JP2018167193A

JP2018167193A - 両面塗工装置および塗膜形成システム

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Publication number: JP2018167193A
Application number: JP2017067357A
Authority: JP
Inventors: 細川　章宏; Akihiro Hosokawa; 章宏細川
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2017-03-30
Publication date: 2018-11-01

Abstract

【課題】基材の両面に同時に塗工液を塗工する場合であっても、塗工液を均一に塗工することができる両面塗工装置および、その両面塗工装置を組み込んだ塗膜形成システムを提供する。【解決手段】基材の搬送方向に対して上流側に位置し、基材と対向する上流側対向面を有する上流側リップと、基材の搬送方向に対して下流側に位置し、基材と対向する下流側対向面を有する下流側リップとを備える一対の塗工ノズルにおいて、それぞれの下流側リップは、下流側対向面から塗工液流路に連通する切り欠き部を有し、切り欠き部が吐出口の一部を構成することを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、基材の両面に化学電池材料などの塗工液を同時に塗工する両面塗工装置および、その両面塗工装置を組み込んだ塗膜形成システムに関する。

リチウムイオン電池などの化学電池の製造においては、金属箔等の基材をロールトゥロール方式にて搬送しつつ、その基材の表面に電極材料の塗工液を吐出して塗膜を形成する。また、電極を多層構造とするために、基材の表裏両面に塗膜を形成することが多く、基材の両面に電極材料の塗工液を吐出して塗膜を形成する両面塗工装置が知られている。このような両面塗工装置としては、まず基材の一方面に塗工液を塗工してから乾燥処理を行い、その後段で、さらに基材の他方面に塗工液を塗工して乾燥処理を行うものがある。このような両面塗工装置によっても、基材の両面に塗膜形成処理を行うことは可能であるが、該装置内に乾燥炉が２台必要となり、装置の全長が長くなるため、コストが増大する。

このため、乾燥処理を行う前に基材の両面に塗工液を塗工し、基材の両面に対して一括して乾燥処理を行う両面塗工装置が提案されている。

例えば、特許文献１では、基材を挟んで表面側と裏面側とに相対向するようにダイを設け、双方のダイから基材の表裏両面に塗工液を同時に吐出する両面塗工装置が提案されている。

また、特許文献２では、ノズルに塗工液を送液するポンプからの脈動を低減させる制御機構を設け、第１ノズルおよび第２ノズルの吐出圧力の脈動を制御することで、基材の表裏両面に塗工液を均一に塗工し、膜厚が均一な塗膜を形成できる両面塗工装置が提案されている。

特許文献１、２に開示されるような両面塗工装置では、基材の表裏両面に塗工液を塗工してから一括して乾燥処理を行うため、乾燥炉が１台で足りるとともに、電極の生産性が高まる。

特開２０１３−１０７０５３号公報特開２０１５−１５０５１６号公報

しかし、特許文献１および特許文献２の両面塗工装置においては、基材のくせ、基材搬送時の振動、搬送張力などの不可避的要因によって塗工開始前に生じる、基材の搬送方向に対して直交する方向に波打ったような波板状の変形が考慮されていない。この波板状変形は、塗工が開始されると、塗工ノズルと基材との塗工ギャップが狭い場合や、塗工速度が速い場合、塗工液の粘度が高い場合において、塗工液の吐出圧によって基材の変形が助長される。このように基材に波板状変形があると、塗工ノズルと基材との塗工ギャップにバラツキが生じ、膜厚分布が不均一になるなど塗工ムラの原因となる。また、助長された波板状変形によって基材が塗工ノズルに接触すると、接触部分には塗工液が塗工されないため、基材の搬送方向に沿った筋状（ストライプ状）の塗工不良が発生する。

