(57)【要約】【課題】基板等の被塗布物上に液状材料が塗布されてなる塗布物の支持の安定性に優れたヒータ付き減圧ユニットを提供する【解決手段】液状材料が塗布された基板１７を、減圧処理室４で加熱減圧処理を行うヒータ付き減圧ユニット１であって、減圧処理室４に存する基板１７を下方から支持することが可能な複数の支持ピン１６が定位置に立設固定されると共に、ヒータを内蔵するヒータプレート１２に形成された複数の貫通孔に複数の支持ピン１６がそれぞれ挿通され、ヒータプレート１２が昇降可能に保持される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被塗布物上に液状材料が塗布されてなる塗布物に対して、減圧処理室で加熱減圧処理を行うヒータ付き減圧ユニットであって、
前記減圧処理室に存する前記塗布物を下方から支持することが可能な複数の支持ピンが定位置に立設固定されると共に、ヒータを内蔵するヒータプレートに形成された複数の貫通孔に前記複数の支持ピンがそれぞれ挿通され、前記ヒータプレートが昇降可能に保持されていることを特徴とするヒータ付き減圧ユニット。
【請求項２】
前記ヒータプレートが下降した際には、前記塗布物が前記ヒータプレートから離反して前記支持ピンにより支持され、前記ヒータプレートが上昇した際には、前記塗布物が前記支持ピンから離反して前記ヒータプレート上に載置されることを特徴とする請求項１に記載のヒータ付き減圧ユニット。
【請求項３】
前記減圧処理室の上部を包囲する上部ボックスと、前記減圧処理室の下部を包囲する下部ボックスとを有し、前記下部ボックス内に前記ヒータプレートが収容され、前記下部ボックスと前記ヒータプレートとが昇降することを特徴とする請求項１または２に記載のヒータ付き減圧ユニット。
【請求項４】
前記下部ボックスと前記ヒータプレートとが下降した際には、前記上部ボックスと前記下部ボックスとの間に、前記減圧処理室に対する前記塗布物の受け渡しをするための隙間が形成され、前記下部ボックスと前記ヒータプレートとが上昇した際には、前記減圧処理室が密閉状態になることを特徴とする請求項３に記載のヒータ付き減圧ユニット。
【請求項５】
前記下部ボックスの底壁に開口部が形成され、該開口部を通過して前記支持ピンが上下方向に延びると共に、前記下部ボックスの下方部に、前記ヒータプレートの下面側における前記複数の支持ピンの配設空間を気密状態に覆う上下方向に伸縮可能な伸縮部材を配備したことを特徴とする請求項３または４に記載のヒータ付き減圧ユニット。
【請求項６】
前記伸縮部材の外周側に、前記下部ボックを前記ヒータプレートと一体的に昇降させる昇降手段が配設されていることを特徴とする請求項５に記載のヒータ付き減圧ユニット。
【請求項７】
前記上部ボックスが定位置に固定設置され、且つ、前記上部ボックスに真空源に通じる真空排気用のダクトが取り付けられていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のヒータ付き減圧ユニット。
【請求項８】
集電体を有する被塗布物上に、正極または負極の活物質層を形成するように構成した電池製造用装置であって、
前記活物質層の原料を含む液状材料を、前記被塗布物の集電体上に塗布する塗布処理を行う塗布装置と、
前記塗布装置による塗布処理が行われた塗布物に対して、加熱減圧処理を行う請求項１〜７の何れかに記載のヒータ付き減圧ユニットと
を備えたことを特徴とする電池製造用装置。
【請求項９】
集電体と、該集電体上に形成された正極または負極の活物質層とを有する被塗布物上に、固体電解質層を形成するように構成した電池製造用装置であって、
前記固体電解質層の原料を含む液状材料を、前記被塗布物の前記活物質層上に塗布する塗布処理を行う塗布装置と、
前記塗布装置による塗布処理が行われた塗布物に対して、加熱減圧処理を行う請求項１〜７の何れかに記載のヒータ付き減圧ユニットと
を備えたことを特徴とする電池製造用装置。
【請求項１０】
集電体と、該集電体上に形成された正極または負極の一方の活物質層と、該活物質層上に形成された固体電解質層とを有する被塗布物上に、正極または負極の他方の活物質層を形成するように構成した電池製造用装置であって、
前記他方の活物質層の原料を含む液状材料を、前記被塗布物の前記固体電解質層上に塗布する塗布処理を行うための塗布装置と、
前記塗布装置による塗布処理が行われた塗布物に対して、加熱減圧処理を行う請求項１〜７の何れかに記載のヒータ付き減圧ユニットと
を備えたことを特徴とする電池製造用装置。
【請求項１１】
前記塗布処理が行われた後で且つ前記加熱減圧処理が行われる前に、請求項１〜７の何れかに記載のヒータ付き減圧ユニットによって前記塗布物に対して常温で減圧処理を行うことを特徴とする請求項８〜１０の何れかに記載の電池製造用装置。
【請求項１２】
前記塗布処理が行われた後で且つ前記加熱減圧乾燥処理が行われる前に、前記塗布物に対して常温で減圧処理を行う減圧ユニットをさらに備えたことを特徴とする請求項７〜９の何れかに記載の電池製造用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被塗布物上に液状材料が塗布されてなる塗布物を、減圧処理室で加熱減圧処理を行うヒータ付き減圧ユニット、及びこのヒータ付き減圧ユニットを使用して活物質層や固体電解質層を形成する電池製造用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、減圧乾燥処理は、半導体ウェハ、ＦＰＤ用ガラス基板、カラーフィルター用基板、太陽電池用基板、さらにはポータブル機器用基板などを被塗布物として、その被塗布物上に塗布装置で液状材料を塗布し、その塗布された液状材料を減圧処理室で乾燥させるものである。
【０００３】
この減圧乾燥処理は、減圧によって塗布された液状材料中の溶媒成分を気化させて乾燥させるものであるが、減圧乾燥に要する時間が長いため、近年においては、より効率的に減圧乾燥を行うことを目的として、減圧処理と並行して加熱処理を行う加熱減圧処理の使用が試みられ或いは実用化が図られている。
【０００４】
このような加熱減圧処理を行うための装置として、例えば特許文献１には、減圧処理室でウェハを載置する載置部にヒータを内蔵したヒータ付き減圧ユニットが開示されている。
