(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻芯の回転によって短冊状のプラス電極箔及びマイナス電極箔が帯状のセパレータを介して互いに絶縁状態で先端側から巻き取られるよう構成された巻取装置であって、
前記電極箔の基端側を保持する保持手段と、
少なくとも前記巻回中において前記保持手段に対しバックテンションを付与可能なバックテンション付与手段と、
前記保持手段及びバックテンション付与手段を、前記電極箔の巻取に同期して又はほぼ同期して前記巻芯方向へ移動させる移動手段と
を備えたことを特徴とする巻取装置。
【請求項２】
巻芯の回転によって短冊状のプラス電極箔及びマイナス電極箔が帯状のセパレータを介して互いに絶縁状態で先端側から巻き取られるよう構成された巻取装置であって、
前記電極箔の基端側を保持する保持手段と、
少なくとも前記巻回中において前記保持手段に対しバックテンションを付与することで、巻き取られる電極箔に対し巻き取られる方向とは反対方向へ張力を付与可能なバックテンション付与手段と、
前記保持手段及びバックテンション付与手段を、前記電極箔の巻取に同期して又はほぼ同期して前記巻芯方向へ直線状に案内しつつ移動させる移動手段と
を備えたことを特徴とする巻取装置。
【請求項３】
スリットを有する巻芯を備え、該巻芯の回転によって短冊状のプラス電極箔及びマイナス電極箔が帯状のセパレータを介して互いに絶縁状態で巻き取られるよう構成された巻取装置であって、
前記各電極箔の基端側を保持する保持手段と、
少なくとも前記各電極箔の巻取中において前記保持手段に対しバックテンションを付与することで巻き取られる電極箔に対し巻き取られる方向とは反対方向へ張力を付与可能なバックテンション付与手段と、
前記保持手段及びバックテンション付与手段を、前記各電極箔の巻取に同期して又はほぼ同期して前記巻芯方向へ直線状に案内しつつ移動させる移動手段と
を備えたことを特徴とする巻取装置。
【請求項４】
前記保持手段は、前記移動手段によって移動される移動体に対し前記バックテンション付与手段を介して相対移動可能に支持されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の巻取装置。
【請求項５】
前記バックテンション付与手段は、前記移動体と、前記保持手段との間を連結する伸縮手段によって構成されていることを特徴とする請求項４に記載の巻取装置。
【請求項６】
前記バックテンション付与手段は、前記移動体と前記保持手段との間に設けられた磁気バネ手段によって構成され、
該磁気バネ手段が、
前記移動体の移動方向に沿って延びるよう固定された軸部材と、
前記軸部材よりも大径で、かつ、該軸部材に外挿されることで軸部材に対し相対移動可能に設けられ、少なくとも一部が前記保持手段に連結された筒体と
を備え、前記軸部材にはその外周に第１永久磁石が設けられ、前記筒体にはその内周に前記第１永久磁石に対向して第２永久磁石が設けられ、前記第１永久磁石の外周面と前記第２永久磁石の内周面との互いに対向する面が互いに異なる磁極で着磁されたものであることを特徴とする請求項４に記載の巻取装置。
【請求項７】
前記第１永久磁石及び第２永久磁石は、それぞれ非磁性体を挟んで軸方向に複数に分割されて設けられたものであることを特徴とする請求項６に記載の巻取装置。
【請求項８】
前記第１永久磁石及び第２永久磁石は、それぞれ円周方向に複数に分割され、Ｎ極とＳ極とが交互に着磁されたものであることを特徴とする請求項６又は７に記載の巻取装置。
【請求項９】
前記巻芯は断面非円形状をなしており、さらに、前記電極箔の巻き取られる速度に応じて前記移動手段の移動速度を制御可能な移動速度制御手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の巻取装置。
【請求項１０】
短冊状の電極箔の基端側を保持手段にて保持しつつ、先端側から巻取ることによって巻回素子を製造する方法であって、
少なくとも前記巻回中において前記保持手段に対しバックテンションを付与しつつ、前記電極箔の巻取に同期して又はほぼ同期して前記保持手段を積極移動させるようにしたことを特徴とする巻回素子の製造方法。
【請求項１１】
スリットを有する巻芯の回転によって短冊状のプラス電極箔及びマイナス電極箔を帯状のセパレータを介して互いに絶縁状態で巻取ることによって巻回素子を製造する製造方法であって、
少なくとも前記各電極箔の巻取中において前記各電極箔の基端側を保持手段にて保持するとともに、巻き取られる電極箔に対し巻き取られる方向とは反対方向へほぼ一定の張力を付与するべく前記保持手段に対しバックテンションを付与しつつ、前記前記各電極箔の巻取に同期して又はほぼ同期して前記保持手段を積極移動させるようにしたことを特徴とする巻回素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、巻取装置及び巻回素子の製造方法に係り、例えばリチウムイオン電池等の二次電池の製造に際し用いられる巻取装置及び巻回素子の製造方法を含む技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばリチウムイオン電池等の二次電池の電池素子は、正極活物質の塗布されてなるプラス電極箔と、負極活物質の塗布されてなるマイナス電極箔とを備えている。各電極箔にはそれぞれ１本ずつタブが溶接固定され、帯状絶縁材たるセパレータを介して重ね合わされた状態で巻回されている。そして、上記電池素子の製造に際しては、セパレータ及び両電極箔を巻き取るための巻取装置が用いられる。
