塗工目付測定装置及び塗工目付測定方法
【課題】製造ラインを停止することなく塗工層の目付量を測定することができる塗工目付測定装置及び塗工目付測定方法を提供する。
【解決手段】金属箔１に形成される塗工層２の目付量を測定する塗工目付測定装置１０であって、搬送される前記金属箔１から所定の部分を切り出すための試料切り出し手段１２と、前記所定の部分の質量を測定する質量測定手段１３と、を備え、前記金属箔１両面に塗工層２を形成する際に、前記金属箔１の表面に塗工剤を塗工して乾燥させた後と、当該乾燥後の前記金属箔１の裏面に塗工剤を塗工して乾燥させた後とのそれぞれにおいて、搬送される前記金属箔１から、前記金属箔１の塗工領域部分と、前記金属箔１の塗工領域と未塗工領域との境界を含む部分の２箇所を前記試料切り出し手段１２により切り出し、前記質量測定手段１３によりその両者の質量を測定し、その両者の質量差から前記塗工層２の塗工質量を算出する。
【解決手段】金属箔１に形成される塗工層２の目付量を測定する塗工目付測定装置１０であって、搬送される前記金属箔１から所定の部分を切り出すための試料切り出し手段１２と、前記所定の部分の質量を測定する質量測定手段１３と、を備え、前記金属箔１両面に塗工層２を形成する際に、前記金属箔１の表面に塗工剤を塗工して乾燥させた後と、当該乾燥後の前記金属箔１の裏面に塗工剤を塗工して乾燥させた後とのそれぞれにおいて、搬送される前記金属箔１から、前記金属箔１の塗工領域部分と、前記金属箔１の塗工領域と未塗工領域との境界を含む部分の２箇所を前記試料切り出し手段１２により切り出し、前記質量測定手段１３によりその両者の質量を測定し、その両者の質量差から前記塗工層２の塗工質量を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属箔に形成される塗工層の目付量を測定する塗工目付測定装置及び塗工目付測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表面に塗膜が塗工された金属板の塗膜重量を測定する技術として、塗膜付き金属板を、金属板のみを溶解する溶解液に浸漬して金属板を溶解し、残留物である塗膜の重量を測定する技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、上記以外の塗膜重量を測定する技術としては、リチウム電池の電極の製造技術に関するものが幾つか挙げられる。例えば、リチウム電池の電極の製造工程においては、電池の性能を確保するために電極箔（金属箔）上に塗工された塗工層の塗工目付量（電極箔上に塗工された塗工層の単位面積当たりの重量）を管理することが工程保証する上で重要である。当該塗工目付量の測定法としては、製造設備を停止した上で手作業にて塗工層（活物質層）を剥してその質量を直接測定する手法や、製造設備稼動中にインラインで電極にＸ線、β線を当てその減衰量から非破壊的に電極に形成された塗工層の質量を推定する手法がとられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１２７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載されたような塗膜重量の測定技術では、塗工ラインとは別の場所に測定装置を設ける必要があるため、製造ラインの稼動率が低下する。
【０００６】
また、手作業によって電極箔上の塗工層の塗工目付量を測定する手法は、特別な技能や作業工数を要するものであり、作業を行う際に製造ラインを停止しなければならないため製造ラインの稼働率が低下する。また、この方法では、電極箔から塗工層をきれいに剥ぎ取らないと測定誤差の原因となる。
一方、Ｘ線等により非破壊的に塗工目付量を推定する手法は、非破壊測定という性質上、直接的に測定する上記手作業による手法に比べてどうしても誤差が生じやすく測定値の信頼性の面で課題が残る。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、製造ラインを停止することなく塗工層の目付量を測定することができる塗工目付測定装置及び塗工目付測定方法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】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、
金属箔に形成される塗工層の目付量を測定する塗工目付測定装置であって、
搬送される前記金属箔から所定の部分を切り出すための切り出し手段と、
前記所定の部分の質量を測定する質量測定手段と、を備え、
塗工剤を前記金属箔の表面に塗工した後に前記金属箔の裏面に塗工することにより、前記金属箔両面に塗工層を形成する際に、
前記金属箔の表面に塗工剤を塗工して乾燥させた後、かつ前記金属箔の裏面に塗工剤を塗工する前と、当該乾燥後の前記金属箔の裏面に塗工剤を塗工して乾燥させた後とのそれぞれにおいて、
搬送される前記金属箔から、前記金属箔の塗工領域部分と、前記金属箔の塗工領域と未塗工領域との境界を含む部分の２箇所を前記切り出し手段により切り出し、前記質量測定手段によりその両者の質量を測定し、その両者の質量差から前記塗工層の塗工質量を算出する塗工目付測定装置である。
【００１０】
請求項２においては、
前記切り出し手段によって切り出される前記金属箔の切り出し位置と前記塗工領域端部との距離を測定する手段をさらに備える塗工目付測定装置である。
【００１１】
請求項３においては、
金属箔に形成される塗工層の目付量を測定する塗工目付測定方法であって、
塗工剤を前記金属箔の表面に塗工した後に前記金属箔の裏面に塗工することにより、前記金属箔両面に塗工層を形成する際に、
前記金属箔の表面に塗工剤を塗工して乾燥させた後、かつ前記金属箔の裏面に塗工剤を塗工する前と、当該乾燥後の前記金属箔の裏面に塗工剤を塗工して乾燥させた後とのそれぞれにおいて、
搬送される前記金属箔から、前記金属箔の塗工領域部分と、前記金属箔の塗工領域と未塗工領域との境界を含む部分の２箇所を切り出し、その両者の質量を測定し、その両者の質量差から前記塗工層の塗工質量を算出する塗工目付測定方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、製造ライン上でライン搬送されている金属箔の目付け測定ができるため、目付け測定するために製造ラインを停止する必要がなく、製造ラインの稼動率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る塗工目付測定装置を有する電極の製造ライン（電極製造装置）の概略構成を示す模式図。
【図２】本発明の一実施形態に係る塗工目付測定装置の構成を示す斜視図。
【図３】塗工目付測定装置の動作を説明するための説明図。
【図４】試料片を示す図であり、（ａ）は第１塗工目付測定装置により切り出された試料片を示す模式図、（ｂ）は第２塗工目付測定装置により切り出された試料片を示す模式図。
【図５】欠円部の面積に基づいて塗工層の塗工質量を算出する方法を説明するための説明図。
【図６】塗工層の塗工質量を算出する方法を説明するための説明図であり、（ａ）は塗工層が形成された金属箔における試料片の切り出し位置を示す平面図、（ｂ）は各試料片により塗工層の塗工質量を算出する方法を説明するための説明図。
【図７】距離測定手段を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、発明の実施の形態を説明する。
先ず、本発明の一実施形態に係る塗工目付測定装置を有する電極の製造ラインの概略構成について図１を用いて説明する。図１はリチウム電池用シート電極（電極３）を製造するための製造ライン（電極製造装置５０）を概略的に示したものである。
【００１５】
先ず、電極３を製造するための電極製造装置５０について説明する。
電極製造装置５０は、電極箔となる金属箔１の塗工面（金属箔１の表面及び裏面）における幅方向の中央部に塗工剤を塗工して乾燥することにより塗工層２（図７参照）を形成した電極３を製造する装置である。また、電極製造装置５０では、金属箔１の幅方向両側端部には塗工層２を形成せず、金属箔１の表面及び裏面を露出した状態とする電極３が製造される。電極製造装置５０は、図１に示すように、巻出し部５１、表塗工部５２、乾燥炉５３、裏塗工部５４、巻取り部５５を備える。
