特許 6045922 搬送製膜装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6045922

(24)【登録日】2016年11月25日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】搬送製膜装置

(51)【国際特許分類】

   B65H 23/32 20060101AFI20161206BHJP

【ＦＩ】

   B65H23/32

【請求項の数】3

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-8360(P2013-8360)

(22)【出願日】2013年1月21日

(65)【公開番号】特開2014-139099(P2014-139099A)

(43)【公開日】2014年7月31日

【審査請求日】2015年12月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219314

【氏名又は名称】東レエンジニアリング株式会社

(72)【発明者】

【氏名】寺田 豊治

(72)【発明者】

【氏名】酒井 博史

(72)【発明者】

【氏名】羽野 晃

【審査官】 冨江 耕太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１１３１６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−５７４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５０−１３４９５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６５Ｈ１８／００−２７／００

Ｃ２３Ｃ１４／００−１４／５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

薄板長尺体の基材を送出リール部から巻取リール部に連続的に搬送し、搬送中の基材に所定の処理を行って、基材の表面に薄膜を形成する搬送製膜装置であって、
基材の搬送経路には、ネルソンロールを有しており、
少なくとも薄膜を形成する材料を供給する材料供給部に対向して配置されるネルソンロールは、主ロール部とこれに対向して配置される副ロール部とを有しており、
前記副ロール部は、前記主ロール部の回転軸である主ロール軸に平行に配置される副ロール軸と、この副ロール軸に配列される複数の個別ロールとを有しており、
前記複数の個別ロールは、それぞれの中心軸が前記主ロール軸に対してねじれの位置になるように傾斜させて設けられ、
前記副ロール部は、前記主ロール軸方向に相対的に移動可能に形成されており、前記副ロール部が相対的に移動することにより、すべての個別ロールが前記主ロール軸方向に相対的に移動することを特徴とする搬送製膜装置。

【請求項2】

薄板長尺体の基材を送出リール部から巻取リール部に連続的に搬送し、搬送中の基材に所定の処理を行って、基材の表面に薄膜を形成する搬送製膜装置であって、
基材の搬送経路には、ネルソンロールを有しており、
少なくとも薄膜を形成する材料を供給する材料供給部に対向して配置されるネルソンロールは、主ロール部とこれに対向して配置される副ロール部とを有しており、
前記副ロール部は、前記主ロール部の回転軸である主ロール軸に平行に配置される副ロール軸と、この副ロール軸に配列される複数の個別ロールとを有しており、
前記複数の個別ロールは、それぞれの中心軸が前記主ロール軸に対してねじれの位置になるように傾斜させて設けられ、
前記複数の個別ロールは、個別ロールの中心部分を貫通する貫通孔に２本のシャフトが挿通され、それぞれの個別ロールが２本のシャフトにピンで回動可能に連結されており、前記シャフトを個別ロールの配列方向に相対的に移動させることにより、すべての個別ロールの傾斜角度が調節されることを特徴とする搬送製膜装置。

【請求項3】

前記複数の個別ロールは、個別ロールの中心部分を貫通する貫通孔に２本のシャフトが挿通され、それぞれの個別ロールが２本のシャフトにピンで回動可能に連結されており、前記シャフトを個別ロールの配列方向に相対的に移動させることにより、すべての個別ロールの傾斜角度が調節されることを特徴とする請求項１に記載の搬送製膜装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、搬送中の薄板長尺体の基材上に処理を行って基材の表面に製膜する搬送製膜装置に関するものであり、特に基材表面に処理を行って太陽電池セルを形成する搬送製膜装置に関する。

【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、特許文献１参照）この太陽電池セルは、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（製膜処理）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、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】

最近では、基材を無駄なく使用できること、製膜処理速度が各製膜チャンバでの製膜レートに依存しないというメリットが得られることから、ロールトゥロールタイプの搬送製膜装置において、チャンバ内に回転軸が互いに傾斜した２つのローラを配置したネルソンロールを設け、このネルソンロールの間に基材を複数回架け渡して、製膜処理による製膜処理が連続的に実行されて、所定の膜厚になるような製膜装置が提案されている（例えば、特願２０１１−２７０４６５）。

【0004】

このネルソンロールを用いたロールトゥロールタイプの搬送製膜装置は、例えば図９に示すように、送出リールＢと、巻取リールＣと、複数の製膜処理部Ｄとを備えており、送出リールＢに巻回された基材Ａが複数の製膜処理部Ｄを通過することにより基材Ａ上に所定の薄膜が順次製膜される。そして、最終的に巻取リールＣに巻き取られることにより、すべての製膜処理が完了した製膜基材Ａが巻回された状態で形成される。そして、得られた製膜基材Ａは、切断工程、接合工程を経ることにより、スラット構造型の太陽電池モジュールが形成される。

