塗工膜の粘性評価方法およびその装置
【課題】塗工物の粘性をインラインで評価可能として、塗工膜の製造歩留まりの低減を防止する塗工膜の粘性評価方法および装置を提供することを目的とする。
【解決手段】シート電極２の集電体シート２０に塗工された活物質ペースト２１の粘性を評価するシート電極２の粘性評価方法であって、シート電極２の少なくとも一端部を含む所定範囲に向けて照射光を照射し、照射光の形状を撮像する撮像工程（Ｓ１００）と、撮像工程により撮像された撮像データに基づいて、活物質ペースト２１の縁部２２から集電体シート２０との接触部２３までの距離を検出し、検出した活物質ペースト２１の縁部２２から集電体シート２０との接触部２３までの距離に基づいて活物質ペースト２１の粘性を評価する評価工程（Ｓ１３０）とを有する。
【解決手段】シート電極２の集電体シート２０に塗工された活物質ペースト２１の粘性を評価するシート電極２の粘性評価方法であって、シート電極２の少なくとも一端部を含む所定範囲に向けて照射光を照射し、照射光の形状を撮像する撮像工程（Ｓ１００）と、撮像工程により撮像された撮像データに基づいて、活物質ペースト２１の縁部２２から集電体シート２０との接触部２３までの距離を検出し、検出した活物質ペースト２１の縁部２２から集電体シート２０との接触部２３までの距離に基づいて活物質ペースト２１の粘性を評価する評価工程（Ｓ１３０）とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗工膜の粘性評価方法およびその装置の技術に関し、より詳細には、塗工膜の基材に塗工された塗工物の粘性を評価する塗工膜の粘性評価方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リチウムイオン二次電池等の二次電池には、シート電極（塗工膜）が用いられており、例えば、リチウムイオン二次電池では、正極シート電極と負極シート電極とがセパレータを介して捲回され、電解液が充填される電池ケース内に配設されている。この内、正極シート電極は、アルミニウム箔やステンレス箔などの金属箔からなる集電体シート（基材）の表面に、リチウム−コバルト複合酸化物やリチウム−マンガン複合酸化物などを含む正極活物質（塗工物）が層状に圧着されている。一方、負極シート電極は、銅箔やステンレス箔などの金属箔からなる集電体シートの表面に、黒鉛やコークスなどを含む負極活物質が層状に圧着されている。
【０００３】
ここで、シート電極の製造過程について詳述すると、まず、基材としての尺状の集電体シートの表面に塗工物である活物質ペーストが塗工される。その際、集電体シートの両縁部には、活物質ペーストが塗工されない活物質未塗工部と、活物質ペーストが塗工された活物質塗工部とが形成される。次いで、活物質ペーストが塗工された集電体シートが加圧ロールを通過されて、集電体シートの表面に活物質ペーストが圧着される。そして、形成された長尺状のシート電極が所定形状となるように裁断されて、塗工膜としてのシート電極が形成される。
【０００４】
シート電極の製造過程の中でも、集電体シートに活物質ペーストを塗工する工程では、搬送経路に沿って搬送される集電体シートの表面に対して一定のクリアランスを保つようにして塗工ダイのノズルが固定され、かかるノズルから所定粘度となるように混練された活物質ペーストが吐出される。この活物質ペーストは、通常、高分子樹脂からなるバインダと混練されており、活物質ペーストに所定の粘性が付与されて集電体シートへの密着強度が向上されている。
【０００５】
ところで、塗工時の活物質ペーストの粘性は、集電体シートに塗工された後の活物質ペーストの形状に大きく影響を与えるため、これまでにも活物質ペーストの粘性を評価するための手法が幾つか提案されている。
例えば、特許文献１には、固定部材と回転部材との間の空間に活物質ペーストを介在させ、回転部材を回転させて活物質ペーストにせん断力を加え、一定時間内における粘性抵抗トルクの変化率を求めることで、活物質ペーストの機械的強度（せん断に強いかどうか）を評価する塗工物の粘性評価方法が開示されている。
【特許文献１】特許第３８０００６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、実際のシート電極の製造過程においては、集電体シートに活物質ペーストが塗工される間、混練された活物質ペーストの粘性状態などの「塗工条件」を常時一定に保つことが困難である。そのため、例えば、活物質ペーストの粘性状態などの塗工条件が、外乱により塗工中に変化してしまう場合があった。
【０００７】
確かに、上述した特許文献１に開示された塗工物の粘性評価方法では、予め、模擬塗工機などによって活物質ペーストの塗工性、すなわちせん断に対する強さを評価することができるため、実際のシート電極の製造過程で使用される活物質ペーストの粘性を予め評価しておくことで、製造時に使用した際に不具合が露呈することを防止することができ、活物質ペーストの使用量を低減すること等のメリットがある。
【０００８】
しかしながら、上述した特許文献１に開示されるように従来の粘性評価方法は、集電体シートに活物質ペーストを塗工することなく活物質ペーストの塗工性を評価するものであったため、シート電極の製造過程中に塗工条件が変更された場合などには、活物質ペーストの粘性を評価することができなかった。すなわち、従来の粘性評価方法では、集電体シートに塗工された活物質ペーストの粘性をインラインで評価するものではなかったため、シート電極の製造過程中に塗工条件が変更されると、電体シートに塗工された活物質ペーストにおいて高さ方向及び幅方向の形状が不均一となって、シート電極の製造歩留まりの低下を防止することができなかったのである。
【０００９】
そこで、本発明では、塗工膜の粘性評価方法およびその装置に関し、前記従来の課題を解決するもので、塗工物の粘性をインラインで評価可能として、塗工膜の製造歩留まりの低減を防止する塗工膜の粘性評価方法およびその装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
すなわち、請求項１においては、塗工膜の基材に塗工された塗工物の粘性を評価する塗工膜の粘性評価方法であって、前記塗工膜の少なくとも一端部を含む所定範囲に向けて照射光を照射し、照射光の形状を撮像する撮像工程と、前記撮像工程により撮像された撮像データに基づいて塗工物の縁部から基材との接触部までの距離を検出し、検出した塗工物の縁部から基材との接触部までの距離に基づいて塗工物の粘性を評価する評価工程とを有するものである。
【００１２】
請求項２においては、前記評価工程は、予め、基材に塗工される塗工物ごとに塗工物の縁部から接触部までの距離と塗工物の粘度との関係を基準値として求め、前記基準値と検出された距離の実測値とを対比するものである。
【００１３】
請求項３においては、前記評価工程は、前記撮像工程により撮像された撮像データから塗工物の縁部及び接触部の光切断像を抽出し、抽出した塗工物の縁部及び接触部の光切断像から、塗工物の縁部及び接触部の二次元座標を算出するものである。
【００１４】
請求項４においては、前記塗工膜は、金属箔集電体シートの少なくとも一方の表面に活物質ペーストが塗工されたシート電極である。
【００１５】
請求項５においては、塗工膜の基材に塗工された塗工物の粘性を評価する塗工膜の粘性評価装置であって、前記塗工膜の少なくとも一端部を含む所定範囲に向けて照射光を照射し、照射光の形状を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された撮像データに基づいて塗工物の縁部から基材との接触部までの距離を検出し、検出した塗工物の縁部から基材との接触部までの距離に基づいて塗工物の粘性を評価する評価部とを有するものである。
【００１６】
請求項６においては、前記評価部は、予め、基材に塗工される塗工物ごとに塗工物の縁部から接触部までの距離と塗工物の粘度との関係を基準値として求め、前記基準値と検出された距離の実測値とを対比するものである。
【００１７】
請求項７においては、前記評価部は、前記撮像部により撮像された撮像データから塗工物の縁部及び接触部の光切断像を抽出し、抽出した塗工物の縁部及び接触部の光切断像から、塗工物の縁部及び接触部の二次元座標を算出するものである。
【００１８】
請求項８においては、前記塗工膜は、金属箔集電体シートの少なくとも一方の表面に活物質ペーストが塗工されたシート電極である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００２０】
請求項１に示す構成としたので、塗工物の粘性をインラインで評価可能として、塗工膜の製造歩留まりの低減を防止することができる。
【００２１】
請求項２に示す構成としたので、より簡易に塗工物の粘性を評価することができる。
【００２２】
請求項３に示す構成としたので、塗工物の形状変化をより精度よく検出することができ、粘性の評価能を向上できる。
【００２３】
請求項４に示す構成としたので、シート電極の製造工程においてインラインで粘性を評価することができるため、直ちに活物質ペーストの粘度を修正等して塗工条件を修正することで、シート電極の製造効率をより向上させることができる。
【００２４】
請求項５に示す構成としたので、塗工物の粘性をインラインで評価可能として、塗工膜の製造歩留まりの低減を防止することができる。
【００２５】
請求項６に示す構成としたので、より簡易に塗工物の粘性を評価することができる。
【００２６】
請求項７に示す構成としたので、塗工物の形状変化をより精度よく検出することができ、粘性の評価能を向上できる。
