(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１層の熱反応温度と軟化温度を有する熱反応性フィルムと他のフィルムとの積層体を加圧加熱して一体化するラミネート装置であって、前記積層体を所定の搬送ピッチずつステップ搬送する搬送手段と、前記熱反応性フィルムを熱反応温度以上に加熱する均熱部および軟化温度以下に冷却する冷却部からなる加熱部と、前記均熱部とで前記積層体を挟んで加圧および加熱してラミネートする加圧部を備え、前記搬送ピッチは前記均熱部の搬送方向の長さより短く、前記均熱部は前記加圧部にて加圧される領域の搬送方向の長さより短くそれぞれ設定され、ステップ搬送毎に前記積層体がラミネートされた範囲のうち搬送方向の上手側の端部を再加圧加熱するとともに、前記加熱部の少なくとも前記加圧部にて加圧される領域より搬送方向の上手側および下手側の外側の温度は、前記軟化温度より低く設定されていることを特徴とするラミネート装置。
【請求項２】
前記加熱部は、前記均熱部と冷却部の間に断熱部を有し、搬送方向の上手側から順に、冷却部、断熱部、均熱部、断熱部、冷却部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のラミネート装置。
【請求項３】
前記冷却部は水冷されていることを特徴とする請求項１または２に記載のラミネート装置。
【請求項４】
前記断熱部は前記均熱部と連続している材料に開けられた空間であることを特徴とする請求項１ないし３に記載のラミネート装置。
【請求項５】
前記断熱部の前記熱反応性フィルム側の面は平滑であり、段差または溝がないことを特徴とする請求項１ないし４に記載のラミネート装置。
【請求項６】
前記均熱部のうち搬送方向の上手側端部、内部および搬送方向の下手側端部はそれぞれ別の温度制御器によって別個に温度制御され、均熱部の均熱領域ができるだけ広くなるようにされていることを特徴とする請求項１ないし５に記載のラミネート装置。
【請求項７】
前記加圧部と前記加熱部の周縁部は互いに合致する開口部であり、または前記加熱部は前記加圧部の周縁部は互いに合致する開口部を有する容器に収められ、これらの開口部にはＯリングが備えられ、前記加圧部と前記加熱部または前記容器は相対的に移動させる開閉装置により連結され、Ｏリングが合致するように閉じられたとき、前記積層体を挟んだ前記加圧部と前記加熱部または容器とがなす閉じた空間は排気系に接続されて真空室となることを特徴とする請求項１ないし６に記載のラミネート装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート状の連続した基材を加圧しながら加熱することを繰り返し連続した処理を行うラミネート装置に関し、より具体的には可撓性基板を有する薄膜光電変換素子の複数個を、可撓性を有する耐候性フィルムにより挟んで両面を保護する薄膜光電変換モジュールのラミネート装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の平板型のラミネート装置は基材を枚葉式で処理するものであるため搬送方向に連続した基材をラミネートすることに用いられることは一般的ではなかった。
長尺の連続した基材をラミネートする従来の平板型のラミネート装置の代表例として、本出願人の先の出願に係る薄膜光電変換モジュール製造装置について説明する。図５は従来の平板型のラミネート装置を示す模式図であり、（ａ）は全体図であり、（ｂ）は加圧部および加熱部の断面図である。
【０００３】
送り出しロール１１ｒに捲かれた透光性で耐候性材料からなる第１の熱反応性フィルム１１は矢印Ｄ方向にステップ搬送される。塔載位置１６では、薄膜光電変換セル１３が手動によりまたは図示していない供給装置により第１の熱反応性フィルム１１に塔載される。次の位置でロール１４ｒから送り出される薄膜光電変換セル１３間を接続する導電テープ１４が搭載された後、送り出しロール１２ｒから送り出される第２の熱反応性フィルム１２がこれらを被覆して積層される。全体はプレスロール１５ａ、１５ｂにより加圧され互いに密着、固定され積層体１０とされる。ここでは第２の熱反応性フィルム１２は第１の熱反応性フィルム１１と同質であるが、異なっていてもよい、また、第１または第２の熱反応性フィルム１１、１２には他の熱反応性でない、例えば離型性フィルムなどが積層されていてもよく、この場合は熱反応性フィルムは薄膜光電変換セル１３等の搭載側にある。
