(57)【要約】【課題】生産性を低下させることなく、帯状基材に塗膜を精度よく形成することができる塗膜形成装置を提供する。【解決手段】塗膜形成装置は、帯状基材１０を搬送するローラ７０と、帯状基材１０の長さ方向に塗膜を形成する塗工部とを備えた塗膜形成装置である。この装置は、帯状基材１０の幅方向に沿って一直線上に配置された複数の変位センサ２０Ａ、２０Ｂと、複数の変位センサ２０Ａ、２０Ｂを帯状基材１０の幅方向に走査させることによって、帯状基材１０に形成された塗膜１２の膜厚分布を測定する膜厚分布測定部１００と、膜厚分布測定部１００で測定された塗膜１２の膜厚分布に基づいて、塗工部によって帯状基材１０に形成される塗膜１２の位置、塗膜の幅および塗膜の厚さをそれぞれ制御する制御部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状基材を搬送するローラと、
前記帯状基材の長さ方向に塗膜を形成する塗工部と
を備えた塗膜形成装置であって、
前記帯状基材の幅方向に沿って一直線上に配置された複数の変位センサと、
前記複数の変位センサを前記帯状基材の幅方向に走査させることによって、前記帯状基材に形成された塗膜の膜厚分布を測定する膜厚分布測定部と、
前記膜厚分布測定部で測定された塗膜の膜厚分布に基づいて、前記塗工部によって帯状基材に形成される塗膜の位置、塗膜の幅および塗膜の厚さをそれぞれ制御する制御部と
を備える、塗膜形成装置。
【請求項２】
前記変位センサを少なくとも２つ備え、一方の変位センサは、前記塗膜の幅方向の一方の端面の位置およびその近傍の厚さを計測するように構成され、
他方の変位センサは、前記一方の端面とは反対側の他方の端面の位置およびその近傍の厚さを計測するように構成されている、請求項１に記載の塗膜形成装置。
【請求項３】
前記２つの変位センサの少なくとも一方は、前記帯状基材の幅方向の端面の位置を計測するように構成されている、請求項２に記載の塗膜形成装置。
【請求項４】
前記複数の変位センサは、該複数の変位センサを移動可能に支持する同一の走査機構に取り付けられている、請求項１〜３の何れか一つに記載の塗膜形成装置。
【請求項５】
前記変位センサは、レーザ変位計である、請求項１〜４の何れか一つに記載の塗膜形成装置。
【請求項６】
帯状基材の長さ方向に形成された塗膜の該長さ方向と交差する幅方向の膜厚分布を測定する膜厚分布測定装置であって、
前記帯状基材の幅方向に沿って一直線上に配置された複数の変位センサを備え、該複数の変位センサを前記帯状基材の幅方向に走査させることによって、前記帯状基材に形成された塗膜の膜厚分布を測定する、膜厚分布測定装置。
【請求項７】
前記変位センサを少なくとも２つ備え、一方の変位センサは、前記塗膜の幅方向の一方の端面の位置およびその近傍の厚さを計測するように構成され、
他方の変位センサは、前記一方の端面とは反対側の他方の端面の位置およびその近傍の厚さを計測するように構成されている、請求項６に記載の膜厚分布測定装置。
【請求項８】
前記２つの変位センサの少なくとも一方は、前記帯状基材の幅方向の端面の位置を計測するように構成されている、請求項７に記載の膜厚分布測定装置。
【請求項９】
前記複数の変位センサは、該複数の変位センサを移動可能に支持する同一の走査機構に取り付けられている、請求項６〜８の何れか一つに記載の膜厚分布測定装置。
【請求項１０】
前記変位センサは、レーザ変位計である、請求項６〜９の何れか一つに記載の膜厚分布測定装置。
【請求項１１】
二次電池用電極の製造方法であって、
長尺な帯状の電極集電体の表面に、スラリー状に調製された電極活物質層形成用組成物を塗布すること、および、
前記集電体の表面上に形成された前記組成物からなる塗膜を乾燥すること、
を包含し、
ここで前記電極活物質層形成用組成物の塗布を請求項１〜５のうちのいずれか一つに記載の塗膜形成装置を使用して行うことを特徴とする、二次電池用電極の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の製造方法によって製造された二次電池用電極を使用することを特徴とする、二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状基材の長さ方向に形成された塗膜の膜厚分布を測定する膜厚分布測定装置、および、帯状基材に塗膜を形成する塗膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池その他の二次電池は、車両搭載用電源、或いはパソコンおよび携帯端末の電源として重要性が高まっている。特に軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン電池は車両搭載用高出力電源として好ましく用いられるものとして期待されている。
【０００３】
リチウムイオン電池の一つの典型的な構成では、渦巻き状構造を有する捲回電極体を備えた電池構造が知られている。かかる捲回電極体は、帯状電極（帯状正極および帯状負極）と帯状セパレータとから構成され、各シートを重ねて捲回することにより製造されている。リチウムイオン電池用の帯状電極は、金属製の帯状基材の片面あるいは両面に電極活物質を塗工して塗膜（電極活物質層）が形成された構成を有する。帯状電極は、その一部に非塗工部分（塗膜が形成されずに帯状基材の表面を露出させた部分）が設けられ、該非塗工部分に電極のリード（集電リード端子など）が取り付けられる。
