(57)【要約】  【課題】  安全、安価、小型かつランニングコストが小さく、正負極間および電極セパレータ間の巻きずれ検査が可能である巻きずれ検査方法および、巻きずれ検査機能を有する巻回装置を提供する  【解決手段】  巻回装置内の巻回部にカメラを設置し、巻回時の様子を一回転ごとに撮影して画像処理装置に送る。画像処理装置では画像処理により各電極シートの端部の位置データを検出し、差をとることにより正負極間の巻きずれを判定するとともに、正極とセパレータおよび負極とセパレータとの位置関係を検出することで電極がセパレータからはみ出していないかを検出し、はみ出している場合は巻きずれありと判定する。巻きずれがある場合には、巻回部に早期にフィードバックし、シート位置を補正する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状または短冊状の第１のシート材と、第２のシート材とを積層し、巻芯上に巻回してなる巻回体の巻きずれを画像処理にて検査する巻きずれ検査方法において、
上記巻芯部近傍を撮影装置にて撮影することによって被検査画像を形成し、画像を処理することにより上記第１のシート材のエッジ部の位置データおよび上記第２のシート材のエッジ部の位置データを検出するステップと、
上記第１のシート材のエッジ部の位置データおよび上記第２のシート材のエッジ部の位置データの差を算出するステップと、
上記位置データの差を基に巻きずれの判定を行うステップを有することを特徴とする巻きずれ検査方法。
【請求項２】
帯状または短冊状の第１のシート材と、第２のシート材と、第３のシート材と、第４のシート材とを積層し、巻芯上に巻回してなる電池の巻きずれを画像処理にて検査する巻きずれ検査方法において、
上記第１のシート材と上記第２のシート材との位置関係および上記第３のシート材と上記第４のシート材との位置関係をそれぞれ検出するステップと、
上記第１のシート材と上記第２のシート材との位置関係および上記第３のシート材と上記第４のシート材との位置関係を基に巻きずれの判定を行うステップを有することを特徴とする巻きずれ検査方法。
【請求項３】
帯状または短冊状の第１のシート材と、第２のシート材と、第３のシート材と、第４のシート材とを積層し、巻芯上に巻回してなる電池の巻きずれを画像処理にて検査する巻きずれ検査方法において、
上記巻芯部近傍を撮影装置にて撮影することによって被検査画像を形成し、画像を処理することにより上記第１のシート材のエッジ部の位置データおよび上記第３のシート材のエッジ部の位置データを検出するステップと、
上記第１のシート材のエッジ部の位置データおよび上記第３のシート材のエッジ部の位置データの差を算出するステップと、
上記位置データの差を基に巻きずれの判定を行うステップを有することを特徴とする巻きずれ検査方法。
【請求項４】
上記第１のシート材は正極であり、上記第２のシート材はセパレータであり、上記第３のシート材は負極であり、上記第４のシート材はセパレータであることを特徴とする請求項２および請求項３に記載の巻きずれ検査方法。
【請求項５】
上記位置データの差および上記位置関係を基に、巻き層間の巻きずれおよび各巻き層とセパレータとの巻きずれの判定を行うステップを有することを特徴とする請求項２および請求項３に記載の巻きずれ検査方法。
【請求項６】
上記位置データの検出は、巻芯に設けた固定目印を基準としてなされたことを特徴とする請求項３に記載の巻きずれ検査方法。
【請求項７】
帯状または短冊状のシート材を積層し、巻芯上に巻回する巻回装置において、
上記巻芯部近傍を撮影装置にて撮影することによって被検査画像を形成し、画像を処理することにより上記第１のシート材のエッジ部の位置データおよび上記第２のシート材のエッジ部の位置データを検出する検出手段と、
上記第１のシート材のエッジ部の位置データおよび上記第２のシート材のエッジ部の位置データの差を算出する算出手段と、
上記位置データの差を基に巻きずれの判定を行う判定手段を有することを特徴とする巻回装置。
【請求項８】
帯状または短冊状の第１のシート材と、第２のシート材と、第３のシート材と、第４のシート材とを積層し、巻芯上に巻回する巻回装置において、
上記第１のシート材と上記第２のシート材との位置関係および上記第３のシート材と上記第４のシート材との位置関係をそれぞれ検出する検出手段と、