【０００５】
詳述すると、同文献の図６には、ウェハ（Ｗ）を加熱するために、載置部（４１）の表面近傍にヒータ（Ｈ）を埋設し、この載置部（４１）に形成した複数の貫通孔に複数のリフトピン（４４）を挿通し、これらのリフトピン（４４）によってウェハ（Ｗ）を下方から支持可能にすると共に、これらのリフトピン（４４）を載置部（４１）の下方で昇降板（４４ａ）を介して昇降部（４４ｂ）により昇降させることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１１８００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記特許文献１に開示のヒータ付き減圧ユニットによれば、ウェハを下方から支持する複数のリフトピン（支持ピン）が載置部を貫通しているため、これらのリフトピンは長尺になっている。
【０００８】
それにも関わらず、これらのリフトピンを昇降させることは、構造上好ましくないばかりでなく、昇降動作の安定性からも好ましくない。
【０００９】
しかも、これらのリフトピンによってウェハが支持されている時に、これらのリフトピンが昇降するものであるため、ウェハの支持の安定性も損なわれる。
【００１０】
特に、このウェハの表面には、レジスト液が塗布されており、このレジスト液が未だ乾燥していない状態で、リフトピンへの受け渡しが行われ、その後に下降するものであるため、その下降時にレジスト液がウェハ上で流動してしまうという致命的な問題をも招き得る。
【００１１】
以上の観点から、本発明は、被塗布物上に液状材料が塗布されてなる塗布物の支持の安定性に優れたヒータ付き減圧ユニットを提供することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために創案された本発明は、被塗布物上に液状材料が塗布されてなる塗布物に対して、減圧処理室で加熱減圧処理を行うヒータ付き減圧ユニットであって、前記減圧処理室に存する前記塗布物を下方から支持することが可能な複数の支持ピンが定位置に立設固定されると共に、ヒータを内蔵するヒータプレートに形成された複数の貫通孔に前記複数の支持ピンがそれぞれ挿通され、前記ヒータプレートが昇降可能に保持されていることに特徴づけられる。
【００１３】
このような構成によれば、複数の支持ピンが定位置に立設固定され、ヒータプレートが昇降する構成であるため、被塗布材料に液状材料が塗布されてなる塗布物が複数の支持ピンに支持されている間に、塗布物が昇降することは有り得ない。従って、複数の支持ピンによる塗布物の支持の安定性を阻害する要因がなくなり、乾燥していない液状材料の不当な流動等が生じ難くなる。
【００１４】
この場合、前記ヒータプレートが下降した際には、前記塗布物が前記ヒータプレートから離反して前記支持ピンにより支持され、前記ヒータプレートが上昇した際には、前記塗布物が前記支持ピンから離反して前記ヒータプレート上に載置されるように構成することが好ましい。
【００１５】
このようにすれば、塗布物が複数の支持ピンによって支持されている場合に安定するのみならず、塗布物がヒータプレート上に載置されている場合にも安定した支持を維持できることになる。
【００１６】
以上の構成において、前記減圧処理室の上部を包囲する上部ボックスと、前記減圧処理室の下部を包囲する下部ボックスとを有し、前記下部ボックス内に前記ヒータプレートが収容され、前記下部ボックスと前記ヒータプレートとが昇降することが好ましい。
【００１７】
このようにすれば、ヒータプレートだけでなく下部ボックスも昇降することになるため、上部ボックスの昇降動作を小さくしあるいは無くすことができるようになり、上部ボックスの昇降構造を極めて簡略化することが可能となる。
【００１８】
以上の構成において、前記下部ボックスと前記ヒータプレートとが下降した際には、前記上部ボックスと前記下部ボックスとの間に、前記減圧処理室に対する前記塗布物の受け渡しをするための隙間が形成され、前記下部ボックスと前記ヒータプレートとが上昇した際には、前記減圧処理室が密閉状態になることが好ましい。
【００１９】
このようにすれば、下部ボックスとヒータプレートとを下降させれば、複数の支持ピンによって支持されている塗布物とヒータプレートとの間に十分な隙間を形成できるため、塗布物（乾燥後の塗布物も含む）の受け渡しに必要なスペースを十分に確保することが可能となる。また、下部ボックスとヒータプレートとを上昇させれば、密閉された減圧処理室内で、塗布物に対する加熱減圧処理を適切に行うことが可能となる。
【００２０】
以上の構成において、前記下部ボックスの底壁に開口部が形成され、該開口部を通過して前記支持ピンが上下方向に延びると共に、前記下部ボックスの下方部に、前記ヒータプレートの下面側における前記複数の支持ピンの配設空間を気密状態に覆う上下方向に伸縮可能な伸縮部材を配備することが好ましい。なお、伸縮部材としては、ベローズ構造のものが好ましい。
【００２１】
このようにすれば、下部ボックス及びヒータプレートの昇降に伴って伸縮部材も上下方向に伸縮するが、この伸縮部材は、ヒータプレートの下面側における複数の支持ピンの配設空間を気密状態に覆っている。そのため、ヒータプレートの貫通孔と支持ピンとの間の隙間を通じて外気が減圧処理室に流入するという事態が阻止され、適切な加熱減圧処理が実行される。
【００２２】
以上の構成において、前記伸縮部材の外周側に、前記下部ボックを前記ヒータプレートと一体的に昇降させる昇降手段が配設されていることが好ましい。
【００２３】
このようにすれば、昇降手段の上下方向長さを短縮することができると共に、伸縮部材と昇降手段との関係におけるレイアウトが適切になり、装置の小型化に寄与することが可能となる。これに伴う具体的な利点の一例として、前記ヒータ付き減圧乾燥ユニットの上下方向に対する多段構成を実現することができる。
【００２４】
以上の構成において、前記上部ボックスが定位置に固定設置され、且つ、前記上部ボックスに真空源に通じる真空排気用のダクトが取り付けられていることが好ましい。
【００２５】
このようにすれば、上部ボックスを昇降させる昇降手段が不要になるため、上下方向に長い昇降手段あるいは設置構造が複雑な昇降手段を用いる必要がなくなる。しかも、上部ボックスが不動であるため、真空排気用のダクトに変形等に起因する負荷や荷重あるいは曲げ応力等が作用しなくなり、当該ダクトの耐久性の向上が図られる。
