JP6408279B2 - 赤外線処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、赤外線処理方法に関する。

従来より、塗膜などの対象物に赤外線を放射して乾燥などの処理を行うことが知られている。また、赤外線を放射する赤外線ヒーターとしては、種々の構造のものが開発されている。例えば、特許文献１には、発熱体と、発熱体を囲む内管及び外管と、を備えた赤外線ヒーターが記載されている。この赤外線ヒーターでは、内管及び外管が３．５μｍ以下の波長の赤外線を透過し、３．５μｍを超える波長の赤外線を吸収するフィルタとして機能している。３．５μｍ以下の波長の赤外線は、水素結合を切断する能力に優れるといわれており、この波長の赤外線を放射することで効率的に対象物の乾燥などを行うことができるとしている。

特許第４７９００９２号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の赤外線ヒーターを用いた乾燥処理では、水素結合の切断以外の処理を併せて行う場合については考慮されていなかった。例えば、対象物に含まれる２種類の物質をいずれも蒸発させる場合において、物質によって蒸発に適した赤外線の波長領域が異なる場合があるが、そのようなことは考慮されていなかった。また、２種類の物質を蒸発させる場合において、一方の物質を先に蒸発させるなど、蒸発に優先順序を設けたいという要望があった。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、対象物に含まれる２つの物質に優先順位を持たせて赤外線のエネルギーを投入することを主目的とする。

本発明は、上述した主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の赤外線処理方法は、
少なくとも第１物質及び第２物質を含む対象物に赤外線を放射して、該対象物中の少なくとも前記第１，第２物質を赤外線処理する赤外線処理方法であって、
（ａ）赤外線吸収スペクトルにおける、前記第１物質の赤外線の吸収ピークである第１吸収ピークの波長を含む吸収スペクトルの立ち上がりから立ち下がりまでの波長領域である第１吸収領域と、前記第２物質の赤外線の吸収ピークであり前記第１吸収ピークとは波長の異なる吸収ピークである第２吸収ピークの波長を含む吸収スペクトルの立ち上がりから立ち下がりまでの波長領域である第２吸収領域とのうち、前記第１吸収領域内の波長の赤外線を選択的に放射する工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）のあと、前記第１吸収領域と前記第２吸収領域とのうち、前記第２吸収領域内の波長の赤外線を選択的に放射する工程と、
を含むものである。

この本発明の赤外線処理方法では、工程（ａ）において、対象物に対して、第１吸収領域と第２吸収領域とのうち第１吸収領域内の波長の赤外線を選択的に放射する。ここで、第１吸収領域は、第１物質の赤外線吸収率が比較的高い波長領域であり、第２吸収領域は、第２物質の赤外線吸収率が比較的高い波長領域である。そのため、この第１，第２吸収領域のうち第１吸収領域内の波長の赤外線を選択的に放射することで、対象物中の第１，第２物質のうち第１物質に優先的に赤外線のエネルギーを投入することができる。そして、第１物質に対して優先的に赤外線のエネルギーを投入した後で、工程（ｂ）では、対象物に対して、第１吸収領域と第２吸収領域とのうち第２吸収領域内の波長の赤外線を選択的に放射する。これにより、第２物質に効率よく赤外線のエネルギーを投入することができる。以上のように工程（ａ）と工程（ｂ）とで対象物に放射する赤外線を変更することで、対象物に含まれる２つの物質に対して第１物質，第２物質の順で優先順位を持たせて赤外線のエネルギーを投入することができる。これにより、工程（ａ）で対象物中の第２物質よりも第１物質を優先的に赤外線処理（赤外線を用いた処理）し、その後に工程（ｂ）で第２物質を赤外線処理することができる。ここで、「赤外線処理」には、蒸発，乾燥，脱水などの物理変化をさせる処理や、イミド化などの化学反応をさせる処理、昇温などの温度変化をさせる処理などを含む。

本発明の赤外線処理方法において、前記工程（ａ）では、前記対象物に対して放射する赤外線の放射ピークの放射強度を基準とした波長の半値幅領域である放射半値幅領域の少なくとも一部が、前記第１物質の前記第１吸収ピークの吸収率を基準とした波長の半値幅領域である第１吸収半値幅領域の少なくとも一部と重複するように、前記対象物に赤外線を放射し、前記工程（ｂ）では、前記放射半値幅領域の少なくとも一部が、前記第２物質の前記第２吸収ピークの吸収率を基準とした波長の半値幅領域である第２吸収半値幅領域の少なくとも一部と重複するように、前記対象物に赤外線を放射してもよい。このように、放射する赤外線の半値幅領域と赤外線処理したい物質の赤外線吸収の半値幅領域との少なくとも一部が重複するようにすることで、各工程で赤外線処理したい物質に対して、より効率よく赤外線のエネルギーを投入でき、効率よく赤外線処理を行うことができる。

本発明の赤外線処理方法において、前記第１物質は、水以外の液体であり、前記第２物質は、水であり、前記工程（ａ）では、前記対象物に含まれる物質のうち少なくとも前記第１物質を蒸発させ、前記工程（ｂ）では、前記対象物に含まれる物質のうち少なくとも前記第２物質を蒸発させてもよい。こうすれば、工程（ａ）で対象物中の第１物質の濃度を下げてから、工程（ｂ）で水を蒸発させることができる。これにより、例えば、処理中に第１物質の濃度が高まることによる不具合などをより抑制できる。

本発明の赤外線処理方法において、前記第１物質は、水であり、前記工程（ａ）では、前記対象物に含まれる物質のうち少なくとも前記第１物質を蒸発させてもよい。こうすれば、工程（ａ）によって対象物中の第２物質の濃度を上げた後で、工程（ｂ）で第２物質を赤外線処理することができる。この場合において、前記第２物質は、液体としてもよいし、水溶性の物質としてもよい。

赤外線処理装置１０の縦断面図。 図１の近赤外線ヒーター３０のＡ−Ａ断面図。 近赤外線ヒーター３０，遠赤外線ヒーター６０の放射強度分布及びアセトンと水の赤外線吸収スペクトルの概念図。 変形例の赤外線処理装置１１０の断面図。 変形例の赤外線処理装置２１０の断面図。

