(57)【要約】【課題】両面にデバイスが形成されたシート状二次電池又はシート状デバイスを製造するための技術を提供すること。【解決手段】本発明にかかるシート状二次電池の製造装置１００は、シートの両面にデバイスが形成されたシート状二次電池の製造装置１００であって、巻取りリール６４と送り出しリール６３とを有する一対の搬送リールと、一対の搬送リールによって張設されたシート７０の吸着を行うチャックステージ１０と、チャックステージ１０がシート７０を吸着していないときにチャックステージを昇降する昇降機構６６と、チャックステージ１０に吸着されたシート７０に光を照射するＵＶランプ２２と、チャックステージ１０に吸着されたシートを冷却するチラー２３と、チャックステージ１０とシート７０とが離間した状態でシート７０を搬送するように前記一対の搬送リールを駆動する制御部２７と、を備えたものである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートの両面にデバイスが形成されたシート状二次電池の製造装置であって、
巻取りリールと送り出しリールとを有する一対の搬送リールと、
前記巻取りリールと前記送り出しリールとの間に配置され、前記一対の搬送リールにより張設されたシートの吸着、及び吸着されたシートの解除を行うチャックステージと、
前記チャックステージがシートを吸着していない時に、前記チャックステージを昇降する昇降機構と、
前記チャックステージに吸着された前記シートに光を照射する光源と、
前記チャックステージに吸着された前記シートを冷却する冷却機構と、
前記チャックステージと前記シートとが離間した状態で前記シートを搬送するように前記一対の搬送リールを駆動する制御部と、を備えた製造装置。
【請求項２】
前記光源が棒状のＵＶランプであり、前記シートの搬送方向に沿って設けらている請求項１に記載の製造装置。
【請求項３】
複数の前記棒状のＵＶランプが、前記搬送方向と直交する前記シートの幅方向において並んで設けられている請求項２に記載の製造装置。
【請求項４】
前記冷却機構が前記チャックステージ内に流体を循環させるチラーを有している請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造装置。
【請求項５】
シートの両面にデバイスが形成されたシート状二次電池の製造方法であって、
（Ａ）巻取りリールと送り出しリールとを有する一対の搬送リールにより張設されたシートの下面にチャックステージを近づけるように、前記チャックステージを上昇させるステップと、
（Ｂ）前記チャックステージによって前記シートを吸着するステップと、
（Ｃ）前記チャックステージに吸着された前記シートを冷却しながら、前記シートの上面に光を照射するステップと、
（Ｄ）前記チャックステージの吸着を解除するステップと、
（Ｅ）吸着が解除された前記シートから前記チャックステージを離すように、前記チャックステージを下降させるステップと、
（Ｆ）前記シートから前記チャックステージが離れた状態で、前記一対の搬送リールを駆動して、前記シートを搬送するステップと、を備えた製造方法。
【請求項６】
前記（Ｃ）のステップでは、前記シートの搬送方向に沿って設けられた棒状のＵＶランプにより、前記光を照射する請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記搬送方向と直交する前記シートの幅方向において、複数の前記棒状のＵＶランプが並んで設けられている請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
前記（Ｃ）のステップでは、チラーによって前記チャックステージ内に流体を循環させることで、前記シートを冷却する請求項５〜７のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項９】
前記下面にデバイスが形成された前記シートを前記チャックステージが吸着する請求項５〜８のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１０】
シートの両面にデバイスが形成されたシート状デバイスの製造方法であって、
（Ａ）巻取りリールと送り出しリールとを有する一対の搬送リールに張設されたシート状デバイスの下面にチャックステージを近づけるように、前記チャックステージを上昇させるステップと、
（Ｂ）前記チャックステージによって前記シートを吸着するステップと、
（Ｃ）前記チャックステージに吸着された前記シートを冷却しながら、前記シート状デバイスの上面に光を照射するステップと、
（Ｄ）前記チャックステージの吸着を解除するステップと、
（Ｅ）吸着が解除された前記シートから前記チャックステージを離すように、前記チャックステージを下降させるステップと、
（Ｆ）前記シート状デバイスから前記チャックステージが離れた状態で、前記一対の搬送リールを駆動して、前記シートを搬送するステップと、を備えた製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状二次電池又はシート状デバイスを製造するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ロールトゥロール(Roll to Roll)方式によって、燃料電池の表面に触媒層を形成する触媒形成装置が開示されている。特許文献１の触媒形成装置では、一定速度で搬送されたフィルムに、触媒インクを塗工している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２６４４７５号公報
