(57)【要約】【課題】ロールツーロール方式の装置を用いた、銅箔の両面にリチウム薄膜を成膜するのに適したリチウム薄膜の製造方法及びリチウム薄膜の製造装置を提供する。【解決手段】リチウム薄膜の製造方法は、第１の有機フィルムの処理面に第１のリチウム薄膜を成膜し、第１のリチウム薄膜上に銅箔を配して第１の構造体を形成し、第１の構造体を銅箔が第１の有機フィルムよりも内側となるようにロール状に巻き取って第１の巻体９１を形成し、第２の有機フィルムの処理面に第２のリチウム薄膜を成膜し、第２のリチウム薄膜上に、第１の巻体から送り出される第１の構造体の銅箔と第２のリチウム薄膜とが接するように第１の構造体を配して第２の構造体を形成し、第２の構造体を銅箔が第１の有機フィルムよりも内側となるようにロール状に巻き取って第２の巻体を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の有機フィルムの処理面に第１のリチウム薄膜を成膜し、
前記第１のリチウム薄膜上に銅箔を配して第１の構造体を形成し、
前記第１の構造体を前記銅箔が前記第１の有機フィルムよりも内側となるようにロール状に巻き取って第１の巻体を形成し、
第２の有機フィルムの処理面に第２のリチウム薄膜を成膜し、
前記第２のリチウム薄膜上に、前記第１の巻体から送り出される前記第１の構造体の前記銅箔と前記第２のリチウム薄膜とが接するように前記第１の構造体を配して第２の構造体を形成し、
前記第２の構造体を前記銅箔が前記第１の有機フィルムよりも内側となるようにロール状に巻き取って第２の巻体を形成する
薄膜リチウムの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の薄膜リチウムの製造方法であって、
前記第１の巻体を形成する工程では、前記銅箔に作用する張力が前記第１の有機フィルムに作用する張力よりも大きくなるよう設定される
薄膜リチウムの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の薄膜リチウムの製造方法であって、
前記第２の巻体を形成する工程では、前記第１の構造体に作用する張力と前記第２の有機フィルムに作用する張力が同じとなるよう設定される
薄膜リチウムの製造方法。
【請求項４】
有機フィルムを送り出すフィルム巻出しローラと、
回転方向の変更が可能な、前記フィルム巻出しローラから送り出された前記有機フィルムを巻き取る巻取りローラと、
前記有機フィルムの搬送経路に配置され前記有機フィルムの処理面にリチウム薄膜を成膜する処理部と、
前記リチウム薄膜上に配する、銅箔、又は、有機フィルム上にリチウム薄膜及び銅箔が順に積層されてなる第１の構造体を送り出す銅箔巻出しローラと、
前記銅箔巻出しローラと前記巻取りローラとの間に配置され、前記銅箔又は前記第１の構造体を支持し、前記巻取りローラによる巻取り時の前記銅箔又は前記第１の構造体の第１の張力を調整可能に構成される第１のテンションローラと、
前記処理部と前記巻取りローラとの間に配置され、前記有機フィルムを支持し、前記巻取りローラによる巻き取り時の前記有機フィルムの第２の張力を調整可能に構成される第２のテンションローラと
を具備するリチウム薄膜製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載のリチウム薄膜製造装置であって、
前記第１の張力を検出する第１の検出部と、
前記第２の張力を検出する第２の検出部と、
前記検出部による検出結果を基に前記第１の張力と前記第２の張力を制御する制御部と
を更に具備するリチウム薄膜製造装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載のリチウム薄膜製造装置であって、
前記処理部は、
前記有機フィルムの前記処理面とは反対側の非処理面を支持するメインローラと、
前記メインローラに対向して配置され、前記有機フィルムの前記処理面を成膜する成膜ユニットとを含む
リチウム薄膜製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機フィルムを送り出し、走行する上記有機フィルムに対してリチウム薄膜の成膜処理を行いながら、当該有機フィルムを巻き取るリチウム薄膜の製造方法及びリチウム薄膜の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、フィルムを送り出す巻出しローラと、巻出しローラから送り出されたフィルムを巻取る巻取りローラと、処理部とを備えるロールツーロール方式のフィルム搬送装置が記載されている。このフィルム搬送装置では、処理部でフィルムの処理面に膜を成膜可能となっている。同文献には、成膜後のフィルムへのごみなどの転写、フィルムの貼り付き防止のために、合紙機構を設けることが記載されている。合紙機構は、巻取りローラの近傍に配置され、独自の回転駆動部を備えていないフリーローラで構成されている。合紙機構には合紙が巻回される。