特開 2023-134867 電極製造装置、電極製造方法、電気化学素子の製造装置及び電気化学素子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023134867

(43)【公開日】2023-09-28

(54)【発明の名称】電極製造装置、電極製造方法、電気化学素子の製造装置及び電気化学素子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/04 20060101AFI20230921BHJP

   B05C 11/10 20060101ALI20230921BHJP

   B05C 11/00 20060101ALI20230921BHJP

   H01G 13/00 20130101ALI20230921BHJP

   H01G 11/86 20130101ALI20230921BHJP

   H01M 4/139 20100101ALI20230921BHJP

【ＦＩ】

H01M4/04 Z

B05C11/10

B05C11/00

H01G13/00 381

H01G11/86

H01G13/00 371C

H01M4/139

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022039779

(22)【出願日】2022-03-15

(71)【出願人】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(72)【発明者】

【氏名】山澤 亞也

【テーマコード（参考）】

4F042

5E078

5E082

5H050

【Ｆターム（参考）】

4F042AA22

4F042AB00

4F042BA12

4F042BA27

4F042DB17

4F042DH09

5E078AA15

5E078AB02

5E078AB06

5E078BA04

5E078BA18

5E078BA26

5E078BA27

5E078BA30

5E078BA44

5E078BA49

5E078BA52

5E078BA53

5E078BA54

5E078BB33

5E078FA02

5E078FA04

5E078FA12

5E078FA13

5E082AB09

5E082BC38

5E082BC40

5E082EE04

5E082EE35

5E082MM19

5E082MM32

5H050AA19

5H050BA14

5H050BA17

5H050CA01

5H050CA03

5H050CA05

5H050CA08

5H050CA09

5H050CA11

5H050CB02

5H050CB03

5H050CB07

5H050CB08

5H050CB11

5H050CB16

5H050GA22

5H050GA28

5H050GA29

(57)【要約】

【課題】
本発明の電極製造装置では、液体組成物が付与された非付与対象の表面状態に対応した液体組成物の付与を行うことを目的としている。
【解決手段】
電極基体上または電極基体に設けられた機能層上に絶縁層を形成可能な液体組成物を付与する付与部と、前記付与部を制御する付与制御部と、前記付与された液体組成物または前記付与された液体組成物により形成された絶縁層の表面状態を検知する表面検知部を有し、前記付与制御部は、前記表面検知部により検知された前記表面状態に基づき、前記付与部を制御する。
【選択図】 図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極の製造装置であって、
電極基体上または電極基体に設けられた機能層上に絶縁層を形成可能な液体組成物を付与する付与部と、
前記付与部を制御する付与制御部と、
前記付与された液体組成物または前記付与された液体組成物により形成された絶縁層の表面状態を検知する表面検知部を有し、
前記付与制御部は、前記表面検知部により検知された前記表面状態に基づき、前記付与部を制御する
ことを特徴とする電極製造装置。

【請求項2】

請求項１に記載の電極製造装置において、
前記絶縁層は樹脂層である
ことを特徴とする電極製造装置

【請求項3】

請求項１に記載の電極製造装置において、
前記絶縁層は無機層である
ことを特徴とする電極製造装置

【請求項4】

請求項１乃至請求項３に記載の電極製造装置であって、
前記表面検知部が検知する前記表面状態に基づく情報は、欠陥に基づく情報であり、
前記付与制御部は、前記付与部から付与される前記液体組成物の量を増加させる
ことを特徴とする電極製造装置。

【請求項5】

請求項４に記載の電極製造装置において、
前記欠陥に基づく情報は欠陥の位置に関する情報である
ことを特徴とする電極製造装置。

【請求項6】

請求項１乃至請求項５に記載の電極製造装置であって、
前記付与制御部は、前記付与部から付与される前記液体組成物の量を段階的に増加させる
ことを特徴とする電極製造装置。

【請求項7】

請求項１乃至請求項６に記載の電極製造装置であって、
前記液体組成物の量を増加させる手段は、印刷解像度の変更である
ことを特徴とする電極製造装置。

【請求項8】

請求項１乃至請求項６に記載の電極製造装置であって、
前記液体組成物の量を増加させる手段は、付与パターンの変更である
ことを特徴とする電極製造装置。

【請求項9】

電極の製造方法であって、
電極基体上または電極基体に設けられた機能層上に絶縁層を形成可能な液体組成物を付与する付与ステップと、
前記付与部を制御する付与制御ステップと、
前記付与された液体組成物または前記付与された液体組成物により形成された絶縁層の表面状態を検知する表面検知ステップを有し、
前記付与制御ステップは、前記表面検知部により検知された前記表面状態に基づき、前記付与部を制御する
ことを特徴とする電極製造方法。

【請求項10】

電極を備える電気化学素子の製造装置であって、
電極基体上または電極基体に設けられた機能層上に絶縁層を形成可能な液体組成物を付与する付与部と、
前記付与部を制御する付与制御部と、
前記付与された液体組成物または前記付与された液体組成物により形成された絶縁層の表面状態を検知する表面検知部を有し、
前記付与制御部は、前記表面検知部により検知された前記表面状態に基づき、前記付与部を制御する
ことを特徴とする電極を備える電気化学素子製造装置。

【請求項11】

電極を備える電気化学素子の製造方法であって、
電極基体上または電極基体に設けられた機能層上に絶縁層を形成可能な液体組成物を付与する付与ステップと、
前記付与部を制御する付与制御ステップと、
前記付与された液体組成物または前記付与された液体組成物により形成された絶縁層の表面状態を検知する表面検知ステップを有し、
前記付与制御ステップは、前記表面検知部により検知された前記表面状態に基づき、前記付与部を制御する
ことを特徴とする電極を備える電気化学素子製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示内容は、電極製造装置、電極製造方法、電気化学素子の製造装置及び電気化学素子の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電気化学素子としては、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、レドックスキャパシタ等が挙げられる。その中でも特に、充電・放電を繰り返し行うことができる二次電池は、その用途から安全性や信頼性に関する要求が強い。この安全性や信頼性に関する要求は、電気化学素子の電極についても求められている。発火等の問題が発生しないように至らないように、製造工程において厳しく製造品質を保つ必要がある。このため、電気化学素子の材料である電極についても同様に、製造品質を保つ必要がある。

