JP4716138B2 - 電極巻取装置、帯状電極と帯状セパレータとのずれ検知方法、当該ずれ量測定方法、当該ずれ量補正方法、および、電極巻取方法 - Google Patents

Description

本発明は帯状電極と帯状セパレータとを重ねて巻き取る電極巻取装置に関する。さらには前記帯状電極と帯状セパレータとを重ねて巻き取る電極巻取方法、当該電極巻取方法における帯状電極と帯状セパレータとのずれ検知方法、当該ずれ量測定方法および当該ずれ量補正方法に関する。

帯状電極と帯状セパレータとを重ねて巻き取る電極巻取装置は、例えば、特開２００７−１６１４７４号公報と特開平１１−４０１４４号公報に記載されている。

特開２００７−１６１４７４号公報では、正、負電極材料（帯状電極）が帯状セパレータを介して（挟んで）捲回する捲回装置が開示されている。同公報では、帯状電極の蛇行を補正する装置において、帯状電極のエッジを検知する構成が開示されている。また、特開平１１−４０１４４号公報では、帯状電極を巻き取る装置に関し、帯状 電極のエッジ位置を検知するエッジ位置検知手段を備え、エッジ位置検知手段で検知されたエッジ位置に基づいてエッジ位置を補正する装置が開示されている。これらの何れの公報でも、エッジを検知する装置は、帯状電極の幅方向の縁部を外縁から上下に囲むように延在した検知部が図示されている。
特開２００７−１６１４７４号公報（図２） 特開平１１−４０１４４号公報（図１〜図３）

帯状電極と帯状セパレータとを重ねて捲回した捲回電極体を製造する場合には、帯状 電極と帯状セパレータができるだけずれないように捲回したい。すなわち、帯状電極には電極材料が塗工された塗工部を有しており、当該塗工部が絶縁体である帯状セパレータで覆われている。塗工部が帯状セパレータからはみ出ていると内部短絡を生じさせる可能性があるため、帯状電極は帯状セパレータからはみ出ないように重ねられている。

上述した特許文献１、２では、送り出される帯状電極と帯状セパレータのエッジを検知するエッジ検知手段は、帯状電極や帯状セパレータの幅方向の縁部を外縁から上下に囲むように延在した検知部を有している。しかしながら、当該検知部２０１〜２０４は、例えば、図４に示すように、帯状電極１１、１３や帯状セパレータ１２、１４の幅方向の縁部を外縁から上下に囲むように延在するので、帯状電極１１、１３や帯状セパレータ１２、１４が上下に重ねられる前に配設しなければならない。したがって、エッジ検知手段が配設される位置ｑ１は、実際に帯状電極１１、１３や帯状セパレータ１２、１４が重ねられる位置ｑ２から離れている。帯状電極や帯状セパレータの位置を検知している位置ｑ１から両者が重ねられる位置ｑ２までの間に少なからず距離があり、その間を送られる間に両者の位置がずれる可能性がある。このため、両者が重ねられ巻き取られたときのずれと、検知したずれに差がある場合があり、検知したずれに基づいて帯状電極や帯状セパレータの位置を補正しても、帯状電極や帯状セパレータのずれが解消されない場合がある。また、上述したエッジ検査装置は、検知部２０１〜２０４の構造上、両者が重ねられ巻き取られたときのずれを検知することができない。

本発明に係る電極巻取装置は、帯状電極と半透明の帯状セパレータとを重ねて巻き取る装置である。この電極巻取装置は、帯状電極と帯状セパレータとを巻き取る巻取軸と、巻取軸に巻き取られる前に前記帯状電極と前記帯状セパレータが重ねられた部位を、前記帯状セパレータが重ねられた側から撮影するように配置され、前記帯状セパレータと、前記帯状セパレータを透かして前記帯状電極とを撮影する撮影装置とを備えている。この電極巻取装置によれば、帯状セパレータは半透明であり、撮影装置によって、帯状電極と帯状セパレータを重ねて巻き取る部分において、帯状セパレータと、帯状セパレータを透かして帯状電極とを撮影することができる。

帯状電極は、帯状シートの幅方向片側に偏って電極材料が塗工された塗工部を有し、帯状シートの幅方向反対側の縁部に電極材料が塗工されていない未塗工部を有していてもよい。また、帯状電極の塗工部は帯状セパレータからはみ出ず、未塗工部は帯状セパレータからはみ出るように、帯状電極と帯状セパレータとが重ねられてもよい。この場合、撮影装置は、帯状セパレータの縁と帯状電極の塗工部の縁とが写るように配設されているとよい。このように帯状セパレータの縁と、塗工部の縁を撮影することによって、当該撮影された画像に基づいて塗工部がセパレータからはみ出ていないかを確認することができる。

また、電極巻取装置は、帯状電極と帯状セパレータのずれを補正する補正機構と、補正機構を制御する制御部とを備えていてもよい。制御部は、撮影装置によって撮影された画像に基づいて、帯状セパレータと帯状電極とのずれ量を検知し、当該検知されたずれ量に基づいて、帯状セパレータと帯状電極のずれを補正すべく補正機構を制御するように構成するとよい。この場合、電極巻取装置は、帯状電極と帯状セパレータとのずれを補正することができ、帯状電極と帯状セパレータを精度良く重ねて巻き取ることができる。

また、電極巻取装置は、第１帯状電極と、第１帯状セパレータと、第２帯状電極と、第２帯状セパレータとを順に重ねて巻取軸に巻き取る装置構成とすることができる。この場合、第１帯状電極と第１帯状セパレータが重ねられて巻き取られる部分において、第１帯状電極と第１帯状セパレータの幅方向のずれを撮影する第１撮影装置を備えているとよい。また、第２帯状セパレータは半透明であり、巻取軸に巻き取られる前に第２帯状電極と第２帯状セパレータが重ねられた部位を、前記帯状セパレータが重ねられた側から撮影するように配置され、第２帯状セパレータと、第２帯状セパレータを透かして第２帯状電極とを撮影する第２撮影装置を備えているとよい。この場合、第１帯状電極と、第１帯状セパレータと、第２帯状電極と、第２帯状セパレータとを順に重ねて巻き取る装置構成においても、第１帯状電極と第２帯状電極を撮影することができる。

