薄膜積層体製造装置の基板位置制御装置
【課題】帯状可撓性基板を縦姿勢で横方向に往復搬送させつつ成膜を行う薄膜積層体製造装置において、各搬送方向に対応した搬送高さ制御を低コストかつ簡単な操作で実施可能な基板位置制御装置を提供する。
【解決手段】帯状の可撓性基板１の縁部を挟持する一対の挟持ローラ（３１，３２）と、前記一対の挟持ローラを回転可能かつ相互に接離可能に支持する支持機構（３３〜３６）と、前記支持機構を介して前記一対の挟持ローラに挟圧力を付与するスプリング４２と、を備え、前記基板の縁部に、前記一対の挟持ローラの挟圧力に応じた展張力を作用させるものにおいて、前記スプリングの付勢力を前記支持機構にトルクとして伝達する伝達部材（３７〜３９）と、前記一対の挟持ローラの挟圧力を調整すべく、前記スプリングの支持点（４１ｂ）を前記伝達部材との連結点（３９ａ）の周りで角変位させる操作部材（４１）と、前記操作部材を所定の角変位に保持可能な保持手段（４４〜４６）とを備えた。
【解決手段】帯状の可撓性基板１の縁部を挟持する一対の挟持ローラ（３１，３２）と、前記一対の挟持ローラを回転可能かつ相互に接離可能に支持する支持機構（３３〜３６）と、前記支持機構を介して前記一対の挟持ローラに挟圧力を付与するスプリング４２と、を備え、前記基板の縁部に、前記一対の挟持ローラの挟圧力に応じた展張力を作用させるものにおいて、前記スプリングの付勢力を前記支持機構にトルクとして伝達する伝達部材（３７〜３９）と、前記一対の挟持ローラの挟圧力を調整すべく、前記スプリングの支持点（４１ｂ）を前記伝達部材との連結点（３９ａ）の周りで角変位させる操作部材（４１）と、前記操作部材を所定の角変位に保持可能な保持手段（４４〜４６）とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状可撓性基板上に複数の薄膜を形成して、薄膜光電変換素子などの薄膜積層体を製造する装置における基板位置制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体薄膜などの薄膜積層体の基板には、通常、剛性基板が用いられるが、軽量でロールを介した取り扱いの利便性による生産性向上やコスト低減を目的として、プラスチックフィルムなどの可撓性基板が用いられる場合がある。例えば、特許文献１〜３には、巻出しロールから供給される帯状可撓性基板（ポリイミドフィルム）を所定のピッチで間欠的に搬送しながら、前記可撓性基板の搬送方向に配列された複数の成膜ユニットで、前記可撓性基板上に性質の異なる複数の薄膜を積層形成し、製品ロールとして巻取る薄膜積層体の製造装置が開示されている。
【０００３】
このような薄膜積層体の製造装置には、横姿勢すなわち帯状可撓性基板の幅方向を水平方向にして搬送しつつ成膜を行なうタイプと、縦姿勢すなわち帯状可撓性基板の幅方向を上下方向にして搬送しつつ成膜を行なうタイプがある。後者は、前者に比べて設置面積が小さく、基板表面が汚染されにくい等の利点があるが、搬送スパンが長くなると、重力に抗して搬送高さを一定に維持するのが困難になり、可撓性基板の表面に皺が発生したり、可撓性基板が垂れ下がったりする傾向が顕著になる。
【０００４】
そこで、特許文献１〜３では、薄膜積層体製造装置を構成する各成膜ユニット間に、可撓性基板の上下の縁部を挟持するグリップローラ対を配設し、可撓性基板の縁部に上方および下方に向かう展張力を作用させ、可撓性基板を上下幅方向に展張しつつ搬送高さを調整できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−３８２７６号公報
【特許文献２】特開２００９−３８２７７号公報
【特許文献３】特開２００９−５７６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記装置は、可撓性基板を上下に展張しかつ可撓性基板の搬送高さを制御するうえで有利であるが、可撓性基板の逆方向への搬送を含む往復成膜プロセスには直ちに適用できない。可撓性基板を逆方向に搬送する場合には、グリップローラの傾斜角に応じた展張力が逆方向に作用するので、グリップローラの傾斜角を反転させる必要がある。加えて、帯状可撓性基板に搬送張力を付与するフィードロールの回転方向が反転する際に、張力バランスに変化を生じ、正逆共通の設定では適切な搬送高さ制御を行えない場合がある。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、帯状可撓性基板を縦姿勢で横方向に往復搬送させつつ成膜を行う薄膜積層体製造装置において、各搬送方向に対応した搬送高さ制御を低コストかつ簡単な操作で実施可能な基板位置制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決することを目的として、本発明は、
帯状の可撓性基板（１）を縦姿勢で横方向に搬送し、前記基板の搬送経路に設置された成膜部（２０）にて、前記基板の表面に薄膜を積層形成する薄膜積層体製造装置の基板位置制御装置（３０，３０′）であって、前記基板の縁部を挟持する一対の挟持ローラ（３１，３２）と、前記一対の挟持ローラを回転可能かつ相互に接離可能に支持する支持機構（３３〜３６）と、前記支持機構を介して前記一対の挟持ローラに挟圧力を付与するスプリング（４２，５２）と、を備え、前記基板の縁部に、前記一対の挟持ローラの挟圧力に応じた展張力を作用させるものにおいて、前記スプリングの付勢力を前記支持機構にトルクとして伝達する伝達部材（３７〜３９）と、前記一対の挟持ローラの挟圧力を調整すべく、前記スプリングの支持点（４１ｂ，５１ｂ）を前記伝達部材との連結点（３９ａ）の周りで角変位させる操作部材（４１，５１）と、前記操作部材を所定の角変位に保持可能な保持手段（４４，４６，５２，５４ｆ，５４ｒ）とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
上記構成により、正逆各搬送方向における挟持ローラ対の適正な挟圧力を事前に求め、それに対応した操作部材の角変位を予め保持手段に設定しておき、薄膜積層体製造装置における搬送方向の切替時に、操作部材を操作して保持手段により設定位置に保持することで、正逆各搬送方向に対応した展張力が得られ、正逆各搬送方向に対応した搬送高さ制御を低コストかつ簡単な操作で実施可能である。
【００１０】
本発明の好適な態様では、前記操作部材（４１）は、前記伝達部材との連結点（３９ａ）を通りかつ前記伝達部材の回動軸（３７）と平行な軸（４１ａ）を中心として回動可能に設けられ、前記スプリング（４２）の弾性変位を一定に維持しつつ前記スプリングの支持点（４１ｂ）を角変位させるように構成されている。
【００１１】
この構成により、スプリングの弾性変位を一定に維持した状態でも、挟持ローラ対の挟圧力に寄与する付勢力の角度成分、すなわち、スプリング連結点の回動半径方向と直交する成分を、スプリング支持点の角変位に応じて増減させることができ、操作部材の切替操作を少ない操作力で容易に行えるとともに、保持手段に要求される保持力が小さくて済み、その構造を簡素化できる。
【００１２】
本発明の好適な態様では、前記操作部材（５１）は、前記伝達部材との連結点（３９ａ）とずれた軸（５１ａ）を中心として回動可能に設けられ、かつ、前記操作部材を、前記連結点と前記軸を結ぶ線の延長上にある中立点（ｍ）の各側で所定の角変位に規制するストッパー（５４ｆ，５４ｒ）を有し、前記スプリング（５２）が前記保持手段を兼ねている。
【００１３】
この態様では、中立点の各側で角変位に応じた付勢力が作用するとともに、スプリング自体の付勢力によって、操作部材が規制手段による各側の設定位置に保持されるので、別途保持手段を設ける必要はなく、搬送方向の切替時に、操作部材の切替操作を簡単に行うことができる。
【００１４】
本発明の他の好適な態様は、
