(57)【要約】【課題】基材に対して良好に塗布膜を塗布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。【解決手段】ノズル１１の第１回転角θ１は、膜厚測定部１９により取得された塗布済膜の形状に応じて演算される。そして、塗布開始期間におけるノズル１１の姿勢が第１回転角演算部９３ｃにより演算された第１回転角θ１となるように、第１駆動制御部９３ａがノズル１１を揺動させた状態で、塗布膜７が基材５上に形成される。これにより、塗布開始期間における塗布膜７は、「かすれ」や「盛り上がり」等の発生が抑制され、均一な膜厚とされる。【選択図】図２
2012216375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状とされた基材に対して断続的に塗布液を塗布しつつ、搬送経路に沿って前記基材を移動させることによって、複数の塗布膜を前記基材上に連なって形成する塗布装置において、
(a) 前記基材を押圧支持しつつ、前記搬送経路に沿って前記基材を走行させるバックアップローラと、
(b) 前記バックアップローラに押圧支持された前記基材に向けて前記塗布液を吐出するノズルと、
(c) 前記バックアップローラに対して前記ノズルを移動または回転させる駆動部と、
(d) 前記駆動部により前記ノズルを移動または回転させることによって、前記バックアップローラの第１回転軸と平行であり、かつ、前記ノズルの先端付近に位置する軸心を中心に前記ノズルを揺動させる第１駆動制御部と、
(e) 前記基材に塗布された前記複数の塗布膜のうちの第１塗布膜の形状を取得する取得部と、
(f) 前記ノズルが前記第１駆動制御部により揺動させられる第１回転角を、塗布開始期間における前記第１塗布膜の形状に応じて演算する第１回転角演算部と、
を備え、
塗布開始期間における前記ノズルの姿勢が、前記第１回転角演算部により演算された前記第１回転角となるように、前記第１駆動制御部が、前記ノズルを揺動させた状態で、
前記複数の塗布膜のうちの前記第１塗布膜に後続する第２塗布膜が、前記基材上に形成されることを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
請求項１に記載の塗布装置において、
(g) 前記ノズルが前記第１駆動制御部により揺動させられる第２回転角を、塗布終了期間における前記第１塗布膜の形状に応じて演算する第２回転角演算部、
をさらに備え、
(i) 塗布開始期間における前記ノズルの姿勢が、前記第１回転角演算部により求められた第１回転角となるように、かつ
(ii)  塗布終了期間における前記ノズルの姿勢が、前記第２回転角演算部により求められた前記第２回転角となるように、前記第１駆動制御部が、前記ノズルを揺動させた状態で、
前記第２塗布膜が、前記基材上に形成されることを特徴とする塗布装置。
【請求項３】
請求項１に記載の塗布装置において、
(h) 前記駆動部により前記ノズルを移動または回転させることによって、前記搬送経路における前記基材の搬送方向と逆方向に、前記ノズルの先端を移動させる第２駆動制御部、
をさらに備えることを特徴とする塗布装置。
【請求項４】
請求項１に記載の塗布装置において、
塗布開始から塗布終了するまでの期間におけるノズルの姿勢が、前記第１回転角演算部により演算された前記第１回転角となるように、前記第１駆動制御部が、前記ノズルを揺動させた状態で、
前記第２塗布膜が、前記基材上に形成されることを特徴とする塗布装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の塗布装置において、
前記駆動部は、
(c-1) 前記第１回転軸と平行な第２回転軸を中心に、前記ノズルを揺動させる揺動部と、
(c-2) 前記第２回転軸と垂直な第１移動軸に沿って、前記ノズルを移動させる第１移動部と、
(c-3) 前記第２回転軸および前記第１移動軸と垂直な第１移動軸に沿って、前記ノズルを移動させる第２移動部と、
を有することを特徴とする塗布装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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および２）。
【０００３】
例えば、特許文献１には、平面状の基板表面に塗布液を塗布する塗布装置に関する発明が記載されている。そして、特許文献１には、塗布終了期間において塗布膜が盛り上がる現象を抑制するため、塗布終了期間に、基板に対してノズルを引き上げる技術が、開示されている。また、特許文献２には、塗布部の終端部でノズルを揺動させることによって、基材からノズルを離隔させる技術が、開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０９０１４５号公報
