(57)【要約】【課題】温度分布のばらつきを発生させずに指定温度で効率的に熱処理することができるスチールヒーター、及び液晶パネル等の大面積の被熱処理体の加熱、乾燥等の熱処理工程において、被熱処理体の全面に均一な熱処理を行うことができる熱処理方法を提供する。【解決手段】本スチールヒーター１は、ステンレス基板２と、ステンレス基板２の上に配設された絶縁層と、少なくとも絶縁層の上に配設された端子３と、少なくとも絶縁層の上に配設され且つ端子どうしを接続するヒーター線５と、を備え、上記ヒーター線は、複数の並列配線によりなる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス基板と、該ステンレス基板の上に配設された絶縁層と、少なくとも該絶縁層の上に配設された端子と、少なくとも該絶縁層の上に配設され且つ該端子どうしを接続するヒーター線と、を備えるスチールヒーターであって、上記ヒーター線は、複数の並列配線によりなることを特徴とするスチールヒーター。
【請求項２】
上記ヒーター線は銀−パラジウムからなる請求項１に記載のスチールヒーター。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のスチールヒーターを用い、上記端子間の通電によるヒーター線の抵抗発熱によって被熱処理体を熱処理することを特徴とする熱処理方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のスチールヒーターを用いて大面積の被熱処理体を熱処理する方法において、
異なる発熱パターンを備える２種以上のスチールヒーターを、上記被熱処理体の平面の面積と同等かあるいはそれより大きくなるように組み合わせ、各スチールヒーターに配設された端子間の通電によるヒーター線の抵抗発熱によって被熱処理体を熱処理することを特徴とする熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スチールヒーター及び熱処理方法に関し、更に詳しくは、温度分布のばらつきを発生させずに、指定温度で効率的に熱処理することができるスチールヒーター、及び、液晶パネル等のフラットパネルディスプレイ等の大面積の被熱処理体の加熱、乾燥等の熱処理工程において、被熱処理体の全面に均一な熱処理を行うことができる熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶パネル等の板状の被熱処理体の加熱、乾燥等の熱処理工程においては、ニクロム箔をマイカで包んだ遠赤外線ヒーター等が用いられてきた。このようなヒーターは、通常、１本の配線で直列に形成されたパターンから構成されているため、被熱処理体が大面積になるにつれ、多くのエネルギーを消費するのみならず、部分的に指定温度からずれるといった現象を生じる傾向にある。従って、加熱、乾燥等の熱処理工程における均一な熱処理方法、更にはこのような熱処理工程を要する製造工程の省エネルギー化が求められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、温度分布のばらつきを発生させずに、指定温度で効率的に熱処理することができるスチールヒーター、及び、大面積の被熱処理体の加熱、乾燥等の熱処理工程において、被熱処理体の全面に均一な熱処理を行うことができる熱処理方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ステンレス基板に特徴的な発熱パターンを形成することによって、指定温度における効率的な熱処理を行うことができるという知見に基づきなされたものであり、以下に示される。
［１］  ステンレス基板と、上記ステンレス基板の上に配設された絶縁層と、少なくとも上記絶縁層の上に配設された端子と、少なくとも上記絶縁層の上に配設され且つ上記端子どうしを接続するヒーター線と、を備えるスチールヒーターであって、上記ヒーター線は、複数の並列配線によりなることを特徴とするスチールヒーター。
［２］  上記ヒーター線は銀−パラジウムからなる上記［１］に記載のスチールヒーター。
［３］  上記［１］又は［２］に記載のスチールヒーターを用い、上記端子間の通電によるヒーター線の抵抗発熱によって被熱処理体を熱処理することを特徴とする熱処理方法。
［４］  上記［１］又は［２］に記載のスチールヒーターを用いて大面積の被熱処理体を熱処理する方法において、
異なる発熱パターンを備える２種以上のスチールヒーターを、上記被熱処理体の平面の面積と同等かあるいはそれより大きくなるように組み合わせ、各スチールヒーターに配設された端子間の通電によるヒーター線の抵抗発熱によって被熱処理体を熱処理することを特徴とする熱処理方法。
【０００５】
【発明の効果】
