(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の基材を搬送する搬送手段と、
搬送される前記基材の表面に塗布液を連続的に塗布して略平坦な塗工膜を形成する塗布手段と、
前記基材の表面に向けて配置され、前記基材の表面のうち、前記基材の表面に平行かつ前記基材の搬送方向と直交する幅方向における未乾燥の前記塗工膜の端部を含む撮像領域内を撮像する撮像手段と、
前記撮像領域に向けて照明光を照射する照明手段と、
前記撮像手段により撮像された画像に基づき、前記幅方向における前記端部の位置を検出する位置検出手段と
を備え、
前記塗布手段は、前記基材の表面に前記幅方向において複数の前記塗工膜を形成し、前記複数の塗工膜の各々に対応して複数の前記撮像手段および複数の前記照明手段が設けられるとともに、隣り合う前記塗工膜のそれぞれに対応して設けられた前記照明手段の間に、一の前記撮像領域に対応する前記照明手段から隣の前記撮像領域に入射する光を遮光する遮光部材が設けられ、
前記撮像領域への前記照明光の入射方向は、前記撮像領域の法線方向に平行で前記撮像手段から前記撮像領域に向かう方向成分と、前記幅方向に平行で前記塗工膜の中央部から前記端部へ向かう方向成分とを有する方向であり、
前記撮像手段は、前記撮像領域に入射する前記照明光の光路と、前記撮像領域からの前記照明光の正反射光の光路との間の前記正反射光が入射しない位置で前記撮像領域からの光を受光して前記幅方向における前記塗工膜の両端部を撮像し、
前記位置検出手段は、前記幅方向における前記塗工膜の両端部の位置を検出する塗工装置。
【請求項２】
シート状の基材を搬送する搬送手段と、
搬送される前記基材の表面に塗布液を連続的に塗布して略平坦な塗工膜を形成する塗布手段と、
前記基材の表面に向けて配置され、前記基材の表面のうち、前記基材の表面に平行かつ前記基材の搬送方向と直交する幅方向における未乾燥の前記塗工膜の端部を含む撮像領域内を撮像する撮像手段と、
前記撮像領域に向けて照明光を照射する照明手段と、
前記撮像手段により撮像された画像に基づき、前記幅方向における前記端部の位置を検出する位置検出手段と
を備え、
前記塗布手段は、前記基材の表面に前記幅方向において複数の前記塗工膜を形成し、前記複数の塗工膜の各々に対応して複数の前記撮像手段および複数の前記照明手段が設けられるとともに、隣り合う前記塗工膜のそれぞれに対応して設けられた前記照明手段が、前記搬送方向に位置を異ならせて配設され、
前記撮像領域への前記照明光の入射方向は、前記撮像領域の法線方向に平行で前記撮像手段から前記撮像領域に向かう方向成分と、前記幅方向に平行で前記塗工膜の中央部から前記端部へ向かう方向成分とを有する方向であり、
前記撮像手段は、前記撮像領域に入射する前記照明光の光路と、前記撮像領域からの前記照明光の正反射光の光路との間の前記正反射光が入射しない位置で前記撮像領域からの光を受光して前記幅方向における前記塗工膜の両端部を撮像し、
前記位置検出手段は、前記幅方向における前記塗工膜の両端部の位置を検出する塗工装置。
【請求項３】
前記照明手段は、前記照明光を出射する光照射部を有し、該光照射部は前記幅方向において前記撮像領域よりも前記塗工膜の中央部側に配置される請求項１または２に記載の塗工装置。
【請求項４】
前記撮像手段の光軸が前記撮像領域に垂直である請求項１ないし３のいずれかに記載の塗工装置。
【請求項５】
前記撮像手段は、前記搬送手段により平坦な状態で搬送される前記基材の表面を撮像する請求項１ないし４のいずれかに記載の塗工装置。
【請求項６】
前記搬送手段は、長尺シート状の前記基材をロール・トゥ・ロール方式で搬送する請求項１ないし５のいずれかに記載の塗工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シート状の基材を搬送しながらその表面に塗工膜を塗布により形成する塗工装置および塗工方法に関するものであり、特に塗工膜の端部位置を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
シート状の基材を搬送しながらその表面に塗布液を塗布して略平坦な塗工膜を形成する技術においては、基材の搬送方向に直交する幅方向における端部位置を検出することが必要な場合がある。例えば特許文献１に記載の技術では、ロール・トゥ・ロール方式で搬送される長尺シート状の基材の表面に近接配置されたスリットノズルから塗布液が吐出されて、基材表面に塗布膜（塗工膜）が形成される。
【０００３】
この技術では、基材の両面に形成される塗布膜の位置を揃えるために、形成済みの塗布膜と基材表面との高さの違いを二次元レーザ変位計により検出することで、塗布膜の端部位置が求められる。より具体的には、レーザ光を対象物に照射しその反射を検出することで対象物までの距離を計測する測距ユニットが複数配列された二次元レーザ変位計が基材の表面に対向して配置されており、測距ユニットの出力信号が急激に変化する位置が塗布膜の端部位置とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２１２６１９号公報（例えば図３、図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば基材表面に塗工膜として供給される物質の量（目付量とも称される）の管理を目的として、より精密な端部位置の検出が求められるケースがある。これを可能とするために、塗工膜の端部を例えばＣＣＤカメラのような高分解能の撮像装置により撮像し、画像解析により端部位置を検出することが考えられる。特に、例えば位置検出結果に基づき塗布液の供給量を変化させるといったリアルタイムの制御を目的とする場合には、塗布液が未乾燥の状態での位置検出が必要となり、撮像および位置検出において特段の配慮が求められる。しかしながら、現状ではそのようなニーズに応えることのできる技術は確立されていない。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、シート状の基材を搬送しながらその表面に塗工膜を塗布により形成する塗工装置および塗工方法において、塗工膜が未乾燥の状態であっても、塗工膜の端部位置を確実に検出することのできる技術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】