そこで、本発明は上記課題に鑑み、基材の両面に同時に塗工液を塗工する場合であっても、膜厚が均一になるように塗工液を塗工することができる両面塗工装置および、その両面塗工装置を組み込んだ塗膜形成システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の態様に係る両面塗工装置では、長尺状の基材を連続して搬送する搬送機構と、スリット状の吐出口が前記基材を挟んで対向して配置され、前記吐出口から前記基材の両面に塗工液を吐出する一対の塗工ノズルと、前記一対の塗工ノズルに塗工液を送液する送液手段と、を備え、前記一対の塗工ノズルは、前記基材の搬送方向に対して上流側に位置し、前記基材と対向する上流側対向面を有する上流側リップと、前記基材の搬送方向に対して前記上流側リップの下流側に位置し、前記基材と対向する下流側対向面を有する下流側リップと、前記上流側リップと前記下流側リップとの間に形成され、前記吐出口と連通する塗工液流路と、をそれぞれ有し、それぞれの少なくとも前記下流側リップが、前記下流側対向面から前記塗工液流路に連通し、前記吐出口が延びる方向に形成される下流側切り欠き部を有し、前記下流側切り欠き部が前記吐出口の一部を構成することを特徴とする。

第２の態様に係る両面塗工装置は、第１の態様に係る両面塗工装置であって、前記下流側切り欠き部は、前記下流側対向面と繋がり、前記基材から離間する方向に延びる下流側切り欠き側面と、前記塗工流路側面と繋がり、前記基材の搬送方向に延びるとともに前記切り欠き側面と繋がる下流側切り欠き底面と、を有し、前記下流側切り欠き側面と前記下流側切り欠き底面とのなす角が９０度以上１８０度未満となることを特徴とする。

第３の態様に係る両面塗工装置は、第２の態様に係る両面塗工装置であって、前記下流側切り欠き側面と前記下流側切り欠き底面とのなす角が９０度であることを特徴とする。

第４の態様に係る両面塗工装置は、第１ないし第３の態様のいずれか１つの態様に係る両面塗工装置であって、前記上流側リップは、前記上流側対向面から前記塗工液流路に連通し、前記吐出口が延びる方向に形成される上流側切り欠き部を有し、前記上流側切り欠き部が前記吐出口の一部を構成することを特徴とする。

第５の態様に係る塗膜形成システムは、第１ないし第４の態様のいずれか１つの態様に係る両面塗工装置と、前記両面塗工装置によって基材の両面に形成された塗工液の塗膜を乾燥させる乾燥部とを備えることを特徴とする。

第１から第４の何れの態様に係る両面塗工装置によっても、基材の両面に均一な膜厚となるように塗工液を塗工することができる。

第５の態様に係る塗膜形成システムによれば、基材の両面に均一な膜厚となるように塗工液を塗工することができ、さらに、それを乾燥させることで電極幕を形成することができる。

本発明に係る両面塗工装置を組み込んだ塗膜形成システムの全体構成を示す図である。本発明の塗工ノズルの断面を示す模式図である。図２の塗工ノズルの吐出口側から見た図である。第１送液機構および第２送液機構の構成を示す図である。比較例に係る従来の塗工ノズルの構成を示す断面図である。基材の波板状変形を示す模式図である。比較例に係る塗工ノズルを用いた場合の基材の波板状変形によって発生する筋状の塗工不良を示す模式図である。比較例に係る塗工ノズルを用いた場合の筋状の塗工不良が発生するメカニズムを模式的に示す図である。図２の吐出口近傍の拡大図である。本発明に係る塗工ノズルを用いた場合の基材の波板状変形が押し戻されるメカニズムを模式的に示す図である。本発明の塗工ノズルの他の例の構成を示す断面図である。図１１の吐出口近傍の拡大図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明に係る両面塗工装置を組み込んだ塗膜形成システム１の全体構成を示す図である。なお、図１および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。

図１を参照しつつ塗膜形成システム１について説明する。この塗膜形成システム１は、基材５として長尺状の金属箔をロールトゥロール方式にて搬送しつつ、その基材５の両面に電極材料である活物質を含む塗工液を塗工し、その塗工液の乾燥処理を行ってリチウムイオン二次電池の電極製造を行う装置である。塗膜形成システム１は、主として両面塗工装置１０と乾燥部８０とで構成される。また、塗膜形成システム１は、システム全体を管理する制御部９０を備える。

両面塗工装置１０は、主として基材５を挟んで対向して配置され、第１塗工ノズル２０および第２塗工ノズル４０とで構成される基材５の両面に塗工液を塗工する一対の塗工ノズル１００（図２）と、基材５を搬送する搬送機構６０と、第１塗工ノズル２０に塗工液を供給する第１送液機構３０および第２塗工ノズル４０に塗工液を供給する第２送液機構５０とを備える（図４）。

