JP3981284B2 - ランプアセンブリ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ランプアセンブリ、特に印刷および塗装産業においてさまざまな支持材料上のインクなどを高速硬化するために使用されるランプアセンブリに関する。硬化工程中、支持体を細長いランプアセンブリの下方の経路で移動させて、支持体上の塗膜にランプから放射光を照射することによって、塗膜を連続工程で硬化させる。支持体は連続的でもよいが、多数枚のシートが順次送り込まれてランプを通過するようにしてもよい。
【０００２】
１つまたは複数の中圧紫外線ランプからの紫外線を当てることによって支持体上のインクを硬化させることは周知である。また、アセンブリ内の各ランプに、ランプを部分的に包囲してそれからの放射光を支持体の方へ反射する反射表面を含む反射体を設けることも周知である。反射表面は、一般的に楕円形または放物線形の凹状輪郭を有し、その輪郭の対称中心線上の頂部付近にランプが取り付けられている。
【０００３】
反射体は、硬化性材料が受け取る放射光の強度を高める。材料内への放射光透過度は、硬化における重要な要素であり、透過度は、異なった色および材料で変化し、強度が高いほど、透過度も高い。
【０００４】
従来構造の１つの問題は、反射体からの放射出力の角伝搬が非常に高く、したがって、放射光が支持体の広い帯域でさまざまな強度レベルで受け取られることである。最高強度の位置は、アセンブリ内で得られる合焦度によって決まるが、強度レベルが低い領域もあるであろう。大きい角伝搬であることは、放射光強度を十分に高くしようとする場合、支持体を所望速度よりゆっくりと移動させなければならないことを意味する。
【０００５】
従来構造に伴う別の問題は、放射光の一部がランプ自体の方へ反射されて戻ることによって、硬化に使用可能な放射エネルギの量が減少すると共に、ランプ作動に悪影響を与える可能性があるランプの加熱を生じ、すでに大量にアセンブリが発している熱をさらに増加させることによって、塗膜および／または支持体のひずみまたはゆがみが発生することである。
【０００６】
この問題は、フランス特許第２３３４９６６号で認識されており、この特許は、２つの半割シェルの各々がキャビティ内の長手方向軸線を中心にしてその対称中心線の各側へ回動するようにした形の反射体を記載している。このフランス特許は、各半割シェルの上縁部をランプの方へ下向きに折り曲げることによって、外側がランプの幅全体にわたってほぼ凹状の形状になるように反射体の上部領域を変形させることを提案している。
【０００７】
フランス特許第２３３４９６６号に開示されている装置では、その基本的形状の結果として、所望の回動動作を達成するために複雑なシステムが必要であると共に、半割シェルの回動に適応するための空間を設ける必要があり、このことが硬化アセンブリの小型化を求める現在の産業界の要望に矛盾するという欠点がある。やはり回動動作に適応する必要のために、半割シェルの冷却が困難であろう。また、ランプの自己加熱の問題に対してこのフランス特許に提案されている解決策の結果として、問題が発生するであろう。反射体がランプ側へ曲がっていることによって、曲がり部分の過熱が発生し、ランプの隣接領域の冷却がさらに困難になるであろう。
【０００８】
上記の硬化アセンブリの小型化を求める産業界の要望から、アセンブリの幅を狭くしてそれが一直線をなして占める空間を小さくできるようにする結果、放出される放射光の角伝搬が増加する可能性があるという問題が発生する。これによって、以上にすでに述べた問題が発生する。
【０００９】
ランプアセンブリの効果的かつ有効な冷却は不変の問題であり、支持体速度を増加できるように高速硬化を行うために、より高いランプ出力を用いるようになったため、これがさらに重要になっている。たとえば、そのフランス特許の時代の１９７５年では、ランプ出力がわずか２５０ワット／インチ（１００ワット／ｃｍ）程度であった。現在では２００〜４００ワット／インチ（８０〜１６０ワット／ｃｍ）のランプ出力が一般的であり、さらに高い５００〜６００ワット／インチ（２００〜２４０ワット／ｃｍ）の出力のランプもますます使用されるようになってきた。さらに、清浄性および品質を含む紫外線硬化の利点から、熱破損を非常に受けやすい支持体を含めたさまざまな支持体で使用することができる硬化システムが要求されるようになった。