第１帯状電極と第２帯状電極は、それぞれ帯状シートの幅方向片側に偏って電極材料が塗工された塗工部を有し、帯状シートの幅方向反対側の縁部に電極材料が塗工されていない未塗工部を有していてもよい。また、塗工部は帯状セパレータからはみ出ず、未塗工部は帯状セパレータからはみ出るように、第１帯状電極と帯状セパレータ及び第２帯状電極と帯状セパレータが重ねられていてもよい。この場合、第１撮影装置は、第１帯状セパレータの縁と、第１帯状電極の塗工部の縁とが写るように配設されているとよく、第２撮影装置は、第２帯状セパレータの縁と、第２帯状電極の塗工部の縁とが写るように配設されているとよい。このように帯状セパレータの縁と、塗工部の縁を撮影することによって、当該撮影された画像に基づいて塗工部がセパレータからはみ出ていないかを確認することができる。

第１帯状電極と第１帯状セパレータのずれを補正する第１補正機構と、第２帯状電極と前記第２帯状セパレータのずれを補正する第２補正機構と、第１補正機構と第２補正機構を制御する制御部とを備えていてもよい。この場合、制御部は、第１撮影装置で撮影された画像に基づいて、第１帯状電極と第１帯状セパレータとのずれ量を検知し、当該ずれ量に基づいて、第１帯状電極と第１帯状セパレータとのずれを補正すべく第１補正機構を制御する第１制御を実行するとよい。また、第２撮影装置によって撮影された画像に基づいて、第２帯状電極と第２帯状セパレータとのずれ量を検知し、当該ずれ量に基づいて前記第２帯状セパレータと第２帯状電極とのずれを補正すべく第２補正機構を制御する第２制御を実行するとよい。

制御部は、第１撮影装置と第２撮影装置で撮影された画像に基づいて、第１帯状電極と第２帯状電極とのずれ量を検知し、当該検知されたずれ量に基づいて、第１帯状電極と前記第２帯状電極とのずれを補正すべく第１補正機構と第２補正機構とを制御する第３制御を実行するように構成してもよい。当該第３制御によって、例えば、巻き取られる第１帯状電極と第２帯状電極との相対的な位置を補正することができる。

帯状電極と帯状セパレータとのずれを検知するずれ検知方法は、帯状電極と帯状セパレータとを重ねて巻き取る際に、帯状電極と帯状セパレータとのずれを検知する方法は、帯状セパレータは半透明であり、帯状電極と帯状セパレータが重ねられた位置で、前記帯状セパレータを透かして帯状電極を撮影する撮影工程と、撮影工程で撮影された画像に基づいて帯状電極と帯状セパレータとのずれ検知するずれ検知工程とを備えているとよい。

また、ずれ量測定方法は、帯状電極と帯状セパレータとのずれ量を測定する方法は、帯状セパレータは半透明であり、帯状電極と帯状セパレータが重ねられた位置で、帯状セパレータを透かして帯状電極を撮影する撮影工程と、撮影工程で撮影された画像に基づいて帯状電極と帯状セパレータとのずれ量を算出する算出工程とを備えているとよい。

また、ずれ量測定方法は、帯状電極は、帯状シートの幅方向片側に偏って電極材料が塗工された塗工部を有し、帯状シートの幅方向反対側の縁部に電極材料が塗工されていない未塗工部を有しており、撮影工程では、帯状電極と前記帯状セパレータが重ねられた位置で帯状セパレータの縁と帯状電極の塗工部の縁とを撮影し、算出工程は、撮影工程で撮影された画像に基づいて、帯状セパレータの縁と前記帯状電極の塗工部の縁とのずれ量を算出するとよい。

また、ずれ量補正方法は、上述したずれ量測定方法で算出されたずれ量に基づいて、帯状電極と帯状セパレータとを重ねて巻き取る際に、帯状電極と前記帯状セパレータのずれを補正する補正工程を備えているとよい。

また、電極巻取方法は、ずれ量補正方法によって帯状電極と帯状セパレータのずれを補正しつつ、帯状電極と帯状セパレータとを重ねて巻き取るとよい。

以下、本発明の一実施形態に係る帯状電極と帯状セパレータとのずれ検知方法、当該ずれ量測定方法、当該ずれ量補正方法、電極巻取方法および電極巻取装置を図面に基づいて説明する。なお、同じ機能を奏する部材、部位には、同じ符号を付している。

本発明に係るこれらの方法および電極巻取装置１００は、例えば、 リチウムイオン二次電池などの捲回電極体を製造する装置に用いられる。捲回電極体１０は、図１に示すように、帯状正極１１と、第１帯状セパレータ１２と、帯状負極１３と、第２帯状セパレータ１４とが、順に重ねられて巻き取られている。正負一対の帯状電極１１、１３と一対の帯状セパレータ１２、１４を巻き取る電極巻取装置１００は、図２に示すように、巻取軸１０１に順に重ねられた帯状電極１１、１３と帯状セパレータ１２、１４を巻き取る。帯状電極１１、１３と帯状セパレータ１２、１４は、それぞれを巻き取ったロール２１〜２４から供給されている。

正負の帯状電極１１、１３は、図１に示すように、それぞれ帯状シート３１、４１の幅方向片側に偏って電極材料３２、４２が塗工された塗工部１１ａ、１３ａを有している。この実施形態では、塗工部１１ａ、１３ａは、それぞれ帯状シート３１、４１の両面に塗工されている。また、正負の帯状電極１１、１３は、帯状シート３１、４１の幅方向反対側の縁部には、電極材料３２、４２が塗工されていない未塗工部１１ｂ、１３ｂを有している。捲回電極体１０の捲回方向に直交する方向の両端（巻き軸方向の両端）には、帯状正極１１と帯状負極１３の未塗工部１１ｂ、１３ｂが帯状セパレータ１２、１４からはみ出ている。当該帯状正極１１と帯状負極１３の未塗工部１１ｂ、１３ｂは、それぞれ捲回電極体１０の正極と負極の集電体１１ｂ１、１３ｂ１を形成している。図３は、帯状正極１１と、第１帯状セパレータ１２と、帯状負極１３と、第２帯状セパレータ１４とが順に重ねられた状態における幅方向の断面図である。

