であれば、上側塗工ノズル１０の長手方向両端を個別に昇降させることにより、基材５に対する上側塗工ノズル１０の傾斜角度を調整することもできる。

一方、下側移動機構４０は、基材５の裏面に対して下側塗工ノズル３０を移動させる。具体的には、下側移動機構４０は、下側塗工ノズル３０を基材５の搬送方向に沿ってスライド移動させるとともに、鉛直方向に沿って昇降移動させる。これらの移動動作は、例えばボールネジとパルスモータとの組み合わせやアクチュエータなど公知の種々の駆動機構によって実現することができる。特に、鉛直方向に沿った昇降移動は、下側塗工ノズル３０の吐出口３３と基材５の裏面との間隔を調整するための精密な動作が要求されるため、上記と同様に、例えば下側塗工ノズル３０の長手方向両端に螺合するボールネジをパルスモータによって回転駆動させる駆動機構によって実現するのが好ましい。このような駆動機構であれば、下側塗工ノズル３０の長手方向両端を個別に昇降させることにより、基材５に対する下側塗工ノズル３０の傾斜角度を調整することもできる。

上述のような構成を備える両面塗工装置１にて電極製造を行うときには、搬送機構６０によって基材５をロールトゥロールで連続搬送しつつ、上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０によって基材５の表裏面に塗工液の同時塗工を行う。両面同時塗工を行う際には、図１および図２に示すように、上側塗工ノズル１０と下側塗工ノズル３０とが基材５を挟んで相対向するように配置される。また、上側塗工ノズル１０の吐出口１３と基材５の表面とが所定間隔となるように上側移動機構２０によって上側塗工ノズル１０が昇降移動されるとともに、下側塗工ノズル３０の吐出口３３と基材５の裏面とが所定間隔となるように下側移動機構４０によって下側塗工ノズル３０が昇降移動される。なお、両面同時塗工を行うときには、上側塗工ノズル１０の上側塗工基準面１４および下側塗工ノズル３０の下側塗工基準面３４がともに基材５の表裏面に接触しない位置に上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０が配置される。

上側塗工ノズル１０は、搬送機構６０によって略水平方向に搬送される基材５の表面に吐出口１３から塗工液を吐出する。すなわち、上側塗工ノズル１０は基材５の上側から塗工液を吐出する。一方の下側塗工ノズル３０は、搬送機構６０によって略水平方向に搬送される基材５の裏面に吐出口３３から塗工液を吐出する。すなわち、下側塗工ノズル３０は基材５の下側から塗工液を吐出する。

両面塗工装置１にて正極を製造する場合には、正極材料の塗工液として、例えば正極活物質であるコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）、導電助剤であるカーボン（Ｃ）、結着剤であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、溶剤であるＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）の混合液を用いる。コバルト酸リチウムに代えて、正極活物質としてニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）、燐酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）などを用いることもできる。

一方、両面塗工装置１にて負極を製造する場合には、負極材料の塗工液として、例えば負極活物質である黒鉛（グラファイト）、結着剤であるＰＶＤＦ、溶剤であるＮＭＰの混合液を用いる。黒鉛に代えて、負極活物質としてハードカーボン、チタン酸リチウム（Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２）、シリコン合金、スズ合金などを用いることもできる。また、正極材料および負極材料の双方において、結着剤としてＰＶＤＦに代えてスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）などを使用することができ、溶剤としてＮＭＰに代えて水（Ｈ_２Ｏ）などを使用することができる。さらに、結着剤としてＳＢＲ、溶剤として水を用いる場合には、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を併用することもできる。これら正極材料および負極材料の塗工液は固体（微粒子）が分散されたスラリーであってその粘度はいずれも１Ｐａ・ｓ（パスカル秒）以上であり、一般的にチクソトロピー性を有する。

基材５の表面および裏面には同種の塗工液が塗工される。例えば、上側塗工ノズル１０から基材５の表面に正極材料の塗工液を塗工するのであれば、下側塗工ノズル３０からも基材５の裏面に正極材料の塗工液を塗工する。また、基材５の表面に上側塗工ノズル１０から負極材料の塗工液を塗工するのであれば、基材５の裏面にも下側塗工ノズル３０から負極材料の塗工液を塗工する。

