JP2005195468A - 電子線照射装置および電子線照射方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型で簡素かつ不活性ガスの使用量が少なく、被照射物処理のサイクルタイムが短い電子線照射装置を提供する。
【解決手段】 チャンバ５１の内部に公転軸５３および公転アーム部５４にて搬送移動され、各々が被照射物４０を支持した複数の内部搬送回動トレイ５５を収容し、この内部搬送回動トレイ５５の搬送経路に入替室部５２および電子線照射部１０を配置する。入替室部５２は、チャンバ５１の天板部の開口部５２ａに着脱する内部搬送回動トレイ５５および外部の被照射物搬送装置６０の外部搬送回動トレイ６２で構成され、これらはチャンバ５１内の不活性ガス雰囲気を維持するロードロック機能およびＸ線遮蔽機能を兼ねる。個々の内部搬送回動トレイ５５が入替室部５２の位置に移動／位置決めされる間に、電子線照射部１０を通過する内部搬送回動トレイ５５の被照射物４０に電子線を照射する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、表示装置、光ディスク、メガネレンズ、ＩＤカード等に形成された印刷インキ、塗料、接着剤、粘着剤、硬質保護膜等の被覆物の架橋・硬化、または、物体の殺菌や改質等の処理のために電子線を照射する電子線照射技術に関する。

基材に施された塗料、接着剤、粘着剤、硬質保護膜等の架橋、硬化、または改質等の手段として電子線照射によるものが、これまでに多くの提案が成されている（特許文献１等）。この手段は、真空中で電子を加速電圧により加速し、この加速された電子を真空中、もしくは不活性ガス雰囲気下に置かれた被照射物に照射して処理するものである。

この電子線照射による処理方法は、被照射物の加熱が極端に少ない、有機溶剤を使う必要がない、硬化開始剤を必要としない等の数多くの利点がある反面、大きなドラム型の照射管が必要であり加速電圧が高いので厳重なＸ線遮蔽が必要であり、酸素阻害を防止するために被照射物の雰囲気を低酸素化すべく大量の窒素ガスなどの不活性ガスを流す必要があり、また、基材によっては電子線による黄変等の変質が起こるという技術的課題があった。

上記技術的課題のために、従来の電子線照射装置では装置自体が極めて大型化し、重量も大きいものとなり、被照射物の搬送系を工夫した例（特許文献２）でも、ロードロック室を備えた装置全体をさらに鉛製の遮蔽室に収容した極めて大きな装置となっている。また、本発明とは照射目的が異なるが、小型化と汚染減少を目的としたイオンビームの真空チャンバの例（特許文献３）では、小型化が図られているもののＸ線遮蔽には言及されてない。

電子線照射部自体を小型化、低加速電圧化した例（特許文献４）では、電子線照射窓の材質を工夫して低加速電圧でも電子線の高い透過率を実現することで、Ｘ線の発生量は少なくなり、電子線照射部自体は小型になったものの、Ｘ線遮蔽や不活性ガスの使用は必要であり、シートやケーブル等の被照射物を前提とした搬送機構を含む複雑かつ大型の装置構造しか開示されていない。

上述したように、特許文献４に記載されているような電子線照射技術により、電子線照射部が大幅に小型化され、Ｘ線遮蔽も鉛の代わりにステンレススチールなどを使えるようになり、更に基材への悪影響が軽減されたものの、Ｘ線遮蔽と不活性ガスの使用もしくは真空が必要であり、たとえば多数の単体物品を処理する場合においては、従来技術では装置の小型化や簡素化、或いは被照射物を処理するサイクルタイムの観点からは不十分であった。
特開平２−２０８３２５号公報 特開平９−１０１４００号公報 特開平７−０１９３４０号公報 米国特許第５，４１４，２６７号

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、小型で簡素かつ不活性ガスの使用量が少なく、被照射物処理のサイクルタイムが短い電子線照射装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点では、被照射物を回動搬送する回動搬送機構と、回動搬送中の被照射物に電子線を照射する電子線照射部とを有する電子線照射装置であって、
前記回動搬送機構が収容される回動照射室と、
前記回動照射室の一部に設けられ、前記被照射物を前記回動照射室の内外へ出し入れする入替室と、
前記回動照射室の外部側に位置して前記入替室の一部を構成し、Ｘ線遮蔽機構と気密保持機構と被照射物保持機構とを有する外部被照射物保持台と、
前記回動照射室の内部側に位置して前記入替室の一部を構成し、Ｘ線遮蔽機構と気密保持機構と被照射物保持機構とを有し、前記回動搬送機構に支持された内部被照射物保持台と、
前記回動搬送機構を搬送方向に駆動する回動機構と、
前記内部被照射物保持台を支持する前記回動搬送機構を上下動させる上下動機構とを具備したことを特徴とする電子線照射装置を提供する。

