JP3839149B2 - 被処理材へ均一照射するライン型照射装置 - Google Patents

被処理材へ均一照射するライン型照射装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、種々の材料である被処理材に光を照射せしめて熱的処理を行うために好適であり、特に被処理材の移送方向と直交する幅方向の全体に可能な限り照射ムラが発生しないように照射することができるようにした被処理材へ均一照射するライン型照射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
種々の被処理材を移送させながら、該被処理材に熱エネルギー源たとえば熱源ランプから発せられる光を付与して熱的処理たとえば乾燥処理することは既に行われている。この熱源は、例えば一面が開口された直線状の集光ミラーの長手方向に沿って内面がわん曲集光面に形成され、該わん曲集光ミラーの長手方向の両端に側面集光体を着脱可能に取り付け、わん曲集光面内にハロゲンランプを配置し、該ランプの両軸端部を側面集光体のランプ挿入孔に挿入すると共に該ランプ端子部を集光ミラーの長手方向の両端部から該長手方向に突出させ、該突出端部を端子カバーで覆う構造であった。(特開平7−211435号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最近、このような種々の被処理材はますます幅広方向に長大化して成形される傾向にあり、従って、上記構造の熱源では、照射長が集光ミラーの側面集光体間であるため、該被処理材の幅方向寸法が集光ミラーの側面集光体間の範囲内のものに限定される。更に、前記のランプ端子部は集光ミラーの長手方向の両端部から該長手方向に突出され、その突出端部の全体を端子カバーで覆うため、集光ミラーの長手方向の両端部に大きな非照射部が形成されると共に全体が長大化することになる。
【0004】
従って、照射幅の寸法が側面集光体間の範囲より大きい被処理材の場合、被処理材の幅方向に沿って熱源の複数個を相隣接して並列して配置することが考えられるが、しかし、それぞれの熱源は長手方向の両端部に非照射部を有する構造であるため、これらの熱源を相隣接して組み合わせた場合、相隣接する熱源同志の接続部にかなり大きな非照射部分いわゆるデッドスペースが形成され、これが被処理材に対する照射ムラの原因となる。
【0005】
このようなデッドスペースを回避するため、例えば熱源の集光面を千鳥状に配置するか、あるいは、熱源を長尺の単一集光ミラーとして形成することが提案される。しかしながら、集光面を千鳥状配置にする場合、大きな設置スペースを必要とし、かつ照射光が被処理材に対して千鳥状のランダム照射となりライン状の均一照射ができず、照射ムラの原因となる。また、熱源寸法を長大化した場合には、ランプの軸線方向に沿って歪みが発生し、心出しが難しくなる。
【0006】
本発明は、非照射部分の形成を極力少なくして照射ムラの原因を可能な限り解決するために研究開発されたものであり、被処理材の移送方向と直交する幅方向にランプユニットの複数個を相隣接して配置する場合、相隣接するランプユニット間に形成される非照射部分を極力小さくして、被処理材を移動させながら、被被処理材の移送方向と直交する幅方向の全体にほぼ均一に光照射を行うことができる被処理材の幅方向を均一照射するライン型照射装置を提供するものである。本発明はまた、被処理材を移動させながら、被被処理材の移送方向の全体にほぼ均一に光照射を行うことができる被処理材の幅方向を均一照射するライン型照射装置を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被処理材を移動させながら該被処理材の移送方向に対して直交する幅方向に光を照射する装置において、被処理材に光を照射するランプユニットが、わん曲反射ミラーと、該わん曲反射ミラーの長手方向両端に配置された端面反射ミラーと、上記わん曲反射ミラーの頂部に近接しかつ端子部がわん曲反射ミラー外に延出されてその長手方向の両端部上に配置された凹状ランプとから構成される。このユニット型のランプユニットの複数個を被処理材の移動方向と直交する幅方向にかつ被処理材の幅方向の全体に反射光がライン状に付与されるように相隣接せしめると共に該隣接部の非照射部分が極力少なくされるよう接続して細長照射ブロックとする。このように実質的に単一の形態に組み立てられた細長照射ブロックからの反射光が移動する被処理材の幅方向の全体にほぼ均一に照射されるようにした被処理材の幅方向を均一照射するライン型照射装置に関する。