本発明のスチールヒーターによれば、被熱処理体の形状、大きさによらず、被熱処理体に対して、遠赤外線による加熱、乾燥等の熱処理を効率的に行うことができる。指定温度からのずれが生じた場合であっても、従来からのニクロム箔をマイカで包んだ遠赤外線ヒーターよりも瞬時に温度補完を実現し、指定温度への復帰が迅速である。また、本スチールヒーターは、熱処理の際に微粒子の生成等が起こらないため、クリーンルームにおける使用にも好適である。
本発明の熱処理方法によれば、指定温度における熱処理を効率的に行うことができる。また、大面積の被熱処理の熱処理を行う場合には、その大きさ、形状、温度分布等に依存した異なる発熱パターンを備えるスチールヒーターを組み合わせることによって、被熱処理体の均一な熱処理を行うことができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のスチールヒーターは、ステンレス基板と、上記ステンレス基板の上に配設された絶縁層と、少なくとも上記絶縁層の上に配設された端子と、少なくとも上記絶縁層の上に配設され且つ上記端子どうしを接続するヒーター線と、を備えるスチールヒーターであって、上記ヒーター線は、複数の並列配線によりなることを特徴とするものである。
【０００７】
上記ステンレス基板を構成するステンレスとしては特に限定されないが、フェライト系耐熱鋼が好ましく、なかでもＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４４４及びＳＵＳ４３６がより好ましい。
また、ステンレス基板の大きさ、形状等も、目的及び用途に応じて選択すればよい。形状は、通常、平板状であるが、凸状、凹状、ジグザグ状等であってもよい。また、大きさは、例えば、四角形状の場合、１辺の長さは、通常、１０〜２００ｃｍ、好ましくは３０〜１５０ｃｍである。厚さは、好ましくは０．４〜１０ｍｍ、より好ましくは１〜５ｍｍである。
【０００８】
上記絶縁層を構成する成分としては特に限定されないが、上記ステンレス基板との熱膨張バランスを考慮して、ガラス（結晶化ガラスでも非晶質ガラスでもよい。）等が好ましい。なかでも、結晶化ガラスあるいは半結晶化ガラスが好ましい。このときの、ガラスを構成する成分も特に限定されず、軟化点が好ましくは６００℃以上、より好ましくは６５０℃以上、更に好ましくは７００℃以上のガラスが好ましい。このような性質を有するガラスとしては、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＲＯ系ガラス〔ＲＯはアルカリ土類金属の酸化物（ＭｇＯ，ＣａＯ，ＢａＯ，ＳｒＯ等）である。〕等が挙げられる。
また、上記絶縁層の厚さは特に限定されないが、好ましくは６０〜１２０μｍ、より好ましくは７０〜１１０μｍ、更に好ましくは７５〜１００μｍである。
【０００９】
上記絶縁層は、ステンレス基板の全面に配設されていてもよいが、下記で説明する端子及びヒーター線の下のみに配設されてもよい。
【００１０】
ステンレス基板上に配設される端子は、目的及び用途に応じてその大きさ、位置等を選択すればよい。また、その構成材料は、通常、銀、銀−パラジウム、銀−白金、銅、金、白金、ロジウム等から選ばれた材料である。上記端子は、少なくとも上記絶縁層の上に配設する。
【００１１】
上記ヒーター線を構成する材料としては特に限定されないが、抵抗変化に対して温度の追随性に優れる性質を有する、抵抗温度係数が高い材料が好ましい。その例としては、銀、銀−パラジウム、銀−白金、酸化ルテニウム等が挙げられる。これらのうち、抵抗温度係数が１５００ｐｐｍと高い銀−パラジウムが特に好ましい。尚、ヒーター線を構成する成分には、鉛、カドミウム及びニッケル等を含まないことが好ましい。
【００１２】
上記ヒーター線は、被熱処理体の形状、大きさや、熱処理の目的及び用途に応じて、少なくとも上記絶縁層の上に、回路状に配線化され、端子間を接続することにより、発熱パターンが形成される。
また、上記ヒーター線の線厚は特に限定されないが、面積固有抵抗を考慮し、好ましくは３〜２０μｍ、より好ましくは５〜１７μｍ、更に好ましくは８〜１２μｍである。
【００１３】
本発明のスチールヒーターの一例を図１に示す。図１のスチールヒーター１は、ステンレス基板２と、端子３と、端子３からヒーター線５へ接続される導線４と、導体部４１と、を備える。
【００１４】
本発明のスチールヒーターは、遠赤外線により効率的に熱処理を行うものであり、上記ヒーター線をうまく配することにより、温度のばらつきを発生させることなく熱処理を行うことができる。ところで、上記ヒーター線は、複数の並列配線によりなる限りにおいて、並列配線の形態は特に限定されない。並列配線の形態の例を以下に示す。
