(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板長尺体の基材を上流部から入口ロール、ネルソンロール部、及び出口ロールを経て下流部へと搬送方向に搬送しながら所定の処理を行う基材搬送処理装置であって、
前記入口ロールは、前記ネルソンロール部よりも下流部側に配置され、
前記出口ロールは、前記ネルソンロール部よりも上流部側に配置され、
前記ネルソンロール部は、主ロールと当該主ロールの回転軸とねじれの位置になるように傾斜させた回転軸を有する副ロールとを有して、前記主ロールと前記副ロールとの間で基材が複数回巻き付けられ、
前記入口ロール及び前記出口ロールの回転軸は前記主ロールの回転軸と平行であり、前記入口ロールは前記主ロールに基材を渡し、前記出口ロールは前記主ロールから基材を受け取ることを特徴とする基材搬送処理装置。
【請求項２】
前記副ロールを複数備え、前記副ロールのそれぞれの重心を結ぶ直線が前記主ロールの回転軸に平行になるように配列されたことを特徴とする請求項１に記載の基材搬送処理装置。
【請求項３】
前記ネルソンロール部は、また、薄膜を形成する材料を前記主ロールに対して供給する材料供給源を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の基材搬送処理装置。
【請求項４】
前記入口ロール及び／又は前記出口ロールは、外周面の中央部を両端部よりも高くした形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基材搬送処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロールツーロールで搬送される長尺基材の搬送中に各種処理を施す基材搬送処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールとして、複数枚の短冊状の太陽電池セルを短手方向に並べて接合したスラット構造型のものが知られている（例えば、特許第５１５６４８号公報参照）。この太陽電池モジュールにおける太陽電池セルは、金属材料からなる基材上に、下部導電膜（Ａｇ、ＺｎＯ等）、光電変換膜（アモルファスシリコン等）及び上部導電膜（ＩＴＯ等）等の薄膜を形成する処理（成膜処理）を行ってこれらが積層されて形成されている。この下部導電膜、光電変換膜、上部導電膜は、ロールツーロールで長尺基材を搬送し、その搬送路における各チャンバー内でスパッタやＣＶＤ法等により形成されている。
【０００３】
しかし、スラット構造型に用いられる長尺基材は、比較的厚みが薄く幅が狭い短冊状であるため生産効率が悪いという問題がある。また、ロールツーロールで長尺フィルムを連続搬送しながら複数の処理工程で各種の処理を行う場合、長尺フィルムの張力を所定の範囲に維持するのが困難であるという問題もある。
【０００４】
特許文献１には、ロールツーロール式の基材搬送処理装置において、チャンバー内に回転軸が相互に傾斜した第１ローラと第２ローラからなるネルソンロール間に薄板長尺状の基材を複数回巻回した状態で成膜材料を供給して薄膜を形成するようにして生産効率を向上させ、また、一定の張力を与えるダンサーロールを用いて張力を調整するとともに、ロール上の長尺フィルムの滑りを防止してロールによる搬送力を確実に基材に伝達するようにした構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許文献１：特開２０１３−２０７１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載のものにおけるネルソンロールは、フリーロールの回転軸をダンサーロールの回転軸と平行にする必要があることから、成膜ロールを傾斜して設置しなければならず、図５のような構成となる。この場合、材料供給源を成膜ロールに合わせ傾斜させて配置するための設計が困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決して、ネルソンロールを用いた基材搬送処理装置において、ネルソンロールの構造を簡易にするとともに、張力を一定に維持してロールによる搬送力を確実に基材に伝達することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は、薄板長尺体の基材を上流部から入口ロール、ネルソンロール部、及び出口ロールを経て下流部へと搬送方向に搬送しながら所定の処理を行う基材搬送処理装置であって、
前記入口ロールは、前記ネルソンロール部よりも下流部側に配置され、
