JP6974223B2 - Coating equipment and coating method - Google Patents
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Description
この発明は、長尺状の第1基材の後端部に長尺状の第2基材の先端部を接続してなる連続体を搬送経路に沿って搬送しながらノズルから塗工液を供給して連続体に塗工膜を形成する塗工装置および塗工方法に関するものである。 In the present invention, the coating liquid is transferred from the nozzle while transporting a continuum formed by connecting the tip end portion of the long second base material to the rear end portion of the long first base material along the transport path. It relates to a coating device and a coating method for supplying and forming a coating film on a continuum.
塗工装置として、集電体として機能する金属などの導電体シートや表面に金属薄膜が形成された樹脂シートなどの長尺状の基材をロール・トゥ・ロール方式で所定の搬送経路に沿って搬送しながら基材に塗工膜を形成する装置が知られている。この塗工装置では、塗工膜の形成を連続的に行うために、例えば特許文献1に記載されているように、基材をロール状に巻回した原反を2個用意しておき、一方の原反における基材の残量が少なくなると、基材の供給源をもう一方の原反に切り替えている。この切替動作を実行するために、基材の切替機能を有する基材供給部が設けられている。基材供給部には、基材が巻かれた予備の原反が設けられている。そして、一の原反に巻かれた基材が当該一の原反から送り出されることによって基材の残量が減少すると、一の原反から送り出される基材と、予備の原反に巻かれた基材とを両面テープなどにより接続させて基材同士をつなぎ合わせた基材の連続体を形成して搬送させる。このことにより、基材供給部から供給される基材を、一の原反に巻かれた基材から、予備の原反に巻かれた基材に切り替え、基材を連続的に供給可能となっている。 As a coating device, a long base material such as a conductor sheet such as metal that functions as a current collector or a resin sheet having a metal thin film formed on the surface is rolled-to-roll along a predetermined transport path. A device for forming a coating film on a base material while being transported is known. In this coating apparatus, in order to continuously form a coating film, for example, as described in Patent Document 1, two raw fabrics in which a base material is wound in a roll shape are prepared. When the remaining amount of the base material in one raw fabric becomes low, the source of the base material is switched to the other raw fabric. In order to execute this switching operation, a base material supply unit having a base material switching function is provided. The base material supply unit is provided with a spare raw fabric around which the base material is wound. Then, when the remaining amount of the base material is reduced by sending out the base material wound on the one raw fabric from the one original fabric, the base material is wound on the base material sent out from the one original fabric and the spare original fabric. The base material is connected to the base material with double-sided tape or the like to form a continuous body of the base materials in which the base materials are connected to each other and conveyed. As a result, the base material supplied from the base material supply unit can be switched from the base material wound on one raw fabric to the base material wound on the spare raw fabric, and the base material can be continuously supplied. It has become.
上記したように2つの基材を接続する場合、後で詳述する図4Cに示すように一の原反から送り出される基材の後端部と、予備の原反から送り出される基材の先端部とを重畳させ、当該重畳領域で両面テープなどによる基材接続を行っている。この際に、2つの基材を接続した連続体に皺が入ることがある。特に、近年基材の薄膜化が進んでいる。例えばリチウムイオン二次電池のような電池用電極を製造するために銅箔を基材として用いる場合、基材の厚みは数ミクロン程度であり、2つの基材のつなぎ目(重畳領域)に皺が入り易くなっている。 When connecting two base materials as described above, as shown in FIG. 4C, which will be described in detail later, the rear end portion of the base material sent out from one raw fabric and the tip of the base material sent out from the spare raw fabric. The parts are superposed on each other, and the base material is connected with double-sided tape or the like in the superposed area. At this time, wrinkles may occur in the continuum connecting the two base materials. In particular, in recent years, the thickness of the base material has been reduced. For example, when a copper foil is used as a base material for manufacturing a battery electrode such as a lithium ion secondary battery, the thickness of the base material is about several microns, and wrinkles are formed at the joint (superimposition region) of the two base materials. It is easy to enter.
ここで、皺が入ったまま連続体をノズルから塗工液が供給される塗工液供給位置に搬送すると、皺がノズルと干渉することがあり、連続体(基材)がノズルに巻き込まれて破断することがある。また、ノズルの先端部にダメージを与えてしまうこともある。したがって、このような問題が発生するのを防止するためには、2つの基材を接続して連続体を形成した際に2つの基材のつなぎ目(重畳領域)に入ってしまった皺を検知し、その検知情報に基づいてノズルを塗工液供給位置から退避させるのが好適である。 Here, if the continuum is conveyed from the nozzle to the coating liquid supply position where the coating liquid is supplied with wrinkles, the wrinkles may interfere with the nozzle, and the continuum (base material) is caught in the nozzle. May break. In addition, the tip of the nozzle may be damaged. Therefore, in order to prevent such a problem from occurring, it is possible to detect wrinkles that have entered the joint (superimposed region) of the two base materials when the two base materials are connected to form a continuum. However, it is preferable to retract the nozzle from the coating liquid supply position based on the detection information.
しかしながら、従来においては皺を高精度で検知するための具体的な技術は提供されておらず、オペレータによる目視観察に頼らざるを得なかった。つまり、オペレータの目でつなぎ目(重畳領域)を確認して、手動でノズルを塗工液供給位置から退避する一方、つなぎ目が塗工液供給位置を通り過ぎるのを確認した後、再接近させて塗工を再開していた。その結果、24時間連続的に自動生産する工場では上記塗工装置を使用することができなかった。また、基材の連続搬送は継続されているため、オペレータによるマニュアル動作を伴う分だけ塗工ロスとなってしまい、これが生産効率の低下を招く要因のひとつとなっていた。 However, in the past, no specific technique for detecting wrinkles with high accuracy has been provided, and it has been necessary to rely on visual observation by an operator. In other words, while checking the joint (superimposed area) with the operator's eyes and manually retracting the nozzle from the coating liquid supply position, after confirming that the joint passes through the coating liquid supply position, reapproach and apply. The construction was resumed. As a result, the above coating device could not be used in the factory that automatically produces continuously for 24 hours. In addition, since the continuous transfer of the base material is continued, coating loss is caused by the amount of manual operation by the operator, which is one of the factors that cause a decrease in production efficiency.