【0003】

特許文献１では、組み立てに使用する電極材料の識別情報、および組み立てに使用する電極材料中の使用予定の部分の位置を取得する位置情報取得ステップと、取得した識別情報および位置に基づいて、電極材料中の使用予定の部分の品質情報を取得する品質情報取得ステップと、取得した品質情報に基づいて、電極材料において実際に組み立てに使用する部分を決定する使用部分決定ステップと、を含む二次電池の製造方法が開示されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の電極製造装置では、液体組成物が付与された非付与対象の表面状態に対応した液体組成物の付与を行うことを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の電極の製造装置は、電極基体上または電極基体に設けられた機能層上に絶縁層を形成可能な液体組成物を付与する付与部と、前記付与部を制御する付与制御部と、前記付与された液体組成物または前記付与された液体組成物により形成された絶縁層の表面状態を検知する表面検知部を有し、前記付与制御部は、前記表面検知部により検知された前記表面状態に基づき、前記付与部を制御することを特徴とする。

【発明の効果】

【0006】

本発明の電極製造装置では、液体組成物が付与された非付与対象の表面状態に対応した液体組成物の付与を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本実施形態に係る電極製造装置の全体構成図の一例である。

【図2】電極製造装置及び電極製造装置制御部の機能ブロック図である。

【図3】本実施形態に係る電極製造装置制御部のハードウェア構成図である。

【図4】吐出量の制御処理の一例を示すフローチャートである。

【図5】液体組成物の吐出による絶縁層の形成の概念図である。

【図6】スジ状欠陥が発生する様子を表した電極製造装置の平面図である。

【図7】本実施形態に係る電極製造装置の全体構成図のその他の例である。

【図8】表面検知部の光学系の一例である。

【図9】表面検知部の検知結果の一例である。

【図10】欠陥検知のフローチャートである。

【図11】欠陥箇所情報出力に基づく吐出量の調整のフローチャートである。

【図12】吐出量の調整方法の一例である。

【図13】段階的に吐出量を調整する方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本発明の電極製造装置は、電極の製造工程において、表面検知部が液体組成物の付与後の絶縁層の表面状態を検知し、その検知した表面状態に基づいて付与制御部は付与部を制御することができる。

【0009】

以下、図面を用いて、本発明の電極製造装置について詳細に説明する。

【0010】

＜＜電極製造装置１＞＞
（全体構成）
図１は、本実施形態に係る電極製造装置の全体構成図の一例である。

【0011】

図１に示されているように、本実施形態の電極製造装置１は、搬送機能を担う巻出部１０、巻取部１１、液体組成物の付与部の一例である吐出部５、硬化装置６、ヒーター７、表面検知部８、電極基体９、電極基体上に設けられた機能層１２及びシステム制御部３によって構成されている。システム制御部３の詳細は別途記載する。

【0012】

図１は、被付与対象としての被吐出材である電極基体または電極基体の搬送方向Ｘと直行する方向Ｙから透視した電極製造装置１の内部を示している。

【0013】

表面検知部８は吐出部５により液体組成物が吐出された被吐出材が搬送される方向である搬送方向下流側に配置される。硬化装置６、ヒーター７に対する表面検知部８の配置順は問わない。

【0014】

この電極製造装置１は、樹脂層２２または無機層２３である絶縁層２１を形成する材料である液体組成物２４を用いて、電極基体９または電極基体上に設けられた機能層１２の表面を覆うように樹脂層２２または無機層２３である絶縁層２１を形成し、吐出部５より下流に設けられた表面検知部８にて樹脂層２２または無機層２３である絶縁層２１の表面状態を検知するものである。

【0015】

（搬送）
電極製造装置１は巻出部１０および巻取部１１により被吐出材を搬送しながら、吐出部５は液体組成物２４を被吐出材に吐出し、被吐出材上すなわち電極基体９または電極基体上に設けられた機能層１２の表面を覆うように樹脂層２２または無機層２３である絶縁層２１を形成する。

【0016】

本実施形態では、被吐出材の巻出手段には巻出部１０を、被吐出材の巻取手段には巻取部１１を用いる。巻出部１０は、ロール状に収納された被吐出材を回転させることで、被吐出材を電極製造装置１の搬送経路に供給する。巻取部１１は、液体組成物２４が吐出されて絶縁層２１が形成された被吐出材を巻き取ってロール状に収納する。他の工程にも関連するが、電極製造装置１における塗布速度としては、３０［ｍ／分］～１００［ｍ／分］であることが好ましい。これにより、高速の絶縁層２１形成が求められる場合にも好適に用いることができる。

【0017】

被吐出材は、搬送方向Ｘに沿って連続する基材である。基材は本事例では電極基体９または電極基体上に設けられた機能層１２である。電極製造装置１は、巻出部１０と巻取部１１の間の搬送経路に沿って被吐出材を搬送する。また被吐出材の搬送方向Ｘに沿う長さは、少なくとも巻出部１０と巻取部１１の間の搬送経路より長い。電極製造装置１は、搬送方向Ｘに沿って連続する被吐出材に対し、連続して絶縁層２１形成を実行できるようになっている。

