(57)【要約】【課題】薄膜に塗工材を連続塗工する際に薄膜を破断することなく検査片を切り出す薄膜塗工シート検査片切出方法、及び装置の提供。【解決手段】材料シート５０上に薄膜を形成することで薄膜塗工シート５０Ａを製造する薄膜塗工シート製造装置１０に、薄膜塗工シート５０Ａから検査片５５を切り出すポンチ機構２０を備え、検査片５５を切り出す薄膜塗工シート検査片切出方法において、薄膜５１が形成された薄膜塗工シート５０Ａの一部に保護テープ４０を貼り付け、保護テープ４０の内側を、ポンチ機構２０で打ち抜くことにより、検査片５５を切り出す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料シート上に薄膜を形成することで薄膜塗工シートを製造する製造装置に、前記薄膜塗工シートから検査片を切り出す切出機構を備え、前記検査片を切り出す薄膜塗工シート検査片切出方法において、
前記薄膜が形成された前記薄膜塗工シートの一部に保護テープを貼り付け、
前記保護テープの内側を、前記切出機構で打ち抜くことにより、前記検査片を切り出すことを特徴とする薄膜塗工シート検査片切出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の薄膜塗工シート検査片切出方法において、
前記切出機構は、
筒状のテープポンチと、
前記テープポンチの内側に嵌装されたシートポンチと、
前記シートポンチの外形より大きく、前記テープポンチの外形よりも小さな孔を有するシートダイと、
を備え、
前記テープポンチと前記シートポンチとから成る二重構造ポンチと、前記シートダイとの間に、前記薄膜塗工シートと前記保護テープとを重ねて通し、
前記シートポンチを前記シートダイ側に前進させることで、前記薄膜塗工シートと前記保護テープとを同時に打ち抜き、前記検査片を前記薄膜塗工シートから切り出すことを特徴とする薄膜塗工シート検査片切出方法。
【請求項３】
材料シート上に薄膜を形成することで薄膜塗工シートを製造する薄膜塗工シート製造装置において、
前記薄膜塗工シートから、検査片を切り出す切出機構を備え、
前記切出機構は、
筒状のテープポンチと前記テープポンチの内側に嵌装されたシートポンチよりなる二重構造ポンチと、
前記シートポンチの外形より大きく、前記テープポンチの外形よりも小さな孔を有するシートダイと、
を備えていることを特徴とする薄膜塗工シート製造装置。
【請求項４】
請求項３に記載の薄膜塗工シート製造装置において、
前記テープポンチの外径よりも大きな孔を有するテープダイを備え、
前記テープダイと前記シートダイの間を、前記薄膜塗工シート及び前記保護テープが通過することを特徴とする薄膜塗工シート製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シートに塗工された塗工材の膜厚を検査するために、シートから検査片を切り出すための技術であり、それを用いたシートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄いシートに塗工液などの塗工材を塗工する技術については、様々な方法が提示されている。二次電池に用いる電極にも、薄膜塗工技術が用いられており、近年では様々な方法が検討されている。
二次電池の電極の製造方法の一例としては、基材となる銅又はアルミニウムなどの薄膜シートに、活物質や保護膜の層を形成する。そして、基材に塗工材を塗布した後に乾燥させる。その後、必要な長さの塗工材が塗布された基材をロール状に巻き、電極として形成するというものがある。
【０００３】
基材に活物質や保護膜を形成する方法としては、グラビア塗工装置を用いる方法や、ダイを用いて塗工するダイコーティング技術等が知られている。特許文献１にもグラビア塗工装置を用いて電池の電極に用いる基材への塗工材の塗工技術が開示されている。
これらの塗工材を塗工する技術を用いることで、基材に均一に塗工材を塗工して、活物質や保護膜などを形成することができる。しかし、本当に基材に塗工材によって均一な膜が形成されているかどうかは、検査をして確認する必要がある。
二次電池に使用する電極は、基材を何層にも巻いていく必要があるため、製造する際には数千メートルの長さの基材を連続塗工する必要がある。しかし、塗工技術が優れていても、塗工材の粘度の変化や周囲の湿度、気温の変化等の外的要因や乾燥工程での塗工材の収縮等によっても膜厚が変化する虞がある。このため、検査で確実に塗工されているか調査することが望ましい。
【０００４】
こうした、基材となるシートに塗工材を塗工してその膜厚を検査する方法については、大きく分類して被破壊検査と破壊検査がある。被破壊検査は材料を破壊しないというメリットはあるが、測定精度に問題がある。一方の破壊検査は、材料の一部を切り取って測定するという性格上、正確な測定が可能である。