【００２６】
以上の構成を備えたヒータ付き減圧ユニットを使用して、以下に示すような電池製造用装置を提供することができる。
【００２７】
すなわち、集電体を有する被塗布物上に、正極または負極の活物質層を形成するように構成した電池製造用装置であって、前記活物質層の原料を含む液状材料を、前記被塗布物の集電体上に塗布する塗布処理を行う塗布装置と、前記塗布装置による塗布処理が行われた塗布物に対して、加熱減圧処理を行う上述のヒータ付き減圧ユニットとを備えた電池製造用装置を提供することができる。
【００２８】
この電池製造用装置によれば、集電体の上に塗布された活物質層の原料を含む液状材料が、上述のヒータ付き減圧ユニットによって加熱減圧処理を受けるため、高品位な活物質層が集電体上に短時間で形成される。具体的には、減圧処理により乾燥させることによって、常圧での加熱処理により乾燥させる場合に発生する急激な液流動による膜厚変動を抑制し、且つ減圧処理に加えて加熱処理による補助を行うことで乾燥時間の短縮を図ることができる。
【００２９】
また、集電体と、該集電体上に形成された正極または負極の活物質層とを有する被塗布物上に、固体電解質層を形成するように構成した電池製造用装置であって、前記固体電解質層の原料を含む液状材料を、前記被塗布物の前記活物質層上に塗布する塗布処理を行う塗布装置と、前記塗布装置による塗布処理が行われた塗布物に対して、加熱減圧処理を行う上述のヒータ付き減圧ユニットとを備えた電池製造用装置を提供することができる。
【００３０】
この電池製造用装置によれば、集電体上における活物質層の上に塗布された固体電解質層の原料を含む液状材料が、上述のヒータ付き減圧ユニットによって加熱減圧処理を受けるため、高品位な固体電解質層が活物質層上に短時間で形成される。具体的には、減圧処理により乾燥させることによって、常圧での加熱処理により乾燥させる場合に発生する急激な液流動による膜厚変動を抑制し、且つ減圧処理に加えて加熱処理による補助を行うことで乾燥時間の短縮を図ることができる。
【００３１】
さらに、集電体と、該集電体上に形成された正極または負極の一方の活物質層と、該活物質層上に形成された固体電解質層とを有する被塗布物上に、正極または負極の他方の活物質層を形成するように構成した電池製造用装置であって、前記他方の活物質層の原料を含む液状材料を、前記被塗布物の前記固体電解質層上に塗布する塗布処理を行うための塗布装置と、前記塗布装置による塗布処理が行われた塗布物に対して、加熱減圧処理を行う上述のヒータ付き減圧ユニットとを備えた電池製造用装置を提供することができる。
【００３２】
この電池製造用装置によれば、集電体上の一方の活物質層上における固体電解質層の上に塗布された他方の活物質層の原料を含む液状材料が、上述のヒータ付き減圧ユニットによって加熱減圧処理を受けるため、高品位な他方の活物質層が固体電解質層上に短時間で形成される。具体的には、減圧処理により乾燥させることによって、常圧での加熱処理により乾燥させる場合に発生する急激な液流動による膜厚変動を抑制し、且つ減圧処理に加えて加熱処理による補助を行うことで乾燥時間の短縮を図ることができる。
【００３３】
以上の電池製造用装置において、前記塗布処理が行われた後で且つ前記加熱減圧処理が行われる前に、上述のヒータ付き減圧ユニットによって前記塗布物に対して常温で減圧処理を行うようにしてもよい。
【００３４】
このようにすれば、塗布された液状材料に対して、上述のヒータ付き減圧ユニットによって常温で減圧処理をした後に、上述のヒータ付き減圧ユニットによって加熱減圧処理が行われるため、液状材料を緻密に乾燥させていくことができる。具体的には、まず常温で減圧処理を行うことにより乾燥時の液流動（膜厚変動）が少ない状態で仮乾燥させた後に、液状材料の残存溶媒を除去する目的で加熱減圧処理を行うことも可能になる。これにより、一方の活物質層、固体電解質層または他方の活物質層のさらなる高品位化が図られると共に、上述のヒータ付き減圧ユニットの有効利用も図られる。
【００３５】
また、以上の電池製造用装置において、前記塗布処理が行われた後で且つ前記加熱減圧乾燥処理が行われる前に、前記塗布物に対して常温で減圧処理を行う減圧ユニットをさらに備えるようにしてもよい。
【００３６】
このようにすれば、塗布された液状材料に対して、ヒータを有しない等の専用の減圧ユニットによって常温で減圧処理をした後に、上述のヒータ付き減圧ユニットによって加熱減圧処理が行われるため、液状材料を緻密に乾燥させていくことができる。具体的には、まず常温で減圧処理を行うことにより乾燥時の液流動（膜厚変動）が少ない状態で仮乾燥させた後に、液状材料の残存溶媒を除去する目的で加熱減圧処理を行うことも可能になる。これにより、一方の活物質層、固体電解質層または他方の活物質層のさらなる高品位化が図られると共に、常温減圧処理の専用の減圧ユニットを使用したことによって、液状材料の緻密な乾燥がさらに良好なものになる。
【発明の効果】
【００３７】
以上のように本発明によれば、被塗布物上に液状材料が塗布されてなる塗布物の支持の安定性に優れたヒータ付き減圧ユニットが実現する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係るヒータ付き減圧ユニットの全体構成を示すものであって、当該ユニットが一の動作を行っている状態を示す概略縦断正面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るヒータ付き減圧ユニットの全体構成を示すものであって、当該ユニットが他の動作を行っている状態を示す概略縦断正面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るヒータ付き減圧ユニットの一部構造の他の例を示す要部概略縦断正面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るヒータ付き減圧ユニットの他の全体構成を示す概略縦断正面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るヒータ付き減圧ユニットを使用してなる電池製造用装置によって製造される電池（全固体電池）の一例を示す概略斜視図である。