【０００３】
従来の巻取装置においては、例えば巻芯が回転可能に設けられており、２枚のセパレータ並びにプラス電極箔及びマイナス電極箔が巻芯の回転によって巻き取られる。より詳しくは、まず２枚のセパレータの先端部分が巻芯に巻付けられた状態で各電極箔が巻芯に向けて案内される。そして、両電極箔はセパレータによって互いに絶縁状態で巻き取られ、その後セパレータが切断され、さらにテープ等で外周が固定されることで電池素子が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の巻取に際しては、巻ズレの発生を防止するために、各電極箔に対し所謂バックテンションがかけられるようになっている。より詳しくは、各電極箔は、その基端部側がチャックにより把持された状態で、巻芯によって先端側から巻き取られる。このとき、前記チャックに対して錘等を設置することで、巻き取られる方向、つまり引っ張られ方向とは逆方向に、バックテンションがかけられる。しかしながら、必要以上にバックテンションがかかってしまうと、巻締まり等が生じることから、得られる電池素子の充放電特性が悪化してしまうおそれがある。そのため、電極箔にかかるバックテンションを比較的小さくした状態で巻取を行いたいという要請があるのも事実である。
【０００５】
また、巻取に際してバックテンションにばらつきがあると、電池素子の品質もばらついてしまう。かかるばらつきは、比較的高速で巻取った場合や、非円形状（例えば平板状）の巻芯を用いて巻き取った場合に起こりやすい。
【０００６】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、得られる素子の特性が悪化してしまうのを抑制し、安定した巻取を行うことのできる巻取装置及び巻回素子の製造方法を提供することを主たる目的の一つとしている。
【０００７】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記の目的を達成するために有効な手段を以下に示す。なお、必要に応じてその作用効果等についても説明する。
【０００８】
手段１．短冊状の電極箔を先端側から巻回可能な巻芯と、前記電極箔の基端側を保持する保持手段と、少なくとも前記巻回中において前記保持手段に対しバックテンションを付与可能なバックテンション付与手段と、前記保持手段及びバックテンション付与手段を、前記電極箔の巻取に同期して又はほぼ同期して前記巻芯方向へ移動させる移動手段とを備えたことを特徴とする巻取装置。
【０００９】
手段１によれば、短冊状の電極箔が巻芯によって先端側から巻回され、電極箔の基端側が保持手段によって保持される。少なくとも前記巻回中においては、バックテンション付与手段によって保持手段にバックテンションが付与されることによって、巻ずれ等が防止される。さて、本手段１においては、前記保持手段及びバックテンション付与手段が、前記電極箔の巻取に同期、又はほぼ同期して、移動手段によって巻芯方向へ移動させられる。つまり、電極箔を保持する保持手段等が巻芯の回転に追従して積極移動させられることから、必要以上に電極箔が引っ張られることがない。そのため、電極箔に対して必要以上にバックテンションがかかることが抑制され、巻締まり等が生じるのを防止できる。その結果、得られる素子の特性悪化を抑制することができる。また、バックテンション付与手段も積極移動させられることから、バックテンションが大きく変動してしまうことが起こりにくい。従って、安定した巻取を行うことが可能となる。
【００１０】
手段２．短冊状の電極箔を先端側から巻回可能な巻芯と、前記電極箔の基端側を保持する保持手段と、少なくとも前記巻回中において前記保持手段に対しバックテンションを付与することで、巻き取られる電極箔に対し巻き取られる方向とは反対方向へ張力を付与可能なバックテンション付与手段と、前記保持手段及びバックテンション付与手段を、前記電極箔の巻取に同期して又はほぼ同期して前記巻芯方向へ直線状に案内しつつ移動させる移動手段とを備えたことを特徴とする巻取装置。
【００１１】
手段２によれば、短冊状の電極箔が巻芯によって先端側から巻回され、電極箔の基端側が保持手段によって保持される。少なくとも前記巻回中においては、バックテンション付与手段によって保持手段にバックテンションが付与されることによって、巻き取られる電極箔に対し巻き取られる方向とは反対方向へ張力が付与され、これにより巻ずれ等が防止される。さて、本手段２においては、前記保持手段及びバックテンション付与手段が、前記電極箔の巻取に同期、又はほぼ同期して、移動手段によって巻芯方向へ直線状に案内されつつ移動させられる。つまり、電極箔を保持する保持手段等が巻芯の回転に追従して積極移動させられることから、必要以上に電極箔が引っ張られることがない。そのため、電極箔に対して必要以上にバックテンションがかかることが抑制され、巻締まり等が生じるのを防止できる。その結果、得られる素子の特性悪化を抑制することができる。また、バックテンション付与手段も積極移動させられることから、バックテンションが大きく変動してしまうことが起こりにくい。従って、安定した巻取を行うことが可能となる。
【００１２】