二次電極の基材は数十μｍであり、塗工される活物質も数十μｍ程度、保護膜は数μｍ程度と非常に薄い。したがって、基材に塗工された塗工膜の厚みを検査するにあたり、被破壊検査では十分な精度で検査することが難しい。また、基材上に複数層の膜を形成する、或いは基材の両面に膜を形成する必要がある場合には、更に被破壊検査での膜厚測定を難しくすると言う事情がある。
【０００５】
したがって、基材に塗工した塗工材の厚みを確認するためには、破壊検査が必要であり、数千メートルの長さの基材となるシートに対して連続塗工するため、基材を一定の間隔で切り取り、検査することが考えられる。
塗工済みの基材となる基材を検査する方法としては、基材の一部を打ち抜いて検査するような方法が考えられる。この検査方法によれば、確実に検査片が入手可能である。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２５３１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題があると考えられる。
特許文献１に示されるようなグラビア塗工装置等を用いて、二次電池の電極となる基材に塗工材を塗工する方法の場合、生産効率等の都合により数千メートルにもなる長さの基材に連続塗工を行う。
塗工された基材は、ロールに巻き取られて次の工程へと運ばれる。検査のためにサンプルを採取する場合には、塗工終端の一部を切り取って用いることが考えられる。
【０００８】
しかし、１ロールが数千メートルもある基材の塗工終端だけを切り取っての判断では、塗工途中で膜厚の変化があり、所定の膜厚を満足しない等の問題があったとしても、どの辺りから問題であるかを判断することはできない。また、塗工終端が所定の膜厚を満足していても、全体的に膜厚が均一である保証はない。
このため、可能であれば一定の間隔で基材上に塗工された塗工材の膜厚を検査することが望ましい。
【０００９】
基材の途中で検査する方法としては、基材の途中の任意の場所を切断するという方法が考えられる。しかし、基材を切断してしまうと又繋ぎ合わせる作業を必要とし、この間はラインを停止する必要がある。
基材に塗工材の膜を形成する過程で乾燥炉を用いている関係で、ライン停止は望ましくない。しかし、基材を繋ぐ作業を必要とすると長時間ライン停止をする必要があると考えられ、問題となる。また、基材を繋ぐと蛇行の要因となるため、望ましくない。
【００１０】
この他の方法として、基材の中の一部を打ち抜いてサンプルを採取する方法も考えられる。
図１１に、テストピースを切り出した薄膜塗工シート５０Ａの様子を模式図に示す。また、図１２に、薄膜塗工シート５０Ａからテストピースを切り出した際に基材が破断した様子を模式図に示す。
基材となる薄膜塗工シート５０Ａからサンプルとなるテストピースを切り出す場合には、応力集中を避けるために図１１に示すように丸く切り出すことが妥当であると考えられる。
しかしながら、このように丸く切り出した場合であっても、基材には塗工、及び乾燥のためにテンションがかけられているため、テンションの強度及びテストピースの大きさのバランスによっては、図１２の破断部分Ａに示すように薄膜塗工シート５０Ａが破断してしまうことが考えられる。
【００１１】
薄膜塗工シート５０Ａから膜厚検査に必要なテストピースを切り出す際には、塗工部分の端部と中央部からテストピースを採取することが望ましい。このように複数の場所からテストピースを切り出すと、より基材が図１２のように破断しやすくなってしまう。特に基材に用いる薄膜の膜厚が薄くなると、応力集中による影響はシビアなものとなる。
テストピースを切り出す位置をずらすことも考えられるが、それでは製品として使用できる部分が減少してしまい、歩留まりの悪化を招くため、できるだけ避けたい。
このような事情から、基材に塗工された塗工材の厚みを検査するために、テストピースを、破断部分Ａのように基材を破断させることなく切り出す方法が切望されている。このような課題は、二次電池に用いる基材に限らず、薄いシートに塗工材を連続塗工する際には解決されることが望まれる課題であるといえる。
【００１２】
そこで、本発明はこのような課題を解決するために、シートに塗工材を連続塗工する際にシートを破断することなく検査片を切り出す薄膜塗工シート検査片切出方法、及び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、本発明による薄膜塗工シート検査片切出方法は以下のような特徴を有する。
（１）材料シート上に薄膜を形成することで薄膜塗工シートを製造する製造装置に、前記薄膜塗工シートから検査片を切り出す切出機構を備え、前記検査片を切り出す薄膜塗工シート検査片切出方法において、
前記薄膜が形成された前記薄膜塗工シートの一部に保護テープを貼り付け、前記保護テープの内側を、前記切出機構で打ち抜くことにより、前記検査片を切り出すことを特徴とする。
【００１４】
（２）（１）に記載の薄膜塗工シート検査片切出方法において、
