JP2005043042A - 加熱冷却方法、画像表示装置の製造方法、加熱冷却装置および加熱冷却処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板の加熱および基板の冷却を高速で行うことが可能な加熱冷却方法、画像表示装置の製造方法、加熱冷却装置および加熱冷却処理装置を提供する。
【解決手段】 内部でワーク３を保持可能なチャンバー６、チャンバー６内に配置され、ワークを加熱する加熱手段４、加熱手段４からの熱をワークに向かって反射する熱反射部材８を具備する。そして、熱反射部材８のワークに対する熱放射率を、加熱手段４による加熱時に対して、加熱後の冷却時のほうが大きくなるように変更する。また、熱放射率を変更する方法としては、ワークに対する熱反射部材の角度を制御することによって変更する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、加熱冷却方法、画像表示装置の製造方法、加熱冷却装置および加熱冷却処理装置に関する。

従来、所定の装置を構成する基板を製造する際、該基板を加熱処理する場合がある。特許文献１（特開２００３−５９７８８号公報）には、該加熱処理を実行するための基板加熱装置が記載されている。

特許文献１に記載の基板加熱装置は、基板を加熱するための加熱プレートと、該加熱プレートを介して基板と対向するように配設された熱反射板と、該熱反射板を介して基板と対向するように配設されたステージとを含む。さらに、このステージには、冷却水が通るための通路が形成され、また、加熱プレートの周囲に熱反射リングが設けてある。

特許文献１に記載の基板加熱装置では、加熱プレートから発せられた熱が熱反射板で反射され、この反射された熱によっても基板が加熱されるので、基板の昇温速度を速くすることが可能となる。

また、特許文献２（特開平０７−２１６５５０号公報）には、加熱後の冷却効率を改善するため、加熱された基板と平行に金属板を設け、この金属板の基板に対向する面に、輻射熱吸収層を設けることが記載されている。
特開２００３−５９７８８号公報 特開平０７−２１６５５０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の基板加熱装置では、基板を冷却する際、基板から放出された熱が熱反射板によって反射され、反射された熱が再び基板に向かってしまうので、基板の冷却速度が遅くなる。また、特許文献２に記載の装置では、加熱の際の加熱効率が著しく低下してしまう。

本発明の目的は、基板の加熱および基板の冷却を高速で行うことが可能な加熱冷却方法、画像表示装置の製造方法、加熱冷却装置および加熱冷却処理装置を提供することである。

上記目的を達成するために本発明の加熱冷却装置は、チャンバーと、前記チャンバー内に配置されたワークを加熱する加熱手段と、前記加熱手段からの熱を前記ワークに向かって反射する熱反射部材と、前記熱反射部材から前記ワークに向かって反射する反射熱量を、前記加熱手段による加熱時に対して、該加熱後の冷却時のほうが小さくなるように変更する変更手段とを有することを特徴とする。

また、本発明の加熱冷却方法は、加熱冷却処理を施すワークに対して設けられた熱反射部材と、前記ワークを加熱する加熱手段とを用いて減圧雰囲気下において前記ワークの加熱および冷却を行う加熱冷却方法であって、前記ワークと対向する熱反射部材の熱反射面の面積を第１の大きさの状態として前記ワークと前記熱反射部材との間に配設されている加熱手段を発熱させて前記ワークを加熱する加熱工程と、前記加熱工程の終了後、前記ワークと対向する熱反射部材の熱反射面の面積を前記第１の大きさよりも小さな第２の大きさの状態として前記基板を冷却する冷却工程とを含むことを特徴とする。

また、本発明の他の加熱冷却方法は、加熱冷却処理を施すワークに対して設けられた熱反射部材と、前記ワークを加熱する加熱手段とを用いて減圧雰囲気下において前記ワークの加熱および冷却を行う加熱冷却方法であって、前記ワークと対向する熱反射部材の熱反射面の前記ワークに対する熱反射率を第１の熱反射率にした状態で前記ワークと前記熱反射部材との間に配設されている加熱手段を発熱させて前記ワークを加熱する加熱工程と、前記加熱工程の終了後、前記ワークと対向する熱反射部材の熱反射面の前記ワークに対する熱反射率を前記第１の熱反射率よりも小さい第２の熱反射率にした状態で前記ワークを冷却する冷却工程とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、基板の加熱と基板の冷却を高速に行うことが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

〔実施例１〕
図１は、本発明の第１の実施例の加熱冷却装置を模式的に示した断面図である。さらに言えば、図１は、加熱処理を実行する際の加熱冷却装置を模式的に示した断面図である。

図１において、加熱冷却装置は、発熱体４と、熱反射部材５と、チャンバー６と、冷却板７と、熱反射部材８とを含む。

チャンバー６内には、基材１の一方の面１ａのみに部材２が設けられた基板３（ワーク）を支持するための複数の支持ピン（不図示）が設置されている。

加熱処理が施される基板３は、基材１の他方の面１ｂがチャンバー６内の支持ピンと接触するように、支持ピン上に載せられる。

発熱体４は、基材１の他方の面１ｂがチャンバー６内の支持ピンと接触するように基板３が支持ピン上に載せられた際に、基板３の他方の面１ｂと対向する位置に設置されている。