また、本発明の第２の観点では、回動照射室内において被照射物を回動搬送させながら不活性ガス雰囲気中で電子線を照射する電子線照射方法であって、
各々が、電子線照射部を備えた前記回動照射室に設けられた入替室の一部を構成し、それぞれＸ線遮蔽機能と気密保持機能を備えた外部被照射物保持台と内部被照射物保持台との間で前記被照射物を授受して当該回動照射室の内外に出し入れし、前記内部被照射物保持台を回動搬送機構により上下動させるとともに回動搬送させて前記電子線照射部を通過させる間に前記被照射物に電子線を照射することを特徴とする電子線照射方法を提供する。

上記した本発明によれば、被照射物の回動照射室における電子線照射部への受け渡しに際して、入替室を構成する外部被照射物保持台および内部被照射物保持台がロードロック扉となり、回動照射室におけるＸ線遮蔽機能と気密保持機能を実現し、かつ回動照射室内における被照射物の搬送台をも兼ねるので、装置全体の小型化が実現されるとともに、被照射物に対する酸素阻害を防止すべく回動照射室に満たされる不活性ガスの使用量も削減され、不活性ガス置換に伴うサイクルタイムの短縮を実現できる。

また、被照射物を入れ換えるための内部被照射物保持台の回動動作の途中で回動搬送と並行して被照射物に対する電子線の照射が行われるため、被照射物の回動照射室における電子線の照射処理の全体の所要時間は、実質的に、入替室における被照射物の入替時間と回動照射室内における回動搬送の所要時間の和となり、照射時間の分だけ電子線照射処理のサイクルタイムの短縮を実現できる。

本発明によれば、電子線照射部の位置へ被照射物を搬送する被照射物保持台が気密を保持するロードロック機構およびＸ線遮蔽機構を具備しているので、電子線照射装置を単純で軽量に構成できるとともに、被照射物の搬送を含めて電子線照射に係るサイクルタイムを短くでき、窒素ガスなどの不活性ガスの使用量が大幅に削減されるので、電子線照射装置のランニングコストの低減が図れるとともに、被照射物を廉価に提供することが可能である。

また、内部被照射物保持台に被照射物を授受するための外部被照射物保持台がロードロック機構およびＸ線遮蔽機構を具備することで、上記の発明の効果は一層大きなものとなる。

加えて、電子線照射部は真空管型照射管から成り、その加速電圧は８０ｋＶ以下であることで、更なる小型化が可能であるとともに、加速電圧が低いので、Ｘ線遮蔽に有害な鉛を使う必要が無くなるとともに、被照射物の基材の損傷や劣化が少ないという効果がある。

従って、本発明によれば、小型で簡素かつ不活性ガスの使用量が少なく、被照射物処理のサイクルタイムが短い電子線照射装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
図１、図２、図３、図４、および図５は、本発明の一実施の形態である電子線照射方法を実施する電子線照射装置の構成および作用の一例を示す略断面図であり、図６は、その一部を取り出して例示する斜視図、図７は、本実施の形態の電子線照射装置の略平面図である。

本実施の形態の電子線照射装置５０は、チャンバ５１と、このチャンバ５１の天板部に設けられた、電子線照射部１０および入替室部５２を備えている。チャンバ５１の内部には、その各々が被照射物４０を支持する複数の内部搬送回動トレイ５５と、この内部搬送回動トレイ５５を支持する公転アーム部５４が設けられている。個々の内部搬送回動トレイ５５は、開口部を上向きにした凹形状を呈しており、その中央部には、被照射物４０を着脱自在に支持するための被照射物支持部５６が設けられている。図７に例示されるように、本実施の形態の場合、内部搬送回動トレイ５５は三つ設けられ、配置間隔は、周方向を３等分するように配置されている。

被照射物４０は、たとえば、表面に印刷インキ、塗料、接着剤、保護膜剤等の樹脂層がスピンコートや塗布やスプレー等の方法により被覆された板状物からなる。

チャンバ５１の中央部には、被照射物４０を支持した複数の内部搬送回動トレイ５５を、公転アーム部５４を介してチャンバ５１内で電子線照射部１０および入替室部５２を通るように回動（公転）させる公転軸５３が設けられている。

この公転軸５３は、図示しない上下動機構により、上下動も可能にされており、公転アーム部５４を介して支持された複数の内部搬送回動トレイ５５を、チャンバ５１の内部において上下動させることが可能になっている。