【特許文献２】特開２０１４−１４３０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなシート状デバイスの製造において、ロールトゥロール方式を用いることで、生産性を飛躍的に向上することができる。例えば、ロールトゥロール方式では、一定速度でロール搬送を行うことで、シートに対して、例えば高速かつ均一に塗工プロセスを施すことができる。
【０００５】
しかしながら、ロールトゥロール方式において、ＵＶ（Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ）光などの光照射を行う場合、デバイスに熱ダメージの問題が生じる恐れがある。例えば、ＵＶ光照射によって、デバイスが加熱されて、熱ダメージを受けてしまう。また、シートの両面にデバイスが形成されている場合、裏面側から冷却すると、裏面側のデバイスにダメージを与えるおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、両面にデバイスが形成されたシート状二次電池又はシート状デバイスにおいて、デバイスに対するダメージを軽減することができる技術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】
【０００７】
本実施形態の一態様に係る製造装置は、シートの両面にデバイスが形成されたシート状二次電池の製造装置であって、巻取りリールと送り出しリールとを有する一対の搬送リールと、前記巻取りリールと前記送り出しリールとの間に配置され、前記一対の搬送リールにより張設されたシートの吸着、及び吸着されたシートの解除を行うチャックステージと、前記チャックステージがシートを吸着していない時に、前記チャックステージを昇降する昇降機構と、前記チャックステージに吸着された前記シートに光を照射する光源と、前記チャックステージに吸着された前記シートを冷却する冷却機構と、前記チャックステージと前記シートとが離間した状態で前記シートを搬送するように前記一対の搬送リールを駆動する制御部と、を備えたものである。
【０００８】
上記の製造装置において、前記光源が棒状のＵＶランプであり、前記シートの搬送方向に沿って設けられていてもよい。
【０００９】
上記の製造装置において、複数の前記棒状のＵＶランプが前記搬送方向と直交する前記シートの幅方向において並んで設けられていてもよい。
【００１０】
上記の製造装置において、前記冷却機構が前記チャックステージ内に流体を循環させるチラーを有していてもよい。これにより、効率的にシートを冷却することができる。
【００１１】
本実施形態の一態様に係る製造方法は、シートの両面にデバイスが形成されたシート状二次電池の製造方法であって、（Ａ）巻取りリールと送り出しリールとを有する一対の搬送リールに張設されたシートの下面にチャックステージを近づけるように、前記チャックステージを上昇させるステップと、（Ｂ）前記チャックステージによって前記シートを吸着するステップと、（Ｃ）前記チャックステージに吸着された前記シートを冷却しながら、前記シートの上面に光を照射するステップと、（Ｄ）前記チャックステージの吸着を解除するステップと、（Ｅ）吸着が解除された前記シートから前記チャックステージを離すように、前記チャックを下降させるステップと、（Ｆ）前記シートから前記チャックステージが離れた状態で、前記一対の搬送リールを駆動して、前記シートを搬送するステップと、を備えたものである。
【００１２】
上記の製造方法において、前記（Ｃ）のステップでは、前記シートの搬送方向に沿って設けられた棒状のＵＶランプにより、前記光を照射する請求項５に記載の製造方法。
【００１３】
上記の製造方法において、前記搬送方向と直交する前記シートの幅方向において、複数の前記棒状のＵＶランプが並んで設けられている請求項６に記載の製造方法。
【００１４】
上記の製造方法において、前記（Ｃ）のステップでは、チラーによって前記チャックステージ内に流体を循環させることで、前記シートを冷却する請求項５〜７のいずれか１項に記載の製造方法。
【００１５】
上記の製造方法において、前記下面にデバイスが形成された前記シートを前記チャックステージが吸着するようにしてもよい。
【００１６】
本実施形態の一態様に係る製造方法は、シートの両面にデバイスが形成されたシート状デバイスの製造方法であって、（Ａ）巻取りリールと送り出しリールとを有する一対の搬送リールに張設されたシート状デバイスの下面にチャックステージを近づけるように、前記チャックステージを上昇させるステップと、（Ｂ）前記チャックステージによって前記シートを吸着するステップと、（Ｃ）前記チャックステージに吸着された前記シートを冷却しながら、前記シート状デバイスの上面に光を照射するステップと、（Ｄ）前記チャックステージの吸着を解除するステップと、（Ｅ）吸着が解除された前記シートから前記チャックステージを離すように、前記チャックを下降させるステップと、（Ｆ）前記シート状デバイスから前記チャックステージが離れた状態で、前記一対の搬送リールを駆動して、前記シートを搬送するステップと、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、両面にデバイスが形成されたシート状二次電池又はシート状デバイスにおいて、デバイスに対するダメージを軽減することができる技術をを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】製造装置１００の構成を示す斜視図。
