【書類名】 明細書
【発明の名称】 紫外線照射装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ワークの移動方向に複数台並べて設置された紫外線照射装置において、紫外線ランプと反射器を収納したランプ室を備える紫外線照射部とワークを冷却するための送風部とが一体になっていることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】 紫外線照射部が紫外線ランプと該紫外線ランプを収納するランプ室とを備えてなり、該ランプ室の互いに対抗する二つの側壁の外面に送風部の取り入れ口と吹き出し口とを結ぶ通風路が設けられ、取り入れ口がランプ室の上部に設けられ、スリット形状の吹き出し口が前記ランプ室の二つの側壁外面の下部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。
【請求項３】 上記ランプ室の側壁が二つの壁に挟まれた空間を有する二重構造を成し、該二重構造を有する側壁の一部が上記通風路となっていることを特徴とする請求項２記載の紫外線照射装置。
【請求項４】 紫外線照射部が、紫外線ランプと、紫外線が外部に取り出される紫外線照射窓を備えたランプ室と、該紫外線ランプから放射される紫外線を紫外線照射窓に向けて反射するコールドミラーと、紫外線ランプから放射される紫外線を前記コールドミラーに向けて反射するミラーとを備えてなることを特徴とする請求項１、２または３記載の紫外線照射装置。
【請求項５】 ワークを冷却するための送風部と紫外線照射部とを備えてなる紫外線照射装置において、送風部は風を取り入れるための取り入れ口と風をワークに向けて吹き出すための吹き出し口とを備えてなり、取り入れ口の断面積に比べて吹き出し口の断面積が小さくなっていることを特徴とする紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば感熱紙や樹脂フィルムへの印刷工程においてインクを紫外線により硬化させるのに用いられる、紫外線照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱的に弱い薄紙やフィルムへの紫外線ランプによる紫外線の照射は、紫外線ランプからの輻射熱を完全には遮断できないため、熱変形し困難なことが多かった。そこで、紫外線ランプからの輻射熱を低減するために、例えば、可視光線と赤外線を透過し紫外線を反射する特性を有するコールドミラーを反射板として用いる方法が考え出され、効果をあげている。特にこのようなものの中でも、コールドミラーを二重に組み合わせて紫外線ランプからの直射成分をカットするようにした構造のもの（以下ダブルコールドミラーという）では、特にその効果が大きく大きな成果があげられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、薄紙やフィルム等のワークに対し多色刷りを行う場合等、連続して数次にわたり紫外線を照射する場合には、ワークでの受熱が蓄積されることによりワーク温度が徐々に上昇し、ついには熱的損傷を受けるに至るという問題があった。
【０００４】
図５は多色刷り印刷装置の構造を示す概略構成図である。同図において、３は印刷機、１は紫外線照射装置、４が印刷の施されるワークフィルムであり、印刷機３と紫外線照射装置１とがそれぞれ３台備えられている。そして、この印刷装置では、ワーク４の樹脂フィルムが装置両端に設けられたローラーにより一定の速度で装置内を送られて行き、第１の印刷機３でワーク４にインクが転写された後第１の紫外線照射装置１によりこのインクが硬化させられ、続いて第２の印刷機３でワーク４の先に印刷された箇所にインクが重ねられたり別な個所に転写された後第２の紫外線照射装置１によりこのインクが硬化させられるといった工程が繰り返されて多色刷りが施される。
【０００５】
このような印刷装置において、例えば紫外線照射装置１としてダブルコールドミラーを用いた装置を用いた場合、第１の紫外線照射装置１による紫外線照射による温度上昇は、通常のアルミミラーを反射板として用いた装置に比べて７０％低減され、例えば、温度２５℃の樹脂フィルムが４５℃になるといった程度の温度上昇に抑えることができる。しかしながら、紫外線の照射が一度だけであれば問題はないのであるが、繰り返し照射されることに熱が蓄積され、例えば、３回目の照射時には７０℃近くにまで樹脂フィルムの温度が上昇してしまうという問題があった。
【０００６】
このような問題を解決するための方法としては、紫外線照射装置１と印刷機との間に冷却のための冷却ゾーンを設ける方法が考えられるが、通常、印刷装置全体を小型化するために印刷機３と印刷機３との間にはあまり間隔が設けられておらず、紫外線照射装置１をこの間に設置するだけで精一杯であり、冷却のための余分な空間を設けることができないのが現状である。また、ワークを搬送するためのローラを内部に水が通され表面が冷却されるようにした水冷ローラとする方法があるが、この方法は冷却効果が大きいという利点を有するものの装置が高価なものとなり易く経済的ではない。さらに、ワークの搬送面に水冷ボードを配置する方法も考えられるが、この方法も上記水冷ローラと同様な問題を有しており、さらに摩擦による損傷をワークに与える可能性が大きいという問題もある。一般にこのような冷却部材をワークに直接接触させる方法には、冷却効率が大きいという利点があるものの、設備的に高価なものとなったり、接触によるワークへの損傷を生じさせるという問題を有している。
【０００７】
本発明は以上に鑑み成されたもので、ワークに損傷を与えることなく、簡易で、さらに場所をとらない方法により、紫外線照射時の温度上昇、特に蓄熱による温度上昇を低減することのできる紫外線照射装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
