(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送される基材に対しダイから第１液と第２液を排出して前記第１液により形成される第１層に重ねて前記第２液により形成される第２層を形成する塗工装置において、
前記ダイにおける前記第１液が排出される第１排出口を形成する部材の内部に前記第１層を検査する検査手段が設けられていること、
を特徴とする塗工装置。
【請求項２】
請求項１の塗工装置において、
前記ダイは前記基材の搬送方向について上流部と中仕切部と下流部の順に構成され、
前記第１排出口を形成する部材は前記上流部と前記中仕切部とにより構成され、
前記検査手段は前記中仕切部の内部に設けられていること、
を特徴とする塗工装置。
【請求項３】
請求項１または２の塗工装置において、
前記検査手段は、画像検査カメラ装置であり、
前記第１排出口を形成する部材は、前記画像検査カメラ装置により前記第１層の画像を撮像することができる材質により形成されている部分を備えること、
を特徴とする塗工装置。
【請求項４】
請求項１または２の塗工装置において、
前記検査手段は、放射線検査装置であり、
前記第１排出口を形成する部材は、前記放射線検査装置により前記第１層の形成状態を検査できる材質により形成されている部分を備えること、
を特徴とする塗工装置。
【請求項５】
搬送される基材に対しダイから第１液と第２液を排出して前記第１液により形成される第１層に重ねて前記第２液により形成される第２層を形成する塗工方法において、
前記ダイにおける前記第１液が排出される第１排出口を形成する部材の内部から前記第１層を検査すること、
を特徴とする塗工方法。
【請求項６】
搬送される集電体に対しダイからバインダ液と活物質液を排出して前記バインダ液により形成されるバインダ層に重ねて前記活物質液により形成される活物質層を形成した電極を有する電池の製造方法において、
前記ダイにおける前記バインダ液が排出される第１排出口を形成する部材の内部から前記バインダ層を検査しながら前記電極を作成すること、
を特徴とする電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、リチウムイオン電池等で用いられる活物質ペーストを集電体上に塗布形成する塗工装置、塗工方法、電池の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、基材上において下層に導電層を形成し上層に活物質層を形成した電極の製造方法が開示されている。この特許文献１の電極の製造方法においては、排出口を２つ備えるダイにより基材に対し導電液と活物質液を排出して、導電層と活物質層の２層を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３４５０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、接着テープ等のような多層塗工品における各塗工層の品質検査は、各塗工層に放射線や赤外線を透過させて行うことが一般的である。しかしながら、特許文献１に示すような導電層と活物質層の２層を基材上に形成する２層塗工を行って電極を製造するときには、上層の活物質層は透過性がないので、上層の活物質層に覆われる下層の導電層の塗布の状態を検査することが困難である。
【０００５】
また、集電体である銅泊に対し下層に結着剤であるバインダを塗布し上層に活物質を塗布して電極を製造する場合においても、活物質や銅泊の透過性は低いので、カメラにより下層のバインダの塗布状態を検査することが困難となる。また、放射線は活物質や銅泊（金属）により錯乱や遮断がされるので、放射線により下層のバインダの塗布状態を検査することも困難となる。また、ダイの材質はステンレスなどの原子番号の大きい金属であるので、例えば、ダイの排出口の周辺部に放射線検査装置を設けても、放射線検査装置から照射する放射線は錯乱したり遮断されてしまい、下層のバインダの塗布状態を検査することが困難である。
