JP5101318B2 - 乾燥装置、及び乾燥方法 - Google Patents

Description

本発明は、可撓性のフィルムに塗布された薄膜を伝導乾燥する乾燥装置、及び乾燥方法に関する。

従来、フィルムに導電線を形成するには、スクリーン印刷装置を用いて導電性インクをフィルムに印刷した後、この導電性インクから成る薄膜を乾燥し固化させることにより行われている。導電性インクの例として、パウダー状の銀等の導体をバインダ等と共に溶媒に混練して成る導電ペーストが挙げられる。また、導電性インクを乾燥させる技術として、伝導乾燥、対流熱風乾燥、及び赤外線の放射伝熱による放射乾燥がある。
特開２００７−２１６３９１号公報 特開平０６−１６７７９６号公報

例えば、プラズマディスプレー等の電子部品を製造する場合、フィルムに形成する導電線を２０μｍ程度の線幅に仕上げることが要求される。このように高い寸法精度を実現するには、導電性インクを乾燥させる工程で、フィルムの弛み等に起因する導電線の歪を抑えるために、フィルムをヒートローラで支持し、このヒートローラの熱で導電性インクを伝導乾燥するのが望ましい。

しかしながら、導電性インクを良好に乾燥するには、導電性インクを２００℃に及ぶ高温に加熱する必要がある。このため、フィルムが急速に膨張することによりフィルムに皺が発生し、導電線の精度が損なわれる。また、フィルムの急速な膨張を避けるために、導電性インクの温度上昇を緩やかにすると、導電線の電気抵抗が著しく増大するという問題が起こる。また、上記のように高温に加熱されたフィルムは、その後、常温に戻るまで放熱する。この間に、フィルムが急速に収縮することによりフィルムに皺が発生し、導電線の精度が損なわれる。

そこで、本発明の目的とするところは、フィルムに塗布された薄膜を迅速に乾燥することができ、しかも薄膜の仕上がり精度を高く保つことのできる乾燥装置、及び乾燥方法を提供することにある。

本発明に係る乾燥装置は、面及び他面を有するフィルムを走行させ、前記フィルムの一面に塗布された薄膜を乾燥するものであって、前記フィルムの他面に接触する乾燥ローラと、前記フィルムの一面に接触する焼成ローラと、前記フィルムの他面に接触する除熱ローラと、これらのローラを個々に加熱する加熱手段とを備え、前記フィルムの走行する行程に従う順に、前記乾燥ローラ、焼成ローラ、及び除熱ローラが配置され、前記加熱手段は、前記乾燥ローラ、焼成ローラ、及び除熱ローラの中で前記焼成ローラを最も高温に加熱することを特徴とする。

本発明に係る乾燥装置は、一面及び他面を有するフィルムを走行させ、前記フィルムの一面に塗布された薄膜を乾燥する乾燥装置であって、前記フィルムの他面に接触する予熱ローラと、前記フィルムの他面に接触する乾燥ローラと、前記フィルムの一面に接触する焼成ローラと、前記フィルムの他面に接触する除熱ローラと、これらのローラを個々に加熱する加熱手段とを備え、前記フィルムの走行する行程に従う順に、前記予熱ローラ、乾燥ローラ、焼成ローラ、及び除熱ローラが配置され、前記加熱手段は、前記予熱ローラ、除熱ローラ、乾燥ローラ、及び焼成ローラを、当該順に温度が高くなるよう加熱することを特徴とする。

更に、本発明に係る乾燥装置は、前記乾燥ローラと前記焼成ローラとが５０ｍｍ以下の空隙を隔てることを特徴とする。更に、本発明に係る乾燥装置は、前記焼成ローラと前記除熱ローラとが５０ｍｍ以下の空隙を隔てることを特徴とする。

本発明に係る乾燥方法は、一面及び他面を有するフィルムを走行させ、前記フィルムの一面に塗布された薄膜を乾燥するものであって、前記フィルムの他面に伝熱して前記薄膜を加熱する乾燥工程と、前記フィルムの一面に伝熱して前記薄膜を前記乾燥工程よりも高い温度に加熱する焼成工程と、前記焼成工程で加熱されたフィルムから、前記焼成工程で加熱されたフィルムよりも低温の媒体に向けて伝熱させる除熱工程と、を実行することを特徴とする。