【０００４】
次に積層体１０は対向している加圧部３０と加熱部２０の間に搬送される。加圧部３０は加圧容器３１とその開口部にはシリコーンゴムなどの伸縮性シート３２の周縁が固定され加圧室３３である。制御弁４２を切り替えて圧力源４１から圧力が供給され加圧室３３内は加圧され、伸縮性シート３２は下降され積層体１０は伸縮性シート３２の下に位置する加熱部２０に押し付けられ加圧される。加熱部２０には加熱ヒータ２１ａ〜２１ｃが備えられている。
【０００５】
第１の熱反応性フィルム１１の熱反応特性は、以下の３温度で表される。第１の熱反応性フィルム１１が構造変化を開始し安定化へ向かう熱反応温度をＴｒとする。この熱反応が架橋反応であることが多いので架橋温度と言う場合もある。熱反応温度は次に説明する軟化温度よりかなり高い。熱反応前軟化温度Ｔｐは熱反応前の第１の熱反応性フィルム１１が加熱されて加圧しない状態で軟化が始まる温度であり、熱反応後軟化温度Ｔａは熱反応反応後の第１の熱反応性フィルム１１を加圧しない状態で軟化が開始する温度であり、熱反応前軟化温度Ｔｐより少し高く、この温度以上では残痕が発生する。これらの温度は第１の熱反応性フィルム１１を構成する材料によって異なる。第１の熱反応性フィルム１１の温度が、熱反応温度Ｔｒ以上の均熱部分を熱反応領域Ｒ１とする。
【０００６】
積層体１０は、伸縮性シート３２により加圧され、加熱部２０は熱反応温度Ｔｒ以上に昇温され、所定の時間だけ加熱され、第１の熱反応性フィルム１１は熱反応処理または架橋処理をされてラミネートされ、モジュール１０ｍが完成する。ラミネートされた後、加熱部２０は冷却され、制御弁４２を切り変えて加圧室３３内が常圧にされて、伸縮性シート３２がモジュール１０ｍから離された後、モジュール１０ｍは所定の搬送ピッチＭだけステップ搬送される。搬送中に次の薄膜光電変換セル１３が第１の熱反応性フィルム１１上に塔載される。
【０００７】
搬送ピッチＭは、搬送されているモジュール１０ｍは前回のラミネート範囲Ｌ１と今回のラミネート範囲Ｌ２が重複するように、今回のラミネート範囲Ｌ２の長さより短かく設定されており、今回のラミネート範囲Ｌ２から前回のラミネート範囲Ｌ１の後端Ｐ１が外れない位置Ｐ２で停止される。この搬送と同時にラミネートされたモジュール１０ｍは巻き取りロール１０ｒに巻き取られる。
【０００８】
このように、積層体１０の熱反応処理（ラミネート）は繰り返され、モジュール１０ｍは連続して製造される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のラミネート装置において、積層体１０供給側の積層体１０対する伸縮性シート３２の加圧領域Ｒ４と、積層体１０内の第１の熱反応性フィルム１１の加熱温度分布の関係から、次のような問題があった。
図６は従来のラミネート装置における加圧領域の搬送上手端部付近での積層体の搬送方向の温度分布と加圧領域の関係を示す図であり、（ａ）は加圧領域端部が加熱部の内側にある場合であり、（ｂ）は加圧領域端部が加熱部端部に一致している場合である。
【００１０】
加圧領域端部が加熱部の内側にある場合（図６（ａ））は、加圧領域Ｒ４外の加熱部２０上の積層体１０は熱反応温度Ｔｒ以上に加熱され、第１、第２の熱反応性フィルム１１、１２の粘度が低下し液状に近い状態となっているため、加圧領域Ｒ４の端部にある積層体１０は加圧領域Ｒ４から押出された第１、第２の熱反応性フィルム１１、１２の液溜りや、表面での波打ち、気泡などの欠陥Ｋが発生してしまう。またこの部分では加熱による熱反応が進行し第１、第２の熱反応性フィルム１１、１２が安定化してしまうため、次のラミネート工程で同じ部分を加圧加熱しても前述の液溜、波打ちまたは気泡は残痕として、薄膜光電変換セル１３上に残ってしまうことがあり、連続した積層体１０全体を良質なモジュール１０ｍとすることができない。
【００１１】
また、加圧領域Ｒ４の端部が加熱部２０の端部に一致している場合（図６（ｂ））では、加熱部２０から外れた積層体１０の端部は、積層体１０の熱伝導などにより熱反応温度Ｔｒ以上に加熱され第１、第２の熱反応性フィルム１１、１２の粘度が低下し液状に近い状態になっているにも関わらず、加圧されていないので液ダレや気泡などの欠陥Ｋが発生し、やはり、連続した積層体１０全体を良質なモジュール１０ｍとすることができない。
【００１２】
