涂布装置及涂布方法与流程

本发明涉及一种涂布装置及涂布方法，其将长条状的第二基材的前端部与长条状的第一基材的后端部连接来连续地搬送第一基材与第二基材，并且从喷嘴向第一基材与第二基材供给涂布液来形成涂布膜。

背景技术：

作为涂布装置，已知一种将在作为集电体发挥功能的金属等的导电片或表面上形成有金属薄膜的树脂片等长条状的基材通过辊对辊方式沿着规定的搬送路径搬送并在基材上形成涂布膜的装置。在该涂布装置中，为了连续地形成涂布膜，例如，如特开2014-46303号公报中所记载，准备两个将基材卷绕成辊状的原料，当一个原料中的基材的余量变少时，将基材的供应源切换为另一个原料。为了执行该切换动作，设置有具有切换基材的功能的开卷部。在开卷部中设置有卷绕基材的备用原料。然后，当基材的余量由于卷绕在一个原料上的基材从该一个原料中被放出而减少时，通过双面胶带等将从一个原料放出的基材与卷绕在备用原料上的基材连接。由此，通过将从基材供给部供给的基材从卷绕在一个原料上的基材切换为卷绕在备用原料上的基材，能够连续地供给基材。

技术实现要素：

如上所述，在通过双面胶带等连接两个基材的情况下，如后面详细描述的图3c所示，使从备用原料放出的基材的前端部与从一个原料放出的基材的后端部重叠。因此，根据涂布质量的观点，有时期望停止向重叠区域供给作为涂布膜材料的涂布液。此外，重叠区域是基材的接缝部分，厚于基材。因此，为了避免与向基材喷出涂布液的喷嘴之间的干扰，有时优选根据需要使喷嘴从喷出位置退避。

为了满足这些要求，检测重叠区域是重点。然而，在现有技术中，没有提供一种用于高精度地检测重叠区域的具体技术，而必须依赖操作者的视觉观察。换言之，通过操作者的眼睛确认接缝(重叠区域)，手动地将喷嘴从喷出位置退避，在确认了接缝通过了喷出位置后，使喷嘴再次接近喷出位置来恢复涂布。结果，不能在24小时连续自动生产的工厂中使用上述涂布装置。此外，由于基材的连续搬送是持续进行的，因此操作者的手动动作会引起相应的涂布损失，这成为导致生产效率降低的因素之一。

本发明是鉴于上述问题而提出的，目的在于提供一种能够高精度地确定重叠区域的涂布装置的技术，在该涂布装置中，使从辊状的原料中放出的长条状的第二基材的前端部与长条状的第一基材的后端部部分重叠，并且以在重叠而成的重叠区域内将第一基材与第二基材连接的状态下在搬送方向上搬送第一基材与第二基材，并且从喷嘴向第一基材与第二基材供给涂布液来形成涂布膜。

在本发明的一个实施方式是一只涂布装置，使从辊状的原料中放出的长条状的第二基材的前端部与长条状的第一基材的后端部部分重叠，并且以在重叠而成的重叠区域内将第一基材与第二基材连接的状态下在搬送方向上搬送第一基材与第二基材，并且从喷嘴向第一基材与第二基材供给涂布液来形成涂布膜，其特征在于，该涂布装置具有：识别施加部，对第一基材的后端部与第二基材的前端部中的至少一个施加识别构件；检测部，检测由识别施加部对第一基材或第二基材施加的识别构件，输出检测信息；以及重叠区域确定部，基于检测信息确定重叠区域。

此外，本发明的另一实施方式是一种涂布方法，其特征在于，包括：使从辊状的原料中放出的长条状的第二基材的前端部与长条状的第一基材的后端部部分重叠，并且以在重叠而成的重叠区域内将第一基材与第二基材连接的状态下在搬送方向上搬送第一基材与第二基材的工序；对第一基材的后端部与第二基材的前端部中的至少一个施加识别构件的工序；以及检测识别构件来确定重叠区域的工序。