前記出口ロールは、前記ネルソンロール部よりも上流部側に配置され、
前記ネルソンロール部は、主ロールと当該主ロールの回転軸とねじれの位置になるように傾斜させた回転軸を有する副ロールとを有して、前記主ロールと前記副ロールとの間で基材が複数回巻き付けられ、
前記入口ロール及び前記出口ロールの回転軸は前記主ロールの回転軸と平行であり、前記入口ロールは前記主ロールに基材を渡し、前記出口ロールは前記主ロールから基材を受け取ることを特徴とする基材搬送処理装置、を提供するものである。
【０００９】
この構成により、ネルソンロールを用いた基材搬送処理装置において、ネルソンロールの構造を簡易にするとともに、張力を一定に維持してロールによる搬送力を確実に基材に伝達することができる。
【００１０】
前記副ロールを複数備え、前記副ロールのそれぞれの重心を結ぶ直線が前記主ロールの回転軸に平行になるように配列してもよい。
【００１１】
この構成により、ネルソンロールにおける基材に生じる張力の乱れをより抑えることができる。
【００１２】
前記ネルソンロール部は、また、薄膜を形成する材料を前記主ロールに対して供給する材料供給源を設けるようにしてもよい。
【００１３】
この構成により、ＣＶＤやスパッタ等により、連続搬送される複数の基材に対して成膜を行うことができる。
【００１４】
前記入口ロール及び／又は前記出口ロールは、外周面の中央部を両端部よりも高くした形状としてもよい。
【００１５】
この構成により、基材を主ロールにより安定的に巻き付けることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の基材搬送処理装置によれば、ネルソンロールを用いた基材搬送処理装置において、ネルソンロールの構造を簡易にするとともに、張力を一定に維持してロールによる搬送力を確実に基材に伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の基材搬送処理装置を用いた太陽電池セルの成膜製造ラインの例を説明する図である。
【図２】本発明の実施例１における基材搬送処理装置を説明する正面図である。
【図３】本発明の実施例１における基材搬送処理装置を説明する上面図である。
【図４】本発明の実施例２における基材搬送処理装置を説明する上面図である。
【図５】従来のネルソンロールを用いた基材搬送処理装置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１８】
次に、本発明の実施例１における基材搬送処理装置について、図１〜図３を参照しながら説明する。ここで、図１は、本発明の基材搬送処理装置を用いた太陽電池モジュールの成膜製造ラインの例を説明する図である。図２は、本発明の実施例１における基材搬送処理装置を説明する正面図である。図３は、本発明の実施例１における基材搬送処理装置を説明する上面図である。
【００１９】
図１に示すように、太陽電池モジュールの成膜製造ラインは、図示しない巻出しロールから図示しない巻取ロールまで基材２を搬送するロールツーロールで―Ｘ方向端部の上流から＋Ｘ方向へと搬送方向に搬送しながら、順次、チャンバー１ａ、チャンバー１ｂ、チャンバー１ｃ、チャンバー１ｄを経て＋Ｘ方向端部の下流へと搬送される。各チャンバー１ａ〜１ｄは、その内部を真空環境に保たれるとともに、ＣＶＤ、スパッタ、又は蒸着装置が設けられており、搬送される基材２上にネルソンロールを用いて下部導電膜（Ａｇ、ＺｎＯ等）、光電変換膜（アモルファスシリコン等）及び上部導電膜（ＩＴＯ等）等が成膜処理される。この後、切断工程、接合工程を経て、スラット構造型の太陽電池モジュールが製造される。
【００２０】
基材２は、薄板の長尺体であり、厚み０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍ、幅５ｍｍ〜５０ｍｍの平板形状を有している。また、材質は特に限定されないが、好適には、ステンレス、銅等が用いられる。
【００２１】
基材２は、チャンバー１ａの上流にはダンサーロール３ａが配置され、基材２を掛け回すことにより張力を一定に維持して、基材２が撓まないように保持するように構成されている。同様にチャンバー１ａとチャンバー１ｂとの間にはダンサーロール３ｂが配置され、チャンバー１ｂとチャンバー１ｃとの間にはダンサーロール３ｃが配置され、チャンバー１ｃとチャンバー１ｄとの間にはダンサーロール３ｄが配置されていて、それぞれダンサーロール３ｂ、３ｃ、３ｄに基材２を掛け回すことにより張力を一定に維持して、基材２が撓まないように保持するように構成されている。また、チャンバー１ｄの下流にはダンサーロール３ｅが配置され、基材２を掛け回すことにより張力を一定に維持して、基材２が撓まないように保持するように構成されている。
