(57)【要約】【課題】  可動子同士を互いに衝突させることなく各可動子の原点出しを行えるマルチヘッドリニアモータステージを提供する。【解決手段】  固定子１に対して複数の可動子２が、共通の移動経路Ｋに沿って進退可能に設置されたリニアモータステージ本体１１と、このリニアモータステージ本体１１の複数の可動子２の進退を制御する制御装置５０とを備える。制御装置５０は、複数の可動子２を移動経路Ｋの一方端側に整列させる可動子整列制御部５３と、整列させたすべての可動子２に対し、最後に整列した可動子２から順に、移動経路Ｋの他方端側へ移動させながら、各可動子２で共通の基準位置を検出させる基準位置検出制御部５４と、検出された前記基準位置から座標の原点位置を設定する原点位置設定制御部５５とを有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子に対して複数の可動子が、共通の移動経路に沿って進退可能に設置されたリニアモータステージ本体と、このリニアモータステージ本体の前記複数の可動子の進退を制御する制御装置とを備えたマルチヘッドリニアモータステージにおいて、
前記制御装置は、
前記複数の可動子を、これら複数の可動子のうちのいずれか一方の最外側に位置する可動子が前記移動経路の一方端に位置するように整列させる可動子整列制御部と、
整列させたすべての可動子に対し、最後に整列した可動子から順に、前記移動経路の他方端側へ移動させながら、前記移動経路上における各可動子の座標の基準となる共通の基準位置を検出させる基準位置検出制御部と、
検出された前記基準位置から前記座標の原点位置を設定する原点位置設定制御部と、
を有することを特徴とするマルチヘッドリニアモータステージ。
【請求項２】
請求項１において、前記基準位置検出制御部は、先行の可動子が前記基準位置を検出すると、この先行の可動子を、後続の可動子が前記基準位置を検出することの妨げにならない待機位置まで移動させるマルチヘッドリニアモータステージ。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記可動子整列制御部は、前記複数の可動体のすべてを一斉に同速度で前記移動経路の一方端側へ移動させ、移動方向の先頭側の可動子から順に、前記リニアモータステージ本体の固定部分または先行の可動子との衝突を回避する位置で移動を停止させるマルチヘッドリニアモータステージ。
【請求項４】
請求項１において、前記原点位置設定制御部は、検出された前記基準位置から定められた距離だけ離れた前記移動経路上の位置を前記座標の原点位置として設定するマルチヘッドリニアモータステージ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記複数の可動子のそれぞれの移動量を検出する移動量検出手段と、前記基準位置を検出する基準位置検出手段と、互いに隣合う可動子同士が衝突すること、ならびに複数の可動子のうちの最外側に位置する可動子が前記リニアモータステージ本体の固定部分に衝突することを回避させる衝突回避手段とを設けたマルチヘッドリニアモータステージ。
【請求項６】
請求項５において、前記移動量検出手段は、磁気マークまたは光学的マークからなる移動量検出用マークが等間隔で刻まれたリニアエンコーダスケールと、このリニアエンコーダスケールの前記移動量検出用マークを検出して前記可動子の相対移動量を検出するスケールヘッドとを有し、各可動子にそれぞれ前記スケールヘッドを設けたマルチヘッドリニアモータステージ。
【請求項７】
請求項５または請求項６おいて、前記基準位置検出手段は、前記移動量検出用マークの磁気マークまたは光学的マークとは特性が異なる磁気マークまたは光学的マークからなる基準位置検出用マークと、この基準位置検出用マークを読み取るスケールヘッドとを有するマルチヘッドリニアモータステージ。
【請求項８】
請求項７において、前記基準位置検出手段は、前記基準位置検出用マークが前記移動経路上の１箇所に１つだけ設けられていて、前記基準位置が各可動子で共通であるマルチヘッドリニアモータステージ。
【請求項９】
請求項５ないし請求項８のいずれか１項において、前記衝突回避手段は、投光部から投光された光を受光部が受光したか否かでＯＮ信号またはＯＦＦ信号を出力する光学式の非接触式センサと、前記非接触式センサの投光部から投光された光を受光部に届かないように遮光することが可能な遮光板とを有し、
これら非接触式センサおよび遮光板を、隣合う一対の可動子にそれぞれ個別に設置し、かつ最外側に位置する可動子および前記リニアモータステージ本体の固定部分にそれぞれ個別に設置したマルチヘッドリニアモータステージ。
【請求項１０】
請求項５ないし請求項８のいずれか１項において、互いに隣合う可動子間に両可動子が衝突したときの衝撃を緩和させる衝撃緩衝体を設けると共に、複数の可動子のうちの最外側に位置する可動子と前記リニアモータステージ本体の固定部分間に、前記最外側に位置する可動子が前記リニアモータステージ本体の固定部分に衝突したときの衝撃を緩和させる衝撃緩衝体を設け、
前記衝突回避手段は、前記衝撃緩衝体と前記可動子または前記リニアモータステージ本体の固定部分との接触を回避するように、前記非接触式センサおよび前記遮光板が配置されているマルチヘッドリニアモータステージ。
【請求項１１】
請求項５ないし請求項８のいずれか１項において、前記衝突回避手段は、検知レバーの動作に応じてＯＮ信号またはＯＦＦ信号を出力する接触式センサと、前記検知レバーに接触することで検知レバーを動作させる接触体とを有し、
これら接触式センサおよび接触体を、隣合う一対の可動子にそれぞれ個別に設置し、かつ最外側に位置する可動子および前記リニアモータステージ本体の固定部分にそれぞれ個別に設置したマルチヘッドリニアモータステージ。
【請求項１２】
固定子に対して複数の可動子が、共通の移動経路に沿って進退可能に設置されたマルチヘッドリニアモータステージの原点出し方法であって、
前記複数の可動子を、これら複数の可動子のうちのいずれか一方の最外側に位置する可動子が前記移動経路の一方端に位置するように整列させる可動子整列ステップと、
