JP7145534B2 - 乾燥装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば透明なガラス板で構成されたワークの表面に塗布された乾燥対象物を乾燥させるために使用される乾燥装置に関する。
従前より、スマートフォン等のカバー部材として使用される透明なガラスパネル（ワーク）の表面にデザイン等を施すための溶剤系インクを塗布する作業がインクジェット装置等を用いて行われている。（例えば、特許文献１）
インクジェット装置等を用いて塗布した後で、このインクを乾燥させる工程が必要となっており、ホットプレートやドライヤー、あるいは乾燥炉等を用いて乾燥させている。
特開２００６－７０２９号公報
しかしながら、従来の乾燥方法にはインクを乾燥させるのに時間がかかりすぎるという問題があった。このため、例えば曲面にインクを塗布したとき、乾燥する前のインクが重力で垂れてくるよりも先に乾燥を完了させたいという要望に応えきれていなかった。
加えて、ドライヤーを使用した場合は、ドライヤーからの風圧によって乾燥する前のインクが移動してしまい、塗布面にインクのムラが生じるという問題も指摘されていた。
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ワークの表面に塗布された乾燥対象物を素早く乾燥させることのできる乾燥装置を提供することにある。
本発明の一局面によれば、
表面に乾燥対象物が塗布されたワークに光を照射するＬＥＤランプユニットと、
ステージ上に配置されて前記ＬＥＤランプユニットの反対側から前記ワークを支持するとともに、前記ワークを透過した前記光を受けて発熱する熱分散部材とを備える
乾燥装置が提供される。
好適には、
前記熱分散部材は、前記ワークに対して面で接している。
好適には、
前記ＬＥＤランプユニットは、複数のＬＥＤランプで構成されており、
複数の前記ＬＥＤランプは、第１の波長の光を放射する前記ＬＥＤランプを少なくとも１つ有しており、かつ、第２の波長の光を放射する前記ＬＥＤランプを少なくとも１つ有している。
好適には、
前記ＬＥＤランプユニットは、複数のＬＥＤランプで構成されており、
複数の前記ＬＥＤランプは、第１の強度の光を放射する前記ＬＥＤランプを少なくとも１つ有しており、かつ、第２の強度の光を放射する前記ＬＥＤランプを少なくとも１つ有している。
好適には、
前記乾燥装置は、前記ステージから離間した位置に前記熱分散部材を配置するために、前記ステージと前記熱分散部材との間に配設される離間部材をさらに備えている。
本発明に係る乾燥装置によれば、ＬＥＤランプユニットから放射された光の一部がワークの表面に塗布された乾燥対象物に当たることにより、当該乾燥対象物が光を吸収して昇温する。加えて、乾燥対象物に当たらなかった残部の光については、ワークを透過した後、熱分散部材に当たることによって当該熱分散部材に吸収される。
これにより、光を吸収して昇温した熱分散部材がワーク全体を加熱することになり、結果として乾燥対象物の温度がさらに高くなることで、より短い時間で乾燥対象物を乾燥させることができるようになる。
本発明が適用された、実施形態に係る乾燥装置１０を示す図である。 ワークＷに対するインクＩの塗布形態の一例を示す図である。 ワークＷに対するインクＩの塗布形態の別の例を示す図である。 熱分散部材１４に吸収される光の経路を示す図である。 変形例１に係る乾燥装置１０を示す図である。 変形例５に係る乾燥装置１０を示す図である。 変形例５に係る別の乾燥装置１０を示す図である。 変形例６に係る乾燥装置１０を示す図である。 変形例７に係る乾燥装置１０を示す図である。 変形例７に係る別の乾燥装置１０を示す図である。
（乾燥装置１０の構成）
以下、図面を用いて、本発明に係る乾燥装置１０の構成について説明する。なお、この乾燥装置１０と上述したインクジェット装置等のインク塗布装置とを組み合わせたものをワークデザイン装置という。
図１に示すように、乾燥装置１０は、大略、ＬＥＤランプユニット１２と、熱分散部材１４と、離間部材１６とで構成されている。
ＬＥＤランプユニット１２は、ワークＷに光を照射する部材であり、ランプユニット本体１８と、このランプユニット本体１８の表面に実装された複数のＬＥＤランプ２０とを有している。
ランプユニット本体１８は、例えば一般的なプリント基板であり、その表面に複数のＬＥＤランプ２０がＣＯＢやＳＭＤ等の形態で実装されている。
複数のＬＥＤランプ２０は所定の波長の光を放射する部材であり、各波長は、乾燥させるインクＩの色や成分等に応じて、当該インクＩが最も吸収しやすいものを選定するのが好適である。
