(57)【要約】      （修正有）【課題】減圧環境下で基材を精度良く搬送することができる搬送装置の提供。【解決手段】複数の壁部２１，２２，２３を有し、内部に密閉空間を形成する中空のチャンバー部２と、チャンバー部２に収容され、複数の搬送ロール３０を有し、当該搬送ロール３０が帯状の基材Ｗと当接している状態で回転することにより基材Ｗを搬送する搬送部３と、チャンバー部２の内部空間を減圧する減圧機構５と、複数の脚部を有し、当該脚部が前記壁部に当接することによりチャンバー部２の内部に載置もしくは固定されるフレーム部４と、を備え、全ての搬送ロール３０はフレーム部４に連結されている搬送装置。【選択図】図１
2016156052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の壁部を有し、内部に密閉空間を形成する中空のチャンバー部と、
前記チャンバー部に収容され、複数の搬送ロールを有し、当該搬送ロールが帯状の基材と当接している状態で回転することにより基材を搬送する搬送部と、
前記チャンバー部の内部空間を減圧する減圧機構と、
複数の脚部を有し、当該脚部が前記壁部に当接することにより前記チャンバー部の内部に載置もしくは固定されるフレーム部と、
を備え、
全ての前記搬送ロールは前記フレーム部に連結されていることを特徴とする、搬送装置。
【請求項２】
前記フレーム部の複数の脚部は、前記減圧機構によって前記チャンバー部の内部空間が減圧されることによる前記壁部の変形量が略同一となる場所においてそれぞれ当該壁部と当接することを特徴とする、請求項１に記載の搬送装置。
【請求項３】
複数の前記壁部は、前記フレーム部と当接する前記壁部よりも剛性が低い前記壁部を少なくとも１つ有することを特徴とする、請求項１もしくは２のいずれかに記載の搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減圧環境下で帯状の基材を搬送するための搬送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年では、化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＣＶＤ）、スパッタリングなどの技術をフィルム、金属箔材などの帯状の基材（ウェブ）に適用することにより、有機薄膜太陽電池や有機ＥＬなどの分野において薄くて軽量な製品の製造が行われている。この場合、帯状の基材は特許文献１に示すような、いわゆるウェブハンドリングにより搬送される。具体的には、巻き出しロールに巻き回された基材が当該巻き出しロールの回転により巻き出され、そして巻き取りロールに巻き取られる。これにより、巻き出しロールと巻き取りロールとの間で基材の搬送が行われる。
【０００３】
図５は、基材の搬送経路の途中にＣＶＤ法を行うための成膜装置を設けた搬送装置の模式図である。図５（ａ）は搬送装置９０の正面図であり、図５（ｂ）は側面図である。図５（ａ）に示すように、帯状の基材Ｗは、巻き出しロール９１から巻き出されて、途中に配置されたロール（図５（ａ）の例ではメインロール９３および中間ロール９４）を経て所定のパスラインに沿って巻き取りロール９２に巻き取られることにより、巻き出しロール９１から巻き取りロール９２まで搬送される。そして、メインロール９３と対向するように、ＣＶＤ法を行うための成膜装置９５が配置されており、ここで基材Ｗへの成膜が行われるが、ＣＶＤ法、特にプラズマＣＶＤ法では減圧された環境が必要となる。そのため、巻き出しロール９１、巻き取りロール９２、メインロール９３および中間ロール９４がチャンバー部９６内に収容された形態で搬送装置９０が形成され、成膜装置９５もこのチャンバー部９６に収容される。そして、減圧機構９７が作動してチャンバー部９６の内部空間が減圧された状態で基材Ｗは搬送され、そして成膜装置９５により成膜される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２２８３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の搬送装置では、基材Ｗを精度良く搬送できないおそれがあった。具体的には、チャンバー部９６の内部が減圧された状態において、チャンバー部９６を形成する壁部には、チャンバー部９６の外部と内部の気圧差により変形が生じる。