(57)【要約】【課題】グラビアロールの端部からの塗工材の飛散によって装置を汚すことなく、メンテナンス性に優れるグラビア塗工装置の提供【解決手段】グラビアロール２１とドクターブレード２３を備え、グラビアロール２１に形成される大径部２１ａの表面に塗工材１８を付着させ、大径部２１ａの表面と薄膜５０を接触させることで、薄膜５０に塗工材１８を塗布するグラビア塗工装置１０において、大径部２１ａの端部とドクターブレード２３の端部との間に、グラビアロール２１の外周を一周する液溜まり溝２１ｅが形成される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラビアロールとドクターブレードを備え、前記グラビアロールに形成される塗工面に塗工材を付着させ、前記塗工面とシートを接触させることで、前記シートに前記塗工材を塗布するグラビア塗工装置において、
前記塗工面の端部と前記ドクターブレードの端部との間に、前記グラビアロールの外周を一周する液溜まり溝が形成されることを特徴とするグラビア塗工装置。
【請求項２】
請求項１に記載のグラビア塗工装置において、
前記グラビアロールに設けられた前記液溜まり溝の周方向の少なくとも一部を覆うカバーを備えることを特徴とするグラビア塗工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラビア塗工装置を用いてシート材に塗工材を塗工する場合に、塗工材がグラビアロールから飛散し、設備やワークを汚すことを防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多くの電子機器の電源として二次電池が用いられ、車載用の電源としても二次電池の利用が検討されている。それに伴い、二次電池の大容量化や高出力化及び軽量化の要請も高くなってきた。このような背景により、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などの各種二次電池の開発が進められている。
【０００３】
このような二次電池には、金属製の芯材（箔）に活物質を塗工して電池の電極板として用いられることがある。また、活物質を塗工した塗工部の表面にさらに多孔質絶縁膜からなる保護膜を形成するケースもある。
このような芯材に活物質、または保護膜等を塗工する方法は色々提案されているが、薄膜の膜厚の均一性を保って塗工材を塗工するためにはグラビア塗工装置を用いる方法が検討されている。
グラビア塗工装置によって塗工材を芯材に塗工し、塗工部を乾燥・圧縮処理後に切断加工して所望の大きさの二次電池の電極板を製造する。
【０００４】
ところで、このようなグラビア塗工装置を用いて芯材などのシートに塗工材を塗工する場合、グラビアロールの端部から塗工材が飛散する問題があった。
グラビアロールに塗工材を付着させて、グラビアロールを高速で回転させるため、グラビアロールの表面に付いた塗工材には遠心力が働く。グラビアロールの表面はシートに接触することで、塗工材を転写させシートに塗工材を塗布する。グラビアロールの表面に付着した塗工材は、余剰分の多くをドクターブレードで掻き落とされた上でシートに転写される。したがって、ドクターブレードで掻き落とされた後のグラビアロールの表面に残存する塗工材は僅かである。
しかし、シートに接触しない部分に付着した塗工材は、遠心力の影響を受けて飛散することになる。飛散した塗工材はシートに付着したり装置を汚したりするため、好ましくない。
シートに塗工材が付着すれば不良を発生する虞があり、装置を汚せばメンテナンス時に清掃が必要となり、メンテナンス時間の延長が生産性の低下に繋がるためである。
【０００５】
そこで、特許文献１及び特許文献２にはこのような飛散を防止する技術について開示されている。
特許文献１には、塗布装置として、グラビアロールである塗布ロールのうちドクターブレードの両端部に対応する位置にカバーを設け非回転状態とする技術を開示している。
