WO2012132056A1 - 塗布装置および塗布膜形成システム - Google Patents

塗布装置および塗布膜形成システム Download PDF

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coating film
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正雄 井上
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大日本スクリーン製造株式会社
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a coating apparatus for forming a coating film on a base material by applying a coating liquid of an active material used as an electrode material of a chemical battery to the base material, and a coating film forming system incorporating the coating apparatus. About.
  • Patent Documents Conventionally, a method of manufacturing a chemical battery such as a lithium ion secondary battery by applying a relatively high-viscosity electrode material on a metal foil used as a base material is known (for example, Patent Documents). 1).
  • a coating film is formed on the metal foil by the following method. First, a strip-shaped metal foil is conveyed by a plurality of rollers directly below a slit nozzle that discharges an electrode material from an unwinding portion.
  • one end (width) of the metal foil in the width direction is detected by a position detection sensor arranged upstream of the slit nozzle in the conveyance direction of the metal foil (parallel to the longitudinal direction of the metal foil). The position of one end of both ends of the metal foil in the direction is detected.
  • the slit nozzle is moved along the width direction.
  • the electrode material can be applied at a position away from the reference position along the width direction by a certain distance with one end of the metal foil in the width direction as the reference position.
  • coating of an electrode material is performed with respect to both main surfaces (both surfaces) of metal foil, and a coating film is formed on both surfaces of metal foil.
  • the size of the metal foil in the width direction is not necessarily constant, and the coating position of the coating film with one end portion as a reference position deviates from the coating position of the coating film with the other end portion as a reference position.
  • the reference position of the coating film formed on one main surface is unknown, there arises a problem that the coating positions of the coating films formed on both main surfaces cannot be matched.
  • An object is to provide a coating film forming system.
  • a coating apparatus is configured such that the first coating film of the active material is formed on the first main surface of the belt-shaped base material.
  • the base material is transported along the longitudinal direction, and from the slit-like discharge port along the width direction of the base material.
  • a nozzle that discharges the coating liquid toward the second main surface of the base material and a transport position of the base material along the longitudinal direction are disposed at a detection position upstream of the nozzle discharge position.
  • the first end position of the first coating film in the width direction is set to each part of the base material. And determining the position of the nozzle in the width direction based on the position of the first end position detected by the position detection unit, a drive unit that moves the nozzle along the width direction, and the position detection unit. And a control unit that determines a formation position of the second coating film in each part of the base material.
  • the coating apparatus according to the second aspect is characterized in that, in the coating apparatus according to the first aspect, the position detection unit is a two-dimensional laser displacement meter.
  • the coating apparatus is the coating apparatus according to the first aspect, wherein the position detection unit is capable of imaging near both ends of the first coating film in the width direction, and the imaging And a calculation unit that calculates the first both end positions of the first coating film along the width direction based on an image captured by the unit.
  • the coating apparatus according to the fourth aspect is the coating apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the position detection unit is configured to detect the position of the base material in the width direction for each part of the base material. A second end position is detected together with the first end position.
  • a coating film forming system includes a coating apparatus according to any one of the first to fourth aspects, and a drying apparatus that dries the coating liquid on the base material applied by the coating apparatus. It is characterized by providing.
  • the position detection unit sets the first both end positions of the first coating film in the width direction for each part of the substrate. Can be detected. Thereby, even if the size of the base material in the width direction varies in each part of the base material, the formation position and width of the first coating film can be accurately detected.
  • the position of the nozzle can be determined so that the formation positions of the first and second coating films coincide in each part of the base material. Further, the formation failure of the first coating film can be found based on the detected width of the first coating film.
  • the coating apparatus which concerns on a 4th aspect, in each part of a base material, not only the 1st both ends position of the 1st coating film along the width direction but the 2nd both ends of the base material along the width direction The position can also be detected. Therefore, not only the information regarding the first coating film but also the information regarding the feeding state of the base material (for example, the meandering state of the base material in the width direction) can be acquired.
  • FIG. 1 is a front view showing an example of the overall configuration of a coating film forming system incorporating a coating apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is a front view illustrating a schematic configuration of the coating processing unit.
  • FIG. 3 is a side view for explaining the positional relationship between the nozzle and the position detection unit. 4 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a coating film forming system 1 incorporating a coating apparatus according to the present invention.
  • the XYZ orthogonal coordinate system which makes a Z-axis direction a perpendicular direction and makes XY plane a horizontal surface is attached
  • subjected the dimensions and number of each part are exaggerated or simplified as necessary for easy understanding.
  • the coating film forming system 1 manufactures an electrode of a lithium ion secondary battery by forming a coating film of an active material on a substrate 5 and drying the formed coating film.
  • the coating film forming system 1 mainly includes a coating processing unit 10, a preheating unit 60, a drying unit 65, an annealing unit 70, a cooling unit 75, and a transport unit 80.
  • the coating film forming system 1 includes an electrical box 9 that houses a power source, a control unit 90 (see FIG. 2) described later, and the like.
  • the base material 5 is a strip-shaped metal foil that functions as a current collector of a lithium ion secondary battery. More specifically, the shape of the substrate 5 is a long sheet.
  • the width and thickness of the base material 5 are not particularly limited, but the width of the base material 5 can be set to 600 mm to 700 mm, and the thickness of the base material 5 can be set to 10 ⁇ m to 20 ⁇ m. .