整列させたすべての可動子に対し、最後に整列した可動子から順に、前記移動経路の他方端側へ移動させながら、前記移動経路上における各可動子の座標の基準となる共通の基準位置を検出させる基準位置検出ステップと、
検出された前記基準位置から前記座標の原点位置を設定する原点位置設定ステップと、
を含むことを特徴とするマルチヘッドリニアモータステージの原点出し方法。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載のマルチヘッドリニアモータステージを搭載し、このマルチヘッドリニアモータステージの各可動子に設置された加工ツールにより、太陽電池製造工程における電極層または光電変換層を短冊状に形成するスクライブ加工を行うことを特徴とする太陽電池用スクライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マルチヘッドリニアモータステージおよびその原点出し方法、ならびにそれを用いた太陽電池用スクライバ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アモルファスシリコン等を発電層とする薄膜太陽電池デバイスは、複数の薄膜太陽電池セルを接続して構成される。薄膜太陽電池セルは、透光性基板上に透明電極膜、光電変換層、裏面電極が順に積層され、短冊状に形成される。隣合う一対の薄膜太陽電池セル間において、一方の薄膜太陽電池セルの透明電極膜と他方の薄膜太陽電池セルの透明電極膜とが接続されることにより、複数の薄膜太陽電池が直列に接続された薄膜太陽電池デバイスが形成される。
【０００３】
このような太陽電池デバイスを製造する過程において、電極層（透明電極膜、裏面電極）や光電変換層を短冊状に形成する分断工程のことを、スクライブ工程（またはパターニング工程）と呼ぶ。このスクライブ工程では、太陽電池標準基板サイズである１１００×１４００ｍｍの基板表面に形成された薄膜を、２００〜３００本の短冊状にカットする必要がある。このようにカット本数が多いと、単独加工ヘッドでの加工では、製造タクトが長くなってしまう。よって、製造タクトを短縮するために、複数個の加工ヘッドを備えたマルチ加工ヘッドが必要となってきている。また、太陽電池の製造効率化を図るためには、上記マルチ加工ヘッドによる加工本数の分散化が不可欠である。
【０００４】
マルチ加工ヘッド搭載スクライブ装置の先行技術として、特許文献１がある。この特許文献に記載のマルチ加工ヘッド搭載スクライブ装置（パネル分割装置）は、液晶表示パネルや液晶プロジェクタ基板等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）等の製造において、１枚のマザー基板をスクライブして、ブレイク加工により複数個のパネル基板を取り出す装置である。しかし、同文献には、マルチヘッドステージの構成や駆動方法に関して明確な記述が無い。また、マルチヘッドステージの駆動方法がリニアモータである場合における、リニアモータ原点および原点設定についての記述も無い。
【０００５】
リニアモータステージの原点設定方法に関しては、例えば特許文献２に記述がある。すなわち、インクリメンタル式リニアエンコーダスケールを用いたリニアモータステージの絶対位置検出のための原点設定方法であって、可動子を原点位置方向に移動させて、磁気特性急変位置をサーチして、前記磁気特性急変位置を基とした原点基準位置を設定し、その原点基準位置から所定距離移動した位置を、絶対位置の原点に設定する方法である。同文献には、リニアモータステージの可動子が移動方向の軸上に１台だけ配置されている場合の原点設定方法について記載されているが、可動子がリニアモータステージの移動方向の軸上に複数台配置されている場合の原点設定方法については記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ２００８／１４９５１５号公報
【特許文献２】特開２００８−２８９３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
リニアモータステージの可動子の移動方向の軸上に複数の可動子が配置されている場合に、特許文献２に記載の原点設定方法により原点設定を行うと、以下の問題が発生することが考えられる。すなわち、電源投入時は各可動子の現在位置が検出できないため、原点基準位置を検出する際に、隣合う可動子同士が互いに衝突して原点基準位置を設定できない可能性がある。
【０００８】
また、特許文献２では、原点基準位置検出方向を一方向に限定している。つまり、原点基準位置となる磁気特性急変位置が可動範囲の左端あるいは右端のどちらか一方端に設定されているため、それらの端に移動可能な可動子は原点位置に設定することができるが、残りの磁気特性急変位置へ移動が不可能な複数個の可動子は、原点位置を設定することができない。
【０００９】
この発明の目的は、固定子に対して複数の可動子が共通の移動経路に沿って進退するマルチヘッドリニアモータステージにおいて、可動子同士を互いに衝突させることなく各可動子の原点出しを行えるようにすることである。
この発明の他の目的は、固定子に対して複数の可動子が共通の移動経路に沿って進退するマルチヘッドリニアモータステージにおける、可動子同士を互いに衝突させることなく各可動子の原点出しを行える原点出し方法を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、太陽電池製造タクトの短縮化を図ることができ、発電効率が高い太陽電池を製造可能な太陽電池用スクライバ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明のマルチヘッドリニアモータステージは、固定子に対して複数の可動子が、共通の移動経路に沿って進退可能に設置されたリニアモータステージ本体と、このリニアモータステージ本体の前記複数の可動子の進退を制御する制御装置とを備える。前記制御装置は、前記複数の可動子を、これら複数の可動子のうちのいずれか一方の最外側に位置する可動子が前記移動経路の一方端に位置するように整列させる可動子整列制御部と、整列させたすべての可動子に対し、最後に整列した可動子から順に、前記移動経路の他方端側へ移動させながら、前記移動経路上における各可動子の座標の基準となる共通の基準位置を検出させる基準位置検出制御部と、検出された前記基準位置から前記座標の原点位置を設定する原点位置設定制御部とを有することを特徴とする。