図１に示すような発熱パターンを備えるスチールヒーターは、同じパターンの並列接続を横方向に６系列設けた例であり、図２に示すように、縦１系列の発熱パターンで縦方向の温度補完を、更に６系列の横方向において温度補完が可能である。
また、図３に示すような発熱パターンを備えるスチールヒーターは、導体部４１２及び４１３、４１３及び４１４，４１４及び４１５、４１５及び４１６がそれぞれ並列接続になった例であり、図２と同様の温度補完が可能である。
【００１５】
図４及び図５に示すような発熱パターンを備えるスチールヒーターは、縦方向の温度補完は十分とはいえないが、横方向において温度補完が可能である。
また、図６は、図４及び図５を模式化したものである。
【００１６】
図７に示すような発熱パターンを備えるスチールヒーターは、図４及び図５に示されるものに比べ、縦方向の温度補完は不十分だが、横方向においては温度補完がより優れる。
図８に示すような発熱パターンを備えるスチールヒーターは、図７に示されるものより効果的に横方向の温度補完を行うものである。
また、図９に示すような発熱パターンを備えるスチールヒーターは、１枚のステンレス基板に異なる発熱パターンを備えるものであり、横方向の温度補完に優れる。
【００１７】
このように、上記発熱パターンは、被熱処理体の形状、大きさ等を考慮し、１種単独の所定形状、あるいは図９に示すように、２種以上の所定形状の組み合わせによってなるものとすることができる。また、複数種の発熱パターンが１つのステンレス基板上に備わるものであってもよい。
また、上記端子、ヒーター線、導線、導体部等の上には、必要に応じて保護層を配設することができる。更に、上記保護層の上にはオーバーコート層を配設することができる。上記保護層及びオーバーコート層は、基板の全面に設けてもよいし、一部であってもよい。
【００１８】
本発明のスチールヒーターの発熱温度は、好ましくは５０〜６００℃、より好ましくは１２０〜５００℃である。
スチールヒーターの稼働時には、スチールヒーター本体から微粒子の生成等が起こらないため、クリーンルームにおける使用にも好適である。
【００１９】
本発明のスチールヒーターによって、金属製品の熱処理、各種形状の基体に形成された塗膜あるいは被膜の熱処理等を好適に行うことができる。更に具体的には、液晶パネル等のフラットパネルディスプレイ用の塗膜（フィルター構成材料）の熱処理、塗装された金属製品（ホワイトボード等）、車両（自動車等）関連製品、木工製品等の塗装乾燥、静電植毛接着乾燥、プラスチック加工製品の熱処理、プリント基板のはんだリフロー、厚膜集積回路の印刷乾燥等が挙げられる。
【００２０】
本発明の熱処理方法は、上記スチールヒーターを用い、上記端子間の通電によるヒーター線の抵抗発熱によって被熱処理体を熱処理することを特徴とするものである。
熱処理の際の被熱処理体及びスチールヒーターの位置関係は特に限定されず、縦方向に熱処理するために上下に位置してもよいし、あるいは横方向に熱処理するために左右に位置してもよい。また、被熱処理体とスチールヒーターとの距離は、被熱処理体の熱的物性を考慮して選択すればよいが、通常、２００ｍｍ以内、好ましくは１０〜１５０ｍｍ、より好ましくは１５〜８０ｍｍである。
【００２１】
熱処理に際しては、被熱処理体及びスチールヒーターを固定して行うこと、スチールヒーターを固定し、被熱処理体を移動（回転）させて行うこと、及び被熱処理体を固定し、スチールヒーターを移動（回転）させて行うこと、のいずれであってもよいし、これらを組み合わせたものであってもよい。
【００２２】
他の本発明の熱処理方法は、上記スチールヒーターを用いた、面積の大きな被熱処理体の熱処理において、異なる発熱パターンを備える２種以上のスチールヒーターを、上記被熱処理体の平面の面積と同等かあるいはそれより大きくなるように組み合わせ、各スチールヒーターに配設された端子間の通電によるヒーター線の抵抗発熱によって被熱処理体を熱処理することを特徴とするものである。
【００２３】
本発明は、大型の被熱処理体の熱処理を効率的に行うためのものである。例えば、被熱処理体が板状で、１辺の長さが３０ｃｍ以上の場合には特に有効である。
本発明においては、被熱処理体の平面の面積と同等かあるいはそれより大きくなるように組み合わせたヒーターを用いる。その手法は特に限定されず、例えば、被熱処理体の平面の面積と同等かあるいはそれより大きい、１枚のステンレス基板に異なる発熱パターンを２種以上配設して熱処理を行ってもよいし、１枚のステンレス基板に１つの発熱パターンを配設してなるスチールヒーターを複数組み合わせて熱処理を行ってもよい。大面積のヒーターとすることによって、被熱処理体の端部において見られる不十分な熱処理を改善することができる。
【００２４】