次に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の赤外線処理方法を実行する赤外線処理装置１０の縦断面図である。図２は、図１の赤外線処理装置１０の近赤外線ヒーター３０のＡ−Ａ断面図である。赤外線処理装置１０は、シート８０上に塗布された対象物としての塗膜８２に赤外線を放射して塗膜８２の赤外線処理（本実施形態では熱処理）を行うものであり、炉体１１と、近赤外線ヒーター３０と、遠赤外線ヒーター６０と、コントローラー９０と、を備えている。また、赤外線処理装置１０は、炉体１１の前方（図１の左側）に設けられたロール２１と、炉体１１の後方（図１の右側）に設けられたロール２５と、を備えている。この赤外線処理装置１０は、塗膜８２が上面に形成されたシート８０を、ロール２１，２５により連続的に搬送して熱処理を行う、ロールトゥロール方式の熱処理炉として構成されている。本実施形態において、左右方向、前後方向及び上下方向は、図１〜図２に示した通りとする。

炉体１１は、塗膜８２の熱処理を行う処理空間１２を形成するものである。炉体１１は、略直方体に形成された断熱構造体であり、内部の空間である処理空間１２と、炉体の前端面１３及び後端面１４にそれぞれ形成され外部から処理空間１２への出入口となる開口１７，１８を有している。この炉体１１は、前端面１３から後端面１４までの長さが例えば２〜１０ｍである。片面に塗膜８２が塗布されたシート８０は、処理空間１２を開口１７から開口１８まで略水平に通過していく。処理空間１２は、図１に示した炉体１１の前後方向の中央線１１ａを境界として、前方の第１処理空間１２ａと後方の第２処理空間１２ｂとに分けられる。第１処理空間１２ａには複数の近赤外線ヒーター３０が配置され、第２処理空間１２ｂには複数の遠赤外線ヒーター６０が配置されている。なお、炉体１１が、第１処理空間１２ａと第２処理空間１２ｂとを区画し且つシート８０及び塗膜８２が前後に通過可能な開口を有する隔壁部を備えていてもよい。また、炉体１１には、図示しないが、不活性ガス（例えば窒素ガス）を処理空間１２の内部へ供給する給気ラインと、処理空間１２の雰囲気の排気を行う排気ラインとが接続されている。

近赤外線ヒーター３０は、炉体１１内の第１処理空間１２ａを通過する塗膜８２に対して主に近赤外線（波長０．７μｍ〜３．５μｍの赤外線）を放射する装置である。近赤外線ヒーター３０は、第１処理空間１２ａ内に前後方向に等間隔に複数（本実施形態では５個）並べられている。近赤外線ヒーター３０は、いずれも長手方向が左右方向に沿うように取り付けられている。複数の近赤外線ヒーター３０はいずれも同様の構成をしているため、以下、１つの近赤外線ヒーター３０の構成について説明する。

近赤外線ヒーター３０は、図１の破線枠内に示した拡大図及び図２に示すように、発熱体であるフィラメント３２を内管３６が囲むように形成されたヒーター本体３８と、このヒーター本体３８を囲むように形成された外管４０と、外管４０の両端に気密に嵌め込まれた有底筒状のキャップ４２と、ヒーター本体３８と外管４０との間に形成され冷媒が流通可能な冷媒流路４７と、を備えている。また、外管４０の上側の表面には、反射層４１が配設されている。外管４０の下側の表面には、外管４０の表面温度を検出する温度センサ５６が取り付けられている（図２参照）。

フィラメント３２は、加熱すると赤外線を放射する発熱体であり、本実施形態ではＷ（タングステン）製の電線を螺旋状に巻いたものとした。なお、フィラメント３２の材料としては、他にニクロム系合金，Ｍｏ，Ｔａ，鉄クロム系合金などを挙げることができる。このフィラメント３２は、電力供給源５０から電力が供給されて、例えば７００〜１７００℃に通電加熱されると、波長が３．５μｍ以下（例えば２〜３μｍ付近）の赤外線領域にピークを持つ赤外線を放射する。フィラメント３２に接続された電気配線３４は、キャップ４２に設けられ炉体１１の上部（天井）を貫通する配線引出部４４を介して気密に外部へ引き出され、電力供給源５０に接続されている。内管３６，外管４０は、フィラメント３２から放射された電磁波のうち３．５μｍ以下の波長の赤外線を通過し３．５μｍを超える波長の赤外線を吸収するフィルタとして機能する赤外線吸収材料で形成されている。内管３６，外管４０に用いるこのような赤外線透過材料としては、例えば、石英ガラスなどが挙げられる。内管３６の内部は、アルゴンガスにハロゲンガスを添加した雰囲気となっている。

ヒーター本体３８は、両端がキャップ４２の内部に配置されたホルダー４９に支持されている。各キャップ４２は、冷媒出入口４８を有している。冷媒出入口４８の一方には、冷媒供給源５２から冷媒が供給される。一方の冷媒出入口４８から外管４０内に流入した冷媒は、冷媒流路４７を流通して他方の冷媒出入口４８から流出するようになっている。冷媒流路４７を流れる冷媒は、例えば空気や不活性ガスなどの気体であり、内管３６と外管４０とに接触して熱を奪うことによりこれらを冷却する。

反射層４１は、外管４０の外周面のうち、フィラメント３２からみて塗膜８２とは反対側（上側）を含む領域に形成され、フィラメント３２の周囲の一部のみを覆うように設けられている。本実施形態では、反射層４１は、外管４０の上側半分を全て覆っているものとした。反射層４１は、その断面の円弧を含む円の中心位置にフィラメント３２が位置するように配置されている。この反射層４１は、フィラメント３２から放射される電磁波のうち赤外線の少なくとも一部を反射する赤外線反射材料で形成されている。赤外線反射材料としては、例えば金，白金，アルミニウムなどが挙げられる。反射層４１は、特に、フィラメント３２から放射される波長３．５μｍ以下の赤外線の反射率が高いことが好ましい。反射層４１は、外管４０の表面に塗布乾燥、スパッタリングやＣＶＤ、溶射といった成膜方法を用いて赤外線反射材料を成膜することで形成されている。