捲回電極体１０は、図１および図３に示すように、帯状正極１１の塗工部１１ａと帯状負極１３の塗工部１３ａは、それぞれ帯状セパレータ１２、１４を挟んで対向している。かかる捲回電極体１０では、内部短絡を防止するため、帯状正極１１の塗工部１１ａが帯状負極１３の塗工部１３ａからはみ出ないようにしたい。また、同様に、内部短絡を防止するため、帯状正極１１の塗工部１１ａと帯状負極１３の塗工部１３ａは、それぞれ帯状セパレータ１２、１４からはみ出ないようにしたい。帯状正極１１の塗工部１１ａと帯状負極１３の塗工部１３ａの幅についての製造上の誤差や、帯状正極１１と帯状負極１３、および、帯状セパレータ１２、１４が重ねられる際の幅方向のずれが許容されている。すなわち、これらの誤差やずれが許容されるように、帯状負極１３の塗工部１３ａの幅ｂと帯状正極１１の塗工部１１ａの幅ａとの差分（ｂ−ａ）、第１帯状セパレータ１２と第２帯状セパレータ１４の幅ｃ１、ｃ２と帯状負極１３の塗工部１３ａの幅ｂとの差分（（ｃ１、ｃ２）−ｂ）を広くしている。

ところで、上述した特許文献１、２に記載されたエッジ検知手段を備えた電極巻取装置２００は、図４に示すように、帯状電極１１、１３や帯状セパレータ１２、１４の幅方向の縁部を外縁から上下に囲むように延在した検知部２０１〜２０４を有している。当該検知部２０１〜２０４は、帯状電極１１、１３や帯状セパレータ１２、１４の幅方向の縁部を外縁から上下に囲むように延在するので、帯状電極１１、１３や帯状セパレータ１２、１４が離れている位置に配設しなければならない。帯状電極１１、１３や帯状セパレータ１２、１４の位置が検知されている位置ｑ１は、実際に帯状電極１１、１３や帯状セパレータ１２、１４が重ねられる位置ｑ２から離れている。帯状電極１１、１３や帯状セパレータ１２、１４の位置を検知している位置ｑ１から両者が重ねられる位置ｑ２までの間に相当の距離があり、その間を送られる間に両者の位置がずれる可能性がある。したがって位置ｑ１で検知された両者のずれに基づいて、帯状電極１１、１３や帯状セパレータ１２、１４の位置を補正しても、帯状電極１１、１３や帯状セパレータ１２、１４のずれが解消しない場合がある。

また、かかるエッジ検知手段では、図１に示すように、帯状電極１１、１３の幅方向両側の縁１１ｅ、１１ｆ、１３ｅ、１３ｆ、および、帯状セパレータ１２、１４の幅方向両側の縁１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂを検知することができる。しかし、帯状電極１１、１３の位置は、未塗工部１１ｂ、１３ｂがある側では、塗工部１１ａ、１３ａの縁１１ｇ、１３ｇを直接検知することは難しい。すなわち、かかるエッジ検知手段では、未塗工部１１ｂ、１３ｂがある側では、帯状電極１１、１３の未塗工部１１ｂ、１３ｂがある側の縁１１ｅ、１３ｅの位置が検知される。このため、当該位置から未塗工部１１ｂ、１３ｂの幅を勘案して帯状電極１１、１３の塗工部１１ａ、１３ａの縁１１ｇ、１３ｇが検知されている。しかしながら、未塗工部１１ｂ、１３ｂの幅にはばらつきがあるので、検知される塗工部１１ａと１３ａの縁１１ｇ、１３ｇには誤差がある。

上述した差分（ｂ−ａ）は、かかる誤差やずれを加味して広く設定されており、これにより、帯状正極１１の塗工部１１ａが帯状負極１３の塗工部１３ａからはみ出ないようにしている。また、同様に、上述した差分（（ｃ１、ｃ２）−ｂ）を広く設定して、帯状正極１１の塗工部１１ａと帯状負極１３の塗工部１３ａが、それぞれ帯状セパレータ１２、１４からはみ出ないようにしている。

本発明者は、重ねられる帯状電極１１、１３の塗工部１１ａ、１３ａの幅方向両側の縁１１ｆ、１１ｇ、１３ｆ、１３ｇと、帯状セパレータ１２、１４の幅方向両側の縁１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂを直接的にかつ精度良く検知できる方法はないかと考えた。すなわち、これらを直接的にかつ精度良く検知できれば、より確実に帯状電極１１、１３と帯状セパレータ１２、１４の巻きずれを防止できる。これにより、上述した差分（ｂ−ａ）や差分（（ｃ１、ｃ２）−ｂ）を小さくすることができる。上述した差分（ｂ−ａ）や差分（（ｃ１、ｃ２）−ｂ）を小さくすることができれば、それだけ製造コスト（特に、帯状電極や帯状セパレータの材料コスト）を低減させたり、電池の性能を向上させたりすることができる。本発明者は、このように考え、帯状電極１１、１３の塗工部１１ａ、１３ａの幅方向両側の縁１１ｆ、１１ｇ、１３ｆ、１３ｇと、帯状セパレータ１２、１４の幅方向両側の縁１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂを直接的にかつ精度良く検知する種々の方法および装置を検討した。

かかる検討の中で、本発明者は、帯状セパレータ１４が半透明である場合では、図５、図６に示すように、帯状電極１３と帯状セパレータ１４を重ねた状態で、帯状セパレータ１４を透かして帯状電極１３の塗工部１３ａが見えるという知見を得た。本発明者は、かかる事象に着目し、当該塗工部１３ａの幅方向両側の縁１３ｆ、１３ｇと、帯状セパレータ１４の幅方向両側の縁１４ａ、１４ｂを直接的にかつ精度良く検知する方法および装置を考えた。なお、図５では、帯状電極としての帯状負極１３と、第２帯状セパレータ１４が重ねられた状態を図示しているが、同様に、第１帯状セパレータ１２が半透明である場合では、帯状正極１１と第１帯状セパレータ１２を重ねた状態でも、第１帯状セパレータ１２を透かして帯状正極１１の塗工部１１ａが見える。