【０００７】
この発明にかかる塗工装置の一の態様は、上記目的を達成するため、シート状の基材を搬送する搬送手段と、搬送される前記基材の表面に塗布液を連続的に塗布して略平坦な塗工膜を形成する塗布手段と、前記基材の表面に向けて配置され、前記基材の表面のうち、前記基材の表面に平行かつ前記基材の搬送方向と直交する幅方向における未乾燥の前記塗工膜の端部を含む撮像領域内を撮像する撮像手段と、前記撮像領域に向けて照明光を照射する照明手段と、前記撮像手段により撮像された画像に基づき、前記幅方向における前記端部の位置を検出する位置検出手段とを備え、前記塗布手段は、前記基材の表面に前記幅方向において複数の前記塗工膜を形成し、前記複数の塗工膜の各々に対応して複数の前記撮像手段および複数の前記照明手段が設けられるとともに、隣り合う前記塗工膜のそれぞれに対応して設けられた前記照明手段の間に、一の前記撮像領域に対応する前記照明手段から隣の前記撮像領域に入射する光を遮光する遮光部材が設けられ、前記撮像領域への前記照明光の入射方向は、前記撮像領域の法線方向に平行で前記撮像手段から前記撮像領域に向かう方向成分と、前記幅方向に平行で前記塗工膜の中央部から前記端部へ向かう方向成分とを有する方向であり、前記撮像手段は、前記撮像領域に入射する前記照明光の光路と、前記撮像領域からの前記照明光の正反射光の光路との間の前記正反射光が入射しない位置で前記撮像領域からの光を受光して前記幅方向における前記塗工膜の両端部を撮像し、前記位置検出手段は、前記幅方向における前記塗工膜の両端部の位置を検出する。
【０００８】
また、この発明にかかる塗工装置の他の一の態様は、上記目的を達成するため、シート状の基材を搬送する搬送手段と、搬送される前記基材の表面に塗布液を連続的に塗布して略平坦な塗工膜を形成する塗布手段と、前記基材の表面に向けて配置され、前記基材の表面のうち、前記基材の表面に平行かつ前記基材の搬送方向と直交する幅方向における未乾燥の前記塗工膜の端部を含む撮像領域内を撮像する撮像手段と、前記撮像領域に向けて照明光を照射する照明手段と、前記撮像手段により撮像された画像に基づき、前記幅方向における前記端部の位置を検出する位置検出手段とを備え、前記塗布手段は、前記基材の表面に前記幅方向において複数の前記塗工膜を形成し、前記複数の塗工膜の各々に対応して複数の前記撮像手段および複数の前記照明手段が設けられるとともに、隣り合う前記塗工膜のそれぞれに対応して設けられた前記照明手段が、前記搬送方向に位置を異ならせて配設され、前記撮像領域への前記照明光の入射方向は、前記撮像領域の法線方向に平行で前記撮像手段から前記撮像領域に向かう方向成分と、前記幅方向に平行で前記塗工膜の中央部から前記端部へ向かう方向成分とを有する方向であり、前記撮像手段は、前記撮像領域に入射する前記照明光の光路と、前記撮像領域からの前記照明光の正反射光の光路との間の前記正反射光が入射しない位置で前記撮像領域からの光を受光して前記幅方向における前記塗工膜の両端部を撮像し、前記位置検出手段は、前記幅方向における前記塗工膜の両端部の位置を検出する。
【０００９】
基材表面に塗布された塗布液が未乾燥の状態では、塗工膜が液体成分を含んでおり、その表面が一般に照明光に対し比較的高い反射率を有する。また、液体の表面張力や基材に対する濡れ性の影響により塗工膜の端部は曲面となっている。これらのことに起因して、照明光が塗工膜表面で反射されることで生じる強い反射光が直接撮像手段に入射することにより、高精度な端部位置の検出に適した画像が得られないことがある。例えば塗工膜が正反射光によってハレーションを起こし、画像情報が失われることで、端部位置を判別することができなくなることがあり得る。
【００１０】
このことに鑑み、上記のように構成された発明では、基材表面のうち幅方向における塗工膜の端部を含む撮像領域を撮像手段により撮像するのに際し、照明手段から撮像領域に入射させる照明光を、撮像領域の法線方向に平行で撮像手段から撮像領域に向かう方向成分と、幅方向に平行で塗工膜の中央部から端部へ向かう方向成分とを有する方向を入射方向とするものにしている。また、撮像手段は、撮像領域に入射する照明光の光路と、撮像領域からの照明光の正反射光の光路との間の位置で撮像領域からの光を受光する。
【００１１】
このような構成において、基材表面に塗工膜が形成されていない状態では、撮像領域内の基材表面に入射した照明光の正反射光は、入射角と同じ反射角で撮像領域から出射される。撮像手段はこの正反射光の光路外に設けられているため、基材表面からの正反射光は撮像手段に入射しない。また、基材表面に塗工膜が形成されているとき、塗工膜の略平坦な表面部分からの正反射光は、基材表面からの正反射光と同様、入射角と同じ反射角で出射するため撮像手段には入射しない。
【００１２】