上記第１のシート材と上記第２のシート材との位置関係および上記第３のシート材と上記第４のシート材との位置関係を基に巻きずれの判定を行う判定手段を有することを特徴とする巻回装置。
【請求項９】
帯状または短冊状の第１のシート材と、第２のシート材と、第３のシート材と、第４のシート材とを積層し、巻芯上に巻回する巻回装置において、
上記巻芯部近傍を撮影装置にて撮影することによって被検査画像を形成し、画像を処理することにより上記第１のシート材のエッジ部の位置データおよび上記第３のシート材のエッジ部の位置データを検出する検出手段と、
上記第１のシート材のエッジ部の位置データおよび上記第３のシート材のエッジ部の位置データの差を算出する算出手段と、
上記位置データの差を基に巻きずれの判定を行う判定手段を有することを特徴とする巻回装置。
【請求項１０】
上記第１のシート材は正極であり、上記第２のシート材はセパレータであり、上記第３のシート材は負極であり、上記第４のシート材はセパレータであることを特徴とする請求項８および請求項９に記載の巻回装置。
【請求項１１】
上記位置データの差および上記位置関係を基に、巻き層間の巻きずれおよび各巻き層とセパレータとの巻きずれの判定を行う判定手段を有することを特徴とする請求項８および請求項９に記載の巻回装置。
【請求項１２】
上記位置データの差を基に、シート材のエッジ位置の補正を行う補正手段とを有することを特徴とする請求項９に記載の巻回装置。
【請求項１３】
上記巻きずれの判定を基に、良品、不良品に分別排出する手段を有することを特徴とする請求項１１に記載の巻回装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リチウムイオン電池の電極やフィルムコンデンサーのような、帯状または短冊状のシール材を巻回して作製される部品または製品において、巻き層間の巻きずれを巻回装置の巻芯体上で画像処理測定することにより検出する機能を有する巻回装置および巻きずれ検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノート型パソコン、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等、携帯用電子機器の発達にともない、電池の需要が急速に伸びており、また電池の用途も拡大されている。そのような中、電池設計は電池容量の高エネルギー密度化に向かうとともに、さらなる小型軽量化が要求されている。
【０００３】
このような要求に答える電池として、リチウムイオン電池が広く用いられている。リチウムイオン電池は、円筒形、角型など用途に合わせて種々の形状を作製することが可能であり、いずれも帯状に形成された正極部材と、負極部材およびセパレータとを交互に重ね合わせた積層電極体を巻芯に巻きつける、いわゆる巻回方式にて電池素子が作製されている。
【０００４】
このような巻回型の電極を作製するには、まず、所定幅の帯状に形成された正負の電極反を、電極切断装置を用いて短冊状に切断する。次いで、巻回装置を用いて正極、セパレータ、負極、セパレータの順に重ねた積層電極を所定回数巻回することで巻回体（電池素子）を得る。
【０００５】
一般的に、電極同士の短絡を防ぐ目的で、巻回体に用いる正極、負極およびセパレータの幅はそれぞれ異なっており、セパレータが正極および負極に比べて広くなるようにすることで、正極および負極が互いに接しないように構成されている。
【０００６】
しかし、巻回時に正極および／または負極がセパレータの巻回端部から飛び出すこともある。このため、出来上がった巻回体の良否を検査する必要がある。
【０００７】
図１に、巻回装置、巻きずれ検査装置および巻きずれ検査工程の一例を示す。
【０００８】
従来の巻回装置９は例えば、正極１、セパレータＳ１、負極２、セパレータＳ２がそれぞれ巻回されている原反Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４と、正極１、セパレータＳ１、負極２、セパレータＳ２をそれぞれコントロールするＥＰＣ（Edge Position Control）部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ（以下、特定のＥＰＣ部を表さない場合はＥＰＣ部５と適宜称する）と、巻芯６で構成されている。
【０００９】