【図２】図１に示す製造装置１００の主要部の構成を示す斜視図。
【図３】製造装置１００の構成を模式的に示す側面図である。
【図４】本実施の形態にかかる製造方法を示すフローチャートである。
【図５】待機状態における製造装置１００の構成を模式的に示す側面図である。
【図６】ＵＶ照射時における製造装置１００の構成を模式的に示す側面図である。
【図７】ＵＶ照射停止時における製造装置１００の構成を模式的に示す側面図である。
【図８】チャックステージの下降時における製造装置１００の構成を模式的に示す側面図である。
【図９】ロール搬送時における製造装置１００の構成を模式的に示す側面図である。
【図１０】本実施の形態にかかる製造装置の各機器の動作を示すタイミングチャートである。
【図１１】両面にデバイスが形成されたシート状二次電池の一例の積層構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態の一例について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施形態を示すものであって、本発明の技術的範囲が以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２０】
以下、本実施の形態にかかるシート状デバイスであるシート状二次電池を製造するための製造装置について説明する。図１は、製造装置１００の構成を模式的に示す斜視図である。
【００２１】
製造装置１００は、一対のリールにより張設されたシート７０にＵＶ照射処理を行うＵＶ光照射装置である。なお、説明の明確化のため、図１にはＸＹＺ３次元直交座標系が示されている。Ｚ方向は、鉛直方向となり、ＸＹ平面は水平面方向となる。また、Ｘ方向が一対のリール（図１では不図示）間に張設されたシート７０の搬送方向となる。すなわち、一対のリールを同期して回転させることで、一対のリール間に張設されたシートが、Ｘ方向にロール搬送される。以下、一対のリール間に張設されたシートが、Ｘ方向にロール搬送されることを「ロール搬送」と略記する。また、Ｙ方向がシート７０の幅方向となる。
【００２２】
製造装置１００は、カバー２１と、筐体２４と、制御部２７と、を備えている。筐体２４は、上面が開放した箱形状を有している。カバー２１は、筐体２４の上面を覆うように、筐体２４に対して開閉可能に設けられている。カバー２１と筐体２４とによって囲まれた空間がＵＶ照射室３０となる。製造装置１００は作業室（図示省略）の中に配置されている。製造装置１００は、作業室によって作業室外の空間と隔離されている。また、作業室にはオゾンを排気するためのオゾン排気装置（図示省略）が設けられている。オゾン排気装置により、製造装置１００から発生するオゾンが作業室から排気される。
【００２３】
筐体２４の側面には、シート７０が通過する開口部２５、２６が設けられている。ロール搬送によって、シート７０が開口部２５、２６を通過する。これにより、送出しリールからシート７０を順次、ＵＶ照射室３０にＸ方向に送り出していくことができる。すなわち、ロール搬送によって、シート７０が開口部２６を通って、ＵＶ照射室３０に送り出されていく。また、ロール搬送によって、シート７０が開口部２５を通って、ＵＶ照射室３０の外側に送り出されていく。
【００２４】
筐体２４の−Ｙ側には、制御部２７が設けられている。制御部２７は、各機器を制御するためのプロセッサ、各種情報を表示する表示部、及びオペレータからの入力を受け付ける入力部等を有している。さらに、制御部２７は、制御プログラムや設定を記憶するためのメモリを有している。制御部２７は、制御プログラムを実行することで、製造装置１００全体を制御する。制御部２７は、各機器に対する制御信号等を出力する。
【００２５】
図２は、製造装置１００の主要部の構成を示す斜視図である。具体的には、図２は、ＵＶ照射室３０の内部空間を示している。製造装置１００は、ＵＶランプ２２と、チャックステージ１０と、昇降機構６６と、チラー２３と、を備えている。なお、図２では、カバー２１が開いた状態の製造装置１００が示されている。
【００２６】
カバー２１には、ＵＶランプ２２が取り付けられている。ＵＶランプ２２は、ＵＶ照射室３０に存在するシート７０に対してＵＶ処理を行うためのＵＶ光を発生させるＵＶ光源である。ＵＶランプ２２は、ＵＶ照射室３０に対向する様に、カバー２１の下方（−Ｚ側）に配置されている。そして、ＵＶランプ２２は、下方（−Ｚ側）に向けてＵＶ光を放出する。これにより、ＵＶ光がシート７０に照射される。
【００２７】
それぞれのＵＶランプ２２は、棒状のＵＶランプ２２であり、Ｘ方向に沿って配置されている。すなわち、ＵＶランプ２２の長手方向は、Ｘ方向と平行になっている。また、複数の棒状のＵＶランプ２２がＹ方向に並んで配置されている。すなわち、Ｙ方向（シートの幅方向）において、複数のＵＶランプ２２が間隔を開けて配置されている。
【００２８】