前記切出機構は、筒状のテープポンチと、前記テープポンチの内側に嵌装されたシートポンチと、前記シートポンチの外形より大きく、前記テープポンチの外形よりも小さな孔を有するシートダイと、を備え、前記テープポンチと前記シートポンチとから成る二重構造ポンチと、前記シートダイとの間に、前記薄膜塗工シートと前記保護テープとを重ねて通し、前記シートポンチを前記シートダイ側に前進させることで、前記薄膜塗工シートと前記保護テープとを同時に打ち抜き、前記検査片を前記薄膜塗工シートから切り出すことを特徴とする。
【００１５】
（３）（２）に記載の薄膜塗工シート検査片切出方法において、
前記二重構造ポンチと前記シートダイとの間に通した、前記薄膜塗工シートと前記保護テープとを、前記二重構造ポンチを前記シートダイに近接させることで挟み込み、前記二重構造ポンチと前記シートダイとで前記薄膜塗工シートと前記保護テープとを加圧し、前記二重構造ポンチのうち、前記シートポンチで更に加圧することで、前記薄膜塗工シートと前記保護テープとを同時に打ち抜くことを特徴とする。
【００１６】
また、前記目的を達成するために、本発明による薄膜塗工シート製造方法は以下のような特徴を有する。
（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載の薄膜塗工シート検査片切出方法を用いて薄膜塗工シートを製造することを特徴とする。
【００１７】
また、前記目的を達成するために、本発明による薄膜塗工シート製造装置は以下のような特徴を有する。
（５）材料シート上に薄膜を形成することで薄膜塗工シートを製造する薄膜塗工シート製造装置において、
前記薄膜塗工シートから、検査片を切り出す切出機構を備え、前記切出機構は、筒状のテープポンチと前記テープポンチの内側に嵌装されたシートポンチよりなる二重構造ポンチと、前記シートポンチの外形より大きく、前記テープポンチの外形よりも小さな孔を有するシートダイと、を備えていることを特徴とする。
【００１８】
（６）（５）に記載の薄膜塗工シート製造装置において、
前記テープポンチの外径よりも大きな孔を有するテープダイを備え、前記テープダイと前記シートダイの間を、前記薄膜塗工シート及び前記保護テープが通過することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
このような特徴を有する本発明による薄膜塗工シート検査片切出方法により、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、材料シート上に薄膜を形成することで薄膜塗工シートを製造する製造装置に、薄膜塗工シートから検査片を切り出す切出機構を備え、検査片を切り出す薄膜塗工シート検査片切出方法において、薄膜が形成された薄膜塗工シートの一部に保護テープを貼り付け、保護テープの内側を、切出機構で打ち抜くことにより、検査片を切り出すものである。
【００２０】
薄膜塗工シートには、その製造工程において、塗工や乾燥のために一定以上のテンションがかけられているケースが多い。よって、薄膜塗工シートから検査片を切り出す際には、検査片を切り出した部分が弱くなり、薄膜塗工シートにかけられたテンションによって応力集中が発生することによって破断してしまう問題がある。
このため、薄膜塗工シートから検査片を切り出す前に、薄膜塗工シートの一部に保護テープを貼り付け、その保護テープの内側を切出機構で打ち抜く。こうすることで、打ち抜かれた部分の周囲には保護テープが貼り付けられている状態となり、薄膜塗工シートは保護テープで補強されることとなる。
【００２１】
薄膜塗工シートは、検査片を切り出すために打ち抜かれると部分的に強度が低下してしまう。このため、テンションがかけられていることで、検査片が打ち抜かれた部分で応力集中が起きて、破断しやすくなってしまう。
シートが破断すると、ライン停止が必要となり、破断した部分で繋ぎ直す必要もある。繋いだ部分は製品としては使えないケースが多いので、部分的に不良を作ることになる。また、シートを繋ぐと蛇行に悪影響が出るなどの虞もあるため、破断することは望ましくない。
しかし、薄膜塗工シートが保護テープによって補強されることで、応力集中を防ぎ、破断も防ぐことができる。つまり、本発明によって薄膜塗工シートに塗工材を連続塗工する際に、薄膜塗工シートを破断することなく検査片を切り出す検査方法を提供することが可能となる。
【００２２】
また、（２）に記載の発明は、（１）に記載の薄膜塗工シート検査片切出方法において、切出機構は、筒状のテープポンチと、テープポンチの内側に嵌装されたシートポンチと、シートポンチの外形より大きく、テープポンチの外形よりも小さな孔を有するシートダイと、を備え、テープポンチとシートポンチとから成る二重構造ポンチと、シートダイとの間に、薄膜塗工シートと保護テープとを重ねて通し、シートポンチをシートダイ側に前進させることで、薄膜塗工シートと保護テープとを同時に打ち抜き、検査片を薄膜塗工シートから切り出すものである。