冷却板７は、基材１の他方の面１ｂがチャンバー６内の支持ピンと接触するように基板３が支持ピン上に載せられた際に、発熱体４を介して基板３の他方の面１ｂと対向する位置に配置される。また、冷却板７には水配管や空冷配管などの冷却機能（不図示）が設けられており、冷却板７を所定の温度に冷却することが可能である。

熱反射部材５は、冷却板７より熱反射率は高く（熱放射率は低い）、また、移動可能である。尚、ここで、放射率について簡単に説明する。物体の表面に放射された熱エネルギは、一部は反射され、一部が吸収される。反射される割合と吸収される割合をそれぞれ反射率ｒ、吸収率αとすれば、一般に（金属などの非透明体においては）透過率はほとんど０であるため、ｒ＋α＝１である。黒体の場合はα＝１である。物体表面の放射率をεとすれば、同じ温度ではεとαは等しい。以下本明細書中では、放射率の大小関係で説明する場合もあるが、上記関係（熱放射率と熱反射率の和が１）を考慮されたい。

発熱体４が基板３に熱を与える際には、熱反射部材５は、発熱体４と冷却板７との間に配置される。よって、発熱体４が基板３に熱を与える際には、熱反射部材５は、発熱体４から発せられた熱を反射し、該反射熱によって基板３に熱を与え、かつ、発熱体４から発せられた熱が冷却板７に直接届くことを防止する。なお、この状態における基板３と対向する熱反射部材５の面（熱反射面）の面積の大きさを第１の大きさとする。

また、基板３を冷却する際には、熱反射部材５は、矢印Ａ方向に移動させられ、熱反射部材５が発熱体４と冷却板７との間に存在しなくなる。よって、基板３を冷却する際には、冷却板７は発熱体４を介して基板３の他方の面１ｂと対向するようになる。なお、この状態における基板３と対向する熱反射部材５の面（熱反射面）の面積の大きさ（具体的には、この状態において基板３と対向する熱反射部材５の面は存在しないので、該面の面積の大きさは０となる。）を第２の大きさとする。

熱反射部材８は、チャンバー６内に固定されている。熱反射部材８は、基板３と発熱体４とを囲むように配設されている。

チャンバー６にはチャンバー内を減圧するための真空ポンプ（不図示）が附設されており、この真空ポンプの動作によりチャンバー６内の気体がチャンバー６外に排出され、チャンバー６内に減圧雰囲気が形成される。

図２は、冷却処理を実行する際の加熱冷却装置を模式的に示した断面図である。なお、図２において、図１に示したものと同一構成のものには同一符号を附してある。

図２において、熱反射部材５は、発熱体４と冷却板７との間に配置されておらず、冷却板７は基板３の他方の面１ｂと対向した状態となっている。

次に、図１および図２とを参照して第１の実施例の動作を説明する。

加熱処理が施される基板３は、基材１の他方の面１ｂがチャンバー６内の支持ピンと接触するようにチャンバー６内の支持ピン上に載せられる。また、熱反射部材５は、図１に示すように、発熱体４と冷却板７との間に配置される。よって、基板３と発熱体４とは、熱反射部材５と熱反射部材８とによって囲まれる。

チャンバー６に附設された真空ポンプにより、チャンバー６内の気体が排出され、チャンバー６内に減圧雰囲気が形成される。

続いて、発熱体４が発熱し、基板３を加熱処理する。発熱体４を発熱させた際、発熱体４から発せられた熱のうち熱反射部材５に向かった熱は、熱反射部材５によって反射され、反射された熱は基板３を加熱する。つまり、基板３は、発熱体４によって加熱されるとともに、熱反射部材５によっても加熱される。なお、基板３は、熱反射部材８によっても加熱される。

加熱処理が終了すると、熱反射部材５が、矢印Ａ方向に移動し、図２に示したように、熱反射部材５が発熱体４と冷却板７との間に存在しなくなる。また、発熱体４の発熱が停止する。よって、基板３は、冷却板７により冷却される。

本実施例は、熱反射部材５により発熱体４が発する熱を反射させて基板３を加熱するので、熱反射部材５が存在しない状態よりも加熱効率が向上する。

さらに、基板３の冷却を行う際には、熱反射部材５を移動させることによって、基板３と対向する熱反射部材５の面の広さを加熱時の熱反射部材５の面の広さよりも狭くしているので、基板３から発せられた熱が熱反射部材５によって再び基板３に供給されることを少なくすることが可能となる。