なお、以下の説明では、金属箔１において塗工層２が形成されていない部分（金属箔１の表面及び裏面が露出した部分）を「未塗工領域部」、塗工層が形成されている部分を「塗工領域部」と呼ぶこととする。
【００１６】
巻出し部５１は、ロール状に巻回された金属箔１を連続的に巻き出して、表塗工部５２に供給するものである。金属箔１は、巻き出し方向に長い長尺の箔部材にて構成されており、巻き出し方向と直交する方向が金属箔１の幅方向となる。
【００１７】
表塗工部５２は、巻出し部５１から巻き出された金属箔１の表面に塗工剤を塗工するためのものである。表塗工部５２は、ダイコーター５２ａ、バックアップローラ５２ｂを備える。
ダイコーター５２ａは、塗工剤を吐出して金属箔１の表面に塗工剤を塗工するためのものである。バックアップローラ５２ｂは、金属箔１を介してダイコーター５２ａの吐出口と対向するように配置され、金属箔１の背面（塗工面の反対側となる面。図１では裏面）を支持しつつ搬送するものであり、ダイコーター５２ａは金属箔１に塗工剤を所定の幅及び所定の塗工厚で塗工するためのものである。
【００１８】
乾燥炉５３は、金属箔１に塗工された塗工層２を乾燥させるための炉である。
【００１９】
裏塗工部５４は、乾燥炉５３から搬送されてきた金属箔１の裏面に塗工剤を塗工するためのものである。裏塗工部５４は、ダイコーター５４ａ、バックアップローラ５４ｂを備える。
ダイコーター５４ａは、塗工剤を吐出して金属箔１の裏面に塗工剤を塗工するためのものである。バックアップローラ５４ｂは、金属箔１を介してダイコーター５４ａの吐出口と対向するように配置され、金属箔１の背面（塗工面の反対側となる面。図１では表面）を支持しつつ搬送するものであり、ダイコーター５４ａは金属箔１に塗工剤を所定の幅及び所定の塗工厚で塗工するためのものである。
【００２０】
巻取り部５５は、乾燥炉５３から搬送される金属箔１の両面に塗工層２が形成された電極３を連続的に巻き取り、ロール状に巻回して回収するものである。
【００２１】
こうして、電極製造装置５０では、先ず巻出し部５１から金属箔１が連続的に巻き出されて表塗工部５２まで搬送され、当該金属箔１の一面（表面）に表塗工部５２により塗工剤が塗工され、これが乾燥炉５３で乾燥された後、続いて裏塗工部５４により金属箔１の反対側の面（裏面）に塗工剤が塗工され、再び乾燥炉５３で乾燥された後、巻取り部５５に巻き取られる。この電極製造装置５０による一連の塗工・乾燥処理にて、金属箔１の両面に塗工層２が形成されることとなる。このように金属箔１の両面を塗工剤で塗工して乾燥させることにより、リチウム電池用の電極３が製造される。
【００２２】
この電極製造装置５０では、表塗工部５２により金属箔１の表面に塗工剤が塗工され、これが乾燥炉５３で乾燥された後、かつ前記裏塗工部５４に至るまでの搬送ライン上において、金属箔１の表面に形成された塗工層２の目付量を測定するための第１の塗工目付測定装置１０が設けられ、さらに、この電極製造装置５０には、前記裏塗工部５４により金属箔１の裏面に塗工剤が塗工され、これが乾燥炉５３で乾燥された後の搬送ライン上において、金属箔１の両面に形成された塗工層２の目付量を測定するための第２の塗工目付測定装置１０が設けられる。
【００２３】
次に、本発明の一実施形態に係る塗工目付測定装置１０の構成について図２を用いて説明する。
【００２４】
塗工目付測定装置１０は、電極３を製造する電極製造装置５０において、金属箔１に形成される塗工層２の目付量を測定する装置である。ここで、塗工層２の目付量とは、具体的には、金属箔１に形成される塗工層２の単位面積当たりの質量（以下、「塗工質量」と記す。）のことである。すなわち、塗工目付測定装置１０は、金属箔１に形成される塗工層２の塗工質量を算出する装置である。
【００２５】
電極３は、金属箔１の両面に、電極製造装置５０が備える塗工装置である表塗工部５２、裏塗工部５４を用いてペースト状の塗工剤を塗工し、乾燥させることで形成された長尺状の部材である。電極３は、例えば、リチウム電池等の電池の電極として用いられる。電極３は、ローラ等の搬送手段によって金属箔１の長手方向（図２における矢印方向）に搬送される。
【００２６】
金属箔１は、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ステンレス鋼等の金属箔である。塗工剤は、活物質を導電助剤や結着剤等と共に分散溶媒で混練したペースト状のものである。
【００２７】
塗工目付測定装置１０は、図２に示すように、基台部１１、試料切り出し手段１２、質量測定手段１３・１３、試料払出し手段１４、及び演算手段（図示せず）を備える。
なお、以下では、図２における矢印方向を金属箔１の「搬送方向」とし、この「搬送方向」に直交する方向を金属箔１の「幅方向」として説明する。
【００２８】
基台部１１は、図２に示すように、試料切り出し手段１２と、試料払出し手段１４とを支持する正面視コ字状の基台である。
【００２９】
試料切り出し手段１２は、電極３の製造ラインである電極製造装置５０において、搬送される金属箔１から所定の部分を切り出すための切り出し手段である。具体的には、試料切り出し手段１２は、金属箔１から質量測定用の真円状試料片４・４を切り出すためのものである。試料切り出し手段１２は、凸ダイスロール１２ａと、凹ダイスロール１２ｂと、モータ１２ｃとから構成される。
【００３０】
凸ダイスロール１２ａ及び凹ダイスロール１２ｂは、金属箔１から質量測定用の真円状試料片４・４を切り出すための一対のダイスロールである。
凸ダイスロール１２ａは、円柱体の外周面の一部を軸心に平行な平面で切り欠いたロール切欠部１５を有しており、断面略Ｄ字状の形状である。凸ダイスロール１２ａは、当該凸ダイスロール１２ａ外周面におけるロール切欠部１５の反対側部分に、当該凸ダイスロール１２ａ幅方向に並んで外周方に突設した２つの平面視円状の凸部１６・１６を有する。凸部１６・１６は、凸ダイスロール１２ａ外周面において、図６（ａ）に示す金属箔１の塗工領域部中央近傍の切り出し位置Ｐ１に対応する位置と、図６（ａ）に示す金属箔１の塗工領域部と未塗工領域部との境界近傍の切り出し位置Ｐ２に対応する位置とにそれぞれ配置される。
一方、凹ダイスロール１２ｂは、凸ダイスロール１２ａと略同様形状の円柱体の外周面の一部を軸心に平行な平面で切り欠いたロール切欠部１７を有しており、断面略Ｄ字状の形状である。凹ダイスロール１２ｂは、当該凹ダイスロール１２ｂ外周面におけるロール切欠部１７の反対側部分に、当該凹ダイスロール１２ｂ幅方向に並んで穿設した２つの平面視円状の凹部１８・１８（図３（ｂ）参照）を有する。凹部１８・１８は、凹ダイスロール１２ｂ外周面において、凸部１６・１６のそれぞれに対応する位置に配置される。
凸ダイスロール１２ａ及び凹ダイスロール１２ｂは、金属箔１を介して互いに対向するように設けられ、それぞれ金属箔１の上方及び下方に配置される。凸ダイスロール１２ａ及び凹ダイスロール１２ｂは、基台部１１が有する左右の側壁の内側上部に軸支され、それぞれがモータ１２ｃに接続されている。
【００３１】
モータ１２ｃは、凸ダイスロール１２ａ及び凹ダイスロール１２ｂにより試料片４・４を切り出す際に、凸ダイスロール１２ａ及び凹ダイスロール１２ｂを互いに異なる回転方向（図２では、凸ダイスロール１２ａは反時計回り方向、凹ダイスロール１２ｂは時計周り回り方向）にそれぞれを同期回転するように駆動する手段である。
【００３２】
こうして、試料切り出し手段１２では、金属箔１を凸ダイスロール１２ａと凹ダイスロール１２ｂの間を通過させる場合、図２に示すように、双方のロール切欠部１５、１７が対向した状態で保持される。このとき、凸ダイスロール１２ａ及び凹ダイスロール１２ｂは、上下方向に所定間隔を有した隙間ができる状態になり、当該隙間の上下方向略中央部を金属箔１がロール切欠部１５、１７に接触することなく通過可能になる。一方、試料切り出し手段１２により金属箔１から質量測定用の試料片４・４の切り出しを行う場合、試料切り出し手段１２は、モータ１２ｃの駆動により凸ダイスロール１２ａ及び凹ダイスロール１２ｂを互いに異なる回転方向に同期回転させて、双方のロール切欠部１５、１７の間を通して搬送されていた金属箔１を凸ダイスロール１２ａ及び凹ダイスロール１２ｂの各外周面の間に挟みながら回転する。そうして、凸ダイスロール１２ａが有する凸部１６・１６が、凹ダイスロール１２ｂが有する凹部１８・１８に嵌合し、その後離間することで、搬送ライン上で搬送方向にライン搬送される金属箔１から２つの質量測定用の試料片４・４を切り出すことが可能である。すなわち、試料切り出し手段１２は、押し型である凸部１６・１６と抜き型である凹部１８・１８により金属箔１に対して押し抜きをすることで金属箔１から２つの質量測定用の試料片４・４を切り出すことが可能である。