帯状の可撓性基板（１）を縦姿勢で横方向に搬送し、前記基板の搬送経路に設置された成膜部（２０）にて、前記基板の表面に薄膜を積層形成する薄膜積層体製造装置の基板位置制御装置（３０，３０′）であって、前記基板の縁部を挟持する一対の挟持ローラ（３１，３２）と、前記一対の挟持ローラを回転可能かつ相互に接離可能に支持する支持機構（３３〜３６）と、前記支持機構を介して前記一対の挟持ローラに挟圧力を付与するスプリング（６８）と、を備え、前記基板の縁部に、前記一対の挟持ローラの挟圧力に応じた展張力を作用させるものにおいて、前記一対の挟持ローラの挟圧力を調整すべく、前記スプリングの支持点（６８ｂ，６９ａ）を変位させるカム（６７ａ）と、前記カムを回動操作する操作部材（６１）と、前記操作部材を所定の角変位に保持可能な保持手段（４４，４６）とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
この態様では、カムの輪郭によって、スプリングの変位に対して操作部材の角変位を大きく確保でき、精細な挟圧力調整を行えるとともに、搬送方向の切替時における操作部材の切替操作を簡単に行うことができる。また、カムの輪郭に中立点を設け、中立点の各側に変位が得られるようにするとともに、各側における操作部材の角変位を規制するストッパーを設けることもできる。
【００１６】
本発明の好適な態様では、前記一対の挟持ローラ（３１，３２）を構成する各ローラが、軸方向に対して傾斜した周面を有する円錐ローラであり、前記各円錐ローラの小径側が前記基板の幅方向中央側に位置しかつ前記基板の挟持面における回転方向が前記基板の搬送方向（Ｆ，Ｒ）と同方向になるように、前記支持機構によって支持されている。
【００１７】
この態様では、挟持ローラ対の設置角度および挟持を維持した状態で、搬送方向の切替が可能であり、挟持ローラの正逆各搬送方向における挟圧力の差を最小限に抑えるとともに、挟圧力の設定値に切替操作に係る他の要因が介入するのを排除できる。
【発明の効果】
【００１８】
上述したように、本発明は、帯状可撓性基板を縦姿勢で横方向に往復搬送させつつ成膜を行う薄膜積層体製造装置において、可撓性基板の搬送高さ制御を、低コストかつ簡単な操作で、正逆各方向の搬送条件に適合した展張力にて実施可能であり、可撓性基板の下垂や皺の発生を正逆双方向において効果的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】薄膜積層体製造装置の一部を示す概略平断面図（ａ）、概略側断面図（ｂ）、およびそのＡ−Ａ断面図（ｃ）である。
【図２】本発明第１実施形態に係る基板位置制御装置を示す要部側断面図（ａ）およびそのＢ−Ｂ断面図（ｂ）である。
【図３】本発明第１実施形態に係る基板位置制御装置を示す要部平断面図（ａ）およびその操作部を示す平面図（ｂ）である。
【図４】本発明第２実施形態に係る基板位置制御装置を示す要部側断面図（ａ）およびその操作部を示す平面図（ｂ）である。
【図５】本発明第３実施形態に係る基板位置制御装置を示す要部側断面図（ａ）およびそのＢ−Ｂ断面図（ｂ）、Ｃ−Ｃ断面図（ｃ）である。
【図６】本発明第３実施形態に係る基板位置制御装置の変形例を示す図５（ｂ）に相当する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、本発明を太陽電池用の薄膜光電変換素子を構成する薄膜積層体製造装置の基板位置制御装置に実施する場合を例にとり、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下において、各実施形態に共通または対応する構成には、共通または対応する符号を付すことで説明を省略する場合がある。
【００２１】
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明が実施される薄膜積層体製造装置の概要を示している。図において、薄膜積層体製造装置は、長手方向の各端に配設された搬送室１０ａ，１０ｂと、それらの間に一定間隔で列設された複数の成膜室２０，２０を備え、帯状の可撓性基板１（フレキシブルフィルム）を、一方の搬送室１０ａ内のロール１ａから巻出し、各成膜室２０，２０の長さに応じた一定のピッチでステップ搬送し、その停止期間中に各成膜室２０，２０の内部に設置された成膜ユニット２３，２３で成膜を行い、他方の搬送室１０ｂ内のロール１ｂに巻取るものであり、このような成膜プロセスを、可撓性基板１の搬送方向を切り替えて正逆双方向（Ｆ，Ｒ）で実施することで、可撓性基板１の表面に薄膜を積層形成可能である。
【００２２】
薄膜積層体製造装置を構成する搬送室１０ａ，１０ｂおよび各成膜室２０，２０は、気密に連結され、かつ、それらの内部が所定の真空度に維持され、全体として共通真空室を構成している。また、薄膜積層体製造装置は、帯状の可撓性基板１を、縦姿勢すなわち幅方向を上下方向にして水平方向に搬送しつつ成膜工程を実施できるように、各搬送室１０ａ，１０ｂ内に設置された巻出し／巻取りロールコア（１ａ，１ｂ）、駆動ロール１１ａ，１１ｂ、テンションロール１２ａ，１２ｂ、その他ガイドロール（アイドルロール）は、何れも軸方向を縦方向（鉛直上下方向）にして配設されている。
【００２３】
各成膜ユニット２３，２３は、プラズマＣＶＤなどの化学蒸着（ＣＶＤ）や、スパッタなどの物理蒸着（ＰＶＤ）を行なうための真空蒸着ユニットで構成される。例えば、プラズマＣＶＤの場合、各成膜ユニット２３，２３は、可撓性基板１の搬送経路を挟んでその両側に対向配置された電極２１（表面に多数の原料ガス噴出孔を有する高周波電極）と、ヒータを内蔵した接地電極２２で構成され、それぞれが、可撓性基板１に向かって開口した開閉可能なチャンバー内に収容されている。
【００２４】
以上のような基本構成をなす薄膜積層体製造装置の各成膜ユニット２３，２３の間には、各成膜ユニット２３，２３を通って搬送される可撓性基板１の上下方向の位置を制御し搬送高さを一定に維持するとともに、可撓性基板１を幅方向すなわち上下方向に展張するために、搬送経路の上部および下部に位置制御ユニット３０，３０′が配設されている。以下、位置制御ユニット３０，３０′の各実施形態について説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
図２〜図３は、本発明に係る第１実施形態の位置制御ユニット３０（上側のみ）を示しており、図において、位置制御ユニット３０は、可撓性基板１の上側縁部を挟持する一対の挟持ローラ３１，３２と、各挟持ローラ３１，３２を回転可能かつ相互に接離可能に支持する支持機構（３３〜３６）、該支持機構を介して挟持ローラ３１，３２に挟圧力を付与するスプリング４２、該スプリング４２の付勢力を前記支持機構にトルクとして伝達する伝達部材（３７〜３９）、および、スプリング４２の付勢力を調整するとともに正逆各搬送方向Ｆ，Ｒに応じて切り替える操作部４０からなる。また、操作部４０は、挟持ローラ３１，３２の挟圧力を調整すべくスプリング４２の支持点（４１ｂ）を伝達部材（３７〜３９）との連結点（３９ａ）の周りで角変位させる操作アーム４１と、該操作アーム４１を所定の角変位に保持可能な保持手段（４４〜４６）を備えている。
【００２６】
各挟持ローラ３１，３２は、図２（ｂ）に示されるように、同形状の円錐ローラで構成され、各円錐ローラの小径側が、可撓性基板１の幅方向中央側（図中下側）に位置しかつ挟持面における回転方向が可撓性基板１の搬送方向（Ｆ，Ｒ）と同方向になるように支持部材３３，３４に軸支されている。この構成により、可撓性基板１が駆動ロール１０ｂ（または駆動ロール１０ａ）による搬送力で正方向Ｆ（または逆方向Ｒ）に搬送される際、各挟持ローラ３１，３２は可撓性基板１の縁部を挟持した状態で従動回転され、それに伴い、可撓性基板１の縁部が、各挟持ローラ３１，３２の大径側に誘導され、可撓性基板１は幅方向に展張される。