【００２７】
請求項８に示す構成としたので、シート電極の製造工程においてインラインで粘性を評価することができるため、直ちに活物質ペーストの粘度を修正等して塗工条件を修正することで、シート電極の製造効率をより向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
発明を実施するための最良の形態の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係る粘性評価装置を備えたシート電極製造装置の全体的な構成を示した側面図、図２はシート電極の構成を示した図、図３は本実施例のシート電極の粘性評価装置の側面図、図４は同じく図３の粘性評価装置の平面図、図５は活物質ペーストの縁部及び接触部の光切断像を示した図、図６は光切断像における活物質ペーストの縁部の座標位置を示した図、図７は本実施例のシート電極の粘性評価方法を示したフローチャートである。
なお、以下の実施例においては、図４におけるシート電極２の搬送方向と直交する方向（矢印方向）をシート電極２の幅方向とする。また、以下の本実施例では、塗工膜としてシート電極２を用いた場合について説明し、シート電極２は、基材としての集電体シート２０に塗工物として活物質ペースト２１が塗工されて構成されているものとする。
【００２９】
まず、本実施例の粘性評価装置４を備えたシート電極製造装置１の全体構成について、以下に概説する。
図１に示すように、本実施例のシート電極製造装置１は、尺状の集電体シート２０に活物質ペースト２１を塗工してシート電極２を製造する装置であって、具体的には、尺状の集電体シート２０の両表面に活物質ペースト２１を塗工する塗工工程１０と、活物質ペースト２１が塗工された集電体シート２０を加圧ロール１１ａ（図３参照）に通過させて集電体シート２０の表面に活物質ペースト２１を圧着させる圧着工程１１と、形成された長尺状のシート電極２を所定形状となるように裁断する裁断工程１２等の各工程が搬送経路３に沿って配設されている。
【００３０】
シート電極製造装置１の各工程は、公知の構成を採用することができ、その詳細な説明は省略する。ただし、本実施例では、塗工工程１０は、搬送経路３の中途部に配設された塗工ローラ１０ａと、塗工ローラ１０ａに対して集電体シート２０を介して対峙される塗工ダイ１０ｂ等とで構成されている（図３参照）。塗工工程１０では、搬送経路３に沿って搬送される集電体シート２０の表面に向けて、塗工ダイ１０ｂのノズルより活物質ペースト２１が吐出され、集電体シート２０の両表面に活物質ペースト２１が塗工される。
【００３１】
シート電極２は、塗工膜としてリチウムイオン二次電池で用いられる正極シート電極又は負極シート電極として構成されている。シート電極製造装置１で製造されるシート電極２は、正極であれば集電体シート２０としてアルミ箔が一般に用いられ、負極であれば集電体シート２０として銅箔が一般に用いられる。
【００３２】
活物質ペースト２１としては、正極シートの製造であれば、正極活物質（例えば、コバルト酸リチウム・マンガン酸リチウム・ニッケル酸リチウム等のリチウム複合酸化物など）と、それに導電性を付与する導電材（カーボングラファイトなど）と、及びこれらを結着させる結着剤（有機バインダなど）等とが有機溶剤などに混合溶解（混練）されたものが用いられる。また、負極シートの製造であれば、負極活物質（グラファイトなど）が所定の溶剤に混練されたものなどが用いられる。
【００３３】
図２に示すように、シート電極２は、集電体シート２０の幅方向の両端部に活物質ペースト２１が塗布されない活物質未塗工部２０ａと、集電体シート２０の長手方向略中央部に活物質ペースト２１が塗布された活物質塗工部２０ｂとが形成されている。なお、シート電極２は、上述した塗工工程１０にて集電体シート２０に活物質ペースト２１が形成された状態においては、活物質ペースト２１が形成された活物質塗工部２０ｂの厚みが活物質未塗工部２０ａの厚みよりも厚い状態である。
【００３４】
特に、シート電極２において、集電体シート２０の長手方向に沿って塗工された活物質ペースト２１は、上述した塗工ダイ１０ｂからの吐出量や吐出速度によって多少の形状の違いがあるが、通常は、横断面略台形となるように塗工される。この活物質ペースト２１の断面形状を詳述すると、平面視略水平の上面部２１ａの縁部２２から、斜め下方に拡幅方向に向けて側面部２１ｂが延出され、前記側面部２１ｂ下端の接触部２３にて集電体シート２０と当接されている。
【００３５】
次に、本実施例の粘性評価装置４の全体構成について、以下に説明する。
図３乃至図６に示すように、本実施例の粘性評価装置４は、上述したように、塗工膜としてのシート電極２を製造するシート電極製造装置１の搬送経路３中に設けられており、搬送経路３に沿って搬送されるシート電極２の活物質ペースト２１の粘性をインラインで評価可能に構成されている。本実施例の粘性評価装置４は、シート電極製造装置１において塗工工程１０（の塗工ローラ１０ａ）と圧着工程１１（の加圧ローラ１１ａ）との間に配設されており、粘性評価装置４によって、塗工工程１０にて集電体シート２０の表面に活物質ペースト２１が塗工された後であって圧着工程１１にて圧着される前の活物質ペースト２１の粘性がインラインで評価される。
【００３６】
本実施例の粘性評価装置４は、シート電極２に塗工された活物質ペースト２１の幅方向（図４において矢印方向）であって少なくとも一端部を含む所定範囲に向けて照射光を照射し、照射光の形状を撮像する撮像手段としての撮像装置４０と、撮像装置４０により撮像された撮像データに基づいて、活物質ペースト２１の縁部２２から集電体シート２０との接触部２３までの距離を検出し、検出された距離に基づいて活物質ペースト２１の粘性を評価する評価装置４１等とで構成されている。
【００３７】
図３及び図４に示すように、撮像装置４０は、シート電極２の一端部に向けて照射光を照射する光源部４３と、光源部４３により照射された照射光の内、シート電極２にて反射された反射光を受光して照射光の二次元形状を撮像するカメラ部４４等とで構成されている。撮像装置４０は、シート電極２の少なくとも一端部を含む所定範囲に向けて照射光を照射可能に構成されればよい。
【００３８】
本実施例の撮像装置４０は、搬送経路３に対して搬送方向上流側から下流側を見た場合のシート電極２の左側縁部に配設され、一対の光源部４３及びカメラ部４４で構成されており、シート電極２の左側縁部に向けてのみ照射可能とされている。本実施例の構成では、このようにシート電極２の一方の縁部の照射光の形状が撮像可能であればよいため、より簡易に構成することができる。
【００３９】
光源部４３は、直線状のスリット光としてレーザ光を照射可能に構成されており、シート電極２の表面に対して斜め上方に向けて、搬送方向に対して直行する方向にレーザ光が照射される。特に、本実施例では、光源部４３からのレーザ光は、少なくともシート電極２に塗工された活物質ペースト２１の一方の縁部２２及び接触部２３を横切るようにして照射される。なお、光源部４３から照射されるレーザ光は、特定の波長域を有する有色のレーザ光であって、本実施例では赤色のレーザ光（赤外線レーザ光）が用いられる。
【００４０】
カメラ部４４は、赤・緑・青の色成分ごとに撮像可能な分光感度特性を有するＣＣＤカメラが用いられており、光源部４３により照射された照射光の内、シート電極２の表面にて反射された反射光が受光され、かかる反射光の二次元形状が撮像される。本実施例では、カメラ部４４によって、光源部４３からのレーザ光が受光されて、光切断法によりシート電極２の一端部の二次元形状、すなわち活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元形状が撮像される。
【００４１】
また、撮像装置４０は、評価装置４１に接続されており、カメラ部４４にて撮像された照射光の二次元形状が画像データとして評価装置４１（の画像処理部４１ａ）に送信される（図３参照）。
【００４２】
このように、本実施例の撮像装置４０では、光源部４３によってシート電極２の一端部に向けてレーザ光が照射され、シート電極２の表面にて反射された後に、反射光がカメラ部４４にて受光されることで、光切断法により活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元形状が撮像される。このようにして撮像された活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元形状は、後述するように評価装置４１（の画像処理部４１ａ）にて画像処理された後、活物質ペースト２１の縁部２２から接触部２３までの距離が検出される。
【００４３】
図３に示したように、評価装置４１は、各種処理が実行される図示せぬＣＰＵや各種処理プログラム等が格納される記憶部としての図示せぬメモリ等で構成されており、撮像装置４０により撮像された撮像データから活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の光切断像を抽出する画像処理部４１ａと、抽出された活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の光切断像から、活物質ペースト２１の縁部２２から接触部２３までの距離を検出する検出部４１ｂと、検出された距離に基づいて塗工物の粘性を評価する評価部４１ｃ等とで構成されている。
【００４４】