Ｕ字形のカバーは、塗布ロールのうちドクターブレードの両端部に対応する位置に設けられており、回転しないように固定されている。このＵ字形カバーによって、塗布ロールに付着した塗工材は掻き落とされる。また、ドクターブレードの端部もＵ字形カバーに当接しているので、ドクターブレードの端から外側に逃げた塗工材も飛散することなくＵ字形カバーを伝って下に落ちることになる。
【０００６】
Ｕ字形のカバーは塗工材の中に浸かった状態で運用される。グラビアロールも塗工材に浸かった状態で運用されるため、Ｕ字形のカバーとグラビアロールの間にも塗工材が入り込む虞がある。このため、Ｕ字形のカバー内部にミニドクターブレードを配設することで、塗工材がＵ字形のカバーとグラビアロールの間に入り込むことを防止している。
このようにＵ字形のカバーをドクターブレードの両端部に対応する位置に設けることで、塗工材の飛散を防止することが可能となる。
【０００７】
また、特許文献２には、塗布装置として、グラビアロールの端部にベアリングを備えたスリーブが設けることで飛散防止する技術を開示している。ドクターブレードの端部がグラビアロール端部に設けられたスリーブに当接し、スリーブはベアリングが内蔵されることでグラビアロールと一緒につれ回りにくくなる。したがって、遠心力による塗工材の飛散が起こりにくくなり、塗工材は下に落下しやすくなる。
このようにして塗工材の飛散を防止することが可能となる。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２２０４３０号公報
【特許文献２】特開平６−２６９７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２の技術には、以下のような課題があると考えられる。
特許文献１の方法を用いた場合、塗工材がＵ字形のカバーとグラビアロールの間に入り込むことは避けられない。
このため、Ｕ字形のカバーを取り外しての定期的な清掃が必要となると考えられ、メンテナンスが煩わしくなるなどの問題が考えられる。
また、Ｕ字形のカバーにスクレーパが用いられていることで、塗工材は結局スクレーパの端部方向に移動し、グラビアロールの端部で塗工材が飛散する可能性がある。
【００１０】
特許文献２の方法を用いた場合、グラビアロール自身にベアリングを備える必要がある。グラビア塗工装置の構成上、グラビアロールは塗工材に部分的に浸かっている必要がある。この塗工材がベアリングに入り込むのは好ましくない。特許文献２ではシール材を用いているが、シールが完全でないとベアリング内に塗工材が入り込む虞がある。
塗工材によっては、インクだけでなくアルミナなどのような粒子を用いる場合もある。二次電池の電極の保護膜を形成する際には、絶縁性の粒子を混入させることが少なくない。したがって、ベアリングに粒子の入った塗工材が入り込むと、塗工材によってベアリングが劣化してしまうなどの問題が考えられる。また、塗工材にバインダー液などを用いていれば、ベアリングの回転の抵抗になるので好ましくない。
【００１１】
つまり、特許文献１や特許文献２に示されるように、グラビアロール側に非回転部を設けて機構を複雑化することは、メンテナンスの面からも好ましくないと考えられる。
【００１２】
そこで、本発明はこのような課題を解決するために、グラビアロールの端部からの塗工材の飛散によって装置を汚すことなく、メンテナンス性に優れるグラビア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】
【００１３】
前記目的を達成するために、本発明によるグラビア塗工装置は以下のような特徴を有する。
（１）グラビアロールとドクターブレードを備え、前記グラビアロールに形成される塗工面に塗工材を付着させ、前記塗工面とシートを接触させることで、前記シートに前記塗工材を塗布するグラビア塗工装置において、
前記塗工面の端部と前記ドクターブレードの端部との間に、前記グラビアロールの外周を一周する液溜まり溝が形成されることを特徴とする。
【００１４】
（２）（１）に記載のグラビア塗工装置において、
前記グラビアロールに設けられた前記液溜まり溝の周方向の少なくとも一部を覆うカバーを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