【０００６】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、２層塗工において基材側に形成される層の塗布状態を検査することができる塗工装置、塗工方法、電池の製造方法を提供すること、を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、搬送される基材に対しダイから第１液と第２液を排出して前記第１液により形成される第１層に重ねて前記第２液により形成される第２層を形成する塗工装置において、前記ダイにおける前記第１液が排出される第１排出口を形成する部材の内部に前記第１層を検査する検査手段が設けられていること、を特徴とする。
【０００８】
この態様によれば、ダイにおける第１液排出口を形成する部材の内部に設けられた検査手段により、第２層の影響を受けることなく基材側に形成される第１層の塗布状態を検査することができる。
【０００９】
上記態様においては、前記ダイは前記基材の搬送方向について上流部と中仕切部と下流部の順に構成され、前記第１排出口を形成する部材は前記上流部と前記中仕切部とにより構成され、前記検査手段は前記中仕切部の内部に設けられていること、が好ましい。
【００１０】
この態様によれば、検査手段により中仕切部を透して、第２層が重ねて形成される前の第１層の塗布状態を検査することができる。そのため、より確実に第２層の影響を受けることなく第１層の塗布状態を検査することができる。
【００１１】
上記態様においては、前記検査手段は、画像検査カメラ装置であり、前記第１排出口を形成する部材は、前記画像検査カメラ装置により前記第１層の画像を撮像することができる材質により形成されている部分を備えること、が好ましい。
【００１２】
この態様によれば、画像検査カメラ装置により直接的に第１層の画像を取り込んで、取り込んだ画像をもとに第１層の塗布状態を検査することができる。
【００１３】
上記態様においては、前記検査手段は、放射線検査装置であり、前記第１排出口を形成する部材は、前記放射線検査装置により前記第１層の形成状態を検査できる材質により形成されている部分を備えること、が好ましい。
【００１４】
この態様によれば、放射線検査装置により直接的に第１層にける放射線データを取得して、取得した放射線データをもとに第１層の塗布状態を検査することができる。
【００１５】
上記課題を解決するためになされた本発明の他の態様は、搬送される基材に対しダイから第１液と第２液を排出して前記第１液により形成される第１層に重ねて前記第２液により形成される第２層を形成する塗工方法において、前記ダイにおける前記第１液が排出される第１排出口を形成する部材の内部から前記第１層を検査すること、を特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決するためになされた本発明の他の態様は、搬送される集電体に対しダイからバインダ液と活物質液を排出して前記バインダ液により形成されるバインダ層に重ねて前記活物質液により形成される活物質層を形成した電極を有する電池の製造方法において、前記ダイにおける前記バインダ液が排出される第１排出口を形成する部材の内部から前記バインダ層を検査しながら前記電極を作成すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る塗工装置、塗工方法、電池の製造方法によれば、２層塗工において基材側に形成される層の塗布状態を検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】塗工装置の概略構成と排出口周辺を示す図である
【図２】画像検査カメラにより検査したバインダ層の検査情報をもとに行うダイの塗工に対するフィードバック制御を説明するフローチャート図である。
【図３】放射線検査機により検査したバインダ層の検査情報をもとに行うダイの塗工に対するフィードバック制御を説明するフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２０】
〔塗工装置の説明〕
図１に示すように、本実施例の塗工装置１は、ダイ１０と検査機構１２と制御部１４などを有する。ダイ１０は、上流部１６と中仕切部１８と下流部２０とを備え、後述する銅泊３０の搬送方向について上流部１６と、中仕切部１８と、下流部２０の順に構成される。そして、ダイ１０は、上流部１６と中仕切部１８との間に形成された第１排出口２２と、中仕切部１８と下流部２０との間に形成された第２排出口２４の２つの排出口を備える。上流部１６と下流部２０の材質は、例えばＳＵＳ３０４などの金属である。中仕切部１８の材質は、後述するように、光透過率が８０％の材料や低原子番号材料である。