【0005】

この製膜処理部Ｄには、チャンバ内にネルソンロールＥが用いられている。このネルソンロールＥは、図１０（ａ）に示すように、円筒形状の主ロール部Ｆと副ロール部Ｇとを有している。主ロール部Ｆは、その回転軸ｆ（主ロール軸）が基材Ａの搬送方向に対して垂直に配置されており、副ロール部Ｇは、その回転軸ｇ（副ロール軸）が主ロール部Ｆの回転軸ｆに対して所定角度傾斜させて配置されている。すなわち、副ロール軸方向に延びる円筒形状の副ロール部Ｇは、その全体が所定角度傾斜させた状態で、主ロール部Ｆ及び副ロール部Ｇの外周面がそれぞれ対向するように配置されている。この主ロール部Ｆと副ロール部Ｇに、基材Ａが複数回交互に架け渡されることにより、主ロール部Ｆと副ロール部Ｇとの間を基材Ａが所定間隔で複数列走行するようになっている。そして、基材Ａが複数列走行する部分には、製膜材料供給部Ｈが対向して配置されており、この製膜材料供給部Ｈから特定の原料ガスが供給されることにより、基材Ａ上に所定の薄膜が形成されるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００９−０１０３５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、上記製膜搬送装置では、製膜処理が安定しないという問題があった。すなわち、主ロール部Ｆと副ロール部Ｇは、それぞれの回転軸ｆ、ｇが互いに所定の角度を有する状態で配置されているため、主ロール部Ｆと副ロール部Ｇとの距離が複数列をなして走行する基材Ａそれぞれについて異なっている。すなわち、副ロール部Ｇ上を走行する基材Ａが主ロール部Ｆから最も離れる点Ｐ１〜Ｐ５、基材Ａが主ロール部Ｆに接する接点との距離ｋ１〜ｋ５とすると、ｋ１＞・・・＞ｋ５となっている。そして、基材Ａ全体が一定の速度で走行するため、主ロール部Ｆと副ロール部Ｇとの距離の差に応じて走行中のそれぞれの基材Ａに生じる張力が異なることになり、張力が大きいところでは基材Ａ上の薄膜に影響を及ぼす虞があり、さらに基材Ａ自体が破断等により損傷を受けるという問題があった。

【0008】

また、距離ｋ１〜ｋ５が異なることにより、走行中の基材Ａが時間と共に副ロール部Ｇの回転軸ｇ方向に変位する現象が生じる。その結果、図１０（ｂ）に示すように、ほぼ等間隔で走行していた複数列の基材Ａのピッチが乱れ、ピッチの広い部分と狭い部分とが形成される。このようなピッチの広狭が形成されると基材Ａ上に形成される薄膜の形成状態が不安定になるとともに、製膜材料供給部Ｈから供給される材料の使用効率が低下する要因になるという問題があった。

【0009】

本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、ネルソンロールを用いた製膜搬送装置において、複数列で走行するそれぞれの基材に生じる張力の乱れを抑えることにより、安定した製膜処理を行うことができる搬送製膜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】

【0010】

上記課題を解決するために本発明の搬送製膜装置は、薄板長尺体の基材を送出リール部から巻取リール部に連続的に搬送し、搬送中の基材に所定の処理を行って、基材の表面に薄膜を形成する搬送製膜装置であって、基材の搬送経路には、ネルソンロールを有しており、少なくとも薄膜を形成する材料を供給する材料供給部に対向して配置されるネルソンロールは、主ロール部とこれに対向して配置される副ロール部とを有しており、前記副ロール部は、前記主ロール部の回転軸である主ロール軸に平行に配置される副ロール軸と、この副ロール軸に配列される複数の個別ロールとを有しており、前記複数の個別ロールは、それぞれの中心軸が前記主ロール軸に対してねじれの位置になるように傾斜させて設けられ、前記副ロール部は、前記主ロール軸方向に相対的に移動可能に形成されており、前記副ロール部が相対的に移動することにより、すべての個別ロールが前記主ロール軸方向に相対的に移動することを特徴としている。

