JP4417221B2 - 基板冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、焼成処理された各種の基板に対して冷却処理を施す基板冷却装置に関するものである。

従来、特許文献１に記載されているような基板の冷却装置が知られている。この基板冷却装置は、所定の焼成処理が施されたプラズマディスプレイパネル用の基板を所定温度まで冷却するに際し使用されるものであり、搬送ローラが並設されてなる搬送路に沿って配設された焼成室の下流側に隣設され、内部に搬送ローラが敷設された箱状の装置本体と、この装置本体内に冷却用気体を送気する送気装置と、装置本体内の気体を排気する排気装置とを備えて構成されている。そして、焼成処理後の基板は、冷却装置の装置本体内で搬送ローラの駆動により搬送されつつ、送気装置から供給された冷却用気体との熱交換で冷却処理が施されるようになっている。
特開２００３−３３１７２４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の冷却装置にあっては、搬送ローラ上で基板を停止させた状態で冷却空気を吹付ける構成であるので、冷却処理中には常に基板の同じ部分が搬送ローラで保持されることになるため、搬送ローラで保持されている部分とそうでない部分とで基板に温度差が生じ、均一な処理ができないという問題があった。

本発明は、かかる状況に鑑みなされたものであって、基板を均一に冷却処理することができる基板冷却装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、基板を支持して搬送するコンベアを構成する複数の搬送ローラと、冷却プレート本体と、前記冷却プレート本体の上面に開口した、前記複数の搬送ローラを収納するための複数のローラ装着凹部とを備え、前記コンベアに支持される基板を冷却する冷却プレートと、前記冷却プレートに対して前記基板が往復移動するように前記コンベアを正転逆転制御する制御手段と、前記基板と前記冷却プレートとの距離を変更する接離機構とを備え、前記接離機構は、前記複数の搬送ローラが前記複数のローラ装着凹部から上方へ突出する下方位置と、前記複数の搬送ローラが前記複数のローラ装着凹部へ没入する上方位置との間で、前記冷却プレートを昇降させることで、前記コンベアと前記冷却プレートとの距離を相対的に近接離間させる機構であり、前記制御手段は、前記接離機構によりコンベアと前記冷却プレートとの距離を近接させる動作中および近接させた後の何れかにおいて、前記冷却プレートに対して前記基板が往復移動するように前記コンベアを正転逆転制御するものであることを特徴とする基板冷却装置である。

かかる構成によれば、冷却中にコンベアと基板との接触部位が基板面内で移動するとともに、冷却プレートと基板との位置関係も変化する。これにより、コンベアとの接触や冷却プレートの特性等による基板表面温度の分布への影響が分散される。また、かかる構成によれば、基板と冷却プレートとの距離を調節して冷却速度が制御される。さらに、かかる構成によれば、接離機構がコンベアと冷却プレートとの距離を相対的に移動させて基板を冷却プレートに対して近接離間させる。さらに、かかる構成によれば、コンベアと冷却プレートとが近接する動作中および近接させた後の何れかにおいて、冷却プレートと基板との位置関係を変化させる。

請求項１に記載の発明によれば、コンベアとの接触や冷却プレートの特性等による基板表面温度の分布への影響が分散され、基板の温度分布の均一性を向上させることができる。そして、請求項１に記載の発明によれば、基板と冷却プレートとの距離を調節して冷却速度を制御することができる。さらに、請求項１に記載の発明によれば、接離機構がコンベアと冷却プレートとの距離を相対的に移動させて基板を冷却プレートに対して近接離間させて冷却速度を制御することができる。そして、請求項１に記載の発明によれば、コンベアと冷却プレートとが近接する動作中および近接させた後の何れかにおいて、冷却プレートと基板との位置関係を変化させ、基板の温度分布の均一性を向上させることができる。

図１および図２は、本発明に係る基板冷却装置の第１実施形態を示す一部切り欠き斜視図であり、図１は、基板Ｂが装置本体２０内に搬入される直前の状態、図２は、基板Ｂが装置本体２０内に搬入された状態をそれぞれ示している。また、図３は、図２のＡ−Ａ線断面図であり、（イ）は、冷却プレートが下方位置に位置設定された状態、（ロ）は、冷却プレートが上方位置に位置設定された状態をそれぞれ示している。なお、図１および図３において、Ｘ−Ｘ方向を幅方向、Ｙ−Ｙ方向を前後方向または上下流方向といい、特に−Ｘ方向を左方、＋Ｘ方向を右方、−Ｙ方向を前方または下流方向、＋Ｙ方向を後方または上流方向という。

図１および図３に示すように、基板冷却装置１０は、上流側の焼成部１１から搬送されてきた焼成処理済みの基板Ｂに対して冷却処理を施すものであり、扁平な箱型の装置本体２０内に設けられた基板Ｂを冷却するための冷却プレート３０と、この冷却プレート３０に装着された基板搬送用のコンベアを構成する複数の搬送ローラ４０と、この搬送ローラ４０を駆動回転させる駆動機構５０と、冷却プレート３０を昇降させる昇降機構（接離機構）６０と、前記冷却プレート３０に冷却水を供給する冷却水供給部７０とを備えた基本構成を有している。

前記焼成部１１には、基板搬送方向に沿って装置本体２０の上流端に向かうように並設された複数の上流側搬送ローラ１２が並設されているとともに、装置本体２０の下流端外方には、下流端から遠ざかるように基板搬送方向に沿って並設された複数の下流側搬送ローラ１３が並設されている。これら上流側搬送ローラ１２、搬送ローラ４０および下流側搬送ローラ１３は、いずれも上面が同一高さレベルになるように径寸法および設置位置が設定され、これら上流側搬送ローラ１２と、搬送ローラ４０と、下流側搬送ローラ１３とによって装置本体２０を前後方向に貫通した基板搬送路１４が形成されている。