【００３３】
質量測定手段１３は、試料切り出し手段１２により切り出された２つの質量測定用の試料片４・４の質量を測定する２つの質量計である。質量測定手段１３は、その上部に質量測定の際に試料片４・４を載置するための試料載置台１３ａ・１３ａを備え、当該試料載置台１３ａ・１３ａに試料片４・４を載置することで試料片４・４の各質量を測定することが可能である。このような質量測定手段１３としては、例えば、電子天秤等が挙げられる。
【００３４】
試料払出し手段１４は、試料切り出し手段１２により切り出された２つの質量測定用の試料片４・４の質量を質量測定手段１３・１３により測定後、当該２つの試料片４・４を塗工目付測定装置１０内から外部に払い出すためのものである。試料払出し手段１４は、質量測定手段保持部１４ａ、払出し用モータ（図示せず）から構成される。質量測定手段保持部１４ａは、縦板部と、当該縦板部下端部から横方向に延設される横板部とからなる正面視Ｌ字状の部材であり、２台の質量測定手段１３・１３が横板部上面において質量測定手段保持部１４ａ幅方向に並べて保持される。質量測定手段保持部１４ａの上端部は、基台部１１が有する２つの側壁のうち一方もしくは両方の側壁に軸支される。また、当該軸支部分の一方は、払出し用モータの駆動軸に接続されており、当該払出し用モータを駆動することで質量測定手段保持部１４ａを傾斜させることが可能である。
【００３５】
こうして、試料払出し手段１４では、試料片４・４の質量を測定する際には、質量測定手段１３が凹ダイスロール１２ｂの直下に位置するように質量測定手段保持部１４ａが配置され、試料片４・４の払出しを行う際には、払出しモータを駆動して質量測定手段保持部１４ａ上端を軸支した状態で質量測定手段保持部１４ａ下端を後方に移動して質量測定手段保持部１４ａ（横板部）上の質量測定手段１３・１３を傾斜させて、質量測定手段１３・１３の試料載置台１３ａ・１３ａに載置された試料片４・４を下斜め方向にスライドさせて外部に払い出すことが可能である。
なお、試料払出し手段１４は、本実施形態に限定するものではなく、質量測定手段１３・１３による試料片４・４の質量測定後に試料片４・４を塗工目付測定装置１０の外部に排出できる手段であればよい。例えば、試料払出し手段として、質量測定手段１３・１３の試料載置台１３ａ・１３ａに載置された試料片４・４に対してエアを吹き当てるエア供給手段を設け、当該エア供給手段により載置された試料片４・４に対してエアを噴出することで試料片４・４を質量測定手段１３・１３から吹き飛ばすように排出する構成としても良い。
【００３６】
演算手段は、質量測定手段１３・１３と接続されており、質量測定手段１３・１３によって測定された２つの試料片４・４の各質量を取得し、当該２つの試料片４・４の各質量の測定値と後述する所定の演算式に基づいて塗工層２の塗工質量を算出するものである。演算手段としては、具体的には、中央演算処理装置（ＣＰＵ）を有するパーソナルコンピュータ等が挙げられる。
【００３７】
次に、このように構成された塗工目付測定装置１０を用いて、金属箔１における塗工層２の目付量を測定する塗工目付量測定方法について説明する。具体的には、図１に示すように、リチウム電池に用いられる電極３の製造ライン（塗工・乾燥工程）を構成する電極製造装置５０に、２つの塗工目付測定装置１０・１０を導入してインラインで金属箔１の塗工層２の目付量を測定する方法について図３を用いて説明する。以下に、塗工目付測定装置１０による金属箔１の塗工層２の目付量を測定する際の一連の工程と塗工層２の塗工質量の算出方法について順に説明する。
【００３８】
塗工目付測定装置１０では、図３（ａ）に示す通常時、すなわち、塗工目付測定装置１０による測定を行わない時、試料切り出し手段１２は凸ダイスロール１２ａ及び凹ダイスロール１２ｂ双方のロール切欠部１５、１７を対向させた状態で保持される。このとき、凸ダイスロール１２ａ及び凹ダイスロール１２ｂは、上下方向に所定の間隔を有した隙間ができる状態になり、金属箔１は凸ダイスロール１２ａ及び凹ダイスロール１２ｂの各外周面に接触することなく、当該隙間の上下方向略中央部を通過する。
一方、塗工目付測定装置１０による測定を行う際には、試料切り出し手段１２は、モータ１２ｃの駆動により動作を開始し（図３（ｂ））、凸ダイスロール１２ａ及び凹ダイスロール１２ｂを互いに異なる回転方向に同期回転させて、双方のロール切欠部１５、１７の間を通して搬送されていた金属箔１を凸ダイスロール１２ａ及び凹ダイスロール１２ｂの各外周面の間に挟みながら回転する。そうして、さらに同期回転して、凸ダイスロール１２ａが有する凸部１６・１６のうち未塗工領域部と塗工領域部の境界近傍に位置する凸部１６（図３では左側の凸部１６）が、凹ダイスロール１２ｂが有する凹部１８・１８のうち未塗工領域部と塗工領域部の境界近傍に位置する凹部１８（図３では左側の凹部１８）に嵌合し、かつ、凸ダイスロール１２ａが有する凸部１６・１６のうち塗工領域部の中央部近傍に位置する凸部１６（図３では右側の凸部１６）が、凹ダイスロール１２ｂが有する凹部１８・１８のうち塗工領域部の中央部近傍に位置する凹部１８（図３では右側の凹部１８）に嵌合し、その後それぞれが離間することで、搬送ライン上で搬送方向にライン搬送される金属箔１から２つの質量測定用の試料片４・４を切り出す。
すなわち、試料切り出し手段１２は、押し型である凸部１６・１６と抜き型である凹部１８・１８により金属箔１に対して押し抜きをすることで金属箔１から２つの質量測定用の試料片４・４を切り出す（図３（ｃ）（ｄ）参照）。金属箔１から切り出された試料片４・４は凹ダイスロール１２ｂが有する凹部１８・１８内部に保持され、凹ダイスロール１２ｂの回転により凹部１８・１８が凹ダイスロール１２ｂの下方に位置して質量測定手段１３・１３に近接した際に試料片４・４が遠心力及び重力により下方へと押出される（図３（ｅ）参照）。
なお、試料片４・４は、金属箔１上における切り出し位置Ｐ１、Ｐ２や電極製造装置５０の搬送ライン上における金属箔１の切り取り箇所によって、異なる構成となるものであるが、ここでは便宜上同一符号とし、切り出される試料片４・４の具体的な構成については、後述する。
【００３９】
続いて、試料切り出し手段１２により切り出された２つの質量測定用の試料片４・４が質量測定手段１３・１３の試料載置台１３ａ・１３ａに載置されると、質量測定手段１３・１３では、試料載置台１３ａ・１３ａに載置された２つの質量測定用の試料片４・４の各質量を測定する（図３（ｆ）参照）。
【００４０】
続いて、試料払出し手段１４では、払出しモータを駆動して質量測定手段保持部１４ａ上端を軸支した状態で質量測定手段保持部１４ａ下端を後方に移動して質量測定手段保持部１４ａ（横板部）上の質量測定手段１３・１３を傾斜させて、質量測定手段１３・１３の試料載置台１３ａ・１３ａに載置された試料片４・４を下斜め方向にスライドさせて外部に払い出す（図３（ｇ）（ｈ）参照）。そうして、最後に、図３（ａ）に示した通常時の状態に復帰する（図３（ｉ）参照）。
【００４１】
上記の如く動作する第１塗工目付測定装置１０及び第２塗工目付測定装置１０は、すでに上述したように、上記電極製造装置５０における金属箔１表面の塗工層２を形成した後と、金属箔１裏面の塗工層２を形成した後における金属箔１の搬送ライン上にそれぞれ配置されている。
【００４２】
第１塗工目付測定装置１０では、金属箔１の表面に塗工剤を塗工して乾燥した後、かつ金属箔１の裏面に塗工剤を塗工する前に、搬送される金属箔１から、金属箔１の塗工領域部分と、金属箔１の塗工領域部と未塗工領域部との境界を含む部分の２箇所を試料切り出し手段１２により切り出し、質量測定手段１３・１３によりその両者の質量を測定する。すなわち、第１塗工目付測定装置１０では、図６に示す試料片４・４の切り出し位置Ｐ１、Ｐ２において、金属箔１の塗工領域部の中央部近傍の切り出し位置Ｐ１で切り出された試料片（図４（ａ）に示す試料片ＩＩＩ）と、金属箔１の塗工領域と未塗工領域との境界部近傍の切り出し位置Ｐ２で切り出された試料片（図４（ａ）に示す試料片ＩＶ）の各質量が測定される。試料片ＩＩＩは、真円状で扁平な金属箔１の表面に、同様の真円状で扁平な塗工層２が形成されたものである。試料片ＩＶは、真円状で扁平な金属箔１の表面に、当該真円の一部を直線状に切り欠いた形状の塗工層２が形成されたものである。