一方、塗工膜端部の曲面部分では、塗工膜表面への入射角が基材表面への入射角と異なるため、正反射光は必ずしも基材表面に対する入射角と同じ反射角で出射されない。ただし、この部分における塗工膜の表面は、その法線が幅方向のうち塗工膜の中央部から端部へ向かう方向の成分を有しているため、基材表面からみた正反射光の出射角は入射角よりも大きくなる。つまり、このときの正反射光は、基材表面での正反射光の光路に比べてより撮像手段から遠ざかる方向に出射される。したがって、この場合も正反射光は撮像手段に入射しない。
【００１３】
このように、進行方向が幅方向に平行で塗工膜の中央部から端部に向かう方向成分を有する照明光を撮像領域に入射させ、かつ、入射光の光路と基材表面からの正反射光の光路との間で撮像手段が撮像領域からの光を受光し撮像を行うようにすることで、塗工膜の端部を撮像する撮像手段に正反射光が直接入射することが回避され、ハレーション等、端部位置の検出を阻害する要因を排除することができる。また、本発明の構成によれば、各塗工膜の両端部の位置検出結果から当該塗工膜の幅を求めることができ、その結果を例えば目付量の管理に役立てることが可能となる。また、本発明の構成によれば、他の撮像領域に対応して設けられた照明手段からの出射光に起因する正反射光が撮像手段に入射して端部位置の検出精度に支障を来すことを未然に防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、シート状の基材表面のうち幅方向における塗工膜の端部を含む撮像領域を撮像手段により撮像するのに際し、照明光の入射方向を、幅方向に平行で塗工膜の中央部から端部へ向かう方向成分を有する方向とし、かつ、撮像領域に入射する照明光の光路と、撮像領域からの照明光の正反射光の光路との間の位置で撮像手段が撮像を行う。そのため、塗工膜からの正反射光が撮像手段に入射することが未然に防止されており、塗工膜が未乾燥で反射率の高い状態であっても、塗工膜の端部位置を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明にかかる塗工装置の一実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】撮像ユニットの構成を示す図である。
【図３】この実施形態における照明光の方向を示す図である。
【図４】基材表面に塗工膜が形成されているときの正反射光の光路を示す図である。
【図５】撮像において考慮すべき事項を示す図である。
【図６】この実施形態における塗工処理の概要を示すフローチャートである。
【図７】照明部の変形例を示す図である。
【図８】撮像部の変形例を示す図である。
【図９】基材に複数の塗工膜を並べて形成するケースを示す図である。
【図１０】複数の撮像ユニットを配置する場合の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１はこの発明にかかる塗工装置の一実施形態の概略構成を示す図である。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布液を塗布する装置であり、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、Ｚ軸は鉛直軸を表す。より詳しくは、（−Ｚ）方向が鉛直下向き方向を表す。
【００１７】
この塗工装置１００は、塗布すべき塗布液を内部に貯留するタンク１と、該タンク１から供給される塗布液を吐出するノズル５とを備えている。タンク１とノズル５との間に設けられた送液系２により、タンク１内の塗布液がノズル５に向けて送出され、ノズル５の先端に設けられたスリット状の吐出口から吐出される。また、この塗工装置１００は、装置全体の動作を制御する制御ユニット３を備えている。
【００１８】
送液系２は、タンク１とノズル５との間を接続する配管２１と、該配管２１の途中に介挿されて配管２１に塗布液を流通させるポンプ２２とを含む。ポンプ２２は、高粘度の塗布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２２の動作は制御ユニット３により制御されており、制御ユニット３は、ポンプ２２を制御して送液系２における塗布液の流量を調節する。
【００１９】
ノズル５の吐出口と対向する位置に、塗布液が塗布される基材Ｓが搬送ユニット７により配置される。具体的には、ロール状に巻回された長尺シート状の基材Ｓが搬送ユニット７の供給ローラ７１にセットされるとともに、ロールから引き出された基材Ｓの一端部が巻取ローラ７４に巻回されている。巻取ローラ７４が図の矢印Ｄｒ方向に回転することにより、基材Ｓが供給ローラ７１から繰り出されて矢印Ｄｓ方向に搬送され、巻取ローラ７４により巻き取られる。このようにして供給ローラ７１および巻取ローラ７４に掛け渡された基材Ｓの搬送経路上に、テンションローラ７２およびバックアップローラ７３が設けられている。すなわち、供給ローラ７１から引き出された基材Ｓはテンションローラ７２およびバックアップローラ７３の表面に巻き掛けられており、バックアップローラ７３の表面を通過した基材Ｓが巻取ローラ７４により巻き取られる。
【００２０】
テンションローラ７２は、搬送経路に沿って搬送される基材Ｓに一定の張力を与える。これにより、搬送経路における基材Ｓの弛みが防止され、基材Ｓが安定した姿勢で搬送される。すなわち、搬送経路に配置されるローラ間においては、基材Ｓは略平坦な姿勢を保って搬送される。図１の例では、バックアップローラ７３から巻取ローラ７４までの間で基材Ｓは略水平姿勢となっている。このときの基材Ｓの搬送方向Ｄｓは（＋Ｙ）方向である。
【００２１】
