(57)【要約】【課題】  被加熱物の被加熱面に温度むらを生じさせずに加熱することで、被加熱物の不要な熱変形を抑えることができ、熱加工精度を向上させる加熱装置と加熱方法の提供。【解決手段】  板状の被加熱物を加熱する高熱伝導プレート１２とベースプレート１１を積層し、熱源である棒状ヒータ１３を高熱伝導プレート１２に挿通するとともに、高熱伝導プレート１２はベースプレート１１よりも熱伝導率が高く、かつ、クリープ量が小さいように構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の支持部材により支持され、被加熱部材を加熱する加熱手段を備えた平板を加熱する加熱方法であって、前記支持部材を個別に温度制御することを特徴とする加熱方法。
【請求項２】
複数の支持部材により支持され、被加熱部材を加熱する加熱手段を備えた加熱用の平板を加熱する加熱方法であって、前記複数の支持部材は前記平板を載置する基盤部材に対して移動可能に配置し、前記支持部材の温度を上昇又は下降制御する手段を設けて、各支持部材の温度を個別に制御して前記平板の平行度を保つことを特徴とする加熱方法。
【請求項３】
複数の支持部材により支持され、被加熱部材を加熱する加熱手段を備えた平板を加熱する加熱方法であって、前記各支持部材の温度履歴データを計測し、該各支持部材のデータを比較し、各支持部材の中で高温状態の支持部材の温度条件に他の支持部材の温度を制御することを特徴とする加熱方法。
【請求項４】
加熱部材を支持する複数の支持部材の一部の支持部材を該支持部材の長手方向に移動可能に支持し、他の支持部材を固定関係に支持し、前記固定関係に支持した支持部材の温度条件を計測し、前記移動可能に支持した支持部材の温度を前記計測した情報に則して制御することを特徴とする加熱装置。
【請求項５】
前記支持部材は前記加熱部材を固定する基盤部材との間に配置され、該支持部材は前記加熱部材に固定された第１の支持部材と前記基盤側に固定された第２の支持部材とが鎖結合していることを特徴とする請求項４に記載の加熱装置。
【請求項６】
加熱手段を備え複数の支持部材により支持された平板を有する加熱装置であって、前記加熱手段の温度状態を制御する第１の温度制御手段と、前記支持部材の温度を計測する手段と、及び、前記支持部材を加熱する手段と、並びに、前記計測手段と加熱手段の情報に基づいて前記支持部材の温度を制御する第２の温度制御手段とを備えることを特徴とする加熱装置。
【請求項７】
前記各支持部材の温度データを記憶する記憶手段を備え、前記第二の温度制御手段は前記記憶手段の温度データに基づいて各支持部材の温度を制御することを特徴とする請求項６に記載の加熱装置。
【請求項８】
前記複数の支持部材は、前記平板に固定関係に支持する支持部材と、前記支持部材の長手方向に移動可能に支持される支持部材を含むことを特徴とする請求項６または７のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項９】
前記第二の温度制御手段は、前記各支持部材の温度条件の中で一番高い温度の支持部材の温度に他の支持部材の温度を合せるように制御することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項１０】
加熱手段を備え複数の支持部材により支持された平板を有する加熱装置であって、前記加熱手段の温度状態を制御する第１の温度制御手段と、前配支持部材の温度を計測する手段と、及び、前記支持部材を冷却する手段と、
並びに、前記計測手段の情報に基づいて前記支持部材の温度を制御する第二の温度制御手段とを備えることを特徴とする加熱装置。
【請求項１１】
前記各支持部材の温度データを記憶する記憶手段を備え、前記第二の温度制御手段は前記記憶手段の温度データに基づいて各支持部材の温度を制御することを特徴とする請求項１０に記載の加熱装置。
【請求項１２】
前記複数の支持部材は前記平板に固定関係に支持する支持部材と、前記支持部材の長手方向に移動可能に支持される支持部材を含むことを特徴とする請求項１０または１１のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項１３】
前記第二の温度制御手段は前記各支持部材の温度条件の中で一番高い温度の支持部材の温度に他の支持部材の温度を含せるように制御することを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項１４】
平板の被加熱部材の加熱方法であって、平板上に被加熱部材を載置し、前記平板は複数の支持部材により支持され、前記平板の加熱操作による前記支持部材の温度状態を計測し、該計測した情報に基づいて前記支持部材の温度を制御して該支持部材による前記平板の平面度を保証して、前記平板上の被加熱部材の加熱加工を行うことを特徴とする加熱方法。
【請求項１５】
前記被加熱部材はガラス材料からなる平板であることを特徴とする請求項１４に記載の加熱方法。
【請求項１６】
加熱手段を備える平板の支持構造であって、前記平板と平行配置した基盤と前記平板との間を複数の支持部材で支持し、前記各支持部材毎に温度検知手段と該支持部材の温度制御手段を配置するとともに、少なくとも、前記支持部材の前記平板を支持する周辺位置に配置した支持部材を移動可能に構成したことを特徴とする加熱装置。
【請求項１７】
前記温度制御手段は前記支持部材の温度を加熱する手段であることを特徴とする請求項１６に記載の加熱装置。
【請求項１８】
前記温度制御手段は前記支持部材の温度を冷却する手段であることを特徴とする請求項１６に記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱装置と加熱方法に係り、例えばガラスなどの被加熱物を均一に加熱するために被加熱物を支持して均一な温度処理を行なうための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被加熱物を均一に加熱する加熱装置は、図３７に示すように１種類の材料で構成されたプレート２１２に複数のカートリッジ式の棒状ヒータ２１３が挿入され、プレート２１２に設置された少なくとも１つの温度センサ（不図示）により得られた温度を参照して制御装置２１４により棒状ヒータ２１３の出力を制御し、被加熱物１を加熱する構成となっている。プレート２１２の加熱面２１２ａの面内の温度むらを小さくする場合には、アルミニウム合金など熱伝導率の大きい材料を用い、反対にプレート２１２の変形を防ぐ場合には、ステンレスなど熱伝導率が低く、剛性の高い材料を用いる。
【０００３】
プレート２１２に熱伝導率の大きい材料を用いると、棒状ヒータ２１３の制御を工夫することにより、例えば、プレート２１２が４００ｍｍ角のアルミニウム合金の場合、２００℃付近では±３℃以下、４００℃付近では±５℃以下の温度分布を達成している。
【０００４】
また、プレート２１２に熱伝導率は小さいが剛性の高い材料を用いると、４００℃以上のヒートサイクルをかけた後も、プレート２１２の反りは４００ｍｍで０．２ｍｍ以下に抑えられている。
【０００５】
一方、ガラス等の平板を加熱して加熱加工する装置として本出願人に係る、特開平１０−５５７５４号公報がある。この公報に係る技術は２枚のガラス平板をスペーサを介して貼り合わせ加熱接合する技術に関し、各ガラス平板を夫々加熱平板により所定温度に加熱して加熱接合するものである。
【０００６】
上記のような装置の加熱平板はそれ自体加熱手段を内蔵し、装置の基盤から支持部材により支持されている。そして、上記公報に示す装置においては支持部材はセラミック部材等の断熱材料により支持構成されて温度に対する対策が施されている。
【０００７】
また、プレート２１２の熱変形を抑え、熱容量を小さく、かつ温度分布を小さくするために、例えば、加熱装置のプレートが４００ｍｍ角であるとき、２００℃付近では±３℃以下、４００℃付近では±５℃以下の面内温度分布を達成し、室温から４００℃以上までのヒートサイクルをかけた後も、プレートのそりを０．２ｍｍ以下に抑える必要がある。
【０００８】
ここで、たとえば、液晶ディスプレイなどに用いるガラスは、ディスプレイの製作過程において、加熱工程を経ることが多く、かつ、その際にガラス上の所定の位置に加工や素子形成、組立などを行うために、熱によるガラスの変形を防ぎ位置精度を上げ、加工精度や組立精度などを上げることが必要である。そのためには、加熱装置において、温度分布を極力小さくしたプレートを用いてガラスを加熱することが必要となっている。
【０００９】
ガラス上にディスプレイの画素や光のフィルターを形成する場合には、それぞれの画素やフィルター一つ一つの位置精度がディスプレイの画像品質に大きく影響するため、画素やフィルターが形成される基板となるガラスに位置の誤差要因すなわち温度むらや温度勾配による大きな熱変形があってはならない。
【００１０】
例えば、ガラス板は２０℃から２２０℃まで加熱すると、Ｌ＝４００ｍｍの長さの場合、ガラスの膨張率をα＝１０×１０-6として、ΔＴ×Ｌ×α＝（２２０−２０）×４００×（１０×１０-6）＝８００μｍ膨張する。このとき温度分布（むら）があり、４００ｍｍの長さで２０℃の温度勾配があると、ΔＴ×Ｌ×α／２＝２０×４００×１０×１０-6／２＝４０μｍとなり、温度が均一な場合に比べ４０μｍの位置のずれを生じる。加工や素子形成、組立などの要求精度によっては温度勾配を１０℃以下にする必要を生じる。温度が均一に上昇しガラスが均一に膨張すれば、変形後のガラス面の各部分の位置や所望の位置を予測できるが、不規則な温度むらや温度勾配を生じるとガラスは不規則または不均一に変形し、ガラスの所望の部位の位置を予測することが難しくなる。