まず、帯状電極１３と帯状セパレータ１４のずれを検知するずれ検知方法は、図５に示すように、帯状セパレータ１４は半透明であり、帯状電極１３と帯状セパレータ１４が重ねられた位置で、帯状セパレータ１４を透かして帯状電極１３を撮影する（撮影工程）。そして、当該撮影工程で撮影された画像に基づいて帯状電極１３と帯状セパレータ１４とのずれ検知する（ずれ検知工程）。また、当該ずれ量を測定するずれ量測定方法は、当該撮影工程で撮影された画像に基づいて帯状電極１３と帯状セパレータ１４とのずれ量を算出する（算出工程）。

また、当該帯状電極１３が、図５に示すように、帯状シート４１の幅方向片側に偏って電極材料が塗工された塗工部１３ａを有し、帯状シート４１の幅方向反対側の縁部に電極材料が塗工されていない未塗工部１３ｂを有している場合には、撮影工程では、帯状電極１３と帯状セパレータ１４が重ねられた位置で帯状セパレータ１４の縁１４ａ、１４ｂと帯状電極１３の塗工部１３ａの縁１３ｆ、１３ｇとを撮影するとよい。そして、この場合、ずれ量を算出する算出工程は、撮影工程で撮影された画像に基づいて、帯状セパレータ１４の縁１４ａ、１４ｂと帯状電極１３の塗工部１３ａの縁１３ｆ、１３ｇとのずれ量を算出するとよい。また、帯状電極１３と帯状セパレータ１４とのずれ量補正方法は、上述したずれ量測定方法で算出されたずれ量に基づいて、帯状電極１３と帯状セパレータ１４とを重ねて巻き取る際に、帯状電極１３と帯状セパレータ１４とのずれ量を補正する補正するとよい。そして、帯状電極１３と帯状セパレータ１４とを重ねて巻き取る電極巻取方法は、上述したずれ量補正方法によって帯状電極１３と帯状セパレータ１４のずれを補正しつつ、帯状電極１３と帯状セパレータ１４とを重ねて巻き取るとよい。

以下に、上述した種々の方法を具現化した電極巻取装置１００を説明する。

この電極巻取装置１００は、図２および図７に示すように、帯状正極１１（第１帯状電極）と、第１帯状セパレータ１２と、帯状負極１３（第２帯状電極）と、第２帯状セパレータ１４とを順に重ねて巻き取る装置である。この電極巻取装置１００は、重ねられて巻き取られる帯状正極１１と第１帯状セパレータ１２の幅方向のずれを撮影する第１撮影装置２０と、帯状負極１３と第２帯状セパレータ１４の幅方向のずれを撮影する第２撮影装置２１とを備えている。

ここで、「撮影装置」は、被写体の画像を撮影する装置である。第１撮影装置２０と第２撮影装置２１には、かかる電極巻取装置１００における使用環境に応じて、帯状電極１１、１３や、帯状セパレータ１２、１４を撮影するのに適しており、所要の撮影機能を備えた撮影装置を採用するとよい。この実施形態では、第１撮影装置２０と第２撮影装置２１は、所要の撮影機能を備えたカメラ、より具体的にはデジタルカメラやデジタルビデオカメラが採用されている。また、「撮影装置」は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラに限定されず、さらに被写体の画像を認識する画像認識装置（例えば、イメージセンサーなどを備えた装置）が含まれる。

当該第１撮影装置２０と第２撮影装置２１は、制御部４００に接続されており、第１撮影装置２０と第２撮影装置２１で撮影された情報が制御部４００に送られる。制御部４００は、ＣＰＵなどからなる演算部と、不揮発性メモリーなどからなる記憶部とを備えており、予め設定されたプログラムに沿って、当該電極巻取装置１００の種々の電子的な演算処理や各部位の制御を行う。

第１撮影装置２０は、図２および図７に示すように、第１帯状セパレータ１２の上に帯状正極１１が重ねられた部位を上から撮影している。第１撮影装置２０は、第１帯状セパレータ１２の上に帯状正極１１が重ねられた部位を上から撮影し、図８に示すように、帯状正極１１と第１帯状セパレータ１２の幅方向のずれを撮影することができる。

なお、この実施形態では、第１撮影装置２０は、図８に示すように、幅方向の両側縁部を撮影する２台の撮影装置２０ａ、２０ｂを備えている。幅方向片側の撮影装置２０ａは、図９に示すように、帯状正極１１の縁１１ｆから第１帯状セパレータ１２がはみ出ている状態を撮影することができる。そして、撮影された情報は、制御部４００に送られる。制御部４００は当該撮影された情報（画像）に基づいて、既存の画像処理技術を利用して、帯状正極１１の塗工部１１ａの色と、第１帯状セパレータ１２の色と、背景の色との違いから帯状正極１１の縁１１ｆの位置と、第１帯状セパレータ１２の縁１２ｂの位置を検知することができる。そして、検知された帯状正極１１の縁１１ｆの位置と、第１帯状セパレータ１２の縁１２ｂの位置とに基づいて、帯状正極１１の塗工部１１ａの縁１１ｆから第１帯状セパレータ１２がはみ出ている量ｓ１を検知することができる。

また、幅方向反対側の撮影装置２０ｂでは、帯状正極１１の縁１１ｅと、帯状正極１１の塗工部１１ａの縁１１ｇを撮影することができる。制御部４００は、撮影装置２０ｂで撮影された画像を基に、これらの縁１１ｅと１１ｇの位置を検知することができる。なお、第１帯状セパレータ１２の縁１２ａは、帯状正極１１の裏になるので、撮影装置２０ｂで撮影された画像には写らず、制御部４００は当該縁１２ａを検知することができない。

次に、第２撮影装置２１は、図２および図７に示すように、帯状負極１３の下に第２帯状セパレータ１４が重ねられた部位を下から撮影している。また、この実施形態では、第２帯状セパレータ１４は半透明である。なお、この実施形態では、第２撮影装置２１は、図５に示すように、幅方向の両側の縁部をそれぞれ撮影する２台の撮影装置２１ａ、２１ｂを備えている。当該２台の撮影装置２１ａ、２１ｂは、重ねられて巻き取られる帯状負極１３と第２帯状セパレータ１４を撮影する。この際、帯状負極１３と第２帯状セパレータ１４が重なっているので、当該２台の撮影装置２１ａ、２１ｂは第２帯状セパレータ１４を透かして帯状電極１３を撮影することができる。