【0011】

上記搬送製膜装置によれば、複数列をなして走行する基材に生じる張力の乱れを抑えることができる。すなわち、主ロール部の主ロール軸と、副ロール部の副ロール軸とが互いに平行に配置されており、副ロール軸に設けられる複数の個別ロールが主ロール軸に対してねじれの位置になるように傾斜させて設けられているため、主ロール部と、すべての個別ロールとが等距離に配置される。そのため、主ロール部と副ロール部間を走行する複数列の基材は、それぞれ等距離を走行することにより、それぞれの基材に生じる張力がほぼ一定になる。したがって、従来のように主ロール軸に対して副ロール軸を所定角度を有するように配置される場合に比べて、主ロール部と副ロール部との距離の差から生じる張力の乱れを抑えることができるため、張力の製膜への影響、複数列で走行中の基材に時間と共にピッチの広狭が生じるという問題を抑えることができる。

【0013】

また、基材の走行方向を順逆変更した場合でも、安定した製膜処理を行うことができる。すなわち、製膜搬送装置は、通常、基材を順方向に走行させて使用し、薄膜が形成された基材（製膜基材）が巻取リール部に巻き取られた後、その製膜基材に次の薄膜を形成する場合には、巻取リール部から製膜基材を取り外して再度送出リール部に取付るリールの掛け替え作業が必要になる。しかし、基材を逆方向に走行させることにより、製膜基材が巻取リール部に巻き取られた後、搬送方向を逆転させることにより、リールの掛け替え作業を不要にすることができる。このように逆方向に走行させる場合、ネルソンロールでは複数列の基材それぞれの張力をほぼ一定にすることができるが、この張力により基材に生じる回転軸方向の力が順方向と逆方向とで正反対になる。そのため、走行方向を逆方向に切替えると、副ロール部を走行する基材の走行位置は、順方向の走行位置から軸方向において反対側に変位する。すなわち、副ロール部の個別ロールにおける基材の走行位置が、軸方向反対側の走行位置に変化する。したがって、副ロール部と主ロール部とを軸方向に相対的に移動させて調節できることにより、走行方向を順逆切替えた場合でも、基材が個別ロールから脱落することなく、基材の走行位置を個別ロールの外周面上に留めておくことができる。

【0014】

また、前記複数の個別ロールは、個別ロールの中心部分を貫通する貫通孔に２本の支持シャフトが挿通され、それぞれの個別ロールが２本の支持シャフトにピンで回動可能に連結されており、前記支持シャフトを個別ロールの配列方向に相対的に移動させることにより、すべての個別ロールの傾斜角度が調節される構成にしてもよい。

【0015】

この構成によれば、主ロール軸に対するすべての個別ロールの傾斜角度を一度に変更することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明の搬送製膜装置によれば、ネルソンロールを用いた製膜搬送装置において、複数列で走行するそれぞれの基材に生じる張力の乱れを抑えることにより、安定した製膜処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態における搬送製膜装置を示す図である。

【図2】上記搬送製膜装置の製膜処理部を拡大した図である。

【図3】ネルソンロールの概略図であり、（ａ）は、図２におけるＡ方向から見た図であり、（ｂ）は、図２におけるＢ方向から見た図である。

【図4】副ロール部の概略断面図であり、（ａ）は、副ロール部を副ロール軸に直交する方向から見た断面図であり、（ｂ）は、副ロール部を副ロール軸方向から見た断面図である。

【図5】個別ロールの傾斜状態を示す図であり、（ａ）は傾斜角度を大きくした状態を示す図であり、（ｂ）は傾斜角度を小さくした状態を示す図である。

【図6】ネルソンロールにおける基材の走行状態を示す図であり、（ａ）は基材が順方向に走行している状態を示す図であり、（ｂ）は基材が逆方向に走行している状態を示す図であり、（ｃ）は軸方向移動機構により個別ロールの位置を調節した後、基材が逆方向に走行している状態を示す図である。

【図7】ロールの外周面の基材並走部に対向して材料供給部が配置された状態を示す図であり、（ａ）は、５列の基材に製膜する場合の例であり、（ｂ）は、２列の基材に製膜する場合の例である。

【図8】（ａ）は、太陽電池モジュールを示す図であり、（ｂ）は太陽電池セルを示す図である。

【図9】従来の搬送製膜装置を示す図である。

【図10】従来のネルソンロールを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

次に、本発明の搬送製膜装置の実施の形態について説明する。ここで、図１は、本実施形態における搬送製膜装置全体を示す概略図であり、図２は、製膜処理部の主要構成を示す図である。なお、本実施形態では、太陽電池モジュールの製膜形成に適用した例として説明することとする。

