JP4355182B2 - 乾燥装置 - Google Patents

Description

本発明は、乾燥装置に関し、さらに詳細には、半導体基板、液晶素子用ガラス基板、カラーフィルタ基板、特に、Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ（ＬＣＤ）、Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ（ＰＤＰ）ならびにＬＴＰＳ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｏｌｙ−ｓｉｌｉｃｏｎ）−ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含むＦｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ（ＦＰＤ）用のガラス基板のような各種被乾燥物を乾燥する際に用いて好適な乾燥装置に関する。

従来より、被乾燥物たるＦＰＤ用のガラス基板などの各種の基板（以下、単に「基板」と称する。）を、所定の薬剤や純水などの洗浄剤を使用して洗浄を行い基板上の付着物を除去した後に、基板の表面に残留する液体を除去して乾燥する装置として、例えば、図１に示すような乾燥装置が知られている。

この図１に示す乾燥装置２００は、基板１００を搬送する搬送用ローラー１１４の上方に上部赤外線セラミックヒーター１３０−１が設けられ、基板を搬送する搬送用ローラー１１４の下方に下部赤外線セラミックヒーター１３０−２が設けられている。

そして、従来の乾燥装置においては、上部赤外線セラミックヒーター１３０−１からの輻射熱と下部赤外線セラミックヒーター１３０−２からの輻射熱とにより、搬送用ローラー１１４によって自動搬送される基板１００が加熱されて、基板１００の表面の水分が蒸発し、基板１００の乾燥が行われるものである。

しかしながら、上記した従来の乾燥装置２００は、例えば、図１に示すような構成で、上部赤外線セラミックヒーター１３０−１ならびに下部赤外線セラミックヒーター１３０−２としてヒーター容量５８．８ｋＷの赤外線セラミックヒーターを用いて、照射距離１０ｍｍ（図１に示す距離Ｌ１に対応する距離である。）で２０秒間加熱した場合に、基板の温度がおよそ１００℃に上昇するものであり、基板の加熱時間が長く、消費電力が増大するとともに、乾燥に長時間を要するという問題点があった。

また、従来の乾燥装置２００においては、搬送用ローラー１１４の上方ならびに下方のいずれにも赤外線セラミックヒーター１３０−１，１３０−２が配設されているので、ヒーターの交換などのメンテナンスが非常に煩雑になるという問題点があった。

さらに、従来の乾燥装置２００に使用されている赤外線セラミックヒーター１３０−１，１３０−２は、セラミックにより形成されているので、このセラミックの多孔質の孔の部分にゴミが溜まり易く、赤外線セラミックヒーター１３０−１，１３０−２を駆動させると、セラミックの孔に溜まったゴミが外部に排出されてしまう。

このため、単に赤外線セラミックヒーターを使用しているだけに留まらず、上部赤外線セラミックヒーター１３０−１ならびに下部赤外線セラミックヒーター１３０−２というように複数の赤外線セラミックヒーターを配設している従来の乾燥装置２００は、発塵要素が多く、基板１００の表面にゴミや汚れのような有機物や無機物の付着物が付着し易く、基板１００が再汚染されて不良の原因になるという問題点あった。

なお、こうした従来の乾燥装置２００における赤外線セラミックヒーターの問題点を解消するのに、赤外線セラミックヒーターにカバーを取り付けることも考えられるが、加熱効率が低下してしまうので、乾燥時間が長くなってしまうという問題点が招来されることになる。

本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、省エネルギーで短時間に被乾燥物の乾燥を行うことができ、メンテナンスが簡単で、被乾燥物の再汚染を防止できる乾燥装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、石英ガラス管により構成されたハロゲンランプヒーターと、上記ハロゲンランプヒーターと対向して配設された輻射板と、上記ハロゲンランプヒーターと上記輻射板との間の開放された空間を通るようにして被乾燥物を搬送する搬送手段とを有し、上記被乾燥物に対し、上記ハロゲンランプヒーターからの近赤外線の熱を直接照射するとともに、上記ハロゲンランプヒーターと対向する側より上記輻射板を介して上記ハロゲンランプヒーターの熱を近赤外線から遠赤外線の範囲となる輻射熱として照射するようにしたものである。