【特許文献２】特開平１１−２４４７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の塗布装置は、基板に対するノズルの姿勢を変更することができず、基板に対する塗布液の吐出方向は常に一定である。その結果、場合によっては、塗布の開始位置および終了位置付近において、塗布膜に「かすれ」や「盛り上がり」等の問題が発生する。
【０００６】
また、特許文献２の塗布装置は、上述のように、ノズルを基材から離隔させるための技術である。すなわち、基材に対して塗布液を吐出するノズルの塗布位置において、基材に対するノズルの姿勢は、調整できない。その結果、特許文献２の塗布装置についても、上述の「かすれ」や「盛り上がり」等の問題が発生する。
【０００７】
そして、特許文献１および２の塗布装置では、ノズルが移動または回転すると、ノズルが基板または基材から大きく離隔する。その結果、塗布膜を形成する処理以外に、塗布位置と離隔位置との間でノズルを移動させるという搬送処理がさらに必要となり、電極の製造コストが増大するという問題が発生する。
【０００８】
そこで、本発明では、基材に対して良好に塗布膜を塗布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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、帯状とされた基材に対して断続的に塗布液を塗布しつつ、搬送経路に沿って前記基材を移動させることによって、複数の塗布膜を前記基材上に連なって形成する塗布装置において、前記基材を押圧支持しつつ、前記搬送経路に沿って前記基材を走行させるバックアップローラと、前記バックアップローラに押圧支持された前記基材に向けて前記塗布液を吐出するノズルと、前記バックアップローラに対して前記ノズルを移動または回転させる駆動部と、前記駆動部により前記ノズルを移動または回転させることによって、前記バックアップローラの第１回転軸と平行であり、かつ、前記ノズルの先端付近に位置する軸心を中心に前記ノズルを揺動させる第１駆動制御部と、前記基材に塗布された前記複数の塗布膜のうちの第１塗布膜の形状を取得する取得部と、前記ノズルが前記第１駆動制御部により揺動させられる第１回転角を、塗布開始期間における前記第１塗布膜の形状に応じて演算する第１回転角演算部とを備え、塗布開始期間における前記ノズルの姿勢が、前記第１回転角演算部により演算された前記第１回転角となるように、前記第１駆動制御部が、前記ノズルを揺動させた状態で、前記複数の塗布膜のうちの前記第１塗布膜に後続する第２塗布膜が、前記基材上に形成されることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の塗布装置において、前記ノズルが前記第１駆動制御部により揺動させられる第２回転角を、塗布終了期間における前記第１塗布膜の形状に応じて演算する第２回転角演算部、をさらに備え、塗布開始期間における前記ノズルの姿勢が、前記第１回転角演算部により求められた第１回転角となるように、かつ塗布終了期間における前記ノズルの姿勢が、前記第２回転角演算部により求められた前記第２回転角となるように、前記第１駆動制御部が、前記ノズルを揺動させた状態で、前記第２塗布膜が、前記基材上に形成されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項１に記載の塗布装置において、前記駆動部により前記ノズルを移動または回転させることによって、前記搬送経路における前記基材の搬送方向と逆方向に、前記ノズルの先端を移動させる第２駆動制御部、をさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項１に記載の塗布装置において、塗布開始から塗布終了するまでの期間におけるノズルの姿勢が、前記第１回転角演算部により演算された前記第１回転角となるように、前記第１駆動制御部が、前記ノズルを揺動させた状態で、前記第２塗布膜が、前記基材上に形成されることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の塗布装置において、前記駆動部は、前記第１回転軸と平行な第２回転軸を中心に、前記ノズルを揺動させる揺動部と、前記第２回転軸と垂直な第１移動軸に沿って、前記ノズルを移動させる第１移動部と、前記第２回転軸および前記第１移動軸と垂直な第１移動軸に沿って、前記ノズルを移動させる第２移動部とを有することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６の発明は、請求項１から請求項５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。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１から請求項６に記載の発明によれば、ノズルの第１回転角は、取得部により取得された第１塗布膜の形状に応じて演算される。そして、塗布開始期間におけるノズルの姿勢が、第１回転角演算部により演算された第１回転角となるように、第１駆動制御部が、ノズルを揺動させた状態で、第２塗布膜が、基材上に形成される。そのため、塗布開始期間における第２塗布膜は、「かすれ」や「盛り上がり」等の発生が抑制され、均一な膜厚とされる。