【００２２】
次に、各チャンバー１ａ〜１ｄ内に設けられた本発明の実施例１における基材成膜処理装置について説明する。図２、図３に示すように、実施例１における基材搬送処理装置は、入口ロール１１、主ロール１２、副ロール１３、出口ロール１４、及び材料供給源１５を備えている。ここで、主ロール１２と副ロール１３とでネルソンロール部を構成しており、副ロール１３の下方（−Ｚ方向）に、主ロール１２が配置されている。基材２は、−Ｘ方向の上流部にあるダンサーロールに掛け回されてチャンバー内の基材搬送処理装置に入り込み、＋Ｘ方向の下流部からチャンバー外のダンサーロールに掛け回されて搬送される。
【００２３】
ここで、本発明における「上流部」とは、上流側のダンサーロールやチャンバーを指し、「下流部」とは、下流側のダンサーロールやチャンバーを指す。具体的には、チャンバー１ａの基板搬送処理装置における上流部とはダンサーロール３ａを指し、下流部とはダンサーロール３ｂやチャンバー１ｂの基板搬送処理装置を指す。同様に、チャンバー１ｂの基板搬送処理装置における上流部とはダンサーロール３ｂやチャンバー１ａの基板搬送処理装置を指し、下流部とはダンサーロール３ｃやチャンバー１ｃの基板搬送処理装置を指す。また、チャンバー１ｃの基板搬送処理装置における上流部とはダンサーロール３ｃやチャンバー１ｂの基板搬送処理装置を指し、下流部とはダンサーロール３ｄやチャンバー１ｄの基板搬送処理装置を指す。さらに、チャンバー１ｄの基板搬送処理装置における上流部とはダンサーロール３ｄやチャンバー１ｃの基板搬送処理装置を指し、下流部とはダンサーロール３ｅを指す。
【００２４】
主ロール１２は、円筒形状を有して、その中心軸がＹ軸に平行に配置され、断面の径は副ロール１３の断面の径より大きく、３００ｍｍφ程度を有し、その長さは任意であるが、後述するように複数の基材２が並走できる長さが好ましい。主ロール１２の回転軸にはサーボモータが連結されており、このサーボモータを駆動制御することにより主ロール１２を軸回りに回転及び停止できるようになっている。また、主ロール１２の内部には、成膜のために必要な加熱部や冷却部を備えている。
【００２５】
副ロール１３は、円筒形状を有して、主ロール１２の中心軸に対してねじれの位置になるようにＹ軸に対して角度θだけ傾斜させた中心軸を有し、その断面の径は主ロール１２の断面の径よりも小さく、主ロール１２の長さに対応した長さを有し、外周面は主ロール１２に対向し配置されている。副ロール１３の回転軸は駆動装置に連結されず自由回転可能に設けられている。なお、実施例１においては、主ロール１２の中心軸は主ロール１２の回転軸と一致し、副ロール１３の中心軸は副ロール１３の回転軸と一致している。
【００２６】
入口ロール１１、出口ロール１４はともに、駆動装置に連結されない円筒形状のロールで、その中心軸を回転軸として自由回転可能に設けられている。入口ロール１１は、ネルソンロール部よりも下流部側にＹ軸に平行に配置され、出口ロール１４は、ネルソンロール部よりも上流部側にＹ軸に平行に配置されている。そして、また、入口ロール１１及び出口ロール１４は、外周面の中央部を両端部よりも高くしたクラウンロールと呼ばれる形状を有している。
【００２７】
入口ロール１１、主ロール１２、及び出口ロール１４の回転軸は、ダンサーロール３ａ〜３ｅの回転軸と平行で、かつ基材２に対して直交するようにＹ軸に平行に配置され、基材２が滑らかに巻き付けられて搬送されるように構成されている。
【００２８】
なお、実施例１における主ロール１２は、３００ｍｍφ程度の円筒状の形状を有しているが、必ずしもこれに限定されず、基材２に対する成膜処理の都合上、適宜選択することができる。例えば、３００ｍｍφ以下の大きさでもよいし、それ以上の大きさでもよい。
【００２９】
図示しない巻出しロール、図示しない巻き取りロール、及び主ロール１２が駆動されることにより、基材２が上流部から入口ロール１１に巻き付けられた後、入口ロール１１から主ロール１２に渡され、主ロール１２から副ロール１３に渡されて、主ロール１２と副ロール１３とに複数回巻き付けられた後、主ロール１２から出口ロール１４に渡され、出口ロール１４は主ロール１２から基材２を受け取って自身に巻き付けた後、下流部に搬送する。その際、ダンサーロール３ａ〜３ｅに掛け回すことにより基材２に対する張力を一定に保ち、安定した搬送を行うことができる。また、各ロール上の長尺フィルムの滑りを防止してロールによる搬送力を確実に基材に伝達することができる。