【０００４】
帯状電極に電極活物質を塗工して塗膜を設ける塗工方法として、例えば、帯状基材の長さ方向に塗膜を所定の間隔で連続ストライプ塗工するという方法がある。例えば、図１１に示すように、一枚の帯状基材１の長さ方向にダイから電極活物質を塗工して３列の塗膜３を所定の間隔で形成し、該塗膜３の中央部、および、塗膜３の間に、それぞれスリットＡ〜Ｅを形成する。そして、該スリットＡ〜Ｅで帯状基材１を切断して、それぞれ６枚の帯状電極を製造する。この際、歩留まりを向上させるため、スリットＡ〜Ｅを形成する切断しろ（電極リードを取り付ける非塗工部分）を適切に設けることが重要であり、それゆえに、帯状基材１に、塗膜の位置、塗膜の幅、塗膜の厚さなどの精度が良い塗膜３を形成することが求められている。なお、この種の塗膜の厚み（高さ）を測定する従来技術としては特許文献１〜３が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−４７６６５号公報
【特許文献２】国際公開第２０１０／８２３３５号
【特許文献３】特開２００２−２５７５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、本発明者は、帯状基材に形成された塗膜の位置、塗膜の幅、塗膜の厚さなどを測定し、その測定結果を基に塗膜を形成する塗工装置をフィードバック制御することによって、帯状基材に、塗膜の位置、塗膜の幅、塗膜の厚さなどの精度が良い塗膜を形成することを考えている。また、特に、帯状基材に形成される塗膜は、帯状基材をローラで搬送しつつ、連続して塗工することを考えているが、上記の塗膜の種々の測定についても、塗工工程を止めずに行えることが好ましい。この種の塗膜形成装置の一つとして、図１２に示した塗膜形成装置が検討されている。図１２の例では、ローラ４で搬送される帯状基材１の幅方向端部にレーザ変位計２を配置し、該レーザ変位計２を帯状基材１の幅方向に走査させることで、帯状基材１に形成された塗膜３の膜厚分布を測定する。そして、その測定結果を塗工部（図示せず）にフィードバックすることによって、帯状基材１に形成される塗膜３の位置、塗膜の幅および塗膜の厚さをそれぞれ制御する。
【０００７】
しかしながら、図１２に示した装置では、帯状基材１に形成された塗膜３の膜厚分布を測定する際に、図１３に示すように、レーザ変位計２を帯状基材１の全幅に亘って走査させる必要があるため、１回のスキャン時間が長くなってしまう。膜厚測定結果を的確にフィードバックするためには、スキャン時間を考慮して、帯状基材１を搬送させる必要がある。そのため、搬送速度はスキャン時間に依存することとなり、帯状電極を効率よく（生産性よく）製造することができないという問題があった。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、生産性を低下させることなく、帯状基材に塗膜を精度よく形成することができる塗膜形成装置を提供することである。また、他の目的は、そのような塗膜形成装置に好適に用いられる膜厚分布測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る塗膜形成装置は、帯状基材を搬送するローラと、上記帯状基材の長さ方向に塗膜を形成する塗工部とを備えている。また、塗膜形成装置は、上記帯状基材の幅方向に沿って一直線上に配置された複数の変位センサと、当該複数の変位センサを上記帯状基材の幅方向に走査させることによって、上記帯状基材に形成された塗膜の膜厚分布を測定する膜厚分布測定部と、を備えている。さらに、塗膜形成装置は、上記膜厚分布測定部で測定された塗膜の膜厚分布に基づいて、上記塗工部によって帯状基材に形成される塗膜の位置、塗膜の幅および塗膜の厚さをそれぞれ制御する制御部を備えている。好ましい一態様では、上記変位センサは、レーザ変位計である。
【００１０】
かかる塗膜形成装置によると、複数の変位センサを帯状基材の幅方向に走査させることによって、帯状基材に形成された塗膜の膜厚分布を測定するので、変位センサを帯状基材の全幅に亘って走査させる必要がなく、帯状基材に形成された塗膜の膜厚分布を短時間で測定することができる。そのため、膜厚測定結果を高速でフィードバックすることができ、外乱によって位置ずれ等の塗工不良が発生したとしても、大量の不良品が発生するのを回避することができる。また、かかる塗膜形成装置によると、変位センサを帯状基材の全幅に亘って走査させる必要がなく、変位センサのスキャン時間を大幅に短縮できる。そのため、スキャン時間に依存する帯状基材の搬送速度を従来よりも上げることができ、帯状基材への塗膜の形成を連続して効率よく行うことができる。
【００１１】
ここで開示される塗膜形成装置の好適な一態様では、上記変位センサを少なくとも２つ備えている。一方の変位センサは、上記塗膜の幅方向の一方の端面の位置およびその近傍の厚さを計測するように構成され、他方の変位センサは、上記一方の端面とは反対側の他方の端面の位置およびその近傍の厚さを計測するように構成されている。かかる構成によると、帯状基材に形成された塗膜の幅および厚さを高速かつ簡便に算出できるとともに、変位センサのスキャン時間をさらに短縮できる。なお、ここでいう塗膜の端面の近傍の厚みとは、塗膜の端面の周辺において膜厚が一定になる平坦部分の厚みをいう。
【００１２】