  • the coating film forming system 1 when a positive electrode of a lithium ion secondary battery is manufactured, for example, an aluminum foil (Al) can be used as the base material 5.
  • Al aluminum foil
  • Cu copper foil
  • the belt-shaped base material 5 is fed from the unwinding roller 81 and wound by the winding roller 82, so that the coating processing unit 10, the preheating unit 60, the drying unit 65, the annealing unit 70, It is conveyed to each part of the cooling unit 75 in this order.
  • the transport unit 80 includes the unwind roller 81, the take-up roller 82, and a plurality of auxiliary rollers 83a to 83e, and transports the substrate 5 along the direction of the arrow AR1.
  • the number and arrangement of the auxiliary rollers 83a to 83e are not limited to the example shown in FIG. 1, but can be increased or decreased as needed.
  • the coating processing unit 10 forms a coating film on the base material 5 by applying a coating liquid of an active material used as an electrode material to the base material 5.
  • the application processing unit 10 is on the downstream side of the unwinding roller 81 in the conveyance path 8 along the longitudinal direction (arrow AR1 direction) of the base material 5 (hereinafter also simply referred to as “longitudinal direction”), and is a preheating unit. 60 on the upstream side.
  • the detailed configuration of the coating processing unit 10 will be described later.
  • the preheating unit 60 raises the temperature of the coating film of the electrode material formed on the substrate 5 by the coating process in the coating processing unit 10 and performs preheating for a certain time.
  • the drying unit 65 is a processing unit that performs a main drying process, and blows hot air on the coating film preheated by the preheating unit 60 to heat and evaporate the solvent. Further, the annealing unit 70 heats the coating film to a higher temperature, removes the solvent remaining in the coating film, and removes strain and residual stress generated in the coating film by the drying process in the drying unit 65. .
  • the cooling unit 75 cools the coating film by blowing dry air at normal temperature onto the heated coating film.
  • the preheating unit 60, the drying unit 65, the annealing unit 70, and the cooling unit 75 can be used as a drying device that dries the coating solution applied on the base material 5 applied by the coating processing unit 10.
  • a drying apparatus which dries the coating film formed on the base material 5 it is not limited to the structure provided with said four process part, According to the kind of coating liquid, it is appropriate and can do.
  • the drying device may be configured only by the preheating unit 60 and the drying unit 65.
  • the control unit 90 controls the operation of each element of the coating film forming system 1 and realizes various data calculations. As shown in FIG. 2, the control unit 90 mainly includes a ROM 91, a RAM 92, and a CPU 93.
  • ROM (Read Only Memory) 91 is a so-called nonvolatile storage unit, and stores, for example, a program 91a.
  • ROM 91 a flash memory that is a readable / writable nonvolatile memory may be used.
  • a RAM (Random Access Memory) 92 is a volatile storage unit and stores, for example, data used in the calculation of the CPU 93.
  • a CPU (Central Processing ⁇ ⁇ Unit) 93 executes control according to the program 91a of the ROM 91 (for example, control of the movement operation of the nozzle 11 by the driving unit 15 and the discharge operation of the coating liquid by the closing valve 20 and the pump 51). Is done.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the coating processing unit 10 which is a coating apparatus according to the present invention.
  • FIG. 3 is a side view for explaining the positional relationship between the nozzle 11 and the position detector 13.
  • 4 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
  • the configuration of the coating processing unit 10 will be described with reference to FIGS. 2 to 4.
  • the coating processing unit 10 is configured such that the first main coating surface 6 a of the active material is formed on the first main surface 5 a of the strip-shaped base material 5, and the second main surface of the base material 5.
  • An active material coating solution is applied to 5b.
  • the 2nd coating film 7 is formed on the 2nd main surface 5b of the base material 5.
  • the application processing unit 10 mainly includes a nozzle 11, a position detection unit 13, a drive unit 15, a tank 50, a pump 51, a supply pipe 55, and a closing valve 20. ing.
  • the “main surface” refers to a surface parallel to each of the longitudinal direction and the width direction of the substrate 5.
  • the tank 50 is a supply source for supplying the electrode material for the positive electrode or the negative electrode to the base material 5.
  • the tank 50 stores a solution of an active material that is an electrode material of a lithium ion secondary battery as a coating solution.
  • the tank 50 includes, for example, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) as a positive electrode active material and carbon ( A mixed solution of C), polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent is stored.
  • LiCoO 2 lithium cobalt oxide
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), lithium iron phosphate (LiFePO 4 ), or the like can be used instead of lithium cobaltate, but these materials are limited. Is not to be done.
  • the tank 50 contains, for example, graphite (graphite) as a negative electrode active material, PVDF as a binder, and a solvent as a coating liquid for the negative electrode material.
  • graphite graphite
  • PVDF as a binder
  • solvent as a coating liquid for the negative electrode material.
  • the negative electrode active material hard carbon, lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ), a silicon alloy, a tin alloy, or the like can be used instead of graphite, but the material is not limited to these materials.
  • SBR styrene-butadiene rubber
  • water H 2 O
  • CMC carboxymethylcellulose
  • the coating liquid for these positive electrode material and negative electrode material is a slurry in which solids (fine particles) are dispersed.
  • Each of these coating solutions has a viscosity of 1 Pa ⁇ s (pascal second) or more, and generally has thixotropic properties.
  • the tank 50 is provided with a stirrer 53 and an air pressure unit 54.
