(57)【要約】【課題】パターニング工程においてレーザ加工によって発生するバリとクリーニングロールのブラシ先端部との接触を洩れなく行い、バリを確実に除去し得て、バリ除去率を向上したレーザ加工残渣の除去方法およびレーザ加工残渣の除去装置を提供する。【解決手段】ロール状に巻回された長尺の可撓性基板２を引き出しながら連続的に搬送し、前記可撓性基板２の少なくとも主面に形成された薄膜をレーザ加工によりパターニングするとともに、前記パターニングの際に基板に付着したレーザ加工残渣を、除去する方法において、前記可撓性基板２の主面側にブラシを用いたクリーニングロール７を回転駆動し、このクリーニングロール７とともに前記可撓性基板２を挟持しながら回転する押さえロール６を設け、前記クリーニングロール７のブラシを前記可撓性基板２の搬送方向に対して斜めに操作させたことにある。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロール状に巻回された長尺の可撓性基板を引き出しながら連続的に搬送し、前記可撓性基板の少なくとも主面に形成された薄膜をレーザ加工によりパターニングするとともに、前記パターニングの際に可撓性基板に付着したレーザ加工残渣を、除去する方法において、前記可撓性基板の主面側にブラシを用いたクリーニングロールを回転駆動し、このクリーニングロールとともに前記可撓性基板を挟持しながら回転する押さえロールを設け、前記クリーニングロールのブラシを前記可撓性基板の搬送方向に対して斜めに操作させたことを特徴とするレーザ加工残渣の除去方法。
【請求項２】
前記クリーニングロールのブラシの先端部が可撓性基板の搬送方向に対して３０°〜９０°の角度で前記レーザ加工残渣を掃くように設定したことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工残渣の除去方法。
【請求項３】
連続的に搬送される長尺の可撓性基板の少なくとも主面に薄膜を形成し、前記可撓性基板の薄膜にレーザ加工によりパターニングを施すとともに、前記パターニングの際に可撓性基板に付着したレーザ加工残渣を、除去する装置において、前記長尺の可撓性基板の主面側に配置された、ブラシを用いたクリーニングロールと、このクリーニングロールに対向して前記可撓性基板の主面側と反対側の面に配置された押さえロールとを備え、前記クリーニングロールを前記可撓性基板の搬送方向と交叉する方向に揺動させて前記クリーニングロールのブラシを前記可撓性基板の搬送方向に対して斜めに操作させたことを特徴とするレーザ加工残渣の除去装置。
【請求項４】
続的に搬送される可撓性基板の少なくとも主面に薄膜を形成し、前記可撓性基板の薄膜にレーザ加工によりパターニングを施すとともに、前記パターニングの際に前記可撓性基板に付着したレーザ加工残渣を、除去する装置において、前記可撓性基板の主面側に配置された、ブラシを用いたクリーニングロールと、このクリーニングロールに対向して前記可撓性基板の主面側と反対側の面に配置された押さえロールとを備え、前記クリーニングロールを前記可撓性基板の搬送方向と一定角度で交叉する方向に配設し、前記クリーニングロールのブラシを前記可撓性基板の搬送方向に対して斜めに操作させたことを特徴とするレーザ加工残渣の除去装置。
【請求項５】
前記クリーニングロール及び押さえロールを、前記可撓性基板の搬送方向に一定距離をおいて２組設置し、これらクリーニングロール及び押さえロールの各組を、搬送方向に対して所定角度で傾斜するように構成したことを特徴とする請求項３または４に記載のレーザ加工残渣の除去装置。
【請求項６】
前記クリーニングロール及び押さえロールの各組を、前記クリーニングロール及び押さえロールの各組の一端相互の距離に対して前記クリーニングロール及び押さえロールの各組の他端相互の距離を大きくなるようにして配置したことを特徴とする請求項３または４に記載のレーザ加工残渣の除去装置。
【請求項７】