チャンバ５１の壁面には、不活性ガス導入口５８およびガス排出口５８ａ、酸素濃度センサ５８ｂが設けられており、図示しない装置制御部が、酸素濃度センサ５８ｂで測定されるチャンバ５１内の酸素濃度が所定の値以下となるように、窒素ガス等の不活性ガスの流量を制御している。

チャンバ５１における入替室部５２の開口部５２ａには、凹形状の内部搬送回動トレイ５５の周辺部に対応する位置に遮蔽シール部５５ａが設けられており、公転軸５３の回動動作による開口部５２ａの直下への位置決めおよび上昇による密着動作にて、当該開口部５２ａを密閉する内部搬送回動トレイ５５の密着部位の気密性および後述のようにして発生するＸ線に対する遮蔽性を実現する構成となっている。

チャンバ５１の外部には、被照射物搬送装置６０および被照射物受け渡し部７０が設けられている。この被照射物搬送装置６０は、入替室部５２と被照射物受け渡し部７０の間を結ぶスパンを有する外部搬送アーム６４と、この外部搬送アーム６４の両端部に垂直方向に設けられた保持アーム６４ａに下向きに開口する姿勢で、当該保持アーム６４ａに対して相対的に上下動自在に支持された凹型の複数の外部搬送回動トレイ６２と、外部搬送アーム６４を回動および上下動させる外部搬送回動軸６３を備えている。特に図示しないが、外部搬送回動トレイ６２に対する保持アーム６４ａの挿通部にも、遮蔽シール構造が設けられ、挿通部の気密保持およびＸ線遮蔽が行われる構成となっている。
なお、本明細書において、「回動」とは、回転のように一方向（またはその反対方向）に連続的に被照射物が回るのではなく、一方向またはその反対方向に所定量だけ回りそこで停止するようにして、その停止位置を変えるように回ることを意味する。

個々の外部搬送回動トレイ６２の中央部を貫通する保持アーム６４ａの下端部には、外部搬送回動トレイ６２の脱落を防止するフランジ部６４ｂと被照射物４０を着脱自在に保持する保持部６１が設けられており、被照射物４０を保持して、被照射物受け渡し部７０と、入替室部５２に位置する内部搬送回動トレイ５５との間で被照射物４０の入替動作を行う。

入替室部５２における開口部５２ａの周囲には、遮蔽シール部６２ａが設けられており、外部搬送アーム６４による昇降動作にて密着する外部搬送回動トレイ６２の気密保持およびＸ線遮蔽が行われる構成となっている。

すなわち、入替室部５２は、チャンバ５１の内部の内部搬送回動トレイ５５と、チャンバ５１の外部の外部搬送回動トレイ６２が、開口部５２ａを密閉することによって構成され、ロードロック室として機能することにより、チャンバ５１の内部の不活性ガスの雰囲気を損なうことなく、かつＸ線の漏洩を防止しつつ被照射物４０の出し入れを可能にしている。

入替室部５２の開口部５２ａには、真空ポンプ５９に接続され、入替室部５２の内部の排気を行う真空排気管５９ｄと、図示しない不活性ガス供給源に接続され、入替室部５２の内部に窒素ガス等の不活性ガスを供給する置換ガス供給管５９ｅが設けられている。

真空排気管５９ｄは、真空ポンプ５９に接続される枝管と、大気に開放される枝管に分岐しており、それぞれに排気制御弁５９ａおよび大気開放弁５９ｃが設けられている。また、置換ガス供給管５９ｅには、置換ガス供給制御弁５９ｂが設けられ、入替室部５２に対する不活性ガスの供給を制御可能になっている。

上述のチャンバ５１、内部搬送回動トレイ５５、外部搬送回動トレイ６２は、後述の電子線照射にて発生するＸ線の遮蔽に必要な厚みの金属から構成されている。また、チャンバ５１と内部搬送回動トレイ５５（外部搬送回動トレイ６２）の密着部位に設けられた遮蔽シール部５５ａ（遮蔽シール部６２ａ）では、僅かな隙間があってもＸ線が直接漏れ出さない（外部に漏れ出すのは反射したＸ線のみとなる）ように図示しない段差を設けてあり、前記のＸ線遮蔽に必要な厚みのある金属と遮蔽シール部５５ａ（遮蔽シール部６２ａ）の段差とで、Ｘ線遮蔽機構を成している。すなわち、一般に遮蔽シール部５５ａ（遮蔽シール部６２ａ）の形状として、Ｘ線発生源から２回以上反射させれば、通常の生活環境に存在する安全なＸ線レベルにまで、漏れ出すＸ線量は極端に減少するので安全である。