上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０は、等しい吐出流量にてそれぞれ吐出口１３および吐出口３３から塗工液を吐出する。基材５を挟んで相対向するように配置された上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０が等しい吐出流量にて塗工液を上下から基材５に吐出すると、基材５の同じ位置の表面および裏面に等しい液圧にて塗工液が着液することとなる。その結果、基材５の表裏面から吐出される液圧のバランスによって上側塗工ノズル１０と下側塗工ノズル３０との間の所定位置に基材５が安定して保持されることとなり、上側塗工ノズル１０の吐出口１３と基材５の表面との間隔および下側塗工ノズル３０の吐出口３３と基材５の裏面との間隔は常に一定となる。よって、上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０は、基材５の表面および裏面に塗工液を均一に塗工することができる。

図２に示すように、上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０が基材５の上下から塗工液を吐出しつつ、基材５を矢印ＡＲ２にて示すように搬送すると、基材５の表面および裏面に塗工液の塗膜が形成される。なお、上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０は、搬送される基材５の表裏面に連続して塗工液を塗工するようにしても良いし、間欠的に塗工液を塗工するようにしても良い。但し、間欠塗工を行う場合には、上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０が同じタイミングで塗工液を吐出し、基材５の同じ領域の表裏面に塗工液を塗工する。

上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０によって表裏両面に塗工液を塗工された基材５は乾燥部５０に搬送され、基材５が加熱されて塗工液から溶剤が蒸発し、塗工液の塗膜の乾燥処理が行われる。そして、基材５が乾燥部５０から搬出される時点では塗工液の塗膜が十分に乾燥されている。

乾燥部５０から搬出された基材５は計測部７０に到達してその内部を通過する。計測部７０は、通過する乾燥処理後の基材５の表裏面に形成されている塗膜の膜厚を測定する。計測部７０による計測結果は制御部９０に伝達される。制御部９０は、計測部７０によって計測された膜厚から基材５の表裏面に形成されている塗膜の単位面積当たりの重量を算定する。そして、計測部７０を通過した基材５は巻き取りローラ６２によって巻き取られる。

ところで、両面塗工装置１においては、計測部７０によって計測された塗膜の膜厚（または、その計測結果に基づいて算定された塗膜の単位面積当たりの重量）から適切な塗工処理が行われているか否かを判定して塗工状態を確認する。すなわち、計測部７０によって計測された塗膜の膜厚が予め設定されている適正範囲から外れている場合には、適切な塗工処理が行われていない塗工不良と判定される。そして、塗工不良と判定された場合には、両面塗工装置１の稼働を停止して上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０の調整を行う。

ここで、両面塗工装置１においては、上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０によって基材５の表裏面に塗工液の同時塗工を行うため、基材５の表裏面双方に塗膜が形成された状態で計測部７０による膜厚の計測が行われる。よって、計測部７０は、基材５の表面および裏面の合計の膜厚を計測することとなる。そうすると、基材５の表面および裏面の個別の塗工状態を判定できないことがある。

図３は、基材５の表面および裏面の塗工状態を模式的に示す図である。図３（ａ）に示す例では、基材５の表面および裏面の双方について塗膜の膜厚が均一であり、適切に塗工液が塗工されて乾燥処理が行われた結果である。この場合、計測部７０によって計測された塗膜の膜厚も勿論適正範囲内となる。

これに対して、図３（ｂ）に示す例では、基材５の表面および裏面のそれぞれについて見れば塗膜の膜厚が不均一である。塗工状態が図３（ｂ）のような場合には、電極としては不良品となる。ところが、図３（ｂ）に示すような例の場合、基材５の表面および裏面における塗膜膜厚が互いに補償するように不均一であるため、基材５の表面および裏面の合計の膜厚は均一となる。従って、計測部７０が基材５の表裏面合計の塗膜膜厚を計測したときには、計測結果が適正範囲内となっているのである。すなわち、計測部７０による計測結果は適正であるにもかかわらず、基材５の表面および裏面のそれぞれにおいて塗工不良が発生しており、不良品が製造されることとなるのである。

そこで、本実施形態においては、以下のようにして基材５の表面および裏面の塗工状態を個別に計測し、それに基づいて上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０の調整を個別に行っている。なお、このような調整作業は、例えば両面塗工装置１のメンテナンスを行って稼働を再開するときに行うようにすれば良い。