【００２１】
検査機構１２は、検出部２６と検査本体部２８を備える。そして、検出部２６は、ダイ１０の中仕切部１８の内部に設けられ、後述するように、検査機構１２は中仕切部１８を透してバインダ層３４の塗布状態を検査する。なお、ダイ１０の中仕切部１８や検査機構１２の詳細については、後述する。
【００２２】
制御部１４は、検査機構１２における検査情報をもとにダイ１０のギャップＧを制御したり、バインダ液３２をダイ１０に供給するポンプ（不図示）駆動を制御する手段である。
【００２３】
このような構成を有する本実施例の塗工装置１は、搬送される集電体の銅泊３０に対して、第１排出口２２から結着剤であるバインダ液３２を排出してバインダ層３４を形成し、さらに、第２排出口２４から電極活物質を含む負極ペースト３６を排出してバインダ層３４に重ねて塗布して負極ペースト層３８を形成する。これにより、銅泊３０に対してバインダ層３４と負極ペースト層３８の２層が形成された電極を製造することができ、このように製造した電極を使って電池を製造することができる。
【００２４】
なお、銅泊３０は本発明における「基材」の一例であり、バインダ液３２は本発明における「第１液」の一例であり、負極ペースト３６は本発明における「第２液」の一例である。また、バインダ層３４は本発明における「第１層」の一例であり、負極ペースト層３８は本発明における「第２層」の一例である。
【００２５】
〔検査機構と中仕切部の説明〕
次に、前記の検査機構１２とダイ１０の中仕切部１８の詳細について説明する。検査機構１２とダイ１０の中仕切部１８は、以下のように実施例１と実施例２とが考えられる。
【００２６】
＜実施例１＞
実施例１においては、ダイ１０の中仕切部１８を光透過率が８０％の材料（アクリル樹脂など）からなる部材で形成している。そして、検査機構１２として画像検査カメラ装置を採用し、中仕切部１８の内部に検出部２６として画像検査カメラ装置の撮像部を設ける。また、この撮像部には、検査本体部２８として画像検査カメラ装置の本体部を接続する。なお、画像検査カメラ装置の撮像部としては、画像検査において一般的に使用されるカメラであればよく、ＣＣＤカメラや高感度カメラなどが考えられる。
【００２７】
本実施例ではダイ１０の中仕切部１８を光透過率が８０％の材料からなる部材で形成しているので、画像検査カメラ装置の撮像部（検出部２６）は中仕切部１８を透して直接的に下層のバインダ層３４を撮像することができる。そのため、上層の負極ペースト層３８が透過性を有していなくても、画像検査カメラ装置により下層のバインダ層３４の品質検査を行うことができる。なお、画像検査カメラ装置によるバインダ層３４の品質検査の内容としては、バインダ層３４における所定の領域内における塗布スケ（銅泊３０（基材）が見える様な塗布の欠け）や塗布ムラ（塗布量のムラ）の有無などが考えられる。
【００２８】
ここで、実際に画像検査カメラ装置を使用してバインダ層３４の品質検査を行った。検査条件は、ダイ１０について、上流部１６と下流部２０の材質をＳＵＳ３０４とし、中仕切部１８の材質をアクリル樹脂（光透過率が約９３％、構成元素がＣ，Ｈ，Ｏ）とした。そして、画像検査カメラ装置として高感度カメラを使用し、さらにテレセントリックレンズ、ハロゲン照明を使用した。そして、ＳＢＲ（スチレン・ブタジエンゴム）からなるバインダ液３２を塗布して下層にバインダ層３４を形成し、炭素材料と増粘材を含む負極ペースト３６を塗布して上層に負極ペースト層３８を形成する条件のもと、バインダ層３４の検査を行った。すると、画像検査カメラ装置の撮像部は中仕切部１８を透して直接的にバインダ層３４を撮像することができ、バインダ層３４における塗布スケや塗布ムラなどを検出することができた。
【００２９】
そして、このように検出したバインダ層３４における塗布スケや塗布ムラなどなどの検査情報をもとに、制御部１４により、図２に示すように、ダイ１０の塗工に対しフィードバック制御を行うことができる。なお、図２は、検査情報をもとに行うダイ１０の塗工に対するフィードバック制御を説明するフローチャート図である。
【００３０】