ＥＰＣ部５は、参照符号３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄで示される検出部（以下、特定の検出部を表さない場合は検出部３と適宜称する）と、参照符号４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄで示される傾きローラ（以下、特定の傾きローラを表さない場合は傾きローラ４と適宜称する）から構成されている。検出部３は、セパレータおよび各電極の端部（エッジ）が所定の基準位置からずれていないかを検出するための部分である。エッジが目標とする位置からずれている場合は傾きローラ４の傾きを変更し、エッジが目標位置となるように制御する。
【００１０】
正極１、セパレータＳ１、負極２、セパレータＳ２の各エッジが目標位置になるよう制御された後、４枚を積層して積層電極体とし、巻芯６に巻きつける。巻芯６は、所定回数回転して巻回体７を作製する。
【００１１】
次いで、できあがった巻回体７の巻きずれ検査を行う。電池内部の巻回体の巻回状態を確認するために、Ｘ線検査装置８を用いて巻回体７の透過画像を撮影し、正極１と負極２およびセパレータＳ１，Ｓ２の巻回状態の良否を目視、または画像解析によって判定する。
【００１２】
図２に、Ｘ線検査装置８の主な部分の構成の一例を示す。参照符号１１に示す巻回体７を内部に収納してなる電池などの被検査物は、参照符号１２に示すＸ線源からＸ線を照射されるとともに、Ｘ線を吸収するイメージインテシファイヤ１３を備えたカメラ１４によってＸ線透過画像が撮影される。
【００１３】
このようなＸ線透過画像を基に、目視により巻きずれを判定する。また、カメラ１４から図示しない画像処理部に画像データを送り、画像処理判定を行うことにより、自動で巻きずれ検出を行う方法もある。
【００１４】
判定の結果、巻回状態が思わしくない場合は、良好な巻回状態になるようにＥＰＣ部５の目標エッジ位置を逐次手動で設定し、再度巻回体を作製した後、良否の判定を行う。これにより巻回体の巻きずれを解消し、良好な巻回体を作製することが可能である。
【００１５】
以下の特許文献１は、Ｘ線透過画像に基づいて自動的に巻きずれ検査を行い、巻回体の巻きずれの良否を判定するＸ線検査装置について記載したものである。
【特許文献１】特許第３２９０９２７号明細書
【００１６】
図３に示すように、特許文献１では、図２で示したＸ線検査装置において、Ｘ線源１２と被検査物１１との間にフィルタ１５を配置することにより、Ｘ線の照射量を調節し、濃度ムラのないＸ線透過画像を得ることができる。このような高画質なＸ線透過画像に基づいて画像処理判定を行うことにより電極エッジ部の検出が容易となり、より高精度に巻きずれ判定ができるようなものとなっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上述のようにＸ線を用いた巻きずれ検出装置は、以下のような問題点を有している。
【００１８】
第１に、Ｘ線照射装置およびＸ線照射装置用カメラが高額である。また、Ｘ線源が消耗品であることから、ランニングコストを大きくする要因となっている。
【００１９】
第２に、Ｘ線が漏れると有害であるため、鉛カバー等にて検査環境と作業者とを隔離する必要があり、また事故の可能性も有していることから機械設備としての危険性が高い。
【００２０】
第３に、Ｘ線照射装置およびＸ線照射装置用カメラが大型であるため、巻回終了後にＸ線透過画像処理により巻きずれを検査して良否の判定を行っており、判定結果のフィードバックに時間がかかる。また、判定結果を基に手動で巻回装置のずれ調整を行うため、全体として生産性の低下につながっている。
【００２１】
第４に、巻回体の巻き層数は最外周から中心部にいくにしたがって多くなるため、最外周の巻き層透過画像と中心部の巻き層透過画像との間に大きな濃度差を有する低画質となる。このため、巻き層の数が増えると中心部の巻きずれ測定が困難である。
【００２２】
第５に、電池用セパレータは、例えばポリプロピレンあるいはポリエチレンなどのポリオレフィン系の材料を用いるため、Ｘ線に容易に透過してしまい、Ｘ線透過画像に基づいたセパレータと電極間の巻きずれの測定が非常に困難である。このため、各巻き層とセパレータ間の巻きずれ検査ができず、検査精度の悪化のおそれがある。
【００２３】