本発明の目的は、任意の長さの、光電変換セルなどの他のフィルムと熱反応性フィルムとを液溜、波打ちまたは気泡が生じないように連続してラミネートでき、かつ生産効率の高いラミネート装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、少なくとも１層の熱反応温度と軟化温度を有する熱反応性フィルムと他のフィルムとの積層体を加圧加熱して一体化するラミネート装置であって、前記積層体を所定の搬送ピッチずつステップ搬送する搬送手段と、前記熱反応性フィルムを熱反応温度以上に加熱する均熱部および軟化温度以下に冷却する冷却部からなる加熱部と、前記均熱部とで前記積層体を挟んで加圧および加熱してラミネートする加圧部を備え、前記搬送ピッチは前記均熱部の搬送方向の長さより短く、前記均熱部は前記加圧部にて加圧される領域の搬送方向の長さより短くそれぞれ設定され、ステップ搬送毎に前記積層体がラミネートされた範囲のうち搬送方向の上手側の端部を再加圧加熱するとともに、前記加熱部の少なくとも前記加圧部にて加圧される領域より搬送方向の上手側および下手側の外側の温度は、前記軟化温度より低く設定されていることとする。ここで、一体化されるフィルムは、一方が熱反応性フィルムで他方が熱反応性フィルムでない場合と、両方が熱反応性フィルムである場合がある。
【００１４】
前記加熱部は、前記均熱部と冷却部の間に断熱部を有し、搬送方向の上手側から順に、冷却部、断熱部、均熱部、断熱部、冷却部が設けられていると良い。
前記冷却部は水冷されていると良い。
前記断熱部は前記均熱部と連続している材料に開けられた空間であると良い。
前記断熱部の前記熱反応性フィルム側の面は平滑であり、段差または溝がないと良い。
【００１５】
前記均熱部のうち搬送方向の上手側端部、内部および搬送方向の下手側端部はそれぞれによって別個に温度制御され、均熱部の均熱領域ができるだけ広くなるようにされていると良い。
前記加圧部と前記加熱部の周縁部は互いに合致する開口部であり、または前記加熱部は前記加圧部の周縁部は互いに合致する開口部を有する容器に収められ、これらの開口部にはＯリングが備えられ、前記加圧部と前記加熱部または前記容器は相対的に移動させる開閉装置により連結され、Ｏリングが合致するように閉じられたとき、前記積層体を挟んだ前記加圧部と前記加熱部または容器とがなす閉じた空間は排気系に接続されて真空室となると良い。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るラミネート装置を示す模式全体図である。
従来のラミネート装置とは、加熱部２０が異なっているので、これらについてのみ説明し、他の部分の説明は省略する。
加熱部２０は搬送上手から順に、冷却部２２、断熱部２３、均熱部２１、断熱部２３および冷却部２２からなっている。各部の積層体１０側は同一平面である。各冷却部２２、２２は内部に冷却管２２ａ、２２ｂ（図３参照）を有しており、温度制御されたまたはされない冷却水が流され、温度は第１、第２の熱反応性フィルム１１、１２が温度変化を起こさない軟化温度以下に保持される。各断熱部２３、２３にはガラス、セラミックあるいは樹脂からなる板または均熱部２１と連続している材料に開けられた断熱空間２３ａ、２３ｂ（図３参照）が設けられている。均熱部２１には加熱ヒータ２１ｃ（図３参照）が埋め込まれており、ラミネート工程に必要な温度プロフィル（対時間および対搬送方向）に従うように温度調節器２４ｃ（図３参照）により温度制御される。加熱部２０に対向する加圧部３０の加圧領域Ｒ４は２つの冷却部２２、２２の間にある。その詳細は後述する。
【００１７】
図２は本発明に係るラミネート装置における積層体の搬送方向の温度分布と加圧領域Ｒ４の関係を示す図である。搬送上手側の熱反応前軟化温度点Ｔｐ以上の部分から搬送下手側の熱反応後軟化温度点Ｔａ以上の部分を軟化領域Ｒ２、軟化領域Ｒ２より外の温度域を非軟化領域Ｒ３と呼ぶことにする。伸縮性シート３２が積層体１０を加圧する加圧領域Ｒ４は少なくとも軟化領域Ｒ２全体を被覆するように設定してあり、熱反応領域Ｒ１が今回のラミネート範囲Ｌ２に等しい。
【００１８】
搬送しているモジュール１０ｍの前回のラミネート範囲Ｌ１の後端部と熱反応領域Ｒ１が重複するように、熱反応領域Ｒ１長さより短い搬送ピッチＭでステップ搬送する。この搬送方法は従来と同じである。
上記のように、本発明によれば、加圧領域の外側は非軟化領域なので、熱反応性フィルムには液溜、波打ちまたは気泡などの欠陥は生じない。従って、良質なモジュールを連続的に製造できることが期待できる。