合紙は成膜後のフィルムの非成膜面と重なり合って巻取りローラにフィルムとともに巻き取られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１１０２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ロールツーロール方式の装置においては、フィルムと合紙とを重ねて巻き取る際、合紙に皺がよってしまう場合がある。例えば、銅箔を介在させながらリチウム膜付きフィルムを巻き取る場合において、銅箔に皺が発生しやすいという問題がある。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、銅箔に皺を発生させることなくリチウム膜付きフィルムを製造することができるリチウム薄膜の製造方法及びリチウム薄膜の製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るリチウム薄膜の製造方法は、第１のリチウム薄膜を成膜し、第１の構造体を形成し、第１の巻体を形成し、第２のリチウム薄膜を成膜し、第２の構造体を形成し、第２の巻体を形成する。
上記第１のリチウム薄膜の成膜工程では、第１の有機フィルムの処理面に第１のリチウム薄膜を成膜する。
上記第１の構造体の形成工程では、上記第１のリチウム薄膜上に銅箔を配して第１の構造体を形成する。
上記第１の巻体形成工程では、上記第１の構造体を上記銅箔が上記第１の有機フィルムよりも内側となるようにロール状に巻き取って第１の巻体を形成する。
上記第２のリチウム薄膜の成膜工程では、第２の有機フィルムの処理面に第２のリチウム薄膜を成膜する。
上記第２の構造体の形成工程では、上記第２のリチウム薄膜上に、上記第１の巻体から送り出される上記第１の構造体の上記銅箔と上記第２のリチウム薄膜とが接するように上記第１の構造体を配して第２の構造体を形成する。
上記第２の巻体の形成工程では、上記第２の構造体を上記銅箔が上記第１の有機フィルムよりも内側となるようにロール状に巻き取って第２の巻体を形成する。
【０００７】
このような構成によれば、第１の巻体形成工程、第２の巻体形成工程の両工程で、銅箔が第１の有機フィルムよりも内側となるように巻き取られるので、巻取り時の巻体における皺の発生が抑制され、巻取り異常を効果的に抑制することができる。
【０００８】
上記第１の巻体形成工程では、上記銅箔に作用する張力が上記第１の有機フィルムに作用する張力よりも大きくなるよう設定されてもよい。
【０００９】
このように、有機フィルムよりもヤング率がはるかに高い銅箔に作用する張力を有機フィルムよりも大きくなるように設定することにより、巻取り時の巻体における銅箔の皺の発生が抑制される。
【００１０】
上記第２の巻体形成工程では、上記第１の構造体に作用する張力と上記第２の有機フィルムに作用する張力が同じとなるよう設定されてもよい。
【００１１】
このように、巻取り時に第１の構造体に作用する張力と第２の有機フィルムに作用する張力とが同じとなるように設定することにより、巻取り時の皺の発生が抑制される。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るリチウム薄膜製造装置は、フィルム巻出しローラと、巻取りローラと、処理部と、銅箔巻出しローラと、第１のテンションローラと、第２のテンションローラとを具備する。
上記フィルム巻出しローラは、有機フィルムを送り出す。
上記巻取りローラは、回転方向の変更が可能な、上記巻出しローラから送り出された上記有機フィルムを巻き取る。
上記処理部は、上記有機フィルムの搬送経路に配置され上記有機フィルムの処理面にリチウム薄膜を成膜する。
上記銅箔巻出しローラは、上記リチウム薄膜上に配する、銅箔、又は、有機フィルム上にリチウム薄膜、銅箔が順に積層されてなる第１の構造体を送り出す。
上記第１のテンションローラは、上記銅箔巻出しローラと上記巻取りローラとの間に配置され、上記銅箔又は上記第１の構造体を支持し、上記巻取りローラによる巻取り時の上記銅箔又は上記第１の構造体の第１の張力を調整可能に構成される。
上記第２のテンションローラは、上記処理部と上記巻取りローラとの間に配置され、上記有機フィルムを支持し、上記巻取りローラによる巻き取り時の上記有機フィルムの第２の張力を調整可能に構成される。
【００１３】
このように、巻取りローラが回転方向の変更が可能に構成されているので、銅箔巻出しローラに銅箔を取り付けたときと第１の構造体を取り付けたときとの回転方向を反対とすることができる。これにより、第１の構造体を別の新たなリチウム薄膜が成膜された有機フィルムと重ね合わせて巻き取る際、第１の構造体が巻き取られる際の第１の構造体を構成する銅箔と有機フィルムの位置関係と同じ位置関係で巻き取ることができ、巻体の皺の発生が抑制される。
更に、第１の張力と第２の張力とが調整可能に構成されるので、銅箔巻出しローラに銅箔を取り付けたときと第１の構造体を取り付けたときとで、それぞれの状況で適切な張力に調整することができる。