なお、評価装置４１には、その他に、画像出力可能なモニター等の出力装置（図略）や、キーボート・テンキー・タッチパネル等の入力装置（図略）などが接続されている。特に、出力装置には、評価装置４１の画像処理部４１ａにて抽出された活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の光切断像だけでなく、例えば、活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の座標位置や、検出された距離などが出力表示される。
【００４５】
図５及び図６に示すように、画像処理部４１ａでは、撮像された撮像データから活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の光切断像が抽出される。具体的には、撮像された画像データが所定の閾値により二値化され、細線化処理などの画像処理が施されることで、活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元形状パターンが所定の二次元座標上に抽出される（図５参照）。抽出された活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の光切断像は、二次元座標上において、Ｘ軸にシート電極２の幅方向が、同じくＹ軸に活物質ペースト２１の高さ方向がそれぞれ設定される。なお、この活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の光切断像は、測定単位（ドット）の連続線として抽出される（図６参照）。
【００４６】
検出部４１ｂでは、まず、抽出された活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の光切断像から、活物質ペースト２１の縁部２２（図５における点Ｐ）及び接触部２３（図５における点Ｑ）の二次元座標が算出される。そして、算出された活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元座標から、縁部２２から接触部２３までの距離が検出される。
【００４７】
活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元座標は、それぞれ所定の二次元座標上における幅方向と高さ方向の座標位置として算出される。活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元座標の算出方法は特に限定されないが、本実施例では、活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元座標は、活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の光切断像において、活物質ペースト２１の上面部２１ａ及び集電体シート２０の水平面の高さ方向（Ｙ方向）の座標位置を基準として算出される。
【００４８】
すなわち、活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元座標が算出される際には、まず、一定領域内の測定単位の高さ方向の座標位置の平均値及び標準偏差が演算され、かかる平均値を基準として上下方向に標準偏差分だけ閾値が演算される（図６参照）。なお、この「一定領域」には、光切断像における活物質ペースト２１の上面部２１ａ及び集電体シート２０の水平面に相当する領域が含まれる。そして、かかる一定領域での平均値及び閾値からずれた測定単位が、活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の高さ方向の座標位置として特定され、次いで、かかる高さ方向の座標位置に対応する幅方向の座標位置が特定されることで、活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元座標が算出される。
【００４９】
例えば、活物質ペースト２１の縁部２２の二次元座標（点Ｐ）が算出される際には、まず、活物質ペースト２１の上面部２１ａに相当する領域内の高さ方向の座標位置の平均値が演算され、かかる平均値に対する標準偏差を含めた閾値が演算される（図６参照）。ここで、縁部２２の二次元座標が算出される場合には、平均値及び閾値からのずれは所定の測定単位のずれとして換算される。これは、活物質ペースト２１の縁部２２は、通常、上面部２１ａからなだらかに傾斜して側面部２１ｂに連続されるためである。具体的には、本実施例の場合には、所定の測定単位として、平均値及び標準偏差（閾値）から５点連続して外れた位置の測定単位が、活物質ペースト２１の縁部２２として座標位置が特定される。そして、かかる高さ方向の座標位置に対応する幅方向の座標位置が特定されることで、活物質ペースト２１の縁部２２の二次元座標（点Ｐ）が算出される。
【００５０】
一方、活物質ペースト２１の接触部２３の二次元座標（点Ｑ）が算出される際には、まず、集電体シート２０の水平面に相当する領域内の高さ方向の座標位置の平均値が演算され、かかる平均値に対する標準偏差を含めた閾値が演算される。次いで、平均値及び標準偏差（閾値）から外れた位置の測定単位が、活物質ペースト２１の接触部２３のとして座標位置が特定される。そして、かかる高さ方向の座標位置に対応する幅方向の座標位置が特定されることで、活物質ペースト２１の接触部２３の二次元座標（点Ｑ）が算出される。
【００５１】
そして、検出部４１ｂでは、このようにして算出された活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元座標が、それぞれＸ軸方向及びＹ軸方向の座標位置で表されることから、例えば、縁部２２及び接触部２３の偏差から三平方の定理を用いる等により縁部２２から接触部２３までの距離が検出される。
【００５２】
図３に戻って、評価部４１ｃでは、予め、集電体シート２０に塗工される活物質ペースト２１ごとに、活物質ペースト２１の縁部２２から接触部２３までの距離と、活物質ペースト２１の粘度との関係が演算テーブル（図略）として図示せぬメモリ等に記憶され、検出された距離の実測値と演算テーブルとが対比されることで、活物質ペースト２１の粘性が評価される。
【００５３】
本実施例の演算テーブルは、活物質ペースト２１の粘度が高くなると、活物質ペースト２１の流動性が低減するため、集電体シート２０表面上での接触面積が小さくなるとともに縁部２２から接触部２３までの距離は短くなるという相関性が成り立っている。一方、活物質ペースト２１の粘度が低くなると、活物質ペースト２１の流動性が増加するため、集電体シート２０表面上での接触面積が大きくなって縁部２２から接触部２３までの距離が長くなるという相関性が成り立っている。
【００５４】
本実施例では、所定の温度条件下で活物質ペースト２１の種類に応じて縁部２２から接触部２３までの距離と、活物質ペースト２１の基準粘度との関係が測定されて、それぞれの値が基準値として演算テーブルに格納されている。活物質ペースト２１の基準粘度は、活物質ペースト２１に含有される活物質やバインダ等の組成比に応じて変更され、組成物の分散性や、集電体シート２０の表面に塗工させる際の流動性や、塗工された後の柔軟性などの諸条件を考慮して設定される。
【００５５】
そして、評価部４１ｃでは、検出部４１ｂにて検出された実測値としての縁部２２から接触部２３までの距離が演算テーブルと対比されて、実測値としての活物質ペースト２１の粘度が測定され、測定された粘度が所定の基準値（閾値）の範囲内にあるか否かが判定される。その結果、測定された粘度が所定の基準値（閾値）の範囲外にあると判定された場合には、活物質ペースト２１の粘性に異常があると評価される。
【００５６】
次に、本実施例の粘性評価装置４を用いたシート電極２の粘性評価方法について、以下に詳述する。
図７に示すように、本実施例は、以上のように構成された粘性評価装置４を用いてシート電極２の集電体シート２０に塗工された活物質ペースト２１の粘性を評価する方法であって、シート電極２の一端部に向けて照射光を照射し、照射光の形状を撮像する撮像工程（Ｓ１００）と、撮像工程により撮像された撮像データから活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の光切断像を抽出する画像処理工程（Ｓ１１０）と、活物質ペースト２１の縁部２２から集電体シート２０との接触部２３までの距離を検出する検出工程（Ｓ１２０）と、検出された距離に基づいて活物質ペースト２１の粘性を評価する評価工程（Ｓ１３０）等とを有するものである。
【００５７】
具体的には、まず、撮像工程（Ｓ１００）では、撮像装置４０を構成する光源部４３からシート電極２の一端部に向けて照射光が照射され、カメラ部４４にてシート電極２の表面で反射された反射光が受光されることで、光切断法によりシート電極２の一端部の二次元形状、すなわち活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元形状が撮像される。
【００５８】
画像処理工程（Ｓ１１０）では、撮像された撮像データから活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の光切断像が抽出される。本実施例の画像処理工程では、撮像された画像データが所定の閾値により二値化され、細線化処理などの画像処理が施されることで、活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元形状パターンが所定の二次元座標上に抽出される（図５参照）。
【００５９】