【0018】

（被吐出材）
実施形態に係る電極基体９は、平面性を有する導電性箔であって、一般に蓄電デバイスである２次電池、キャパシタ、なかでもリチウムイオン２次電池に好適に用いることができる。導電性箔としては、アルミニウム箔、銅箔、ステンレス箔、チタニウム箔、及びそれらをエッチングして微細な穴を開けたエッチド箔や、リチウムイオンキャパシタに用いられる穴あき電極基体等が用いられる。この電極基体９には、燃料電池のような発電デバイスで用いられるカーボンペーパー繊維状の電極を不織又は織状で平面状にしたものや、上記穴あき電極基体のうち微細な穴を有するものが使用可能である。

【0019】

（電極基体上に設けられた機能層）
実施形態に係る電極基体上に設けられた機能層１２は、活物質を含む層である。電極基体上に設けられた機能層１２は、粉体状の活性物質や触媒組成物を液体中に分散及び又は溶解し、電極基体上に塗布、固定、乾燥することによって形成されている。

【0020】

電極基体上に設けられた機能層１２を形成するには、スプレー、ディスペンサ、ダイコータや引き上げ塗工等が用いられ、塗布後に塗布された液体組成物を乾燥することで電極基体上に設けられた機能層１２を形成する。電極基体上に設けられた機能層１２は、粉体状の活性物質や触媒組成物を液体中に分散及び又は溶解し、かかる液を電極基体上に塗布、固定、乾燥することによって形成されている。

【0021】

正極活物質は、アルカリ金属イオンを可逆的に吸蔵及び放出できる材料であれば特に限定されない。典型的には、アルカリ金属含有遷移金属化合物を正極用活物質として使用できる。例えばリチウム含有遷移金属化合物として、コバルト、マンガン、ニッケル、クロム、鉄及びバナジウムからなる群より選ばれる少なくとも１つの元素とリチウムとを含む複合酸化物が挙げられる。例えば、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム等のリチウム含有遷移金属酸化物、ＬｉＦｅＰＯ４等のオリビン型リチウム塩、二硫化チタン、二硫化モリブデン等のカルコゲン化合物、二酸化マンガン等が挙げられる。リチウム含有遷移金属酸化物は、リチウムと遷移金属とを含む金属酸化物又は該金属酸化物中の遷移金属の一部が異種元素によって置換された金属酸化物である。異種元素としては、例えばＮａ、Ｍｇ、Ｓｅ、Ｙ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂ等が挙げられ、なかでもＭｎ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＭｇが好ましい。異種元素は、１種でもよく又は２種以上でもよい。これらの正極活物質は単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。ニッケル水素電池における上記活物質としては水酸化ニッケル等が挙げられる。

【0022】

負極活物質は、アルカリ金属イオンを可逆的に吸蔵及び放出できる材料であれば特に限定されない。典型的には、黒鉛型結晶構造を有するグラファイトを含む炭素材料を負極活物質として使用できる。そのような炭素材料としては、天然黒鉛、球状又は繊維状の人造黒鉛、難黒鉛化性炭素（ハードカーボン）、易黒鉛化性炭素（ソフトカーボン）等が挙げられる。炭素材料以外の材料としては、チタン酸リチウムが挙げられる。また、リチウムイオン電池のエネルギー密度を高める観点から、シリコン、錫、シリコン合金、錫合金、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化錫等の高容量材料も負極活物質として好適に使用できる。ニッケル水素電池における上記活物質としては水素吸蔵合金としては、Ｚｒ－Ｔｉ－Ｍｎ－Ｆｅ－Ａｇ－Ｖ－Ａｌ－ＷやＴｉ１５Ｚｒ２１Ｖ１５Ｎｉ２９Ｃｒ５Ｃｏ５Ｆｅ１Ｍｎ８等で代表されるＡＢ２系或いはＡ２Ｂ系の水素吸蔵合金が例示される。

【0023】

正極又は負極の結着剤には、例えばＰＶＤＦ、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、アラミド樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアクリルニトリル、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸メチルエステル、ポリアクリル酸エチルエステル、ポリアクリル酸ヘキシルエステル、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチルエステル、ポリメタクリル酸エチルエステル、ポリメタクリル酸ヘキシルエステル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリドン、ポリエーテル、ポリエーテルサルフォン、ヘキサフルオロポリプロピレン、スチレンブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース等が使用可能である。また、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレン、エチレン、プロピレン、ペンタフルオロプロピレン、フルオロメチルビニルエーテル、アクリル酸、ヘキサジエンより選択された２種以上の材料の共重合体を用いてもよい。また、これらのうちから選択された２種以上を混合して用いてもよい。

【0024】

電極に含ませる導電剤には、例えば、天然黒鉛や人造黒鉛のグラファイト類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック類、炭素繊維や金属繊維等の導電性繊維類、フッ化カーボン、アルミニウム等の金属粉末類、酸化亜鉛やチタン酸カリウム等の導電性ウィスカー類、酸化チタン等の導電性金属酸化物、フェニレン誘導体、グラフェン誘導体等の有機導電性材料等が用いられる。
燃料電池での活物質は、一般に、カソード電極やアノード電極の触媒として、白金、ルテニウム或いは白金合金等の金属微粒子をカーボン等の触媒担体に担持させたものを用いる。触媒担体の表面に触媒粒子を担持させるには、例えば触媒担体を水中に懸濁させ、触媒粒子の前駆体を添加、（塩化白金酸、ジニトロジアミノ白金、塩化第二白金、塩化第一白金、ビスアセチルアセトナート白金、ジクロロジアンミン白金、ジクロロテトラミン白金、硫酸第二白金塩化ルテニウム酸、塩化イリジウム酸、塩化ロジウム酸、塩化第二鉄、塩化コバルト、塩化クロム、塩化金、硝酸銀、硝酸ロジウム、塩化パラジウム、硝酸ニッケル、硫酸鉄、塩化銅等の合金成分を含むものを用い）懸濁液中に溶解させアルカリを加え金属の水酸化物を生成させると共に、触媒担体表面に担持させた触媒担体を得る。かかる触媒担体を電極上に塗布し、水素雰囲気下等で還元させることで、表面に触媒粒子（活物質）が塗布された電極を得る。