【0008】
本発明はまた、2つの反射ミラーからなる上記わん曲反射ミラーの非反射面は、その長手方向に沿いかつ該長手方向と直交する方向に適宜の間隔を保って複数の冷却フインを備えた被処理材の幅方向を均一照射するライン型照射装置に関する。更に本発明は、上記わん曲反射ミラーの非反射面と任意の間隔を保ちかつ該わん曲反射ミラーの長手方向に沿って配置された冷却通路と、該冷却通路に設けられかつ該冷却通路に送り込まれた冷却空気を前記のわん曲反射ミラーの冷却フインに直接吹きつける噴出孔とを備えた被処理材の幅方向を均一照射するライン型照射装置に関する。
【0009】
本発明はまた、上記の冷却通路が有する噴出孔は3つの方向に設けられ、その1つはわん曲反射ミラーの頂部に指向され、他の2つはわん曲反射ミラーの非反射面に指向され、冷却空気がわん曲反射ミラーの非反射面の全体に吹きつけられる被処理材の幅方向を均一照射するライン型照射装置に関し、これらの噴出孔は冷却通路の軸線方向に沿って所定の間隔を持って穿孔されることが好ましい。
【0010】
更に本発明は、上記わん曲反射ミラーの頂部に配置された凹状ランプは水平部と立ち上がり部とを有し、該水平部に配置されたランプ発熱体が上記の立ち上がり根元部の近くで終了され、該ランプ発熱体の終了端部と端子部とがリード線で接続される被処理材の幅方向を均一照射するライン型照射装置に関し、更に本発明はランプユニットの長手方向の両端部上に位置せしめられた端子部とランプ発熱体とを接続するリード線は、ランプ発熱体から離れたランプユニットの冷却空間部に配置される被処理材の幅方向を均一照射するライン型照射装置に関する。
【0011】
本発明はまた、わん曲反射ミラーに配置される水平部と立ち上がり部を持った凹状ランプは、その水平部の軸線方向の両端部がわん曲反射ミラーに着脱可能に取り付けた上ランプストッパと端面反射ミラーに着脱可能に取り付けた下ランプストッパとにより係脱可能に保持した被処理材の幅方向を均一照射するライン型照射装置に関し、更に本発明は前記の上ランプストッパと下ランプストッパには、凹状ランプの水平部を挟持するために半円弧状をなすランプ受部を設けた被処理材の幅方向を均一照射するライン型照射装置に関する。
【0012】
更にまた本発明は、被処理材に光を照射するランプユニットが、わん曲反射ミラーと、該わん曲反射ミラーの長手方向両端に配置された端面反射ミラーと、上記わん曲反射ミラーの頂部に近接しかつ端子部がわん曲反射ミラー外に延出されてその長手方向の両端部上に配置された凹状ランプとから構成され、上記ランプユニットの複数個を被処理材の移動方向に平行反射光を付与するよう相隣接せしめると共に該隣接部の非照射部分が極力少なくされるよう接続して細長照射ブロックとし、上記の細長照射ブロックからの平行反射光が移動する被処理材の全体にほぼ均一に照射さるようにした被処理材へ均一照射するライン型照射装置に関する。
【0013】
【発明の実施の態様】
以下に図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
図1において符号1は全体がユニット型に構成されたランプユニットであり、該ランプユニット1はわん曲反射ミラー2と端面反射ミラーと凹状ランプ及び冷却通路とから構成される。上記のわん曲反射ミラー2は、図2に詳しく示されるように断面形状がほぼ弓形状をした2つの反射ミラー3、3を互いに他と合致せしめて一面が開口する半楕円状に組み立てられる。一対の反射ミラー3、3はその内側全面に金メッキ処理が施され、反射効率が高めてある。
【0014】