検出工程（Ｓ１２０）では、画像処理工程にて抽出された活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の光切断像から、まず、活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元座標が算出され、算出された活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元座標から、縁部２２から接触部２３までの距離が検出される。
【００６０】
評価工程（Ｓ１３０）では、検出工程にて検出された距離の実測値と、予め、活物質ペースト２１の縁部２２から接触部２３までの距離と活物質ペースト２１の粘度との関係が記憶された演算テーブルとが対比されて、実測値としての活物質ペースト２１の粘度が測定され、測定された粘度が所定の基準値（閾値）の範囲内にあるか否かが判定される。その結果、測定された粘度が所定の基準値（閾値）の範囲外にあると判定された場合には、活物質ペースト２１の粘性に異常があると評価される。
【００６１】
以上のようにして、本実施例のシート電極２の粘性評価方法によれば、シート電極２の集電体シート２０に塗工された活物質ペースト２１の粘性を評価するシート電極２の粘性評価方法であって、シート電極２の少なくとも一端部を含む所定範囲に向けて照射光を照射し、照射光の形状を撮像する撮像工程と、撮像工程により撮像された撮像データに基づいて、活物質ペースト２１の縁部２２から集電体シート２０との接触部２３までの距離を検出し、検出した活物質ペースト２１の縁部２２から集電体シート２０との接触部２３までの距離に基づいて活物質ペースト２１の粘性を評価する評価工程とを有するため、シート電極２の粘性をインラインで評価可能として、シート電極２の製造歩留まりの低減を防止することができる。
【００６２】
すなわち、本実施例の粘性評価方法は、シート電極２の集電体シート２０に塗工された活物質ペースト２１の端部である縁部２２及び接触部２３の二次元形状の変化から、活物質ペースト２１の粘性を評価するものである。まず、撮像装置４０によってシート電極２の一端部にレーザ光を照射して照射光の形状を撮像することで、搬送経路３に搬送されるシート電極２に対してインラインで照射光の形状を撮像することができる。そして、例えば、塗工工程１０において活物質ペースト２１の粘性状態（粘度変化）などの塗工条件が外乱により変化し、かかる外乱により塗工条件が変化したことにより、集電体シート２０に塗工された活物質ペースト２１の高さ方向及び幅方向の形状が不均一となった場合であっても、縁部２２から接触部２３までの距離を検出するだけで、容易に活物質ペースト２１の粘度を評価することができ、ひいてはシート電極２の製造歩留まりの低減を防止することができる。
【００６３】
特に、本実施例の粘性評価方法では、評価工程において、予め、集電体シート２０に塗工される活物質ペースト２１ごとに活物質ペースト２１の縁部２２から接触部２３までの距離と活物質ペースト２１の粘度との関係を基準値として求め、基準値と検出された距離の実測値とを対比することで、集電体シート２０に塗工された活物質ペースト２１の端部の形状と活物質ペースト２１の粘度との相関性より、より簡易に活物質ペースト２１の粘性を評価することができる。
【００６４】
また、本実施例の粘性評価方法では、評価工程において、撮像工程により撮像された撮像データから活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の光切断像を抽出し、抽出した活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の光切断像から、活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元座標を算出するため、活物質ペースト２１の形状変化をより精度よく検出することができ粘性の評価能を向上できる。
【００６５】
さらに、本実施例の粘性評価方法は、金属箔集電体シート２０の少なくとも一方の表面に活物質ペースト２１が塗工されたシート電極２に対して用いられるため、シート電極２の製造工程においてインラインで粘性を評価することができるため、直ちに活物質ペースト２１の粘度を修正等して塗工条件を修正することで、シート電極２の製造効率をより向上させることができる。
【００６６】
なお、シート電極２の粘性評価方法及び粘性評価装置４の構成としては、上述した実施例に限定されず、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００６７】
すなわち、上述した実施例の撮像装置４０は、搬送経路３に対して搬送方向上流側から下流側を見た場合のシート電極２の左側縁部にのみ配設されるが、これに限定されず、撮像装置４０によって、シート電極２の少なくとも一端部を含む所定範囲に向けて照射光が照射可能であればよい。そのため、例えば、撮像装置４０は、シート電極２の両端部を照射範囲とする一の光源部や、シート電極２の左右両側の縁部にそれぞれ一対の光源部とカメラ部とが配設されて、活物質ペースト２１の両端部の縁部２２及び接触部２３とが撮像されるように構成されてもよい。
【００６８】
また、例えば、上述した実施例の評価装置４１は、評価装置４１の評価結果に基づいて塗工工程１０の塗工ダイ１０ｂからの活物質ペースト２１の吐出量や吐出速度などを制御する制御装置（図略）に接続されて、活物質ペースト２１の粘度に基づいて活物質ペースト２１の吐出条件が自動制御可能に構成されてもよい。なお、かかる場合には、制御装置には、評価装置４１（の評価部４１ｃ）の評価及び実測値としての活物質ペースト２１の粘度などが送信される。
【００６９】
また、上述した実施例において演算テーブルが作成される際には、好ましくは測定条件に応じた温度条件で、活物質ペースト２１の縁部２２から接触部２３までの距離と、活物質ペースト２１の粘度との関係が求められる。
【００７０】
また、本実施例の粘性評価装置４で測定される塗工膜としては、シート電極２の他に、例えば、箔（フォイル）、織物、フィルム、紙等、薄い形状の物品が含まれる。また、塗工膜を構成する材料は、特に限定されず、金属材料、樹脂材料その他の材料あるいはこれらを組み合わせたものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一実施例に係る粘性評価装置を備えたシート電極製造装置の全体的な構成を示した側面図。
【図２】シート電極の構成を示した図。
【図３】本実施例のシート電極の粘性評価装置の側面図。
【図４】同じく図３の粘性評価装置の平面図。
【図５】活物質ペーストの縁部及び接触部の光切断像を示した図。
【図６】光切断像における活物質ペーストの縁部の座標位置を示した図。
【図７】本実施例のシート電極の粘性評価方法を示したフローチャート。
【符号の説明】
【００７２】
１ シート電極製造装置
２ シート電極（塗工膜）
４ 粘性評価装置
２０ 集電体シート（基材）
２１ 活物質ペースト（塗工物）
２２ 縁部
２３ 接触部
４０ 撮像装置（撮像部）
４１ 評価装置（評価部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗工膜の粘性評価方法およびその装置の技術に関し、より詳細には、塗工膜の基材に塗工された塗工物の粘性を評価する塗工膜の粘性評価方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リチウムイオン二次電池等の二次電池には、シート電極（塗工膜）が用いられており、例えば、リチウムイオン二次電池では、正極シート電極と負極シート電極とがセパレータを介して捲回され、電解液が充填される電池ケース内に配設されている。この内、正極シート電極は、アルミニウム箔やステンレス箔などの金属箔からなる集電体シート（基材）の表面に、リチウム−コバルト複合酸化物やリチウム−マンガン複合酸化物などを含む正極活物質（塗工物）が層状に圧着されている。一方、負極シート電極は、銅箔やステンレス箔などの金属箔からなる集電体シートの表面に、黒鉛やコークスなどを含む負極活物質が層状に圧着されている。
【０００３】
ここで、シート電極の製造過程について詳述すると、まず、基材としての尺状の集電体シートの表面に塗工物である活物質ペーストが塗工される。その際、集電体シートの両縁部には、活物質ペーストが塗工されない活物質未塗工部と、活物質ペーストが塗工された活物質塗工部とが形成される。次いで、活物質ペーストが塗工された集電体シートが加圧ロールを通過されて、集電体シートの表面に活物質ペーストが圧着される。そして、形成された長尺状のシート電極が所定形状となるように裁断されて、塗工膜としてのシート電極が形成される。
【０００４】
シート電極の製造過程の中でも、集電体シートに活物質ペーストを塗工する工程では、搬送経路に沿って搬送される集電体シートの表面に対して一定のクリアランスを保つようにして塗工ダイのノズルが固定され、かかるノズルから所定粘度となるように混練された活物質ペーストが吐出される。この活物質ペーストは、通常、高分子樹脂からなるバインダと混練されており、活物質ペーストに所定の粘性が付与されて集電体シートへの密着強度が向上されている。
【０００５】
ところで、塗工時の活物質ペーストの粘性は、集電体シートに塗工された後の活物質ペーストの形状に大きく影響を与えるため、これまでにも活物質ペーストの粘性を評価するための手法が幾つか提案されている。
例えば、特許文献１には、固定部材と回転部材との間の空間に活物質ペーストを介在させ、回転部材を回転させて活物質ペーストにせん断力を加え、一定時間内における粘性抵抗トルクの変化率を求めることで、活物質ペーストの機械的強度（せん断に強いかどうか）を評価する塗工物の粘性評価方法が開示されている。
