JP3094902B2 - 紫外線照射装置 - Google Patents
紫外線照射装置Info
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Description
感熱紙、液晶等、熱による変形、変色等の変化を起こし
易い被処理体の紫外線による接着やインキ等の硬化処理
に用いられる紫外線照射装置に関する。
低減化し、被処理体の変形、変色等を抑えながら硬化処
理を行うことができる紫外線照射装置として、(1) 高圧
水銀ランプあるいはメタルハライドランプ等の棒状ラン
プと、コールドミラー(紫外光を反射し、可視光、赤外
光、特に赤外光を透過または吸収する特性を持つミラ
ー)を組み合わせたもの、あるいは、(2) 上記棒状ラン
プと、コールドミラーと、空冷もしくは水冷のコールド
フィルタ(紫外光を透過し、可視光を反射、赤外光の一
部を吸収する特性を持つフィルタ)を組み合わせたもの
が知られている。
ールドフィルタを組み合わせた紫外線照射装置から放射
される光のエネルギーを説明する図である。同図におい
て、1は例えば、管径がφ18mmでその単位長さ当た
りの入力電力が240W/cmの棒状ランプである。棒状
ランプ1は図示しない手段により空冷される。1aは棒
状ランプのアーク部分であり、同図は、棒状ランプ1
を、その長軸に垂直な面で切った断面図を示している。
2は棒状ランプ1の長軸方向に平行に配置されたトイ状
コールドミラーであり、コールドミラー2は紫外光(U
V光)を反射し可視光、赤外光を透過する蒸着膜を施し
たガラス等で形成される。3は平板状コールドフィルタ
であり、コールドフィルタ3は紫外光を透過させ、3〜
4μm以上の赤外光を透過させないガラスで形成され
る。なお、コールドフィルタ3は、紫外光を透過させ、
可視光を反射する蒸着膜を施したガラスで形成してもよ
い。Wは上記部材から構成される紫外線照射装置からの
放射光が照射されるインキ等が塗布されたワークであ
る。
部分1aから放射される光の一部は、コールドミラー2
に入射し、他の一部はコールドフィルタ3に入射する。
また、棒状ランプ1の表面が高温になっているので、こ
こから赤外光が放射され、この赤外光の一部がコールド
ミラー2に入射し、他の一部はコールドフィルタ3に入
射する。そして、コールドミラー2に入射した光の内、
一部の可視光と赤外光はコールドミラー2を透過し、紫
外光(一部可視光、赤外光を含む)がコールドミラー2
で反射されコールドフィルタ3に入射する。また、棒状
ランプ1から放射され直接コールドフィルタ3に入射し
た光の内、一部の可視光はコールドフィルタ3で反射さ
れる。したがって、ワークWには、同図に示すように、
紫外光、可視光の一部および赤外光の一部が照射され
る。
ークに塗布されたインキ等の硬化に寄与する光は紫外光
であり、可視光と赤外光はワークの温度を上昇させるも
のの、ワークに塗布されたインキ等の硬化には寄与しな
い。このため、熱による変形、変色等の変化を起こし易
いワークの処理に用いる紫外線照射装置としては、ワー
クに照射される全エネルギーに対して、赤外光+可視光
の比率が低い(紫外光の比率が高い)ものを用いるのが
望ましい。
外放射の低減効果が小さく、波長250nm以上の光の
エネルギー(=A:これを全光のエネルギーとする)と
波長250nm〜400nmの光のエネルギー(=B:
これを紫外光のエネルギーとする)の比率B/A(理想
的には、B/A=1)は、前記した管径がφ18mmで
その単位長さ当たりの入力電力が240W/cmの高圧水
銀ランプを用いた場合、概ね0.69程度となる。ま
た、図6の構成において、コールドフィルタ3を使用し
ない場合(前記(1)の構成)における比率B/Aは概ね
0.47程度となる(ランプ入力が240W/cmの場
合)。一方、前記した(2) の構成の内、コールドミラー
と水冷コールドフィルタを組み合わせたものは、可視光
の低減効果が小さく、比率B/Aも上記と同様な値を示
す。さらに、水冷コールドフィルタを用いるので、水冷
のため余分な配管スぺースやユーティリティが必要とな
る。
いずれも3〜4μm以下の赤外放射の低減効果が小さ
く、一定以上の紫外ドーズ(紫外光の積算放射照度)を
必要とするワークに対しては、過熱阻止のため、被処理
物自体を冷却する等の手段が必要であった。例えば、薄
いプラスチックフィルム上に紫外線で乾燥するインクで
絵/文字を印刷し乾燥させる場合、フィルムが過熱する
とフィルムにしわ等が発生する。このため、従来におい
ては、上記熱による変形、変色等の変化を起こし易いワ
ークの処理する場合には、冷却手段を設けフィルムを冷