また、シート７０の下方（−Ｚ側）には、チャックステージ１０が配置されている。ロール搬送によって、シート７０は、チャックステージ１０とＵＶランプ２２との間の空間を通過する。チャックステージ１０の上面には、シート７０を吸着するための吸着穴又は吸着溝などが形成されている。チャックステージ１０は、シート７０を真空吸着する。
【００２９】
チャックステージ１０は、昇降機構６６に支持されている。昇降機構６６は、モータ等を有しており、チャックステージ１０を昇降可能に支持している。昇降機構６６は、制御部２７からの昇降制御信号によって、がチャックステージ１０を上下方向（Ｚ方向）に移動させる。これにより、チャックステージ１０が吸着位置又は待機位置に移動する。吸着位置は、チャックステージ１０がシート７０を吸着する位置である。吸着位置において、ＵＶ照射が行われる。待機位置では、チャックステージ１０がシート７０と離間している。待機位置において、つまり、チャックステージ１０が、シート７０を吸着していない状態でシート７０のロール搬送が行われる。
【００３０】
なお、図２では省略されているが、チャックステージ１０には、吸着を行うための真空源、及びバルブなどに接続されている。さらに、チャックステージ１０は、吸着を解除するための空気源などに接続されている。真空源とは、例えば、真空ポンプである。空気源とは、例えば、エアコンプレッサ、エアポンプ等である。
【００３１】
チャックステージ１０の＋Ｙ側にはチラー２３が配置されている。チラー２３には、チャックステージ１０を冷却するための冷却水が収納されており、この冷却水を冷却及び循環させることにより、チャックステージ１０に冷却水を供給する。詳細には、チラー２３から供給された冷却水は、チャックステージ１０の内部を通って、チラー２３に戻る。チラー２３はチャックステージ１０からの冷却水を冷却して、再度チャックステージ１０内に冷却した冷却水を供給する。この様に、チャックステージ１０がチラー２３によって冷却されると、チャックステージ１０上に配置されているシート７０も冷却される。ＵＶ照射は、チラー２３によってチャックステージ１０上に配置されているシート７０を冷却しながら行われる。チラー２３によって、チャックステージ１０（つまり、シート７０）を冷却することで、ＵＶ照射によるシート７０の温度上昇を抑制することができる。よって、デバイスに対する熱ダメージを抑制することができる。
【００３２】
なお、チャックステージ１０を冷却するための冷却機構はチラー２３に限られるものではない。例えば、冷却機構は、水冷機構に限らず、空冷機構であってもよい。空冷機構の場合、冷却機構としてファンを用いることができる。あるいは、冷媒を用いて、チャックステージ１０を冷却してもよい。
【００３３】
製造装置１００の構成について、図３を用いて説明する。図３は製造装置１００の構成を模式的に示す側面図である。製造装置１００は、図１、図２で説明した構成に加えて、真空源２８、真空バルブ２９、エアバルブ３１、空気源３２、一対の搬送リール（送り出しリール６３、及び巻取りリール６４）を備えている。なお、図１、図２で示したカバー２１、筐体２４、昇降機構６６、チャックステージ１０等の構成については適宜説明を省略する。
【００３４】
上記のように、昇降機構６６はチャックステージ１０を昇降させる。図３は、チャックステージ１０が待機位置にある状態を示している。カバー２１と筐体２４とで囲まれた空間がＵＶ照射室３０となる。ＵＶ照射室３０内に、チャックステージ１０と昇降機構６６とが配置されている。
【００３５】
真空源２８は、真空ポンプなどの気体排出機構を含んで構成される。真空源２８は、真空バルブ２９を介して、チャックステージ１０に接続されている。真空源２８は、シートを吸着するための負圧を発生させる。すなわち、真空源２８が真空バルブ２９を介して、チャックステージ１０内の空気を排気することで、チャックステージ１０内が負圧となる。これにより、チャックステージ１０上のシート７０が吸着保持される。
【００３６】
空気源３２は、例えば、エアコンプレッサ、エアポンプ等の気体供給機構を含んで構成される。空気源３２は、吸着解除用の気体を供給する。空気源３２は、エアバルブ３１を介して、チャックステージ１０に接続されている。空気源３２からのエアがエアバルブ３１を介して、チャックステージ１０内に供給されることで、チャックステージ１０内が正圧となる。これにより、チャックステージ１０によるシート７０の吸着が解除される。
【００３７】
真空バルブ２９とエアバルブ３１の開閉は、制御部２７（図２を参照）からのバルブ制御信号によって制御される。例えば、制御部２７からの「バルブオン制御信号」によって、真空バルブ２９とエアバルブ３１の開状態（オン状態）となり、「バルブオフ制御信号」によって、閉状態（オフ状態）となる。
【００３８】
また、Ｘ方向において、ＵＶ照射室３０の両側には、送り出しリール６３と巻取りリール６４とが設けられている。ここで、ロール搬送の上流側が＋Ｘ側であり、下流側が−Ｘ側となっている。よって、送り出しリール６３はＵＶ照射室３０の−Ｘ側に配置され、巻取りリール６４はＵＶ照射室３０の＋Ｘ側に配置されている。
【００３９】
送り出しリール６３、及び巻取りリール６４は、図示しないモータなどにより回転する。送り出しリール６３、及び巻取りリール６４の回転は、制御部２７からのリール制御信号によって、制御される。なお、送り出しリール６３に巻き付けられたシート７０を搬送ロール７０ａとし、巻取りリール６４に巻き付けられたシート７０を巻取りロール７０ｂとする。
【００４０】