在连接第一基材与第二基材的重叠区域，第一基材的后端部与第二基材的前端部重叠。因此，在本发明中，通过对第一基材的后端部与第二基材的前端部中的至少一个施加识别构件并检测该识别构件来确定重叠区域。

如上所述，由于检测对第一基材的后端部与第二基材的前端部中的至少一个施加的识别构件，因此能够高精度地确定重叠区域。

附图说明

图1是示出本发明的涂布装置的一个实施方式的图。

图2是示出图1所示的涂布装置的电气结构的框图。

图3a是示意性地示出原料的切换动作的第一步骤的图。

图3b是示意性地示出原料的切换动作的第二步骤的图。

图3c是示意性地示出原料的切换动作的第三步骤的图。

图3d是示意性地示出原料的切换动作的第四步骤的图。

其中，附图标记说明如下：

5检测用胶带施加部(识别施加部)

6检测传感器(检测部)

12喷嘴

21运算处理部(重叠区域确定部、供给控制部、喷嘴位置控制部)

51检测用胶带(识别构件)

100涂布装置

311a、311b原料

ds搬送方向

rs重叠区域

sa(第一)基材

sar(第一基材的)后端部

sb(第二)基材

sbf(第二基材的)前端部

具体实施方式

图1是示出本发明的涂布装置的一个实施方式的图。此外，图2是示出图1所示的涂布装置的电气结构的框图。该涂布装置100是对以辊对辊方式搬送的片状的基材s涂布膏状涂布液的装置，例如，可以用于制造锂离子二次电池等电池用电极。为了统一表示以下各图中的方向，如图1所示，设定xyz正交坐标系。此处，xy平面是水平面，x轴是在基材s的宽度方向上延伸的轴，而y轴是与x轴正交并在基材s的搬送方向上延伸的轴。z轴表示铅垂轴，(-z)方向表示铅垂向下的方向。

该涂布装置100具有对基材s供给并涂敷涂布液的涂敷部1。该涂敷部1具有：槽11，用于在内部贮存待涂敷的涂布液；以及一个喷嘴12，用于喷出从该槽11供给的涂布液。喷嘴12在x方向上延伸设置，能够从在x方向上延伸的喷出口(省略图示)喷出涂布液。该喷嘴12经由送液系统13连接到槽11。如图1所示，送液系统13具有：配管131，用于连接槽11与喷嘴12之间；以及泵132，安装在该配管131的中途以使涂布液在配管131中流通。期望泵132能够以稳定的流量送出高粘度的涂布液。作为这样的泵，例如可以使用螺杆泵，例如可以适当地使用作为一种单轴螺杆泵的莫诺泵。泵132的动作由控制单元2控制，能够在喷嘴12喷出与停止喷出涂布液之间进行切换。

基材s通过搬送单元3沿着规定的搬送路径被送入与喷嘴12的喷出口相向的位置。搬送单元3具有用于放出基材s的开卷部31。在开卷部31中，设置有两个将长条片状的基材s卷绕成辊状的原料311a、311b。然后，开卷部31从一个原料311a放出基材s，当原料311a中的基材s的余量变少时，从另一个原料311b放出基材s，并且将该基材s的前端部与从原料311a放出的基材s的后端部连接，从而能够连续地向涂敷部1搬送基材s。需要说明的是，在区别地说明来自原料311a、311b的基材s时，将来自原料311a的基材称为“基材sa”，将来自原料311b的基材称为“基材sb”。此外，将基材sa的后端部与基材sb的前端部连接并从开卷部31放出的基材称为“基材s”。此外，稍后将详细说明开卷部31的结构和动作。

搬送单元3具有支承辊33和卷绕辊34，来对于从开卷部31放出、并经由涂敷部1沿搬送方向ds搬送的基材s进行卷绕。即，来自开卷部31的基材s缠绕在支承辊33的表面，通过了支承辊33表面的基材s由卷绕辊34卷绕。需要说明的是，在本实施方式中，在支承辊33与卷绕辊34之间，基材s保持大致平坦的姿势被搬送，此时基材s的搬送方向ds是(+y)方向。

