JP7786635B1 - 塗工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化を抑えつつ複数種類の塗液を均一に吐出させることが可能な塗工装置を提供する。
【解決手段】異なる第１塗液Ｌ１及び第２塗液Ｌ２を第１吐出部４４及び第２吐出部５４へ導く第１流路系Ｒ１及び第２流路系Ｒ２と、第１流路系Ｒ１及び第２流路系Ｒ２にそれぞれ設けられた第１マニホールド４２及び第２マニホールド５２と、を有する本体ブロック１１を備え、第２流路系Ｒ２は、容積調節が可能な第２マニホールド５２をそれぞれ有する複数の第２流路５３を有する。
【選択図】図８

Description

本発明は、塗工装置に関する。

二次電池や、コンデンサなどの電子部品を製造するにあたり、薄い帯状の被塗工材に塗液を塗工する工程がある。この種の塗工工程には、ダイヘッドを備えた塗工装置が用いられる。

また、リチウムイオン電池の電極を製造する場合、塗工装置によって集電体からなる基材に対して活物質層となる塗液とともに絶縁層となる塗液も同時に塗布する。このように製造した電極において、正極と負極の接触による短絡を回避するためには、それぞれの塗液を基材に対して均一に塗布することが求められる。

特許文献１、２には、塗工装置へ塗液を送り込む分岐した複数の配管のそれぞれに弁機構を設け、この弁機構によって各配管における塗液の流量を調整し、基材へ塗液を均一に塗布することが示されている。

また、特許文献３には、塗工装置のダイヘッドに形成された流路に流量調整弁を設け、この流量調整弁によって流路を流れる塗液の流量を調整し、ダイヘッドからの塗液の吐出量を調整することが示されている。

特開２００３－２０５２６２号公報 特開２０２２－４１５０１号公報 特開２０１７－１４８７３０号公報

しかしながら、特許文献１，２に記載の技術では、配管に弁機構を設けることで、配管の占有スペースが増加してレイアウトに制約が生じてしまい、装置が大型化してしまう。また、弁機構で配管径を調整することにより、塗液の流れが阻害されて滞留物が生じるおそれもある。しかも、弁機構を設けることがエア抜き性の悪化や流速上昇時における気泡発生の要因になるおそれもある。

また、特許文献３の技術では、ダイヘッドの流路に設けた流量調整弁が塗液の流れに影響し、ダイヘッドから吐出される塗液の流量が不安定となるおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、装置の大型化を抑えつつ複数種類の塗液を均一に吐出させることが可能な塗工装置を提供することを目的としている。

本発明の一態様に係る塗工装置は、異なる種類の塗液を吐出部へ導く複数の流路系と、流路系にそれぞれ設けられたマニホールドと、を有する本体ブロックを備え、流路系の少なくとも１つは、容積調節が可能なマニホールドをそれぞれ有する複数の流路を有する。

上記構造の塗工装置では、少なくとも１つの流路系が、容積調節が可能なマニホールドをそれぞれ有する複数の流路を有するので、マニホールドの容積を個別に調節することにより、この流路系の各流路における塗液の流れのバラツキを抑え、塗液を各吐出部から均一に吐出させることができる。これは、マニホールドの容積を変化させることで、各流路の圧力損失が変化し、流量を調整できるからである。
したがって、各流路に塗液を導入する配管に弁機構を設けたり、各流路に流量調整弁を設ける構造と比べ、大型化を招くことなく簡略な構造で塗液を均一に吐出させることができる。

容積調節が可能なマニホールドは、内壁面の一部を出没させて容積を調節する容積調節機構を有していてもよい。

容積調節機構は、流路に連通する穴部と、穴部の内部において穴部の奥行方向に進退可能な容積変更部材と、を有し、容積変更部材の端面がマニホールドの内壁面の一部とされていてもよい。