【００４３】
第２塗工目付測定装置１０では、金属箔１の裏面に塗工剤を塗工して乾燥した後に、搬送される金属箔１から、金属箔１の塗工領域部分と、金属箔１の塗工領域部と未塗工領域部との境界を含む部分の２箇所を試料切り出し手段１２により切り出し、質量測定手段１３・１３によりその両者の質量を測定する。すなわち、第２塗工目付測定装置１０では、図６に示す試料片４・４の切り出し位置Ｐ１、Ｐ２における金属箔１の塗工領域部の中央部近傍の切り出し位置Ｐ１で切り出された試料片（図４（ｂ）に示す試料片Ｉ）と、金属箔１の塗工領域部と未塗工領域部との境界近傍の切り出し位置Ｐ２で切り出された試料片（図４（ｂ）に示す試料片ＩＩ）の各質量が測定される。試料片Ｉは、真円状で扁平な金属箔１の表面及び裏面に、同様の真円状で扁平な塗工層２が形成されたものである。試料片ＩＩは、真円状で扁平な金属箔１の表面及び裏面に、当該真円の一部を直線状に切り欠いた形状の塗工層２が形成されたものである。以下に、上記試料片Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶを用いて塗工層２の塗工質量を算出する方法について具体的に説明する。
【００４４】
次に、演算手段による塗工層２の塗工質量の算出方法について説明する。
先ず、図５に示す円において、円の中心をＣ、円の半径をＲ、円を切り取る直線部分と円との交点をＡ、Ｂ、円の中心Ｃから直線ＡＢへの最短の離間距離をａ、当該交点Ａ、Ｂと中心Ｃとでできる二等辺三角形の頂角を２αとすると、真円部の面積Ｓにおける欠円部（図５に示す斜線部分）の面積Ｔは、
Ｔ＝Ｒ２（α−ｓｉｎαｃｏｓα）と表すことができる。
真円部の面積Ｓ：欠円部の面積Ｔ＝πＲ２：Ｒ２（α−ｓｉｎαｃｏｓα）であるため、
この関係を、図６（ｂ）に示す真円状塗工層２と欠円状塗工層２ａにあてはめると、
（真円状塗工層２の質量）：（欠円状塗工層２ａの質量）＝πＲ２：Ｒ２（α−ｓｉｎαｃｏｓα）と表すことができ、
欠円状塗工層２ａの質量に、π／（α−ｓｉｎαｃｏｓα）（但し、α＝Ｃｏｓ−１（ａ／Ｒ））を掛け合わせれば真円状塗工層２の質量が求まる。
【００４５】
したがって、第２塗工目付測定装置１０では、図６（ｂ）上段に示すように、試料片Ｉの質量から試料片ＩＩの質量を引くことで、「欠円状塗工層２ａ両面の質量」を取得でき、当該「欠円状塗工層２ａ両面の質量」にπ／（α−ｓｉｎαｃｏｓα）を乗算することで、「真円状塗工層２の両面質量」を算出することができる。
また、第１塗工目付測定装置１０では、図６（ｂ）下段に示すように、試料片ＩＩＩから試料片ＩＶを引くことで、「欠円状塗工層２ａ表面の質量」を取得でき、当該「欠円状塗工層２ａ表面の質量」にπ／（α−ｓｉｎαｃｏｓα）を乗算することで、「真円状塗工層２の表面質量」を算出することができる。そして、「真円状塗工層２の両面質量」から「真円状塗工層２の表面質量」を引くことで「真円状塗工層２の裏面質量」を算出することができる。こうして、予め試料片４・４の切り出し面積、すなわち、上記円の半径Ｒと中心Ｃからの離間距離ａを決定して円の面積を求めておけば、当該「円の面積」と上記の如く算出される「真円状塗工層２の両面質量」、「真円状塗工層２の表面質量」及び「真円状塗工層２の裏面質量」に基づいて、金属箔１両面、金属箔１表面、金属箔１裏面のそれぞれに形成される塗工層２の単位面積当たりの質量である「塗工質量」を算出することができる。
【００４６】
次に、塗工目付測定装置の別実施形態を説明する。
【００４７】
前記塗工目付測定装置１０には、試料切り出し手段１２によって切り出される前記金属箔１の切り出し位置Ｐ１、Ｐ２と、金属箔１に塗工乾燥された塗工層２の前記塗工領域端部との距離を測定する距離測定手段１９をさらに備えることができる。
【００４８】
距離測定手段１９は、金属箔１上における塗工層２の厚さや塗工位置を計測するものであり、レーザ照射器及びレーザ受光器等からなるレーザー変位計である。距離測定手段１９は、図７に示すように、塗工目付測定装置１０の上流側近傍もしくは下流側近傍の金属箔１の搬送ライン上に設けられる。距離測定手段１９は、アーム２０によって一体的に支持されており、距離測定手段１９から金属箔１までの距離を一定に保持した状態で、金属箔１の幅方向における所定の位置（本実施形態においては、塗工領域端部近傍）に固定されている。距離測定手段１９は、レーザ照射器から金属箔１における一側の塗工層２（図７における上側の塗工層２）の塗工領域部と未塗工領域部の境界近傍に向けてレーザ光を照射し、当該境界近傍からの反射光をレーザ受光器が受光することで、当該境界近傍における塗工層２の厚み（図７おける上側の塗工層２の上下方向の高さ）を計測する。距離測定手段１９は、取得した塗工層２の上下方向の高さ情報に基づいて金属箔１の塗工領域端部の位置、換言すれば、塗工領域部と未塗工領域部との境界の位置（金属箔１幅方向における位置）を検出する。距離測定手段１９は、演算手段に電気的に接続されている。演算手段には、予め試料払出し手段１４によって切り出される前記金属箔１の切り出し位置Ｐ１、Ｐ２の情報（例えば、切り出し位置Ｐ１、Ｐ２の中心点の位置情報）が記憶されており、例えば、切り出し位置Ｐ２の中心点の位置情報と、距離測定手段１９により測定された前記塗工領域端部の位置情報とにより前記離間距離ａ（図６参照）を算出し、当該算出された離間距離ａを塗工層２の塗工質量の算出に用いることができる。
【００４９】
このように、前記試料切り出し手段１２によって切り出される前記金属箔１の切り出し位置Ｐ２と前記塗工領域端部との距離を測定する距離測定手段１９を用いることにより、リアルタイムで離間距離ａを取得することができるため、当該離間距離ａを塗工層２の塗工質量の算出に用いることで、精度の良い算出結果を得ることができる。
なお、本実施形態においては、距離測定手段１９としてレーザー変位計を用いたが特に限定するものではなく、前記塗工領域端部を検出可能である手段、例えばＣＣＤイメージセンサ等であってもよい。
【００５０】
また、図６（ａ）に示す試料片４の切り出し位置Ｐ２端部と金属箔１の幅方向一端部との間隔ｂは、電極製造装置５０における金属箔１の搬送の際にかかる所定のテンションに対し十分な強度を確保することができる間隔にすることが好ましい。例えば、間隔ｂは、金属箔１の未塗工領域部の幅長の半分程度から少なくとも数ミリ程度以上有するようにすることが好ましい。
【００５１】
以上のように、本発明によれば、製造ライン上でライン搬送されている金属箔の目付け測定ができるため、目付け測定するために製造ラインを停止する必要がなく、製造ラインの稼動率が向上する。
【符号の説明】
【００５２】
１ 金属箔
２ 塗工層
１０ 塗工目付測定装置
１２ 試料切り出し手段
１３ 質量測定手段
１９ 距離測定手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属箔に形成される塗工層の目付量を測定する塗工目付測定装置及び塗工目付測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表面に塗膜が塗工された金属板の塗膜重量を測定する技術として、塗膜付き金属板を、金属板のみを溶解する溶解液に浸漬して金属板を溶解し、残留物である塗膜の重量を測定する技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、上記以外の塗膜重量を測定する技術としては、リチウム電池の電極の製造技術に関するものが幾つか挙げられる。例えば、リチウム電池の電極の製造工程においては、電池の性能を確保するために電極箔（金属箔）上に塗工された塗工層の塗工目付量（電極箔上に塗工された塗工層の単位面積当たりの重量）を管理することが工程保証する上で重要である。当該塗工目付量の測定法としては、製造設備を停止した上で手作業にて塗工層（活物質層）を剥してその質量を直接測定する手法や、製造設備稼動中にインラインで電極にＸ線、β線を当てその減衰量から非破壊的に電極に形成された塗工層の質量を推定する手法がとられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１２７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載されたような塗膜重量の測定技術では、塗工ラインとは別の場所に測定装置を設ける必要があるため、製造ラインの稼動率が低下する。