こうして構成された近赤外線ヒーター３０では、フィラメント３２から波長が３．５μｍ以下にピークを持つ赤外線が放射されると、そのうち主に３．５μｍ以下の波長の赤外線（波長０．７μｍ〜３．５μｍの近赤外線）が内管３６や外管４０を通過して炉体１１の第１処理空間１２ａ内部の塗膜８２に放射される。なお、内管３６や外管４０は、３．５μｍを超える波長の赤外線を吸収するが、冷媒流路４７を流れる冷媒によって冷却されることで（例えば２００℃以下）、自身が赤外線の二次放射体となることを抑制可能である。

遠赤外線ヒーター６０は、炉体１１内の第２処理空間１２ｂを通過する塗膜８２に対して主に遠赤外線（波長が３．５μｍ〜１０００μｍの赤外線）を放射する装置である。遠赤外線ヒーター６０は、第２処理空間１２ｂ内に前後方向に等間隔に複数（本実施形態では５個）並べられている。遠赤外線ヒーター６０は、略平板状の形状をしており、いずれも長手方向が左右方向に沿うように取り付けられている。遠赤外線ヒーター６０は、詳細な図示は省略するが、セラミックス中に金属の発熱体を埋設したものである。遠赤外線ヒーター６０は、発熱体により周囲のセラミックスを加熱することで、そのセラミックスの放射特性によって塗膜８２に遠赤外線を放射する。

塗膜８２は、赤外線処理装置１０での熱処理により有機薄膜太陽電池のｐ型有機半導体層となるものである。塗膜８２は、例えば、熱処理によりポルフィリン化合物となる可溶性のポルフィリン前駆体と、水と、有機溶媒と、を含むものである。本実施形態では、塗膜８２は、テトラベンゾポルフィリン前駆体と、水と、有機溶媒としてのアセトンと、を含む液体とした。シート８０は、有機薄膜太陽電池の基板及び電極となるものである。本実施形態では、シート８０は、表面にＩＴＯ電極パターンが形成されたガラスシートとした。シート８０の膜厚は、ローラー２１やローラー２５に巻き付けることができる範囲であればよく、例えば数十μｍである。

コントローラー９０は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサーとして構成されている。このコントローラー９０は、電力供給源５０からフィラメント３２へ供給される電力の大きさを調整するための制御信号を電力供給源５０へ出力して、近赤外線ヒーター３０の各々のフィラメント３２の発熱量を個別に制御する。同様に、コントローラー９０は、遠赤外線ヒーター６０の発熱体に供給する電力を調整する制御信号を図示しない遠赤外線ヒーター６０用の電力供給源に出力して、遠赤外線ヒーター６０の温度を個別に制御する。また、コントローラー９０は、熱電対である温度センサ５６が検出した近赤外線ヒーター３０の温度を入力したり、冷媒供給源５２の図示しない開閉弁や流量調整弁に制御信号を出力したりして、近赤外線ヒーター３０の冷媒流路４７を流れる冷媒の流量を個別に制御する。さらに、コントローラー９０は、ロール２１，２５に制御信号を送信して、ロール２１，２５の回転と停止とを切り換える。また、コントローラー９０は、ロール２１，２５の回転速度を調整して、炉体１２内のシート８０及び塗膜８２の通過時間やシート８０及び塗膜８２にかかる張力を調整する。

次に、こうして構成された赤外線処理装置１０を用いて赤外線処理を行う様子について説明する。まず、ユーザーは、ローラー２１に巻かれたシート８０を処理空間１２内に通し、シート８０をローラー２５に繋いだ状態にする。次に、コントローラー９０は、近赤外線ヒーター３０及び遠赤外線ヒーター６０が所定の放射ピーク波長を有する赤外線を放射するように、近赤外線ヒーター３０，遠赤外線ヒーター６０に供給する電力を調整する。近赤外線ヒーター３０及び遠赤外線ヒーター６０の放射ピーク波長については後述する。また、コントローラー９０は、処理空間１２の内部が絶えず窒素ガスで満たされ、且つ、処理空間１２の内部の温度が塗膜８２の熱処理に適した温度（例えば４０℃〜６０℃）になるように、給気ラインを介して窒素ガスを供給しつつ排気ラインを介して排気を行う。そして、コントローラー９０はロール２１，２５を回転させ、所定の速度でシート８０の搬送を開始する。これにより、ロール２１からシート８０が巻き外されていく。また、シート８０は開口１７から炉体１１内に搬入される直前に図示しないコーターによって上面に塗膜８２が塗布される。塗膜８２が塗布されたシート８０は、炉体１１の処理空間１２の内部を通過したあと、開口１８から加熱炉本体１０の外へ搬出され、ローラー２５に巻き取られる。このとき、第１処理空間１２ａ内では、近赤外線ヒーター３０からの赤外線により塗膜８２に対して後述する工程（ａ）が行われて、塗膜８２の中の水が主に蒸発する。また、第２処理空間１２ｂ内では、遠赤外線ヒーター６０からの赤外線により塗膜８２に対して後述する工程（ｂ）が行われて、塗膜８２の中のアセトンが主に蒸発する。さらに、工程（ａ），（ｂ）が行われる間、処理空間１２の熱などにより塗膜８２の中のテトラベンゾポルフィリン前駆体から置換基であるエチレン基が脱離して結晶化していく。これらにより、熱処理後の塗膜８２はテトラベンゾポルフィリンの結晶からなるｐ型有機半導体層となる。その後、ローラー２５に巻き取られたシート８０及びｐ型有機半導体層（熱処理後の塗膜８２）に対して、ｐ型有機半導体層上に例えばフラーレン化合物からなるｎ型有機半導体層と電極層とをこの順に形成して、有機薄膜太陽電池用の素子を得る。なお、ローラー２５への巻き取りを行わずに、炉体１１から搬出されたシート８０をそのまま次の工程（ｎ型有機半導体層の形成工程など）を行う装置へ搬送してもよい。また、炉体１１から搬出された熱処理後の塗膜８２に対して加熱処理などの後処理をさらに行ってから、次の工程（ｎ型有機半導体層の形成工程など）を行ってもよい。また、ポルフィリン化合物とフラーレン化合物とを用いた有機薄膜太陽電池の構造や、可溶性のポルフィリン前駆体を用いることで溶解性の低いポルフィリン化合物の結晶からなるｐ型有機半導体層を得ることは公知であり、例えば特開２０１０−１６２１２号公報に記載されている。