つまり、搬送ユニット７は、塗布対象物である基材Ｓを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７はさらに、制御ユニット３からの制御指令に応じて、巻取ローラ７４を所定の回転速度で回転させるローラ駆動機構７５を有している。供給ローラ７１、テンションローラ７２およびバックアップローラ７３は駆動機構を持たない従動ローラである。
【００２２】
このように搬送ユニット７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７３に当接している部分の他方面に対向するように、ノズル５が配置されている。言い換えれば、ノズル５と対向配置されたバックアップローラ７３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５と対向する。ノズル５から吐出される塗布液が基材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５を基材Ｓに対して相対的に走査移動させながら塗布液を基材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７３に当接する領域にノズル５を対向させた状態で塗布液を塗布することにより、ノズル５と基材Ｓ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。
【００２３】
ノズル５は、バックアップローラ７３に巻き掛けられた基材Ｓの表面に対向する面に、基材Ｓの幅方向、すなわち基材Ｓの長手方向（搬送方向Ｄｓ）に直交する方向に沿って延びるスリット状の開口を有している。該開口から一定量で連続的に塗布液が吐出されることによって、基材Ｓの表面には塗布液による略平坦な塗工膜が形成される。
【００２４】
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、塗布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。このような塗布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。
【００２５】
また、搬送ユニット７による基材Ｓの搬送方向において、バックアップローラ７３よりも下流側であって巻取ローラ７４よりも上流側の位置に、硬化ユニット８が設けられている。硬化ユニット８は、その内部に通送される基材Ｓに塗布された塗布液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布液の溶媒成分の揮発を促進し、塗布液を乾燥硬化させる。塗布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、当該電磁波を塗布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８の長さは、塗布液の硬化時間に対応する。
【００２６】
また、搬送ユニット７による基材Ｓの搬送方向において、バックアップローラ７３よりも下流側であって硬化ユニット８よりも上流側の位置に、撮像ユニット９が設けられている。撮像ユニット９は、基材Ｓの表面に塗布された塗布液により形成される塗工膜の端部位置を検出するために設けられたものである。
【００２７】
図２は撮像ユニットの構成を示す図である。より具体的には、図２（ａ）は撮像ユニット９の構成を示す外観斜視図であり、図２（ｂ）は撮像ユニット９の構成を示す側面図である。図２（ａ）に示すように、基材Ｓの幅方向Ｄｗを長手方向として、ノズル５がバックアップローラ７３に巻き掛けられた基材Ｓに対向配置されている。言い換えれば、ノズル５は、バックアップローラ７３の軸方向を長手方向としてバックアップローラ７３の表面に近接配置されている。この例では、基材Ｓの幅方向Ｄｗおよびバックアップローラ７３の軸方向は互いに平行でＸ方向に等しい。
【００２８】
このような構成により、基材Ｓの表面には、幅方向Ｄｗにおける両端部を除く中央部の全体に略一定の厚さを有する塗工膜Ｆが形成される。塗布直後の未乾燥の塗工膜Ｆのうち幅方向Ｄｗにおける端部近傍に撮像ユニット９が配置される。撮像ユニット９は、基材Ｓの搬送方向Ｄｓに沿って見たときの塗工膜Ｆの右側端部Ｒｆ近傍に配置される右ユニット９ａと左側端部Ｌｆ近傍に配置される左ユニット９ｂとを備える。
【００２９】
右ユニット９ａは、略矩形の撮像領域Ｒｉに塗工膜Ｆの右側端部Ｒｆの一部を含めて該端部Ｒｆを撮像する撮像部９１と、撮像領域Ｒｉを照明する照明部９３とを備えている。撮像部９１は、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を内蔵するカメラであり、所定の時間間隔で定期的に撮像領域Ｒｉ内を撮像する。具体的には、基材Ｓ表面のうち、塗工膜Ｆが適正に形成されたときにその右側端部Ｒｆが位置すると推定される部位を中心として、その周辺領域を含む領域が撮像領域Ｒｉとなるように、撮像部９１が位置決されている。したがって、得られた画像には基材Ｓ表面と塗工膜Ｆとの両方が含まれ、それらの間の境界線が画像を横切って現れることとなる。
【００３０】
撮像により得られた画像データは制御ユニット３に送られる。制御ユニット３は、画像データを解析することにより、画像中での塗工膜Ｆの右側端部Ｒｆの位置を検出する。例えば、塗工膜Ｆと基材Ｓとの画像濃度の差に基づいて端部位置を検出することができる。
【００３１】
照明部９３は、幅方向Ｄｗにおいて撮像部９１よりも基材Ｓおよび塗工膜Ｆの中央部側に寄った位置に撮像部９１と近接して設けられ、基材Ｓの搬送方向Ｄｓを長手方向とするバー状の照明光源を有する。
【００３２】