【図６】本発明の実施形態に係るヒータ付き減圧ユニットを使用してなる電池製造用装置の全体構成を示す概略平面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るヒータ付き減圧ユニットを使用してなる電池製造用装置の一部構成を示す概略正面図である。
【図８】本発明の実施形態に係るヒータ付き減圧ユニットを使用してなる電池製造用装置によって製造される電池の元積層体の第一の例を示す概略平面図である。
【図９】本発明の実施形態に係るヒータ付き減圧ユニットを使用してなる電池製造用装置によって製造される電池の元積層体の第一の例を示す概略縦断正面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係るヒータ付き減圧ユニットを使用してなる電池製造用装置によって製造される電池の元積層体の第二の例を示す概略平面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るヒータ付き減圧ユニットを使用してなる電池製造用装置によって製造される電池の元積層体の第二の例を示す概略縦断正面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係るヒータ付き減圧ユニットを使用してなる電池製造用装置によって製造される電池の元積層体の第三の例を示す概略平面図である。
【図１３】本発明の実施形態に係るヒータ付き減圧ユニットを使用してなる電池製造用装置によって製造される電池の元積層体の第三の例を示す概略縦断正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態に係るヒータ付き減圧ユニットについて図面を参照しつつ説明する。
【００４０】
図１は、本発明の第一実施形態に係るヒータ付き減圧ユニット１の全体構成を示す概略縦断正面図である。同図に示すように、ヒータ付き減圧ユニット１は、大別すると、上部ユニット２と下部ユニット３とによって構成されている。上部ユニット２は、減圧処理室４の上部を包囲する上部ボックス５を備えると共に、下部ユニット３は、減圧処理室４の下部を包囲する下部ボックス６を備えている。
【００４１】
上部ボックス５の上壁５ａには、上方向から方向変換して横方向に延びる真空排気用のダクト７が取り付けられ、このダクト７の内部流路の一方側は、排気口７ａを介して減圧処理室４に連通し、その他方側は、真空ポンプ等の真空源８に通している。また、上部ボックス５の上壁５ａには、上壁５ａの下面から下方側に離隔した位置に天板９が固定されている。さらに、上部ボックス５の上壁５ａの上面には、複数の支柱１０が立設固定され、この複数の支柱１０の上端が、定置保持されている上方基部材１１に固定されている。従って、上部ボックス５は、定位置に固定設置されている。
【００４２】
下部ボックス６内には、ヒータを内蔵するヒータプレート１２が収容され、このヒータプレート１２は昇降可能とされている。詳述すると、下部ボックス６の底壁６ａの上面には、ヒータプレート１２が固定され、このヒータプレート１２は、下部ボックス６の外周側下方に配備された複数の昇降手段としてのエアシリンダ１３によって昇降するように構成されている。従って、ヒータプレート１２と下部ボックス６とは、エアシリンダ１３によって一体的に昇降するようになっている。この場合、エアシリンダ１３は、シリンダ部１３ａの下端が、定置保持されている下方基部材１４に固定され、且つ、出退ロッド１３ｂの上端が、下部ボックス６の底壁６ａの下面に固定されている。
【００４３】
ヒータプレート１２には、上下方向に貫通する複数の貫通孔１５が形成され、この複数の貫通孔１５に、複数の支持ピン１６がそれぞれ挿通されている。この複数の支持ピン１６は、下方基部材１４が有する一段高い台座部１４ａに、上下方向に延びるように立設固定されている。そして、図示の状態では、被塗布物上に液状材料が塗布されてなる塗布物としての基板１７が、複数の支持ピン１６によって支持されている。従って、この時点では、基板１７とヒータプレート１２との間には、隙間が形成されている。
【００４４】
下部ボックス６の底壁６ａの中央部には、開口部１８が形成され、複数の支持ピン１６は、この開口部１８を通過して上下方向に延びている。そして、下部ボックス６の中央部の下方部には、上下方向に伸縮可能な伸縮部材としてのベローズ１９が取り付けられている。このベローズ１９は、ヒータプレート１２の下面側における複数の支持ピン１６の配設空間２０を気密状態に覆っている。なお、この実施形態では、ベローズ１９の上端フランジ１９ａが、ヒータプレート１２の下面に固定され、ベローズの下端フランジ１９ｂが、台座部１４ａの上面に固定されている。そして、このベローズ１９の外周側に、上述のエアシリンダ１３が配設されている。
【００４５】
また、下部ボックス６の側壁（周壁）６ｂの上端には、Ｏリング等のシール部材２１が装着され、上部ボックス５の側壁（周壁）５ｂの下端と接合可能となっている。なお、このシール部材２１は、上部ボックス５の側壁５ｂの下端に装着するようにしてもよい。
【００４６】
以上の構成を備えたヒータ付き減圧ユニット１によれば、先ず、表面に液状材料が塗布された基板１７が、減圧処理室４に搬入される。この際には、図１に示すように、下部ボックス６及びヒータプレート１２が下降して下動端に位置していることで、上部ボックス５と下部ボックス６との間には隙間が形成され、これにより減圧処理室４が開放された状態になる。これと同時に、複数の支持ピン１６の上端部が、ヒータプレート１２の上面から所定長さ分だけ上方に突出した状態になり、基板１７が複数の支持ピン１６によって支持される。
【００４７】
その後、下部ボックス６及びヒータプレート１２が上昇していき、上動端に達した場合には、図２に示すように、シール部材２１によってシールされた状態で、上部ボックス５と下部ボックス６とによって包囲されている減圧処理室４が密閉状態になる。これと同時に、ヒータプレート１２の上面は、複数の支持ピン１６の上端よりも上方に位置するため、基板１７は、ヒータプレート１２上に載置された状態になる。この場合、基板１７の下面は、ヒータプレート１２の上面に直接接触してもよいが、例えば、ヒータプレート１２の上面に複数のプロキシピン（上下方向長さが０．１〜１．０ｍｍ）が形成される場合には、基板１７は、それらのプロキシピンを介してヒータプレート１２上に載置される。