【００１１】
この構成によると、制御装置が、以下のように複数の可動子の進退を制御することにより、電源投入時における原点出し（初期化）、すなわち座標の原点位置の設定を行う。インクリメンタル式のリニアエンコーダを用いて可動子の移動量を検出する場合、電源投入時に原点出しを行わないと、座標原点からの位置である可動子の絶対位置を検出できないからである。
【００１２】
第１のステップにおいて、可動子整列制御部の制御により、複数の可動子を、これら複数の可動子のうちのいずれか一方の最外側に位置する可動子が移動経路の一方端に位置するように整列させる。これにより、可動子の移動方向が一方向に限定される。
【００１３】
第２のステップにおいて、基準位置検出制御部の制御により、整列させたすべての可動子に対し、最後に整列した可動子から順に、移動経路の他方端側へ移動させながら、移動経路上における各可動子の座標の基準となる共通の基準位置を検出させる。例えば、上記基準位置の検出は、移動経路上に設置した基準位置を示すマークを、それぞれの可動子に設けた基準位置検出手段により検出することで行う。すべての可動子が移動経路の一方端側に整列されているため、同じ方向に移動する各可動子によって基準位置を検出させることが可能である。よって、各可動子が互いに衝突することを回避できる。
【００１４】
第３のステップにおいて、原点位置設定制御部の制御により、検出された基準位置から座標の原点位置を設定する。座標の原点位置は、基準位置と同じであっても、基準位置から定められた距離だけ離れた位置であってもよい。
【００１５】
この発明において、前記基準位置検出制御部は、先行の可動子が前記基準位置を検出すると、この先行の可動子を、後続の可動子が前記基準位置を検出することの妨げにならない待機位置まで移動させるように制御するのが良い。
これにより、すべての可動子が基準位置を検出することが可能となる。
【００１６】
この発明において、前記原点位置設定制御部は、検出された前記基準位置から定められた距離だけ離れた前記移動経路上の位置を前記座標の原点位置として設定してもよい。
制御のし易さや作業者の作業性を考慮して、座標の原点位置と定めることができる。
【００１７】
この発明において、前記複数の可動子のそれぞれの移動量を検出する移動量検出手段と、前記基準位置を検出する基準位置検出手段と、互いに隣合う可動子同士が衝突すること、ならびに複数の可動子のうちの最外側に位置する可動子が前記リニアモータステージ本体の固定部分に衝突することを回避させる衝突回避手段とを設けるのが良い。
これら移動量検出手段、基準位置検出手段、および衝突回避手段を設けることで、可動子の原点出しを円滑に行うことができる。
【００１８】
その場合、前記移動量検出手段は、磁気マークまたは光学的マークからなる移動量検出用マークが等間隔で刻まれたリニアエンコーダスケールと、このリニアエンコーダスケールの前記移動量検出用マークを検出して前記可動子の相対移動量を検出するスケールヘッドとを有し、各可動子にそれぞれ前記スケールヘッドを設けたものであってもよい。
リニアエンコーダスケールとスケールヘッドとでなる移動量検出手段は、精度良く可動子の移動量を検出することができる。各可動子にそれぞれスケールヘッドを設けることで、可動子ごとに移動量を検出できる。
【００１９】
また、前記基準位置検出手段は、前記移動量検出用マークの磁気マークまたは光学的マークとは特性が異なる磁気マークまたは光学的マークからなる基準位置検出用マークと、この基準位置検出用マークを読み取るスケールヘッドとを有するのが良い。
これにより、移動量検出手段のスケールヘッドが基準位置検出用マークを誤検出すること、ならびに基準位置検出手段のスケールヘッドが移動量検出用マークを誤検出することを防げる。
【００２０】
前記基準位置検出手段は、前記基準位置検出用マークが前記移動経路上の１箇所に１つだけ設けられていて、前記基準位置が各可動子で共通であるのが良い。
基準位置が各可動子で共通であると、すべての可動子の移動を同じ絶対座標系で制御することが可能であり、制御が簡略になる。
【００２１】
前記衝突回避手段は、投光部から投光された光を受光部が受光したか否かでＯＮ信号またはＯＦＦ信号を出力する光学式の非接触式センサと、前記非接触式センサの投光部から投光された光を受光部に届かないように遮光することが可能な遮光板とを有し、これら非接触式センサおよび遮光板を、隣合う一対の可動子にそれぞれ個別に設置し、かつ最外側に位置する可動子および前記リニアモータステージ本体の固定部分にそれぞれ個別に設置したものであってよい。
上記のように光学式の非接触式センサと遮光板とを配置することにより、互いに隣合う可動子同士が互いに定められた距離まで接近したこと、ならびに複数の可動子のうちの最外側に位置する可動子がリニアモータステージ本体の固定部分に対し定められた距離まで接近したことを検知することができる。それにより、可動子同士の衝突、および可動子とリニアモータステージ本体の固定部分との衝突を回避させられる。
【００２２】
この発明において、互いに隣合う可動子間に両可動子が衝突したときの衝撃を緩和させる衝撃緩衝体を設けると共に、複数の可動子のうちの最外側に位置する可動子と前記リニアモータステージ本体の固定部分間に、前記最外側に位置する可動子が前記リニアモータステージ本体の固定部分に衝突したときの衝撃を緩和させる衝撃緩衝体を設けるのが良い。その場合、前記衝突回避手段は、前記衝撃緩衝体と前記可動子または前記リニアモータステージ本体の固定部分との接触を回避するように、前記非接触式センサおよび前記遮光板が配置されてもよい。