【0019】

図１及び図２に示すように、搬送製膜装置は、送出リール部１０と、巻取リール部２０と、製膜処理部３０とを有しており、送出リール部１０に巻回された基材２が製膜処理部３０を通過することにより基材２上に太陽電池セル４を形成する表面処理が行われ（製膜処理が行われ）、巻取リール部２０に巻き取られることにより、ロール状の太陽電池セル母材４’が形成される。すなわち、送出リール部１０から巻取リール部２０に基材２が連続的に搬送される、いわゆるロール トゥ ロールにより、基材２上に太陽電池に必要な薄膜が積層されて太陽電池セル母材４’が形成される。この太陽電池セル母材４’は、後工程である切断工程により、図８（ｂ）に示す短冊状の太陽電池セル４が形成され、さらに接合工程を経ることにより、太陽電池セル４同士が短手方向に配列して接合された太陽電池モジュール１が形成される（図８（ａ））。

【0020】

なお、本実施形態では、送出リール部１０側を上流側とし、基材２が処理される後工程側、すなわち、巻取リール部２０側を下流側として説明を進めることにする。

【0021】

送出リール部１０は、基材２を下流側に供給するためのものである。送出リール部１０は、基材２を巻き付ける送出ロール１１を有しており、この送出ロール１１を駆動制御することにより基材２を送り出すことができるようになっている。すなわち、図示しない制御装置により送出ロール１１の回転が制御されることにより、基材２の送出量を増加及び減少させることができる。具体的には、基材２が下流側から引張力を受けた状態で送出ロール１１を回転させることにより基材２が下流側に送り出され、適宜、送出ロール１１にブレーキをかけることにより基材２が撓むことなく一定速度で送り出されるようになっている。

【0022】

ここで、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、銅等が好適に用いられる。

【0023】

巻取リール部２０は、供給された基材２を巻き取るものである。巻取リール部２０は、送出リール部１０と同様に、巻取ロール２１を有しており、この巻取ロール２１を駆動制御することにより基材２を巻き取ることができるようになっている。すなわち、図示しない制御装置により巻取ロール２１の回転が制御されることにより、基材２の巻取量を増加及び減少させることができる。具体的には、巻取ロール２１の回転が調節されることにより、送り出された基材２が撓むのを抑えつつ、逆に基材２が必要以上の張力がかからないように巻き取られるようになっている。そして、本実施形態では、送出リール部１０を出た基材２が一定速度で搬送され、巻取リール部２０に巻き取られるように駆動制御されている。なお、これら送出リール部１０と巻取リール部２０は、真空環境を形成するチャンバー（破線で示す）内に配置されている。

【0024】

製膜処理部３０は、基材２上に太陽電池に必要な薄膜を形成する（製膜する）ためのものであり、本実施形態では、複数の製膜処理部３０が設けられている。具体的には、送出リール部１０と巻取リール部２０との間に複数の製膜処理部３０が直線状に配置されており、送出リール部１０から送り出された基材２が各製膜処理部３０を走行して通過することにより基材２上に順次薄膜が形成される。すなわち、基材２側から下部電極層３ａ、光電変換層３ｂ、上部電極層３ｃ等の薄膜がこの順に製膜され、太陽電池セル母材４’が形成される（図８（ｂ）参照）。

【0025】

これら製膜処理部３０は、ＣＶＤ、スパッタ、又は蒸着装置で構成されており、図２に示すように、チャンバー３１と、このチャンバー３１に収容されるネルソンロール５と材料供給部６とを有している。チャンバー３１は、その内部を真空環境に保つものである。そして、真空環境に保たれたチャンバー３１内に材料供給部６から特定の原料ガス（薄膜を形成する材料）が供給されることにより基材２上に所定の薄膜が形成される。チャンバー３１には、入口部３１ａと出口部３１ｂが形成されており、上流側から搬送される基材２が入口部３１ａからチャンバー３１内に供給され、チャンバー３１内で製膜処理された後、出口部３１ｂを通じて下流側に搬送される。これら入口部３１ａと出口部３１ｂとは、基材２が通過可能にシールされており、基材２が搬送により走行した場合でも、各チャンバー３１は各薄膜を形成するのに適切な真空度に保たれているようになっている。

【0026】

材料供給部６は、基材２上に薄膜を形成するための材料を供給するためのものである。材料供給部６は、薄膜の原材料である原料ガスを噴出する噴出部（不図示）を有している。そして、噴出部から噴出した原料ガスがプラズマ雰囲気で分解され基材２上に堆積することにより所定の薄膜が形成される。この材料供給部６は、噴出部が基材並走部２ａと対向した状態で設けられている。図２の例では、主ロール部５１の外周面５１ａに形成された基材並走部２ａと対向した状態で設けられている。具体的には、基材並走部２ａの複数の基材２に対して１つの材料供給部６が共通に設けられており、これら基材並走部２ａの複数の基材２に対向する位置に配置されて設けられている。これにより、これら複数の基材２に所定の薄膜が形成される。