【００２３】
よって、テープポンチとシートポンチを用い、テープポンチを用いて保護テープを薄膜塗工シートの表面に貼り付けた後、シートポンチで検査片を切り出すことができる。
シートポンチで検査片を切り出す際には、テープポンチとシートポンチが二重構造のポンチになっており、シートポンチの外形より大きく、テープポンチの外形よりも小さな孔を有するシートダイとシートポンチによって、貼り付けた保護テープの内側を打ち抜き、薄膜塗工シートから検査片を打ち抜く。
二重構造ポンチを用いることで、貼り付けた保護テープとシートポンチの打ち抜き位置がずれる心配がない。また、保護テープの貼り付けと検査片の打ち抜きをほぼ同時に行うことができるので、効率よく検査片の取り出しを行うことができる。
【００２４】
また、（３）に記載の発明は、（２）に記載の薄膜塗工シート検査片切出方法において、二重構造ポンチとシートダイとの間に通した、薄膜塗工シートと保護テープとを、二重構造ポンチをシートダイに近接させることで挟み込み、二重構造ポンチとシートダイとで薄膜塗工シートと保護テープとを加圧し、二重構造ポンチのうち、シートポンチで更に加圧することで、薄膜塗工シートと保護テープとを同時に打ち抜くものである。
よって、二重構造ポンチによって薄膜塗工シート上に保護テープを確実に貼り付けた上で、シートポンチによって検査片を打ち抜くことができる。
薄膜塗工シートから検査片を切り出す際には、薄膜塗工シート上に保護テープが確実に貼り付けられている方が望ましい。シートダイによって薄膜塗工シートを切り出す際に破断リスクが高まるため、打ち抜く際に確実に保護テープによって補強されていることで、破断リスクを低減させることができる。
【００２５】
また、このような特徴を有する本発明による薄膜塗工シート製造方法により、以下のような作用、効果が得られる。
まず、（４）に記載の発明は、（１）乃至（３）のいずれか１つに記載の薄膜塗工シート検査片切出方法を用いて薄膜塗工シートを製造することで、薄膜塗工シートから検査片を打ち抜く際の薄膜塗工シートの破断リスクを低減させ、薄膜塗工シートの生産性を高めることが可能になる。
上述したように、薄膜塗工シートが破断した場合には、ライン停止が発生する。ラインを止めた上で薄膜塗工シートを繋ぎ直すか、塗工中の薄膜塗工シートを破棄して新たなシートをセットする必要がある。いずれにしてもライン稼働再開までに相応の時間を要する。このため、破断リスクの低減は、薄膜塗工シートの生産性の向上に貢献することができる。
【００２６】
また、このような特徴を有する本発明による薄膜塗工シート製造装置により、以下のような作用、効果が得られる。
まず、（５）に記載の発明は、材料シート上に薄膜を形成することで薄膜塗工シートを製造する薄膜塗工シート製造装置において、薄膜塗工シートから、検査片を切り出す切出機構を備え、切出機構は、筒状のテープポンチとテープポンチの内側に嵌装されたシートポンチよりなる二重構造ポンチと、シートポンチの外形より大きく、テープポンチの外形よりも小さな孔を有するシートダイと、を備えているものである。
よって、（２）に記載の発明と同様にテープポンチとシートポンチを用い、テープポンチを用いて保護テープを薄膜塗工シートの表面に貼り付けた後、シートポンチで検査片を切り出すことができる。
すなわち、薄膜塗工シートが保護テープによって補強されることで、応力集中を防ぎ、破断も防ぐことができる。つまり、本発明によって薄膜塗工シートに塗工材を連続塗工する際に、薄膜塗工シートを破断することなく検査片を切り出す薄膜塗工シート製造装置を提供することが可能となる。
【００２７】
また、（６）に記載の発明は、（５）に記載の薄膜塗工シート製造装置において、テープポンチの外径よりも大きな孔を有するテープダイを備え、テープダイとシートダイの間を、薄膜塗工シート及び保護テープが通過するものである。
したがって、テープポンチとテープダイによって必要な大きさの保護テープが切り取られた後に、薄膜塗工シートに所定の大きさの保護テープが貼り付けられ、更にシートポンチとシートダイによって検査片が切り取られる。
保護テープは、検査片が切り取られる周囲に貼り付けられていれば良いので、シートポンチとシートダイによって必要な大きさに切り取られることで、保護テープの節約を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
次に、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１に、本実施形態のポンチ機構２０の斜視図を示す。また、図２に、ポンチ機構２０の概念図を示す。図１と図２は、同じ部位を示しているが、図２では検査片５５が打ち抜かれる様子を示すために図１に示されるガイドフレーム２１を省いて描いている。
図３に、薄膜塗工シート５０Ａに保護テープ４０から切り取られた保護テープ片４１が貼られている様子を模式的に示す。