第１塗工ノズル２０は、基材５の上方に配置され、基材５の表面に塗工液を吐出する。第２塗工ノズル４０は、基材５の下方に配置され、基材５の裏面に塗工液を吐出する。なお、基材５の「表面」とは、基材５の２つの面のうちの一方主面（第１面）であり、「裏面」とはその反対側の他方主面（第２面）である。すなわち、基材５の表面および裏面は、基材５の両面を単に識別するための表記であり、いずれか特定の面が表面または裏面に限定されるものではない。本実施形態において、一対の塗工ノズル１００を区別して説明するときは、第１塗工ノズル２０、第２塗工ノズル４０と称し、共通して説明する際は一対の塗工ノズル１００と称して以降では説明する。一対の塗工ノズル１００の詳細については後述する。

搬送機構６０は、巻き出しローラ（第１ローラ）６１、巻き取りローラ（第２ローラ）６２および複数の補助ローラ６３を備える。長尺の基材５は、巻き出しローラ６１から送り出されて複数の補助ローラ６３に案内されつつ巻き取りローラ６２によって巻き取られることにより、一対の塗工ノズル１００、乾燥部８０の順にロールトゥロール方式にて連続して搬送される。なお、補助ローラ６３の個数および配置については、図１の例に限定されるものではなく、必要に応じて適宜、増減することができる。但し、本発明に係る両面塗工装置１０は、基材５の裏面にも第２塗工ノズル４０から塗工液を塗工するため、裏面側の塗工液が乾燥していない第２塗工ノズル４０と乾燥部８０との間に、塗工液が塗工された領域に接触する補助ローラ６３を設けることは好ましくない。なお、塗工液が塗工されていない非塗工領域にのみ接触する補助ローラを設けることは可能である。

乾燥部８０は、一対の塗工ノズル１００によって基材５の両面に形成された塗工液の塗膜の乾燥処理を行う。乾燥部８０は、搬送機構６０によって搬送される基材５を加熱することによって、塗工液に含まれる溶剤を蒸発させて乾燥処理を行う。乾燥部８０は、例えば、塗工液の塗膜を緩やかに昇温させる予熱部、塗膜を所定温度にまで昇温して主たる加熱を行うメイン乾燥部、加熱された塗膜を冷却する冷却部などを備えていても良い。なお、このような乾燥機構としては、熱風を基材５の両面から吹き付ける熱風乾燥処理等を採用することができる。このような乾燥機構を用いることで、供給する気体の温度を変更するだけでメイン乾燥部、冷却部等を容易に実現できる。

制御部９０は、塗膜形成システム１に設けられた各動作機構を制御して基材５に対する塗膜形成処理を進行させる。制御部９０のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部９０は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えて構成される。制御部９０のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによって塗膜形成システム１における塗膜形成処理が進行する。

図２、３を用いて、一対の塗工ノズル１００について説明する。図２は一対の塗工ノズル１００から基材５に塗工液が吐出される状態を説明するため、一対の塗工ノズル１００の断面を示す模式図である。また、図３は一対の塗工ノズル１００の吐出口側から見た図である。

上述したように、一対の塗工ノズル１００は、第１塗工ノズル２０および第２塗工ノズル４０を備える。第１塗工ノズル２０および第２塗工ノズル４０は、搬送機構６０によって搬送される基材５を挟んで相対向する位置に配置されている。本実施形態においては、搬送機構６０によって略水平方向に沿って搬送される基材５の上方に第１塗工ノズル２０が設けられ、下方に第２塗工ノズル４０が設けられる。第１塗工ノズル２０および第２塗工ノズル４０は概ね基材５に対して上下対称となる構成を有する。また、第１塗工ノズル２０および第２塗工ノズル４０は、例えばステンレススチールにて形成されている。

第１塗工ノズル２０は、基材５の搬送方向に対して上流側に位置し、基材５と対向する上流側対向面２２１を有する第１上流側リップ２２と、基材５の搬送方向に対して第１上流側リップ２２の下流側に位置し、基材５と対向する下流側対向面２３１を有する第１下流側リップ２３と、第１上流側リップ２２と第１下流側リップ２３との間に流路を形成するために設けられるシム２５とを有し、第１上流側リップ２２と第１下流側リップ２３との間にシム２５によって形成された第１塗工液流路２４を通じて、基材５に塗工液を吐出する基材５の幅方向に沿ったスリット状の吐出口２１を備えたスリットノズルである。