【００１６】
特に、請求項２に記載の発明において、第２塗布膜が形成される場合、
(i) 塗布開始期間におけるノズルの姿勢が第１回転角とされた状態で、塗布液の吐出が開始でき、
(ii)  塗布終了期間におけるノズルの姿勢が第２回転角とされた状態で、塗布液の吐出が停止できる。そのため、塗布開始期間および塗布終了期間における第２塗布膜は、「かすれ」や「盛り上がり」等がなく、第２塗布膜の膜厚は、均一なものとなる。
【００１７】
特に、請求項３に記載の発明によれば、
(i) 塗布開始期間には、ノズルの姿勢が第１回転角とされた状態で、塗布液の吐出が開始でき、
(ii)  塗布終了期間には、基材の搬送方向と逆方向にノズルの先端を移動させた状態で、塗布液の吐出が停止できる。そのため、塗布開始期間および塗布終了期間における第２塗布膜は、「かすれ」や「盛り上がり」等がなく、第２塗布膜の膜厚は、均一なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】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】塗布処理部の概略構成を示す正面図である。
【図３】基材に形成される塗布膜の形状の一例を示す図である。
【図４】基材に形成される塗布膜の形状の一例を示す図である。
【図５】塗布膜の先端部付近における膜形状の一例を示す正面図である。
【図６】塗布膜の後端部付近における膜形状の一例を示す正面図である。
【図７】塗布膜の後端部付近における膜形状の一例を示す正面図である。
【図８】ノズルおよびバックアップローラの位置関係の一例を示す正面図である。
【図９】ノズルおよびバックアップローラの位置関係の一例を示す正面図である。
【図１０】ノズルおよびバックアップローラの位置関係の一例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
＜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。
【００２１】
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、電源等を収納する電装ボックス９を備えている。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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（搬送方向）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。
【００２５】
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）に沿った基材５の搬送経路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。
【００２６】
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媒を乾燥させる。さらに、アニール部７０は、塗布膜をより高温に加熱し、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。
【００２７】
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。
【００２８】
＜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。ここでは、図２を参照しつつ、塗布処理部１０の構成を説明する。
【００２９】
塗布処理部１０は、帯状とされた基材５に対して断続的に塗布液を塗布しつつ、搬送経路８に沿って基材５を移動させることによって、複数の塗布膜６、７を基材５上に連なって形成する。図２に示すように、塗布処理部１０は、主として、ノズル１１と、バックアップローラ１２と、駆動部１５と、制御ユニット９０と、を備えている。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、の混合液が貯留する。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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が回転させられることによって、タンク５０に貯留された塗布液が撹拌される。なお、塗布液の特性上、撹拌が必要とされない場合、攪拌機５３およびスクリュー５３ａは、必須の要素ではない。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。なお、ポンプ５１の駆動状況を監視すること、圧力計１８の圧力値を監視すること、または、膜厚測定部１９による膜厚を監視すること、によっても、供給配管５５を流れる塗布液の流量が、演算できる。したがって、流量計５２は、必須の要素ではない。