【００４８】
そして、このような状態の下で、真空源８の駆動によって、減圧処理室４がダクト７を通じて真空排気される。この場合、ダクト７の排気口７ａの下方には、天板９が配設されているため、真空排気する場合の整流作用が行われ、基板１７上の液状材料の乾燥時に気流ムラが生じ難くなる。そして、基板１７は、ヒータプレート１２の上面に接触もしくは近接しているため、加熱と並行して減圧処理を受けることになる。これにより、基板１７上の液状材料が乾燥して膜（層）の形成が完了した時点で、下部ボックス６及びヒータプレート１２が下降して図１に示す下動端に達する。この時点で、基板１７は再び複数の支持ピン１６によって支持された状態となり、この状態の下で基板１７の搬出が行われる。
【００４９】
以上の動作が行われる間に、このヒータ付き減圧ユニット１は、次に示すような効果を享受することができる。すなわち、複数の支持ピン１６は、定位置に立設固定され、ヒータプレート１２が昇降するため、液状材料が塗布された基板１７が複数の支持ピン１６によって支持されている間に、基板１７が昇降することはない。従って、複数の支持ピン１６による基板１７の支持の安定性を阻害する要因がなくなり、乾燥していない液状材料の不当な流動等が生じ難くなる。しかも、基板１７がヒータプレート１２上に載置されている場合にも、基板１７の支持が安定するものであるため、基板１７は、いかなる状態にある時にも、安定して支持され得る。また、下部ボックス６を昇降させるエアシリンダ１３を設けるだけで、ヒータプレート１２を昇降させることができるため、エアシリンダ１３の共通化が図られ、装置の構成が簡素化される。さらに、下部ボックス６及びヒータプレート１２の昇降に伴ってベローズ１９も上下方向に伸縮するが、このベローズ１９は、ヒータプレート１２の下面側における複数の支持ピン１６の配設空間２０を気密状態に覆っているため、ヒータプレート１２の貫通孔１５と支持ピン１６との間の隙間を通じて外気が減圧処理室４に流入するという事態が阻止され、適切な加熱減圧処理が実行される。また、複数の支持ピン１６の下端とベローズ１９の下端フランジ１９ｂとは、一段高い下方基部材１４の台座部１４ａに固定されているため、複数の支持ピン１６及びベローズ１９の上下方向長さを短縮することができる。さらに、ベローズ１９の外周側に、下部ボックス６を昇降させるエアシリンダ１３が配設されているため、ベローズ１９とエアシリンダ１３とのレイアウトが適切になり、装置の小型化が図られる。しかも、上部ボックス５が定位置に固定設置され、且つ、上部ボックス５に真空排気用のダクト７が取り付けられているため、ダクト７に変形等に起因する負荷や荷重あるいは曲げ応力等が作用しなくなり、ダクト７の耐久性の向上が図られる。
【００５０】
なお、上記実施形態では、ベローズ１９の上端フランジ１９ａをヒータプレート１２の下面に固定したが、図３に示すように、下部ボックス６の底壁６ａに形成される開口部１８を小さくして、その底壁６ａの下面にベローズ１９の上端フランジ１９ａを固定するようにしてもよい。
【００５１】
また、上記実施形態では、ヒータ付き減圧ユニット１を一機のみとしたが、例えば図４に示すように、上記と同一構成の二機のヒータ付き減圧ユニット１を上下二段（或いは上下三段以上）に積み重ねて配置することも可能である。このようにすることができる理由は、上部ボックス５が定位置に固定設置され且つ下部ボックス６が昇降した場合であっても一機のヒータ付き減圧ユニット１の全高が不変であることによる。
【００５２】
さらに、上記実施形態では、下部ボックス６を昇降させるための昇降手段として、エアシリンダ１３を使用したが、これ以外に、油圧シリンダ等の流体圧シリンダあるいはボールねじ機構等を昇降手段として使用してもよい。
【００５３】
また、上記実施形態では、下部ボックス６の昇降に伴って伸縮する伸縮部材として、ベローズ１９を使用したが、これ以外に、蛇腹形状ではなく伸縮する部材等のような他の伸縮部材を使用してもよい。
【００５４】
さらに、上記実施形態では、ヒータプレート１２と下部ボックス６とが一体的に昇降する構成としたが、ヒータプレート１２を昇降させる昇降手段と、下部ボックス６を昇降させる昇降手段とを別々に設けて、両者１２，６が異なるタイミングで別々に昇降するようにしてもよい。
【００５５】
図５は、以上の構成を備えたヒータ付き減圧ユニット１を用いてなる電池製造用装置（後述する）によって製造される電池（全固体リチウム電池）の基本的な構成を示す概略斜視図である。同図に示すように、この電池は、負極集電体３０と、その負極集電体３０に接合する負極活物質層３１とで負極３２が構成されると共に、正極集電体３３と、その正極集電体３３に接合する正極活物質層３４とで正極３５が構成されている。そして、負極活物質層３１と正極活物質層３４との間に固体電解質層３６が介在している。なお、負極活物質層３１と固体電解質層３６との間、及び正極活物質層３４と固体電解質層３６との間の何れか一方または双方には、正極と負極間での短絡防止を目的とする無機系材料などからなるセパレータが介在される場合がある。
【００５６】
ここで、負極集電体３０及び正極集電体３３としては、金属箔（例えば、銅箔、アルミ箔、またはＳＵＳ箔等）を用いることができる。
【００５７】
また、負極活物質層３１及び正極活物質層３４の形成材料つまりこれらの層３１、３４の原料を含む液状材料は、次の通りである。すなわち、負極及び正極の活物質粒子を溶剤(分散媒)中に分散させることにより、両者３１、３４の形成材料として使用することができる。具体的には、これらの形成材料は、インクジェット方式で安定的に吐出させるために、２５℃における粘度が６〜２０ｍＰａ・ｓで、且つ、２５℃における表面張力が２５〜４５ｍＮ・ｍの範囲になるようにインク物性を調整した液状材料である。また、含有する活物質粒子の径は、最大粒径が５μｍ以下のものを採用した。なお、これらの形成材料に関しては、インクジェット方式で吐出できる粒子分散インクであれば特に限定されない。例えば、負極活物質粒子としては、天然黒鉛、人造黒鉛などの炭素系材料を使用することができる。また、正極活物質粒子としては、Ｌｉ−Ｍｎ系酸化物、Ｌｉ−Ｎｉ系酸化物、Ｌｉ−Ｃｏ系酸化物などを使用することができる。そして、粒子分散液は、静置した場合に、２０分以内に完全沈降・再凝集しないインクであることが望ましい。なお、粒子・溶剤のみで沈降や凝集が抑制できない場合は分散剤との併用をすることで、安定した分散液を作ることができる。さらに、これらの形成材料には、バインダーなどの密着性を向上させる為の添加剤を添加することが望ましい。また、負極及び正極の活物質層３１、３４におけるイオン伝導性を向上させる為に、カーボンブラックなどの導電助剤を添加することが望ましい。