却しながら紫外線を照射していた。
射装置の構成の一例を示す図である。同図において、W
は例えば薄いプラスチックフィルム等のワーク、11,
11’は高圧水銀ランプとコールドミラーとコールドフ
ィルタを備えた紫外線照射装置、12は回転ドラムであ
り、ワークWが同図の矢印方向に進行する際、回転ドラ
ム12が回転する。また、回転ドラム12の回転軸13
はパイプ状に形成され、回転軸13を介して回転ドラム
12内に水が供給され、回転ドラム12を冷却する。上
記構成とすることにより、紫外線照射装置11,11’
から照射される光によるワークWの過熱を抑えながら、
ワークWを処理することができる。
従来の紫外線照射装置は、3〜4μm以下の赤外放射の
低減効果が小さく、熱による変形、変色等の変化を起こ
し易いワークを処理する場合には、冷却手段を設け、ワ
ークを冷却しながら処理する必要があった。上記冷却手
段として、例えば、図7に示すものを設ける場合には、
複雑な構造を持つ水冷回転ドラム12を設置し、該回転
ドラム12への給排水管を設備しなければならず、設備
コストおよびランニングコストが上昇した。
するためになされたものであって、簡単な光学系を使用
して、効果的に(紫外光放射エネルギー)/(全光放射
エネルギー)の値を増大させることができ、熱による変
形、変色等の変化を起こし易いワークを処理することが
できる紫外線照射装置を提供することである。
棒状ランプ1から放射される光の一部が直接ワークWに
照射されたり(前記(1) の場合)、棒状ランプ1から放
射される光の一部が直接コールドフィルタ3に入射し、
コールドフィルタ3のみを介した光がワークWに照射さ
れるため(前記(2) の場合)、全光放射エネルギーに対
する紫外光放射エネルギーの比率が低下したものと考え
られる。そこで、棒状ランプ1から放射された光および
コールドミラー2により反射した光を一旦新たに設けた
コールドミラーに入射させ、該コールドミラーで反射し
た光をワークWに照射する、もしくは、コールドフィル
タ3を介してワークWに照射するよう構成すれば(紫外
光放射エネルギー)/(全光放射エネルギー)の値を増
大させることができる。また、棒状ランプ1の冷却を、
コールドミラー2に設けた通風孔より冷却風を棒状ラン
プ1に向けて吹き付ける送風冷却とすれば、通風孔から
空気を吸引して棒状ランプ1を冷却する排風冷却の場合
に比べて少ない風量で冷却を行うことが可能である。さ
らに、送風冷却の場合は、上記新たに設けるコールドミ
ラーをも冷却することが可能となるので、該コールドミ
ラーの温度上昇を抑制できる。また、コールドミラーや
コールドフィルタを平板状とすれば安価になる。
ようにして解決する。 (1)棒状ランプと、棒状ランプの長軸方向と平行に配
置され、棒状ランプからの放射光の一部を反射するトイ
状の第1のコールドミラーと、棒状ランプからの放射光
の他の一部と第1のコールドミラーの反射光とを反射す
る第2のコールドミラーとを備え、上記棒状ランプから
放射され第1のコールドミラーで反射した光、および棒
状ランプから放射した光、の内、第2のコールドミラー
で反射された光のみが被処理体に照射されるように、上
記第1のコールドミラー、第2のコールドミラーを配置
し、上記第1のコールドミラーに設けた通風孔より冷却
風を上記棒状ランプに向けて吹き付け、上記棒状ランプ
を効率良く冷却するとともに、上記第2のコールドミラ
ーをも冷却する。 (2)棒状ランプと、棒状ランプの長軸方向と平行に配
置され、棒状ランプからの放射光の一部を反射するトイ
状の第1のコールドミラーと、棒状ランプからの放射光
の他の一部と第1のコールドミラーの反射光とを反射す
る第2のコールドミラーと、上記第2のコールドミラー
による反射光を透過させるコールドフィルタとを備え、
上記棒状ランプから放射され第1のコールドミラーで反
射した光、および棒状ランプから放射した光、の内、第
2のコールドミラーで反射され上記コールドフィルタを
透過した光のみが被処理体に照射されるように、上記第
1のコールドミラー、第2のコールドミラーおよびコー
ルドフィルタを配置し、上記第1のコールドミラーに設
けた通風孔より冷却風を上記棒状ランプに向けて吹き付
け、上記棒状ランプを効率良く冷却するとともに、上記
第2のコールドミラーをも冷却する。本発明の請求項1
〜2の発明においては、上記(1)〜(2)のように構
成したので、(紫外光放射エネルギー)/(全光放射エ
ネルギー)の値を増大させることができ、複雑な構造を
持つ冷却手段を設けることなく、熱による変形、変色等
の変化を起こし易いワークを処理することが可能とな