幅方向片側の撮影装置２１ａは、図６に示すように、第２帯状セパレータ１４の縁１４ａを撮影することができる。さらに、第２帯状セパレータ１４を透かして帯状負極１３の塗工部１３ａを撮影することができる。そして、撮影された情報は、制御部４００に送られる。制御部４００は、当該撮影された情報（画像）に基づいて、既存の画像処理技術を利用して、制御部４００は、第２帯状セパレータ１４と背景の色との違いから、第２帯状セパレータ１４の縁１４ａの位置と検知することができる。さらに、制御部４００は、第２帯状セパレータ１４と、第２帯状セパレータ１４を透かして写った帯状負極１３の塗工部１３ａとの色の違いから、塗工部１３ａの縁１３ｆの位置を検知することができる。そして、第２帯状セパレータ１４の縁１４ａの位置と帯状負極１３の塗工部１３ａの縁１３ｆの位置から、第２帯状セパレータ１４が帯状負極１３の塗工部１３ａからはみ出ている量ｓ２を検知することができる。

また、幅方向反対側の撮影装置２１ｂでは、帯状負極１３の反対側の縁１３ｅと、第２帯状セパレータ１４の反対側の縁１４ｂを撮影することができる。さらに、この実施形態では、第２帯状セパレータ１４が半透明なので、第２帯状セパレータ１４に重ねられた帯状負極１３の塗工部１３ａの反対側の縁１３ｇが写っている。制御部４００は、帯状負極１３と背景の色の違いから、帯状負極１３の反対側の縁１３ｅの位置を検知することができる。また、帯状負極１３と第２帯状セパレータ１４の色の違いから、第２帯状セパレータ１４の縁１４ｂの位置を検知することができる。さらに、制御部４００は、第２帯状セパレータ１４と、第２帯状セパレータ１４を透かして写った帯状負極１３の塗工部１３ａとの色の違いから、帯状負極１３の塗工部１３ａの縁１３ｇの位置を検知することができる。そして、第２帯状セパレータ１４の縁１４ｂと帯状負極１３の塗工部１３ａの縁１３ｇとの位置から第２帯状セパレータ１４が帯状負極１３の塗工部１３ａからはみ出ている量ｓ３を検知することができる。

この実施形態では、図８に示す第１撮影装置２０（この実施形態では、上述した撮影装置２０ａ）によって、幅方向片側において、帯状正極１１の塗工部１１ａの縁１１ｆから第１帯状セパレータ１２がはみ出ている量ｓ１を検知することができる。当該検知されるｓ１に基づいて、さらに第１帯状セパレータ１２の幅ｃ１と帯状正極１１の塗工部１１ａの幅ａの許容される寸法誤差を勘案すれば、塗工部１１ａが第１帯状セパレータ１２からはみ出ていないかを検知することができる。また、この実施形態では、図５に示すように、第２撮影装置２１（この実施形態では、上述した２台の撮影装置２１ａ、２１ｂ）で撮影された画像に基づいて、制御部４００は、幅方向両側において、第２帯状セパレータ１４が帯状負極１３の塗工部１３ａからはみ出ている量ｓ２、ｓ３を検知することができる。当該検知されたｓ２とｓ３の何れかに基づいて、さらに第２帯状セパレータ１４の幅と帯状負極１３の塗工部１３ａの幅の許容される寸法誤差を勘案すれば、塗工部１３ａが第２帯状セパレータ１４からはみ出ていないかを検知することができる。

この実施形態では、第１撮影装置２０は、図７に示すように、帯状正極１１と第１帯状セパレータ１２が重ねられて巻き取られる部分ｑ３を撮影するように配設されている。また、第２撮影装置２１は、帯状負極１３と第２帯状セパレータ１４とが重ねられて巻き取られる部分ｑ４を撮影するように配設されている。帯状正極１１と第１帯状セパレータ１２および帯状負極１３と第２帯状セパレータ１４は、それぞれ当該位置ｑ３、ｑ４からほとんどずれることなく巻き取られる。この電極巻取装置１００は、当該位置ｑ３、ｑ４で帯状正極１１と第１帯状セパレータ１２、および、帯状負極１３と第２帯状セパレータ１４の幅方向の位置を検知している。すなわち、この電極巻取装置１００は、実質的に、捲回電極体１０を構成する帯状正極１１と第１帯状セパレータ１２、および、帯状負極１３と第２帯状セパレータ１４の幅方向の位置を直接的にかつ精度良く検知することができる。この電極巻取装置１００は、当該画像に基づいて、帯状正極１１と第１帯状セパレータ１２、および、帯状負極１３と第２帯状セパレータ１４の幅方向のずれ量を検知している。さらに、電極巻取装置１００は、当該検知されたずれ量に基づいて、帯状正極１１と第１帯状セパレータ１２、および、帯状負極１３と第２帯状セパレータ１４の幅方向のずれを補正している。これにより、この電極巻取装置１００は、帯状正極１１と第１帯状セパレータ１２、および、帯状負極１３と第２帯状セパレータ１４のずれを精度良く補正することができる。

すなわち、この実施形態では、電極巻取装置１００は、図７に示すように、第１補正機構３０１、３０２と、第２補正機構３０３、３０４と、制御部４００とを備えている。

第１補正機構３０１、３０２は、帯状正極１１（第１帯状電極）と第１帯状セパレータ１２のずれを補正する。第２補正機構３０３、３０４は、帯状負極１３（第１帯状電極）と第２帯状セパレータ１４のずれを補正する。

制御部４００は、第１補正機構３０１、３０２と第２補正機構３０３、３０４を制御する。この実施形態では、制御部４００は、第１撮影装置２０で撮影された画像に基づいて、帯状正極１１と第１帯状セパレータ１２のずれ量を検知する。この実施形態では、上述したように、帯状正極１１の塗工部１１ａの縁１１ｆから第１帯状セパレータ１２がはみ出ている量ｓ１を検知することができる。制御部４００は、当該ｓ１に予め定めた所定の値を基準値ｓ１０として記憶しており、差分（ｓ１−ｓ１０）を帯状正極１１と第１帯状セパレータ１２のずれ量として算出している。そして、当該ずれ量に基づいて、帯状正極１１と第１帯状セパレータ１２のずれを補正すべく第１補正機構３０１、３０２を制御する（第１制御）。