また、複数のＬＥＤランプ２０が放射する光の波長は、すべて同じ波長に設定してもよいし（つまり、ＬＥＤランプユニット１２からの放射される光の波長は１種類）、すべて異なる波長にしてもよい（つまり、ＬＥＤランプユニット１２からの放射される光の波長はＬＥＤランプ２０の数と同じ種類数ある）。さらに言えば、ＬＥＤランプユニット１２として、第１の波長の光を放射するＬＥＤランプ２０を少なくとも１つ有しており、かつ、第２の波長の光を放射するＬＥＤランプ２０を少なくとも１つ有しているようにしてもよい（つまり、ＬＥＤランプユニット１２からの放射される光の波長は２種類以上となる）。
このように、１つのＬＥＤランプユニット１２から複数種類の波長の光を放射できるようにしておくことで、複数種類の波長の光を同時に放射することもできるし、異なる波長の光を互いに区別して同じ波長の光を放射することもできる。もちろん、すべてのＬＥＤランプ２０を同時に点灯させてもよいし、一部のＬＥＤランプ２０のみを選択的に点灯させることもできる。例えば、乾燥装置１０を単独で使用する場合には、予めプログラムしておいた点灯パターンで各ＬＥＤランプ２０を点灯させることが考えられ、乾燥装置１０を図示しない印刷機と連動させる場合には、例えば当該印刷機からインクＩの色情報を得て、当該色情報によるインクＩの色に適した波長の光を放射するＬＥＤランプ２０のみを選択的に点灯させることが考えられる。
さらに、複数のＬＥＤランプ２０が放射する光の強度についても、すべて同じ強度に設定してもよいし（つまり、ＬＥＤランプユニット１２からの放射される光の強度は１種類）、すべて異なる強度にしてもよい（つまり、ＬＥＤランプユニット１２からの放射される光の強度はＬＥＤランプ２０の数と同じ種類数ある）。加えて、ＬＥＤランプユニット１２として、第１の強度の光を放射するＬＥＤランプ２０を少なくとも１つ有しており、かつ、第２の強度の光を放射するＬＥＤランプ２０を少なくとも１つ有しているようにしてもよい（つまり、ＬＥＤランプユニット１２からの放射される光の強度は２種類以上となる）。
このように、１つのＬＥＤランプユニット１２から複数種類の強度の光を放射できるようにしておくことで、複数種類の強度の光を同時に放射することもできるし、異なる強度の光を互いに区別して同じ強度の光を放射することもできる。もちろん、すべてのＬＥＤランプ２０を同時に点灯させてもよいし、一部のＬＥＤランプ２０のみを選択的に点灯させることもできる。例えば、曲面を有するワークＷの表面にインクＩが塗布されており、各ＬＥＤランプ２０からワークＷまでの距離がそれぞれ異なるような場合においては、ワークＷまでの距離が近いＬＥＤランプ２０からは比較的低い強度の光を放射し、ワークＷまでの距離が遠いＬＥＤランプ２０からは比較的高い強度の光を放射することが考えられる。
熱分散部材１４は、ＬＥＤランプユニット１２からの光を受けて発熱する材料で構成された部材である。また、熱分散部材１４は、ステージＳ上に配置されており、ワークＷのＬＥＤランプユニット１２によって照射される面とは反対側の面に当接することによって当該ワークＷを支持するようになっている。また、熱分散部材１４の材質としては、例えば、黒アルマイト処理したアルミニウム、グラファイト、シリコンウエハ、カーボンを混練した樹脂成形部材、黒セラミック（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＣ）、黒色メッキ等が考えられる。
本実施形態において、ワークＷにおける熱分散部材１４と当接する面は平面に形成されていることから、ワークＷと熱分散部材１４とは互いに面接触しているが、ワークＷの形状によっては、ワークＷと熱分散部材１４とが複数の点で接触する場合も考えられる。後述するように、ワークＷに塗布されたインクＩを乾燥させる効率の観点から言えば、ワークＷと熱分散部材１４とは互いに面接触している方が好適である。
離間部材１６は、ステージＳと熱分散部材１４との間に配置される部材であり、本実施形態では、熱分散部材１４の四隅に配置されている。この離間部材１６は、熱分散部材１４をステージＳから離間した位置に配置する役割を有している。このように熱分散部材１４をステージＳから離間させておくことにより、熱分散部材１４とステージＳとの間の空間が断熱層となり、ＬＥＤランプユニット１２からの光を受けて発熱した熱分散部材１４の熱がステージＳに伝わり難くすることができる。