まず、ダイ１０の中仕切部１８の内部に設けられた画像検査カメラ装置の撮像部（検出部２６）により、バインダ層３４の画像を撮像して取り込む（ステップＳ１）。次に、取り込んだバインダ層３４の画像をもとに、画像検査カメラ装置の本体部（検査本体部２８）にて画像処理などの演算を行って画像データを作成する（ステップＳ２）。次に、作成した画像データと、予め作成した複数の塗布スケや塗布ムラのパターン情報（スケ・ムラパターン）と照らし合わせる（ステップＳ３）。
【００３１】
そして、バインダ層３４に塗布スケや塗布ムラが存在するか否かを判断する（ステップＳ４）。そして、バインダ層３４に塗布スケや塗布ムラが存在すると判断した場合には、バインダ層３４に塗布スケや塗布ムラが存在しないようにするためのダイ１０の適正なギャップＧ（図１参照）を算出する（ステップＳ５）。そして、不図示のギャップ調整手段により、算出した適正なギャップＧになるように例えばダイ１０における左右方向（長手方向、図１の紙面垂直方向）のギャップＧのバランスを調整する（ステップＳ６）。一方、ステップＳ４において画像データにおいてバインダ層３４に塗布スケや塗布ムラが存在しないと判断した場合には、ダイ１０のギャップＧをそのまま維持する（ステップＳ７）。以上のように、バインダ層３４における塗布スケや塗布ムラなどの検査情報をもとに、ダイ１０の塗工に対しフィードバック制御を行うことができる。
【００３２】
本実施例によれば、ダイ１０におけるバインダ液３２が排出される第１排出口２２を形成する中仕切部１８の内部に設けられた画像検査カメラ装置（検査機構１２）の撮像部（検出部２６）により、負極ペースト層３８の影響を受けることなく中仕切部１８を透して直接的にバインダ層３４の塗布状態を検査することができる。
【００３３】
また、画像検査カメラ装置によるバインダ層３４の塗布状態の検査情報をもとに、制御部１４によりダイ１０の塗工に対しフィードバック制御を行うので、銅泊３０に対して塗布欠けや塗布ムラを抑制しながら安定してバインダ層３４を塗布することができる。そのため、電極の製造において、歩留まりの向上を図ることができる。
【００３４】
＜実施例２＞
実施例２においては、ダイ１０の中仕切部１８を低原子番号材料からなる部材としている。低原子番号材料としては、Ｈ，Ｃ，Ｏ等で構成される樹脂、例えば、アクリル等が考えられる。そして、検査機構１２として放射線検査装置を採用し、中仕切部１８の内部に検出部２６として被検査物に放射線を照射して放射線データを検出する放射線検査装置の放射線検出部を設ける。また、この放射線検出部には、検査本体部２８として放射線検査装置の本体部を接続する。
【００３５】
このようにダイ１０の中仕切部１８を低原子番号材料からなる部材としている。そのため、放射線検査装置の放射線検出部（検出部２６）から照射する放射線が錯乱や遮断がなされることなく、放射線検出部により中仕切部１８を透して下層のバインダ層３４を検査することができる。したがって、上層の負極ペースト層３８が透過性を有していなくても、放射線検査装置により下層のバインダ層３４の品質検査を行うことができる。放射線検査装置によるバインダ層３４の品質検査の内容としては、バインダ層３４の厚み（バインダ液３２の塗布量）などが考えられる。
【００３６】
なお、ダイ１０の中仕切部１８における低原子番号材料の選択に当たっては、放射線検査装置の放射線検出部から照射した放射線の減衰量である質量減弱係数μｍについて以下の式が成立するような低原子番号材料を選択する。
【数１】
0005488442.tif 000002
【００３７】
また、放射線の透過距離としての平均自由行程λは以下の式に表わされる。
【数２】
0005488442.tif 000003
【００３８】
そして、この数２の数式をもとに前記の数１の数式で示す条件を満たす平均自由工程λの条件を求めて、求めた平均自由工程λの条件を満たすような低原子番号材料を選択してもよい。なお、数２の数式における物質の密度ρは、本実施例においては例えばバインダ層の密度や銅泊の密度が該当する。
【００３９】
そして、検出したバインダ層３４における塗布量の検査情報をもとに、制御部１４により、図３に示すように、ダイ１０の塗工に対しフィードバック制御を行うことができる。なお、図３は、検査情報をもとに行うダイ１０の塗工に対するフィードバック制御を説明するフローチャート図である。
【００４０】