また、制御部４００は、第２撮影装置２１によって撮影された画像に基づいて、帯状負極１３と第２帯状セパレータ１４とのずれ量を検知する。この実施形態では、上述したように、第２撮影装置２１（この実施形態では、上述した２台の撮影装置２１ａ、２１ｂ）で撮影された画像に基づいて、制御部４００は、幅方向両側において、第２帯状セパレータ１４が帯状負極１３の塗工部１３ａからはみ出ている量ｓ２、ｓ３を検知することができる。そして、制御部４００は、当該ｓ２とｓ３の何れか一方に予め定めた所定の値を基準値ｓ２０、ｓ３０として記憶しておき、差分（ｓ２−ｓ２０）または（ｓ３−ｓ３０）を帯状負極１３と第２帯状セパレータ１２のずれ量として算出している。そして、当該ずれ量に基づいて、帯状負極１３と第２帯状セパレータ１４のずれを補正すべく第２補正機構３０３、３０４を制御する（第２制御）。

当該第１制御と第２制御を実行することによって、帯状正極１１と第１帯状セパレータ１２のずれ、および、帯状負極１３と第２帯状セパレータ１４のずれを補正することができる。これにより、帯状正極１１の塗工部１１ａと帯状負極１３の塗工部１３ａは、それぞれ帯状セパレータ１２、１４からはみ出ないよう、帯状正極１１と第１帯状セパレータ１２のずれ、および、帯状負極１３と第２帯状セパレータ１４のずれを補正することができる。これにより、帯状正極１１の塗工部１１ａと帯状負極１３の塗工部１３ａが、それぞれ帯状セパレータ１２、１４からはみ出ることに起因する内部短絡を防止することができる。

また、この実施形態では、第１撮影装置２０と第２撮影装置２１は、電極巻取装置１００の所定位置に固定されている。制御部４００は、図６および図９に示すように、第１撮影装置２０と第２撮影装置２１で撮影された画像に基づいて、帯状正極１１と帯状負極１３の相対的なずれ量を検知することができる。上述したように第１撮影装置２０（撮影装置２０ａ、２０ｂ）で撮影された画像に基づいて、第１撮影装置２０に対する帯状正極１１の塗工部１１ａの縁１１ｆ、１１ｇの相対的な位置を検知することができる。さらに、第２撮影装置２１（撮影装置２１ａ、２１ｂ）で撮影された画像に基づいて、第２撮影装置２１に対する帯状負極１３の塗工部１３ａの縁１３ｆ、１３ｇの相対的な位置を検知することができる。そして、第１撮影装置２０と第２撮影装置２１は、電極巻取装置１００の所定位置に固定されているので、図３に示すように、これらの縁１１ｆ、１１ｇと縁１３ｆ、１３ｇとの相対的な位置関係に基づいて、幅方向両側において帯状正極１１の塗工部１１ａから帯状負極１３の塗工部１３ａがはみ出ているｓ５、ｓ６を算出することができる。

そして、この実施形態では、制御部４００は、当該ｓ５、ｓ６の何れか一方に予め定めた所定の値を基準値ｓ５０、ｓ６０として記憶しておき、差分（ｓ５−ｓ５０）または（ｓ６−ｓ６０）を帯状正極１１と帯状負極１３とのずれ量として算出している。そして、当該ずれ量に基づいて、帯状正極１１と帯状負極１３とのずれを補正すべく第１補正機構３０１、３０２と第２補正機構３０３、３０４とを制御する（第３制御）。当該第３制御を実行することによって、帯状正極１１と帯状負極１３のずれを補正することができる。これにより、帯状正極１１の塗工部１１ａは帯状負極１３の塗工部１３ａからはみ出ないよう、帯状正極１１と帯状負極１３のずれを補正することができる。これにより、帯状正極１１の塗工部１１ａと帯状負極１３の塗工部１３ａが、それぞれ帯状セパレータ１２、１４からはみ出ることに起因する内部短絡を防止することができる。

この電極巻取装置１００によれば、図５に示すように、帯状セパレータ１４は半透明であり、帯状電極１３と帯状セパレータ１４が重ねられて巻き取られる部分において、帯状セパレータ１４と、帯状セパレータ１４を透かして帯状電極１３とを撮影する撮影装置２１を備えている。当該撮影装置２１によれば、帯状セパレータ１４が半透明であるから、帯状電極１３と帯状セパレータ１４が重ねられた位置で、帯状セパレータ１４を透かして帯状電極１３を撮影することができる。例えば、当該画像には、帯状セパレータ１４を透かして帯状電極１３の塗工部１３ａが写っており、当該画像に基づいて、当該塗工部１３ａの縁１３ｆ、１３ｇの位置を直接的に検知することができる。

この電極巻取装置１００によれば、図７に示すように、第１帯状電極１１と、第１帯状セパレータ１２と、第２帯状電極１３と、第２帯状セパレータ１４とを順に重ねて巻き取る。第１撮影装置２０は、第１帯状電極１１と第１帯状セパレータ１２が重ねられて巻き取られる部分において、第１帯状電極１１の上方に配設するとよい。そして、第２撮影装置２１は、第２帯状電極１３と第２帯状セパレータ１４が重ねられて巻き取られる部分で、第２帯状セパレータ１４の下方に配設するとよい。このように、第１帯状電極１１と、第１帯状セパレータ１２と、第２帯状電極１３と、第２帯状セパレータ１４とを順に重ねて巻き取られる構成においても、第１帯状電極１１と第１帯状セパレータ１２が重ねられて巻き取られる部分ｑ３、および、第２帯状電極１３と第２帯状セパレータ１４が重ねられて巻き取られる部分ｑ４に向けて配設した撮影装置２０、２１を設けるとよく。この電極巻取装置１００は、設備上も簡素な構成で実現できる。