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、長尺状の第1基材の後端部に対して長尺状の第2基材の先端部を接続してなる連続体を搬送経路に沿って搬送しながらノズルから塗工液を供給して前記連続体に塗工膜を形成する塗工装置において、基材接続時において連続体に形成された皺を高精度に検知することができる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and a continuum formed by connecting the tip end portion of the long second base material to the rear end portion of the long first base material is used as a transport path. In a coating device that supplies a coating liquid from a nozzle to form a coating film on the continuum while being conveyed along the substrate, wrinkles formed on the continuum can be detected with high accuracy when the base material is connected. The purpose is to provide technology.
この発明の一の態様は、長尺状の第1基材の後端部に対して長尺状の第2基材の先端部を接続位置で接続してなる連続体を搬送経路に沿って搬送しながら塗工液供給位置でノズルから塗工液を供給して連続体に塗工膜を形成する塗工装置であって、搬送経路において塗工液供給位置と接続位置との間に位置する中間位置で搬送経路に沿って搬送される連続体に係合して支持する支持ローラと、支持ローラに支持された連続体の表面に沿って光ビームを照射する照射部と、連続体を挟んで照射部と対向して配置されて光ビームを受光する受光部と、受光部により受光される光ビームの受光量の変化に基づいて連続体での皺の発生を検知する皺検知部とを備え、照射部は、支持ローラの一方端部側から他方端部側に光ビームを発光する発光素子と、発光素子を保持しながら支持ローラの一方端部でローラ表面と係合して支持ローラの回転軸と直交する直交方向においてローラ表面から発光素子までの距離を皺検知高さに維持する発光保持機構とを有し、受光部は、光ビームを受光する受光素子と、受光素子を保持しながら支持ローラの他方端部でローラ表面と係合して直交方向においてローラ表面から受光素子までの距離を皺検知高さに維持する受光保持機構とを有することを特徴としている。 One aspect of the present invention is to connect a continuous body in which the tip end portion of the long second base material is connected to the rear end portion of the long first base material at a connection position along a transport path. A coating device that supplies coating liquid from a nozzle at the coating liquid supply position while transporting to form a coating film on a continuous body, and is located between the coating liquid supply position and the connection position in the transport path. A support roller that engages and supports a continuum that is transported along a transport path at an intermediate position, an irradiation unit that irradiates a light beam along the surface of the continuum supported by the support roller, and a continuum. A light receiving unit that is arranged so as to face the irradiation unit and receives a light beam, and a wrinkle detection unit that detects the occurrence of wrinkles in a continuous body based on a change in the amount of light received by the light receiving unit. The irradiation unit is supported by engaging with a light emitting element that emits a light beam from one end side to the other end side of the support roller and the roller surface at one end of the support roller while holding the light emitting element. It has a light emitting holding mechanism that maintains the distance from the roller surface to the light emitting element at the wrinkle detection height in the direction orthogonal to the rotation axis of the roller, and the light receiving unit includes a light receiving element that receives a light beam and a light receiving element. It is characterized by having a light receiving holding mechanism that engages with the roller surface at the other end of the supporting roller while holding and maintains the distance from the roller surface to the light receiving element at the wrinkle detection height in the orthogonal direction.
また、この発明の他の態様は、長尺状の第1基材の後端部に対して長尺状の第2基材の先端部を接続位置で接続してなる連続体を搬送経路に沿って搬送しながら塗工液供給位置でノズルから塗工液を供給して連続体に塗工膜を形成する塗工方法であって、搬送経路において塗工液供給位置と接続位置との間に配置された支持ローラに対して搬送経路に沿って搬送される連続体を係合させて支持する工程と、支持ローラに支持された連続体の表面に沿って照射部が光ビームを支持ローラの一方端部側から他方端部側に照射するとともに、支持ローラの他方端部側で受光部が光ビームを受光して光ビームの受光量を求める工程と、光ビームの受光量の変化に基づいて連続体での皺の発生を検知する工程とを備え、照射部は、支持ローラの一方端部側から他方端部側に光ビームを発光する発光素子と、発光素子を保持しながら支持ローラの一方端部でローラ表面と係合して支持ローラの回転軸と直交する直交方向においてローラ表面から発光素子までの距離を皺検知高さに維持する発光保持機構とを有し、受光部は、光ビームを受光する受光素子と、受光素子を保持しながら支持ローラの他方端部でローラ表面と係合して直交方向においてローラ表面から受光素子までの距離を皺検知高さに維持する受光保持機構とを有することを特徴としている。 Further, in another aspect of the present invention, a continuum formed by connecting the tip end portion of the long second base material to the rear end portion of the long first base material at a connection position is used as a transport path. It is a coating method in which the coating liquid is supplied from the nozzle at the coating liquid supply position while being conveyed along the line to form a coating film on the continuous body, and is between the coating liquid supply position and the connection position in the transport path. The process of engaging and supporting the continuous body transported along the transport path with the support roller arranged in the support roller, and the irradiation unit supporting the light beam along the surface of the continuous body supported by the support roller. In the process of irradiating from one end side to the other end side and the light receiving part receiving a light beam on the other end side of the support roller to obtain the light receiving amount of the light beam, and the change in the light receiving amount of the light beam. The irradiation unit includes a step of detecting the occurrence of wrinkles in the continuous body based on the light emitting element that emits a light beam from one end side to the other end side of the support roller, and supports the irradiation unit while holding the light emitting element. It has a light emitting holding mechanism that engages with the roller surface at one end of the roller and maintains the distance from the roller surface to the light emitting element at the wrinkle detection height in the direction orthogonal to the rotation axis of the supporting roller. Engages the light receiving element that receives the light beam and the roller surface at the other end of the support roller while holding the light receiving element, and maintains the distance from the roller surface to the light receiving element at the wrinkle detection height in the orthogonal direction. It is characterized by having a light receiving holding mechanism.