【００１９】
加熱部２０を別途作製した冷却部２２や断熱部２３を連結して一体化してもよいが、この場合は連結部が溝となり、かなり微細化しても、モジュール１０ｍの表面に線条の凸部が生じ検査の障害となることがある。これを避けるために、薄い金属板で表面全体を被覆しておくか、または加熱部２０を同一部材として、加熱部２０の表面を平滑化しておくことは良い。
実施例１
この実施例では熱反応性フィルムとしてエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）を用いたので、熱反応温度は架橋温度（１２０ないし１３０℃）である。ＥＶＡの動的粘弾性測定の結果では５０℃付近を超えた温度から急激に粘度が低下しているため、熱反応前軟化温度点Ｔｐを５０℃とした。実験の結果から熱反応後軟化温度点Ｔａは約６０℃であることが得られた。
【００２０】
図３は本発明に係るラミネート装置の実施例を示す模式図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は加圧部および加熱部の断面図である。
加熱部２０は一体の金属製であり、表面の凹凸が第１の熱反応性フィルム１１に転写されないように、表面を平滑化した。加熱部２０の両端部には冷却管（孔）２２ａ、２２ｂを備え、その内側には断熱部２３として断面が四角形の断熱空間２３ａ、２３ｂを開け、断熱部２３より内側には均熱部の両端の温度変動を避けるための加熱ヒータ２１ａ、２１ｂを、その内側の中央部全体には均熱加熱用の加熱ヒータ２１ｃを設けた。各ヒータ２１ａ、２１ｃ、２１ｂはそれぞれ温度調節器２４ａ、２４ｃ、２４ｂにより制御されるようにした。また、冷却水は図示してない冷却器により冷却し、冷却管２２ａ、２２ｂに供給した。
【００２１】
このラミネート装置で長尺のモジュール１０ｍを製造したところ、従来加圧領域外で生じていた液溜、波打ちまたは気泡は生じなかった。積層体作製時に残留した気泡が極く僅かみられた他は、全域にわたって良質なモジュール１０ｍを得ることができた。また、加圧領域端部が薄膜光電変換セル１３の上にきていても、欠陥は発生しないので、搬送ピッチを光電変換セルの長さに無関係に決めることができ、１ロール中に任意の長さの薄膜光電変換セル１３を封止することができる。
【００２２】
また、このような構成としたため、非軟化領域Ｒ３と熱反応領域Ｒ１との境界幅は狭くラミネート装置の製造効率は向上した。
実施例２
図４は本発明に係るラミネート装置の他の実施例の模式図であり、（ａ）は全体図であり、（ｂ）は加熱部と加圧部の断面図である。
【００２３】
ここでは、実施例１の図３と異なる部分のみ説明する。熱反応性フィルムとしてＥＶＡフィルムを用いた。
この実施例の加圧部３０のシリコーンゴムなどの伸縮性シート３２の周囲が固定されている部分の周縁部にはＯリングＯ３が取り付けられており、閉状態では下部真空容器２５のＯリングＯ２と合致する。下部真空容器２５には、加熱ヒータ２１ｃと冷却管２２ａ、２２ｂを有する実施例１の加熱部２０が、断熱部材２６を介して取り付けられている。
【００２４】
積層体１０を加熱部２０に搬送後、加圧部３０は開閉機構５０により下降され、ＯリングＯ２とＯリングＯ３は積層体１０を挟み込み真空室４３が構成される。真空室４３は制御弁４４を介して、加圧室３３は制御弁４５を介して真空ポンプ４６に接続されており、真空室４３と加圧室３３の中を真空状態にし、第１、第２の熱反応性フィルム１１、１２間を脱気する。脱気による脱泡が十分に行われた後、制御弁４５を切り替えて加圧室３３内を大気圧にし、真空室４３と加圧室３３の圧力差により伸縮性シート３２は積層体１０に押し付けられ加圧する。この状態で加熱部２０を加熱し、所定の時間だけ架橋反応をさせてラミネートを行う。ラミネート後、加熱部２０を冷却して、制御弁４５を切り換えて加圧室３３内を低圧状態にし、制御弁４４を切り替えて真空室４３内を大気状態にし、開閉機構５０により加圧部３０を上昇させ、搬送ピッチＭだけモジュール１０ｍを搬送し、巻き取りロール１０ｒに巻き取る。
【００２５】
