JP2002505975A - 冷光−紫外線−照射装置 - Google Patents
冷光−紫外線−照射装置Info
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- F26B3/283—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun in combination with convection
Abstract
Description
ンクを有する熱に敏感な材料、特に合成樹脂からなる基板のコーティングにおい
て使用される。基板は例えば成形体(瓶、ディスク等)またはフィルムおよびウ
ェッブである。ディスク状の成形体は例えば、コンパクトディスク(CD)また
はデジタル多目的ディスク(DVD)のような光学情報担体である。温度に敏感
な他の照射物質は、例えば電子部品で使用されるようなセラミックスに似た材料
である。電子部品に含まれる金属部品と合成樹脂部品は往々にして温度に敏感で
ある。
させることができるようにするためには、高いUV光度が必要である。硬化のた
めに通常は、200〜400nmの波長範囲のUV光が使用される。しかし、慣
用のすべてのランプは、硬化のために必要なUV光のほかに、波長の長い熱放射
線(赤外線(IR))を放射する。しなしながら、この波長の長い熱放射線は基
板の変形と脆弱化を生じることになるので、望ましくない。
上に配置し、光源の背後に、熱放射線を低減するための2個の冷光ミラーを配置
することが知られている。この場合、熱の高い割合がランプからの直接的な放射
経路を通って基板に達するという欠点がある。
国特許第4409426号公報により、直接的な放射経路内に設けた熱フィルタ
によって、対象物の熱負荷を低減する装置が知られている。この熱フィルタはコ
ーティングされたクォーツガラス板からなり、基板への赤外線照射を少しだけ低
減する。更に、クォーツガラス板によって、紫外線の一部が吸収される。
遮蔽する装置が知られている。その際、直接的な照射経路は反射バリヤを介して
、ランプのそばを通り、ランプの下方の反射鏡に達し、そこから基板に案内され
る。しかしながら、紫外線の強さは波長が長くなるにつれて低下する。更に、バ
リヤが熱放射線を完全に反射し、それによって紫外線と赤外線の分離が不充分で
あるという欠点がある。この装置は更に、基板を面状に照射する。なぜなら、ラ
ンプとバリヤが2個の放射線源を形成するからである。反射鏡の複雑な配置構造
と、バリヤとランプの間の必須の間隔は、このような装置の必要構造スペースを
非常に大きくする。従って、この装置は小型の製造ラインでは使用不可能である
。
保護ラッカー層を硬化させるための装置が知られている。この装置と対象物の間
には、偏平な流出ノズルが設けられている。この流出ノズルには管路から不活性
ガス、例えば窒素が供給される。それによって、照射過程で空気酸素が押しのけ
られ、硬化した保護ラッカー層の良好な品質が達成可能である。
物質を硬化するためのUVランプ構造体が知られている。硬化のために利用不可
能な熱放射線を排出するために、ランプは透明な溶融クォーツかなる水冷ジャケ
ットによって取り囲まれている。一実施形では、半円状の反射カバーがランプの
クォーツケースに直接設けられている。この反射カバーはランプの放射線をほぼ
焦点面の方向において基板の近くに集束する。
するために、赤外線から紫外線を効果的に分離することができ、同時に短い放射
経路によって高い紫外線強さが達成される、UVコーティングを硬化させるため
の装置を提供することである。
よって解決される。
線から紫外線を効果的に分離することができる。放射線の最小化された波長に基
づいて、紫外線の強さは、光源を照射物質のすぐ上に配置したドイツ連邦共和国
特許第3902643号公報のような慣用の装置の紫外線の強さに匹敵する。紫
外線と赤外線の分離は差に、従来使用された光源と比較して8倍に達する出力を
有する光源の使用を可能にし、しかも基板の熱負荷を高めることがない。それに
よって、製造ラインできわめて短いサイクル時間または高い通過速度が達成可能
である。
リヤを配置したことにより、従来一般的であったように、ランプのそばを放射線
を通過させる代わりに、光源を通過してUV放射線が反射される。成形部内に設
けた、横断面が部分円状のUV反射層は光源の下側を部分的に取り囲んでいる。
UV反射層に達する紫外線の少なくとも50%が、本発明によるこのUV反射層
の形成および配置に基づいて、光源を通過して、光源の背後に配置された反射鏡
で反射される。
はほとんど全部が光源を通って反射する。紫外線が光源のガラスとガスを通過す
るときの損失は比較的に小さい。紫外線の経路は非常に短い。光源を通して紫外
線を反射させるために、バリヤ上に反射層を特別に成形する必要がないので、バ