本体ブロックは、それぞれのマニホールドに連通し、塗液が供給される塗液導入部を有していてもよい。

本発明によれば、大型化を抑えつつ複数種類の塗液を均一に吐出させることが可能な塗工装置が提供される。

塗工装置の使用状態を示す斜視図である。 本体ブロックを第１ブロック側の下方から視た斜視図である。 本体ブロックを第２ブロック側の下方から視た斜視図である。 本体ブロックの分解斜視図である。 シムを配置した第１ブロックの内面を示す図である。 本体ブロックを頂部から視た図である。 第１流路において短辺方向の垂直断面で切断した本体ブロックの断面図である。 第２流路において短辺方向の垂直断面で切断した本体ブロックの断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、塗工装置１０の使用状態を示す斜視図である。図２は、本体ブロック１１を第１ブロック２１側の下方から視た斜視図である。図３は、本体ブロック１１を第２ブロック２２側の下方から視た斜視図である。図４は、本体ブロック１１の分解斜視図である。図５は、シム２３を配置した第１ブロック２１の内面を示す図である。図６は、本体ブロック１１を頂部１２から視た図である。図７は、第１流路４３において短辺方向Ｘの垂直断面で切断した本体ブロック１１の断面図である。図８は、第２流路５３において短辺方向Ｘの垂直断面で切断した本体ブロック１１の断面図である。なお、本実施の形態において上下は、図１に示す塗工装置１０の姿勢を基準とする。

図１に示すように、本実施形態に係る塗工装置１０は、一方向（長手方向Ｙ）に長い略直方体形状の本体ブロック１１を有する。本体ブロック１１の下面は、短辺方向Ｘの中央が最も低くなるように下に突出し、長手方向Ｙに長い頂部１２を有している。

本体ブロック１１は、第１塗液（塗液）Ｌ１が供給される第１塗液導入管１３と、第２塗液（塗液）Ｌ２が供給される複数（本例では４つ）の第２塗液導入管１４とを有している。本体ブロック１１は、その頂部１２に塗液吐出部１５を有しており、第１塗液導入管１３及び第２塗液導入管１４から供給される異なる２種類の第１塗液Ｌ１及び第２塗液Ｌ２が塗液吐出部１５から長手方向Ｙに沿って交互に吐出される。塗液吐出部１５からは、第１塗液Ｌ１が第２塗液Ｌ２よりも幅広に吐出される。

なお、第２塗液Ｌ２は、１つの導入管（図示略）から各第２塗液導入管１４に分岐させて供給してもよく、また、複数の第２塗液導入管１４へ個別に供給してもよい。

本体ブロック１１は、塗液吐出部１５がローラ１６に対向するように配置される。そして、ローラ１６の回転により帯状の被塗工材１７が塗液吐出部１５とローラ１６の間に送られる。これにより、被塗工材１７には、その幅方向に、第１塗液Ｌ１及び第２塗液Ｌ２が交互に塗布されたストライプ状の塗工パターンの塗工部分１８が形成される。

なお、塗工装置１０は、例えば、集電体からなる被塗工材１７に対して、活物質層となる第１塗液Ｌ１とともに絶縁層となる第２塗液Ｌ２を同時に塗布してリチウムイオン電池の電極を製造する場合に好適に用いられる。

図１～図８に示すように、本体ブロック１１は、短辺方向Ｘの中央で左右に分割された２つの第１ブロック部２１及び第２ブロック部２２と、第１ブロック部２１と第２ブロック部２２の間に介在されるシム２３とを有している。第１ブロック部２１と第２ブロック部２２は、シム２３を挟んだ状態で締結部材（図示せず）により互いに固定されている。

シム２３は、櫛状の板形状を有する。シム２３は、一方向に延伸する基部３０と、基部３０から下方へ向かって基部３０の直角方向に延伸する４本の流路規制板３１とを有している。４本の流路規制板３１は、基部３０の延伸方向に沿って等間隔に配置されている。２本の流路規制板３１は、基部３０の両端部に設けられ、これらの両端部の流路規制板３１の間に、残りの２本の流路規制板３１が間隔をあけて設けられている。４本の流路規制板３１は、厚み、長さが同一とされている。なお、基部３０の両端部の流路規制板３１は、残りの２本の流路規制板３１よりも幅広とされている。