【００１０】
従来のアセンブリは一般的に、空気だけで冷却されていた。最初の空冷システムでは、熱を引き出すために、空気を反射体内からランプの上方に設けられた１つまたま複数の開口を通して抜き出した。もっと後のシステムでは、冷却空気をアセンブリに吹き込んで、やはりランプの近くに設けられた開口を通してランプに当てた。空冷に伴う問題は、必要なブロワによってアセンブリの寸法が大きくなり、多重スタンド印刷機のスタンド間に設置することが困難になることである。
【００１１】
ランプ出力が高くなることに伴って増加するこの冷却要件のため、水冷が単独で、または空冷と組み合わせて使用されるようになった。冷却水は、反射体に取り付けられるか、それと一体成形された管で供給される。また、１〜２本の石英管をランプと支持体との間に設け、それに液体を、一般的に脱イオン水を流すようにしたフィルタを備えた多くの構造が提案されている。フィルタは、冷却に役立つのに加えて、支持体を加熱しやすい赤外線を濾過すると共に、ランプからの光を支持体上に合焦するという主要効果を有する。冷却液は、冷却手段内をすべての管に流出入して循環する。
【００１２】
ランプ出力が増加すると、支持体の破損を防止するだけでなく、隣接の装置および印刷システムのオペレータの損傷を防止するために、温度を許容限界内に保持するためにより効果的で有効な冷却システムが必要である。
【００１３】
１つの周知のランプアセンブリ構造は、表面に反射表面を設けたキャビティを有するブロックの形の反射体を有する。反射表面は、キャビティ表面を研磨することによって形成してもよいが、特殊な反射部材をそれに取り付けることもできる。いずれの場合も、吸熱材料の反射表面上に塗膜を設けることが知られている。
【００１４】
英国特許第２３１５８５０号は、反射体ブロックが２部材で形成されているランプアセンブリを開示している。キャビティ内へ延出したフランジと、締め付け可能な固定手段によって反射体ブロック半割体の端部に取り付けられたクランプとの間にそれぞれはめ付けられた２つの反射プレートによって反射表面が設けられている。
【００１５】
冷却水が流れるための１つまたは複数の通路を内部に形成することによって、反射体ブロックを水冷することは周知である。２部材形ブロックでは、このために両方の部材用に水入口および出口管が、すなわち合計で４本の管が必要である。これらの管を収容し、それらとブロック通路との間の水シールの保全性を維持する必要があるため、アセンブリ全体が扱いにくくなり、さらに一方のブロック部材を他方に対して移動させることが困難になる。
【００１６】
ブロック形反射体に、実際には他の反射体にも伴うさらなる問題は、多くの場合に放射光源に近づくことが比較的困難であり、そのために光源を交換するのに相当に時間がかかることである。すなわち、ランプまたは他の形式の放射光源を交換しなければならない時、相当な停止時間が生じるであろう。
【００１７】
本発明の包括的な目的は、上記の従来アセンブリに伴う問題の１つまたは複数を解決するランプアセンブリを提供することである。さらに具体的な目的は、放射光の角伝搬を小さくすることによって、小型でありながら、高強度の放射光を与えることができるランプアセンブリを提供することである。本発明のさらに具体的な目的は、最小限の設備であると共に、アセンブリ内に収容しやすい水冷システムを備えたランプアセンブリを提供することである。本発明のさらなる目的は、ランプまたは他の放射光源に容易に近づくことができ、従って容易に交換することができるランプアセンブリを提供することである。
【００１８】
本発明の第１態様に従ったランプアセンブリは、細長い放射光源と、光源を部分的に包囲し、支持体上の塗膜を硬化させるように放射光を支持体に向けて下向きに放出するための開口を有する細長い反射表面を備えた反射体と含み、反射体は、２つの本体部材を有し、その各々に形状表面が設けられて、本体部材が第１相対位置に保持されている時に形状表面が互いに結合してキャビティを形成し、このキャビティ内に光源が位置すると共に、キャビティの表面上に反射表面が設けられており、さらに、各本体部材を貫通した冷却水流用の少なくとも１つの通路と、放出開口付近に配置された冷却水流用の管とを含み、一方の本体部材内の通路が、他方の本体部材内の通路に連結された管に連結されている。