冷却を行う簡単な方法として空気を吹き付けることによる空冷法というものがあることは良く知られていることであるが、冷却部材をワークに直接接触させる方法に比べて冷却効率が悪く、特に上記のような装置に用いる場合には小さな領域で十分な冷却効果を得ることが必要であるため、実用には適さないと考えられていた。しかしながら、本発明者らが実際に空気を吹き付けることによる冷却効果を測定する実験を行ってみたところ、予想に反して大きな冷却効果が得られることがわかった。
【０００９】
本発明は、このような知見に基づきなされたものであり、紫外線照射部とワークを冷却するための送風部とを備えてなることを特徴とする紫外線照射装置である。このような紫外線照射装置を用いることにより、ワークに損傷を与えることなく、簡易な装置により、紫外線照射時の温度上昇を防ぐことができ、また、紫外線照射によりワークに蓄積された熱を実用的に除去することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の紫外線照射装置は、例えば、印刷の行われる樹脂フィルム等のワークが連続的に移動している状態で、ワークに対して紫外線が照射されるように紫外線照射部が配置され、紫外線照射の終了されたワークの部位に風が当てられるように送風部が配置されるようにして用いられる。そして、このように配置されることにより、紫外線照射によりワークに蓄積された熱が送風部からの風により除去される。
【００１１】
また、紫外線が照射されている部位に風が当たるように送風部を配置しても良く、紫外線が照射されるのとは反対側のワーク面に風が当たるように配置しても良い。いずれの場合にも、送風部は紫外線照射部の外側に配置するのが良い。なお、これらの場合には、ワークは移動している状態である必要はない。
【００１２】
送風部から送られる風を形成する気体は、ワーク表面の性質に応じて決めれば良く、例えば、空気流でも良いし、不活性ガスでも良い。また、用いる気体はあらかじめ冷却しておいても良いし室温のままでも良いが、冷却しておいた方が冷却効率は良くなる。
【００１３】
紫外線照射部はワークに照射される紫外線を放射する部分であって、例えば、紫外線ランプのみにより構成されたり、紫外線ランプを備えたランプ室により構成されたり、離れた紫外線源から導光装置により紫外線が導かれることにより紫外線を照射する光源を直接有さない照射口により構成される部位である。
【００１４】
また、送風部は気流をワークに送るための部分であって、例えば、ファン等により直接送風動力により構成されたり、離れた位置に送風動力を置き、これによる気流の供給を受けて気流を吐出するノズルにより構成される部位である。
【００１５】
このように、送風部の構成は特に限定されるものではないが、送風部が風を取り入れるための取り入れ口と風をワークに向けて吹き出すための吹き出し口とを備えてなる構成をしており、取り入れ口の断面積に比べて吹き出し口の断面積が小さくなるように構成されているのが好ましい。これはこのようにすることによって、小さい風量で大きな風速を得ることができて効率良く稼働させることができ、風速を上げることにより冷却効率も上げることができるからである。さらに、吐出時の断熱膨張による温度低下による冷却効率の向上も期待できる。
【００１６】
送風部の配置は、紫外線が照射されるワークの部位に風が当たるように配置されておれば良く、限定されるものではないが、冷却効率を向上させるという観点から、また、特に、ワークが連続的に移動するとともに紫外線照射装置がワークの移動方向に複数台並べて設置されてワークの同じ箇所に複数次に亘って紫外線が照射されるような場合には、紫外線照射部を挟んで両側に設けるようにするのがより好ましい。
【００１７】
これら紫外線照射部と送風部とは、必ずしも一つの装置内に備えられる必要はなく、紫外線照射装置と送風装置の２種類の装置が組み合わされてなるいわゆるシステム構成を成すようにされていても良いが、紫外線照射部と送風部とを一体にして構成するのがより好ましい。これは、装置を小さくできるからであり、さらには、送風部は他の部分と共用しやすく、例えば、紫外線照射部の側壁を送風部の一部として共用する等の方法により、送風部と紫外線照射部の構成部材を共用することにより装置を安価に構成する事が可能であるからである。
【００１８】
また、送風部に吹き出し口を設ける場合には、その形状はスリット形状とするのが好ましい。スリット形状とは、スリットのように幅の狭い長方形状の隙間をなす形状を意味するが、必ずしも一つの長方形である必要はなく全体としてスリット状の隙間を形成しておれば良く、例えば多数の穴が直線上に配置されて全体としてスリット状の隙間を形成しているようなものでも良い。これは、このような形状とすることによって、ワークが幅を有している場合に効率的に、かつ、均一に冷却を行うことができるからである。さらに、このような形状とすることによって、送風部を小さくすることができる。
【００１９】
【実施例】
図１は、本発明実施例の紫外線照射装置の構造を説明するための断面概略図であり、図２は本実施例装置の外形状を説明するための図であり、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は上面図である。本実施例の装置は、紫外線照射部が紫外線ランプ１１と、紫外線が外部に取り出される紫外線照射窓１５を備えた紫外線ランプ１１を収納するランプ室１２とからなり、該ランプ室１２の互いに対抗する二つの側壁の外面に送風部２の取り入れ口２２と吹き出し口２１とを結ぶ通風路２３が設けられ、取り入れ口２２がランプ室１２の上部に設けられ、スリット形状の吹き出し口２１が前記ランプ室１２の二つの側壁外面の下部に設けらた構造をしており、さらに、紫外線照射部が紫外線ランプ１１から放射される紫外線を紫外線照射窓１５に向けて反射するコールドミラー１４と、紫外線ランプ１１から放射される紫外線を前記コールドミラー１４に向けて反射するコールドミラー１３とを備えてなるものである。
【００２０】
紫外線ランプ１１は４．８ｋＷの出力を有するものである。紫外線照射窓１５は、幅約１２７ｍｍ、長さ約３８０ｍｍの大きさで、石英板またはコールドフィルターの取り付けが可能となっている。なお、以下の実験では石英板が装着されている。