なお、ワークＷに対するインクＩの塗布形態について例示する。インクＩの塗布形態の一例として、図２に示すように、ワークＷの表面における中央部にインクＩを矩形状に塗布し、当該インクＩの外周にはインクＩが未塗布の部分を残す態様が考えられる。
あるいは、別の例として、図３に示すように、先にワークＷの周縁部にインクＩ１を塗布し、乾燥させておき、さらに、インクＩ１が未塗布だったワークＷの中央部にインクＩ２を塗布して乾燥させる態様も考えられる。
（乾燥装置１０の特徴）
図４に示すように、本実施形態に係る乾燥装置１０によれば、ＬＥＤランプユニット１２から放射された光の一部（Ｌ１）がワークＷの表面に塗布されたインクＩに当たることにより、当該インクＩが光を吸収して昇温する。加えて、インクＩに当たらなかった残部の光（Ｌ２）については、ワークＷを透過した後、熱分散部材１４に当たることによって当該熱分散部材１４に吸収される。さらに言えば、インクＩ自体の光透過率やインクＩの膜厚によっては、インクＩに当たった後、当該インクＩを透過して、さらにワークＷを透過して熱分散部材１４に吸収される光（Ｌ３）も存在する。
これにより、光を吸収して昇温した熱分散部材１４がワークＷ全体を加熱することになり、結果としてインクＩの温度がさらに高くなることで、より短い時間でインクＩを乾燥させることができるようになる。
また、上述した実施形態では、離間部材１６によって熱分散部材１４とステージＳとの間に断熱層が形成されているので、ＬＥＤランプユニット１２からの光を受けて発熱した熱分散部材１４の熱がステージＳに伝わり難くなる。これにより、熱分散部材１４からの熱でワークＷ全体をより高く昇温できるので、さらに短い時間でインクＩを乾燥させることができるようになる。
（変形例１）
上述した実施形態では、離間部材１６を用いて熱分散部材１４とステージＳとの間に断熱層を形成するようにしていたが、図５に示すように、これら離間部材１６を省略して熱分散部材１４がステージＳに直接接触するようにしてもよい。
なお、このように熱分散部材１４がステージＳに直接接触すると、ステージＳに伝わる熱分散部材１４からの熱量が多くなってしまい、ワークＷを加熱する熱量が少なくなってしまうことから、離間部材１６を設けるのが好適である。
（変形例２）
また、離間部材１６に変えて、ステージＳと熱分散部材１４との間に、これらステージＳや熱分散部材１４よりも相対的に熱伝導率が低い材質で構成した断熱部材を介在させてもよい。
（変形例３）
さらに、ＬＥＤランプユニット１２は、ワークＷに対して固定されていてもよいし、当該ＬＥＤランプユニット１２がプリンタヘッドのようにワークＷに対して動きながら光を照射してもよい。さらに、ステージＳがワークＷと共に動くようにしてもよい。
（変形例４）
また、熱分散部材１４をステージＳから独立した部材ではなく、（例えば、アルミニウム(A5052)やステンレス(SUS304)で構成された）ステージＳの表面を例えば黒アルマイト処理や黒色塗装して光吸収性を高めるようにして、この処理表面や塗装表面を熱分散部材１４としてもよい。
（変形例５）
また、図６に示すように、離間部材１６を省略して熱分散部材１４をステージＳに直接接触するように載置する場合において、当該ステージＳの表面における熱分散部材１４に対応する位置に凹所３０を形成してもよい。
このような凹所３０を形成することで、熱分散部材１４とステージＳの表面（＝凹所３０の底面）との間に断熱層としての空間を形成することができるので、ＬＥＤランプユニット１２からの光を受けて発熱した熱分散部材１４の熱がステージＳに伝わり難くなる。これにより、熱分散部材１４からの熱でワークＷ全体をより高く昇温できるので、さらに短い時間でインクＩを乾燥させることができるようになる。
なお、凹所３０の形状は、図６に示すような比較的大きなものに限られず、図７に示すように、比較的小さな凹所３０を複数形成してもよい。
（変形例６）
また、平らな形状のステージＳに変えて、図８に示すように、略円柱状の搬送ローラー３２を複数本互いに並列に引き揃えて、これら搬送ローラー３２の上に熱分散部材１４を載置してもよい。
このような態様にすることで、隣り合う搬送ローラー３２同士の間に空間が形成されるので、変形例５等と同様に、ＬＥＤランプユニット１２からの光を受けて発熱した熱分散部材１４の熱がステージＳに伝わり難くなる。これにより、熱分散部材１４からの熱でワークＷ全体をより高く昇温できるので、さらに短い時間でインクＩを乾燥させることができるようになる。
（変形例７）