【００１１】
一方、例えばディスプレイの大型化に伴い、ディスプレイに用いるガラスなど被加熱物の大面積化が進み、加熱装置のプレートも大面積化されている。加熱装置の面積が大きくなると必然的に熱容量が増し、加熱装置の消費電力や加熱・冷却時間の増加を招く。冷却においては、冷却能力の増強や冷却手段の追加が必須となってくる。そこで、加熱装置には、特に被加熱物の大面積化に対応して、前述のように加熱装置の温度分布を非常に小さくするとともに、熱容量を極力小さく設計することが求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、プレートの面積が大型化すると、上記従来例ではプレートにあけたトンネル状の穴にカートリッジヒーターを挿入しているため、穴の深さおよびカートリッジヒーターの長さが長くなる。まず穴の深さに関しては、従来と同径で深くすることは技術的に難易度が増し、精度の良い穴あけにはその深さにも限界がある。一方、穴の径を大きくすると加工性がよくなり深い穴があきやすくなるが、プレートの厚さが増し重量、熱容量が増加するので、消費電力、加熱冷却時間の増加につながる。またヒーターについても、ある径に対して精度よく製作できる長さに限度があるので、ヒーターが長くなると太さを大きくする必要があり、この結果この太いヒーターを挿入するプレートの厚さも増すこととなる。このように、単純な大面積化では穴およびヒーターの制約からプレートの厚さが増すことになり、面積の増加以上に熱容量も増加することになる。即ち、プレートの単位面積当たりの熱容量を増やさずにプレートの大面積化を実現するという課題が生じてくる。
【００１３】
一方、加熱装置のプレートのさらなる大面積化に伴い、各ヒーターが熱する部分（領域）を自由に選択し、各ヒーターを個別に温度制御し温度分布を小さくすることが求められてきた。例えば、プレートの外周部は側面からの放熱のために温度が低くなるため、外周部に設置したヒーターの出力を温度が均一になるように個別に制御することで、温度分布を小さくすることができる。しかしながら、従来例では、プレートの一方向にヒーターが挿入されているために、２方向のヒーターの干渉を防ぐために加熱装置のプレートの厚さを大きくして、ヒーターを段違いに配置する必要があった。その結果、プレートの重量が増え、熱容量が増加するので、消費電力、加熱冷却時間が増加した。そこで、さらなる大面積化と温度均一化、低熱容量化のために、プレートの厚さを大きくすることなく所望の領域にヒーターを配置するという課題も生ずる。
【００１４】
また、加熱手段を備えた平板上に被加熱部材を載置し該被加熱部材への加熱加工をする場合、被加熱部材のサイズが大きくなると、それに伴い加熱平板のサイズも大さくなり、その結果、平板の加熱状態の均一化が困難となり、平板の平面性の確保も雑しくなる。
【００１５】
更に、加熱する被加熱部材の材質により加熱温度を高める必要もあり、平板の温度の高温度化による平板の平面性の確保も難しくなる。
【００１６】
特に、ガラス材料等の加熱加工の場合は平板の加熱温度が高く、該平板の温度が平板の支持部材に熱伝達して支持部材が伸張作用し、平板の平面性に影響を及ぼし、その結果平板の平面性が損なわれ、被加工部材の加熱接合加工の加工精度に問題を生じる。
【００１７】
上記問題に対処するためには平板を支持する支持部材の温度上昇に対する対策を施す必要がある。
【００１８】
即ち、平板の平面性の確保のために平板を支持する支持部材を複数にし、支持剛性を高めて加熱平板の平面性の確保を図る必要がある。
【００１９】
そのためには各支持部材の伸縮条件を同じ条件にする必要があるが、各支持部材の構造上の違いにより支持部材の熱容量が異なり、各支持部材の伸びの条件を総て同じ条件にすることは困難である。
【００２０】
また、従来の加熱装置では、温度むらを少なくするために、熱伝導率が高い材料からなるプレートを用いると、プレートの反りが大きくなってしまい、一方、プレートの反りを少なくするために剛性の高い材料からなるプレートを用いると、プレートの温度むらが大きくなってしまう。すなわち、従来の加熱装置では、プレートの温度むら及び反りの双方を満足させることはできなかった。
【００２１】
また、被加熱物は、被加熱物が接触する加熱装置のプレートの形状変化の影響を受けることが多い。加熱装置のプレートが２００μｍ以上の反りを生じると、プレートと被加熱物との間に隙間が生じ、温度が均一ではなくなり、位置精度が低下する。さらに、被加熱物がガラスなどの場合には被加熱物が反ったプレートの形状にならい、被加熱物そのものも不要な熱変形を生じ、加工精度を悪化させてしまう。したがって、加熱装置のプレートの反りも最小限に抑えなければならない。
【００２２】
加熱装置の温度むらを少なくするには加熱装置のプレートの熱容量を上げることが必要となるが、加熱装置のプレートの熱容量が大きいと、加熱装置の加熱及び冷却時間が長くなる。加熱時間を短縮するには加熱装置を加熱する棒状ヒータの消費電力を増大きせる必要があり、また、冷却時間の短縮のためには他の冷却手段を設けるか、既存の冷却手段の冷却能力を上げる必要がある。また、今後さらに大重な被加熱物を加熱するために大きな加熱装置、特に大面積の加熱を行う加熱装置が必要となっており、この加熱装置は熱容量が増加するためさらに消費電力を増やさなければならない。消費電力の増加は電力設備の大型化とコストアップにつながる。このような状況の下で、加熱装置のプレートの熱容量の削減が求められている。
【００２３】
そこで、本発明は、従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、被加熱物の熱加工精度を向上させるために、加熱プレートの単位面積当たりの重量、熱容量を増やさずに大面積化を実現することができる加熱装置を提供することである。また、被加熱物の不要な熱変形を抑えることができ、よって熱加工精度を向上させることができ、また見かけの熱容量が小さくなり、加熱加工を開始するまでの予熱時間が短縮でき、加熱装置の消費電力を少なくできる加熱装置及び加熱方法の提供を目的としている。
【００２４】
また、本発明の他の目的は、所望の領域にヒーターを配置し、プレートがさらに大面積化されても温度分布を小さくすることができる加熱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記の目的を達成するために本発明の加熱装置は、板状の被加熱物を加熱する、少なくとも第１のプレート及び第２のプレートが積層された加熱部材と、前記加熱部材の熱源であるヒータとを有し、前記第１のプレートは前記第２のプレートよりも熱伝導率が高く、かつ、前記第２のプレートは前記第１のプレートよりもクリープ量が小さいことを特徴とする。
【００２６】
上記の通り構成された本発明の加熱装置は、第２のプレートよりも熱伝導率の高い第１のプレートと、第１のプレートよりもクリープ量が小さい第２のプレートを積層することにより、ヒータの熱による、第１のプレートの反りがクリープ量の小さい第２のプレートにより抑制されるとともに、熱伝導率の高い第１のプレートにより、被加熱物の被加熱面に温度むらを生じさせずに加熱される。また、熱伝導率の低い第２のプレートのみの加熱装置に比べ、熱伝導率の高い第１のプレートを用いることで見かけの熱容量が小さくなり、加熱加工を開始するまでの予熱時間が短縮できる。
【００２７】
加熱部材には、熱伝導率およびクリープ量がそれぞれ、第１のプレートの熱伝導率およびクリープ量よりも、第２のプレートの熱伝導率およびクリープ量に近い値である、少なくとも１枚の補助プレートが積層されたものでもよいし、この場合、第２のプレート及び補助プレートは、第１のプレートを挟むように積層されたものでもよい。
【００２８】
また、加熱部材には、熱伝導率およびクリープ量がそれぞれ、第２のプレートの熱伝導率およびクリープ量よりも、第１のプレートの熱伝導率およびクリープ量に近い値である、少なくとも１枚の補助プレートが積層されたものでもよいし、この場合、加熱部材は、第１のプレート及び補助プレートは、第２のプレートを挟むように積層されたものでもよい。
【００２９】
また、第１のプレートの母材がアルミニウムであってもよいし、第２のプレートの母材がステンレスもしくは鋼であってもよいし、積層により生じる空隙部は、空気よりも熱伝導率の高い充填材で満たされているものでもよい。
【００３０】
また、複数の支持部材により支持され、被加熱部材を加熱する加熱手段を備えた平板の支持方法であって、前記支持部材を個別に温度制御することを特徴としている。
【００３１】
また、複数の支持部材により支持され、被加熱部材を加熱する加熱手段を備えた加熱用の平板の支持方法であって、前記複数の支持部材は前記平板を載置する基盤部材に対して移動可能に配置し、前記支持部材の温度を上昇又は下降制御する手段を設けて、各支持部材の温度を個別に制御して前記平板の平行度を保つことを特徴としている。
【００３２】