衝撃緩衝体が設けられていると、仮に可動子同士が衝突したり、可動子とリニアモータステージ本体の固定部分とが衝突したりすることがあっても、そのときの衝撃を最小限に抑えることができる。このような事態は通常では起こりえないから、通常の制御時には衝撃緩衝体と可動子またはリニアモータステージ本体の固定部分との接触を回避するようにしておく。
【００２３】
前記衝突回避手段は、検知レバーの動作に応じてＯＮ信号またはＯＦＦ信号を出力する接触式センサと、前記検知レバーに接触することで検知レバーを動作させる接触体とを有し、これら接触式センサおよび接触体を、隣合う一対の可動子にそれぞれ個別に設置し、かつ最外側に位置する可動子および前記リニアモータステージ本体の固定部分にそれぞれ個別に設置したものであっても良い。
上記のように接触式センサと接触体とを配置することにより、互いに隣合う可動子同士が互いに定められた距離まで接近したこと、ならびに複数の可動子のうちの最外側に位置する可動子がリニアモータステージ本体の固定部分に対し定められた距離まで接近したことを検知することができる。それにより、可動子同士の衝突、および可動子とリニアモータステージ本体の固定部分との衝突を回避させられる。
【００２４】
この発明のマルチヘッドリニアモータステージの原点出し方法は、固定子に対して複数の可動子が、共通の移動経路に沿って進退可能に設置されたマルチヘッドリニアモータステージに適用され、前記複数の可動子を、これら複数の可動子のうちのいずれか一方の最外側に位置する可動子が前記移動経路の一方端に位置するように整列させる可動子整列ステップと、整列させたすべての可動子に対し、最後に整列した可動子から順に、前記移動経路の他方端側へ移動させながら、前記移動経路上における各可動子の座標の基準となる共通の基準位置を検出させる基準位置検出ステップと、検出された前記基準位置から前記座標の原点位置を設定する原点位置設定ステップとを含むことを特徴とする。
【００２５】
この原点出しは、以下のように複数の可動子の進退を制御することにより、電源投入時における原点出し（初期化）、すなわち座標の原点位置の設定を行う。インクリメンタル式のリニアエンコーダを用いて可動子の移動量を検出する場合、電源投入時に原点出しを行わないと、座標原点からの位置である可動子の絶対位置を検出できないからである。
【００２６】
まず、可動子整列ステップにおいて、複数の可動子を、これら複数の可動子のうちのいずれか一方の最外側に位置する可動子が移動経路の一方端に位置するように整列させる。これにより、可動子の移動方向が一方向に限定される。
【００２７】
次に、基準位置検出ステップにおいて、整列させたすべての可動子に対し、最後に整列した可動子から順に、移動経路の他方端側へ移動させながら、移動経路上における各可動子の座標の基準となる共通の基準位置を検出させる。例えば、上記基準位置の検出は、移動経路上に設置した基準位置を示すマークを、それぞれの可動子に設けた基準位置検出手段により検出することで行う。すべての可動子が移動経路の一方端側に整列されているため、同じ方向に移動する各可動子によって基準位置を検出させることが可能である。よって、各可動子が互いに衝突することを回避できる。
【００２８】
さらに、原点位置設定ステップにおいて、検出された基準位置から座標の原点位置を設定する。座標の原点位置は、基準位置と同じであっても、基準位置から定められた距離だけ離れた位置であってもよい。
【００２９】
この発明の太陽電池用スクライブ装置は、上記いずれかのマルチヘッドリニアモータステージを搭載し、このマルチヘッドリニアモータステージの各可動子に設置された加工ツールにより、太陽電池製造工程における電極層または光電変換層を短冊状に形成するスクライブ加工を行うことを特徴とする。
【００３０】
この太陽電池用スクライブ装置は、上記マルチヘッドリニアモータステージを搭載しているため、電極層または光電変換層をスクライブ加工するための加工ツールを複数設けることができ、太陽電池製造タクトの短縮化を図れる。また、マルチヘッドリニアモータステージにより加工ツールを精度良く移動させることができるため、太陽電池デバイスにおける発電に関与しないデッドスペースを狭小化することが可能となり、太陽電池デバイスの発電効率を向上させられる。
【発明の効果】
【００３１】
この発明のマルチヘッドリニアモータステージは、固定子に対して複数の可動子が、共通の移動経路に沿って進退可能に設置されたリニアモータステージ本体と、このリニアモータステージ本体の前記複数の可動子の進退を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記複数の可動子を、これら複数の可動子のうちのいずれか一方の最外側に位置する可動子が前記移動経路の一方端に位置するように整列させる可動子整列制御部と、整列させたすべての可動子に対し、最後に整列した可動子から順に、前記移動経路の他方端側へ移動させながら、前記移動経路上における各可動子の座標の基準となる共通の基準位置を検出させる基準位置検出制御部と、検出された前記基準位置から前記座標の原点位置を設定する原点位置設定制御部とを有するため、可動子同士を互いに衝突させることなく各可動子の原点出しを行える。
【００３２】
この発明のマルチヘッドリニアモータステージの原点出し方法は、固定子に対して複数の可動子が、共通の移動経路に沿って進退可能に設置されたマルチヘッドリニアモータステージの原点出し方法であって、前記複数の可動子を、これら複数の可動子のうちのいずれか一方の最外側に位置する可動子が前記移動経路の一方端に位置するように整列させる可動子整列ステップと、整列させたすべての可動子に対し、最後に整列した可動子から順に、前記移動経路の他方端側へ移動させながら、前記移動経路上における各可動子の座標の基準となる共通の基準位置を検出させる基準位置検出ステップと、検出された前記基準位置から前記座標の原点位置を設定する原点位置設定ステップとを含むため、固定子に対して複数の可動子が共通の移動経路に沿って進退するマルチヘッドリニアモータステージにおける、可動子同士を互いに衝突させることなく各可動子の原点出しを行える。