【００５８】
さらに、無機の固体電解質層３６の形成材料（液状材料）は、次の通りである。すなわち、無機固体電解質粒子を溶剤(分散媒)中に分散させることにより、使用することができる。具体的には、これらの形成材料は、インクジェット方式で安定的に吐出させるために、２５℃における粘度が６〜２０ｍＰａ・ｓで、且つ、２５℃における表面張力が２５〜４５ｍＮ・ｍの範囲になるようにインク物性を調整した液状材料である。また、含有する無機固体電解質の粒子径は、最大粒径が５μｍ以下のものを用いる事ができる。なお、これらの形成材料に関しては、インクジェット方式で吐出できる粒子分散インクであれば特に限定されない。例えば、ＬＧＰＳ等の硫化物系電解質系や、ＬｉＰＯＮ等の酸化物系電解質系の粒子などを使用することができる。そして、粒子分散液は、静置した場合に、２０分以内に完全沈降・再凝集しないインクであることが望ましい。なお、粒子・溶剤のみで沈降や凝集が抑制できない場合は分散剤との併用をすることで、安定した分散液を作ることができる。さらに、これらの形成材料には、バインダーなどの密着性を向上させる為の添加剤を添加することが望ましい。
【００５９】
また、有機の固体電解質層３６の形成材料（液状材料）は、次の通りである。すなわち、この形成材料は、高分子電解質原料および熱硬化重合開始剤等を含むインクジェット用インクとしての液状材料であって、熱を掛けることで架橋反応して、高分子固体電解質を形成することができるものである。具体的には、この形成材料は、インクジェット方式で安定的に吐出させるために、２５℃における粘度が６〜２０ｍＰａ・ｓで、且つ、２５℃における表面張力が２５〜４５ｍＮ・ｍの範囲になるようにインク物性を調整した液状材料である。この場合、インクジェット用の適正なインク物性にするための調整は、電解質原料の種類／組成比、溶剤の種類／組成比などで行った。高分子電解質原料としては、インクジェット塗布後の重合反応により、高分子電解質を形成しうる化合物であれば特に限定されないが、メタクリル酸エステル系モノマーやシクロオレフィン系モノマーなどを使用することができる。この場合、インクジェット塗布におけるインク適正物性への合わせ込みやすさから、分子量が１０００以下のエチレンオキサイドとジエチレンオキサイドを混合した原料を用いることができる。また、エチレンオキサイドとジエチレンオキサイドの混合比率としては、高分子固体電解質層を形成した後にイオン伝導性および膜強度を高める為に、ジエチレンオキサイドの比率がエチレンオキサイドよりも高くなるようにすることが好ましい。加えて、有機固体電解質層の形成材料としては、イオン伝導性などの性能向上のために、リチウム塩を含む溶剤を添加する事もできる。リチウム塩の種類は特に限定されないが、ＬｉＰＦ６, ＬｉＴＦＳｉなどを使用することができる。また、溶剤としては、リチウム塩に可溶な溶剤であることが望ましい。この溶剤としては、ＤＭＣ（ジメチルカ―ボネート）・ＥＭＣ(エチルメチルカ―ボネート)を使用することができる。なお、液状材料中のリチウム塩を含む溶剤の重量比率としては、５０ｗｔ％以下が望ましい。
【００６０】
そして、これらの液状材料は、上記実施形態のヒータ付き減圧ユニット１の使用に際して、基板１７に塗布される液状材料とすることができる。その場合、これらの液状材料を基板１７上に塗布する塗布装置としては、インクジェット塗布装置が好ましい。
【００６１】
以上のような構成及び作用効果を有するヒータ付き減圧ユニット１は、次に示すような電池製造用装置に使用される。図６は、そのような電池製造用装置を示す概略平面図であって、枚葉式（一枚ずつ処理する方式）を採用したものである。同図に示すように、この電池製造用装置４０は、ロボットハンド４１ａを有するロボット４１を備えている。そして、このロボット４１の周囲には、積み重ねられた処理前のシート（基板）４２を一枚ずつ取り出すための取り出し部４３と、取り出されたシート４２の負極集電体３０上の負極活物質層３１、またはその上の固体電解質層３６、もしくはその上の正極活物質層３４の少なくとも何れか一つの層の形成材料である液状材料を塗布するインクジェット塗布部４４と、シート４２上の当該液状材料に対して加熱減圧処理を施す上述のヒータ付き減圧ユニット１を備えた加熱減圧乾燥部４５と、これらの処理を終えたシート４２を積み重ねて収納する収納部４６とを有する。ロボットハンド４１ａは、回転動、上下動、及び屈曲伸張動などが可能であって、その先端部には、図７に示すように、シート４２を吸着保持するための複数個（図例では４個）の吸着パッド４７が装着されている。従って、図６に示すように、ロボットハンド４１ａは、取り出し部４３と、インクジェット塗布部４４と、加熱減圧乾燥部４５と、収納部４６とに対して、シート４２を水平姿勢で吸着保持して搬出・搬入することが可能である。そして、ロボットハンド４１ａの吸着パッド４７は、負極集電体３０あるいはその上の層３１（３４、３６）と干渉しないようにしてシート４２を吸着保持するようになっている。
【００６２】