このような特徴を有する本発明によるグラビア塗工装置により、以下のような作用、効果が得られる。
まず、（１）に記載される発明は、グラビアロールとドクターブレードを備え、グラビアロールに形成される塗工面に塗工材を付着させ、塗工面とシートを接触させることで、シートに塗工材を塗布するグラビア塗工装置において、塗工面の端部とドクターブレードの端部との間に、グラビアロールの外周を一周する液溜まり溝が形成されるものである。
【００１６】
グラビアロールの塗工面に付着した塗工材の大半は、ドクターブレードによって掻き取られる。ドクターブレードによって掻き取られる塗工材は、下に落下するものと、ドクターブレードの端部方向へ、つまりグラビアロールの軸方向に移動するものとがある。ドクターブレードの端部へ移動する塗工材は、グラビアロールの外周に設けられた液溜まり溝の中に回収される。
液溜まり溝の中に回収された塗工材は、液溜まり溝の位置で遠心力によって飛ばされるが、ドクターブレードの端部が液溜まり溝よりも外側にあるので、飛散した塗工材の大半はドクターブレードの表面に付着する。つまり、ドクターブレード自体が塗工液の飛散防止用のカバーの役割を果たすことになる。
こうして、塗工面の端部とドクターブレードの端部との間に、グラビアロールの外周を一周する液溜まり溝を形成するという簡易な構造を採用することで、塗工液の飛散防止を実現することが可能となる。
【００１７】
グラビアロールの外周を一周する液溜まり溝は、グラビアロールを加工することで形成される。液溜まり溝として、グラビアロールの外周に凹みを設けただけの簡易な構造であるので、メンテナンス性にも優れる。したがって、グラビアロールの端部から塗工材の飛散を抑制し、メンテナンス性に優れるグラビア塗工装置の提供が可能となる。
【００１８】
また、（２）に記載される発明は、（１）に記載のグラビア塗工装置において、グラビアロールに設けられた液溜まり溝の周方向の少なくとも一部を覆うカバーを備えるものである。
液溜まり溝の中に回収された塗工液は、グラビアロールの回転によって周方向に飛散する。この飛散する塗工液はドクターブレードの下面側に付着して落下することになるが、一部はドクターブレード以降でも飛散することが考えられる。そこで、液溜まり溝の周方向を覆うカバーを備えることで、より確実に飛散を防止することができる。
そして、駅溜まり溝の周方向を覆うカバーは、（１）の構成と組み合わされていることにより、ドクターブレードよりもグラビアロールの回転後方側において、液溜まり溝の径方向外側を覆っていれば良い。すなわち、限られた狭い領域を覆うだけで良いため、装置をシンプルに構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明のグラビア塗工装置について、図面を参照しつつ説明する。
図１に、本実施形態のグラビア塗工装置１０の正面図を示す。図２に、グラビア塗工装置１０の側面図を示す。
グラビア塗工装置１０は、シート状に形成されている薄膜５０に塗工材１８を塗工するための装置である。
薄膜５０は、リチウムイオン電池に用いられる基材であり、数十μｍ程度の厚みの銅箔、或いはアルミニウム箔である。長さは数千ｍ程度にもなり、ロール状に巻かれて収納されている。したがって、グラビア塗工装置１０は図示しないアンコイラとコイラを備えている。
塗工される塗工材１８は数Ｐａｓ程度の粘度を有する液体である。塗工材１８は薄膜５０上に数μｍ程度の厚みで塗布され、塗工膜が一定の膜厚で形成される。この塗工膜は、二次電池に用いられる活物質の表面上に保護膜として形成されるか、あるいは活物質の下に塗布され、その上に活物質の層が形成される。
【００２０】
グラビア塗工装置１０はベース１１の上に取り付けられた支持筐体１２と、支持筐体１２に支持されるアーム１３と、支持機構３０の上部に配置される塗工機構部２０よりなる。
薄膜５０は複数のローラに通され、塗工機構部２０に備えるグラビアロール２１と、アーム１３に備えられる押圧ローラ１４の間にも通されている。この結果、薄膜５０は押圧ローラ１４によってグラビアロール２１側にテンションがかけられた状態となる。