本発明に係る乾燥方法は、一面及び他面を有するフィルムを走行させ、前記フィルムの一面に塗布された薄膜を乾燥するものであって、前記フィルムの他面に乾燥ローラを接触し、前記乾燥ローラを加熱することにより、前記薄膜に伝熱する乾燥工程と、前記フィルムの一面に焼成ローラを接触し、前記焼成ローラを前記乾燥ローラより高温に加熱することにより、前記薄膜に伝熱する焼成工程と、前記焼成工程で加熱されたフィルムから、前記焼成工程で加熱されたフィルムよりも低温の媒体に向けて伝熱させる除熱工程と、を実行することを特徴とする。

本発明に係る乾燥装置によれば、フィルムが乾燥ローラ及び焼成ローラに順次に接触する過程で、フィルムの温度を段階的に上昇させることができる。このため、フィルムを一度の伝熱によって常温から焼成ローラの温度まで上昇させる場合に比べて、フィルムの急速な膨張を抑制できる。また、フィルムに熱応力が生じても、フィルムは乾燥ローラ又は焼成ローラによって支持されるので、フィルムの形状が歪むに至ることはなく、フィルムに皺が発生することはない。

しかも、焼成ローラで加熱されたフィルムが除熱ローラに接触した時点で、除熱ローラは、フィルム及び薄膜に蓄積した熱を逃す媒体として作用する。これにより、フィルムは除熱ローラで冷却され、更に除熱ローラから離れた後、常温になるまで放熱するので、フィルムの温度は段階的に降下する。このため、焼成ローラで加熱されたフィルムの冷却を大気への放熱だけに依存する場合に比べて、フィルムの急速な収縮を抑制できる。また、フィルムに熱応力が生じても、フィルムは除熱ローラによって支持されるので、フィルムの形状が歪むに至ることはなく、フィルムに皺が発生することはない。

従って、当該乾燥装置によれば、上記の通りフィルムに皺が発生しないので、例えばプラズマディスプレー等の電子部品を製造する場合、フィルムに高い寸法精度の導電線を形成することができる。しかも、導電性インクから成る薄膜を迅速に乾燥できるので、電気抵抗の極めて低い導電線を形成することができる。以上に述べた効果は、本発明に係る乾燥方法によって達成することができる。

また、本発明に係る乾燥装置によれば、フィルムが予熱ローラ、乾燥ローラ、及び焼成ローラに順次に接触する過程で、フィルムの温度を段階的に焼成ローラの温度まで上昇させることができる。これによりフィルムの急速な膨張を抑制することができる。また、フィルムに熱応力が生じても、フィルムは予熱ローラ、乾燥ローラ、又は焼成ローラによって支持されるので、フィルムの形状が歪むに至ることはなく、上記の効果を達成することができる。

更に、本発明に係る乾燥装置によれば、乾燥ローラと焼成ローラとの空隙を５０ｍｍ以下に設定しているので、この空隙を横切るフィルムが、焼成ローラの輻射熱を強く受け、焼成ローラに達する前に乾燥ローラよりも高い温度に加熱される。このため、フィルムが焼成ローラに接触した時点で乾燥ローラの温度まで直ちに加熱される場合に比べて、フィルムの急速な膨張を抑制できるので、フィルムの皺を防止する効果が更に顕著になる。

更に、本発明に係る乾燥装置によれば、焼成ローラと除熱ローラとの空隙を５０ｍｍ以下に設定しているので、この空隙を横切るフィルムは、焼成ローラの輻射熱を強く受けるので、フィルムが焼成ローラから離れ除熱ローラに達する前に、フィルムの大気への放熱による温度の降下を抑制することができる。このため、フィルムの皺を防止する効果が更に顕著になる。