前記可撓性基板を搬送方向の２箇所で一定角度で折り返すとともに、この折り返し部に前記クリーニングロール及び押さえロールの各組を、前記レーザ加工残渣の付着面側に前記クリーニングロールが来るように配置したことを特徴とする請求項３または４に記載のレーザ加工残渣の除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜太陽電池の可撓性基板上に積層されたアモルファス半導体膜などのパターニング工程において、レーザ加工等を行った際の加工残渣を除去する際に使用するレーザ加工残渣の除去方法およびレーザ加工残渣の除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜太陽電池は、電気絶縁性を有する可撓性基板の表面に下電極層としての第１電極層，光電変換層，透明電極層（第２電極層）を順次積層してなる光電変換部と、前記可撓性基板の裏面に形成した接続電極層としての第３電極層および第４電極層とを備え、前記光電変換部および接続電極層を互いに位置をずらして単位部分にパターニングし、前記光電変換層形成領域内に形成した接続孔ならびに集電孔を介して、前記表面上の互いにパターニングされて隣り合う単位光電変換部分（ユニットセル）を電気的に直列に接続して構成されている。
【０００３】
かかる薄膜太陽電池の製造方法においては、前記パターニング工程においてレーザ加工で加工端部に数十〜数百μｍのバリが加工屑として付着する。
【０００４】
従来、このようなレーザ加工で加工端部に付着した加工屑を除去するために、ロールによって加工屑を擦って除去する先行技術（特許文献１および特許文献２）が知られている。
【０００５】
特許文献１（特開２００２−１２６６５９号公報）においては、レーザ加工により可撓性基板をパターニングした後、押さえロールに可撓性基板を挟持するウレタン製の２個のクリーニングロールを、可撓性基板の搬送方向に互いに２つの該クリーニングロールを正逆回転させ、且つ可撓性基板の搬送方向と直角方向に振動させて可撓性基板のバリを擦り洗浄する。
【０００６】
また、特許文献２（特開２００６−１６７５２９号公報）においては、基板をブラシ高さ調整機構を備えた複数のディスクブラシ下に載置して、該複数のディスクブラシの高さを独立して調整して、ディスクブラシが可撓性基板に接触する圧力を等しくしている。
【０００７】
図９、図１０は特許文献１に示される可撓性基板１００のバリ１０１の発生状況を示す拡大断面図、図１１は前記バリ１０１のクリーニングロールによる除去方法の概念図である。
【０００８】
前記、特許文献１に示された技術では、押さえロールとともに可撓性基板１００を挟持する２個のクリーニングロールを、可撓性基板１００の搬送方向に互いに正逆回転させ、且つ可撓性基板１００の搬送方向と直角方向に振動させて可撓性基板１００のバリ１０１を擦り洗浄している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１２６６５９号公報
【特許文献２】特開２００６−１６７５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、かかる特許文献１においては、可撓性基板１００の搬送方向と直角方向に振動させて可撓性基板１００を擦り洗浄しているため、クリーニングロールのブラシ先端部１０２が、可撓性基板１００の搬送方向と平行な軌跡Ｋとなり易い。
また、図１１に示すように、ブラシ先端部１０２の軌跡Ｋが可撓性基板１００のバリ１０１を通過してしまうことがある。
従って、かかる従来技術では、ブラシ先端部１０２が可撓性基板１００のバリ１０１に届かずに、除去できないケースやバリ１０１に接触しても作用力が小さいことから、バリ除去率が低いという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するもので、薄膜太陽電池の製造において、パターニング工程においてレーザ加工によって発生するバリとクリーニングロールのブラシ先端部との接触を洩れなく行い、バリを確実に除去し得て、バリ除去率を向上したレーザ加工残渣の除去方法およびレーザ加工残渣の除去装置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】
【００１２】