手段３．スリットを有する巻芯を備え、該巻芯の回転によって短冊状のプラス電極箔及びマイナス電極箔が帯状のセパレータを介して互いに絶縁状態で巻き取られるよう構成された巻取装置であって、前記各電極箔の基端側を保持する保持手段と、少なくとも前記各電極箔の巻取中において前記保持手段に対しバックテンションを付与することで巻き取られる電極箔に対し巻き取られる方向とは反対方向へ張力を付与可能なバックテンション付与手段と、前記保持手段及びバックテンション付与手段を、前記各電極箔の巻取に同期して又はほぼ同期して前記巻芯方向へ直線状に案内しつつ移動させる移動手段とを備えたことを特徴とする巻取装置。
【００１３】
手段３によれば、短冊状のプラス電極箔及びマイナス電極箔は帯状のセパレータを介して互いに絶縁状態で巻芯の回転によって巻き取られる。巻取に際しては電極箔の基端側が保持手段によって保持される。また、少なくとも前記巻取中において、バックテンション付与手段によって保持手段にバックテンションが付与されることで、巻き取られる電極箔に対し巻き取られる方向とは反対方向へ張力が付与され、これにより巻ずれ等が防止される。さて、本手段３においては、前記保持手段及びバックテンション付与手段が、前記電極箔の巻取に同期、又はほぼ同期して、移動手段によって巻芯方向へ直線状に案内されつつ移動させられる。つまり、電極箔を保持する保持手段等が巻芯の回転に追従して積極移動させられることから、必要以上に電極箔が引っ張られることがない。そのため、電極箔に対して必要以上にバックテンションがかかることが抑制され、巻締まり等が生じるのを防止できる。その結果、得られる素子の特性悪化を抑制することができる。また、バックテンション付与手段も積極移動させられることから、バックテンションが大きく変動してしまうことが起こりにくい。従って、安定した巻取を行うことが可能となる。
【００１４】
手段４．前記保持手段は、前記移動手段によって移動される移動体に対し前記バックテンション付与手段を介して相対移動可能に支持されていることを特徴とする手段１乃至３のいずれかに記載の巻取装置。
【００１５】
手段４によれば、電極箔の巻き取られ速度に変動が生じたとしても、保持手段が、移動手段によって移動される移動体に対しバックテンション付与手段を介して相対移動しうるため、バックテンションの変動が該相対移動により吸収される。従って、より一層安定した巻取を行うことが可能となる。
【００１６】
手段５．前記バックテンション付与手段は、前記移動体と、前記保持手段との間を連結する伸縮手段によって構成されていることを特徴とする手段４に記載の巻取装置。
【００１７】
手段５によれば、電極箔の巻き取られ速度に変動が生じたとしても、保持手段が、移動手段によって移動される移動体に対し伸縮手段を介して相対移動しうる。このため、バックテンションの変動が伸縮手段の伸縮に伴う保持手段の相対移動によって吸収される。従って、より一層安定した巻取を行うことが可能となる。
【００１８】
手段６．前記バックテンション付与手段は、前記移動体と前記保持手段との間に設けられた磁気バネ手段によって構成され、該磁気バネ手段が、前記移動体の移動方向に沿って延びるよう固定された軸部材と、前記軸部材よりも大径で、かつ、該軸部材に外挿されることで軸部材に対し相対移動可能に設けられ、少なくとも一部が前記保持手段に連結された筒体とを備え、前記軸部材にはその外周に第１永久磁石が設けられ、前記筒体にはその内周に前記第１永久磁石に対向して第２永久磁石が設けられ、前記第１永久磁石の外周面と前記第２永久磁石の内周面との互いに対向する面が互いに異なる磁極で着磁されたものであることを特徴とする手段４に記載の巻取装置。
【００１９】
手段６によれば、電極箔の巻き取られ速度に変動が生じたとしても、保持手段が、移動手段によって移動される移動体に対し磁気バネ手段を介して相対移動しうる。当該磁気バネ手段は、軸部材と筒体とを備え、軸部材外周の第１永久磁石の外周面と筒体の第２永久磁石の内周面との互いに対向する面が互いに異なる磁極で着磁されて構成されているため、保持手段の連結された筒体に対して相対移動方向に荷重がかかると、その荷重方向に引き戻そうとする軸方向の吸引力、すなわち、バネ力が作用する。このバネ力は比較的広いストローク範囲でほぼ一定となる。従って、保持手段が、移動体に対し相対移動しても、一定のバネ力が確保されるため、バックテンションを常にほぼ一定に保持することができる。その結果、より一層安定した巻取を行うことが可能となる。
【００２０】
手段７．前記第１永久磁石及び第２永久磁石は、それぞれ非磁性体を挟んで軸方向に複数に分割されて設けられたものであることを特徴とする手段６に記載の巻取装置。
【００２１】
ここで、所定の長さを有する永久磁石は、その端部に磁気の強い部分ができ、その端部間に磁力線が密に発生して永久磁石同士を引きつけようとするバネ力を作用させる傾向にある。この点、手段７によれば、第１永久磁石及び第２永久磁石が、それぞれ非磁性体を挟んで軸方向に複数に分割されて設けられているため、軸方向に上記のような磁力線が密に発生する部分を複数設けることが可能となる。特に分割数を調整することで、バネ力ひいてはバックテンションの調整をも図ることが可能となる。
【００２２】
手段８．前記第１永久磁石及び第２永久磁石は、それぞれ円周方向に複数に分割され、Ｎ極とＳ極とが交互に着磁されたものであることを特徴とする手段６又は７に記載の巻取装置。