このように構成された発明では、第1基材の後端部に対して第2基材の先端部が接続位置で接続されて連続体が形成され、搬送経路に沿って搬送される。このように第1基材と第2基材とを接続した際に連続体に対して皺が発生することがある。そこで、搬送経路に沿って搬送される連続体を支持ローラで支持しながら連続体の表面に沿って光ビームを支持ローラの一方端部側から他方端部側に照射する。ここで、連続体に皺が存在するときには、光ビームの一部または全部が皺に遮光され、受光部での光ビームの受光量が減少して受光量が変化する。そこで、本発明では受光量の変化に基づいて皺を検知している。 In the invention configured as described above, the tip end portion of the second base material is connected to the rear end portion of the first base material at the connection position to form a continuum, which is transported along the transport path. When the first base material and the second base material are connected in this way, wrinkles may occur on the continuum. Therefore, while the continuum transported along the transport path is supported by the support roller, the light beam is irradiated from one end side to the other end side of the support roller along the surface of the continuum. Here, when wrinkles are present in the continuum, a part or all of the light beam is shielded by the wrinkles, the light receiving amount of the light beam at the light receiving portion decreases, and the light receiving amount changes. Therefore, in the present invention, wrinkles are detected based on the change in the amount of received light.
以上のように、支持ローラに支持された連続体の表面に沿って光ビームを照射するとともに皺により光ビームの一部または全部が遮光されることによる光ビームの受光量の変化に基づいて連続体での皺の発生を検知している。したがって、連続体に形成された皺を高精度に検知することができる。 As described above, the light beam is continuously irradiated along the surface of the continuum supported by the support roller, and is continuously based on the change in the amount of light received by the light beam due to the fact that part or all of the light beam is shielded by wrinkles. The occurrence of wrinkles on the body is detected. Therefore, wrinkles formed in the continuum can be detected with high accuracy.
図1は本発明にかかる塗工装置の第1実施形態を示す図である。また、図2は図1に示す塗工装置の部分拡大斜視図である。さらに、図3は図1に示す塗工装置の電気的構成を示すブロック図である。この塗工装置100は、ロール・トゥ・ロール方式で搬送されるシート状の基材Sに対してペースト状塗工液を塗工する装置であり、例えばリチウムイオン二次電池のような電池用電極の製造に用いることのできるものである。以下の各図における方向を統一的に示すために、図1に示すようにXYZ直交座標系を設定する。ここでXY平面は水平面であり、X軸は基材Sの幅方向に延びる軸である一方、Y軸はX軸と直交し、基材Sの搬送方向に延びる軸である。Z軸は鉛直軸を表し、(−Z)方向が鉛直下向き方向を表す。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the coating apparatus according to the present invention. Further, FIG. 2 is a partially enlarged perspective view of the coating apparatus shown in FIG. Further, FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the coating apparatus shown in FIG. The
この塗工装置100は、塗工液を基材Sに供給して塗布する塗布部1を有している。この塗布部1は、塗布すべき塗工液を内部に貯留するタンク11と、該タンク11から供給される塗工液を吐出する1本のノズル12とを備えている。ノズル12はX方向に延設されており、X方向に延びる吐出口(図示省略)から塗工液を吐出可能となっている。このノズル12は送液系13を介してタンク11と接続されている。送液系13は図1に示すようにタンク11とノズル12との間を接続する配管131と、該配管131の途中に介挿されて配管131に塗工液を流通させるポンプ132とを有している。ポンプ132は、高粘度の塗工液を安定した流量で送出することのできるものであることが望ましい。このようなポンプとしては例えばねじポンプを用いることができ、例えば一軸ねじポンプの一種であるモーノポンプを好適に適用することができる。ポンプ132の動作は制御ユニット2により制御され、ノズル12からの塗工液の吐出および吐出停止を切替可能となっている。
The
ノズル12の吐出口と対向する位置に基材Sが搬送ユニット3により所定の搬送経路PTに沿って送り込まれる。搬送ユニット3は基材Sを巻き出す巻出部31を有している。巻出部31では、長尺シート状の基材Saをロール状に巻き取ってなる原反311aと、長尺シート状の基材Sbをロール状に巻き取ってなる原反311bが2個セットされている。そして、一方の原反311aにおける基材Saの残量が十分にある間、巻出部31は原反311aから基材Saを上記基材Sとして巻き出す。また、原反311aでの基材Saの残量が少なくなると、他方の原反311bから基材Sbを巻き出すとともに当該基材Sbの先端部を原反311aからの基材Saの後端部と接続して連続体を形成し、これを上記基材Sとして連続的に塗布部1に向けて巻出可能となっている。なお、巻出部31の構成および動作については後で詳述する。