同様に、左ユニット９ｂは、略矩形の撮像領域Ｌｉに塗工膜Ｆの左側端部Ｌｆの一部を含めて該端部Ｌｆを撮像する撮像部９２と、撮像領域Ｌｉを照明する照明部９４とを備えている。撮像部９２の構成は右ユニット９ａの撮像部９１と同じである。撮像により得られた画像データは制御ユニット３に送られ、該画像データから、画像中での塗工膜Ｆの左側端部Ｌｆの位置が検出される。両端部Ｒｆ，Ｌｆの位置が検出されることにより、塗工幅、すなわち幅方向Ｄｗにおける塗工膜Ｆの長さが求められる。
【００３３】
ノズル５からの塗布液の供給量の多少によって塗工膜Ｆの幅が変化するから、塗工膜Ｆの幅を求め、その結果に応じて塗布液の供給量を制御することにより、所望の幅の塗工膜Ｆを形成することが可能となる。また、塗工膜Ｆの構成材料の基材Ｓ表面への供給量（目付量）を調整することができる。具体的には、制御ユニット３が、撮像部９１，９３で撮像された画像から両端部Ｒｆ，Ｌｆの位置を検出し、その検出結果から求めた塗工膜Ｆの幅を予め定められた目標値と比較し、その差が小さくなるようにポンプ２２からの塗布液の送出量を増減する。
【００３４】
この目的のためには、塗布液が基材Ｓに塗布された後、直ちに塗工膜Ｆの幅が計測される必要がある。そのため、端部Ｒｆ，Ｌｆの撮像は、搬送方向Ｄｓにおけるノズル５の下流位置でノズル５にできるだけ近い位置で、塗工膜Ｆが未乾燥の状態で行われる。また、安定した撮像を可能とするために、バックアップローラ７３に巻き掛けられていた基材Ｓがバックアップローラ７３から離れて平坦となった部分で撮像が行われるが、同じ目的から、基材Ｓがバックアップローラ７３に巻き掛けられた部分で撮像する構成でもよい。
【００３５】
図２（ｂ）に示すように、照明部９３，９４は、それぞれ撮像領域Ｒｉ，Ｌｉを斜め方向から照明する。より具体的には、照明部９３は、光出射面９３１が真下すなわち（−Ｚ）方向から、（＋Ｘ）方向に傾けられて配置される。一方、照明部９４は、光出射面９４１が（−Ｚ）方向から（−Ｘ）方向に傾けられて配置される。破線は光出射面９３１，９４１からの照明光の出射範囲を示しており、これからわかるように、照明部９３から出射され撮像領域Ｒｉに入射する照明光は、（−Ｚ）方向成分と（＋Ｘ）方向成分とを有している。また、照明部９４から出射され撮像領域Ｌｉに入射する照明光は、（−Ｚ）方向成分と（−Ｘ）方向成分とを有している。さらに（−Ｙ）方向または（＋Ｙ）方向の成分が含まれてもよい。
【００３６】
このように、照明部９３，９４から出射される照明光は、鉛直方向には照明部９３，９４から基材Ｓ表面へ向かう下向きの方向成分を有する。また水平方向には、基材Ｓの幅方向Ｄｗにおいて塗工膜Ｆの中央部から端部へ向かう外向きの方向成分を有する。より具体的には、照明部９３から出射される照明光の方向は、幅方向Ｄｗにおいて塗工膜Ｆの中央部から右側端部Ｒｉに向かう方向成分を、また照明部９４から出射される照明光の方向は、幅方向Ｄｗにおいて塗工膜Ｆの中央部から左側端部Ｌｉに向かう方向成分を、それぞれ有する。
【００３７】
上記のように照明部を構成する理由について、次に説明する。以下では撮像ユニット９のうち右ユニット９ａを例としてその作用を説明するが、左ユニット９ｂについても原理は同じである。
【００３８】
図３はこの実施形態における照明光の方向を示す図である。図３（ａ）に示すように、撮像部９１は、一点鎖線で示される撮像光軸が基材Ｓの表面に垂直となるように、基材Ｓの表面に対向配置配置されている。点線は撮像部９１の撮像範囲を示している。基材Ｓの表面のうち撮像部９１の撮像範囲に含まれる領域が撮像領域Ｒｉである。
【００３９】
撮像領域Ｒｉに対して、撮像領域Ｒｉよりも（−Ｘ）側に配置された照明部９３より出射される照明光が斜め方向から入射する。撮像領域Ｒｉに対し（＋Ｘ）方向の成分を有し入射角θで入射した照明光Ｌ１は、基材Ｓ表面で正反射し出射角θで出射される。破線およびこれに挟まれるハッチングが付された領域は照明部９３から撮像領域Ｒｉに入射して正反射する光の広がり範囲を示しており、照明部９３が基材Ｓ表面に対し（−Ｘ）側から斜め下向きに入射させた光の正反射光は、（＋Ｘ）側へ斜め上向きに出射される。撮像部９１は撮像領域Ｒｉから垂直な方向に配置されているため、撮像領域Ｒｉからの正反射光が撮像部９１に入射することはない。
【００４０】
照明光の正反射光が撮像部９１に入射するとハレーションが生じて画像情報が失われ、撮像部位の濃淡に応じた適切な画像を得ることができなくなる。上記のように照明光を斜め方向から入射させ、照明光の正反射光の光路から外れた位置に撮像部９１を配置することで、正反射光が撮像部９１に入射することを防止し、ハレーションの発生を回避することができる。
【００４１】
なお、撮像部９１の光軸が基材Ｓの表面に対し垂直であることは、正反射光を撮像部９１に入射させないという点において必須の要件というわけではない。図３（ｂ）および図３（ｃ）に示すように、撮像領域Ｒｉでの照明光の正反射光の光路から外れた位置に撮像部９１が設けられる限り、撮像部９１の光軸が基材Ｓの表面に対し傾いていても構わない。ただし、撮像部９１の光軸が基材Ｓの表面に対し傾いた構成では、塗工膜Ｆの端部位置の幅方向への変動が撮像部９１の光軸方向の成分を有することとなるため、端部が合焦範囲から外れないようにするための配慮が必要である。
【００４２】
正反射光の入射を回避するという観点からは、撮像領域Ｒｉから最も大きい反射角で出射される正反射光の光路よりも撮像部９１の光軸を傾けるというケースも考えられる。しかしながら、塗工膜Ｆの端部Ｒｆの位置を検出するという目的からは、できるだけ垂直に近い方向から基材Ｓの表面を撮像することが好ましい。図３（ａ）ないし図３（ｃ）に示すように、照明部９３から撮像領域Ｒｉに向けて出射される照明光の光路となる領域の範囲と、撮像領域Ｒｉから出射される正反射光の光路となる領域の範囲との間に撮像部９１が設けられることが望ましい。次に説明するように、このことは基材Ｓの表面に塗工膜Ｆが形成されている場合に塗工膜Ｆからの正反射光の入射を回避するための要請でもある。