リヤは形状が簡単な熱吸収体、例えば板として形成可能である。
る。
熱の発生を少なくすることにより、この成分の排出が少なくなる。
的な分離が可能である。好ましくは同様に冷光ミラーとして形成された、光源の
背後に配置された反射鏡は、効果のために必要な紫外線を少なくとも部分的にバ
リヤのそばを通過させて基板に案内する。
およびまたはガスを案内することができる。冷却により、バリヤが熱放射線を放
出または反射することが防止される。吸収された熱放射線は冷却媒体で排出可能
であるがしかし、バリヤが請求項6に従って形成されているときには更に、冷却
空気流でも排出可能である。バリヤの熱吸収体は冷却によってかつ排出される熱
量を調節することによって、一定の温度に保つことができる。
とができる。これにより、最適な硬化と共に、短い硬化時間が達成可能である。
その際、ガスがバリヤ内のノズルの形をした他の穴を通って、基板の情報に直接
供給されると有利である。バリヤ内のこの他の穴により、ガスを供給するだけで
なく、ガスを吸引することができる。この吸引は、例えば低品質のコーティング
から出る低分子量の物質が反射鏡に付着しないようにする。
も一部が部分円状の横断面を有する円筒状に形成されている。反射鏡の部分円筒
状の横断面は、放射線を基板上の1つの焦点で集束させる。それに対して、面状
の照射を行うときには、光源の背後に配置された反射鏡の少なくとも一部を板状
に形成すると合目的である。
方を通過する際に、先ず最初に予備硬化され、続いて大きなUV強さで照射され
る。このような予備硬化によって、UVラッカー層のつや消しが達成される。
る。この場合、間隔が大きくなるにつれて紫外線の強さが弱くなる。
蔽装置を用いて調節可能である、請求項13記載のバリヤ形状により、バリヤの
そばを通過する放射線の割合を調節することができる。請求項14記載の熱遮蔽
体は同様に、基板に照射される放射線の調節を可能にする。熱遮蔽体は放射線を
完全に遮断することができ(シャッター)、それによって製造ラインの停止時に
基板に対する長すぎるUV照射を防止することができる。
板に作用する熱放射線を、連続する製造時に変化する製造条件(周囲温度、空気
湿度、プロセス速度等)に適合させることができる。
ランプ体の曲がりが防止される。これは、例えば非常に幅の広い包装フィルムま
たはフロアリング材料のラッカー硬化のために必要であるような、4mまで達す
る長さのランプ体の使用を可能にする。
態から明らかになる。この実施の形態は本発明を限定するものではない。
てある。図7はこの装置の側面図である。バリヤは熱吸収体(1)と、UV反射
層(2)と、穴(3,4)とからなっている。この穴を通って冷却媒体またはガ
スを案内することができる。穴(3)はノズル(3b)を備えている。このノズ
ルはガスを基板12のUVラッカー塗膜(UV塗装層)(13)に吹き付けるこ
とができるかまたは吸い出すことができる。バリヤの上方には棒状の光源(5)
が設けられている。光源(5)の背後に配置された反射鏡(6),(7)は、円
筒状であり、部分円状の横断面を有する。それによって、紫外線は基板(12)
上の2点(20a)で集束する。反射鏡(6,7)は好ましくは、紫外線と赤外
線を効果的に分離するために、冷光ミラー(ダイクロイックミラー、コールドミ
ラー)として形成されている。反射鏡(6,7)を通過する赤外線を吸収するた
めに、反射鏡の背後に熱吸収体(8,9)が配置されている。この熱吸収体は冷
却通路(10)を備えている。しかし、熱吸収体(8,9)を空気流で冷却して
もよい。
た装置の変形を示している。装置は同様に、バリヤと光源と熱吸収体を備えてい
る。図1と異なり、反射鏡(17,18)は部分円状の横断面を有する各々2つ
の円筒状部分からなっている。それによって、紫外線は3点(20b)で集束す
る。熱シールド(14,14b)によって、熱放射線(19)の一部を遮蔽する
ことができる。そのために、熱シールド(14,14b)は調節装置(15,1
6,15b,16b)によって、熱放射線(19)が基板(12)のUVラッカ
ー相(UV塗装層)に全くまたは一部だけしか当たらないように閉鎖される。製
造ラインの停止時には、熱シールド(14,14っ)をバリヤまで前進させ、そ
れによって基板への放射経路を完全に閉じることにより(破線で示した熱シール
ド(14b)の位置参照(シャッタ機能))、コーティングされた基板(12,
13)に対して放射を遮蔽することができる。
板状に形成されている。
側の図に従って、窒素(21)または類似のガスがコーティングされた基板(1
2,13)上に案内される。空気酸素の排除は、基板(12)上のUVラッカー
層(13)の迅速かつ良好な硬化を可能にする。
ことができる。UVラッカー層(13)から出る低分子量の成分は通常の運転で
は、反射鏡(6,7,17,18)を早く汚すことになる。これを回避するため