前記装置本体２０は、平面視で矩形状の底板２１と、この底板２１の幅方向の各縁部から立設された一対の側板２２と、これら側板２２間に架設された天版２３と、焼成部１１との間を仕切る上流側仕切板２４と、装置本体２０の下流端と系外とを仕切る下流側仕切板２５とを備えて構成されている。これら底板２１、側板２２、天版２３、上流側仕切板２４および下流側仕切板２５に囲繞された空間によって基板Ｂに冷却処理を施す冷却室Ｖが形成されている。

前記上流側仕切板２４には、基板Ｂを装置本体２０内に導入するための導入口２４１が開口されているとともに、この導入口２４１を開閉するシャッタ２４２が設けられ、図略のシャッタ開閉機構の駆動によるシャッタ２４２の昇降で導入口２４１が閉じられたり開かれたりするようになっている。同様に、下流側仕切板２５にも基板Ｂを処理空間Ｖから導出する導出口２５１を開閉するための前記シャッタ２４２と同様のシャッタ２５２が設けられている。前記導入口２４１と前記導出口２５１とは、同一寸法で、かつ、同一高さレベルに設定されている。

前記冷却プレート３０は、扁平な直方体状を呈したプレート本体３１と、このプレート本体３１に上面から穿設された複数のローラ装着凹部３２と、プレート本体３１内に蛇行状態で形成された冷却水流通路３３とを備えて構成されている。前記プレート本体３１は、上下の厚み寸法が導入口２４１の下縁部と底板２１の上面との間の距離より若干短めに設定されているとともに、左右幅寸法および前後寸法がそれぞれ一対の側板２２間の内寸法ならびに上流側仕切板２４および下流側仕切板２５間の内寸法より若干短めに設定されている。

一方、底板２１には、処理空間Ｖの四隅部に、長手方向に延びる中心線に沿って直角に折り曲げられることによって形成した、いわゆるアングル材からなるガイド部材２６がそれぞれ立設され、プレート本体３１は、これら４本のガイド部材２６の内面側に摺接状態で案内されつつ昇降可能とされ、底板２１に密着した下方位置（基板Ｂに対して離間状態）Ｌ１（図３の（イ））と、基板Ｂを持ち上げた上方位置（基板Ｂに対して当接状態）Ｌ２との間で高さ位置変更可能になっている。

前記ローラ装着凹部３２は、搬送ローラ４０を収納するためのものであり、本実施形態においては、図１に示すように、左右幅方向に等ピッチで４つ、前後方向に等ピッチで４つの合計１６孔がマトリックス状に設けられている。かかるローラ装着凹部３２は、深さ寸法が搬送ローラ４０の直径よりも若干深く設定され、これによって搬送ローラ４０は、ローラ装着凹部３２内に埋没し得るようになっている。また、各ローラ装着凹部３２の左右の壁部には、前後方向の中央位置で上下方向に長尺の長孔３２１が穿設され、この長孔３２１に搬送ローラ４０の後述するローラ軸４１が挿通されるようになっている。

前記冷却水流通路３３は、冷却水供給部７０から供給される冷却水（冷熱媒体）を流通させるものであり、プレート本体３１の略前面をカバーし得るように蛇行状に設けられ、かかる冷却水流通路３３に冷却水が流通されることによってプレート本体３１は全体的に均一に冷却されるようになっている。かかる冷却水流通路３３の冷却水受入口および冷却水排出口には柔軟に変形するフレキシブルパイプ３４が接続され、これによって冷却プレート３０の昇降に対応し得るようになされている。

前記搬送ローラ４０は、プレート本体３１上に位置した基板Ｂを搬送するためのものであり、各ローラ装着凹部３２に搬送された状態で、各左右方向１列の各４個それぞれに長孔３２１を挿通したローラ軸４１が同心で一体回転可能に貫通されている。

かかるローラ軸４１は、プレート本体３１が下方位置Ｌ１に位置設定されることにより、搬送ローラ４０がプレート本体３１の上面から上方に突出する（図３の（イ））一方、プレート本体３１が上方位置Ｌ２に位置設定されることにより、搬送ローラ４０がローラ装着凹部３２内に没入する（図３の（ロ））ように高さレベルが設定された状態で、左右の側板２２間に架設されている。

前記駆動機構５０は、前記搬送ローラ４０を駆動回転させる駆動モータ５１と、前記ローラ軸４１の１つに同心で一体回転可能に外嵌された駆動ギヤ５２と、残りのローラ軸４１にそれぞれ同心で一体回転可能に外嵌された従動ギヤ５３と、駆動ギヤ５２と従動ギヤ５３との間および各従動ギヤ５３間に介設されたアイドルギヤ５４とを備えて構成されている。

本実施形態においては、駆動モータ５１は、最下流側のローラ軸４１に対応した位置における底板２１から外方へ向けて突設された棚板２１１上に横置きで据え付けられているとともに、駆動ギヤ５２は、最下流側のローラ軸４１に取り付けられている。そして、駆動モータ５１の駆動軸５１１は、最下流側のローラ軸４１に同心で一体回転可能に連結されている。これによって駆動モータ５１の駆動による駆動軸５１１の軸心回りの駆動回転は、駆動ギヤ５２およびアイドルギヤ５４を介して各従動ギヤ５３に伝達され、全ての搬送ローラ４０が同一方向（時計回りの方向）に向けて同時に回転するようになっている。

前記昇降機構６０は、冷却プレート３０を下方位置Ｌ１と上方位置Ｌ２との間で昇降させるものであり、装置本体２０の直下のフロア上に縦置きで据え付けられた昇降モータ６１と、この昇降モータ６１の駆動軸６１１に同心で一体に連結されたスパイラルロッド６２と、このスパイラルロッド６２に螺着されたナット部材６３と、このナット部材６３に架設ロッド６３１を介して一体に連結された昇降ロッド６４とを備えて構成されている。