【0025】

（樹脂層又は無機層）
本実施形態では特に、電極基体上に設けられた機能層１２に、吐出部５により液体組成物２４を吐出することにより樹脂層２２又は無機層２３を形成する。液体組成物２４は吐出部５により吐出可能な粘度や電極基体上に設けられた機能層１２を形成可能な表面張力を備えるものであればよく、特に限定されない。

【0026】

（液体組成物の吐出部）
電極製造装置１は、図１に示すように、液体組成物２４の吐出手段としての吐出部５を備えている。吐出部５は、被吐出材の幅方向（Ｙ）に沿って複数のノズルが配列されたノズル列を複数有する。電極製造装置１は、ノズルからの液体組成物２４の吐出方向が被吐出材に向くように液体組成物の吐出部５が設けられている。吐出部５において、液体組成物２４に刺激を印加して液体組成物２４を吐出させる手段としては、目的に応じて適宜選択でき、圧電素子を用いたピエゾ方式、ヒーターを用いたサーマル方式、加圧装置を用いたバルブ方式などのいずれでも構わない。

【0027】

吐出部５は、図１には図示していない液体組成物２４の吐出ユニットを備える。液体組成物２４の吐出ユニットは、吐出部５からの液体組成物２４の吐出に関連する機能部品、機構の集合体である。液体組成物２４の吐出ユニットは、供給機構、維持回復機構、液体吐出ヘッド移動機構の構成の少なくとも一つを吐出部５と組み合わせたもの等を含む。

【0028】

吐出部５の液体組成物２４の吐出に関連した制御は図１に図示しているシステム制御部３内の付与制御部の一例である吐出制御部４０により行われている。吐出制御部４０では液体組成物２４の吐出タイミングや、液体組成物２４の液滴の吐出位置、各滴の滴サイズを制御している。

【0029】

（表面検知部）
表面検知部８は、被吐出材上に形成された絶縁層２１（樹脂層２２または無機層２３）の表面状態を観察、出力する検知手段の一例である。電極製造装置１は、表面検知部８により出力される観察結果に基づいて被吐出材上に形成された絶縁層２１（樹脂層２２または無機層２３）の品質情報を取得することができる。

【0030】

表面検知部８における検知方法の詳細については、別途を説明する。

【0031】

図２で示したように電極製造装置１は、システム制御部３を有している。システム制御部３は、電極製造装置１全体の動作を制御する。

【0032】

またシステム制御部３は、操作部３４、記憶部３５、記憶・読出部３９，吐出制御部４０を備えている。

【0033】

操作部３４は、タッチパネル等により構成されており、電極製造装置１のユーザによる操作入力を受け付けるとともに、電極製造装置１の状態や設定を画面に表示する。

【0034】

吐出制御部４０は、液体組成物２４の吐出に関する吐出部５の制御を行う。

【0035】

（システム制御部）
図２に示すように電極製造装置１は、システム制御部３を含んでいる。

【0036】

システム制御部は、操作部３４、記憶部３５、記憶・読出部３９、処理部３６、表面検知画像取得部５１，欠陥判定部５２，吐出指示作成部５３、結果出力部５４、搬送制御部３３及び吐出制御部４０から構成される。各ブロックの機能については、別途記載する。

【0037】

ここでシステム制御部３は、電極製造装置１の内部又は外部の任意の位置に設置可能である。外部に設置した場合には、各種通信ネットワークにて制御信号やデータのやり取りを行う。通信ネットワークは、インターネット、移動体通信網、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等によって構築されている。通信ネットワークには、有線通信だけでなく、３Ｇ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）、ＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）等の無線通信によるネットワークが含まれてもよい。また、電極製造装置１は、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）（登録商標）等の近距離通信技術によって通信可能である。

【0038】

＜＜ハードウェア構成＞＞
次に図３を用いて、システム制御部３のハードウェア構成を説明する。

【0039】

＜システム制御部のハードウェア構成＞
図３は、システム制御部のハードウェア構成図である。

【0040】

図３に示されているように、システム制御部３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３０１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３０２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３０３、ＨＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ）３０４、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）３０５、メディア３０６、メディアＩ／Ｆ３０７、ディスプレイ３０８、ネットワークＩ／Ｆ３０９、キーボード３１１、マウス３１２、ＣＤ－ＲＷ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ）ドライブ３１４、及び、バスライン３１
０を備えている。

【0041】

これらのうち、ＣＰＵ３０１は、システム制御部３全体の動作を制御する。ＲＯＭ３０２は、ＣＰＵ３０１の駆動に用いられるプログラムを記憶する。ＲＡＭ３０３は、ＣＰＵ３０１のワークエリアとして使用される。ＨＤ３０４は、プログラム等の各種データを記憶する。ＨＤＤ３０５は、ＣＰＵ３０１の制御にしたがってＨＤ３０４に対する各種データの読み出し又は書き込みを制御する。メディアＩ／Ｆ３０７は、フラッシュメモリ等のメディア３０６に対するデータの読み出し又は書き込み（記憶）を制御する。ディスプレイ３０８は、カーソル、メニュー、ウィンドウ、文字、又は画像などの各種情報を表示する。ネットワークＩ／Ｆ３０９は、通信ネットワーク１００を利用してデータ通信をするためのインターフェースである。キーボード３１１は、文字、数値、各種指示などの入力のための複数のキーを備えた入力手段の一種である。マウス３１２は、各種指示の選択や実行、処理対象の選択、カーソルの移動などを行う入力手段の一種である。ＣＤ－ＲＷドライブ３１４は、着脱可能な記録媒体の一例としてのＣＤ－ＲＷ（画像管理サーバ）３１３に対する各種データの読み出し又は書き込みを制御する。