図１，２は、一面１及び他面２を有するフィルム３を矢印Ｔ１〜Ｔ２で指した方向へ走行させ、フィルム３の一面１に塗布された薄膜を乾燥する乾燥装置４を示している。乾燥装置４は、フィルム３の他面２に接触する予熱ローラ５と、フィルム３の他面２に接触する乾燥ローラ６と、フィルム３の一面１に接触する焼成ローラ７と、フィルム３の他面２に接触する除熱ローラ８と、これら４つのローラ５〜８を個々に加熱する加熱手段９とを備える。

４つのローラ５〜８は、フィルム３の走行する行程に従う順に配置されている。加熱手段９は、４つのローラ５〜８にそれぞれ内装された４つの電熱器に、温度制御装置９１を接続したものである。温度制御装置９１は、予熱ローラ５、除熱ローラ８、乾燥ローラ６、及び焼成ローラ７の温度が当該順に高くなるように、上記４つの電熱器に供給する電流を個別に設定できるものであれば良い。

予熱ローラ５は、その円周を鏡面としたドラムを主体とし、予熱ローラ５の両端は、図に表れていない筐体に軸受けされている。乾燥ローラ６及び除熱ローラ８は、予熱ローラ５と同様に構成されている。焼成ローラ７は、支持手段１０に支持されている点を除き、予熱ローラ５と同様に構成されている。支持手段１０は、水平面に対して約４５°の角度で起立するガイドフレーム１１で滑子１２を案内し、滑子１２で焼成ローラ７を軸受けし、エアシリンダ１３のピストンロッド１４の伸縮に従わせて滑子１２と共に焼成ローラ７を昇降させるものである。

図２は１つの支持手段１０を表しているが、焼成ローラ７の両端は、２つの支持手段１０のそれぞれの滑子１２に軸受けされている。乾燥ローラ６の周面と焼成ローラ７の周面との間の空隙１８の広さは、支持手段１０が滑子１２を昇降することにより調整できる。また、滑子１２の高さは、ガイドフレーム１１に設けたストッパ等で規定しても良い。或いは、上下方向に延びる送りねじの回転に従わせて、この送りねじに螺合したボールナットと共に滑子１２を昇降させても良い。焼成ローラ７の周面と除熱ローラ８の周面との間の空隙１９の広さは５０ｍｍ以下に設定することが好ましい。

更に、乾燥装置４は、複数のガイドローラ１５，１６と、除熱ローラ８にフィルム３を押付けるニップローラ１７とを備える。ガイドローラ１５，１６は、フィルム３の一面１に接触しフィルム３を所望の方向へ案内するものである。ガイドローラ１５，１６の円周は鏡面であり、ガイドローラ１５，１６の両端は筐体に軸受けされている。ニップローラ１７は、ゴム等の摩擦材を周面に設けており、電動機の回転力で回転することによりフィルム３を走行させるものである。

また、図示を省略しているが、エキスパンドローラを乾燥装置４の適所に配置しても良い。エキスパンドローラは、例えば予熱ローラ５又は乾燥ローラ６にフィルム３が接触する直前にフィルム３の他面２に接触し、フィルム３を予熱ローラ５又は乾燥ローラ６の両端へ向けて押し広げる摩擦力を発生するものである。

４つのローラ５〜８の温度は、当該順に約１００℃，１４０℃，２００℃，１２０℃となるよう設定されている。４つのローラ５〜８の周面の直径は３００ｍｍである。ガイドローラ１５，１６の周面の直径は１００ｍｍである。フィルム３は、厚さ０．１ｍｍのポリエチレンテレフタレートである。薄膜は、導電性インクを約０．０１ｍｍ以下の厚みになるようフィルム３の一面１に印刷したものである。フィルム３の温度は導電性インクが印刷された時点で常温である。常温とは、２５℃、又は乾燥装置４が設置されるクリンルーム等の室温と略同じ温度であることを意味する。