【００４３】
図４は基材表面に塗工膜が形成されているときの正反射光の光路を示す図である。塗工膜Ｆの厚みを端部まで一定に保つという観点からは、塗工膜Ｆの端面は基材Ｓの表面に対し垂直に屹立していることが望ましい。しかしながら、スリット状開口を有するノズル５から塗布液を吐出させて塗工膜Ｆを形成する塗工方法においては、図４（ａ）に示すように、塗布液の表面張力により塗工膜Ｆの端部は丸みを帯び、その表面は法線方向が幅方向Ｄｗにおける塗工膜Ｆの外側に向かう成分を含むような勾配を有することとなる。勾配の大きさや勾配を生じる範囲の広さは塗布液の粘度および基材Ｓに対する濡れ性によって決まる。
【００４４】
塗工膜Ｆの右側端部Ｒｆが撮像領域Ｒｉに含まれる状態では、照明部９３から撮像領域Ｒｉに入射する照明光の一部Ｌ２は塗工膜Ｆの平坦な表面に入射する。未乾燥状態の塗工膜Ｆの表面は反射率が高く、強い正反射光が出射される。塗工膜Ｆの表面は基材Ｓの表面と略平行であるため、正反射光の出射方向も基材Ｓ表面での正反射光の出射方向と略同じである。基材Ｓ表面での正反射光が撮像部９１に入射しない配置であれば、塗工膜Ｆからの正反射光も撮像部９１に入射しない。また、撮像領域Ｒｉに入射する照明光の他の一部Ｌ３は塗工膜Ｆに覆われていない基材Ｓの露出表面に入射して正反射される。この正反射光も、撮像部９１には入射しない。
【００４５】
一方、表面が勾配を有する端部Ｒｆに入射した照明光Ｌ４は、基材Ｓ表面に入射した場合よりも大きな出射角で正反射される。すなわち、幅方向Ｄｗに平行で塗工膜Ｆの中央部から端部Ｒｆ側に向かう方向成分に着目すると、正反射光は入射光が有する当該方向成分よりも大きな当該方向成分を有することになる。このため、基材Ｓ表面での正反射光の光路の方向より小さな傾きで配置された撮像部９１に対しては、端部Ｒｆでの正反射光は遠ざかる方向に出射され、撮像部９１に入射することはない。
【００４６】
図４（ｂ）に比較例として示すように、この種の撮像のために、撮像部９１の光軸を取り囲むように設けられるリング照明ＲＩが実用化されている。塗工膜Ｆの端部Ｒｆを撮像する目的でこのようなリング照明ＲＩを用いた場合、幅方向Ｄｗに平行な方向において塗工膜Ｆの端部Ｒｆ側から中央部側に向かう方向、図においては（−Ｘ）方向の成分を有する照明光Ｌ５が端部Ｒｆで正反射されて撮像部９１に入射することがあり得る。これによりハレーションが生じ、画像から端部Ｒｆの位置を検出することができなくなる。
【００４７】
本実施形態のように、幅方向Ｄｗに平行な方向において塗工膜Ｆの中央部側から端部Ｒｆ側に向かう方向成分を有しこれと反対方向の成分を実質的に有さない照明光を用いることで、ハレーションの問題を回避して塗工膜Ｆの端部Ｒｆを良好に撮像することが可能となる。
【００４８】
図５は撮像においてさらに考慮すべき事項を示す図である。具体的には、図５（ａ）は撮像された画像から検出される塗工膜の端部位置を示す図であり、図５（ｂ）は塗工膜の接触角と照明光の入射方向との関係を示す図である。基材Ｓの表面に平坦な膜として形成される塗工膜Ｆの端部が曲面となっているとき、どの位置を「端部位置」と定義するかが問題となり得る。基材Ｓへの膜材料の供給量を安定的に制御するという目的に対しては、位置検出結果から塗工膜Ｆの幅の変化を求めることができれば足り、画像から検出可能な端部位置として一義的に定められている限りにおいて、どの位置を端部位置とするかは任意である。例えば、図５（ａ）に示す位置Ａのように、塗工膜Ｆの中央部から続く平坦な部分が終端する位置を端部位置としてもよく、また位置Ｂのように、塗工膜Ｆの表面が基材Ｓの表面と接する位置を端部位置としてもよい。
【００４９】
また、図５（ｂ）に示す光Ｌ６のように、比較的入射角の小さい（基材Ｓ表面に対し垂直に近い）照明光は塗工膜Ｆの端部Ｒｆの曲面部分にも入射するため、この部分は画像において比較的明るい像として現れる。このような照明条件は、基材Ｓと塗工膜Ｆとの材質の違いに起因する画像濃度の差が現れやすいため、塗工膜Ｆの表面と基材Ｓの表面とが接する位置Ｂを端部位置として検出するのに好適である。一方、より入射角が大きく、例えば基材Ｓ表面（あるいは塗工膜Ｆ表面）に対しなす角αが基材Ｓに対する塗工膜Ｆの接触角βより小さくなるような方向から入射する照明光Ｌ７では、塗工膜Ｆの端部Ｒｆの曲面部分が塗工膜Ｆ自身の影によって暗くなる。このような照明条件で撮像される画像は、塗工膜Ｆの表面の勾配が変化する位置Ａを検出するのに好適である。このように、目的に応じて照明方向および端部位置の定義を適宜に設定することができる。
【００５０】
図６はこの実施形態における塗工処理の概要を示すフローチャートである。この処理は、制御ユニット３が予め作成された制御プログラムを実行し、装置各部に所定の動作を行わせることにより実現される。
【００５１】
必要な目付量を得るための塗布液供給量は予め設定されている（ステップＳ１０１）。そして、巻取ローラ７４が回転することで基材Ｓの搬送が開始され（ステップＳ１０２）、設定された塗布液供給量に応じた塗布液がポンプ２２から送出されてノズル５から基材Ｓへの塗布液の塗布が行われる（ステップＳ１０３）。このとき、形成された塗工膜Ｆの両端部Ｒｆ，Ｌｆが撮像ユニット９により定期的に撮像され（ステップＳ１０４）、その都度両端部位置の検出が行われる（ステップＳ１０５）。こうして検出された両端位置から基材Ｓ表面における塗工膜Ｆの幅（塗工幅）が算出される（ステップＳ１０６）。