【0042】

なお、ＣＤ－ＲＷドライブ３１４ではなく、ＤＶＤ－Ｒドライブ等であってもよい。また、システム制御部３は、各部（機能、手段、又は記憶部）を分割して任意に割り当てられた複数のコンピュータによって構築されていてもよい。

【0043】

＜＜システム制御部の構成、機能及び詳細動作＞＞
図２の電極製造装置１の機能ブロック図には、システム制御部３の機能ブロック図も示されている。以下、図２及び図３を用いてシステム制御部３の動作を説明する。

【0044】

図２に示されているように、システム制御部３は、操作部３４、記憶部３５、記憶・読出部３９、処理部３６、表面検知画像取得部５１，欠陥判定部５２、吐出指示作成部５３、結果出力部、搬送制御部３３及び吐出制御部４０を有している。

【0045】

これら各部は、図３に示されている各構成要素のいずれかが、ＨＤ３０４からＲＡＭ３０３上に展開されたプログラムに従ったＣＰＵ３０１からの命令によって動作することで実現される機能、又は機能する手段である。また、システム制御部３は、図３に示されているＲＡＭ３０３及びＨＤ３０４によって構築される記憶部３５を有している。

【0046】

操作部３４は、主に、図３に示されているＣＰＵ３０１からの命令によって実現され、利用者によって操作されたキーボード３１１又はマウス３１２から信号を受信することで、利用者の各種操作を受け付ける。またこのようにして受け付けられた操作は、図３に示されているＣＰＵ３０１からの命令によって実現され、操作部３４上にあるディスプレイ３０８に各種画像や画面を表示させる。

【0047】

処理部３６は、図３に示されているＣＰＵ３０１からの命令によって実現され、電極製造装置１の全体制御を行う。

【0048】

記憶・読出部３９は、図３に示されているＣＰＵ３０１からの命令、並びに、ＨＤＤ３０５、メディアＩ／Ｆ３０７、及びＣＤ－ＲＷドライブ３１４によって実行され、記憶部３５、メディア３０６、及びＣＤ－ＲＷ３１３に各種データを記憶したり、記憶部３５、メディア３０６、及びＣＤ－ＲＷ３１３から各種データを読み出したりする処理を行う。

【0049】

吐出制御部４０は、電極製造装置１の制御のうち、主として表面検知部８が検知した情報に基づいて、吐出部５の制御を行う。また搬送制御部３３は、巻出部１０及び巻取部１１の制御を行う。液体組成物２４の吐出タイミングや吐出量を制御する。これらの機能は電気回路で実現されるほか、これらの機能の一部をソフトウエア（ＣＰＵ；Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）によって実現することもできる。また複数の回路又は複数のソフトウエアによってこれらの機能が実現されてもよい。搬送制御部３３は、巻出部１０及び巻取部１１による被吐出材の搬送の開始及び停止、あるいは搬送速度等を制御する。

【0050】

表面検知画像取得部５１が表面検知部８から表面検知画像を取得すると、欠陥判定部５２による欠陥判別が開始される。欠陥判定部５２では欠陥を判別する。欠陥とは、スジ、ピンホール、ムラ、異物、膜厚不足など、機能層の材料特性値が下がる要因となる不良をさし、品質情報のうち欠陥とすべき項目、サイズなどのパラメータはあらかじめユーザが設定することができるものとする。後述する図６では、スジ状欠陥についてとりあげる。欠陥がない場合、吐出指示作成部５３にて吐出量の変更が不要であったというログが作成され、結果出力部５４が吐出制御部４０へその旨を指示する。欠陥があった場合には、吐出指示作成部５３にて吐出量を増加させる指示が作成され、結果出力部５４より吐出制御部４０へその旨を指示する。

【0051】

図４は、吐出量の制御処理の一例を示すフローチャートである。

【0052】

まず表面検知画像取得部５１が表面検知部８から表面検知画像を取得する（Ｓ００１）。

【0053】

その後、欠陥判定部５２が、欠陥の有無の判別を開始する（Ｓ００２）。

【0054】

欠陥判定部５２は、スジ状欠陥の有無を判断し（Ｓ００３）、欠陥がない場合には吐出量の変更は不要であるログを作成する（Ｓ００４）。

【0055】

また欠陥があった場合には欠陥判定部５は吐出指示の作成を指示し（Ｓ００５）、吐出指示作成部５３が吐出量増加指示を作成する（Ｓ００６）。

【0056】

最終的に結果出力部５４から吐出制御部４０へ決定した指示内容の結果が出力される（Ｓ００７）。

【0057】

＜電極製造装置１の詳細動作＞

【0058】

（絶縁層の形成）
図５は、液体組成物の吐出による絶縁層の形成の概念図である。

【0059】

図５（ａ）及び図５（ｂ）にて、第一の実施形態に係る電極製造装置１での絶縁層の形成プロセスについて説明する。

【0060】

図５（ａ）はＹ方向からみた電極製造装置１の側面図、図５（ｂ）はＺ方向側からみた電極製造装置１の平面図を示している。

【0061】

なお図２では、巻出部１０、巻取部１１、硬化装置６、ヒーター７の図示は省略している。

【0062】

電極製造装置１は絶縁層である樹脂層２２または無機層２３を形成する液体組成物２４を用いて、電極基体９または電極基体上に設けられた機能層１２の表面を覆うように絶縁層である樹脂層２２または無機層２３を形成し、吐出部５より下流に設けられた表面検知部８にて絶縁層である樹脂層２２または無機層２３の表面状態を検知する。ここで電極基体９または電極基体上に設けられた機能層１２は、全面連続パターンに限らず、間欠塗工や自由形状でもよい。さらに形成される絶縁層２１である樹脂層２２または無機層２３の印刷形状も全面連続パターンに限らず、間欠塗工や自由形状でもよい。