ここで開示される塗膜形成装置の好適な一態様では、上記２つの変位センサの少なくとも一方は、上記帯状基材の幅方向の端面の位置を計測するように構成されている。かかる構成によると、帯状基材に形成された塗膜の位置を高速かつ簡便に算出できるとともに、変位センサのスキャン時間をさらに短縮できる。
【００１３】
ここで開示される塗膜形成装置の好適な一態様では、上記複数の変位センサは、該複数の変位センサを移動可能に支持する同一の走査機構に取り付けられている。かかる構成によれば、複数の変位センサを幅方向に走査させる動きが同期するので、幅方向の膜厚分布をより高精度に測定することができる。さらに、走査機構の数を低減できるので、装置構成を簡単にできる。
【００１４】
また、本発明は、上記塗膜形成装置に好適に用いられる膜厚分布測定装置を提供する。すなわち、この膜厚分布測定装置は、帯状基材の長さ方向に形成された塗膜の該長さ方向と交差する幅方向の膜厚分布を測定する膜厚分布測定装置である。この装置は、上記帯状基材の幅方向に沿って一直線上に配置された複数の変位センサを備え、該複数の変位センサを上記帯状基材の幅方向に走査させることによって、上記帯状基材に形成された塗膜の膜厚分布を測定する。好ましい一態様では、上記変位センサは、レーザ変位計である。
【００１５】
かかる膜厚分布測定装置によれば、複数の変位センサを帯状基材の幅方向に走査させることによって、帯状基材に形成された塗膜の膜厚分布を測定するので、帯状基材に形成された塗膜の膜厚分布を短時間で測定できる。すなわち、従来のように１つの変位センサを用いて膜厚分布を測定する場合には、該センサを帯状基材の全幅にわたって移動させる必要があるため、１回のスキャン時間が長くなるが、本発明によると、複数の変位センサを用いることで、異なる箇所の膜厚を同時に測定でき、該センサを帯状基材の全幅にわたって移動させる必要がない。そのため、測定に要する時間が極めて短く、幅方向の膜厚分布を高速で測定することができる。
【００１６】
上述した塗膜形成装置は、電池用電極の製造を行うために好ましく用いることができる。即ち、本発明は、電池用電極の構成成分（例えば、活物質、バインダ等）を含むスラリーを帯状基材（集電体）に塗工してスラリーの塗膜を形成する塗膜形成装置を含む電池用電極の製造装置、ならびに該塗膜形成装置を使用することを特徴とする二次電池（二次電池用電極）の製造方法を提供する。上述した塗膜形成装置を用いることにより帯状基材（集電体）に形成されるスラリーの塗膜を効率よく且つ高精度に形成することができる。したがって、品質の良い電池用電極ならびに該電極を備える電池（典型的にはリチウムイオン電池等の二次電池）を生産性よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る膜厚分布測定装置を模式的に示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る変位センサの走査軌跡を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る膜厚分布測定装置の測定方法を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る塗膜形成装置を模式的に示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る塗工部を模式的に示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る基材走行位置調整部を模式的に示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る塗膜形成装置の制御を示すブロック線図である。
【図８】実施例および比較例に係る測定条件を説明するための図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池を模式的に示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る捲回電極体を模式的に示す図である。
【図１１】帯状電極を製造する中間体を示す平面図である。
【図１２】従来の塗膜形成装置の要部を模式的に示す正面図である。
【図１３】従来の塗膜形成装置に用いられるレーザ変位計の軌跡を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。なお、下記の実施形態は本発明の実施の一形態を例示するに過ぎず、本発明は下記の実施形態には限定されない。
【００１９】
本実施形態に係る膜厚分布測定装置１００は、図１に示すように、帯状基材１０の長さ方向に形成された塗膜１２の該長さ方向と交差する幅方向の膜厚分布を測定する装置である。この膜厚分布測定装置１００は、帯状基材１０の幅方向に沿って一直線上に配置された２つの変位センサ２０Ａ、２０Ｂを備えている。この実施形態では、２つの変位センサ２０Ａ、２０Ｂは、それぞれ、帯状基材１０の幅方向の両側に分離して配置されている。また、変位センサ２０Ａ、２０Ｂは、それぞれ、帯状基材１０を搬送しているローラ７０の上方箇所に設けられ、ローラ７０の表面と一定の距離をあけて配置されている。変位センサ２０Ａ、２０Ｂは、かかるローラ７０の上方箇所において、帯状基材１０の長さ方向と交差する幅方向に沿って一直線上に配置されている。
【００２０】
