JP2003262469A - ガラス基板用熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】低コストで省エネルギータイプであり、なおか
つ生産効率の高いガラス基板用熱処理装置を提供するこ
と。 【解決手段】箱状の加熱炉本体１内に、被加熱体である
ガラス基板２を多段に収納配設可能とするとともに、加
熱炉本体の内側略全体にヒータ３を配設したガラス基板
用熱処理装置Ａにおいて、前記加熱炉本体の一側側壁に
空気攪拌ファン５０を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ガラス基板用熱
処理装置に関し、例えば、液晶パネル用のガラス基板
や、同液晶パネルに取付けられるカラーフィルター用の
ガラス基板の焼成や乾燥などに用いられる熱処理装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、配向膜や偏向膜が形成された液晶
ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板や同ＬＣＤに用
いられるカラーフィルター(ＣＦ)用のガラス基板などの
焼成や乾燥に用いる電子具品用の熱処理装置として、図
４に示すような熱風循環式加熱装置Ｘがあった。

【０００３】図中100は箱型の炉本体であり、断熱材(図
示せず)を貼設した外壁110の内側に内部仕切壁120を設
け、両壁110,120間に熱風供給路130を形成するととも
に、同熱風供給路130と、前記内部仕切壁120内に形成さ
れる加熱室140とを連通させている。

【０００４】加熱室140内には、焼成、乾燥、硬化など
の熱処理を行うガラス基板200を多段に積層状態で収納
可能なカセット300を配設している。

【０００５】同カセット300は、枠組構造となってお
り、上下方向に複数のガラス支持部（図示せず）が所定
間隔をあけて形成されている。

【０００６】そして、前記熱風供給路130内に、ヒータ4
00、ファン410及びフィルタ420を配設し、熱風を導風口
121より加熱室140内に送ってガラス基板200を加熱し、
内部仕切壁120に設けた通気口122を通り抜けた空気をさ
らに前記ヒータ400で加熱し、ファン410で強制的に循環
させるようにしている。

【０００７】かかる構造の熱処理装置では、所要面積当
たりの処理量が多いので生産性は比較的高いが、熱風を
送ることによる発塵が問題になりやすく、特に、前述し
たように電子部品用に用いられるものは、ガラス基板20
0に付着したわずかな塵でも品質を左右するので、可及
的に発塵要素は取り除いておくことが望ましい。

【０００８】そこで、図５に示すように、熱の放射伝導
を利用した遠赤外線放射加熱方式の熱処理装置Ｙが提案
された。

【０００９】図５（ａ）において、600は箱型の炉本体
であり、断熱材(図示せず)を貼設した側壁601の内側
に、仕切板611により多段に区切られた多数の基板収納
室610を設けている。

【００１０】前記側壁601及び各基板収納室610の内側に
は、それぞれ面状ヒータ700が配設されており、各ガラ
ス基板200を均一に加熱できるようにしている。また、
炉本体600の前面部には、前記各基板収納室610にそれぞ
れ対応する開閉蓋620が設けられている。なお、同開閉
蓋620は図示しないアクチュエータに連動連結されてい
る。

【００１１】基板収納室610内には石英管630が配設され
ており、ガラス基板200を保持可能としている。

【００１２】さらに、図５（ｂ）に示すように、一側側
壁に給気口800を設けるとともに、他側側壁に排気口810
を設け、少量ずつ給気しながらガラス基板200からの揮
発性塵類を排出するようにしている。710は前記給気口8
00、排気口810に連通させるために面状ヒータ700に設け
た多数の小孔である。

【００１３】かかる遠赤外線放射加熱方式の熱処理装置
Ｙは、熱源からのダスト発生がなく、クリーン度も高い
ので電子部品に用いられるガラス基板200の熱処理には
適した方式といえる。

【００１４】しかし、上記したように、ガラス基板200
を個別に収納する基板収納室610を多数設け、各収納室6
10の仕切壁611全てに面状ヒータ700を設けなければなら
ないので、イニシャルコストはもとより、電力消費の面
からランニングコストが高くなる。