  • the stirrer 53 has a screw 53a, and the screw 53a can be immersed in the coating liquid in the tank 50. Therefore, the coating liquid stored in the tank 50 is agitated by rotating the screw 53a.
  • the air pressurizing unit 54 pressurizes the liquid level of the coating liquid stored by sending high-pressure air into the gas phase portion in the tank 50. Note that the air pressurization unit 54 is not an essential element as long as the liquid can be fed only by the pump 51.
  • the tank 50 and the nozzle 11 are connected in communication by a supply pipe 55.
  • a supply pipe 55 a stainless steel pipe or a resin pipe can be used.
  • a pump 51, a closing valve 20, and a flow meter 52 are interposed in the course of the supply pipe 55.
  • a circulation pipe 56 is provided branching from the middle of the supply pipe 55. The proximal end side of the circulation pipe 56 is connected to a position between the closing valve 20 and the pump 51 of the supply pipe 55, and the distal end side is connected to the tank 50.
  • a circulation valve 57 and a flow rate adjustment valve 58 are inserted in the circulation pipe 56.
  • the pump 51 is provided in the supply pipe 55, and sends the electrode material coating solution stored in the tank 50 toward the nozzle 11.
  • the flow meter 52 measures the flow rate of the coating liquid flowing through the supply pipe 55.
  • the closing valve 20 opens and closes the flow path of the supply pipe 55, thereby intermittently supplying the coating liquid to the nozzle 11.
  • the circulation valve 57 provided in the circulation pipe 56 opens and closes the flow path of the circulation pipe 56.
  • the circulation valve 57 is opened while the supply valve 55 is closed by the closing valve 20, the coating liquid flowing through the supply pipe 55 flows into the circulation pipe 56 and is returned to the tank 50.
  • the flow rate of the coating liquid flowing through the circulation pipe 56 is adjusted by a flow rate adjusting valve 58.
  • the nozzle 11 is disposed at a position facing the backup roller 12 as shown in FIG.
  • a discharge port 11a is provided. Then, the coating liquid supplied through the supply pipe 55 and discharged from the discharge port 11 a is discharged toward the base material 5 pressed and supported by the backup roller 12.
  • the position detection unit 13 is a sensor configured by a so-called two-dimensional laser displacement meter. As shown in FIGS. 2 and 3, the position detection unit 13 is disposed at a detection position PS upstream of the discharge position PD of the nozzle 11 in the transport path 8 of the base material 5 along the longitudinal direction, and is backed up. It faces the roller 13a. As shown in FIG. 4, the position detector 13 mainly has a plurality of distance measuring units 14. In FIG. 3, the arrangement of the nozzles 11 and the position detection unit 13 is schematically illustrated, and the discharge position PD and the detection position PS are described closer than actual.
  • each distance measuring unit 14 includes a light projecting light source 14 a and a light receiving unit 14 b.
  • the projection light source 14a is, for example, a laser light source, and emits a laser toward an object.
  • the light receiving unit 14b receives the laser beam emitted from the corresponding light projecting light source 14a and reflected by the object.
  • Each light receiving unit 14b outputs an analog signal (for example, voltage) corresponding to the intensity of the received laser.
  • the position detection unit 13 compares the analog signals output from the distance measuring units 14 with the CPU 93 of the control unit 90, so that both end positions PE1 and PE2 (first end position of the first coating film 6 in the width direction). : See FIG. 3) for each part of the substrate 5.
  • the analog signal values of the adjacent ranging units 14 are compared in the order defined by the arrow AR3 (see FIG. 4).
  • the position PE1 (FIG. 4) is based on the positions of these adjacent ranging units 14. Reference) is required.
  • control part 90 determines the position of the nozzle 11 in the width direction based on the both end positions PE1 and PE2 detected by the position detection part 13, and thereby the second coating film 7 in each part of the substrate 5 is determined.
  • the formation position is determined.
  • the position detector 13 can detect the positions PE1 and PE2 of the first coating film 6 in the width direction for each part of the substrate 5. Thereby, even if the size of the base material 5 in the width direction varies in each part of the base material 5, the formation position of the first coating film 6 can be accurately detected. Therefore, the coating processing unit 10 can accurately match the formation positions of the two coating films 6 and 7 formed on the two main surfaces 5a and 5b of the base material 5. As a result, the performance of the chemical battery having both the coating films 6 and 7 can be improved.
  • width of the first coating film 6 the size of the first coating film 6 in the width direction (hereinafter simply referred to as “width of the first coating film 6”) for each portion of the substrate 5 Can be obtained). Then, the measured value of the width of the first coating film 6 obtained is compared with the design value of the width of the first coating film 6, whereby a formation defect of the first coating film 6 can be found.
  • the position detection unit 13 detects both end positions PB1 and PB2 (second end positions: see FIG. 3) of the base material 5 in the width direction for each part of the base material 5 together with the above-described both end positions PE1 and PE2. be able to.
  • the value of the analog signal of each ranging unit 14 is compared in the order defined by the arrow AR3 (see FIG. 4). Then, the position of the distance measuring unit 14 where the value of the analog signal of the distance measuring unit 14 becomes substantially zero is set as a position PB1 (see FIG. 4).
  • control part 90 can acquire the information regarding the feeding condition (for example, the meandering condition of the base material 5 in the width direction) of the base material 5 based on the both end positions PB1 and PB2 detected by the position detection part 13. it can.