変位センサ２０Ａ、２０Ｂには、例えば、市販されるような一般的なレーザ変位計（例えば株式会社キーエンス製品）が用いられる。レーザ変位計２０Ａ、２０Ｂは、例えば、対象面にレーザ光を照射し、対象面からの反射光を受光することによって、対象面までの距離を計測するように構成されている。この実施形態では、変位センサ２０Ａ、２０Ｂとローラ７０との間に基準板２２Ａ、２２Ｂが設けられている。変位センサ２０Ａ、２０Ｂは、基準板２２Ａ、２２Ｂの位置を基準点（原点）として、対象面までの距離を計測するようになっている。
【００２１】
また、変位センサ２０Ａ、２０Ｂは、帯状基材１０の幅方向に平行に配設された走査機構３０に取り付けられている。そして、走査機構３０を駆動させて、帯状基材１０の幅方向に移動しながら、帯状基材１０の幅方向の表面形状を測定する。これにより、帯状基材１０に形成された塗膜１２の膜厚の分布、すなわち、帯状基材１０に対する塗膜１２の位置、塗膜１２の幅、塗膜１２の厚さについて、帯状基材１０の幅方向に測定することができる。この実施形態では、走査機構３０は、モータ３２とレール３４とを備えている。変位センサ２０Ａ、２０Ｂは、モータ３２の駆動により、レール３４上を図１の実線で示す位置から、仮想線で示す位置まで走査される。
【００２２】
図２の矢印２４Ａ、２４Ｂは、上述した変位センサ２０Ａ、２０Ｂが帯状基材１０上を通過した軌跡を表している。変位センサ２０Ａ、２０Ｂは、帯状基材１０の幅方向に移動するのみであるが、帯状基材１０がローラ７０により矢印９０の方向に搬送されるため、変位センサ２０Ａ、２０Ｂの軌跡は、図２に示すようにジグザグになる。かかる膜厚分布測定において、一方の変位センサ２０Ａは、帯状基材１０の幅方向の一方の端面１６Ａから塗膜１２の幅方向の一方の端面１４Ａ付近を幅方向に走査され、帯状基材１０の幅方向の一方の端面１６Ａの位置と、塗膜１２の一方の端面１４Ａの位置およびその近傍の厚さを計測するように構成されている。また、他方の変位センサ２０Ｂは、帯状基材１０の幅方向の他方の端面１６Ｂから塗膜１２の幅方向の他方の端面（すなわち、一方の端面１４Ａとは反対側の他方の端面）１４Ｂ付近を幅方向に走査され、該他方の端面１４Ｂの位置およびその近傍の厚さを計測するように構成されている。なお、ここでいう塗膜の端面１４Ａ、１４Ｂの近傍の厚みとは、塗膜の端面の周辺において膜厚が一定になる平坦部分の厚みをいう。
【００２３】
変位センサ２０Ａ、２０Ｂで測定した実測値のデータを図３に示す。横軸は、帯状基材の幅方向における位置を示し、縦軸は帯状基材の高さ方向における位置を示している。Ｈ０は、帯状基材１０の無いローラ７０の表面高さを示している。
【００２４】
ここで、基準板２２Ａと基準板２２Ｂとの幅方向の間隔をＬ０とし、基準板２２Ａと塗膜１２の一方の端面１４Ａとの幅方向の間隔をＬ１とし、基準板２２Ｂと塗膜１２の他方の端面１４Ｂとの幅方向の間隔をＬ２とすると、帯状基材１０に形成された塗膜１２の塗工幅は「Ｌ０−Ｌ１−Ｌ２」となる。また、基準板２２Ａと帯状基材１０の一方の端面１６Ａとの幅方向の間隔をＬ３とすると、帯状基材１０に対する塗膜１２の塗工位置は「Ｌ１−Ｌ３」となる。さらに、基準板２２Ａと帯状基材１０との高さ方向の間隔をＨ１とし、基準板２２Ａと塗膜１２の一方の端面１４Ａの近傍（端面１４Ａの周辺において膜厚が一定になる平坦部分）との高さ方向の間隔をＨ２とし、基準板２２Ｂと塗膜１２の他方の端面１４Ｂの近傍（端面１４Ｂの周辺において膜厚が一定になる平坦部分）との高さ方向の間隔をＨ３とすると、帯状基材１０に形成された塗膜１２の厚さは「Ｈ１−Ｈ２」となり、その傾き（両端の厚み差）は「Ｈ２−Ｈ３」となる。すなわち、基準板２２Ａ、２２Ｂの位置を幅方向および高さ方向に関する基準点（原点）として、その基準点からの各間隔Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３等を変位センサ２０Ａ、２０Ｂで計測することにより、帯状基材１０に形成された塗膜の位置、塗膜の幅および塗膜の厚さ（膜厚分布）を算出することができる。
【００２５】
この実施形態では、膜厚分布測定装置１００は、変位センサ２０Ａ、２０Ｂによって計測された計測値から、帯状基材１０に形成された塗膜１２の位置、塗膜１２の幅および塗膜１２の厚さ（膜厚分布）を演算する演算部６２を備えている。演算部６２には、変位センサ２０Ａ、２０Ｂで計測された計測値が、変位センサ２０Ａ、２０Ｂから送られる。演算部６２は、変位センサ２０Ａ、２０Ｂから送られてきた計測値に基づいて演算処理を行い、帯状基材１０に形成された塗膜１２の位置、塗膜１２の幅および塗膜１２の厚さ（膜厚分布）を算出する。なお、演算部６２は、図示しない記憶部に電気的に接続されている。演算部６２は、記憶部に格納されたプログラムに従い、上述した演算処理を実行する。
【００２６】
このようにして、帯状基材１０の幅方向に沿って２つの変位センサ２０Ａ、２０Ｂを配置し、該２つの変位センサ２０Ａ、２０Ｂを帯状基材１０の幅方向に走査させることによって、帯状基材１０に形成された塗膜１２の位置、塗膜１２の幅および塗膜１２の厚さ（膜厚分布）を測定することができる。
【００２７】