【００１５】そこで、図６に示すように、やはり遠赤外
線放射加熱方式としながらも、上記したような多数の収
納室610を廃止して、炉本体600内部全体を大きな基板収
納空間500とした熱処理装置Ｚが提案された。

【００１６】これは、ガラス基板200を前記基板収納空
間500内に上下方向に所定の間隔をあけて多数収納配設
して加熱するようにしたものである。その他の構成は図
５で示した熱処理装置Ｙと同様である。なお、図６では
給気口800及び排気口810を省略している。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した熱
処理装置Ｚにおいても下記に示す課題があった。

【００１８】すなわち、上記したように、広い空間内に
多数のガラス基板を所定間隔をあけて収納した場合、加
熱した場合のガラス基板内昇温特性としては、中央部と
周辺部とで温度差が生じてしまうことが分かった。

【００１９】図示するように、各ガラス基板200の周辺
付近と中央付近とでは、所定温度に達するまでの時間に
ずれがあり、中央付近では温度の立ち上がりがおそくな
る傾向が顕著となる。図６のグラフ中、基板中央付近の
昇温特性を実線で、基板端部付近の温度特性を破線で示
している。

【００２０】このように、従来の熱処理装置Ｚの構成で
は、結果的に基板中央付近における昇温時間に基板全体
が一定温度になるまでの全体時間が長くなってしまい、
生産効率が低下するおそれがあった。

【００２１】市場からは、コストを含めて生産性に優る
ガラス基板用熱処理装置が当然のごとく望まれている
が、コストと生産効率とを両立させることが難しいのが
現状である。

【００２２】本発明は、上記課題を解決することのでき
るガラス基板用熱処理装置を提供することを目的として
いる。

【００２３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明で
は、箱状の加熱炉本体内に、被加熱体であるガラス基板
を多段に収納配設可能とするとともに、加熱炉本体の内
側略全体にヒータを配設したガラス基板用熱処理装置に
おいて、前記加熱炉本体の一側側壁に空気攪拌ファンを
設けた。

【００２４】また、請求項２記載の本発明では、上記空
気攪拌ファンの羽根体表面に金属酸化物を担持させた。

【００２５】さらに、請求項３記載の本発明では、上記
加熱炉本体の一側側壁を内壁と外壁とから二重壁構造と
し、内壁と外壁との間に形成されるファン収納空間内に
空気攪拌ファンを収納配設するとともに、前記内壁の内
側面にヒータを配設し、さらに同内壁に多数の送気孔を
形成した。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明に係るガラス基板用熱処理
装置は、箱状の加熱炉本体内に、被加熱体であるガラス
基板を多段に収納配設可能とするとともに、加熱炉本体
の内側略全体にヒータを配設したガラス基板用熱処理装
置において、前記加熱炉本体の一側側壁に空気攪拌ファ
ンを設けたものである。

【００２７】同空気攪拌ファンから送られる風は、加熱
炉本体内の空気を緩やかに移動させられるだけの微風程
度でよく、各ガラス基板に沿ってその全面をなぞるよう
に移動するので、対流により熱を基板全体に遍く伝える
ことができる。そして、空気の移動は前方の壁から上下
の天井壁、底壁に沿って連続して行われるので循環する
ことになり、放射熱を確実にガラス基板全面に伝えるこ
とが可能となる。

【００２８】熱処理対象となるガラス基板としては、液
晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ＬＣＤ用のカラーフィルタ
ー(ＣＦ)などがあり、本実施の形態における熱処理装置
は、かかる電子部品用途のものに好適に採用することが
できる。

【００２９】かかるガラス基板を多段に収納する場合、
加熱炉本体内部に例えば石英管を上下に所定間隔をあけ
て多数架設し、各石英管上にガラス基板を保持する構成
とすることができる。

【００３０】また、ヒータとしては、熱放射率の高い遠
赤外線を放射する面状ヒータを用いることが好ましく、
加熱炉本体の内壁面のうち、ガラス基板の出し入れ口を
設けた面を除いて前面に設けるか、あるいは、出し入れ
口に設けたシャッターなどの蓋体裏面（加熱炉本体内に
臨む面）にまで配設しておくなどして、可及的に加熱炉
本体内部全体へ遠赤外線を放射可能とすることが望まし
い。