【００２７】
各挟持ローラ３１，３２によって付与される展張力は、摩擦力として可撓性基板１に伝達されるので、基本的に挟持ローラ３１，３２による挟圧力に比例する。したがって、スプリング４２による挟持ローラ３１，３２の挟圧力を調整することで、可撓性基板１の上側縁部の位置を調整可能である。
【００２８】
挟持ローラ３１，３２を支持する支持部材３３，３４のうち、一方の支持部材３４は、ブラケット３６に固定された固定支持部材であるのに対し、他方の支持部材３３は、ブラケット３６の軸受部３６ａに回動可能に支持された延長アーム３５の軸部３５ａに取り付けられ、延長アーム３５と一体的に揺動可能な可動支持部材である。延長アーム３５の上端部は、回動軸３７の下端に固定された第２アーム３７ａの先端部に係合している。
【００２９】
回動軸３７は、成膜室２０の外部に配設されたスプリング４２の付勢力を、成膜室２０内にトルクとして伝達する伝達部材であり、成膜室２０の天井部に設けたシール軸受３８を介して気密かつ回動自在に支持されている。また、成膜室２０の外部に位置した回動軸３７の上端には、入力部としての第１アーム３９が固定されている。
【００３０】
第１アーム３９の先端には、連結ピン３９ａが回動可能に支持され、該連結ピン３９ａにスプリング４２の一端が連結され、該スプリング４２の他端は、調整ネジ４３を介して、操作アーム４１の支持ピン４１ｂに連結されている。スプリング４２は、連結ピン３９ａと支持ピン４１ｂとの間に、予め伸長された状態で張架されており、調整ネジ４３を回動することにより、スプリング４２の初期張力を調整可能である。
【００３１】
一方、操作アーム４１は、図示しない支持構造を介して成膜室２０の天井部に固定されたブラケット４５（操作盤）に、回動軸４１ａを介して回動可能に支持されている。この回動軸４１ａは、図２（ａ）および図３（ａ）に示すように、挟持ローラ３１，３２が相互に当接する第１アーム３９の回動原点において、第１アーム３９の連結ピン３９ａと同一軸線上に配設されている。
【００３２】
これにより、図３（ａ）に示すように、操作アーム４１が第１アーム３９と整列する最小挟圧力位置４１ｘと、操作アーム４１が第１アーム３９に対して直角になる最大挟圧力位置４１ｙとの間で、操作アーム４１の角変位に応じて、スプリング４２の張力の直交成分が、第１アーム３９を図中反時計方向に回動させる付勢力として連結ピン３９ａに負荷される。この付勢力は、回動軸３７を介して第２アーム３７ａにトルクとして伝達され、延長アーム３５およびそれと一体の支持部材３３を介して挟持ローラ３１に伝えられ、挟持ローラ３１が挟持ローラ３２に圧接されるように構成されている。
【００３３】
操作アーム４１には、作業者が操作するためのハンドル４１ｈが取り付けられている。また、ブラケット４５には、操作アーム４１を所定の角変位に保持する保持手段として、複数の位置決め孔４６が等角度間隔で穿設されており、所望の位置決め孔４６に位置決めピン４４を貫通した状態で、該位置決めピン４４の先端を、操作アーム４１の穴に係合することで、その角位置に操作アーム４１を保持可能となっている。
【００３４】
上記構成に基づいて可撓性基板１の位置制御を実施するに際しては、事前に、薄膜積層体製造装置に可撓性基板１を導入して搬送試験を行い、調整ネジ４３でスプリング４２の初期張力を調整してから、正逆それぞれの搬送方向Ｆ，Ｒに適した操作アーム４１の角位置を決定しておく。そして、成膜工程を実施する際に、正逆各搬送方向Ｆ，Ｒに応じて、操作アーム４１の角位置を、例えば、図３（ｂ）に実線で示される正方向位置ｆ、２点差線で示される逆方向位置ｒに切り替えることで、正逆各搬送方向Ｆ，Ｒに最適なスプリング４２の付勢力および挟持ローラ３１，３２の挟圧力が得られ、可撓性基板１に対する適正な展張力が得られる。
【００３５】
また、上述したように、本実施形態では、スプリング４２の張力の直交成分が、第１アーム３９を回動させる付勢力として連結ピン３９ａに負荷されるので、操作アーム４１が第１アーム３９に対して直角になる最大挟圧力位置４１ｙ、すなわち、図３（ｂ）に符号「ｍ」で示される中立点を中心として、操作アーム４１の振れ角（ｆ′，ｒ′）が等しい位置ではスプリング４２の付勢力が等しくなる。したがって、中立点ｍを挟んでその両側に、正逆各搬送方向Ｆ，Ｒに応じた設定値（ｆ′，ｒ′）を割り当てることで、操作アーム４１の切り替え操作が平易になる。この場合、中立点ｍの各側に、操作アーム４１の回動範囲（ｆ′，ｒ′）を規制するストッパ（後述する）を設けることで、さらに切り替え操作が容易になる。
【００３６】
但し、本実施形態のスプリング４２は、操作アーム４１をトグル位置４１ｔ（４６ｔ）に回動操作すると、第１アーム３９が、図３（ａ）に実線で示される圧接位置（３９）と、２点差線で示される離反位置（３９ｔ）の二位置で安定となるようなトグルスプリングとして機能するので、上述した操作アーム４１のｒ′側の回動範囲は、トグル位置４６ｔから適度に離間されることが好ましい。
【００３７】
すなわち、操作アーム４１をトグル位置４１ｔ（４６ｔ）とした状態では、可動側挟持ローラ３１を、固定側挟持ローラ３２から手操作で離反させれば、可動側挟持ローラ３１はスプリング４２の付勢力で離反位置に保持されるので、可撓性基板１の導入作業を容易に行うことができ、かつ、可撓性基板１の導入後に可動側挟持ローラ３１を圧接位置（３９）に戻せば、直ちに挟圧力が負荷され、挟持ローラ３１，３２によって可撓性基板１の縁部が挟持された状態となる。
【００３８】
以上述べたような操作部４０の構成は一例に過ぎず、操作部材（４１）や保持手段（４４，４６）には同様の機能を有する種々の実施形態が存在する。その全てを列挙することはできないが、以下、その変形例について述べる。
【００３９】
（第２実施形態）
図４（ａ）（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る位置制御ユニット３０とその操作部５０（上側のみ）を示している。この第２実施形態では操作部５０のみが第１実施形態と異なり、位置制御ユニット３０（挟持ローラ３１，３２）の基本構造は第１実施形態と同様であるので、同様の部材には同様の符号を付すことで説明を省略し、以下、変更点について述べる。
【００４０】
第２実施形態に係る操作部５０は、第１アーム３９が、第１実施形態に対して９０度回転した角度位置に固定されている。また、操作アーム５１（ハンドルは省略されている）の回動軸５１ａは、第１アーム３９の連結ピン３９ａとずれて配設されており、連結ピン３９ａと回動軸５１ａを結ぶ線の延長上にある中立点の各側（ｆ，ｒ）で、操作アーム５１を所望の角変位に規制するストッパー５４ｆ，５４ｒを備えている。この態様では、スプリング５２は、操作アーム５１の角変位を各ストッパー５４ｆ，５４ｒに当接した位置に保持するトグルスプリング（保持手段）として機能する。
【００４１】
ストッパー５４ｆ，５４ｒは、ブラケット５５に設けたネジ孔に螺合する螺合部材からなり、それぞれの側でスプリング５２の付勢力を決定する螺合位置を無段階に設定可能であり、各ストッパー５４ｆ，５４ｒに、正逆各搬送方向Ｆ，Ｒの設定値（Ｌｆ，Ｌｒ）を割り当てることで、操作アーム５１を何れかの側（ｆ，ｒ）に回動操作するだけで、設定値（Ｌｆ，Ｌｒ）の切り替えと保持が同時に行える。
【００４２】
（第３実施形態）
図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第３実施形態に係る位置制御ユニット３０とその操作部６０（上側のみ）を示している。この第３実施形態では、挟持ローラ３１，３２に挟圧力を付与するスプリング６８が、成膜室２０内にスパイラルスプリングとして配設されている点、および、スプリング６８の支持点（６８ｂ）がカム６７ａによって変位される点、回動軸６７を介してカム６７ａを回動操作する操作力（角変位）が伝達される点が異なっている。