【００１４】
上記リチウム薄膜製造装置は、上記第１の張力を検出する第１の検出部と、上記第２の張力を検出する第２の検出部と、上記検出部による検出結果を基に上記第１の張力と上記第２の張力を制御する制御部とを更に具備してもよい。
【００１５】
上記処理部は、上記有機フィルムの上記処理面とは反対側の非処理面を支持するメインローラと、上記メインローラに対向して配置され、上記有機フィルムの上記処理面を成膜する成膜ユニットとを含んでもよい。
【発明の効果】
【００１６】
以上述べたように、本発明によれば、銅箔に皺を発生させることなく、リチウム膜付きフィルムを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るリチウム薄膜製造装置の構成を示す概略縦断面図であり、銅箔と第１の有機フィルムとを巻き取る際の形態を示す。
【図２】上記リチウム薄膜製造装置の構成を示す概略縦断面図であり、第１の構造体と第２の有機フィルムとを巻き取る際の形態を示す。
【図３】上記リチウム薄膜製造装置により製造された、第１の構造体が巻かれてなる第１の巻体の構成を示す概略断面図であり、第１の構造体の積層構造を示す図である。
【図４】上記リチウム薄膜製造層により製造された、第２の構造体が巻かれてなる第２の巻体の構成を示す概略断面図であり、第２の構造体の積層構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
本発明の一実施形態に係るリチウム薄膜製造装置では、リチウム薄膜が両面に配された銅箔を挟み込むように一対の有機フィルムが配されて構成される第２の構造体が巻き取られた第２の巻体が製造される。
【００１９】
［第１及び第２の構造体の説明］
第１の構造体は、後述する第１の段階を経て製造される。第２の構造体は、後述する第１の段階と第２の段階の２つの段階を経て製造される。第１の段階と第２の段階の製造工程では、同じリチウム薄膜製造装置が用いられる。
【００２０】
図３は、第１の段階で形成される第１の巻体の構成を示す概略断面図である。
図４は、第２の段階で形成される第２の巻体の構成を示す概略断面図である。
【００２１】
第１の段階では、図３に示すように、第１の構造体１５１がロール状に巻き取られた第１の巻体９１が形成される。
第１の構造体１５１は、第１の有機フィルム２１１と、第１の有機フィルム２１１の処理面に成膜された第１のリチウム薄膜４１１と、第１のリチウム薄膜４１１上に配された銅箔５１とからなる。
この第１の構造体１５１は、第１の有機フィルム２１１に第１のリチウム薄膜４１１が成膜されて第１の積層体４２１が形成され、更に、当該第１の積層体４２１の第１のリチウム薄膜４１１上に銅箔５１が配されることにより形成される。
第１の構造体１５１は、銅箔５１が第１の有機フィルム２１１よりも内側に位置するように巻き取られる。
【００２２】
第２の段階では、図４に示すように、第２の構造体１５２がロール状に巻き取られた第２の巻体９２が形成される。
第２の構造体１５２は、第１の構造体１５１と、第１の構造体１５１の銅箔５１上に配された第２のリチウム薄膜４１２と、第２のリチウム薄膜４１２上に配された第２の有機フィルム２１２とからなる。
この第２の構造体１５２は、第２の有機フィルム２１２に第２のリチウム薄膜４１２が成膜されて第２の積層体４２２が形成され、更に、当該第２の積層体４２２の第２のリチウム薄膜４１２上に、第１の段階で形成された第１の構造体１５１が重ね合わされることにより形成される。重ね合わせ時、第２のリチウム薄膜４１２に第１の構造体１５１の銅箔５１が接するように配される。
第２の構造体１５２は、銅箔５１が第１の有機フィルム２１１よりも内側に位置するように巻き取られる。
【００２３】
第１の有機フィルム２１１と第２の有機フィルム２１２とは同じ材料から構成される。便宜上、第１の段階で第１のリチウム薄膜４１１が成膜される有機フィルム２１を第１の有機フィルム２１１、第２の段階で第２のリチウム薄膜４１２が成膜される有機フィルム２１を第２の有機フィルム２１２と称す。
【００２４】
また、第１のリチウム薄膜４１１と第２のリチウム薄膜４１２とは後述する同じリチウム薄膜製造装置で同じ成膜条件で成膜される膜である。便宜上、第１の段階で成膜されるリチウム薄膜４１を第１のリチウム薄膜４１１、第２の段階で成膜されるリチウム薄膜４１を第２のリチウム薄膜４１２と称す。
【００２５】
以下、特に第１の有機フィルム２１１と第２の有機フィルム２１２、第１のリチウム薄膜４１１と第２のリチウム薄膜４１２を、それぞれ区別する必要がない場合は、有機フィルム２１、リチウム薄膜４１と称する場合がある。
【００２６】
［リチウム薄膜製造装置の全体構成］
図１及び図２は、上述の第２の巻体９２を製造する本発明の一実施形態に係るリチウム薄膜製造装置（以下、薄膜製造装置という）の構成を示す概略縦断面図である。
図１は第１の巻体９１を形成する第１の段階時にとられる形態を示し、図２は第２の巻体９２を形成する第２の段階時にとられる形態を示す。