このシム２３は、基部３０と流路規制板３１によって囲われた３つの第１流路形成凹部３２を有している。また、シム２３の各流路規制板３１の端部には、端部側が開いたＵ字状の第２流路形成凹部３３を有している。

本体ブロック１１は、第１塗液Ｌ１を塗液吐出部１５へ導く第１流路系（流路系）Ｒ１を有している（図７参照）。さらに、本体ブロック１１は、第２塗液Ｌ２を塗液吐出部１５へ導く第２流路系（流路系）Ｒ２を有している（図８参照）。

第１流路系Ｒ１は、第１塗液導入部（塗液導入部）４１と、第１マニホールド（マニホールド）４２と、第１流路（流路）４３とを有している（図７参照）。第１流路系Ｒ１は、３つの第１流路４３を有し、これらの第１流路４３は、塗液吐出部１５側が第１吐出部（吐出部）４４とされている。第１塗液導入部４１は、第１マニホールド４２に連通され、第１マニホールド４２は、各第１流路４３に連通されている。第１塗液導入部４１には、第１塗液導入管１３が接続され、第１塗液導入管１３から第１塗液Ｌ１が供給される（図１参照）。

第１塗液導入部４１は、第１ブロック部２１の外側面２１ａで開口している。第１塗液導入部４１は、第１ブロック部２１の長手方向Ｙの中央位置における上下方向の中央付近の一箇所に設けられ、第１ブロック部２１の厚さ方向へ延在されている。

第１マニホールド４２は、第１ブロック部２１の上下方向の中央付近に設けられている。第１マニホールド４２は、第１ブロック部２１の長手方向Ｙに沿って形成されている。第１マニホールド４２は、第１ブロック部２１のシム２３と対向する内側面２１ｂにおいて、その両端を除く部分を台形状に凹ませることにより形成されている。なお、第１マニホールド４２は、第１ブロック部２１の内側面２１ｂを円弧状、湾曲状あるいは矩形状に凹ませて形成してもよい。

第１流路４３は、第１ブロック部２１の内側面２１ｂと、第２ブロック部２２の内側面２２ｂとの間において、シム２３の第１流路形成凹部３２に形成されている。そして、これらの第１流路４３は、それぞれ本体ブロック１１の頂部１２で開口しており、各第１流路４３の開口部が第１吐出部４４とされている。それぞれの第１吐出部４４は、本体ブロック１１の長手方向Ｙに沿う細長いスリット状に形成されている（図６参照）。

第２流路系Ｒ２は、第２塗液導入部（塗液導入部）５１と、第２マニホールド（マニホールド）５２と、第２流路（流路）５３とを有している（図８参照）。第２流路系Ｒ２は、第２塗液導入部５１、第２マニホールド５２及び第２流路５３を、それぞれ４つずつ有している。各第２流路５３は、塗液吐出部１５側が第２吐出部（吐出部）５４とされている。第２マニホールド５２は、第２流路５３に設けられている。第２塗液導入部５１は、第２マニホールド５２が設けられた第２流路５３に連通されている。各第２塗液導入部５１には、第２塗液導入管１４が接続され、この第２塗液導入管１４から第２塗液Ｌ２が供給される（図１参照）。

各第２塗液導入部５１は、第１ブロック部２１の外側面２１ａでそれぞれ開口している。第２塗液導入部５１は、第１ブロック部２１における長手方向Ｙに間隔をあけて設けられており、それぞれ第１マニホールド４２の下方側に配列されて第１ブロック部２１の厚さ方向へ延在されている。

第２マニホールド５２は、第２ブロック部２２に設けられている。第２マニホールド５２は、第２ブロック部２２のシム２３と対向する内側面２２ｂに、第２流路５３と連通する穴部５５を形成することにより設けられている。第２ブロック部２２に形成された各第２マニホールド５２は、第１ブロック部２１に形成された各第２塗液導入部５１と対向する位置に設けられている。第２マニホールド５２となる穴部５５は、本例では、正面視円形状に形成されている。