【００１９】
これの利点は、１本の水入口管と１本の水出口管とが必要なだけであり、一方の本体部材から出た水が冷却管を経て他方の本体部材に流入することである。したがって、冷却管が、２つの本体部材間の流路の一部として使用され、反射体が２つの本体部材で形成されている従来の構造と比較して、水管の数が４本から２本に半減する。
【００２０】
本発明の別の態様によれば、細長い放射光源と、光源を部分的に包囲し、支持体上の塗膜を硬化させるように放射光を支持体に向けて下向きに放出するための開口を有する細長い反射表面を備えた反射体と含み、反射表面は、ほぼ凹状の輪郭を有し、光源が凹部の底部付近に配置されており、さらに、反射体は、２つの反射部材を有し、その各々に形状表面が設けられて、反射部材が第１相対位置に保持されている時に形状表面が互いに結合してキャビティを形成し、キャビティ内に光源が位置すると共に、キャビティの表面上に反射表面が設けられており、また、光源は一方の部材と共に、他方部材に対して、光源をユーザの近づきやすい位置に置く第２位置へ移動可能であるように取り付けられているランプアセンブリが提供されている。
【００２１】
この構造は、放射光源を交換するのに相当な時間が必要であるランプアセンブリに見られる問題を解決する。放射光源を、反射体の一方の部材と共に、他方部材に対して、ユーザの近づきやすい位置へ移動可能に取り付けることによって、放射光源の修理および交換をさらに迅速に行うことができる。
【００２２】
好ましくは、反射部材の各々は、冷却水流用の少なくとも１つの通路を有する本体部材を有し、第１および第２態様は、放出開口付近に位置する冷却水用の管を介して連結されている本体部材内の通路と組み合わされている。
【００２３】
移動可能な本体部材が冷却管の長手方向軸線に平行な回動軸線を中心にして他方の本体部材に対して回動可能である場合、この組み合わせは特に効果的である。冷却管は、実質的に回転ユニオンとして機能し、水シールの保全性に考えられる悪影響を伴うことなく、放射光源に近づくことができるようにする。
【００２４】
さらなる態様では、本発明は、細長い放射光源と、光源を部分的に包囲し、支持体上の塗膜を硬化させるように放射光を支持体に向けて下向きに放出するための開口を有する細長い反射表面を備えた反射体と含み、反射表面は、放出開口の縁部間に、光源が位置する中心線に関して対称的である湾曲したほぼ凹状の輪郭を有しており、反射体に、放出開口の縁部から下向きに延出して、反射表面によって反射された放射光を反射して中心線に向けてそらし、それによって支持体に達する放射光の角伝搬を減少させるように構成された２つの細長い放射光ダイバート（ｄｉｖｅｒｔｉｎｇ）表面を設けているランプアセンブリを提供している。
【００２５】
放出開口から下向きに延出する放射光ダイバート表面を設けることによって、放射光を合焦して狭いビームにすることができ、これには支持体に達する放射光の強度を高める効果もあることがわかった。アセンブリ全体の幅を小さくした時、前述したように、この場合、さもなければ広い角伝搬になる可能性およびそれに伴った問題が生じるであろうから、ダイバート表面を設けることが特に有用である。
【００２６】
ダイバート（ダイバータ）（ｄｉｖｅｒｔｅｒ）表面は、中心線から傾斜して延在することができ、平坦でも、わずかに湾曲していてもよい。そのように構成されている場合、それらの主要効果は、光源の下方側部から放出されて、中心線から比較的大きい角度をなして傾斜しがちである放射光を中心線の方に戻し、それによってその放射光を光源の上部および底部から放出された放射光と結合させて、比較的一定の高強度の合焦ビームを与えることである。
【００２７】