なお、図において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は相互に直交する３軸方向を示しており、本実施形態ではＸ軸及びＹ軸は水平方向を、Ｚ軸は高さ方向をそれぞれ示している。
【００２７】
薄膜製造装置１は、フィルム巻出しローラ２と、巻取りローラ３と、メインローラ４と、銅箔巻出しローラ５と、複数のガイドローラ６Ａ、６Ｂ、７Ａ〜７Ｆと、第１の張力検出部１３１と、第２の張力検出部１３２と、成膜ユニット１２と、これらを収容する真空チャンバ１３とを備える。
【００２８】
薄膜製造装置１は、ロールツーロール方式の装置である。
薄膜製造装置１は、フィルム巻出しローラ２から連続的又は間欠的に送り出された長尺のベース有機フィルム（以下、有機フィルムという）２１をメインローラ４に巻き付けながら、当該メインローラ４に対向して配置された成膜ユニット１２からの蒸発物質を有機フィルム２１上に蒸着させ、蒸着後の有機フィルム２１を巻取りローラ３で巻き取るように構成される。
【００２９】
真空チャンバ１３は、密閉構造を有し、排気ラインＬを介して真空ポンプＰに接続される。これにより、真空チャンバ１３は、その内部が所定の減圧雰囲気に排気又は維持可能に構成される。
【００３０】
真空チャンバ１３は内部に仕切板８を有する。当該仕切板８は、真空チャンバ１３のＺ軸方向における略中央部に配置されており、所定の大きさの開口部を有する。当該開口部の周縁部は、所定の隙間を空けてメインローラ４の外周面に対向している。真空チャンバ１３の内部は、仕切板８により、仕切板８よりＺ軸方向の上側にある搬送室９と、仕切板８よりＺ軸方向の下側にある成膜室１０とに区画される。
【００３１】
成膜室１０には排気ラインＬが接続されている。したがって、真空チャンバ１３の内部を排気する際には、まず、成膜室１０の内部が排気される。一方、上述のように仕切板８とメインローラ４との間には所定の隙間があるため、この隙間を通して搬送室９の内部も排気される。これにより、成膜室１０と搬送室９との間に圧力差が生じる。この圧力差により、成膜ユニット１２からの蒸発材料の蒸気流が搬送室９に侵入するのを防ぐことができる。
【００３２】
なお、本実施形態では、排気ラインＬを成膜室１０にのみ接続したが、搬送室９にも別の排気ラインを接続することにより、搬送室９と成膜室１０とを同時にあるいは独立して排気してもよい。
【００３３】
フィルム巻出しローラ２、巻取りローラ３、メインローラ４、銅箔巻出しローラ５と、ガイドローラ６Ａ、６Ｂ、ガイドローラ７Ａ〜７Ｆ、第１の張力検出部１３１、第２の張力検出部１３２は、フィルム搬送機構５０を構成する。フィルム巻出しローラ２、巻取りローラ３、メインローラ４及び銅箔巻出しローラ５は、それぞれ図示しない回転駆動部を備え、Ｘ軸に平行な軸まわりに回転可能に構成される。
【００３４】
フィルム巻出しローラ２、巻取りローラ３及び銅箔巻出しローラ５は、搬送室９内に配置され、それぞれの回転駆動部によりに所定速度で回転可能に構成される。なお、フィルム巻出しローラ２の回転方向は、メインローラ４に向かって有機フィルム２１を送り出せる限り、どの方向に回転させてもよい。巻取りローラ３の回転方向も、メインローラ４から有機フィルム２１を巻き取れる限り、どの方向に回転させてもよい。銅箔巻出しローラ５の回転方向は、巻取りローラ３に向かって銅箔５１を送り出せる限り、どの方向に回転させてもよい。
【００３５】
本実施形態においては、巻取りローラ３は、第１の段階では、図１の矢印で示す方向（時計回り方向）に、第２の段階では、図２の矢印で示す方向（反時計周り方向）に、回転方向が制御される。また、フィルム巻出しローラ２及び銅箔巻出しローラ５は、第１及び第２の段階で、反時計回り方向に制御される。
【００３６】
メインローラ４は、有機フィルム２１の搬送経路においてフィルム巻出しローラ２と巻取りローラ３との間に配置される。具体的には、メインローラ４のＺ軸方向における下部の少なくとも一部が、仕切板８に設けられた開口部を通して成膜室１０に臨むような位置に配置される。
【００３７】
また、メインローラ４は、フィルム巻出しローラ２及び巻取りローラ３と同様に、回転駆動部により反時計回りに所定速度で回転可能に構成される。さらに、メインローラ４は、鉄あるいはステンレス鋼等の金属材料で筒状に構成され、その内部に図示しない冷却媒体又は加熱媒体の循環機構を備える。これにより、メインローラ４の外周面に接触する有機フィルム２１の内側の面（非処理面）は、メインローラ４によって所定温度以下に冷却あるいは所定温度以上に加熱される。メインローラ４の大きさは特に限定されないが、典型的には、軸方向の長さ（軸長）は有機フィルム２１の幅と同じかそれよりも長い。
【００３８】
フィルム巻出しローラ２には、後にリチウム薄膜４１が成膜される処理面が内側に向くようにして有機フィルム２１が巻回されており、有機フィルム２１を送り出す。