図４に、薄膜塗工シート製造装置１０の模式図を示す。
ポンチ機構２０は、ワークとなる薄膜塗工シート５０Ａから検査片５５を打ち抜く機構であり、図３に示される薄膜塗工シート製造装置１０に備え付けられている。
【００２９】
ポンチ機構２０には、テープポンチ２２と、シートポンチ２３と、テープダイ３２と、シートダイ３３と、を備えている。
テープポンチ２２は円筒状のポンチであり、テープダイ３２と協働して保護テープ４０を打ち抜くことができるように、外周上に刃が形成されている。ポンチ機構２０には３つ設けられている。
シートポンチ２３は円柱状のポンチであり、シートダイ３３と協働して保護テープ４０と共に薄膜塗工シート５０Ａを打ち抜くことができるように、外周上に刃が形成されている。ポンチ機構２０には３つ設けられている。
【００３０】
シートポンチ２３の外形は、はテープポンチ２２の内側を摺動可能な寸法に設計されている。テープポンチ２２が円筒形状でありシートポンチ２３が円柱形状であるので、シートポンチ２３はテープポンチ２２の内側に嵌装された状態であり、テープポンチ２２の円筒内周をシートポンチ２３の外周面が摺動することが可能である。こうして、テープポンチ２２とシートポンチ２３は二重構造ポンチ２６を形成する。
テープポンチ２２は、上部プレート２４に一定間隔で取り付けられている。また、シートポンチ２３は、下部プレート２５に上部プレート２４と同様の一定間隔で取り付けられている。これらの取り付け精度は、テープポンチ２２とシートポンチ２３の摺動性等に影響を与えるため、精度良く取り付け可能な構成であるものとする。
上部プレート２４及び下部プレート２５は、ガイドフレーム２１を摺動可能に取り付けられており、上部プレート２４と下部プレート２５とは、圧縮バネ２７を介して接続されている。
【００３１】
テープポンチ２２及びシートポンチ２３の材質は特に限定しないが、例えば工具鋼等を用いることが考えられる。必要に応じてセラミックスやチタン、ＰＴＦＥ等のコーティングをすることが望ましい。保護テープ４０が容易に剥離可能である方が、不良を出しにくい為である。
テープダイ３２には、テープポンチ２２が通過可能なテープ片打抜孔３２ａが３カ所形成されている。テープダイ３２の上面には、保護テープ４０が容易に剥離可能なようにＰＴＦＥ等のコーティングがされている。
シートダイ３３には、シートポンチ２３が通過可能な検査片打抜孔３３ａが３カ所形成されている。シートダイ３３に設けられる検査片打抜孔３３ａは、シートポンチ２３の外形よりも大きくテープポンチ２２の外形よりも小さく形成されている。
【００３２】
テープダイ３２とシートダイ３３はダイ保持フレーム３１に固定されている。ダイ保持フレーム３１はガイドフレーム２１に摺動可能に保持されている。図１の状態ではダイ保持フレーム３１は下端にいるが、上方に移動可能な構成となっている。
このようにしてポンチ機構２０は構成されている。なお、図４に示される通り、ポンチ機構２０は薄膜塗工シート製造装置１０に備えられている。
【００３３】
上部プレート２４と下部プレート２５は、ガイドフレーム２１に摺動可能に取り付けられているため、図１の位置を上端として、下方に平行移動する。この際に、上部プレート２４に接続されるシャフト２９によって、下方に付勢される。シャフト２９は、図示しないシリンダに接続されている。上部プレート２４を下方に付勢する推力は、シリンダでなくモータによるものでも良い。また、同様の推力によって図１に示す位置に復元する。図１に示される二重構造ポンチ２６の位置は、二重構造ポンチ２６の待機位置となる。
ガイドフレーム２１と上部プレート２４及び下部プレート２５の摺動部に関しては、摺動溝が設けられている構成としても良いし、リニアガイドのような構成、あるいは固体潤滑剤を用いた構成としても良い。
【００３４】
保護テープ４０は、図２に示される通り、巻出側４０ａと巻取側４０ｂを備えている。保護テープ４０は紙あるいは樹脂製のフィルムであり、薄膜塗工シート５０Ａよりも引っ張り強度及び破断強度が高い素材で形成されている。保護テープ４０の裏面、すなわち薄膜塗工シート５０Ａ側を向いている面には接着剤が塗布されている。保護テープ４０は、巻出側４０ａから巻き出された後、巻取側４０ｂに巻き取られる構成となっている。
なお、図１にも保護テープ４０が描かれており、ガイドフレーム２１を貫通する構成となっている。
薄膜塗工シート５０Ａは、材料シート５０の両面に薄膜５１が形成されている。この薄膜塗工シート５０Ａは、図４に示される薄膜塗工シート製造装置１０によって薄膜５１が塗工されたものである。巻出ロール６０から材料シート５０が巻き出された後、ローラ６３に指示されて搬送される。そして、塗工装置６４で薄膜５１が塗工された後、乾燥炉６５の中に薄膜５１が塗工された材料シート５０を通過させる。乾燥炉６５の内部では、薄膜５１が乾燥して材料シート５０に定着し薄膜塗工シート５０Ａとなる。そして薄膜塗工シート５０Ａは巻取ロール６１に巻き取られる。