第２流路５３は、第１ブロック部２１の内側面２１ｂと、第２ブロック部２２の内側面２２ｂとの間において、シム２３の流路規制板３１の端部の第２流路形成凹部３３に形成されている。そして、これらの第２流路５３は、それぞれ本体ブロック１１の頂部１２で開口しており、各第２流路５３の開口部が第２吐出部５４とされている。そして、本体ブロック１１の頂部１２では、長手方向Ｙに間隔をあけて第２吐出部５４が設けられ、これらの第２吐出部５４の間に、第１流路系Ｒ１の第１流路４３の第１吐出部４４が配置されている（図５及び図６参照）。

第２マニホールド５２は、容積調節機構６０を有している。そして、第２マニホールド５２は、容積調節機構６０によって容積調節が可能とされている。

容積調節機構６０は、容積変更部材６１を有している。容積変更部材６１は、正面視円形の円柱状に形成されており、第２ブロック部２２の内側面２２ｂに形成された穴部５５に収容されている。容積変更部材６１の第２流路５３側の端面６２は、第２マニホールド５２の内壁面の一部とされている。つまり、第２マニホールド５２は、穴部５５の内周面５５ａと容積変更部材６１の端面６２とから形成されている。なお、穴部５５の内周面５５ａと容積変更部材６１の外周面との間に隙間を有してもよく、この場合、この隙間も第２マニホールド５２の一部となる。

なお、穴部５５及び容積変更部材６１は、正面視円形状に限らず、四角形などの多角形状であってもよい。

容積変更部材６１は、その軸方向の長さが穴部５５の奥行き方向の深さよりも短くされている。容積変更部材６１は、穴部５５の内部において、この穴部５５の奥行方向に進退可能とされている。そして、この容積変更部材６１が穴部５５内において、奥行き方向に進退されることにより、この容積変更部材６１の端面６２からなる第２マニホールド５２の内壁面の一部が出没され、第２マニホールド５２の容積が調節される。

容積変更部材６１は、端面６２と反対側に、ロッド６３を有している。このロッド６３は、第２ブロック部２２に形成されて穴部５５と第２ブロック部２２の外側面２２ａに連通する挿通孔６４に挿通されている。そして、ロッド６３は、その端部が、第２ブロック部２２の外側面２２ａから突設されている。容積変更部材６１は、ロッド６３に接続された例えば図示しないモータなどの駆動部によって短辺方向Ｘに進退される。

第１流路系Ｒ１では、第１塗液導入管１３から第１塗液導入部４１に供給された塗液Ｌ１が、第１塗液導入部４１を通して液溜まりである第１マニホールド４２へ送り込まれる。第１マニホールド４２に送り込まれる第１塗液Ｌ１は、第１マニホールド４２において長手方向Ｙに拡散し、第１塗液Ｌ１の流量や圧力が均されてから各第１流路４３を流れて第１吐出部４４から吐出される。

第２流路系Ｒ２では、第２塗液導入管１４からそれぞれの第２塗液導入部５１に供給された第２塗液Ｌ２が第２塗液導入部５１を通して液溜まりである第２マニホールド５２へ送り込まれる。第２マニホールド５２に送り込まれる第２塗液Ｌ２は、それぞれの第２マニホールド５２において流量や圧力が均されてから第２流路５３を流れて第２吐出部５４から吐出される。

このように、第１流路系Ｒ１及び第２流路系Ｒ２を通し、本体ブロック１１の塗液吐出部１５の第１吐出部４４及び第２吐出部５４から第１塗液Ｌ１及び第２塗液Ｌ２が吐出されることにより、帯状の被塗工材１７の幅方向に第１塗液Ｌ１及び第２塗液Ｌ２が交互に塗布されたストライプ状の塗工パターンの塗工部分１８が形成される（図１参照）。

また、第２流路系Ｒ２では、容積調節機構６０を操作することにより、各第２流路５３の第２マニホールド５２の容積を調節することができる。

具体的には、本体ブロック１１を構成する第２ブロック部２２の外側面２２ａから突出する容積変更部材６１のロッド６３を短辺方向Ｘへ移動させ、容積変更部材６１を穴部５５内で奥行き方向へ進退させる。