巻取りローラ３は、有機フィルム２１を巻き取る。
銅箔巻出しローラ５は、有機フィルム２１の搬送経路とは別の搬送経路で、銅箔５１又は第１の構造体１５１を送り出す。第１の段階では、銅箔巻出しローラ５には、銅箔５１が巻回されており、銅箔５１を送り出す。第２の段階では、銅箔巻出しローラ５には、第１の巻体９１が取り付けられ、第１の構造体１５１を送り出す。
【００３９】
メインローラ４に巻回された有機フィルム２１は、メインローラ４の回転により搬送され、その搬送過程で、成膜ユニット１２によりリチウム薄膜４１が有機フィルム２１の処理面に形成される。リチウム薄膜４１が成膜された有機フィルム２１は、ガイドローラ５Ｅ、５Ｆを介して巻取りローラ３に巻き取られる。
【００４０】
図１に示すように、第１の段階では、銅箔巻出しローラ５には銅箔５１が取り付けられる。第１の有機フィルム２１１上に第１のリチウム薄膜４１１が成膜されてなる第１の積層体４２１と、銅箔巻出しローラ５から送り出される銅箔５１とが重ね合わせられて第１の構造体１５１が形成される。重ね合わせ時、第１のリチウム薄膜４１１上に銅箔５１が配される。第１の構造体１５１が巻取りローラ３により巻き取られて第１の巻体９１が形成される。
【００４１】
図２に示すように、第２の段階では、銅箔巻出しローラ５には第１の段階で形成された第１の巻体９１が取り付けられる。第２の有機フィルム２１２上に第２のリチウム薄膜４１２が成膜されてなる第２の積層体４２２と、銅箔巻出しローラ５から送り出される第１の構造体１５１とが重ね合わせられて第２の構造体１５２が形成される。重ね合わせ時、第１の構造体１５１の銅箔５１と第２のリチウム薄膜４１２とが接するように第１の構造体１５１が配される。第２の構造体１５２が巻取りローラ３により巻き取られて第２の巻体９２が形成される。
【００４２】
巻取りローラ３は、第１の段階では時計周りの回転方向に設定され、第２の段階では反時計周りの回転方向に設定される。このように、第１の段階と第２の段階とで回転方向が反対となるように設定することにより、巻取り時に、銅箔５１が第１の有機フィルム２１１よりも常に内側寄りに巻き込まれるように巻き取られる。
【００４３】
ガイドローラ６Ａ及び６Ｂは、銅箔巻出しローラ５と巻取りローラ３との間に配置され、銅箔５１又は第１の構造体１５１を支持し、走行をガイドする。
【００４４】
ガイドローラ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，及び７Ｄは、有機フィルム２１の搬送経路においてフィルム巻出しローラ２とメインローラ４との間に配置され、有機フィルム２１を支持し、走行をガイドする。また、ガイドローラ７Ｅ及び７Ｆは、有機フィルム２１の搬送経路において巻取りローラ３とメインローラ４との間に配置され、リチウム薄膜４１が成膜された有機フィルム２１を支持し、走行をガイドする。
【００４５】
ガイドローラ６Ｂは、銅箔５１又は第１の構造体１５１の搬送経路上、巻取りローラ３の直前に設置される。ガイドローラ６Ｂは、銅箔巻出しローラ５から送り出され、巻取りローラ３によって巻き取られる銅箔５１又は第１の構造体１５１に作用する第１の張力（張り具合）を調整可能に構成された第１のテンションローラとして機能する。
【００４６】
ガイドローラ７Ｆは、有機フィルム２１の搬送経路上、巻取りローラ３の直前に設置される。ガイドローラ７Ｆは、巻取りローラ３によって銅箔５１又は第１の構造体１５１と供に巻き取られるリチウム薄膜４１が成膜された有機フィルム２１に作用する第２の張力（張り具合）を調整可能に構成された第２のテンションローラとして機能する。
【００４７】
テンションローラとして機能するガイドローラ６Ｂ（７Ｆ）は、図示しない駆動機構により、回転軸が移動可能に構成されている。これにより、経路上、ガイドローラ６Ｂ（７Ｆ）の前後に位置する巻取りローラ３及びガイドローラ６Ａ（７Ｅ）との相対的距離が変更可能となる。この相対的距離の変更により、第１の張力、第２の張力がそれぞれ調整される。
【００４８】
第１の張力検出部１３１は、搬送される銅箔５１又は第１の構造体１５１に作用する第１の張力を検出する。第１の張力検出部１３１は、ガイドローラ６Ｂに接続されたロードセルによって構成される。第１の張力検出部１３１は、搬送される銅箔５１又は第１の構造体１５１によりガイドローラ６Ｂに加えられる荷重を張力として検出する。
【００４９】
第２の張力検出部１３２は、搬送されるリチウム薄膜４１が成膜された有機フィルム２１に作用する第２の張力を検出する。第２の張力検出部１３２は、ガイドローラ７Ｆに接続されたロードセルによって構成される。第２の張力検出部１３２は、搬送されるリチウム薄膜４１が成膜された有機フィルム２１によりガイドローラ７Ｆに加えられる荷重を張力として検出する。
【００５０】
検出された第１の張力及び第２の張力は、図示しない配線を介して接続される、後述する制御部としてのコントローラ１１に送信される。コントローラ１１は、第１及び第２の張力が各段階で好ましくなるように、ガイドローラ６Ｂ及びガイドローラ７Ｆの位置を制御する。