また、複数の支持部材により支持され、被加熱部材を加熱する加熱手段を備えた平板の支持方法であって、前記各支持部材の温度履歴データを計測し、該各支持部材のデータを比較し、各支持部材の中で高温状態の支持部材の温度条件に他の支持部材の温度を制御することを特徴としている。
【００３３】
また、加熱部材を支持する複数の支持部材の一部の支持部材を該支持部材の長手方向に移動可能に支持し、他の支持部材を固定関係に支持し、前記固定関係に支持した支持部材の温度条件を計測し、前記移動可能に支持した支持部材の温度を前記計測した情報に則して制御することを特徴としている。
【００３４】
また、前記支持部材は前記加熱部材を固定する基盤部材との間に配置され、該支持部材は前記加熱部材に固定された第１の支持部材と前記基盤側に固定された第二の支持部材とが鎖結合していることを特徴としている。
【００３５】
また、加熱手段を備え複数の支持部材により支持された平板を有する加熱装置であって、前記加熱手段の温度状態を制御する第１の温度制御手段と、前記支持部材の温度を計測する手段と、及び、前記支持部材を加熱する手段と、並びに、前記計測手段と加熱手段の情報に基づいて前記支持部材の温度を制御する第２の温度制御手段とを備えることを特徴としている。
【００３６】
また、前記各支持部材の温度データを記憶する記憶手段を備え、前記第２の温度制御手段は前記記憶手段の温度データに基づいて各支持部材の温度を制御することを特徴としている。
【００３７】
また、前記複数の支持部材は、前記平板に固定関係に支持する支持部材と、前記支持部材の長手方向に移動可能に支持される支持部材を含むことを特徴としている。
【００３８】
また、前記第２の温度制御手段は、前記各支持部材の温度条件の中で一番高い温度の支持部材の温度に他の支持部材の温度を合せるように制御することを特徴としている。
【００３９】
また、加熱手段を備え複数の支持部材により支持された平板を有する加熱装置であって、前記加熱手段の温度状態を制御する第１の温度制御手段と、前配支持部材の温度を計測する手段と、及び、前記支持部材を冷却する手段と、
並びに、前記計測手段の情報に基づいて前記支持部材の温度を制御する第二の温度制御手段とを備えることを特徴としている。
【００４０】
また、前記各支持部材の温度データを記憶する記憶手段を備え、前記第２の温度制御手段は前記記憶手段の温度データに基づいて各支持部材の温度を制御することを特徴としている。
【００４１】
また、前記複数の支持部材は前記平板に固定関係に支持する支持部材と、前記支持部材の長手方向に移動可能に支持される支持部材を含むことを特徴としている。
【００４２】
また、前記第２の温度制御手段は前記各支持部材の温度条件の中で一番高い温度の支持部材の温度に他の支持部材の温度を含せるように制御することを特徴としている。
【００４３】
また、平板の被加熱部材の加熱方法であって、平板上に被加熱部材を載置し、前記平板は複数の支持部材により支持され、前記平板の加熱操作による前記支持部材の温度状態を計測し、該計測した情報に基づいて前記支持部材の温度を制御して該支持部材による前記平板の平面度を保証して、前記平板上の被加熱部材の加熱加工を行うことを特徴としている。
【００４４】
また、前記被加熱部材は、ガラス材料からなる平板であることを特徴としている。
【００４５】
また、加熱手段を備える平板の支持構造であって、前記平板と平行配置した基盤と前記平板との間を複数の支持部材で支持し、前記各支持部材毎に温度検知手段と該支持部材の温度制御手段を配置するとともに、少なくとも、前記支持部材の前記平板を支持する周辺位置に配置した支持部材を移動可能に構成したことを特徴としている。
【００４６】
また、前記温度制御手段は前記支持部材の温度を加熱する手段であることを特徴としている。
【００４７】
また、前記温度制御手段は前記支持部材の温度を冷却する手段であることを特徴としている。
【００４８】
また、面内で複数の部分に分割された少なくとも１層の高熱伝導プレートと、  前記複数の部分の夫々に少なくとも１つずつ挿入された複数のヒーターとを具備することを特徴としている。
【００４９】
また、前記ヒーターの出力を制御する制御手段を更に具備することを特徴としている。
【００５０】
また、前記分割された高熱伝導プレートが、少なくとも１層の前記高熱伝導プレートよりも強度の高いベースプレートと積層され結合されていることを特徴としている。
【００５１】
また、前記高熱伝導プレートの、前記ベースプレートが積層されている側と反対側の面に、少なくとも１層の、前記ベースプレートと熱膨張係数の略等しい一体の補助プレートが積層され結合されていることを特徴としている。
【００５２】
また、前記高熱伝導プレートの、前記ベースプレートが積層されている側と反対側の面に、少なくとも１層の、前記ベースプレートと熱膨張係数の略等しい面内で分割された補助プレートが積層され結合されていることを特徴としている。
【００５３】
また、前記ヒーターが、前記高熱伝導プレート面内で位置が重ならないように配置されていることを特徴としている。
【００５４】
また、加熱装置のうち、異なるもしくは同じ２つの加熱装置を、被加熱物を挟むように配置したことを特徴としている。
【００５５】
また、前記ヒーターがカートリッジヒーターであり、被加熱物の一部もしくはすべてがガラスであることを特徴としている。
【００５６】
また、板状の被加熱物を加熱する、少なくとも第１のプレート及び第２のプレートが積層された加熱部材と、前記加熱部材の熱源であるヒータとを有し、前記第１のプレートは前記第２のプレートよりも熱伝導率が高く、かつ、前記第２のプレートは前記第１のプレートよりもクリープが小さいことを特徴としている。  また、前記加熱部材には、熱伝導率およびクリープがそれぞれ、前記第１のプレートの熱伝導率およびクリープよりも、前記第２のプレートの熱伝導率およびクリープ量に近い値である、少なくとも１枚の補助プレートが積層されていることを特徴としている。
【００５７】
また、前記第２のプレートと前記補助プレートは、前記第１のプレートを挟むように積層されることを特徴としている。
【００５８】
また、第１のガラス板と、第２のガラス板とを縁部に設けられる枠体により一体化するとともに、前記枠体の空間部の所定位置において前記第１のガラス板に対してスペーサ部材を低融点ガラスで予め固着するために、ヒーターを設けた第１のプレートと、第２のプレートとが積層されて構成される加熱手段で加熱することを特徴としている。
【００５９】
また、前記第２のプレートと補助プレートで挟むように前記第１のプレートを設けることを特徴としている。
【００６０】
そして、加熱装置を用いて、第１のガラス板と、第２のガラス板とを縁部に設けられる枠体により一体化するとともに、前記枠体の空間部の所定位置において複数のスペーサ部材を低融点ガラスで固着する加熱方法であって、前記第１のガラス板または前記第２のガラズの一方にスペーサ部材を低融点ガラスで固着するように加熱手段で加熱し、前記枠体と他方の前記第２のプレートまたは第１のプレートとを低融点ガラスで固着するように、加熱手段で加熱することを特徴としている。
【発明の効果】
【００６１】
本発明によれば、第１のプレートよりクリープの小さい第２のプレートと、第２のプレートより熱伝導率の高い第１のプレートとを積層することにより、ヒータの熱による第１のプレートの反りをクリープの小さい第２のプレートが抑制するとともに、熱伝導率の高い第１のプレートにより、被加熱物の被加熱面に温度むらを生じさせずに加熱することができる。これによって、被加熱物の不要な熱変形を抑えることができ、よって熱加工精度を向上させることができる。
【００６２】
また、熱伝導率の低い第２のプレートのみの加熱装置に比べ、熱伝導率の高い第１のプレートを積層して用いることで見かけの熱容量が小さくなり、加熱加工を開始するまでの予熱時間が短縮できる。これによって、加熱装置の消費電力を少なくできる。
【００６３】
また、加熱のための平板を支持する支持部材の温度制御を行うことにより平板の平面度を保証し、加熱加工の精度を保証することができる。
【００６４】
また、加熱装置のプレートの熱容量を小さくし、軽量化の効果と消費電力、加熱冷却時間を減少させる効果が得られる。また、重量や熱容量を増やさずに面内の温度分布を小さくし、被加熱物の変形を小さくする効果も得られる。さらに、被加熱物の両面の温度差を小さく、より効率よく加熱する効果も得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６５】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００６６】
図１は、本発明の第１の実施形態の加熱装置を説明する図である。
【００６７】
本実施形態の加熱装置は、制御装置１４により制御される棒状ヒータ１３の挿入された高熱伝導プレート１２上にベースプレート１１が積層されることで構成され、ベースプレート１１上に載置された被加熱物１を加熱する。
【００６８】
ベースプレート１１は、高熱伝導プレート１２よりもそのクリープが少ないステンレス等が用いられ、支持部材（不図示）により図定されている。また、高熱伝導プレート１２は、ベースプレート１１よりも熱伝導率が大きいアルミニウム等が用いられている。棒状ヒータ１３はベースプレート１１もしくは高熱伝導プレート１２に設置された少なくとも１つの温度センサ（不図示）からの信号をもとに制御装置１４により発熱量が制御される。被加熱物１はベースプレート１１上の加熱面１１ａに設置される。