前記昇降ロッド６４は、底板２１の中央部に穿設された挿通孔２１２（図３）を貫通した状態で、冷却プレート３０の重心位置に対応した下面側に一体に固定されている。

かかる昇降機構６０によれば、昇降機構６０の正逆駆動で駆動軸６１１が軸心回りに正逆回転すると、この回転がスパイラルロッド６２、ナット部材６３、架設ロッド６３１および昇降ロッド６４を介して冷却プレート３０に伝達され、これによって冷却プレート３０が下方位置Ｌ１と上方位置Ｌ２との間で昇降するようになっている。

前記冷却水供給部７０は、浄水や精製水等の冷却水を貯留する冷却水源７１と、この冷却水源７１から冷却水を汲み上げる給水ポンプ７２と、この給水ポンプ７２によって送り出された冷却水に対し温度調節を行う温調装置７３と、この温調装置７３と前記冷却プレート３０の上流側のフレキシブルパイプ３４との間に介設された冷却水供給配管７４と、この冷却水供給配管７４に敷設された制御弁７５と、前記冷却プレート３０の下流側のフレキシブルパイプ３４と前記冷却水源７１との間に介設された冷却水回収配管７６とを備えて構成されている。

そして、給水ポンプ７２の駆動により冷却水源７１から汲み上げられた冷却水は、温調装置７３で所定の温度に温度調節（状況に応じて常温よりも低い温度に冷却される場合もあるし、常温よりも加熱される場合もある）された後、所定の開度に設定された制御弁７５を介し冷却水供給配管７４および上流側のフレキシブルパイプ３４を通って冷却プレート３０内の冷却水流通路３３に供給されるようになっている。冷却水流通路３３に供給された冷却水は、蛇行しながら冷却水流通路３３内を進行し、この間の熱交換でプレート本体３１が所定の温度に冷却されることになる。プレート本体３１内で熱交換の完了した冷却水は、下流側のフレキシブルパイプ３４および冷却水回収配管７６を通って冷却水源７１へ戻され、冷却水として循環使用される。

このように構成された基板冷却装置１０によれば、まず、冷却プレート３０が、図３の（イ）に示すように、下方位置Ｌ１に設定された状態（すなわち、搬送ローラ４０がローラ装着凹部３２から上方へ突出した状態：この状態における搬送ローラ４０の冷却プレート３０に対する相対高さを第１の高さとする）で、シャッタ２４２が開放され、この状態で上流側搬送ローラ１２の駆動回転によって基板Ｂが導入口２４１を介して装置本体２０の冷却室Ｖに搬入される。この基板Ｂの冷却室Ｖへの搬入と同期して駆動モータ５１が駆動され、これによって各搬送ローラ４０が時計方向に向けて一斉に回転するため、冷却室Ｖに搬入された基板Ｂは、これら搬送ローラ４０の駆動に誘導されてプレート本体３１上を前進する。そして、基板Ｂの前端がプレート本体３１の前端に到達する直前で駆動モータ５１が停止され、これによって基板Ｂは、その全下面がプレート本体３１の上面と対向した状態になる。

この状態で昇降モータ６１が正駆動（スパイラルロッド６２が右ねじである場合には、図１においてスパイラルロッド６２を時計方向へ回転させる駆動）されることにより、スパイラルロッド６２が正回転し、これによるナット部材６３の上昇が架設ロッド６３１および昇降ロッド６４を介してプレート本体３１に伝達され、プレート本体３１が上昇する。そして、プレート本体３１が上方位置Ｌ２まで上昇すると、図３の（ロ）に示すように、搬送ローラ４０がローラ装着凹部３２内に没入し、これによって基板Ｂの下面が冷却プレート３０の上面に密着した状態になる。そして、プレート本体３１が上方位置Ｌ２に到達した時点で昇降モータ６１が所定時間停止される。昇降モータ６１が停止されている期間内にプレート本体３１から密着状態の基板Ｂへの冷熱の熱伝導が行われて基板Ｂが冷却される。

そして、所定時間の基板Ｂに対する冷却処理が完了すると、昇降モータ６１が逆駆動され、これによる冷却プレート３０の上方位置Ｌ２から下方位置Ｌ１への下降によって搬送ローラ４０がローラ装着凹部３２から上方に突出し、基板Ｂが再度搬送ローラ４０に支持された状態になる。この状態で下流側のシャッタ２５２が開放され、引き続き駆動モータ５１が駆動されることによる搬送ローラ４０の回転再開で、基板Ｂは、導出口２５１を通って系外の下流側搬送ローラ１３へ向けて搬送され、以後は下流側搬送ローラ１３の駆動で次工程へ向けて搬送される。

因みに、本実施形態においては、昇降モータ６１の正駆動でプレート本体３１が上昇し、搬送ローラ４０の頂部がローラ装着凹部３２内に没入する直前に昇降モータ６１が一旦停止され、この状態（この状態における搬送ローラ４０の冷却プレート３０に対する相対高さを第２の高さとする）で駆動モータ５１を短い周期で正逆駆動させるようにしている。こうすることによって基板Ｂの下面がプレート本体３１の上面と近接（冷却プレート３０上に基板を搬入する時点と比べて）した状態で前後方向に揺動移動するため、基板Ｂの下面のプレート本体３１に対する相対位置が変動し、これによって基板Ｂを高速で冷却しつつ、その温度分布の均一化を図るようにしている。

具体的には、プレート本体３１の上面は、必ずしも全面が均一な温度であるとは限らず、例えばローラ装着凹部３２が設けられている部分と設けられていない部分とで温度分布が相違しているため、これらの部分で基板Ｂに対する伝熱効率が相違する。そこでこのように、基板Ｂを移動（例えば揺動）させることによってプレート本体３１のローラ装着凹部３２が設けられていない部分が基板の同じ部分に対向しつづけることを防ぐことが可能になり、これによって基板Ｂの温度分布の均一化が達成される。また、基板Ｂにとって、搬送ローラ４０に触れている部分と触れていない部分とで温度に差が生じる可能性もあるが、このように基板Ｂを往復移動させてプレート本体３１と基板Ｂとの相対位置を時間的に変換させることで、かかる不均一が基板Ｂに及ぼす影響を均一化し、このような意味でも基板Ｂの温度分布の均一化がなされる。