【0027】

ネルソンロール５は、材料供給部６に対向して配置され、基材２を複数列並んだ状態の基材並走部２ａを形成するものである。ここで、図３は、ネルソンロールの概略図であり、図３（ａ）は、図２におけるＡ方向から見た図であり、図３（ｂ）は、図２におけるＢ方向から見た図である。ネルソンロール５は、主ロール部５１と副ロール部５２とを有しており、これらが所定の距離をおいて配置されている。そして、この主ロール部５１及び副ロール部５２に基材２が交互に架け渡され、１本の基材２が軸方向に所定間隔をおいて複数列並んだ状態の基材並走部２ａを形成して走行している。

【0028】

主ロール部５１は、基材２の搬送方向に対して直交する状態で配置されるロールである。主ロール部５１は、一方向に延びる主ロール軸５３を有しており、この主ロール軸５３が上流側から搬送される基材２の搬送方向と直交する状態で配置されている。この主ロール軸５３には図示しないサーボモータが連結されており、サーボモータを駆動制御することにより主ロール軸５３を軸回りに回転及び停止できるようになっている。

【0029】

また、主ロール部５１は、略円筒形状を有しており、その外周面５１ａに沿って基材２が搬送される。具体的には、搬送された基材２が主ロール部５１の外周面５１ａに沿って走行した後、副ロール部５２を経て、再度主ロール部５１の外周面５１ａに沿って走行するというように、主ロール部５１と副ロール部５２とに基材２が交互に架け渡されることにより、主ロール部５１の外周面５１ａには基材２が軸方向に所定間隔で並んだ基材並走部２ａが形成される。すなわち、サーボモータにより主ロール部５１が回転駆動されると、主ロール部５１の外周面５１ａには、１本の基材２が軸方向に複数列並んだ状態で走行するようになっている。

【0030】

副ロール部５２は、主ロール部５１に対向して配置されるロールである。副ロール部５２は、副ロール軸５４と、この副ロール軸５４に設けられる個別ロール７とを有しており、個別ロール７が主ロール軸５３に対して所定角度傾斜させて設けられている。

【0031】

副ロール軸５４は、後述するように一方向に延びる棒状部材で形成されている。この副ロール軸５４は、上流側から搬送される基材２の搬送方向に対して直交する状態で配置されている。すなわち、副ロール軸５４は、主ロール軸５３に平行に設けられており、軸方向に亘って主ロール部５１と等距離になるように配置されている。また、副ロール軸５４は、駆動装置には連結されておらず固定して設けられている。したがって、副ロール軸５４は、基材２の走行中であってもその軸回りに回転せず、主ロール軸５３に対して平行な状態を保ったまま固定される。

【0032】

個別ロール７は、副ロール軸５４に回転可能に設けられるロールである。ここで、図４は、副ロール部５２の概略断面図であり、図４（ａ）は、副ロール部５２を副ロール軸５４に直交する方向から見た断面図であり、図４（ｂ）は、副ロール部５２を副ロール軸５４方向から見た断面図である。図３、図４に示すように、個別ロール７は、短尺に形成される小型のロールであり、副ロール軸５４に複数設けられている。そして、すべての個別ロール７は、その外周面７ａが主ロール部５１の外周面５１ａに対向する状態で設けられている。本実施形態では、個別ロール７は、副ロール軸５４の延びる方向に所定間隔を置いて配置されており、それぞれの個別ロール７は、副ロール軸５４に対して所定角度を有するように配置されている。具体的には、それぞれの個別ロール７は、その中心軸７１が副ロール軸５４に対して同じ角度αを有するように配置されており、すべての個別ロール７は、主ロール部５１（主ロール軸５３）に対して一定の角度αを有する状態で配置されている。そして、副ロール軸５４と主ロール軸５３とが軸方向に亘って等距離に配置されているため、それぞれの個別ロール７は、主ロール部５１に対して等距離に配置されている。