一方、本実施の形態の電子線照射部１０は、チャンバ５１に対して気密に接続され、Ｘ線を遮蔽するシールドボックス１１と、このシールドボックス１１内に収容された複数の真空管型照射管２０からなる電子線照射源を備えている。

チャンバ５１におけるシールドボックス１１の装着部には、真空管型照射管２０の下端に冷却用の不活性ガスを流通させるための不活性ガス導入管５７および不活性ガス排出管５７ｂが設けられている。不活性ガス導入管５７には冷却用に供給する不活性ガスの流量を制御する不活性ガス導入制御弁５７ａが設けられており、図示しない装置制御部が、真空管型照射管２０の下端部領域から温度センサ５７ｃで検出された温度に基づいて不活性ガスの供給の有無や流量を制御することで、必要最小限の量の不活性ガスで効果的な真空管型照射管２０の冷却を行うことが可能になっている。

電子線照射部１０における電子線照射源としては、上述した米国特許第５，４１４，２６７号に開示されている真空管型のものを用いることが好ましい。このような真空管型の電子線照射源では、電子線発生部としての真空管型照射管２０が図６のように構成されている。すなわち、円筒状をなすガラスまたはセラミック製の真空管（チューブ）２１と、その真空管２１内に設けられ、陰極から放出された電子を電子線として取り出してこれを加速する電子線発生部２２と、真空管２１の端部に設けられ、電子線を射出する電子線射出部２３と、図示しない給電部より給電するための給電ピン部２４とを有する。電子線射出部２３には薄膜状の照射窓２５が設けられている。電子線射出部２３の照射窓２５は、ガスは透過せずに電子線を透過する機能を有しており、スリット状をなしている。

そして、シールドボックス１１の下端の開口部に、電子線射出部２３を下向きにして真空管型照射管２０を配列し、電子線照射部１０を通過する被照射物に照射窓２５から射出された電子線が照射される。

すなわち、図７に例示されるように、複数の真空管型照射管２０は、内部搬送回動トレイ５５に載置されて移動する被照射物４０のドーナツ状の通過領域４０ａを横断するように複数列をなして配列され、個々の真空管型照射管２０の照射窓２５が、被照射物４０の搬送方向からみて隙間なく通過領域４０ａを横断するように配置されることにより、電子線照射部１０を通過する被照射物４０の全面に電子線が照射される。

ここで、本実施の形態のように、被照射物４０を公転させて電子線を照射する場合、ドーナツ状の通過領域４０ａの内周側と外周側では通過の際の周速度が異なるため、単に幅方向に均一な線量で照射したのでは、内側（外側）のドーズ量（照射線量）が過剰（不足）となる。そこで、図８に例示されるように、通過領域４０ａを横断するように配列された複数の真空管型照射管２０において、配列位置が通過領域４０ａの内側から外側へと照射線量が漸増するように、照射線量の分布を制御することで、電子線照射部１０を通過する被照射物４０における電子線の照射量が全面において均一になるようにする。

また、本実施の形態の場合、図７に例示される電子線照射部１０の位置は、入替室部５２における被照射物４０のために間欠的に回動変位する複数の内部搬送回動トレイ５５の停止位置のほぼ中間になるように設定されている。これにより、被照射物４０に対する電子線の照射は、個々の内部搬送回動トレイ５５に搭載された当該被照射物４０が、一つの停止位置から次の停止位置に移動する間に実行される。

上述の真空管型照射管２０のような真空管型の電子線照射源は、従来のドラム型の電子線照射源とは根本的に異なっている。従来のドラム型電子線照射源は、ドラム内を常に真空引きしながら電子線を照射するタイプのものである。従来のドラム型の電子線発生源は大型であり、上述したように搬送ラインに組み込んで用いることも、上述のようにして電子電流、加速電圧、距離等を調整することも困難であるが、このような構成の照射管を有する電子線発生源は小型であり、容易にインライン化することができるとともに、低加速電圧でも有効に電子線を取り出すことができ、制御性も良好であるから、上述した調整を容易に行うことができる。また、電子線照射する目的の層の下地への悪影響が小さい。また、加速電圧が小さいためＸ線等の放射線の発生量が小さく、放射線を遮蔽するためのシールド装置を小型化または低減することができるようになる。さらに真空管型電子線照射源は、真空管型照射管２０を個別に独立に制御することができるため、後述のような傾斜、勾配または調整が容易となる。

通常、電子線照射は、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気で行われる。これに対してこのような真空管型の電子線照射源の場合には、条件によっては、空気または空気に近い雰囲気になるような不活性ガス含有量の雰囲気下で照射してもよい。

以下、本実施の形態の作用の一例について説明する。後述のように本実施の形態の電子線照射装置は被照射物４０の入れ替えと電子線の照射を連続的に反復するが、便宜上、図１の状態から説明する。