【００３３】
この発明の太陽電池用スクライブ装置は、上記マルチヘッドリニアモータステージを搭載し、このマルチヘッドリニアモータステージの各可動子に設置された加工ツールにより、太陽電池製造工程における電極層または光電変換層を短冊状に形成するスクライブ加工を行うため、太陽電池製造タクトの短縮化を図ることができ、発電効率が高い太陽電池を製造可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の一実施形態にかかるマルチヘッドリニアモータステージのリニアモータステージ本体の平面図と、その制御装置のブロック図とを併せて表示した図である。
【図２】同リニアモータステージ本体の一部の斜視図である。
【図３】同リニアモータステージ本体の衝突回避手段の説明図である。
【図４】同マルチヘッドリニアモータステージの原点出し動作の説明図その１である。
【図５】同マルチヘッドリニアモータステージの原点出し動作の説明図その２である。
【図６】同マルチヘッドリニアモータステージの原点出し動作の説明図その３である。
【図７】同マルチヘッドリニアモータステージの原点出し動作の説明図その４である。
【図８】同マルチヘッドリニアモータステージの原点出し動作の説明図その５である。
【図９】同マルチヘッドリニアモータステージの原点出し動作の説明図その６である。
【図１０】同マルチヘッドリニアモータステージの原点出し動作の説明図その７である。
【図１１】同マルチヘッドリニアモータステージの原点出し動作の説明図その８である。
【図１２】異なる衝突回避手段の説明図である。
【図１３】薄膜太陽電池デバイスの断面図である。
【図１４】図１ないし図１１に示すマルチヘッドリニアモータステージを搭載した太陽電池用スクライバ装置の斜視図である。
【図１５】同太陽電池用スクライバ装置の運転パターンの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
この発明の一実施形態を図１ないし図１１と共に説明する。図１に示すように、このマルチヘッドリニアモータステージＡは、リニアモータステージ本体１１と制御装置５０とで構成される。
【００３６】
図１および図２に示すように、リニアモータステージ本体１１は、互いに磁極が異なる２種類の永久磁石１ａ，１ｂを交互にかつ等間隔に複数配置した固定子１と、この固定子１に対して定められたギャップを保つように配置された複数の可動子２とを備え、固定子１に対して各可動子２が、永久磁石１ａ，１ｂの並び方向に沿う共通の移動経路Ｋに沿って進退可能である。固定子１の永久磁石１ａ，１ｂはベース１０に設置され、各可動子２はベース１０に設置された一対の移動案内レール９上を進退する。
【００３７】
上記リニアモータステージ本体１１には、複数の可動子２のそれぞれの移動量を検出する移動量検出手段Ｂが設けられている。移動量検出手段Ｂは、ベース１０に設けられて、磁気マークまたは光学的マークからなる移動量検出用マーク（図示せず）が移動経路Ｋと平行な方向に等間隔で刻まれたインクリメンタル式のリニアエンコーダスケール３と、各可動子２にそれぞれ固定され可動子２の相対移動量を検出する複数のスケールヘッド４とを有する。正確には、スケールヘッド４の移動量検出部４ａ（図２）により、前記移動量検出用マークを検出する。
【００３８】
また、リニアモータステージ本体１１には、移動経路Ｋ上における各可動子２の座標の基準となる共通の基準位置を検出する基準位置検出手段Ｃが設けられている。基準位置検出手段Ｃは、ベース１０に設けられた基準位置検出用マーク５と、この基準位置検出用マーク５を検出する前記スケールヘッド４とを有する。正確には、スケールヘッド４の基準位置検出部４ｂ（図２）により、前記基準位置検出用マーク５を検出する。基準位置検出用マーク５となる磁気マークまたは光学的マークは、リニアエンコーダスケール３の移動量検出用マークとなる磁気マークまたは光学的マークと、磁気または光学的な特性が異なる。基準位置検出用マーク５を設ける位置は、すべての可動子２を移動経路Ｋ上における可動範囲の端に整列させたときに、どの可動子２とも重ならない位置であることが条件であり、例えば移動経路Ｋの中央部付近とする。
【００３９】
さらに、リニアモータステージ本体１１には、互いに隣合う可動子２同士が衝突すること、ならびに複数の可動子２のうちの最外側に位置する可動子２（１），２（４）がリニアモータステージ本体１１の固定部分に衝突することを回避させる衝突回避手段Ｄが設けられている。この例における前記固定部分は、ベース１０の両端からそれぞれ移動経路Ｋの高さまで上向き突出した突出部１０ａ，１０ｂ（図１）である。
【００４０】
この実施形態の衝突回避手段Ｄは、図３に示すように、投光部６ａから投光された光を受光部６ｂが受光したか否かでＯＮ信号またはＯＦＦ信号を出力する光学式の非接触式センサ６と、この非接触式センサ６の投光部６ａから投光された光を受光部６ｂに届かないように遮光することが可能な遮光板７とで構成されている。１つの非接触式センサ６と１つの遮光板７とで１組となり、各組の非接触式センサ６および遮光板７が、隣合う一対の可動子２にそれぞれ個別に設置されていると共に、最外側に位置する可動子２（１），２（４）およびベース１０にそれぞれ個別に設置されている。図の例では、各組共に非接触式センサ６と遮光板７が同じ並びの配置、すなわち非接触式センサ６が図１、図２における左側に位置し遮光板７が右側に位置する配置であるが、各組で非接触式センサ６と遮光板７の並びが異なっていてもよい。
【００４１】
衝突回避手段Ｄは、図１２に示すように、検知レバー１６ａの動作に応じてＯＮ信号またはＯＦＦ信号を出力する接触式センサ１６と、前記検知レバー１６ａに接触することで検知レバー１６ａを操作させる接触体１７とを有するものであってもよい。
【００４２】
各可動子２には、ゴム等の弾性を有する材料からなる衝撃緩衝体８が、隣合う可動子２に向けて突出して設けられている。これにより、仮に可動子２同士が衝突した場合でも、衝撃を最小限に抑えることができる。
【００４３】