【００６９】
次に、棒状ヒータ１３から被加熱物１への伝熱過程を説明する。
【００７０】
制御装置１４は上記温度センサからの信号をもとに棒状ヒータ１３を発熱させる。棒状ヒータ１３から発生した熱は、高熱伝導プレート１２へ放出され、高熱伝導プレート１２の中で拡散された後、ベースプレート１１を通過して被加熱物１に伝わる。
【００７１】
このように熱の伝導速度は、ベースプレート１１よりも高熱伝導プレート１２の方が大きいので、熱は直ちに高熱伝導プレート１２内に伝わり、高熱伝導プレート１２の、ベースプレート１１と接する面内の温度むらが小さくなる。この状態で熱はベースプレート１１を板厚方向へ伝わり、ベースプレート１１に設置された被加熱物１を加熱する。これは、ベースプレート１１に面内の温度むらの小さい面状のヒータが接触しているのと同等の状態であり、図３６に示した従来例のように単層のベースプレート２１２の内部に間隔を開けて棒状ヒータ２１３を設置したときに比べて、ベースプレート１１の内部の温度勾配は小さくなる。よってベースプレート１１の被加熱物１と接する面内の温度むらも小さくなり、被加熱物１はベースプレート１１と接する面内の温度分布を小さく保ちつつ温度を上げることができる。
【００７２】
一方、高熱伝導プレート１２の反りがクリープの少ないベースプレート１１により抑制されるため、高熱伝導プレート１２を単独で用いるよりも、被加熱物１との接触面の変形を小さくすることができる。
【００７３】
また、ベースプレート１１に用いられるクリープの少ない材料は一般に熱容量が大きいが、加熱装置のプレートの一部を熱容量の小さい高熱伝導プレート１２で構成しているため、加熱装置のプレート全体の見かけの熱容量を抑えることができる。
【００７４】
以上により、ベースプレート１１の熱変形を最小限に抑えることで、被加熱物１の不要な熱変形を最小限に抑えるとともに、プレート全体としての見かけの熱容量が小さいため、加熱に要する消費電力が抑えられ、省電力化が図られる。
【００７５】
図２は、本発明の第２の実施形態の加熱装置を説明する図である。
【００７６】
本実施形態は、棒状ヒータ１３の挿入された高熱伝導プレート１２が直接、被加熱物１を加熱し、ベースプレート１１は図２に示すように、高熱伝導プレート１２の下面に積層されている点、すなわちベースプレート１１と高熱伝導プレート１２が上下反転して積層されている構成が、上記の第１の実施形態と異なっている。
【００７７】
その他、ベースプレート１１、高熱伝導プレート１２の材質、棒状ヒータ１３がベースプレート１１もしくは高熱伝導プレート１２に設置された少なくとも１つの温度センサ（不図示）からの信号をもとに制御装置２４により発熱量が制御される点などは第１の実施形態と同様である。
【００７８】
次に、本実施形態における棒状ヒータ１３から被加熱物１への伝熱過程を説明する。
【００７９】
制御手段１４からの指令に従って、棒状ヒータ１３から放出された熱は、高熱伝導プレート１２の中で拡散される。高熱伝導プレート１２は熱伝導率が高いため、高熱伝導プレート１２の、被加熱物１と接する面内の温度むらが小さくなる。これにより、被加熱物１は面内の温度むらを小さく保ちつつ温度が上がる。
【００８０】
一方、高熱伝導プレート１２に積層されたベースプレート１１は高熱伝導プレート１２よりもクリープ等の熱変形の少ない材料が使用されているため、高熱伝導プレート１２を単独で用いるよりも、高熱伝導プレート１２の熱変形が抑制されるため、被加熱物１との接触面の変形を小さくすることができる。
【００８１】
また、この第２の実施形態の揚合、第１の実施形態と異なり、棒状ヒータ１３の挿入された高熱伝導プレート１２が直接、被加熱物１を加熱するため、加熱に要する時間は短くなり、第１の実施形態よりも、さらにプレート全体としての見かけの熱容量が小さくなる。
【００８２】
以上により、高熱伝導プレート１２の熱変形を最小限に抑えることで、被加熱物１の不要な熱変形を最小限に抑えるとともに、プレート全体としての見かけの熱容量が小さいため、加熱に要する消費電力が抑えられ、省電力化が図られる。
【００８３】
図３は、本発明の第３の実施形態の加熱装置を説明する図である。
【００８４】
この第３の実施形態は、第１の実施形態が、棒状ヒータ１３を高熱伝導プレート１２に挿入していたのに対し、図３に示すように、面状ヒータ１５が高熱伝導プレート１２の下面に積層されている点が第１の実施形態と異なる。
【００８５】
その他、ベースプレート１１、高熱伝導プレート１２の材質、棒状ヒータ１３がベースプレート１１もしくは高熱伝導プレート１２に設置された、少なくとも１つの温度センサ（不図示）からの信号をもとに制御装置１４により発熱量が制御される点などは第１の実施形態と同様である。
【００８６】
この第３の実施形態の場合、第１の実施形態の効果に加え、面状ヒータ１５のため、第１の実施形態の棒状ヒータ１３よりも、さらにベースプレート１１と接する面内の温度むらを小さくすることができる。
【００８７】
図４は、本発明の第４の実施形態の加熱装置を説明する図である。
【００８８】
この第４の実施形態は、高熱伝導プレート１２の下面に補助プレート１６が積層されている。この点が上記の第１の実施形態と異なる。補助プレート１６には熱伝導率およびクリープがそれぞれ、高熱伝導プレート１２よりも、ベースプレート１１により近い材質のものを用いている。この補助プレート１６はベースプレート１１と同じ材質でもよい。
【００８９】
その他、ベースプレート１１、高熱伝導プレート１２の材質、棒状ヒータ１３がベースプレート１１もしくは高熱伝導プレート１２に設置された少なくとも１つの温度センサ（不図示）からの信号をもとに制御装置１４により発熱量が制御される点などは第１の実施形態と同様である。
【００９０】
この第４の実施形態の場合、第１の実施形態の効果に加え、ベースプレート１１と高熱伝導プレート１２との熱膨張率の違いにより伸び量が異なっても、ベースプレート１１と補助プレート１６との伸び量が近く、もしくは同じであるために、バイメタル効果による反りの変形を最小限に抑えることができる。また、加熱装置の被加熱物１との接触面の変形が小さくなるため、加熱装置の高熱伝導プレート１２と被加熱物１との間に生じる反りによる隙間が小さくなる。これにより、加熱面１１ａでの、場所による熱伝達量のばらつきが少なくなり、被加熱物１の面内の温度むらが増大することを防ぐ。また、高熱伝導プレート１２の熱変形が被加熱物１に転写され、被加熱物１の形状精度が悪化することを最小限に抑えることができる。
【００９１】
図５は、本発明の第５の実施形態の加熱装置を説明する図である。
【００９２】
この第５の実施形態は、高熱伝導プレート１２の下面に補助プレート１６が積層されている点が第２の実施形態と異なる。また、第４の実施形態での補助プレート１６の熱伝導率およびクリープは、ベースプレート１１に近い材質のものを用いているが、本実施形態では、補助プレート１６には熱伝導率およびクリープがそれぞれ、ベースプレート１１よりも、高熱伝導プレート１２に近い材質のものを用いている。この補助プレート１６は高熱伝導プレート１２と材質が同じでもよい。
【００９３】
その他、ベースプレート１１、高熱伝導プレート１２の材質、棒状ヒータ１３がベースプレート１１もしくは高熱伝導プレート１２に設置された少なくとも１つの温度センサ（不図示）からの信号をもとに制御装置１４により発熱量が制御される点などは第２の実施形態と同様である。
【００９４】
この第５の実施形態の場合、第２の実施形態の効果に加え、ベースプレート１１と高熱伝導プレート１２との熱膨張率の違いにより伸び量が異なっても、高熱伝導プレート１２と補助プレート１６との伸び量が近く、もしくは同じため、バイメタル効果による反りの変形を最小限に抑えることができる。また、加熱装置の被加熱物１との接触面の変形が小さくなるため、加熱装置の高熱伝導プレート１２と被加熱物１との間に生じる反りによる隙間が小さくなる。これにより、加熱面１２ａでの、場所による熱伝達量のばらつきが少なくなり、被加熱物１の面内の温度むらが増大することを防ぐ。また、高熱伝導プレート１２の熱変形が被加熱物１に転写され、被加熱物１の形状精度が悪化することを最小限に抑えることができる。
【００９５】
図６は、本発明の第６の実施形態の加熱装置を説明する図である。
【００９６】
この第６の実施形態は、第１の実施形態では、ベースプレート１１と高熱伝導プレート１２との間が単に積層されているだけのため、空気層であるのに対し、ベースプレート１１と高熱伝導プレート１２との間に、空気よりも熱伝導率の高い充填材１７が充墳されている点が第１の実施形態と異なる。
【００９７】
その他、ベースプレート１１、高熱伝導プレート１２の材質、棒状ヒータ１３がベースプレート１１もしくは高熱伝導プレート１２に設置された少なくとも１つの温度センサ（不図示）からの信号をもとに制御装置１４により発熱量が制御される点などは第１の実施形態と同様である。
【００９８】
この第６の実施形態の場合、第１の実施形態の効果に加え、ベースプレート１１と高熱伝導プレート１２との間に充填した充墳材１７により高熱伝導プレート１２からベースプレート１１への伝熱速度が速くなるため、被加熱物１の加熱速度をあげることができるとともに、伝熱速度が速くなることで伝熱面間での温度差が小さくなる。