本発明は前述の従来技術の有する課題を解決するためになされたもので、請求項１の発明は、ロール状に巻回された長尺の可撓性基板を引き出しながら連続的に搬送し、前記可撓性基板の少なくとも主面に形成された薄膜をレーザ加工によりパターニングするとともに、前記パターニングの際に可撓性基板に付着したレーザ加工残渣を、除去する方法において、前記可撓性基板の主面側にブラシを用いたクリーニングロールを回転駆動し、このクリーニングロールとともに前記可撓性基板を挟持しながら回転する押さえロールを設け、前記クリーニングロールのブラシを前記可撓性基板の搬送方向に対して斜めに操作させたことにある。
また、本発明は、前記クリーニングロールのブラシの先端部が可撓性基板の搬送方向に対して３０°〜９０°の角度で前記レーザ加工残渣を掃くように設定したことにある。
さらに、本発明は、連続的に搬送される長尺の可撓性基板の少なくとも主面に薄膜を形成し、前記可撓性基板の薄膜にレーザ加工によりパターニングを施すとともに、前記パターニングの際に可撓性基板に付着したレーザ加工残渣を、除去する装置において、前記長尺の可撓性基板の主面側に配置された、ブラシを用いたクリーニングロールと、このクリーニングロールに対向して前記可撓性基板の主面側と反対側の面に配置された押さえロールとを備え、前記クリーニングロールを前記可撓性基板の搬送方向と交叉する方向に揺動させて前記クリーニングロールのブラシを前記可撓性基板の搬送方向に対して斜めに操作させたことにある。
またさらに、連続的に搬送される可撓性基板の少なくとも主面に薄膜を形成し、前記可撓性基板の薄膜にレーザ加工によりパターニングを施すとともに、前記パターニングの際に前記可撓性基板に付着したレーザ加工残渣を、除去する装置において、前記可撓性基板の主面側に配置された、ブラシを用いたクリーニングロールと、このクリーニングロールに対向して前記可撓性基板の主面側と反対側の面に配置された押さえロールとを備え、前記クリーニングロールを前記可撓性基板の搬送方向と一定角度で交叉する方向に配設し、前記クリーニングロールのブラシを前記可撓性基板の搬送方向に対して斜めに操作させたことにある。
また、本発明は、前記クリーニングロール及び押さえロールを、前記可撓性基板の搬送方向に一定距離をおいて２組設置し、これらクリーニングロール及び押さえロールの各組を、搬送方向に対して所定角度で傾斜するように構成したことにある。
さらに、本発明は、前記クリーニングロール及び押さえロールの各組を、前記クリーニングロール及び押さえロールの各組の一端相互の距離に対して前記クリーニングロール及び押さえロールの各組の他端相互の距離を大きくなるようにして配置したことにある。
さらに、本発明は、前記可撓性基板を搬送方向の２箇所で一定角度で折り返すとともに、この折り返し部に前記クリーニングロール及び押さえロールの各組を、前記レーザ加工残渣の付着面側に前記クリーニングロールが来るように配置したことにある。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１によれば、クリーニングロールのブラシを可撓性基板の搬送方向に対して斜めに操作させたので、レーザ加工残渣を斜めに擦ることで広範囲の加工屑（バリ）に接触して除去することができることから、効率良く、レーザ加工残渣を除去することができる。
請求項２によれば、クリーニングロールのブラシの先端部が可撓性基板の搬送方向に対して３０°〜９０°の角度で前記レーザ加工残渣を掃くように設定したので、レーザ加工残渣に漏れなく接触して擦ることで広範囲の加工屑（バリ）を除去することができる。
請求項３によれば、クリーニングロールを可撓性基板の搬送方向と交叉する方向に揺動させて前記クリーニングロールのブラシを前記可撓性基板の搬送方向に対して斜めに操作させたので、レーザ加工残渣を斜めに擦ることで広範囲の加工屑（バリ）に接触して除去することができることから、効率良く、レーザ加工残渣を除去することができる。
請求項４によれば、クリーニングロールを可撓性基板の搬送方向と一定角度で交叉する方向に配設し、前記クリーニングロールのブラシを前記可撓性基板の搬送方向に対して斜めに操作させたので、レーザ加工残渣を斜めに擦ることで広範囲の加工屑（バリ）に接触して除去することができることから、効率良く、レーザ加工残渣を除去することができる。