上記一対の反射ミラー3、3の外側、すなわち非反射面には複数枚の冷却フイン4、4が設けてある。これらの冷却フイン4、4は図2及び図3に詳しく示されるように、反射ミラー3、3の長手方向の全長に沿いかつ該長手方向と直交する弓形(又は高さ)方向に一定の間隔を保って一体に突出形成してある。冷却フイン4、4はその根元部が肉厚でかつ先端部へ徐々に肉薄に形成され、かつ適宜長に選択され、放熱効果が高められるよう設計してある。
【0015】
上記の反射ミラー3、3には、その長手方向と直交する弓形(又は高さ)方向の一端側に互いに他と密接する接合部5、5が一体に設けられ、かつ他端側には保持部6、6が一体に設けてある。これらの保持部6、6には互いに対向する凹状の保持溝が形成され、該保持溝に対して透明な耐熱ガラスからなる保護板7が取外し可能に取付けてある。上記の反射ミラー3、3の接合部5、5を互いに密接させて一体的に組み立てわん曲反射ミラー2を形成し、該わん曲反射ミラー2により反射せしめた反射光8をシート状の被処理材9に付与する。
【0016】
上記の反射ミラー3、3の長手方向の両端部には、図3に示されるように一対のビス孔10、10がそれぞれ明けてある。これらのビス孔10、10を使用して上ランプストッパ11、11が着脱可能に取り付けられる。上ランプストッパ11、11は、図4に詳細に示されるように中央部に半円弧状のランプ受部12を有し、該ランプ受部12の開口端には連続して末広がり状に切り抜き部13を形成することによって一対の脚片14、14が形成してある。
【0017】
上記一対の脚片14、14には、該脚片14、14の平面に対して直角に起立する立ち上がり片15、15が互いに他と対向して一体に形成してある。これらの立ち上がり片15、15には前記のビス孔10、10に対応するビス孔16、16が設けてある。従って、上記わん曲反射ミラー2の長手方向の両端部に上ランプストッパ11、11を配置し、該上ランプストッパ11、11のビス孔16、16と反射ミラー3、3のビス孔10、10とを合致せしめ、ビス17、17をねじ込んで着脱可能に取り付ける。
【0018】
前記の上ランプストッパ11、11と共同する下ランプストッパ20、20は図5及び図6に詳しく示してある。下ランプストッパ20、20は凹状ランプの軸線方向から見るとほぼ長方形状に形成され、該長手方向と直交する方向から見るとZ字状に形成してある。下ランプストッパ20、20の一端側には上方が開口する半円弧状のランプ受部21が設けてあり、他端側には取付孔22、22が設けてある。これらの取付孔22、22はビス23、23によりブラケット24、24に着脱可能に取り付けられる。これらのブラケット24、24は端面反射ミラー25、25の内面に固定され、該端面反射ミラー25、25は前記のわん曲反射板2の長手方向の両端に取り付けられる。
【0019】
前記わん曲反射ミラー2の長手方向の頂部両端には適宜径の挿通孔26、26が形成され、さらに端面反射ミラー25、25の上端はそれ自体を直角に折り曲げて折曲片27、27が形成してあり、該折曲片27、27にはU字状の切り込み28、28が形成してある。前記の折曲片27、27上には上ケース30が取り付けられ、該上ケース30には上記の切り込み28、28と見合う位置に凹状ランプ33の立ち上がり部35、35が挿通される挿通部31、31が設けてある。
【0020】
前記のわん曲反射ミラー2には、図1及び図7に詳しく示される凹状ランプ33が着脱可能に配置される。凹状ランプ33は公知のように水平部34と立ち上がり部35とランプ発熱体36とリード線37とから構成してある。ランプ発熱体36は水平部34内に通常のように封入され、該ランプ発熱体36の軸線方向の両端部は、わん曲反射ミラー2の立ち上がり部35、35の根元部より僅か上方に位置した所で終了する。即ち、挿通孔26、26から僅か上方に突出した位置で終了されることにより、ランプ発熱体36からの熱が冷却空間部40に影響を与えないようにしてある。
【0021】
