(57)【要約】【課題】スリットに挟まった異物やダイヘッドに固着した異物を除去することができるダイヘッドを提供する。【解決手段】ダイヘッド３は、互いに組み合わせられて塗工溶液２を吐出するスリット１１を形成する第１のヘッド本体１３及び第２のヘッド本体１４を備える。第１のヘッド本体１３は、スリット１１の吐出口側の先端部１６が自由端となっており、自由端を、第２のヘッド本体に対して変位させるアクチュエータ１７を有する。また、アクチュエータ１７の動作は、外観検査手段８で筋状部分２２を検出したときに、制御手段９によって自動で行われる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに組み合わせられて塗工溶液を吐出するスリットを形成する一対のヘッド本体を備えるダイヘッドにおいて、
前記一対のヘッド本体のうちの一方は、前記スリットの吐出口側の端部が自由端となっており、前記自由端を、前記一対のヘッド本体のうちの他方に対して変位させるアクチュエータを有することを特徴とするダイヘッド。
【請求項２】
前記一方のヘッド本体の、前記他方のヘッド本体とは反対側の面に前記塗工溶液の吐出方向と交差する方向に沿って溝が形成され、
且つ前記溝に前記アクチュエータが配置されており、前記溝に対して前記スリットの吐出口側の端部が前記アクチュエータにより変位する前記自由端となっていることを特徴とする請求項１に記載のダイヘッド。
【請求項３】
前記アクチュエータが、ピエゾ素子であることを特徴とする請求項１又は２に記載のダイヘッド。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のダイヘッドを備え、
被塗工物を前記ダイヘッドに対向して配置し、該被塗工物または前記ダイヘッドを相対的に移動させて前記塗工溶液を前記被塗工物に塗工する塗工装置において、
前記ダイヘッドを、前記被塗工物との間隙を拡縮可能に移動させるヘッド移動手段と、
前記アクチュエータ及び前記ヘッド移動手段の動作を制御する制御手段と、
前記間隙又は前記スリットに異物が挟まったときに被塗工物に発生する筋状部分を塗工の際に検出して、前記制御手段へ検出信号を出力する外観検査手段と、をさらに備え、
前記制御手段は、
前記外観検査手段から前記検出信号を受けたときに、前記ヘッド移動手段で前記間隙を所定の値から拡大する方向に前記ダイヘッドを移動させ、前記アクチュエータで前記自由端を前記一対のヘッド本体のうちの他方に対して変位させ、前記ヘッド移動手段で前記間隙を縮小する方向に前記ダイヘッドを移動させて前記間隙を前記所定の値にすることを特徴とする塗工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルムや箔へ塗工溶液を薄膜状に塗工するダイヘッド及び該ダイヘッドを備える塗工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラミネート型電池が携帯電話などの小型の家電製品のバッテリーとして主に用いられているが、近年ではハイブリッド車や電気自動車のバッテリーにも用いられるようになってきている。このようなラミネート型電池には樹脂やスラリーなどの塗工溶液で表面が塗工された箔が用いられる。
【０００３】
１台の電気自動車で必要とされるラミネート型電池の箔の量は、１台の携帯電話に用いられる箔の量に比べて数千倍である。このため、電気自動車の需要の増大に伴い、箔の使用量が増大することが予想されるので、塗工溶液を箔へ塗工する工程の生産性の向上が望まれている。
【０００４】
箔などの被塗工物へ塗工溶液を塗工する方法の一つとして、スリットが形成されたダイヘッドを用いた塗工方法が知られている。該スリットから塗工溶液を膜状に吐出することによって、被塗工物に塗工溶液が一定の厚さで塗工される。
【０００５】
塗工溶液を被塗工物に塗工する際には、ダイヘッドと被塗工物との間に数十μｍから数百μｍ程度の間隙を設定しているため、該間隙やダイヘッドのスリットに、異物が挟まることがある。
【０００６】