【００３５】
なお、図４では、塗工装置６４及び乾燥炉６５は説明の都合上、１つずつしか描かれていないが、材料シート５０の両面に薄膜５１を塗工する場合には、塗工装置６４は裏面にも塗工するためもう１つ必要であり、その後、薄膜５１の塗工された材料シート５０を乾燥させるための乾燥炉６５も必要となる。つまり、２つずつ必要となる。
本実施形態の材料シート５０は、二次電池の電極に用いられる基材であり、アルミニウム又は銅の薄膜である。厚みは数十μｍ程度であり、長さは数千ｍにも及ぶ。材料シート５０の表面に塗工される薄膜５１は、活物質である。なお、薄膜５１の上面、或いは材料シート５０と薄膜５１との間に保護膜が形成されることを妨げない。
【００３６】
本実施形態は上記構成であるので、以下に説明するような作用を示す。
薄膜塗工シート製造装置１０に、巻出ロール６０に巻かれた状態で備えられた材料シート５０は、巻取ロール６１側に送られ、途中で塗工装置６４によって塗工材を塗工され薄膜塗工シート５０Ａとして形成された上で、巻取ロール６１に巻き取られる。
材料シート５０の両面には、塗工装置６４によって塗工材が塗工され薄膜５１が形成される。材料シート５０に塗工装置６４によって薄膜５１が塗工された後、乾燥炉６５で乾燥され、薄膜塗工シート５０Ａが形成される。材料シート５０はローラ６３によって送られ、最終的に薄膜塗工シート５０Ａとして巻取ロール６１に巻き取られるが、その前にポンチ機構２０によって検査片５５が切り取られる。
なお、必要に応じて材料シート５０の表面に塗布された薄膜５１の圧縮行程を設けても良い。実際に、薄膜５１の厚みを均一にし、薄膜５１の密度を高める手段としてローラなどを用いて圧延するケースもある。
【００３７】
検査片５５は、材料シート５０への薄膜５１の塗工状態を調査するために、薄膜塗工シート５０Ａから切り取られる。薄膜５１の膜厚や塗工状態を正確に調べるためには、薄膜塗工シート５０Ａからサンプルを切り出して調査することが望ましい。
検査片５５は、薄膜塗工シート５０Ａから所定の間隔でポンチ機構２０によって打ち抜かれる。材料シート５０又は薄膜塗工シート５０Ａは、数千ｍ程度の長さがあるため、塗工装置６４での塗工状態は塗布中に変化する虞がある。したがって、定期的に材料シート５０に塗工される薄膜５１の厚みを調べることが望ましい。
【００３８】
ポンチ機構２０によって薄膜塗工シート５０Ａから検査片５５が切り出されるには、テープポンチ２２及びシートポンチ２３が用いられるが、その詳細は図５乃至図１０に説明されている。
図５は、薄膜塗工シート５０Ａから検査片５５を打ち抜く前のポンチ機構２０の模式断面図を示している。
図６は、薄膜塗工シート５０Ａの所定の位置で、テープポンチ２２で保護テープ４０を打ち抜いた様子を表す模式断面図を示している。
図７は、シートポンチ２３に更に力を加えることで、薄膜塗工シート５０Ａから検査片５５を打ち抜く模式図を示している。
図８は、検査片５５が薄膜塗工シート５０Ａから打ち抜かれた状態を示している。
図９は、検査片５５を打ち抜いたポンチ機構２０が定位置に戻る状態を示している。
図１０は、ダイ保持フレーム３１が定位置に戻す状態を示している。
なお、図５乃至図１０は模式図であるので、テープポンチ２２の周囲に圧縮バネ２７が配置されているように描かれている。しかし、これは表現上の都合であり、実際には図１に示すように上部プレート２４と下部プレート２５の間に配置されている。もちろん、テープポンチ２２の周囲に圧縮バネ２７を配置する構成としても良い。
【００３９】
薄膜塗工シート５０Ａからポンチ機構２０で検査片５５を打ち抜かない状態では、図５に示すように、テープポンチ２２及びシートポンチ２３は、上端部に配置されている。
薄膜塗工シート５０Ａが所定の位置まで送られると、薄膜塗工シート５０Ａの搬送は止められ、ダイ保持フレーム３１がテープダイ３２及びシートダイ３３を保持した状態で上方に移動する。そして、テープダイ３２の上面は図５に示すように保護テープ４０の下面に接触するほど近接し、シートダイ３３の上面は薄膜塗工シート５０Ａの薄膜５１に接触するほど近接する。
なお、薄膜塗工シート５０Ａの搬送の停止については、巻出ロール６０からの巻き出しを停止するのではなく、ポンチ機構２０の手前に図示しないバッファエリア（アキューム）を設けて、バッファエリア内に薄膜塗工シート５０Ａを溜めることで、停止することが望ましい。このようなバッファエリアは、巻取ロール６１の交換の際等、薄膜塗工シート５０Ａの送りを一定時間停止したいときに用いられる為設けられていることが多い。
また、ダイ保持フレーム３１の停止位置については、薄膜塗工シート５０Ａの下面にシートダイ３３の上面に接触させるか、若干持ち上げるような位置でも良い。
【００４０】