特に、本実施例では、冷却工程は、熱反射部材５が基板３と対向しない位置に配置された状態で実行されるので、冷却工程中に基板３から発せられた熱が熱反射部材５によって再び基板３に供給されることを防止することが可能となる。

また、基板３の冷却を行う際に、基板３と対向する熱反射部材５の面の広さを加熱時の熱反射部材５の面の広さよりも狭くすることにより、熱反射部材５より熱放射率が大きい冷却板７により基板３を冷却することが可能となる。換言すると、基板３から発生する熱が、冷却板７で反射されて基板３に戻る熱量は、熱反射部材５で反射されて基板３に戻る熱量よりはるかに小さいため、結果、基板３の冷却が可能となる。また、冷却板７は、上述のとおり、水配管や空冷配管などの冷却機能（不図示）が設けられており、冷却板７を所定の温度に冷却することが可能であり、基板３の熱は冷却板７に急速に吸収される。

上述のとおり、本実施例では、冷却工程は、基板３と冷却板７との間に熱反射部材５が存在しない状態で実行されるので、冷却板７による基板３の冷却を効率よく行うことが可能となる。

したがって、本実施例によれば、基板３の加熱および冷却とのそれぞれを高速で行うことが可能となる。

以下、本実施例の具体的な一例を示す。なお、本実施例は、以下に示す一例に限られるものではない。

基材１として縦６００ｍｍ、横９００ｍｍ、厚さ２．８ｍｍのガラスを用い、基材１上に設置された部材（後述のスペーサ）として縦８００ｍｍ、横５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのガラスを用いた。熱反射部材５、８として銅の表面をペーパー仕上げした部材を用い、熱反射部材５、８で囲まれた領域を幅１０００ｍｍ奥行７００ｍｍとした。

冷却板７として、表面をブラスト処理したＳＵＳを用い、この冷却板７は基板３と水平となる方向に移動可能であり、水配管（不図示）により常に冷却されている。基板３を加熱する発熱体４としては、シースヒーターを使用した。

次に、上記のような部材を用いた場合の具体的な動作の一例を説明する。なお、本実施例は、以下に示す一例に限られるものではない。

図１に示すように、基板３は位置決めをして支持ピン（不図示）の上に載せられる。基板３の載置後、チャンバー６内を２×１０^-6Ｐａまで排気した。

チャンバー６内が減圧された後、ヒーター４を１０分間発熱させて７５０℃まで加熱した。

ヒーター４の加熱により基板３は４００℃まで加熱され、この状態で３０分間保持し、基板３の脱ガスをした。

次に、基板３の他方の面に対向配置された熱反射部材５を基板３と水平となる方向（図１の矢印Ａ方向）に移動させ、図２に示すように、基板３の他方の面と冷却板７とが対面するようにした。その後ヒーター４をオフにして基板３を冷却した。

以上の方法で基板３の加熱冷却処理を行ったところ、加熱工程中は熱反射部材５によりヒーター４の熱が反射され基板３の加熱効率が良く、熱反射部材５を設けない場合よりも基板３の昇温速度が速くなった。

また、冷却工程中は、基板３と対向する熱反射部材５の面の広さを加熱時の熱反射部材５の面の広さよりも狭くして熱反射部材５よりも熱吸収率の大きい冷却板７により基板３が冷却されるため、基板３の冷却効率が良く、基板３と対向する熱反射部材５の面の広さを加熱時の面の広さと同じにした場合に比べて基板３の冷却速度が速くなった。

さらに、上記の方法で基板３の加熱冷却処理を行ったところ、基板３は、表面状態の均一な面（本実施例では、部材２が設置されていない面１ｂ）により熱の授受を行うため、基板３において部材２が設置されている側の面１ａと部材２との間で温度差がつきにくく、基材１と部材２との熱膨張差による基板３の破損が起こらなかった。

したがって、本実施例によれば、基板３の破損がなく、昇温速度、冷却速度ともに速くすることができ、基板３の歩留まりが良く、加熱処理時間の短縮が可能となる。

なお、本実施例では、加熱工程時には熱反射部材５を発熱体４を介して基板３と対向する位置に配置し、冷却工程時には熱反射部材５を基板３と対向しない位置に配置することによって、冷却工程時において、基板３と対向する熱反射部材５の面の広さを加熱時の熱反射部材５の面の広さよりも狭くするようにしたが、冷却工程時において、基板３と対向する熱反射部材５の熱反射面の広さを加熱時の熱反射部材５の熱反射面の広さよりも狭くする手法は、上記に限らず適宜変更可能である。

〔実施例２〕
次に、本発明の第２の実施例を説明する。本実施例は、冷却工程時において、基板３と対向する熱反射部材の面の広さを加熱時の該面の広さよりも狭くする他の手法を示した例である。

図３および図４は、本発明の第２の実施例の加熱冷却装置を模式的に示した断面図である。さらに言えば、図３は、加熱処理を実行する際の加熱冷却装置を模式的に示した断面図であり、図４は、冷却処理を実行する際の加熱冷却装置を模式的に示した断面図である。なお、図３および図４において、図１に示したものと同一構成のものには同一符号を附してある。