そしてその後、前述のように基板Ｂはプレート本体３１に密着させられる。なお、この実施形態では、このように基板Ｂをプレート本体３１に近接させて比較的高速でかつ基板に急激な温度変化が加わらない状態で冷却した後に基板Ｂをプレート本体３１に密着させてさらに高速で冷却しているが、基板Ｂにかかる温度変化をより穏やかにしたい場合には、上述の近接状態での冷却の後に、基板Ｂをプレート本体３１に直接接触させずにさらに近接させた状態でもう一段階の冷却工程を実施すればよい。

以上詳述したように、第１実施形態の基板冷却装置１０は、焼成処理が施された直後の基板Ｂに対して冷却処理を施すものであり、基板Ｂを連続的に搬送する基板搬送路１４の途中で基板Ｂの片面と対向配置された冷却プレート３０と、この冷却プレート３０と基板Ｂとの間が離間した下方位置Ｌ１と冷却プレート３０と基板Ｂとが当接した上方位置Ｌ２との間で位置変化させる離接機構部とを備えて構成されているため、焼成処理が施された基板Ｂは、基板搬送路１４によって連続的に搬送されて冷却プレート３０と基板Ｂとが離間状態になっている（すなわち、冷却プレート３０が下方位置Ｌ１に位置設定されている）基板冷却装置１０に導入される。引き続き、離接機構部によって冷却プレート３０と基板Ｂとが当接状態とされ（すなわち、冷却プレート３０が上方位置Ｌ２に位置設定され）、これによって基板Ｂは、冷却プレート３０との面接触による固体同士の熱伝導で互いに熱交換されて効率的に冷却される。冷却処理が完了した基板Ｂは、離接機構部により冷却プレート３０との当接が解除された離間状態に戻された後、基板搬送路１４によって系外に排出される。

このように、基板Ｂは、基板搬送路１４による連続的な搬送の途中で冷却プレート３０との近接または面接触により冷却されるようになっているため、従来のように、ロボット等の中継手段が上流側の基板搬送路１４から冷却プレート３０へ基板Ｂを受け渡しするとともに、冷却完了後の基板Ｂを冷却プレート３０から下流側の基板搬送路１４に受け渡しする基板冷却装置１０に比較し、中継手段を設けなくてもよい分装置コストの低減化に貢献するとともに、中継手段による基板受け渡しの時間が不要になり、冷却処理の効率化を実現することができる。

そして、特に第１実施形態においては、離接機構部は、搬送ローラ４０に支持されている基板Ｂに対して当該基板Ｂの下方位置に設けられた冷却プレート３０を昇降させるように構成され、かかる離接機構部は、冷却プレート３０を昇降させる昇降機構６０と、冷却プレート３０に設けられたローラ装着凹部３２に対して相対的に出没自在とされた、基板Ｂを搬送方向に向けて搬送し得る搬送ローラ４０とを備えて構成され、搬送ローラ４０は、周面が冷却プレート３０に設けられたローラ装着凹部３２の開口に臨んだ状態で冷却プレート３０の昇降に応じ一部がローラ装着凹部３２から突出した突出状態とローラ装着凹部３２内に収納された収納状態との間で状態変化するべく冷却プレート３０に装着されている。

したがって、基板搬送路１４により基板冷却装置１０に搬送されてきた基板Ｂは、冷却プレート３０のローラ装着凹部３２から突出状態の搬送ローラ４０に受けられ、当該搬送ローラ４０の駆動で冷却プレート３０上に搬送されるようになっている。そして、基板Ｂが冷却プレート３０上に位置した状態で一旦搬送ローラ４０の駆動を停止し、昇降機構６０によって冷却プレート３０を上昇させることにより、搬送ローラ４０は、冷却プレート３０のローラ装着凹部３２に収納されるため、基板Ｂは冷却プレート３０の上面と面接触した状態になり、これによって基板Ｂを冷却することができる。

冷却処理が完了すると、昇降機構６０の逆駆動で冷却プレート３０が下降され、これによって搬送ローラ４０は冷却プレート３０のローラ装着凹部３２から上方に突出した突出状態になるため、基板Ｂは搬送ローラ４０に支持され、この状態で搬送ローラ４０を駆動することにより、基板Ｂを系外へ排出することができる。

このように、冷却プレート３０にローラ装着凹部３２を設け、このローラ装着凹部３２に冷却プレート３０の昇降に応じてローラ装着凹部３２に対し没入したり突出したりする搬送ローラ４０を設けることで、基板冷却装置１０への基板の搬入および搬入後の基板の冷却処理を支障なく円滑に遂行することができる。

また、この実施形態では、冷却プレート３０に対する搬送ローラ４０の相対高さを、基板Ｂを搬入するときの第１の高さよりも低い第２の高さにした状態で搬送ローラ４０を正転逆転制御しているが、これにかぎらず、例えばプレート本体３１が上昇する動作中に搬送ローラ４０を正転逆転制御してもよいし、その両方の時間に搬送ローラ４０を正転逆転制御してもよい。またこの実施形態では冷却プレート３０のプレート本体３１が昇降して搬送ローラ４０との相対高さを制御しているが、逆に、プレート本体３１を固定して搬送ローラ４０を昇降させてもよい。

図４および図５は、本発明に係る基板冷却装置の第２実施形態を示す一部切り欠き斜視図であり、図４は、基板Ｂが装置本体２０内に搬入される直前の状態、図５は、基板Ｂが装置本体２０内に搬入された状態をそれぞれ示している。また、図６は、図５のＢ−Ｂ線断面図であり、（イ）は、基板Ｂが下方位置に位置設定された状態、（ロ）は、基板Ｂが上方位置に位置設定された状態をそれぞれ示している。なお、図４および図６におけるＸおよびＹによる方向表示は、図１の場合と同様である。