まず、通常の塗工処理を行うときと同様に、搬送機構６０の巻き出しローラ６１から送り出された基材５を巻き取りローラ６２によって巻き取ることによって基材５を連続して搬送する。そして、搬送機構６０によって基材５を連続して搬送しつつ、下側移動機構４０が下側塗工ノズル３０を移動させて下側塗工基準面３４を基材５の裏面に接触させる。このときには、上側塗工ノズル１０の吐出口１３と対向する第１基準位置にて基材５の裏面に下側塗工基準面３４が接触するように、下側移動機構４０が下側塗工ノズル３０を移動させる。ここで、「第１基準位置」とは、上述した通常の塗工処理時に上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０から吐出される塗工液の液圧バランスによって基材５が安定して保持されるときの、基材５の裏面に相当する位置である。

下側塗工基準面３４が第１基準位置にて基材５の裏面に接触することにより、上側塗工ノズル１０の吐出口１３の直下においては通常の塗工処理時に基材５が通過する搬送経路に確実に基材５が保持されることとなる。下側塗工基準面３４は、下側塗工ノズル３０の吐出口３３よりも基材５に近い位置に設けられているため、下側塗工基準面３４が基材５の裏面に接触しても吐出口３３が基材５に接触することは防がれる。なお、搬送機構６０によって搬送される基材５の裏面に下側塗工基準面３４が接触することとなるため、基材５は下側塗工基準面３４に対して摺動することとなるが、ノズル調整のための基材５の搬送距離は非常に短いため問題とはならない。また、基材５が下側塗工基準面３４に対して円滑に摺動するように、下側塗工基準面３４を平滑な研磨面とするのが好ましい。或いは、基材５と下側塗工基準面３４との間に潤滑部材を挟み込むようにしても良い。

続いて、図４に示すように、上側塗工ノズル１０と対向する第１基準位置にて基材５の裏面に下側塗工基準面３４を接触させつつ、上側塗工ノズル１０から基材５の表面に塗工液を吐出する。上側塗工ノズル１０から基材５の表面に塗工液を吐出しつつ、基材５を矢印ＡＲ４にて示すように搬送すると、基材５の表面のみに塗工液が塗工されるテスト塗工が進行する。このテスト塗工を行うときの基材５の搬送距離は計測部７０による膜厚計測が可能な程度の短いもので十分である。

表面のみに塗工液の塗膜が形成された基材５は乾燥部５０に搬送され、塗膜の乾燥処理が行われる。そして、乾燥部５０から搬出された基材５は計測部７０に到達し、基材５の表面に形成されている塗膜の膜厚が計測部７０によって計測される。このときには、基材５の表面のみに塗膜が形成されているため、計測部７０は基材５の表面に形成された塗膜の膜厚を正確に計測することができる。基材５の表面に形成された塗膜は、上側塗工ノズル１０からの塗工処理によるものである。すなわち、計測部７０は、上側塗工ノズル１０による基材５の表面の塗工状態のみを計測することができるのである。

計測部７０の計測結果に基づいて上側塗工ノズル１０の調整が行われる。具体的には、計測部７０によって計測された基材５表面の塗膜の膜厚が不均一で塗工状態が不良であった場合には、上側塗工ノズル１０の吐出口１３と基材５の表面との間隔および上側塗工ノズル１０からの塗工液の吐出流量が調整される。さらには、基材５に対する上側塗工ノズル１０の傾斜角度を調整するようにしても良い。

必要な上側塗工ノズル１０の調整作業が終了した後、再度上記の手順を繰り返して基材５の表面の塗工状態を計測する。そして、計測部７０によって計測される基材５の表面の塗膜の膜厚が均一となって塗工状態が良好となるまで上記の手順は繰り返される。

次に、下側塗工ノズル３０についての調整作業が行われるが、これは概ね上述の動作を上下反転させたものとなる。すなわち、搬送機構６０によって基材５を連続して搬送しつつ、上側移動機構２０が上側塗工ノズル１０を移動させて上側塗工基準面１４を基材５の表面に接触させる。このときには、下側塗工ノズル３０の吐出口３３と対向する第２基準位置にて基材５の表面に上側塗工基準面１４が接触するように、上側移動機構２０が上側塗工ノズル１０を移動させる。ここで、「第２基準位置」とは、上述した通常の塗工処理時に上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０から吐出される塗工液の液圧バランスによって基材５が安定して保持されるときの、基材５の表面に相当する位置である。