【特許文献１】特許第３８０００６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、実際のシート電極の製造過程においては、集電体シートに活物質ペーストが塗工される間、混練された活物質ペーストの粘性状態などの「塗工条件」を常時一定に保つことが困難である。そのため、例えば、活物質ペーストの粘性状態などの塗工条件が、外乱により塗工中に変化してしまう場合があった。
【０００７】
確かに、上述した特許文献１に開示された塗工物の粘性評価方法では、予め、模擬塗工機などによって活物質ペーストの塗工性、すなわちせん断に対する強さを評価することができるため、実際のシート電極の製造過程で使用される活物質ペーストの粘性を予め評価しておくことで、製造時に使用した際に不具合が露呈することを防止することができ、活物質ペーストの使用量を低減すること等のメリットがある。
【０００８】
しかしながら、上述した特許文献１に開示されるように従来の粘性評価方法は、集電体シートに活物質ペーストを塗工することなく活物質ペーストの塗工性を評価するものであったため、シート電極の製造過程中に塗工条件が変更された場合などには、活物質ペーストの粘性を評価することができなかった。すなわち、従来の粘性評価方法では、集電体シートに塗工された活物質ペーストの粘性をインラインで評価するものではなかったため、シート電極の製造過程中に塗工条件が変更されると、電体シートに塗工された活物質ペーストにおいて高さ方向及び幅方向の形状が不均一となって、シート電極の製造歩留まりの低下を防止することができなかったのである。
【０００９】
そこで、本発明では、塗工膜の粘性評価方法およびその装置に関し、前記従来の課題を解決するもので、塗工物の粘性をインラインで評価可能として、塗工膜の製造歩留まりの低減を防止する塗工膜の粘性評価方法およびその装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
すなわち、請求項１においては、塗工膜の基材に塗工された塗工物の粘性を評価する塗工膜の粘性評価方法であって、前記塗工膜の少なくとも一端部を含む所定範囲に向けて照射光を照射し、照射光の形状を撮像する撮像工程と、前記撮像工程により撮像された撮像データに基づいて塗工物の縁部から基材との接触部までの距離を検出し、検出した塗工物の縁部から基材との接触部までの距離に基づいて塗工物の粘性を評価する評価工程とを有するものである。
【００１２】
請求項２においては、前記評価工程は、予め、基材に塗工される塗工物ごとに塗工物の縁部から接触部までの距離と塗工物の粘度との関係を基準値として求め、前記基準値と検出された距離の実測値とを対比するものである。
【００１３】
請求項３においては、前記評価工程は、前記撮像工程により撮像された撮像データから塗工物の縁部及び接触部の光切断像を抽出し、抽出した塗工物の縁部及び接触部の光切断像から、塗工物の縁部及び接触部の二次元座標を算出するものである。
【００１４】
請求項４においては、前記塗工膜は、金属箔集電体シートの少なくとも一方の表面に活物質ペーストが塗工されたシート電極である。
【００１５】
請求項５においては、塗工膜の基材に塗工された塗工物の粘性を評価する塗工膜の粘性評価装置であって、前記塗工膜の少なくとも一端部を含む所定範囲に向けて照射光を照射し、照射光の形状を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された撮像データに基づいて塗工物の縁部から基材との接触部までの距離を検出し、検出した塗工物の縁部から基材との接触部までの距離に基づいて塗工物の粘性を評価する評価部とを有するものである。
【００１６】
請求項６においては、前記評価部は、予め、基材に塗工される塗工物ごとに塗工物の縁部から接触部までの距離と塗工物の粘度との関係を基準値として求め、前記基準値と検出された距離の実測値とを対比するものである。
【００１７】
請求項７においては、前記評価部は、前記撮像部により撮像された撮像データから塗工物の縁部及び接触部の光切断像を抽出し、抽出した塗工物の縁部及び接触部の光切断像から、塗工物の縁部及び接触部の二次元座標を算出するものである。
【００１８】
請求項８においては、前記塗工膜は、金属箔集電体シートの少なくとも一方の表面に活物質ペーストが塗工されたシート電極である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００２０】
請求項１に示す構成としたので、塗工物の粘性をインラインで評価可能として、塗工膜の製造歩留まりの低減を防止することができる。
【００２１】
請求項２に示す構成としたので、より簡易に塗工物の粘性を評価することができる。
【００２２】
請求項３に示す構成としたので、塗工物の形状変化をより精度よく検出することができ、粘性の評価能を向上できる。
【００２３】
請求項４に示す構成としたので、シート電極の製造工程においてインラインで粘性を評価することができるため、直ちに活物質ペーストの粘度を修正等して塗工条件を修正することで、シート電極の製造効率をより向上させることができる。
【００２４】
請求項５に示す構成としたので、塗工物の粘性をインラインで評価可能として、塗工膜の製造歩留まりの低減を防止することができる。
【００２５】
請求項６に示す構成としたので、より簡易に塗工物の粘性を評価することができる。
【００２６】
請求項７に示す構成としたので、塗工物の形状変化をより精度よく検出することができ、粘性の評価能を向上できる。
【００２７】
請求項８に示す構成としたので、シート電極の製造工程においてインラインで粘性を評価することができるため、直ちに活物質ペーストの粘度を修正等して塗工条件を修正することで、シート電極の製造効率をより向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
発明を実施するための最良の形態の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係る粘性評価装置を備えたシート電極製造装置の全体的な構成を示した側面図、図２はシート電極の構成を示した図、図３は本実施例のシート電極の粘性評価装置の側面図、図４は同じく図３の粘性評価装置の平面図、図５は活物質ペーストの縁部及び接触部の光切断像を示した図、図６は光切断像における活物質ペーストの縁部の座標位置を示した図、図７は本実施例のシート電極の粘性評価方法を示したフローチャートである。
なお、以下の実施例においては、図４におけるシート電極２の搬送方向と直交する方向（矢印方向）をシート電極２の幅方向とする。また、以下の本実施例では、塗工膜としてシート電極２を用いた場合について説明し、シート電極２は、基材としての集電体シート２０に塗工物として活物質ペースト２１が塗工されて構成されているものとする。
【００２９】
まず、本実施例の粘性評価装置４を備えたシート電極製造装置１の全体構成について、以下に概説する。
図１に示すように、本実施例のシート電極製造装置１は、尺状の集電体シート２０に活物質ペースト２１を塗工してシート電極２を製造する装置であって、具体的には、尺状の集電体シート２０の両表面に活物質ペースト２１を塗工する塗工工程１０と、活物質ペースト２１が塗工された集電体シート２０を加圧ロール１１ａ（図３参照）に通過させて集電体シート２０の表面に活物質ペースト２１を圧着させる圧着工程１１と、形成された長尺状のシート電極２を所定形状となるように裁断する裁断工程１２等の各工程が搬送経路３に沿って配設されている。
【００３０】
シート電極製造装置１の各工程は、公知の構成を採用することができ、その詳細な説明は省略する。ただし、本実施例では、塗工工程１０は、搬送経路３の中途部に配設された塗工ローラ１０ａと、塗工ローラ１０ａに対して集電体シート２０を介して対峙される塗工ダイ１０ｂ等とで構成されている（図３参照）。塗工工程１０では、搬送経路３に沿って搬送される集電体シート２０の表面に向けて、塗工ダイ１０ｂのノズルより活物質ペースト２１が吐出され、集電体シート２０の両表面に活物質ペースト２１が塗工される。
【００３１】
シート電極２は、塗工膜としてリチウムイオン二次電池で用いられる正極シート電極又は負極シート電極として構成されている。シート電極製造装置１で製造されるシート電極２は、正極であれば集電体シート２０としてアルミ箔が一般に用いられ、負極であれば集電体シート２０として銅箔が一般に用いられる。
【００３２】
活物質ペースト２１としては、正極シートの製造であれば、正極活物質（例えば、コバルト酸リチウム・マンガン酸リチウム・ニッケル酸リチウム等のリチウム複合酸化物など）と、それに導電性を付与する導電材（カーボングラファイトなど）と、及びこれらを結着させる結着剤（有機バインダなど）等とが有機溶剤などに混合溶解（混練）されたものが用いられる。また、負極シートの製造であれば、負極活物質（グラファイトなど）が所定の溶剤に混練されたものなどが用いられる。
【００３３】
図２に示すように、シート電極２は、集電体シート２０の幅方向の両端部に活物質ペースト２１が塗布されない活物質未塗工部２０ａと、集電体シート２０の長手方向略中央部に活物質ペースト２１が塗布された活物質塗工部２０ｂとが形成されている。なお、シート電極２は、上述した塗工工程１０にて集電体シート２０に活物質ペースト２１が形成された状態においては、活物質ペースト２１が形成された活物質塗工部２０ｂの厚みが活物質未塗工部２０ａの厚みよりも厚い状態である。
【００３４】