【００４２】
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。
【００４３】
ノズル１１は、供給配管５５を経由して送供された塗布液を基材５に向けて吐出する。図２に示すように、ノズル１１の先端には、基材５の幅方向（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。
【００４４】
バックアップローラ１２は、基材５を押圧支持しつつ、搬送経路８に沿って基材５を走行させる。図２に示すように、バックアップローラ１２は、ノズル１１と対向する位置に配置されており、Ｘ軸と平行なローラ回転軸１２ａ（第１回転軸）を中心に回転自在とされている。そして、ノズル１１の吐出口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。
【００４５】
位置検出部１３は、図２に示すように、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。
【００４６】
また、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り、基材５の各部分における塗布膜６の位置を正確に検出する。これにより、制御ユニット９０は、基材５の各部分において、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。そのため、塗布膜６、７により形成される化学電池の性能を向上させることができる。
【００４７】
駆動部１５は、バックアップローラ１２に対してノズル１１を、前後方向（Ｘ軸プラスまたはマイナス方向）、左右（Ｙ軸プラスまたはマイナス方向）、および上下方向（Ｚ軸プラスまたはマイナス方向）に、移動させる。また、駆動部１５は、ノズル回転軸１１ｂを中心にノズル１１を回動させる。これにより、バックアップローラ１２に対する吐出口１１ａの位置が調整される。図２に示すように、駆動部１５は、主として、揺動部１５ａと、第１から第３移動部１５ｂ、１５ｃ、１５ｄと、を有している。
【００４８】
揺動部１５ａは、バックアップローラ１２の回転軸１２ａと平行なノズル回転軸１１ｂ（第２回転軸）を中心にノズル１１を回転させる。なお、ノズル回転軸１１ｂは、図２に示すように、ノズル１１上に配置されても良いし、ノズル１１外に配置されても良い。
【００４９】
第１移動部１５ｂは、ノズル回転軸１１ｂと垂直なＹ軸（第１移動軸）に沿ってノズル１１を移動させる。第２移動部１５ｃは、ノズル回転軸１１ｂおよびＹ軸と垂直なＺ軸（第２移動軸）に沿ってノズル１１を移動させる。第３移動部１５ｄは、Ｘ軸に沿ってノズル１１を移動させる。
【００５０】
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。
【００５１】
膜厚測定部１９は、図２に示すように、搬送経路８において、ノズル１１の吐出位置ＰＤより下流側の測定位置ＰＭに配置されている。また、膜厚測定部１９は、位置検出部１３と同様に、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り、基材５の各部分における塗布膜７の膜厚を測定できる。これにより、基材５に塗布された各塗布膜７の形状（以下、単に、「膜形状」とも呼ぶ）が取得できる。このように、膜厚測定部１９は、膜形状を取得する取得部として用いられる。
【００５２】
制御ユニット９０は、塗布処理部１０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、制御ユニット９０は、主として、ＲＯＭ９１と、ＲＡＭ９２と、ＣＰＵ９３と、を有している。
【００５３】
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。
【００５４】
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。また、図２中のＣＰＵ９３内に記載されているブロック（それぞれ符号９３ａ、９３ｂ、９３ｃ、および９３ｄが付与されている）に対応する演算機能は、ＣＰＵ９３によって実現される。なお、各演算機能については、後述する。
【００５５】
＜３．塗布膜の形状＞