図４および図６に示すように、第２実施形態の基板冷却装置１０′は、冷却プレート３０′が装置本体２０内の天版２３に固定されているとともに、昇降機構６０が昇降させるものが冷却プレート３０′ではなく、基板Ｂを支持する支持板８０および立直ピン８１である点が第１実施形態の基板冷却装置１０と相違している。したがって、その他の構造、具体的には、装置本体２０、駆動機構５０、昇降機構６０および冷却水供給部７０については第１実施形態のものと同様である。

前記冷却プレート３０′は、装置本体２０の冷却室Ｖ内において、ボルト止め等によって天版２３に固定されている。かかる冷却プレート３０′は、第１実施形態のようなローラ装着凹部３２は設けられておらず、冷却水流通路３３のみが形成されている。そして、平坦な冷却面を下方に向ける様にして、搬送ローラ４０′の上方に配置される。また、冷却プレート３０′が昇降することがないため、フレキシブルパイプ３４は不要であり、冷却水供給配管７４が冷却水流通路３３の上流端に直接接続されているとともに、冷却水回収配管７６が冷却水流通路３３の下流端に直接接続されている。

また、冷却室Ｖ内で基板Ｂを搬送する搬送ローラ４０′は、第１実施形態のような小サイズのものが多数マトリックス状に設けられるのではなく、左右幅方向に長尺のものが前後方向に複数本（本実施形態においては４本）並設されている。かかる搬送ローラ４０′のローラ軸４１は、第１実施形態と同様に、一対の側板２２間に軸心回りに回転可能に架設されている。

前記支持板８０は、前記４本の搬送ローラ４０′と装置本体２０の底板２１との間に配設されている。かかる支持板８０の上面には、搬送ローラ４０′と干渉しない位置に複数本の立直ピン８１が立設されている。本実施形態においては、前後方向に３列で各列３本の立直ピン８１が立設されている。かかる立直ピン８１は、冷却室Ｖ内に搬入された基板Ｂを支持するものであり、上下寸法が搬送ローラ４０′の直径より若干長めに設定され、支持板８０が上方位置Ｌ２（図６の（ロ））に位置設定された状態で、基板Ｂを持ち上げてその上面を冷却プレート３０′の下面に当接させ得る一方、支持板８０が下方位置Ｌ１（図６の（イ））に位置設定された状態で立直ピン８１の上端部が搬送ローラ４０′の頂部より下方に位置するようになされている。

かかる支持板８０は、その下面における支持板８０の重心位置と対応する位置に昇降機構６０の昇降ロッド６４の頂部が固定され、昇降モータ６１の正逆駆動によって下方位置Ｌ１と上方位置Ｌ２との間で昇降するようになっている。

以下、図６を基に第２実施形態の基板冷却装置１０′の作用について説明する。まず、基板Ｂが基板冷却装置１０′に導入されるに際しては、シャッタ２４２が開放されて冷却室Ｖ内が導入口２４１を介して焼成部１１と連通状態とされるとともに、昇降モータ６１の駆動で支持板８０が下方位置Ｌ１に位置設定され、これによって立直ピン８１は、図６の（イ）に示すように、頂部が搬送ローラ４０′の頂部より下方に位置した状態になっている。

ついで、駆動モータ５１の駆動で搬送ローラ４０′が回転させられ、この状態で焼成処理の完了した基板Ｂが、上流側搬送ローラ１２の駆動で基板搬送路１４に沿い導入口２４１を介して冷却室Ｖ内に導入され、基板Ｂの先端が最下流側の搬送ローラ４０′に到達した時点で駆動モータ５１が一旦停止されるとともにシャッタ２４２が閉止され、これにより基板Ｂは、密閉状態の冷却室Ｖ内で複数の搬送ローラ４０′に支持された状態になる。

この状態で、昇降モータ６１が正駆動され、これによるスパイラルロッド６２を介したナット部材６３の上昇で昇降ロッド６４が上昇し、これによって昇降ロッド６４に支持された支持板８０が上昇するため、支持板８０に立設された複数本の立直ピン８１が搬送ローラ４０′の頂部を越え、このとき搬送ローラ４０′に支持されていた基板Ｂは、その支持が搬送ローラ４０′から立直ピン８１に切り換えられ、立直ピン８１の上昇に応じて上昇する。

そして、この上昇により基板Ｂの上面が冷却プレート３０′の下面に当接した時点、すなわち支持板８０が上方位置Ｌ２に位置設定された時点で昇降モータ６１の駆動が停止され、これによって基板Ｂは、図６の（ロ）に示すように、冷却プレート３０′と当接した状態になり、冷却プレート３０′からの冷熱を得て冷却される。

かかる固体同士の当接による熱伝導で基板Ｂに所定時間の冷却処理が施された後、昇降モータ６１が逆駆動され、これによる支持板８０を介した立直ピン８１の下降で基板Ｂは再びその支持が立直ピン８１から搬送ローラ４０′に切り換えられる。これと同時にシャッタ２５２が開放され、引き続き駆動モータ５１が駆動されて搬送ローラ４０′が回転し、これによって冷却処理が完了した基板Ｂは、導出口２５１を通って系外に排出され、つぎの工程に供されることになる。

以上詳述したように、第２実勢形態の基板冷却装置１０′は、冷却プレート３０′が装置本体２０内の天版２３に固定され、かかる冷却プレート３０′に対して昇降機構６０の正逆駆動で基板Ｂを昇降させるものであるため、昇降機構６０による基板Ｂの昇降で基板Ｂと冷却プレート３０′との離間状態と当接状態との間の切り換えが行われる。

そして、離接機構部は、基板Ｂを昇降させる昇降機構６０と、この昇降機構６０と干渉しない状態で配設され基板Ｂを搬送方向に向けて搬送するとともに、基板Ｂを受け止めるストッパとしての機能をも備えた搬送ローラ４０′とを備えて構成され、昇降機構６０は、搬送ローラ４０′の下方位置に配設され昇降モータ６１の正逆駆動で昇降する支持板８０と、この支持板８０の上面に立設され頂部で基板Ｂを支持する複数本の立直ピン８１とを備えて構成されている。