また、この電極巻取装置１００によれば、図２および図７に示すように、帯状セパレータ１４は半透明であり、撮影装置２１によって、帯状電極１１、１３と帯状セパレータ１２、１４を重ねて巻き取る部分において、帯状セパレータ１２、１４と、帯状セパレータ１２、１４を透かして帯状電極１１、１３とを撮影することができる。この場合、エッジ検知手段では、実現できない第１帯状電極１１と第１帯状セパレータ１２が重ねられて巻き取られる部分ｑ３、および、第２帯状電極１３と第２帯状セパレータ１４が重ねられて巻き取られる部分ｑ４での検知が可能である。また、上述したように重ねられる帯状電極１１、１３の塗工部１１ａ、１３ａの幅方向両側の縁１１ｆ、１１ｇ、１３ｆ、１３ｇと、帯状セパレータ１２、１４の幅方向両側の縁１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂを直接的にかつ精度良く検知できるから、より確実に帯状電極１１、１３と帯状セパレータ１２、１４の巻きずれを防止できる。これにより、図１に示すように、差分（ｂ−ａ）や差分（（ｃ１、ｃ２）−ｂ）を小さくすることができ、さらに差分（ｂ−ａ）や差分（（ｃ１、ｃ２）−ｂ）を小さくすることができるので、それだけ製造コスト（特に、帯状電極や帯状セパレータの材料コスト）を低減させることができる。

以上、本発明の一実施形態に係る電極巻取装置、帯状電極と帯状セパレータとのずれ検知方法、当該ずれ量測定方法、当該ずれ量補正方法、および、電極巻取方法を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されない。

例えば、電極巻取装置は、上述した実施形態のように、第１帯状電極と、第１帯状セパレータと、第２帯状電極と、第２帯状セパレータとを順に重ねて巻き取る装置に限定されない。本発明は、帯状電極と帯状セパレータとを重ねて巻き取る種々の電極巻取装置に適用できる。この場合、帯状セパレータは半透明にし、帯状電極と帯状セパレータを重ねて巻き取る部分において、帯状セパレータと、帯状セパレータを透かして帯状電極とを撮影する撮影装置を備えているとよい。

また、上述した実施形態では、第１帯状電極１１と、第１帯状セパレータ１２と、第２帯状電極１３と、第２帯状セパレータ１４とを順に重ねて巻き取る装置を例示した。図示は省略するが、この実施形態では、帯状正極１１と、帯状負極１３を入れ替えても良い。この場合、帯状セパレータを透かして帯状正極を撮影するとよい。

また、上述した撮影工程では、帯状セパレータ１４を透かして帯状電極１３が写る程度に、両者が重ねられた状態で撮影されている。上述したように帯状電極１３と帯状セパレータ１４が完全に重ねられた状態で撮影されるとよいが、帯状セパレータ１４を透かして帯状電極１３が写っていれば、帯状電極１３と帯状セパレータ１４は隙間がある状態で重ねられていてもよい。また、背景や、半透明の帯状セパレータ１４の色や、帯状セパレータ１４を透かして写される帯状電極１３の色に違いが生じるように、所要の背景や、半透明の帯状セパレータ１４の色や、照明の色や明るさなどを適宜に選択するとよい。以上、種々の変形例を例示したが、本発明の変形例は、ここで例示した変形例に限定されない。

本発明の一実施形態に係る捲回電極体を示す図。 本発明の一実施形態に係る電極巻取装置を示す斜視図。 本発明の一実施形態に係る捲回電極体の電極構造を示す断面図。 エッジ検知手段を有する電極巻取装置を示す側面図。 本発明の一実施形態に係る電極巻取装置の帯状正極と帯状セパレータが重ねられた状態を示す断面図。 本発明の一実施形態に係る電極巻取装置の帯状正極と帯状セパレータが重ねられた状態を示す平面図。 本発明の一実施形態に係る電極巻取装置を示す側面図。 本発明の一実施形態に係る電極巻取装置の帯状負極と帯状セパレータが重ねられた状態を示す断面図。 本発明の一実施形態に係る電極巻取装置の帯状負極と帯状セパレータが重ねられた状態を示す平面図。

符号の説明

１０ 捲回電極体
１１ 帯状正極（帯状電極）
１１ａ 帯状正極の塗工部
１１ｂ 帯状負極の未塗工部
１１ｂ１ 集電体
１１ｅ 帯状正極の縁
１１ｆ 塗工部の縁
１１ｇ 塗工部の縁
１２ 帯状セパレータ
１２ａ、１２ｂ 帯状セパレータの縁
１３ 帯状負極（帯状電極）
１３ａ 帯状負極の塗工部
１３ｂ 帯状負極の未塗工部
１３ｅ 帯状負極の縁
１３ｆ 塗工部の縁
１３ｇ 塗工部の縁
１４ 帯状セパレータ
１４ａ、１４ｂ 帯状セパレータの縁
２０、２０ａ、２０ｂ 撮影装置（第１撮影装置）
２１、２１ａ、２１ｂ 撮影装置（第２撮影装置）
３１ 帯状シート
３２ 電極材料（正極）
４１ 帯状シート
４２ 電極材料（負極）
１００ 電極巻取装置
１０１ 巻取軸
３０１、３０２ 第１補正機構
３０３、３０４ 第２補正機構
４００ 制御部

Claims (12)