特に、シート電極２において、集電体シート２０の長手方向に沿って塗工された活物質ペースト２１は、上述した塗工ダイ１０ｂからの吐出量や吐出速度によって多少の形状の違いがあるが、通常は、横断面略台形となるように塗工される。この活物質ペースト２１の断面形状を詳述すると、平面視略水平の上面部２１ａの縁部２２から、斜め下方に拡幅方向に向けて側面部２１ｂが延出され、前記側面部２１ｂ下端の接触部２３にて集電体シート２０と当接されている。
【００３５】
次に、本実施例の粘性評価装置４の全体構成について、以下に説明する。
図３乃至図６に示すように、本実施例の粘性評価装置４は、上述したように、塗工膜としてのシート電極２を製造するシート電極製造装置１の搬送経路３中に設けられており、搬送経路３に沿って搬送されるシート電極２の活物質ペースト２１の粘性をインラインで評価可能に構成されている。本実施例の粘性評価装置４は、シート電極製造装置１において塗工工程１０（の塗工ローラ１０ａ）と圧着工程１１（の加圧ローラ１１ａ）との間に配設されており、粘性評価装置４によって、塗工工程１０にて集電体シート２０の表面に活物質ペースト２１が塗工された後であって圧着工程１１にて圧着される前の活物質ペースト２１の粘性がインラインで評価される。
【００３６】
本実施例の粘性評価装置４は、シート電極２に塗工された活物質ペースト２１の幅方向（図４において矢印方向）であって少なくとも一端部を含む所定範囲に向けて照射光を照射し、照射光の形状を撮像する撮像手段としての撮像装置４０と、撮像装置４０により撮像された撮像データに基づいて、活物質ペースト２１の縁部２２から集電体シート２０との接触部２３までの距離を検出し、検出された距離に基づいて活物質ペースト２１の粘性を評価する評価装置４１等とで構成されている。
【００３７】
図３及び図４に示すように、撮像装置４０は、シート電極２の一端部に向けて照射光を照射する光源部４３と、光源部４３により照射された照射光の内、シート電極２にて反射された反射光を受光して照射光の二次元形状を撮像するカメラ部４４等とで構成されている。撮像装置４０は、シート電極２の少なくとも一端部を含む所定範囲に向けて照射光を照射可能に構成されればよい。
【００３８】
本実施例の撮像装置４０は、搬送経路３に対して搬送方向上流側から下流側を見た場合のシート電極２の左側縁部に配設され、一対の光源部４３及びカメラ部４４で構成されており、シート電極２の左側縁部に向けてのみ照射可能とされている。本実施例の構成では、このようにシート電極２の一方の縁部の照射光の形状が撮像可能であればよいため、より簡易に構成することができる。
【００３９】
光源部４３は、直線状のスリット光としてレーザ光を照射可能に構成されており、シート電極２の表面に対して斜め上方に向けて、搬送方向に対して直行する方向にレーザ光が照射される。特に、本実施例では、光源部４３からのレーザ光は、少なくともシート電極２に塗工された活物質ペースト２１の一方の縁部２２及び接触部２３を横切るようにして照射される。なお、光源部４３から照射されるレーザ光は、特定の波長域を有する有色のレーザ光であって、本実施例では赤色のレーザ光（赤外線レーザ光）が用いられる。
【００４０】
カメラ部４４は、赤・緑・青の色成分ごとに撮像可能な分光感度特性を有するＣＣＤカメラが用いられており、光源部４３により照射された照射光の内、シート電極２の表面にて反射された反射光が受光され、かかる反射光の二次元形状が撮像される。本実施例では、カメラ部４４によって、光源部４３からのレーザ光が受光されて、光切断法によりシート電極２の一端部の二次元形状、すなわち活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元形状が撮像される。
【００４１】
また、撮像装置４０は、評価装置４１に接続されており、カメラ部４４にて撮像された照射光の二次元形状が画像データとして評価装置４１（の画像処理部４１ａ）に送信される（図３参照）。
【００４２】
このように、本実施例の撮像装置４０では、光源部４３によってシート電極２の一端部に向けてレーザ光が照射され、シート電極２の表面にて反射された後に、反射光がカメラ部４４にて受光されることで、光切断法により活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元形状が撮像される。このようにして撮像された活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元形状は、後述するように評価装置４１（の画像処理部４１ａ）にて画像処理された後、活物質ペースト２１の縁部２２から接触部２３までの距離が検出される。
【００４３】
図３に示したように、評価装置４１は、各種処理が実行される図示せぬＣＰＵや各種処理プログラム等が格納される記憶部としての図示せぬメモリ等で構成されており、撮像装置４０により撮像された撮像データから活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の光切断像を抽出する画像処理部４１ａと、抽出された活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の光切断像から、活物質ペースト２１の縁部２２から接触部２３までの距離を検出する検出部４１ｂと、検出された距離に基づいて塗工物の粘性を評価する評価部４１ｃ等とで構成されている。
【００４４】
なお、評価装置４１には、その他に、画像出力可能なモニター等の出力装置（図略）や、キーボート・テンキー・タッチパネル等の入力装置（図略）などが接続されている。特に、出力装置には、評価装置４１の画像処理部４１ａにて抽出された活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の光切断像だけでなく、例えば、活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の座標位置や、検出された距離などが出力表示される。
【００４５】
図５及び図６に示すように、画像処理部４１ａでは、撮像された撮像データから活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の光切断像が抽出される。具体的には、撮像された画像データが所定の閾値により二値化され、細線化処理などの画像処理が施されることで、活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元形状パターンが所定の二次元座標上に抽出される（図５参照）。抽出された活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の光切断像は、二次元座標上において、Ｘ軸にシート電極２の幅方向が、同じくＹ軸に活物質ペースト２１の高さ方向がそれぞれ設定される。なお、この活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の光切断像は、測定単位（ドット）の連続線として抽出される（図６参照）。
【００４６】
検出部４１ｂでは、まず、抽出された活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の光切断像から、活物質ペースト２１の縁部２２（図５における点Ｐ）及び接触部２３（図５における点Ｑ）の二次元座標が算出される。そして、算出された活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元座標から、縁部２２から接触部２３までの距離が検出される。
【００４７】
活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元座標は、それぞれ所定の二次元座標上における幅方向と高さ方向の座標位置として算出される。活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元座標の算出方法は特に限定されないが、本実施例では、活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元座標は、活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の光切断像において、活物質ペースト２１の上面部２１ａ及び集電体シート２０の水平面の高さ方向（Ｙ方向）の座標位置を基準として算出される。
【００４８】
すなわち、活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元座標が算出される際には、まず、一定領域内の測定単位の高さ方向の座標位置の平均値及び標準偏差が演算され、かかる平均値を基準として上下方向に標準偏差分だけ閾値が演算される（図６参照）。なお、この「一定領域」には、光切断像における活物質ペースト２１の上面部２１ａ及び集電体シート２０の水平面に相当する領域が含まれる。そして、かかる一定領域での平均値及び閾値からずれた測定単位が、活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の高さ方向の座標位置として特定され、次いで、かかる高さ方向の座標位置に対応する幅方向の座標位置が特定されることで、活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元座標が算出される。
【００４９】