The base material S is fed by the
搬送ユニット3は、巻出部31から巻き出され、塗布部1を経由して搬送される基材Sを巻き取るために、複数の搬送ローラ32a、32b、バックアップローラ33および巻取ローラ34を有している。すなわち、巻出部31からの基材Sは搬送ローラ32a、32bを介してバックアップローラ33に搬送され、バックアップローラ33の表面に巻き掛けられる。また、バックアップローラ33の表面を通過した基材Sは巻取ローラ34に向けて搬送され、巻取ローラ34により巻き取られる。なお、本実施形態では、バックアップローラ33および巻取ローラ34の間においては、基材Sは略平坦な姿勢を保って搬送されており、このときの基材Sの搬送方向Dsは(+Y)方向である。
The
つまり、搬送ユニット3は、塗布対象物である基材Sを支持して保持する手段としての機能およびこれを搬送する手段としての機能を有する。搬送ユニット3はさらに、制御ユニット2からの制御指令に応じて、巻出部31の各部を駆動する巻出駆動機構35と巻取ローラ34を回転駆動させる巻取駆動機構36を有している(図3)。
That is, the
このように搬送ユニット3により支持・搬送される基材Sの主面のうち、一方面がバックアップローラ33に当接している部分の他方面に対向するように、ノズル12が配置されている。言い換えれば、ノズル12と対向配置されたバックアップローラ33の表面に基材Sが巻き掛けられることで、基材Sがノズル12と対向する。ノズル12から吐出される塗工液が基材Sの表面に塗布される。基材Sが矢印Ds方向に搬送されることで、ノズル12を基材Sに対して相対的に走査移動させながら塗工液を基材Sに塗布することができる。基材S表面のうち、裏面側がバックアップローラ33に当接する領域にノズル12を対向させた状態で塗工液を塗布することにより、所定の塗工液供給位置P2に位置決めされたノズル12と基材表面とのギャップを安定に維持しながら塗布を行うことができる。また、本実施形態では、ノズル12は上記塗工液供給位置P2と塗工液供給位置P2から反バックアップローラ側に離間した離間位置との間で移動可能に構成されるとともにノズル移動機構14(図3)と接続されている。このノズル移動機構14が制御ユニット2からの移動指令に応じて作動することでノズル12は塗工液供給位置P2と離間位置に選択的に位置決めされる。
The
塗工液供給位置P2に位置決めされたノズル12の吐出口から一定量で連続的に塗工液が吐出されると、基材Sの表面には塗工液によるウェット膜(図示省略)がY方向に延びて形成される。ここで例えば、集電体として機能する金属などの導電体シートを基材Sとして用い、塗工液として活物質材料を含むペーストを用いることにより、集電体層の表面に活物質層を積層してなる電池用電極を製造することが可能である。このような塗工液は一般に比較的高粘度であり、例えばせん断速度10s-1における粘度が50Pa・sないし300Pa・s程度のものを用いることができる。また、基材Sとしては、例えば樹脂シートの表面に金属薄膜が形成されたものであってもよい。
When a constant amount of coating liquid is continuously discharged from the ejection port of the
また、搬送ユニット3による基材Sの搬送方向Dsにおいて、バックアップローラ33よりも下流側であって巻取ローラ34よりも上流側の位置に、硬化ユニット4が設けられている。硬化ユニット4は、その内部に通送される基材Sに形成されたウェット膜に対し例えば乾燥空気、熱風、赤外線等を供給することで塗工液の溶媒成分の揮発を促進し、ウェット膜を乾燥硬化させて塗工膜を形成する。塗工液が特定の電磁波に感応して硬化する材料を含むものである場合には、当該電磁波を塗工液に照射するように構成されてもよい。基材Sの搬送経路に沿った硬化ユニット4の長さは、塗工液の硬化時間に対応する。
Further, the
このように塗工装置100では、搬送経路PTに沿って基材Sを搬送方向Dsに搬送しつつ塗工膜を連続的に形成しながら、一方の原反311aにおける基材Saの残量が少なくなると、巻出部31により基材Saの後端部に他方の原反311bからの基材Sbを接続してなる連続体を基材Sとして連続的に供給する。
As described above, in the
この巻出部31では、図1に示すように巻出ローラ312a、補助ローラ313a、巻出ローラ312bおよび補助ローラ313bが幅方向Xに延びる回動軸314aを中心に等角度間隔(90゜)で放射状に配置されるとともに、回動軸314aまわりに回動自在に構成されており、ターレット機構314が構成されている。ターレット機構314の回動軸314aは巻出駆動機構35と接続され、巻出駆動機構35によりターレット機構314が図1の紙面において反時計回りに回動されることによって後で図4A〜4Dを参照しつつ詳述するように基材切替を行う。
In the unwinding
また、基材切替を行う際には、残量が少なくなった原反311aから基材Saを切り離す切断動作と、原反311aから切り離された基材Saの後端部と原反311bから巻き出された基材Sbの先端部とを接続する接続動作とを実行する。そのために、本実施形態では切断機構315と押付機構316とが設けられている。
Further, when switching the base material, the cutting operation of separating the base material Sa from the
切断機構315は、幅方向Xに延設された回動軸315aまわりに回動自在なアーム部材315bと、アーム部材315bの先端部に取り付けられたカッター部材315cとを有している。そして、切断機構315の回動軸315aは巻出駆動機構35と接続され、巻出駆動機構35によりアーム部材315bが図1の紙面において時計回りに回動されることでカッター部材315cが待機位置(図1中の実線位置)から切断位置(図4Bの実線位置)に移動して基材Saを切断する。
The
押付機構316は、幅方向Xに延設された回動軸316aまわりに回動自在なアーム部材316bと、アーム部材316bの先端部に取り付けられた押付ローラ316cとを有している。そして、押付機構316の回動軸316aは巻出駆動機構35と接続され、巻出駆動機構35によりアーム部材316bが図1の紙面において反時計回りに回動されることで押付ローラ316cが基材Saの後端部を接続位置P1で原反311bに押し付ける。この押付タイミングで、予めオペレータにより基材Sbの先端部の表面に貼り付けられた両面テープTPが押し付け位置に移動している。したがって、基材Saの後端部と基材Sbの先端部とが重なり合う重畳領域において、基材Saの後端部と基材Sbの先端部とが両面テープTPにより接続される(図4C参照)。
The
また、巻出部31には、固定ローラ318a、テンションローラ318bおよび固定ローラ318cが設けられており、ターレット機構314から巻き出される基材Sを塗布部1に向けて搬出する。
Further, the unwinding