異物は、塗工溶液中に混入していたり、塗工前の被塗工物に付着していたりする。また、スリット周辺では塗工溶液が乾燥して凝固しやすく、塗工溶液自身が凝固して異物となる場合もある。塗工溶液が異物とダイヘッドとの間に固着層を形成して異物をダイヘッドに固着させることもある。
【０００７】
ダイヘッドと被塗工物との間隙や、ダイヘッドのスリットに異物が挟まると、該異物によって塗工溶液の流動が妨げられ、被塗工物に塗工溶液が付着していない部分や、所望の膜厚よりも薄い部分が形成され、不良品が発生することがあった。
【０００８】
ダイヘッドと被塗工物との間隙に挟まった異物は、該間隙を広げることによって異物を除去できるが、スリットに挟まった異物や、ダイヘッドに固着した異物は間隙を拡大するだけでは除去することができないことが多い。そのため、ダイヘッドから異物を取り除くことができるダイヘッドが提案されている。
【０００９】
特許文献１では、スリットを洗浄するための洗浄液を吐出する流体ノズルをダイヘッドとは別に備えた塗工装置が開示されている。流体ノズルはスリットの長手方向に沿って移動可能になっており、スリットの全領域に対して洗浄することができる。洗浄液の吐出圧力によって、スリットに挟まった異物やダイヘッドに固着した異物を除去することができる。
【００１０】
特許文献２では、超音波発生素子をスリット付近に備えたダイヘッドが開示されている。超音波発生素子を振動させダイヘッドに超音波振動を与え、異物や固着層を破砕することによって、異物を除去することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−２８１１０１号公報
【特許文献２】特開２００３−２６０３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１で開示されているダイヘッドでは、洗浄液をスリットに向けて吐出するために、被塗工物への塗工を停止しなければならず、生産性が低下していた。特に、塗工装置からダイヘッドを取り外して洗浄液を流体ノズルから吐出する場合には、ダイヘッドの取り外し及び取り付けが必要であり、塗工装置の稼働率の低下を招く。
【００１３】
特許文献２で開示されているダイヘッドでは、被塗工物への塗工溶液の塗工を継続した状態で超音波振動をダイヘッドに与えることができるため、生産性を低下させることなく異物を取り除くことができる。しかしながら、超音波振動で異物や固着層を破砕することができない場合には、ダイヘッドを塗工装置から取り外して分解して洗浄する必要があった。
【００１４】
また、特許文献１や特許文献２で開示されているダイヘッドにおける異物の除去は、作業者が被塗工物に塗工溶液が付着していない部分や所望の膜厚よりも薄い部分を確認してから行われていた。そのため、作業者が該部分を確認するまでは該部分を含む製品が製造されてしまい、歩留まりが低下する。
【００１５】
さらに、異物が間隙やスリットに挟まってから時間が経つにつれて塗工溶液によって形成されるダイヘッドと異物との間の固着層が成長し、異物を除去しにくくなる。作業者が、間隙やスリットへの異物の挟まりを確認する時機が遅くなるほど、より異物を除去しにくくなり、塗工装置からダイヘッドを取り外して分解して洗浄しなければならず、塗工装置の稼働率が低下していた。
【００１６】
そこで、本発明は、スリットに挟まった異物やダイヘッドに固着した異物を除去することができるダイヘッドを提供することを目的とする。
【００１７】
さらに、異物が間隙やスリットに挟まったときに、異物とダイヘッドとの間の固着層が成長するまえに異物を除去することができる塗工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】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明のダイヘッドは、互いに組み合わせられて塗工溶液を吐出するスリットを形成する一対のヘッド本体を備える。