このとき、図５（ｂ）のようにロールがチャンバー部９６の壁部に連結されている場合、図６（ここでは中間ロール９４に関して図示）に示すように搬送ロールに傾きが生じ、図６に鎖線で表示したような基材Ｗの正規のパスラインと異なるパスラインで基材Ｗが搬送されてしまうため、基材Ｗの搬送精度が悪化する。このように搬送精度が悪化し、メインロール９３上で基材Ｗが当接している位置（図５におけるＹ軸方向の位置）がずれてしまった場合、成膜装置９５によって均一な膜厚の薄膜を基材Ｗに形成することができなくなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、減圧環境下で基材を精度良く搬送することができる搬送装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明の搬送装置は、複数の壁部を有し、内部に密閉空間を形成する中空のチャンバー部と、前記チャンバー部に収容され、複数の搬送ロールを有し、当該搬送ロールが帯状の基材と当接している状態で回転することにより基材を搬送する搬送部と、前記チャンバー部の内部空間を減圧する減圧機構と、複数の脚部を有し、当該脚部が前記壁部に当接することにより前記チャンバー部の内部に載置もしくは固定されるフレーム部と、を備え、全ての前記搬送ロールは前記フレーム部に連結されていることを特徴としている。
【０００８】
上記搬送装置によれば、減圧環境下で基材を精度良く搬送することができる。具体的には、チャンバー部の内部に載置もしくは固定されるフレーム部に連結されていることにより、フレーム部はチャンバー部内外の気圧差の影響を受けないため、各搬送ロールの相対位置および回転軸の相対角度は変化することなく、所定のパスラインに沿って基材を搬送することができる。
【０００９】
また、前記フレーム部の複数の脚部は、前記減圧機構によって前記チャンバー部の内部空間が減圧されることによる前記壁部の変形量が略同一となる場所においてそれぞれ当該壁部と当接するようにしても良い。
【００１０】
こうすることにより、壁部に変形が生じても各脚部における壁部と当接する部分の相対位置関係が変化しないため、壁部の変形の影響でフレーム部が変形することを防ぐことができる。
【００１１】
また、複数の前記壁部は、前記フレーム部と当接する前記壁部よりも剛性が低い前記壁部を少なくとも１つ有するようにしても良い。
【００１２】
こうすることにより、チャンバー部内部を減圧した際に剛性が低い壁部が積極的に変形し、フレーム部と当接する壁部の変形を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の搬送装置によれば、減圧環境下で基材を精度良く搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態における搬送装置を示す概略図である。
【図２】減圧状態における本実施形態の搬送装置を示す概略図であり、正面図である。
【図３】減圧状態における本実施形態の搬送装置の一部を示す概略図であり、上面図である。
【図４】第２実施形態における搬送装置を示す概略図である。
【図５】従来の搬送装置を示す概略図である。
【図６】減圧状態における従来の搬送装置の一部を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態における搬送装置の概略図であり、図１（ａ）は正面断面図、図１（ｂ）は側面断面図である。
【００１７】
搬送装置１は、帯状の基材Ｗ（ウェブ）を一方のロールから巻き出し、他方のロールで巻き取ることにより、これら２つのロールの間で基材Ｗの搬送を行う、すなわちウェブハンドリングを行うためのものである。また、基材Ｗは搬送される経路の途中でプロセス装置（本実施形態では成膜装置６）と対向し、このプロセス装置により基材Ｗに成膜が行われた後、基材Ｗは巻き取られる。なお、基材Ｗは、薄板の長尺体であり、たとえば、厚み０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍ、幅５ｍｍ〜５０ｍｍの平板形状を有する長尺体が適用される。また、材質として、特に限定しないが、ステンレス、銅、樹脂フィルム等が好適に用いられる。そして、ＣＶＤ法などにより薄膜やパターンが形成された基材Ｗは太陽電池や有機ＥＬなどの一部品として用いられる。