【００２３】
手段８によれば、円周方向に上述したような引きつける吸引力を複数箇所で作用させることが可能となるため、軸部材に対する筒体の相対回転を防止することができる。
【００２４】
手段９．前記巻芯は断面非円形状をなしており、さらに、前記電極箔の巻き取られる速度に応じて前記移動手段の移動速度を制御可能な移動速度制御手段を設けたことを特徴とする手段１乃至８のいずれかに記載の巻取装置。
【００２５】
巻芯が断面非円形状をなしていると、巻芯の回転に伴い、巻き取られる電極箔に速度斑が生じる可能性がある。これに対し手段９によれば、前記電極箔の巻き取られる速度に応じて移動手段の移動速度が移動速度制御手段により制御される。このため、たとえ電極箔の巻き取られる速度に斑が生じたとしても、バックテンションの変動を起こりにくくすることが可能となる。その結果、より安定した巻取を行うことができる。
【００２６】
手段１０．短冊状の電極箔の基端側を保持手段にて保持しつつ、先端側から巻取ることによって巻回素子を製造する方法であって、少なくとも前記巻回中において前記保持手段に対しバックテンションを付与しつつ、前記電極箔の巻取に同期して又はほぼ同期して前記保持手段を積極移動させるようにしたことを特徴とする巻回素子の製造方法。
【００２７】
手段１０によれば、短冊状の電極箔の基端側が保持手段にて保持されつつ、先端側から巻取られることによって巻回素子が製造される。そして、少なくとも前記巻回中において、保持手段に対しバックテンションが付与されつつ、電極箔の巻取に同期して又はほぼ同期して保持手段が積極移動される。このため、必要以上に電極箔が引っ張られることがない。従って、電極箔に対して必要以上にバックテンションがかかることが抑制され、巻締まり等が生じるのを防止できる。その結果、得られる巻回素子の特性悪化を抑制することができる。また、バックテンションが大きく変動してしまうことが起こりにくい。従って、安定した巻取を行うことが可能となる。
【００２８】
手段１１．スリットを有する巻芯の回転によって短冊状のプラス電極箔及びマイナス電極箔を帯状のセパレータを介して互いに絶縁状態で巻取ることによって巻回素子を製造する製造方法であって、少なくとも前記各電極箔の巻取中において前記各電極箔の基端側を保持手段にて保持するとともに、巻き取られる電極箔に対し巻き取られる方向とは反対方向へほぼ一定の張力を付与するべく前記保持手段に対しバックテンションを付与しつつ、前記前記各電極箔の巻取に同期して又はほぼ同期して前記保持手段を積極移動させるようにしたことを特徴とする巻回素子の製造方法。
【００２９】
手段１１によれば、スリットを有する巻芯の回転によって短冊状のプラス電極箔及びマイナス電極箔が帯状のセパレータを介して互いに絶縁状態で巻取られることによって巻回素子が製造される。少なくとも前記各電極箔の巻取中において各電極箔の基端側が保持手段にて保持されるとともに、前記保持手段に対しバックテンションが付与されることで巻き取られる電極箔に対し巻き取られる方向とは反対方向へほぼ一定の張力が付与される。そして、保持手段は前記各電極箔の巻取に同期して又はほぼ同期して積極移動される。このため、必要以上に電極箔が引っ張られることがない。従って、電極箔に対して必要以上にバックテンションがかかることが抑制され、巻締まり等が生じるのを防止できる。その結果、得られる巻回素子の特性悪化を抑制することができる。また、バックテンションが大きく変動してしまうことが起こりにくい。従って、安定した巻取を行うことが可能となる。
【００３０】
手段１２．スリットを有する巻芯を備え、該巻芯の回転によって短冊状のプラス電極箔及びマイナス電極箔が帯状のセパレータを介して互いに絶縁状態で巻き取られるよう構成された巻取装置であって、前記各電極箔の基端側を保持する保持手段と、少なくとも前記各電極箔の巻取中において移動中の前記保持手段に対しバックテンションを付与することで巻き取られる電極箔に対し巻き取られる方向とは反対方向へ張力を付与可能なバックテンション付与手段と
を備え、
前記バックテンション付与手段は、磁気バネ手段によって構成され、該磁気バネ手段が、前記保持手段の移動方向に沿って延びるよう固定された軸部材と、前記軸部材よりも大径で、かつ、該軸部材に外挿されることで軸部材に対し相対移動可能に設けられ、少なくとも一部が前記保持手段に連結された筒体とを備え、前記軸部材にはその外周に第１永久磁石が設けられ、前記筒体にはその内周に前記第１永久磁石に対向して第２永久磁石が設けられ、前記第１永久磁石の外周面と前記第２永久磁石の内周面との互いに対向する面が互いに異なる磁極で着磁されたものであることを特徴とする巻取装置。
【００３１】
手段１２によれば、さらに、積極移動及びその制御を行わなくて済み、装置の簡略化を図ることが可能となる。なお、前記軸部材は、各電極箔の半分以上の長さを有しているのが望ましく、４分の３以上の長さを有しているのがより望ましい。さらには各電極箔とほぼ同等の長さを有しているのが一層望ましい。
【００３２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、第１の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３３】