【００５１】
成膜ユニット１２は、図１に示すように、成膜室１０に配置され、蒸発源１２１と、防着板１２２とを有する。
【００５２】
蒸発源１２１は、メインローラ４のＺ軸方向における直下に配置される。蒸発源１２１は、図示せずとも、蒸発材料を保持する容器としての丸型の坩堝と、当該坩堝の外周部を取り囲む誘導コイルとを含む。上記誘導コイルは、真空チャンバ１３の外部に設置された図示しない交流電源に電気的に接続されている。蒸発源１２１は、誘導加熱方式により、有機フィルム２１の成膜面（処理面）に堆積させる蒸発材料の蒸気を生成する。ただし、これに限定されず、抵抗加熱方式、電子ビーム加熱等により、蒸発材料を加熱してもよい。
本実施形態では、蒸発材料はＬｉ（リチウム）である。
【００５３】
防着板１２２は、開口部１２２１を有し、メインローラ４と蒸発源１２１との間に配置される。また、防着板１２２は、図示しない支持部を介して真空チャンバ１３の内壁に接続され、真空チャンバ１３の内壁面への蒸発材料の付着を防止する。防着板１２２を構成する材料は特に限定されず、典型的にはステンレス鋼や銅等の金属材料が適用される。
【００５４】
開口部１２２１は、防着板１２２の略中央部に設けられた矩形の貫通孔であり、メインローラ４の外周面に対向して配置される。開口部１２２１の大きさや形状は特に限定されず、蒸発源１２１との距離や有機フィルム２１との距離等に応じて適宜設定可能である。本実施形態において開口部１２２１は、有機フィルム２１の成膜領域を規定するマスクとして機能する。
【００５５】
フィルム搬送機構５０において、フィルム搬送経路に各々設置されたメインローラ４及び蒸発源１２１（成膜ユニット１２）は、有機フィルム２１の処理面に所定の表面処理を施す処理部に相当する。
【００５６】
有機フィルム２１は、所定幅に裁断された長尺のプラスチックフィルムからなり、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム、ＰＩ（ポリイミド）フィルム、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）フィルム等が用いられる。
【００５７】
有機フィルム２１の厚さは、特に限定されず、例えば、約１μｍ〜２４９μｍである。また、有機フィルム２１の幅や長さについては特に制限はなく、用途に応じて適宜選択することができる。典型的には、有機フィルム２１には、１０００ｍ以上の長尺フィルムが用いられる。
【００５８】
銅箔５１の厚さは、特に限定されず、例えば、約４μｍ〜１００μｍである。また、銅箔５１の幅や長さについては特に制限はなく、用途に応じて適宜選択することができる。
【００５９】
成膜されるリチウム薄膜の厚さは、約１μｍ〜１００μｍであり、本実施形態では２０μｍとした。
【００６０】
図１に示すように、薄膜製造装置１は、真空チャンバ１３の外部に設置されたコントローラ１１をさらに備える。コントローラ１１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリを含むコンピュータ等により構成され、薄膜製造装置１の各部を統括的に制御する。コントローラ１１は、例えば、真空ポンプＰの動作の制御、各ローラの回転駆動及び位置制御、蒸発源１２１における蒸発材料の蒸発量の制御、第１及び第２の張力の制御等を行う。
【００６１】
［第１及び第２の張力の制御］
第１及び第２の張力は、コントローラ１１によって、各段階で好ましい値となるように制御される。
【００６２】
本実施形態では、第１の積層体４２１と銅箔５１とを重ね合わせて巻き取る第１の段階で、銅箔５１に作用する張力を第１の有機フィルム２１１を有する第１の積層体４２１に作用する張力よりも高くなるよう設定される。
具体的には、銅箔５１に作用する張力を１０〜３００Ｎとすることが好ましく、本実施形態では２００Ｎ、第１の積層体４２１に作用する張力を１〜２００Ｎとすることが好ましく、本実施形態では８０Ｎとした。
【００６３】
一方、第２の積層体４２２と第１の構造体１５１とを重ね合わせて巻き取る第２の段階では、第１の構造体１５１と第２の有機フィルム２１２を有する第２の積層体４２２それぞれに作用する張力が同じなるように設定される。
具体的には、第１の構造体１５１及び第２の積層体４２２に作用する張力を１〜２００Ｎとすることが好ましく、本実施形態では８０Ｎとした。尚、ここで、同じ張力とは、第１の構造体１５１に作用する張力が、第２の有機フィルム２１２に作用する張力の−２０％〜２０％の範囲を含む。
【００６４】
このように、第１の段階で、銅箔５１に作用する張力が第１の有機フィルム２１１を有する第１の積層体４２１に作用する張力よりも大きくなるように設定することにより、銅箔５１に皺がよることなく巻き取ることができる。
【００６５】