る。
す図であり、本実施例は平板状コールドミラー2枚と平
板状コールドフィルタを用いた例を示している。同図に
おいて、10は紫外線照射装置筐体、1は高圧水銀ラン
プ、メタルハライドランプ等の棒状ランプであり、本実
施例ではφ18mm以下の管状ランプを使用し、長軸方
向1cm当たり入力電力を240W/cm以上とし送風冷却
した。なお、高圧水銀ランプ1の冷却を送風冷却にした
のは、排風冷却の場合より少ない風量(約1/2以下)
で冷却を行うことが可能であるためである。さらに、送
風冷却の場合は、後に述べる平板状コールドミラー4,
5をも冷却することが可能となるので、コールドミラー
4、5の温度上昇を抑制できる。
ールドフィルタ、4,5は平板状コールドミラー、Wは
ワークである。トイ状コールドミラー2と紫外線照射装
置筐体10間には同図太線矢印方向に流れる冷風が供給
され、トイ状コールドミラー2は上記冷風により冷却さ
れる。また、棒状ランプ1は、トイ状コールドミラー2
の頂部から供給され同図の実線矢印方向に流れる冷風に
より冷却される。4,5は平板状コールドミラーであ
り、平板状コールドミラー5には冷却風通過孔5aが設
けられており、棒状ランプ1を冷却した冷却風は、上記
冷却風通過孔5aと平板状コールドミラー4,5間の間
隙を介して平板状コールドミラー4,5の裏面と紫外線
照射装置筐体10間の空間に排出される。そして、上記
棒状ランプを冷却した温風は、外部から供給される冷風
とともに、同図の太線矢印方向に流れて外部に排出され
る。さらに、遮光板S1には冷却風透過孔h1が設けら
れており、コールドフィルタ3は冷却風透過孔h1を介
して流れる冷風により冷却され200°C以下に保持さ
れる。
率の一例を示す図であり、トイ状コールドミラー2は同
図に示すように、略200nm〜500nmの紫外光を
反射し、可視光、赤外光を透過させる。また、平板状コ
ールドミラー4,5も上記トイ状コールドミラー2の分
光反射率と同様な特性を持つ。図3は平板状コールドフ
ィルタ3の分光透過率の一例を示す図であり、コールド
フィルタ3は、略200nm〜450nmの紫外光を透
過させ、略450nm〜600nmの可視光を反射させ
る。
た光の一部はトイ状コールドミラー2に入射し、他の一
部は平板状コールドミラー4,5に入射する。トイ状コ
ールドミラー2に入射した光の内、一部の可視光と赤外
光は前記したようにトイ状コールドミラー2を透過し、
紫外光(一部の可視光と赤外光を含む)がトイ状コール
ドミラー2で反射され、平板状コールドミラー4,5に
入射する。そして、その反射光がコールドフィルタ3に
入射し、コールドフィルタ3において可視光の一部が反
射され、他の光がワークWに入射する。一方、棒状ラン
プ1から放射され直接コールドミラー4,5に入射した
光の内、一部の可視光と赤外光はコールドミラー4,5
を透過し、紫外光(一部の可視光と赤外光を含む)が平
板状コールドミラー4,5で反射される。平板状コール
ドミラー4,5で反射した紫外光(一部の可視光と赤外
光を含む)は更にコールドフィルタ3に入射し、コール
ドフィルタ3において可視光の一部が反射され、他の光
がワークWに入射する。
ミラー4,5は例えば図2に示す分光反射率を持ち、ま
た、コールドフィルタ3は例えば図3に示す分光透過率
を持つので、上記構成とすることにより、ワークWに照
射される光の赤外光、可視光成分を大きく低減化させる
ことができる。すなわち、本実施例においては、棒状ラ
ンプ1から放射された光が、直接コールドフィルタ3を
介してワークWに照射されることがないので、ワークW
に照射される光の赤外光、可視光成分を低減化させるこ
とができ、前記した比B/Aを大きくすることができ
る。なお、コールドフィルタ3、コールドミラー4,5
を平板状としたので、各々を安価に製作することができ
る。
6においてトイ状コールドミラーと平板状コールドフィ
ルタを用いた場合、(2) 図6においてトイ状コールドミ
ラーのみを用いた場合、(3) 上記図1に示したようにト
イ状コールドミラーと、平板状コールドミラーと、平板
状コールドフィルタを用いた場合、および、(4) 図1に
おいてトイ状コールドミラーと平板状コールドミラーの
みを用いた場合における前記比率B/Aを示す図であ
る。なお、同図はランプの単位長さ当たりの入力電力が
240W/cmであって、比率B/AにおけるAとして波
長250nm〜∞の光の全エネルギー、Bとして波長2
50nm〜400nmの光のエネルギーを用いて求めて
いる。同図に示すように、上記(1) の場合の比率はB/
A=0.69であり、(2) の場合の比率はB/A=0.