例えば、活物質ペースト２１の縁部２２の二次元座標（点Ｐ）が算出される際には、まず、活物質ペースト２１の上面部２１ａに相当する領域内の高さ方向の座標位置の平均値が演算され、かかる平均値に対する標準偏差を含めた閾値が演算される（図６参照）。ここで、縁部２２の二次元座標が算出される場合には、平均値及び閾値からのずれは所定の測定単位のずれとして換算される。これは、活物質ペースト２１の縁部２２は、通常、上面部２１ａからなだらかに傾斜して側面部２１ｂに連続されるためである。具体的には、本実施例の場合には、所定の測定単位として、平均値及び標準偏差（閾値）から５点連続して外れた位置の測定単位が、活物質ペースト２１の縁部２２として座標位置が特定される。そして、かかる高さ方向の座標位置に対応する幅方向の座標位置が特定されることで、活物質ペースト２１の縁部２２の二次元座標（点Ｐ）が算出される。
【００５０】
一方、活物質ペースト２１の接触部２３の二次元座標（点Ｑ）が算出される際には、まず、集電体シート２０の水平面に相当する領域内の高さ方向の座標位置の平均値が演算され、かかる平均値に対する標準偏差を含めた閾値が演算される。次いで、平均値及び標準偏差（閾値）から外れた位置の測定単位が、活物質ペースト２１の接触部２３のとして座標位置が特定される。そして、かかる高さ方向の座標位置に対応する幅方向の座標位置が特定されることで、活物質ペースト２１の接触部２３の二次元座標（点Ｑ）が算出される。
【００５１】
そして、検出部４１ｂでは、このようにして算出された活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元座標が、それぞれＸ軸方向及びＹ軸方向の座標位置で表されることから、例えば、縁部２２及び接触部２３の偏差から三平方の定理を用いる等により縁部２２から接触部２３までの距離が検出される。
【００５２】
図３に戻って、評価部４１ｃでは、予め、集電体シート２０に塗工される活物質ペースト２１ごとに、活物質ペースト２１の縁部２２から接触部２３までの距離と、活物質ペースト２１の粘度との関係が演算テーブル（図略）として図示せぬメモリ等に記憶され、検出された距離の実測値と演算テーブルとが対比されることで、活物質ペースト２１の粘性が評価される。
【００５３】
本実施例の演算テーブルは、活物質ペースト２１の粘度が高くなると、活物質ペースト２１の流動性が低減するため、集電体シート２０表面上での接触面積が小さくなるとともに縁部２２から接触部２３までの距離は短くなるという相関性が成り立っている。一方、活物質ペースト２１の粘度が低くなると、活物質ペースト２１の流動性が増加するため、集電体シート２０表面上での接触面積が大きくなって縁部２２から接触部２３までの距離が長くなるという相関性が成り立っている。
【００５４】
本実施例では、所定の温度条件下で活物質ペースト２１の種類に応じて縁部２２から接触部２３までの距離と、活物質ペースト２１の基準粘度との関係が測定されて、それぞれの値が基準値として演算テーブルに格納されている。活物質ペースト２１の基準粘度は、活物質ペースト２１に含有される活物質やバインダ等の組成比に応じて変更され、組成物の分散性や、集電体シート２０の表面に塗工させる際の流動性や、塗工された後の柔軟性などの諸条件を考慮して設定される。
【００５５】
そして、評価部４１ｃでは、検出部４１ｂにて検出された実測値としての縁部２２から接触部２３までの距離が演算テーブルと対比されて、実測値としての活物質ペースト２１の粘度が測定され、測定された粘度が所定の基準値（閾値）の範囲内にあるか否かが判定される。その結果、測定された粘度が所定の基準値（閾値）の範囲外にあると判定された場合には、活物質ペースト２１の粘性に異常があると評価される。
【００５６】
次に、本実施例の粘性評価装置４を用いたシート電極２の粘性評価方法について、以下に詳述する。
図７に示すように、本実施例は、以上のように構成された粘性評価装置４を用いてシート電極２の集電体シート２０に塗工された活物質ペースト２１の粘性を評価する方法であって、シート電極２の一端部に向けて照射光を照射し、照射光の形状を撮像する撮像工程（Ｓ１００）と、撮像工程により撮像された撮像データから活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の光切断像を抽出する画像処理工程（Ｓ１１０）と、活物質ペースト２１の縁部２２から集電体シート２０との接触部２３までの距離を検出する検出工程（Ｓ１２０）と、検出された距離に基づいて活物質ペースト２１の粘性を評価する評価工程（Ｓ１３０）等とを有するものである。
【００５７】
具体的には、まず、撮像工程（Ｓ１００）では、撮像装置４０を構成する光源部４３からシート電極２の一端部に向けて照射光が照射され、カメラ部４４にてシート電極２の表面で反射された反射光が受光されることで、光切断法によりシート電極２の一端部の二次元形状、すなわち活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元形状が撮像される。
【００５８】
画像処理工程（Ｓ１１０）では、撮像された撮像データから活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の光切断像が抽出される。本実施例の画像処理工程では、撮像された画像データが所定の閾値により二値化され、細線化処理などの画像処理が施されることで、活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元形状パターンが所定の二次元座標上に抽出される（図５参照）。
【００５９】
検出工程（Ｓ１２０）では、画像処理工程にて抽出された活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の光切断像から、まず、活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元座標が算出され、算出された活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元座標から、縁部２２から接触部２３までの距離が検出される。
【００６０】
評価工程（Ｓ１３０）では、検出工程にて検出された距離の実測値と、予め、活物質ペースト２１の縁部２２から接触部２３までの距離と活物質ペースト２１の粘度との関係が記憶された演算テーブルとが対比されて、実測値としての活物質ペースト２１の粘度が測定され、測定された粘度が所定の基準値（閾値）の範囲内にあるか否かが判定される。その結果、測定された粘度が所定の基準値（閾値）の範囲外にあると判定された場合には、活物質ペースト２１の粘性に異常があると評価される。
【００６１】
以上のようにして、本実施例のシート電極２の粘性評価方法によれば、シート電極２の集電体シート２０に塗工された活物質ペースト２１の粘性を評価するシート電極２の粘性評価方法であって、シート電極２の少なくとも一端部を含む所定範囲に向けて照射光を照射し、照射光の形状を撮像する撮像工程と、撮像工程により撮像された撮像データに基づいて、活物質ペースト２１の縁部２２から集電体シート２０との接触部２３までの距離を検出し、検出した活物質ペースト２１の縁部２２から集電体シート２０との接触部２３までの距離に基づいて活物質ペースト２１の粘性を評価する評価工程とを有するため、シート電極２の粘性をインラインで評価可能として、シート電極２の製造歩留まりの低減を防止することができる。
【００６２】
すなわち、本実施例の粘性評価方法は、シート電極２の集電体シート２０に塗工された活物質ペースト２１の端部である縁部２２及び接触部２３の二次元形状の変化から、活物質ペースト２１の粘性を評価するものである。まず、撮像装置４０によってシート電極２の一端部にレーザ光を照射して照射光の形状を撮像することで、搬送経路３に搬送されるシート電極２に対してインラインで照射光の形状を撮像することができる。そして、例えば、塗工工程１０において活物質ペースト２１の粘性状態（粘度変化）などの塗工条件が外乱により変化し、かかる外乱により塗工条件が変化したことにより、集電体シート２０に塗工された活物質ペースト２１の高さ方向及び幅方向の形状が不均一となった場合であっても、縁部２２から接触部２３までの距離を検出するだけで、容易に活物質ペースト２１の粘度を評価することができ、ひいてはシート電極２の製造歩留まりの低減を防止することができる。
【００６３】
特に、本実施例の粘性評価方法では、評価工程において、予め、集電体シート２０に塗工される活物質ペースト２１ごとに活物質ペースト２１の縁部２２から接触部２３までの距離と活物質ペースト２１の粘度との関係を基準値として求め、基準値と検出された距離の実測値とを対比することで、集電体シート２０に塗工された活物質ペースト２１の端部の形状と活物質ペースト２１の粘度との相関性より、より簡易に活物質ペースト２１の粘性を評価することができる。
【００６４】
また、本実施例の粘性評価方法では、評価工程において、撮像工程により撮像された撮像データから活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の光切断像を抽出し、抽出した活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の光切断像から、活物質ペースト２１の縁部２２及び接触部２３の二次元座標を算出するため、活物質ペースト２１の形状変化をより精度よく検出することができ粘性の評価能を向上できる。
【００６５】
さらに、本実施例の粘性評価方法は、金属箔集電体シート２０の少なくとも一方の表面に活物質ペースト２１が塗工されたシート電極２に対して用いられるため、シート電極２の製造工程においてインラインで粘性を評価することができるため、直ちに活物質ペースト２１の粘度を修正等して塗工条件を修正することで、シート電極２の製造効率をより向上させることができる。