【００５２】
所定長さの塗布が終了するまでステップＳ１０３以降の処理が継続される（ステップＳ１０７）。このとき、算出された塗工幅が予め定められた規定範囲内にあるか否かが判定され（ステップＳ１０８）、規定範囲から外れていれば（ステップＳ１０８においてＮＯ）、塗布液供給量の設定が変更される（ステップＳ１０９）。塗工幅が規定範囲内であれば（ステップＳ１０８においてＹＥＳ）、そのまま塗布が継続される。所定長さ分の塗布が終了すると（ステップＳ１０７においてＹＥＳ）、ノズル５からの塗布液の吐出および基材Ｓの搬送が停止されて（ステップＳ１１０）、処理が完了する。
【００５３】
次に、上記のように構成される塗工装置１００の各部の変形例について、図７ないし図１０を参照しながら説明する。以下の説明においては、上記実施形態と同一の構成については同一の符号を付しまたは図示を省略してその説明を省略するが、特に説明のない限り、上記実施形態と同様の構成が以下の変形例にも備えられているものとする。
【００５４】
図７は照明部の変形例を示す図である。これまでの説明においては、照明部９３，９４はバー状の照明光源を有するものであり、従来から用いられているリング照明は照明光源として好ましくないとした。しかしながら、以下のようにすることで、リング照明用の器具を使用して撮像を行うことも可能である。図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、照明部９３に代えて設けられるリング照明を光源とする照明部９５の光出射面のうち、幅方向Ｄｗにおいて撮像領域Ｒｉの（−Ｘ）側端部よりもさらに（−Ｘ）側の部分９５１のみを残し、他の部分９５２を遮蔽部材９５３で覆うことにより、この部分９５２から撮像領域Ｒｉに入射する光を遮光する。このような構成によれば、上記実施形態と同様に、撮像領域Ｒｉに対し、水平方向Ｄにおいて塗工膜Ｆの中央部から端部へ向かう方向成分を有する照明光を入射させることができる。これにより、塗工膜Ｆでの正反射光が撮像部９１に入射するのを回避することができる。
【００５５】
図８は撮像部の変形例を示す図である。上記実施形態では、塗工膜Ｆの右側端部Ｒｆおよび左側端部Ｌｆに対して個別に撮像領域Ｒｉ，Ｌｉが設定され、これに対応して２組の撮像部９１，９２が設けられているが、撮像部は１組でもよい。例えば図８（ａ）に示すように、比較的広角で広い撮像範囲を有する単一の撮像部９６により、塗工膜Ｆの両端部を一括して撮像する構成であってもよい。
【００５６】
また、図８（ｂ）に示すように、基材Ｓの幅方向（Ｘ方向）を長手方向とするリニアイメージセンサ９７により撮像が行われてもよい。基材Ｓがリニアイメージセンサ９７の長手方向に直交するＹ方向に搬送されることで、実質的に二次元の画像が得られるからである。なお、塗工膜Ｆの端部位置を検出する目的においては、二次元画像を必須とするものではない。
【００５７】
これらの変形例においても、上記実施形態の照明部９３，９４をそのまま用いることができるが、例えば塗工膜Ｆの中央部上方から両端部Ｒｆ，Ｌｆに向けて放射状に光を出射する単一の光源が照明部として用いられてもよい。これらの場合、撮像される画像に照明部が映り込むことになるが、塗工膜Ｆの端部Ｒｆ，Ｌｆを遮蔽しない限り、これら端部の位置を検出するという目的には何ら支障がない。
【００５８】
上記実施形態の塗工装置１００は、長尺シート状の基材Ｓの表面に単一の塗工膜Ｆを形成する装置である。しかしながら、この種の塗工装置においては、基材の搬送方向を長手方向とする帯状の塗工膜が基材の幅方向に複数並べて同時に形成されるものがある。図１に示す構成においても、ノズル５の開口を複数に分割することにより、あるいは基材Ｓに対向させて複数のノズルを配置することにより、そのような塗工膜を形成することが可能である。
【００５９】
図９は基材に複数の塗工膜を並べて形成するケースを示す図である。このようなケースでは、図９（ａ）に示すように、複数の塗工膜Ｆが基材Ｓの幅方向（Ｘ方向）に所定の間隔を空けて並ぶように形成される。それぞれの塗工膜Ｆの端部位置を検出するために、各塗工膜Ｆに対応する撮像ユニット９が必要となる。そうすると、図９（ａ）に破線で示すように、例えば１つの塗工膜に対応する照明部９３から出射され塗工膜Ｆまたは基材Ｓの表面で反射した光Ｌ８，Ｌ９が、他の塗工膜に対応して設けられた撮像部９２に入射してしまうことがあり得る。
【００６０】
この問題に対しては、図９（ｂ）に示すように、複数の撮像ユニット９の間に、隣の撮像ユニット９からの迷光が撮像部に入射するのを防止するための遮光板９８を設けることが考えられる。こうすることで、他の撮像ユニットから撮像部に入射する迷光、特に正反射光による画像情報の消失を回避することができる。これにより、各塗工膜Ｆの端部位置をそれぞれ適切に検出することが可能となる。
【００６１】
図１０は複数の撮像ユニットを配置する場合の他の例を示す上面図である。より具体的には、図１０（ａ）および図１０（ｂ）は４つの塗工膜Ｆに対して設けられる４組の撮像ユニット９の配置の２つの例を示している。これらの変形例では、隣り合う塗工膜Ｆの各々に対応する撮像ユニット９が、基材Ｓの搬送方向ＤｓであるＹ方向に互いに位置を異ならせて配置される。具体的には、図１０（ａ）に示す例においては、４組の撮像ユニット９が基材Ｓの搬送方向Ｄｓ、すなわちＹ方向に互いに位置を異ならせて配置される。また、図１０（ｂ）に示す例においては、隣り合う撮像ユニット９同士がＹ方向に異なる位置となるように、４組の撮像ユニット９がいわゆる千鳥配置とされる。このような構成によっても、他の撮像ユニットから入射する迷光によって画像情報が失われるのを防止することが可能である。