そこで、この発明では、上述の問題点を解消し、安全、安価、小型かつランニングコストが小さく、セパレータとの巻きずれ検査も可能である巻きずれ検査方法および巻きずれ検査機能を有する巻回装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題を解決するために、この発明の第１の態様は、帯状または短冊状の第１のシート材と、第２のシート材と、第３のシート材と、第４のシート材とを積層し、巻芯上に巻回してなる電池の巻きずれを画像処理にて検査する巻きずれ検査方法において、第１のシート材と第２のシート材との位置関係および第３のシート材と第４のシート材との位置関係をそれぞれ検出するステップと、第１のシート材と第２のシート材との位置関係および第３のシート材と第４のシート材との位置関係を基に巻きずれの判定を行うステップを有することを特徴とする巻きずれ検査方法である。
【００２５】
また、この発明の第２の態様は、帯状または短冊状の第１のシート材と、第２のシート材と、第３のシート材と、第４のシート材とを積層し、巻芯上に巻回してなる電池の巻きずれを画像処理にて検査する巻きずれ検査方法において、巻芯部近傍を撮影装置にて撮影することによって被検査画像を形成し、画像を処理することにより第１のシート材のエッジ部の位置データおよび第３のシート材のエッジ部の位置データを検出するステップと、第１のシート材のエッジ部の位置データおよび第３のシート材のエッジ部の位置データの差を算出するステップと、位置データの差を基に巻きずれの判定を行うステップを有することを特徴とする巻きずれ検査方法である。
【００２６】
また、この発明の第３の態様は、帯状または短冊状の第１のシート材と、第２のシート材と、第３のシート材と、第４のシート材とを積層し、巻芯上に巻回する巻回装置において、第１のシート材と第２のシート材との位置関係および第３のシート材と第４のシート材との位置関係をそれぞれ検出する検出手段と、第１のシート材と第２のシート材との位置関係および第３のシート材と第４のシート材との位置関係を基に巻きずれの判定を行う判定手段を有することを特徴とする巻回装置である。
【００２７】
さらに、この発明の第４の態様は、帯状または短冊状の第１のシート材と、第２のシート材と、第３のシート材と、第４のシート材とを積層し、巻芯上に巻回する巻回装置において、巻芯部近傍を撮影装置にて撮影することによって被検査画像を形成し、画像を処理することにより第１のシート材のエッジ部の位置データおよび第３のシート材のエッジ部の位置データを検出する検出手段と、第１のシート材のエッジ部の位置データおよび第３のシート材のエッジ部の位置データの差を算出する算出手段と、位置データの差を基に巻きずれの判定を行う判定手段を有することを特徴とする巻回装置である。
【発明の効果】
【００２８】
この発明によれば、装置が小型であり巻回装置内部にカメラを用いた画像センサを配置できることから、巻回中に巻きずれ判定を行い、結果を早期に巻回装置にフィードバックし、自動で補正を行いながら巻回体を作製することが可能であるため、生産性が高い。
【００２９】
また、Ｘ線を用いないため安全性が高い。画像処理装置のみを用いるため巻きずれ検出装置自体がＸ線装置の５分の１程度と安価である。また、消耗部品は照明用のハロゲンランプのみであるため、ランニングコストが従来の３０〜４０分の１程度となり、大幅なコスト削減が可能となる。
【００３０】
さらに、巻芯が３６０°回転（１ターン）ごとに巻きずれ判定を行うことが可能となるため、巻き層数が増加しても常に高精度で巻きずれ検出が可能である。また、セパレータと各電極の巻きずれ検査も可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３２】
図４は、この発明を適用した巻回装置および巻きずれ検査方法を用いることができる巻回電池の一例を示す斜視図である。図４に示すように、この巻回電池は帯状の正極２１と、この正極２１に対向して配置された帯状の負極２２と、正極２１および負極２２の両面に形成されたゲル電解質層２４と、ゲル電解質層２４が形成された正極２１および負極２２とともに積層された光透過性を有するセパレータ２３ａおよび２３ｂとからなる電池素子２０を備えている。具体的には、この電池素子２０は、ゲル電解質層２４が形成された正極２１と、セパレータ２３ａと、ゲル電解質層２４が形成された負極２２と、セパレータ２３ｂとを順に積層し、長手方向に多数回巻回してなる。