【００２１】
送風部２は、着脱式にされており、取り入れ口２２は直径約１２５ｍｍの円形状をしており、毎分８立方メートルの空気が送り込まれるようになっている。また、通風路２３と吹き出し口２１のランプ室１２側壁との間隔は１２ｍｍであり、スリット幅１２ｍｍ、スリット長さ３８０ｍｍのスリットである吹き出し口２１からは、風速毎秒１５ｍの風が吹き出される。なお、この幅は狭くする方が取り入れ口での風量を減らして風速を上げることができるので良い。
【００２２】
コールドミラー１３は断面が円弧状に似た形をしてランプの長さ方向に延びた樋のような形状をしたもので、一部の可視光線と赤外線を透過して紫外線を反射する特性を有するもので、紫外線ランプからコールドミラー１３に到達した紫外線が平面の長方形板状のコールドミラー１４に向かって反射されるような形状に調整されている。また、コールドミラー１４の取り付け角度は、紫外線ランプ１１からの直達光とコールドミラー１３からの反射光を紫外線照射窓１５に向けて反射するように決められている。
【００２３】
ランプ室１２は長さ約７００ｍｍ、幅約１５０ｍｍ、高さ約１７０ｍｍの大きさの鋼板製で、ランプ室１２外壁が熱くならないように、ランプ室１２は二重壁構造となっており、また、ランプ室内には紫外線ランプを冷却するための冷却ガスが通されている。また、紫外線照射装置の下部には下部遮光カバーが設けられており、ワークはこの間を通るようになっており、ワークとの間隔は１０ｍｍとされる。
【００２４】
図３は紫外線ランプに用いられる各種反射板（ミラー）の構造を説明するための断面模式図であり、（Ａ）は本実施例で用いられているコールドミラーを２種類用いてランプの直射をなくすようにし、さらに紫外線照射窓に石英板を用いたものの断面模式図、（Ｂ）は、アルミミラーを用いたものの断面模式図、（Ｃ）はコールドミラーを１種類用いたものの断面模式図、（Ｄ）はメタルコールドミラーを１種類用いたものの断面模式図、（Ｅ）はコールドミラーを１種類用い、紫外線照射窓に石英板またはコールドフィルターを用いたものの断面模式図である。
【００２５】
本実施例の紫外線照射装置で用いられる紫外線照射部における反射板の構造を上記各種反射板構造に変えた場合の、ワークとしてミラーコートタック紙を用いた場合の温度上昇の程度は、（Ｂ）のものを１００とした場合に、（Ｃ）、（Ｄ）のもので７５、（Ｅ）の紫外線照射窓に石英板を用いたもので５０、コールドフィルターを用いたもので４０、（Ａ）の本実施例のものでは３０であり、本実施例のもので最も温度上昇を低く抑えることができることがわかった。なお、温度上昇の比較は、搬送速度毎分１０ｍにて紫外線照射窓１５の１０ｍｍ下でワークを移動させることで行った。なお、送風部は動作させていない。
【００２６】
図５に示したのと同様の構造の多色刷り印刷装置に本実施例の紫外線照射装置を取り付けた。本装置では印刷機３と紫外線照射装置１とがそれぞれ７台備えられている。そして、この印刷装置では、上記説明したのと同様、ワーク４の樹脂フィルムが装置両端に設けられたローラーにより一定の速度で装置内を送られて行き、第１の印刷機３でワーク４にインクが転写された後第１の紫外線照射装置１によりこのインクが硬化させられ、続いて第２の印刷機３でワーク４の先に印刷された箇所にインクが重ねて転写された後第２の紫外線照射装置１によりこのインクが硬化させられるといった工程が繰り返される。
【００２７】
本実施例の紫外線照射装置では、送風部がスリット形状をしており、紫外線照射部側壁にその壁を利用して設けられているので、紫外線照射部のは幅が約２４ｍｍ増加するだけであり、図５に示すような装置に取り付ける場合でも、印刷機間の距離を特に大きくすることなく取り付けることが可能である。
【００２８】
図４は、図５に示すような本実施例の印刷装置において、紫外線照射部に送風部を取り付けた場合と取り外した場合とでワークの温度変化を測定した結果を示す模式図である。なお、測定条件は以下の通りである。ワークはミラーコートタック紙、紫外線照射装置１間の距離は６６０ｍｍ、印刷は墨べた印刷、ワークの搬送速度は毎分５ｍ、紫外線ランプ強度は８０Ｗ／ｃｍである。なお、送風部を取り付けた場合の温度曲線は、実際には、ワーク上の温度測定部が紫外線照射窓１５に達した時点から紫外線照射窓１５を外れる時点まで急激に温度が上昇し、この後吹き出し口２１に達した時点から吹き出し口２１を外れる時点まで急激に温度が下降し、この後、印刷機を経て次の紫外線照射装置の吹き出し部２１に達した時点から吹き出し口２１を外れる時点まで再度急激に温度が下降し、その他の領域では緩やかに温度変化するといったように変化する曲線を描く。この意味で、図４に示す温度曲線は全行程に亘る傾向を示す模式的な曲線である。
【００２９】
図４に示されるように、送風部がない場合には、７灯目に達した時点で７６℃まで上昇するのに対し、送風部を取り付け、室温（２５℃）風を吹き付けた場合で４６℃、冷却（１６℃）風を吹き付けた場合で３９℃であった。このように、本実施例の紫外線照射装置では、紫外線照射装置１台では従来のものとワークの温度上昇の抑制効果に大きな差はないが、紫外線照射装置が複数台設置されワークの同じ位置に複数回に亘って紫外線が照射される場合には、温度抑制効果が非常に大きいことが分かる。また、非常に簡単で小型の送風部を取り付けるだけでこれほど大きな温度上昇の低減効果を発揮できているのは、上記のように紫外線照射装置にダブルコールドミラーが設けられ紫外線照射による温度上昇が最も小さくなるように制御されているためであって、すなわち、ワークに蓄積される熱が送風装置により簡単に除去できる程度にまで低減されているためである。
【００３０】