  • the feeding condition for example, the meandering condition of the base material 5 in the width direction
  • the driving unit 15 adjusts the position of the discharge port 11a with respect to the backup roller 12 by moving the nozzle 11 back and forth, right and left, and up and down (XYZ direction in FIG. 2). That is, the drive unit 15 moves the nozzle 11 at least along the width direction.
  • the pressure gauge 18 measures the pressure of the coating liquid in the nozzle 11. Further, the pressure of the coating liquid in the nozzle 11 is measured by the pressure gauge 18, and the flow rate of the coating liquid flowing through the supply pipe 55 is measured by the flow meter 52, whereby the state of the coating liquid flowing through the supply pipe 55 is changed. I can grasp.
  • the coating processing unit 10 according to the present embodiment and the coating film forming system 1 incorporating the coating processing unit 10 are arranged such that the both end positions PE1 and PE2 of the first coating film 6 in the width direction are each of the base material 5. The part can be detected. Thereby, even if the size of the base material 5 in the width direction varies in each part of the base material 5, the formation position and width of the first coating film 6 can be accurately detected.
  • the position of the nozzle 11 can be determined so that the formation positions of the first and second coating films 6 and 7 coincide in each part of the substrate 5. Further, the formation failure of the first coating film 6 can be found by the detected width of the first coating film 6.
  • the position detection unit 13 has been described as being configured by a so-called two-dimensional laser displacement meter, but is not limited thereto.
  • what has an imaging part and a calculating part may be made into a position detection part.
  • the film thickness of the 1st and 2nd coating films 6 and 7 may be measured using the laser beam reflected by the coating film and the laser beam transmitted through the coating film.
  • the imaging unit images near both end positions PE1 and PE2 of the first coating film 6 in the width direction.
  • the calculation unit calculates both end positions PE1 and PE2 of the first coating film 6 along the width direction based on the image captured by the imaging unit.
  • the position detector can detect both end positions PE1 and PE2 of the first coating film 6 in the width direction and both end positions PB1 and PB2 of the base material 5 in the width direction.
  • the functions of the calculation unit described above may be realized by the CPU 93 of the control unit 90.
  • control unit 90 controls the operation of each element of the coating film forming system 1 (the coating processing unit 10, the preheating unit 60, the drying unit 65, the annealing unit 70, and the cooling unit 75).