反射体は、キャビティを有する本体を含むことができ、キャビティ内に光源が位置すると共に、キャビティの表面上に反射表面が設けられ、ダイバート表面は、本体上に取り付けられた個別の端板上に設けることができる。反射表面が、放出開口の各側のクランプによって固定された少なくとも１枚のプレートを含む周知の構造を採用した場合、クランプが端板として機能することができる。端板がどのような形であっても、それらは適当に反射性材料で形成されるか、被覆されるが、最初の選択肢の方が好ましい。
【００２８】
３つのすべての態様を組み合わせることによって、単一の水入口および水出口管によって水冷されながら、小型であるが小さい角伝搬の高強度放射光を生じることができるランプアセンブリを得ることができる。さらに、放射光源に容易に近づくことができるため効率よく使用でき、したがって、光源を修理または交換する必要に伴う停止時間が最小化される。
【００２９】
次に、添付の図面を参照した例示によって本発明をさらに説明する。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、図３および図４に示されているランプアセンブリ４の一部を形成する反射体２を示す。
【００３１】
反射体２は、それぞれ押し出し部材として形成された２つの反射体本体部材６、８を含む。押し出し部材６、８の各々が形状表面１０を有し、押し出し部材６、８が図１に示された第１相対位置にある時、形状表面が結合してキャビティ１２を形成することができる。
【００３２】
ランプ１４が、形状表面１０の下縁部間に形成されたキャビティ開口を介して反射体２の下方を通過する支持体上へ放射光を下向きに放出するようにキャビティ１２内に取り付けられている。ランプ１４の底部から放出された放射光は直接的に支持体へ伝達されるが、側部および上部から放出された放射光は、押し出し部材６、８の形状表面１０に当接させて取り付けられた１対の反射プレート１６で反射される。反射プレート１６は、ダイクロイック材料で形成または被覆することができる。それぞれが、押し出し部材６、８のフランジ１８と、押し出し部材６、８の形状表面１０の下端部にはめ付けられたクランプ２０との間の所定位置にボルト２２によって保持されている。
【００３３】
クランプ２０は、断面がほぼ三角形であり、三角形断面の斜辺を形成する表面２４が押し出し部材６、８の形状表面１０の隣接部分にほぼ直交する向きになるようにして、押し出し部材６、８にはめ付けられている。クランプ２０を銀などの適当な反射性材料で形成することによって、クランプ表面２４は受け取った放射光をそらすことができる。あるいは、クランプ２０は、非反射性材料と、反射性材料を塗布したダイバート表面２４とで形成することができる。
【００３４】
形状表面１０の端部間に、したがって、クランプ２０間に冷却管２６が取り付けられている。冷却管２６は、ランプ１４から放出された放射光のほとんどすべてが直接的に、または反射プレート１６による反射後に管２６を通過できるようにする寸法および配置になっている。
【００３５】
冷却管２６は好ましくは、石英製であって、脱イオン水を供給されている。したがって、ランプアセンブリ４の冷却に加えて、冷却管２６は、ランプ１４から放出された放射光から赤外線を濾過すると共に、反射体２の下方を通過する支持体上に放射光を合焦させることもできる。
【００３６】
ランプアセンブリ４はまた、押し出し部材６、８内に形成された通路２８を通る冷却水の流れによっても冷却される。通路２８は、キャビティ１２を包囲することによって、ランプ１４の作動によってキャビティ１２内に発生する熱を最大限に消散させるような形状を有する。
【００３７】
押し出し部材６、８にそれぞれ端板３０、３２が設けられており、それぞれが図３および図４に示されている。これらの図面に示されているランプアセンブリ４の端部では、押し出し部材６の端板３０にランプ取り付け部３４が形成されている一方、押し出し部材８の端板３２に冷却管取り付け部３６が形成されている。ランプアセンブリ４の他端部では、押し出し部材６の端板３０に冷却管取り付け部３６が形成されている一方、押し出し部材８の端板３２にランプ取り付け部３４が形成されているようにして端部が処理されている。
【００３８】