换言之，搬送单元3具有作为保持涂敷对象物即基材s的单元的功能以及作为搬送该基材s的单元的功能。如图2所示，搬送单元3还具有根据来自控制单元2的控制指令来驱动开卷部31的各部的开卷驱动机构35以及使卷绕辊34旋转驱动的卷绕驱动机构36。

以这种方式，喷嘴12配置成与由搬送单元3支持并搬送的基材s的主表面中的一个表面抵接在支承辊33的部分的另一个表面相向的方式。换言之，通过将基材s缠绕在与喷嘴12相向配置的支承辊33的表面，从而使基材s与喷嘴12相向。然后，根据来自控制单元2的指令，从喷嘴12喷出涂布液并涂敷到基材s的表面上。通过沿箭头ds方向搬送基材s，能够一边使喷嘴12相对于基材s进行扫描移动一边将涂布液涂敷到基材s上。通过使喷嘴12在与基材s表面的背面侧抵接于支承辊33的区域相向的状态下涂敷涂布液，从而能够一边稳定地维持被定位在规定的喷出位置的喷嘴12与基材表面之间的间隙一边进行涂敷。此外，在本实施方式中，喷嘴12构成为能够在上述喷出位置与从喷出位置向支承辊的相反侧离开的离开位置之间移动，并与喷嘴移动机构14(图2)连接。该喷嘴移动机构14根据来自控制单元2的移动指令进行动作，从而使喷嘴12选择性地定位在喷出位置与离开位置。

当从定位在喷出位置的喷嘴12的喷出口以一定量连续地喷出涂布液时，由涂布液构成的湿膜(省略图示)在基材s的表面上沿y方向延伸形成。此处，例如通过使用作为集电体发挥功能的金属等的导电片来作为基材s并使用包含活性物质材料的膏作为涂布液，能够制造在集电体层的表面上层叠活性物质材料层而成的电池用电极。这种涂布液通常具有较高的粘度，例如可以使用在剪切速度10s^-1下粘度为50pa·s至300pa·s左右的涂布液。此外，作为基材s、例如可以是在树脂片的表面上形成有金属薄膜的基材。

此外，在由搬送单元3搬送基材s的搬送方向上，在支承辊33的下游侧、卷绕辊34的上游侧设置有固化单元4。固化单元4通过对在搬送通过其内部的基材s上形成的湿膜例如供给干燥空气、热风、红外线等，来促进涂布液的溶媒成分挥发，使湿膜干燥固化以形成涂布膜。在涂布液是包含与特定的电磁波感应而固化的材料的情况下，可以构成为对涂布液照射该电磁波。沿着基材s的搬送路径的固化单元4的长度与涂布液的固化时间对应。

以这种方式，在涂布装置100中，一边在搬送方向ds上搬送基材s一边连续形成涂布膜，当一个原料311a中的基材sa的余量变少时，由开卷部31在基材sa的后端部连接来自另一个原料311b的基材sb来进行基材s的连续供给。

如图1所示，在该开卷部31中，开卷辊312a、辅助辊313a、开卷辊312b以及辅助辊313b以在宽度方向x上延伸的转动轴314a为中心以等角度间距(90°)放射状地配置，并能够围绕转动轴314a一体旋转，由此构成所谓的转台机构314。转台机构314的转动轴314a与开卷驱动机构35连接，通过由开卷驱动机构35使转台机构314沿图1的纸面中的逆时针方向转动，从而进行如稍后参照图3a～图3d详细所述的基材切换。

此外，在进行基材切换时，需要执行将基材sa从余量减少的原料311a中切断的切断动作、以及将从原料311a中切断的基材sa的后端部与从原料311b中放出的基材sb的前端部连接的连接动作。因此，在本实施方式中，设置有切断机构315和按压机构316。

切断机构315具有能够绕着在宽度方向x上延伸设置的转动轴315a自由转动的臂构件315b、以及安装于臂构件315b的前端部的切割构件315c。此外，切断机构315的转动轴315a与开卷驱动机构35连接，通过由开卷驱动机构35使臂构件315b沿图1的纸面中的顺时针方向转动，使切割构件315c从待机位置(图1中的实线位置)移动到切断位置(图3b的实线位置)来切断基材sa。