チャンバ５１の内部は、不活性ガス導入口５８から導入されガス排出口５８ａを介して流出する不活性ガスにて満たされ、酸素濃度センサ５８ｂにて検出される酸素濃度が所定の値以下となるように制御されている。

まず、被照射物搬送装置６０では、外部搬送回動トレイ６２は、その外周部を遮蔽シール部６２ａを介して開口部５２ａの外周部に気密に密着している。そして、チャンバ５１において、公転軸５３の回動による一つの内部搬送回動トレイ５５の入替室部５２の開口部５２ａに対する位置決めおよび上昇動作により、照射済の被照射物４０が載置された当該内部搬送回動トレイ５５は、遮蔽シール部５５ａを介して開口部５２ａに密着する。これにより、密閉状態の入替室部５２が構成される（図１）。

次に、大気開放弁５９ｃを開いて入替室部５２を大気に連通させた後、被照射物搬送装置６０の外部搬送アーム６４の保持アーム６４ａを降下させ、入替室部５２の内部の被照射物４０を吸着保持すると同時に、チャンバ５１の外部では、被照射物受け渡し部７０に位置する未照射の被照射物４０を他方の外部搬送アーム６４の保持アーム６４ａの保持部６１で吸着保持する（図２）。

次に、保持アーム６４ａを上昇させ（図３）、さらに外部搬送アーム６４の外部搬送回動軸６３を１８０度回動させることにより、照射済の被照射物４０と未照射の被照射物４０の位置を入れ換え、その後、外部搬送アーム６４に支持された外部搬送回動トレイ６２を降下させ、未照射の被照射物４０を内部搬送回動トレイ５５に受け渡すとともに、照射済の被照射物４０は、被照射物受け渡し部７０に受け渡される（図４）。これにより、内部搬送回動トレイ５５と外部搬送回動トレイ６２で構成される入替室部５２は密閉状態となる。

そして、置換ガス供給制御弁５９ｂおよび大気開放弁５９ｃを閉じた状態で、排気制御弁５９ａを開き、真空ポンプ５９により入替室部５２の内部を真空排気した後に排気制御弁５９ａを閉じ、置換ガス供給制御弁５９ｂを開くことにより、真空排気された状態の入替室部５２の内部に短時間に不活性ガスを導入する。これにより、短時間に、かつ比較的少量の不活性ガスにて、入替室部５２の内部を完全に置換できる。

その後、公転軸５３により、内部搬送回動トレイ５５を降下させ、内部搬送回動トレイ５５の密着状態を解除した後、照射済の被照射物４０を保持した別の内部搬送回動トレイ５５が入替室部５２の位置に位置決めされるように、公転アーム部５４を回動させる（図５）。

この時、図７に例示されるように、内部搬送回動トレイ５５に載置されていた被照射物４０が公転アーム部５４の回動によって電子線照射部１０の直下を通過し、全面にわたって、通過領域４０ａの幅方向に配列された複数の真空管型照射管２０から出射される電子線の照射を受ける。また、この間に、チャンバ５１の外部の被照射物受け渡し部７０では、照射済の被照射物４０と未照射の被照射物４０の入替が行われている。

そして、照射済の被照射物４０を保持した内部搬送回動トレイ５５が、開口部５２ａの直下に位置決めされた状態で公転軸５３を上昇させることで、当該内部搬送回動トレイ５５を遮蔽シール部５５ａに密着させることで、密閉状態の入替室部５２が構成される（図１）。

このように、本実施の形態の場合には、チャンバ５１の内部に設けられた内部搬送回動トレイ５５と、外部に設けられた被照射物搬送装置６０の外部搬送回動トレイ６２とで、ロードロック作用をなす入替室部５２を構成して、チャンバ５１の内部の不活性ガスの雰囲気を損なうことなく、また、電子線照射部１０から発生するＸ線の漏洩等を生じることなく、被照射物４０の入れ替え操作が可能であり、チャンバ５１の内部を低酸素濃度に維持するための不活性ガスの使用量を削減できる。また、特別なロードロック室や鉛製の大がかりな遮蔽室等を別個に設ける必要がなく、装置の小型化が可能となる。

電子線照射部１０における真空管型照射管２０の冷却のための不活性ガスは、温度センサ５７ｃにて検出される真空管型照射管２０の照射窓２５の温度の計測結果によるフィードバック制御にて流量が制御されるので、使用量を必要最小限にとどめることが可能になり、不活性ガスの使用量をより一層削減できる。

