(57)【要約】      （修正有）【課題】温度制御に対して良好な応答性を有し、また、熱処理装置の立上げや立下げ時間の短縮が可能であり、しかも、装置重量の軽量化を可能とした熱処理装置を提供する。【解決手段】ガラス基板用熱処理装置Ａは、炉体内部に通電により発熱可能としたヒータ装置３２を所定間隔を空けながら多段に配設している。前記ヒータは、0.01〜１mmの厚みを有する薄膜状のシート体で、発熱体をサンドイッチ状に挟持して形成していることを特徴とする。【選択図】図３
2008224056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉体内部に配設したヒータで被処理物を加熱する熱処理装置において、前記ヒータは、0.01〜１mmの厚みを有する薄膜状のシート体で、発熱体をサンドイッチ状に挟持して形成していることを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
前記シート体は、耐熱性樹脂で形成していることを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、フラットパネルディスプレイ用（LCD、PDP、有機EL用等）のガラス基板などの焼成や乾燥に用いる熱処理装置として、図８に示すような密閉式の多段熱処理装置80が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
一般に、このような熱処理装置80には、同熱処理装置80の内部に形成した加熱室81に、遠赤外線ヒータ82を配設しており、この遠赤外線ヒータ82から放射される遠赤外線により、ガラス基板83を加熱するようにしている。
【０００４】
そして、遠赤外線ヒータ82は、通電により発熱する発熱体を、マイカ等の絶縁体で挟み、さらにアルミで形成した肉厚状（厚さ約３〜１０mm）の金属熱板84で挟むことにより構成している。
【０００５】
それゆえ、金属熱板84に比較的大きな保有熱量を持たせて蓄熱することができ、遠赤外線ヒータ82の遠赤外線放射面から、被処理物に対して放射される遠赤外線の量を略均一としたり、また、炉内雰囲気の温度変動を緩衝する役割を担うことができるようにしている。
【特許文献１】特開２００４−１４４３３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の金属熱板を備える赤外線ヒータを配設した熱処理装置では、赤外線ヒータに、肉厚状の金属板が備えられているため、重量が大きく、熱処理装置の強度を保つためには、多くの金属骨材を必要としていた。
【０００７】
また、赤外線ヒータの発熱体の温度を変更した場合に、金属熱板が有する保有熱量により温度変化が緩衝されてしまうことから、炉内雰囲気の温度を調整するに際して即応性に欠けるという問題があった。
【０００８】
しかも、熱処理装置の強度向上のために用いられている金属骨材もまた熱量を保有することとなるため、炉内の鋭敏な温度操作をさらに困難なものとしていた。
【０００９】
特に、炉内温度を常温に戻して熱処理装置をメンテナンスする場合には、メンテナンス時間の大半が、金属熱板や金属骨材が常温となるまで放置する時間に費やされており、製造ラインの停止時間が増長して生産性向上の妨げとなっていた。
【００１０】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、温度制御に対して良好な応答性を有し、また、熱処理装置の立上げや立下げ時間の短縮が可能であり、しかも、装置重量の軽量化を可能とした熱処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係る熱処理装置では、炉体内部に配設したヒータで被処理物を加熱する熱処理装置において、前記ヒータは、0.01〜１mmの厚みを有する薄膜状のシート体で、発熱体をサンドイッチ状に挟持することとした。
【００１２】
また、前記シート体は、耐熱性樹脂で形成したことにも特徴を有する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の本発明では、ヒータは、0.01〜１mmの厚みを有する薄膜状のシート体で、発熱体をサンドイッチ状に挟持して形成することとしたため、温度制御の応答性を向上させることができ、しかも、装置全体の保有熱量を減少させて熱処理装置の立上げ時間や立下げ時間の短縮を図り、被処理物の製造効率を向上させることができる。