このように構成された巻出部31では、原反311aでの基材Saの残量低下に伴って基材Sa、Sbを接続して連続体を形成し、これを基材Sとして巻き出す。この基材接続時に基材Sa、Sbのつなぎ目(重畳領域)に皺が入ってしまうことがある。その理由を、図4A〜図4Dを参照しつつ巻出部31の動作を説明することで明らかにする。
In the unwinding
図4Aないし図4Dは巻出部での連続体の形成動作を模式的に示す図である。塗工装置100では、図1に示すように塗布部1への基材Sの巻出を行う所定の基材巻出位置に位置決めされた原反311aから基材Saを基材Sとして巻出部31から巻出し、搬送方向Dsに基材Sを搬送しながら塗布部1による塗工液の供給および硬化ユニット4による乾燥硬化を行って塗工膜を基材Sに形成する。この基材Saへの塗工処理を継続して行うことで原反311aでの基材残量が減少していく。そこで、本実施形態では、制御ユニット2は基材残量が一定値に到達すると、基材Sに対する塗工処理を一定時間の間だけ継続しながら原反の切替動作を並行して行うことで連続体を形成し、これを基材Sとして巻き出す。
4A to 4D are diagrams schematically showing the formation operation of the continuum at the unwinding portion. In the
この原反の切替動作では、図4Aに示すように、ターレット機構314が巻出駆動機構35により反時計回りに約160゜回動して原反311aを基材巻出位置から離間させるとともに原反311bを基材巻出位置に近づける。このような回動軸314aを中心とする原反311a、311bの旋回動作に連動して巻出ローラ312a、312bを時計回りに回転させる。これにより、巻出ローラ312b側では、原反311bが時計回りに回転し、その先端部Sbf(図4C参照)が基材Saに向けて巻き出される。一方、巻出ローラ312a側では、原反311aから基材Saが巻出されて補助ローラ313aに巻き掛けられる。また基材Saの巻出に連動して押付ローラ316cが基材巻出位置の近傍に位置する原反311bに向けて移動し、基材Saを原反311bの先端部Sbfに押し遣り、基材Sa、Sbを重ね合せて重畳領域Rs(図4C参照)を形成する。この原反311bの先端部Sbfの表面には、予め両面テープTPが取り付けられている。したがって、図4Aに示す状態から原反311a、311bの巻出しが進行すると、両面テープTPが押付ローラ316cの直下位置に送り込まれ、重畳領域Rsで基材Sa、Sbを接続する。こうして2つの基材Sa、Sbが接続される位置が接続位置P1である。
In this original fabric switching operation, as shown in FIG. 4A, the
このように接続位置P1での基材Sa、Sbの接続が完了すると、図4Bに示すように、カッター部材315cが待機位置(点線位置)から切断位置(実線位置)に移動して基材Saを切断する。これにより基材Saが原反311aから切り離され、基材Saの後端部Sarと基材Sbの先端部Sbfとが重なり合っている領域、つまり重畳領域Rs(図4C参照)の範囲が確定する。一方、上記切り離しによって、それ以降においては原反311aからの塗布部1への基材供給は停止される。また、上記基材供給の停止と入れ替わって、重畳領域Rsに続いて基材Sbが基材Saと接続されて長尺帯状の連続体を形成し、基材Sとして塗布部1に向けて巻出可能となる。
When the connection of the base materials Sa and Sb at the connection position P1 is completed in this way, as shown in FIG. 4B, the
上記のようにして基材Saの切り離しが完了すると、図4Cに示すように、カッター部材315cが待機位置(実線位置)に戻る。また、重畳領域Rsが押し付け位置を通過すると、押付ローラ316cも元の待機位置(実線位置)に戻る。さらに、ターレット機構314が巻出駆動機構35により反時計回りに約20゜回動して原反311bを基材巻出位置に移動させ、位置決めする。
When the separation of the base material Sa is completed as described above, the
このようにターレット機構314を180゜回動させる間に、基材Saの後端部Sarと基材Sbの先端部Sbfとの部分的な重ね合わせ動作、重畳領域Rsに対する押付ローラ316cの押付動作ならびに基材Saの切断動作を行っている。これらの動作が基材Sa、Sbに与えられるため、特に金属シートなどの薄膜材料で基材Sa、Sbが構成されている場合、例えば図4C中の部分拡大図に示すように重畳領域Rsに皺Wが発生することがある。そして、皺Wが入った状態で基材Sが固定ローラ318a、テンションローラ318bおよび固定ローラ318cを介して巻出部31から搬出され、さらに搬送ローラ32a、32bを介してバックアップローラ33に搬送される(図4D参照)。したがって、ノズル12が塗工液供給位置P2に位置した状態のまま、皺Wがバックアップローラ33に搬送されてくると、ノズル12と干渉して基材Sがノズル12に巻き込まれて破断することがある。また、ノズル12の先端部にダメージが与えられてしまうこともある。
While rotating the
そこで、本実施形態では、基材Sの搬送経路PTにおいて接続位置P1と塗工液供給位置P2との中間に位置する中間位置P3で皺Wを光学的に検知している。より具体的には、搬送ローラ32aに基材(連続体)Sが巻き係合して支持された位置を中間位置P3とし、この中間位置P3において照射部5と受光部6とが基材Sを挟んで幅方向Xに対向配置されている。照射部5は搬送ローラ32aの一方端部32a1の直上に配置された発光素子51を有している。発光素子51は搬送ローラ32aのローラ表面から所定の皺検知高さH(図4C参照)だけ鉛直上方(+Z)に離れた高さ位置で光ビームLBを幅方向Xに照射するように支持部材(図示省略)で固定されている。なお、皺検知高さHは
H>(基材Saの厚み)+(両面テープTPの厚み)+(基材Sbの厚み)
に設定されており、光ビームLBは基材(連続体)Sの表面に沿って進む。
Therefore, in the present embodiment, the wrinkle W is optically detected at the intermediate position P3 located between the connection position P1 and the coating liquid supply position P2 in the transport path PT of the base material S. More specifically, the position where the base material (continuum) S is wound and engaged with the
The light beam LB travels along the surface of the substrate (continuum) S.