一対のヘッド本体のうちの一方は、スリットの吐出口側の端部が自由端となっており、自由端を、一対のヘッド本体のうちの他方に対して変位させるアクチュエータを有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の塗工装置は、前述のダイヘッドを備え、被塗工物をダイヘッドに対向して所定の間隙で配置し該被塗工物またはダイヘッドを相対的に移動させて塗工溶液を被塗工物に塗工する。ダイヘッドを、被塗工物との間隙を拡縮可能に移動させるヘッド移動手段と、アクチュエータ及びヘッド移動手段の動作を制御する制御手段と、間隙又はスリットに異物が挟まったときに被塗工物に発生する筋状部分を塗工の際に検出して制御手段へ検出信号を出力する外観検査手段と、をさらに備える。制御手段は、外観検査手段から検出信号を受けたときに、ヘッド移動手段で間隙を所定の値から拡大する方向にダイヘッドを移動させ、アクチュエータで自由端を一対のヘッド本体のうちの他方に対して変位させ、ヘッド移動手段で間隙を縮小する方向にダイヘッドを移動させて間隙を所定の値にすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ダイヘッドは、スリットに挟まった異物やダイヘッドに固着した異物を除去することができる。
【００２１】
また、塗工装置は、異物が間隙やスリットに挟まったときに、異物とダイヘッドとの間の固着層が成長する前に異物を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態における塗工装置の概略図である。
【図２】本発明の実施形態におけるダイヘッドの斜視図である。
【図３】図２に示すダイヘッドのＡ−Ａ断面における断面図である。
【図４】ダイヘッドと被塗工物との間隙付近（図１に示すＢ部）を拡大した断面図である。
【図５】筋状部分を有する被塗工物の正面図及び断面図である。
【図６】ダイヘッドと被塗工物との間隙を広げたときの間隙付近を拡大した断面図である。
【図７】先端部を第２のヘッド本体に対して変位させたときのダイヘッドの断面図である。
【図８】スリットの縁に超音波発生素子を設けたダイヘッドの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態における塗工装置１の概略図である。図１に示すように、塗工装置１には、樹脂やスラリーなどの塗工溶液２を吐出するためのダイヘッド３と、ダイヘッド３が固定されたヘッド移動手段４と、を備える。ヘッド移動手段４は、モータやシリンダなどの駆動手段を用いて構成されており、ヘッド移動手段４によって塗工装置１におけるダイヘッド３の位置を移動することができる。
【００２５】
また、塗工装置１には、箔などの被塗工物５を巻きつけるためのロール６が設けられており、ダイヘッド３の塗工溶液２の吐出先にロール６が配置されている。被塗工物５をロール６に巻きつけることによって、被塗工物５がダイヘッド３の吐出口に対向して配置されるとともに、被塗工物５に塗工溶液２を塗工する際における被塗工物５の振動を抑制することができる。
【００２６】
ダイヘッド３と被塗工物５との間には、数十μｍから数百μｍ程度の間隙２０が開けられている。ヘッド移動手段４は、間隙２０を拡縮可能に、ダイヘッド３を移動させることができる。
【００２７】
被塗工物５は、被塗工物５の供給源（不図示）からロール６に送られ、ロール６に巻きつけられた状態でダイヘッド３とロール６との間を通過する。このときに、ダイヘッド３から吐出される塗工溶液２が、被塗工物５のロール６と接触する面と反対の側の被塗工面７に付着する。その後、被塗工物５はロール６から引き離されて、被塗工物５の回収装置（不図示）へ送られる。
【００２８】
ダイヘッド３と回収装置の間には、塗工溶液２が付着したとの被塗工面７の外観を検査し、検出信号を出力する外観検査手段８が設けられている。
【００２９】
また、ヘッド移動手段４の動作を制御する制御手段９が塗工装置１には設けられている。外観検査手段８と制御手段９とが電気的に接続されており、外観検査手段８は検出信号を制御手段９に伝送することができる。
【００３０】