かかる膜厚分布測定装置１００によれば、２つの変位センサ２０Ａ、２０Ｂを帯状基材１０の幅方向に走査させることによって、帯状基材１０に形成された塗膜１２の膜厚分布を測定するので、帯状基材１０に形成された塗膜１２の膜厚分布を短時間で測定できる。すなわち、従来のように１つの変位センサを用いて膜厚分布を測定する場合には、該センサを帯状基材の全幅にわたって移動させる必要があるため、１回のスキャン時間が長くなるが、本構成によると、２つの変位センサ２０Ａ、２０Ｂを用いることで、帯状基材１０の幅方向の両サイドから塗膜１２の膜厚分布を独立して同時に測定でき、該センサ２０Ａ、２０Ｂを帯状基材１０の全幅にわたって移動させる必要がない。そのため、測定に要する時間が極めて短く、幅方向の膜厚分布を高速で測定することができる。また、この実施形態では、複数の変位センサ２０Ａ、２０Ｂは、該複数の変位センサを移動可能に支持する同一の走査機構３０に取り付けられている。かかる構成によれば、複数の変位センサ２０Ａ、２０Ｂを幅方向に走査させる動きが同期するので、幅方向の膜厚分布を精度よく測定することができる。さらに、走査機構３０の数を低減できるので、装置構成を簡単にできる。
【００２８】
以上、本発明の一実施形態に係る膜厚分布測定装置を説明したが、本発明に係る膜厚分布測定装置は上述した実施形態に限定されない。例えば、変位センサについては、レーザ光を用いたレーザ変位計を例示したが、これに限定されず、帯状基材の塗膜の表面形状を測定できるセンサであれば、種々のセンサが適用できる。例えば、レーザ変位計以外の光学式センサを使用してもよい。あるいは、超音波式センサ等の非接触式センサを用いることもできる。ただし、上述した実施形態の如く、レーザ変位計を用いる方が、膜厚分布を正確かつ簡便に測定できる観点から好ましい。
【００２９】
次に、本発明の一実施形態に係る塗膜形成装置を説明する。
【００３０】
この塗膜形成装置２００は、図４に示すように、ローラ７０と、塗工部４０と、基材走行位置調整部５０と、変位センサ２０Ａ、２０Ｂと、膜厚分布測定部１００と、制御部６０とを備えている。
【００３１】
ローラ７０は、図４に示すように、帯状基材１０を搬送する装置である。この実施形態では、帯状基材１０は複数のローラ７０に順に架け渡され、帯状基材１０に一定のテンションが掛けられている。一部のローラ７０には、ローラ７０を転動させる駆動装置（図示せず）が取り付けられている。塗膜形成装置２００は、ローラ７０を転動させることにより、帯状基材１０を搬送方向９０に搬送している。
【００３２】
塗工部４０は、図５に示すように、帯状基材１０の長さ方向に塗膜１２を形成する。この実施形態では、塗工部４０は、塗膜１２を形成する材料をペースト状にした塗液を吐出する吐出孔を有するダイ４２と、ダイ４２に塗液を所定の圧力で供給する塗液供給部４８とを備えている。また、この実施形態では、塗膜１２の形成は、帯状基材１０を搬送しながら行なっている。塗工部４０は、帯状基材１０に塗液を吐出するダイ４２を備える。ダイ４２と帯状基材１０との間には塗液が溜まったビード４６が形成される。この塗工部４０では、ダイ４２の塗液の吐出孔と帯状基材１０の距離ｄを調整することによって、ビード４６の形状を調整でき、塗膜１２の厚さ、および、塗膜１２の幅を調整することができる。さらに、帯状基材１０に対するダイ４２の傾きを調整することにより、塗膜１２の厚さ（塗膜の高さ）が幅方向に一定な塗膜１２を形成することができる。この実施形態では、帯状基材１０に対して当該塗工部４０を動かすアクチュエータ４４Ａ、４４Ｂを備えている。アクチュエータ４４Ａ、４４Ｂは、制御部６０に電気的に接続され、そこからの指令に基づいて、ダイ４２の位置や姿勢をそれぞれ制御する。この実施形態では、アクチュエータ４４Ａ、４４Ｂはモータである。
【００３３】
基材走行位置調整部５０は、図４に示すように、ダイ４２よりも基材搬送方向９０の上流側に配置され、帯状基材１０の幅方向の走行位置（搬送位置）を調整するものである。この実施形態では、基材走行位置調整部５０は、図６に示すよう、帯状基材１０を周面へ纏わせた一対の調整用リール５２Ａ、５２Ｂを有し、該リール５２Ａ、５２Ｂの軸角度を変えることによって、帯状基材１０の幅方向の走行位置を調整し得るように構成されている。このように帯状基材１０の幅方向の走行位置を調整することにより、ダイ４２に対する帯状基材１０の幅方向の走行位置、ひいては帯状基材１０に対する塗膜１２の形成位置を調整することができる。この実施形態では、一対のリール５２Ａ、５２Ｂの軸角度を動かすアクチュエータ５４を備えている。アクチュエータ５４は、制御部６０に電気的に接続され、そこからの指令に基づいて、一対のリール５２Ａ、５２Ｂの軸角度を制御する。この実施形態では、アクチュエータ５４はモータである。
【００３４】
変位センサ２０Ａ、２０Ｂは、帯状基材１０の幅方向に沿って一列に配置されている。膜厚分布測定部１００は、２つの変位センサ２０Ａ、２０Ｂを帯状基材１０の幅方向に走査させることによって、帯状基材１０に形成された塗膜の膜厚分布（位置、幅および厚さ）を測定する。当該センサ２０Ａ、２０Ｂおよび膜厚分布測定部１００は、上述した膜厚分布測定装置１００の実施形態と同じ構成を備えている。この実施形態では、膜厚分布測定部１００は、図４に示すように、変位センサ２０Ａ、２０Ｂで計測した計測値から、帯状基材１０に形成された塗膜１２の膜厚分布を演算する演算部６２を備えている。膜厚分布測定部１００の演算部６２は、かかる演算結果を制御部６０に出力する。
【００３５】