上記ランプ発熱体36に一端側が接続されたリード線37、37は、立ち上がり部35、35内に通常のように配線され、他端側は上ケース30からランプユニット1外に突出され、電源に接続される端子部41、41に接続してある。端子部41、41は上ケース30上に取り付けられ、取外し可能な端子カバー42、42によって覆われている。上ケース30の内側には冷却筒が固定され、その冷却通路43が凹状ランプ33の軸線方向に沿って配置してある。該冷却通路43の中央部に位置して取り付けられた接続パイプ44は図に示していない冷却媒体源に接続され、例えば冷却空気が供給される。
【0022】
前記のわん曲反射ミラー2は上ケース30と側板ケース30a、30aとによって包囲され、かつ側板ケース30a、30aとわん曲反射ミラー2の開口面との間は開口され、冷却空間部40内に吹き込まれた冷却空気がランプユニット1外へ排出される。冷却通路43の長手方向の両端部は上下ランプストッパ11、20に見合う位置で終了され、かつ、図2に示されるように冷却通路43には3つの方向に噴出孔45が設けてある。1つの方向は図2においてわん曲反射ミラー2の頂部に指向され、他の2つの方向は反射ミラー3、3の非反射面に指向する。従って、わん曲反射ミラー2の全体が冷却空気によって冷却される。
【0023】
しかして、上記のように構成された本発明のライン型照射装置は、ユニット型のランプユニット1の複数個を被処理材9の移送方向と直交する幅方向の全長に合致させて一直線状に組み合わせればよい。本例の場合、3個のランプユニット1が図8に示すように相隣接して組み合わされ、全体として細長照射ブロック50として組み立てられる。この場合、3個のランプユニット1は一直線に配置されているため、それぞれのランプユニット1の凹状ランプ33も該ランプの軸線上に配置され、従って、細長照射ブロック50からの反射光は図8に示す「W」の範囲となる。
【0024】
この場合、ランプユニット1の凹状ランプ33のランプ発熱体36から発せられた光の照射幅は図1に示されるわん曲反射ミラー2の開口面幅であり、かつ照射長は端面反射ミラー25、25間の長さである。従って、図8及び図9に示されるようにランプユニット1が相隣接して接続された場合、相隣接するランプユニット1、1間は端面反射ミラー25、25の厚み部分が介在するだけである。すなわち、相隣接するランプユニット1の長手方向の両端部には突出する部品が全く存在しないため、相隣接する反射光は殆ど接近した状態で被処理材9に照射されることになる。
【0025】
従って、凹状ランプ33のランプ発熱体36から発せられる光は、わん曲反射ミラー2及び端面反射ミラー25、25で反射され、該反射光8は「W」の範囲にわたって被処理材9上に焦点が結ばれる。この場合、相隣接するランプユニット1間の非照射部分51、51は相隣接するランプユニット1、1の端面反射ミラー25、25で形成される極めて小さな隙間であるため、非照射部分51、51は相隣接するランプユニット1から反射される反射光によって十分に加熱されることになり、被処理材9の幅方向の全体にたって実質的に均一加熱処理が行われることになる。
【0026】
このようにして、被処理材9は図8に矢印で示す方向に移動されながらかつ移送方向と直交する幅方向の全長にわたりほぼ均一に光照射を受ける。この場合、わん曲反射ミラー2は凹状ランプ33から発せられる光により相当高温度に熱せられるが、冷却媒体源から冷却通路43に供給された冷却空気が3つの方向、すなわちわん曲反射ミラー2の頂部方向および反射ミラーの非反射面方向にそれぞれの噴出孔45から冷却フイン4、4に吹きつけられる。従って、わん曲反射ミラー2に蓄熱された熱は冷却フイン4、4から放熱され全体が冷却される。
【0027】
更にまた、凹状ランプ33のランプ発熱体36の軸線方向の両端部は、立ち上がり部35、35の根元部、すなわち挿通孔26、26の僅か上方位置の所で終了されているため、ランプ発熱体36の長手方向の両端部から発せられる放熱が、冷却空間部40内へは極力抑制されることになる。このような冷却空間部40に凹状ランプ33の立ち上がり部35、35が配置され、従って、これらの立ち上がり部35、35内のリード線37、37、及びランプ発熱体36の端子部41、41がランプユニット1外に配置されるため、熱的悪影響を受けない。
【0028】