ここで、第１，第２処理空間１２ａ，１２ｂ内で行う上述した工程（ａ），（ｂ）について詳細に説明する。まず、第１物質（水）の第１吸収ピーク，第１吸収領域，第１吸収半値幅領域と、第２物質（アセトン）の第２吸収ピーク，第２吸収領域，第２半値幅領域について説明する。図３は、水とアセトンの赤外線吸収スペクトル、及び近赤外線ヒーター３０，遠赤外線ヒーター６０の放射強度分布の概念図である。なお、図３の上段が水の赤外線吸収スペクトル、中段がアセトンの赤外線吸収スペクトル、下段が近赤外線ヒーター３０，遠赤外線ヒーター６０の放射強度分布を示している。図３上段及び中段のような赤外線吸収スペクトルは、水とアセトンとのそれぞれを塗膜８２と同じ状態（例えば塗膜８２と同じ厚さなど）にして、日本分光（株）製のフーリエ変換赤外分析装置（ＦＴ／ＩＲ−６１００）を用いて測定して得るものとする。また、図３下段のような放射強度分布は、近赤外線ヒーター３０，遠赤外線ヒーター６０から塗膜８２と同じ位置に対して放射される赤外線の放射強度を、日本分光（株）製のフーリエ変換赤外分析装置（ＦＴ／ＩＲ−６１００）を用いて測定して得るものとする。図３の上段に示すように、水の赤外線吸収スペクトルには、波長３μｍ付近の吸収ピークＰＡと、波長６μｍ付近の吸収ピークＰＢとが存在する。このように第１物質に複数の吸収ピークが存在する場合には、そのうちのいずれか１つを第１吸収ピークとして定める。本実施形態では、これらのうちの最も吸収率の高いピークである吸収ピークＰＡを第１吸収ピークとして定めるものとした。そして、第１吸収領域は、この第１吸収ピーク（吸収ピークＰＡ）の波長を含む吸収スペクトルの立ち上がりから立ち下がりまで（山形の波形の左端から右端まで）の波長領域である。そのため、図３上段に示す波長領域ＡＡが、第１吸収領域となる。また、第１吸収半値幅領域は、第１吸収ピーク（吸収ピークＰＡ）の吸収率を基準とした波長の半値幅領域である。そのため、図３上段に示す半値幅領域ＨＡ（吸収ピークＰＡにおける吸収率をＸ％として、吸収率がＸ／２％以上となる領域）が、第１吸収半値幅領域となる。

本実施形態では、第２物質（アセトン）の第２吸収ピークも、第１吸収ピークと同様に複数の吸収ピークのうち最も吸収率の高いピークとして定めるものとした。すなわち、図３中段に示すようにアセトンの赤外線吸収スペクトルには吸収ピークＰａ〜Ｐｄなどが存在し、これらのうち最も吸収率の高い波長６μｍ付近の吸収ピークＰａを第２吸収ピークとした。第２吸収ピークが定まると、これを基準として、第１吸収領域及び第１吸収半値幅領域と同様に、第２吸収領域及び第２吸収半値幅領域が定まる。すなわち、図３中段に示す、吸収ピークＰａの波長を含む吸収スペクトルの立ち上がりから立ち下がりまでの波長領域Ａａが、第２吸収領域となる。また、図３中段に示す半値幅領域Ｈａ（吸収ピークＰａにおける吸収率をＹ％として、吸収率がＹ／２％以上となる領域）が、第２吸収半値幅領域となる。なお、第２吸収ピーク（吸収ピークＰａ）は、第１吸収ピーク（吸収ピークＰＡ）とは波長が異なる。

そして、第１処理空間１２ａ内で行う工程（ａ）は、第１吸収領域（波長領域ＡＡ）と、第２吸収領域（波長領域Ａａ）とのうち、第１吸収領域内の波長の赤外線を選択的に放射して、塗膜８２中の水を蒸発させる工程である。ここで、「第１吸収領域と第２吸収領域とのうち第１吸収領域内の波長の赤外線を選択的に放射する」とは、塗膜８２に放射される第１吸収領域内の波長の赤外線の放射強度が、塗膜８２に放射される第２吸収領域内の波長の赤外線の放射強度よりも高くなるようにすることを意味する。本実施形態では、第１処理空間１２ａにおいて塗膜８２に赤外線を放射する近赤外線ヒーター３０の赤外線の放射強度分布が、図３下段の左側に示す波形になるように、近赤外線ヒーター３０に供給する電力をコントローラー９０が調整するものとした。なお、図３下段では、近赤外線ヒーター３０の放射強度分布の放射ピークを放射ピークＰ１として示した。また、放射ピークＰ１の放射強度を基準とした波長の半値幅領域を、放射半値幅領域Ｈ１として示した。すなわち、放射ピークＰ１における放射強度をＳとして、放射強度がＳ／２以上となる領域を、放射半値幅領域Ｈ１として示した。なお、水やアセトンの赤外線吸収スペクトルとの位置関係をわかりやすくするために、図３上段や中段にも放射ピークＰ１の位置（波長）及び放射半値幅領域Ｈ１を図示している。図３に示すように、近赤外線ヒーター３０の放射強度分布は、第１吸収領域（波長領域ＡＡ）内では比較的高く、第２吸収領域（波長領域Ａａ）内では比較的低くなっている。このようにすることで、塗膜８２中の水とアセトンとのうち、第１吸収領域（波長領域ＡＡ）での赤外線の吸収率が比較的高い水に対して、優先的に赤外線のエネルギーを投入することができる。そのため、工程（ａ）が行われる第１処理空間１２ａでは、アセトンよりも水が優先的に蒸発する。なお、図３下段に示すように、近赤外線ヒーター３０からの赤外線の放射強度は、３．５μｍを超える波長の領域では急激に小さくなっている。これは、内管３６，外管４０が波長３．５μｍを超える領域の赤外線を吸収しているためである。図３下段では、波長３．５μｍを超える領域における、内管３６，外管４０に吸収される前のフィラメント３２からの赤外線の放射強度分布を、一点鎖線で示した。第１吸収領域（波長領域ＡＡ）は約２．５μｍ〜約３．６μｍの範囲であり、内管３６，外管４０がこの範囲から外れた波長の長い領域における赤外線の放射強度を小さくしている。そのため、近赤外線ヒーター３０は、第１吸収領域と第２吸収領域とのうち第１吸収領域内の波長の赤外線をより選択的に放射できるようになっている。