に、図示していない吸引装置を通路(3)に接続することができる。上昇するガ
ス(22)はノズル(3b)を経て吸い出される。
)を案内するために使用可能である。この冷却空気の弱い空気流がコーティング
された基板(12,13)を冷却する。同時に、冷却空気流(23)は、低分子
量の物質を照射装置から押し出すことにより、低分子量の物質の上昇を防止する
。
装置(2)が光源(5)に取付けられている場合を除いて、UV反射層(2)と
熱吸収体(1)とからなっている。
冷光ミラー(2c)の場合、UV反射層がガラスに取付けられている。冷光ミラ
ー(2c)は熱吸収体(25)上に設けられている。UV反射層(2e)は例え
ば光源(5)に直接取付け可能である。この場合、光源のガラス本体はUV反射
層(2e)のための支持材料としての働きをする。更に、UV反射層(2,2d
,2f)はバリヤの熱吸収体(24,26,28)に直接取付け可能である。こ
の熱吸収体は例えば、成形仕上げ時に赤外線吸収層を備えたアルミニウム成形体
からなっている。この赤外線吸収層はアルミニウム成形体からの赤外線の逆流を
防止する。
(26)は空気冷却部を備えている。バリヤの形状は光源(5)からの距離と、
UV反射層(2)の配置に依存する。UV反射層(2a)が光源(5)に直接取
付けられていると、バリヤを形成する熱吸収体(27)は板状に形成可能である
。反射層(2,2d,2f)がバリヤに直接取付けられている場合、バリヤの熱
吸収体(24,25,26,29)は所望な反射特性に対応して形成しなければ
ならない。部分円状の冷光ミラー(2c)を使用する場合にも、バリヤの熱吸収
体(25)の部分円状の外周に冷光ミラーを配置することが推奨される。冷光ミ
ラー(2c)は、バリヤの熱吸収体または光源(5)に直接取付けられたUV反
射層(2,2d,2e,2f)よりも容易に交換可能である。
過し、基板(12)に当たる直接的な熱放射線(19)の一部が、この遮蔽体に
よって調整可能である。遮蔽体(29)が完全に繰り出されると、熱放射線は基
板に直接当たらない。熱遮蔽体(29)が完全に後退すると、熱放射線の一部が
基板に当たる。熱遮蔽体(29)は個別的に調節可能である。
らないようにする。非常に長い光源の場合、そのガラス本体は高温でその形状を
保つことができない。バリヤは、光源とバリヤを接触させる支持体(30,31
)と共に、曲がりを防止する。光源は支持体(30)に点で接触している。一方
、支持体(31)は光源を全長にわたって支持している。支持体(30,31)
は熱吸収体(1)またはUV反射層(2)上に設けることができる。
垂直な平面は光源(5)の縦軸線を含み、基板(12)の表面に対して垂直であ
る。このような装置の場合、紫外線は図1に示すように2点(20a)で基板上
に集束しないで、範囲(20c)内に面で放射される。この面状の照射はUVラ
ッカー層(13)の弱い予備硬化を生じる。UVラッカー層は続いて点(20a
)で硬化される。この硬化によって、UVラッカー層(13)がややざらざらに
なる。このざらざらは表面がくすんだように見える。この作用は例えばインスト
ルメントパネルの反射防止表面を製作するために使用される。
Claims (20)
- 【請求項1】 基板(12)の上方に少なくとも1個の光源(5)が配置さ
れ、この光源の光が硬化のために、反射鏡装置(2,6,7,17,18)を介
して紫外線コーティング(13)に供給可能であり、少なくとも1個のバリヤが
基板(12)への光源の直接的な放射経路を少なくとも部分的に遮蔽する、基板
(12)特に熱に対して敏感な材料上の紫外線コーティング(13)、特に紫外
線ラッカー層または紫外線印刷インクを硬化させるための装置において、 光源(5)から放射された紫外線が、バリヤの紫外線反射層(2,2d,2f
)から光源(5)を通って、光源の背後に配置された反射鏡(6,7,17,1
8)で反射され、 バリヤが少なくとも1つの熱吸収体(1,24,25,26,28)を備え、
この熱吸収体が光源(5)から放射された熱放射線を少なくとも部分的に吸収す
ることを特徴とする装置。 - 【請求項2】 バリヤが光源(5)のすぐ下に配置され、紫外線反射装置(
2)のための成形部を備えていることを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項3】 基板の上方に少なくとも1個の光源(5)が配置され、この
光源の光が硬化のために、反射鏡装置(2,6,7,17,18)を介して紫外
線コーティング(13)に供給可能であり、少なくとも1個のバリヤが基板(1
2)への光源(5)の直接的な放射経路を少なくとも部分的に遮蔽する、基板(
12)特に熱に対して敏感な材料上の紫外線コーティング(13)、特に紫外線