同様に、第２塗工ノズル４０は、基材５の搬送方向に対して上流側に位置し、基材５と対向する上流側対向面４２１を有する第２上流側リップ４２と、基材５の搬送方向に対して第２上流側リップ４２の下流側に位置し、基材５と対向する下流側対向面４３１を有する第２下流側リップ４３と、第２上流側リップ４２と第２下流側リップ４３との間に流路を形成するために設けられるシム４５とを有し、第２上流側リップ４２と第２下流側リップ４３との間にシム４５によって形成された第２塗工液流路４４を通じて、基材５に塗工液を吐出する基材５の幅方向に沿ったスリット状の吐出口４１を備えたスリットノズルである。

なお、第１塗工ノズル２０および第２塗工ノズル４０の詳細については後述する。

続いて、第１塗工ノズル２０、第２塗工ノズル４０に塗工液を供給する送液手段について図４を用いて説明する。図４は、送液手段として、第１塗工ノズル２０に塗工液を供給する第１送液機構３０、第２塗工ノズル４０に塗工液を供給する第２送液機構５０の構成を示す図である。同図に示すように、第１送液機構３０および第２送液機構５０は同一の構成を備えるため、第１送液機構についてのみ説明し、第２送液機構については説明を省略する。

第１送液機構３０は、塗工液を貯留するタンク３１と、塗工液を圧送するポンプ３２と、タンク３１と第１塗工ノズル２０とをつなぐ送液配管３６と、送液配管３６中に介挿されるバルブ３３と、送液配管３６内の液圧を測定する圧力センサ３４と、第１塗工ノズル２０の吐出圧を測定する圧力センサ３５および送液配管３６を備える。

タンク３１は、リチウムイオン二次電池の電極材料である活物質を含む溶液を塗工液として貯蔵する。タンク３１には、攪拌機およびエア加圧ユニットなどが付設されていても良い。攪拌機は、タンク３１に貯留されている塗工液を攪拌して活物質の濃度分布を均一にする。エア加圧ユニットは、高圧の空気をタンク３１内の気相部分に送り込んで貯留されている塗工液の液面を加圧する。

送液配管３６はタンク３１と第１塗工ノズル２０との間を接続する。送液配管３６の経路途中には、ポンプ３２およびバルブ３３が介挿されており、送液配管３６を介してタンク３１に貯留されている塗工液を第１塗工ノズル２０に向けて送液する。このような、送液配管３６としては、ステンレス管または樹脂管を用いることができる。

ポンプ３２は、タンク３１に貯留されている電極材料の塗工液を第１塗工ノズル２０に向けて圧送する。ポンプ３２としては、例えば駆動モータとしてサーボモータを用いた回転ポンプを採用することができる。バルブ３３は、送液配管３６の流路を開閉することによって第１塗工ノズル２０への塗工液の供給を断続させる。バルブ３３が送液配管３６の流路を開放しているときには第１塗工ノズル２０から塗工液が吐出され、閉止しているときには第１塗工ノズル２０からの吐出が停止される。

送液配管３６のポンプ３２よりも下流側（第１塗工ノズル２０に近い側）には圧力センサ３４が接続されている。圧力センサ３４は、送液配管３６内の液圧を測定し、ポンプ３２が第１塗工ノズル２０に塗工液を圧送する送液圧を測定する。また、第１塗工ノズル２０には圧力センサ３５が付設されている。圧力センサ３５は、第１塗工ノズル２０の吐出口２１からの吐出圧を測定する、圧力センサ３４、３５、ポンプ３２およびバルブ３３は制御部９０に電気的に接続されている。圧力センサ３４、３５の測定結果は制御部９０に伝達され、制御部９０はポンプ３２およびバルブ３３の動作を制御して第１塗工ノズル２０からの吐出圧を規定し、所定の吐出圧で第１塗工ノズル２０から塗工液を吐出する。