【0063】

図６は、スジ状欠陥が発生する様子を表した電極製造装置の平面図である。

【0064】

図６（ａ）から（ｃ）を使い、絶縁層である樹脂層２２または無機層２３の吐出途中でスジ状欠陥５９が発生する様子について説明する。

【0065】

図６（ａ）は、絶縁層である樹脂層２２または無機層２３の吐出途中でスジ状欠陥５９が発生した状態を示している。吐出部５の吐出途中でスジ状欠陥５９が発生し、スジ状欠陥５９が表面検知部８に到達しない間は吐出部５のよる吐出量変更不要ログ（Ｓ００４）のみが作成される。

【0066】

図６（ｂ）は、絶縁層である樹脂層２２または無機層２３の吐出途中でスジ状欠陥が発生し、スジ状欠陥５９が表面検知部８に到達した状態を表している。スジ状欠陥５９が表面検知部８に到達すると、吐出指示作成部５３にて吐出量増加指示が作成される（Ｓ００６）。吐出量増加指示は吐出指示作成部５３より結果出力部５４を介して吐出制御部４０へ送られ、吐出部５による液体組成物２４の吐出量を増加させる。

【0067】

図６（ｃ）は、吐出指示作成部５３より吐出量増加指示が結果出力部５４を介して吐出制御部４０へ送られ、吐出部５による液体組成物２４の吐出量を増加させた後の様子を表している。液体組成物２４の吐出量を増やすことでスジ状欠陥５９を埋めて、新たなスジ状欠陥の発生を抑制させることができる。

【0068】

（検査装置の位置について）
図７は、本実施形態に係る電極製造装置の全体構成図のその他の例である。

【0069】

図７（ａ）は、絶縁層２１である樹脂層２２または無機層２３を形成する液体組成物２４が硬化過程を要しないために、硬化装置６を用いない構成である電極製造装置１を表している。

【0070】

なお、図７（ｂ）のように、ヒーター７よりも上流側に表面検知部８を設けてもよい。表面検知部８が液体組成物２４の乾燥前の表面状態を検知できる場合には、後述の理由から表面検知部８は吐出部５の次工程として設けられることが好ましい。

【0071】

また、図７（ｃ）のように硬化装置６が必要な場合であっても、表面検知部８が液体組成物２４の乾燥前の表面状態を検知できる場合には、後述の理由から表面検知部８は吐出部５の次工程に設けられることが好ましい。

【0072】

この表面検知部８を吐出部５の直後、即ち次工程として設ける場合には、本発明ならではのメリットがある。本発明は主としてスジ状欠陥５９の発生を抑制する効果があるが、図６（ａ）に示したスジ状欠陥５９の発生から、図６（ｂ）でスジ状欠陥５９を検知し図６（ｃ）でスジ状欠陥５９を抑制するまでの間は不良品となってしまう。このため、欠陥を発生させる吐出部５の位置から、欠陥を検知する表面検知部８までの距離が短いほど不良率の低下に伴う生産性の向上を実現することができる。よって、欠陥をインク乾燥前に検知できる場合、表面検知部８は吐出部５の直後、即ち吐出部の次工程として設けられることが好ましい。

【0073】

一方で、ヒーター７による乾燥あるいは硬化装置６による硬化前の液体組成物２４が例えば透明といった、正反射光式カメラ等で検知が困難である場合においては、ヒーター７あるいは硬化装置６より下流側に表面検知部８を設置する構成が好ましい。

【0074】

（表面検知部）
図８は、表面検知部８の光学系一例である。

【0075】

表面検知部８は、照明系として、被検知物６４の上面に可視光を照射する可視光源６２や紫外光または赤外光の少なくとも一方を照射するＩＲ／ＵＶ光源６３を有する。もちろんどちらか一方の光源でも良い。

【0076】

ここで表面検知部８の検知対象である被検知物６４は、前述の絶縁層２１である樹脂層２２または無機層２３が吐出された電極基体９または電極基体上に設けられた機能層１２を指す。

【0077】

また、表面検知部８は、測定系として、可視光カメラ６１を有する構成としているが、可視光カメラ６１ではなく、ＩＲ／ＵＶ光カメラとしてもよい。ＩＲ／ＵＶ光カメラは図示していないが、可視光カメラと同様の配置となる。

【0078】

表面検知部８は、このような測定系において可視光カメラ６１の出力信号、またはＩＲ／ＵＶ光カメラの出力信号に基づいて、被検知物６４に含まれるスジ状欠陥の検出を行う。

【0079】

図９（ａ）は、表面検知部８が検知し表面検知画像取得部５１が取得した画像を操作部３４へ表示した様子の一例を示している。

【0080】

本事例は、欠陥箇所画像７２を表示するとともに、欠陥判定部５２にて分析した結果である欠陥種類情報７１、欠陥箇所ライン７３及び欠陥出力信号グラフ７４（出力は輝度値又は輝度比の変化を示すグラフ）も合わせて表示した一例である。

【0081】

このような欠陥箇所に関する情報を出力することにより、ユーザは発生した欠陥の内容を具体的に把握することができる。

【0082】

図９（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ輝度値が高い場合と低い場合を表している。このような輝度値の変化（増加又は減少）の類型と、異常の種類との対応関係は、実際に発生し得る異常の種類ごとに実験データを蓄積していくことで、欠陥の有無及び欠陥のレベルを精度よく識別することができる。

【0083】

図１０は欠陥検知のフローチャートである。

【0084】

まず被検知物６４が配置されていない状態において、検知系の調整が行われる（Ｓ３０１）。一例として青色の可視光源３１を点灯させ、撮像装置４により可視光の撮影が行われる。この調整によって、可視光カメラ６１に直接入射する光の輝度が、計測可能範囲の上限と同じか実質的に同じになるように調整がされる。