按压机构316具有能够绕着在宽度方向x上延伸设置的转动轴316a自由转动的臂构件316b、以及安装于臂构件316b的前端部的按压辊316c。此外，按压机构316的转动轴316a与开卷驱动机构35连接，通过由开卷驱动机构35使臂构件316b沿图1的纸面中的逆时针方向转动，使按压辊316c将基材sa的后端部按压于原料311b。在该按压时刻，预先由操作者粘贴在基材sb的前端部的表面上的双面胶带tp移动到按压位置。因此，在基材sa的后端部与基材sb的前端部重叠的重叠区域，基材sa的后端部与基材sb的前端部由双面胶带tp连接(参照图3c)。

此外，在开卷部31中设置有固定辊318a、根据施加在基材s上的张力沿虚线箭头方向自由摆动的张紧辊318b、以及固定辊318c，将从转台机构314放出的基材s稳定地引导到涂敷部1。

此外，为了检测重叠区域，开卷部31中设置有向基材sb的前端部施加检测用胶带(图3b～图3d中的附图标记51)的检测用胶带施加部5以及检测检测用胶带的检测传感器6。优选，检测用胶带施加部5向基材sb的前端部中除了重叠区域以外的区域、尤其是与重叠区域邻接的区域施加检测用胶带。此外，作为检测用胶带，优选使用与基材s的材质、颜色不同并且具有在基材s的搬送过程中不会脱落的程度的粘合性的胶带。例如，在将具有与基材s不同的颜色的胶带作为检测用胶带而施加给基材sb的前端部的情况下，优选，使用用于检测与基材s颜色不同的检测用胶带的颜色传感器作为检测传感器6。

从检测传感器6输出的检测信息被发送给控制单元2。如图2所示，控制单元2具有由cpu等构成的运算处理部21以及存储程序等的存储部22。运算处理部21根据预先存储在存储部22中的程序来控制装置的各部，进行对从原料311a放出的基材sa的涂布处理、从原料311a到原料311b的切换处理、以及对从原料311b放出的基材sb的涂布处理。尤其在切换处理中，运算处理部32分析上述检测信息来确定在基材sa、sb部分重叠的状态下连接的重叠区域，通过据此切换泵132的动作来控制涂布液的供给与停止供给并且控制喷嘴移动机构14，使得仅在重叠区域通过支承辊33的期间使喷嘴12从喷出位置移动到退避位置，与基材s离开。以这种方式，运算处理部21作为本发明的“重叠区域确定部”、“供给控制部”以及“喷嘴位置控制部”发挥功能，并执行从原料311a到原料311b的切换动作。需要说明的是，图2中的附图标记7表示操作显示单元，该操作显示单元根据需要向操作者通知下面说明的涂布处理(包括切换处理)的进行状况或发生异常等，并接收来自操作者的各种信息的输入。

图3a至图3d是示意性地示出原料的切换动作的图。如图1所示，在涂布装置100中，从定位在进行向涂敷部1放出基材s的规定的基材开卷位置上的原料311a中将基材s(sa)从开卷部31放出，将基材s在搬送方向ds上搬送，并且由涂敷部1进行涂布液的供给并且由固化单元4进行干燥固化，从而在基材s上形成涂布膜。对该基材sa继续进行涂布处理使得原料311a中的基材余量减少。因此，在本实施方式中，当基材余量达到恒定值时，运算处理部21仅在一定时间的期间内继续进行基材sa的涂布处理并同时进行原料的切换动作。