インクジェット塗布部４４は、シート４２を載せて同図左右方向にスライド可能なテーブル４８と、このテーブル４８の移動経路の途中上方に定置設置された複数個（図例では二個）のインクジェットヘッド４９とを有する。従って、取り出し部４３からロボットハンド４１ａによって取り出されたシート４２は、テーブル４８上に載せられ、テーブル４８が同図左側から右方向にスライドしていく途中で、シート４２上の負極集電体３０の上に負極活物質層３１、またはその上の固体電解質層３６、もしくはその上の正極活物質層３４の何れか一つの層の形成材料である液状材料を塗布する。この液状材料の塗布後においては、テーブル４８が同図左方向にスライドし、ロボットハンド４１ａがそのテーブル４８上のシート４２を吸着保持して加熱減圧乾燥部４５のヒータ付き減圧ユニット１における減圧処理室４内に搬入する。そして、加熱減圧乾燥部４５のヒータ付き減圧ユニット１で、上記塗布された液状材料が乾燥することで、負極活物質層３１、固体電解質層３６または正極活物質層３４が形成される。この後は、ロボットハンド４１ａがシート４２を吸着保持してヒータ付き減圧ユニット１の減圧処理室４から搬出した後、収納部４６に積み重ねる。以上のような動作が繰り返し実行されることで、収納部４６には、処理済みのシート４２が多数枚積み重ねられた状態で収納される。なお、この電池製造用装置４０では、加熱減圧乾燥部４５で液状材料を乾燥させるようにしたが、その加熱減圧乾燥の前に、液状材料を常温で減圧乾燥させるようにしてもよい。この常温で減圧乾燥させる手法としては、上述のヒータ付き減圧ユニット１を使用して行ってもよく、あるいは、常温で減圧乾燥させる専用の減圧ユニットを別途設けて使用するようにしてもよい。さらに、この電池製造用装置４０では、ロボットハンド４１ａを使用しているが、他の方式の基板移載機を使用するようにしてもよい。
【００６３】
この電池製造用装置４０は、インクジェット塗布部４４で、一つの層の形成材料である液状材料の塗布を行い、加熱減圧乾燥部４５で、その塗布された液状材料に対して加熱減圧処理を施す。
【００６４】
この場合、図８に示すように、シート４２上に負極集電体３０が互いに離隔する領域に形成されていると、図９に示すように、負極集電体３０、負極活物質層３１、固体電解質層３６及び正極活物質層３４の全てが、互いに離隔して形成される。また、図１０に示すように、シート４２の略全領域に負極集電体３０が一つの層として形成されている場合には、図１１に示すように、一つの負極集電体３０の上に、負極活物質層３１、固体電解質層３６及び正極活物質層３４が、互いに離隔して形成されることが好ましい。さらに、図１２に示すように、シート４２の略全領域に負極集電体３０が一つの層として形成されている場合には、負極活物質層３１、固体電解質層３６及び正極活物質層３４も同じく一つの層として形成されていてもよい。
【００６５】
そして、上記の何れの場合であっても、被塗布物が、シート４２上に負極集電体３０を形成したものである場合には、負極集電体３０上に、負極活物質層３１を形成するための液状材料が塗布され、その液状材料が加熱減圧処理を受けて乾燥することで、シート４２上に、負極集電体３０と負極活物質層３１とが形成された積層体が電池を構成する一部材として得られる。また、被塗布物が、シート４２上に負極集電体３０と負極活物質層３１とを形成したものである場合には、負極活物質層３１上に、固体電解質層３６を形成するための液状材料が塗布され、その液状材料が加熱減圧処理を受けて乾燥することで、シート４２上に、負極集電体３０と負極活物質層３１と固体電解質層３６とが形成された積層体が電池を構成する一部材として得られる。ここで、この一部材を二つ作製しておき、一方の一部材の固体電解質層３６と、他方の一部材の固体電解質層３６との表面同士を貼り合せ、その後にプレス処理するなどして、図５に示すような全固体リチウム電池の元積層物を得ることも可能である。さらに、被塗布物が、シート４２上に負極集電体３０と負極活物質層３１と固体電解質層３６とを形成したものである場合には、固体電解質層３６上に、正極活物質層３４を形成するための液状材料が塗布され、その液状材料が加熱減圧処理を受けて乾燥することで、シート４２上に、負極集電体３０と負極活物質層３１と固体電解質層３６と正極活物質層３４とが形成された積層物、つまり図５に示すような全固体リチウム電池の元積層物を得ることができる。
【００６６】
ここで、負極集電体３０及び正極集電体３３の厚みは、５〜２０μｍであることが好ましい。また、負極活物質層３１及び正極活物質層３４の厚みは、５〜２０μｍであることが好ましい。さらに、固体電解質層３６の厚みは、２〜１０μｍであることが好ましい。なお、シート４２の厚みは、５０〜２００μｍであることが好ましい。
【００６７】
なお、この電池製造用装置４０の使用に際しては、シート４２はなくてもよく、その場合には、負極集電体３０がシート４２としての役割を果たすことになる。また、負極電体３０が薄くそのままでは搬送できない場合は支持フィルムや基板などに貼り合わせて搬送させても良い。
【００６８】
また、以上の説明で、被塗布物が、負極集電体３０と負極活物質層３１とを有する場合は、負極活物質層３１は、スクリーン印刷やグラビア印刷等の他の手法で形成されたものであってもよい。また、被塗布物が、負極集電体３０と負極活物質層３１と固体電解質層３６とを有する場合は、負極活物質層３１と固体電解質層３６との何れか一方または双方は、スクリーン印刷やグラビア印刷等の他の手法で形成されたものであってもよい。
【００６９】
なお、以上の全ての説明においては、負極集電体３０及び負極活物質層３１が、正極集電体３３及び正極活物質層３４であってもよく、且つ、正極集電体３３及び正極活物質層３４が、負極集電体３０及び負極活物質層３１であってもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１     ヒータ付き減圧ユニット
２     上部ユニット
３     下部ユニット
４     減圧処理室
５     上部ボックス
６     下部ボックス
７     ダクト
８     真空源
１２   ヒータプレート
１３   エアシリンダ（昇降手段）
１５   貫通孔
１６   支持ピン
１７   基板
１８   開口部
１９   ベローズ（伸縮部材）
２０   配設空間
３０   負極集電体
３１   負極活物質層
３３   正極集電体
３４   正極活物質層
３６   固体電解質層
４０   電池製造用装置
４２   シート（基板）
【図１】
2018181556.tif 000003
【図２】
2018181556.tif 000004
【図３】
2018181556.tif 000005
【図４】
2018181556.tif 000006
【図５】
2018181556.tif 000007
【図６】
2018181556.tif 000008