図３は、塗布液の吐出が開始されてから一定期間、および塗布液の吐出が停止されてから一定期間における塗布膜７の膜厚が、塗布膜７の他の部分と比較して薄くなる場合を示す。図４は、塗布液の吐出が停止された後における塗布膜７の膜厚が、塗布膜７の他の部分と比較して厚くなる場合を示す。図３および図４において、縦軸は、塗布膜７の膜厚ＤＴを、横軸は、時刻ｔを、それぞれ示す。
【００５６】
ここで、塗布液の吐出が開始された直後、および塗布液の吐出が停止された直後において塗布膜７の膜厚が変化することは、塗布液の粘度や固形成分の含有量、および塗布速度など、様々な要因により生ずる。そして、図３および図４とは異なり、塗布液の吐出が開始されてから一定期間における塗布膜７の膜厚が、塗布膜７の他の部分と比較して厚くなる場合もある。
【００５７】
また、図５は、塗布膜７の先端部７ａ付近における膜形状の一例を示す正面図である。図６および図７は、それぞれ塗布膜７の後端部７ｂ、７ｃ付近におけ膜形状の一例を示す正面図である。
【００５８】
ここでは、図３から図７を参照しつつ先端部７ａおよび後端部７ｂ、７ｃにおける塗布膜７の形状について検討する。
【００５９】
図３および図４に示すように、塗布液の吐出が開始される時刻ｔ１から時間Ｔ１が経過するまでの期間（以下、単に、「塗布開始期間」とも呼ぶ）、塗布膜７の先端部７ａ（図３の右上がり斜線部分：図５の基材５上にも記載）が、基材５上に形成される。図３および図４に示すように、先端部７ａの膜厚ＤＴの値は、徐々に増加し、その後一定値となる。
【００６０】
このように、先端部７ａの膜厚ＤＴが安定しないことの理由として、以下のことが考えられる。すなわち、塗布開始期間において、ノズル１１の吐出口１１ａと基材５との間に形成されるメニスカスが、良好な形状とならない。その結果、塗布液が、基材５に対して良好に塗布できない。
【００６１】
また、図３に示すように、塗布液が、比較的高粘度で、かつ、固形成分の含有量が少ない場合、時刻ｔ２で塗布液の吐出が停止しても、ノズル１１の吐出口１１ａ付近と基材５の間に、塗布液が残留する。
【００６２】
その結果、時刻ｔ２から時間Ｔ２が経過するまでの期間（以下、単に、「塗布終了期間」とも呼ぶ）、塗布膜７の後端部７ｂ（図３の右下がり斜線部分：図６の基材５上にも記載）が、基材５上に形成される。そして、図３に示すように、後端部７ｂの膜厚ＤＴの値は、徐々に減少し、その後「ゼロ」となる。
【００６３】
さらに、図４に示すように、塗布液が、比較的高粘度で、かつ、固形成分の含有量が多い場合において、時刻ｔ２で塗布液の吐出が停止すると、ノズル１１の吐出口１１ａから塗布液が離脱する。これにより、図４に示すように、時刻ｔ２の直後の時刻ｔ３において、膜厚ＤＴが、極大値（最大値）を持ち、盛り上がりが形成される。そして、時刻ｔ３以降、膜厚ＤＴは、徐々に減少して「ゼロ」になる。
【００６４】
＜４．制御ユニットの演算機能＞
図８は、塗布開始期間におけるノズル１１およびバックアップローラ１２の位置関係の一例を示す正面図である。図９および図１０は、塗布終了期間におけるノズル１１およびバックアップローラ１２の位置関係の一例を示す正面図である。
【００６５】
上述のように、塗布開始期間および塗布終了期間において、塗布膜の膜厚が均一とならず、場合によっては、塗布膜７により形成される化学電池の性能に影響を与えるという問題が生ずる。
【００６６】
これに対して、本実施の形態の塗布処理部１０は、ＣＰＵ９３により実現される以下の演算機能によって、上述の問題を解消している。
【００６７】
第１駆動制御部９３ａは、駆動部１５によりノズル１１を移動または回転させることによって、ノズル１１の先端付近に位置する軸心ＳＣを中心に、ノズル１１を揺動させる。図８および図９に示すように、軸心ＳＣは、バックアップローラ１２のローラ回転軸１２ａと平行である。
【００６８】
比較的高粘度で、かつ、固形成分の含有量が多い活物質が、塗布液として用いられる場合、第２駆動制御部９３ｂは、駆動部１５によりノズル１１を移動または回転させることによって、搬送経路８における基材５の搬送方向（矢印ＡＲ１方向）と逆方向（矢印ＡＲ３方向：図１０参照）に、ノズル１１の先端を移動させる。
【００６９】
例えば、後端部７ｃに盛り上がりが発生する場合（図７参照）、第２駆動制御部９３ｂは、搬送方向と逆方向に、所定の速度で、ノズル１１を移動させる。これにより、塗布終了期間において、ノズル１１の先端から基材５までの塗布液が早く液切れされ、盛り上がりが発生することを抑制できる。
【００７０】
また、ノズル１１は、塗布位置付近で移動させられるため、駆動部１５は、ノズル１１の退避後、速やかに塗布位置にノズル１１を移動させることができる。そのため、処理工数が増大することを抑制しつつ、後端部７ｃの盛り上がりを抑制することができる。
【００７１】