グラビア塗工装置１０の後工程には、図示しない乾燥炉等がある。グラビア塗工装置１０によって、薄膜５０の表面に保護膜等が形成された後、後工程の乾燥炉で乾燥され、最終的には図示しないボビンに巻き取られる。
【００２１】
グラビアロール２１は、図２に示すようにカップリング３６を介して駆動モータ３５が接続されている。この駆動モータ３５には、サーボモータ等の回転を制御可能なモータが用いられることが好ましい。
グラビアロール２１は駆動モータ３５から動力を得て回転する。そして、送られていく薄膜５０の表面に、グラビアロール２１が塗工材１８を塗工していく。
図３に、塗工機構部２０の側面図を示す。また、図４に、塗工機構部２０の斜視図を示す。
塗工機構部２０には、グラビアロール２１と、ドクターブレード２３と、ノズルブロック２５とを備えている。
グラビアロール２１には、大径部２１ａと小径部２１ｂが設けられている。大径部２１ａの表面には塗工面として薄膜５０に塗工膜５０ａを形成可能なように、凹凸が設けられている。
【００２２】
ドクターブレード２３は、グラビアロール２１の大径部２１ａの表面に当接するように把持部材２２を介してグラビア塗工装置１０に取り付けられている。シリンダなどによって一定の力を加えて、ドクターブレード２３をグラビアロール２１に押し付け、ドクターブレード２３によって大径部２１ａの表面に付いた塗工材１８を掻き落とすことができる。
ドクターブレード２３は樹脂製のブレードであり、グラビアロール２１にドクターブレード２３が接触して回転することで摩耗し、金属粉が塗工材１８に混入すると二次電池の性能に悪影響を与える虞がある。このため、グラビアロール２１側が金属であるのに対して、ドクターブレード２３側は樹脂とし、かつ、グラビアロール２１の材質に比べてドクターブレード２３は硬度が低く、ドクターブレード２３側が消耗するように設計されている。
なお、ドクターブレード２３の材質については導電性が低いか絶縁性を示す物質であれば特に限定されるものではない。
【００２３】
ノズルブロック２５には、供給流路２５ａが形成されている。この供給流路２５ａは、供給流路２５ａの先端に形成される供給溝２５ｂに対して塗工材１８が均等に供給されるように、図示しないが供給側から途中で複数に分岐するタコ足構造となっている。ノズルブロック２５は供給流路２５ａに容易にアクセスできるように分解が可能な構成であり、清掃メンテナンスが容易になるように配慮されている。
供給流路２５ａと供給溝２５ｂは接続されており、塗工材１８が供給される。
供給溝２５ｂは、グラビアロール２１の外周から適度なギャップを有して等距離に形成されており、大径部２１ａの表面と供給溝２５ｂの表面との距離は一定になるように設計されている。
このグラビアロール２１の大径部２１ａの表面と、供給溝２５ｂの表面とのギャップが塗工材１８を保持することの可能な隙間である。
【００２４】
液飛防止プレート２６、ダムプレート２７は液保持部材であり、ステンレス板を曲げて形成したものである。
液飛防止プレート２６は、ノズルブロック２５の上面に取り付けられた状態で、グラビアロール２１の上側を覆うようにサイドカバー２６ｂと一体的に形成されている。ただし、図３に示すように薄膜５０が通過するための切欠２６ａを備えているので、サイドカバー２６ｂは液飛防止プレート２６の両端に備えられることになる。なお、切欠２６ａは、壁面部２６ｃが一部残るような形状となっている。
ダムプレート２７は、ノズルブロック２５の上面に取り付けられる略Ｌ字形の部材である。
【００２５】
ノズルブロック２５と液飛防止プレート２６及びダムプレート２７の接合方法は、図示しないボルトによって固定する方法を採っている。塗工材１８の粘度が比較的高いため、漏れをそれ程気にしなくて良いためである。
なお、ノズルブロック２５の下部には、液パン２８が設けられており、液飛防止プレート２６及びダムプレート２７からオーバーフローした塗工材１８を受けている。
図５は、グラビアロール２１の平面模式図を示す。