請求項５によれば、クリーニングロール及び押さえロールを、可撓性基板の搬送方向に一定距離をおいて２組設置し、これらクリーニングロール及び押さえロールの各組を、搬送方向に対して所定角度で傾斜するように構成したので、２組のクリーニングロール及び押さえロールがレーザ加工残渣に斜めに漏れなく接触して擦ることで広範囲の加工屑（バリ）を除去することができる。
請求項６によれば、クリーニングロール及び押さえロールの各組を、前記クリーニングロール及び押さえロールの各組の一端相互の距離に対して前記クリーニングロール及び押さえロールの各組の他端相互の距離を大きくなるようにして配置したので、２組のクリーニングロール及び押さえロールが異なる角度でレーザ加工残渣に漏れなく接触して擦ることで広範囲の加工屑（バリ）を除去することができる。
請求項７によれば、可撓性基板を搬送方向の２箇所で一定角度で折り返すとともに、この折り返し部にクリーニングロール及び押さえロールの各組を、レーザ加工残渣の付着面側に前記クリーニングロールが来るように配置したので、クリーニングロール及び押さえロールの各組を用途によって自在に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明が適用される薄膜製造装置の可撓性基板の搬送概念図である。
【図２】図１のZ矢視図である。
【図３】本発明の第１実施形態が適用されるクリーニングユニットの側面概念図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るクリーニングユニットの配置図である。
【図５】本発明の実施例にかかるクリーニングユニットのブラシ先端部の移動軌跡図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るクリーニングロールを平行に配置したクリーニングユニット近傍の下面から見た平面配置図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るクリーニングロールをハ形形状に配置したクリーニングユニット近傍の下面から見た平面配置図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係るクリーニングユニット近傍の下面から見た平面配置図である。
【図９】従来技術における可撓性基板のバリの発生状況を示す断面図である。
【図１０】従来技術におけるクリーニングロールによる除去状況を示す断面図である。
【図１１】従来技術におけるバリのクリーニングロールによる除去方法の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明が適用される薄膜製造装置の可撓性基板の搬送状況の概念図、図２は図１のZ方向の矢視図である。また図３は本発明の第１実施形態が適用されるクリーニングユニットの側面概念図である。  
【００１７】
本発明の第１実施形態は、図１ないし図３の構成と、同様な構成を備えている。
即ち、図１および図２は、いわゆるロール・ツー・ロール方式の薄膜製造装置であり、図において、送りローラ１に巻かれた長尺の可撓性基板２は、搬送パス上に配置した支持ロール２ａを経て、レーザパターニングユニット３及びクリーニングユニット４を通って、支持ロール５ａを経て巻取りロール５で巻かれる。薄膜太陽電池の製造方法においては、前記パターニング工程においてレーザ加工で加工端部に数十〜数百μｍのバリが加工屑として付着する。
【００１８】
図３は本発明の要旨である前記クリーニングユニット４の詳細側面図である。
図３において、かかるクリーニングユニット４は、前記可撓性基板２を挟持して回転する押さえロール６と、クリーニングロール７を２組、該可撓性基板２の搬送方向に一定間隔で２個併設している。
前記レーザパターニングユニット３でレーザ加工された可撓性基板２は、クリーニングユニット４内において、ブラシ１１を用いた円筒状のクリーニングロール７と、該クリーニングロール７と協働して回転する押さえロール６に挟まれて、レーザ加工残渣と呼ばれる加工屑（バリ）が除去される。
【００１９】