まず、本実施の形態の巻取装置によって得られるリチウムイオン電池素子の構成について説明する。図２に示すように、巻回素子を構成する電池素子１は、複数枚の帯状体が略長円形状に巻回された巻回体を主として備え、その最外周にテープ２が貼付けられることによって構成されている。帯状体は、２枚のセパレータ３，４と、プラス電極箔５及びマイナス電極箔６とによって構成されている。セパレータ３，４は、異種の電極箔５，６が互いに接触して短絡を起こしてしまうのを防止するべく絶縁体よりなる。
【００３４】
プラス電極箔５は、例えば銅箔７と、該銅箔７表面に塗布された活物質たる活性炭８とから構成されている。マイナス電極箔６は、例えばアルミニウム箔９と、該アルミニウム箔９に塗布形成された活物質たる活性炭１０とから構成されている。但し、電極箔５，６の巻き中心部分には、活性炭８，１０が塗布形成されていない部分があり、該部分に、長板状のリード１１，１２が取り付けられている。
【００３５】
次に、図１，３に従って上記電池素子１を製造するための巻取装置２０について説明する。前記巻取装置２０は、図３に示すように、サーボモータ２１の回転に基づいて回転可能に軸支された巻芯２２を備えている。サーボモータ２１の回転軸２３及び巻芯２２には、タイミングベルト２４が掛けられており、これにより、サーボモータ２１の回転軸２３の回転駆動力が巻芯２２に伝達されるようになっている。
【００３６】
巻芯２２は、タイミングベルト２４が掛けられている軸部２５と、軸部２５の先端に設けられた本体部２６とを備えている。本体部２６は、例えば軸部２５の延長線上で２つに分かれた板状体が若干の隙間（スリット）２２ａを有する形状をなしている。また、巻芯２２は、その軸線方向に出没可能となっており、非巻取時には没入状態を、巻取時には突出状態をそれぞれとるようになっている。
【００３７】
図１に示すように、プラス電極箔５は、プラス電極箔原反繰出部２７においてロール状に巻回されている。前記プラス電極箔５の搬送経路途中には、前記リード１１を溶接によって所定のタイミングで取付けるためのリード取付手段２８と、プラス電極箔５を短冊状に切断する切断手段２９と、短冊状のプラス電極箔５の前後端を挟持して所定位置（巻芯２２に対応する位置）に搬送する搬送手段（図示略）と、さらに、前記搬送手段より受け渡された短冊状のプラス電極箔５を挟持してその先端を前記巻芯２２の方へ案内するための案内手段３０とが設けられている。また、前記案内手段３０の下方には、該案内手段３０を経路に沿って移動させる移動手段を構成するボールネジ７０が、直線状且つ図示しないモータにより回転可能に設けられている。
【００３８】
一方、図面の煩雑化を回避するためここでは大部分につき図示を省略しているが、マイナス電極箔６に関しても、前記プラス電極箔５と同様の手段が設けられている。すなわち、マイナス電極箔６もロール状に巻回されており、その搬送経路途中には、リード取付手段、切断手段、搬送手段及び案内手段とが設けられている。但し、案内手段には、短冊状のマイナス電極箔６の端縁に前記テープ２を貼リ付けるための貼付け機構が設けられている。
【００３９】
かかる構成の下、ロール状のプラス電極箔原反繰出部２７から、帯状のプラス電極箔５がリード取付手段２８へと送り出され、該リード取付手段２８にて、前記プラス電極箔５にリード１１が取り付けられる。さらに、プラス電極箔５は、切断手段２９に送られここで短冊状に切断される。より詳しくは、切断手段２９はプラス電極箔５の先端部分を引っ張り込む機構を備えており、該機構によってプラス電極箔５が所定長だけ引っ張り込まれた後、切断手段２９のカッタによって短冊状に切断される。そして、短冊状のプラス電極箔５は、搬送手段によって所定位置に搬送され案内手段３０へと引き渡される。
【００４０】
同様に、マイナス電極箔６についても、マイナス電極箔繰出部から、リード取付手段にて、所定タイミングでリード１２が取り付けられ、保護テープ貼付機構によって保護テープ１３が貼着けされる。さらに、マイナス電極箔６は、切断手段に送られ短冊状に切断され、搬送手段によって所定位置に搬送され、その後案内手段へと引き渡される。案内手段では、貼付け機構によってマイナス電極箔６の端縁にはテープ２が貼り付けられる。これにより、巻回終了時に外周側にテープ２が貼付けられるようになっている。
【００４１】
セパレータ３，４は、セパレータ原反繰出部３１，３２においてロール状に巻回されている。両セパレータ３，４は、その先端側から巻芯２２に供給されるようになっており、セパレータ３，４の先端側の部分を把持して引っ張り込むためのセパレータチャック（図示略）等が設けられている。
【００４２】
また、巻取装置２０には、前記巻芯２２の近傍において、前記セパレータ３，４及び電極箔５，６を巻芯２２に対し押さえつけるための押さえローラや、セパレータ３，４を切断するためのセパレータカッタ（いずれも図示略）等が設けられている。さらに、前記巻取装置２０には、巻取によって得られた電池素子１を載置台３５まで移送して載置するための移送手段（図示略）が設けられている。
【００４３】
なお、本実施の形態では、上述したサーボモータ２１や、ボールネジ７０を回転させるためのモータ等の各種手段の動作は、図示しない制御装置によって司られるようになっている。すなわち、以下に説明するような巻取等に際しては、基本的には制御装置からの指令に基づいてサーボモータ２１や、ボールネジ７０を回転させるためのモータをはじめとする各手段が駆動制御される。なお、本実施の形態においては、前記制御装置により、移動速度制御手段が構成されている。