従って、本発明のうち請求項１に記載の発明によれば、ハロゲンランプヒーターからの近赤外線と輻射板によって発生した輻射熱とによって被乾燥物が加熱されるので、短時間で被乾燥物の乾燥を行うことができ、省エネルギーである。また、搬送される被乾燥物の一方の側に交換不要な輻射板が配設され、他方の側にハロゲンランプヒーターが配設されているので、メンテナンスが容易になる。さらに、ハロゲンランプヒーターを用いているので、発塵要素が少なく、被乾燥物の再汚染を防止できる。

また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、中空の内部を有する処理槽と、上記処理槽の中央部を貫通するように配設され、上記処理槽の入口から出口へ向けて連続的に被乾燥物を搬送する搬送用ローラーと、石英ガラス管により構成されるとともに、上記搬送用ローラーの上方に配設された近赤外線の熱を発するハロゲンランプヒーターと、上記搬送用ローラーの下方に配設された輻射板とを有する乾燥装置であって、上記ハロゲンランプヒーターより発せられた近赤外線の熱は、上記輻射板を介して近赤外線から遠赤外線の範囲となる輻射熱として上記被乾燥物に対して照射されるようにしたものである。

また、本発明のうち請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の発明において、上記輻射板は、少なくとも上記ハロゲンランプヒーターと対向する面がセラミックにより形成されているようにしたものである。

また、本発明のうち請求項４に記載の発明は、請求項１、請求項２または請求項３のいずれか１項に記載の発明において、さらに、放物形状のミラーを有し、該ミラーが上記輻射板と対向するようにして上記ハロゲンランプヒーターの上記輻射板と対向する側の背面側に配設されたリフレクターとを有するようにしたものである。

本発明は、以上説明したように構成されているので、省エネルギーで短時間に被乾燥物の乾燥を行うことができ、メンテナンスが簡単で、被乾燥物の再汚染を防止できるようになるという優れた効果を奏する。

以下、添付の図面に基づいて、本発明による乾燥装置の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。

図２には、本発明による乾燥装置の実施の形態の一例を示す概略構成説明図が示されている。

なお、この実施の形態においては、被乾燥物たる基板１００としては、ＦＰＤ用のガラス基板を用いることとする。

この乾燥装置１０は、中空の内部１２ａを有する処理槽１２を備えており、この処理槽１２の中央部を搬送用ローラー１４が貫通するようになされていて、この搬送用ローラー１４によって、被乾燥物たる基板１００が処理槽１２の入口１２ｂから出口１２ｃへ向けて連続的に送られるようになされている。

処理槽１２の内部１２ａ内には、搬送用ローラー１４の上方に複数のハロゲンランプヒーター１６−１，１６−２，１６−３が配設され、搬送用ローラー１４の下方に輻射板１８が配設されている。

３本のハロゲンランプヒーター１６−１，１６−２，１６−３はいずれも同一の構成を備えており、全体が略棒状体に形成され、石英ガラス管の内部にフィラメントが配設され、微量のハロゲンガスが封入されているものである。そして、３本のハロゲンランプヒーター１６−１，１６−２，１６−３はそれぞれ、互いに所定の間隔を有し、その軸線方向が、処理槽１２の左右方向と直交するように、即ち、図２の紙面と直交する方向と一致するようにして配設されている。

輻射板１８は、ガラス基板の上面１８ａにセラミックが塗布されて形成されている。この輻射板１８は、上面１８ａがハロゲンランプヒーター１６−１，１６−２，１６−３と対向するようにして配設されている。

以上の構成において、本発明による乾燥装置１０を用いて基板１００を乾燥するには、搬送用ローラー１４によって、処理槽１２の入口１２ｂから処理槽１２の内部１２ａに基板１００を搬入する。

この際、処理槽１２の内部１２ａに配設されたハロゲンランプヒーター１６−１，１６−２，１６−３からの近赤外線が、搬送用ローラー１４によって搬送される基板１００に照射される。この照射された近赤外線によって、基板１００が加熱されて、基板１００の表面の水分が蒸発し、基板１００の乾燥が行われる。

また、ハロゲンランプヒーター１６−１，１６−２，１６−３からの近赤外線は、搬送用ローラー１４の下方に配設された輻射板１８の上面１８ａにも照射される。この照射された近赤外線によって、輻射板１８が加熱されて、輻射板１８からは近赤外線から遠赤外線の範囲の輻射熱が発生する。こうして輻射板１８によって発生した輻射熱により、基板１００が加熱され、基板１００の表面の水分が蒸発して、基板１００の乾燥が行われる。