前記押さえロール６は、クリーニングロール７の対向面側に配され該クリーニングロール７より硬い材質で形成した回転自在な円筒状のローラである。また、前記クリーニングロール７は周面に多数の線材を植設したブラシ（図示せず）が設けられており、このブラシを前記可撓性基板２のレーザ加工残渣に擦り付けて加工屑（バリ）からなるレーザ加工残渣を除去するものである。
尚、前記２つのクリーニングロール７は、図３矢印のように、Ｎ１及びＮ２回転で互いに逆回転している。
【００２０】
次に、本発明に係る前記クリーニングユニット４の具体的な構成について説明する。
【第１実施形態】
【００２１】
図４は、本発明の第１実施形態に係るクリーニングユニットのクリーニングロール７を示す配置図である。全体構成は、図１ないし図３の構成で配置されている。
この実施形態では、可撓性基板２に対して、クリーニングロール７と押さえロール６からなるクリーニングユニット４は搬送方向に対してそれぞれ直交する方向に配置されている。２組のクリーニングユニット４は一定間隔で互いに平行に配置され、それぞれ逆方向にクリーニングロール７が回転されている。
【００２２】
そして、各クリーニングロール７は、図４に示すように、ガイド部材１４によって一定の振幅１５で軸方向に揺動されている。こうして、可撓性基板２を搬送させながらクリーニングロール７を揺動させると、クリーニングロール７が可撓性基板２の搬送方向に対して直交する方向に揺動する。このとき、クリーニングロール７のブラシ先端部１１は、図５に示すように、可撓性基板２の搬送方向に対して一定角度で矢印１３の方向に斜めに操作されることになる。こうして、可撓性基板２に付着している可撓性基板２のレーザ加工残渣、すなわち加工屑（バリ）１０は斜めに擦られて除去される。クリーニングロール７のブラシ先端部１１の操作角度は、傾斜角（θ）が４５°、あるいは傾斜角（θ）＝３０°〜９０°の範囲で傾斜するように構成する。
【００２３】
この実施形態の具体的な構成の一例は、クリーニングロール７のブラシ種類としては、材質にナイロンを用い、毛丈は１４〜２０ｍｍ、ブラシの毛の直径（φ）は、０．０７〜０．１０ｍｍを用いている。そして、クリーニングロール７のロール角度は、０度である。つまり、基板搬送方向に直交するように配置する。すなわち、レーザ加工ラインは搬送方向に平行であるため、ライン端部に付着した加工残渣（バリ）とブラシ先端がなす角度は、揺動しない場合は０度となっている。
揺動条件は、周波数が５０Ｈｚ、振幅が５０ｍｍである。
【００２４】
これによる、バリ除去率は、９０％以上であった。除去率は、光学顕微鏡でレーザ加工ライン上５ｍｍ幅のバリ面積を測定、洗浄前後で比較して算出した。
可撓性基板２の表面には、光学顕微鏡で表面を観察した結果、表面傷は生じなかった。
【第２実施形態】
【００２５】
図６は本発明の第２実施形態に係るクリーニングユニット近傍の下面から見た配置図である。
この第２実施形態においては、前記クリーニングユニット４において、クリーニングロール７及び押さえロール６を、可撓性基板２の搬送方向に一定距離Ｃをおいて２組設置し、前記２組のクリーニングロール７，７を、一定角度で同方向にする方向に配置している。好ましくは傾斜角（θ）が４５°、あるいは傾斜角（θ）＝３０°〜９０°の範囲で傾斜するように構成する。
この場合は、該クリーニングロール７を前記傾斜角（θ）＝４５°に設定し、この傾斜角で揺動しないようにする。図６の場合には、クリーニングロール７，７は正逆回転駆動させる。
尚、第２実施形態では揺動させなくとも効果はあるが、前記第１実施例のように、図示しないモータ及びカム等で、左右に周波数５０Ｈｚ、振幅５０ｍｍで揺動（図４の１５は揺動振幅）させることもできる。
尚、かかる第２実施形態において、前記第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００２６】
この実施形態の具体的な構成の一例は、クリーニングロール７のブラシ種類としては、材質にナイロンを用い、毛丈は１４〜２０ｍｍ、ブラシの毛の直径（φ）は、０．０７〜０．１０ｍｍを用いている。そして、クリーニングロール７のロール角度は、傾斜角（θ）＝４５°に設定する。つまり、基板搬送方向に対して４５度傾斜させる。ロール角度は、基板搬送方向とロールのなす角度を示す。すなわち、レーザ加工ラインは搬送方向に平行であるため、ライン端部に付着した加工残渣（バリ）とブラシ先端がなす角度は、４５度となっている。