【００３１】そして、本実施形態では、上述したとお
り、加熱炉本体の一側側面に空気攪拌ファンを設けた構
成としているので、対流が生じてヒータからの熱を効率
よくガラス基板全面に伝えることができ、短時間でむら
のない熱が得られ、乾燥効率及び加熱効率を高めること
ができる。

【００３２】そして、ガラス基板の表面全域における昇
温特性を均一化することができ、ヒータ配設量が少ない
ながらも昇温特性が向上するので、生産効率についても
低下するおそれがなくなり、コストパフォーマンスに優
れた熱処理装置を提供することが可能となる。

【００３３】また、上記空気攪拌ファンの羽根体表面に
金属酸化物を担持させることができる。

【００３４】金属酸化物は遠赤外線を発生するもので、
例えばアルミナなどを好適に用いることができる。この
ように、ファンの羽根体表面にアルミナを担持すること
で、遠赤外線放射加熱方式の本熱処理装置の特長をその
まま生かし、加熱効率を向上させることができる。

【００３５】さらに、上記加熱炉本体の一側側壁を内壁
と外壁とから二重壁構造とし、内壁と外壁との間に形成
されるファン収納空間内に空気攪拌ファンを収納配設す
るとともに、前記内壁の内側面にヒータを配設し、さら
に同内壁に多数の送気孔を形成した構成とすることがで
きる。

【００３６】かかる構成では空気攪拌ファンから送られ
る微風は送気孔から加熱炉本体内を横切るように流れる
とともに、前方の壁に当たって上下に流れて天井壁、底
壁に沿って循環していく。

【００３７】また、空気攪拌ファンが加熱炉本体内に露
出しないので見栄えもよくなる。

【００３８】なお、本実施の形態では、上記加熱炉本体
に給気口と排気口とを互いに対向状態に設け、加熱室内
に発生した昇華物を含む塵芥などを速やかに排出できる
ようにしており、クリーン度が高く、基板の品質を損な
うことがない。

【００３９】

【実施例】（第一実施例）以下、本発明の第一実施例
を、図面を参照しながら説明する。図１は本実施例に係
るガラス基板用熱処理装置としての焼成炉Ａの平面断面
視による説明図、図２は同焼成炉Ａの側面断面視による
説明図である。

【００４０】図示するように、本実施例に係る焼成炉Ａ
の加熱炉本体１は、金属製の外枠パネルと内枠パネルと
の間に断熱を充填した構造の壁体により箱状に形成さ
れ、前側壁11aに図示しない基板出入口を形成するとと
もに、開閉扉を取付けている。

【００４１】また、本焼成炉Ａは被処理物であるガラス
基板２の搬送路上に配置されており、搬送されてきたガ
ラス基板２を前記基板出入口から加熱炉本体１内に搬入
し、乾燥処理した後、前記基板出入口からガラス基板２
を取出して次行程に搬送するようにしている。なお、本
実施例におけるガラス基板２は、液晶ディスプレイ（Ｌ
ＣＤ）用のカラーフィルター(ＣＦ)としている。

【００４２】加熱炉本体１の内部には、図２に示すよう
に、ガラス基板２を載置する複数の石英管41を水平に並
設して構成した基板載置部４を、上下に所定間隔をあけ
て多段に設け、同時に複数のガラス基板２を収納可能と
している。

【００４３】また、加熱炉本体１は、その壁体内側の略
全体をなすように、すなわち天井壁11c、底壁11d、前後
左右側壁11a,11b,11e,11fに、面状赤外線放射ヒータ
（以下単に「ヒータ」とする）３を配設している。そし
て、加熱炉本体１内に収納した前記複数のガラス基板２
を所定の温度（本実施例では２３０℃）で所定時間（本
実施例では３０分）熱処理するようにしている。

【００４４】また、本実施例におけるヒータ３は、ヒー
タ本体を平板状の２枚の赤外線放射板で挟持してサンド
イッチ状に構成しており、かかるヒータ３を、左右側壁
11e,11fについては、同壁面から一定間隔をあけて配設
している。なお、基板出入口を設けた前側面については
ヒータ３の配設を行わない場合もありうる。