1. 帯状電極と半透明の帯状セパレータとを重ねて巻き取る電極巻取装置において、
   前記帯状電極と前記帯状セパレータとを巻き取る巻取軸と、
   前記帯状電極と前記帯状セパレータとが前記巻取軸に巻き取られる前に、前記帯状電極と前記帯状セパレータとを重ねる案内部材と、
   前記案内部材と前記巻取軸との間で、前記帯状電極と前記帯状セパレータが重ねられた部位を、前記帯状セパレータが重ねられた側から撮影するように配置され、前記帯状セパレータと、前記帯状セパレータを透かして前記帯状電極とを撮影する撮影装置と、
   を備えた、電極巻取装置。
2. 前記帯状電極は、帯状シートの幅方向片側に偏って電極材料が塗工された塗工部を有し、前記帯状シートの幅方向反対側の縁部に電極材料が塗工されていない未塗工部を有しており、
   前記帯状電極の塗工部は帯状セパレータからはみ出ず、前記未塗工部は帯状セパレータからはみ出るように、前記帯状電極と帯状セパレータとが重ねられ、
   前記撮影装置は、前記帯状セパレータの縁と前記帯状電極の塗工部の縁とが写るように配設されている、請求項１に記載の電極巻取装置。
3. 前記帯状電極と前記帯状セパレータのずれを補正する補正機構と、
   前記補正機構を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記撮影装置によって撮影された画像に基づいて、前記帯状セパレータと前記帯状電極とのずれ量を検知し、
   当該検知されたずれ量に基づいて、前記帯状セパレータと前記帯状電極のずれを補正すべく前記補正機構を制御する、請求項１または２に記載の電極巻取装置。
4. 第１帯状電極と、第１帯状セパレータと、第２帯状電極と、第２帯状セパレータとを順に重ねて巻取軸に巻き取る電極巻取装置において、
   前記第１帯状電極と前記第１帯状セパレータが重ねられて巻き取られる部分において、前記第１帯状電極と前記第１帯状セパレータの幅方向のずれを撮影する第１撮影装置と、 前記第２帯状セパレータは半透明であり、前記第２帯状電極と前記第２帯状セパレータとが前記巻取軸に巻き取られる前に、前記第２帯状電極と前記第２帯状セパレータとを重ねる案内部材と、
   前記案内部材と前記巻取軸との間で、前記第２帯状電極と前記第２帯状セパレータが重ねられた部位を、前記帯状セパレータが重ねられた側から撮影するように配置され、前記第２帯状セパレータと、前記第２帯状セパレータを透かして前記第２帯状電極とを撮影する第２撮影装置とを備えた、電極巻取装置。
5. 前記第１帯状電極と第２帯状電極は、それぞれ帯状シートの幅方向片側に偏って電極材料が塗工された塗工部を有し、前記帯状シートの幅方向反対側の縁部に電極材料が塗工されていない未塗工部を有しており、
   前記塗工部は帯状セパレータからはみ出ず、前記未塗工部は帯状セパレータからはみ出るように、前記第１帯状電極と帯状セパレータ及び前記第２帯状電極と帯状セパレータが重ねられ、
   前記第１撮影装置は、前記第１帯状セパレータの縁と、前記第１帯状電極の塗工部の縁とが写るように配設されており、
   前記第２撮影装置は、前記第２帯状セパレータの縁と、前記第２帯状電極の塗工部の縁とが写るように配設されている、請求項４に記載の電極巻取装置。
6. 前記第１帯状電極と前記第１帯状セパレータのずれを補正する第１補正機構と、
   前記第２帯状電極と前記第２帯状セパレータのずれを補正する第２補正機構と、
   前記第１補正機構と第２補正機構を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記第１撮影装置で撮影された画像に基づいて、前記第１帯状電極と前記第１帯状セパレータとのずれ量を検知し、当該ずれ量に基づいて、前記第１帯状電極と前記第１帯状セパレータとのずれを補正すべく前記第１補正機構を制御する第１制御と、
   前記第２撮影装置によって撮影された画像に基づいて、前記第２帯状電極と前記第２帯状セパレータとのずれ量を検知し、当該ずれ量に基づいて前記第２帯状セパレータと前記第２帯状電極とのずれを補正すべく前記第２補正機構を制御する第２制御と
   を実行する、請求項４または５に記載の電極巻取装置。
7. 前記制御部は、前記第１撮影装置と第２撮影装置で撮影された画像に基づいて、前記第１帯状電極と第２帯状電極とのずれ量を検知し、当該検知されたずれ量に基づいて、前記第１帯状電極と前記第２帯状電極とのずれを補正すべく前記第１補正機構と前記第２補正機構とを制御する第３制御を実行する、請求項４から６の何れかに記載の電極巻取装置。
8. 帯状電極と帯状セパレータとを重ねて巻き取る際に、帯状電極と帯状セパレータとのずれを検知する方法であって、
   前記帯状セパレータは半透明であり、前記帯状電極と前記帯状セパレータとが前記巻取軸に巻き取られる前に、前記帯状電極と前記帯状セパレータとを重ね、前記帯状電極と前記帯状セパレータが重ねられた位置で、前記帯状セパレータを透かして前記帯状電極を撮影する撮影工程と、
   前記撮影工程で撮影された画像に基づいて帯状電極と帯状セパレータとのずれ検知するずれ検知工程とを備えた、ずれ検知方法。
9. 帯状電極と帯状セパレータとを重ねて巻き取る際に、帯状電極と帯状セパレータとのずれ量を測定する方法であって、
   前記帯状セパレータは半透明であり、前記帯状電極と前記帯状セパレータとが前記巻取軸に巻き取られる前に、前記帯状電極と前記帯状セパレータとを重ね、前記帯状電極と前記帯状セパレータが重ねられた位置で、前記帯状セパレータを透かして前記帯状電極を撮影する撮影工程と、
   前記撮影工程で撮影された画像に基づいて帯状電極と帯状セパレータとのずれ量を算出する算出工程とを備えた、ずれ量測定方法。
10. 前記帯状電極は、帯状シートの幅方向片側に偏って電極材料が塗工された塗工部を有し、前記帯状シートの幅方向反対側の縁部に電極材料が塗工されていない未塗工部を有しており、
    前記撮影工程では、前記帯状電極と前記帯状セパレータが重ねられた位置で前記帯状セパレータの縁と前記帯状電極の塗工部の縁とを撮影し、
    前記算出工程は、前記撮影工程で撮影された画像に基づいて、前記帯状セパレータの縁と前記帯状電極の塗工部の縁とのずれ量を算出する、請求項９に記載のずれ量測定方法。
11. 請求項９または１０に記載のずれ量測定方法で算出されたずれ量に基づいて、帯状電極と帯状セパレータとを重ねて巻き取る際に、前記帯状電極と前記帯状セパレータのずれを補正する補正工程を備えた、ずれ量補正方法。
12. 請求項１１に記載のずれ量補正方法によって前記帯状電極と前記帯状セパレータのずれを補正しつつ、前記帯状電極と帯状セパレータとを重ねて巻き取る電極巻取方法。

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