つまり、基板１００は、ハロゲンランプヒーター１６−１，１６−２，１６−３からの近赤外線と輻射板１８によって発生した輻射熱とによって加熱され、基板１００の表面の水分の蒸発が促進されて乾燥される。

そして、乾燥された基板１００は、搬送用ローラー１４によって搬送され、処理槽１２の出口１２ｃから処理槽１２の外部に搬出される。

上記したように、本発明による乾燥装置１０においては、ハロゲンランプヒーター１６−１，１６−２，１６−３と輻射板１８とを配設するようにしたため、ハロゲンランプヒーター１６−１，１６−２，１６−３からの近赤外線と輻射板１８によって発生した輻射熱とによって被乾燥物たる基板１００が加熱されるので、短時間で被乾燥物の乾燥を行うことができる。このため、ハロゲンランプヒーター１６−１，１６−２，１６−３の照射時間も短時間ですみ、消費電力を削減できる。

また、本発明による乾燥装置１０においては、搬送用ローラー１４の下方に配設されている輻射板１８は、ヒーターなどの消耗品とは異なり、交換の必要がなく、交換などのメンテナンスが必要なハロゲンランプヒーター１６−１，１６−２，１６−３は、搬送用ローラー１４の上方に配設されているので、メンテナンスは搬送用ローラー１４の上方側だけで対応することが可能になり、メンテナンスが非常に簡単である。

さらに、本発明による乾燥装置１０には、上記「従来の技術」の項に記載した従来の乾燥装置に配設された赤外線セラミックヒーターを使用していない。しかも、本発明による乾燥装置１０に配設されたハロゲンランプヒーター１６−１，１６−２，１６−３は石英ガラス管により構成されているので、低発塵でクリーンな材質で構成されたヒーターであり、本発明によれば発塵要素が非常に少なく、被乾燥物の表面にゴミや汚れのような有機物や無機物の付着物が付着して被乾燥物が再汚染されるのを防止することができる。

また、本発明によれば被乾燥物の乾燥が短時間で可能になるので、乾燥装置としてスループットが良好に維持できる。そして、搬送用ローラー１４の下方側には輻射板１８が配設されるだけなので、省スペース・低コストを実現することもできる。

なお、上記した実施の形態は、以下の（１）〜（５）に示すように変形することができるものである。

（１）上記した実施の形態においては、乾燥装置１０においてＦＰＤ用のガラス基板たる基板１００を被乾燥物としたが、これに限られるものではないことは勿論であり、各種基板やその他部品などを被乾燥物として用いてもよい。

また、上記した実施の形態においては、３本のハロゲンランプヒーター１６−１，１６−２，１６−３を配設するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、ハロゲンランプヒーターの総数や配設位置などは被乾燥物の種類や大きさなどに応じて適宜変更するようにしてもよい。

（２）上記した実施の形態においては、搬送用ローラー１４によって被乾燥物を搬送するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、駆動アームなどの各種搬送手段によって被乾燥物を搬送するようにしてもよい。

（３）上記した実施の形態においては、上面１８ａにセラミックが塗布された輻射板１８を使用するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、全体がセラミックにより形成された輻射板や、その他の材料により形成され上面に遠赤コートが施された輻射板を配設するようにしてもよく、要は、ハロゲンランプヒーター１６−１，１６−２，１６−３の照射に応じて効率良く輻射熱を発生するような輻射板を使用すればよい。

従って、輻射板の大きさやその配置場所なども、処理槽１２の大きさや被乾燥物の種類などに応じて適宜変更するようにしてもよい。

（４）上記した実施の形態において、さらに、ハロゲンランプヒーターの照射効果を高めるリフレクターを配設するようにしてもよい。図３には、リフレクター２１，２２，２３を配設した乾燥装置２０が示されており、図３において、図２と同一あるいは相当する構成に関しては、図２において用いた符号を用いて示すことにより、その詳細な構成および作用の説明は省略する。

リフレクター２１，２２，２３はそれぞれ同一の構成を有しており、放物形状のミラー２１ａ，２２ａ，２３ａを備えている。そして、リフレクター２１，２２，２３は、３本のハロゲンランプヒーター１６−１，１６−２，１６−３それぞれの輻射板１８と対向する側の背面側に配設され、ミラー２１ａ，２２ａ，２３ａが輻射板１８の上面１８ａと対向するようになされている。

このリフレクター２１，２２，２３のミラー２１ａ，２２ａ，２３ａによって、ハロゲンランプヒーター１６−１，１６−２，１６−３から照射される光が反射されるので、近赤外線が一層効率よく搬送用ローラー１４によって搬送される基板１００に照射されるようになり、被乾燥物の乾燥の効率がよくなる。