【００３０】
ネルソンロール部は、主ロール１２、副ロール１３、及び材料供給源１５を備えており、主ロール１２から副ロール１３、副ロール１３から主ロール１２、主ロール１２から副ロール１３、副ロール１３から主ロール１２というように、主ロール１２と副ロール１３との間に基材２が複数回巻き付けられて、主ロール１２の下方の面上では、基材２が少しずつずれて重なることなく並走するように巻き付けられる。主ロール１２の下方には、主ロール１２とほぼ同じ長さを有した材料供給源１５が、主ロール１２と平行に配置されている。この材料供給源１５からは、薄膜を形成するための材料であるガスが噴出され、例えば、プラズマ雰囲気で分解されて主ロール１２の下方で並走する基材２に堆積し所定の薄膜が形成される。このとき、主ロール１２に複数の基材２が並走するので効率よく薄膜が形成される。そして、成膜する薄膜の厚さは、主ロール１２に並走する基材２の数によって変えることができる。
【００３１】
ここで、入口ロール１１は、主ロール１２と副ロール１３とで構成されるネルソンロール部よりも下流部側に配置され、出口ロール１４は、ネルソンロール部よりも上流部側に配置されていることにより、基材２が入口ロール１１、主ロール１２、副ロール１３、及び出口ロール１４に巻き付けられる抱き角を充分な大きさに維持することができ、滑ることが抑制されロールによる搬送力を確実に基材２に伝達することができる。また、各ロールが基材２の膜形成面に触れることなく基材２を搬送することができる。
【００３２】
なお、実施例１においては、入口ロール１１及び出口ロール１４は、外周面の中央部を両端部よりも高くしたクラウンロールと呼ばれる形状としたが、必ずしもこれに限定されず、入口ロール１１、出口ロール１４のいずれか一方が、外周面の中央部を両端部よりも高くしたクラウンロールと呼ばれる形状としてもよいし、入口ロール１１及び出口ロール１４ともに、外周面の中央部も両端部も高くない、円筒状の形状を有する通常のロールとしてもよい。
【００３３】
また、ネルソンロール部を構成する主ロール１２を傾斜させることなくＹ軸に平行に設けていることから、ネルソンロールの構造を簡易にできる。そして、材料供給源１５も主ロール１２と平行なＹ軸に平行に設けることができるため、ネルソンロールと材料供給源の配置を容易にできる。
【００３４】
入口ロール１１、出口ロール１４、主ロール１２の回転軸をダンサーロール３ａ〜３ｅと平行に設けていることから、基材２がダンサーロール３ａ〜３ｅから逸脱することを防いでいる。その場合、ダンサーロール３ａ〜３ｅは位置が上下に変動するためロールの平行度等が狂いやすく基材搬送位置が安定しないことがあるが、上述のように入口ロール１１及び／又は出口ロール１４を外周面の中央部を両端部よりも高くしたクラウンロール形状とすることにより、主ロール１３との間で基材２の位置を安定させることができる。
【００３５】
また、実施例１においては、−Ｘ方向を上流部とし、＋Ｘ方向に基材２を搬送して、＋Ｘ方向を下流部としたが、成膜処理の都合により、基材２を逆走させる場合があり、この場合は、＋Ｘ方向が上流部側となり、−Ｘ方向に基材２を搬送して、−Ｘ方向が下流部側となる。また、その場合は、入口ロール１１が出口ロールとなり、出口ロール１４が入口ロールとなるように構成されるとともに、主ロール１２は、逆回転に対応した駆動制御ができるように構成されている。
【００３６】
このように、本発明の実施例１においては、薄板長尺体の基材を上流部から入口ロール、ネルソンロール部、及び出口ロールを経て下流部へと搬送方向に搬送しながら所定の処理を行う基材搬送処理装置であって、前記入口ロールは、前記ネルソンロール部よりも下流部側に配置され、前記出口ロールは、前記ネルソンロール部よりも上流部側に配置され、前記ネルソンロール部は、主ロールと当該主ロールの回転軸とねじれの位置になるように傾斜させた回転軸を有する副ロールとを有して、前記主ロールと前記副ロールとの間で基材が複数回巻き付けられ、前記入口ロール及び前記出口ロールの回転軸は前記主ロールの回転軸と平行であり、前記入口ロールは前記主ロールに基材を渡し、前記出口ロールは前記主ロールから基材を受け取ることを特徴とする基材搬送処理装置により、ネルソンロールの構造を簡易にするとともに、張力を一定に維持しロールによる搬送力を確実に基材に伝達することができる。
【実施例２】
【００３７】