図３および図４において、加熱冷却装置は、発熱体４と、チャンバー６と、冷却板７と、熱反射部材８と、熱反射部材９とを含む。

熱反射部材９は、熱反射面を有し、軸９１を回転軸として矢印Ｂ方向（図４参照）に回転可能であり、また、冷却板７の上面より熱反射率が高く、熱放射率が小さい。

発熱体４が基板３に熱を与える際には、熱反射部材９は、発熱体４から発せられた熱が熱反射部材９によって最も多く基板３に反射されるように、図３に示したように熱反射部材９の一方の面９ａが基板３の他方の面１ｂと水平となる位置に固定される。

また、基板３を冷却する際には、基板３と対向する熱反射部材９の実質的な反射面の広さを加熱時の該面の広さよりも狭くして、基板３が冷却板７によって冷却されるように、図４に示したように熱反射部材９の一方の面９ａが基板３の他方の面１ｂと垂直となる位置に固定される。

次に、図３および図４を参照して第２の実施例の動作を説明する。

加熱処理が施される基板３は、基材１の他方の面がチャンバー６内の支持ピンと接触するようにチャンバー６内の支持ピン上に載せられる。また、熱反射部材９は、発熱体４から発せられた熱が熱反射部材９によって最も多く基板３に反射されるように、図３に示したように熱反射部材９の一方の面９ａが基板３の他方の面１ｂと水平となる位置に固定される。

チャンバー６に附設された真空ポンプにより、チャンバー６内の気体が排出され、チャンバー６内に減圧雰囲気が形成される。

続いて、発熱体４が発熱し、基板３を加熱処理する。発熱体４を発熱させた際、発熱体４から発せられた熱のうち熱反射部材９に向かった熱は、熱反射部材９によって反射され、反射された熱は基板３を加熱する。つまり、基板３は、発熱体４によって加熱されるとともに、熱反射部材９によっても加熱される。

加熱処理が終了すると、基板３の熱が冷却板７によって冷却されるように、図４に示したように熱反射部材９の一方の面９ａが基板３の他方の面１ｂと垂直となる位置に固定される。また、発熱体４の発熱が停止する。よって、基板３は、冷却板７により冷却される。

本実施例は、熱反射部材９により発熱体４が発する熱を反射させて基板３を加熱するので、熱反射部材９が存在しない状態よりも加熱効率が向上する。さらに、基板３の冷却を行う際には、軸９１を中心に熱反射部材９を回転させることによって、熱反射部材９より熱反射率が小さく、熱放射率が大きい冷却板７を用いて基板３を冷却することが可能となる。したがって、加熱と冷却とのそれぞれを高速で行うことが可能となる。

〔実施例３〕
次に、本発明の第３の実施例を説明する。本実施例は、冷却工程時において、基板３と対向する熱反射部材の面の広さを加熱時の該面の広さよりも狭くする他の手法を示した例である。

図５および図６は、本発明の第３の実施例の加熱冷却装置を模式的に示した断面図である。さらに言えば、図５は、加熱処理を実行する際の加熱冷却装置を模式的に示した断面図であり、図６は、冷却処理を実行する際の加熱冷却装置を模式的に示した断面図である。なお、図５および図６において、図１に示したものと同一構成のものには同一符号を附してある。

図５および図６において、加熱冷却装置は、発熱体４と、チャンバー６と、冷却板７と、熱反射部材８と、第１の熱反射部材としての熱反射部材１０ａと、第２の熱反射部材としての熱反射部材１０ｂとを含む。

熱反射部材１０ａは、チャンバー６内に固定され、冷却板７より熱放射率が小さい。

熱反射部材１０ｂは、基板３の他方の面１ｂと水平な方向に移動可能であり、また、冷却板７より熱放射率が小さい。

発熱体４が基板３に熱を与える際には、発熱体４から発せられた熱が熱反射部材１０ａと熱反射部材１０ｂによって最も多く基板３に反射されるように、図５に示したように熱反射部材１０ｂは熱反射部材１０ａ間に配置される。換言すると、発熱体４が基板３に熱を与える際には、熱反射部材１０ｂは、熱反射部材１０ａを介さず発熱体４を介して基板３と対向する位置に配置される。

また、基板３を冷却する際には、基板３の熱が冷却板７によって冷却されるように、図６に示したように熱反射部材１０ｂの基板３と対向する面１０ｂ１が熱反射部材１０ａと重なる位置に配置され、熱反射部材１０ａの間から基板３の熱が冷却板７に伝わる。

次に、図５および図６を参照して第３の実施例の動作を説明する。

加熱処理が施される基板３は、基材１の他方の面がチャンバー６内の支持ピンと接触するようにチャンバー６内の支持ピン上に載せられる。また、熱反射部材１０ｂは、発熱体４から発せられた熱が熱反射部材１０ａおよび熱反射部材１０ｂによって最も多く基板３に反射されるように、図５に示したように熱反射部材１０ｂは熱反射部材１０ａ間に配置される。