送り出しリール６３、及び巻取りリール６４は、搬送ロール７０ａをチャックステージ１０の上に送り出していく一対の搬送リールとなる。すなわち、送り出しリール６３と巻取りリール６４を同期して回転させることで、搬送ロール７０ａが＋Ｘ方向に搬送されていく。送り出しリール６３、及び巻取りリール６４は、チャックステージ１０上でシート７０を張設している。よって、搬送ロール７０ａは、チャックステージ１０上で張設されながら、チャックステージ１０の上を通って巻取りロール７０ｂ向けて移動し、巻取りリール６４で巻き取られる。
【００４１】
送り出しリール６３によって送り出されたシート７０は、開口部２６を通過して、ＵＶ照射室３０内に搬送される。そして、ＵＶ照射室３０内のシート７０は、開口部２５を通過して巻取りリール６４に向けて搬送される。すなわち、搬送ロール７０ａは、開口部２６、ＵＶ照射室３０、及び開口部２５をシート状態で通過して巻取りリール６４に巻き取られる。
【００４２】
次に、製造装置１００による製造方法について、図３〜図１０を用いて説明する。図４は、本実施の形態にかかる製造方法を示すフローチャートである。図３、図５〜図９は、製造方法の各工程における動作を説明するための図である。図１０は、各機器の動作を示すタイミングチャートである。
【００４３】
図１０では、オゾン排気装置、チラー２３、スタートＳＷ、自動運転、昇降機構６６、チャックステージ１０、真空バルブ２９、エアバルブ３１、チャックステージ１０による吸着、ＵＶランプ２２、ロール搬送の動作タイミングが示されている。
【００４４】
まず、オペレータがＵＶ照射時間、及び繰り返し回数を設定する（Ｓ１１）。具体的には、オペレータが制御部２７の入力部を操作して、ＵＶ照射時間と繰り返し回数を入力する。ＵＶ照射時間は、ＵＶランプ２２の出力パワー、及び必要なＵＶ照射量に応じて設定されている。図１０中のタイミング（Ｔ４−Ｔ３）がＵＶ照射時間に対応する。繰り返し回数は、例えば、ロールの全長、及びＵＶランプ２２からＵＶ光が照射される照射範囲によって設定される。なお、Ｓ１１では、エアバルブ３１と真空バルブ２９はオフ状態となっている。
【００４５】
次に、真空吸着用のオゾン排気装置及び冷却用のチラー２３を起動する（Ｓ１２）。Ｓ１２において制御部２７は、オゾン排気装置、及びチラー２３に起動制御信号を出力する。図１０に示すタイミングＴ０において、オゾン排気装置とチラー２３が起動する。これにより、チラー２３がチャックステージ１０を冷却するための冷却水をチャックステージ１０に供給する。なお、Ｓ１２では、真空バルブ２９がオフ状態となっているため、チャックステージ１０による吸着は行われない。
【００４６】
スタートＳＷ（スイッチ）がオンにされる（Ｓ１３）。Ｓ１３では、オペレータがＳＷをオンにしても良いし、制御部２７が所定のタイミングでＳＷにオン制御信号をＳＷに送信することによりＳＷをオンにしても良い。図１０のタイミングＴ１において、スタートＳＷがオンされ、自動運転が開始される。これにより、製造装置１００によるＵＶ照射プロセスが開始される。Ｓ１１〜１３までは、図３に示すように、チャックステージ１０が待機位置となっている。すなわち、昇降機構６６がチャックステージ１０を上昇させておらず、チャックステージ１０とシート７０とが離間している。
【００４７】
スタートＳＷがオンにされると、チャックステージ１０が上昇する（Ｓ１４）。Ｓ１４において制御部２７は、昇降機構６６に昇降制御信号を出力する。これにより、チャックステージ１０上に張設されたシート７０の下面にチャックステージを近づけるように、昇降機構６６がチャックステージ１０を上昇させる。図１０のタイミングＴ１において、昇降機構６６の動作が開始する。昇降機構６６がチャックステージ１０を吸着位置まで上昇させると、製造装置１００は、図５に示すようになる。吸着位置とは、図５に示す様に、チャックステージ１０がシート７０の下面と接触する位置である。チャックステージ１０が吸着位置まで上昇すると、制御部２７からの昇降制御信号により、昇降機構６６はチャックステージ１０の上昇を停止する（図１０のタイミングＴ２）。
【００４８】
昇降機構６６のチャックステージ１０の上昇を停止すると、チャックステージ１０がシート７０を吸着する（Ｓ１５）。Ｓ１５において制御部２７は、チャックステージ１０が吸着位置まで上昇すると、真空バルブ２９にバルブオン制御信号を出力する。図１０のタイミングＴ２において、真空バルブ２９がオンとなる。これにより、真空源２８の排気によってチャックステージ１０内が負圧となり、チャックステージ１０がシート７０を吸着する。そして、図１０のタイミングＴ３において、シート７０の吸着が完了する。
【００４９】
チャックステージ１０がシートを吸着した状態でＵＶランプ２２がＵＶ光をシート７０に照射する（Ｓ１６）。Ｓ１６において制御部２７が、ＵＶランプ２２の駆動電源（不図示）にランプオン制御信号を出力することにより、ＵＶ光が点灯する。図１０のタイミングＴ３でＵＶランプ２２がＵＶ光を点灯する。これにより、図６に示すように、シート７０にＵＶ光３５が照射され、シート７０の表面がＵＶ処理される。
【００５０】
Ｓ１１で設定されたＵＶ照射時間だけＵＶランプ２２が発光した後、制御部２７が、ＵＶランプ２２の駆動電源（不図示）にランプオフ制御信号を出力することにより、ＵＶランプ２２が消灯する。図１０のタイミングＴ４においてＵＶランプ２２が消灯する。ＵＶ照射が完了すると、図７に示すように、シート７０には、ＵＶ光が照射された照射領域７１が形成される。シート７０のＵＶランプ２２の直下の領域が照射領域７１となる。照射領域７１には、所定量のＵＶ光が照射されている。