上記熱処理方法のいずれにおいても、被熱処理体の形状、大きさ、性状等を考慮した、適切な発熱パターンを備えるスチールヒーターを用いることによって、更には、高温時に発生する熱流動等の不可避現象を考慮することによって、効率的な熱処理を行うことができる。
【００２５】
【実施例】
本発明の実施例を図面に基づき、更に詳しく説明する。
実施例
（１）スチールヒーターの作製
縦５２０ｍｍ、横１２２０ｍｍのステンレス基板（ＳＵＳ４３０製）の表面を平滑処理した後、結晶化ガラス（商品名「３５００Ｎ」、デュポン社製）を乾燥処理後１００μｍとなるよう基板の全面に塗布し、８５０℃で焼成して膜厚８５μｍの絶縁層を設けた。その後、鉛、カドミウム、ニッケルを含まず、銀−パラジウムを含むペーストを用いて、図１０及び図１１に示すような回路状のヒーター線を印刷し、８５０℃で焼成して発熱パターンを形成した（図１０及び図１１参照）。尚、ヒーター線の線幅は０．８ｍｍ、線厚は１０μｍである。更に、この抵抗体パターンの各端子の部分には電極として銀ペーストを用いて印刷し、焼成処理（８５０℃、３０分）を行った。
次に、得られた発熱パターンを含め基板の全面に、上記絶縁層の形成の際に用いた結晶化ガラスを用いて膜厚５０μｍの保護層を設けた。続いて、非晶質ガラス（ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ）を上記保護層の上に塗布し、７５０℃で焼成し、膜厚２５μｍのオーバーコート層を設け、スチールヒーター１ａ及び１ｂを得た（図１０及び図１１参照）。
【００２６】
（２）液晶パネルの熱処理
上記で得られたスチールヒーター１ａ及び１ｂと、スチールヒーター１ａの発熱パターンと対称形の発熱パターンを備えるスチールヒーター１ｃと、を用いて、図１２のように組み合わせ、全体の大きさが縦１５６０ｍｍ、横２４４０ｍｍであるヒーターとした。縦１１００ｍｍ、横１３００ｍｍのガラス板上にカラーフィルター構成材料を塗布し、これを、図１３及び図１４に示すように、上記組み合わされたスチールヒーターの発熱パターンが形成されている側を下方に向け、その中心となるように、また、間隔を２０ｍｍとして配置した。その後、各端子間に電流を流し、２７０℃に昇温し、２０分間保持した。
室温に戻した後、液晶パネルの表面を目視観察したところ、熱による焼きむらがなく、また、微粒子等の堆積は確認されなかった。
【００２７】
尚、本発明においては、上記実施例に限定されるものではなく、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。
例えば、上記実施例では、発熱パターンが形成されている側を被処理体に向けた配置としたが、発熱パターンが形成されていない側を熱源としてもよい。この場合、ステンレス基板には、表面処理が施されていることが好ましい。上記実施例で説明した、保護層を構成する非晶質ガラスを用いて層を配設することによって、高温時に微粒子が飛散することがなく、クリーン化を一層はかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発熱パターンを備えるスチールヒーターの一例を示す概略平面図である。
【図２】図１の発熱パターンにおける温度補完の範囲を示す説明図である。
【図３】発熱パターンを備えるスチールヒーターの他の例を示す概略平面図である。
【図４】発熱パターンを備えるスチールヒーターの他の例を示す概略平面図である。
【図５】発熱パターンを備えるスチールヒーターの他の例を示す概略平面図である。
【図６】発熱パターンを備えるスチールヒーターの他の例を示す概略平面図である。
【図７】発熱パターンを備えるスチールヒーターの他の例を示す概略平面図である。
【図８】発熱パターンを備えるスチールヒーターの他の例を示す概略平面図である。
【図９】発熱パターンを備えるスチールヒーターの他の例を示す概略平面図である。
【図１０】実施例において得られたスチールヒーター１ａを示す平面図である。
【図１１】実施例において得られたスチールヒーター１ｂを示す平面図である。
【図１２】実施例において、スチールヒーター１ａ、１ｂ及び１ｃを組み合わせてなるヒーターの説明断面図である。
【図１３】実施例における液晶パネル表面の熱処理の説明概略図である。
【図１４】実施例におけるスチールヒーター及び液晶パネルの位置関係を示す平面図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ；スチールヒーター、２；ステンレス基板、３；端子、４；導線、４１，４１１〜４１７；導体部、５；ヒーター線、６；液晶パネル。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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