チャンバー６に附設された真空ポンプにより、チャンバー６内の気体が排出され、チャンバー６内に減圧雰囲気が形成される。

続いて、発熱体４が発熱し、基板３を加熱処理する。発熱体４を発熱させた際、発熱体４から発せられた熱のうち熱反射部材１０ａまたは熱反射部材１０ｂに向かった熱は、熱反射部材１０ａまたは熱反射部材１０ｂによって反射され、反射された熱は基板３を加熱する。つまり、基板３は、発熱体４によって加熱されるとともに、熱反射部材１０ａおよび熱反射部材１０ｂによっても加熱される。

加熱処理が終了すると、基板３の熱が冷却板７によって冷却されるように、図６に示したように熱反射部材１０ｂが熱反射部材１０ａと重なる位置に配置され、熱反射部材１０ａの間から基板３の熱が冷却板７に伝わる。

本実施例は、熱反射部材１０ａおよび熱反射部材１０ｂにより発熱体４が発する熱を反射させて基板３を加熱するので、熱反射部材１０ａおよび熱反射部材１０ｂが存在しない状態よりも加熱効率が向上する。さらに、基板３の冷却を行う際には、熱反射部材１０ｂが熱反射部材１０ａと重なる位置に配置されることによって、熱反射部材１０ｂより熱反射率が小さく、熱放射率が大きい冷却板７により基板３が冷却されることが可能となる。したがって、加熱と冷却とのそれぞれを高速で行うことが可能となる。

なお、本発明は上記の各実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能であることはいうまでもない。

例えば、基板３として、画像表示部を内包する容器を構成する基板を用いてもよい。換言すると、画像表示部と、該画像表示部を内包する容器とを含む画像表示装置の製造方法において、画像表示部を内包する容器を構成する基板を上記の方法によって加熱処理および冷却処理するようにしてもよい。この場合、画像表示部を内包する容器を構成する基板を高速で加熱および冷却でき、かつ、加熱時に基板が破損してしまう可能性を低くできる。尚、画像表示部を内包する容器が、対向する２枚の基板と、２枚の基板間にはさまれて位置し、基板間隔を規定するスペーサ部材及び、２枚の基板の周囲に位置する枠部材とで構成される形態においても本発明は適用可能である。つまり、スペーサの配置された基材を、上記実施例の基板３として加熱冷却処理するようにしてもよい。

また、例えば、各実施例において冷却板７を省略してもよい。この場合、冷却板７を設けてある場合に比べて基板３の冷却速度は遅くなるが、熱反射部材が加熱工程時の状態のままで冷却工程を行う場合に比べれば、基板３の冷却速度は速くなる。

〔実施例４〕
図７は本発明による加熱冷却装置の第４の実施例を示す斜視図である。なお、図７では一部を切欠して示す。図中１６は真空で加熱冷却プロセスを行う真空チャンバーである。真空チャンバー１６内にはワーク１１とヒーター１２が距離を空けて配置されている。ワーク１１は処理対象であり、例えば、画像表示装置のガラス基板等である。

また、これらのワーク１１とヒーター１２を囲むように放射率の低いリフレクター（熱反射部材）１４が配置されている。即ち、下面リフレクター１４ａ、右面リフレクター１４ｂ、上面リフレクター１４ｃ、左面リフレクター１４ｄ、前面リフレクター１４ｅが配置されている。

また、図７では省略しているが、前面リフレクター１４ｅと同等の背面リフレクターが背面にも配置されている。前面リフレクター１４ｅは便宜上図中において一部を切欠して示しているが、他のリフレクターと同様の形状である。図８は各リフレクター１４の斜視図を示す。各リフレクターの形状は図８に示すように短冊状形状であり、回転軸１５を中心に回転する。

また、リフレクター１４の外側には冷却ユニット１３が配置されている。冷却ユニット１３はリフレクターよりも放射率が高いものとする。冷却ユニット１３は熱容量の高い材質で作製され、内部に設けられた冷却管による冷却水等の循環等で、更に冷却効率を向上させることができる。

加熱時においては、図７に示すように各リフレクター１４により内部を覆った状態でヒーター１２により加熱を行い、熱反射率の高い（熱放射率の低い）リフレクター１４の効果によりワーク１１の加熱効率を向上させている。加熱後の冷却時においては図９に示すように各々のリフレクター１４が回転軸１５を中心に回転し、図９に示すように９０度回転したところで停止する。従って、ワーク１１の熱がリフレクター１４ではなく、冷却ユニット１３の表面に対して輻射される。冷却ユニット１３は熱反射率が低く、熱放射率が高いため、ワーク１１による放熱を吸収しやすくなっており、ワーク１１の冷却効率を向上させることが可能である。