乾燥装置４の動作について説明する。先ずは、空隙１８の広さが５０ｍｍ以下になるように、支持手段１０の滑子１２の高さを調整する。本実施例では、フィルム３の材質、及びフィルム３の厚み等を考慮して、空隙１８の広さを２０〜３０ｍｍに設定する。ニップローラ１７は、フィルム３を１ｍ/minの速度で走行させる。

フィルム３は、予熱ローラ５、乾燥ローラ６、及び焼成ローラ７に順次に接触し、フィルム３の温度が１００℃、１４０℃、更には焼成ローラ７の温度である約２００℃まで段階的に上昇する。このため、フィルム３を一度の伝熱によって常温から焼成ローラ７の温度まで上昇させる場合に比べて、フィルム３の急速な膨張を抑制することができる。また、フィルム３に熱応力が生じても、フィルム３は適度に緊張し予熱ローラ５、乾燥ローラ６、又は焼成ローラ７によって支持されるので、フィルム３の形状が歪むに至ることはなく、フィルム３に皺が発生することはない。また、導電性インクは約２００℃で焼成（固化）するので、フィルム３の一面１が焼成ローラ７に接触している間に、導電性インクが焼成ローラ７によって直に加熱され、フィルム３の一面１に導電線が形成される。

続いて、フィルム３が焼成ローラ７から離れ、約１２０℃の除熱ローラ８に接触する。除熱ローラ８は、フィルム３及び導電線に蓄積した熱を逃す媒体として作用する。ニップローラ１７も同様の媒体として作用する。これにより、フィルム３は１２０℃付近まで冷却され、更に除熱ローラ８から離れた後、常温になるまで放熱するので、フィルム３の温度は段階的に降下する。このため、焼成ローラ７で加熱されたフィルム３の冷却を大気への放熱だけに依存する場合に比べて、フィルム３の急速な収縮を抑制することができる。また、フィルム３に熱応力が生じても、フィルム３は適度に緊張し除熱ローラ８によって支持されるので、フィルム３の形状が歪むに至ることはなく、フィルム３に皺が発生することはない。

以上に述べた乾燥装置４によれば、フィルム３が３つのローラ５〜７に接触する間に、導電性インクを迅速に乾燥できるので、電気抵抗の極めて低い導電線を形成することができる。しかも、フィルム３に皺が発生しないので、高い寸法精度の導電線を形成することができる。

また、予熱ローラ５及び乾燥ローラ６は、それぞれフィルム３の他面２に接触するので、導電性インクに含まれる溶媒は、フィルム３の一面１から蒸発する。このため、フィルム３の他面２と予熱ローラ５との間、又はフィルム３の他面２と乾燥ローラ６との間に、気化した溶媒が滞留することがない。この後、焼成ローラ７は、フィルム３の一面１に接触するが、導電性インクに含まれる溶媒の大部分は、既に予熱ローラ５及び乾燥ローラ６の熱を受けて蒸発し、導電性インクの表面は乾いた性状になっているので、導電性インクが焼成ローラ７に粘着することはない。

また、ガイドローラ１５は、予熱ローラ５から乾燥ローラ６との間でフィルム３を撓ませ、フィルム３の予熱ローラ５から乾燥ローラ６まで走行する距離を、乾燥ローラ６から焼成ローラ７まで走行する距離よりも長くする役割を果している。これは、導電性インクの加熱に要する時間的余裕を増やし、導電性インクに含まれる溶媒の蒸発を促進するためである。このように溶媒の蒸発を促進できる分、ニップローラ１７がフィルム３を走行させる速度を速く設定できるという利点がある。

また、フィルム３は、空隙１８を横切るときに焼成ローラ７の輻射熱を強く受けることになり、焼成ローラ７に達する前に乾燥ローラ６よりも高い温度に加熱される。このため、フィルム３が焼成ローラ７に接触した時点で、フィルム３が乾燥ローラ６の温度である約１４０℃から２００℃まで加熱される場合に比べて、フィルム３の急速な膨張を抑制できるので、フィルム３の皺を防止する効果が更に顕著になる。また、フィルム３は、空隙１９を横切る間、焼成ローラ７の輻射熱を強く受けるので、フィルム３が焼成ローラ７から離れ除熱ローラ８に達する前に、フィルム３の大気への放熱による温度の降下を抑制することができる。このため、フィルム３の皺を防止する効果が更に顕著になる。

尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様で実施できる。例えば、予熱ローラ５及び乾燥ローラ６の周囲に、ヒータ等で加熱した温風を供給しても良い。予熱ローラ５を省略しても良い。また、４つのローラ５〜８を配置する間隔は、導電性インクの乾燥に必要な熱量、フィルム３の材質、又はフィルム３の厚み等を考慮して変更することができる。

本発明は、電子部品の製造に限らず、あらゆるフィルム状の物品に塗布した液体、粉体、ゲル等を乾燥するのに有益な技術である。

本発明の実施形態に係る乾燥装置の概略を示す側面図。 本発明の実施形態に係る乾燥装置の要部を示す斜視図。

符号の説明

１：一面
２：他面
３：フィルム
４：乾燥装置
５：予熱ローラ
６：乾燥ローラ
７：焼成ローラ
８：除熱ローラ
９：加熱手段

Claims (6)

1. 一面及び他面を有するフィルムを走行させ、前記フィルムの一面に塗布された薄膜を乾燥する乾燥装置であって、
   前記フィルムの他面に接触する乾燥ローラと、前記フィルムの一面に接触する焼成ローラと、前記フィルムの他面に接触する除熱ローラと、これらのローラを個々に加熱する加熱手段とを備え、
   前記フィルムの走行する行程に従う順に、前記乾燥ローラ、焼成ローラ、及び除熱ローラが配置され、前記加熱手段は、前記乾燥ローラ、焼成ローラ、及び除熱ローラの中で前記焼成ローラを最も高温に加熱することを特徴とする乾燥装置。
2. 一面及び他面を有するフィルムを走行させ、前記フィルムの一面に塗布された薄膜を乾燥する乾燥装置であって、
   前記フィルムの他面に接触する予熱ローラと、前記フィルムの他面に接触する乾燥ローラと、前記フィルムの一面に接触する焼成ローラと、前記フィルムの他面に接触する除熱ローラと、これらのローラを個々に加熱する加熱手段とを備え、
   前記フィルムの走行する行程に従う順に、前記予熱ローラ、乾燥ローラ、焼成ローラ、及び除熱ローラが配置され、前記加熱手段は、前記予熱ローラ、除熱ローラ、乾燥ローラ、及び焼成ローラを、当該順に温度が高くなるよう加熱することを特徴とする乾燥装置。
3. 前記乾燥ローラと前記焼成ローラとが５０ｍｍ以下の空隙を隔てることを特徴とする請求項１又は２に記載の乾燥装置。
4. 前記焼成ローラと前記除熱ローラとが５０ｍｍ以下の空隙を隔てることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の乾燥装置。
5. 一面及び他面を有するフィルムを走行させ、前記フィルムの一面に塗布された薄膜を乾燥する乾燥方法であって、
   前記フィルムの他面に伝熱して前記薄膜を加熱する乾燥工程と、
   前記フィルムの一面に伝熱して前記薄膜を前記乾燥工程よりも高い温度に加熱する焼成工程と、
   前記焼成工程で加熱されたフィルムから、前記焼成工程で加熱されたフィルムよりも低温の媒体に向けて伝熱させる除熱工程と、
   を実行することを特徴とする乾燥方法。
6. 一面及び他面を有するフィルムを走行させ、前記フィルムの一面に塗布された薄膜を乾燥する乾燥方法であって、
   前記フィルムの他面に乾燥ローラを接触し、前記乾燥ローラを加熱することにより、前記薄膜に伝熱する乾燥工程と、
   前記フィルムの一面に焼成ローラを接触し、前記焼成ローラを前記乾燥ローラより高温に加熱することにより、前記薄膜に伝熱する焼成工程と、
   前記焼成工程で加熱されたフィルムから、前記焼成工程で加熱されたフィルムよりも低温の媒体に向けて伝熱させる除熱工程と、
   を実行することを特徴とする乾燥方法

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