【００３３】
上述のようにして作製された電池素子２０は、図５に示すように、防湿性ラミネートフィルムからなる外装材３１に収容し、電池素子２０の周囲を溶着することにより封止してなる。電池素子２０にはリード２５が備えられ、これらのリード２５は外装材３１に挟まれて外部へと引き出される。
【００３４】
外装材３１は、例えば、接着層、金属層、表面保護層を順次積層した積層構造を有する。接着層は高分子フィルムからなり、この高分子フィルムを構成する材料としては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）が挙げられる。金属層は金属箔からなり、この金属箔を構成する材料としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）が挙げられる。表面保護層を構成する材料としては、例えばナイロン（Ｎｙ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が挙げられる。なお、接着層側の面が、巻回式電極素子１を収納する側の収納面となる。
【００３５】
図６は、この発明を適用した巻回装置の構成の一例を示す略線図である。
【００３６】
巻回装置４０は、主にＥＰＣ部４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ（以下、特定のＥＰＣ部を表さない場合はＥＰＣ部４５と適宜称する）と、巻きずれ画像処理部４９で構成されている。ＥＰＣ部４５は従来の巻きずれ検査装置と同様に検出部４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ（以下、特定の検出部を表さない場合は検出部４３と適宜称する）と、傾きローラ４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ（以下、特定の傾きローラを表さない場合は傾きローラ４４と適宜称する）から構成されている。
【００３７】
巻きずれ画像処理部４９は、巻芯４６と、カメラ４７と、画像処理装置４８で構成されている。巻芯４６上で巻回される正極４１、セパレータＳ４１、負極４２およびセパレータＳ４２の様子は一回転ごとにカメラ４７にて撮影され、画像処理装置４８へ送られる。画像処理装置４８では撮影された画像を基に正極および負極のエッジ位置を検出する。検出された位置データは１回転ごとに一旦蓄積され、１セル分の巻回が終了した段階で位置データの平均値を算出し、１セルのエッジ位置データとする。
【００３８】
さらに、それまで蓄積した１セルのエッジ位置データから最大値、最小値を除いて平均をとり、この平均エッジ位置データをもとに目標エッジ位置の自動補正がなされる。
【００３９】
ＥＰＣ部４５では、検出器４３にてエッジ位置の検出を行い、検出されたエッジ位置が目標とするエッジ位置と一致するよう傾きローラ４４にて制御される。巻きずれがあった場合にはＥＰＣ部４５の目標エッジ位置が自動的に補正され、新たな目標エッジ位置と一致するよう制御される。なお、エッジの目標位置はあらかじめ設定しておき、基本的に手動での変更はしない。
【００４０】
上述のように、巻きずれ判定は巻回装置内の巻きずれ画像処理部４９にて１ターンごとに行われているため、従来のように出来上がった巻回体に対してＸ線透過画像等を用いた検査を行わなくてもよい。
【００４１】
図７に、巻芯４６上で巻回される正極４１、セパレータＳ４１、負極４２およびセパレータＳ４２の巻回時の様子を示す。図７Ａは、巻回の様子を斜視図にて示したものであり、図７Ｂは、上面図である。
【００４２】
図７Ａおよび図７Ｂにおいて、参照符号４２ａで示される部分は、セパレータＳ４２の下に負極４２が透けて見える部分である。一般的にセパレータの厚みは１０〜５０μｍが好適であり、非常に薄いため、活物質として炭素等を含む負極合剤を塗布した金属箔からなる負極が透けて見える。ポリマーリチウム電池などは、電極に電解質を塗布した後積層して巻回するため、負極はさらに透けて見えやすくなる。
【００４３】
図７Ａおよび図７Ｂにおいて参照符号５０で示す部分は、カメラ４７により撮影される領域である。カメラ４７は参照符号５１の方向から巻回の様子を撮像し、画像処理装置４８に画像データを送る。
【００４４】