【0033】

また、それぞれの個別ロール７は、それぞれの中心軸７１回りに回転するように形成されている。具体的には、個別ロール７は、副ロール軸５４に固定される内径ロール７２と、この内径ロール７２の外径側に嵌め込まれて設けられるベアリング７３とを有しており、このベアリング７３が内径ロール７２に対して回転することにより、個別ロール７が中心軸７１回りに回転できるようになっている。すなわち、すべての個別ロール７のベアリング７３で形成される外周面７ａが主ロール部５１の外周面５１ａに対向するように配置され、それぞれの個別ロール７のベアリング７３が主ロール部５１に対して所定角度を有する状態で回転するようになっている。そして、主ロール部５１及び副ロール部５２に架け渡される基材２は、主ロール部５１の外周面５１ａと個別ロール７のベアリング７３とに架け渡されており、主ロール部５１が駆動されることにより基材２が走行すると、基材２が個別ロール７のベアリング７３に摺接しつつ走行することにより、それぞれの個別ロール７のベアリング７３が自由に基材２の走行に合わせて従動回転するようになっている。

【0034】

このように、それぞれの個別ロール７は、主ロール部５１に対して等距離に配置されるとともに、所定の角度に傾斜した状態で回転可能に配置されているため、それぞれの個別ロール７上を走行する基材２は、同じ張力が付加された状態で走行することが可能になる。すなわち、図３（ａ）に示すように、副ロール軸５４が主ロール軸５３と平行であって、すべての個別ロール７の中心軸７１が主ロール軸５３に対してねじれの位置になるように傾斜させて設けられているため、個別ロール７の外周面７ａ上を走行する基材２が主ロール部５１から最も離れる点Ｐ１〜Ｐ５は副ロール軸５４上に配列され、Ｐ１〜Ｐ５は、主ロール部５１と等距離に配置される。そして、これらＰ１〜Ｐ５と、基材２が主ロール部５１の外周面５１ａに接する接点との距離ｋ１〜ｋ５は全て等しい関係（ｋ１＝・・・＝ｋ５）になる。これにより、主ロール部５１と副ロール部５２とに架け渡される基材２それぞれに負荷される張力は（基材並走部２ａの基材２それぞれに負荷される張力は）、ほぼ均一な状態になる。そして、主ロール部５１に対して所定角度有する状態で走行するため、ネルソンロールの機能を奏する状態で走行することが可能になり、基材２が主ロール部５１と副ロール部５２とに架け渡されて走行させた場合でも、基材２が軸方向に移動することなく個別ロール７上の初期の走行位置を保った状態で安定して走行することができる。

【0035】

また、副ロール部５２は、軸方向移動機構と傾斜調節機構を有している。ここで、軸方向移動機構は、副ロール部５２を主ロール部５１に対して軸方向に移動させるものであり、傾斜調節機構は、個別ロール７の傾斜角度を調節するものである。本実施形態では、図４に示すように、副ロール軸５４が２本のシャフト５４ａで形成されており、このシャフト５４ａに個別ロール７が固定されている。この副ロール軸５４は、その両端部分が支持台（不図示）に支持されている。支持台には、２本のシャフト５４ａを軸方向に移動させることができるようになっており、シャフト５４ａ２本共に軸方向に移動させたり（軸方向移動機構）、シャフト５４ａ１本ずつ相対的に移動させる（傾斜調節機構）という動作が可能になっている。

【0036】

また、シャフト５４ａは、２本共に同じ形状の角柱状部材であり、個別ロール７の内径ロール７２に設けられた貫通孔７２ａに挿通されている。そして、シャフト５４ａには長手方向に沿って等間隔でピン５５が固定されており、このピン５５と個別ロール７とが連結されている。したがって、軸方向移動機構により２本のシャフト５４ａが共に軸方向に移動すると、副ロール軸５４に設けられたすべての個別ロール７が主ロール部５１に対して主ロール軸５３方向に移動することができる。

【0037】

また、個別ロール７の内径ロール７２には、ピン５５の直径よりも大径のピン孔が設けられており、このピン孔にシャフト５４ａに設けられたピン５５が挿入されることによって連結されている。すなわち、ピン５５がピン孔に挿入された状態では、ピン５５に対して個別ロール７が回動できるようになっている。したがって、一方のシャフト５４ａを固定した状態で、他方のシャフト５４ａを軸方向に移動させると、個別ロール７は、ピン孔にピン５５が挿通された状態で他方のシャフト５４ａの軸移動に追従して回動することにより、個別ロール７の傾斜角度を調節することができる。例えば、図４の状態から、左側のシャフト５４ａに対して右側のシャフト５４ａを紙面下向き方向に移動させることにより、２本のシャフト５４ａに対する個別ロール７の傾斜角度を大きくすることができ（図５（ａ））、紙面上向きに移動させることにより、個別ロール７の傾斜角度を小さくすることができる（図５（ｂ））（傾斜調節機構）。