  • the control unit 90 may be dedicated to the coating processing unit 10, and the coating processing unit 10 may include the control unit 90.

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Abstract

　塗布処理部は、活物質の第１塗布膜が形成された状態で、基材の第２主面に活物質の塗布液を塗布する。塗布処理部は、主として、ノズルと、位置検出部と、駆動部と、を備えている。ノズルは、バックアップローラと対向する位置に配置されている。位置検出部は、いわゆる２次元レーザ変位計により構成されたセンサである。位置検出部は、長手方向に沿った基材の搬送経路において、ノズルの吐出位置より上流側の検出位置に配置されている。駆動部は、ノズルを前後左右上下に移動させることによって、バックアップローラに対する吐出口の位置を調整する。

Description

塗布装置および塗布膜形成システム
　本発明は、化学電池の電極材料として用いられる活物質の塗布液を基材に塗布することによって、基材上に塗布膜を形成する塗布装置、および、この塗布装置を組み込んだ塗布膜形成システムに関する。
　従来より、基材として用いられる金属箔の上に、比較的高粘度の電極材料を塗布することによって、リチウムイオン二次電池などの化学電池を製造する方法が知られている（例えば、特許文献１）。
　ここで、特許文献１の製造方法では、次のような手法により、金属箔上に塗布膜が形成される。まず、帯状の金属箔が、複数のローラにより、巻出し部から電極材料を吐出するスリットノズルの直下に搬送される。
　次に、金属箔の搬送方向（金属箔の長手方向と平行）においてスリットノズルより上流側に配置された位置検出センサによって、幅方向（長手方向と直交する方向）における金属箔の一端部（幅方向における金属箔の両端のうち一方の端部）の位置が検出される。
　続いて、検出された一端部の位置に基づいて、スリットノズルが、幅方向に沿って移動させられる。これにより、幅方向における金属箔の一端部を基準位置として、この基準位置から幅方向に沿って一定距離だけ離れた位置に、電極材料が塗布できる。そして、電極材料の塗布が金属箔の両主面（両面）に対して実行されることによって、金属箔の両面に塗布膜が形成される。
特許第４２５９０２６号公報
　しかしながら、幅方向における金属箔のサイズは、必ずしも一定でなく、一方の端部を基準位置とする塗布膜の塗布位置は、他方の端部を基準位置とする塗布膜の塗布位置とズレる。その結果、一方の主面に形成された塗布膜の基準位置が不明な場合、両主面に形成された塗布膜の塗布位置を一致させることができないという問題が生ずる。
　そこで、本発明では、基材の一方の主面に塗布膜が形成されている場合において、他方の主面に良好に塗布膜を形成することができる塗布装置、および、この塗布装置を組み込んだ塗布膜形成システムを提供することを目的とする。
　上記の課題を解決するため、この発明の第１の態様に係る塗布装置は、帯状とされた基材の第１主面上に活物質の第１塗布膜が形成された状態で、前記基材の第２主面に活物質の塗布液を塗布することによって、前記第２主面上に第２塗布膜を形成する塗布装置であって、前記第１塗布膜は、前記基材の長手方向に沿って形成されてるとともに、前記第２塗布膜が形成される時、前記基材は、前記長手方向に沿って搬送され、前記基材の幅方向に沿ったスリット状の吐出口から前記基材の前記第２主面に向けて、前記塗布液を吐出するノズルと、前記長手方向に沿った前記基材の搬送経路において、前記ノズルの吐出位置より上流側の検出位置に配置されるとともに、前記幅方向おける前記第１塗布膜の第１両端位置を前記基材の各部分について検出する位置検出部と、前記ノズルを前記幅方向に沿って移動させる駆動部と、前記位置検出部により検出された前記第１両端位置に基づいて、前記幅方向における前記ノズルの位置を決定することによって、前記基材の各部分における前記第２塗布膜の形成位置を決定する制御部と、備えることを特徴とする。
　また、第２の態様に係る塗布装置は、第１の態様に係る塗布装置において、前記位置検出部は、２次元レーザ変位計であることを特徴とする。
　また、第３の態様に係る塗布装置は、第１の態様に係る塗布装置において、前記位置検出部は、前記幅方向における前記第１塗布膜の両端付近を撮像可能な撮像部と、前記撮像部により撮像された画像に基づいて、前記幅方向に沿った前記第１塗布膜の前記第１両端位置を演算する演算部とを有することを特徴とする。
　また、第４の態様に係る塗布装置は、第１から第３のいずれかの態様に係る塗布装置において、前記位置検出部は、前記基材の各部分について、前記幅方向における前記基材の第２両端位置を、前記第１両端位置とともに検出することを特徴とする。
　また、第５の態様に係る塗布膜形成システムは、第１から第４のいずれかの態様に係る塗布装置と、前記塗布装置で塗布された前記基材上の前記塗布液を乾燥させる乾燥装置とを備えることを特徴とする。
　第１から第４の態様に係る塗布装置および第５の態様に係る塗布膜形成システムによれば、位置検出部は、幅方向における第１塗布膜の第１両端位置を基材の各部分について検出することができる。これにより、幅方向における基材のサイズが、基材の各部分において変動しても、第１塗布膜の形成位置および幅が、正確に検出できる。
　そのため、基材の各部分において第１および第２塗布膜の形成位置が一致するように、ノズルの位置を決定することができる。また、検出された第１塗布膜の幅によって、第１塗布膜の形成不良を発見できる。
　特に、第４の態様に係る塗布装置によれば、基材の各部分において、幅方向に沿った第１塗布膜の第１両端位置だけでなく、幅方向に沿った基材の第２両端位置をも検出することができる。そのため、第１塗布膜に関する情報だけでなく、基材の送り状況（例えば、幅方向における基材の蛇行状況）に関する情報をも取得することができる。
図１は、本発明に係る塗布装置を組み込んだ塗布膜形成システムの全体構成の一例を示す正面図である。 図２は、塗布処理部の概略構成を示す正面図である。 図３は、ノズルおよび位置検出部の位置関係を説明するための側面図である。 図４は、図３のＶＩ－ＶＩ線から見た断面図である。
　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。