また、熱分散部材１４の形状についても、上述したような平板状の熱分散部材１４に限定されることはなく、例えば、図９に示すように、断面が「コ」字状となるように凹所３４が形成された熱分散部材１４を用いてもよい。
この熱分散部材１４は、ステージＳの表面に載置された平面状の断熱部材３６の上に、凹所３４が上向きとなるように配置されている。
そして、両端部が上向きに湾曲形成されたワークＷ（表面にインクＩが塗布されている）がこの凹所３４内に嵌め込まれたうえで、ＬＥＤランプユニット１２からの光が照射されるようになっている。
もちろん、凹所３４が形成された熱分散部材１４はこれに限定されるものではなく、図１０に示すように、底部材３８と側壁部材４０とを組み合わせることによって凹所３４を有する熱分散部材１４を形成してもよい。
（変形例８）
ここまでは、ワークＷ（例えば、スマートウォッチの枠材や、タブレット・液晶モニターの枠材）の表面に塗布されたインクＩの乾燥作業に乾燥装置１０を用いる例を示してきたが、乾燥装置１０の用途はこれに限定されるものではなく、例えば、スマートフォンの赤外線受光部に用いられる赤外線透過インクの乾燥作業や、基板上に塗布した機能材料の乾燥作業、あるいは、コーティング剤等の機能性ポリマーの乾燥作業にも用いることができる。このように乾燥装置１０を用いて乾燥作業が行われる対象物（インクＩや機能材料や機能性ポリマー等）を総称して「乾燥対象物」という。
「基板上に塗布した機能材料の乾燥」としては、ガラス基板上のカラーフィルタ等、半導体ウエハ上のフォトレジストの乾燥が考えられる。例えば、シリコンウエハがワークＷである場合には、ＬＥＤランプユニット１２からの光の波長を適切に選択することによってシリコンウエハ自体が当該光を吸収して発熱に寄与する。これに熱分散部材１４が組み合わされることによってより効率的な乾燥が実現できる。また、フォトレジストの乾燥としては、プリベークおよびポストベークが考えられる。プリベークは、フォトレジストに含まれている溶剤を飛ばす工程である。ポストベークは、フォトレジストの焼き締めおよび硬化を行う工程である。
さらに言えば、半導体ウエハ上に形成した薄膜のアニール処理にも乾燥装置１０を用いることができる。その際、熱分散部材１４がワークＷの均熱化に寄与する。また、ＬＥＤランプユニット１２による光出力コントロールを用いることができる。
「コーティング剤等の機能性ポリマーの乾燥」としては、クリアインク（オーバーコート剤）、つまり、スマートフォンカバー等の塗装面および未塗装面の保護コーティングが考えられる。インクが透明であっても、熱分散部材１４からの熱によって当該インクを効率よく乾燥させることができる。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１０…乾燥装置
１２…ＬＥＤランプユニット
１４…熱分散部材
１６…離間部材
１８…ランプユニット本体
２０…ＬＥＤランプ
３０…（ステージＳの）凹所、３２…搬送ローラー、３４…（熱分散部材１４の）凹所、３６…断熱部材、３８…底部材、４０…側壁部材
Ｗ…ワーク、Ｓ…ステージ、Ｉ…インク

Claims (5)

  1. 表面に乾燥対象物が塗布されたワークに光を照射するＬＥＤランプユニットと、
    ステージ上に配置されて前記ＬＥＤランプユニットの反対側から前記ワークを支持するとともに、前記ワークを透過した前記光を受けて発熱する熱分散部材とを備える
    乾燥装置。
  2. 前記熱分散部材は、前記ワークに対して面で接している
    請求項１に記載の乾燥装置。
  3. 前記ＬＥＤランプユニットは、複数のＬＥＤランプで構成されており、
    複数の前記ＬＥＤランプは、第１の波長の光を放射する前記ＬＥＤランプを少なくとも１つ有しており、かつ、第２の波長の光を放射する前記ＬＥＤランプを少なくとも１つ有している
    請求項１または２に記載の乾燥装置。
  4. 前記ＬＥＤランプユニットは、複数のＬＥＤランプで構成されており、
    複数の前記ＬＥＤランプは、第１の強度の光を放射する前記ＬＥＤランプを少なくとも１つ有しており、かつ、第２の強度の光を放射する前記ＬＥＤランプを少なくとも１つ有している
    請求項１から３のいずれか１項に記載の乾燥装置。
  5. 前記乾燥装置は、前記ステージから離間した位置に前記熱分散部材を配置するために、前記ステージと前記熱分散部材との間に配設される離間部材をさらに備えている
    請求項１から４のいずれか１項に記載の乾燥装置。
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