【００５１】
ＵＶランプ２２が消灯すると、チャックステージ１０がシート７０の吸着を解除する（Ｓ１７）。Ｓ１７において制御部２７は、真空バルブ２９にバルブオフ制御信号、及びエアバルブ３１にバルブオン制御信号を出力する。タイミングＴ４において、真空バルブ２９がオフし、エアバルブ３１がオンする。これにより、エアバルブ３１を介して、空気源３２からのエアがチャックステージ１０内に供給され、チャックステージ１０内が正圧となる。その後、図１０のタイミングＴ５において、シート７０の吸着が解除される。
【００５２】
吸着解除後、昇降機構６６がチャックステージ１０を下降させる（Ｓ１８）。Ｓ１８において制御部２７は、昇降機構６６に昇降制御信号を出力する。タイミングＴ５において、昇降機構６６が下降し始める。その後、図１０のタイミングＴ６において、チャックステージ１０が待機位置まで下降すると昇降機構６６の動作が停止する。待機位置では、図８に示すように、チャックステージ１０とシート７０とが離間している。
【００５３】
チャックステージ１０が待機位置まで下降したら、送り出しリール６３、及び巻取りリール６４がロール搬送を行う（Ｓ１９）。Ｓ１９において制御部２７は、送り出しリール６３、及び巻取りリール６４を駆動するモータ（不図示）にリール制御信号を出力する。タイミングＴ６において、ロール搬送が開始する。チャックステージ１０とシート７０とが離間した状態でシート７０を搬送するように送り出しリール６３、巻取りリール６４が駆動する。図９に示すように、照射領域７１が＋Ｘ方向に移動することにより、ＵＶランプ２２の直下には、ＵＶ光が照射されていない未照射領域７２が配置される。
【００５４】
送り出しリール６３、及び巻取りリール６４がシート７０を所定量だけ搬送したら、ロール搬送を停止する（図１０のタイミングＴ７）。そして、繰り返しを行うか否かを制御部２７が判定する（Ｓ２０）。Ｓ２０において制御部２７は、Ｓ１１で設定された繰り返し数に到達したか否かを判定する。繰り返し数に到達していないと判定した場合（Ｓ２０：ＮＯ）、制御部２７は、Ｓ１４からＳ１９までの処理を再度行う。すなわち、繰り返しを行う場合、次の未照射領域７２にＵＶ光を照射するため、制御部２７は、Ｓ１４からＳ１９までの処理を行う。
【００５５】
所定の繰り返し数に到達したと判定した場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、制御部２７は処理を終了する。すなわち、搬送ロール７０ａの最後まで処理が終了すると、制御部２７はＳ１４〜Ｓ１０までの処理を行わずに、処理を終了する。上記の処理により、搬送ロール７０ａの全体にＵＶ光を照射することができる。
【００５６】
以上、制御部２７がＳ１１〜Ｓ２０の処理を行うことで、短時間に、ロール状の基材であるシート７０にＵＶ処理を施すことができる。例えば、シート７０の両面にデバイスが形成されたシート状二次電池を高い生産性で製造することもできる。チャックステージ１０に吸着されているシート７０を冷却しながら、ＵＶ照射が行われるためＵＶ照射による温度上昇を抑制することができる。具体的には、チラー２３が、シート７０と接触するチャックステージ１０を冷却しているため、効率的にシート７０のＵＶ照射領域を冷却することができる。よって、シート７０に対する熱ダメージを効果的に抑制することができ、歩留まりを向上することができる。
【００５７】
さらに、本実施の形態にかかる製造方法では、チャックステージ１０とシート７０が接触した状態で、ロール搬送が行われることがない。これにより、シート７０の下面に対するダメージを軽減することができる。すなわち、本実施の形態にかかる製造方法では、シート７０の両面にデバイスが形成されている場合でも、下面のデバイスの損傷を防ぐことができるため、歩留まりを向上することができる。
【００５８】
本実施の形態にかかる製造装置、及び製造方法の一実施例について説明する。ＵＶ処理の対象となるワークは、例えば、幅３５０ｍｍ、厚さ１０μｍのロールである。ロールとして、ＳＵＳ（Ｓｔｅｅｌ  Ｕｓｅ  Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ）シートを用いることができる。ＵＶランプ２２による照射範囲は、Ｘ方向に１６００ｍｍ、Ｙ方向に３５０ｍｍとなっている。ＵＶ照射時間は、１時間±０．５時間である。チャックステージ１０による水冷範囲は、Ｘ方向に１９２０ｍｍ、Ｙ方向に４２０ｍｍである。水冷設定温度は、２５℃±１０℃である。ＵＶ照射時のロール表面温度は５０℃以下である。ロール搬送距離は、１６００ｍｍである。
【００５９】
なお、本実施の形態にかかる光照射工程では、ＵＶ光以外の光を照射することが可能である。例えば、赤外光や可視光などを照射することも可能である光源はＵＶランプ２２に限らず、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）光源などの他の光源を用いることが可能である。また、異なる種類の光源を組み合わせてもよい。
【００６０】
また、ＵＶ照射室３０におけるオゾン発生を防止するため、ＵＶ照射室３０を減圧してもよい。外にオゾンが漏れないようにすることができる。
【００６１】