【0085】

次に、検知を開始する。被検知物６４の撮影が行われ、その出力信号が表面検知画像取得部５１に取り込まれる。この際に１ライン分（例えば４０９６画素）の信号に対しホワイトシェーディング処理が施され、輝度値が生成される（ステップＳ３０２）。

【0086】

その後、欠陥判定部５２による異常箇所の検出及び判定が行われる。一例ではあるが、欠陥判定部５２は、取得した画像から、輝度値が所定の閾値より大きい画素からなる領域（画素群）を検出し、当該領域の面積が所定値を超えていた場合に当該領域を「欠陥箇所」と判定する。ここでは欠陥の箇所（Ｙ方向）及び欠陥を検出した搬送タイミングも取得する（Ｓ３０３）。

【0087】

この結果、欠陥が検出されたと判断した場合には、ステップＳ３０５へ進む。一方、欠陥が検出されなされた場合には、本ルーチンを終了する。（Ｓ３０４）
欠陥を検出した場合には、検出した欠陥の欠陥種別を判定し（Ｓ３０５）、この欠陥種別及び欠陥箇所情報を出力する（Ｓ３０６）。

【0088】

（吐出量の変更）
図１１は、欠陥箇所情報出力に基づく吐出量の調整のフローチャートである。

【0089】

まず表面検知部８、表面検知画像取得部５１及び欠陥判定部５２が、欠陥箇所情報を検出する（Ｓ４０１）。

【0090】

さらに表面検知画像取得部５１及び欠陥判定部５２は、欠陥の位置（Ｙ軸方向の位置）を特定する（Ｓ４０２）。

【0091】

その後、吐出指示作成部５３は、欠陥に適正な吐出量（例えば吐出量を増加させる）及び、その吐出量を変化させる方法（例えば吐出パターンの変更や印刷解像度の変更など）を決定する（Ｓ４０３）。

【0092】

また、吐出指示作成部５３は吐出に関する指示を作成し、結果出力部５４はその指示を吐出制御部４０へ出力する（Ｓ４０４）。

【0093】

そして吐出制御部４０は、指示された特定の位置について指示された吐出量及び吐出方法により吐出を制御する（Ｓ４０５）。

【0094】

図１２は、吐出量の変更方法の一例である。

【0095】

図１２（ａ）から図１２（ｂ）へ印刷解像度を変更している。このように印刷解像度を変更することにより、液体組成物２４の吐出量を増加させる一例である。

【0096】

本事例では、単位面積あたりの印刷解像度を図１２（ａ）に示す３×３から、（ｂ）に示す４×４へ変更している。印刷するドットの大きさを変えずに、印刷解像度を３×３から４×４へ変更することで、単位面積あたりの液体組成物の打ち込み総量を増やすことができる。

【0097】

図１２（ｃ）から図１２（ｄ）へ印字パターンを変更している。このように印字パターンを変更することにより、液体組成物２４の吐出量を増加させる一例である。

【0098】

本事例では、単位面積あたりの印刷解像度は３×３と変更しないものの、印字率を（ｃ）の約５６％から（ｄ）の１００％へ変更することで、単位面積あたりの液体組成物の打ち込み総量を増やすことができる。

【0099】

もちろん、吐出量を変更する別の方法として、吐出部５のノズルの駆動源への投入エネルギーを上げてノズルから吐出する液体組成物２４の体積自体を増やす一般的な方法がある。

【0100】

ここで吐出領域全面の吐出量を増やしてスジ状欠陥５９を埋めてもいいが、スジ状欠陥５９の領域の周辺のみ吐出量を増やしてもよい。表面検知画像取得部５１及び欠陥判定部５２はＹ方向の欠陥位置情報を取得し、吐出指示作成部５３からの吐出指示作成時にＹ方向の欠陥位置情報を加える。この場合、スジ状欠陥領域以外の吐出量を変更しなくて済むため、全体の膜厚への影響が少なくて済む。

【0101】

なお、欠陥位置情報はＹ方向の位置情報に加え、搬送対象である電極基体９または電極基体上に設けられた機能層１２の搬送情報（搬送速度及び時刻情報など）と合わせて判断することで、欠陥の搬送対象上での位置を特定できるのは、通常の製造ラインと同様である。

【0102】

（欠陥の段階的な修復）
図１３は、段階的に吐出量を調整する方法のフローチャートを示している。

【0103】

図１３のフローチャートに従い、段階的に吐出量を調整する動作を説明する。

【0104】

具体的にはまず、欠陥を検知し、かつ、欠陥（図６でのスジ状欠陥５９）の位置を特定する。前述のようにＹ方向の位置及び搬送方向の搬送速度からスジ状欠陥５９の電極基体９または電極基体上に設けられた機能層１２上の位置を特定できる（Ｓ５０１）。

【0105】

次に、このように特定された欠陥位置への液体組成物の吐出量を一定量増加させる（Ｓ５０２）。この際、増加させると液体組成物２４の量は少量でよい。むしろ少量のほうが、欠陥部分を補填する液体組成物２４が多くなりすぎてしまうことを防ぐことができる。

【0106】

その吐出量を増加した欠陥部分（図６ではスジ状欠陥５９）が搬送されて表面検知部８へ到達した際に、吐出量を増加した欠陥部分の再検知をする（Ｓ５０３）。

【0107】

その際には検知した欠陥が規定値以下か（欠陥として取り扱わなくても問題がないレベルか）を欠陥判定部５２が判定する（Ｓ５０４）。

【0108】

欠陥が規定値以下でない場合、すなわち吐出量を増加したにも関わらず欠陥が修復していない場合には、欠陥判定部５２は、吐出指示作成部５３、結果出力部５４及び吐出制御部４０を介して再度、欠陥位置への液体組成物の吐出量を一定量増加させる（Ｓ５０２）。