【００４３】
挟持ローラ３１，３２を支持する支持部材３３，３４のうち、可動側支持部材３３は、ブラケット３６の軸受部３６ａに回動可能に支持された回動軸６５の軸部６５ａに取り付けられ、回動軸６５と一体的に回動（揺動）可能である。回動軸６５の中央にはフランジ部（大径部）が設けられ、該フランジ部を挟んで軸部６５ａと反対側に延出した軸端部には、第２操作アーム６６の基部が回動自在に支持されており、この第２操作アーム６６と前記フランジ部との間にスプリング６８が支承されている。
【００４４】
スプリング６８の一端６８ｂは第２操作アーム６６に掛止され、スプリング６８の他端は回動軸６５のフランジ部に掛止されており、第２操作アーム６６の角変位に応じたスプリング６８の付勢力がトルクとして回動軸６５に伝達され、それにより挟持ローラ３１，３２に挟圧力が付与される。
【００４５】
一方、第２操作アーム６６の上端部６６ａは、カム６７ａのフォロワとなっており、真空室２０の外部に配設された操作部６０の操作アーム６１（第１操作アーム）により、回動軸６７を介して回動操作されるカム６７ａの角変位に応じた変位が第２操作アーム６６の上端部６６ａに与えられる。操作アーム６１には、第１実施形態と同様にハンドル６１ｈが設けられており、かつ、ブラケット４５の位置決め孔（４６）と、位置決めピン４４とで所望の角位置に保持可能である。
【００４６】
なお、図示例のカム６７ａは、フォロワ（６６ａ）を最小変位（最小半径）から最大変位（最大半径）まで変位させる１つの輪郭（第１の輪郭）のみを有しているが、例えば、図示例の最小変位の反対側に最大変位に至る対称形状をなす第２の輪郭を形成しておき、それぞれの輪郭を、正逆各搬送方向Ｆ，Ｒに割り当て、かつ、先述したようなストッパーを設けることで、各搬送方向に対応した挟持ローラ３１，３２の挟圧力の切り替えを容易に行うことができる。
【００４７】
（第３実施形態の変形例）
図６は、第３実施形態に係る位置制御ユニット３０の変形例を示す、図５（ｂ）に相当する断面図である。上述した第３実施形態では、スプリング６８としてスパイラルスプリングを用いる場合を示したが、この変形例では、スプリング６９としてコイルスプリングを用いている。スプリング６９の基端は、第１実施形態と同様に可動側支持部材３３に剛結され一体的に回動する延長アーム３５の上端部に固定され、スプリング６９の先端には、カム６７ａのフォロワ６９ａが取り付けられている。
【００４８】
この変形例では、カム６７ａの回動操作によるスプリング６９の弾性変形に応じたトルクが延長アーム３５を介して可動側支持部材３３に伝達され、それにより挟持ローラ３１，３２に挟圧力が付与される。なお、この例では、フォロワ６９ａの変位が直線的な変位に拘束されるように、フォロワ６９ａを摺動可能に案内する案内部材が配設されることが好ましい。
【００４９】
上記各実施形態では、可撓性基板１の搬送経路の上部に設置された位置制御ユニット３０について述べたが、可撓性基板１の搬送経路の下部に設置される位置制御ユニット３０′も、上下逆向きに配置される点を除いては基本的に同構造であり、上下の位置制御ユニット３０，３０′は、構造的には上下対称である。しかし、可撓性基板１の自重の作用方向に対して、挟持ローラ３１，３２による展張力の作用方向は上下逆向きであるので、搬送スパンが長く自重の影響が無視できない場合は、１ないし複数の上部位置制御ユニット３０の展張力を、下部の位置制御ユニット３０′の展張力より大きく設定することが好ましい。
【００５０】
したがって、各成膜ユニット２３，２３の間に設置される上下の位置制御ユニット３０，３０′の全ての展張力を、可撓性基板１の搬送方向Ｆ，Ｒに応じて切替可能としても良いが、上述した１ないし複数の上部位置制御ユニット３０の一部または全てを切替可能とし、それ以外は搬送方向に共通のプリセット値を適用することもできる。
【００５１】
また、上記各実施形態では、可撓性基板１をステップ搬送しつつその停止期間中に成膜を行う薄膜積層体製造装置の各成膜ユニット２３，２３間に設置された位置制御ユニット３０，３０′について述べたが、本発明は、可撓性基板１を正逆双方向に連続的に搬送しつつ成膜を行う薄膜積層体製造装置にも実施可能である。
【００５２】
以上、本発明の実施形態につき述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記以外にも本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能である。例えば、本発明に係る基板位置制御装置は、有機ＥＬの半導体薄膜など、太陽電池以外の薄膜積層体製造装置にも実施可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 可撓性基板
２０ 成膜室
２３ 成膜ユニット
３０，３０′ 位置制御装置
３１，３２ 挟持ローラ
３３，３４ 支持部材
３５ 延長アーム
３７，６５，６７ 回動軸
３７ａ 第２アーム
３８ シール軸受
３９ 第１アーム
３９ａ 連結ピン
４０，５０，６０ 操作部
４１，５１，６１ 操作アーム
４１ｂ，５１ｂ 支持ピン
４１ｈ，６１ｈ ハンドル
４２，５２，６８，６９ スプリング
４３，５３ 調整ネジ
４４ 位置決めピン
４５，５５ ブラケット
４６ 位置決め孔
５４ｆ，５４ｒ ストッパー
６６ 第２操作アーム
６７ａ カム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状可撓性基板上に複数の薄膜を形成して、薄膜光電変換素子などの薄膜積層体を製造する装置における基板位置制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体薄膜などの薄膜積層体の基板には、通常、剛性基板が用いられるが、軽量でロールを介した取り扱いの利便性による生産性向上やコスト低減を目的として、プラスチックフィルムなどの可撓性基板が用いられる場合がある。例えば、特許文献１〜３には、巻出しロールから供給される帯状可撓性基板（ポリイミドフィルム）を所定のピッチで間欠的に搬送しながら、前記可撓性基板の搬送方向に配列された複数の成膜ユニットで、前記可撓性基板上に性質の異なる複数の薄膜を積層形成し、製品ロールとして巻取る薄膜積層体の製造装置が開示されている。
【０００３】
このような薄膜積層体の製造装置には、横姿勢すなわち帯状可撓性基板の幅方向を水平方向にして搬送しつつ成膜を行なうタイプと、縦姿勢すなわち帯状可撓性基板の幅方向を上下方向にして搬送しつつ成膜を行なうタイプがある。後者は、前者に比べて設置面積が小さく、基板表面が汚染されにくい等の利点があるが、搬送スパンが長くなると、重力に抗して搬送高さを一定に維持するのが困難になり、可撓性基板の表面に皺が発生したり、可撓性基板が垂れ下がったりする傾向が顕著になる。
【０００４】
そこで、特許文献１〜３では、薄膜積層体製造装置を構成する各成膜ユニット間に、可撓性基板の上下の縁部を挟持するグリップローラ対を配設し、可撓性基板の縁部に上方および下方に向かう展張力を作用させ、可撓性基板を上下幅方向に展張しつつ搬送高さを調整できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−３８２７６号公報
【特許文献２】特開２００９−３８２７７号公報