図２は、本発明の実施形態におけるダイヘッド３の斜視図であり、図３は図２に示すダイヘッド３のＡ−Ａ断面における断面図である。図２及び図３に示すように、ダイヘッド３には、不図示のタンクから塗工溶液２を供給するための配管１０が設けられている。また、ダイヘッド３から塗工溶液２を膜状に吐出するためのスリット１１がダイヘッド３に形成されている。
【００３１】
ダイヘッド３の内部には、スリット１１の長手方向に塗工溶液２を均一に広げるための溜まり部１２が形成されている。溜まり部１２によって、塗工溶液２がダイヘッド３からスリット１１の長手方向において均一の厚みで吐出される。
【００３２】
ダイヘッド３は、一対のヘッド本体が組み合わせられることによって構成される。ヘッド本体を組み合わせたときに、ヘッド本体の対向する面の間に隙間が形成されるようにヘッド本体が配置されている。各々のヘッド本体には、該隙間に面して凹み部が形成されており、該凹み部が対向することによって、溜まり部１２が形成される。スリット１１は、塗工溶液２の吐出方向に関して溜まり部１２よりも下流側に形成された隙間からなる。
【００３３】
また、スリット１１の吐出口以外から塗工溶液２が漏出しないように、スリット１１の長手方向に位置する面を覆う被覆部材（不図示）が設けられている。被覆部材をヘッド本体と一体成形してもよい。
【００３４】
一対のヘッド本体のうち一方（以下、第１のヘッド本体１３と称す）は、スリット１１の吐出口側の端部（以下、先端部１６と称す）が自由端となっている。図３に示すように、第１のヘッド本体１３の、他方のヘッド本体（以下、第２のヘッド本体１４と称す）とは反対側の面に、溝１５が、塗工溶液２の吐出方向と交差する方向に沿って形成されている。
【００３５】
すなわち、第１のヘッド本体１３の、溝１５から先端部１６までの先端形成部材１８は、第１のヘッド本体１３の他の部分に固定された片持ち梁状となる。先端部１６が自由端となり、先端形成部材１８の先端部１６とは反対側の端部が固定端となる。
【００３６】
さらに詳述すると、溝１５は、第１のヘッド本体１３の外周から第２のヘッド本体１４に向けて第１のヘッド本体１３を貫通しない深さで形成されている。また、図２に示すように、第１のヘッド本体１３の外周に位置する溝１５の開口部１７は、スリット１１の長手方向と平行に細長く延びている。
【００３７】
開口部１７の短手方向に溝１５を拡縮することにより、先端部１６が第２のヘッド本体１４に対して自由端として変位する。溝１５を第１のヘッド本体１３に設けることによって、容易に先端部１６を自由端とすることができる。また、開口部１７をスリット１１の長手方向と平行に伸ばすことにより、先端部１６の、スリット１１の長手方向の全域において略等しく変位させることができる。
【００３８】
先端形成部材１８と被覆部材とを摺動可能に配設することによって、先端部１６の変位がスリット１１の長手方向の全域にわたって行われる。通常、塗工溶液２は比較的高い粘度を有しており、またスリット１１の短手方向の幅に比べ被覆部材と先端形成部材１８との摺動部分は隙間が十分に小さいため、該摺動部分から塗工溶液２が漏出することはほとんどない。
【００３９】
溝１５には、開口部１７の短手方向に溝１５を拡縮するためのアクチュエータ１９が設けられている。本実施形態では、アクチュエータ１９として電圧の印加により拡縮するピエゾ素子を用いた。制御手段９とアクチュエータ１９とが電気的に接続されており、制御手段９はアクチュエータ１９の動作を制御することができるようになっている。
【００４０】
本実施形態では、第１のヘッド本体１３は弾性を有する材料を用いて一体で成形されており、第１のヘッド本体１３の復元力により先端部１６の変位が振動する。したがって、弾性変形による強い振動エネルギーを先端部１６は得ることができる。
【００４１】
次に、本発明の塗工装置１の動作について説明する。
【００４２】
図１に示すように、ダイヘッド３と被塗工物５との間隙２０が所定の値となるようにヘッド移動手段４でダイヘッド３を移動させ、配管１０を介して塗工溶液２をダイヘッド３へ圧送する。ロール６に巻きつけられた被塗工物５を搬送させながら、スリット１１から塗工溶液２を吐出し、被塗工物５へ塗工溶液２を塗工する。