図１０は加熱時の図７の装置を正面から示す図である。加熱時には、図１０に示すようにワーク１１、ヒーター１２はそれぞれのリフレクター１４によって隙間がほとんどないように囲まれている。図１１は冷却時の状態を示す。冷却時には、図１１に示すように下面リフレクター１４ａ、右面リフレクター１４ｂ、上面リフレクター１４ｃ、左面リフレクター１４ｄ、前面リフレクター１４ｅ、及び図示しない背面リフレクターがそれぞれ回転軸１５を中心に９０度回転する。従って、加熱時にはワーク１１の加熱効率を上げていたものが、冷却時には各リフレクター１４が９０度回転するため、ワーク１１、ヒーター１２の熱が冷却ユニット１３へ輻射される。図１７に示す曲線Ｂは本発明を使用した場合の冷却曲線を示す。また、曲線Ａは、リフレクター１４a〜１４e及び上述不図示の背面リフレクターを回転させない場合を示したものである。本発明を適用した曲線Ｂは、本発明を適用しない曲線Ａに比べて冷却特性が大幅に改善していることが分かる。

図１２はリフレクターの駆動装置の一例を示す斜視図である。また、図１３は平面図、図１４は正面図である。各リフレクター１４に付随している回転軸１５にはそれぞれ先端にギア１７が設けられている。また、モータ１９の回転軸の先端には各リフレクター１４に取り付けられたギア１７と同様のギア１７が取り付けられ、このギア１７が他のリフレクターのギア１７と一列に並べられている。また、これらのギア１７にベルト１８が巻回されており、モータ１９が駆動されると、ベルト１８が動くことで各ギア１７が回転し、各リフレクター１４が回転する。このようにして加熱時と冷却時で各リフレクターの回転制御を行う。

図１２〜図１４に示すリフレクター駆動装置は、下面リフレクター１４ａ、右面リフレクター１４ｂ、上面リフレクター１４ｃ、左面リフレクター１４ｄ、前面リフレクター１４ｅ、背面リフレクターの各一列毎に駆動を行う。

〔実施例５〕
図１５は本発明の第５の実施例を示す斜視図である。なお、図１５では図７と同一部分は同一符号を付している。冷却真空チャンバー２０内には、ワーク１１とヒーター１２が距離を空けて配置されている。ワーク１１及びヒータ１２は図７と同様に熱反射率が高く、熱放射率の低いリフレクター１４で囲まれており、各リフレクター１４は回転軸１５を中心に回転する。冷却真空チャンバー２０の内面は放射率の高い面となっている。

また、冷却真空チャンバー２０は内部に冷却管２１を具備し、冷却管２１へ冷却水等を循環させることにより、図７における冷却ユニット１３と同等の働きをする。本実施例においても、上述の図７を用いて説明した実施例４と同様に各リフレクター１４を９０度回転させることにより、ワーク１１の加熱冷却補助を行う。本実施例では、図７の実施例４と比べて真空チャンバー２０自体に冷却ユニットの機構を付加しなければならないが、真空チャンバー２０内部に冷却ユニットを設置する必要がないため、真空チャンバーの更なる小型化が可能であり、コストダウン、タクト短縮にも効果が期待できる。

〔実施例６〕
図１６は第４、第５の実施例に用いるリフレクターの他の実施例を示す。図１６（ａ）は斜視図、図１６（ｂ）はその正面図である。リフレクター２２は表裏の放射率が異なるものであり、回転軸１５を中心に回転する。リフレクター２２の面ｓ１は高熱反射率で低放射率、面ｓ２は低熱反射率で高放射率となっており、加熱時にはワーク１１に対して面ｓ１を向け、冷却時には回転軸１５を中心に表裏放射率が異なるリフレクター２２を１８０度回転させることで面ｓ２を向ける。面ｓ１は低放射率面のため加熱の補助を行い、面ｓ２は高放射率のため冷却の補助を行う。このリフレクター２２を図７、図１５を用いて各々説明した実施例４、５のすべてのリフレクター１４ａ〜１４ｅ（背面リフレクターも含む）として用いる。

リフレクター２２の低放射率、高放射率を実現する方法としては、例えば、面ｓ1を研磨面とし、面ｓ２をセラミックコートとすることが、比較的簡易で高い効果を期待できるので好ましい。尚、この実施例においては、冷却ユニットの配置や真空チャンバーの冷却ユニット化等をする必要が無いため、比較的安価な設備となる。但し、表裏放射率が異なるリフレクター２２が熱容量を満たしてしまうと、冷却補助としての機能は低下してしまうため、非常に高温となったワークを冷却するのではなく、比較的低い温度に加熱されたワークを冷却する場合に用いるのが望ましい。