【特許文献３】特開２００９−５７６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記装置は、可撓性基板を上下に展張しかつ可撓性基板の搬送高さを制御するうえで有利であるが、可撓性基板の逆方向への搬送を含む往復成膜プロセスには直ちに適用できない。可撓性基板を逆方向に搬送する場合には、グリップローラの傾斜角に応じた展張力が逆方向に作用するので、グリップローラの傾斜角を反転させる必要がある。加えて、帯状可撓性基板に搬送張力を付与するフィードロールの回転方向が反転する際に、張力バランスに変化を生じ、正逆共通の設定では適切な搬送高さ制御を行えない場合がある。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、帯状可撓性基板を縦姿勢で横方向に往復搬送させつつ成膜を行う薄膜積層体製造装置において、各搬送方向に対応した搬送高さ制御を低コストかつ簡単な操作で実施可能な基板位置制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決することを目的として、本発明は、
帯状の可撓性基板（１）を縦姿勢で横方向に搬送し、前記基板の搬送経路に設置された成膜部（２０）にて、前記基板の表面に薄膜を積層形成する薄膜積層体製造装置の基板位置制御装置（３０，３０′）であって、前記基板の縁部を挟持する一対の挟持ローラ（３１，３２）と、前記一対の挟持ローラを回転可能かつ相互に接離可能に支持する支持機構（３３〜３６）と、前記支持機構を介して前記一対の挟持ローラに挟圧力を付与するスプリング（４２，５２）と、を備え、前記基板の縁部に、前記一対の挟持ローラの挟圧力に応じた展張力を作用させるものにおいて、前記スプリングの付勢力を前記支持機構にトルクとして伝達する伝達部材（３７〜３９）と、前記一対の挟持ローラの挟圧力を調整すべく、前記スプリングの支持点（４１ｂ，５１ｂ）を前記伝達部材との連結点（３９ａ）の周りで角変位させる操作部材（４１，５１）と、前記操作部材を所定の角変位に保持可能な保持手段（４４，４６，５２，５４ｆ，５４ｒ）とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
上記構成により、正逆各搬送方向における挟持ローラ対の適正な挟圧力を事前に求め、それに対応した操作部材の角変位を予め保持手段に設定しておき、薄膜積層体製造装置における搬送方向の切替時に、操作部材を操作して保持手段により設定位置に保持することで、正逆各搬送方向に対応した展張力が得られ、正逆各搬送方向に対応した搬送高さ制御を低コストかつ簡単な操作で実施可能である。
【００１０】
本発明の好適な態様では、前記操作部材（４１）は、前記伝達部材との連結点（３９ａ）を通りかつ前記伝達部材の回動軸（３７）と平行な軸（４１ａ）を中心として回動可能に設けられ、前記スプリング（４２）の弾性変位を一定に維持しつつ前記スプリングの支持点（４１ｂ）を角変位させるように構成されている。
【００１１】
この構成により、スプリングの弾性変位を一定に維持した状態でも、挟持ローラ対の挟圧力に寄与する付勢力の角度成分、すなわち、スプリング連結点の回動半径方向と直交する成分を、スプリング支持点の角変位に応じて増減させることができ、操作部材の切替操作を少ない操作力で容易に行えるとともに、保持手段に要求される保持力が小さくて済み、その構造を簡素化できる。
【００１２】
本発明の好適な態様では、前記操作部材（５１）は、前記伝達部材との連結点（３９ａ）とずれた軸（５１ａ）を中心として回動可能に設けられ、かつ、前記操作部材を、前記連結点と前記軸を結ぶ線の延長上にある中立点（ｍ）の各側で所定の角変位に規制するストッパー（５４ｆ，５４ｒ）を有し、前記スプリング（５２）が前記保持手段を兼ねている。
【００１３】
この態様では、中立点の各側で角変位に応じた付勢力が作用するとともに、スプリング自体の付勢力によって、操作部材が規制手段による各側の設定位置に保持されるので、別途保持手段を設ける必要はなく、搬送方向の切替時に、操作部材の切替操作を簡単に行うことができる。
【００１４】
本発明の他の好適な態様は、
帯状の可撓性基板（１）を縦姿勢で横方向に搬送し、前記基板の搬送経路に設置された成膜部（２０）にて、前記基板の表面に薄膜を積層形成する薄膜積層体製造装置の基板位置制御装置（３０，３０′）であって、前記基板の縁部を挟持する一対の挟持ローラ（３１，３２）と、前記一対の挟持ローラを回転可能かつ相互に接離可能に支持する支持機構（３３〜３６）と、前記支持機構を介して前記一対の挟持ローラに挟圧力を付与するスプリング（６８）と、を備え、前記基板の縁部に、前記一対の挟持ローラの挟圧力に応じた展張力を作用させるものにおいて、前記一対の挟持ローラの挟圧力を調整すべく、前記スプリングの支持点（６８ｂ，６９ａ）を変位させるカム（６７ａ）と、前記カムを回動操作する操作部材（６１）と、前記操作部材を所定の角変位に保持可能な保持手段（４４，４６）とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
この態様では、カムの輪郭によって、スプリングの変位に対して操作部材の角変位を大きく確保でき、精細な挟圧力調整を行えるとともに、搬送方向の切替時における操作部材の切替操作を簡単に行うことができる。また、カムの輪郭に中立点を設け、中立点の各側に変位が得られるようにするとともに、各側における操作部材の角変位を規制するストッパーを設けることもできる。
【００１６】
本発明の好適な態様では、前記一対の挟持ローラ（３１，３２）を構成する各ローラが、軸方向に対して傾斜した周面を有する円錐ローラであり、前記各円錐ローラの小径側が前記基板の幅方向中央側に位置しかつ前記基板の挟持面における回転方向が前記基板の搬送方向（Ｆ，Ｒ）と同方向になるように、前記支持機構によって支持されている。
【００１７】
この態様では、挟持ローラ対の設置角度および挟持を維持した状態で、搬送方向の切替が可能であり、挟持ローラの正逆各搬送方向における挟圧力の差を最小限に抑えるとともに、挟圧力の設定値に切替操作に係る他の要因が介入するのを排除できる。
【発明の効果】
【００１８】
上述したように、本発明は、帯状可撓性基板を縦姿勢で横方向に往復搬送させつつ成膜を行う薄膜積層体製造装置において、可撓性基板の搬送高さ制御を、低コストかつ簡単な操作で、正逆各方向の搬送条件に適合した展張力にて実施可能であり、可撓性基板の下垂や皺の発生を正逆双方向において効果的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】薄膜積層体製造装置の一部を示す概略平断面図（ａ）、概略側断面図（ｂ）、およびそのＡ−Ａ断面図（ｃ）である。
【図２】本発明第１実施形態に係る基板位置制御装置を示す要部側断面図（ａ）およびそのＢ−Ｂ断面図（ｂ）である。
【図３】本発明第１実施形態に係る基板位置制御装置を示す要部平断面図（ａ）およびその操作部を示す平面図（ｂ）である。
【図４】本発明第２実施形態に係る基板位置制御装置を示す要部側断面図（ａ）およびその操作部を示す平面図（ｂ）である。
【図５】本発明第３実施形態に係る基板位置制御装置を示す要部側断面図（ａ）およびそのＢ−Ｂ断面図（ｂ）、Ｃ−Ｃ断面図（ｃ）である。
【図６】本発明第３実施形態に係る基板位置制御装置の変形例を示す図５（ｂ）に相当する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、本発明を太陽電池用の薄膜光電変換素子を構成する薄膜積層体製造装置の基板位置制御装置に実施する場合を例にとり、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下において、各実施形態に共通または対応する構成には、共通または対応する符号を付すことで説明を省略する場合がある。
【００２１】
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明が実施される薄膜積層体製造装置の概要を示している。図において、薄膜積層体製造装置は、長手方向の各端に配設された搬送室１０ａ，１０ｂと、それらの間に一定間隔で列設された複数の成膜室２０，２０を備え、帯状の可撓性基板１（フレキシブルフィルム）を、一方の搬送室１０ａ内のロール１ａから巻出し、各成膜室２０，２０の長さに応じた一定のピッチでステップ搬送し、その停止期間中に各成膜室２０，２０の内部に設置された成膜ユニット２３，２３で成膜を行い、他方の搬送室１０ｂ内のロール１ｂに巻取るものであり、このような成膜プロセスを、可撓性基板１の搬送方向を切り替えて正逆双方向（Ｆ，Ｒ）で実施することで、可撓性基板１の表面に薄膜を積層形成可能である。