【0038】

このように、軸方向移動機構、及び、傾斜調節機構により、基材２の走行経路に合わせて個別ロール７の配置状態を調整することができる。例えば、設計上、主ロール部５１の径と副ロール部５２の個別ロール７の径、主ロール部５１と副ロール部５２との距離等から、個別ロール７の傾斜角度が決定されるが、実際に基材２を走行させた場合に微妙なズレが生じる。このような場合には、傾斜調節機構により個別ロール７の傾斜角度を調節することができ、基材並走部２ａにおける各基材２に掛る張力を均等にすることができる。

【0039】

また、当初、送出リール部１０から巻取リール部２０に基材２を順方向に走行させて基材２上に所定の薄膜を形成させた後、順方向時に形成した薄膜上に、さらに別の薄膜を形成する場合、巻取リール部２０から送出リール部１０に基材２を逆方向に走行させて形成する場合がある。仮に、基材２の走行方向を順逆入れ替えた場合には、個別ロール７における基材２の走行経路が全体的に副ロール軸５４方向にずれてしまい、基材２が個別ロール７から脱落したり、個別ロール７に鍔が設けられている場合には、基材２が鍔に接触し損傷してしまう虞がある。すなわち、図６（ａ）に示すように、基材２を順方向に走行させている場合には、基材２は、個別ロール７の外周面７ａのほぼ中央部分を走行する。ここで、基材２の走行方向を逆方向にした場合には、基材２に生じる軸方向の力が順方向と逆方向とで正反対になるため、図６（ｂ）に示すように、基材２の走行位置が全体的に軸方向にずれる（図６（ｂ）の例では上方向）。このように、基材２の走行方向を順逆入れ替える場合には、軸方向移動機構により副ロール軸５４を予め軸方向に移動させて個別ロール７全体を軸方向に移動させることにより、基材２の走行位置を個別ロール７の中央に維持することができる（図６（ｃ）。この図６（ｃ）の例では、個別ロール７全体をδだけ移動させている。）。これにより、走行方向を入れ替えても基材２が脱落したり、鍔に接触するという問題を回避することができる。

【0040】

次に、上記実施形態における搬送製膜装置を用いて太陽電池セル母材４’を製造する方法について説明する。

【0041】

まず、傾斜調節機構により、副ロール部５２について個別ロール７の傾斜角度を調節する。すなわち、主ロール部５１の径と副ロール部５２の個別ロール７の径、主ロール部５１と副ロール部５２との距離等から個別ロール７の傾斜角度を算出し、副ロール軸５４のシャフト５４ａを軸方向に移動させることにより個別ロール７の傾斜角度を調節する。なお、ここでダミーの基材を主ロール部５１と副ロール部５２とに架け渡して走行させることにより、個別ロール７の傾斜角度を精度よく調節することもできる。

【0042】

次に、巻回された基材２を送出リール部１０にセットし、各製膜処理部３０のネルソンロールを経た基材２の端部を巻取リール部２０に取付けることにより、搬送製膜装置への基材２の取付を完了させる。ネルソンロールには、主ロール部５１と副ロール部５２の個別ロール７の外周面に基材２を沿わせるようにして、主ロール部５１と副ロール部５２に複数回架け渡して基材並走部２ａを形成する。

【0043】

次に、基材２に薄膜を形成する。具体的には、各製膜処理部３０の材料供給部６から原料ガスを噴出させた状態で、送出リール部１０、巻取リール部２０、及びネルソンロールの主ロール部５１を駆動制御して基材２を所定の走行速度で走行させることにより、基材２上に薄膜を形成する。例えば、図７（ａ）の例では、プラズマ雰囲気で分解された原料ガスが５列の基材２に対して積層される。すなわち、供給される基材２が１列目に主ロール部５１の外周面５１ａに巻き付けられて材料供給部６と対向して走行する（１番の位置で材料供給部６を通過する）ことにより、１列目の薄膜が形成される。そして、主ロール部５１を回転させて基材２が走行すると、再度、材料供給部６を通過することにより（２列目の位置で材料供給部６を通過することにより）、２列目の薄膜が形成され、１列目の位置で形成された薄膜上に２列目の薄膜が形成される。同様にして主ロール部５１を回転させて基材２を走行させることにより、３列目、４列目・・と材料供給部６を通過し、最終的に５列目の位置を通過することにより製膜が５回行われる。これにより、基材２は、１列目から５列目の位置で製膜される薄膜が順次基材２の表面から順に積層される。仮に、図７（ｂ）の例のように、基材並走部２ａの２列の基材に共通して材料供給部６を設けた場合には、基材２上に１列目と２列目の位置で製膜される薄膜が順次基材２に積層される。すなわち、材料供給部６と対向させる基材並走部２ａの基材２の列数によって製膜される膜厚を調節することができる。