【００１４】
また、ヒータの重量を軽量化することができるため、熱処理装置に要する補強部材を少なくすることができて、熱処理装置を軽量化できる。
【００１５】
また、請求項２に記載の本発明では、シート体は、耐熱性樹脂で形成したため、熱処理装置の組立や、ヒータの交換作業を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、炉体内部に配設したヒータで被処理物を加熱する熱処理装置において、ヒータは、0.01〜１mmの厚みを有する薄膜状のシート体で、発熱体をサンドイッチ状に挟持させて形成している。
【００１７】
シート体は、金属であっても良いが、不導体の耐熱性樹脂で形成したものが好ましい。
【００１８】
例えば、シート体を金属で形成した場合には、通電により発熱する発熱体に接触して短絡を生じさせることがないようにすべきである。短絡を防止するためには、発熱体とシート体との間に空隙を設けても良い。また、発熱体が接触するシート体の面に、不導体からなる被膜を形成するようにしても良い。
【００１９】
また、例えばシート体を耐熱性樹脂で形成した場合には、ポリイミド系の耐熱性樹脂を好適に用いることができる。特に、ポリイミド樹脂は、フィルムヒータを加熱した際に、ケイ素(Si)と酸素(O)が交互に結合してポリマー状となったシロキサンを発生させることがないため被処理物に対して夾雑物が付着することを防止できる。
【００２０】
シート体の厚みは、0.01〜1mmが好ましく、0.03〜0.8mmが更に好ましい。シート体の厚みが0.01mmを下回ると、ヒータの強度が低下するため好ましくない。また、シート体の厚みが1mmを上回ると、ヒータの保有熱量が増加するため、温度制御の応答性が低下して好ましくない。シート体の厚みを、0.01〜1mm、好ましくは0.03〜0.8mmとすることにより、ヒータの強度を低下させることなく、しかも、ヒータの保有熱量を適度に保つことができる。
【００２１】
発熱体を構成する金属素材は、特に限定されるものではないが、単位長さ当たりの金属抵抗が高い金属が好ましく、通電することにより発熱するものであれば良い。例えば、ステンレスや鉄クロムアルミ材やニッケル合金製の金属箔を使用することができる。
【００２２】
ところで、従来の遠赤外線ヒータ82を配設した熱処理装置80では、遠赤外線ヒータ82の金属熱板84（いわゆるホットプレート）に熱量を保有させることで均熱化を図り、ガラス基板83を均一に加熱することとしていた。
【００２３】
すなわち、従来は、加熱室内の温度を精度良く一定に保つために、金属熱板84が保有する保有熱量で加熱室内の温度を緩衝して温度制御の精度を確保していた。
【００２４】
それゆえ、予め一定温度に加熱してある熱処理装置80の加熱室81に、常温のガラス基板を挿入しても、金属熱板84から熱量を奪うことができ、加熱室81内の温度変動を少なくすることができた。
【００２５】
しかしながら、本発明に係る熱処理装置では、ヒータを薄膜状のシート体で、発熱体をサンドイッチ状に挟持して形成しており、ヒータ表面には金属熱板84の如く熱量を保有させる機構を備えていない。
【００２６】
そこで、本発明に係る熱処理装置では、同熱処理装置に配設した温度制御部によりフィルムヒータのＯＮ／ＯＦＦを制御する際に、従来の遠赤外線ヒータ82における温度制御よりも、加熱室温度に応じて鋭敏な制御を行うこととしている。
【００２７】
換言すれば、ヒータの熱保有量を少なくすることにより、鋭敏な温度制御を可能とし、加熱室内の温度の安定性や温度制御の精度を確保するようにしている。
【００２８】
したがって、金属熱板84を備えずとも、あたかも金属熱板84で放射する熱を緩衝するような効果を呈することができる。
【００２９】
また、ヒータの表面に肉厚な金属熱板84を配設していないため、ヒータ重量を大幅に削減（たとえば、従来の遠赤外線ヒータに比して1/100程度まで削減）することができ、熱処理装置の強度を低下させることができるため、熱処理装置に使用する金属骨材の量を減少させることができる。
【００３０】
また、金属材料の使用量を減少させることで、被処理物加熱時に熱処理装置全体が有する保有熱量を減少させることができるため、加熱室内の温度制御における応答性を向上させることができる。
【００３１】
以下、本実施形態に係る熱処理装置について、図面を参照しながら詳説する。
【００３２】
図１は、一実施形態としてのガラス基板用熱処理装置Ａの正面視断面図を示している。
【００３３】