そして、図６に示すように二重構造ポンチ２６は下方に付勢される。そして、テープポンチ２２の外周部分によって、保護テープ４０が打ち抜かれる。この際にシートポンチ２３は圧縮バネ２７によって支えられることでテープポンチ２２と一緒に移動する。
そして、図７に示すように、薄膜塗工シート５０Ａの上面に保護テープ４０から打ち抜かれた保護テープ片４１が貼り付けられる。
そして、図８に示すように、テープポンチ２２及びシートポンチ２３は更に下方に付勢される。しかし、テープポンチ２２はシートダイ３３に形成された検査片打抜孔３３ａよりも外形が大きく形成されているので、これ以上は下方に移動しない。
したがって、圧縮バネ２７がシャフト２９によって付勢される力によって圧縮され、シートポンチ２３が更に下方に移動する。
シートポンチ２３がシートダイ３３の検査片打抜孔３３ａを通過することで、薄膜塗工シート５０Ａから検査片５５が打ち抜かれることになる。
【００４１】
そして、図９に示されるように、二重構造ポンチ２６はシャフト２９によって上方に引き上げられ、上端の待機位置に移動する。この状態で、薄膜５１が形成された薄膜塗工シート５０Ａ上には保護テープ片４１が貼り付けられて残っている。また、検査片５５にも表面に保護テープ４０が貼り付けられている状態となっている。
また、図１０に示されるように、ダイ保持フレーム３１を下方に移動させる。ダイ保持フレーム３１は下端の待機位置に移動する。
この後、薄膜塗工シート５０Ａの送りを再開させる。保護テープ４０についても、保護テープ片４１が打ち抜けるように保護テープ４０を所定距離だけ送る。
このように薄膜塗工シート５０Ａから検査片５５が切り出される。
【００４２】
本実施形態は上記構成及び作用を示すので、以下に説明するような効果を奏する。
第１の効果として、薄膜塗工シート５０Ａの破断リスクを低減することができる点が挙げられる。
本実施形態は、材料シート５０上に薄膜を形成することで薄膜塗工シート５０Ａを製造する薄膜塗工シート製造装置１０に、薄膜塗工シート５０Ａから検査片５５を切り出すポンチ機構２０を備え、検査片５５を切り出す薄膜塗工シート検査片切出方法において、薄膜５１が形成された薄膜塗工シート５０Ａの一部に保護テープ４０を貼り付け、保護テープ４０の内側を、ポンチ機構２０で打ち抜くことにより、検査片５５を切り出すものである。
【００４３】
薄膜塗工シート５０Ａには、その製造工程において、塗工や乾燥のために一定以上のテンションがかけられている。薄膜塗工シート５０Ａは、ローラ６３によって支えられているものの、塗工装置６４で塗工する場合や乾燥炉６５で乾燥させる際に、材料シート５０又は薄膜塗工シート５０Ａが垂れ下がることは好ましくない。
よって、薄膜塗工シート５０Ａから検査片５５を打ち抜く際に、検査片５５を打ち抜いた部分が弱くなり、応力集中が発生することによって破断してしまう問題がある。これは、検査片５５が円形に打ち抜かれた場合でも起こりうる。検査片５５が円形ではなく一部にエッジが形成されていると、そこに応力集中が発生しやすくより弱くなる傾向にある。
このため、薄膜塗工シート５０Ａから検査片５５を打ち抜く前に、薄膜塗工シート５０Ａの一部に保護テープ４０を貼り付け、その保護テープ４０の内側を切出機構で打ち抜く。こうすることで、打ち抜かれた部分の周囲には保護テープ片４１が貼り付けられている状態となり、薄膜塗工シート５０Ａは保護テープ片４１で補強されることとなる。
【００４４】
薄膜塗工シート５０Ａは、検査片５５を切り出すために打ち抜かれると部分的に強度が低下してしまう。このため、テンションがかけられていることで、検査片５５が打ち抜かれた部分で応力集中が起きて、破断しやすくなってしまう。
薄膜塗工シート５０Ａが破断すると、ライン停止が必要となり、破断した部分で繋ぎ直す必要もある。薄膜塗工シート５０Ａは二次電池に使用されるため、繋いだ部分を含むと製品の性能に影響する為使えない。したがって、薄膜塗工シート５０Ａに部分的に不良を作ることになる。また、薄膜塗工シート５０Ａを繋ぐと蛇行に悪影響が出るなどの虞もあるため、破断することは望ましくない。
しかし、薄膜塗工シート５０Ａが保護テープ４０によって補強されることで、応力集中を防ぎ、破断リスクを低減することができる。
【００４５】
第２の効果として、効率よく薄膜塗工シート５０Ａから検査片５５の抜き打ちを行うことができる点が挙げられる。
本実施形態のポンチ機構２０は、筒状のテープポンチ２２と、テープポンチ２２の内側に嵌装されたシートポンチ２３と、シートポンチ２３の外形より大きく、テープポンチ２２の外形よりも小さな検査片打抜孔３３ａを有するシートダイ３３と、を備え、テープポンチ２２とシートポンチ２３とから成る二重構造ポンチ２６と、シートダイ３３との間に、薄膜塗工シート５０Ａと保護テープ４０とを重ねて通し、シートポンチ２３をシートダイ３３側に前進させることで、薄膜塗工シート５０Ａと保護テープ４０とを同時に打ち抜き、検査片５５を薄膜塗工シート５０Ａから切り出すことが可能である。
【００４６】