【００９９】
また、プレート表面は理想的な平面ではないため、高熱伝導プレート１２とベースプレート１１とが接している部位と、接しておらず空気層が形成されている部位とが存在することとなる。このため、たとえ高熱伝導プレート１２の伝熱面内での温度むらが小さくとも、空気層があるところは伝熱速度が遅く、ないところは伝熱速度が速くなるため、ベースプレート１１の伝熱面の温度むらが生じてしまう。
【０１００】
しかし、この第６の実施形態では、この空気層に、空気よりも熱伝導率の大きい充填材１７を充填し、場所による伝熱速度の差をなくすことでが小さくなり、よってベースプレート１１の伝熱面内での温度むらが小さくなる。このように、完全にプレートどうしが密着するレベルまでプレートの接触面の平面度を上げなくとも、密着性を上げ温度分布を小さくすることがでさるので、加工に対する負荷を軽減する効果もある。
【０１０１】
なお、充填材１７は第４の実施形態もしくは第５の実施形態において、高熱伝導プレート１２と補助プレート１６、およびベースプレート１１と補助プレート１６との間にもそれぞれ充填することで、上記と同様の効果が得られる。
【０１０２】
図７は、本発明の第７の実施形態の加熱装置を説明する図である。
【０１０３】
この第７の実施形態は、第１の実施形態と同様の構成の加熱装置の上方に、第１の実施形態と同様の構成の加熱装置を対向させて配置され、被加熱物１を両面からベースプレート１１、１１１が挟む構成となっている。ただし、上方に配置されたベースプレート１１１は被加熱物１には接していない。
【０１０４】
その他、ベースプレート７１１、１１１、及び高熱伝導プレート１２、１１２の材質、棒状ヒータ１３、１１３がベースプレート１１、１１１もしくは高熱伝導プレート１２、１１２に設置された少なくとも１つの温度センサ（不図示）からの信号をもとに制御装置１４により発熱量が制御される点などの基本的構成は第１の実施形態と同様である。
【０１０５】
この第７の実施形態の場合、第１の実施形態の効果に加え、被加熱物１をベースプレート１１、１１１が両面より挟んで加熱しているため、加熱速度を上げることができる。また、第１の実施形態での被加熱物１の開放面、すなわち加熱装置に設置されていない面から放出される熱量がなくなるので、この放熱量とほぼ等しい熱量分だけ、図７での下側に配置された棒状ヒータ１３から被加熱物１に向かう熱の流れが少なくなり、この熱の流れはプレートどうしの接触状態が場所により違うためばらつくが、このばらつき量も相対的に小さくなる。したがって、被加熱物１の面内の温度むらも小さくすることができる。
【０１０６】
なお、本実施形態では、被加熱物１は上方のベースプレート１１１に接蝕していないが、接蝕してもよく、この場合、被加熱物１への伝熱効率が上がる。
【実施例】
【０１０７】
次に、上記第１及び第４の実施形態の実施例について以下に説明する。
【０１０８】
（第１の実施例）
図１を用いて、本発明の第１の実施形態についての実施例である、第１の実施例を以下に説明する。
【０１０９】
加熱装置のベースプレート１１として厚さ１０ｍｍもしくは５ｍｍのステンレスを用いるとともに、高熱伝導プレート１２として厚さ１０ｍｍのアルミニウム合金を用いて加熱装置を構成した。
【０１１０】
これにより、被加熱物１の設置面の温度が２００℃付近では±３℃以下、４００℃付近では±５℃以下の面内温度分布を達成し、被加熱物１がガラス坂である場合のガラスの面内位置精度も±１０μｍにおさまった。さらに４００℃以上のヒートサイクルをかけた後も、被加熱物１の設置面の反りは４００ｍｍあたり０．２３ｍｍ以下となった。また、冷却および加熱時間を短縮することができた。
（第２の実施例）
図４を用いて、本発明の第４の実施形態についての実施例である、第２の実施例を以下に説明する。
【０１１１】
加熱装置のベースプレート１１および補助プレート１６として厚さ１０ｍｍもしくは５ｍｍのステンレスを用いるとともに、高熱伝導プレート１２として厚さ１０ｍｍのアルミニウム合金を用いて加熱装置を構成した。
【０１１２】
これにより、被加熱物１の設置面の温度が２００℃付近では±３℃以下、４００℃付近では±５℃以下の面内温度分布を達成し、被加熱物１がガラス板である場合のガラスの面内位置精度も±１０μｍにおさまった。さらに４００℃以上のヒートサイクルをかけた後も、被加熱物１の設置面の反りは４００ｍｍあたり０．１８ｍｍ以下となった。また、冷却および加熱時間を短縮することができた。
【０１１３】
以上説明した加熱装置は、第１のプレートである熱伝導プレート１２、１１２よりクリープの小さい第２のプレートであるベースプレート１１、１１１とを積層することにより、ヒータ１３の熱による第１のプレートの反りをクリープの小さい第２のプレートが抑制するとともに、熱伝導率の高い第１のプレートにより、被加熱物の被加熱面に温度むらを生じさせずに加熱することができる。これによって、被加熱物の不要な熱変形を抑えることができ、よって熱加工精度を向上させることができる。また、熱伝導率の低い第２のプレートのみの加熱装置に比べ、熱伝導率の高い第１のプレートを積層して用いることで見かけの熱容量が小さくなり、加熱加工を開始するまでの予熱時間が短縮できる。これによって、加熱装置の消費電力を少なくできる。
【０１１４】
次に、図８は本発明の第７の実施形態を示し、本図において、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛すると、加熱用の高熱伝導プレート１２は、材料がステンレスから作られている。このプレート１２は長さ５００ｍｍ、幅５００ｍｍ、厚さ２０ｍｍである。
【０１１５】
このプレート１２の上面１２ａは被加熱部材（不図示）を載せる載置面となることから、表面粗さを最大粗さ１０μｍ以下に仕上げてある。また、このプレート１２には所定間隔で加熱手段のヒータ１３、が図示のように内蔵され、該ヒータへの通電により高熱伝導プレート１２を加熱する。
【０１１６】
この高熱伝導プレート１２には温度検知用センサー４が取り付けられている。これらのヒーター１３とセンサー４は第１の制御装置１４ａに接続されており、この第一制術装置１４ａからの通電信号により各ヒータ１３への通電制御が行われ、センサー４からの温度信号は第一制御装置１４ａに送られる。
【０１１７】
高熱伝導プレート１２は基盤部材２０から所定距離離して支持するステンレスから作られている支持部材１８により支持される。このために、支持部材１８は高熱伝導プレート１２の四隅と高熱伝導プレート１２の央央部分の５個所に配置されている。
【０１１８】
基盤部材１４はステンレス、又はアルミ材から作られている。
【０１１９】
中央部分の支持部材１８は直方体形状と成し、上端は中央部分の高熱伝導プレート１２の下面に固定し、下端は前記基盤部材２０の上面に固定されている。
【０１２０】
両端側の支持部材１８は図９、図１０に示されるように構成されている。
【０１２１】
図９、１０において、支持部材１８は第一部材１８Ａ、第二部材１８Ｂから構成され、部材１８Ａの上端部１８Ａ−１は高熱伝導プレート１２の下面に固定するためのフランジ部を形成し、部材１８Ａの下端部は第一リング形状部１８Ａ−２を形成している。
【０１２２】
部材１８Ｂの下端部１８Ｂ−１は基盤部材２０の上面に固定するフランジ部を形成し、上端部は第二リング形状部１８Ｂ−２を形成している。
【０１２３】
このリング形状部１８Ｂ−２はコの字形状の部材を組み合わせてリング形状としている。
【０１２４】
そして、各リング部１８Ａ−２，１８Ｂ−２は図示のように鎖状に結合し、また、第一リング形状部１８Ａ−２のリング内側面１８Ａ−２ａと第二リング形状部１８Ｂ−２の外側面１８Ｂ−２ａの各対向位置間には鋼球又はセラミック球から作られた回転ボール１１６、１１８が介挿され、第一部材１８Ａと第二部材１８Ｂとの間での矢印方向の平面移動が許動されるようにしている。
【０１２５】
ボール１１６、１１８は図１１に示されるように、受け板部材３３、３４により支持されるように構成されている。
【０１２６】
対向して配設される支持部材１８も同様の構成である。
【０１２７】
各支持部材１８には加熱手段のヒーター１１３が取付けられている。また、支持部材１８には、温度センサー１０４が図示のように取り付けられている。
【０１２８】
各ヒーター１１３、センサー１０４０は第二の制御装置１４ｂに接続されており、この第二制御装置１４ｂ３２からの通電信号により各ヒーター１１３に通電して各支持部材１８を加熱操作し、センサー１０４による各支持部材の温度情報が第二制御手段１４ｂに伝達されるように構成されている。
【０１２９】
図８において、両端の支持部材１８は鎖結合部分３５を設けており、これらの鎖結合部分３５は基盤部材２０側に近い位置に設けられている。
【０１３０】
次に上記の第７の実施形態の操作及び作用について説明する。
【０１３１】
まず、加熱装置の第１の制御手段１４ａの信号によりヒータ１３への個別な通電が行われ、高熱伝導プレート１２が加熱される。
【０１３２】
高熱伝導プレート１２はセンサー４とヒーター３により所定温度範囲の温度制御が行われ、不図示の被加工部材の高熱伝導プレート１２上面への載置による加工が行われる。
【０１３３】
上記の高熱伝導プレート１２の加熱及び被加工部材への加熱加工に伴い、各支持部材１８，１８、１８の温度も上昇する。
【０１３４】