【０００６】
また、手作業によって電極箔上の塗工層の塗工目付量を測定する手法は、特別な技能や作業工数を要するものであり、作業を行う際に製造ラインを停止しなければならないため製造ラインの稼働率が低下する。また、この方法では、電極箔から塗工層をきれいに剥ぎ取らないと測定誤差の原因となる。
一方、Ｘ線等により非破壊的に塗工目付量を推定する手法は、非破壊測定という性質上、直接的に測定する上記手作業による手法に比べてどうしても誤差が生じやすく測定値の信頼性の面で課題が残る。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、製造ラインを停止することなく塗工層の目付量を測定することができる塗工目付測定装置及び塗工目付測定方法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】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、
金属箔に形成される塗工層の目付量を測定する塗工目付測定装置であって、
搬送される前記金属箔から所定の部分を切り出すための切り出し手段と、
前記所定の部分の質量を測定する質量測定手段と、を備え、
塗工剤を前記金属箔の表面に塗工した後に前記金属箔の裏面に塗工することにより、前記金属箔両面に塗工層を形成する際に、
前記金属箔の表面に塗工剤を塗工して乾燥させた後、かつ前記金属箔の裏面に塗工剤を塗工する前と、当該乾燥後の前記金属箔の裏面に塗工剤を塗工して乾燥させた後とのそれぞれにおいて、
搬送される前記金属箔から、前記金属箔の塗工領域部分と、前記金属箔の塗工領域と未塗工領域との境界を含む部分の２箇所を前記切り出し手段により切り出し、前記質量測定手段によりその両者の質量を測定し、その両者の質量差から前記塗工層の塗工質量を算出する塗工目付測定装置である。
【００１０】
請求項２においては、
前記切り出し手段によって切り出される前記金属箔の切り出し位置と前記塗工領域端部との距離を測定する手段をさらに備える塗工目付測定装置である。
【００１１】
請求項３においては、
金属箔に形成される塗工層の目付量を測定する塗工目付測定方法であって、
塗工剤を前記金属箔の表面に塗工した後に前記金属箔の裏面に塗工することにより、前記金属箔両面に塗工層を形成する際に、
前記金属箔の表面に塗工剤を塗工して乾燥させた後、かつ前記金属箔の裏面に塗工剤を塗工する前と、当該乾燥後の前記金属箔の裏面に塗工剤を塗工して乾燥させた後とのそれぞれにおいて、
搬送される前記金属箔から、前記金属箔の塗工領域部分と、前記金属箔の塗工領域と未塗工領域との境界を含む部分の２箇所を切り出し、その両者の質量を測定し、その両者の質量差から前記塗工層の塗工質量を算出する塗工目付測定方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、製造ライン上でライン搬送されている金属箔の目付け測定ができるため、目付け測定するために製造ラインを停止する必要がなく、製造ラインの稼動率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る塗工目付測定装置を有する電極の製造ライン（電極製造装置）の概略構成を示す模式図。
【図２】本発明の一実施形態に係る塗工目付測定装置の構成を示す斜視図。
【図３】塗工目付測定装置の動作を説明するための説明図。
【図４】試料片を示す図であり、（ａ）は第１塗工目付測定装置により切り出された試料片を示す模式図、（ｂ）は第２塗工目付測定装置により切り出された試料片を示す模式図。
【図５】欠円部の面積に基づいて塗工層の塗工質量を算出する方法を説明するための説明図。
【図６】塗工層の塗工質量を算出する方法を説明するための説明図であり、（ａ）は塗工層が形成された金属箔における試料片の切り出し位置を示す平面図、（ｂ）は各試料片により塗工層の塗工質量を算出する方法を説明するための説明図。
【図７】距離測定手段を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、発明の実施の形態を説明する。
先ず、本発明の一実施形態に係る塗工目付測定装置を有する電極の製造ラインの概略構成について図１を用いて説明する。図１はリチウム電池用シート電極（電極３）を製造するための製造ライン（電極製造装置５０）を概略的に示したものである。
【００１５】
先ず、電極３を製造するための電極製造装置５０について説明する。
電極製造装置５０は、電極箔となる金属箔１の塗工面（金属箔１の表面及び裏面）における幅方向の中央部に塗工剤を塗工して乾燥することにより塗工層２（図７参照）を形成した電極３を製造する装置である。また、電極製造装置５０では、金属箔１の幅方向両側端部には塗工層２を形成せず、金属箔１の表面及び裏面を露出した状態とする電極３が製造される。電極製造装置５０は、図１に示すように、巻出し部５１、表塗工部５２、乾燥炉５３、裏塗工部５４、巻取り部５５を備える。
なお、以下の説明では、金属箔１において塗工層２が形成されていない部分（金属箔１の表面及び裏面が露出した部分）を「未塗工領域部」、塗工層が形成されている部分を「塗工領域部」と呼ぶこととする。
【００１６】
巻出し部５１は、ロール状に巻回された金属箔１を連続的に巻き出して、表塗工部５２に供給するものである。金属箔１は、巻き出し方向に長い長尺の箔部材にて構成されており、巻き出し方向と直交する方向が金属箔１の幅方向となる。
【００１７】
表塗工部５２は、巻出し部５１から巻き出された金属箔１の表面に塗工剤を塗工するためのものである。表塗工部５２は、ダイコーター５２ａ、バックアップローラ５２ｂを備える。
ダイコーター５２ａは、塗工剤を吐出して金属箔１の表面に塗工剤を塗工するためのものである。バックアップローラ５２ｂは、金属箔１を介してダイコーター５２ａの吐出口と対向するように配置され、金属箔１の背面（塗工面の反対側となる面。図１では裏面）を支持しつつ搬送するものであり、ダイコーター５２ａは金属箔１に塗工剤を所定の幅及び所定の塗工厚で塗工するためのものである。
【００１８】
乾燥炉５３は、金属箔１に塗工された塗工層２を乾燥させるための炉である。
【００１９】
裏塗工部５４は、乾燥炉５３から搬送されてきた金属箔１の裏面に塗工剤を塗工するためのものである。裏塗工部５４は、ダイコーター５４ａ、バックアップローラ５４ｂを備える。
ダイコーター５４ａは、塗工剤を吐出して金属箔１の裏面に塗工剤を塗工するためのものである。バックアップローラ５４ｂは、金属箔１を介してダイコーター５４ａの吐出口と対向するように配置され、金属箔１の背面（塗工面の反対側となる面。図１では表面）を支持しつつ搬送するものであり、ダイコーター５４ａは金属箔１に塗工剤を所定の幅及び所定の塗工厚で塗工するためのものである。
【００２０】
巻取り部５５は、乾燥炉５３から搬送される金属箔１の両面に塗工層２が形成された電極３を連続的に巻き取り、ロール状に巻回して回収するものである。
【００２１】
こうして、電極製造装置５０では、先ず巻出し部５１から金属箔１が連続的に巻き出されて表塗工部５２まで搬送され、当該金属箔１の一面（表面）に表塗工部５２により塗工剤が塗工され、これが乾燥炉５３で乾燥された後、続いて裏塗工部５４により金属箔１の反対側の面（裏面）に塗工剤が塗工され、再び乾燥炉５３で乾燥された後、巻取り部５５に巻き取られる。この電極製造装置５０による一連の塗工・乾燥処理にて、金属箔１の両面に塗工層２が形成されることとなる。このように金属箔１の両面を塗工剤で塗工して乾燥させることにより、リチウム電池用の電極３が製造される。
【００２２】
この電極製造装置５０では、表塗工部５２により金属箔１の表面に塗工剤が塗工され、これが乾燥炉５３で乾燥された後、かつ前記裏塗工部５４に至るまでの搬送ライン上において、金属箔１の表面に形成された塗工層２の目付量を測定するための第１の塗工目付測定装置１０が設けられ、さらに、この電極製造装置５０には、前記裏塗工部５４により金属箔１の裏面に塗工剤が塗工され、これが乾燥炉５３で乾燥された後の搬送ライン上において、金属箔１の両面に形成された塗工層２の目付量を測定するための第２の塗工目付測定装置１０が設けられる。