【図７】
2018181556.tif 000009
【図８】
2018181556.tif 000010
【図９】
2018181556.tif 000011
【図１０】
2018181556.tif 000012
【図１１】
2018181556.tif 000013
【図１２】
2018181556.tif 000014
【図１３】
2018181556.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月9日(2018.7.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被塗布物上に液状材料が塗布されてなる塗布物に対して、減圧処理室で加熱減圧処理を行うヒータ付き減圧ユニットであって、
前記減圧処理室に存する前記塗布物を下方から支持することが可能な複数の支持ピンが定位置に立設固定されると共に、ヒータを内蔵するヒータプレートに形成された複数の貫通孔に前記複数の支持ピンがそれぞれ挿通され、
前記減圧処理室の上部を包囲する上部ボックスと、前記減圧処理室の下部を包囲する下部ボックスとを有し、前記下部ボックス内に前記ヒータプレートが収容され、前記下部ボックスと前記ヒータプレートとが昇降し、
前記下部ボックスと前記ヒータプレートとが下降した際には、前記上部ボックスと前記下部ボックスとの間に、前記減圧処理室に対する前記塗布物の受け渡しをするための隙間が形成されると共に、前記塗布物が前記ヒータプレートから離反して前記複数の支持ピンにより支持され、
前記下部ボックスと前記ヒータプレートとが上昇した際には、前記減圧処理室が密閉状態になると共に、前記塗布物が前記複数の支持ピンから離反して前記ヒータプレート上に載置され、
前記複数の支持ピンが伸縮せず、
前記下部ボックスと前記ヒータプレートとが下降した際における前記複数の支持ピンの上端が、前記隙間の高さ範囲内に位置し、
前記上部ボックスが定位置に固定設置され、且つ、前記上部ボックスに真空源に通じる真空排気用のダクトが取り付けられていることを特徴とするヒータ付き減圧ユニット。
【請求項２】
前記下部ボックスの底壁に開口部が形成され、該開口部を通過して前記支持ピンが上下方向に延びると共に、前記下部ボックスの下方部に、前記ヒータプレートの下面側における前記複数の支持ピンの配設空間を気密状態に覆う上下方向に伸縮可能な伸縮部材を配備したことを特徴とする請求項１に記載のヒータ付き減圧ユニット。
【請求項３】
前記伸縮部材の外周側に、前記下部ボックスを前記ヒータプレートと一体的に昇降させる昇降手段が配設されていることを特徴とする請求項２に記載のヒータ付き減圧ユニット。
【請求項４】
集電体を有する被塗布物上に、正極または負極の活物質層を形成するように構成した電池製造用装置であって、
前記活物質層の原料を含む液状材料を、前記被塗布物の集電体上に塗布する塗布処理を行う塗布装置と、
前記塗布装置による塗布処理が行われた塗布物に対して、加熱減圧処理を行う請求項１〜３の何れかに記載のヒータ付き減圧ユニットと
を備えたことを特徴とする電池製造用装置。
【請求項５】
集電体と、該集電体上に形成された正極または負極の活物質層とを有する被塗布物上に、固体電解質層を形成するように構成した電池製造用装置であって、
前記固体電解質層の原料を含む液状材料を、前記被塗布物の前記活物質層上に塗布する塗布処理を行う塗布装置と、
前記塗布装置による塗布処理が行われた塗布物に対して、加熱減圧処理を行う請求項１〜３の何れかに記載のヒータ付き減圧ユニットと
を備えたことを特徴とする電池製造用装置。
【請求項６】
集電体と、該集電体上に形成された正極または負極の一方の活物質層と、該活物質層上に形成された固体電解質層とを有する被塗布物上に、正極または負極の他方の活物質層を形成するように構成した電池製造用装置であって、
前記他方の活物質層の原料を含む液状材料を、前記被塗布物の前記固体電解質層上に塗布する塗布処理を行うための塗布装置と、
前記塗布装置による塗布処理が行われた塗布物に対して、加熱減圧処理を行う請求項１〜３の何れかに記載のヒータ付き減圧ユニットと
を備えたことを特徴とする電池製造用装置。
【請求項７】
前記塗布処理が行われた後で且つ前記加熱減圧処理が行われる前に、請求項１〜３の何れかに記載のヒータ付き減圧ユニットによって前記塗布物に対して常温で減圧処理を行うことを特徴とする請求項４〜６の何れかに記載の電池製造用装置。
【請求項８】
前記塗布処理が行われた後で且つ前記加熱減圧乾燥処理が行われる前に、前記塗布物に対して常温で減圧処理を行う減圧ユニットをさらに備えたことを特徴とする請求項４〜６の何れかに記載の電池製造用装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
上部ボックス５の上壁５ａには、上方向から方向変換して横方向に延びる真空排気用のダクト７が取り付けられ、このダクト７の内部流路の一方側は、排気口７ａを介して減圧処理室４に連通し、その他方側は、真空ポンプ等の真空源８に連通している。また、上部ボックス５の上壁５ａには、上壁５ａの下面から下方側に離隔した位置に天板９が固定されている。さらに、上部ボックス５の上壁５ａの上面には、複数の支柱１０が立設固定され、この複数の支柱１０の上端が、定置保持されている上方基部材１１に固定されている。従って、上部ボックス５は、定位置に固定設置されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
以上の構成を備えたヒータ付き減圧ユニット１によれば、先ず、表面に液状材料が塗布された基板１７が、減圧処理室４に搬入される。この際には、図１に示すように、下部ボックス６及びヒータプレート１２が下降して下動端に位置していることで、上部ボックス５と下部ボックス６との間には隙間が形成され、これにより減圧処理室４が開放された状態になる。これと同時に、複数の支持ピン１６の上端部が、ヒータプレート１２の上面から所定長さ分だけ上方に突出した状態になり、基板１７が複数の支持ピン１６によって支持される。この時点では、複数の支持ピン１６の上端は、前記隙間の高さ範囲内に位置している。詳述すると、複数の支持ピン１６の上端の高さは、前記隙間の上端の高さと下端の高さとの間にある。