以上示した実施例の紫外線照射装置のように、一体になって構成された紫外線照射部とワークを冷却するための送風部とを備えてなり、紫外線照射部が紫外線ランプと該紫外線ランプを収納するランプ室とを備えてなり、該ランプ室の互いに対抗する二つの側壁の外面に送風部の取り入れ口と吹き出し口とを結ぶ通風路が設けられ、取り入れ口がランプ室の上部に設けられ、スリット形状の吹き出し口が前記ランプ室の二つの側壁外面の下部に設けられていることを特徴とする紫外線照射装置は、送風部を備えない紫外線照射装置に比べてその大きさをあまり大きくすることなく送風部を設けることができ、また、取り入れ口が上にあるため送風部の幅小さくすることができ、幅の狭い空間に設置する紫外線照射装置として優れている。また、送風部を紫外線照射部に被せる形とできるので、容易に着脱の可能な送風部を構成することができる。このことにより、例えば、送風部を備えるものと備えないものとで共通の紫外線照射部を用いることが可能となるので、紫外線照射部の汎用性を高めることができるという利点を有する。
【００３１】
さらに、このような構造の紫外線照射装置において、本実施例のように、取り入れ口の断面積に比べて吹き出し口の断面積を小さくすると、少ない風量で大きな風速を得ることができ、また、送風部内の送風気体がある程度圧縮されることになり、吹き出し口からの吹き出し時の断熱膨張による風の温度の低下という効果を得ることもできるので好ましい。
【００３２】
さらに、本実施例のように、取り入れ口の下にランプ室上面と挟まれた大きな空間を有し、この空間に接続されてランプ室側壁に沿ったスリット状の通風路が形成された構造とすることにより、送風部内の圧力を外気圧より高い圧力にした際に生じる取り入れ気体の温度上昇分を通風路部分で効率よく冷却することが可能となり、吹き出し口からの風の温度をより効率的に下げることができるので好ましい。
【００３３】
また、本実施例の装置では、二重構造の壁を有するランプ室の側壁に通風路が形成されることで、送風部から出される風にランプ室内の熱が取り込まれてしまうということがないという利点を有しているが、二つの壁に挟まれた空間を有する二重構造を成すランプ室の側壁の一部を通風路として兼用するようにすれば、送風部を構成する際の空間利用効率をより高めることができ、より小さな紫外線照射装置の実現が可能となるという点で好ましい紫外線照射装置を製造できる。
【００３４】
さらに、本発明の紫外線照射装置において、紫外線照射部を、紫外線ランプと紫外線が外部に取り出される紫外線照射窓を備えたランプ室と、該紫外線ランプから放射される紫外線を紫外線照射窓に向けて反射するコールドミラーと、紫外線ランプから放射される紫外線を前記コールドミラーに向けて反射するミラーとを備えてなる構成とすることにより、本発明の特徴である送風部によるワークの冷却効果を上げることができるので好ましい。これは、紫外線ランプからの直達光が低減され、コールドミラーにより赤外線が低減されてワークの温度上昇が低減されることによって、冷却効率の悪い送風による冷却方法によっても十分な冷却効果を奏することができるからである。特に、本実施例のように複数個の紫外線照射装置が配置され、ワークの同じ場所に所定の時間間隔をおいて連続して紫外線が照射されるような用途に紫外線照射装置が用いられる場合、この所定の時間間隔の間にワークに蓄積された熱を除去する必要があり、ワークの蓄熱量が小さくされていないと省スペースの送風部により十分な冷却を行うことができなくなるからである。
【００３５】
なお、この場合、コールドミラーに向けて紫外線を反射するミラーは、コールドミラーである必要はなく、通常のミラーでも良い。また、コールドミラーは赤外線を透過しないメタルコールドミラーでも、ハーフミラーのように見える一部の可視光線と紫外線を透過するコールドミラーでも良い。そして、好ましくは、本実施例のように、いずれのミラーもコールドミラーとしたものが熱線を少なくできるという点で好ましく、本実施例のようないわゆるダブルコールドミラー構造とするのがより好ましい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の紫外線照射装置によれば、ワークに損傷を与えることなく紫外線照射によるワークの温度上昇を低減する事のできる、簡易な構造の紫外線照射装置を作製する事ができる。特に、スリット形状を有する送風部を備えることにより、装置を大きくすることなく本発明の紫外線照射装置を実現する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明実施例の紫外線照射装置の構造を説明する断面概略図である。
【図２】
本実施例装置の外形状を説明する図である。
【図３】
各種反射板の構造を説明する断面模式図である。
【図４】
ワークの温度変化を測定した結果を示す模式図である。
【図５】
多色刷り印刷装置の構造を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ 紫外線照射装置
２ 送風部
３ 印刷機
４ ワーク
１１ 紫外線ランプ
１２ ランプ室
１３，１４ コールドミラー
１５ 紫外線照射窓
２１ 吹き出し口
２２ 取り入れ口
２３ 通風路
[Document name] Statement
[Title of Invention] Ultraviolet Irradiation Device
[Claims]
[Claim 1] In an ultraviolet irradiation device in which a plurality of units are installed side by side in the moving direction of the work, an ultraviolet irradiation unit having a lamp chamber containing an ultraviolet lamp and a reflector and a blower unit for cooling the work are integrated.An ultraviolet irradiation device characterized by the fact that.