図８に、カメラ４７にて撮影された領域５０の取り込み画像を示す。この画像は、画像処理装置４８に送られ、各電極のエッジ位置の検出がされる。参照符号６１で示されているのは検出された正極４１の正極エッジ位置であり、参照符号６２で示されているのは検出された負極エッジ位置である。この負極エッジ位置６２を基準とした正極エッジ位置６１の距離を正負極クリアランス６０とする。画像処理装置４８では、正負極クリアランス６０が基準値に収まっているかを巻芯４６が一回転（３６０°回転）するごとに検出し、基準値に収まっていない場合は巻回装置のＥＰＣ部４５にフィードバックし、エッジ位置の補正を行う。
【００４５】
［正負極クリアランスの算出方法］
正負極クリアランス６０を求めることにより、正極、負極間の巻きずれ、および巻き層間の巻きずれを検出することが可能である。なお、画像処理装置４８では、カメラ４７によって撮影された画像そのものではなく、画像処理により得られた画像上での座標をとった位置データを記憶し、この位置データを用いて正負極クリアランス６０を求める。
【００４６】
電極エッジ位置の検出は、図８のような場合は通常画面左端からの距離で差を検出する。ところが、各電極のエッジ位置の検出にカメラを用いることにより、巻回装置自身の振動や人為的な振動（装置付近を歩くときの振動、装置に触れてしまったときの振動など）によりカメラのぶれが発生するおそれがある。このような場合、エッジ位置検出時に測定誤差が発生するおそれがあり、誤判定の原因となる。
【００４７】
そこで、図９に示すように、巻芯４６の先端部に切欠き部６３を設けた巻芯４６ａを用いて巻回を行い、切欠き部６３のエッジ位置を基準として正極エッジ位置６１および負極エッジ位置６２を計測する。この方法により、カメラ４７がぶれた場合でも切欠き部６３、正極エッジ位置６１および負極エッジ位置６２の位置関係は変わらないため測定誤差の発生を抑えることができ、精密なエッジ位置の測定、正負極クリアランス６０の算出が可能となる。この場合、巻芯４６の下側から光を当て、巻芯が黒く、背景が白く写るようにすることで、切り欠き部６３がはっきりと写るようにすることで、高い精度でエッジ位置の検出を行うことができるようにする。
【００４８】
［巻きずれの判定方法］
以下に、各電極のエッジ位置を測定して巻きずれを判定する方法について説明する。
【００４９】
図１０Ａは、正極４１、セパレータＳ４１、負極４２およびセパレータＳ４２を積層して巻回する様子を示しており、図１０Ｂは図１０Ａの状態から１ターン（３６０°）前の状態を示している。参照符号６１ａで示されるのは前ターンでの正極エッジ位置であり、参照符号６２ａで示されるのは前ターンでの負極エッジ位置である。
【００５０】
この発明による正極・負極間の巻きずれ判定では、正極および負極のエッジ位置を測定し、その差である正負極クリアランス６０が規定範囲内に収まっているかどうかを検出することで巻きずれの有無を判定している。以下に各ターンでのエッジ位置の検出について説明するが、例えば図１０Ａを２ターン目としたときは図１０Ｂが１ターン目の様子を表しており、図１０Ａを３ターン目としたときは図１０Ｂが２ターン目の様子を表している。
【００５１】
まず、１ターン目の巻回について説明する。１ターン目の正極エッジ位置６１および負極エッジ位置６２を測定し、その位置データから正負極クリアランス６０を検出する。正極エッジ位置６１および負極エッジ位置６２は、１度の巻回画像の撮影によりそれぞれの位置データの測定が可能である。また、検出されたエッジの位置データは、画像処理部４８内に保存される。
【００５２】
次いで、２ターン目の巻回時に巻回画像の撮影を行い、２ターン目の正極エッジ位置６１および負極エッジ位置６２を測定し、正負極クリアランス６０を検出する。また、２ターン目からは、２ターン目の負極エッジ位置６２と、前ターン（１ターン目）の正極エッジ位置６１ａとの差をとった正負極クリアランス６０ａの検出も行う。
【００５３】
３ターン目以降は、必要回数巻回されるまで２ターン目と同様のクリアランス検出を行う。
【００５４】