上記の凹状ランプ33のランプ発熱体36が、例えば切断して新たな凹状ランプと交換する必要が生じた場合、端子カバー42、42を上ケース30から取り外し、凹状ランプ33を端子部41、41から取り外す。次に、わん曲反射ミラー2から保護板7を取り外し、ブラケット24、24からビス23、23を取り外し、下ランプストッパ20をわん曲反射ミラー2から取り外す。すると、わん曲反射ミラー2の反射面側が完全に開口され、凹状ランプ33をわん曲反射ミラー2から取り出す。しかして、新たな凹状ランプの立ち上がり部を挿通孔26、26に通し、更に上ケース30に挿通せしめ、下ランプストッパ20のランプう部21を凹状ランプに当ててブラケット24、24に取り付ければよい。
【0029】
なお、被処理材の全幅長に応じてランプユニットの組み合わせ数を任意に選択すれば、被処理材の移送方向に直交する幅方向に対する照射長を任意に変更できる。
更に本発明における実施例においいては、被処理材の移送方向に直交する方向に対してランプユニットの複数個を相隣接させて細長照射ブロックとし、該照射ブロックからの焦点を被処理材の幅方向の全体に結ばせるようにしたが、本発明はそれのみに限定されない。例えば、わん曲反射ミラーにより反射される反射光が被処理材に対して平行反射せしめられるようにしてもよく、また、被処理材への光照射方向も移送方向と直交する幅方向のみに限定されず、照射ブロックの軸線方向に被処理材を移動させ、該被処理材に細長照射ブロックからの反射光の焦点を結ばせ、あるいは被処理材に平行反射させるようにしてもよい。
【0030】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように、被処理材に光を照射するわん曲反射ミラーの長手方向両端に端面反射ミラーを配置し、わん曲反射ミラーの頂部に配置した凹状ランプの端子部をわん曲反射ミラーの長手方向の両端部上に延出せしめてランプユニット構造としたから、ランプユニットの軸線方向の両端部からランプ端子部が突出しない。また、ランプユニットの複数個を被処理材の移動方向と直交する幅方向にかつ該被処理材の全幅長に合致させて相隣接せしめたとき、ランプユニットの相燐接部に非照射部分が極力少なくされる細長照射ブロックとして組み立てるから、光がランプユニットの相隣接部で大きく寸断されず、移動する被処理材の幅方向の全体にほぼ均一に付与される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による被処理材の幅方向を均一に照射するライン型照射装置のランプユニットの一部を断面にした縦断正面図である。
【図2】わん曲反射ミラーを配置したランプユニット及び冷却通路の一部分を断面にした拡大縦断面図である。
【図3】わん曲反射面を構成する一対の弓形反射ミラーの長手方向の全長にわたり設けた冷却フインを説明するために、一方の反射ミラーの冷却フインおよび上面側から見た説明図である。
【図4】わん曲反射面に配置される凹状ランプを保持するための一方の支持構造を示す上ランプストッパの説明図である。
【図5】わん曲反射面に配置される凹状ランプを保持するための他方の支持構造を示す下ランプストッパの説明図である。
【図6】わん曲反射面内に配置される凹状ランプを保持するための他方の支持構造を示す下ランプストッパの端面図である。
【図7】ランプユニットのランプ発熱体の軸線方向の終了端部と冷却通路の関係を示す一部を断面にした縦断正面図である。
【図8】ランプユニットの3個を相隣接せしめて接続して細長照射ブロックとして組み立てたとき、該相隣接するランプユニットの接続部に形成される非照射部を説明するための説明図である。
【図9】ランプユニットを相隣接せしめて接続して細長照射ブロックとして組み立てたとき、該相隣接するランプユニットの接続部を拡大した説明図である。
【符号の説明】
1 ランプユニット
2 わん曲反射ミラー
4 冷却フイン
9 被処理材
8 反射光
25 端面反射ミラー
33 凹状ランプ
34 水平部
35 立ち上がり部
36 ランプ発熱体
37 リード線
40 冷却空間部
41 端子部
43 冷却通路
45 噴出孔
50 細長照射ブロック
51 非照射部分

Claims (9)