以上、第１送液機構３０について説明を行った。上述した第１送液機構３０を第２送液機構５０の説明に置き換える場合は、タンク３１をタンク５１、ポンプ３２をポンプ５２、送液配管３６を送液配管５６、バルブ３３をバルブ５３、圧力センサ３４、３５を圧力センサ５４、５５と読み替えれば良い。

第１送液機構３０および第２送液機構５０には、吐出停止時に塗工液をタンク３１、５１に還流する還流配管が設けられていても良い。還流配管は、送液配管３６、５６におけるポンプ３２、５２とバルブ３３、５３との間から分岐されてタンク３１、５１に接続される。塗工液の供給停止時に、ポンプ３２、５２の作動を継続しつつバルブ３３、５３が送液配管３６、５６の流路を閉止したときに、ポンプ３２、５２から圧送された塗工液は還流配管を通ってタンク３１、５１に戻される。

さらに、送液配管３６、５６にはフィルタが設けられていても良い。フィルタは、例えばバルブ３３、５３と第１塗工ノズル２０、第２塗工ノズル４０との間に設けられ、送液配管３６、５６を流れる塗工液から異物を取り除く。

上述のような構成を備える塗膜形成システム１にて電極製造を行うときには、搬送機構６０によって基材５をロールトゥロールで連続搬送しつつ、第１塗工ノズル２０および第２塗工ノズル４０によって基材５の表裏面に塗工液の同時塗工を行う。塗工の対象となる基材５は、リチウムイオン二次電池の集電体として機能する金属箔である。塗膜形成システム１にてリチウムイオン二次電池の正極を製造する場合には、基材５として例えばアルミニウム箔（Ａｌ）を用いることができる。また、塗膜形成システム１にて負極を製造する場合には、基材５として例えば銅箔（Ｃｕ）を用いることができる。基材５は長尺のシート状の金属箔であり、その幅および厚さについては特に限定されるものではないが、例えば幅６００ｍｍ〜７００ｍｍ、厚さ１０μｍ〜２０μｍとすることができる。

塗膜形成システム１にて正極を製造する場合には、正極材料の塗工液として、例えば正極活物質であるコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）、導電助剤であるカーボン（Ｃ）、結着剤であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、溶剤であるＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）の混合液を用いる。コバルト酸リチウムに代えて、正極活物質としてニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）、燐酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）などを用いることもできる。

一方、塗膜形成システム１にて負極を製造する場合には、負極材料の塗工液として、例えば負極活物質である黒鉛（グラファイト）、結着剤であるＰＶＤＦ、溶剤であるＮＭＰの混合液を用いる。黒鉛に代えて、負極活物質としてハードカーボン、チタン酸リチウム（Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２）、シリコン合金、スズ合金などを用いることもできる。また、正極材料および負極材料の双方において、結着剤としてＰＶＤＦに代えてスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）などを使用することができ、溶剤としてＮＭＰに代えて水（Ｈ_２Ｏ）などを使用することができる。さらに、結着剤としてＳＢＲ、溶剤として水を用いる場合には、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を併用することもできる。これら正極材料および負極材料の塗工液は固体（微粒子）が分散されたスラリーであって、その粘度はいずれも１Ｐａ・ｓ（パスカル秒）以上であり、一般的にチクソトロピー性を有する。

基材５の表面および裏面には同種の塗工液が塗工される。例えば、第１塗工ノズル２０から基材５の表面に正極材料の塗工液を塗工するのであれば、第２塗工ノズル４０からも基材５の裏面に正極材料の塗工液を塗工する。また、基材５の表面に第１塗工ノズル２０から負極材料の塗工液を塗工するのであれば、基材５の裏面にも第２塗工ノズル４０から負極材料の塗工液を塗工する。

次に、図５〜８に示す比較例を用いて筋状の塗工不良が発生するメカニズムについて説明する。図５は従来の塗工ノズルの構成を示す断面図であり、図６は、基材に生じる波板状の変形を模式的に示す図であり、図７は従来の塗工ノズルを用いた際に発生した筋状の塗工不良を模式的に示す図であり、図８は従来の塗工ノズルを用いた際に筋状の塗工不良が発生するメカニズムを模式的に示す図である。