セパレータ・電極間の巻きずれは、正極エッジ位置６１および負極エッジ位置６２の測定時に検出することができる。例えば、図８のような検出画像を用いる場合、正極エッジ位置６１を境界として、左側にセパレータＳ４１、右側に正極４１が配置されている。撮影した画像上では、セパレータＳ４１は明るく見えるのに対し、正極４１は暗く見えるため、明→暗の境界点を正極エッジ位置６１として検出するように設定されている。しかし、正極４１がセパレータＳ４１からはみだした場合の位置関係は、左側に正極４１、右側にセパレータＳ４１となり、明暗の配置が逆転してしまい、暗→明と検出されるか、もしくは境界点なしと判定される。このような場合は正極４１がセパレータＳ４１からはみ出しているため巻きずれ有りと判定される。負極４２およびセパレータＳ４２についても同様の方法で巻きずれ検出を行うことができる。
【００５５】
また、撮影した画像からエッジ位置を検出する際は、それぞれのエッジ位置を検出するための検出ウィンドウを設け、各検出ウィンドウ内で明暗の境界点を検出するようになされている。検出ウィンドウの大きさを制限して設定することにより、エッジ位置が大きくずれると検出ウィンドウからエッジがはみ出して境界点の検出がなされず、巻きずれありと判定される。
【００５６】
図１１に、上述の方法を用いて作製した巻回体７０の断面図を示す。上述のように、現在の負極エッジ位置６２を基準として、その両側の正極とのクリアランス（現在の正極エッジ位置６１との正負極クリアランス６０、および前ターンでの正極エッジ位置６１ａとの正負極クリアランス６０ａ）を検出することにより、積層した正極４１および負極４２の重ねのずれ、および各ターン間で起こる巻きずれをそれぞれ１ターンごとに検出することが可能である。
【００５７】
従来のようにＸ線透過画像を用いて目視で確認する場合や、自動判定であっても電極がセパレータから飛び出していないかのみを判定するような検査方法の場合、一端において電極の飛び出しが確認されなくても多端において飛び出している場合があるため、巻回体の両端で電極の飛び出し確認を行わなければならない。特に、自動判定を行う場合は両端で画像データの解析・処理が必要となり、検査工程が煩雑となる。しかし、この方法を用いて巻きずれ判定を行った場合、正負極クリアランスが所定の範囲内に収まっているか否かにより判定するため、巻回体の一端部だけを確認すれば良い。結果、他端部での飛び出しを考慮する必要がなく、工程の簡略化につながる。
【００５８】
［巻きずれの自動補正方法］
カメラ４７により巻芯４６を撮影した画像を画像処理装置４８にて処理することにより、巻きずれ有りと判定された場合は、ＥＰＣ部４５にフィードバックし、巻回体１セルごとに自動補正を行う。
【００５９】
図１２に、エッジ位置の補正動作の一例を示す。図１２では、電極およびセパレータ等のシート８０のエッジ位置が参照符号８３に示す目標位置に自動補正される工程を示す。
【００６０】
図１２Ａでは、あらかじめ設定された基準位置８２に、シート８０のエッジ位置８４がそろった状態でシート８０が巻回されている。このとき、シートのエッジ位置はＥＰＣ部４５内に設置された検出部から発せられるレーザセンサ８１にて検出される。
【００６１】
巻芯４６上にて撮影された画像にてエッジ位置８４の検出を行うとともに、画像処理装置４８にて検出されたエッジ位置８４と、画像上での目標位置８３とを比較し、目標位置８３とのズレ量８５を測定する。複数のセルを巻回した後であれば、巻回したＮセルの平均のエッジ位置と目標位置８３を比較してズレ量を測定する。
【００６２】
次いで、測定されたズレ量８５を元にシート８０の位置を補正する。図１２Ａで検出されたズレ量８５に、所定の補正率をかけた補正値を算出し、補正値の分だけ基準位置を変更するようにＥＰＣ部４５にフィードバックを行う。例えば、図１２Ｂの場合、シート８０がトップ側にずれているため、算出した補正値分をＥＰＣ基準値からマイナスし、基準位置がボトム側に変更されるようにする（図１２Ｃ）。
【００６３】
基準位置８２が新たな基準位置８２ａに変更されるようＥＰＣ部にフィードバックされると、傾きローラ４４が補正の方向に合わせて傾き、シート８０の位置を補正してエッジ位置８４が新基準位置８２ａと重なるよう制御する。
【００６４】
そして、エッジ位置８４が新基準位置８２ａと重なるようシート８０の位置を補正した後、傾きローラ４４は元の状態に戻り、新基準位置８２ａにエッジ位置８４が保たれるようにする。また、この後も１セルごとにエッジ位置８４の測定、補正を行い、所定の位置で巻回されるよう制御がなされる。
【００６５】