また、電子線照射部１０は、内部搬送回動トレイ５５の停止位置の中間に配置され、電子線照射部１０における被照射物４０に対する電子線の照射は、被照射物４０の入替のための内部搬送回動トレイ５５の移動動作の間に行われるので、被照射物４０を載置した内部搬送回動トレイ５５を停止させた状態で行う場合のように、電子線の照射のための停止動作および照射の所要時間のためにサイクルタイムが増大することがなくなり、所要時間の短縮を実現することが可能になる。

また、内部搬送回動トレイ５５の停止中は、被照射物４０が電子線照射部１０の位置から逸れた状態となるため、複数の被照射物４０間でのドーズ量の均一化も実現できる。

また、内部搬送回動トレイ５５の公転アーム部５４の回動による公転移動によって搬送される被照射物４０の通過領域４０ａを横断して配列された複数の真空管型照射管２０において、通過領域４０ａの内側から外側に向かって、個々の真空管型照射管２０からの照射線量を漸増させるようにしたので、公転移動することによる、被照射物４０の各部の電子線照射部１０に対する通過速度の違いによるドーズ量の偏りが相殺され、被照射物４０の全面において均一なドーズ量とすることが可能となる。

なお、被照射物４０の各部の電子線照射部１０に対する通過速度の違いによるドーズ量の偏りを調整する方法としては、図９のような方法も考えられる。すなわち、真空管型照射管２０の照射窓２５から照射される電子線の強度は被照射物４０までの距離ｄに反比例するので、電子線の照射量を小さくしたい通過領域４０ａの内側の領域では、距離ｄを大きくし、外側では距離ｄが小さくなるように、内側から外側へと距離ｄが漸減するように、個々の真空管型照射管２０の内部搬送回動トレイ５５に対する設置高さを設定する。

これにより、被照射物４０の各部の電子線照射部１０に対する通過速度の違いによるドーズ量の偏りが相殺され、被照射物４０の全面において均一なドーズ量とすることが可能となる。
さらに、別の方法として、図１０に例示されるようなマスク１２を電子線照射部１０に配置してもよい。

このマスク１２は、複数の真空管型照射管２０と被照射物４０との間に介在するように配置され、通過領域４０ａの内側から外側へと開口幅が漸増する開口部１２ａが設けられている。これにより、通過領域４０ａを公転移動する被照射物４０は、周速度の小さい内側領域が周速度の大きな外側領域よりも、真空管型照射管２０から照射される電子線に暴露される時間が短くなり、これにより被照射物４０の全面にて電子線のドーズ量が均一になる。

図１１は、本実施の形態における公転軸５３および公転アーム部５４の変形例を示す。この図１１の変形例では、複数の内部搬送回動トレイ５５が互いに独立して回動搬送および上下動されるようにしたものである。

すなわち、この場合、公転軸５３は、同心円状に多重に設けられ、互いに独立に回動可能な複数の公転軸５３１、公転軸５３２、公転軸５３３で構成されており、各々は、回転駆動のためのプーリ５３１ａ、プーリ５３２ａ、プーリ５３３ａにて個別に回転駆動されるとともに、図示しない上下動機構にて個別に上下動される。また、公転アーム部５４は、これらの公転軸５３１〜公転軸５３３の各々に接続される独立な公転アーム部５４１、公転アーム部５４２、公転アーム部５４３で構成され、この公転アーム部５４１〜公転アーム部５４３の各々に、内部搬送回動トレイ５５がそれぞれ支持されている。

これにより、個々の内部搬送回動トレイ５５は、互いに独立にチャンバ５１の内部において、被照射物４０を搬送移動できる。このため、たとえば、電子線照射部１０における電子線の照射量を制御するために、当該電子線照射部１０を内部搬送回動トレイ５５が通過する速度に制約がある場合でも、入替室部５２から電子線照射部１０まで、および電子線照射部１０から内部搬送回動トレイ５５までの移動速度は当該制約に関係なく自由に設定でき、被照射物４０の入れ替えおよび電子線の照射を含めた全体のサイクルタイムの短縮を実現できる。

すなわち、電子線照射部１０における通過時間を長くする必要がある場合でも、入替室部５２から電子線照射部１０における照射開始位置まで、および照射完了位置から入替室部５２の位置までは高速に移動させることが可能となり、搬送移動の所要時間を短縮できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上述の実施の形態では真空管型照射管を例にあげて説明したが、従来のドラム型の照射管を使うこともできるし、電子線照射時に天板と被照射物載置台が嵌合した状態でのみ電子線照射部の加速電圧を印加するように構成すれば、周辺の機構を簡素化することも可能である。この場合はサイクルタイムが遅くなるので、目的に応じて選択すればよい。