【００２２】
薄膜積層体製造装置を構成する搬送室１０ａ，１０ｂおよび各成膜室２０，２０は、気密に連結され、かつ、それらの内部が所定の真空度に維持され、全体として共通真空室を構成している。また、薄膜積層体製造装置は、帯状の可撓性基板１を、縦姿勢すなわち幅方向を上下方向にして水平方向に搬送しつつ成膜工程を実施できるように、各搬送室１０ａ，１０ｂ内に設置された巻出し／巻取りロールコア（１ａ，１ｂ）、駆動ロール１１ａ，１１ｂ、テンションロール１２ａ，１２ｂ、その他ガイドロール（アイドルロール）は、何れも軸方向を縦方向（鉛直上下方向）にして配設されている。
【００２３】
各成膜ユニット２３，２３は、プラズマＣＶＤなどの化学蒸着（ＣＶＤ）や、スパッタなどの物理蒸着（ＰＶＤ）を行なうための真空蒸着ユニットで構成される。例えば、プラズマＣＶＤの場合、各成膜ユニット２３，２３は、可撓性基板１の搬送経路を挟んでその両側に対向配置された電極２１（表面に多数の原料ガス噴出孔を有する高周波電極）と、ヒータを内蔵した接地電極２２で構成され、それぞれが、可撓性基板１に向かって開口した開閉可能なチャンバー内に収容されている。
【００２４】
以上のような基本構成をなす薄膜積層体製造装置の各成膜ユニット２３，２３の間には、各成膜ユニット２３，２３を通って搬送される可撓性基板１の上下方向の位置を制御し搬送高さを一定に維持するとともに、可撓性基板１を幅方向すなわち上下方向に展張するために、搬送経路の上部および下部に位置制御ユニット３０，３０′が配設されている。以下、位置制御ユニット３０，３０′の各実施形態について説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
図２〜図３は、本発明に係る第１実施形態の位置制御ユニット３０（上側のみ）を示しており、図において、位置制御ユニット３０は、可撓性基板１の上側縁部を挟持する一対の挟持ローラ３１，３２と、各挟持ローラ３１，３２を回転可能かつ相互に接離可能に支持する支持機構（３３〜３６）、該支持機構を介して挟持ローラ３１，３２に挟圧力を付与するスプリング４２、該スプリング４２の付勢力を前記支持機構にトルクとして伝達する伝達部材（３７〜３９）、および、スプリング４２の付勢力を調整するとともに正逆各搬送方向Ｆ，Ｒに応じて切り替える操作部４０からなる。また、操作部４０は、挟持ローラ３１，３２の挟圧力を調整すべくスプリング４２の支持点（４１ｂ）を伝達部材（３７〜３９）との連結点（３９ａ）の周りで角変位させる操作アーム４１と、該操作アーム４１を所定の角変位に保持可能な保持手段（４４〜４６）を備えている。
【００２６】
各挟持ローラ３１，３２は、図２（ｂ）に示されるように、同形状の円錐ローラで構成され、各円錐ローラの小径側が、可撓性基板１の幅方向中央側（図中下側）に位置しかつ挟持面における回転方向が可撓性基板１の搬送方向（Ｆ，Ｒ）と同方向になるように支持部材３３，３４に軸支されている。この構成により、可撓性基板１が駆動ロール１０ｂ（または駆動ロール１０ａ）による搬送力で正方向Ｆ（または逆方向Ｒ）に搬送される際、各挟持ローラ３１，３２は可撓性基板１の縁部を挟持した状態で従動回転され、それに伴い、可撓性基板１の縁部が、各挟持ローラ３１，３２の大径側に誘導され、可撓性基板１は幅方向に展張される。
【００２７】
各挟持ローラ３１，３２によって付与される展張力は、摩擦力として可撓性基板１に伝達されるので、基本的に挟持ローラ３１，３２による挟圧力に比例する。したがって、スプリング４２による挟持ローラ３１，３２の挟圧力を調整することで、可撓性基板１の上側縁部の位置を調整可能である。
【００２８】
挟持ローラ３１，３２を支持する支持部材３３，３４のうち、一方の支持部材３４は、ブラケット３６に固定された固定支持部材であるのに対し、他方の支持部材３３は、ブラケット３６の軸受部３６ａに回動可能に支持された延長アーム３５の軸部３５ａに取り付けられ、延長アーム３５と一体的に揺動可能な可動支持部材である。延長アーム３５の上端部は、回動軸３７の下端に固定された第２アーム３７ａの先端部に係合している。
【００２９】
回動軸３７は、成膜室２０の外部に配設されたスプリング４２の付勢力を、成膜室２０内にトルクとして伝達する伝達部材であり、成膜室２０の天井部に設けたシール軸受３８を介して気密かつ回動自在に支持されている。また、成膜室２０の外部に位置した回動軸３７の上端には、入力部としての第１アーム３９が固定されている。
【００３０】
第１アーム３９の先端には、連結ピン３９ａが回動可能に支持され、該連結ピン３９ａにスプリング４２の一端が連結され、該スプリング４２の他端は、調整ネジ４３を介して、操作アーム４１の支持ピン４１ｂに連結されている。スプリング４２は、連結ピン３９ａと支持ピン４１ｂとの間に、予め伸長された状態で張架されており、調整ネジ４３を回動することにより、スプリング４２の初期張力を調整可能である。
【００３１】
一方、操作アーム４１は、図示しない支持構造を介して成膜室２０の天井部に固定されたブラケット４５（操作盤）に、回動軸４１ａを介して回動可能に支持されている。この回動軸４１ａは、図２（ａ）および図３（ａ）に示すように、挟持ローラ３１，３２が相互に当接する第１アーム３９の回動原点において、第１アーム３９の連結ピン３９ａと同一軸線上に配設されている。
【００３２】
これにより、図３（ａ）に示すように、操作アーム４１が第１アーム３９と整列する最小挟圧力位置４１ｘと、操作アーム４１が第１アーム３９に対して直角になる最大挟圧力位置４１ｙとの間で、操作アーム４１の角変位に応じて、スプリング４２の張力の直交成分が、第１アーム３９を図中反時計方向に回動させる付勢力として連結ピン３９ａに負荷される。この付勢力は、回動軸３７を介して第２アーム３７ａにトルクとして伝達され、延長アーム３５およびそれと一体の支持部材３３を介して挟持ローラ３１に伝えられ、挟持ローラ３１が挟持ローラ３２に圧接されるように構成されている。
【００３３】
操作アーム４１には、作業者が操作するためのハンドル４１ｈが取り付けられている。また、ブラケット４５には、操作アーム４１を所定の角変位に保持する保持手段として、複数の位置決め孔４６が等角度間隔で穿設されており、所望の位置決め孔４６に位置決めピン４４を貫通した状態で、該位置決めピン４４の先端を、操作アーム４１の穴に係合することで、その角位置に操作アーム４１を保持可能となっている。
【００３４】
上記構成に基づいて可撓性基板１の位置制御を実施するに際しては、事前に、薄膜積層体製造装置に可撓性基板１を導入して搬送試験を行い、調整ネジ４３でスプリング４２の初期張力を調整してから、正逆それぞれの搬送方向Ｆ，Ｒに適した操作アーム４１の角位置を決定しておく。そして、成膜工程を実施する際に、正逆各搬送方向Ｆ，Ｒに応じて、操作アーム４１の角位置を、例えば、図３（ｂ）に実線で示される正方向位置ｆ、２点差線で示される逆方向位置ｒに切り替えることで、正逆各搬送方向Ｆ，Ｒに最適なスプリング４２の付勢力および挟持ローラ３１，３２の挟圧力が得られ、可撓性基板１に対する適正な展張力が得られる。
【００３５】
また、上述したように、本実施形態では、スプリング４２の張力の直交成分が、第１アーム３９を回動させる付勢力として連結ピン３９ａに負荷されるので、操作アーム４１が第１アーム３９に対して直角になる最大挟圧力位置４１ｙ、すなわち、図３（ｂ）に符号「ｍ」で示される中立点を中心として、操作アーム４１の振れ角（ｆ′，ｒ′）が等しい位置ではスプリング４２の付勢力が等しくなる。したがって、中立点ｍを挟んでその両側に、正逆各搬送方向Ｆ，Ｒに応じた設定値（ｆ′，ｒ′）を割り当てることで、操作アーム４１の切り替え操作が平易になる。この場合、中立点ｍの各側に、操作アーム４１の回動範囲（ｆ′，ｒ′）を規制するストッパ（後述する）を設けることで、さらに切り替え操作が容易になる。