例えば、容積変更部材６１を短辺方向Ｘの一方である穴部５５の開口側（方向Ｘ１）へ移動させると、第２マニホールド５２の内壁面である容積変更部材６１の端面６２が第２流路５３側へ移動し、第２マニホールド５２の容積が減少する。これに対して、容積変更部材６１を短辺方向Ｘの他方である穴部５５の底部側（方向Ｘ２）へ移動させると、第２マニホールド５２の内壁面である容積変更部材６１の端面６２が第２流路５３と反対側へ移動し、第２マニホールド５２の容積が増加する。なお、第２マニホールド５２の容積調節機構６０による容積調節は、例えば、各第２流路５３の第２吐出部５４からの第２塗液Ｌ２の吐出量をセンシングして行うのが好ましい。

このように、本実施形態に係る塗工装置１０によれば、第２塗液Ｌ２が流される複数の第２流路５３を有する第２流路系Ｒ２が、容積調節が可能な第２マニホールド５２をそれぞれ有している。したがって、各第２流路５３に第２塗液導入管１４から第２塗液導入部５１を通して供給される第２塗液Ｌ２の流量にバラツキがあっても、第２マニホールド５２の容積を個別に調節することにより、この第２流路系Ｒ２の各第２流路５３における第２塗液Ｌ２の流量のバラツキを抑え、各第２吐出部５４から第２塗液Ｌ２を均一に吐出させることができる。

したがって、各第２流路５３に第２塗液Ｌ２を導入する第２塗液導入管１４に弁機構を設けたり、各第２流路５３に流量調整弁を設ける構造と比べ、大型化を招くことなく、また、塗液中に滞留物や気泡を生じさせることなく、簡略な構造で第２塗液Ｌ２を均一に吐出させることができる。

これにより、帯状の被塗工材１７に対して、２種類の第１塗液Ｌ１及び第２塗液Ｌ２をムラなく均一に塗布して高品質な塗工部分１８を形成できる。

なお、第２マニホールド５２の容積調節機構６０は、第２流路５３における第２吐出部５４寄りに設けるのが好ましい。このように、第２流路５３における第２吐出部５４寄りに容積調節機構６０を設けることで、第２マニホールド５２の容積調節による流量調節をより効果的に行うことができる。

また、本開示は上記の具体例に限定されるものではなく、これら具体例に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

１０ 塗工装置
１１ 本体ブロック
４１ 第１塗液導入部（塗液導入部）
４２ 第１マニホールド（マニホールド）
４３ 第１流路（流路）
４４ 第１吐出部（吐出部）
５１ 第２塗液導入部（塗液導入部）
５２ 第２マニホールド（マニホールド）
５３ 第２流路（流路）
５４ 第２吐出部（吐出部）
５５ 穴部
６０ 容積調節機構
６１ 容積変更部材
Ｌ１ 第１塗液（塗液）
Ｌ２ 第２塗液（塗液）
Ｒ１ 第１流路系（流路系）
Ｒ２ 第２流路系（流路系）

Claims (4)

1. 異なる種類の塗液を吐出部へ導く複数の流路系と、
   前記流路系にそれぞれ設けられたマニホールドと、
   を有する本体ブロックを備え、
   前記流路系の少なくとも１つは、複数の流路と、当該複数の流路ごとに個別に設けられ、それぞれ容積調節が可能な複数の前記マニホールドとを有する、
   塗工装置。
2. 容積調節が可能な複数の前記マニホールドごとに設けられた複数の容積調節機構を有し、
   前記複数の容積調節機構のそれぞれは、前記マニホールドの内壁面の一部を前記流路側又は前記流路と反対側へ移動させることにより、前記マニホールドの容積を調節する、
   請求項１に記載の塗工装置。
3. 前記複数の容積調節機構のそれぞれは、前記流路に連通し、前記マニホールドとなる穴部と、
   前記穴部の内部において前記穴部の奥行方向に進退可能な容積変更部材と、
   を有し、
   前記容積変更部材の端面が前記マニホールドの前記内壁面の一部とされている、
   請求項２に記載の塗工装置。
4. 前記本体ブロックは、それぞれの前記マニホールドに連通し、前記塗液が供給される塗液導入部を有する、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の塗工装置。