冷却管取り付け部３６は、断面がほぼ円形であって、ランプ取り付け部３４の対応の寸法および形状のリセス３８にはまっている。取り付け部３６およびリセス３８の組み合わせがピボットを形成し、それを中心にして押し出し部材６が押し出し部材８に対して図１および図３に示された閉鎖位置と図２および図４に示された開放位置との間を回転することができる。図１および図３の閉鎖位置にある時、押し出し部材６、８は、押し出し部材８内に捕らえられているボルト４０を押し出し部材６内に設けられたボルト穴４２にねじ込むことによって合体保持される。
【００３９】
前述したように、閉鎖位置にある時、形状表面１０が結合してキャビティ１２を形成する。押し出し部材６が押し出し部材８に対して回転して開放位置にある時、キャビティ１２は上方から分かれて開いて、ランプ１４に近づいて修理または交換できるようになる。したがって、冷却管２６を実質的に回転ユニオンとして用いることによって、ランプ１４に容易に近づくことができるため、点検および交換が容易になり、したがってそのような点検および交換に伴う停止時間が短縮される。
【００４０】
冷却管２６はその取り付け方法によって、ランプアセンブリ４が開放位置から閉鎖位置へ、またはその逆に移動する時、静止したままである。これによって、冷却管２６を押し出し部材６、８の通路２８への冷却液供給部の一部として使用することができる。したがって、ランプアセンブリ１４に必要な水管の数を減少させることができる。図３および図４に示されているように、ランプアセンブリ４は２本の水管４４、４６を有するだけである。冷却水は、これらの管４４、４６の一方を通って押し出し部材の一方６または８へ送られる。水は、その押し出し部材６または８の通路２８に沿って進み、それから冷却管取り付け部３６の一方を経て冷却管２６へ送られる。冷却水は次に、他方の冷却管取り付け部３６を経て他方の押し出し部材６または８へ進み、その押し出し部材の通路に沿って流れて第２水管４６から出る。
【００４１】
ランプアセンブリが閉鎖位置にあり、水が管４４、４６で供給されている状態で使用する時、リード線４８および高電圧電線５０を介してランプ１４に通電する。第２電線５０が温度表示器（図示せず）に低電圧を印加する。図５に示されているように、ランプ１４から放射光が放出される。その図面に示されているように、放出された放射光のほとんどすべてが冷却管２６を通過する。さらに、冷却管２６を通過する放射光はすべて、反射板１６で多くても一回反射されているだけである。
【００４２】
表面１０、したがってキャビティ１２の形状は、キャビティ開口から放出される放射光が比較的広い角伝搬を有するようにするものでもある。これは、キャビティ１２が開口に向かって狭くなるような形状であり、これによって、ランプアセンブリ４全体を、図５の右側に示されているような周知のアセンブリより狭くできるようにしているからである。
【００４３】
しかしながら、放射光の広い角伝搬は、ダイバート表面２４によって減少させられる。これらの機能によって、冷却管２６から側方へ出る放射光を、ランプ１４および冷却管２６の中心が位置するキャビティ１２の中心線５０の方へ内向きにそらせることによって、放射光を合焦して狭いビームにすることができる。ダイバート表面２４によって生じる放射光の合焦は、支持体に達する紫外線強度を増加させる効果も有する。
【００４４】
ランプアセンブリ２は、多くの重要な利点を有する。第１に、キャビティ１２の形状のためにそれは幅が狭く、そのために一直線に組み込むことが容易になる。しかし、ダイバート表面２４を使用して、放出された放射光を合焦して狭いビームにしており、これによって支持体に達する紫外線強度を増加させることもできるため、硬化効率を犠牲にすることなくこれが達成される。
【００４５】
また、ランプアセンブリ４の構造は、水管の本数が最小限に抑えられるため、従来のランプアセンブリと比較して簡単である。また、ユーザの近づきやすい位置へランプを移動させることができるため、作業も簡単になる。水を一方の押し出し部材に供給し、冷却管に通して他方の押し出し部材に送り込むことと、回転ユニオンとして機能するように水冷管を構成することとによって、これらの利点が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の閉鎖位置にある本発明に従ったランプアセンブリの一部の端面図である。
【図２】第２の開放位置にある図１のランプアセンブリ部分の端面図である。