2. The ultraviolet irradiation unit is provided with an ultraviolet lamp and a lamp chamber for accommodating the ultraviolet lamp, and a ventilation path connecting an intake port and an outlet of the air blowing unit is provided on the outer surfaces of two side walls of the lamp chamber that oppose each other. , The intake port is provided in the upper part of the lamp chamber, and the slit-shaped outlet is provided in the lower part of the outer surface of the two side walls of the lamp chamber.The ultraviolet irradiation device according to claim 1.
3. 2. The second aspect of the lamp chamber is characterized in that the side wall of the lamp chamber has a double structure having a space sandwiched between two walls, and a part of the side wall having the double structure is the ventilation passage.The ultraviolet irradiation device described.
4. The ultraviolet irradiation unit radiates from an ultraviolet lamp, a lamp chamber provided with an ultraviolet irradiation window from which ultraviolet rays are taken out, a cold mirror that reflects the ultraviolet rays emitted from the ultraviolet lamp toward the ultraviolet irradiation window, and an ultraviolet lamp. It is provided with a mirror that reflects the ultraviolet rays to be emitted toward the cold mirror.The ultraviolet irradiation device according to claim 1, 2 or 3.
5. In an ultraviolet irradiation device provided with a blower portion for cooling the work and an ultraviolet irradiation unit, the blower portion is provided with an intake port for taking in the wind and an outlet for blowing the wind toward the work. The feature is that the cross-sectional area of the outlet is smaller than the cross-sectional area of the intake port.Ultraviolet irradiation device.
Description: TECHNICAL FIELD [Detailed description of the invention]
[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to an ultraviolet irradiation device used for curing ink with ultraviolet rays in, for example, a printing process on thermal paper or a resin film.
0002.
[Conventional technology]
Irradiation of thermally weak thin paper or film with ultraviolet rays by an ultraviolet lamp is often difficult due to thermal deformation because the radiant heat from the ultraviolet lamp cannot be completely blocked. Therefore, in order to reduce the radiant heat from the ultraviolet lamp, for example, a method of using a cold mirror having a property of transmitting visible light and infrared rays and reflecting ultraviolet rays has been devised and is effective. In particular, among such things, the one with a structure that cuts the direct radiation component from the ultraviolet lamp by double combining cold mirrors (hereinafter referred to as double cold mirror) has a particularly large effect and has achieved great results. There is.
0003
[Problems to be Solved by the Invention]
However, when multicolor printing is performed on a work such as thin paper or film, when ultraviolet rays are continuously irradiated several times, the work temperature gradually rises due to the accumulation of heat received by the work, and finally. Had the problem of being thermally damaged.
0004
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing the structure of a multicolor printing apparatus. In the figure, 3 is a printing machine, 1 is an ultraviolet irradiation device, 4 is a work film on which printing is performed, and 3 printing machines 3 and 3 ultraviolet irradiation devices 1 are provided. Then, in this printing apparatus, the resin film of the work 4 is sent through the apparatus at a constant speed by rollers provided at both ends of the apparatus, and after the ink is transferred to the work 4 by the first printing machine 3, the second This ink is cured by the ultraviolet irradiation device 1 of 1, and then the ink is overlaid on the portion printed on the tip of the work 4 by the second printing machine 3 or transferred to another portion, and then the second ultraviolet ray is applied. Multicolor printing is performed by repeating a process in which the ink is cured by the irradiation device 1.
0005
In such a printing device, for example, when a device using a double cold mirror is used as the ultraviolet irradiation device 1, the temperature rise due to the ultraviolet irradiation by the first ultraviolet irradiation device 1 uses a normal aluminum mirror as a reflector. It is reduced by 70% as compared with the apparatus, and for example, the temperature rise of the resin film having a temperature of 25 ° C. can be suppressed to 45 ° C. However, although there is no problem if the ultraviolet irradiation is performed only once, heat is accumulated in the repeated irradiation, and the temperature of the resin film rises to nearly 70 ° C., for example, at the time of the third irradiation. There was a problem.
0006
As a method for solving such a problem, a method of providing a cooling zone for cooling between the ultraviolet irradiation device 1 and the printing machine can be considered, but usually printing is performed in order to reduce the size of the entire printing device. There is not much space between the machine 3 and the printing machine 3, and it is only possible to install the ultraviolet irradiation device 1 between them, and it is not possible to provide an extra space for cooling. The current situation. In addition, there is a method in which the roller for transporting the work is a water-cooled roller in which water is passed through the inside to cool the surface, but this method has the advantage of having a large cooling effect, but the device is expensive. It is easy to become and it is not economical. Further, a method of arranging a water-cooled board on the transport surface of the work can be considered, but this method also has the same problem as the above-mentioned water-cooled roller, and further has a problem that there is a high possibility of damaging the work due to friction. .. In general, such a method of bringing the cooling member into direct contact with the work has an advantage of high cooling efficiency, but has a problem that it becomes expensive in terms of equipment and causes damage to the work due to the contact. ing.
0007
The present invention has been made in view of the above, and it is possible to reduce the temperature rise during ultraviolet irradiation, particularly the temperature rise due to heat storage, by a simple and space-saving method without damaging the work. It is an object of the present invention to provide an irradiation device.
0008
[Means for solving problems]
It is well known that there is an air cooling method by blowing air as a simple method for cooling, but the cooling efficiency is inferior to the method in which the cooling member is brought into direct contact with the work, and in particular, the above-mentioned method is used. When used in such a device, it is necessary to obtain a sufficient cooling effect in a small area, and it has been considered that it is not suitable for practical use. However, when the present inventors conducted an experiment to measure the cooling effect by actually blowing air, it was found that a large cooling effect was unexpectedly obtained.