まず、ダイ１０の中仕切部１８の内部に設けられた放射線検査装置の放射線検出部（検出部２６）により、バインダ層３４にて検出された放射線データを取り込む（ステップＳ１１）。次に、取り込んだ放射線データをもとに、放射線検査装置の本体部（検査本体部２８）にて演算処理を行って、バインダ層３４における放射線の透過量を算出する（ステップＳ１２）。次に、算出したバインダ層３４における放射線の透過量をもとに、予め作成したバインダ層３４における放射線の透過量とバインダ層３４の厚さとの相関グラフ（検量線）から、バインダ層３４の厚さを算出する（ステップＳ１３）。
【００４１】
なお、ステップＳ１２においてバインダ層３４における放射線の透過量の代わりに反射量を算出し、ステップＳ１３において予め作成したバインダ層３４における放射線の反射量とバインダ層３４の厚さとの相関グラフから、バインダ層３４の厚さを算出してもよい。
【００４２】
次に、算出したバインダ層３４の厚さが目標の厚さであるか否かを判断する（ステップＳ１４）。そして、算出したバインダ層３４の厚さが目標の厚さでないと判断した場合には、バインダ層３４の厚さが目標の厚さになるようにバインダ液３２を供給するポンプ（不図示）の回転数を制御する（ステップＳ１５）。一方、ステップＳ１４において算出したバインダ層３４の厚さが目標の厚さであると判断した場合には、バインダ液３２を供給するポンプの回転数をそのまま維持するように制御する。以上のように、バインダ層３４における塗布量の検査情報をもとに、ダイ１０の塗工に対しフィードバック制御を行うことができる。
【００４３】
本実施例によれば、ダイ１０におけるバインダ液３２が排出される第１排出口２２を形成する中仕切部１８の内部に設けられた放射線検査装置（検査機構１２）の放射線検出部（検出部２６）により、負極ペースト層３８の影響を受けることなく中仕切部１８を透して直接的にバインダ層３４の塗布状態を検査することができる。
【００４４】
また、放射線検査装置によるバインダ層３４の塗布状態の検査情報をもとに、制御部１４によりダイ１０の塗工に対しフィードバック制御を行うので、銅泊３０に対してバインダ液３２の塗布量を調整しながら安定してバインダ層３４を塗布することができる。そのため、電極の製造において、歩留まりの向上を図ることができる。
【００４５】
〔その他の実施例〕
また、ダイ１０の中仕切部１８の内部に、検査機構１２の検出部２６として、画像検査カメラ装置の撮像部と放射線検査装置の放射線検出部の両方を設けてもよい。これにより、バインダ層３４における塗布スケや塗布ムラの検査とバインダ層３４の厚みの検査の両方を行うことができる。
【００４６】
また、ダイ１０の中仕切部１８は、全体について光透過率が８０％の材料や低原子番号材料からなる部材で形成されていることに限定されない。ダイ１０の中仕切部１８は、例えば、検査機構１２の検出部２６が設けられた位置よりも銅泊３０側の部分のみが光透過率が８０％の材料や低原子番号材料からなる部材で形成され、その他の部分がＳＵＳ３０４などの金属で形成されていてもよい。
【００４７】
また、検査機構１２の検出部２６は、ダイ１０の中仕切部１８の内部に設けられることに限定されず、ダイ１０の上流部１６の内部に設けてもよい。このとき、ダイ１０の上流部１６を光透過率が８０％以上の材料からなる部材により形成し、このダイ１０の上流部１６の内部に検査機構１２の検出部２６として画像検査カメラ装置の撮像部を設けてもよい。また、ダイ１０の上流部１６を低原子番号材料からなる部材により形成し、このダイ１０の上流部１６の内部に検査機構１２の検出部２６として放射線検査装置の放射線検出部を設けてもよい。
【００４８】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
【符号の説明】
【００４９】
１    塗工装置
１０  ダイ
１２  検査機構
１４  制御部
１６  上流部
１８  中仕切部
２０  下流部
２２  第１排出口
２４  第２排出口
２６  検出部
２８  検査本体部
３０  銅泊
３２  バインダ液
３４  バインダ層
３６  負極ペースト
３８  負極ペースト層
【図１】
0005488442.tif 000004
【図２】
0005488442.tif 000005
【図３】
0005488442.tif 000006