【００４３】
塗工溶液２が被塗工物５に塗工されるときには、被塗工物５はロール６に巻きつけられているため、被塗工物５の振動は抑制される。したがって、間隙２０の変動が抑えられ、塗工溶液２は比較的小さいばらつきの膜厚で被塗工物５に塗工される。
【００４４】
塗工溶液２が塗工された被塗工物５は、回収装置へ向けて搬送される。その搬送の途中で外観検査手段８が被塗工面７の検査を行う。外観検査手段８はダイヘッド３に比較的近い位置に配設されており、塗工溶液２を被塗工物５へ塗工しながら被塗工面７の検査を行うことができる。
【００４５】
ここで、図４に示すように、間隙２０やスリット１１に異物２１が挟まった場合の塗工装置１の動作について説明する。図４は間隙２０付近（図１に示すＢ部）を拡大した断面図である。
【００４６】
図４に示すように、間隙２０やスリット１１に異物２１が挟まると、異物２１によって塗工溶液２の流動が妨げられ、被塗工物５に塗工溶液２が付着していない部分や、所望の膜厚よりも薄い部分が形成される。被塗工物５を搬送しながら塗工溶液２を被塗工物５へ塗工するため、塗工溶液２が付着していない部分や、所望の膜厚よりも薄い部分は被塗工物５の搬送方向（図５（ａ）に示す矢印の方向）に沿って筋状（以下、筋状部分２２と称す）に形成される。
【００４７】
図５（ａ）は間隙２０やスリット１１に異物２１が挟まることによって生じる筋状部分２２を有する被塗工物５の正面図であり、図５（ｂ）は筋状部分２２を有する被塗工物５の断面図である。
【００４８】
筋状部分２２を有する被塗工物５が外観検査手段８に搬送されたところで、外観検査手段８は筋状部分２２を検出する。さらに外観検査手段８は筋状部分２２を検出した検出信号を制御手段９に送り、制御手段９はヘッド移動手段４とアクチュエータ１９に異物２１を除去するための動作をさせる。
【００４９】
まず、制御手段９は、図６に示すように、ヘッド移動手段４で間隙２０を所定の値から広げる方向にダイヘッド３を移動させる。図６は、間隙２０を広げたときの間隙２０付近を拡大した断面図である。間隙２０に挟まった異物２１は、被塗工物５と共に回収装置に搬送され、その結果、異物２１は間隙２０から除去される。
【００５０】
次に、制御手段９は、図７に示すように、アクチュエータ１９を用いて溝１５を開口部１７の短手方向に拡縮させ、先端部１６を第２のヘッド本体１４に対して変位させる。図７は、先端部１６を第２のヘッド本体１４に対して変位させたときのダイヘッド３の断面図である。第１のヘッド本体１３は弾性を有する材料を用いて一体で成形されており、第１のヘッド本体１３の復元力により先端部１６の変位が振動し、弾性変形による強い振動エネルギーを先端部１６は得ることができる。その結果、スリット１１に挟まった異物２１を除去し易くなる。
【００５１】
最後に、制御手段９は、ヘッド移動手段４で間隙２０を縮小する方向にダイヘッド３を移動させて間隙２０を所定の値に戻す。異物２１が間隙２０やスリット１１から除去された状態で、塗工溶液２を被塗工物５へ塗工することができる。
【００５２】
本発明によれば、間隙２０に挟まった異物２１だけでなく、スリット１１に挟まった異物２１を除去することができる。
【００５３】
また、異物２１が間隙２０やスリット１１に挟まって筋状部分２２が検出されてから自動で異物２１を取り除く動作を行うため、筋状部分２２を含む製品の生産を抑制することができ、歩留まりの低下が抑制される。
【００５４】
さらに、異物２１が間隙２０やスリット１１に挟まったときに、制御手段９が迅速に異物２１の除去を行うため、異物２１とダイヘッド３との間における固着層が成長する前に異物２１が除去される。その結果、容易に異物２１を除去することができ、ダイヘッド３を塗工装置１から取り外して洗浄する回数が減り、塗工装置１の稼働率の向上を図ることができる。
【００５５】
本実施形態では、ダイヘッド３を固定して被塗工物５を搬送させながら塗工溶液２を被塗工物５へ塗工しているが、ダイヘッド３が被塗工物５に対して相対的に移動していれば良く、被塗工物５を固定してダイヘッド３を移動させながら塗工してもよい。