したがって、基板搬送路１４に沿って搬送されてきた搬送手段により基板冷却装置１０′に搬送されてきた基板Ｂは、冷却プレート３０′の下部に設けられた搬送ローラ４０′の駆動で冷却プレート３０′の直下にまで送り込まれ、基板Ｂが冷却プレート３０′の直下に位置した状態で一旦搬送ローラ４０′の駆動を停止し、昇降機構６０によって支持板８０を上昇させることにより、基板Ｂは支持板８０の立直ピン８１に支持された状態で上昇し、冷却プレート３０′の下面と面接触した状態になり、冷却プレート３０′からの冷熱を得て冷却される。

そして、冷却処理が完了した基板Ｂは、昇降機構６０の逆駆動で基板Ｂが下降され、これによって再度搬送ローラ４０′に支持された状態になるため、この状態で搬送ローラ４０′を駆動することにより、基板Ｂは基板搬送路１４に沿って系外へ排出されることになる。

このように、昇降機構６０の駆動で昇降する支持板８０に搬送ローラ４０′と干渉しない立直ピン８１を設け、この立直ピン８１に基板Ｂを支持させるようにすることで、基板冷却装置１０′への基板Ｂの搬入および搬入後の基板Ｂの冷却処理を支障なく円滑に実行することができる。

また、冷却プレート３０′は、冷熱媒体が供給されることにより冷却されるようになっているため、基板Ｂを冷却するための温度を常に維持することができる。

また、この実施形態では、立直ピン８１上昇時に、基板Ｂの上面全面が冷却プレート３０’の下面に接触して冷却されるが、基板Ｂを冷却プレート３０’の下面と接触させることが不都合な場合には、基板Ｂが冷却プレート３０’の下面と接触する直前に立直ピン８１の上昇を停止させるように昇降モータ６１を駆動すればよい。このようにしても、基板Ｂが冷却プレート３０’と十分に近接することで、基板Ｂを高速で冷却できる。

また、この実施形態では、基板Ｂ導入後直ちに立直ピン８１が上昇して基板Ｂを持ち上げる構成としているが、基板Ｂが搬送ローラ４０′の上に導入されるとまずその搬送ローラ４０′を正転逆転駆動して基板を揺動移動させる工程を所定時間実施し、しかる後に基板を上昇させて冷却プレート３０’の下面に接触または近接させるようにしてもよい。かかる構成によれば基板の移動により基板Ｂの温度分布をより均一化できる。

また、この実施形態では、搬送ローラ４０′の間に設けた立直ピン８１を上昇させる構成で基板Ｂを冷却プレート３０’の下面に接触させまたは近接させており、簡単な構造で基板Ｂを上昇させることができる。しかし、これに限らず、例えば搬送ローラ４０′自身を上昇させてもよい。これは例えば搬送ローラ４０′を側板２２とは別の支持部材（図示せず）で支持し、その支持部材をモータ（図示せず）で昇降させることで実現できる。この場合、搬送ローラ４０′が基板Ｂの幅方向全体の長さを有するため冷却プレート３０’との接触の確実さで有利となる。また搬送ローラ４０′を上昇させる構成をとれば、その上昇の途中でローラを正転逆転駆動して基板を揺動させることができ、基板Ｂの温度分布をより均一化できる。

以下、図７を基に第１実施形態の基板冷却装置１０を例に挙げて基板の冷却制御について説明する。図７は、基板冷却装置１０を用いた制御装置による基板Ｂの冷却制御の一実施形態を説明するためのブロック図である。図７に示すように、制御装置９０は、マイクロコンピュータ等からなる制御部９１と、冷却処理の制御に関するプログラムデータや必要な不変データ等を格納するＲＯＭ９２と、処理途中のデータを一時的に保管するＲＡＭ９３とを備えて構成されている。

前記制御部９１には、基板Ｂの搬送状態を判別する搬送状態判別部９１１と、冷却プレート３０の温度状況を判別する温度判別部９１２と、搬送状態判別部９１１および温度判別部９１２の判別結果に基づいて各所に制御信号を出力する制御信号出力部９１３と、時間を計測するタイマ９１４とが設けられている。

一方、基板冷却装置１０の上流側には、上流側搬送ローラ１２の駆動で基板搬送路１４に沿って搬送されてくる基板Ｂを検出する上流側基板センサ９４が設けられているとともに、プレート本体３１の前縁部の適所には、プレート本体３１上に送り込まれた基板Ｂの前端部を検出することによりプレート本体３１上に基板Ｂが存在するか否かの判別材料とする基板存否センサ９５が設けられている。さらに、昇降機構６０の昇降ロッド６４の近傍には、冷却プレート３０の高さ位置を検出するレベルセンサ９６が設けられている。このレベルセンサ９６は、本実施形態においては、冷却プレート３０が下方位置Ｌ１に位置していることを検出する下位センサ９６１と、冷却プレート３０が上方位置Ｌ２に位置していることを検出する上位センサ９６２とからなっている。また、基板冷却装置１０の下流側の基板搬送路１４の適所には、基板Ｂの後端部を検出する基板後端部センサ９７が設けられている。これらに加えて、プレート本体３１の適所には、プレート本体３１の温度を検出する温度センサ９８が設けられている。

かかる上流側基板センサ９４、基板存否センサ９５およびレベルセンサ９６の検出結果は逐一搬送状態判別部９１１へ入力されるとともに、温度センサ９８の検出結果は、逐一温度判別部９１２へ入力されるようになっている。

そして、前記搬送状態判別部９１１は、上流側基板センサ９４、基板存否センサ９５およびレベルセンサ９６から入力された検出信号に基づき、基板Ｂが基板冷却装置１０に対してどのような状況になっているかを判別し、その判別結果を制御信号出力部９１３へ向けて出力するようになっている。