なお、工程（ａ）では、放射半値幅領域Ｈ１の少なくとも一部が、第１吸収領域（波長領域ＡＡ）の少なくとも一部と重複していることが好ましく、第１吸収半値幅領域（半値幅領域ＨＡ）の少なくとも一部と重複していることがより好ましい。また、放射ピークＰ１の波長が、第１吸収領域（波長領域ＡＡ）内に存在することが好ましく、第１吸収半値幅領域（半値幅領域ＨＡ）内に存在することがより好ましい。さらに、第１吸収ピーク（吸収ピークＰＡ）の波長が、放射半値幅領域Ｈ１内に存在することが好ましい。本実施形態では、放射ピークＰ１の波長が、第１吸収ピーク（吸収ピークＰＡ）の波長と一致するように、近赤外線ヒーター３０に供給する電力（フィラメント３２の温度）が予め定められてコントローラー９０に記憶されているものとした。そのため、本実施形態の工程（ａ）では、上記の好ましい条件を全て満たしている。また、放射ピークＰ１の波長を、第１吸収ピーク（吸収ピークＰＡ）の波長と一致させることで、より効率よく水を蒸発させることができる。

また、工程（ａ）では、放射半値幅領域Ｈ１内に存在する第２物質（アセトン）の主な吸収ピークの数が少ないことが好ましく、数がゼロであることがより好ましい。例えば、最大のピークである吸収ピークＰａの吸収率Ｙ％の１／２以上の吸収率を有する吸収ピークを主な吸収ピークとすると、図３中段では吸収ピークＰａ〜Ｐｄが主なピークに相当する。本実施形態では、これらの吸収ピークＰａ〜Ｐｄは放射半値幅領域Ｈ１内に存在しないため、放射半値幅領域Ｈ１内に存在するアセトンの主な吸収ピークの数はゼロである。さらに、放射半値幅領域Ｈ１と、第２物質（アセトン）の主な吸収ピークの半値幅領域とが、なるべく重複していないことが好ましい。本実施形態では、放射半値幅領域Ｈ１と、アセトンの主な吸収ピークの半値幅領域とは全く重複していない。なお、本実施形態では、放射半値幅領域Ｈ１内にアセトンの吸収ピークＰｄなどが存在するが、この吸収ピークＰｄなどは主なピークではなく吸収率が比較的小さいため、工程（ａ）でアセトンよりも水を優先的に蒸発させることはできる。ただし、第２物質の主な吸収ピークに限らず、放射半値幅領域Ｈ１内に存在する第２物質（アセトン）の吸収ピークの数が少ないことが好ましく、数がゼロであることがより好ましい。放射半値幅領域Ｈ１内に存在する第２物質（アセトン）の吸収ピークの数が少ないほど、工程（ａ）における第２物質（アセトン）の蒸発をより抑制して、より優先的に第１物質（水）を蒸発させることができる。

第２処理空間１２ｂ内で行う工程（ｂ）は、第１吸収領域（波長領域ＡＡ）と、第２吸収領域（波長領域Ａａ）とのうち、第２吸収領域内の波長の赤外線を選択的に放射して、塗膜８２中のアセトンを蒸発させる工程である。ここで、「第１吸収領域と第２吸収領域とのうち第２吸収領域内の波長の赤外線を選択的に放射する」とは、塗膜８２に放射される第２吸収領域内の波長の赤外線の放射強度が、塗膜８２に放射される第１吸収領域内の波長の赤外線の放射強度よりも高くなるようにすることを意味する。本実施形態では、第２処理空間１２ｂにおいて塗膜８２に赤外線を放射する遠赤外線ヒーター６０の赤外線の放射強度分布が、図３下段の右側に示す波形になるように、遠赤外線ヒーター６０に供給する電力をコントローラー９０が調整するものとした。なお、図３下段では、遠赤外線ヒーター６０の放射強度分布の放射ピークを放射ピークＰ２として示した。また、放射ピークＰ２の放射強度を基準とした波長の半値幅領域を、放射半値幅領域Ｈ２として示した。すなわち、放射ピークＰ２における放射強度をＴとして、放射強度がＴ／２以上となる領域を、放射半値幅領域Ｈ２として示した。なお、水やアセトンの赤外線吸収スペクトルとの位置関係をわかりやすくするために、図３上段や中段にも放射ピークＰ２の位置（波長）及び放射半値幅領域Ｈ２を図示している。図３に示すように、遠赤外線ヒーター６０の放射強度分布は、第２吸収領域（波長領域Ａａ）内では比較的高く、第１吸収領域（波長領域ＡＡ）内では比較的低くなっている。このようにすることで、第２吸収領域（波長領域Ａａ）での赤外線の吸収率が比較的高いアセトンに対して効率よくエネルギーを投入して蒸発させることができる。

なお、工程（ｂ）では、放射半値幅領域Ｈ２の少なくとも一部が、第２吸収領域（波長領域Ａａ）の少なくとも一部と重複していることが好ましく、第２吸収半値幅領域（半値幅領域Ｈａ）の少なくとも一部と重複していることがより好ましい。また、放射ピークＰ２の波長が、第２吸収領域（波長領域Ａａ）内に存在することが好ましく、第２吸収半値幅領域（半値幅領域Ｈａ）内に存在することがより好ましい。さらに、第２吸収ピーク（吸収ピークＰａ）の波長が、放射半値幅領域Ｈ２内に存在することが好ましい。本実施形態では、放射ピークＰ２の波長が、第２吸収ピーク（吸収ピークＰａ）の波長と一致するように、遠赤外線ヒーター６０に供給する電力（発熱体や周囲のセラミックスの温度）が予め定められてコントローラー９０に記憶されているものとした。そのため、本実施形態の工程（ｂ）では、上記の好ましい条件を全て満たしている。また、放射ピークＰ２の波長を、第２吸収ピーク（吸収ピークＰａ）の波長と一致させることで、より効率よくアセトンを蒸発させることができる。