0009
The present invention has been made based on such findings, and is an ultraviolet irradiation device including an ultraviolet irradiation unit and a blower unit for cooling a work. By using such an ultraviolet irradiation device, it is possible to prevent the temperature from rising during ultraviolet irradiation with a simple device without damaging the work, and the heat accumulated in the work due to ultraviolet irradiation can be practically used. Can be removed.
0010
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the ultraviolet irradiation device of the present invention, for example, in a state where a work such as a resin film to be printed is continuously moving, an ultraviolet irradiation unit is arranged so that the work is irradiated with ultraviolet rays, and the work is irradiated with ultraviolet rays. It is used so that the blower part is arranged so that the wind is blown to the part of the finished work. Then, by arranging in this way, the heat accumulated in the work due to the irradiation of ultraviolet rays is removed by the wind from the blower portion.
0011
Further, the blower portion may be arranged so that the wind hits the portion irradiated with the ultraviolet rays, or may be arranged so that the wind hits the work surface on the opposite side to the irradiation of the ultraviolet rays. In either case, the blower portion should be arranged outside the ultraviolet irradiation portion. In these cases, the work does not need to be in the moving state.
0012
The gas forming the wind sent from the blower portion may be determined according to the properties of the work surface, and may be, for example, an air flow or an inert gas. Further, the gas to be used may be cooled in advance or may be left at room temperature, but the cooling efficiency is improved when the gas is cooled.
0013
The ultraviolet irradiation part is a part that emits ultraviolet rays to be irradiated to the work. For example, it is composed of only an ultraviolet lamp, a lamp chamber equipped with an ultraviolet lamp, or an ultraviolet ray from a remote ultraviolet source by a light guide device. It is a part composed of an irradiation port that does not directly have a light source that irradiates ultraviolet rays by being guided.
0014.
Further, the blower portion is a part for sending the airflow to the work. For example, the blower power is directly configured by a fan or the like, or the blower power is placed at a distant position, and the airflow is supplied by the blower to discharge the airflow. It is a part composed of nozzles.
0015.
As described above, the configuration of the blower portion is not particularly limited, but the blower portion is provided with an intake port for taking in the wind and an outlet for blowing the wind toward the work. , It is preferable that the cross-sectional area of the outlet is smaller than the cross-sectional area of the intake port. This is because by doing so, a large wind speed can be obtained with a small air volume and the operation can be performed efficiently, and the cooling efficiency can be increased by increasing the wind speed. Furthermore, it can be expected that the cooling efficiency will be improved by lowering the temperature due to adiabatic expansion during discharge.
0016.
The arrangement of the blower portion may be arranged so that the wind hits the part of the work to be irradiated with ultraviolet rays, and is not limited, but from the viewpoint of improving the cooling efficiency, and in particular, the work When a plurality of ultraviolet irradiation devices are installed side by side in the moving direction of the work while continuously moving and the same part of the work is irradiated with ultraviolet rays in multiple orders, the ultraviolet irradiation part is sandwiched between the two sides. It is more preferable to provide it.
[0017]
The ultraviolet irradiation unit and the blower unit do not necessarily have to be provided in one device, and may be configured to form a so-called system configuration in which two types of devices, the ultraviolet irradiation device and the blower device, are combined. However, it is more preferable that the ultraviolet irradiation unit and the blower unit are integrally formed. This is because the device can be made smaller, and the blower can be easily shared with other parts. For example, the side wall of the ultraviolet irradiation part can be shared as a part of the blower, so that the blower and the ultraviolet rays can be shared. This is because the device can be constructed at low cost by sharing the constituent members of the irradiation unit.
0018
Further, when the air outlet is provided in the blower portion, the shape is preferably a slit shape. The slit shape means a shape that forms a narrow rectangular gap like a slit, but it does not necessarily have to be one rectangular shape, and a slit-shaped gap may be formed as a whole, for example, a large number. The holes may be arranged in a straight line to form a slit-shaped gap as a whole. This is because such a shape enables efficient and uniform cooling when the work has a width. Further, by making such a shape, the blower portion can be made smaller.
0019
【Example】
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining the structure of the ultraviolet irradiation device according to the embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view for explaining the outer shape of the device according to the present invention, and FIG. The side view and the figure (b) are top views. In the apparatus of this embodiment, the ultraviolet irradiation unit includes an ultraviolet lamp 11 and a lamp chamber 12 for accommodating an ultraviolet lamp 11 provided with an ultraviolet irradiation window 15 from which ultraviolet rays are taken out, and the lamp chambers 12 oppose each other. On the outer surfaces of the two side walls, a ventilation passage 23 connecting the intake port 22 of the blower portion 2 and the outlet 21 is provided, the intake port 22 is provided above the lamp chamber 12, and the slit-shaped outlet 21 is the lamp chamber. It has a structure provided in the lower part of the outer surface of the two side walls of the twelve, and further, a cold mirror 14 in which the ultraviolet irradiation unit reflects the ultraviolet rays emitted from the ultraviolet lamp 11 toward the ultraviolet irradiation window 15, and the ultraviolet lamp 11. It is provided with a cold mirror 13 that reflects ultraviolet rays radiated from the cold mirror 14 toward the cold mirror 14.
0020
The ultraviolet lamp 11 has an output of 4.8 kW. The ultraviolet irradiation window 15 has a width of about 127 mm and a length of about 380 mm, and a quartz plate or a cold filter can be attached to the window 15. In the following experiments, a quartz plate is attached.
0021.