ロール回転数は２０００ｒｐｍ、基板搬送速度は、１〜１０ｍ／分、押し付け量は、１〜３ｍｍ、とした。この結果、バリ除去率は９０％以上、表面傷は無しであった。
なお、第１の実施の形態と同様に揺動条件は、周波数が５０Ｈｚ、振幅が５０ｍｍで揺動させても良い。
図７の場合は、図６と同様にクリーニングロール７を傾斜させて配置したもので、この場合、クリーニングロール７，７は、互いにハの字形に配置したものである。この実施の形態では、２つのクリーニングロール７，７は同方向に正転駆動させる。クリーニングロール７の一方が傾斜角（θ）＝３０°〜９０°の範囲で傾斜するように構成された場合、クリーニングロール７の他方は、傾斜角（θ）＝−３０°〜−９０°の範囲で傾斜させる。その他の具体的な構成は図６の実施の形態と同様である。
この実施の形態の場合にも、クリーニングロール７のブラシ先端部１１は、図５に示すように、可撓性基板２の搬送方向に対して一定角度で矢印１３の方向に斜めに操作されることになる。こうして、可撓性基板２に付着している可撓性基板２のレーザ加工残渣、すなわち加工屑（バリ）１０は斜めに擦られて除去される。
【第３実施形態】
【００２７】
図８は本発明の第３実施形態に係るクリーニングユニット近傍の下面から見た平面配置図である
この第３実施形態においては、前記クリーニングユニット４ａ，４ｂにおいて、前記可撓性基板２を搬送方向Ｓにおいて、２箇所を折り返して、該２箇所の折り返し部２ａ，２ｂの前記可撓性基板２の搬送方向Ｓの平行部分２ｃ、２ｄにそれぞれ前記クリーニングロール７及び押さえロール６を配置している。
そして、前記クリーニングロール７，７を、所定角度θ１、θ２で傾斜するように、前記折り返し部２ａ，２ｂに２個配置するように構成している。
【００２８】
この場合は、該クリーニングロール７を４５度、あるいは前記傾斜角θ１＝θ２＝３０°〜９０°の範囲で設定し、この傾斜角で揺動しないようにする。
尚、かかる第３実施形態において、前記第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。この実施の形態においても、前記実施の形態１，２と同様の効果を奏することができるのは言うまでもない。この場合もクリーニングロール７のブラシ先端部１１は、図５に示すように、可撓性基板２の搬送方向に対して一定角度で矢印１３の方向に斜めに操作されることになる。こうして、可撓性基板２に付着している可撓性基板２のレーザ加工残渣、すなわち加工屑（バリ）１０は斜めに擦られて除去される。
【００２９】
また、前記所定角度即ち傾斜角θ（θ１＝θ２）＝３０°〜９０°の限定は、θ（θ１＝θ２）＝３０°未満の場合は、クリーニングロール７の作動が不十分であり、また、θ（θ１＝θ２）＝９０°を超える場合は、直交する場合で限界値である。
【００３０】
本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変更及び変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明にかかる、パターニング工程においてレーザ加工によって発生するバリとクリーニングロールのブラシ先端部との接触を洩れなく行い、バリを確実に除去し得て、バリ除去率を向上したレーザ加工用クリーナ装置を提供でき、薄膜太陽電池の製造に好適である。
【符号の説明】
【００３２】
１  送りローラ
２  可撓性基板
３  レーザパターニングユニット
４  クリーニングユニット
５  巻取りロール
６  押さえロール    
７  クリーニングロール
１０  加工屑（バリ）    
１１  ブラシ先端部
１３  ブラシ先端部の軌跡
Ｓ   搬送方向
θ  傾斜角
【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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