なお、本実施形態では、工程（ａ）において水は全て蒸発させるものとした。そのため、工程（ａ）とは異なり、工程（ｂ）においては放射半値幅領域Ｈ２内に第１物質（水）の吸収ピークが存在しても、第１物質自体が塗膜８２内に存在しないため、問題はない。また、工程（ｂ）において放射半値幅領域Ｈ２内に第１物質（水）の主な吸収ピークの波長が積極的に含まれるように、放射半値幅領域Ｈ２を定めてもよい。こうすれば、工程（ａ）で蒸発せずに残ったわずかな第１物質（水）を工程（ｂ）で確実に蒸発させることができる。

このように、本実施形態では、工程（ａ）と工程（ｂ）とで塗膜８２に放射する赤外線を異ならせることにより、第１処理空間１２ａで塗膜８２中の水を優先的に蒸発させた後に、第２処理空間１２ｂでアセトンを蒸発させるのである。なお、先に水を蒸発させて塗膜８２内のアセトンの濃度を高めることにより、塗膜８２内でのテトラベンゾポルフィリン前駆体からの置換基の脱離や、テトラベンゾポルフィリンへの結晶化が促進されると考えられている。その結果、塗膜８２から効率よくｐ型有機半導体層を作製することができると考えられている。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の水が本発明の第１物質に相当し、アセトンが第２物質に相当し、塗膜８２が対象物に相当し、吸収ピークＰＡが第１吸収ピークに相当し、波長領域ＡＡが第１吸収領域に相当し、吸収ピークＰａが第２吸収ピークに相当し、波長領域Ａａが第２吸収領域に相当する。また、放射ピークＰ１が工程（ａ）における放射ピークに相当し、放射半値幅領域Ｈ１が工程（ａ）における放射半値幅領域に相当し、半値幅領域ＨＡが第１吸収半値幅領域に相当する。さらに、また、放射ピークＰ２が工程（ｂ）における放射ピークに相当し、放射半値幅領域Ｈ２が工程（ｂ）における放射半値幅領域に相当し、半値幅領域Ｈａが第２吸収半値幅領域に相当する。

以上説明した本実施形態の赤外線処理装置１０では、塗膜８２が第１処理空間１２ａを通過する際の工程（ａ）において、塗膜８２に対して、第１吸収領域（波長領域ＡＡ）と第２吸収領域（波長領域Ａａ）とのうち第１吸収領域内の波長の赤外線を選択的に近赤外線ヒーター３０から放射する。ここで、第１吸収領域は、第１物質（水）の赤外線吸収率が比較的高い波長領域であり、第２吸収領域は、第２物質（アセトン）の赤外線吸収率が比較的高い波長領域である。そのため、この第１，第２吸収領域のうち第１吸収領域内の波長の赤外線を選択的に放射することで、塗膜８２の水とアセトンとのうち水に優先的に赤外線のエネルギーを投入することができる。そして、水に対して優先的に赤外線のエネルギーを投入した後で、塗膜８２が第２処理空間１２ｂを通過する際の工程（ｂ）では、塗膜８２に対して、第１吸収領域（波長領域ＡＡ）と第２吸収領域（波長領域Ａａ）とのうち第２吸収領域内の波長の赤外線を選択的に遠赤外線ヒーター６０から放射する。これにより、アセトンに効率よく赤外線のエネルギーを投入することができる。以上のように工程（ａ）と工程（ｂ）とで塗膜８２に放射する赤外線を変更することで、塗膜８２に含まれる２つの物質（水，アセトン）に対して水，アセトンの順で優先順位を持たせて赤外線のエネルギーを投入することができる。これにより、工程（ａ）で塗膜８２中のアセトンよりも水を優先的に赤外線処理（蒸発させる処理）し、その後に工程（ｂ）で第２物質を赤外線処理（蒸発させる処理）することができる。

また、工程（ａ）では、近赤外線ヒーター３０の放射ピークＰ１の放射強度を基準とした波長の半値幅領域である放射半値幅領域Ｈ１の少なくとも一部が、水の第１吸収ピーク（吸収ピークＰＡ）の吸収率を基準とした波長の半値幅領域である第１吸収半値幅領域（半値幅領域ＨＡ）の少なくとも一部と重複するように、塗膜８２に赤外線を放射する。また、工程（ｂ）では、遠赤外線ヒーター６０の放射ピークＰ２の放射強度を基準とした波長の半値幅領域である放射半値幅領域Ｈ２の少なくとも一部が、アセトンの第２吸収ピーク（吸収ピークＰａ）の吸収率を基準とした波長の半値幅領域である第２吸収半値幅領域（半値幅領域Ｈａ）の少なくとも一部と重複するように、塗膜８２に赤外線を放射する。このように、放射する赤外線の半値幅領域と蒸発させたい物質の赤外線吸収の半値幅領域との少なくとも一部が重複するようにすることで、各工程で蒸発させたい物質に対して、より効率よく赤外線のエネルギーを投入でき、効率よく蒸発させることができる。

さらに、第１物質は、水であり、工程（ａ）では、塗膜８２に含まれる物質のうち少なくとも第１物質を蒸発させる。そのため、工程（ａ）によって塗膜８２中のアセトンの濃度を上げた後で、工程（ｂ）でアセトンを蒸発させることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、対象物を塗膜８２とし、対象物に含まれる第１物質を水とし、第２物質をアセトンとしたが、対象物，第１物質，第２物質はこれに限られない。例えば第１物質を水以外の液体とし、第２物質を水として、工程（ａ）で第１物質（水以外の液体）を優先的に蒸発させ、工程（ｂ）で水を蒸発させてもよい。こうすれば、工程（ａ）で対象物中の第１物質（水以外の液体）の濃度を下げてから、工程（ｂ）で水を蒸発させることができる。例えば、工程（ａ），（ｂ）の２工程を行わずに第１物質と第２物質とをまとめて蒸発させようとする場合などにおいて、第２物質（水）が先に蒸発して対象物中の第１物質の濃度が高まってしまう場合がある。そして、第１物質の種類によっては濃度が高まることで対象物がダメージを受けるなどの不具合が生じる場合がある。工程（ａ）で第１物質を優先的に蒸発させることで、そのような不具合をより抑制できる。また、対象物には第１物質及び第２物質のみが含まれていてもよい。また、対象物には第１物質及び第２物質以外の１以上の物質がさらに含まれていてもよい。すなわち対象物が３以上の物質を含んでいてもよい。