また、受光部6は搬送ローラ32aの他方端部32a2の直上に配置された受光素子61を有している。受光素子61は発光素子51と対向して光ビームLBを受光するように配置されている。つまり、受光素子61は搬送ローラ32aのローラ表面から所定の皺検知高さHだけ鉛直上方(+Z)に離れた高さ位置で光ビームLBを受光するように支持部材(図示省略)で固定されている。したがって、図2中の1点鎖線で示すように、照射部5の発光素子51から光ビームLBがバックアップローラ33に巻き掛けられた基材Sの表面上を通過して受光部6の受光素子61に入射されるように、発光素子51および受光素子61が固定配置されている。
Further, the
そして、制御ユニット2からの指令に応じて照射部5は受光部6に向けて光ビームLBを照射する。一方、受光部6は照射部5から照射された光ビームLBを受光し、その受光量に対応する信号を制御ユニット2に出力する。そして、制御ユニット2は当該受光量の変化に基づいて皺検知を行う。
Then, in response to a command from the
制御ユニット2は図3に示すようにCPU等により構成される演算処理部21とプログラムなどを記憶する記憶部22とを有している。演算処理部21は記憶部22に予め記憶されているプログラムにしがって装置各部を制御して基材Sへの塗工処理を行う。特に原反311aでの基材残量が減少して基材Saに基材Sbを接続して長尺帯状の連続体を形成し、これを基材Sとして塗工処理を行う際には、受光部6により受光される光ビームLBの受光量の変化に基づいて基材(連続体)Sでの皺Wの発生を検知し、その検知結果に基づいてポンプ132の動作を制御して塗工液の供給と供給停止とを制御するとともにノズル移動機構14を制御して皺Wが塗工液供給位置P2を通過する間だけノズル12を塗工液供給位置P2から離間位置に移動させ、退避させる。このように、演算処理部21は本発明の「皺検知部」、「供給制御部」および「ノズル位置制御部」として機能する。
As shown in FIG. 3, the
以上のように、本実施形態では、照射部5および受光部6の組み合わせによって基材Saの後端部Sarと基材Sbの先端部Sbfとを接続してなる基材(連続体)Sに入った皺Wを中間位置P3で光学的かつ非接触状態で高精度に検知することができる。
As described above, in the present embodiment, the base material (continuum) S formed by connecting the rear end portion Sar of the base material Sa and the front end portion Sbf of the base material Sb by the combination of the
また、皺Wの検知に基づいて皺Wがバックアップローラ33のうちノズル12の吐出口と対向する塗工液供給位置P2を通過する間だけノズル12を離間位置に退避している。このため、ノズル12が皺Wと干渉するのを確実に防止することができる。さらに、このような場合に、基材表面のうち皺Wが形成された領域への塗工液の供給が停止され、塗工液が無駄に消費されるのを防止することができる。
Further, based on the detection of the wrinkle W, the
このように第1実施形態においては、基材Sa、Sbがそれぞれ本発明の「第1基材」および「第2基材」の一例に相当している。また、搬送ローラ32aが本発明の「支持ローラ」の一例に相当している。また、Z方向が本発明の「直交方向」に相当している。
As described above, in the first embodiment, the base materials Sa and Sb correspond to examples of the "first base material" and the "second base material" of the present invention, respectively. Further, the
ところで、上記実施形態では、搬送ローラ(支持ローラ)32aに対して基材Sを係合させて皺Wの検知を行っているが、この皺検知では、基材Sが搬送ローラ32aの表面に密接していることが前提条件となる。というのも、搬送ローラ32aのローラ表面から基材Sが浮上すると、浮上部分で光ビームLBが遮光されてしまうからである。そこで、搬送ローラ32aのローラ表面からの基材Sの浮上を防止するために、搬送ローラ32aとして、基材Sと係合するローラ表面領域に溝が複数設けられたグルーブローラ、当該ローラ表面領域に吸着孔が複数設けられた吸着ローラまたは当該ローラ表面領域がゴム部材で覆われたゴムローラを用いるのが好適である。
By the way, in the above embodiment, the base material S is engaged with the transport roller (support roller) 32a to detect the wrinkles W, but in this wrinkle detection, the base material S is on the surface of the
また、上記実施形態では、発光素子51および受光素子61は支持部材により固定されている。したがって、搬送ローラ32aの偏芯が大きくなると、中間位置P3での鉛直方向Zにおける基材Sの表面高さも周期的に大きく変動し、その影響によって誤検知が発生する可能性がある。そこで、搬送ローラ32aの偏芯による影響を抑制するために、照射部5および受光部6を以下のように構成してもよい。以下、図5を参照しつつ本発明の第2実施形態について説明する。
Further, in the above embodiment, the
図5は本発明にかかる塗工装置の第2実施形態で採用された照射部の構成を示す模式図である。この第2実施形態が第1実施形態と相違するのは、照射部5および受光部6の構成のみであり、その他の構成および動作は第1実施形態と同一である。したがって、以下のおいては相違点を中心に説明し、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。
FIG. 5 is a schematic view showing the configuration of the irradiation unit adopted in the second embodiment of the coating apparatus according to the present invention. This second embodiment differs from the first embodiment only in the configuration of the
第1実施形態で採用された照射部5は発光素子51を所定の高さ位置で支持部材(図示省略)により固定配置しているが、第2実施形態で採用された照射部5は発光素子51の高さ位置を搬送ローラ32aの偏芯に応じて鉛直方向Zに変位させながら発光素子51を保持する発光保持機構52が設けられている。この発光保持機構52は、図5に示すように、搬送ローラ32aの一方端部32a1のローラ表面に係合しながら搬送ローラ32aに対して従動する回転する2つの回転ローラ521、521を有している。回転ローラ521、521はY方向に互いに離間しながら保持部材522により回転自在に軸支され、搬送ローラ32aの回転動作に追従して従動回転する。
In the
保持部材522は図5に示すように回転ローラ521、521で挟み込むようにして発光素子51を保持している。また、2本のバネ部材523、523によって搬送ローラ32aに向かう方向、つまり(−Z)方向に付勢された状態で装置フレームFLに対して鉛直方向Zに移動自在に支持されている。このため、保持部材522で軸支した回転ローラ521、521がバネ部材523、523の付勢力で搬送ローラ32aのローラ表面を押し付けながら安定して当接する。
As shown in FIG. 5, the holding
ここで、図5の(a)欄に示す偏芯状態から図5の(b)欄に示す偏芯状態に移行する、つまり搬送ローラ32aの偏芯により搬送ローラ32aが鉛直上方、つまり(+Z)方向に変位する場合、バネ部材523、523のバネ力に抗いながら回転ローラ521、521、保持部材522ならびに発光素子51は搬送ローラ32aとの相対的な位置関係を変動させることなく、一体的に上方に移動する。逆に、図5の(b)欄に示す偏芯状態から図5の(a)欄に示す偏芯状態に移行する、つまり搬送ローラ32aの偏芯により搬送ローラ32aが鉛直下方、つまり(−Z)方向に変位する場合、バネ部材523、523のバネ力により回転ローラ521、521、保持部材522ならびに発光素子51は搬送ローラ32aとの相対的な位置関係を変動させることなく、一体的に下方に移動する。したがって、搬送ローラ32aの偏芯による影響を受けることなく、発光素子51は搬送ローラ32aのローラ表面から所定の皺検知高さHだけ鉛直上方(+Z)に離れた高さ位置で光ビームLBを幅方向Xに照射することができる。