上側塗工基準面１４が第２基準位置にて基材５の表面に接触することにより、下側塗工ノズル３０の吐出口３３の直上においては通常の塗工処理時に基材５が通過する搬送経路に確実に基材５が保持されることとなる。上側塗工基準面１４は、上側塗工ノズル１０の吐出口１３よりも基材５に近い位置に設けられているため、上側塗工基準面１４が基材５の表面に接触しても吐出口１３が基材５に接触することは防がれる。また、上述した下側塗工基準面３４と同様に、基材５が上側塗工基準面１４に対して円滑に摺動するように、上側塗工基準面１４を平滑な研磨面とするのが好ましい。或いは、基材５と上側塗工基準面１４との間に潤滑部材を挟み込むようにしても良い。

続いて、図５に示すように、下側塗工ノズル３０と対向する第２基準位置にて基材５の表面に上側塗工基準面１４を接触させつつ、下側塗工ノズル３０から基材５の裏面に塗工液を吐出する。下側塗工ノズル３０から基材５の裏面に塗工液を吐出しつつ、基材５を矢印ＡＲ５にて示すように搬送すると、基材５の裏面のみに塗工液が塗工されるテスト塗工が進行する。このテスト塗工を行うときの基材５の搬送距離は計測部７０による膜厚計測が可能な程度の短いもので十分である。

裏面のみに塗工液の塗膜が形成された基材５は乾燥部５０に搬送され、塗膜の乾燥処理が行われる。そして、乾燥部５０から搬出された基材５は計測部７０に到達し、基材５の裏面に形成されている塗膜の膜厚が計測部７０によって計測される。このときには、基材５の裏面のみに塗膜が形成されているため、計測部７０は基材５の裏面に形成された塗膜の膜厚を正確に計測することができる。基材５の裏面に形成された塗膜は、下側塗工ノズル３０からの塗工処理によるものである。すなわち、計測部７０は、下側塗工ノズル３０による基材５の裏面の塗工状態のみを計測することができるのである。

計測部７０の計測結果に基づいて下側塗工ノズル３０の調整が行われる。具体的には、計測部７０によって計測された基材５裏面の塗膜の膜厚が不均一で塗工状態が不良であった場合には、下側塗工ノズル３０の吐出口３３と基材５の裏面との間隔および下側塗工ノズル３０からの塗工液の吐出流量が調整される。さらには、基材５に対する下側塗工ノズル３０の傾斜角度を調整するようにしても良い。

必要な下側塗工ノズル３０の調整作業が終了した後、再度上記の手順を繰り返して基材５の裏面の塗工状態を計測する。そして、計測部７０によって計測される基材５の裏面の塗膜の膜厚が均一となって塗工状態が良好となるまで上記の手順は繰り返される。以上のようにして、上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０のそれぞれについて個別に調整が行われた後、図２に示すように、上側塗工ノズル１０と下側塗工ノズル３０とが相対向する位置に移動して双方のノズルから通常の両面同時塗工処理を行う。

本実施形態においては、通常は両面同時塗工を行う両面塗工装置１において、基材５の表面および裏面のそれぞれに個別に塗工液を塗工して塗工状態を計測し、その計測結果に基づいて上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０を個別に調整している。基材５の一方面のみに塗工液を塗工する際に、単に上側塗工ノズル１０または下側塗工ノズル３０から塗工液を吐出するだけでは基材５が一方面からの液圧によって押されて位置が通常とは異なることになるため、上側塗工基準面１４または下側塗工基準面３４を基材５に接触させている。下側塗工基準面３４を上側塗工ノズル１０の吐出口１３と対向する第１基準位置にて基材５の裏面に接触させることにより、上側塗工ノズル１０のみから塗工液を吐出するときにも基材５が通常の両面塗工処理時と同じ位置に確実に保持されることとなる（図４）。また、上側塗工基準面１４を下側塗工ノズル３０の吐出口３３と対向する第２基準位置にて基材５の表面に接触させることにより、下側塗工ノズル３０のみから塗工液を吐出するときにも基材５が通常の両面塗工処理時と同じ位置に確実に保持されることとなる（図５）。これにより、基材５の表面または裏面のいずれか一方のみに塗工液を塗工する際にも、通常の両面塗工時と同じ条件にて塗工が行われることとなる。