制御部６０は、膜厚分布測定部１００で測定された塗膜１２の膜厚分布に基づいて、塗工部４０が帯状基材１０に形成する塗膜１２の位置、塗膜１２の幅および塗膜１２の厚さをそれぞれ制御する。この実施形態では、膜厚分布測定部１００で測定された塗膜１２の膜厚分布に関するデータは、膜厚分布測定部の演算部６２から制御部６０に送られる。制御部６０は、当該塗膜１２の膜厚分布に関するデータに基づいて、上述した塗工部４０のアクチュエータ４４Ａ、４４Ｂ、および基材走行位置調整部５０のアクチュエータ５４を適切に操作して、帯状基材１０に形成される塗膜１２が、塗膜１２の位置、塗膜１２の幅および塗膜１２の厚さについて、精度良く形成されるように、ダイ４２の位置や姿勢、およびリール５２Ａ、５２Ｂの軸角度をそれぞれ制御する。
【００３６】
本実施形態の塗膜形成装置２００による制御の一例について、図７のブロック線図を参照して説明する。図７中、二点鎖線で囲んで示してあるのは、変位センサ２０Ａ、２０Ｂの計測値を使用して、帯状基材１０に形成された塗膜１２の位置、塗膜１２の幅および塗膜１２の厚さの傾きを求めるための演算部６２である。演算部６２は、変位センサ２０Ａ、２０Ｂの計測値を使用して、帯状基材１０に形成された塗膜１２の塗膜の位置「Ｌ１−Ｌ３」、塗膜の幅「Ｌ０−Ｌ１−Ｌ２」および塗膜の厚さの傾き「Ｈ２−Ｈ３」を演算する（図３参照）。
【００３７】
このようにして求めた塗膜１２の位置、塗膜１２の幅および塗膜１２の厚さの傾きに基づいて、塗工部４０によって帯状基材１０に塗工される塗膜１２の位置、塗膜１２の幅、および塗膜１２の厚さをフィードバック制御する。そのために、図７に示すように、演算部６２で求めた帯状基材１０に対する塗膜１２の位置「Ｌ１−Ｌ３」と、予め設定された塗膜の位置（目標値）とを制御部（例えばＰＩＤコントローラを含むものであり得る。）６０に入力する。制御部６０は、上記演算部６２で求めた帯状基材１０に対する塗膜１２の位置「Ｌ１−Ｌ３」と、予め設定された塗膜の位置（目標値）との差分が０となるように、所定の伝達関数等に基づいて操作量を演算し、基材走行位置調整部５０のアクチュエータ５４に出力する。そして、制御部６０は、上記操作量に基づいて、基材走行位置調整部５０のアクチュエータ５４を駆動させ、帯状基材１０に対する塗膜１２の位置が、目標値（所定の塗工位置）となるように、リール５２Ａ、５２Ｂの軸角度を制御する。
【００３８】
また、図７に示すように、演算部６２で求めた塗膜１２の幅「Ｌ０−Ｌ１−Ｌ２」と、予め設定された塗膜の幅（目標値）とを制御部６０に入力する。制御部６０は、上記演算部６２で求めた塗膜１２の幅「Ｌ０−Ｌ１−Ｌ２」と、予め設定された塗膜の幅（目標値）との差分が０となるように、所定の伝達関数等に基づいて操作量を演算し、塗工部４０のアクチュエータ４４Ａに出力する。その際、演算部６２で求めた塗膜１２の厚さの傾き「Ｈ２−Ｈ３」の１／２を減じた値を制御部６０に入力する。また、制御部６０は、上記演算部６２で求めた塗膜１２の幅「Ｌ０−Ｌ１−Ｌ２」と、予め設定された塗膜の幅（目標値）との差分が０となるように、所定の伝達関数等に基づいて操作量を演算し、塗工部４０のアクチュエータ４４Ｂに出力する。その際、演算部６２で求めた塗膜１２の厚さの傾き「Ｈ２−Ｈ３」の１／２を加えた値を制御部６０に入力する。そして、制御部６０は、上述した各操作量に基づいて、塗工部４０の各アクチュエータ４４Ａ、４４Ｂをそれぞれ駆動させ、帯状基材１０に形成される塗膜１２の幅および厚さが、目標値（所定の塗工幅および厚さ）となるように、ダイ４２の位置や姿勢をそれぞれ制御する。なお、制御部６０は、図示しない記憶部に電気的に接続されている。制御部６０は、記憶部に格納されたプログラムに従い、上述した制御処理を実行する。
【００３９】
このようにすることにより、帯状基材１０に形成される塗膜１２が、塗膜１２の位置、塗膜１２の幅および塗膜１２の厚さについて、精度良く形成されるように、ダイ４２の位置や姿勢、調整用リール５２Ａ、５２Ｂの軸角度をそれぞれ制御することができる。
【００４０】
以上のように、この塗膜形成装置２００は、帯状基材１０の幅方向に沿って一直線上に配置された２つの変位センサ２０Ａ、２０Ｂと、該２つの変位センサ２０Ａ、２０Ｂを帯状基材１０の幅方向に走査させることによって、帯状基材１０に形成された塗膜１２の膜厚分布を測定する膜厚分布測定部１００と、を備えている。そして、当該膜厚分布測定部１００で測定された塗膜１２の膜厚分布に基づいて、帯状基材１０に形成される塗膜１２が、塗膜１２の位置、塗膜１２の幅および塗膜１２の厚さについて、精度良く形成されるように、塗工部４０をフィードバック制御する。これにより、帯状基材１０に対して塗膜１２の位置、塗膜１２の幅および塗膜１２の厚さを精度良く形成することができる。
【００４１】
ここで、従来の塗膜形成装置では、帯状基材に形成された塗膜の膜厚分布を測定する際に、変位センサを帯状基材の全幅に亘って走査させる必要があるため、１回のスキャン時間が長くなってしまう。すなわち、塗膜の膜厚分布を迅速に測定することができないという問題がある。測定に時間がかかると、高速なフィードバック制御が困難になるため、例えば、外乱によって位置ずれ等の塗工不良が発生した場合に、速やかに修正を行うことができず、大量の不良品が発生することがあり得る。
【００４２】