如图3a所示，在该原料的切换动作中，由开卷驱动机构35使转台机构314沿逆时针方向转动约160°，使得原料311a从基材开卷位置离开并使原料311b靠近基材开卷位置。与这样的原料311a、311b以转动轴314a为中心回转的动作联动地使开卷辊312a、312b沿顺时针方向旋转。由此，在开卷辊312b侧，原料311b沿顺时针方向旋转，其前端部sbf(参照图3c)向基材sa放出。另一方面，在开卷辊312a侧，从原料311a放出基材sa缠绕辅助辊313a。此外，按压辊316c与基材sa的放出联动地向位于基材开卷位置附近的原料311b移动，将基材sa向原料311b的前端部sbf按压，使基材sa、sb重叠来形成重叠区域rs(参照图3c)。在该原料311b的前端部sbf的表面上预先粘贴有双面胶带tp。因此，当从图3a所示的状态进行原料311a、311b的放出时，双面胶带tp被送入按压辊316c的正下方的位置，在重叠区域rs将基材sa、sb连接。因此，自此以后从原料311b放出的基材sb作为基材s向涂敷部1搬送。

当以这种方式由双面胶带tp连接基材sa、sb完成时，如图3b所示，切割构件315c从待机位置(虚线位置)移动到切断位置(实线位置)来切断基材sa。由此，从原料311a切断基材sa，基材sa的后端部sar与基材sb的前端部sbf重叠的区域、即重叠区域rs(参照图3c)的范围确定。另一方面，上述切断使得自此以后停止从原料311a向涂敷部1供给基材。此外，代替停止上述基材的供给，能够在重叠区域rs后基材sb单独作为基材s被搬送给涂敷部1。

此外，为了将用于确定重叠区域rs的识别构件安装到基材s上，在本实施方式中，包括在检测用胶带施加部5中的电机、气缸等与上述切断处理同步动作。由此，检测用胶带51被施加到基材sb的前端部sbf中的与重叠区域rs邻接的邻接区域(图3c中的附图标记rb)。该邻接区域是指在基材s的搬送方向ds上位于重叠区域rs的上游侧的区域，随着基材s的搬送，该邻接区域与重叠区域rs一起在搬送方向ds上搬送。

然后，如上所述，当基材sa的切断完成时，如图3c所示，切割构件315c回到待机位置(实线位置)。此外，当重叠区域rs通过按压位置时，按压辊316c也回到原来的待机位置(实线位置)。此外，由开卷驱动机构35使转台机构314沿逆时针方向进一步旋转约20°，使原料311b移动到基材开卷位置并定位。

在使转台机构314以这种方式旋转180°的期间，通过基材sa的后端部sar与基材sb的前端部sbf部分重叠，并且在重叠区域rs上由双面胶带tp连接基材并进行基材sa的切断处理，来进行原料切换。需要说明的是，在进行原料切换动作的期间，也通过涂敷部1对基材sa涂敷涂布液。此外，虽然此时在开卷部31中存在由上述原料切换动作导致的基材s的放出量的变动，但其会被张紧辊318b的移位吸收。由此，能够将基材s稳定地从开卷部31搬送给涂敷部1。

在原料切换动作后，向涂敷部1搬送重叠区域rs，但是粘贴有检测用胶带51的邻接区域rb也紧随其后被搬送给涂敷部1。然后，如图3d所示，在重叠区域rs到达与喷嘴12相向的位置之前、即接受涂布液供给的位置之前，检测用胶带51到达检测传感器6的检测范围。在该时刻，从检测传感器6向控制单元2发送用于表示检测到检测用胶带51的检测信息。在接收到该检测信息的控制单元2中，由运算处理部21确定用于表示重叠区域rs已到达涂敷部1前的情况。此外，根据重叠区域rs的确定，运算处理部21使泵132的动作停止来停止供给涂布液，并且使喷嘴12从喷出位置移动并位于退避位置。

这样的涂布液供给的停止以及喷嘴12的退避仅在重叠区域rs通过支承辊33的期间内持续。另一方面，在重叠区域rs通过后，由于仅基材sb作为基材s被搬送，因此在重叠区域rs的通过时刻运算处理部21使喷嘴12移动到喷出位置。然后，当喷出准备完成时，运算处理部21使泵132进行动作来向基材s(sb)供给涂布液，再次开始形成湿膜。