【0109】

その後、それでも欠陥が改善しない場合には、これが繰り返される。（Ｓ５０４：ＮＯ）
欠陥が規定値以下となった場合（Ｓ５０４：ＹＥＳ）には、吐出量を増加した結果欠陥が修復したとみなし、吐出量の増加を中止する（Ｓ５０５）。
●まとめ

【0110】

本発明の一実施形態にかかる電極製造装置１は、電極基体９上または電極基体に設けられた機能層１２上に液体組成物２４の吐出により絶縁層２１を形成する吐出部５と、吐出部５を制御する吐出制御部４０と、吐出部５による液体組成物２４の吐出後の絶縁層２１の表面状態を検知する表面検知部８を有し、吐出制御部４０は、表面検知部８により検知された表面状態に基づき、吐出部５を制御する。

【0111】

このような特徴により、表面検知部８が液体組成物２４の吐出後の絶縁層２１の表面状態を検知し、その検知した表面状態に基づいて吐出制御部４０は吐出部５を制御するため、その後の絶縁層２１の表面においては、検知された表面状態に対応した吐出制御ができる。

【0112】

本発明の一実施形態にかかる電極製造装置１の絶縁層２１は樹脂層２２である。

【0113】

このような特徴により、表面検知部８が液体組成物２４の吐出後の樹脂層２２の表面状態を検知し、その検知した表面状態に基づいて吐出制御部４０は吐出部５を制御するため、その後の樹脂層２２の表面においては、検知された表面状態に対応した樹脂層２２の吐出制御ができる。

【0114】

本発明の一実施形態にかかる電極製造装置１の絶縁層２１は無機層２３である。

【0115】

このような特徴により、表面検知部８が液体組成物２４の吐出後の無機層２３の表面状態を検知し、その検知した表面状態に基づいて吐出制御部４０は吐出部５を制御するため、その後の無機層２３の表面においては、検知された表面状態に対応した無機層２３の吐出制御ができる。

【0116】

本発明の一実施形態にかかる電極製造装置１では、表面検知部８が検知する表面状態に基づく情報が欠陥に基づく情報であり、吐出制御部４０は欠陥が解消するように吐出部５から突出される液体組成物２４の量を増加させる。

【0117】

このような特徴により、液体組成物２４の吐出後の絶縁層２１の表面の欠陥に基づく情報を検知した場合には、その対象となる欠陥が解消させるために液体組成物２４の量を増加させ、その後の絶縁層２１の表面においては欠陥を解消することができる。

【0118】

本発明の一実施形態にかかる電極製造装置１の欠陥に基づく情報は、欠陥の位置に関する情報である。

【0119】

このような特徴により、液体組成物２４の吐出後の絶縁層２１の表面の欠陥に基づく情報である、欠陥の位置に関する情報に基づいて、その対象となる欠陥が解消させるために液体組成物２４の量を増加させることができる。このため、その後の絶縁層２１の表面の欠陥がある箇所について効率的に欠陥を解消することができる。

【0120】

本発明の一実施形態にかかる電極製造装置１の吐出制御部４０は、欠陥が段階的に解消するように吐出部５から突出される液体組成物２４の量を段階的に増加させる。

【0121】

このような特徴により、液体組成物２４の吐出後の絶縁層２１の表面の欠陥を解消させるために液体組成物２４の量を増加させる。その際に欠陥が段階的に解消するように、吐出部５から突出される液体組成物２４の量を段階的に増加させるため、液体組成物２４の吐出量が欠陥を補填する以上に多くなり過ぎることを防止することができる。

【0122】

本発明の一実施形態にかかる電極製造装置１が液体組成物２４の量を増加させる手段は、印刷解像度の変更である。

【0123】

このような特徴により、印刷解像度を変更することで液体組成物２４の吐出量を増加させるため、簡単な制御で絶縁層２１の表面の欠陥を解消させることができる。

【0124】

本発明の一実施形態にかかる電極製造装置１の液体組成物２４の量を増加させる手段は、吐出パターンの変更である。

【0125】

このような特徴により、吐出パターンを変更することで液体組成物２４の吐出量を増加させるため、簡単な制御で絶縁層２１の表面の欠陥を解消させることができる。

【符号の説明】

【0126】

１ 電極製造装置
３ システム制御部
５ 吐出部（付与部の一例）
６ 硬化装置
７ ヒーター
８ 表面検知部
９ 電極基体
１０ 巻出部
１１ 巻取部
１２ 電極基体上に設けられた機能層
２１ 絶縁層
２２ 樹脂層
２３ 無機層
２４ 液体組成物
３３ 搬送制御部
３４ 操作部
３５ 記憶部
３６ 処理部
３９ 記憶・読出部
４０ 吐出制御部（付与制御部の一例）
５１ 表面検知画像取得部
５２ 欠陥判定部
５３ 吐出指示作成部
５４ 結果出力部
５９ スジ状欠陥
６１ 可視光カメラ
６２ 可視光源
６３ ＩＲ／ＵＶ光源
６４ 被検知物
７１ 欠陥種類情報
７２ 欠陥箇所画像
７３ 欠陥箇所ライン
７４ 欠陥出力信号グラフ
３０１ ＣＰＵ
３０２ ＲＯＭ
３０３ ＲＡＭ
３０４ ＨＤ
３０５ ＨＤＤ
３０６ メディア
３０７ メディアＩ／Ｆ
３０８ ディスプレイ
３０９ ネットワークＩ／Ｆ
３１０ バスライン
３１１ キーボード
３１２ マウス
３１３ ＣＤ－ＲＷ
３１４ ＣＤ－ＲＷドライブ

【先行技術文献】

【特許文献】

【0127】

【特許文献1】特開２００９‐２６６７３９号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】