これに対し、本実施形態の塗膜形成装置２００によると、帯状基材１０の幅方向に沿って一直線上に配置された複数の変位センサ２０Ａ、２０Ｂと、当該複数の変位センサ２０Ａ、２０Ｂを帯状基材１０の幅方向に走査させることによって、帯状基材１０に形成された塗膜１２の膜厚分布を測定する膜厚分布測定部１００と、を備えるので、膜厚分布の測定に要する時間が極めて短く、幅方向の膜厚分布を高速で取得できる。そのため、高速なフィードバック制御が可能となる。かかる構成によると、外乱によって位置ずれ等の塗工不良が発生したとしても、迅速に修正して、大量の不良品が発生するのを回避することができる。これにより、廃棄物を低減でき、材料コスト、材料の使用効率などの面でも極めて効率よく改善され、製品コストを低減できる。また、かかる塗膜形成装置２００によると、変位センサを帯状基材の全幅に亘って走査させる必要がなく、変位センサのスキャン時間を大幅に短縮できる。そのため、スキャン時間に依存する帯状基材１０の搬送速度を従来よりも上げることができ、帯状基材１０への塗膜１２の形成を連続して効率よく行うことができる。
【００４３】
次に、本実施形態に係る塗膜形成装置２００を用いることにより、幅方向の膜厚分布を高速で測定できることを確認するため、実施例として以下の実験を行った。すなわち、図８および表１に示す条件で帯状基材１０に形成された塗膜１２の膜厚分布を測定した。ここでは８スキャンの平均化処理で膜厚分布を測定した。
【００４４】
【表１】
2012225848.tif 000003
【００４５】
比較例では、１つのレーザ変位計（スキャン速度５０ｍｍ／ｓ）を使用し、図８のａ１〜ａ４の範囲を走査するスキャンを８回（４往復）繰り返した。１回のスキャン距離は６００ｍｍ、８スキャンにかかる時間は９６秒であった。この場合、帯状基材の搬送速度を４０ｍ／分とすると、１回の測定（８スキャン）を約６４ｍおきにしていることとなる。換言すると、運転中に塗工不良が発生すると、フィードバック制御して修正するまでに、少なくとも６４ｍの長さの不良品が発生する可能性がある。
【００４６】
これに対し、実施例では、２つのレーザ変位計（スキャン速度５０ｍｍ／ｓ）を使用し、そのうちの一方で図８のａ１〜ａ２の範囲を、他方で図８のａ３〜ａ４の範囲を走査するスキャンを８回（４往復）繰り返した。１回のスキャン距離は１２０ｍｍ、８スキャンにかかる時間は１９．２秒であった。この場合、帯状基材の搬送速度を４０ｍ／分とすると、１回の測定（８スキャン）を約１２．８ｍおきにしていることとなる。換言すると、運転中に塗工不良が発生した場合、フィードバック制御して修正するまでに、少なくとも１２．８ｍの長さの不良品が発生する可能性がある。この数値は比較例の１／５程度である。この結果から、２つのレーザ変位計（スキャン速度５０ｍｍ／ｓ）を用いることによって、１つのレーザ変位計を用いる場合に比べて、１回の測定時間を２０％に低減でき、不良品長さを８０％近く低減できることが確認された。
【００４７】
以上、本発明の一実施形態に係る塗膜形成装置を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。当該塗膜形成装置の膜厚分布測定部については、上述した膜厚分布測定装置１００と同様の構成であり、同様の変更が可能である。
【００４８】
上述した膜厚分布測定装置および塗膜形成装置は、例えば、リチウムイオン二次電池などの電池の捲回電極体の構成要素となる帯状電極（正極および負極のいずれにも適用できる。）の帯状基材（集電体）に、電池用電極の構成成分（例えば、活物質、バインダ等）を含むスラリーを塗工して塗膜を形成する工程に適用することができる。この際、上述した膜厚分布測定装置および塗膜形成装置を用いることにより帯状基材に形成される塗膜１２を効率よく且つ高精度に形成することができる。したがって、品質の良い電池用電極ならびに該電極を備える電池（典型的にはリチウムイオン電池等の二次電池）を生産性よく製造することができる。
【００４９】
以下、前述した塗膜形成装置を使用して製造された正極用の帯状電極と負極用の帯状電極とを用いて構築されるリチウム二次電池の一実施形態につき、図２及び図３に示す模式図を参照しつつ説明する。
【００５０】
図９に示すように、本実施形態に係るリチウム二次電池１０００は、金属製（樹脂製又はラミネートフィルム製も好適である。）のケース１５０を備える。このケース（外容器）１５０は、上端が開放された扁平な直方体状のケース本体１５２と、その開口部を塞ぐ蓋体１５４とを備える。ケース１５０の上面（すなわち蓋体１５４）には、捲回電極体１８０の正極１１０と電気的に接続する正極端子１７２および該電極体の負極１２０と電気的に接続する負極端子１７４が設けられている。ケース１５０の内部には、例えば長尺シート状の正極（正極シート）１１０および長尺シート状の負極（負極シート）１２０を計二枚の長尺シート状セパレータ（セパレータシート）１３０とともに積層して捲回し、次いで得られた捲回体を側面方向から押しつぶして拉げさせることによって作製される扁平形状の捲回電極体１８０が収容される。
【００５１】
捲回電極体１８０は、図１０に示すように、シート状電極体１８２を捲回することによって形成されている。シート状電極体１８２は、捲回電極体１８０を組み立てる前段階における長尺状（帯状）のシート構造を有している。シート状電極体１８２は、典型的な捲回電極体と同様に正極シート１１０と負極シート１２０を計２枚のセパレータシート１３０と共に積層して形成されている。
【００５２】