なお、本実施の形態において、軸心ＳＣを中心とするノズル１１の揺動動作、および基材５の搬送方向と逆方向にノズル１１を移動させる動作は、ノズル１１をＹ軸およびＺ軸方向に移動させることと、ノズル１１をノズル回転軸１１ｂを中心に揺動させることによって、実現できる。
【００７２】
第１回転角演算部９３ｃは、塗布開始期間において、ノズル１１が第１駆動制御部９３ａにより回転させられる角度（第１回転角θ１：図８参照）を、演算する。この第１回転角θ１は、基材５上に塗布済の先端部７ａの形状（すなわち、塗布開始期間における形状）に応じて演算される。
【００７３】
例えば、塗布開始期間において、先端部７ａに「かすれ」が発生する場合（図５参照）、第１回転角演算部９３ｃは、ノズル１１から基材５までの距離Ｄ１２が距離Ｄ１１より大きくなるように、第１回転角θ１を演算する。これにより、搬送経路８において、吐出口１１ａより上流側の流体抵抗が小さくなり、塗布液が上流側に広がる。そのため、塗布開始期間において重要な上流側のメニスカスが容易に形成される。
【００７４】
比較的高粘度で、かつ、固形成分の含有量が少ない活物質が、塗布液として用いられる場合、第２回転角演算部９３ｄは、塗布終了期間において、ノズル１１が第１駆動制御部９３ａにより回転させられる角度（第２回転角θ２：図９参照）を、演算する。この第２回転角θ２は、基材５上に塗布済の後端部７ｂの形状（すなわち、塗布終了期間における形状）に応じて演算される。
【００７５】
例えば、塗布終了期間において、後端部７ｂに「かすれ」が発生する場合、第２回転角演算部９３ｄは、ノズル１１から基材５までの距離Ｄ２１が距離Ｄ２２より大きくなるように、第２回転角θ２を演算する。これにより、搬送経路８において、吐出口１１ａより上流側の流体抵抗が大きくなり、吐出口１１ａと基材５との間に吐出される塗布液の量が減少する。そのため、塗布終了期間において、液切りを良好にすることができ、かすれ等の発生が抑制できる。
【００７６】
＜５．塗布膜の形成手法＞
本実施の形態の塗布処理部１０は、上述の第１および第２駆動制御部９３ａ、９３ｂ、並びに第１および第２回転角演算部９３ｃ、９３ｄの演算結果に基づいて、以下のようにして塗布膜７を形成する。
【００７７】
まず、ノズル１１から塗布液が吐出される時刻ｔ１（図３および図４参照）より前の時点において、第１駆動制御部９３ａは、ノズル１１の姿勢が第１回転角演算部９３ｃにより演算された第１回転角θ１となるように、ノズル１１を揺動させる（図８参照）。
【００７８】
次に、時刻ｔ１において、基材５が搬送経路８に沿って搬送された状態で、ノズル１１から基材５に向けて塗布液が吐出される。これにより、塗布開始期間におけるノズルの姿勢は、上述の第１回転角θ１とされ、塗布膜７の先端部７ａに「かすれ」が発生することを抑制できる。
【００７９】
続いて、塗布開始期間が経過すると、ノズル１１の姿勢が、図８の実線位置から一点鎖線位置となるように、ノズル１１が揺動させられる。この場合も、基材５は搬送方向に沿って搬送され続けるとともに、ノズル１１の吐出口１１ａと、基材５との間に良好なメニスカスが形成されている。そのため、基材５上に良好に塗布膜が形成できる。
【００８０】
続いて、塗布液の吐出が停止される時刻ｔ２（図３および図４参照）より前の時点において、用いられる塗布液に応じて２つの処理（Ａ）、（Ｂ）が実行される。
【００８１】
（Ａ）すなわち、比較的高粘度で、かつ、固形成分の含有量が少ない活物質が、塗布液として用いられている場合、第１駆動制御部９３ａは、ノズル１１の姿勢が第２回転角演算部９３ｄにより演算された第２回転角θ２となるように、ノズル１１を揺動させる（図９参照）。
【００８２】
そして、時刻ｔ２において、塗布液の吐出が停止される。これにより、塗布終了期間におけるノズルの姿勢は、上述の第２回転角θ２とされ、塗布膜７の後端部７ｂに「かすれ」が発生することを抑制できる。
【００８３】
（Ｂ）一方、比較的高粘度で、かつ、固形成分の含有量が多い活物質が、塗布液として用いられている場合、時刻ｔ２において、第２駆動制御部９３ｂは、ノズル１１を移動または回転させることによって、搬送経路８における基材５の搬送方向と逆方向に、ノズル１１の先端を移動させる（図１０参照）。また、時刻ｔ２において、塗布液の吐出が停止される。これにより、塗布終了期間において、ノズル１１から基材５に向けて液だれすることを防止できる。
【００８４】
＜６．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において、ノズル１１の第１回転角θ１は、膜厚測定部１９により取得された塗布済膜の形状に応じて演算される。そして、塗布開始期間におけるノズル１１の姿勢が第１回転角演算部９３ｃにより演算された第１回転角θ１となるように、第１駆動制御部９３ａがノズル１１を揺動させた状態で、塗布膜７が、基材５上に形成される。そのため、塗布開始期間における塗布膜７は、「かすれ」や「盛り上がり」等の発生が抑制され、均一な膜厚とされる。