【００４４】
ここで、上記案内手段３０の具体的構成について説明する。なお、基本的にはプラス電極箔５の案内手段３０と、マイナス電極箔６の案内手段とは同じような構成を有しているため、ここでは、便宜上プラス電極箔５の案内手段３０の構成について詳述する。
【００４５】
案内手段３０は、例えば図４に示すように、雄ねじ部を有するボールネジ７０に対し設けられる送り部材４０と、該送り部材４０の上部に固定された移動体としてのブロック部材５０と、該ブロック部材５０に対し相対移動可能に設けられ前記プラス電極箔５を挟持するための保持手段としてのチャック部材６０とが備えられている。
【００４６】
前記送り部材４０には、雌ねじ部を有するねじ孔が形成されており、ボールネジ７０に螺設されている。また、前記ブロック部材５０は筺型形状を有している。ブロック部材５０の内部には固定軸５１が前記巻芯２２方向へ向かって（ボールネジ７０と平行に）直線状に固定されている。この固定軸５１には、支持部材５２が外挿されている。支持部材５２は、固定軸５１に対し相対移動可能となっており、その外周（図では下部）には複数のドグ５３ａ，５３ｂ，５３ｃが備えられている。各ドグ５３ａ〜５３ｃに対向するようにしてブロック部材５０の内側面には図示しないセンサが設けられており、該センサにより、ドグ５３ａ〜５３ｃの位置、ひいては支持部材５２の固定軸５１に対する相対移動位置が検出されるようになっている。
【００４７】
また、当該支持部材５２の上部には、ブラケット５５が連結されており、該ブラケット５５に対し、前記チャック部材６０が取付けられている。つまり、チャック部材６０は、ブロック部材５０に対し相対移動可能となっており、その相対移動位置が前記センサにより検出可能となっている。チャック部材６０は、一対のチャック片６０ａ，６０ｂ及びチャックバネ６１等を備えており、プラス電極箔５の基端側を挟持するべく、開閉可能に支持されている。
【００４８】
なお、ブロック部材５０（支持部材５２或いはブラケット５５でもよい）は、図示しないガイド手段によってボールネジ７０に対し傾動不能に支持されている。かかる構成下、前記ボールネジ７０がモータによって回転させられることで、ブロック部材５０がボールネジ７０に沿って巻芯２２に対し近接方向及び離間方向へ直線状に移動させられるようになっている。
【００４９】
さらに、本実施の形態では、バックテンション付与手段、伸縮手段を構成するコイルバネ５４が備えられている。コイルバネ５４の各端部は、チャック部材６０とブロック部材５０の後側の内面との間を連結するようにして設けられている。従って、前記支持部材５２（チャック部材６０）がブロック部材５０に対し相対移動するのに伴って、伸縮するように構成されている。つまり、チャック部材６０がブロック部材５０に対し前方（図の左方）に相対移動してコイルバネ５４が引っ張られると、コイルバネ５４が収縮しようとする反発力を持つこととなり、これにより、チャック部材６０ひいてはプラス電極箔５には、巻き取られ方向とは反対側への張力、ひいてはバックテンションが作用することとなる。
【００５０】
次に、上記のように構成されてなる巻取装置２０を用いた巻取方法（電池素子１の製造方法）の一例について説明する。
【００５１】
まず、前記セパレータチャックにて、２枚のセパレータ３，４の先端部分を所定位置まで引っ張り込む。続いて、それまで没入状態にあった巻芯２２を突出させる。すると、巻芯２２のスリットにセパレータ３，４が入り込み、前記巻芯２２の本体部２６からはみ出した格好となる。さらに、この状態で図示しない押さえローラによってセパレータ３，４を巻芯２２に対し押さえ付ける。また、この押さえ付けに合わせて、前記セパレータチャックによる把持を解除する。次いで、この状態から巻芯２２を１８０度回転させる。この時点で、セパレータ３，４が巻芯２２に巻き付けられることになるため、位置ずれのおそれがなくなる。従って、この時点で押さえローラによる押さえを解除する。
【００５２】
なお、このセパレータ３，４の巻取開始に先だって、案内手段３０でもって、プラス電極箔５を所定の待機位置まで案内しておく。すなわち、プラス電極箔５は、前記搬送手段によって案内手段３０へと渡され、マイナス電極箔６についても図示しない案内手段へと渡された状態にしておく。
【００５３】
次に、巻芯２２を回転させつつ、プラス電極箔５及びマイナス電極箔６を先端側から巻芯２２の方向へ案内する。本実施の形態では、まずプラス電極箔５を先に案内してから巻芯２２をさらに１８０度回転させた後、マイナス電極箔６を案内する。これにより、両電極箔５，６がセパレータ３，４で挟まれるように巻き付けられる。その後、巻芯２２を高速で回転させることで、セパレータ３，４及び電極箔５，６を巻き付けていく。そして、所定回転数だけ巻き取った後、仕上げ段階として、セパレータカッタでセパレータ３，４を切断する。さらにその後、プラス電極箔５に貼り付けられているテープ２で帯状体が固定される（固定に際しては再度前記押さえローラにて押さえ付けられ、また、巻取完了に際しては前記チャック部材６０による挟持も解除される）。その後、巻芯２２が没入状態とさせられることで電池素子１が巻芯２２から取り外され、前記移送手段にて載置台３５上に移送され載置される。これにより、図２に示すような断面構造を備えた電池素子１が得られることとなる。
【００５４】