  1. 被処理材に光を照射するランプユニットが、わん曲反射ミラーと、該わん曲反射ミラーの長手方向両端に配置された端面反射ミラーと、上記わん曲反射ミラーの頂部に近接しかつ端子部がわん曲反射ミラー外に延出されてその長手方向の両端部上に配置された凹状ランプとから構成され、
    上記ランプユニットの複数個を被処理材の移動方向と直交する幅方向にかつ被処理材の幅方向の全体に反射光をライン状に付与するよう相隣接して配置すると共に該隣接部は端面反射ミラーの厚み部分だけが介在される接続とした細長照射ブロックとし、
    上記の細長照射ブロックからの反射光が移動する被処理材の幅方向の全体にほぼ均一に照射されるようにしたことを特徴とする被処理材へ均一照射するライン型照射装置。
  2. 1対の反射ミラーからなる上記わん曲反射ミラーの非反射面は、その長手方向に沿いかつ該長手方向と直交する方向に適宜の間隔を保って複数の冷却フインを備えたことを特徴とする請求項1に記載の被処理材へ均一照射するライン型照射装置。
  3. 上記わん曲反射ミラーの非反射面と任意の間隔を保ちかつ該わん曲反射ミラーの長手方向に沿って配置された冷却通路と、該冷却通路に設けられかつ該冷却通路に送り込まれた冷却空気を前記のわん曲反射ミラーの冷却フインに直接吹きつける噴出孔とを備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の被処理材へ均一照射するライン型照射装置。
  4. 上記の冷却通路には3つの方向に噴出口が設けられ、その1つはわん曲反射ミラーの頂部に指向され、他の2つはわん曲反射ミラーの非反射面に指向され、かつこれらの噴出孔は冷却通路の軸線方向に所定間隔を保って穿孔され、冷却空気がわん曲反射ミラーの非反射面の全体に吹きつけられるようにしたことを特徴とする請求項3に記載の被処理材へ均一照射するライン型照射装置。
  5. 上記わん曲反射ミラーの頂部に配置された凹状ランプは水平部と立ち上がり部とを有し、該水平部に配置されたランプ発熱体が上記の立ち上がり根元部の近くで終了され、該ランプ発熱体の終了端部と端子部とがリード線で接続されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の被処理材へ均一照射するライン型照射装置。
  6. ランプユニットの長手方向の両端部上に位置せしめられた端子部とランプ発熱体とを接続するリード線は、ランプ発熱体から離れたランプユニットの冷却空間部に配置されることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の被処理材へ均一照射するライン型照射装置。
  7. わん曲反射ミラーに配置される水平部と立ち上がり部を持った凹状ランプは、その水平部の軸線方向の両端部がわん曲反射ミラーに着脱可能に取り付けた上ランプストッパと端面反射ミラーに着脱可能に取り付けた下ランプストッパとにより係脱可能に保持したことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の被処理材へ均一照射するライン型照射装置。
  8. 前記の上ランプストッパと下ランプストッパには、凹状ランプの水平部を挟持するために半円弧状をなすランプ受部を設けたことを特徴とする請求項7に記載の被処理材へ均一照射するライン型照射装置。
  9. 被処理材に光を照射するランプユニットが、わん曲反射ミラーと、該わん曲反射ミラーの長手方向両端に配置された端面反射ミラーと、上記わん曲反射ミラーの頂部に近接しかつ端子部がわん曲反射ミラー外に延出されてその長手方向の両端部上に配置された凹状ランプとから構成され、上記ランプユニットの複数個を被処理材の移動方向に平行反射光を付与するよう相隣接して配置すると共に該隣接部は端面反射ミラーの厚み部分だけが介在される接続とした細長照射ブロックとし、上記の細長照射ブロックからの平行反射光が移動する被処理材の全体にぼぼ均一に照射されるようにしたことを特徴とする被処理材へ均一照射するライン型照射装置。
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