グラビアロール２１は、大径部２１ａ及び小径部２１ｂの他に、外周溝２１ｃ、第１板支持部２１ｄ、液溜まり溝２１ｅ、及び第２板支持部２１ｆを備えている。
ノズルブロック２５の幅は、大径部２１ａの幅よりも少し幅広となる程度に形成されている。したがってノズルブロック２５の端部は外周溝２１ｃ内に位置する。
なお、図５における大径部２１ａには網掛けして示しているが、この部分に塗工材１８が付着して、薄膜５０への塗工材１８の塗布を行う部分となる。これ以外の部分に塗工材１８が付着することは基本的に好ましくない。
【００２６】
薄膜５０の幅に対して、大径部２１ａの幅は狭く設計されている。これは、薄膜５０に塗工部と未塗工部を形成するためである。したがって、薄膜５０の端部は、外周溝２１ｃ内に位置する。第１板支持部２１ｄ及び第２板支持部２１ｆは大径部２１ａと同径であり、液溜まり溝２１ｅは第１板支持部２１ｄ及び第２板支持部２１ｆよりも径が小さくなるように形成されている。
液溜まり溝２１ｅの上部には、液飛防止プレート２６のサイドカバー２６ｂが配置されている。
ドクターブレード２３はその端部が、第２板支持部２１ｆにかかるような幅に設定されている。
【００２７】
本実施形態のグラビア塗工装置１０は上記構成であるので、以下に説明するような作用、効果を奏する。
まず、第１の効果として、塗工液の飛散防止が可能である点が挙げられる。
本実施形態のグラビア塗工装置１０は、グラビアロール２１とドクターブレード２３を備え、グラビアロール２１に形成される大径部２１ａの表面に塗工材１８を付着させ、大径部２１ａの表面と薄膜５０を接触させることで、薄膜５０に塗工材１８を塗布するグラビア塗工装置１０において、大径部２１ａの端部とドクターブレード２３の端部との間に、グラビアロール２１の外周を一周する液溜まり溝２１ｅが形成されるものである。
【００２８】
図６に、グラビアロール２１の周囲に塗工材が飛ぶ様子を表した模式図を示す。
グラビアロール２１の回転によって、液溜まり溝２１ｅの中に回収された塗工材１８は、遠心力によって飛散軌跡１８ａに示すような方向に飛散する。
塗工材１８は図５に示す通りにノズルブロック２５から供給される関係上、基本的には大径部２１ａの表面部分にしか付着しない。外周溝２１ｃには図示しない半円状のスクレーパ部材がグラビアロール２１と一緒に回転しないように設けられる。このため、外周溝２１ｃ部分には塗工材１８が供給されない。
しかしながら、図３に示すようにドクターブレード２３で塗工材１８を掻き落とす関係上、ドクターブレード２３の裏側に塗工材１８が大量に掻き取られて付着することになる。このように付着した塗工材１８は、そのまま液パン２８に落下するものもあれば、横方向、すなわちグラビアロール２１の軸方向外側に移動するものもある。
【００２９】
グラビアロール２１の軸方向外側に移動する塗工材１８は、液溜まり溝２１ｅが設けられなければ、最終的にドクターブレード２３の端部まで移動してしまい、そこで飛散することになる。しかし、液溜まり溝２１ｅが設けられていることで、ドクターブレード２３に付着した塗工材１８は、液溜まり溝２１ｅの内部に回収されることになる。塗工材１８はこの液溜まり溝２１ｅで回収されてしまうので、第２板支持部２１ｆ側には移動しない。
液溜まり溝２１ｅの内部に回収された塗工材１８は、塗工材１８が集まることで重くなるので、グラビアロール２１に働く遠心力によって飛散しやすくなる。その結果、飛散軌跡１８ａの方向に飛散する。
【００３０】
ただし、よって飛散軌跡１８ａの先には、液溜まり溝２１ｅよりも外側に端部が形成されたドクターブレード２３と、液溜まり溝２１ｅの周方向を覆うように配置された液飛防止プレート２６のサイドカバー２６ｂが配置されている。
このため、塗工材１８が飛散したとしてもドクターブレード２３とサイドカバー２６ｂの裏側に付着し、回収が可能となる。
このため、薄膜５０やグラビア塗工装置１０の他の部分に塗工材１８が飛散して、不良の原因となったり、グラビア塗工装置１０の他の部分を汚してしまったりすることを防止することができる。