ここで、第１のリチウム薄膜４１１の第１の有機フィルム２１１への成膜開始位置は、長尺の第１の有機フィルム２１１の長手方向の先端部から間隙をおいたところとなる。そのため、巻取りロール３による巻取り開始直後は、第１のリチウム薄膜４１１が成膜されていない第１の有機フィルム２１１のみの部分が巻き取られる。
例えば、銅箔５１に張力をかけずに銅箔５１と有機フィルム２１をと巻き取る場合、リチウム薄膜４１が成膜されていない有機フィルム２１のみの部分では、銅箔５１に皺がよることなく巻き取ることができる。しかしながら、リチウム薄膜４１が成膜された有機フィルム２１を巻き取っていくと銅箔５１に皺が発生しやすい。
これは、リチウム薄膜４１の表面は粘り気があるため、銅箔５１がリチウム薄膜４１上で滑らかに動くことができず、皺が発生するものと考えられる。
【００６６】
また、銅箔５１は、リチウム薄膜４１、例えばＰＥＴ等からなる有機フィルム２１と比較して、ヤング率が高く剛性が高い。
【００６７】
そこで、本実施形態では、第１の段階で、相対的に剛性の高い銅箔５１に作用する張力が第１の有機フィルム２１１に作用する張力よりも大きくなるように設定することにより、銅箔５１の皺の発生が抑制されて巻き取ることができる。
【００６８】
一方、上述のように、第２の段階では、第１の構造体１５１と第２の有機フィルム２１２それぞれに作用する張力が同じとなるように設定することにより、皺の発生が抑制されて巻き取ることができる。
【００６９】
第１の段階では、銅箔５１を巻き取っていたため銅箔５１に張力が高く作用するように設定していた。これに対し、第２の段階では、ヤング率が相互に大きく異なる銅箔５１と、第１のリチウム薄膜４１１、第１の有機フィルム２１１とからなる第１の構造体１５１を巻き取ることとなる。そのため、第１の段階と同様に、第１の構造体１５１に作用する張力を第２の有機フィルム２１２より大きくすると、ヤング率が相互に大きく異なる銅箔５１と、第１のリチウム薄膜４１１が成膜された第１の有機フィルム２１１との界面で、せん断応力が作用し、構造破壊が発生しやすく、巻取り時に第１の構造体１５１に皺が発生しやすくなる。
そこで、第２の段階では、第１の構造体１５１に作用させる張力を、第２のリチウム薄膜４１２が成膜された第２の有機フィルム２１２に作用させる張力とほぼ同じとすることにより、皺の発生を抑制することができる。
【００７０】
第１及び第２の張力は、各段階での好ましい数値が予め設定されており、その範囲となるようにコントローラ１１によって制御される。
コントローラ１１は、第１の張力検出部１３１、第２の張力検出部１３２から定期的に検出結果を取得し、検出結果を基づき、予め設定された張力の数値範囲内となるようにガイドローラ６Ｂ及び７Ｆの位置の制御をする。例えば、巻取りによる第１及び第２の巻体９１、９２の径の大きさの変化により張力が変化するので、コントローラ１１によりガイドローラ６Ｂ及び７Ｆの位置は第１及び第２の張力が所定の範囲となるよう制御される。
【００７１】
（リチウム薄膜の製造方法）
次に、図１〜図４を用いて、上述のリチウム薄膜製造装置１を用いた、銅箔の両面にリチウム薄膜が配された第２の構造体が巻き取られてなる第２の巻体の製造方法について説明する。
【００７２】
（第１の段階）
まず、図１に示すように、巻出しローラ２に、巻回された第１の有機フィルム２１１を取り付けし、銅箔巻出しローラ５に、巻回された銅箔５１を取り付ける。フィルム巻出しローラ２と銅箔巻出しローラ５の回転方向を反時計回りに、巻取りローラ３の回転方向を時計回りに設定する。また、巻取り時に、第１の構造体１５１の銅箔５１が内側に巻き込まれるように、銅箔５１及び第１の有機フィルム２１１の巻始め部分を巻取りローラ３に配置する。
【００７３】
有機フィルム２１は、厚さ５０μｍ、幅２５０ｍｍの長尺フィルムである。
銅箔５１は、厚さ１０μｍ、幅３００ｍｍである。
【００７４】
次に、真空チャンバ１３を真空引きする。フィルム巻出しローラ２とガイドローラ７Ｅとの間の第１の有機フィルム２１１に作用する張力が８０Ｎとなるように通紙し、第１の有機フィルム２１１を搬送する。更に、銅箔５１を巻出しローラ２とガイドローラ６Ｂとの間の銅箔５１に作用する張力が２００Ｎとなるように通紙し、銅箔５１を搬送する。
【００７５】
フィルム巻出しローラ２により送り出された第１の有機フィルム２１１の処理面に、成膜室１０内で厚さ２０μｍの第１のリチウム薄膜４１１が成膜されて、第１の積層体４２１が形成される。
次に、第１の積層体４２１に、銅箔巻出しローラ５から送り出される銅箔５１が重なり合って第１の構造体１５１が形成される。
第１の構造体１５１は、ロール状に巻取りローラ３に巻き取られて、第１の巻体９１が形成される。図３に示すように、巻き取られ時、第１の構造体１５１は、銅箔５１が第１の有機フィルム２１１よりも内側に位置するように巻き取られる。
第１の巻体９１の形成後、真空引きを解除し、第１の巻体９１を取り出す。
【００７６】
（第２の段階）