ラッカー層または紫外線印刷インクを硬化させるための装置において、 光源(5)から放射された紫外線が、光源に直接取付けられた紫外線反射層(
2e)から光源(5)を通って、光源の背後に配置された反射鏡(6,7,17
,18)で反射され、 バリヤが少なくとも1つの熱吸収体(27)を備え、この熱吸収体が光源(5
)から放射された熱放射線を少なくとも部分的に吸収することを特徴とする装置
。 - 【請求項4】 バリヤに穴(3,3b,4)が設けられ、この穴を通って冷
却媒体およびまたはガスが案内可能であることを特徴とする請求項1〜3のいず
れか一つに記載の装置。 - 【請求項5】 紫外線反射層(2)が冷光ミラー(2c)の一部であること
を特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の装置。 - 【請求項6】 バリヤの熱吸収体(26)が、冷却空気流に熱を放出する冷
却リブを備えていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の装置
。 - 【請求項7】 光源の背後の反射鏡(6,7,17,18)が、紫外線の少
なくとも一部をバリヤのそばを通過させて基板(12)のコーティグ(13)に
案内することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の装置。 - 【請求項8】 光源(5)の背後に配置された反射鏡(6,7,17,18
)の少なくとも一部が板状に形成されていることを特徴とする請求項1〜7のい
ずれか一つに記載の装置。 - 【請求項9】 光源(5)の背後に配置された反射鏡(6,7,17,18
)の少なくとも一部が部分円状の横断面を有する円筒状に形成されていることを
特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の装置。 - 【請求項10】 バリヤと光源(5)の背後の反射鏡(6,7,17,18
)が、光源(5)の縦軸線を含み基板(12)の表面に対して垂直である鉛直平
面に関して対称に形成されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つ
に記載の装置。 - 【請求項11】 バリヤと光源(5)の背後の反射鏡(6,7b)が、光源
(5)の縦軸線を含み基板(12)の表面に対して垂直である鉛直平面に関して
非対称に形成されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに記載の
装置。 - 【請求項12】 バリヤと光源(5)の間隔が調節可能であることを特徴と
する請求項1〜11のいずれか一つに記載の装置。 - 【請求項13】 バリヤが高さ調節可能な遮蔽体(29)を備えた遮蔽装置
を備え、この遮蔽装置が、反射しないで光源(5)から基板(12)の紫外線コ
ーティング(13)に当たる放射線の調節を可能にすることを特徴とする請求項
1〜12のいずれか一つに記載の装置。 - 【請求項14】 バリヤまで摺動可能である、基板(12)の上方に配置さ
れた熱遮蔽体(14,14b)を備え、この熱遮蔽体が光源(5)の放射線に対
して基板(12)を完全に遮蔽可能であることを特徴とする請求項1〜13のい
ずれか一つに記載の装置。 - 【請求項15】 遮蔽装置の遮蔽体(29)およびまたは熱遮蔽体(14,
14b)が、光源(5)の縦軸線を含み基板(12)の表面に対して垂直である
鉛直平面に関して非対称に形成されていることを特徴とする請求項13または1
4記載の装置。 - 【請求項16】 遮蔽装置の遮蔽体(29)およびまたは熱遮蔽体(14,
14b)が、装置の運転中外部から調節可能であることを特徴とする請求項13
〜15のいずれか一つに記載の装置。 - 【請求項17】 遮蔽装置の遮蔽体(29)およびまたは熱遮蔽体(14,
14b)が、電気的または空気圧的な駆動装置を介して調節可能であることを特
徴とする請求項13〜16のいずれか一つに記載の装置。 - 【請求項18】 光源(5)から放出され、バリヤの紫外線反射層(2)か
ら光源(5)を通って反射した放射線の少なくとも一部が、反射鏡(6,.7,
17,18)によって基板(12)のコーティング(13)上に集束させられる
ことを特徴とする請求項1,2または4〜17のいずれか一つに記載の装置。 - 【請求項19】 バリヤと光源(5)が少なくとも部分的に接触しているこ
とを特徴とする請求項1〜18のいずれか一つに記載の装置。 - 【請求項20】 バリヤと光源(5)の間の隙間内に、少なくとも1個の支
持体(30,31)が設けられ、この支持体が光源(5)の高温のランプ体の曲
がりを防止することを特徴とする請求項1〜19のいずれか一つに記載の装置。
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