さて、前記プラス電極箔５及びマイナス電極箔６については、各基端部がチャック部材６０に挟持された状態のまま巻取られてゆく。この巻取に際し、コイルバネ５４によってチャック部材６０にバックテンションが付与されることで、巻き取られる両電極箔５，６に対し巻き取られる方向とは反対方向へ張力が付与され、これにより巻ずれ等が防止される。
【００５５】
また、モータ（ひいてはボールネジ７０の回転速度）が制御装置によって制御されることで、チャック部材６０と、コイルバネ５４を搭載したブロック部材５０とが、両電極箔５，６の巻取にほぼ同期して、巻芯２２の方向へ直線状に案内されつつ移動させられる。つまり、電極箔５，６を保持するチャック部材６０等が巻芯２２の回転に追従して積極移動させられることから、必要以上に電極箔５，６が引っ張られることがない。そのため、両電極箔５，６に対して必要以上にバックテンションがかかることが抑制され、巻締まり等が生じるのを防止できる。その結果、得られる電池素子１の特性悪化を抑制することができる。
【００５６】
さらに、コイルバネ５４も積極移動させられることから、バックテンションが大きく変動してしまうことが起こりにくい。従って、安定した巻取を行うことが可能となる。
【００５７】
ここで、本実施の形態で採用される巻芯２２は板形状をなしているため、巻芯２２が回転して電極箔５，６が巻取られる際の巻取速度が一定とはならず、電極箔５，６の移動速度に斑が生じることとなる。つまり、図５に示すように、電極箔５が巻き取られる速度（移動速度）は、一定とはならず、速すぎる状態（進みすぎる状態）と、遅すぎる状態（遅れる状態）とが交互に繰り返されることとなる。
【００５８】
ここで、前記速すぎる状態の場合は、支持部材５２はブロック部材５０に対し後方へ相対移動することから、コイルバネ５４は収縮されることとなる。この場合、本実施の形態では前記センサドグ５３ａ〜５３ｃに対向して設けられるセンサによって、予め設定されたドグとは異なるドグの通過が検知されると、電極箔５，６の移動速度が速すぎる旨が判断され、制御装置のフィードバック制御によってモータ、ひいてはボールネジ７０の回転速度が低下させられる。
【００５９】
逆に、遅すぎる状態の場合は、電極箔５，６が巻芯２２に引っ張られることとなり、これによって、支持部材５２も前方へと引っ張られ、コイルバネ５４が伸ばされることとなる。そして、前記センサによって支持部材５２が前方へ相対移動したことが検知されると移動速度が遅すぎる旨が判断され制御装置のフィードバック制御によって、モータ、ひいてはボールネジ７０の回転速度が増大させられ速められる。
【００６０】
従って、電極箔５，６の巻取に際し、バックテンションが大きく変動してしまうことが起こりにくい。その結果、安定した巻取を行うことができ、ひいては、得られる製品の性能も安定したものとなる。
【００６１】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。但し、上述した第２の実施の形態と重複する点においてはその説明を省略することとし、以下には相違点を中心として説明することとする。
【００６２】
本実施の形態においては、第１の実施の形態の巻取装置２０において、案内手段３０のバックテンション付与手段として磁気バネ手段を用いた点に特徴を有している。当該特徴部分についてより詳しく説明すると、磁気バネ手段としての磁気バネ装置８０は、例えば円柱状の軸部材としての固定軸８１（第１の実施の形態の固定軸５１に相当）を備えており、その外周に円筒状の筒体としての可動軸８２が同軸線上に挿通されている。固定軸８１は、前記ブロック部材５０に固定されており、可動軸８２には、前記ブラケット５５（チャック部材６０）が連結されている。
【００６３】
そして、図６（ａ）に示すように、前記固定軸８１の外周面には第１永久磁石としてのマグネット８３が設けられており、可動軸８２の内周面には、第２永久磁石としてのマグネット８４が前記マグネット８３に対し所定の間隔を隔てて対向するように設けられている。これらマグネット８３，８４は、軸方向の長さが互いに等しくなるよう構成されている。
【００６４】
また、図６（ｂ）に示すように、本実施の形態におけるマグネット８３，８４は、円周方向に４分割され軸方向に沿ってＮ極とＳ極とが各々９０度の幅で帯状に形成されたＮ極帯８３Ｎ，８４ＮとＳ極帯８３Ｓ，８４Ｓとから構成されている。かかる構成により、マグネット８３，８４は、互いに異なる磁極同士が交互に対向するようになっている。しかも、このように磁極を円周方向に分割していることから、これらマグネット８３、８４が相対回転しないようになっている。
【００６５】
このように構成される磁気バネ装置８０においては、固定軸８１に対し可動軸８２が相対移動することで各マグネット８３，８４の位置がずれると、両者間には、固定状態にあるマグネット８３に対して移動したマグネット８４を引き戻そうとする吸引力が働く。この吸引力は、可動軸８２の変位に反発するように作用するため、上記した電極箔５，６が引っ張られるときのバックテンションとして作用する。すなわち、磁気バネ装置８０のマグネット８３，８４は、上記第１の実施の形態のコイルバネ５４と同様にいわゆるバネ力を発揮する。
【００６６】