図１２は支持部材１８の温度変化曲線図であり、４隅の支持部材１８はほぼ均一な温度上昇変化３６，３７を示すが、中央部に位置する支持部材１８は加熱平板からの伝熱を一番受け、温度上昇変化３８が一番大きくなる。各支持部材に取り付けた温度センサ１０４は該各支持部材の温度を計測し、そのデータを第二制御装置１４ｂに伝達する。
【０１３５】
第二制御装置１４ｂは上記センサーからの信号に応じて、支持部材１８に取り付けたヒーター１１３に通電して支持部材１８、１８、１８の温度を上昇させ、中央の支持部材１８の温度変化３８に対する伸びに合せるように温度調整４０することで、支持部材全体の高熱伝導プレート１２と基盤部材２０間の距離の均一性を確保させて、高熱伝導プレート１２の撓み等の発生を抑えることができる。
【０１３６】
又、支持部材に取り付けたセンサからの信号により、第二制御手段１４ｂでは支持部材の温度変化が平板の平面度の許容範囲内に収まるように各ヒーターの通電制御を行うようにして各支持部材の伸びの変化が所定の範囲内に収まるように調整するが、その際、支持部材１８は図８図示のＸ−Ｙ方向への移動が図９、図１０に示した機構の採用により許動されるので、ｚ方向への変形の負荷が軽減され、平板の平面度が保たれることになる。
【０１３７】
図１３は本実施形態の各支持部材の温度制御の仕方の例を示すブロック図であって、符号１４ａ、１４ｂは温度制御手段と同じ機能の制御装置である。
【０１３８】
符号２１は図８の構成の装置における、高熱伝導プレート１２の加工温度での各支持部材１８の中で一番温度上昇変化の大さい支持部材の温度変化曲線を記憶させた記憶手段であり、各制御手段を全体制御する制御装置１４により制御される。
【０１３９】
高熱伝導プレート１２の加熱加工の進行状況に応じて支持部材１８に取り付けたセンサー１０４からの情報により各支持部材の温度状況は制御手段１４ｂを通じて制御装置１４に入力される。
【０１４０】
制御装置１４では各支持部材の温度を記憶手段２１の記憶情報との比較判断操作が行われ、支持部材１８の温度が記憶手段の温度情報と所定の範囲の温度になると支持部材のヒーターへの通電が実行されて支持部材の伸びの制御が行われることになる。
【０１４１】
支持部材の温度制御は予め計測された温度データに則してヒータへの通電制御により温度管理されるようになる。
【０１４２】
図１４は支持部材８に取り付けた許動装置３５の配置位置を異ならせた例を示す。
【０１４３】
次に、図１５の例においては許動装置３５は基盤部材２０に近い位置に配置し、ヒーターとセンサは平板側に近い位置に配置した例を示したが、この場合、許動装置３５に熱的負荷をかけることが少なく、加熱板の平面性の確保が確実に行える。
【０１４４】
また、図１４の例の構成の場合、加熱板の温度上昇による各支持部材が移動しない構成であるので、支持部材上にシステム／装置の付帯的部材、例えば、リフレクタ、シリンダ、吸引配管等を設置することができる。
【０１４５】
図１５において、装置の構成は図８の構成と同じである。本図において、各支持部材を加熱するヒーターはセンサの配置位置より平板側に近く配置するとともに、各支持部材のヒータ、センサは平板の下面側から夫々、Ｌ１、Ｌ２の等距離位置に配置してある。
【０１４６】
図１６は各支持部材の上端と下端に夫々センサー、ヒータを配置して各支持部材の温度検出性能の向上と、各支持部材の均一な伸びの制御を行う例を示す。
【０１４７】
図１６の例においては各支持部材に配置した２つのセンサの温度情報は制御手段に入力され、２つのセンサの温度変化による名支持部材の伸びの状態を正確に検出できるので、平板の平行度もより正確に実行することができる。
【０１４８】
図１７は図８における中央の支持部材１８の温度履歴状態による各支持部材の伸びを制御する例を示す。
【０１４９】
図８において、各支持部材には前記ヒータ、センサの取り付け部材や、前記許動機構Ｋの取り付け部材や、その他の不図示の部材が取り付けられており、各支持部材の温度上昇履歴曲線は単純な二次曲線とならない場合があり、各支持部材の熱容量も異なる。例えば、中央の支持部材の温度曲線は図１７の符号４４Ａ，４４Ｂに示すように、装置操作後のある時間経過後急激な温度上昇を示す場合もあった。他の支持部材の温度上昇曲線は４８，５０のように安定した上昇曲線である。
【０１５０】
このような場合、曲線４４Ａ，４４Ｂの温度履歴曲線を記憶手段２１に記憶させておき、装置操作の時聞経過を計測し変曲点に到達する時間になる時点で他の支持部材の温度を上昇させて温度曲線４４に倣うように温度制御をすることで平板の平行度を保証する。
【０１５１】
図１８，１９は図８の装置において、各支持部材の温度変化状態を測定するとともに各支持部材を加熱して各支持部材の伸びを調整して平板の平行度を保つ場合に、支持部材の温度を各支持部材の測定温度より高い温度に設定して支持部材の伸びによる支持部材の寸法を全体的に安定した状態に保って平板の平行度の保証を行うようにした例を示す。
【０１５２】
以上のように、複数の支持部材により支持され、被加熱部材を加熱する加熱手段を備え支持部材を個別に温度制御することにより平板の平行度を保証することができた。
【０１５３】
更に、各支持部材の温度を個別に制御して平板の平面度を保つようにした。
【０１５４】
また、各支持部材のデータを比較し、各支持部材の中で高温状態の支持部材の温度条件に他の支持部材の温度を制御するようにして加熱平板の平面度の保証を達成できた。
【０１５５】
また、被加熱部材の加熱加工の精度向上をはかることができた。
【０１５６】
更に、鎖結合していることにより支持部材の温度上昇による各部材の伸び作用による影響を抑えることができた。
【０１５７】
また、記憶手段の温度データに基づいて各支持部材の温度を制御するように構成したことで加熱平板の平面度の保証性の高い加熱装置を得ることができた。
【０１５８】
次に、図２０は、第８の実施形態を示す。本図において、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛する。実施例では各支持部材１８、１８、１８を加熱操作することで各支持部材の伸び量を制御してプレート１２の平面度の保証を行っていたが、本例では支持部材を冷却操作することにより各支持部材の伸び量を管理することで平板の平面度の保証を図るようにしている。
【０１５９】
この図２０において、符号２３は各支持部材の冷却手段である。
【０１６０】
１４ｂは各支持部材の温度を測定するセンサー４、４、４からの情報を入力するとともに冷却手段２３、２３、２３への作動信号を出力する第２の制御装置である。
【０１６１】
図２１，２２は冷却手段の要部の構成を示し、図２１は支持部材への取り付け型、図２２は支持部材への埋め込み型のタイプを示す。
【０１６２】
図２１において、支持部材には冷媒を循環させる冷媒収容容器５８が取り付けられており、冷媒収容容器内の冷媒により支持部材の熱を奪うことで支持部材の温度を下げる作用を行う。６０は冷媒循環パイプである。
【０１６３】
図２２において、６２は支持部材８を刳り貫いた貫通孔に埋め込んだ冷媒通過用パイプであり、循環パイプからの冷媒の通過により支持部材の熱を奪うことで支持部材の温度管理を行う。
【０１６４】
図２３，２４は本実施例による支持部材の温度制御の温度曲線の状態を示す。
【０１６５】
次に本例の操作／作用について説明する。
【０１６６】
各支持部材は取り付けられている付属部材や、配置位置等の状況の違いにより図２３に示すような夫々各支持部材毎に異なる温度曲線６４，６６，６８を描く。支持部材の寸法は温度変化が一番小さい状態で各部の伸び量も小さくなるので、各支持部材の温度をセンサにより検出し、温度の一番低い支持部材の温度に他の支持部材の温度がなるように第二制御手段を通じて各冷媒循環路への冷媒の供給量及び冷媒の温度の調整が行われ、その結果、図２４に示すように、７０Ａ，７０Ｂのように温度コントロールが実行される。
【０１６７】
図２４の場合は、予め各支持部材の温度履歴曲線のデータを測定し、又、各支持部材の好適な温度を実験により求めておき、点線に示す安定状態の温度曲線になるように支持部材の冷却操作を行う。
【０１６８】
以上のように、加熱平板である高熱伝導プレートを支持する支持部材の温度制御を行うことにより平板の平面度を保証し、加熱加工の精度を保証することができた。
【０１６９】
次に、図２５は本発明の第９の実施形態に係わる加熱装置の構成を示す斜視図であり、図２６は図２５を下方から見た平面図である。
【０１７０】
図２５及び図２６において、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛すると、ベースプレート１１下にはこれに固定された高熱伝導プレート１２が設けられている。この高熱伝導プレート１２には棒状ヒーター１３を挿入するための孔部が穿設されており、ヒーター１３の出力をコントロールする制御装置１４に接続されている。ベースプレート１１の表面に直接もしくは僅かの隙間をもって被加熱物１が載置される。
【０１７１】