さらに、上記実施の形態では被照射物としてディスク状のものを例として説明したが、これに限定されるものでなく、また、電子線を照射して樹脂を架橋・硬化させるのみでなく、殺菌などにも利用できるものである。

本発明の一実施の形態である電子線照射方法を実施する電子線照射装置の構成および作用の一例を示す略断面図。 本発明の一実施の形態である電子線照射方法を実施する電子線照射装置の構成および作用の一例を示す略断面図。 本発明の一実施の形態である電子線照射方法を実施する電子線照射装置の構成および作用の一例を示す略断面図。 本発明の一実施の形態である電子線照射方法を実施する電子線照射装置の構成および作用の一例を示す略断面図。 本発明の一実施の形態である電子線照射方法を実施する電子線照射装置の構成および作用の一例を示す略断面図。 本発明の一実施の形態である電子線照射方法を実施する電子線照射装置の一部を取り出して例示する斜視図。 本発明の一実施の形態である電子線照射装置の略平面図。 本発明の一実施の形態である電子線照射装置の作用の一例を示す線図。 本発明の一実施の形態である電子線照射装置の変形例を示す略断面図。 本発明の一実施の形態である電子線照射装置の変形例を示す略平面図。 本発明の一実施の形態である電子線照射装置の変形例を示す略断面図。

符号の説明

１０…電子線照射部
１１…シールドボックス
１２…マスク
１２ａ…開口部
２０…真空管型照射管
４０…被照射物
５０…電子線照射装置
５１…チャンバ
５２…入替室部
５３…公転軸
５４…公転アーム部
５５…内部搬送回動トレイ
５６…被照射物支持部
５７…不活性ガス導入管
５７ａ…不活性ガス導入制御弁
５７ｂ…不活性ガス排出管
５７ｃ…温度センサ
５８…不活性ガス導入口
５８ａ…ガス排出口
５８ｂ…酸素濃度センサ
５９…真空ポンプ
５９ａ…排気制御弁
５９ｂ…置換ガス供給制御弁
５９ｃ…大気開放弁
５９ｄ…真空排気管
５９ｅ…置換ガス供給管
６０…被照射物搬送装置
６１…保持部
６２…外部搬送回動トレイ
６２ａ…遮蔽シール部
６３…外部搬送回動軸
６４…外部搬送アーム
６４ａ…保持アーム
６４ｂ…フランジ部
７０…被照射物受け渡し部
５３１〜５３３…公転軸
５３１ａ〜５３３ａ…プーリ
５４１〜５４３…公転アーム部

Claims (23)