図５に示すように従来の一対の塗工ノズル１０００は、第１塗工ノズル２００と第２塗工ノズル４００とが基材５０を挟んで相対向するように（厳密には、吐出口２１０と吐出口４１０とが相対向するように）設置されている。また、第１塗工ノズル２００は、第１上流側リップ２２０と、第１下流側リップ２３０及び図示を省略するシムとによって構成されている。そして、基材５０と対向する上流側対向面２２１０と下流側対向面２３１０とを有する。特に後述する本発明に係る第１塗工ノズル２０（図９参照）と異なる点は、下流側対向面２３１０に第１塗工液流路２４０に連通する切り欠き部を有しない点である。言い換えると、第１下流側リップ２３０の下流側対向面２３１０は基材５０に対して一の平行面を形成している。

図６で示すように、このような一対の塗工ノズル１０００に対して、基材のくせ、基材搬送時の振動、搬送張力などに起因して基材５０の幅方向に波板状の変形が生じた場合、波板状の基材５０の頂点部分が第１塗工ノズル２００および第２塗工ノズル４００に接触すると、当該接触部分には塗工液が塗工されないため、図７で示すような搬送方向ＡＲ１に伸びる筋状の塗工不良が発生する。

図８を参照しつつ筋状の塗工不良が発生するメカニズムを説明する。図８は、第１塗工ノズル２００と基材５０および第２塗工ノズル４００と基材５０との間の塗工液のメニスカス位置Ｍ１、Ｍ２と、第１塗工ノズル２００および第２塗工ノズル４００のノズルの位置による塗工液が基材５に与える圧力分布を示す図である。

吐出口２１０および吐出口４１０付近で、基材５の波板状の変形の頂点部分が第２塗工ノズル４００側（吐出口４１０側）に向いている場合、第１塗工ノズル２００と基材５０との塗工ギャップは広くなるため、第１塗工ノズル２００と基材５０との間の塗工液の流量は増加する。これに対し、第２塗工ノズル４００と基材５０との塗工ギャップは狭くなるため、第２塗工ノズル４００と基材５０との間の塗工液の流量は減少する。

そうすると、図８に示すように、第２塗工ノズル４００と基材５０との間の塗工液のメニスカス位置Ｍ２は、第１塗工ノズル２００と基材５０との間の塗工液のメニスカス位置Ｍ１よりも下流側になる。このときの塗工液が基材５に与える圧力分布の面積は、第２塗工ノズル４００側より第１塗工ノズル２００側の方が大きく、第１塗工ノズル２００側から基材５０にかかる圧力の方が大きい。すなわち、基材５０が変形している方向へ掛かる圧力の方が大きいため、基材５０の変形はさらに進む。このような現象が生じることで比較例においては、基材５０上に筋状の塗工不良が発生する。

これに対し、本発明に係る一対の塗工ノズル１００では図９、１０に示すようにノズルを構成している。図９は、図２の吐出口近傍の拡大図であり、図１０は、本発明に係る一対の塗工ノズル１００を用いた場合の基材５の波板状変形が押し戻されるメカニズムを模式的に示す図である

図９に示すように、本発明に係る一対の塗工ノズル１００は、第１塗工ノズル２０および第２塗工ノズル４０における第１下流側リップ２３および第２下流側リップ４３の形状を変形している。具体的には、第１下流側リップ２３は、下流側対向面２３１から第１塗工液流路２４に連通し、吐出口２１が延びる方向に形成される切り欠き部２６を有し、切り欠き部２６が吐出口２１の一部を構成している。同様に、第２下流側リップ４３は、下流側対向面４３１から第２塗工液流路４４に連通し、吐出口４１が延びる方向に形成される切り欠き部４６を有し、切り欠き部４６が吐出口４１の一部を構成している。第１塗工ノズル２０および第２塗工ノズル４０は同一の構成を有しているため第１塗工ノズルについてのみ説明し、第２塗工ノズル４０については説明を省略する。