【００２３】
次に、本発明の一実施形態に係る塗工目付測定装置１０の構成について図２を用いて説明する。
【００２４】
塗工目付測定装置１０は、電極３を製造する電極製造装置５０において、金属箔１に形成される塗工層２の目付量を測定する装置である。ここで、塗工層２の目付量とは、具体的には、金属箔１に形成される塗工層２の単位面積当たりの質量（以下、「塗工質量」と記す。）のことである。すなわち、塗工目付測定装置１０は、金属箔１に形成される塗工層２の塗工質量を算出する装置である。
【００２５】
電極３は、金属箔１の両面に、電極製造装置５０が備える塗工装置である表塗工部５２、裏塗工部５４を用いてペースト状の塗工剤を塗工し、乾燥させることで形成された長尺状の部材である。電極３は、例えば、リチウム電池等の電池の電極として用いられる。電極３は、ローラ等の搬送手段によって金属箔１の長手方向（図２における矢印方向）に搬送される。
【００２６】
金属箔１は、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ステンレス鋼等の金属箔である。塗工剤は、活物質を導電助剤や結着剤等と共に分散溶媒で混練したペースト状のものである。
【００２７】
塗工目付測定装置１０は、図２に示すように、基台部１１、試料切り出し手段１２、質量測定手段１３・１３、試料払出し手段１４、及び演算手段（図示せず）を備える。
なお、以下では、図２における矢印方向を金属箔１の「搬送方向」とし、この「搬送方向」に直交する方向を金属箔１の「幅方向」として説明する。
【００２８】
基台部１１は、図２に示すように、試料切り出し手段１２と、試料払出し手段１４とを支持する正面視コ字状の基台である。
【００２９】
試料切り出し手段１２は、電極３の製造ラインである電極製造装置５０において、搬送される金属箔１から所定の部分を切り出すための切り出し手段である。具体的には、試料切り出し手段１２は、金属箔１から質量測定用の真円状試料片４・４を切り出すためのものである。試料切り出し手段１２は、凸ダイスロール１２ａと、凹ダイスロール１２ｂと、モータ１２ｃとから構成される。
【００３０】
凸ダイスロール１２ａ及び凹ダイスロール１２ｂは、金属箔１から質量測定用の真円状試料片４・４を切り出すための一対のダイスロールである。
凸ダイスロール１２ａは、円柱体の外周面の一部を軸心に平行な平面で切り欠いたロール切欠部１５を有しており、断面略Ｄ字状の形状である。凸ダイスロール１２ａは、当該凸ダイスロール１２ａ外周面におけるロール切欠部１５の反対側部分に、当該凸ダイスロール１２ａ幅方向に並んで外周方に突設した２つの平面視円状の凸部１６・１６を有する。凸部１６・１６は、凸ダイスロール１２ａ外周面において、図６（ａ）に示す金属箔１の塗工領域部中央近傍の切り出し位置Ｐ１に対応する位置と、図６（ａ）に示す金属箔１の塗工領域部と未塗工領域部との境界近傍の切り出し位置Ｐ２に対応する位置とにそれぞれ配置される。
一方、凹ダイスロール１２ｂは、凸ダイスロール１２ａと略同様形状の円柱体の外周面の一部を軸心に平行な平面で切り欠いたロール切欠部１７を有しており、断面略Ｄ字状の形状である。凹ダイスロール１２ｂは、当該凹ダイスロール１２ｂ外周面におけるロール切欠部１７の反対側部分に、当該凹ダイスロール１２ｂ幅方向に並んで穿設した２つの平面視円状の凹部１８・１８（図３（ｂ）参照）を有する。凹部１８・１８は、凹ダイスロール１２ｂ外周面において、凸部１６・１６のそれぞれに対応する位置に配置される。
凸ダイスロール１２ａ及び凹ダイスロール１２ｂは、金属箔１を介して互いに対向するように設けられ、それぞれ金属箔１の上方及び下方に配置される。凸ダイスロール１２ａ及び凹ダイスロール１２ｂは、基台部１１が有する左右の側壁の内側上部に軸支され、それぞれがモータ１２ｃに接続されている。
【００３１】
モータ１２ｃは、凸ダイスロール１２ａ及び凹ダイスロール１２ｂにより試料片４・４を切り出す際に、凸ダイスロール１２ａ及び凹ダイスロール１２ｂを互いに異なる回転方向（図２では、凸ダイスロール１２ａは反時計回り方向、凹ダイスロール１２ｂは時計周り回り方向）にそれぞれを同期回転するように駆動する手段である。
【００３２】
こうして、試料切り出し手段１２では、金属箔１を凸ダイスロール１２ａと凹ダイスロール１２ｂの間を通過させる場合、図２に示すように、双方のロール切欠部１５、１７が対向した状態で保持される。このとき、凸ダイスロール１２ａ及び凹ダイスロール１２ｂは、上下方向に所定間隔を有した隙間ができる状態になり、当該隙間の上下方向略中央部を金属箔１がロール切欠部１５、１７に接触することなく通過可能になる。一方、試料切り出し手段１２により金属箔１から質量測定用の試料片４・４の切り出しを行う場合、試料切り出し手段１２は、モータ１２ｃの駆動により凸ダイスロール１２ａ及び凹ダイスロール１２ｂを互いに異なる回転方向に同期回転させて、双方のロール切欠部１５、１７の間を通して搬送されていた金属箔１を凸ダイスロール１２ａ及び凹ダイスロール１２ｂの各外周面の間に挟みながら回転する。そうして、凸ダイスロール１２ａが有する凸部１６・１６が、凹ダイスロール１２ｂが有する凹部１８・１８に嵌合し、その後離間することで、搬送ライン上で搬送方向にライン搬送される金属箔１から２つの質量測定用の試料片４・４を切り出すことが可能である。すなわち、試料切り出し手段１２は、押し型である凸部１６・１６と抜き型である凹部１８・１８により金属箔１に対して押し抜きをすることで金属箔１から２つの質量測定用の試料片４・４を切り出すことが可能である。
【００３３】
質量測定手段１３は、試料切り出し手段１２により切り出された２つの質量測定用の試料片４・４の質量を測定する２つの質量計である。質量測定手段１３は、その上部に質量測定の際に試料片４・４を載置するための試料載置台１３ａ・１３ａを備え、当該試料載置台１３ａ・１３ａに試料片４・４を載置することで試料片４・４の各質量を測定することが可能である。このような質量測定手段１３としては、例えば、電子天秤等が挙げられる。
【００３４】
試料払出し手段１４は、試料切り出し手段１２により切り出された２つの質量測定用の試料片４・４の質量を質量測定手段１３・１３により測定後、当該２つの試料片４・４を塗工目付測定装置１０内から外部に払い出すためのものである。試料払出し手段１４は、質量測定手段保持部１４ａ、払出し用モータ（図示せず）から構成される。質量測定手段保持部１４ａは、縦板部と、当該縦板部下端部から横方向に延設される横板部とからなる正面視Ｌ字状の部材であり、２台の質量測定手段１３・１３が横板部上面において質量測定手段保持部１４ａ幅方向に並べて保持される。質量測定手段保持部１４ａの上端部は、基台部１１が有する２つの側壁のうち一方もしくは両方の側壁に軸支される。また、当該軸支部分の一方は、払出し用モータの駆動軸に接続されており、当該払出し用モータを駆動することで質量測定手段保持部１４ａを傾斜させることが可能である。
【００３５】
こうして、試料払出し手段１４では、試料片４・４の質量を測定する際には、質量測定手段１３が凹ダイスロール１２ｂの直下に位置するように質量測定手段保持部１４ａが配置され、試料片４・４の払出しを行う際には、払出しモータを駆動して質量測定手段保持部１４ａ上端を軸支した状態で質量測定手段保持部１４ａ下端を後方に移動して質量測定手段保持部１４ａ（横板部）上の質量測定手段１３・１３を傾斜させて、質量測定手段１３・１３の試料載置台１３ａ・１３ａに載置された試料片４・４を下斜め方向にスライドさせて外部に払い出すことが可能である。
なお、試料払出し手段１４は、本実施形態に限定するものではなく、質量測定手段１３・１３による試料片４・４の質量測定後に試料片４・４を塗工目付測定装置１０の外部に排出できる手段であればよい。例えば、試料払出し手段として、質量測定手段１３・１３の試料載置台１３ａ・１３ａに載置された試料片４・４に対してエアを吹き当てるエア供給手段を設け、当該エア供給手段により載置された試料片４・４に対してエアを噴出することで試料片４・４を質量測定手段１３・１３から吹き飛ばすように排出する構成としても良い。
【００３６】
演算手段は、質量測定手段１３・１３と接続されており、質量測定手段１３・１３によって測定された２つの試料片４・４の各質量を取得し、当該２つの試料片４・４の各質量の測定値と後述する所定の演算式に基づいて塗工層２の塗工質量を算出するものである。演算手段としては、具体的には、中央演算処理装置（ＣＰＵ）を有するパーソナルコンピュータ等が挙げられる。