但し、本実施の形態の磁気バネ装置８０においては、マグネット８４を元の位置に戻そうとする軸方向に作用する吸引力（推力）が、所定のストローク間でほぼ同じ値を示すようになる。すなわち、マグネット８３，８４が揃ったストロークほぼゼロの状態から徐々に軸方向に加重を加え、マグネット８３，８４間の変位を大きくしていくと、可動軸８２には逆に引き戻そうとする推力が作用する。これらマグネット８３，８４による推力は、広いストローク範囲でほぼ一定となる。このように、本実施の形態における磁気バネ装置８０は、こうしたマグネット８３，８４の磁力による吸引力をバネ力として利用し、ストロークに拘わらず一定の推力を得ることを可能としている。
【００６７】
従って、モータ（ボールネジ７０）の回転速度に関し、第１の実施の形態のような細かなフィードバック制御を行わなくても支障が生じない。すなわち、モータの回転速度をほぼ一定とした場合、巻芯２２が回転して電極箔５，６が巻取られる際の巻取速度が一定とはならず、電極箔５，６の移動速度に斑が生じることから、チャック部材６０は、ブロック部材５０に対し、相対移動（往復動）を繰り返す。しかしながら、第２の実施の形態では、チャック部材６０のストローク（相対移動量）に拘わらず、一定の推力が得られるため、電極箔５，６に対し付与されるバックテンションを常にほぼ一定に維持することができる。その結果、第１の実施の形態の作用効果に加えて、細やかな制御を必要としないという点で大いなるメリットがある。
【００６８】
なお、実施の形態の記載内容に限定されることなく、例えば次のように実施してもよい。
【００６９】
（ａ）巻芯２２の断面形状は、上記実施の形態のものに限定されるものではなく、例えば断面略平行四辺形状、断面略正方形状（正多角形状）、断面略菱形状、断面略長円形状、断面略楕円形状、断面略長円形状等をなしていてもよい。また、相対する２枚の板状体によって巻芯を構成してもよい。
【００７０】
（ｂ）上記実施の形態では、リチウムイオン電池の電池素子の製造に具体化しているが、他の二次電池、電気二重層コンデンサやアルミ電解コンデンサ等のコンデンサ類を製造する際に用いられる巻取装置や巻回素子の製造方法に具現化することも可能である。
【００７１】
（ｃ）電極箔やセパレータの種類や素材や枚数は、上記実施の形態のものに限定されるものではない。
【００７２】
（ｄ）上記実施の形態ではボールネジ７０を回転させることでチャック部材６０等を移動させるように構成しているが、ベルト等の移動手段を用いて移動させてもよい。
【００７３】
（ｅ）上記第１及び第２の実施の形態を組み合わせた構成、すなわち、ブロック部材５０の移動についてフィードバック制御を行うとともに、バックテンション付与手段として磁気バネ装置８０を用いることとしてもよい。
【００７４】
（ｆ）マグネット８３，８４の分割数を更に増大させてもよい。
【００７５】
（ｇ）上記第２の実施の形態では特に言及していないが、マグネット８３，８４を、それぞれ非磁性体を挟んで軸方向に複数に分割して設けてもよい。ここで、所定の長さを有する永久磁石は、その端部に磁気の強い部分ができ、その端部間に磁力線が密に発生して永久磁石同士を引きつけようとするバネ力を作用させる傾向にある。この点、上記構成を採用することで、軸方向に上記のような磁力線が密に発生する部分を複数設けることが可能となる。特に分割数を調整することで、バネ力ひいてはバックテンションの調整をも図ることが可能となる。
【００７６】
（ｈ）磁気バネ装置８０を非常に長いものとして、移動手段を省略することとしてもよい。かかる場合、積極移動及びその制御を行わなくて済み、装置の簡略化を図ることが可能となる。
【００７７】
（ｉ）第１の実施の形態におけるコイルバネ５４の代わりに他の伸縮手段（例えば他のバネや、ゴムやスポンジ等）を用いてもよい。
【００７８】
（ｊ）第１の実施の形態では、モータをフィードバック制御する構成となっていたが、予め設定されたプログラムデータに基づいてフィードフォワード制御する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態における巻取装置の概要を説明するための斜視図である。
【図２】電池素子の構造を模式的に示す断面図である。
【図３】（ａ）は巻取装置の巻芯部分を中心に示す部分斜視部であり、（ｂ）は（ａ）のα部分を示す拡大側面図である。
【図４】第１の実施の形態における案内手段の構造を模式的に示す断面図である。
【図５】時間の経過と電極箔の移動速度との関係を模式的に示すグラフである。
【図６】（ａ），（ｂ）は第２の実施の形態における磁気バネ装置の構造を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１…巻回素子としての電池素子、３，４…セパレータ、５…プラス電極箔、２０…巻取装置、２２…巻芯、３０…案内手段、４０…送り部材、５０…移動体を構成するブロック部材、５２…支持部材、５３ａ〜５３ｃ…ドグ、５４ａ〜５４ｂ…バックテンション付与手段を構成するコイルバネ、６０…保持手段を構成するチャック部材、７０…移動手段を構成するボールネジ、８０…バックテンション付与手段を構成する磁気バネ装置、８１…軸部材としての固定軸、８２…筒体としての可動軸、８３…第１永久磁石としてのマグネット、８４…第２永久磁石としてのマグネット。
【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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