【００３６】
但し、本実施形態のスプリング４２は、操作アーム４１をトグル位置４１ｔ（４６ｔ）に回動操作すると、第１アーム３９が、図３（ａ）に実線で示される圧接位置（３９）と、２点差線で示される離反位置（３９ｔ）の二位置で安定となるようなトグルスプリングとして機能するので、上述した操作アーム４１のｒ′側の回動範囲は、トグル位置４６ｔから適度に離間されることが好ましい。
【００３７】
すなわち、操作アーム４１をトグル位置４１ｔ（４６ｔ）とした状態では、可動側挟持ローラ３１を、固定側挟持ローラ３２から手操作で離反させれば、可動側挟持ローラ３１はスプリング４２の付勢力で離反位置に保持されるので、可撓性基板１の導入作業を容易に行うことができ、かつ、可撓性基板１の導入後に可動側挟持ローラ３１を圧接位置（３９）に戻せば、直ちに挟圧力が負荷され、挟持ローラ３１，３２によって可撓性基板１の縁部が挟持された状態となる。
【００３８】
以上述べたような操作部４０の構成は一例に過ぎず、操作部材（４１）や保持手段（４４，４６）には同様の機能を有する種々の実施形態が存在する。その全てを列挙することはできないが、以下、その変形例について述べる。
【００３９】
（第２実施形態）
図４（ａ）（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る位置制御ユニット３０とその操作部５０（上側のみ）を示している。この第２実施形態では操作部５０のみが第１実施形態と異なり、位置制御ユニット３０（挟持ローラ３１，３２）の基本構造は第１実施形態と同様であるので、同様の部材には同様の符号を付すことで説明を省略し、以下、変更点について述べる。
【００４０】
第２実施形態に係る操作部５０は、第１アーム３９が、第１実施形態に対して９０度回転した角度位置に固定されている。また、操作アーム５１（ハンドルは省略されている）の回動軸５１ａは、第１アーム３９の連結ピン３９ａとずれて配設されており、連結ピン３９ａと回動軸５１ａを結ぶ線の延長上にある中立点の各側（ｆ，ｒ）で、操作アーム５１を所望の角変位に規制するストッパー５４ｆ，５４ｒを備えている。この態様では、スプリング５２は、操作アーム５１の角変位を各ストッパー５４ｆ，５４ｒに当接した位置に保持するトグルスプリング（保持手段）として機能する。
【００４１】
ストッパー５４ｆ，５４ｒは、ブラケット５５に設けたネジ孔に螺合する螺合部材からなり、それぞれの側でスプリング５２の付勢力を決定する螺合位置を無段階に設定可能であり、各ストッパー５４ｆ，５４ｒに、正逆各搬送方向Ｆ，Ｒの設定値（Ｌｆ，Ｌｒ）を割り当てることで、操作アーム５１を何れかの側（ｆ，ｒ）に回動操作するだけで、設定値（Ｌｆ，Ｌｒ）の切り替えと保持が同時に行える。
【００４２】
（第３実施形態）
図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第３実施形態に係る位置制御ユニット３０とその操作部６０（上側のみ）を示している。この第３実施形態では、挟持ローラ３１，３２に挟圧力を付与するスプリング６８が、成膜室２０内にスパイラルスプリングとして配設されている点、および、スプリング６８の支持点（６８ｂ）がカム６７ａによって変位される点、回動軸６７を介してカム６７ａを回動操作する操作力（角変位）が伝達される点が異なっている。
【００４３】
挟持ローラ３１，３２を支持する支持部材３３，３４のうち、可動側支持部材３３は、ブラケット３６の軸受部３６ａに回動可能に支持された回動軸６５の軸部６５ａに取り付けられ、回動軸６５と一体的に回動（揺動）可能である。回動軸６５の中央にはフランジ部（大径部）が設けられ、該フランジ部を挟んで軸部６５ａと反対側に延出した軸端部には、第２操作アーム６６の基部が回動自在に支持されており、この第２操作アーム６６と前記フランジ部との間にスプリング６８が支承されている。
【００４４】
スプリング６８の一端６８ｂは第２操作アーム６６に掛止され、スプリング６８の他端は回動軸６５のフランジ部に掛止されており、第２操作アーム６６の角変位に応じたスプリング６８の付勢力がトルクとして回動軸６５に伝達され、それにより挟持ローラ３１，３２に挟圧力が付与される。
【００４５】
一方、第２操作アーム６６の上端部６６ａは、カム６７ａのフォロワとなっており、真空室２０の外部に配設された操作部６０の操作アーム６１（第１操作アーム）により、回動軸６７を介して回動操作されるカム６７ａの角変位に応じた変位が第２操作アーム６６の上端部６６ａに与えられる。操作アーム６１には、第１実施形態と同様にハンドル６１ｈが設けられており、かつ、ブラケット４５の位置決め孔（４６）と、位置決めピン４４とで所望の角位置に保持可能である。
【００４６】
なお、図示例のカム６７ａは、フォロワ（６６ａ）を最小変位（最小半径）から最大変位（最大半径）まで変位させる１つの輪郭（第１の輪郭）のみを有しているが、例えば、図示例の最小変位の反対側に最大変位に至る対称形状をなす第２の輪郭を形成しておき、それぞれの輪郭を、正逆各搬送方向Ｆ，Ｒに割り当て、かつ、先述したようなストッパーを設けることで、各搬送方向に対応した挟持ローラ３１，３２の挟圧力の切り替えを容易に行うことができる。
【００４７】
（第３実施形態の変形例）
図６は、第３実施形態に係る位置制御ユニット３０の変形例を示す、図５（ｂ）に相当する断面図である。上述した第３実施形態では、スプリング６８としてスパイラルスプリングを用いる場合を示したが、この変形例では、スプリング６９としてコイルスプリングを用いている。スプリング６９の基端は、第１実施形態と同様に可動側支持部材３３に剛結され一体的に回動する延長アーム３５の上端部に固定され、スプリング６９の先端には、カム６７ａのフォロワ６９ａが取り付けられている。
【００４８】
この変形例では、カム６７ａの回動操作によるスプリング６９の弾性変形に応じたトルクが延長アーム３５を介して可動側支持部材３３に伝達され、それにより挟持ローラ３１，３２に挟圧力が付与される。なお、この例では、フォロワ６９ａの変位が直線的な変位に拘束されるように、フォロワ６９ａを摺動可能に案内する案内部材が配設されることが好ましい。
【００４９】
上記各実施形態では、可撓性基板１の搬送経路の上部に設置された位置制御ユニット３０について述べたが、可撓性基板１の搬送経路の下部に設置される位置制御ユニット３０′も、上下逆向きに配置される点を除いては基本的に同構造であり、上下の位置制御ユニット３０，３０′は、構造的には上下対称である。しかし、可撓性基板１の自重の作用方向に対して、挟持ローラ３１，３２による展張力の作用方向は上下逆向きであるので、搬送スパンが長く自重の影響が無視できない場合は、１ないし複数の上部位置制御ユニット３０の展張力を、下部の位置制御ユニット３０′の展張力より大きく設定することが好ましい。
【００５０】
したがって、各成膜ユニット２３，２３の間に設置される上下の位置制御ユニット３０，３０′の全ての展張力を、可撓性基板１の搬送方向Ｆ，Ｒに応じて切替可能としても良いが、上述した１ないし複数の上部位置制御ユニット３０の一部または全てを切替可能とし、それ以外は搬送方向に共通のプリセット値を適用することもできる。
【００５１】
また、上記各実施形態では、可撓性基板１をステップ搬送しつつその停止期間中に成膜を行う薄膜積層体製造装置の各成膜ユニット２３，２３間に設置された位置制御ユニット３０，３０′について述べたが、本発明は、可撓性基板１を正逆双方向に連続的に搬送しつつ成膜を行う薄膜積層体製造装置にも実施可能である。