【００８５】
また、本実施の形態の塗布処理部１０により塗布膜７が形成される場合、
(i) 塗布開始期間におけるノズル１１の姿勢が第１回転角θ１とされた状態で、塗布液の吐出が開始でき、
(ii)  塗布終了期間におけるノズル１１の姿勢が第２回転角θ２とされた状態で、塗布液の吐出が停止できる。そのため、塗布開始期間および塗布終了期間における塗布膜７は、「かすれ」や「盛り上がり」等がなく、塗布膜７の膜厚は、均一なものとなる。
【００８６】
また、本実施の形態の塗布処理部１０は、
(i) 塗布開始期間には、ノズル１１の姿勢が第１回転角θ１とされた状態で、塗布液の吐出が開始でき、
(ii)  塗布終了期間には、基材５の搬送方向（矢印ＡＲ１方向）と逆方向（矢印ＡＲ３方向：図１０）にノズル１１の先端を移動させた状態で、塗布液の吐出が停止できる。そのため、塗布開始期間および塗布終了期間における塗布膜７は、「かすれ」や「盛り上がり」等がなく、塗布膜７の膜厚は、均一なものとなる。
【００８７】
＜７．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。
【００８８】
（１）本実施の形態において、第１駆動制御部９３ａは、
(i) 塗布開始期間におけるノズル１１の姿勢が、第１回転角演算部９３ｃにより求められた第１回転角θ１となるように、ノズル１１を揺動させるとともに、
(ii)  塗布終了期間におけるノズル１１の姿勢が、第２回転角演算部９３ｄにより求められた第２回転角θ２となるように、ノズル１１を揺動させた状態で状態で、塗布膜７が基材５上に形成されるものとして説明したが、塗布膜７の形成手法は、これに限定されるものでない。
【００８９】
例えば、塗布終了期間において、ノズル１１の姿勢によらず、良好に液切りを実行でき、液だれを防止できる場合、第１駆動制御部９３ａは、塗布開始から塗布終了するまでの期間（すなわち、図３および図４の場合、時刻ｔ１から時刻ｔ５までの期間）におけるノズルの姿勢が、第１回転角演算部９３ｃにより演算された第１回転角θ１となるように、ノズル１１を揺動させた状態で、塗布膜７が基材５上に形成されても良い。この場合、ノズル１１は、塗布開始から終了まで、同一姿勢とすることができる。そのため、ＣＰＵ９３の計算コストを軽減することができる。
【００９０】
（２）また、本実施の形態において、位置検出部１３および膜厚測定部１９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。
【００９１】
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、塗布膜６、７の膜厚が測定されても良い。この場合、レーザ光の代わりに、Ｘ線、γ線、またはβ線等が用いられても良い。
【００９２】
（３）また、本実施の形態において、制御ユニット９０は、塗布処理部１０の各要素の動作制御や、これら各要素に関する演算処理を実行するものであるとして説明したが、これに限定されるものでない。制御ユニット９０は、例えば、塗布処理部１０を含めた塗布膜形成システム１の各要素（塗布処理部１０に加えて、予熱部６０、乾燥部６５、アニール部７０、および冷却部７５）の動作制御および演算処理を実行するものであっても良い。
【符号の説明】
【００９３】
１  塗布膜形成システム
５  基材
６、７  塗布膜
７ａ  先端部
７ｂ、７ｃ  後端部
８  搬送経路
１０  塗布処理部（塗布装置）
１１  ノズル
１１ａ  吐出口
１１ｂ  ノズル回転軸（第２回転軸）
１２  バックアップローラ
１２ａ  ローラ回転軸（第１回転軸）
１５  駆動部
１５ａ  揺動部
１５ｂ  第１移動部
１５ｃ  第２移動部
１５ｄ  第３移動部
１９  膜厚測定部（取得部）
６０  予熱部
６５  乾燥部
７０  アニール部
７５  冷却部
８０  搬送部
９０  制御ユニット
９３ａ  第１駆動制御部
９３ｂ  第２駆動制御部
９３ｃ  第１回転角演算部
９３ｄ  第２回転角演算部
ＰＤ  吐出位置
ＰＭ  測定位置
ＰＳ  検出位置
ＳＣ  軸心
θ１  第１回転角
θ２  第２回転角
【図１】
2012216375.tif 000003
【図２】
2012216375.tif 000004
【図３】
2012216375.tif 000005
【図４】
2012216375.tif 000006
【図５】
2012216375.tif 000007
【図６】
2012216375.tif 000008
【図７】
2012216375.tif 000009
【図８】
2012216375.tif 000010
【図９】
2012216375.tif 000011
【図１０】
2012216375.tif 000012