The blower portion 2 is removable, and the intake port 22 has a circular shape with a diameter of about 125 mm so that air of 8 cubic meters per minute is sent. Further, the distance between the ventilation passage 23 and the side wall of the lamp chamber 12 of the outlet 21 is 12 mm, and a wind having a wind speed of 15 m / s is blown out from the outlet 21 which is a slit having a slit width of 12 mm and a slit length of 380 mm. It is better to narrow this width because the air volume at the intake can be reduced and the wind speed can be increased.
0022.
The cold mirror 13 has a cross-sectional shape similar to an arc shape and is shaped like a gutter extending in the length direction of the lamp, and has a characteristic of transmitting some visible light and infrared rays and reflecting ultraviolet rays. The shape is adjusted so that the ultraviolet rays that have reached the cold mirror 13 from the ultraviolet lamp are reflected toward the flat rectangular plate-shaped cold mirror 14. The mounting angle of the cold mirror 14 is determined so that the direct light from the ultraviolet lamp 11 and the reflected light from the cold mirror 13 are reflected toward the ultraviolet irradiation window 15.
[0023]
The lamp chamber 12 is made of a steel plate having a length of about 700 mm, a width of about 150 mm, and a height of about 170 mm. The lamp chamber 12 has a double wall structure so that the outer wall of the lamp chamber 12 does not get hot. Cooling gas for cooling the ultraviolet lamp is passed through the lamp chamber. Further, a lower light-shielding cover is provided at the lower part of the ultraviolet irradiation device, and the work passes between them, and the distance from the work is set to 10 mm.
0024
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the structure of various reflectors (mirrors) used in an ultraviolet lamp, and FIG. 3A is a direct irradiation of a lamp using two types of cold mirrors used in this embodiment. A schematic cross-sectional view of a glass plate used for an ultraviolet irradiation window, (B) a schematic cross-sectional view of a mirror using an aluminum mirror, and (C) a schematic cross-sectional view of a cold mirror used. (D) is a schematic cross-sectional view of one using one type of metal cold mirror, and (E) is a schematic cross-sectional view of one using one type of cold mirror and using a quartz plate or a cold filter for an ultraviolet irradiation window.
0025
When the structure of the reflector in the ultraviolet irradiation unit used in the ultraviolet irradiation device of this embodiment is changed to the above-mentioned various reflector structures, the degree of temperature increase when mirror-coated tack paper is used as the work is (B). Assuming that 100 is 100, 75 for (C) and (D), 50 for the ultraviolet irradiation window of (E) using a quartz plate, 40 for using a cold filter, (A). In the case of this example, the number was 30, and it was found that the temperature rise could be suppressed to the lowest level in the case of this example. The temperature rise was compared by moving the workpiece 10 mm below the ultraviolet irradiation window 15 at a transport speed of 10 m / min. The blower is not operating.
0026
The ultraviolet irradiation device of this embodiment was attached to a multicolor printing device having the same structure as that shown in FIG. This apparatus is provided with seven printing machines 3 and seven ultraviolet irradiation devices 1, respectively. Then, in this printing apparatus, as described above, the resin film of the work 4 is sent through the apparatus at a constant speed by the rollers provided at both ends of the apparatus, and the first printing machine 3 sends the resin film to the workpiece 4. After the ink is transferred, the ink is cured by the first ultraviolet irradiation device 1, and then the ink is overlaid and transferred to the portion printed at the tip of the work 4 by the second printing machine 3, and then the second. The process of curing this ink by the ultraviolet irradiation device 1 of the above is repeated.
[0027]
In the ultraviolet irradiation device of this embodiment, the blower portion has a slit shape and is provided on the side wall of the ultraviolet irradiation portion using the wall, so that the width of the ultraviolet irradiation portion is only increased by about 24 mm. Even when it is attached to the device as shown in FIG. 5, it can be attached without increasing the distance between the printing machines.
[0028]
FIG. 4 is a schematic view showing the results of measuring the temperature change of the work when the blower portion is attached to the ultraviolet irradiation portion and when the blower portion is removed in the printing apparatus of the present embodiment as shown in FIG. The measurement conditions are as follows. The work is mirror-coated tack paper, the distance between the ultraviolet irradiation devices 1 is 660 mm, the printing is black printing, the transport speed of the work is 5 m per minute, and the ultraviolet lamp intensity is 80 W / cm. In the temperature curve when the blower is attached, the temperature actually rises sharply from the time when the temperature measuring part on the work reaches the ultraviolet irradiation window 15 to the time when the temperature measuring part is removed from the ultraviolet irradiation window 15, and then the temperature rises sharply. The temperature drops sharply from the time when the air outlet 21 is reached to the time when the air outlet 21 is removed, and then from the time when the temperature reaches the air outlet 21 of the next ultraviolet irradiation device via the printing machine until the time when the air outlet 21 is removed. The temperature drops sharply again, and in other regions, the temperature changes slowly, and so on. In this sense, the temperature curve shown in FIG. 4 is a schematic curve showing a tendency over the entire process.
[0029]
As shown in FIG. 4, when there is no blower, the temperature rises to 76 ° C when the 7th light is reached, whereas when the blower is attached and the air is blown at room temperature (25 ° C) 46. The temperature was 39 ° C. when a cooling (16 ° C.) wind was blown. As described above, in the ultraviolet irradiation device of the present embodiment, there is no big difference in the effect of suppressing the temperature rise of the work from the conventional one with one ultraviolet irradiation device, but a plurality of ultraviolet irradiation devices are installed at the same position of the work. It can be seen that the temperature suppressing effect is very large when the ultraviolet rays are irradiated multiple times. In addition, the reason why such a large temperature rise reduction effect can be exhibited by simply attaching a very simple and small blower is that the UV irradiation device is provided with a double cold mirror as described above and the temperature rise due to UV irradiation is increased. This is because it is controlled to be the smallest, that is, the heat accumulated in the work is reduced to the extent that it can be easily removed by the blower.