図１において、制御装置５０は、リニアモータステージ本体１１の複数の可動子２の進退を制御する装置であり、例えばマイクロコンピュータとその制御プログラムを含む電子回路等により構成されている。このリニアモータステージ本体１１においては、電源投入時、図１のように各可動子２が様々な位置に配置されている。可動子２の位置検出をインクリメンタル式のリニアエンコーダスケール３を用いて行うため、一度、原点出し（初期化）を行わないと、可動子２の絶対位置を検出できない。そのため、制御装置５０には、運転時の可動子２の動作を制御する通常動作制御手段５１とは別に、電源投入時の原点出しを制御する原点出し制御手段５２を有する。原点出し制御手段５２は、可動子整列制御部５３と、基準位置検出制御部５４と、原点位置設定制御部５５とでなる。
【００４４】
可動子整列制御部５３は、すべての可動子２を、これら複数の可動子２のうちのいずれか一方の最外側に位置する可動子２（１），２（４）が移動経路Ｋの一方端に位置するように整列させる制御を行う。例えば、可動子２（１）が移動経路Ｋの左端に位置するように整列させる。
この制御の目的は、以下のとおりである。すなわち、電源投入時のままの可動子２の配置であると、絶対位置の基準となる基準位置検出用マーク５を基準位置検出部４ｂで検出するために、可動子２を基準位置検出用マーク５の側へ移動させるとき、可動子２ごとに移動方向が異なる。このため、可動子２同士が互いの進路を妨害し合って、すべての可動子２が基準位置検出用マーク５を検出することができない。このような事態を避けるため、すべての可動子２を可動範囲の一方端に整列させるのである。
【００４５】
基準位置検出制御部５４は、整列させたすべての可動子２に対し、最後に整列した可動子２から順に、移動経路Ｋの他方端側へ移動させながら、基準位置検出部４ｂにより基準位置検出用マーク５を検出させる制御を行う。このとき、先行の可動子２が基準位置検出用マーク５を検出すると、この先行の可動子２を、後続の可動子２が基準位置検出用マーク５を検出することの妨げにならない待機位置まで移動させる制御を併せて行う。
【００４６】
原点位置設定制御部５５は、検出された基準位置から座標の原点位置を設定する。原点位置は、基準位置と同じであってもよいが、基準位置から定められた距離だけ離れた移動経路Ｋ上の位置であってもよい。この実施形態では、移動経路Ｋの一方端（図１、図２における右端）の位置を原点位置としている。
【００４７】
図４ないし図１１と共に、原点出し動作を具体的に説明する。
第１の可動子整列ステップでは、可動子整列制御部５３の制御により、図４のように、すべての可動子２を一方向（左方向）へ移動させる。このとき、すべての可動子２を同速度で移動させることにより、可動子２同士の接触を防ぐことができる。または、タイマー等の指示に基づき時間差を空けながら、移動方向の先頭に位置する可動子２から順に移動させることによっても、可動子２同士の接触を防ぐことができる。
【００４８】
図５は、先頭の可動子２（１）が可動範囲の末端に到達したときの様子を示す。この場合の移動範囲の末端は、移動経路Ｋの左端である。先頭の可動子２（１）に設けられた遮光板７がベース１０に設けられた非接触式センサ６の光を遮光することにより、この非接触式センサ６がＯＦＦとなる。それにより、先頭の可動子２（１）が移動経路Ｋの左端へ到達したと判断され、先頭の可動子２（１）が停止させられる。他の可動子２（２）〜２（４）は、それまでと同様に互いに等速度のまま移動を継続する。
【００４９】
図６は、先頭から２番目の可動子２（２）が可動範囲の末端に到達したときの様子を示す。すでに先頭の可動子２（１）が移動経路Ｋの左端に位置しているため、この場合の移動範囲の末端は、可動子２同士が衝突しない距離だけ先頭の可動子２（１）から離れた位置である。２番目の可動子２（２）に設けられた遮光板７が先頭の可動子２（１）に設けられた非接触式センサ６の光を遮光することにより、この非接触式センサ６がＯＦＦとなる。それにより、２番目の可動子２（２）が可動範囲の左端へ到達したと判断され、２番目の可動子２（２）が停止させられる。
【００５０】
上記と同様の動作を３番目および４番目の可動子２（３），２（４）に行わせることにより、図７のように、すべての可動子２（１）〜２（４）が移動経路Ｋの左端側に整列する。この状態では、移動可能な可動子は右端の可動子２（４）だけであり、その移動可能方向は上記整列動作時の移動方向と逆である。
【００５１】
第２の基準位置検出ステップでは、図７の状態から、図８のように右端の可動子２（４）を右方向に移動させる。そして、可動子２（４）が基準位置検出用マーク５の位置に到達して、可動子２（４）の基準位置検出部４ｂが基準位置検出用マーク５を検出すると、移動量検出部４ａのカウンタをリセットする。それにより、絶対位置座標の基準位置が設定される。
【００５２】
さらに、第３の原点位置設定ステップとして、上記基準位置から右方向に距離αだけ離れた位置である移動経路Ｋの右端を、運転時の座標の原点位置Ｏとして設定する。先に説明したように、原点位置Ｏは基準位置と同じであってもよいが、この実施形態では、作業性を重視して作業者が可動子２の位置を把握しやすいように、移動経路Ｋの右端の位置を原点位置Ｏとしている。なお、図８に原点位置Ｏを表示してあるが、原点位置Ｏは制御上で設定された位置のことであり、実際の位置を指すものではない。
【００５３】
絶対位置座標の基準位置が設定された可動子２（４）は、後続の可動子２（３）の基準位置検出の妨げにならないように、図９のように待機位置Ｐ４へ移動する。この例では、可動子２（４）の待機位置Ｐ４は移動経路Ｋの右端であり、原点位置Ｏと一致する。ここで、可動子２（４）が待機位置Ｐ４への移動を開始したと同時に、次の可動子２（３）に基準位置検出用マーク５の検出動作を開始させることにより、原点出しタクトの短縮が可能である。または、可動子２（４）が基準位置検出用マーク５を検出するために移動を開始した後、タイマー等で管理して所定の時間が経過してから可動子２（３）が移動を開始するようにしても、原点出しタクトの短縮が可能である。