47であった。一方、本実施例の上記(3) の場合の比率
はB/A=0.78、上記(4) の場合の比率はB/A=
0.60であった。すなわち、本実施例(上記(3) )に
おいては、従来のトイ状コールドミラーと平板状コール
ドフィルタを用いる場合(上記(1) )に比べ、比率B/
Aを約13%向上させることができた。また、本実施例
においてトイ状コールドミラーと平板状コールドミラー
のみを用いる場合(上記(4) )は、従来のトイ状コール
ドミラーのみを用いる場合(上記(2) )に比べ、比率B
/Aを約28%向上させることができた。
施例とランプ入力が等しい従来例と比較して比率B/A
が増大し、可視・赤外域の光、特に赤外域光の放射を低
減することができたので、熱による変形、変色等の変化
を起こしやすいワークをワーク用の冷却手段を用いるこ
となく処理することが可能となった。また、送風冷却に
より効率的にランプの冷却ができるようになったので、
ランプ入力の増大化が可能となった。これにより、耐熱
性の比較的良いワークに対しては可視・赤外光の放射を
低減できた分、さらにランプ入力を増大させても該ワー
クに熱的悪影響を与えず、強度のより大きい紫外線を照
射することができ、処理時間を短縮することが可能とな
った。
り、本実施例は平板状コールドミラーを3枚用いた例を
示している。同図において、前記図1に示したものと同
一のものには同一の符号が付されており、本実施例にお
いては、平板状コールドミラー4’が追加され、また、
平板状コールドミラー5の下部が開放され、その部分に
遮光板S2が設けられている。さらに、トイ状コールド
ミラー2の開口部がやや上向きに配置されている。そし
て、図1と同様、トイ状コールドミラー2と紫外線照射
装置筐体10間には同図太線矢印方向に流れる冷風が供
給され、トイ状コールドミラー2は上記冷風により冷却
される。また、棒状ランプ1は、トイ状コールドミラー
2の頂部から供給され同図の実線矢印方向に流れる冷風
により冷却される。
板状コールドミラー5の下部の開放部から平板状コール
ドミラー4,5の裏面と紫外線照射装置筐体10間の空
間に排出される。そして、上記棒状ランプを冷却した温
風は、外部から供給される冷風とともに、同図の太線矢
印方向に流れて外部に排出される。遮光板S1には冷却
風透過孔h1が設けられており、コールドフィルタ3は
冷却風透過孔h1を介して流れる冷風により冷却され
る。さらに、遮光板S3には冷却風透過孔h2が設けら
れており、平板状コールドミラー4’は冷却風透過孔h
2を介して流れる冷風により冷却される。
た光の一部はトイ状コールドミラー2に入射し、他の一
部は平板状コールドミラー4’,4,5に入射する。そ
して、前記したように、トイ状コールドミラー2に入射
した光の内、紫外光(一部の可視光と赤外光を含む)が
トイ状コールドミラー2で反射され、平板状コールドミ
ラー4’,4,5に入射し、その反射光がコールドフィ
ルタ3に入射する。そして、コールドフィルタ3におい
て可視光の一部が反射され、他の光がワークWに入射す
る。一方、棒状ランプ1から放射され直接コールドミラ
ー4’,4,5に入射した光の内、紫外光(一部の可視
光と赤外光を含む)が平板状コールドミラー4’,4,
5で反射される。そして、その反射光がコールドフィル
タ3に入射し、コールドフィルタ3において可視光の一
部が反射され、他の光がワークWに入射する。
ミラー4’,4,5は前記図2に示す分光反射率を持
ち、また、コールドフィルタ3は前記図3に示す分光透
過率を持つので、上記構成とすることにより、前記した
第1の実施例と同様、比率B/Aを前記図4に示した値
とすることができ、熱による変形、変色等の変化を起こ
し易いワークを冷却手段を用いることなく処理すること
が可能となる。なお、上記実施例では、平板状コールド
ミラーを2,3枚使用する場合について説明したが、4
枚以上の平板状コールドミラーを使用しても同様に実施
することができる。また、棒状ランプ1、トイ状コール
ドミラー2、コールドフィルタ3、平板状コールドミラ
ー4,4’,5の冷却方法は上記実施例に限定されるも
のではなく、他の冷却方法を用いてもよい。
は、棒状ランプから放射された光およびトイ状コールド
ミラーにより反射した光を一旦新たに設けたコールドミ
ラーに入射させ、該コールドミラーで反射した光をワー
クに照射する、もしくは、コールドフィルタを介してワ
ークに照射するよう構成したので(紫外光放射エネルギ
ー)/(全光放射エネルギー)の値を増大させることが
できた。したがって、可視・赤外域の光、特に赤外域の
光のワークへの照射が低減され、熱による変形、変色等
の変化を起こしやすいワークをワーク用の冷却手段を用
いることなく処理することが可能となる。また、棒状ラ
ンプの冷却を、トイ状コールドミラーに設けた通風孔よ
り冷却風を棒状ランプに向けて吹き付ける送風冷却とし
たので、通風孔から空気を吸引して棒状ランプを冷却す
る排風冷却の場合に比べて少ない風量で冷却を行うこと