ベースプレート１１は図示していない支持部材により固定されている。ベースプレート１１は高熱伝導プレート１２より強度が高くクリープが少ない材質のプレートであり、また、高熱伝導プレート１２はベースプレート１１よりも強度は低いが熱伝導率が大きい材質のプレートであり、ベースプレート１と高熱伝導プレート２は積層され固定されている。また、高熱伝導プレート１２は、図２６に図示のように４枚の板部材１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに分割されておりヒーター用の孔加工を可能にしている。各ヒーター１３は図示のように高熱伝導プレート１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄにそれぞれ２本分挿入されている。
【０１７２】
上記構成において、ベースプレート１１もしくは高熱伝導プレート１２に設置された、図示されていない少なくとも１つの温度センサからの信号をもとに制御装置１４はヒーター１３に熱を発生させ、ヒーター１３から発生した熱はヒーターが設置されているそれぞれの高熱伝導プレート１２ａ〜１２ｄへ放出される。この熱はベースプレート１１よりも熱伝導率の高い高熱伝導プレート１２ａ〜１２ｄの中で拡散された後、ベースプレート１１を通過して被加熱物１に伝わる。すなわちヒーターの熱は直ちに高熱伝導プレート１２内に伝わり、面内の温度分布が小さい状態でベースプレート１１を板厚方向へ伝導するので、ベースプレート１１の表面に設置された被加熱物１も面内温度分布を小さく保ちつつ温度を上げることができる。
【０１７３】
特にベースプレート１１にクリープの少ない材料を用いれば、高温下でも面精度を保った加熱を実現できる。例えば、４００ｍｍ角の加熱装置では２００℃付近では±３℃以下、４００℃付近では±５℃以下の面内温度分布を達成し、室温から４００℃以上までのヒートサイクルをかけた後も、プレートのそりを０．２ｍｍ以下に抑えることができた。
【０１７４】
ここで、図２６に示されるように、分割された複数の高熱伝導プレート１２ａ〜１２ｄのそれぞれにカートリッジヒーター１３が挿入されているので、高熱伝導プレート１２が１枚のときよりもヒーターの長さを短くできる。この結果、ヒーター１３の径をより小さくすることが可能となり、ヒーターが挿入される高熱伝導プレート１２の厚さも薄くすることができる。従って、以上のように加熱装置を構成することにより、プレートの熱容量も小さくできるため、軽量化の効果と、消費電力、加熱冷却時間を減少させる効果とが得えられる。
【０１７５】
なお、上記の実施形態で用いた各部材の主要諸元を以下に示す。
【０１７６】
ベースプレート１１：ステンレス（熱伝導率：１０〜３０Ｗ／ｍＫ）
高熱伝導プレート１２：アルミ合金（熱伝導率：１００〜２４０Ｗ／ｍＫ）
固定方法：ボルト締結（Ｍ４，トルク管理：１０〜４０ｋｇｆ・ｃｍ）
接触面の平面度：０．０５
接触面の表面粗さ：▽１．６
図２７は本発明の第１０の実施形態を示す図である。
【０１７７】
この第１０の実施形態は、図２５の加熱装置において、高熱伝導プレート１２ａ〜１２ｄのベースプレート１１と反対側の面に補助プレート１６を設置したものである。この補助プレート１６は高熱伝導プレート１２ａ〜１２ｄよりもベースプレート１１に熱膨張率やヤング率が近い材料であり、加熱装置の温度が上昇したときの、熱膨張率の違いによるバイメタル効果による変形を抑えている。同図においても、高熱伝導プレートが分割されヒーターが挿入されているので、ヒーター径を小さく、よって、プレート厚を小さくすることができる。
【０１７８】
図２８は本発明の第１１の実施形態を示す図である。
【０１７９】
この第１１の実施形態は、図２７の加熱装置において、補助プレート１６を分割したものである。１６ａ〜１６ｄ（１６ｄは不図示）は分割された補助プレートであり、図２７の加熱装置の補助プレート１６に比べて小さいので、加工性もよく、また、ヒーター配線や装置の組立も容易にしたものである。高熱伝導プレート１２ａ〜１２ｄ（１２ｄは不図示）が分割して設置され、それぞれにヒーターが挿入されているのは同様である。この実施形態においても、同様にプレート厚を小さくすることができる。
【０１８０】
以上第９乃至第１１の実施形態のように、加熱装置のヒーターが挿入される高熱伝導プレートを分割して構成することにより、高熱伝導プレートの厚さを薄くすることができ、プレートの熱容量を小さくできるため、軽量化の効果と消費電力、加熱冷却時間を減少させる効果が得られる。
【０１８１】
図２９は本発明の第１２の実施形態を示し、加熱装置を下方から見た図２５のＸ−Ｘ線矢視断面図であって、高熱伝導プレート１２とヒーター１３との位置関係を示している。
【０１８２】
同図において、１２ａ〜１２Ｌは高熱伝導プレート、１３ａ〜１３ｈはヒーターであり、ヒーター１３ａ，１３ｂは高熱伝導プレート１２ａに、１３ｃ，１３ｄは１２ｂに、１３ｅ，１３ｆは１２ｃに、１３ｇ，１３ｈは１２ｄにそれぞれ挿入され、高熱伝導プレート１２ｅ〜１２Ｌにも、それぞれ１本ずつのヒーターが挿入されている。ヒーターはカートリッジヒーターで、それぞれの一端には電力供給用の図示されないリード線がつなげられているので、高熱伝導プレートや補助プレートには、図中６０などで示すようにリード線引き出し用のスペースが形成されている。
【０１８３】
本図において、第１１の実施形態と同様に、ヒーターより発生した熱は直ちに高熱伝導プレート１２内に伝わり、面内の温度分布が小さい状態でベースプレート１１を板厚方向へ伝導し、ベースプレート１１に設置された被加熱物１を均一に加熱する。また、分割された複数の高熱伝導プレートのそれぞれにヒーターが挿入されているので、ヒーターを短くかつ細く、よって高熱伝導プレートの厚さを薄くすることができる。
【０１８４】
また、図２９のように、ヒーターが挿入される高熱伝導プレートをヒーターの配置に合わせて所望の形状にすることができるため、ヒーターを交差せずに配置できる。よって、従来のように交差部分でのヒーターの干渉を防ぐために、板厚方向にヒーターをずらして配置し、プレートの板厚を大きくすることがない。
【０１８５】
また、加熱装置のプレート外周部は側面からの放熱のために温度が低くなる。その点、図２９のように外周部にヒーターを設置し個別に出力を制御すると、側面からの放熱を補うことができ温度分布を小さくすることができる。
【０１８６】
このように加熱装置のプレートを厚くすることなく、各ヒーターを自由に配置し、個別に温度制御することにより、面内の温度分布を小さくすることができる。例えば、８００ｍｍ角の加熱装置では２００℃付近では±３℃以下、４００℃付近では±５℃以下の面内温度分布を達成することができた。
【０１８７】
以上のように加熱装置を構成することにより、より細かな温度制御ができるので、重量や熱容量を増やさずに温度分布を小さくできる効果が得られる。他の効果は上記の実施形態と同様である。
【０１８８】
図３０は本発明の第１３の実施形態を示す図である。
【０１８９】
この第１３の実施形態は、図２８に示される加熱装置に、もう１つの同じ加熱装置を反転して被加熱物の反対側に配したものである。
【０１９０】
被加熱物１をベースプレート１１と１１１で挟むように加熱装置が配置され、ベースプレート１、１１１には、それぞれ高熱伝導プレート２、１１２、補助プレート１６、１１６が積層され、高熱伝導プレート１２、１１２には、それぞれヒーター１３、１１３が挿入されている。加熱装置に設置される温度センサ、温度センサからの温度データを参照しヒータの出力を制御する制御手段は図示していない。ヒーターから放出された熱が高熱伝導プレート、ベースプレートを伝わって、被加熱物を均一に加熱するのは、上記の実施形態と同様である。
【０１９１】
上記構成においては、被加熱物１をベースプレート１、１１１が両面より挟んで加熱しているため、加熱速度を上げることができる。また、第９乃至第１２の実施形態における被加熱物１の開放面すなわち加熱装置に設置されていない面から放出される熱がなくなるので、被加熱物１の板厚方向の熱流が減り、同方向の温度分布も小さくなる。また、高熱伝導プレート１２、１１２が分割されているため、ヒーター径を小さく、従って加熱装置のプレート厚さを小さくできる。
【０１９２】
尚、本実施形態では、被加熱物１はベースプレート１１１に接触していないが、接触してもよく、この場合、被加熱物１への熱伝達効率が向上する。
【０１９３】
本実施形態のヒーター配置は一例であり図２６に基づくものであるが、図２９に図示など他の配置を行ってもよい。
【０１９４】
以上のように構成することにより、被加熱物の両面の温度差を小さく、より効率よく加熱できる効果が得られる。他の効果は上記の実施形態と同様である。
【０１９５】
以上説明した構成によれば、加熱装置のプレートの熱容量を小さくし、軽量化の効果と消費電力、加熱冷却時間を減少させる効果が得られる。また、重量や熱容量を増やさずに面内の温度分布を小さくし、被加熱物の変形を小さくする効果も得られる。さらに、被加熱物の両面の温度差を小さく、より効率よく加熱する効果も得られる。
【０１９６】
図３１は、加熱装置を下方から見た図２５のＸ−Ｘ線矢視断面図であって、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛すると、棒状ヒーター１３は破線図示のように配設されるが、これらの間には破線図示の空気流路１０が設けられており、冷却を行なうようにしている。この空気流路１０は、空気導入口１０ａと、出口１０ｂを形成しており、矢印方向に冷えた空気を流すことでプレート１２を冷却する。また、空気流路１０の近傍と、各ヒーター１３の近傍には温度センサー４が設けられている。さらに、図示のコーナー部分にもヒーター１３が設けられており、図中の一点鎖線で図示される被加熱物１の縁部まで均一な加熱が可能になるようにしている。