【0044】

次に、各製膜処理部３０の処理を経た基材２が巻取リール部２０に巻き取られた後、基材２を逆方向に走行させて、基材２上に形成された薄膜上に、さらに新たな薄膜を形成する。具体的には、軸方向移動機構により副ロール軸５４を軸方向に移動させて、個別ロール７全体を軸方向に移動させる。すなわち、基材２の走行方向を逆転させることにより基材２がずれる分だけ個別ロール７を移動させ、基材２が個別ロール７の外周面７ａの中央部分を走行できるように調節する。そして、各製膜処理部３０の材料供給部６から原料ガスを噴出させた状態で、送出リール部１０、巻取リール部２０、及びネルソンロール５の主ロール部５１を駆動制御して基材２を所定の走行速度で巻取リール部２０から送出リール部１０に走行させることにより、基材２上に形成された薄膜上に新たな薄膜を形成する。

【0045】

このようにして、基材２上に太陽電池に必要な薄膜を積層させることにより太陽電池セル母材４’が形成される。その後、この太陽電池セル母材４’は、後工程である切断工程により、図８（ｂ）に示す短冊状の太陽電池セル４が形成され、さらに接合工程を経ることにより、太陽電池セル４同士が短手方向に配列して接合された太陽電池モジュール１が形成される。

【0046】

上記本実施形態における搬送製膜装置によれば、主ロール部５１の主ロール軸５３と、副ロール部５２の副ロール軸５４とが互いに平行に配置されており、副ロール軸５４に設けられる複数の個別ロール７が主ロール軸５３に対してねじれの位置になるように傾斜させて設けられているため、主ロール部５１と、すべての個別ロール７とが等距離に配置される。そのため、主ロール部５１と副ロール部５２間を走行する複数列の基材は、それぞれ等距離を走行することにより、それぞれの基材に生じる張力がほぼ一定になる。したがって、従来のように主ロール軸５３に対して副ロール軸５４を所定角度を有するように配置される場合に比べて、主ロール部５１と副ロール部５２との距離の差から生じる張力の乱れを抑えることができるため、張力の製膜への影響、複数列で走行中の基材に時間と共にピッチの広狭が生じるという問題を抑えることができる。

【0047】

また、上記実施形態では、副ロール部５２が軸方向移動機構、傾斜調節機構を有する場合について説明したが、これらを省略した搬送製膜装置にしてもよい。例えば、上記実施形態では、副ロール軸５４が２本のシャフト５４ａで形成される例について説明しているが、シャフト５４ａを１本のみとし、このシャフト５４ａに個別ロール７が固定されるものであってもよい。このように軸方向移動機構、傾斜調節機構を省略した場合には、搬送製膜装置が簡素化されるため、装置自体のコストダウンを図ることができる。

【0048】

また、上記実施形態では、主ロール部５１の外周面に形成された基材並走部２ａに対向するように材料供給部６が設けられる例について説明したが、主ロール部５１と副ロール部５２との間に形成される基材並走部２ａに対向するように材料供給部６が設けられるものであってもよい。

【0049】

また、上記実施形態では、主ロール部５１が一体型の円筒形状ロールである場合について説明したが、主ロール部５１を副ロール部５２同様、基材２の走行経路ごとに分割した個別ロールの構成にしてもよい。この場合、主ロール部５１の個別ロールは、すべて主ロール軸５３に直交する向きに配置し、副ロール部５２の個別ロール７と所定の傾斜角度αの関係を保つように配置させることにより、ネルソンロールの特性を発揮させるように構成する必要がある。

【0050】

また、上記実施形態では、太陽電池を製造する例について説明したが、本発明の搬送製膜装置は、有機ＥＬなど、いわゆるロール トゥ ロールにより、平板状の基材２を搬送させながら基材２上に薄膜を形成するあらゆる用途に対して適用することができる。

【符号の説明】

【0051】

２ 基材
２ａ 基材並走部
５ ネルソンロール
７ 個別ロール
１０ 送出リール部
２０ 巻取リール部
３０ 製膜処理部
５１ 主ロール部
５２ 副ロール部
５３ 主ロール軸
５４ 副ロール軸
７１ 中心軸（個別ロール）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】