尚、以下には、画像処理装置等の製造プロセスにおける導電ペースト材料や誘電体ペースト材料などの焼成工程に応用した場合を示す。

図１８は加熱時の状態を、図１９は冷却時の状態を示す正面図である。図１８、図１９では省略しているが、正面リフレクター１４ｅと同等に背面リフレクターが背面にも配置されている。また、図１８では正面リフレクター１４ｅは便宜上、二点鎖線で透過図示した。さらに、図１８、図１９では省略しているが、ワーク１１の正面側と背面側とに、導電ペースト材料や誘電体ペースト材料等の焼成・脱バインダーのために必要な給排気に供する給気管と排気管も配置されている。

冷却チャンバー３０内にはワーク１１とハロゲンランプヒーター３２が距離を空けて配置されている。冷却チャンバー３０内はワーク１１の正面側と背面側とに配置された給気管と排気管とにより所定量の空気が換気されている。ワーク１１とハロゲンランプヒーター３２は図７と同様に放射率の低いリフレクター１４で囲まれており、各リフレクター１４は回転軸１５を中心に回転する。

冷却チャンバー３０の内面は放射率の高い面となっている。冷却チャンバー３０は冷却管３１を具備し、冷却管３１へ冷却水等の冷却媒体を循環させることにより、図７における冷却ユニットと同等の働きをする。本実施例においても、上述の図７の実施例と同様に各リフレクター１４を９０度回転させることにより、ワーク１１の放射加熱・放射冷却を効果的に行う。

熱反射率が高く、熱放射率の低いリフレクター１４の材質としては、例えば、金、銀、銅、アルミ等の金属で、表面の加工状態としては研磨面が好ましい。

一方、放射率の高い冷却チャンバー３０の内面は、例えば、セラミックコート面や、ＳＵＳ３１０−Ｓ、インコネルなどの金属が高温加熱で十分に酸化処理された面が好ましい。

ここで、熱源にハロゲンランプヒーター３２を用いたため、シースヒーターやホットプレートなどに比べて、熱容量が小さく、エネルギーの（立上り）立下りが俊敏であること、ランプが細い円筒形状であり、ワーク上方への放射冷却に有利なこと、などにより上述の実施形態に比べて冷却時の効率を向上させることが可能である。

上述の実施例においては、加熱と冷却とを異なる槽、すなわち従来の多槽の炉長の長い大型焼成炉で行う必要がないために、チャンバーの小型化が容易となり、さらには莫大な装置設置面積が不要となりコストダウンの効果も期待できる。

なお、上述のとおり、本発明は真空中での加熱冷却に限ることなく、例えば、不活性雰囲気、或いは大気雰囲気中の加熱冷却プロセスにおいても使用することができ、十分効果を得ることができる。即ち、本発明は、真空雰囲気、不活性雰囲気或いは大気雰囲気等に拘わらず、加熱冷却時の雰囲気を開放することなく、効率よく加熱冷却を行うことを特徴とするものである。

本発明の一実施例の加熱冷却装置を示した断面図である。 図１に示した加熱冷却装置の他の形態を示した断面図である。 本発明の他の実施例の加熱冷却装置を示した断面図である。 図３に示した加熱冷却装置の他の形態を示した断面図である。 本発明のさらに他の実施例の加熱冷却装置を示した断面図である。 図５に示した加熱冷却装置の他の形態を示した断面図である。 本発明による加熱冷却装置の第４の実施例を示す斜視図である。 リフレクターの斜視図である。 リフレクターが９０度回転した状態を示す斜視図である。 図７の装置の加熱時の正面図である。 図７の装置の冷却時の正面図である。 リフレクターの回転駆動装置の一例を示す斜視図である。 図１２の平面図である。 図１２の正面図である。 本発明の第５の実施例を示す斜視図である。 リフレクターの他の実施例を示す斜視図及び正面図である。 本発明と比較例との加熱冷却特性を比較して示すグラフである。 本発明による加熱冷却装置の他の形態の加熱時を示す正面図である。 本発明による加熱冷却装置の他の形態の冷却時を示す正面図である。

符号の説明

１ 基材
２ 部材
３ 基板
４ 発熱体
５ 熱反射部材
６ チャンバー
７ 冷却板
８ 熱反射部材
９ 熱反射部材
１０ａ、１０ｂ 熱反射部材
１１ ワーク
１２ ヒーター
１３ 冷却ユニット
１４ リフレクター
１４ａ 下面リフレクター
１４ｂ 右面リフレクター
１４ｃ 上面リフレクター
１４ｄ 左面リフレクター
１４ｅ 正面リフレクター
１５ 回転軸
１６ 真空チャンバー
１７ ギア
１８ ベルト
１９ モータ
２０ 冷却真空チャンバー
２１ 冷却管
２２ 表裏放射率が異なるリフレクター
ｓ１ 低放射率面
ｓ２ 高放射率面
３０ 冷却チャンバー
３１ 冷却チャンバーに配置された冷却管
３２ ハロゲンランプヒーター

Claims (15)