このラミネート装置で長尺のモジュール１０ｍを製造したところ、積層体１０作製時に残留した気泡は脱気され、また従来加圧領域外で生じていた液溜、波打ちまたは気泡は生じず、全域にわたって良質なモジュール１０ｍを得ることができた。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、少なくとも１層の熱反応温度と軟化温度を有する熱反応性フィルムと他のフィルムとの積層体を加圧加熱して一体化するラミネート装置であって、前記積層体を所定の搬送ピッチずつステップ搬送する搬送手段と、前記熱反応性フィルムを熱反応温度以上に加熱する均熱部および軟化温度以下に冷却する冷却部からなる加熱部と、前記均熱部とで前記積層体を挟んで加圧および加熱してラミネートする加圧部を備え、前記搬送ピッチは前記均熱部の搬送方向の長さより短く、前記均熱部は前記加圧部にて加圧される領域の搬送方向の長さより短くそれぞれ設定され、ステップ搬送毎に前記積層体がラミネートされた範囲のうち搬送方向の上手側の端部を再加圧加熱するとともに、前記加熱部の少なくとも前記加圧部にて加圧される領域より搬送方向の上手側および下手側の外側の温度は、前記軟化温度より低く設定したため、前記加熱部と前記加圧部の搬送方向の上手側および下手側の両端部に対向する部分およびその外側の温度は前記軟化温度より低くくすることができた。そのため、重複してラミネートされた部分付近での液溜、波打ちあるいは気泡が無くなり、連続した積層体全体を良質なモジュールとすることが可能となった。
【００２７】
また、加熱部の基材入口側に断熱空間を設け、加熱部の基材入口側端部を加熱中に冷却することにより、加熱部の均熱部の占める比率を増加させたので、ラミネート装置当たりの生産効率を向上させることができる。また加圧加熱によるラミネートを真空状態で行うことにより脱泡したので、気泡の無い良質のモジュールが安定して製造できるようになり、ラミネートの生産効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るラミネート装置を示す模式全体図
【図２】    本発明に係るラミネート装置における積層体の搬送方向の温度分布と加圧領域の関係を示す図
【図３】  本発明に係るラミネート装置の実施例を示す模式図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は加圧部および加熱部の断面図
【図４】  本発明に係るラミネート装置の他の実施例の模式図であり、（ａ）は全体図であり、（ｂ）は加熱部と加圧部の断面図
【図５】  従来の平板型のラミネート装置を示す模式図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は加圧部および加熱部の断面図
【図６】  従来のラミネート装置における加圧領域の搬送上手端部付近での積層体の搬送方向の温度分布と加圧領域の関係を示す図であり、（ａ）は加圧領域端部が加熱部の内側にある場合、（ｂ）は加圧領域端部が加熱部端部に一致している場合
【符号の説明】
１０    積層体
１０ｒ  巻き取りロール
１０ｍ  モジュール
１１    第１の熱反応性フィルム
１１ｒ  送り出しロール
１２    第２の熱反応性フィルム
１２ｒ  送り出しロール
１３    薄膜光電変換セル
１４    導電テープ
１４ｒ  送り出しロール
１５ａ  プレスロール
１５ｂ  プレスロール
１６    塔載位置
２０    加熱部
２１    均熱部
２１ａ  加熱ヒータ
２１ｂ  加熱ヒータ
２１ｃ  加熱ヒータ
２２    冷却部
２２ａ  冷却管
２２ｂ  冷却管
２３    断熱部
２３ａ  断熱空間
２３ｂ  断熱空間
２４ａ  温度調節器
２４ｂ  温度調節器
２４ｃ  温度調節器
２５    下部真空容器
２６    断熱部材
３０    加圧部
３１    加圧容器
３２    伸縮性シート
３３    加圧室
Ｏ２  Ｏリング
Ｏ３  Ｏリング
４１    圧力源
４２    制御弁
４３    真空室
４４    制御弁
４５    制御弁
４６    真空ポンプ
Ｄ    搬送方向
Ｋ    欠陥
Ｌ１    前回のラミネート範囲
Ｌ２    今回のラミネート範囲
Ｍ    搬送ピッチ
Ｒ１  熱反応領域
Ｒ２  軟化領域
Ｒ３  非軟化領域
Ｒ４  加圧領域
Ｐ１  ラミネート範囲の後端
Ｐ２  Ｐ１の搬送後の位置
Ｔｐ  熱反応前軟化温度
Ｔｒ  熱反応温度
Ｔａ  熱反応後軟化温度
５０    開閉機構
【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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