【００５２】
以上、本発明の実施形態につき述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記以外にも本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能である。例えば、本発明に係る基板位置制御装置は、有機ＥＬの半導体薄膜など、太陽電池以外の薄膜積層体製造装置にも実施可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 可撓性基板
２０ 成膜室
２３ 成膜ユニット
３０，３０′ 位置制御装置
３１，３２ 挟持ローラ
３３，３４ 支持部材
３５ 延長アーム
３７，６５，６７ 回動軸
３７ａ 第２アーム
３８ シール軸受
３９ 第１アーム
３９ａ 連結ピン
４０，５０，６０ 操作部
４１，５１，６１ 操作アーム
４１ｂ，５１ｂ 支持ピン
４１ｈ，６１ｈ ハンドル
４２，５２，６８，６９ スプリング
４３，５３ 調整ネジ
４４ 位置決めピン
４５，５５ ブラケット
４６ 位置決め孔
５４ｆ，５４ｒ ストッパー
６６ 第２操作アーム
６７ａ カム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の可撓性基板を縦姿勢で横方向に搬送し、前記基板の搬送経路に設置された成膜部にて、前記基板の表面に薄膜を積層形成する薄膜積層体製造装置の基板位置制御装置であって、前記基板の縁部を挟持する一対の挟持ローラと、前記一対の挟持ローラを回転可能かつ相互に接離可能に支持する支持機構と、前記支持機構を介して前記一対の挟持ローラに挟圧力を付与するスプリングと、を備え、前記基板の縁部に、前記一対の挟持ローラの挟圧力に応じた展張力を作用させるものにおいて、
前記スプリングの付勢力を前記支持機構にトルクとして伝達する伝達部材と、前記一対の挟持ローラの挟圧力を調整すべく、前記スプリングの支持点を前記伝達部材との連結点の周りで角変位させる操作部材と、前記操作部材を所定の角変位に保持可能な保持手段とを備えたことを特徴とする薄膜積層体製造装置の基板位置制御装置。
【請求項２】
前記操作部材は、前記伝達部材との連結点を通りかつ前記伝達部材の回動軸と平行な軸を中心として回動可能に設けられ、前記スプリングの弾性変位を一定に維持しつつ前記スプリングの支持点を角変位させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜積層体製造装置の基板位置制御装置。
【請求項３】
前記操作部材は、前記伝達部材との連結点とずれた軸を中心として回動可能に設けられ、かつ、前記操作部材を、前記連結点と前記軸を結ぶ線の延長上にある中立点の各側で所定の角変位に規制するストッパーを有し、前記スプリングが前記保持手段を兼ねていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜積層体製造装置の基板位置制御装置。
【請求項４】
帯状の可撓性基板を縦姿勢で横方向に搬送し、前記基板の搬送経路に設置された成膜部にて、前記基板の表面に薄膜を積層形成する薄膜積層体製造装置の基板位置制御装置であって、前記基板の上側縁部を挟持する一対の挟持ローラと、前記一対の挟持ローラを回転可能かつ相互に接離可能に支持する支持機構と、前記支持機構を介して前記一対の挟持ローラに挟圧力を付与するスプリングと、を備え、前記基板の上側縁部に、前記一対の挟持ローラの挟圧力に応じた持ち上げ力を作用させるものにおいて、
前記一対の挟持ローラの挟圧力を調整すべく、前記スプリングの支持点を変位させるカムと、前記カムを回動操作する操作部材と、前記操作部材を所定の角変位に保持可能な保持手段とを備えたことを特徴とする薄膜積層体製造装置の基板位置制御装置。
【請求項５】
前記一対の挟持ローラを構成する各ローラが、軸方向に対して傾斜した周面を有する円錐ローラであり、前記各円錐ローラの小径側が前記基板の幅方向中央側に位置しかつ前記基板の挟持面における回転方向が前記基板の搬送方向と同方向になるように、前記支持機構によって支持されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の薄膜積層体製造装置の基板位置制御装置。
【請求項１】
帯状の可撓性基板を縦姿勢で横方向に搬送し、前記基板の搬送経路に設置された成膜部にて、前記基板の表面に薄膜を積層形成する薄膜積層体製造装置の基板位置制御装置であって、前記基板の縁部を挟持する一対の挟持ローラと、前記一対の挟持ローラを回転可能かつ相互に接離可能に支持する支持機構と、前記支持機構を介して前記一対の挟持ローラに挟圧力を付与するスプリングと、を備え、前記基板の縁部に、前記一対の挟持ローラの挟圧力に応じた展張力を作用させるものにおいて、
前記スプリングの付勢力を前記支持機構にトルクとして伝達する伝達部材と、前記一対の挟持ローラの挟圧力を調整すべく、前記スプリングの支持点を前記伝達部材との連結点の周りで角変位させる操作部材と、前記操作部材を所定の角変位に保持可能な保持手段とを備えたことを特徴とする薄膜積層体製造装置の基板位置制御装置。
【請求項２】
前記操作部材は、前記伝達部材との連結点を通りかつ前記伝達部材の回動軸と平行な軸を中心として回動可能に設けられ、前記スプリングの弾性変位を一定に維持しつつ前記スプリングの支持点を角変位させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜積層体製造装置の基板位置制御装置。
【請求項３】
前記操作部材は、前記伝達部材との連結点とずれた軸を中心として回動可能に設けられ、かつ、前記操作部材を、前記連結点と前記軸を結ぶ線の延長上にある中立点の各側で所定の角変位に規制するストッパーを有し、前記スプリングが前記保持手段を兼ねていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜積層体製造装置の基板位置制御装置。
【請求項４】
帯状の可撓性基板を縦姿勢で横方向に搬送し、前記基板の搬送経路に設置された成膜部にて、前記基板の表面に薄膜を積層形成する薄膜積層体製造装置の基板位置制御装置であって、前記基板の上側縁部を挟持する一対の挟持ローラと、前記一対の挟持ローラを回転可能かつ相互に接離可能に支持する支持機構と、前記支持機構を介して前記一対の挟持ローラに挟圧力を付与するスプリングと、を備え、前記基板の上側縁部に、前記一対の挟持ローラの挟圧力に応じた持ち上げ力を作用させるものにおいて、
前記一対の挟持ローラの挟圧力を調整すべく、前記スプリングの支持点を変位させるカムと、前記カムを回動操作する操作部材と、前記操作部材を所定の角変位に保持可能な保持手段とを備えたことを特徴とする薄膜積層体製造装置の基板位置制御装置。
【請求項５】
前記一対の挟持ローラを構成する各ローラが、軸方向に対して傾斜した周面を有する円錐ローラであり、前記各円錐ローラの小径側が前記基板の幅方向中央側に位置しかつ前記基板の挟持面における回転方向が前記基板の搬送方向と同方向になるように、前記支持機構によって支持されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の薄膜積層体製造装置の基板位置制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１７６８（Ｐ２０１２−１７６８Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３８５０７（Ｐ２０１０−１３８５０７）
【出願日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
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