1. チャンバーと、前記チャンバー内に配置されたワークを加熱する加熱手段と、前記加熱手段からの熱を前記ワークに向かって反射する熱反射部材と、前記熱反射部材から前記ワークに向かって反射する反射熱量を、前記加熱手段による加熱時に対して、該加熱後の冷却時のほうが小さくなるように変更する変更手段とを有することを特徴とする加熱冷却装置。
2. 前記変更手段は、前記ワークに対する前記熱反射部材の角度を制御することによって変更することを特徴とする請求項１に記載の加熱冷却装置。
3. 前記熱反射部材は、複数の短冊状部材で構成されることを特徴とする請求項１に記載の加熱冷却装置。
4. 前記熱反射部材の周囲に前記加熱手段からの熱を吸熱するための機構を備えた冷却体を有することを特徴とする請求項１に記載の加熱冷却装置。
5. 前記チャンバーは、前記加熱手段からの熱を吸熱するための機構を有することを特徴とする請求項１に記載の加熱冷却装置。
6. 前記短冊状部材は一面が高熱反射率であり、もう一面が低熱反射率であることを特徴とする請求項３に記載の加熱冷却装置。
7. 加熱冷却処理を施すワークに対して設けられた熱反射部材と、前記ワークを加熱する加熱手段とを用いて減圧雰囲気下において前記ワークの加熱および冷却を行う加熱冷却方法であって、
   前記ワークと対向する熱反射部材の熱反射面の面積を第１の大きさの状態として前記ワークと前記熱反射部材との間に配設されている加熱手段を発熱させて前記ワークを加熱する加熱工程と、
   前記加熱工程の終了後、前記ワークと対向する熱反射部材の熱反射面の面積を前記第１の大きさよりも小さな第２の大きさの状態として前記基板を冷却する冷却工程とを含むことを特徴とする加熱冷却方法。
8. 加熱冷却処理を施すワークに対して設けられた熱反射部材と、前記ワークを加熱する加熱手段とを用いて減圧雰囲気下において前記ワークの加熱および冷却を行う加熱冷却方法であって、
   前記ワークと対向する熱反射部材の熱反射面の前記ワークに対する熱反射率を第１の熱反射率にした状態で前記ワークと前記熱反射部材との間に配設されている加熱手段を発熱させて前記ワークを加熱する加熱工程と、
   前記加熱工程の終了後、前記ワークと対向する熱反射部材の熱反射面の前記ワークに対する熱反射率を前記第１の熱反射率よりも小さい第２の熱反射率にした状態で前記ワークを冷却する冷却工程とを含むことを特徴とする加熱冷却方法。
9. 請求項７に記載の加熱冷却方法において、前記ワークが基板であって、該基板は、一方の面にのみ部材が設けられており、他方の面の表面積が前記一方の面の表面積より小さく、前記加熱工程は、前記基板の他方の面が前記加熱手段および前記熱反射部材と対向した状態で実行されることを特徴とする加熱冷却方法。
10. 請求項７に記載の加熱冷却方法において、前記加熱工程は、前記熱反射部材が前記加熱手段を介して前記ワークと対向する位置に配置された状態で実行され、前記冷却工程は、前記熱反射部材が前記ワークと対向しない位置に配置された状態で実行されることを特徴とする加熱冷却方法。
11. 請求項７に記載の加熱冷却方法において、前記冷却工程は、前記熱反射部材の前記ワークに対する角度を前記加熱工程時の該角度から変えて前記ワークと対向する熱反射部材の面の面積を前記第２の大きさの状態として実行されることを特徴とする加熱冷却方法。
12. 請求項７に記載の加熱冷却方法において、前記熱反射部材は、所定の間隔で配置された複数の第１の熱反射部材と、移動可能な複数の第２の熱反射部材とを含み、前記加熱工程は、前記第２の熱反射部材が前記加熱手段を介して前記ワークと対向する位置に配置された状態で実行され、前記冷却工程は、前記ワークと対向する第２の熱反射部材の面が前記第１の熱反射部材と重なる位置に配置された状態で実行されることを特徴とする加熱冷却方法。
13. 請求項７に記載の加熱冷却方法において、前記発熱体を介して前記ワークと対向する位置に冷却板が配置され、前記加熱工程は、前記加熱手段と前記冷却板の間に前記熱反射部材が配置された状態で実行され、前記冷却工程は、前記冷却板を用いて前記ワークを冷却することを特徴とする加熱冷却方法。
14. 画像表示手段を内包する容器を備える画像表示装置の製造方法であって、前記容器の構成部材である基板を、請求項７に記載の加熱冷却方法によって加熱冷却処理する工程を有することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
15. 画像表示手段を内包する容器を備える画像表示装置の製造方法であって、前記容器の構成部材である基板を、請求項１に記載の加熱冷却装置を用いて加熱冷却処理する工程を有することを特徴とする画像表示装置の製造方法。

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