本発明の実施例２における基材搬送処理装置は、実施例１に対して副ロールが複数のロールに分割されている点で異なっているのみである。図４を参照して、詳細に説明する。図４は、本発明の実施例２における基材搬送処理装置を説明する上面図である。
【００３８】
図４に示すように、実施例２における副ロールは、副ロール１３０、副ロール１３１、副ロール１３２、副ロール１３３、副ロール１３４、副ロール１３５、副ロール１３６、副ロール１３７、副ロール１３８、副ロール１３９と１０個に分割されており、副ロール１３０〜１３９はそれぞれ自由に独立して回転可能であり、主ロール１２の回転軸（中心軸）に対してねじれの位置になるようにＹ軸に対して角度θだけ傾斜させた回転軸を有し、外周面を主ロール１２に対向し配置されている。副ロール１３０〜１３９のそれぞれの回転軸は、それぞれの中心軸と一致している。また、副ロール１３０〜１３９は、それぞれの重心を結ぶ直線が、Ｙ軸に平行であり、かつ、主ロール１２の回転軸に平行になるように配列されている。
【００３９】
この構成により、入口ロール１１から搬送された基材２は、主ロール１２から副ロール１３０、副ロール１３０から主ロール１２、主ロール１２から副ロール１３１、副ロール１３１から主ロール１２、主ロール１２から副ロール１３２というように、主ロール１２と副ロール１３０〜１３９の間で複数回に亘って巻き付けられ、副ロール１３９から主ロール１２に巻き付けられた後、主ロール１２から出口ロール１４に巻き付けられて外部に搬送される。これにより、主ロール１２の下方の面上では、基材２が重なることなく少しずつずれて並走するように巻き付けられて張力を安定に保つことができる。
【００４０】
主ロール１２の下方には、実施例１と同様に主ロール１２とほぼ同じ長さを有した材料供給源１５が、主ロール１２と平行に配置されている。この材料供給源１５からは、薄膜を形成するための材料であるガスが噴出され、例えば、プラズマ雰囲気で分解されて主ロール１２の下方で並走する基材２に堆積し所定の薄膜が効率よく形成される。このとき、主ロール１２に並走している複数の基材２が成膜時の熱により個別に膨張し、その結果、並走中の複数の基材２のそれぞれにおいて張力が不均一になる可能性があるが、実施例２においては、それぞれが独立して回転する副ロール１３０〜１３９により、張力が不均一になることを防ぎ、基材２の破損を防止できる。
【００４１】
ここで、実施例２においても、入口ロール１１は、主ロール１２と副ロール１３０〜１３９とで構成されるネルソンロール部よりも下流部側に配置され、出口ロール１４は、ネルソンロール部よりも上流部側に配置されていることにより、基材２が入口ロール１１、主ロール１２、副ロール１３０〜１３９、及び出口ロール１４に巻き付けられる抱き角を充分に大きくすることができ、滑ることが抑制されロールによる搬送力を確実に基材２に伝達することができる。また、各ロールが基材２の膜形成面に触れることなく基材２を搬送することができる。
【００４２】
また、ネルソンロール部を構成する主ロール１２を傾斜させることなく、Ｙ方向に沿って設け、基材２の搬送方向に直交するように設けていることから、ネルソンロールの構造を簡易にできる。そして、材料供給源１５も主ロール１２と平行なＹ方向に沿って設けることができるため、ネルソンロールと材料供給源の配置が容易である。
【００４３】
なお、実施例２においては、副ロールを副ロール１３０〜１３９の１０個に分割したが、必ずしもこれに限定されず、成膜する膜厚や基材２の幅等の都合から適切な分割個数を選択することができる。例えば、数個分割でもよいし、１１個以上に分割してもよい。
【００４４】
このように、本発明の実施例２においても、ネルソンロールを用いた基材搬送処理装置において、ネルソンロールの構造を簡易にするとともに、張力を一定に維持しロールによる搬送力を確実に基材に伝達することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明における基材搬送処理装置は、基材を搬送しながら各種の処理を行う製造分野に幅広く適用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１ａ〜１ｄ：チャンバー    ２：基材    ３ａ〜３ｅ：ダンサーロール    １１：入口ロール    １２：主ロール    １３：副ロール    １４：出口ロール１５：材料供給源１３０〜１３９：副ロール
【図１】
0006624981.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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