正極シート１１０は、長尺シート状の箔状の正極集電体１１２の両面に正極活物質層１１４が付着されて形成されている。ただし、正極活物質層１１４はシート状電極体の幅方向の端辺に沿う一方の側縁には付着されず、正極集電体１１２を一定の幅にて露出させている。負極シート１２０も正極シート１１０と同様に、長尺シート状の箔状の負極集電体１２２の両面に負極活物質層１２４が付着されて形成されている。ただし、負極活物質層１２４はシート状電極体の幅方向の端辺に沿う一方の側縁には付着されず、負極集電体１２２を一定の幅にて露出させている。
【００５３】
また、正負極シート１１０、１２０間に使用されるセパレータシート１３０としては、例えば多孔質ポリオレフィン系樹脂で構成されたものが挙げられる。あるいはポリプロピレン（ＰＰ）／ポリエチレン（ＰＥ）／ポリプロピレン（ＰＰ）の３層構造を有するセパレータであってもよい。
【００５４】
上記捲回電極体を構築する際には、正極シート１１０の正極活物質層非形成部分と負極シート１２０の負極活物質層非形成部分とがセパレータシート１３０の幅方向の両側からそれぞれはみ出すように、正極シート１１０と負極シート１２０とを幅方向にややずらして重ね合わせる。その結果、捲回電極体１８０の捲回方向に対する横方向において、正極シート１１０および負極シート１２０の電極活物質層非形成部分がそれぞれ捲回コア部分（すなわち正極シート１１０の正極活物質層形成部分と負極シート１２０の負極活物質層形成部分と二枚のセパレータシート１３０とが密に捲回された部分）から外方にはみ出ている。かかる正極側はみ出し部分（すなわち正極合剤層の非形成部分）１１６および負極側はみ出し部分（すなわち負極合剤層の非形成部分）１２６には、正極リード端子１７６および負極リード端子１７８がそれぞれ付設されており、上述の正極端子１７２および負極端子１７４とそれぞれ電気的に接続される。  
【００５５】
そして、ケース本体１５２の上端開口部から該本体１５２内に捲回電極体１８０を収容するとともに適当な電解質を含む電解液をケース本体１５２内に配置（注液）する。電解質は例えばＬｉＰＦ６等のリチウム塩である。例えば、適当量（例えば濃度１Ｍ）のＬｉＰＦ６等のリチウム塩をジエチルカーボネートとエチレンカーボネートとの混合溶媒（例えば質量比１：１）のような非水電解液に溶解して電解液として使用することができる。
【００５６】
その後、上記開口部を蓋体１５４との溶接等により封止し、本実施形態に係るリチウム二次電池１０００の組み立てが完成する。ケース１５０の封止プロセスや電解質の配置（注液）プロセスは、従来のリチウム二次電池の製造で行われている手法と同様でよく、本発明を特徴付けるものではない。このようにして本実施形態に係るリチウム二次電池１０００の構築が完成する。
【００５７】
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、帯状基材１０の幅方向に沿って配置される変位センサの数は上述した２つに限らず、２つ以上（例えば２〜５つ）であってもよい。センサの数が多いほど、帯状基材１０に形成された塗膜１２の膜厚分布をより高精度に測定することができる。ただし、上述した実施形態の如く、２つの変位センサを用いる態様が装置構成を簡略化する観点から好ましい。
【００５８】
また、上述した例では、本発明の塗膜形成装置を電極製造用の塗膜形成装置として使用する場合について説明したが、これに限定されない。本発明に係る膜厚分布測定装置および塗膜形成装置は、リチウム二次電池などの電池の捲回電極体の構成要素となる、帯状電極に電極活物質の塗膜を形成する工程に限らず、帯状基材に塗膜を形成する用途に広く適用できる。
【符号の説明】
【００５９】
１０    帯状基材
１２    塗膜
１４Ａ、１４Ｂ  塗膜の端面
１６Ａ  帯状基材の端面
２０Ａ、２０Ｂ  変位センサ
２２Ａ、２２Ｂ  基準板
３０    走査機構
３２    モータ
３４    レール
４０    塗工部
４２    ダイ
４４Ａ、４４Ｂ  アクチュエータ
４６    ビード
４８    塗液供給部
５０    基材走行位置調整部
５２Ａ  調整用リール
５４    アクチュエータ
６０    制御部
６２    演算部
７０    ローラ
９０    搬送方向
１００  膜厚分布測定装置
１１０  正極シート
１１２  正極集電体
１１４  正極活物質層
１２０  負極シート
１２２  負極集電体
１２４  負極活物質層
１３０  セパレータシート
１５０  ケース
１５２  ケース本体
１５４  蓋体
１７２  正極端子
１７４  負極端子
１７６  正極リード端子
１７８  負極リード端子
１８０  捲回電極体
２００  塗膜形成装置
１０００    リチウム二次電池
【図１】
2012225848.tif 000004
【図２】
2012225848.tif 000005
【図３】
2012225848.tif 000006
【図４】
2012225848.tif 000007
【図５】
2012225848.tif 000008
【図６】
2012225848.tif 000009
【図７】
2012225848.tif 000010
【図８】
2012225848.tif 000011
【図９】
2012225848.tif 000012
【図１０】
2012225848.tif 000013
【図１１】
2012225848.tif 000014
【図１２】
2012225848.tif 000015
【図１３】
2012225848.tif 000016