1. 被照射物を回動搬送する回動搬送機構と、回動搬送中の被照射物に電子線を照射する電子線照射部とを有する電子線照射装置であって、
   前記回動搬送機構が収容される回動照射室と、
   前記回動照射室の一部に設けられ、前記被照射物を前記回動照射室の内外へ出し入れする入替室と、
   前記回動照射室の外部側に位置して前記入替室の一部を構成し、Ｘ線遮蔽機構と気密保持機構と被照射物保持機構とを有する外部被照射物保持台と、
   前記回動照射室の内部側に位置して前記入替室の一部を構成し、Ｘ線遮蔽機構と気密保持機構と被照射物保持機構とを有し、前記回動搬送機構に支持された内部被照射物保持台と、
   前記回動搬送機構を搬送方向に駆動する回動機構と、
   前記内部被照射物保持台を支持する前記回動搬送機構を上下動させる上下動機構とを具備したことを特徴とする電子線照射装置。
2. 前記電子線照射部は複数の真空管型照射管からなり、前記回動搬送機構に支持された前記内部被照射物保持台に載置されて公転する前記被照射物の周速度に対応させて、前記被照射物の吸収線量を均一にする線量調整機構を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電子線照射装置。
3. 前記線量調整機構は前記各真空管型照射管の管電流を、前記内部被照射物保持台に載置されて公転する前記被照射物の周速度に対応させてそれぞれ調整する機能を備えたことを特徴とする請求項２に記載の電子線照射装置。
4. 前記線量調整機構は前記内部被照射物保持台と前記電子線照射部の照射窓との距離を前記内部被照射物保持台に載置されて公転する前記被照射物の周速度に対応させて調整する機能を備えたことを特徴とする請求項２に記載の電子線照射装置。
5. 前記線量調整機構は前記電子線照射部の前記照射窓と被照射物との間に、前記内部被照射物保持台に載置されて公転する前記被照射物の周速度に対応させて開口度の異なるマスクを備えたことを特徴とする請求項２に記載の電子線照射装置。
6. 前記回動搬送機構には、回動搬送方向に概ね等間隔に設けられた複数の内部被照射物保持台が支持され、前記入替室に一つの内部被照射物保持台が位置するとき、前記電子線照射部の位置は内部被照射物保持台と内部被照射物保持台との間に位置するように配置されたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電子線照射装置。
7. 前記回動搬送機構は、複数の内部被照射物保持台の各々を独立して搬送方向に回動させる機能を備えたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項記載の電子線照射装置。
8. 前記照射窓の近傍に不活性ガスの流れを形成する第１不活性ガス導入口および不活性ガス排出口をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電子線照射装置。
9. 前記照射窓の近傍に設けられた温度センサと、前記温度センサによる測定温度に基づいて前記不活性ガスの流量を調整することで前記照射窓の温度を制御する温度制御機構とをさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電子線照射装置。
10. 気密保持された前記入替室を減圧した後、もしくは減圧しながら、不活性ガスを導入して、前記入替室を不活性ガスで置換する減圧置換機構を設けたことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電子線照射装置。
11. 前記回動照射室を不活性ガスで充満させる第２不活性ガス導入口を備えたことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の電子線照射装置。
12. 前記回動照射室内に設けられた酸素濃度センサと、前記酸素濃度センサによる酸素濃度に基づいて第２不活性ガス導入口から前記回動照射室に導入される前記不活性ガスの流量を調整する酸素濃度制御機構とをさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の電子線照射装置。
13. 回動照射室内において被照射物を回動搬送させながら不活性ガス雰囲気中で電子線を照射する電子線照射方法であって、
    各々が、電子線照射部を備えた前記回動照射室に設けられた入替室の一部を構成し、それぞれＸ線遮蔽機能と気密保持機能を備えた外部被照射物保持台と内部被照射物保持台との間で前記被照射物を授受して当該回動照射室の内外に出し入れし、前記内部被照射物保持台を回動搬送機構により上下動させるとともに回動搬送させて前記電子線照射部を通過させる間に前記被照射物に電子線を照射することを特徴とする電子線照射方法。
14. 前記電子線照射部を構成する複数の真空管型照射管で被照射物に電子線を照射し、前記回動搬送される前記被照射物の周速度に対応させて前記被照射物の吸収線量を均一化するように照射線量の分布を調整することを特徴とする請求項１３に記載の電子線照射方法。
15. 前記複数の真空管型照射管の各々の管電流を、前記回動搬送される前記被照射物の周速度に対応させてそれぞれ変化させることで照射線量の分布を調整することを特徴とする請求項１４に記載の電子線照射方法。
16. 前記内部被照射物保持台と前記電子線照射部の照射窓との距離を前記回動搬送される前記被照射物の周速度に対応させて変化させることで照射線量の分布を調整することを特徴とする請求項１４に記載の電子線照射方法。
17. 前記被照射物と前記電子線照射部の照射窓との間に、前記回動搬送される前記被照射物の周速度に対応させて開口度を変化させたマスクを配置して線量調整することを特徴とする請求項１４に記載の電子線照射方法。
18. 前記回動搬送機構に設けられた複数の内部被照射物保持台の一つが前記入替室にある時、他の内部被照射物保持台は前記電子線照射部の照射部位から逸れた位置に配置されるようにしたことを特徴とする請求項１３から請求項１７のいずれか１項に記載の電子線照射方法。
19. 前記回動搬送機構によって複数の前記内部被照射物保持台の各々に独立した回動搬送動作を行わせることにより、一つの前記内部被照射物保持台が前記被照射物を前記入替室で出し入れしている間に、他の前記被照射物を保持した他の前記内部被照射物保持台を回動させて前記電子線照射部を通過させることにより前記被照射物に電子線を照射させることを特徴とする請求項１３から請求項１８のいずれか１項に記載の電子線照射方法。
20. 前記回動照射室を不活性ガスで充満させて残留酸素濃度を低下させた状態で被照射物に電子線を照射させることを特徴とする請求項１３から請求項１９のいずれか１項に記載の電子線照射方法。
21. 前記入替室を減圧した後、もしくは減圧しながら不活性ガスを導入して、前記入替室を不活性ガスで置換することを特徴とする請求項１３から請求項２０のいずれか１項に記載の電子線照射方法。
22. 前記回動照射室内に設けた酸素濃度センサによる測定酸素濃度に基づいて前記不活性ガスの流量を調整することで前記照射室内の酸素濃度を制御することを特徴とする請求項１３から請求項２１のいずれか１項に記載の電子線照射方法。
23. 前記電子線照射部の前記照射窓の近傍に設けた温度センサによる測定温度に基づいて前記照射窓の近傍に供給される不活性ガスの流量を調整することで前記照射窓部の温度を制御することを特徴とする請求項１３から請求項２２のいずれか１項に記載の電子線照射方法。

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