そして、基材５の表面および裏面のそれぞれの塗工状態の計測結果に基づいて上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０を個別に調整しているため、上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０による吐出処理を個別に正確なものとすることができる。このようにすれば、例えば図３（ｂ）に示すように、基材５の表裏面合計の塗膜膜厚は適正範囲内であっても表面および裏面のそれぞれでは塗工不良が発生している場合にも、その塗工不良を検出して上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０を適切に調整することができる。その結果、基材５の表面および裏面のそれぞれに適切に塗工液を塗工することができる。また、上側塗工基準面１４および下側塗工基準面３４は、それぞれ上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０に付設されたシンプルな平面であるため、特段のコストアップとはならない。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、上側塗工ノズル１０に上側塗工基準面１４を付設し、下側塗工ノズル３０に下側塗工基準面３４を付設していたが、上側塗工基準面１４および下側塗工基準面３４は塗工ノズルと別体であっても良い。

図６は、上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０の構成の他の例を示す断面図である。図６において、上記実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。図６に示す例では、上側塗工ノズル１０とは別体に上側基準ブロック１５が設けられている。上側基準ブロック１５の下端面が上側塗工基準面１６とされている。上側塗工基準面１６は上記実施形態の上側塗工基準面１４と同様の平坦面である。上側基準ブロック１５は上側移動機構２０とは異なる駆動機構によって上側塗工ノズル１０とは独立して移動される。

また、下側塗工ノズル３０とは別体に下側基準ブロック３５が設けられている。下側基準ブロック３５の上端面が下側塗工基準面３６とされている。下側塗工基準面３６は上記実施形態の下側塗工基準面３４と同様の平坦面である。下側基準ブロック３５は下側移動機構４０とは異なる駆動機構によって下側塗工ノズル３０とは独立して移動される。

図６に示す例の構成において、上側塗工ノズル１０によるテスト塗工を行うときには、上側塗工ノズル１０の吐出口１３と対向する第１基準位置にて基材５の裏面に下側塗工基準面３６を接触させつつ、上側塗工ノズル１０から基材５の表面に塗工液を吐出する。また、下側塗工ノズル３０によるテスト塗工を行うときには、下側塗工ノズル３０の吐出口３３と対向する第２基準位置にて基材５の表面に上側塗工基準面１６を接触させつつ、下側塗工ノズル３０から基材５の裏面に塗工液を吐出する。そして、基材５の表面および裏面のそれぞれの塗工状態の計測結果に基づいて上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０を個別に調整する。このようにしても、上記実施形態と同様に、上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０を個別に適切に調整することができ、基材５の表面および裏面のそれぞれに適切に塗工液を塗工することができる。

また、上記実施形態においては、Ｘ線等を用いた透過型のセンサーを備えた計測部７０によってインラインで乾燥処理後の基材５の塗膜膜厚を測定するようにしていたが、これに代えて、乾燥処理後の基材５から定型サイズの試験片を打ち抜いて電子天秤等によって直接に重量を測定することにより単位面積当たりの塗膜の重量を測定するオフライン測定を行うようにしても良い。

また、上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０は１本のスリット状の吐出口１３，３３を有するスリットノズルに限定されるものではなく、複数本のスリットを有するものであっても良いし、略円形の吐出口から塗工液を吐出するノズルであっても良い。

また、上記実施形態においては、基材５の上下に上側塗工ノズル１０および下側塗工ノズル３０を設けて両面同時塗工を行っていたが、基材５を水平面から傾けて搬送しつつ、その基材５を挟んで対向する位置に２つの塗工ノズルを設けて両面同時塗工を行うようにしても良い。例えば、基材５を鉛直方向に沿って搬送しつつ、その基材５を挟んで水平方向に沿って２つの塗工ノズルを設けて両面同時塗工を行うようにしても良い。

また、本発明に係る技術を用いて塗工処理を行う対象となる塗工液はリチウムイオン二次電池の電極材料に限定されるものではなく、例えば太陽電池材料（電極材、封止材）の塗工液または電子材料の絶縁膜や保護膜の塗工液であっても良い。或いは、顔料や接着剤の塗工液を塗布するのに、本発明に係る技術を用いるようにしても良い。