　＜１．塗布膜形成システムの構成＞
　図１は、本発明に係る塗布装置を組み込んだ塗布膜形成システム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は、方向関係を明確にするために、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系が付されている。また、図１および以降の各図において、理解容易のため、必要に応じて、各部の寸法や数が誇張または簡略化して描かれている。
　塗布膜形成システム１は、基材５の上に活物質の塗布膜を形成するとともに、形成された塗布膜を乾燥させることによって、リチウムイオン二次電池の電極を製造する。図１に示すように、塗布膜形成システム１は、主として、塗布処理部１０、予熱部６０、乾燥部６５、アニール部７０、冷却部７５、および搬送部８０を備えている。また、塗布膜形成システム１は、電源および後述する制御部９０（図２参照）等を収納する電装ボックス９を備えている。
　ここで、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帯状の金属箔である。基材５の形状は、より具体的には、長尺のシート状とされている。また、基材５の幅および厚さは特に限定されるものではないが、基材５の幅は６００ｍｍ～７００ｍｍとすることができ、基材５の厚さは１０μｍ～２０μｍとすることができる。
　また、塗布膜形成システム１において、リチウムイオン二次電池の正極が製造される場合、基材５として例えばアルミニウム箔（Ａｌ）が使用できる。一方、負極が製造される場合、基材５として例えば銅箔（Ｃｕ）が使用できる。
　図１に示すように、帯状の基材５は、巻き出しローラ８１から送り出されて巻き取りローラ８２によって巻き取られることによって、塗布処理部１０、予熱部６０、乾燥部６５、アニール部７０、冷却部７５の各部に、この順番で搬送される。搬送部８０は、これら巻き出しローラ８１および巻き取りローラ８２と複数の補助ローラ８３ａ～８３ｅとを備えて構成されており、基材５を矢印ＡＲ１方向に沿って搬送する。なお、補助ローラ８３ａ～８３ｅの個数および配置については、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。
　塗布処理部１０は、電極材料として用いられる活物質の塗布液を基材５に塗布することによって、基材５上に塗布膜を形成する。塗布処理部１０は、基材５の長手方向（矢印ＡＲ１方向）（以下、単に、「長手方向」とも称する）に沿った搬送経路８において、巻き出しローラ８１より下流側であって、予熱部６０の上流側に配置されている。なお、塗布処理部１０の詳細な構成については、後述する。
　予熱部６０は、塗布処理部１０での塗布処理によって基材５の上に形成された電極材料の塗布膜を昇温し、一定時間の予熱を行う。また、乾燥部６５は、主たる乾燥処理を行う処理部であり、予熱部６０にて予熱された塗布膜に熱風を吹き付けて加熱して溶剤を蒸発させる。さらに、アニール部７０は、塗布膜をより高温に加熱し、塗布膜に残留している溶剤を除去するとともに、乾燥部６５での乾燥処理で塗布膜中に発生した歪みおよび残留応力を除去する。冷却部７５は、加熱された塗布膜に常温のドライエアを吹き付けることによって塗布膜を冷却する。
　このように、予熱部６０、乾燥部６５、アニール部７０、および冷却部７５は、塗布処理部１０で塗布された基材５上の塗布液を乾燥させる乾燥装置として使用できる。なお、基材５の上に形成された塗布膜を乾燥させる乾燥装置としては、上記の４つの処理部を備えた構成に限定されるものではなく、塗布液の種類に応じて適宜のものとすることができる。例えば、乾燥装置は、予熱部６０および乾燥部６５のみによって構成されても良い。
　制御部９０は、塗布膜形成システム１の各要素の動作を制御するとともに、種々のデータ演算を実現する。図２に示すように、制御部９０は、主として、ＲＯＭ９１と、ＲＡＭ９２と、ＣＰＵ９３と、を有している。
　ＲＯＭ（Read Only Memory）９１は、いわゆる不揮発性の記憶部であり、例えば、プログラム９１ａが格納されている。なお、ＲＯＭ９１としては、読み書き自在の不揮発性メモリであるフラッシュメモリが使用されてもよい。ＲＡＭ（Random Access Memory）９２は、揮発性の記憶部であり、例えば、ＣＰＵ９３の演算で使用されるデータが格納される。
　ＣＰＵ（Central Processing Unit）９３は、ＲＯＭ９１のプログラム９１ａに従った制御（例えば、駆動部１５によるノズル１１の移動動作や、閉止バルブ２０およびポンプ５１による塗布液の吐出動作等の制御）が、実行される。
　＜２．塗布処理部の構成＞
　図２は、本発明に係る塗布装置である塗布処理部１０の概略構成を示す図である。図３は、ノズル１１および位置検出部１３の位置関係を説明するための側面図である。図４は、図３のＶＩ－ＶＩ線から見た断面図である。ここでは、図２から図４を参照しつつ、塗布処理部１０の構成を説明する。
　塗布処理部１０は、図２に示すように、帯状とされた基材５の第１主面５ａに活物質の第１塗布膜６が形成された状態で、基材５の第２主面５ｂに活物質の塗布液を塗布する。これにより、基材５の第２主面５ｂ上に第２塗布膜７が形成される。図２に示すように、塗布処理部１０は、主として、ノズル１１と、位置検出部１３と、駆動部１５と、タンク５０と、ポンプ５１と、供給配管５５と、閉止バルブ２０と、を備えている。
　なお、基材５のように長手方向に延びる帯状シート体において、「主面」とは、基材５の長手方向および幅方向のそれぞれと平行な面を言うものとする。
　タンク５０は、基材５に正極用または負極用の電極材料を供給するための供給源である。タンク５０は、リチウムイオン二次電池の電極材料である活物質の溶液を、塗布液として貯留する。
　ここで、塗布膜形成システム１において正極が製造される場合、タンク５０には、正極材料の塗布液として、例えば正極活物質であるコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）と、導電助剤であるカーボン（Ｃ）と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）と、溶剤であるＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）と、の混合液が貯留される。