図２に示すように、巻出しローラ２には第１の段階で取り付けられた有機フィルム２１をそのまま用いることができる。銅箔巻出しローラ５には、第１の段階で形成された第１の巻体９１が取り付けられる。フィルム巻出しローラ２、銅箔巻出しローラ５、巻取りローラ３の回転方向を反時計回りに設定する。また、巻取り時に、銅箔５１が第１の有機フィルム２１１よりも内側に位置するように、第１の構造体１５１及び第２の有機フィルム２１２の巻始め部分を巻取りローラ３に配置する。
【００７７】
次に、真空チャンバ１３を真空引きする。フィルム巻出しローラ２とガイドローラ７Ｅとの間の第２の有機フィルム２１２に作用する張力が８０Ｎとなるように通紙し、第２の有機フィルム２１２を搬送する。更に、第１の構造体１５１を巻出しローラ２とガイドローラ６Ｂとの間の第１の構造体１５１に作用する張力が８０Ｎとなるように通紙し、第１の構造体１５１を搬送する。
【００７８】
フィルム巻出しローラ２により送り出された第２の有機フィルム２１２の処理面には、成膜室１０内で厚さ２０μｍの第２のリチウム薄膜４１２が成膜されて、第２の積層体４２２が形成される。
次に、第２の積層体４２２に、銅箔巻出しローラ５から送り出される第１の構造体１５１が重なり合って第２の構造体１５２が形成される。
第２の構造体１５２は、ロール状に巻取りローラ３に巻き取られて、第２の巻体９２が形成される。巻き取られ時、第２の構造体１５２は、銅箔５１が第１の有機フィルム２１１よりも内側に位置するように巻き取られる。
第２の巻体９２の形成後、真空引きを解除し、第２の巻体９２を取り出す。
【００７９】
以上により、銅箔５１の両面それぞれに第１のリチウム薄膜４１１、第２のリチウム薄膜４１２が配置された積層体を挟み込むように、各リチウム薄膜４１１，４１２に接して一対の有機フィルム２１１、２１２が配された第２の構造体１５２が得られる。
【００８０】
上記の製造方法では、第１の段階、第２の段階の両段階で、巻取り時に、銅箔５１が第１の有機フィルム２１１よりも内側に位置するように巻き取られる。これにより、第２の段階において、皺の発生なく巻取りを行うことができる。
【００８１】
すなわち、第１の段階で巻き取られた第１の巻体９１は、内側に銅箔５１、外側に第１の有機フィルム２１１が位置して巻き取られているので、第１の巻体９１における銅箔５１と第１の有機フィルム２１１の径が異なり、巻取方向における長さは第１の有機フィルム２１１の方が銅箔５１よりも長くなる。
そのため、例えば、第２の段階の巻き取り時、銅箔５１よりも内側に第１の有機フィルム２１１が位置するように第２の構造体１５２が巻き取られた場合、第１の有機フィルム２１１の方が銅箔５１よりも長くなるのに起因して第１の有機フィルム２１１に皺がよりやすくなる。
これに対し、本実施形態においては、第２の段階で、第１の段階と同様に、銅箔５１よりも外側に第１の有機フィルム２１１が位置する状態を維持して巻取りが行われるので、皺の発生なく、巻取りを行うことができる。
【００８２】
本実施形態においては、銅箔巻出しローラ５に取り付けるものを変更することにより、第１の段階と第２の段階の工程を同じ薄膜製造装置１を用いて行うことができる。尚、第１の段階と第２の段階の工程をそれぞれ別の薄膜製造装置１を用いて行ってもよい。別の薄膜製造装置１を用いる場合、製造装置の個体差による微調整が必要となるため、同じ薄膜製造装置１を用いた方が銅箔５１の両面に同等の膜質のリチウム薄膜を成膜する際に効率が良い。
【００８３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。
【００８４】
例えば、上述の実施形態においては、ガイドローラ６Ｂ、７Ｆを移動させることにより第１及び第２の張力の調整を行っていたが、これに限定されない。例えば、フィルム巻出しローラ２、巻取りローラ３又はメインローラ４の回転速度を制御することにより、有機フィルム２１の張力（第２の張力）を調整してもよい。また、銅箔巻出しローラ５と巻取りローラ３の回転速度を制御することにより、銅箔５１又は第１の構造体１５１の張力（第１の張力）を調整してもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１…リチウム薄膜製造装置
２…フィルム巻出しローラ
３…巻取りローラ
４…メインローラ
５…銅箔巻出しローラ
６Ｂ…ガイドローラ（第１のテンションローラ）
７Ｆ…ガイドローラ（第２のテンションローラ）
１１…コントローラ（制御部）
１２…成膜ユニット
２１…有機フィルム
４１…リチウム薄膜
９１…第１の巻体
９２…第２の巻体
１３１…第１の張力検出部（第１の検出部）
１３２…第２の張力検出部（第２の検出部）
１５１…第１の構造体
１５２…第２の構造体
２１１…第１の有機フィルム
２１２…第２の有機フィルム
４１１…第１のリチウム薄膜
４１２…第２のリチウム薄膜
【図１】
2019163513.tif 000003
【図２】
2019163513.tif 000004
【図３】
2019163513.tif 000005
【図４】
2019163513.tif 000006