【００４５】また、上記加熱炉本体１の壁体の一側側面
（図示では右側壁面）には給気口12を設け、その反対側
をなす他側側面（図示では左側壁面）には排気口13を設
けている。すなわち、前記給気口12から少量ずつ給気し
ながら、ガラス基板２が加熱された際に発生する昇華物
や揮発性塵類を排気口13から迅速に排出できるようにし
ている。

【００４６】そのために、左右側壁11e,11f側に設けた
面状のヒータ３には、送気口となる多数の小孔30を形成
し、給気口12からの空気は、かかる小孔30を介して加熱
炉本体１内部を横切るように通過して排気口13から外部
へ排出されることになる。

【００４７】本発明の特徴となるのは、上記構成におい
て、全内側壁のうちの一側側壁に空気攪拌ファン５を設
けたことにある。

【００４８】すなわち、図示するように、加熱炉本体１
の右側壁11fに、低速回転して微風を送ることのできる
空気攪拌ファン５を上下に２機配設し、加熱炉本体１内
の空気を緩やかに移動させることができるようにしてい
る。

【００４９】空気攪拌ファン５から送られる微風は、図
２の矢印ｆで示すように、各ガラス基板２に沿ってその
全面をなぞるように移動するので対流が生起され、ヒー
タ３からの熱をガラス基板２全体に遍く伝えることがで
きる。そして、空気の移動は前方の壁から天井壁11c、
底壁11dに沿って連続して行われて循環し、ヒータ３か
らの熱を確実にガラス基板２の全面に伝え、均一な加熱
が可能となるのである。

【００５０】したがって、図２の基板の昇温特性を示す
グラフからも明らかなように、従来であれば昇温に関し
て立ち上がりが低下する（一点鎖線で表示）ガラス基板
２の中央付近であっても、本実施例においては、周辺部
（破線で表示）と殆ど変わらない程度の特性（実線で表
示）を示し、ガラス基板２全体が殆ど同時に所定温度に
達するので、焼成（加熱）時間が長くなるおそれがな
く、生産効率を低下させるおそれがない。なお、図中50
は羽根体、51はファン駆動軸、52はファンモータであ
る。

【００５１】このように、本実施例に係る焼成炉Ａによ
れば、ヒータ３の配設面積を大幅に削減して省エネルギ
ーを図りながら、なおかつ生産効率を低下させることが
ない。

【００５２】また、本実施例では、空気攪拌ファン５の
羽根体50表面に金属酸化物６としてアルミナを担持させ
ている。

【００５３】金属酸化物（アルミナ）６は遠赤外線を発
生するもので、このように空気攪拌ファン５の羽根体50
表面にアルミナを担持することで、遠赤外線放射加熱方
式とした本焼成炉Ａの特長をそのまま生かすことがで
き、ガラス基板２の加熱効率を向上させることができ
る。

【００５４】なお、空気攪拌ファン５の径や設置数は特
に限定するものではなく、炉本体１の容積などに合わせ
て適宜決定することができる。また、上記したように、
空気攪拌ファン５の羽根体50表面に金属酸化物６を担持
させることも必ずしも必要とするものではない。

【００５５】（第ニ実施例）次に、図３を参照しながら
本発明の第二実施例について説明する。なお、図中使用
した符号は、第一実施例と同一構成要素については同一
符号で示している。

【００５６】本実施例で特徴的な構成となるのは、図示
するように、上記加熱炉本体１の一側側壁、ここでは右
側壁11fを内壁14と外壁15とから二重壁構造とし、内壁1
4と外壁15との間に形成されるファン収納空間７内に前
記した空気攪拌ファン５を収納配設するとともに、前記
内壁14の内側面にヒータ３を配設し、さらに同内壁14に
多数の送気孔12を形成したことにある。