【００１８】
この搬送装置１は、チャンバー部２、搬送部３、フレーム部４を備えており、搬送部３を構成する各搬送ロール３０に基材Ｗが当接し、また各搬送ロール３０が回転することにより基材Ｗを所定のパスラインに沿って搬送する。また、搬送部３を構成する各搬送ロール３０はフレーム部４と連結しており、搬送部３が連結されたフレーム部４はチャンバー部２に収容され、チャンバー部２を構成する壁部に載置もしくは固定されている。そして、真空ポンプなどの減圧機構５によりチャンバー部２の内部が減圧されることにより、減圧環境下で搬送部３が基材Ｗを搬送することができるようになっている。
【００１９】
なお、本説明では、各搬送ロール３０の回転軸の方向をＹ軸方向、水平面上でＹ軸方向と直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向およびＹ軸方向と直交する方向、すなわち鉛直方向をＺ軸方向と呼ぶこととする。
【００２０】
チャンバー部２は、内部に密閉空間を形成する中空の箱状の構造体であり、本実施形態では略直方体の形状を有するように、チャンバー部２の底面を形成する底面壁部２１、上面を形成する上面底部２２、４つの側面を形成する４つの側面壁部２３から構成されている。また、チャンバー部２は配管を介して真空ポンプなどの減圧機構５が接続されており、配管を介してチャンバー部２の内部空間と減圧機構５とが連通している。これにより、減圧機構５が作動することによって、チャンバー部２の内部空間を減圧することが可能である。
【００２１】
また、チャンバー部２の内部に設けられる搬送ロール３０などにアクセスすることが可能なように、チャンバー部２は、たとえば上下に分割する構造、もしくは一部の壁部にシャッターなどが設けられる構造を有している。ここで、チャンバー部２の分割体同士が当接する際、もしくはシャッターが閉状態の際にチャンバー部２の内部が密閉空間となるように、チャンバー部２の分割体同士が当接する部分、シャッターと壁部とが当接する部分には、ゴムパッキンなど伸縮性を有する部材が設けられている。
【００２２】
また、本実施形態では、チャンバー部２の内部には、基材Ｗへ成膜を行う機構として成膜装置６が設置されている。この成膜装置６は、基材Ｗ上に薄膜を形成するためのものであり、基材Ｗに対する表面処理を行う手段としてプラズマＣＶＤ法を用いた成膜源である。すなわち、成膜装置６には、図示しない高周波電源に接続されてメインロール３３との間にプラズマを発生させるためのプラズマ電極が設けられるとともに、原料ガス供給手段が接続されている。そして、原料ガスが供給された状態で、高周波電源によってプラズマ電極に高周波電圧が印加されることにより、プラズマ電極の周辺にプラズマが発生し、このプラズマによって原料ガスが励起されたプラズマ雰囲気が形成され、基材Ｗ上に所定の薄膜が形成される。
【００２３】
搬送部３は、複数の搬送ロール３０を有し、それぞれの搬送ロール３０が、基材Ｗと当接している状態で回転することにより、基材Ｗが所定のパスラインに沿って搬送される。
【００２４】
ここで、本実施形態では、搬送ロール３０として基材Ｗを巻き出す巻き出しロール３１と、基材Ｗを巻き取る巻き取りロール３２と、巻き出しロール３１と巻き取りロール３２との間に配置されるメインロール３３および中間ロール３４とを有しており、巻き出しロール３１から巻き出された基材Ｗをメインロール３３の外周面に沿わせて搬送させつつ、メインロール３３と成膜装置６との間を通過させることにより、基材Ｗ上に薄膜が形成され、その後、巻き取りロール３２で巻き取られるようになっている。また、所定の位置に中間ロール３４が設けられており、この中間ロール３４に沿って基材Ｗが搬送されることにより、基材Ｗの搬送経路が設定されている。
【００２５】
巻き出しロール３１および巻き取りロール３２は略円筒形状の芯部を有しており、これら芯部には基材Ｗが巻き付けられ、これら芯部を回転駆動させることにより、基材Ｗを巻き出し、または巻き取ることができる。すなわち、図示しない制御装置によりそれぞれの芯部の回転が制御されることにより、基材Ｗの巻き出し速度もしくは巻き取り速度を増加及び減少させることができる。具体的には、基材Ｗが巻き取りロール３２側から引張力を受けた状態で巻き出しロール３１側の芯部を回転させることにより基材Ｗが巻き取りロール３２側に送り出され、適宜、巻き出しロール３１側の芯部にブレーキをかけることにより基材Ｗがたわむことなく一定速度で送り出されるようになっている。また、巻き取りロール３２側の芯部の回転が調節されることにより、送り出された基材Ｗが撓むのを抑えつつ、逆に基材Ｗが必要以上の張力がかからないようにして巻き取ることができるようになっている。