よって、テープポンチ２２とシートポンチ２３を用い、テープポンチ２２を用いて保護テープ４０を薄膜塗工シート５０Ａの表面に貼り付けた後、シートポンチ２３で検査片５５を打ち抜くことができる。
シートポンチ２３で検査片５５を切り出す際には、テープポンチ２２とシートポンチ２３が二重構造のポンチになっており、シートポンチ２３の外形より大きく、テープポンチ２２の外形よりも小さな孔である検査片打抜孔３３ａを有するシートダイ３３とシートポンチ２３によって、貼り付けた保護テープ４０の内側を打ち抜き、薄膜塗工シート５０Ａから検査片５５を打ち抜くことで切り出す。
二重構造ポンチ２６を用いることで、貼り付けた保護テープ４０とシートポンチ２３の打ち抜き位置がずれる心配がない。また、保護テープ４０の貼り付けと検査片５５の打ち抜きをほぼ同時に行うことができるので、効率良く検査片５５の取り出しを行うことができる。
【００４７】
本実施形態ではポンチ機構２０の前に図示しないバッファエリアが設けてあるが、スペースの問題等により薄膜塗工シート５０Ａの巻き取りをあまり長時間止めることはできない。
また、薄膜塗工シート５０Ａの巻き取りを停止した分だけ巻取ロール６１の巻き取り時間が長くなるため、停止時間は短い方が好ましい。
ポンチ機構２０を用いることで、薄膜塗工シート５０Ａに保護テープ片４１を貼り付けるのとほぼ同時に検査片５５を切り出すことが可能であるため、短時間で検査片５５を打ち抜くことができ、生産性の向上に貢献する。
【００４８】
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、テープポンチ２２及びシートポンチ２３は保護テープ４０が環状に形成されるような形状となっているが、保護テープ片４１の外形は長方形や楕円、その他の形状であっても良いので、テープポンチ２２及びシートポンチ２３の形状を変更することを妨げない。
また、材料シート５０は二次電池に用いるとしているが、その他の用途に用いることを妨げない。
また、本実施形態には材質を示している部分があるが、適宜変更することを妨げない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本実施形態の、ポンチ機構の斜視図である。
【図２】本実施形態の、ポンチ機構の概念図である。
【図３】本実施形態の、薄膜塗工シートに保護テープから切り取られた保護テープ片が貼られている様子を示した模式図である。
【図４】本実施形態の、薄膜塗工シート製造装置の模式図である。
【図５】本実施形態の、薄膜塗工シートから検査片を打ち抜く前のポンチ機構の模式断面図である。
【図６】本実施形態の、薄膜塗工シートの所定の位置で、テープポンチで保護テープを打ち抜いた様子を示す模式断面図である。
【図７】本実施形態の、シートポンチに更に力を加えることで、薄膜塗工シートから検査片を打ち抜く様子を示す模式断面図である。
【図８】本実施形態の、検査片が薄膜塗工シートから打ち抜かれた状態を示す模式断面図である。
【図９】本実施形態の、検査片を打ち抜いたポンチ機構が定位置に戻る状態を示す模式断面図である。
【図１０】本実施形態の、ダイ保持フレーム３１が定位置に戻す状態を示す模式断面図である。
【図１１】課題で検討する、テストピースを切り出した薄膜塗工シートの様子を示す模式図である。
【図１２】課題で検討する、薄膜塗工シートからテストピースを切り出した際に基材が破断した様子を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０      薄膜塗工シート製造装置
２０      ポンチ機構
２１      ガイドフレーム
２２      テープポンチ
２３      シートポンチ
２４      上部プレート
２５      下部プレート
２６      二重構造ポンチ
２７      圧縮バネ
２９      シャフト
３１      ダイ保持フレーム
３２      テープダイ
３３      シートダイ
３３ａ      検査片打抜孔
４０      保護テープ
４０ａ      巻出側
４０ｂ      巻取側
４１      保護テープ片
５０      材料シート
５０Ａ      薄膜塗工シート
５１      薄膜
５５      検査片
６０      巻出ロール
６１      巻取ロール
６３      ローラ
６４      塗工装置
６５      乾燥炉
【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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【図１１】
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【図１２】
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