[0030]
Like the ultraviolet irradiation device of the above-described embodiment, the ultraviolet irradiation unit is provided with an integrally configured ultraviolet irradiation unit and a blower unit for cooling the work, and the ultraviolet irradiation unit houses the ultraviolet lamp and the ultraviolet lamp. The lamp chamber is provided, and a ventilation passage connecting the intake port and the outlet of the air outlet is provided on the outer surface of the two side walls facing each other of the lamp chamber, and the intake port is provided at the upper part of the lamp chamber. The ultraviolet irradiation device characterized in that the slit-shaped outlet is provided at the lower part of the outer surface of the two side walls of the lamp chamber is made much larger in size than the ultraviolet irradiation device not provided with a blower. It is possible to provide a blower portion without a blower, and the width of the blower portion can be reduced because the intake port is on the upper side, which is excellent as an ultraviolet irradiation device installed in a narrow space. Further, since the blower portion can be covered with the ultraviolet irradiation portion, it is possible to form a blower portion that can be easily attached and detached. As a result, for example, it is possible to use a common ultraviolet irradiation unit for those having and not having a blower, so that there is an advantage that the versatility of the ultraviolet irradiation unit can be enhanced.
0031
Further, in the ultraviolet irradiation device having such a structure, if the cross-sectional area of the outlet is made smaller than the cross-sectional area of the intake as in this embodiment, a large wind speed can be obtained with a small amount of air, and the air is blown. It is preferable because the blown gas in the part is compressed to some extent, and the effect of lowering the temperature of the wind due to adiabatic expansion at the time of blowing out from the outlet can be obtained.
[0032]
Further, as in the present embodiment, a structure has a large space sandwiched between the upper surface of the lamp chamber and the upper surface of the lamp chamber under the intake port, and is connected to this space to form a slit-shaped ventilation passage along the side wall of the lamp chamber. By doing so, it becomes possible to efficiently cool the temperature rise of the intake gas generated when the pressure inside the blower part is higher than the outside air pressure in the air passage part, and the temperature of the wind from the outlet can be made more efficient. It is preferable because it can be lowered to.
0033
Further, in the apparatus of the present embodiment, since the ventilation passage is formed on the side wall of the lamp chamber having the double-structured wall, the heat in the lamp chamber is not taken in by the wind emitted from the blower portion. However, if a part of the side wall of the lamp chamber forming a double structure having a space sandwiched between two walls is also used as a ventilation passage, a space for forming a blower portion is provided. It is possible to manufacture a preferable ultraviolet irradiation device in that the utilization efficiency can be further improved and a smaller ultraviolet irradiation device can be realized.
0034
Further, in the ultraviolet irradiation device of the present invention, the ultraviolet irradiation unit reflects the ultraviolet lamp and the ultraviolet irradiation window from which the ultraviolet rays are taken out, and the ultraviolet rays radiated from the ultraviolet lamp toward the ultraviolet irradiation window. By providing the cold mirror and the mirror that reflects the ultraviolet rays radiated from the ultraviolet lamp toward the cold mirror, the cooling effect of the work by the blower portion, which is a feature of the present invention, can be improved. It is preferable because it can be done. This is because the direct light from the ultraviolet lamp is reduced, the infrared rays are reduced by the cold mirror, and the temperature rise of the work is reduced, so that a sufficient cooling effect can be obtained even by a cooling method by blowing air with poor cooling efficiency. Because it can be done. In particular, when a plurality of ultraviolet irradiation devices are arranged as in this embodiment and the ultraviolet irradiation device is used for the purpose of continuously irradiating the same place of the work with ultraviolet rays at predetermined time intervals. This is because it is necessary to remove the heat accumulated in the work during this predetermined time interval, and if the amount of heat stored in the work is not reduced, the space-saving air blower cannot sufficiently cool the work.
0035.
In this case, the mirror that reflects ultraviolet rays toward the cold mirror does not have to be a cold mirror, and may be a normal mirror. Further, the cold mirror may be a metal cold mirror that does not transmit infrared rays, or a cold mirror that transmits a part of visible light and ultraviolet rays that look like a half mirror. And, it is preferable that all the mirrors are cold mirrors as in this embodiment in that heat rays can be reduced, and it is more preferable to have a so-called double cold mirror structure as in this embodiment.
0036
【Effect of the invention】
According to the ultraviolet irradiation device of the present invention, it is possible to manufacture an ultraviolet irradiation device having a simple structure capable of reducing the temperature rise of the work due to ultraviolet irradiation without damaging the work. In particular, by providing a blower portion having a slit shape, the ultraviolet irradiation device of the present invention can be realized without enlarging the device.
[Simple explanation of drawings]
FIG. 1
It is sectional drawing explaining the structure of the ultraviolet irradiation apparatus of the Example of this invention.
FIG. 2
It is a figure explaining the outer shape of this Example apparatus.
FIG. 3
It is sectional drawing which explains the structure of various reflectors.
FIG. 4
It is a schematic diagram which shows the result of having measured the temperature change of a work.
FIG. 5
It is a schematic block diagram which shows the structure of a multicolor printing apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Ultraviolet irradiation device
2 Blower
3 printing machine
4 work
11 UV lamp
12 Lamp room
13,14 cold mirror
15 UV irradiation window
21 outlet
22 Intake
23 Ventilation channel