【００２６】
このように、上記の巻き出しロール３１と巻き取りロール３２とが一対となり、巻き出しロール３１が基材Ｗを送り出し、巻き取りロール３２が送り出し速度と同じ巻き取り速度で基材Ｗを巻き取ることによって、基材Ｗにかかる張力を所定の値で維持しながら基材Ｗを搬送することが可能である。
【００２７】
メインロール３３は、成膜の際に基材Ｗの姿勢を保ちつつ、巻き出しロール３１から供給された基材Ｗを巻き取りロール３２に搬送するためのものである。メインロール３３は、巻き出しロール３１と巻き取りロール３２との間に配置されており、巻き出しロール３１と巻き取りロール３２の芯部よりも大径の略円筒形状に形成されている。メインロール３３の外周面は、周方向に曲率が一定の曲面で形成されており、図示しない制御装置により巻き出しロール３１と巻き取りロール３２の芯部の回転に応じて駆動制御されるようになっている。また、メインロール３３は、巻き出しロール３１と巻き取りロール３２の芯部に比べて、その外周面が下側に張り出す位置に設けられており、この張り出した外周面に基材Ｗが架け渡されている。すなわち、巻き出しロール３１から送り出された基材Ｗは、メインロール３３の外周面に当接することにより所定の張力が付加された状態で搬送される。すなわち、メインロール３３の外周面に基材Ｗが接した状態でメインロール３３が巻き出しロール３１及び巻き取りロール３２の回転に応じて回転することにより、基材Ｗは、基材Ｗ全体が張った状態で、その表面が成膜装置６に対向する姿勢で巻き出しロール３１から巻き取りロール３２へ搬送されるようになっている。
【００２８】
中間ロール３４は、駆動源を持たずに自由に回転する略円筒形状のロールであり、巻き出しロール３１から巻き取りロール３２へ搬送される基材Ｗの搬送経路（パスライン）を設定するものである。
【００２９】
フレーム部４は、本実施形態では各搬送ロール３０の回転軸を支持する支持部が設けられた、たとえばステンレスといった金属からなる門型のフレームであり、複数の角材が溶接などにより接合されることにより構成されている。
【００３０】
また、本実施形態では図１（ｂ）に示す通り一対のフレーム部４が搬送部３をはさんで対向しており、それぞれのフレーム部４が各搬送ロール３０の回転軸のそれぞれの端部と上記支持部において接続されることにより、各搬送ロール３０が回転可能なようにフレーム部４に支持されている。また、フレーム部４には、巻き出しロール３１、巻き取りロール３２、およびメインロール３３に駆動力を与える図示しない駆動源が取り付けられている。
【００３１】
なお、少なくとも巻き出しロール３１と巻き取りロール３２が容易に取り付け、取り外し可能であるように、フレーム部４の一部が分解可能な構造を有している。
【００３２】
また、それぞれのフレーム部４は２本の脚部を有しており、合計４本の脚部がチャンバー部２の底面壁部２１に当接することにより、フレーム部４が底面壁部２１に載置される形態をとっている。
【００３３】
ここで、各脚部には図示しないボルトを通す貫通穴が設けられ、また、底面壁部２１には当該ボルトをねじ込むねじ穴が設けられている。これにより、ボルトを介してフレーム部４が底面壁部２１に接続される。また、本実施形態では、上記貫通穴の径はボルトのねじ部の径よりも十分に大きい。
【００３４】
次に、減圧機構５によりチャンバー部２の内部が減圧された状態の搬送装置１について、図２に示す。
【００３５】
チャンバー部２の内部が減圧されることにより、チャンバー部２の壁部（底面壁部２１、上面壁部２２、側面壁部２３）を境にチャンバー部２の内外では気圧差が生じる。これにより、図２に示すように壁部には変形が生じてしまう。
【００３６】
一方、フレーム部４はチャンバー部２の内部に収容されているため、チャンバー部２の内外の気圧差の影響を受けない。すなわち、フレーム部４の周囲で気圧差は発生せず、チャンバー部２の壁部のように変形することは無い。したがって、チャンバー部２の内部が減圧されたとしてもフレーム部４はこれに接続された各搬送ローラ３０の相対位置および回転軸の相対角度を一定に維持することができるため、所定のパスラインで精度の高い基材Ｗの搬送を行うことが可能である。