【００５４】
移動を開始した可動子２（３）が、可動子２（４）の場合と同様に、基準位置検出用マーク５を検出する。そして、基準位置および原点位置を設定する。その後、可動子２（３）も、後続の可動子２（２）の基準位置検出の妨げにならないように、待機位置Ｐ３へ移動する。すでに可動子２（４）が移動経路Ｋの右端に位置しているため、この場合の待機位置Ｐ３は、可動子２同士が衝突しない距離βだけ待機位置Ｐ４から離れた位置である。前記同様に、可動子２（３）が待機位置Ｐ３へ移動を開始したと同時に、可動子２（２）が基準位置検出用マーク５の検出動作を開始する。
【００５５】
図１０に示すように、可動子２（２）が基準位置検出用マーク５を検出すると、基準位置および原点位置を設定し、その後、可動子２（２）は待機位置Ｐ２へ移動する。この場合の待機位置Ｐ２は、待機位置Ｐ３から距離βだけ離れた位置である。
【００５６】
上記同様の基準位置検出動作を可動子２（１）まで行うことにより、すべての可動子２（４）〜２（１）が基準位置検出用マーク５を検出する。図１１は、可動子２（１）が基準位置検出用マーク５を検出した後、待機位置Ｐ１まで移動した状態を示す。
【００５７】
以上のように、すべての可動子２（４）〜２（１）に付き、基準位置検出用マーク５を検出した位置で、移動量検出部４ａのカウンタをリセットすることにより、絶対位置座標の基準位置が設定される。そして、この基準位置から所定の距離αだけ離れた位置を原点位置として設定する。基準位置検出用マーク５は移動経路Ｋ上の１箇所に１つだけ設けられ、各可動子２（１）〜２（４）の基準位置は共通である。そのため、基準位置検出用マーク５の取付け誤差が生じず、高精度に可動子２（１）〜２（４）の移動を制御することができる。
【００５８】
この構成のマルチヘッドリニアモータステージＡは、移動経路Ｋ上に複数の可動子２が配置されていても、可動子２を他の可動子２やベース１０の固定部分に衝突させることなく、原点出しを行うことが可能である。この実施形態では可動子２が４個であるが、この発明のマルチヘッドリニアモータステージは、可動子２がｎ（４以外の整数）である場合にも適用できる。
【００５９】
ただし、移動経路Ｋの左右の端に各可動子２を整列させたとき、すべての可動子２の並び方向の長さが移動経路Ｋの全長の１／２を超える場合は、基準位置検出用マーク５が可動子２に隠れていまい、原点出しを行うことができない。したがって、そのようなことがないように移動経路Ｋの長さを設定しておく必要がある。
【００６０】
また、衝突回避手段Ｄの非接触式センサ６および遮光板７は、通常の運転時や手動操作時にはオーバートラベルリミットとして用いられる。つまり、複数の非接触式センサ６のうち一つでも遮光された場合には、可動子２への電源供給を遮断して移動を停止させることで、作業者の安全を確保する。
【００６１】
上記マルチヘッドリニアモータステージＡは、例えば薄膜太陽電池デバイスの製造に用いる太陽電池スクライバ装置に搭載される。太陽電池スクライバ装置の説明に先立って、薄膜太陽電池デバイスについて説明する。
【００６２】
図１３は薄膜太陽電池デバイスを模式的に表わした断面図である。薄膜太陽電池デバイス３９は、複数の薄膜太陽電池セル４４を直列接続して構成される。各薄膜太陽電池セル４４は、透光性基板４０上に、それぞれ短冊状の透明電極膜４１、光電変換層４２、および裏面電極４３が、互いに位置をずらせて順に積層されたものである。透明電極膜４１および裏面電極４３が電極層である。隣合う２つの薄膜太陽電池セル４４における一方の薄膜太陽電池セル４４の透明電極膜４１と他方の薄膜太陽電池セル４４の裏面電極４３とが互いに接続されることにより、複数の薄膜太陽電池セル４４が直列に接続された薄膜太陽電池デバイス３９が形成される。この薄膜太陽電池デバイス３９において、隣合う透明電極膜４１間の隙間部分４１ａから隣合う裏面電極４３間の隙間部分４３ａにかけての範囲は、発電に関与しないデッドスペース４５となる。
【００６３】
このような薄膜太陽電池デバイス３９を製造する過程において、透明電極膜４１、光電変換層４２、および裏面電極４３を短冊状に分断して、それぞれの隙間部分４１ａ，４２ａ，４３ａを形成することを「スクライブ加工」と言う。このスクライブ加工のために太陽電池スクライバ装置が用いられる。透明電極膜４１、光電変換層４２、および裏面電極４３のそれぞれのスクライブ加工に適した加工ツールを用いることにより、一つの太陽電池用スクライバ装置で、すべてのスクライブ加工に対応可能である。
【００６４】
上記スクライブ加工には、レーザを用いて透光性基板４０越しにスクライブ加工を実施する裏面加工方法と、レーザや針を用いて裏面電極４３側からスクライブ加工を実施する表面加工方法とがあるが、ここでは表面加工方法を例にして、太陽電池用スクライバ装置について説明する。
【００６５】
図１４は、図１ないし図１１に示すマルチヘッドリニアモータステージＡを搭載した太陽電池スクライバ装置の概略構成を示す斜視図である。この太陽電池スクライバ装置３０は、架台３１に設置されたＹ軸走行体３２が、架台３１に設置された門形のアーチ３３の直下をＹ軸方向に往復走行するようになっている。Ｙ軸走行体３２は、リニアモータまたはボールねじ機構により、Ｙ軸方向に往復走行させられる。
【００６６】
Ｙ軸走行体３２の上面にチャック板支持部材３４が固定され、このチャック板支持部材３４に、太陽電池基板２０を上に載せて保持可能なチャック板３５が設置されている。なお、ここで言う「太陽電池基板２０」は、薄膜太陽電池デバイス３９の製造過程における、透光性基板４０上に透明電極膜４１だけが積層された状態のもの、さらにその上に光電変換層４２が積層された状態のもの、さらにその上に裏面電極４３が積層された状態のもののうちのいずれかを指す。
【００６７】
チャック板３５は、例えば負圧吸引形式とする。具体的には、チャック板３５の上面に複数の吸引口（図示せず）が開口し、各吸引口が空圧配管３５ａを介して空気吸引機構（図示せず）と接続されている。空気吸引機構を作動させることで、負圧吸引によりチャック板３５上の太陽電池基板２０を固定状態に保持する。吸引口は、例えば一定間隔で格子状に配置するのが良い。このように配置すると、チャック板３５の全域で吸引口の分布がほぼ均一になるため、撓みを発生させずに太陽電池基板２０を固定状態に保持することができる。