如上所述，在本实施方式中，通过从原料311a放出的基材sa的后端部sar与从原料311b放出的基材sb的前端部sbf重叠，向由双面胶带tp连接的重叠区域rs附近施加检测用胶带51，并且由检测传感器6检测该检测用胶带51，确定重叠区域rs。由于以这种方式使用具有与基材s不同的颜色的检测用胶带51来进行重叠区域rs的确定，因此能够高精度地确定重叠区域rs。

此外，基于检测用胶带51的检测，从喷嘴12供给或停止供给涂布液。因此，能够在基材sa上的紧邻重叠区域rs的区域上、即在基材sa的后端部sar中的与重叠区域rs邻接的邻接区域ra(参照图3c)上形成涂布膜。此外，能够从基材sb上的紧邻重叠区域rs的区域起、即从基材sb的前端部sbf中的与重叠区域rs邻接的邻接区域rb(参照图3c)起开始形成涂布膜。

此外，基于检测用胶带51的检测，仅在重叠区域rs通过支承辊33上的与喷嘴12的喷出口相向的位置的期间内将喷嘴12定位于离开位置。因此，能够切实地防止喷嘴12与重叠区域rs干扰。需要说明的是，在位于喷出位置的喷嘴12与支承辊33之间的间隙远大于重叠区域rs的厚度(＝基材sa的厚度+双面胶带tp的厚度+基材sb的厚度)的情况下，上述喷嘴12不需要移动。

以这种方式，在本实施方式中，基材sa、sb分别相当于本发明的“第一基材”和“第二基材”的一个例子。此外，检测传感器6相当于本发明的“检测部”的一个例子，在由该检测传感器6检测到检测用胶带51的时刻重叠区域rs到达涂敷部1前的信息相当于本发明的“与重叠区域相关的信息”的一个例子。此外，检测用胶带施加部5与检测用胶带51分别相当于本发明的“识别施加部”与“识别构件”的一个例子。此外，基材sb的前端部的表面相当于本发明的“与第一基材的后端部重叠的主表面”的一个例子。

需要说明的是，本发明不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的情况下，可以进行除上述之外的各种变更。例如，在所述实施方式中，使用检测用胶带51作为本发明的“识别构件”，但也可以使用墨水等印刷材料。例如，可以使用向基材s喷出墨水来印刷标记等的印刷头代替检测用胶带施加部5，在这种情况下，印刷头相当于本发明的“识别施加部”的一个例子。

此外，在所述实施方式中，双面胶带tp被送入按压辊316c的正下方的位置，在执行基材连接的时刻将检测用胶带51施加给基材sb，根据双面胶带tp的位置来施加检测用胶带51。此处，也可以不仅通过时刻的控制，而是配置成将由传感器检测到双面胶带tp的情况作为触发来向基材sb施加检测用胶带51。此外，基材sa、sb的连接不限于双面胶带tp。

此外，在上述实施方式中，向基材sb的前端部sbf中的邻接区域rb施加检测用胶带51，但检测用胶带51或印刷材料等识别构件的施加位置不限于此，也可以施加给基材sa的邻接区域ra或重叠区域rs。此外，向基材表面施加检测用胶带51，但也可以向基材背面施加检测用胶带51。总而言之，只要对基材sa的后端部sar及基材sb的前端部sbf中的至少一处施加上述识别构件即可。

此外，在上述实施方式中，检测用胶带施加部5及检测传感器6配置在开卷部31的内部，但二者的配置位置不限于此，例如也可以将检测用胶带施加部5等识别施加部配置在开卷部31，而将如检测传感器6的检测部配置在开卷部31与涂敷部1之间。

此外，在上述实施方式中，使用集电体的金属膜作为基材s、并使用活性物质材料作为涂布膜来生产电池用电极，但作为本发明的适用对象的基材与涂布膜(涂布液)的材料不限于此，可以是任意的。

本发明可以应用于将长条状的第一基材的后端部与长条状的第二基材的前端部连接来连续地搬送第一基材及第二基材并从喷嘴向第一基材及第二基材供给涂布液来形成涂布膜的所有涂布技术。