【００３７】
また、本実施形態では、減圧機構５によってチャンバー部２の内部が減圧されることによる底面壁部２１の変形量が略同一となる場所においてフレーム部４の複数の脚部がそれぞれ底面壁部２１と当接するように、フレーム部４がチャンバー部２の内部に載置されている。図３は本実施形態の上面断面図であり、図中の鎖線は、チャンバー部２の内部が減圧された状態における底面壁部２１の（Ｚ軸方向の）変形量が等しい部分を結んだ線であり、いわゆる等高線である。なお、このような等高線の情報は、構造解析を行うことにより得ることができる。
【００３８】
図３では、上記の通り本実施形態では底面壁部２１の変形量が略同一となる場所においてフレーム部４のそれぞれの脚部が底面壁部２１と当接していることを表しているが、こうすることにより、底面壁部２１に変形が生じても各脚部における底面壁部２１と当接する部分の相対位置関係が変化しないため、フレーム部４のそれぞれの脚部が底面壁部２１に固定されていたとしても底面壁部２１の変形の影響でフレーム部４が変形することを防ぐことができる。
【００３９】
なお、仮にフレーム部４が変形したとしても、その変形は脚部にとどまり、フレーム部４に接続された各搬送ローラ３０の相対位置および回転軸の相対角度を一定に維持することができるのであれば、フレーム部４の各脚部における底面壁部２１と当接する部分の相対位置関係が若干変化しても構わない。
【００４０】
次に、第２実施形態における搬送装置１について図４を用いて説明する。
【００４１】
この実施形態では、フレーム部４と当接する底面壁部２１を除くチャンバー部２の壁部（上面壁部２２および側面壁部２３）は、底面壁部２１よりも剛性が低い壁部を少なくとも１つ有するようにしている。こうすることにより、チャンバー部２の内部を減圧した際に剛性が低い壁部が積極的に変形し、フレーム部４と当接する壁部（底面壁部２１）の変形を抑えることができる。
【００４２】
図４は、この第２実施形態にかかる搬送装置１の一例であり、底面壁部２１の厚みを他の壁部の厚みより厚くすることにより剛性を他の壁部より高くしている。なお、壁部の剛性を高くする方法としては、板厚を厚くする方法以外にも、リブで補強する方法などが挙げられる。
【００４３】
以上の搬送装置により、減圧環境下で基材を精度良く搬送することができる。
【００４４】
なお、上記の説明では、各搬送ロール３０の回転軸方向は全て同じ（Ｙ軸方向）としているが、これに限らず、各回転軸の方向は揃っていなくても構わない。
【００４５】
また、成膜装置６もフレーム部４に接続されていても良い。これにより、メインロール３３上の基材Ｗと成膜装置６との距離を一定に維持できるため、より膜厚精度の高い薄膜を基材Ｗに形成することができる。
【００４６】
また本実施形態では、基材Ｗへ加工を行う装置としてプラズマＣＶＤ法を行う成膜装置６を挙げているが、これに限らず、減圧環境下で行うプロセス装置全般に対して本発明を適用可能である。
【００４７】
また、本実施形態ではフレーム部４はチャンバー部２の底面壁部２１に載置もしくは固定しているが、これに限らず、上面壁部２２や側面壁部２３に固定するようにしても良い。
【００４８】
また、本実施形態ではフレーム部４の各脚部は底面壁部２１に固定されているが、これに限らず、載置されるだけで固定されていなくても良い。
【符号の説明】
【００４９】
１  搬送装置
２  チャンバー部
３  搬送部
４  フレーム部
５  減圧機構
６  成膜装置
２１  底面壁部
２２  上面壁部
２３  側面壁部
３０  搬送ロール
３１  巻き出しロール
３２  巻き取りロール
３３  メインロール
３４  中間ロール
４１  伸縮部材
９０  搬送装置
９１  巻き出しロール
９２  巻き取りロール
９３  メインロール
９４  中間ロール
９５  成膜装置
９６  チャンバー部
９７  減圧機構
【図１】
2016156052.tif 000003
【図２】
2016156052.tif 000004
【図３】
2016156052.tif 000005
【図４】
2016156052.tif 000006
【図５】
2016156052.tif 000007
【図６】
2016156052.tif 000008