第１塗工ノズル２０の切り欠き部２６は、吐出口２１と同様に長尺状の形状であり下流側対向面２３１に対して、基材５の表面から遠ざかるように凹み状の段差を形成している。具体的には、切り欠き部２６は、下流側対向面２３１と繋がり、下流側対向面２３１に対して基材５の表面から離間する方向に延びる下流側切り欠き側面Ｌ１と、塗工液流路側面と繋がり、基材５の搬送方向ＡＲ１に延びるとともに下流側切り欠き側面Ｌ１と繋がる下流側切り欠き底面Ｌ２とから構成されている。さらに下流側切り欠き側面Ｌ１と下流側切り欠き底面Ｌ２とのなす角αは、９０度以上１８０度未満となる。このような角度αとなることで、基材５の変形が押し戻される方向に力が働くことから、基材５は平坦になる。したがって、基材５に対して塗工液を均一に塗工でき、塗工ムラ等の塗工不良は発生しなくなる。なお、角度αは９０度とすることが好ましい。９０度とすることでより加工が容易になりコスト増加を抑制できる。なお、角度αが９０度をなすとは、下流側切り欠き側面Ｌ１と下流側切り欠き底面Ｌ２が直角に交わるだけなく、加工精度上の問題で局面を形成する状態も含むものである。すなわち、下流側切り欠き側面Ｌ１と下流側切り欠き底面Ｌ２が延びる先で理想的に９０度に交わる関係を意味している。

以上、第１塗工ノズル２０について説明を行った。上述した第１塗工ノズル２０を第２塗工ノズル４０の説明に置き換える場合は、吐出口２１を吐出口４１、切り欠き部２６を切り欠き部４６、下流側対向面２３１を下流側対向面４３１と読み替えれば良い。

図１０は、第１下流側リップ２３および第２下流側リップ４３の形状を前述した形状に変形させた第１塗工ノズル２０および第２塗工ノズル４０のノズルの位置による塗工液が基材５に与える圧力分布を示す図である。吐出口２１、４１の幅を広げることで、従来の塗工ノズルを用いた図８の場合と比較して、第１塗工ノズル２０側も第２塗工ノズル４０側も圧力ピークの位置が広がっている。また、吐出口付近のみに着目した場合の塗工液が基材５に与える圧力は、吐出口２１、４１と基材５との距離では吐出口４１と基材５の方が近いため、第１塗工ノズル２０側よりも第２塗工ノズル４０側からの方が大きい。すなわち、第１塗工ノズル２０側より第２塗工ノズル４０側の圧力分布の圧力ピークの方が高いことから、圧力分布の面積の大きさは逆転する。そのため、塗工液が基材５に与える圧力は、第２塗工ノズル４０側からの方が大きくなり、基材５の変形は押し戻される。

また、吐出口２１および吐出口４１付近で、基材５の波板状の変形のピーク部分が第１塗工ノズル２０側（吐出口２１側）に向いている場合においても、上述の効果と同様の効果が得られ、基材５の変形は押し戻される。

すなわち、基材５の波板状の変形のピーク部分が第１塗工ノズル２０側（吐出口２１側）および第２塗工ノズル４０側（吐出口４１側）のどちら側に向いていようと、基材５の変形が押し戻される方向に力が働くことから、基材５は平坦になる。したがって、基材５に対して塗工液を均一に塗工でき、塗工ムラ等の塗工不良は発生しなくなる。

また、本実施形態では、上述したように第１塗工ノズル２０および第２塗工ノズル４０の吐出口２１、４１の形状を変形させることによって、基材５にかかる塗工液からの圧力を調整しているので、塗工時の塗工速度や塗工液の粘度などに制限がない。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、第１下流側リップ２３および第２下流側リップ４３の下流側リップのみ形状を変形させたが、図１１、１２に示すように、第１上流側リップ２２および第２上流側リップ４２も下流側リップと同様の形状に変形させていてもよい

具体的には、上流側切り欠き部２７は、上流側対向面２２１と繋がり、上流側対向面２２１に対して基材５の表面から離間する方向に延びる下流側切り欠き側面Ｆ１と、塗工液流路側面と繋がり、基材５の搬送方向ＡＲ１の反対方向に延びるとともに上流側切り欠き側面Ｆ１と繋がる上流側切り欠き底面Ｆ２とから構成されている。さらに上流側切り欠き側面Ｆ１と上流側切り欠き底面Ｆ２とのなす角βは、９０度以上１８０度未満となる。このような角度βとなることで、基材５の変形が押し戻される方向に力が働くことから、基材５は平坦になる。
したがって、基材５に対して塗工液を均一に塗工でき、塗工ムラ等の塗工不良は発生しなくなる。なお、角度βは９０度とすることが好ましい。９０度とすることでより加工が容易になりコスト増加を抑制できる。なお、角度βが９０度をなすとは、上流側切り欠き側面Ｆ１と上流流側切り欠き底面Ｆ２が直角に交わるだけなく、加工精度上の問題で局面を形成する状態も含むものである。すなわち、上流側切り欠き側面Ｆ１と上流側切り欠き底面Ｆ２が延びる先で理想的に９０度に交わる関係を意味している。