上述した実施形態では、工程（ａ），（ｂ）で第１，第２物質を蒸発させるものとしたが、これに限らず、赤外線により第１物質，第２物質にエネルギーを投入して赤外線処理するものであればよい。「赤外線処理」には、蒸発，乾燥，脱水などの物理変化をさせる処理や、イミド化などの化学反応をさせる処理、昇温などの温度変化をさせる処理などが含まれる。また、第１物質を蒸発させ、第２物質は化学反応させるなど、第１物質の赤外線処理と第２物質の赤外線処理とが異なる態様であってもよい。なお、対象物，第１物質，第２物質は液体に限らず、これらの少なくとも１以上が固体であってもよい。

上述した実施形態では、第１物質の赤外線吸収スペクトルに複数の吸収ピークが存在する場合には、そのうちの最も吸収率の高いピークを第１吸収ピークとして定めるものとしたが、これに限られない。工程（ａ）で第１吸収領域と第２吸収領域とのうち第１吸収領域内の波長の赤外線を選択的に放射して、第１物質に対して優先的に赤外線のエネルギーを投入できるように、複数の吸収ピークのうち適切なものを第１吸収ピークとして定めればよい。例えば、図３上段において、吸収ピークＰＢの方が吸収ピークＰＡよりも吸収率が高い場合を考える。このような場合、工程（ａ）で最も吸収率の高い吸収ピークＰＢを含む吸収スペクトルの立ち上がりから立ち下がりまでの波長領域内の波長の赤外線を放射しようとすると、図３中段の吸収ピークＰａを含む波長領域Ａａ内にも赤外線を放射することになる。そのため、第１物質と第２物質とに対して同じように赤外線のエネルギーを投入してしまいやすい。このような場合は、最も吸収率の高い吸収ピークＰＢではなく、吸収ピークＰＡを第１吸収ピークとして定めて波長領域ＡＡ内の波長の赤外線を放射した方が、工程（ａ）で第１物質に対して優先的に赤外線のエネルギーを投入しやすい。

上述した実施形態では、第２物質の赤外線吸収スペクトルに複数の吸収ピークが存在する場合には、そのうちの最も吸収率の高いピークを第２吸収ピークとして定めるものとしたが、これに限られない。

なお、第１物質の赤外線吸収スペクトルに吸収ピークが１つしか存在しない場合には、その吸収ピークを第１吸収ピークとして定めればよい。第２吸収ピークについても同様である。

上述した実施形態では、近赤外線ヒーター３０を用いて工程（ａ）を行い、遠赤外線ヒーター６０を用いて工程（ｂ）を行うものとしたが、これに限らずどのような赤外線ヒーターを用いてもよい。例えば、工程（ａ）と工程（ｂ）とで発熱体の材質が異なる同じ構造の赤外線ヒーターを用いてもよい。工程（ａ）と工程（ｂ）とで放射ピークなどを変更するようにすれば、工程（ａ）と工程（ｂ）とで全く同じ赤外線ヒーターを用いてもよい。この場合、放射ピークの変更は、赤外線ヒーターの発熱体の温度を変更することで行ってもよい。また、工程（ａ）と工程（ｂ）との少なくとも一方で赤外線ヒーターと塗膜８２との間に赤外線吸収フィルターを配置することで、工程（ａ）と工程（ｂ）とで放射ピークを変更してもよい。あるいは、工程（ａ）と工程（ｂ）とで、赤外線ヒーターと塗膜８２との間に配置する赤外線吸収フィルターの吸収特性を異ならせてもよい。また、赤外線ヒーターの発熱体を覆う管の表面などにサーモクロミック材料からなる層を形成したものを用いてもよい。この場合、工程（ａ）で用いる赤外線ヒーターと工程（ｂ）で用いる赤外線ヒーターとで管の冷却の程度を変更してサーモクロミック材料の赤外線透過率を異ならせることにより、塗膜８２に放射される赤外線の放射ピークを変更することができる。他にも、種々の赤外線ヒーターを適宜組み合わせて用いることができる。例えば、発熱体の表面や発熱体と塗膜８２の間に配置された部材の表面に、特定の波長域の赤外線の放射率を増加するようにマイクロキャビティが形成されていてもよい。こうすれば、特定の波長域の赤外線の放射強度が高くなるため、特定の波長域に効率よくエネルギーを投入できる。

上述した実施形態では、近赤外線ヒーター３０と遠赤外線ヒーター６０とはそれぞれ同じ本数を等間隔に炉体１１内に配置するものとしたが、これに限られない。例えば、赤外線ヒーターの配置間隔にグラデーションを付けてもよいし、第１処理空間１２ａと第２処理空間１２ｂとで赤外線ヒーターの配置本数を変えてもよい。