特に、グラビアロール２１に設けられた液溜まり溝２１ｅの周方向を覆うサイドカバー２６ｂを備えることで、より塗工材１８の飛散を防止することができる。
【００３１】
また、第２の効果として、メンテナンス性が高い点が挙げられる。
特許文献２に示されるような複雑な構造にしてしまうと、内部に塗工材１８が入り込んだ際には清掃が大変である。
しかし、グラビアロール２１に液溜まり溝２１ｅを設け、液飛防止プレート２６から延長されるサイドカバー２６ｂを設けただけの簡易な構造であるため、清掃は比較的容易で、短時間で終了する。
また、メンテナンスは清掃だけで良い点もメリットとして考えられる。スクレーパやベアリングなどを用いると、消耗の度に交換が必要になる。特に塗工材１８にアルミナなどの堅い粒子を混入しているような場合には、消耗が激しくなるのでメンテナンスに時間を要する。が、本実施形態のような単純な構造であれば、ドクターブレード２３以外の摺動部もないので、ドクターブレード２３の交換のみで良い。
【００３２】
本実施形態のドクターブレード２３は、薄膜５０が二次電池の材料として用いられる関係上樹脂を用いている。したがって、比較的頻繁に交換を必要とする。このため、塗工材１８の飛散防止対策としてのメンテナンスは、清掃以外不要となる。
なお、ドクターブレード２３の端部がグラビアロール２１の第２板支持部２１ｆ部分まで延長されている理由についても、ドクターブレード２３が樹脂製であるという理由による。
ドクターブレード２３が樹脂製であり、剛性が低いために直進性が得られにくい。したがって、ドクターブレード２３の端部が宙に浮いていると、ドクターブレード２３の中央部の接触圧力が下がってしまう傾向にある。このような事態を防止するために、ドクターブレード２３の端部は、第２板支持部２１ｆによって支えられる構成となっている。
【００３３】
以上、本実施形態に則して発明を説明したが、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより実施することもできる。
例えば、グラビアロール２１の形状等、塗工機構部２０の構成を変更することを妨げない。また、液飛防止プレート２６の形状についても、サイドカバー２６ｂをノズルブロック２５の下方に延長して、グラビアロール２１の周囲を覆う部分を増やすことを妨げない。
また、ドクターブレード２３の材質などにも言及しているが、樹脂以外の材質を用いたドクターブレード２３を用いる場合でも、本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施形態の、グラビア塗工装置の正面図である。
【図２】本実施形態の、グラビア塗工装置の側面図である。
【図３】本実施形態の、塗工機構部の側面断面図である。
【図４】本実施形態の、塗工機構部の斜視図である。
【図５】本実施形態の、グラビアロールの平面模式図である。
【図６】本実施形態の、グラビアロールの周囲への塗工材が飛散する軌跡を表した模式図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０      グラビア塗工装置
２０      塗工機構部
２１      グラビアロール
２１ａ      大径部
２１ｂ      小径部
２１ｃ      外周溝
２１ｄ      第１板支持部
２１ｅ      液溜まり溝
２１ｆ      第２板支持部
２２      把持部材
２３      ドクターブレード
２５      ファウンテン型ノズルブロック
２５ａ      供給流路
２５ｂ      供給溝
２６      液飛防止プレート
２６ａ      切欠
２６ｂ      サイドカバー
２６ｃ      壁面部
２７      ダムプレート
２７ａ      内壁面
５０      薄膜
【図１】
2009214036.tif 000003
【図２】
2009214036.tif 000004
【図３】
2009214036.tif 000005
【図４】
2009214036.tif 000006
【図５】
2009214036.tif 000007
【図６】
2009214036.tif 000008