　正極活物質としては、コバルト酸リチウムに代えて、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）、または燐酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ4）等も使用できるが、これらの物質に限定されるものではない。
　一方、塗布膜形成システム１において負極が製造される場合、タンク５０には、負極材料の塗布液として、例えば負極活物質である黒鉛（グラファイト）と、結着剤であるＰＶＤＦと、溶剤であるＮＭＰと、の混合液が貯留される。
　負極活物質としては、黒鉛に代えて、ハードカーボン、チタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）、シリコン合金、またはスズ合金等も使用できるが、これらの物質に限定されるものではない。
　また、正極材料および負極材料の双方において、結着剤としては、ＰＶＤＦに代えてスチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等も用いられ、溶剤としては、ＮＭＰに代えて水（Ｈ2Ｏ）等も使用できる。さらに、結着剤としてＳＢＲが、溶剤として水が、それぞれ用いられる場合、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）が、増粘剤として併用できる。
　さらに、これら正極材料および負極材料の塗布液は、固体（微粒子）が分散されたスラリーである。これら塗布液の粘度は、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。
　タンク５０には、攪拌機５３およびエア加圧ユニット５４が付設されている。攪拌機５３は、スクリュー５３ａを有しており、スクリュー５３ａは、タンク５０内の塗布液に浸漬可能とされている。したがって、スクリュー５３ａが回転されることによって、タンク５０に貯留された塗布液が撹拌される。
　エア加圧ユニット５４は、高圧の空気をタンク５０内の気相部分に送り込んで貯留されている塗布液の液面を加圧する。なお、ポンプ５１のみで送液が可能であれば、エア加圧ユニット５４は必須の要素ではない。
　タンク５０とノズル１１とは供給配管５５によって連通接続されている。供給配管５５としては、ステンレス管または樹脂管が使用できる。供給配管５５の経路途中には、ポンプ５１、閉止バルブ２０、および流量計５２が介挿されている。また、供給配管５５の途中から分岐して循環配管５６が設けられている。循環配管５６の基端側は供給配管５５の閉止バルブ２０とポンプ５１との間の位置に接続され、先端側はタンク５０に接続されている。循環配管５６には、循環バルブ５７および流量調整バルブ５８が介挿されている。
　ポンプ５１は、供給配管５５に設けられており、タンク５０に貯留されている電極材料の塗布液を、ノズル１１に向けて送り出す。流量計５２は、供給配管５５を流れる塗布液の流量を計測する。閉止バルブ２０は、供給配管５５の流路を開閉することによって、ノズル１１への塗布液の供給を断続させる。
　循環配管５６に設けられている循環バルブ５７は、循環配管５６の流路を開閉する。閉止バルブ２０が供給配管５５を閉止した状態で、循環バルブ５７が開かれることによって、供給配管５５を流れる塗布液は、循環配管５６に流れ込み、タンク５０へと帰還させられる。循環配管５６を流れる塗布液の流量は、流量調整バルブ５８により調整される。
　ノズル１１は、図２に示すように、バックアップローラ１２と対向する位置に配置されている。ノズル１１の先端には、基材５の幅方向（図３の矢印ＡＲ２方向）（基材５の長手方向と直交する方向：以下、単に、「幅方向」と称する）に沿ったスリット状の吐出口１１ａが設けられている。そして、供給配管５５を経由して送給され、吐出口１１ａから吐出される塗布液は、バックアップローラ１２に押圧支持された基材５に向けて吐出される。
　位置検出部１３は、いわゆる２次元レーザ変位計により構成されたセンサである。図２および図３に示すように、位置検出部１３は、長手方向に沿った基材５の搬送経路８において、ノズル１１の吐出位置ＰＤより上流側の検出位置ＰＳに配置されており、バックアップローラ１３ａと対向する。図４に示すように、位置検出部１３は、主として、複数の測距ユニット１４を有している。なお、図３では、ノズル１１および位置検出部１３の配置が、模式的に描かれており、吐出位置ＰＤおよび検出位置ＰＳが、実際よりも近く記載されている。
　複数の測距ユニット１４は、図４に示すように、配列方向（矢印ＡＲ３方向）に沿って一次元的に配列されている。各測距ユニット１４は、対象物までの距離に応じたアナログ信号を出力する。図４に示すように、各測距ユニット１４は、投光光源１４ａと、受光部１４ｂと、を有している。
　投光光源１４ａは、例えばレーザ光源であり、対象物に向けてレーザを出射する。受光部１４ｂは、対応する投光光源１４ａから出射され、対象物で反射されたレーザを受光する。そして、各受光部１４ｂは、受光されたレーザの強度に応じたアナログ信号（例えば、電圧）を出力する。
　したがって、位置検出部１３は、各測距ユニット１４から出力されるアナログ信号を制御部９０のＣＰＵ９３に比較させることによって、幅方向おける第１塗布膜６の両端位置ＰＥ１、ＰＥ２（第１両端位置：図３参照）を基材５の各部分について検出する。
　例えば、隣接する測距ユニット１４のアナログ信号の値が、矢印ＡＲ３（図４参照）で規定される順序で比較される。そして、隣接する測距ユニット１４のアナログ信号の値が同一符号であり、かつ、両アナログ信号の値が急峻に変化する場合、これら隣接する測距ユニット１４の位置に基づいて位置ＰＥ１（図４参照）が求められる。
　そして、制御部９０は、位置検出部１３により検出された両端位置ＰＥ１、ＰＥ２に基づいて、幅方向におけるノズル１１の位置を決定することにより、基材５の各部分における第２塗布膜７の形成位置を決定する。
　このように、位置検出部１３は、幅方向における第１塗布膜６の両端位置ＰＥ１、ＰＥ２を基材５の各部分について検出することができる。これにより、幅方向における基材５のサイズが、基材５の各部分において変動しても、第１塗布膜６の形成位置が、正確に検出できる。そのため、塗布処理部１０は、基材５の両主面５ａ、５ｂに形成される両塗布膜６、７の形成位置を正確に一致させることができる。その結果、これら両塗布膜６、７を有する化学電池の性能を向上させることができる。