具体的には、基板存否センサ９５がプレート本体３１上に基板Ｂが存在していないことを検出した状態で、上流側基板センサ９４が上流側から搬送されてきた基板Ｂを検出したとき、搬送状態判別部９１１は、冷却処理すべき基板Ｂが搬送されてきたと判別し、そのことを示す指令信号を制御信号出力部９１３へ向けて出力する。この指令信号を受信した制御信号出力部９１３は、上流側のシャッタ２４２へ向けて制御信号を出力し（実際はシャッタ２４２を動作させる開閉用の駆動手段へ制御信号が出力されるが、説明を簡素化するためにシャッタ２４２へ制御信号を出力すると記載している。以下同じ）、これによってシャッタ２４２が開く。

また、これと同時に制御信号出力部９１３は、駆動モータ５１へ向けて駆動信号を出力し、これによって搬送ローラ４０が回転する。この状態で、装置本体２０の上流側直前に位置した基板Ｂは、上流側搬送ローラ１２の駆動で導入口２４１を介して冷却室Ｖ内に搬入され、以後、搬送ローラ４０の回転に誘導されてプレート本体３１上を前進する。そして、基板Ｂの上流端が基板存否センサ９５によって検出されると、搬送状態判別部９１１はこの検出信号に基づき基板がプレート本体３１上の被冷却位置に位置したと判別し、制御信号出力部９１３は、この判別結果に基づく制御信号を駆動モータ５１へ出力するため、駆動モータ５１が停止し、これによって基板Ｂは、位置決め状態で搬送ローラ４０に支持された状態になる。また、これと同時に制御信号出力部９１３は、シャッタ２４２へ閉止信号を出力し、シャッタ２４２による導入口２４１の閉止で冷却室Ｖ内が密閉状態になる。

ついで、制御信号出力部９１３から昇降モータ６１へ所定時間だけ制御信号が出力され、これによる昇降モータ６１の駆動で冷却プレート３０は、一旦下方位置Ｌ１（第１の相対高さ）と上方位置Ｌ２（第２の相対高さ）との略中間位置まで上昇する。前記所定時間は、ＲＯＭ９２に予め記憶されており、この記憶されている時間が設定されたタイマ９１４のタイムアップで昇降モータ６１が停止されることにより、プレート本体３１は中間位置で停止される。そして、本実施形態においては、この状態で制御信号出力部９１３からの制御信号により駆動モータ５１が短い周期で正逆駆動させられ、これによる瞬間的な搬送ローラ４０の正逆回動で基板Ｂは前後方向に揺動させられ、冷却プレート３０に対する対向位置が変化することにより、冷却プレート３０からの冷熱輻射による基板Ｂの冷却温度の均一化が図られる。

そして、タイマーに設定された揺動時間（この揺動時間も予めＲＯＭ９２に記憶されている）が経過すると、駆動モータ５１が停止されたのち上方位置Ｌ２が上位センサ９６２によって検出されるまで昇降モータ６１が駆動されてから停止され、これによってプレート本体３１の上面が基板Ｂの下面に当接された状態になる。この状態が予めタイマ９１４に設定された時間だけ継続され、この間に基板Ｂは、密着状態のプレート本体３１の冷熱が熱伝導で伝達されることにより冷却される。

基板Ｂの冷却処理が完了すると、制御信号出力部９１３からの制御信号により下流側のシャッタ２５２が開放されるとともに、昇降モータ６１の逆駆動で上方位置Ｌ２に位置していた冷却プレート３０が下方位置Ｌ１まで下降される。引き続き駆動モータ５１の駆動による搬送ローラ４０の回転で基板Ｂは、導出口２５１を通って冷却室Ｖから搬出される。そして、基板後端部センサ９７が基板Ｂの後端部を検出することにより、制御信号出力部９１３からの駆動信号に基づき下流側のシャッタ２５２が閉止される。これによって１枚の基板Ｂの一連の冷却処理が完了する。つぎに上流側搬送ローラ１２によって搬送されてきた基板Ｂに対しても同様の制御が実行され、これによって基板Ｂに対する冷却処理が順次行われることになる。

前記温度センサ９８は、フィードバック制御によってプレート本体３１の温度を予め設定された所定の温度に維持するためのものであり、温度センサ９８が検出した温度は連続的に温度判別部９１２へ入力されるようになっているとともに、ＲＯＭ９２にはプレート本体３１の許容温度範囲が予め記憶されている。

そして、温度判別部９１２は、温度センサ９８の検出した温度がＲＯＭ９２の記憶している許容温度の範囲内に入っているか否かを逐一判別し、検出結果が許容温度範囲の上限より高いときには、制御信号出力部９１３から制御弁７５に向けて弁の開度を大きくするための制御信号を出力する一方、検出結果が許容温度範囲の加減より低いときには、制御信号出力部９１３から制御弁７５に向けて弁の開度を小さくするための制御信号を出力するようになっている。このようなフィードバック制御により、冷却プレート３０は、予め設定された温度が維持されるようになっている。

以上、制御装置９０による基板Ｂの冷却制御について第１実施形態の基板冷却装置１０を例に挙げて説明したが、第２実施形態の基板冷却装置１０′についても同様の制御を行うことができる。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、以下の内容をも包含するものである。

（１）上記の実施形態においては、基板冷却装置１０に搬入され、冷却プレート３０上にセットされた基板Ｂに対して駆動モータ５１の正逆駆動で基板Ｂを前後方向に揺動させるようにしているが、本発明は、基板Ｂを揺動させることに限定されるものではなく、状況に応じて特に揺動させなくてもよい。

（２）上記の実施形態においては、基板Ｂがガラス基板である場合、基板Ｂを冷却プレート３０に近接させることによる冷熱輻射によって第１段階の冷却処理を基板Ｂに施し、その後、基板Ｂを冷却プレート３０に当接させることによる冷熱伝導で基板Ｂに第２段階の冷却処理を施すようにし、これによってガラス基板の熱破損を防止するようにしているが、基板Ｂがガラス基板等の熱破損し易いものでない場合、特に２段階の冷却処理を施す必要はなく、第１段階を省略して直ちに基板Ｂを冷却プレート３０に当接させるようにしてもよい。