【００５６】
（実施例）
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。なお、以下の説明では上述した実施形態において示したのと同じ部分に対しては同じ符号を用いて説明する。
【００５７】
図１に示す塗工装置１を用いて、間隙２０を１００μｍとして被塗工物５に塗工溶液２を塗工した。被塗工物５の搬送方向に沿って筋状部分２２が発生したところで、外観検査手段８が筋状部分２２を検出し、制御手段９に検出信号を伝送した。
【００５８】
まず、制御手段９は、ヘッド移動手段４で間隙２０を１００μｍから３００μｍへ広げる方向にダイヘッド３を移動させた。
【００５９】
次に、制御手段９はアクチュエータ１９を用いて先端部１６を第２のヘッド本体１４に対して変位させた。本実施例においてはアクチュエータ１９としてピエゾ素子を用い、ピエゾ素子に電圧を印加させてピエゾ素子を拡縮させて溝１５を拡縮することで先端部１６を振動させた。
【００６０】
第１のヘッド本体１３は弾性を有する材料で一体成形し、先端形成部材１８が片持ち梁状に弾性振動するようにした。ピエゾ素子に印加させる電圧は交流とし、高周波数から低周波数まで可能である。本実施例では、第１のヘッド本体１３の固有周波数と略等しい周波数の交流電圧をピエゾ素子に印加し、より大きい振動エネルギーを先端部１６に与えた。
【００６１】
その後、制御手段９は、ヘッド移動手段４でダイヘッド３を移動させて間隙２０を１００μｍに戻した。その結果、筋状部分２２が解消された状態で被塗工物５へ塗工溶液２が塗工された。
【００６２】
上述の説明では、間隙２０を広げてすぐに先端部１６を振動させているが、間隙２０を広げる工程と先端部１６を振動させる工程を個々に行ってもよい。具体的には、外観検査手段８で筋状部分２２を検出したとき、間隙２０を拡縮する動作のみを行い、間隙２０を所定の値に戻す。筋状部分２２が解消された場合には、制御手段９はダイヘッド３で被塗工物５に塗工させる。筋状部分２２が解消されない場合には、制御手段９は間隙２０を再度広げ、先端部１６を振動させる動作を行う。
【００６３】
また、図８に示すように、スリット１１の縁に超音波発生素子２３を設け、先端部１６に超音波振動を与え、異物２１や固着層を破砕することを組み合わせてもよい。図８は、スリット１１の縁に超音波発生素子２３を設けたダイヘッド３の断面図である。
【００６４】
さらに、制御手段９は、異物２１の除去のためだけでなく、塗工溶液２の膜厚の厚さや被塗工物５の厚さが変化するときにも、自動で間隙２０の値を変えることもできる。これにより、塗工溶液２の膜厚などの製品スペックの態様化に対応した塗工バリエーションを増やすことが可能となる。
【符号の説明】
【００６５】
１      塗工装置
２      塗工溶液
３      塗工ダイヘッド
４      ヘッド移動手段
５      被塗工物
６      ロール
７      被塗工面
８      外観検査手段
９      制御手段
１０    配管
１１    スリット
１２    溜まり部
１３    第１のヘッド本体
１４    第２のヘッド本体
１５    溝
１６    先端部
１７    開口部
１８    先端形成部材
１９    アクチュエータ
２０    間隙
２１    異物
２２    筋状部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
2011189272.tif 000005
【図４】
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【図５】
2011189272.tif 000007
【図６】
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【図７】
2011189272.tif 000009
【図８】
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