次に、本実施の形態にかかるシート状デバイスの積層構成及び製造工程について、図１１を用いて説明する。図１１は、シート状デバイスの一例であるシート状二次電池２００の積層構成を示す断面図である。
【００６２】
図１１に示すように、基材２０１の両面にデバイス２１１、２１２が形成されている。図１１では、基材２０１の上面にデバイス２１１が配置され、下面にデバイス２１２が配置されている。
【００６３】
デバイス２１１、及びデバイス２１２は同じ積層構造を有している。
【００６４】
デバイス２１１は、基材２０１、ｎ型酸化物半導体層２０２ａ、充電層２０３ａ、ｐ型酸化物半導体層２０４ａ、及び第２電極２０５ａが−Ｚ方向に沿ってこの順に積層された積層構造を有している。また、デバイス２１２は、基材２０１、ｎ型酸化物半導体層２０２ｂ、充電層２０３ｂ、ｐ型酸化物半導体層２０４ｂ、及び第２電極２０５ｂが＋Ｚ方向に沿ってこの順に積層された積層構造有している。つまり、デバイス２１１及びデバイス２１２は、基材２０１を共通部材とした積層構造を有している。なお、基材２０１の上面側に形成されたデバイス２１１の各層については符号にａを付し、基材２０１の下面側に形成されたデバイス２１２の各層については符号にｂを付している。
【００６５】
基材２０１は、導電性シートで形成されており、第１電極を兼ねている。すなわち、基材２０１が負極となる。ここでは、基材２０１は、としてＳＵＳ（Ｓｔｅｅｌ  Ｕｓｅ  Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ）シートを用いている。例えば、銅、アルミニウムなどの金属箔シートを基材２０１として用いてもよい。
【００６６】
基材２０１は、ポリイミドフィルム、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａＴｅ）フィルムなどの絶縁性シートであってもよい。この場合、基材２０１の上面にデバイス２１１に対応した第１電極を形成し、基材２０１の下面にデバイス２１２に対応した第１電極を形成する。
【００６７】
基材２０１上に、第１電極を形成する場合、第１電極の材料として、例えば、クロム（Ｃｒ）又はチタン（Ｔｉ）等の金属材料を用いることができる。第１電極の材料として、アルミニウム（Ａｌ），銀（Ａｇ）等を含む合金膜を用いてもよい。第１電極を基材２０１上に形成する方法としては、後述する第２電極２０５ａ、２０５ｂを形成する方法と同様の方法を採用することができる。
【００６８】
以下、デバイス２１１の積層構造、及び製造工程について説明する。デバイス２１２の積層構造、及び製造工程については、デバイス２１１と同様であるため詳細な説明を省略する。
【００６９】
基材２０１上には、ｎ型酸化物半導体層２０２ａが配置されている。ｎ型酸化物半導体層２０２ａの材料としては、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化スズ（ＳｎＯ２）又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を使用することが可能である。ｎ型酸化物半導体層２０２ａの厚さは、３０ｎｍ〜１２０ｎｍとすることが好ましい。ｎ型酸化物半導体層２０２ａの材料を酸化チタンとする場合、ｎ型酸化物半導体層２０２は、厚さを６０〜１２０ｎｍにすると良い。ｎ型酸化物半導体層２０２ａは、例えば、スパッタリング又は蒸着により、基材２０１上に成膜することができる。
【００７０】
ｎ型酸化物半導体層２０２ａの上には、充電層２０３ａが形成されている。充電層２０３ａは、絶縁材料とｎ型酸化物半導体材料とを混合した混合物により形成されている。例えば、充電層２０３ａのｎ型酸化物半導体材料として、微粒子のｎ型酸化物半導体を使用することが可能である。ｎ型酸化物半導体は、紫外線照射により光励起構造変化して、充電機能を備えた層となる。ｎ型酸化物半導体は、ｎ型酸化物半導体材料と絶縁材料とを混合した混合物を含んでいる。絶縁材料としては、シリコーン樹脂を用いることができる。例えば、絶縁材料としては、シリコン酸化物などのシロキサン結合による主骨格を持つシリコン化合物（シリコーン）を使用することが好ましい。
【００７１】
例えば、ｎ型酸化物半導体は、酸化シリコンと二酸化チタンとによって形成されて良い。充電層２０３ａで使用可能なｎ型酸化物半導体材料としては、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）が好適である。二酸化チタン、酸化スズ、及び酸化亜鉛の２つ又は全てを組み合わせた材料を使用することも可能である。
【００７２】
充電層２０３ａの製造工程について説明する。まず、酸化チタン、酸化スズ、又は酸化亜鉛の前駆体と、シリコーンオイルとの混合物に溶媒を混合した塗布液を用意する。脂肪酸チタンとシリコーンオイルを溶媒に混合した塗布液を用意する。そして、スピン塗布法、スリットコート法などにより、塗布液がｎ型酸化物半導体層２０２ａ上に塗布される。塗布膜に対して、乾燥、及び焼成を行うことで、ｎ型酸化物半導体層２０２ａ上に充電層２０３ａを形成することができる。なお、前駆体の一例として、例えば酸化チタンの前駆体であるチタニウムステアレートが使用できる。酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛は、金属酸化物の前駆体である脂肪族酸塩から分解して形成される。乾燥、及び焼成した後の、充電層２０３ａに対して、上記の方法によりＵＶ照射を行って硬化させる。