図示するように、このガラス基板用熱処理装置Ａは、箱型に形成した炉体１を備えており、内周面に断熱材（図示せず）またはヒータを貼設して、炉体１からの放熱を断熱したり、熱量を補うようにしている。
【００３４】
この炉体１の内部には、後述する加熱室３を多段に形成し、また、炉体１の前面部20には、各加熱室３に対応する位置を開口して基板収納口４を形成しており、炉外から基板収納口４を介して加熱室３にガラス基板をそれぞれ挿入し、複数のガラス基板を200〜300℃程度に加熱できるようにしている。
【００３５】
また、炉体１の右側面部21及び左側面部22には、軸支持板23，23を立設しており、この両軸支持板23，23の間に枢軸６を炉体１の左右方向に向けて横架している。
【００３６】
そして、この枢軸６には、前記基板収納口４を開閉する正面視略矩形状の開閉蓋５が軸支されており、上下方向に開閉可能としている。また、開閉蓋５は、正面視における面積が、基板収納口４よりも大となるようにしている。
【００３７】
次に、本実施形態に係るガラス基板用熱処理装置Ａの内部構造について説明する。
【００３８】
図２は、右側面視における断面を模式的に示した図であり、図３は、図２に示すＹ−Ｙ断面から見たガラス基板用熱処理装置Ａの正面視における基板収納口４近傍の断面を模式的に示した図であり、図４は、図１に示したＸ−Ｘ断面より、加熱室３を上部から見た様子を示している。
【００３９】
図２〜図４に総合的に示すように、ガラス基板用熱処理装置Ａの内部は、通電により発熱可能としたヒータ装置32を所定間隔を空けながら多段（本実施形態では８段）に配設している。
【００４０】
そして、このヒータ装置32で上下に挟まれた空間を、加熱室３としている。すなわち、本実施形態におけるガラス基板用熱処理装置Ａの内部には、加熱室３を７段形成している。
【００４１】
ヒータ装置3は、後にその構成を詳説するが、上下両面から熱を放射可能に形成しており、一つのヒータ装置32で、上下両側の加熱室３に収納したガラス基板Ｇを加熱することができる。
【００４２】
すなわち、各加熱室３について着目すると、図２(ｂ）に示すように、加熱室３は、同加熱室３の内部に収納したガラス基板Ｇに対して、上面側に配設したヒータ装置32と、下面側に配設したヒータ装置32とで両面から加熱可能としている。
【００４３】
また、各加熱室３の基板収納口４近傍には、炉体１の右側面部21及び左側面部22に両端を固定した前面支柱７が左右幅方向へ向けて固定してある。
【００４４】
また、この加熱室３には、図３に示すように、断面視略コ字状の支柱30を炉体１の前後方向（ガラス基板Ｇの挿入方向）に向けて複数本（本実施形態では４本）配設している。
【００４５】
この支柱30は、一端を前面支柱７に固定すると共に、他端を炉体１の背面を形成する背面板２に固定させて、各加熱室３に収納するガラス基板Ｇの重量に耐えうる強度を備えるようにしている。
【００４６】
支柱30の上面には、ガラス基板Ｇを下方より支える円錐状の支持材12を、所定間隔を空けて複数配設しており、少ない面積でガラス基板Ｇを支えることにより、ガラス基板Ｇへの加熱ムラを防止するようにしている。
【００４７】
また、ヒータ装置32は、図３の拡大図にも示すように、炉体１の内部に前後方向へ向けて配設したヒータ支持部材31上に、各ヒータ装置32を構成する断面視略Ｔ字状の枠体33を載置して固定している。
【００４８】
このヒータ支持部材31は、一端を前面支柱７または炉体１の前壁８に固定すると共に、他端を炉体１の背面を形成する背面板２に固定させて、ヒータ装置32を載置可能としている。
【００４９】
なお、図４では、加熱室３の上面及び下面側にそれぞれヒータ装置32を４箇所配設しているが、ヒータ装置32の数や配置位置は特に限定されるものではない。ただし、加熱対象のガラス基板Ｇの面積にできるだけ近い熱放射面の面積を有するヒータ装置32を、できるだけ少ない枚数配設するのが好ましい。
【００５０】
このヒータ装置32は、図５に示すように、正面視略矩形上の枠体33に、通電することで発熱するヒータ本体34をボルト39で取付けて、略板状に形成しており、表裏両面側の被処理物に対して加熱できるようにしている。
【００５１】
すなわち、ヒータ装置32をヒータ支持部材31の区画内に嵌着することにより、ヒータ装置32の上部に形成した加熱室３と、ヒータ装置32の下部に形成した加熱室３との両方を同時に加熱することができるようにしている。
【００５２】