以上、本発明について説明したが、第１塗工ノズル２０および第２塗工ノズル４０は、１本のスリット状の吐出口２１、４１を有するスリットノズルに限定されるものではなく、複数本のスリットを有するものであっても良い。

また、上記実施形態においては、基材５の上下に第１塗工ノズル２０および第２塗工ノズル４０を設けて両面同時塗工を行っていたが、基材５を水平面から傾けて搬送しつつ、その基材５を挟んで対向する位置に２つの塗工ノズルを設けて両面同時塗工を行うようにしても良い。例えば、基材５を鉛直方向に沿って搬送しつつ、その基材５を挟んで水平方向に沿って２つの塗工ノズルを設けて両面同時塗工を行うようにしても良い。

また、本発明に係る技術を用いて塗膜形成処理を行う対象となる塗工液はリチウムイオン二次電池の電極材料に限定されるものではなく、例えば太陽電池材料（電極材料、封止剤）の塗工液または電子材料の絶縁膜や保護膜の塗工液であっても良い。或いは、顔料や接着剤の塗工液を塗布するのに、本発明に係る技術を用いるようにしても良い。

１塗膜形成システム
５基材
１０両面塗工装置
２０第１塗工ノズル
２１、４１吐出口
２２第１上流側リップ
２３第１下流側リップ
２４第１塗工液流路
２６、４６切り欠き部
３０第１送液機構
４０第２塗工ノズル
４２第２上流側リップ
４３第２下流側リップ
４４第２塗工液流路
５０第２送液機構
６０搬送機構
６１巻き出しローラ（第１ローラ）
６２巻き取りローラ（第２ローラ）
８０乾燥部
９０制御部

Claims

長尺状の基材を連続して搬送する搬送機構と、
スリット状の吐出口が前記基材を挟んで対向して配置され、前記吐出口から前記基材の両面に塗工液を吐出する一対の塗工ノズルと、
前記一対の塗工ノズルに塗工液を送液する送液手段と、を備え、
前記一対の塗工ノズルは、
前記基材の搬送方向に対して上流側に位置し、前記基材と対向する上流側対向面を有する上流側リップと、
前記基材の搬送方向に対して前記上流側リップの下流側に位置し、前記基材と対向する下流側対向面を有する下流側リップと、
前記上流側リップと前記下流側リップとの間に形成され、前記吐出口と連通する塗工液流路と、をそれぞれ有し、
それぞれの少なくとも前記下流側リップが、前記下流側対向面から前記塗工液流路に連通し、前記吐出口が延びる方向に形成される下流側切り欠き部を有し、前記下流側切り欠き部が前記吐出口の一部を構成する、
ことを特徴とする両面塗工装置。
請求項１に記載の両面塗工装置であって、
前記下流側切り欠き部は、
前記下流側対向面と繋がり、前記基材から離間する方向に延びる下流側切り欠き側面と、
前記塗工液流路側面と繋がり、前記基材の搬送方向に延びるとともに前記切り欠き側面と繋がる下流側切り欠き底面と、を有し、
前下流側記切り欠き側面と前記下流側切り欠き底面とのなす角が９０度以上１８０度未満となることを特徴とする両面塗工装置。
請求項２に記載の両面塗工装置であって、
前記下流側切り欠き側面と前記下流側切り欠き底面とのなす角が９０度であることを特徴とする両面塗工装置。
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の両面塗工装置であって、
前記上流側リップは、前記上流側対向面から前記塗工液流路に連通し、前記吐出口が延びる方向に形成される上流側切り欠き部を有し、前記上流側切り欠き部が前記吐出口の一部を構成することを特徴とする両面塗工装置。
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の両面塗工装置と、
前記両面塗工装置によって基材の両面に形成された塗工液の塗膜を乾燥させる乾燥部と、を備える、
ことを特徴とする塗膜形成システム。