また、基板Ｂの種類によっては、基板Ｂの冷却プレート３０に対する離間距離を多段階で順次縮めていく多段階冷却方式を採用することも可能である。こうすることによって、基板Ｂは、各段階毎に順次冷却されているため、基板Ｂの熱破損をさらに確実に防止することができる。また、それら各段階で基板Ｂを移動（例えば揺動）させてもよい。

（３）上記の第１実施形態の基板冷却装置１０においては、昇降機構６０として昇降モータ６１の駆動で回転するスパイラルロッド６２と、このスパイラルロッド６２に螺着したナット部材６３を採用し、スパイラルロッド６２の回転でナット部材６３を昇降させることによりナット部材６３と一体の冷却プレート３０を昇降させるようにしているが、こうする代わりに空気圧や油圧等の流体圧で作動するシリンダ装置を採用し、このシリンダ装置の駆動で冷却プレート３０を昇降させるようにしてもよい。第２実施形態についても同様である。

（４）上記の実施形態においては、冷却プレート３０，３０′内に例えば通電発熱体を備えてなるヒータを埋設してもよい。こうすることによって、冷却プレート３０，３０′が所定の温度より低温になった場合、前記通電発熱体に通電することにより冷却プレート３０，３０′は直ちに加熱されるため、冷却プレート３０，３０′の温度制御の応答性が極めて良好になり、基板Ｂを迅速かつ適正に所定の温度に冷却することができる。

本発明に係る基板冷却装置の第１実施形態を示す一部切り欠き斜視図であり、基板が装置本体内に搬入される直前の状態を示している。 本発明に係る基板冷却装置の第１実施形態を示す一部切り欠き斜視図であり、基板が装置本体内に搬入された状態を示している。 図１に示す基板冷却装置のＡ−Ａ線断面図であり、（イ）は、冷却プレートが下方位置に位置設定された状態、（ロ）は、冷却プレートが上方位置に位置設定された状態をそれぞれ示している。 本発明に係る基板冷却装置の第２実施形態を示す一部切り欠き斜視図であり、基板が装置本体内に搬入される直前の状態を示している。 本発明に係る基板冷却装置の第２実施形態を示す一部切り欠き斜視図であり、基板が装置本体内に搬入された状態を示している。 図５に示す基板冷却装置のＢ−Ｂ線断面図であり、（イ）は、基板が下方位置に位置設定された状態、（ロ）は、基板が上方位置に位置設定された状態をそれぞれ示している。 基板冷却装置を用いた制御装置による基板の冷却制御の一実施形態を説明するためのブロック図である。

符号の説明

１０，１０′ 基板冷却装置
１１ 焼成部
１２ 上流側搬送ローラ（搬送手段）
１３ 下流側搬送ローラ（搬送手段）
１４ 基板搬送路 ２０ 装置本体
２１ 底板 ２１１ 棚板
２１２ 挿通孔 ２２ 側板
２３ 天版 ２４ 上流側仕切板
２４１ 導入口 ２４２ シャッタ
２５ 下流側仕切板 ２５１ 導出口
２５２ シャッタ ２６ ガイド部材
３０，３０′ 冷却プレート
３１ プレート本体 ３２ ローラ装着凹部
３２１ 長孔 ３３ 冷却水流通路
３４ フレキシブルパイプ ４０，４０′ 搬送ローラ（搬送手段）
４１ ローラ軸 ５０ 駆動機構
５１ 駆動モータ ５１１ 駆動軸
５２ 駆動ギヤ ５３ 従動ギヤ
５４ アイドルギヤ ６０ 昇降機構（離接機構部）
６１ 昇降モータ ６１１ 駆動軸
６２ スパイラルロッド ６３ ナット部材
６４ 昇降ロッド ７０ 冷却水供給部
７１ 冷却水源 ７２ 給水ポンプ
７３ 温調装置 ７４ 冷却水供給配管
７５ 制御弁 ７６ 冷却水回収配管
８０ 支持板 ８１ 立直ピン
９０ 制御装置 ９１ 制御部
９１１ 搬送状態判別部 ９１２ 温度判別部
９１３ 制御信号出力部 ９１４ タイマ
９２ ＲＯＭ ９３ ＲＡＭ
９４ 上流側基板センサ ９５ 基板存否センサ
９６ レベルセンサ ９６１ 下位センサ
９６２ 上位センサ ９７ 基板後端部センサ
９８ 温度センサ Ｂ 基板
Ｌ１ 下方位置（離間状態） Ｌ２ 上方位置（当接状態）

Claims (1)

1. 基板を支持して搬送するコンベアを構成する複数の搬送ローラと、
   冷却プレート本体と、前記冷却プレート本体の上面に開口した、前記複数の搬送ローラを収納するための複数のローラ装着凹部とを備え、前記コンベアに支持される基板を冷却する冷却プレートと、
   前記冷却プレートに対して前記基板が往復移動するように前記コンベアを正転逆転制御する制御手段と、
   前記基板と前記冷却プレートとの距離を変更する接離機構とを備え、
   前記接離機構は、前記複数の搬送ローラが前記複数のローラ装着凹部から上方へ突出する下方位置と、前記複数の搬送ローラが前記複数のローラ装着凹部へ没入する上方位置との間で、前記冷却プレートを昇降させることで、前記コンベアと前記冷却プレートとの距離を相対的に近接離間させる機構であり、
   前記制御手段は、前記接離機構によりコンベアと前記冷却プレートとの距離を近接させる動作中および近接させた後の何れかにおいて、前記冷却プレートに対して前記基板が往復移動するように前記コンベアを正転逆転制御するものであることを特徴とする基板冷却装置。

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