また、ヒータ本体34からは、同ヒータ本体34に通電するための配線端部35を延出させており、ヒータ支持部材31に配設した配電ケーブル（図示せず）に、配線端部35を接続することにより、ヒータ装置32を発熱させることができるようにしている。
【００５３】
なお、この配電ケーブルを流れる電流は、前述の温度制御部によってＯＮ／ＯＦＦ可能に構成しており、また、ＯＮ状態において電流を増減可能に構成している。
【００５４】
図６は、ヒータ装置32を分解した様子を示している。図６にも示すように、ヒータ装置32は、２つの枠体33ａ及び33ｂで、ヒータ本体34を挟持することにより形成している。
【００５５】
また、枠体33ａ及び33ｂの四隅及びヒータ本体34の四隅には、前記ボルト39を挿通してヒータ本体34を枠体33ａ及び33ｂと一体化させるためのボルト穴38を穿設している。
【００５６】
この発熱体37は、ステンレス製の薄膜をエッチングして、直線状や波状の配線パターンを形成したものであり、この配線パターン自体が発熱するものである。
【００５７】
特に、この発熱体37の配線パターンは、ヒータの温度ムラを小さくするために、密に配列している。
【００５８】
また、発熱体37には、温度抵抗係数の異なる金属材料を積層して形成した温度センサ部（図示せず）を形成しており、この温度センサ部により加熱室３内の温度を検知して前述の温度制御部に検知信号を送るようにしている。
【００５９】
検知信号を受信した温度制御部は、検知信号より算出した温度が、所望の温度に予め設定された設定値よりも低い場合は、配電ケーブルに通電し、配線端部35を介してヒータ本体34を発熱させる。
【００６０】
また、検知信号より算出した温度が、所望の温度に予め設定された設定値よりも高い場合は、配電ケーブルへの通電を停止して、ヒータ本体34からの発熱を止める。
【００６１】
このような制御を温度制御部により行うことで、ガラス基板用熱処理装置Ａが有する保有熱量を減少させた場合であっても、安定した温度制御を行うことができる。
【００６２】
すなわち、従来の熱処理装置では炉体１に使用される金属の保有熱量により、加熱温度の安定性を確保していたが、本発明によれば、炉体１やヒータ装置32の熱保有量を減少させることにより、加熱室３内の温度の制御を鋭敏に調整可能とするようにしている。
【００６３】
なお、図５や図６に示した配線パターンは一例であり、必ずしも蛇行パターンに限られるものではなく、被処理物としてのガラス基板Ｇに対して加熱ムラをできるだけ少なくすることができるパターンであれば適宜設計可能である。
【００６４】
ここまで上述してきたような構成とすることにより、ヒータ装置32の軽量化を図ることができ、ヒータ装置に要する強度メンバーを減少させることができるので、熱処理装置Ａの全体重量を軽くすることができる。
【００６５】
また、熱処理装置Ａを構成する金属材料を減らすことができるため、熱処理装置の保有熱量を減少させることができ、鋭敏な温度制御を行うことができる。
【００６６】
最後に、上述した各実施の形態の説明は本発明の一例であり、本発明は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。例えば、加熱室３の段数や広さや形状は、本実施形態で示した構成に限定されるものではなく、適宜被処理物の性状等に合わせて変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本実施形態に係るガラス基板用熱処理装置の正面図である。
【図２】本実施形態に係るガラス基板用熱処理装置の正面視断面図である。
【図３】本実施形態に係るガラス基板用熱処理装置の右側面視断面図である。
【図４】本実施形態に係るガラス基板用熱処理装置のＸ−Ｘ断面図である。
【図５】本実施形態に係るガラス基板用熱処理装置のヒータ装置を示した説明図である。
【図６】本実施形態に係るガラス基板用熱処理装置のヒータ装置を示した説明図である。
【図７】従来技術を示した説明図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  炉体
34  ヒータ本体
36  ポリイミドフィルム
37  発熱体
Ａ  熱処理装置
Ｇ  ガラス基板
【図１】
2008224056.tif 000003
【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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