【００６６】
なお、シート電極２の粘性評価方法及び粘性評価装置４の構成としては、上述した実施例に限定されず、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００６７】
すなわち、上述した実施例の撮像装置４０は、搬送経路３に対して搬送方向上流側から下流側を見た場合のシート電極２の左側縁部にのみ配設されるが、これに限定されず、撮像装置４０によって、シート電極２の少なくとも一端部を含む所定範囲に向けて照射光が照射可能であればよい。そのため、例えば、撮像装置４０は、シート電極２の両端部を照射範囲とする一の光源部や、シート電極２の左右両側の縁部にそれぞれ一対の光源部とカメラ部とが配設されて、活物質ペースト２１の両端部の縁部２２及び接触部２３とが撮像されるように構成されてもよい。
【００６８】
また、例えば、上述した実施例の評価装置４１は、評価装置４１の評価結果に基づいて塗工工程１０の塗工ダイ１０ｂからの活物質ペースト２１の吐出量や吐出速度などを制御する制御装置（図略）に接続されて、活物質ペースト２１の粘度に基づいて活物質ペースト２１の吐出条件が自動制御可能に構成されてもよい。なお、かかる場合には、制御装置には、評価装置４１（の評価部４１ｃ）の評価及び実測値としての活物質ペースト２１の粘度などが送信される。
【００６９】
また、上述した実施例において演算テーブルが作成される際には、好ましくは測定条件に応じた温度条件で、活物質ペースト２１の縁部２２から接触部２３までの距離と、活物質ペースト２１の粘度との関係が求められる。
【００７０】
また、本実施例の粘性評価装置４で測定される塗工膜としては、シート電極２の他に、例えば、箔（フォイル）、織物、フィルム、紙等、薄い形状の物品が含まれる。また、塗工膜を構成する材料は、特に限定されず、金属材料、樹脂材料その他の材料あるいはこれらを組み合わせたものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一実施例に係る粘性評価装置を備えたシート電極製造装置の全体的な構成を示した側面図。
【図２】シート電極の構成を示した図。
【図３】本実施例のシート電極の粘性評価装置の側面図。
【図４】同じく図３の粘性評価装置の平面図。
【図５】活物質ペーストの縁部及び接触部の光切断像を示した図。
【図６】光切断像における活物質ペーストの縁部の座標位置を示した図。
【図７】本実施例のシート電極の粘性評価方法を示したフローチャート。
【符号の説明】
【００７２】
１ シート電極製造装置
２ シート電極（塗工膜）
４ 粘性評価装置
２０ 集電体シート（基材）
２１ 活物質ペースト（塗工物）
２２ 縁部
２３ 接触部
４０ 撮像装置（撮像部）
４１ 評価装置（評価部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗工膜の基材に塗工された塗工物の粘性を評価する塗工膜の粘性評価方法であって、
前記塗工膜の少なくとも一端部を含む所定範囲に向けて照射光を照射し、照射光の形状を撮像する撮像工程と、
前記撮像工程により撮像された撮像データに基づいて塗工物の縁部から基材との接触部までの距離を検出し、検出した塗工物の縁部から基材との接触部までの距離に基づいて塗工物の粘性を評価する評価工程とを有することを特徴とする塗工膜の粘性評価方法。
【請求項２】
前記評価工程は、基材に塗工される塗工物ごとに塗工物の縁部から接触部までの距離と塗工物の粘度との関係を基準値として予め求めておき、前記基準値と検出された距離の実測値とを対比することを特徴とする請求項１に記載の塗工膜の粘性評価方法。
【請求項３】
前記評価工程は、前記撮像工程により撮像された撮像データから塗工物の縁部及び接触部の光切断像を抽出し、抽出した塗工物の縁部及び接触部の光切断像から、塗工物の縁部及び接触部の二次元座標を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の塗工膜の粘性評価方法。
【請求項４】
前記塗工膜は、金属箔集電体シートの少なくとも一方の表面に活物質ペーストが塗工されたシート電極であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の塗工膜の粘性評価方法。
【請求項５】
塗工膜の基材に塗工された塗工物の粘性を評価する塗工膜の粘性評価装置であって、
前記塗工膜の少なくとも一端部を含む所定範囲に向けて照射光を照射し、照射光の形状を撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像された撮像データに基づいて塗工物の縁部から基材との接触部までの距離を検出し、検出した塗工物の縁部から基材との接触部までの距離に基づいて塗工物の粘性を評価する評価部とを有することを特徴とする塗工膜の粘性評価装置。
【請求項６】
前記評価部は、基材に塗工される塗工物ごとに塗工物の縁部から接触部までの距離と塗工物の粘度との関係を基準値として予め求めておき、前記基準値と検出された距離の実測値とを対比することを特徴とする請求項５に記載の塗工膜の粘性評価装置。
【請求項７】
前記評価部は、前記撮像部により撮像された撮像データから塗工物の縁部及び接触部の光切断像を抽出し、抽出した塗工物の縁部及び接触部の光切断像から、塗工物の縁部及び接触部の二次元座標を算出することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の塗工膜の粘性評価装置。
【請求項８】
前記塗工膜は、金属箔集電体シートの少なくとも一方の表面に活物質ペーストが塗工されたシート電極であることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載の塗工膜の粘性評価装置。
【請求項１】
塗工膜の基材に塗工された塗工物の粘性を評価する塗工膜の粘性評価方法であって、
前記塗工膜の少なくとも一端部を含む所定範囲に向けて照射光を照射し、照射光の形状を撮像する撮像工程と、
前記撮像工程により撮像された撮像データに基づいて塗工物の縁部から基材との接触部までの距離を検出し、検出した塗工物の縁部から基材との接触部までの距離に基づいて塗工物の粘性を評価する評価工程とを有することを特徴とする塗工膜の粘性評価方法。
【請求項２】
前記評価工程は、基材に塗工される塗工物ごとに塗工物の縁部から接触部までの距離と塗工物の粘度との関係を基準値として予め求めておき、前記基準値と検出された距離の実測値とを対比することを特徴とする請求項１に記載の塗工膜の粘性評価方法。
【請求項３】
前記評価工程は、前記撮像工程により撮像された撮像データから塗工物の縁部及び接触部の光切断像を抽出し、抽出した塗工物の縁部及び接触部の光切断像から、塗工物の縁部及び接触部の二次元座標を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の塗工膜の粘性評価方法。
【請求項４】
前記塗工膜は、金属箔集電体シートの少なくとも一方の表面に活物質ペーストが塗工されたシート電極であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の塗工膜の粘性評価方法。
【請求項５】
塗工膜の基材に塗工された塗工物の粘性を評価する塗工膜の粘性評価装置であって、
前記塗工膜の少なくとも一端部を含む所定範囲に向けて照射光を照射し、照射光の形状を撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像された撮像データに基づいて塗工物の縁部から基材との接触部までの距離を検出し、検出した塗工物の縁部から基材との接触部までの距離に基づいて塗工物の粘性を評価する評価部とを有することを特徴とする塗工膜の粘性評価装置。
【請求項６】
前記評価部は、基材に塗工される塗工物ごとに塗工物の縁部から接触部までの距離と塗工物の粘度との関係を基準値として予め求めておき、前記基準値と検出された距離の実測値とを対比することを特徴とする請求項５に記載の塗工膜の粘性評価装置。
【請求項７】
前記評価部は、前記撮像部により撮像された撮像データから塗工物の縁部及び接触部の光切断像を抽出し、抽出した塗工物の縁部及び接触部の光切断像から、塗工物の縁部及び接触部の二次元座標を算出することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の塗工膜の粘性評価装置。
【請求項８】
前記塗工膜は、金属箔集電体シートの少なくとも一方の表面に活物質ペーストが塗工されたシート電極であることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載の塗工膜の粘性評価装置。
【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２００９−１３３７６５（Ｐ２００９−１３３７６５Ａ）
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１１０５８（Ｐ２００７−３１１０５８）
【出願日】平成１９年１１月３０日（２００７．１１．３０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月３０日（２００７．１１．３０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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