Here, the eccentric state shown in the column (a) of FIG. 5 shifts to the eccentric state shown in the column (b) of FIG. ), The rotating
また図示を省略するが、受光部6も上記発光保持機構52と同様の構成を有する受光保持機構が設けられており、受光保持機構の保持部材により受光素子61が保持されている。このため、搬送ローラ32aの偏芯による影響を受けることなく、受光素子61も搬送ローラ32aのローラ表面から所定の皺検知高さHだけ鉛直上方(+Z)に離れた高さ位置で光ビームLBを受光することができる。したがって、搬送ローラ32aの偏芯量が小さい場合はもちろんのことを比較的大きい場合であっても、常に光ビームLBを基材(連続体)Sの表面に沿って照射し、その受光量の変化に基づいて皺Wを安定的に、かつ高精度に検出することができる。
Although not shown, the
このように第2実施形態においては、発光保持機構52の回転ローラ521、521が本発明の「発光側回転ローラ」の一例に相当し、受光保持機構の回転ローラが本発明の「受光側回転ローラ」の一例に相当している。また、鉛直方向Zが本発明の「直交方向」に相当している。
As described above, in the second embodiment, the rotating
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、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、上記実施形態では、巻出部31の外側に配置された搬送ローラ32aに対応して照射部5および受光部6を設けて皺検知を行っているが、その他のローラ318a、318c、32bなどにに対応して照射部5および受光部6を設けて皺検知を行ってもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made other than those described above as long as the present invention is not deviated from the gist thereof. For example, in the above embodiment, the
また、上記実施形態では基材Sとして集電体となる金属膜を、塗工膜として活物質材料を用いて電池用電極を製造するが、この発明に適用対象となる基材および塗工膜(塗工液)の材料はこれに限定されず任意である。 Further, in the above embodiment, a metal film to be a current collector is used as the base material S, and an active material is used as the coating film to manufacture a battery electrode. However, the base material and the coating film to be applied to the present invention are manufactured. The material of (coating liquid) is not limited to this and is arbitrary.
この発明は、長尺状の第1基材の後端部に長尺状の第2基材の先端部を接続してなる連続体を搬送経路に沿って搬送しながらノズルから塗工液を供給して連続体に塗工膜を形成する塗工技術全般に適用可能である。 In the present invention, the coating liquid is transferred from the nozzle while transporting a continuum formed by connecting the tip end portion of the long second base material to the rear end portion of the long first base material along the transport path. It can be applied to all coating techniques for supplying and forming a coating film on a continuum.
5…照射部
6…受光部
12…ノズル
14…ノズル移動機構
21…演算処理部(皺検知部、供給制御部、ノズル位置制御部)
32a…搬送ローラ(支持ローラ)
32a1…(搬送ローラの)一方端部
32a2…(搬送ローラの)他方端部
51…発光素子
52…発光保持機構
61…受光素子
100…塗工装置
311a,311b…原反
521…(発光側)回転ローラ
522…(発光側)保持部材
LB…光ビーム
P1…接続位置
P2…塗工液供給位置
P3…中間位置
PT…搬送経路
S…基材(連続体)
Sa…(第1)基材
Sar…(第1基材の)後端部
Sb…(第2)基材
Sbf…(第2基材の)先端部
W…皺
Z…鉛直方向(直交方向)
5 ...
32a ... Transfer roller (support roller)
32a1 ... One end (of the transport roller) 32a2 ... The other end of the (conveyor roller) 51 ...
Sa ... (1st base material) Sar ... (first base material) rear end Sb ... (2nd) base material Sbf ... (2nd base material) tip W ... wrinkle Z ... vertical direction (orthogonal direction)
Claims (6)
前記搬送経路において前記塗工液供給位置と前記接続位置との間に位置する中間位置で前記搬送経路に沿って搬送される前記連続体に係合して支持する支持ローラと、
前記支持ローラに支持された前記連続体の表面に沿って光ビームを照射する照射部と、
前記連続体を挟んで前記照射部と対向して配置されて前記光ビームを受光する受光部と、
前記受光部により受光される前記光ビームの受光量の変化に基づいて前記連続体での皺の発生を検知する皺検知部とを備え、
前記照射部は、前記支持ローラの一方端部側から他方端部側に前記光ビームを発光する発光素子と、前記発光素子を保持しながら前記支持ローラの一方端部でローラ表面と係合して前記支持ローラの回転軸と直交する直交方向において前記ローラ表面から前記発光素子までの距離を皺検知高さに維持する発光保持機構とを有し、
前記受光部は、前記光ビームを受光する受光素子と、前記受光素子を保持しながら前記支持ローラの他方端部で前記ローラ表面と係合して前記直交方向において前記ローラ表面から前記受光素子までの距離を前記皺検知高さに維持する受光保持機構とを有することを特徴とする塗工装置。 The coating liquid supply position while transporting a continuum formed by connecting the tip of the long second base material to the rear end of the long first base material at the connection position along the transport path. It is a coating device that supplies a coating liquid from a nozzle to form a coating film on the continuum.
A support roller that engages with and supports the continuum transported along the transport path at an intermediate position located between the coating liquid supply position and the connection position in the transport path.