【００５７】かかる構成によれば、空気攪拌ファン５か
ら送られる微風は左右壁11e,11f側に設けたヒータ３に
塵類排出用の送気孔として多数形成した小孔30から加熱
炉本体１内を横切るように流れるとともに、先の実施例
同様に、前方の壁（左側壁11e）に当たって上下に流れ
て天井壁11c、底壁11dに沿って循環していく（矢印参
照）。したがって、この場合においてもヒータ３からの
熱を対流によって確実にガラス基板２の全面に伝えるこ
とが可能となる。

【００５８】また、右側壁11fに設けた給気口12からの
給気の流れを空気攪拌ファン５で邪魔することなく、し
かも、上述したように空気攪拌ファン５からの微風も小
孔30を通って流れるので整流され、多段に配設した多数
のガラス基板２の各表面をなぞるように空気が移動し
て、確実に放射熱を伝えることができ、ガラス基板２全
面を均一に加熱することができる。

【００５９】また、本実施例では、空気攪拌ファン５が
加熱炉本体１の内部に露出しないので見栄えもよくな
る。

【００６０】

【発明の効果】本発明は、上記してきた態様で実施され
るものであり、下記の効果を奏する。

【００６１】（１）請求項１記載の本発明では、箱状の
加熱炉本体内に、被加熱体であるガラス基板を多段に収
納配設可能とするとともに、加熱炉本体の内側略全体に
ヒータを配設したガラス基板用熱処理装置において、前
記加熱炉本体の一側側壁に空気攪拌ファンを設けたこと
により、ヒータからの熱を基板全体に遍く伝えることが
でき、省エネルギーでなおかつ低コストとなり、しかも
ガラス基板の生産効率を低下させることがない。

【００６２】（２）請求項２記載の本発明では、上記空
気攪拌ファンの羽根体表面に金属酸化物を担持させたこ
とにより、遠赤外線放射加熱方式の特長を生かして、加
熱効率を向上させることができる。

【００６３】（３）請求項３記載の本発明では、上記加
熱炉本体の一側側壁を内壁と外壁とから二重壁構造と
し、内壁と外壁との間に形成されるファン収納空間内に
空気攪拌ファンを収納配設するとともに、前記内壁の内
側面にヒータを配設し、さらに同内壁に多数の送気孔を
形成したことにより、空気攪拌ファンが加熱炉本体内に
露出しないので見栄えがよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施例に係る焼成炉の平面視による説明図
である。

【図２】同乾燥炉の側面視による説明図である。

【図３】第二実施例に係る焼成炉の側面視による説明図
である。

【図４】従来の熱処理装置の一例である熱風循環式加熱
装置の説明図である。

【図５】従来の熱処理装置の一例である遠赤外線放射加
熱方式の熱処理装置の説明図である。

【図６】同従来の遠赤外線放射加熱方式の熱処理装置に
おける改良装置の説明図である。

【符号の説明】

Ａ 焼成炉 １ 加熱炉本体 ２ ガラス基板 ３ ヒータ ５ 空気攪拌ファン ６ 金属酸化物

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H088 EA68 FA30 HA12 MA20 2H090 HC18 JB02 LA15 4K061 AA01 BA11 DA05 DA09 EA07 FA07 FA11 4K063 AA05 AA12 BA06 BA12 CA01 CA03 CA06 DA28 FA01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】箱状の加熱炉本体内に、被加熱体であるガ
   ラス基板を多段に収納配設可能とするとともに、加熱炉
   本体の内側略全体にヒータを配設したガラス基板用熱処
   理装置において、 前記加熱炉本体の一側側壁に空気攪拌ファンを設けたこ
   とを特長とするガラス基板用熱処理装置。
2. 【請求項２】空気攪拌ファンの羽根体表面に金属酸化物
   を担持させたことを特徴とする請求項１記載のガラス基
   板用熱処理装置。
3. 【請求項３】加熱炉本体の一側側壁を内壁と外壁とから
   二重壁構造とし、内壁と外壁との間に形成されるファン
   収納空間内に空気攪拌ファンを収納配設するとともに、
   前記内壁の内側面にヒータを配設し、さらに同内壁に多
   数の送気孔を形成したことを特徴とする請求項１又は２
   に記載のガラス基板用熱処理装置。