上述した実施形態では、１つの炉体１１内で工程（ａ），（ｂ）を行うものとしたが、隣接する２つの炉体内で工程（ａ）と工程（ｂ）との各々を行ってもよい。また、工程（ａ）と工程（ｂ）との間に他の工程を行ってもよい。また、赤外線処理装置１０はロールトゥロール方式の連続炉としたが、赤外線処理装置１０をローラーハースキルンとしてもよい。また、赤外線処理装置１０は連続炉に限らずバッチ炉としてもよい。図４は、バッチ炉として構成した変形例の赤外線処理装置１１０の断面図である。赤外線処理装置１１０の炉体１１１は、前端面１１３に炉体出入口１１７を有している。炉体出入口１１７は、台座１８４上に載置するシート８０及び塗膜８２の搬出入口となるものである。炉体出入口１１７の前方には気密扉である炉体扉１１９が取り付けられている。炉体１１１の内部の空間である処理空間１１２には、近赤外線ヒーター３０，遠赤外線ヒーター６０が交互に複数配置されている。この赤外線処理装置１１０では、台座１８４に載置された塗膜８２の熱処理を行う際に、近赤外線ヒーター３０と遠赤外線ヒーター６０とのオンオフを切り替えて使用することで、上述した工程（ａ），（ｂ）を行うことができる。すなわち、まず近赤外線ヒーター３０からの赤外線を塗膜８２に放射して工程（ａ）を行い、次に遠赤外線ヒーター６０からの赤外線を放射して工程（ｂ）を行う。なお、処理空間１１２に１種類の赤外線ヒーターのみを配置して、工程（ａ）と工程（ｂ）とで赤外線ヒーターの発熱体の温度を変更して放射ピークを異ならせてもよい。この場合、後述する図５の昇降機構２７０を備えるなどにより台座１８４を上下に移動可能にしてもよい。こうすることで、赤外線ヒーターと塗膜８２との距離を変更でき、赤外線ヒーターから塗膜８２に放射される赤外線の放射強度を調整することができる。１種類の赤外線ヒーターで放射ピークを異ならせる場合、例えば赤外線ヒーターに供給する電力を大きくすると、放射ピークが短波長側にシフトし、且つ放射させる放射強度は大きくなる。すなわち、放射ピークを変化させると放射強度も変化してしまう。台座１８４を上下に移動可能にすることで、放射ピークの調整とは独立して塗膜８２への赤外線の放射強度を調整することができる。そのため、工程（ａ），（ｂ）のそれぞれにおいて放射ピークと放射強度とを共に適切な状態に調整しやすくなる。なお、台座１８４の上下移動に加えて又は代えて、通電する赤外線ヒーターの本数を変更することで塗膜８２への赤外線の放射強度を調整してもよい。

また、図５の赤外線処理装置２１０を用いて工程（ａ），（ｂ）を行ってもよい。図５の赤外線処理装置２１０では、近赤外線ヒーター３０が炉体１１１の天井付近に複数配置され、遠赤外線ヒーター６０が炉体１１１の底部付近に複数配置されている。また、赤外線処理装置２１０は、台座１８４を処理空間１１２内で上下に移動させる昇降機構２７０を備えている。この赤外線処理装置２１０でも、図４の赤外線処理装置１１０と同様に近赤外線ヒーター３０と遠赤外線ヒーター６０とのオンオフを切り替えることで、上述した工程（ａ），（ｂ）を行うことができる。また、昇降機構２７０によって近赤外線ヒーター３０及び遠赤外線ヒーター６０と塗膜８２との距離を変更できる。そのため、近赤外線ヒーター３０や遠赤外線ヒーター６０から塗膜８２に放射する赤外線のピーク波長を変更せずに、塗膜８２への赤外線の放射強度を調整することができる。なお、台座１８４は、遠赤外線ヒーター６０から塗膜８２への赤外線の放射を妨げないように、遠赤外線ヒーター６０からの赤外線の透過率が高い材料で形成したり、メッシュ状としたりすればよい。

上述した実施形態では、塗膜８２は熱処理により有機薄膜太陽電池のｐ型有機半導体層となるものとしたが、これに限られない。赤外線により第１物質と第２物質とを赤外線処理するものであれば、本発明の赤外線処理方法はどのような技術分野に用いてもよい。

１０ 赤外線処理措置、１１ 炉体、１１ａ 中央線、１２ 処理空間、１２ａ，１２ｂ 第１，第２処理空間、１３ 前端面、１４ 後端面、１７，１８ 開口、２１，２５ ローラー、３０ 近赤外線ヒーター、３２ フィラメント、３４ 電気配線、３６ 内管、３８ ヒーター本体、４０ 外管、４１ 反射層、４２ キャップ、４４ 配線引出部、４７ 冷媒流路、４８ 冷媒出入口、４９ ホルダー、５０ 電力供給源、５２ 冷媒供給源、５６ 温度センサ、６０ 遠赤外線ヒーター、８０ シート、８２ 塗膜、９０ コントローラー、１１０，２１０ 赤外線処理装置、１１１ 炉体、１１２ 処理空間、１１３ 前端面、１１７ 炉体出入口、１１９ 炉体扉、１８４ 台座、２７０ 昇降機構。

Claims (4)

1. 少なくとも第１物質及び第２物質を含む対象物に赤外線を放射して、該対象物中の少なくとも前記第１，第２物質を赤外線処理する赤外線処理方法であって、
   （ａ）赤外線吸収スペクトルにおける、前記第１物質の赤外線の吸収ピークである第１吸収ピークの波長を含む吸収スペクトルの立ち上がりから立ち下がりまでの波長領域である第１吸収領域と、前記第２物質の赤外線の吸収ピークであり前記第１吸収ピークとは波長の異なる吸収ピークである第２吸収ピークの波長を含む吸収スペクトルの立ち上がりから立ち下がりまでの波長領域である第２吸収領域とのうち、前記第１吸収領域内の波長の赤外線を選択的に放射する工程と、
   （ｂ）前記工程（ａ）のあと、前記第１吸収領域と前記第２吸収領域とのうち、前記第２吸収領域内の波長の赤外線を選択的に放射する工程と、
   を含み、
   前記工程（ａ）では、前記対象物に含まれる物質のうち少なくとも前記第１物質を蒸発させ、
   前記工程（ｂ）では、前記対象物に含まれる物質のうち少なくとも前記第２物質を蒸発させる、
   赤外線処理方法。
2. 前記工程（ａ）では、前記対象物に対して放射する赤外線の放射ピークの放射強度を基準とした波長の半値幅領域である放射半値幅領域の少なくとも一部が、前記第１物質の前記第１吸収ピークの吸収率を基準とした波長の半値幅領域である第１吸収半値幅領域の少なくとも一部と重複するように、前記対象物に赤外線を放射し、
   前記工程（ｂ）では、前記放射半値幅領域の少なくとも一部が、前記第２物質の前記第２吸収ピークの吸収率を基準とした波長の半値幅領域である第２吸収半値幅領域の少なくとも一部と重複するように、前記対象物に赤外線を放射する、
   請求項１に記載の赤外線処理方法。
3. 前記第１物質は、水以外の液体であり、
   前記第２物質は、水である、
   請求項１又は２に記載の赤外線処理方法。
4. 前記第１物質は、水である、
   請求項１又は２に記載の赤外線処理方法。

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