【００６８】
マルチヘッドリニアモータステージＡのマルチヘッドリニアモータステージ本体１１は、前記アーチ３３の垂直部３３ａに、可動子２の移動経路ＫがＸ軸方向に沿うように設置されている。そして、各可動子２に、実施するスクライブ加工に適した加工ツール３６がそれぞれ取付けられる。加工ツール３６は、レーザによる非接触でスクライブ加工を行うものであってもよく、あるいは先端に所定の幅を持つ針を接触させてスクライブ加工を行うものであってもよい。加工ツール３６がレーザを用いたものである場合は、作業者の安全を確保するために、レーザの照射口の周辺または装置全体をカバーで覆うのが望ましい。
【００６９】
加工ツール３６と可動子２間には、上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能なＺ軸ステージ（図示せず）またはＺ軸微動テーブル（図示せず）が設置されており、これらＺ軸ステージまたはＺ軸微動テーブルにより、レーザ式の加工ツール３６におけるレーザの焦点距離の調整や、針等のメカ式の加工ツール３６と太陽電池基板２０との距離を調整することが可能である。
【００７０】
Ｙ軸走行体３２の走行により、チャック板３５に保持された太陽電池基板２０がアーチ３３の下方を通過する際に、加工ツール３６が太陽電池基板２０に対して定められた加工動作を行い、太陽電池基板２０の透明電極膜４１、光電変換層４２、および裏面電極４３のいずれかである表層をライン状にスクライブ加工する。
【００７１】
Ｙ軸走行体３２はＹ軸方向に往復走行させる。その往路走行および復路走行の開始前に、マルチヘッドリニアモータステージ本体１１の可動子２をＸ軸方向に所定の距離ずつ移動させる。これにより、Ｙ軸走行体３２の１走行ごとに加工ツール３６のＸ軸方向の位置が変わり、太陽電池基板２０に所定のピッチ間隔でライン状に加工が行われる。最終的には、表層が短冊状にスクライブ加工された太陽電池基板２０が製造される。
【００７２】
この太陽電池スクライバ装置３０の動作は、パソコン（ＰＣ）またはプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）等からなる制御手段（図示せず）により制御される。この制御手段の各種運転パラメータを任意に設定することにより、各駆動部の移動速度、太陽電池基板２０への加工長さ、スクライブ加工ラインのピッチ間隔等を変更することができる。
【００７３】
図１５は、上記太陽電池スクライバ装置３０の運転パターンの一例を示す図である。繰り返しになるが、太陽電池スクライバ装置３０による太陽電池基板２０の製造の過程を同図と共に説明する。
【００７４】
Ｙ軸走行体３２が往復直線走行をすることにより、Ｙ軸走行体３２のチャック板３５に保持された太陽電池基板２０が、アーチ３３の下方を往復直線移動する。Ｙ軸走行体３２の往路走行ａ１，ａ２時に、加工ツール３６（１），３６（２）が定められた加工動作を行うことで、太陽電池基板２０に対してＹ軸方向の全域にスクライブ加工を行う。
【００７５】
太陽電池基板２０がアーチ３３の下方を通過した後、可動子２がＸ軸方向に所定の距離だけピッチ移動ｂ１，ｂ２するように、マルチヘッドリニアモータステージ本体１１を作動させる。それにより、加工ツール３６もＸ軸方向に同距離だけ移動する。マルチヘッドリニアモータステージ本体１１の作動が完了したことを確認してから、Ｙ軸走行体３２の復路走行ｃ１，ｃ２を開始する。この復路走行ｃ１，ｃ２時に、往路走行ａ１，ａ２時と同様に、加工ツール３６（１），３６（２）が定められた加工動作を行うことにより、太陽電池基板２０に対してＹ軸方向の全域にスクライブ加工を行う。
【００７６】
このような往路走行ａ１，ａ２のスクライブ加工および復路走行ｃ１，ｃ２のスクライブ加工を繰り返すことにより、太陽電池基板２０の表層が短冊状にスクライブ加工される。この太陽電池スクライバ装置３０は、複数の加工ツール３６で同時に複数本のスクライブ加工が可能であるため、短い加工タクトで薄膜太陽電池デバイス３９の製造が可能である。また、加工ツール３６のＸ軸方向のピッチ移動ｂ１，ｂ２にマルチヘッドリニアモータステージＡが用いられているため、加工ツール３６を所定の距離で精度良く移動させられる。それにより、高精度な薄膜太陽電池デバイスの製造が可能である。さらに、加工ツール３６を所定の距離ずつ精度良くピッチ移動させられるため、透明電極膜４１の隙間部分４１ａ（図１３）から裏面電極４３の隙間部分４３ａ（図１３）にかけての発電に関与しないデッドスペース４５（図１３）を狭くすることができる。つまり、高効率な薄膜太陽電池デバイス３９の製造が可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１…固定子
２…可動子
３…リニアエンコーダスケール
４…スケールヘッド
４ａ…移動量検出部
４ｂ…基準位置検出部
５…基準位置検出用マーク
６…非接触式センサ
６ａ…投光部
６ｂ…受光部
７…遮光板
８…衝撃緩衝体
１０ａ，１０ｂ…突出部（リニアモータステージ本体の固定部分）
１１…リニアモータステージ本体
１６…接触式センサ
１７…接触体
２０…太陽電池基板
３０…太陽電池用スクライブ装置
３６…加工ツール
３９…薄膜太陽電池デバイス
４１…透明電極膜（電極層）
４２…光電変換層
４３…裏面電極（電極層）
５０…制御装置
５３…可動子整列制御部
５４…基準位置検出制御部
５５…原点位置設定制御部
Ａ…マルチヘッドリニアモータステージ
Ｂ…移動量検出手段
Ｃ…基準位置検出手段
Ｄ…衝突回避手段
Ｋ…移動経路
Ｏ…原点位置
Ｐ１〜Ｐ４…待機位置
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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