【００３７】
次に、このように構成された塗工目付測定装置１０を用いて、金属箔１における塗工層２の目付量を測定する塗工目付量測定方法について説明する。具体的には、図１に示すように、リチウム電池に用いられる電極３の製造ライン（塗工・乾燥工程）を構成する電極製造装置５０に、２つの塗工目付測定装置１０・１０を導入してインラインで金属箔１の塗工層２の目付量を測定する方法について図３を用いて説明する。以下に、塗工目付測定装置１０による金属箔１の塗工層２の目付量を測定する際の一連の工程と塗工層２の塗工質量の算出方法について順に説明する。
【００３８】
塗工目付測定装置１０では、図３（ａ）に示す通常時、すなわち、塗工目付測定装置１０による測定を行わない時、試料切り出し手段１２は凸ダイスロール１２ａ及び凹ダイスロール１２ｂ双方のロール切欠部１５、１７を対向させた状態で保持される。このとき、凸ダイスロール１２ａ及び凹ダイスロール１２ｂは、上下方向に所定の間隔を有した隙間ができる状態になり、金属箔１は凸ダイスロール１２ａ及び凹ダイスロール１２ｂの各外周面に接触することなく、当該隙間の上下方向略中央部を通過する。
一方、塗工目付測定装置１０による測定を行う際には、試料切り出し手段１２は、モータ１２ｃの駆動により動作を開始し（図３（ｂ））、凸ダイスロール１２ａ及び凹ダイスロール１２ｂを互いに異なる回転方向に同期回転させて、双方のロール切欠部１５、１７の間を通して搬送されていた金属箔１を凸ダイスロール１２ａ及び凹ダイスロール１２ｂの各外周面の間に挟みながら回転する。そうして、さらに同期回転して、凸ダイスロール１２ａが有する凸部１６・１６のうち未塗工領域部と塗工領域部の境界近傍に位置する凸部１６（図３では左側の凸部１６）が、凹ダイスロール１２ｂが有する凹部１８・１８のうち未塗工領域部と塗工領域部の境界近傍に位置する凹部１８（図３では左側の凹部１８）に嵌合し、かつ、凸ダイスロール１２ａが有する凸部１６・１６のうち塗工領域部の中央部近傍に位置する凸部１６（図３では右側の凸部１６）が、凹ダイスロール１２ｂが有する凹部１８・１８のうち塗工領域部の中央部近傍に位置する凹部１８（図３では右側の凹部１８）に嵌合し、その後それぞれが離間することで、搬送ライン上で搬送方向にライン搬送される金属箔１から２つの質量測定用の試料片４・４を切り出す。
すなわち、試料切り出し手段１２は、押し型である凸部１６・１６と抜き型である凹部１８・１８により金属箔１に対して押し抜きをすることで金属箔１から２つの質量測定用の試料片４・４を切り出す（図３（ｃ）（ｄ）参照）。金属箔１から切り出された試料片４・４は凹ダイスロール１２ｂが有する凹部１８・１８内部に保持され、凹ダイスロール１２ｂの回転により凹部１８・１８が凹ダイスロール１２ｂの下方に位置して質量測定手段１３・１３に近接した際に試料片４・４が遠心力及び重力により下方へと押出される（図３（ｅ）参照）。
なお、試料片４・４は、金属箔１上における切り出し位置Ｐ１、Ｐ２や電極製造装置５０の搬送ライン上における金属箔１の切り取り箇所によって、異なる構成となるものであるが、ここでは便宜上同一符号とし、切り出される試料片４・４の具体的な構成については、後述する。
【００３９】
続いて、試料切り出し手段１２により切り出された２つの質量測定用の試料片４・４が質量測定手段１３・１３の試料載置台１３ａ・１３ａに載置されると、質量測定手段１３・１３では、試料載置台１３ａ・１３ａに載置された２つの質量測定用の試料片４・４の各質量を測定する（図３（ｆ）参照）。
【００４０】
続いて、試料払出し手段１４では、払出しモータを駆動して質量測定手段保持部１４ａ上端を軸支した状態で質量測定手段保持部１４ａ下端を後方に移動して質量測定手段保持部１４ａ（横板部）上の質量測定手段１３・１３を傾斜させて、質量測定手段１３・１３の試料載置台１３ａ・１３ａに載置された試料片４・４を下斜め方向にスライドさせて外部に払い出す（図３（ｇ）（ｈ）参照）。そうして、最後に、図３（ａ）に示した通常時の状態に復帰する（図３（ｉ）参照）。
【００４１】
上記の如く動作する第１塗工目付測定装置１０及び第２塗工目付測定装置１０は、すでに上述したように、上記電極製造装置５０における金属箔１表面の塗工層２を形成した後と、金属箔１裏面の塗工層２を形成した後における金属箔１の搬送ライン上にそれぞれ配置されている。
【００４２】
第１塗工目付測定装置１０では、金属箔１の表面に塗工剤を塗工して乾燥した後、かつ金属箔１の裏面に塗工剤を塗工する前に、搬送される金属箔１から、金属箔１の塗工領域部分と、金属箔１の塗工領域部と未塗工領域部との境界を含む部分の２箇所を試料切り出し手段１２により切り出し、質量測定手段１３・１３によりその両者の質量を測定する。すなわち、第１塗工目付測定装置１０では、図６に示す試料片４・４の切り出し位置Ｐ１、Ｐ２において、金属箔１の塗工領域部の中央部近傍の切り出し位置Ｐ１で切り出された試料片（図４（ａ）に示す試料片ＩＩＩ）と、金属箔１の塗工領域と未塗工領域との境界部近傍の切り出し位置Ｐ２で切り出された試料片（図４（ａ）に示す試料片ＩＶ）の各質量が測定される。試料片ＩＩＩは、真円状で扁平な金属箔１の表面に、同様の真円状で扁平な塗工層２が形成されたものである。試料片ＩＶは、真円状で扁平な金属箔１の表面に、当該真円の一部を直線状に切り欠いた形状の塗工層２が形成されたものである。
【００４３】
第２塗工目付測定装置１０では、金属箔１の裏面に塗工剤を塗工して乾燥した後に、搬送される金属箔１から、金属箔１の塗工領域部分と、金属箔１の塗工領域部と未塗工領域部との境界を含む部分の２箇所を試料切り出し手段１２により切り出し、質量測定手段１３・１３によりその両者の質量を測定する。すなわち、第２塗工目付測定装置１０では、図６に示す試料片４・４の切り出し位置Ｐ１、Ｐ２における金属箔１の塗工領域部の中央部近傍の切り出し位置Ｐ１で切り出された試料片（図４（ｂ）に示す試料片Ｉ）と、金属箔１の塗工領域部と未塗工領域部との境界近傍の切り出し位置Ｐ２で切り出された試料片（図４（ｂ）に示す試料片ＩＩ）の各質量が測定される。試料片Ｉは、真円状で扁平な金属箔１の表面及び裏面に、同様の真円状で扁平な塗工層２が形成されたものである。試料片ＩＩは、真円状で扁平な金属箔１の表面及び裏面に、当該真円の一部を直線状に切り欠いた形状の塗工層２が形成されたものである。以下に、上記試料片Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶを用いて塗工層２の塗工質量を算出する方法について具体的に説明する。
【００４４】
次に、演算手段による塗工層２の塗工質量の算出方法について説明する。
先ず、図５に示す円において、円の中心をＣ、円の半径をＲ、円を切り取る直線部分と円との交点をＡ、Ｂ、円の中心Ｃから直線ＡＢへの最短の離間距離をａ、当該交点Ａ、Ｂと中心Ｃとでできる二等辺三角形の頂角を２αとすると、真円部の面積Ｓにおける欠円部（図５に示す斜線部分）の面積Ｔは、
Ｔ＝Ｒ２（α−ｓｉｎαｃｏｓα）と表すことができる。
真円部の面積Ｓ：欠円部の面積Ｔ＝πＲ２：Ｒ２（α−ｓｉｎαｃｏｓα）であるため、
この関係を、図６（ｂ）に示す真円状塗工層２と欠円状塗工層２ａにあてはめると、
（真円状塗工層２の質量）：（欠円状塗工層２ａの質量）＝πＲ２：Ｒ２（α−ｓｉｎαｃｏｓα）と表すことができ、
欠円状塗工層２ａの質量に、π／（α−ｓｉｎαｃｏｓα）（但し、α＝Ｃｏｓ−１（ａ／Ｒ））を掛け合わせれば真円状塗工層２の質量が求まる。
【００４５】
したがって、第２塗工目付測定装置１０では、図６（ｂ）上段に示すように、試料片Ｉの質量から試料片ＩＩの質量を引くことで、「欠円状塗工層２ａ両面の質量」を取得でき、当該「欠円状塗工層２ａ両面の質量」にπ／（α−ｓｉｎαｃｏｓα）を乗算することで、「真円状塗工層２の両面質量」を算出することができる。