１両面塗工装置
５基材
１０上側塗工ノズル
１３，３３吐出口
１４，１６上側塗工基準面
２０上側移動機構
３０下側塗工ノズル
３４，３６下側塗工基準面
４０下側移動機構
５０乾燥部
６０搬送機構
６１巻き出しローラ
６２巻き取りローラ
７０計測部
９０制御部

Claims

基材の第１面に塗工液を塗工する第１塗工ノズルおよび第２面に塗工液を塗工する第２塗工ノズルを調整するノズル調整方法であって、
第１ローラから送り出された基材を第２ローラで巻き取ることによって基材を連続して搬送する搬送工程と、
前記第１塗工ノズルと対向する第１基準位置にて前記基材の前記第２面に第１塗工基準面を接触させつつ、前記第１塗工ノズルから前記基材の前記第１面に塗工液を吐出する第１テスト塗工工程と、
前記基材の前記第１面の塗工状態を計測する第１計測工程と、
前記第１計測工程での計測結果に基づいて前記第１塗工ノズルを調整する第１調整工程と、
前記第２塗工ノズルと対向する第２基準位置にて前記基材の前記第１面に第２塗工基準面を接触させつつ、前記第２塗工ノズルから前記基材の前記第２面に塗工液を吐出する第２テスト塗工工程と、
前記基材の前記第２面の塗工状態を計測する第２計測工程と、
前記第２計測工程での計測結果に基づいて前記第２塗工ノズルを調整する第２調整工程と、
を備えることを特徴とするノズル調整方法。
請求項１記載のノズル調整方法において、
前記第１調整工程では、前記基材の前記第１面と前記第１塗工ノズルとの間隔および前記第１塗工ノズルからの塗工液の吐出流量を調整し、
前記第２調整工程では、前記基材の前記第２面と前記第２塗工ノズルとの間隔および前記第２塗工ノズルからの塗工液の吐出流量を調整することを特徴とするノズル調整方法。
請求項１または請求項２記載のノズル調整方法において、
前記第１塗工基準面は前記第２塗工ノズルに付設され、
前記第２塗工基準面は前記第１塗工ノズルに付設されることを特徴とするノズル調整方法。
基材の両面に塗工液を塗工する両面塗工装置であって、
第１ローラから送り出された基材を第２ローラで巻き取ることによって基材を連続して搬送する搬送機構と、
前記基材の第１面に塗工液を吐出する第１塗工ノズルと、
前記第１塗工ノズルと前記基材を挟んで対向して設けられ、前記基材の第２面に塗工液を吐出する第２塗工ノズルと、
前記第１塗工ノズルを前記基材の前記第１面に対して移動させる第１ノズル移動機構と、
前記第２塗工ノズルを前記基材の前記第２面に対して移動させる第２ノズル移動機構と、
前記第１塗工ノズルの調整を行うときに、前記第１塗工ノズルと対向する第１基準位置にて前記基材の前記第２面に接触する第１塗工基準面と、
前記第２塗工ノズルの調整を行うときに、前記第２塗工ノズルと対向する第２基準位置にて前記基材の前記第１面に接触する第２塗工基準面と、
を備えることを特徴とする両面塗工装置。
請求項４記載の両面塗工装置において、
前記第１塗工基準面は前記第２塗工ノズルに付設され、
前記第２塗工基準面は前記第１塗工ノズルに付設されることを特徴とする両面塗工装置。
請求項５記載の両面塗工装置において、
前記第１塗工基準面は、前記第２塗工ノズルの吐出口よりも前記基材に近い位置に設けられ、
前記第２塗工基準面は、前記第１塗工ノズルの吐出口よりも前記基材に近い位置に設けられることを特徴とする両面塗工装置。
基材の両面に塗工液を塗工する際に使用する塗工ノズルであって、
連続して搬送される基材の一方面に塗工液を吐出する吐出口と、
前記基材の他方面側での塗工ノズルの調整を行うときに、前記基材の前記一方面に接触する塗工基準面と、
を備えることを特徴とする塗工ノズル。
請求項７記載の塗工ノズルにおいて、
前記塗工基準面は前記吐出口よりも前記基材に近い位置に設けられることを特徴とする塗工ノズル。