ズレ量測定の際、正極４１および／または負極４２が目標位置から大きくずれた場合はエッジ位置がエッジ位置検出ウィンドウから大きく外れてしまったり、セパレータとの位置関係が逆転してしまい、エッジ位置は検出不可となる。このような場合は不良品と判定される。また、電極がセパレータに収まっていても、正負極クリアランスが所定の範囲内に入っていない場合は不良品と判定される。電極がセパレータに収まっており、正負極クリアランスが範囲内にある場合は良品と判定される。
【００６６】
このように、１ターンごとに正極、負極の位置を画像処理測定し、１セルごとに電極位置を自動補正することが可能となるため、大幅な補正精度、生産性の向上およびプロセスの簡略化が可能となる。
【００６７】
さらに、巻ずれがあり不良品と判定された場合は、良品とは別に排出されるようになされている。このため、良品と不良品の混同が起こらず、さらに生産性の向上を図ることができる。
【００６８】
以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【００６９】
例えば、上述の一実施形態において挙げた装置の構成はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成を用いてもよい。
【００７０】
また、この装置は正極および負極が巻回されてなる構成の電池であれば使用可能であり、電解液はゲル状でも液系でも構わない。また、円筒形電池、角型電池やシート型電池等にも使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】従来の巻回装置および巻きずれ検査工程の一例を示す略線図である。
【図２】Ｘ線を用いた巻きずれ検査装置の主な部分の構成の一例を示す模式図である。
【図３】従来のＸ線を用いた巻きずれ検査装置において、検査性能の向上を図ることができるよう構成した巻きずれ検査装置の構成を示す模式図である。
【図４】この発明を適用した巻回装置および巻きずれ検査方法を用いることができる電池素子の一例を示す斜視図である。
【図５】この発明を適用した巻回装置および巻きずれ検査方法を用いることができる電池素子をラミネートフィルムにて外装する様子を示す模式図である。
【図６】この発明を適用した巻回装置の構成の一例を示す模式図である。
【図７】正極、セパレータ、負極、セパレータの順に積層し、巻回する時の様子を示す模式図である。
【図８】巻回装置内に設置されたカメラにて撮像された領域の取り込み画像の様子を示す模式図である。
【図９】カメラのぶれによる測定誤差を防ぐため、先端部に切欠き部を設けた巻芯を用いた場合の取り込み画像の様子を示す模式図である。
【図１０】正極、セパレータ、負極およびセパレータをこの順に積層してなる電極積層体を巻回するときの各電極のエッジ位置および１ターン前の各電極のエッジ位置を示す模式図である。
【図１１】この発明を適用した巻回体における正負極クリアランスを示す断面図である。
【図１２】電極のエッジ位置の補正動作の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７２】
１，４１・・・正極
２，４２・・・負極
３，４３・・・検出部
４，４４・・・傾きローラ
５，４５・・・ＥＰＣ部
６，４６・・・巻芯
７・・・巻回体
８・・・Ｘ線検査装置
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４１，Ｓ４２・・・セパレータ
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４・・・原反
１１・・・巻回体
１２・・・Ｘ線源
１３・・・イメージインテシファイヤ
１４・・・カメラ
２１・・・正極
２２・・・負極
２３・・・セパレータ
２４・・・ゲル電解質層
３１・・・外装材
４７・・・カメラ
４８・・・画像処理装置
４９・・・画像処理部
６０・・・正負極クリアランス
６０ａ・・・正負極クリアランス
６１・・・正極エッジ位置
６１ａ・・・前ターン正極エッジ位置
６２・・・負極エッジ位置
６２ａ・・・前ターン負極エッジ位置
８１・・・レーザセンサ
８２・・・基準位置
８２ａ・・・新たな基準位置
８３・・・目標位置
８４・・・Ｎセル平均位置
８５・・・ズレ量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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