【００７３】
なお、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛などについては、前駆体を用いずに、酸化物半導体の微細なナノ粒子を用いることも可能である。酸化チタン、又は酸化亜鉛のナノ粒子をシリコーンオイルと混合することで、混合液が生成される。さらに、混合液に溶媒を混合することで、塗布液が生成される。スピン塗布法、スリットコート法などにより、塗布液がｎ型酸化物半導体層２０２ａ上に塗布される。塗布膜に対して、乾燥、焼成、及びＵＶ照射を行うことで、充電層２０３ａを形成することができる。
【００７４】
充電層２０３ａの上には、ｐ型酸化物半導体層２０４ａが形成されている。ｐ型酸化物半導体層２０４ａの材料としては、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、及び銅アルミ酸化物（ＣｕＡｌＯ２）等を使用することが可能である。例えば、ｐ型酸化物半導体層２０４ａは、厚さ４００ｎｍの酸化ニッケル膜を使用して良い。ｐ型酸化物半導体層２０４ａは、蒸着又はスパッタリング等の成膜方法によって、充電層２０３ａの上に成膜することができる。
【００７５】
ｐ型酸化物半導体層２０４ａの上には、第２電極２０５ａが形成されている。第２電極２０５ａは、負極であり、導電膜によって形成されていればよい。また、第２電極２０５ａの材料としては、クロム（Ｃｒ）又は銅（Ｃｕ）等の金属材料を用いることができる。他の金属材料として、アルミニウム（Ａｌ）を含む銀（Ａｇ）合金等がある。その形成方法としては、スパッタリング、イオンプレーティング、電子ビーム蒸着、真空蒸着、化学蒸着等の気相成膜法を挙げることができる。また、金属電極は電解メッキ法、無電解メッキ法等により形成することができる。メッキに使用される金属としては、一般に銅、銅合金、ニッケル、アルミ、銀、金、亜鉛又はスズ等を使用することが可能である。例えば、第２電極２０５ａとして、厚さ３００ｎｍのＡｌ膜を使用することができる。
【００７６】
この様に、基板２０１の上面側にデバイス２１１を形成したのと同様に、基板２０１の下面側にのデバイス２１２を形成し、基板２０１の両面にデバイス２１１、２１２が形成された積層体を形成した後、この積層体を所定の大きさに切り出すことで、シート状二次電池が製造される
【００７７】
例えば、製造装置１００は、充電層２０３にＵＶ処理を施す。すなわち、製造装置１００が充電層２０３ｂにＵＶ処理を行った後、充電層２０３ｂの上にｐ型酸化物半導体層２０４ｂが形成される。デバイス２１２を形成した後、製造装置１００は、充電層２０３ａに対して、ＵＶ処理を行う。さらに、製造装置１００は、充電層２０３ａ、２０３ｂ以外の層にＵＶ処理を行ってもよい。
【００７８】
本実施の形態では、充電層２０３ａに対してデバイス２１２がチャックステージ１０に接触した状態で、ロール搬送が行われず、、チャックステージ１０が待機位置となった状態でロール搬送が行われる。このため、ロール搬送により、デバイス２１２にダメージが与えられるのを軽減することができる。
【００７９】
本実施の形態にかかるシート状二次電池の製造方法は、シートの両面にデバイスが形成されたシート状二次電池の製造方法であり、以下の（Ａ）〜（Ｆ）のステップを有しているともいうことができる。
（Ａ）巻取りリールと送り出しリールとを有する一対の搬送リールに張設されたシートの下面にチャックステージを近づけるように、前記チャックステージを上昇させるステップ。
（Ｂ）前記チャックステージによって前記シートを吸着するステップ。
（Ｃ）前記チャックステージに吸着された前記シートを冷却しながら、前記シートの上面に光を照射するステップ。
（Ｄ）前記チャックステージの吸着を解除するステップ。
（Ｅ）吸着が解除された前記シートから前記チャックステージを離すように、前記チャックステージを下降させるステップ。
（Ｆ）前記シートから前記チャックステージが離れた状態で、前記一対の搬送リールを駆動して、前記シートを搬送するステップ。
【００８０】
また、本実施の形態にかかるシート状デバイスには、上記の積層構造を有するデバイスを備えるシート状二次電池２００が好適であるが、その他のシート状二次電池であってもよい。あるいは、二次電池以外のデバイスを有するシート状デバイスであってもよい。
【００８１】
以上、本発明の実施形態の一例を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態による限定は受けない。
【符号の説明】
【００８２】
１００  製造装置
１０  チャックステージ
２１  カバー
２２  ＵＶランプ
２３  チラー
２４  筐体
２５  開口部
２６  開口部
２７  制御部
２８  真空源
３０  ＵＶ照射室
３１  エアバルブ
３２  空気源
６３  送り出しリール
６４  巻取りリール
６６  昇降機構
７０  シート
７０ａ  送り出しロール
７０ｂ  巻取りロール
２００  シート状二次電池
２０１  ｎ型酸化物半導体層
２０２  充電層
２０３  ｐ型酸化物半導体層
２０４  第２電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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