【図３】第１の閉鎖位置にある本発明に従ったランプアセンブリの端面の斜視図である。
【図４】第２の開放位置にある図３のランプアセンブリの斜視図である。
【図５】本発明に従ったランプアセンブリおよび従来のランプアセンブリによって生じる放射光パターンを示している。
【符号の説明】
２ 反射体
６、８ 反射体本体部材
１０ 形状表面
１２ キャビティ
１４ ランプ
２６ 冷却管
２８ 通路

Claims (10)

1. 支持体を照射するためのランプアセンブリであって、該ランプアセンブリは、
   細長い放射光源と、
   該放射光源を部分的に包囲する細長い反射表面と該放射光源から支持体に向かって放射光を放出するために配置された該反射表面内の放出開口とを有する反射体とを備え、
   該放出開口は、縁によって囲まれていて、該放射光源が位置する中心線周りに対称であって、
   該反射表面は、さらに、該放出開口に近接して配置される放射光ダイバート表面を有して、該放出開口の該縁から該支持体に向かって外側に延在し、
   該放射光ダイバート表面は、該支持体に向かって放射光の角伝搬を減少させるために、該反射表面によって反射された放射光を該中心線方向に反射するように、該中心線に対して向きが定められていることを特徴とするランプアセンブリ。
2. 請求項１に記載のランプアセンブリであって、該放射光ダイバート表面は、該中心線から傾斜して延在していることを特徴とするランプアセンブリ。
3. 請求項１に記載のランプアセンブリであって、該反射表面は、さらに、該反射表面に取り付けられる細長い放射光ダイバータを有し、該放射光ダイバータが該放射光ダイバート表面を有していることを特徴とするランプアセンブリ。
4. 請求項１に記載のランプアセンブリであって、該反射表面は、さらに、
   該放射光源を部分的に囲む細長い反射表面を提供する第一および第二の本体部材であって、それぞれが冷却水流を受ける通路を備えている第一および第二の本体部材と、
   前記放出開口に近接して配置され、冷却水流を運ぶことが可能な管であって、該第一および第二の本体部材の各々の該通路に流体的に結合されている管とを備えるランプアセンブリ。
5. 請求項４に記載のランプアセンブリであって、該管は該放出開口に対して相対的に大きさおよび位置が決定されていて、該放射光からの放射は該管の部分を介して該支持体の方向に向けられていることを特徴とすることを特徴とするランプアセンブリ。
6. 請求項４に記載のランプアセンブリであって、該通路および該管は、該冷却水流が該第一の本体部材の通路の入り口に流れ込んで該管まで至り、該管の出口から該第二の本体部材の該通路の入り口に至るように流体的に連通していることを特徴とすることを特徴とするランプアセンブリ。
7. 請求項４に記載のランプアセンブリであって、該管は長手方向の軸を有し、該放射光源は該反射表面と相対的に配置され、該放射光源の一方の側に反射した放射光が該放射光源の他方の側から反射した放射光とが該管の前記長手方向の軸の上で交差することを特徴とするランプアセンブリ。
8. 請求項１に記載のランプアセンブリであって、該放射光源は該第一の部座に取り付けられていて、該第一の部材は該第二の部材に対して、該放射光源からの放射光が該反射表面によって該放出開口に向けられた第一の位置と、第二の位置との間を可動であって、該放射光源は該第一の本体部材とともに該第一の位置および該第二の位置との間を可動であって、該第一の本体部材が該第二の位置にある際にユーザがアクセス可能となることを特徴とするランプアセンブリ。
9. 請求項８に記載のランプアセンブリであって、該冷却水流を運ぶことが可能な管を有し、該管は該放出開口に近接し、該放出開口と該放射光源との間に配置され、該第一の本体部材と該第二の本体部材とが該第一の位置にある際に該管が該放出開口を塞ぐことを特徴とするランプアセンブリ。
10. 請求項８に記載のランプアセンブリであって、該第一の本体部材は、該第二の本体部材に対して、該管の長手方向の軸に平行な回転軸周りに回動するようになっていることを特徴とするランプアセンブリ。

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