　また、位置検出部１３によって両端位置ＰＥ１、ＰＥ２が検出されると、基材５の各部分について、幅方向における第１塗布膜６のサイズ（以下、単に、「第１塗布膜６の幅」と称する）が取得できる。そして、得られた第１塗布膜６の幅の実測値と、第１塗布膜６の幅の設計値と、が比較されることによって、第１塗布膜６の形成不良が発見できる。
　また、位置検出部１３は、基材５の各部分について、幅方向おける基材５の両端位置ＰＢ１、ＰＢ２（第２両端位置：図３参照）を、上述の両端位置ＰＥ１、ＰＥ２とともに検出することができる。
　例えば、各測距ユニット１４のアナログ信号の値が、矢印ＡＲ３（図４参照）で規定される順序で比較される。そして、測距ユニット１４のアナログ信号の値がほぼゼロとなる測距ユニット１４の位置が、位置ＰＢ１とされる（図４参照）。
　そして、制御部９０は、位置検出部１３により検出された両端位置ＰＢ１、ＰＢ２に基づいて、基材５の送り状況（例えば、幅方向における基材５の蛇行状況）に関する情報を取得することができる。
　図２に戻って、駆動部１５は、ノズル１１を前後左右上下（図２のＸＹＺ方向）に移動させることによって、バックアップローラ１２に対する吐出口１１ａの位置を調整する。すなわち、駆動部１５は、少なくとも幅方向に沿って、ノズル１１を移動させる。
　圧力計１８は、ノズル１１内における塗布液の圧力を計測する。また、圧力計１８によってノズル１１内における塗布液の圧力が計測されるとともに、流量計５２によって供給配管５５を流れる塗布液の流量が計測されることによって、供給配管５５を流れる塗布液の状態が把握できる。
　＜３．本実施の形態の塗布処理部および塗布膜形成システムの利点＞
　以上のように、本実施の形態の塗布処理部１０、および塗布処理部１０を組み込んだ塗布膜形成システム１は、幅方向における第１塗布膜６の両端位置ＰＥ１、ＰＥ２を基材５の各部分について検出することができる。これにより、幅方向における基材５のサイズが、基材５の各部分において変動しても、第１塗布膜６の形成位置および幅が、正確に検出できる。
　そのため、基材５の各部分において第１および第２塗布膜６、７の形成位置が一致するように、ノズル１１の位置を決定することができる。また、検出された第１塗布膜６の幅によって、第１塗布膜６の形成不良を発見できる。
　＜４．変形例＞
　以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
　（１）本実施の形態において、位置検出部１３は、いわゆる２次元レーザ変位計により構成されるものであるとして説明したが、これに限定されるものでない。例えば、撮像部と、演算部と、を有するものが、位置検出部とされても良い。また、塗布膜で反射されたレーザ光と、塗布膜を透過したレーザ光と、を用いて、第１および第２塗布膜６、７の膜厚が測定されても良い。
　例えば、撮像部と演算部とを有する位置検出部の場合、撮像部は、幅方向における第１塗布膜６の両端位置ＰＥ１、ＰＥ２付近を撮像する。また、演算部は、撮像部により撮像された画像に基づいて、幅方向に沿った第１塗布膜６の両端位置ＰＥ１、ＰＥ２を演算する。
　これにより、この位置検出部は、位置検出部１３と同様に、幅方向における第１塗布膜６の両端位置ＰＥ１、ＰＥ２、および幅方向における基材５の両端位置ＰＢ１、ＰＢ２を、検出できる。なお、上述の演算部の機能は、制御部９０のＣＰＵ９３により実現されても良い。
　（２）また、本実施の形態において、制御部９０は、塗布膜形成システム１の各要素（塗布処理部１０、予熱部６０、乾燥部６５、アニール部７０、および冷却部７５）の動作制御や、これら各要素に関する演算処理を実行するものとして説明したが、これに限定されるものでない。例えば、制御部９０は、塗布処理部１０専用であっても良く、塗布処理部１０に制御部９０が含まれても良い。
　１　塗布膜形成システム
　５　基材
　５ａ　第１主面
　５ｂ　第２主面
　６　第１塗布膜
　７　第２塗布膜
　８　搬送経路
　１０　塗布処理部
　１１　ノズル
　１１ａ　吐出口
　１３　位置検出部
　１５　駆動部
　６０　予熱部
　６５　乾燥部
　７０　アニール部
　７５　冷却部
　８０　搬送部
　９０　制御部
　ＰＳ　検出位置
　ＰＤ　吐出位置

Claims (5)

  1. 　帯状とされた基材の第１主面上に活物質の第１塗布膜が形成された状態で、前記基材の第２主面に活物質の塗布液を塗布することによって、前記第２主面上に第２塗布膜を形成する塗布装置であって、
    　前記第１塗布膜は、前記基材の長手方向に沿って形成されてるとともに、
    　前記第２塗布膜が形成される時、前記基材は、前記長手方向に沿って搬送され、
    　(a) 前記基材の幅方向に沿ったスリット状の吐出口から前記基材の前記第２主面に向けて、前記塗布液を吐出するノズルと、
    　(b) 前記長手方向に沿った前記基材の搬送経路において、前記ノズルの吐出位置より上流側の検出位置に配置されるとともに、前記幅方向おける前記第１塗布膜の第１両端位置を前記基材の各部分について検出する位置検出部と、
    　(c) 前記ノズルを前記幅方向に沿って移動させる駆動部と、
    　(d) 前記位置検出部により検出された前記第１両端位置に基づいて、前記幅方向における前記ノズルの位置を決定することによって、前記基材の各部分における前記第２塗布膜の形成位置を決定する制御部と、
    備えることを特徴とする塗布装置。
  2. 　請求項１に記載の塗布装置において、
    　前記位置検出部は、２次元レーザ変位計であることを特徴とする塗布装置。
  3. 　請求項１に記載の塗布装置において、
    　前記位置検出部は、
    　(b-1) 前記幅方向における前記第１塗布膜の両端付近を撮像可能な撮像部と、
    　(b-2) 前記撮像部により撮像された画像に基づいて、前記幅方向に沿った前記第１塗布膜の前記第１両端位置を演算する演算部と、
    を有することを特徴とする塗布装置。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれかに記載の塗布装置において、
    　前記位置検出部は、前記基材の各部分について、前記幅方向における前記基材の第２両端位置を、前記第１両端位置とともに検出することを特徴とする塗布装置。
  5. 　請求項１から請求項４のいずれかに記載の塗布装置と、
    　前記塗布装置で塗布された前記基材上の前記塗布液を乾燥させる乾燥装置と、
    を備えることを特徴とする塗布膜形成システム。
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