An irradiation unit that irradiates a light beam along the surface of the continuum supported by the support roller, and an irradiation unit.
A light receiving unit that is arranged so as to face the irradiation unit with the continuum in between and receives the light beam.
A wrinkle detecting unit for detecting the occurrence of wrinkles in the continuum based on a change in the light receiving amount of the light beam received by the light receiving unit is provided .
The irradiation unit engages with a light emitting element that emits the light beam from one end side to the other end side of the support roller and the roller surface at one end of the support roller while holding the light emitting element. It also has a light emitting holding mechanism that maintains the distance from the roller surface to the light emitting element at the wrinkle detection height in a direction orthogonal to the rotation axis of the support roller.
The light receiving portion engages with the light receiving element that receives the light beam and the roller surface at the other end of the support roller while holding the light receiving element, and from the roller surface to the light receiving element in the orthogonal direction. A coating device comprising a light receiving holding mechanism for maintaining the distance of the wrinkles at the wrinkle detection height.
前記発光保持機構は、前記支持ローラの前記一方端部の前記ローラ表面に係合しながら前記支持ローラに対して従動する回転する発光側回転ローラと、前記発光素子を保持するとともに前記発光側回転ローラを回転自在に支持しながら前記直交方向に移動自在に構成された発光側保持部材とを有し、
前記受光保持機構は、前記支持ローラの前記他方端部の前記ローラ表面に係合しながら前記支持ローラに対して従動する回転する受光側回転ローラと、前記受光素子を保持するとともに前記受光側回転ローラを回転自在に支持しながら前記直交方向に移動自在に構成された受光側保持部材とを有する塗工装置。 The coating device according to claim 1.
The light emitting holding mechanism holds a rotating light emitting side rotating roller that is driven by the supporting roller while engaging with the roller surface at one end of the supporting roller, and holds the light emitting element and rotates the light emitting side. It has a light emitting side holding member configured to be movable in the orthogonal direction while rotatably supporting the rollers.
The light-receiving holding mechanism holds the light-receiving side rotating roller that rotates while engaging with the roller surface at the other end of the support roller and is driven by the support roller, and the light-receiving element and rotates the light-receiving side. A coating device having a light receiving side holding member configured to be movable in the orthogonal direction while rotatably supporting the rollers.
前記支持ローラは、前記連続体と係合するローラ表面領域に溝が複数設けられたグルーブローラ、前記ローラ表面領域に吸着孔が複数設けられた吸着ローラまたは前記ローラ表面領域がゴム部材で覆われたゴムローラである塗工装置。 The coating apparatus according to claim 1 or 2.
The support roller is a groove roller having a plurality of grooves in a roller surface region that engages with the continuum, a suction roller having a plurality of suction holes in the roller surface region, or a roller surface region covered with a rubber member. A coating device that is a rubber roller.
前記皺検知部により皺の発生が検知されたとき、前記皺が前記塗工液供給位置を通過する間、前記ノズルを前記塗工液供給位置から退避させるノズル位置制御部を備える塗工装置。 The coating device according to any one of claims 1 to 3.
A coating device including a nozzle position control unit that retracts the nozzle from the coating liquid supply position while the wrinkle passes through the coating liquid supply position when the occurrence of wrinkles is detected by the wrinkle detection unit.
前記ノズルが前記塗工液供給位置から退避される間、前記ノズルからの前記塗工液の供給を停止する供給制御部を備える塗工装置。 The coating device according to claim 4.
A coating device including a supply control unit that stops the supply of the coating liquid from the nozzle while the nozzle is retracted from the coating liquid supply position.
前記搬送経路において前記塗工液供給位置と前記接続位置との間に配置された支持ローラに対して前記搬送経路に沿って搬送される前記連続体を係合させて支持する工程と、
前記支持ローラに支持された前記連続体の表面に沿って照射部が光ビームを前記支持ローラの一方端部側から他方端部側に照射するとともに、前記支持ローラの前記他方端部側で受光部が前記光ビームを受光して前記光ビームの受光量を求める工程と、
前記光ビームの受光量の変化に基づいて前記連続体での皺の発生を検知する工程と
を備え、
前記照射部は、前記支持ローラの一方端部側から他方端部側に前記光ビームを発光する発光素子と、前記発光素子を保持しながら前記支持ローラの一方端部でローラ表面と係合して前記支持ローラの回転軸と直交する直交方向において前記ローラ表面から前記発光素子までの距離を皺検知高さに維持する発光保持機構とを有し、
前記受光部は、前記光ビームを受光する受光素子と、前記受光素子を保持しながら前記支持ローラの他方端部で前記ローラ表面と係合して前記直交方向において前記ローラ表面から前記受光素子までの距離を前記皺検知高さに維持する受光保持機構とを有することを特徴とする塗工方法。 The coating liquid supply position while transporting a continuum formed by connecting the tip of the long second base material to the rear end of the long first base material at the connection position along the transport path. It is a coating method in which a coating liquid is supplied from a nozzle to form a coating film on the continuum.
A step of engaging and supporting the continuum transported along the transport path with a support roller arranged between the coating liquid supply position and the connection position in the transport path.
An irradiation unit irradiates a light beam from one end side to the other end side of the support roller along the surface of the continuum supported by the support roller, and receives light on the other end side of the support roller. A step in which the unit receives the light beam and obtains the amount of light received by the light beam.
A step of detecting the occurrence of wrinkles in the continuum based on the change in the amount of received light of the light beam is provided .
The irradiation unit engages with a light emitting element that emits the light beam from one end side to the other end side of the support roller and the roller surface at one end of the support roller while holding the light emitting element. It also has a light emitting holding mechanism that maintains the distance from the roller surface to the light emitting element at the wrinkle detection height in a direction orthogonal to the rotation axis of the support roller.
The light receiving portion engages with the light receiving element that receives the light beam and the roller surface at the other end of the support roller while holding the light receiving element, and from the roller surface to the light receiving element in the orthogonal direction. A coating method comprising a light receiving holding mechanism for maintaining the distance between the two at the wrinkle detection height.
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