また、第１塗工目付測定装置１０では、図６（ｂ）下段に示すように、試料片ＩＩＩから試料片ＩＶを引くことで、「欠円状塗工層２ａ表面の質量」を取得でき、当該「欠円状塗工層２ａ表面の質量」にπ／（α−ｓｉｎαｃｏｓα）を乗算することで、「真円状塗工層２の表面質量」を算出することができる。そして、「真円状塗工層２の両面質量」から「真円状塗工層２の表面質量」を引くことで「真円状塗工層２の裏面質量」を算出することができる。こうして、予め試料片４・４の切り出し面積、すなわち、上記円の半径Ｒと中心Ｃからの離間距離ａを決定して円の面積を求めておけば、当該「円の面積」と上記の如く算出される「真円状塗工層２の両面質量」、「真円状塗工層２の表面質量」及び「真円状塗工層２の裏面質量」に基づいて、金属箔１両面、金属箔１表面、金属箔１裏面のそれぞれに形成される塗工層２の単位面積当たりの質量である「塗工質量」を算出することができる。
【００４６】
次に、塗工目付測定装置の別実施形態を説明する。
【００４７】
前記塗工目付測定装置１０には、試料切り出し手段１２によって切り出される前記金属箔１の切り出し位置Ｐ１、Ｐ２と、金属箔１に塗工乾燥された塗工層２の前記塗工領域端部との距離を測定する距離測定手段１９をさらに備えることができる。
【００４８】
距離測定手段１９は、金属箔１上における塗工層２の厚さや塗工位置を計測するものであり、レーザ照射器及びレーザ受光器等からなるレーザー変位計である。距離測定手段１９は、図７に示すように、塗工目付測定装置１０の上流側近傍もしくは下流側近傍の金属箔１の搬送ライン上に設けられる。距離測定手段１９は、アーム２０によって一体的に支持されており、距離測定手段１９から金属箔１までの距離を一定に保持した状態で、金属箔１の幅方向における所定の位置（本実施形態においては、塗工領域端部近傍）に固定されている。距離測定手段１９は、レーザ照射器から金属箔１における一側の塗工層２（図７における上側の塗工層２）の塗工領域部と未塗工領域部の境界近傍に向けてレーザ光を照射し、当該境界近傍からの反射光をレーザ受光器が受光することで、当該境界近傍における塗工層２の厚み（図７おける上側の塗工層２の上下方向の高さ）を計測する。距離測定手段１９は、取得した塗工層２の上下方向の高さ情報に基づいて金属箔１の塗工領域端部の位置、換言すれば、塗工領域部と未塗工領域部との境界の位置（金属箔１幅方向における位置）を検出する。距離測定手段１９は、演算手段に電気的に接続されている。演算手段には、予め試料払出し手段１４によって切り出される前記金属箔１の切り出し位置Ｐ１、Ｐ２の情報（例えば、切り出し位置Ｐ１、Ｐ２の中心点の位置情報）が記憶されており、例えば、切り出し位置Ｐ２の中心点の位置情報と、距離測定手段１９により測定された前記塗工領域端部の位置情報とにより前記離間距離ａ（図６参照）を算出し、当該算出された離間距離ａを塗工層２の塗工質量の算出に用いることができる。
【００４９】
このように、前記試料切り出し手段１２によって切り出される前記金属箔１の切り出し位置Ｐ２と前記塗工領域端部との距離を測定する距離測定手段１９を用いることにより、リアルタイムで離間距離ａを取得することができるため、当該離間距離ａを塗工層２の塗工質量の算出に用いることで、精度の良い算出結果を得ることができる。
なお、本実施形態においては、距離測定手段１９としてレーザー変位計を用いたが特に限定するものではなく、前記塗工領域端部を検出可能である手段、例えばＣＣＤイメージセンサ等であってもよい。
【００５０】
また、図６（ａ）に示す試料片４の切り出し位置Ｐ２端部と金属箔１の幅方向一端部との間隔ｂは、電極製造装置５０における金属箔１の搬送の際にかかる所定のテンションに対し十分な強度を確保することができる間隔にすることが好ましい。例えば、間隔ｂは、金属箔１の未塗工領域部の幅長の半分程度から少なくとも数ミリ程度以上有するようにすることが好ましい。
【００５１】
以上のように、本発明によれば、製造ライン上でライン搬送されている金属箔の目付け測定ができるため、目付け測定するために製造ラインを停止する必要がなく、製造ラインの稼動率が向上する。
【符号の説明】
【００５２】
１ 金属箔
２ 塗工層
１０ 塗工目付測定装置
１２ 試料切り出し手段
１３ 質量測定手段
１９ 距離測定手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔に形成される塗工層の目付量を測定する塗工目付測定装置であって、
搬送される前記金属箔から所定の部分を切り出すための切り出し手段と、
前記所定の部分の質量を測定する質量測定手段と、を備え、
塗工剤を前記金属箔の表面に塗工した後に前記金属箔の裏面に塗工することにより、前記金属箔両面に塗工層を形成する際に、
前記金属箔の表面に塗工剤を塗工して乾燥させた後、かつ前記金属箔の裏面に塗工剤を塗工する前と、当該乾燥後の前記金属箔の裏面に塗工剤を塗工して乾燥させた後とのそれぞれにおいて、
搬送される前記金属箔から、前記金属箔の塗工領域部分と、前記金属箔の塗工領域と未塗工領域との境界を含む部分の２箇所を前記切り出し手段により切り出し、前記質量測定手段によりその両者の質量を測定し、その両者の質量差から前記塗工層の塗工質量を算出することを特徴とする塗工目付測定装置。
【請求項２】
前記切り出し手段によって切り出される前記金属箔の切り出し位置と前記塗工領域端部との距離を測定する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の塗工目付測定装置。
【請求項３】
金属箔に形成される塗工層の目付量を測定する塗工目付測定方法であって、
塗工剤を前記金属箔の表面に塗工した後に前記金属箔の裏面に塗工することにより、前記金属箔両面に塗工層を形成する際に、
前記金属箔の表面に塗工剤を塗工して乾燥させた後、かつ前記金属箔の裏面に塗工剤を塗工する前と、当該乾燥後の前記金属箔の裏面に塗工剤を塗工して乾燥させた後とのそれぞれにおいて、
搬送される前記金属箔から、前記金属箔の塗工領域部分と、前記金属箔の塗工領域と未塗工領域との境界を含む部分の２箇所を切り出し、その両者の質量を測定し、その両者の質量差から前記塗工層の塗工質量を算出することを特徴とする塗工目付測定方法。
【請求項１】
金属箔に形成される塗工層の目付量を測定する塗工目付測定装置であって、
搬送される前記金属箔から所定の部分を切り出すための切り出し手段と、
前記所定の部分の質量を測定する質量測定手段と、を備え、
塗工剤を前記金属箔の表面に塗工した後に前記金属箔の裏面に塗工することにより、前記金属箔両面に塗工層を形成する際に、
前記金属箔の表面に塗工剤を塗工して乾燥させた後、かつ前記金属箔の裏面に塗工剤を塗工する前と、当該乾燥後の前記金属箔の裏面に塗工剤を塗工して乾燥させた後とのそれぞれにおいて、
搬送される前記金属箔から、前記金属箔の塗工領域部分と、前記金属箔の塗工領域と未塗工領域との境界を含む部分の２箇所を前記切り出し手段により切り出し、前記質量測定手段によりその両者の質量を測定し、その両者の質量差から前記塗工層の塗工質量を算出することを特徴とする塗工目付測定装置。
【請求項２】
前記切り出し手段によって切り出される前記金属箔の切り出し位置と前記塗工領域端部との距離を測定する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の塗工目付測定装置。
【請求項３】
金属箔に形成される塗工層の目付量を測定する塗工目付測定方法であって、
塗工剤を前記金属箔の表面に塗工した後に前記金属箔の裏面に塗工することにより、前記金属箔両面に塗工層を形成する際に、
前記金属箔の表面に塗工剤を塗工して乾燥させた後、かつ前記金属箔の裏面に塗工剤を塗工する前と、当該乾燥後の前記金属箔の裏面に塗工剤を塗工して乾燥させた後とのそれぞれにおいて、
搬送される前記金属箔から、前記金属箔の塗工領域部分と、前記金属箔の塗工領域と未塗工領域との境界を含む部分の２箇所を切り出し、その両者の質量を測定し、その両者の質量差から前記塗工層の塗工質量を算出することを特徴とする塗工目付測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１９７６２（Ｐ２０１３−１９７６２Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５３３３０（Ｐ２０１１−１５３３３０）
【出願日】平成２３年７月１１日（２０１１．７．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１１日（２０１１．７．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
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