【０１９７】
図３２は、被加熱物１の例であって、表面伝導型電子放出素子を用いた平面型画像表示装置の場合を図示した分解図である。
【０１９８】
本図において、第１のガラス板であるフェースプレート８と、第２のガラス板であるリアプレート５とを縁部に設けられる枠体６により一体化するとともに、枠体６の空間部６ａの所定位置において複数のスペーサ部材７を低融点ガラスで固着する様子が示されている。
【０１９９】
すなわち、リアプレート５には破線で囲んだ範囲を表示面５ａとするために表面伝導型電子放出素子が予め形成されており、この表示面５ａの所定個所５ｂにおいて複数のスペーサ部材７を低融点ガラスであるフリットシールで固着し、フェースプレート８を低融点ガラスであるフリットシールで固着して、真空状態にするように構成される。
【０２００】
このために、図３３に図示のような加熱装置３０を使用する。この加熱装置３０は上ホットプレート２５と下ホットプレート２６を被加熱物１を挟む状態で保持し加熱手段で加熱するためのものである。詳細は省略する。
【０２０１】
図３４は、図３３の加熱装置３０により固着する工程を示した説明図であって、（ａ）は、平面型画像表示装置の完成状態を示し、（ｂ）は途中工程を、また（ｃ）は最終工程を示している。
【０２０２】
図３４（ａ）において、第１のガラス板であるフェースプレート８と、第２のガラス板であるリアプレート５とを縁部に設けられる枠体６により一体化するとともに、枠体６の空間部６ａの所定位置において複数のスペーサ部材７を図中のハッチングで示した低融点ガラス９で固着している。この完成状態から所定真空圧にされてから、通電されることで蛍光体８ａに表示面５ａからの電子ビームが到達して所定画像を表示する。
【０２０３】
図３４（ｂ）において、完成状態にする前に、下ホットプレート２６上にガラス板の補助プレート３２が吸引保持され、治具３１がさらに載置され、治具３１間でスペーサ部材７が位置決めされる。また、上ホットプレート２５には低融点ガラス９を高さ２８となるようにしてスペーサ部材７に該当する部分に予め塗布したフェースプレート８が吸引保持されている。
【０２０４】
この状態から、上ホットプレート２５が矢印方向に降下されて、スペーサ部材７を上下から挟持する。これに前後してヒーターへの通電が行われて、スペーサ部材７をフェースプレート８に固着する。
【０２０５】
その後に、上ホットプレートが上方に待機されて、図３４（ｃ）に図示のようにスペーサ部材７を固着した状態にする。この後に、補助プレートを取り除き、リアプレート５を下ホットプレート上に載置し、上下面に低融点ガラス９を塗布した枠体６をセットして、上下ホットプレートで挟持して通電加熱する。
【０２０６】
この後、図３５（ａ）に図示のように空気流路１０に対して冷却用の空気を導入して、温度を下げるか、図３５（ｂ）に図示のようにベースプレート１１に設けられた空気流路１０に冷却用の空気を導入して冷やす。
【０２０７】
すなわち、空気流路１０は、図３６の外観斜視図に図示のように空気導入後にそのまま大気中に放出することで、温度を下げることができる。
【０２０８】
以上の工程を経ることで、表面伝導型電子放出素子を用いた平面型画像表示装置の製造を歩留まり良く実施できることになる。
【０２０９】
ここで、高さ２８となるように塗布される低融点ガラス９は、０．１ｍｍから０．０５ｍｍの範囲で変動するので、この変動分を吸収するための平面精度が上下ホットプレートのベースプレートに要求されることになる。
【０２１０】
尚、加熱温度は２００から４００℃の範囲であり、ベースプレート１１または高熱伝導プレート１２の板厚は１０ｍｍとし、棒状ヒータの挿入用孔はΦ６ｍｍとした。
【図面の簡単な説明】
【０２１１】
【図１】本発明の第１の実施形態の加熱装置を説明する図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の加熱装置を説明する図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の加熱装置を説明する図である。
【図４】本発明の第４の実施形態の加熱装置を説明する図である。
【図５】本発明の第５の実施形態の加熱装置を説明する図である。
【図６】本発明の第６の実施形態の加熱装置を説明する図である。
【図７】本発明の加熱装置を説明する図である。
【図８】本発明の第７の実施形態の加熱装置の構成を示す図である。
【図９】鎖結合を示す許動装置の要部の説明図である。
【図１０】許動装置の説明図である。
【図１１】許動装置の要部構成の説明図である。
【図１２】温度曲線の説明図である。
【図１３】制御ブロックの説明図である。
【図１４】他の構成の説明図である。
【図１５】他の構成の説明図である。
【図１６】他の構成の説明図である。
【図１７】温度曲線の説明図である。
【図１８】温度曲線の説明図である。
【図１９】温度曲線の説明図である。
【図２０】本発明の第８の実施形態を示す図である。
【図２１】冷却媒体流路の構成の説明図である。
【図２２】冷却媒体流略の構成の説明図である。
【図２３】温度曲線の説明図である。
【図２４】温度曲線の説明図である。
【図２５】本発明の第９の実施形態の加熱装置の構成を示す図である。
【図２６】図２５のヒーターの配置を示す図である。
【図２７】本発明の第１０の実施形態の加熱装置の構成を示す図である。
【図２８】本発明の第１１の実施形態の加熱装置の構成を示す図である。
【図２９】本発明の第１２の実施形態の加熱装置の構成を示す図である。
【図３０】本発明の第１３の実施形態の加熱装置の構成を示す図である。
【図３１】図２５のＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【図３２】被加熱物の実際例を示す分解斜視図である。
【図３３】加熱装置３０の外観斜視図である。
【図３４】表示装置の製造工程を説明する図であって、（ａ）完成後、（ｂ）前段階、（ｃ）途中段階を示した図である。
【図３５】（ａ）空気流路を補助プレートに設けた図、（ｂ）空気流路をベースプレートに設けた図である。
【図３６】空気流路の動作説明のための外観斜視図である。
【図３７】従来の加熱装置の構成図である。
【符号の説明】
【０２１２】
１  被加熱物
４  温度検知用センサー
５  リアプレート（第２のガラス板）
６  枠体
７  スペーサ部材
８  フェースプレート（第１のガラス板）
１０  空気流路
１１  ベースプレート（第２のプレート）
１２  高熱伝導プレート（第１のプレート）
１３  棒状ヒータ
１４  制御装置
１５  面状ヒータ
１６  補助プレート
１７  充填剤
１８  支持部材
２０  基盤部材
２１  記憶装置
２５  上ホットプレート
２６  下ホットプレート
２８  距離
３０  加熱装置
３１  治具
３２  補助プレート
３５  許動装置
１１６、１１８  回転ボール
【図１】
2005190989.tif 000003
【図２】
2005190989.tif 000004
【図３】
2005190989.tif 000005
【図４】
2005190989.tif 000006
【図５】
2005190989.tif 000007
【図６】
2005190989.tif 000008
【図７】
2005190989.tif 000009
【図８】
2005190989.tif 000010
【図９】
2005190989.tif 000011
【図１０】
2005190989.tif 000012
【図１１】
2005190989.tif 000013
【図１２】
2005190989.tif 000014
【図１３】
2005190989.tif 000015
【図１４】
2005190989.tif 000016
【図１５】
2005190989.tif 000017
【図１６】
2005190989.tif 000018
【図１７】
2005190989.tif 000019
【図１８】
2005190989.tif 000020
【図１９】
2005190989.tif 000021
【図２０】
2005190989.tif 000022
【図２１】
2005190989.tif 000023
【図２２】
2005190989.tif 000024
【図２３】
2005190989.tif 000025
【図２４】
2005190989.tif 000026
【図２５】
2005190989.tif 000027
【図２６】
2005190989.tif 000028
【図２７】
2005190989.tif 000029
【図２８】
2005190989.tif 000030
【図２９】
2005190989.tif 000031
【図３０】
2005190989.tif 000032
【図３１】
2005190989.tif 000033
【図３２】
2005190989.tif 000034
【図３３】
2005190989.tif 000035
【図３４】
2005190989.tif 000036
【図３５】
2005190989.tif 000037
【図３６】
2005190989.tif 000038
【図３７】
2005190989.tif 000039