具体的には、出願人は、本発明による乾燥装置の乾燥効果を評価するために、図３に示すような構成で実験を行い、ハロゲンランプヒーターとしてヒーター容量３６ｋＷのハロゲンランプヒーターを用いて、照射距離２０ｍｍ（図３に示す距離Ｌ２に対応する距離である。）で５秒間加熱した場合に、ＦＰＤ用のガラス基板たる基板１００の温度がおよそ１１７℃に上昇した。

この実験結果と上記「従来の技術」の項に記載した従来の乾燥装置２００の数値とを比較しても明らかなように、本発明によれば省エネルギーで短時間に被乾燥物を乾燥させることができる。

また、従来の乾燥装置２００に配設されている赤外線セラミックヒーター１３０−１，１３０−２の最高使用温度は３５０℃程度であるのに対して、本発明に使用されるハロゲンランプヒーターは６００℃程度まで昇温可能なものである。このため、本発明によれば、ハロゲンランプヒーターと対向して配設される輻射板も６００℃程度に加熱され、放射熱は温度の４乗に比例するので、赤外線セラミックヒーターと比較して輻射効果は大きくなり、赤外線セラミックヒーターと同じ加熱性能を得るにも省電力ですむ。

また、従来の乾燥装置２００における照射距離（図１に示す距離Ｌ１に対応する距離である。）が１０ｍｍであるのに対して、本発明の乾燥装置２０における照射距離（図３に示す距離Ｌ２に対応する距離である。）は２０ｍｍであり、本発明によれば被乾燥物とヒーターとの間の距離の自由度を増すことができる。

（５）上記した実施の形態ならびに上記した（１）〜（４）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。

従来の乾燥装置を示す概略構成説明図である。 本発明による乾燥装置の実施の形態の一例を示す概略構成説明図である。 本発明による乾燥装置の実施の形態の他の例を示す概略構成説明図である。

符号の説明

１０，２０，２００ 乾燥装置
１２ 処理槽
１２ａ 内部
１２ｂ 入口
１２ｃ 出口
１４，１１４ 搬送用ローラー
１６−１，１６−２，１６−３ ハロゲンランプヒーター
１８ 輻射板
１８ａ 上面
２１，２２，２３ リフレクター
２１ａ，２２ａ，２３ａ ミラー
１００ 基板
１３０−１ 上部赤外線セラミックヒーター
１３０−２ 下部赤外線セラミックヒーター

Claims (4)

1. 石英ガラス管により構成されたハロゲンランプヒーターと、
   前記ハロゲンランプヒーターと対向して配設された輻射板と、
   前記ハロゲンランプヒーターと前記輻射板との間の開放された空間を通るようにして被乾燥物を搬送する搬送手段とを有し、
   前記被乾燥物に対し、前記ハロゲンランプヒーターからの近赤外線の熱を直接照射するとともに、
   前記ハロゲンランプヒーターと対向する側より前記輻射板を介して前記ハロゲンランプヒーターの熱を近赤外線から遠赤外線の範囲となる輻射熱として照射する
   ことを特徴とする乾燥装置。
2. 中空の内部を有する処理槽と、
   前記処理槽の中央部を貫通するように配設され、前記処理槽の入口から出口へ向けて連続的に被乾燥物を搬送する搬送用ローラーと、
   石英ガラス管により構成されるとともに、前記搬送用ローラーの上方に配設された近赤外線の熱を発するハロゲンランプヒーターと、
   前記搬送用ローラーの下方に配設された輻射板と
   を有する乾燥装置であって、
   前記ハロゲンランプヒーターより発せられた近赤外線の熱は、前記輻射板を介して近赤外線から遠赤外線の範囲となる輻射熱として前記被乾燥物に対して照射される
   ことを特徴とする乾燥装置。
3. 請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の乾燥装置において、
   前記輻射板は、少なくとも前記ハロゲンランプヒーターと対向する面がセラミックにより形成されている
   ものである乾燥装置。
4. 請求項１、請求項２または請求項３のいずれか１項に記載の乾燥装置において、さらに、
   放物形状のミラーを有し、該ミラーが前記輻射板と対向するようにして前記ハロゲンランプヒーターの前記輻射板と対向する側の背面側に配設されたリフレクターと
   を有する乾燥装置。

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