【００６２】
以上説明したように、上記実施形態においては、搬送ユニット７が本発明の「搬送手段」として機能しており、タンク１、送液系２およびノズル５が一体として本発明の「塗布手段」として機能している。また、撮像ユニット９のうち撮像部９１，９２および変形例における撮像部９６，９７が本発明の「撮像手段」として機能し、照明部９３，９４，９５が本発明の「照明手段」として機能している。そして、光出射面９３１，９４１が本発明の「光照射部」として機能している。また、制御ユニット３が本発明の「位置検出手段」として機能している。また遮光板９８が本発明の「遮光部材」として機能している。
【００６４】
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、上記実施形態における照明部は光源としてバー状のものまたは一部が遮蔽されたリング状のものが使用されているが、点光源または面光源と見なせるものを用いてもよい。光源から出射される光のうち前述した条件を満たさない方向のものについては、これを遮光する、または反射させて方向を変化させるようにすればよい。
【００６５】
また、上記実施形態では塗工膜Ｆの両端部Ｒｆ，Ｌｆに対応して２組の照明部９３，９４が設けられているが、これらは一体のものであってもよい。例えば、単一の光源から反射ミラー等により２つの撮像領域Ｒｉ，Ｌｉのそれぞれに入射する照明光が生成される構成であってもよい。
【００６６】
また、上記実施形態では、塗工幅を算出するために塗工膜Ｆの両端位置を検出する構成となっているが、例えば塗工膜Ｆの一方端部の位置検出を行う場合においても、本発明を有効に適用することが可能である。
【００６７】
また、上記実施形態では、撮像部９１，９２によって定期的かつ断続的に静止画像の撮像が行われるが、動画撮像された画像から塗工膜の端部位置が検出される構成であってもよい。
【００６８】
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Ｆ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（塗布液）の材料はこれに限定されず任意である。
【００６９】
以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、本発明にかかる塗工装置においては、例えば、照明手段は、照明光を出射する光照射部を有し、該光照射部は幅方向において撮像領域よりも塗工膜の中央部側に配置されてもよい。このような構成では、光出射部から撮像領域に向かう光は必然的に塗工膜の中央部から端部側に向かう方向成分を含むこととなり、これにより撮像手段への正反射光の入射を容易に回避することができる。
【００７０】
また例えば、撮像手段の光軸が撮像領域に垂直であってもよい。このような構成によれば、塗工膜の端部位置の幅方向への変動は撮像手段の光軸に垂直に現れるため、該変動によっても端部を撮像手段の合焦範囲に収めておくことが可能であり、撮像領域内で変動する端部の位置を確実に検出することができる。
【００７３】
また、この発明にかかる塗工装置は、例えば、集電体として機能する金属膜を有する基材に活物質を含む塗工膜を形成するものであってもよい。このような構成によれば、集電体層と活物質層とが積層された化学電池の電極を製造することが可能である。電池用電極では、活物質の目付量が電池容量に影響するためその管理が重要であり、また乾燥後の塗工膜（活物質層）が比較的低い光反射率を有する一方で用いられる塗布液が一般に高粘度で高反射率を有することから、本発明の効果が特に顕著なものとなる。
【００７４】
また例えば、撮像手段は、搬送手段により平坦な状態で搬送される基材の表面を撮像するように構成されてもよい。このような構成では、撮像領域を平面とすることができるので、反射光の出射方向の管理が容易となる。
【００７５】
また例えば、搬送手段は、長尺シート状の基材をロール・トゥ・ロール方式で搬送するものであってもよい。このような構成によれば、長尺の基材に連続的に塗工膜を形成することが可能であり、しかも、幅方向における端部位置を常時把握した状態で塗工膜の形成を行うことができる。
【００７６】
また例えば、位置検出の結果に基づき、基材に供給される塗布液の量が制御されてもよい。このような構成によれば、塗布液の量によって形成される塗工膜の幅をリアルタイムに制御することができ、目付量の安定した塗工膜を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
この発明は、シート状の基材に塗布液を塗布して塗工膜を形成する技術全般に適用可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１  タンク（塗布手段）
２  送液系（塗布手段）
３  制御ユニット（位置検出手段）
５  ノズル（塗布手段）
７  搬送ユニット（搬送手段）
９  撮像ユニット
９１，９２，９６，９７  撮像部（撮像手段）
９３，９４，９５  照明部（照明手段）
９８  遮光板（遮光部材）
１００  塗工装置
９３１，９４１  光出射面（光照射部）
Ｓ１０３  塗布工程
Ｓ１０４  撮像工程
Ｓ１０５  位置検出工程
【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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