が可能となる。さらに、送風冷却の場合は、新たに設け
るコールドミラーをも冷却することが可能となるので、
該コールドミラーの温度上昇を抑制できる。また、コー
ルドミラーやコールドフィルタを平板状にすれば安価に
なる。さらに、送風冷却により効率的にランプの冷却が
できるようになったので、ランプ入力の増大化が可能と
なる。これにより、耐熱性の比較的良いワークに対して
は可視・赤外光の放射を低減できた分、さらにランプ入
力を増大させても該ワークに熱的悪影響を与えず、強度
のより大きい紫外線を照射することができ、処理時間を
短縮することが可能となる。
す図である。
を示す図である。
を示す図である。
ルギーを説明する図である。
を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 棒状ランプと、 上記棒状ランプの長軸方向と平行に配置され、棒状ラン
プからの放射光の一部を反射するトイ状の第1のコール
ドミラーと、 棒状ランプからの放射光の他の一部と第1のコールドミ
ラーの反射光とを反射する第2のコールドミラーとを備
え、 上記棒状ランプから放射され第1のコールドミラーで反
射した光、および棒状ランプから放射した光、の内、第
2のコールドミラーで反射された光のみが被処理体に照
射されるように、上記第1のコールドミラー、第2のコ
ールドミラーを配置し、 上記第1のコールドミラーに設けた通風孔より冷却風を
上記棒状ランプに向けて吹き付け、上記棒状ランプを効
率良く冷却するとともに、上記第2のコールドミラーを
も冷却する ことを特徴とする紫外線照射装置。 - 【請求項2】 棒状ランプと、 上記棒状ランプの長軸方向と平行に配置され、棒状ラン
プからの放射光の一部を反射するトイ状の第1のコール
ドミラーと、 棒状ランプからの放射光の他の一部と第1のコールドミ
ラーの反射光とを反射する第2のコールドミラーと、 上記第2のコールドミラーによる反射光を透過させるコ
ールドフィルタとを備え、 上記棒状ランプから放射され第1のコールドミラーで反
射した光、および棒状ランプから放射した光、の内、第
2のコールドミラーで反射され上記コールドフィルタを
透過した光のみが被処理体に照射されるように、上記第
1のコールドミラー、第2のコールドミラーおよびコー
ルドフィルタを配置し、 上記第1のコールドミラーに設けた通風孔より冷却風を
上記棒状ランプに向けて吹き付け、上記棒状ランプを効
率良く冷却するとともに、上記第2のコールドミラーを
も冷却する ことを特徴とする紫外線照射装置。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08072170A JP3094902B2 (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 紫外線照射装置 |
TW086215456U TW330483U (en) | 1996-03-27 | 1997-02-03 | Ultraviolet ray radiating device |
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DE69707539T DE69707539T2 (de) | 1996-03-27 | 1997-03-19 | UV-Bestrahlungsgerät |
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KR1019970010924A KR100460675B1 (ko) | 1996-03-27 | 1997-03-27 | 자외선조사장치 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP08072170A JP3094902B2 (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 紫外線照射装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09257999A JPH09257999A (ja) | 1997-10-03 |
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Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP08072170A Expired - Fee Related JP3094902B2 (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 紫外線照射装置 |
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Country | Link |
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