JP4577602B2

JP4577602B2 - 紫外線照射装置

Info

Publication number: JP4577602B2
Application number: JP2001231340A
Authority: JP
Inventors: 透及川; 康純佐々木
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2001-07-31
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2021-07-31
Also published as: JP2003045211A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂フィルムや感熱紙等、熱による変形等の変化を起こし易い被処理体の紫外線によるインキ硬化処理に用いられる紫外線照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、熱に弱いフィルム等の被処理体への紫外線の照射は、可視光や赤外線の直射光および反射光を低減させるため、可視光と赤外線を透過し、紫外線を反射する特性を持つコールドミラーを二重に組み合わせたダブルコールドミラーと紫外線を透過し、可視光を反射する特性を持つコールドフィルタを組み合わせたものが知られている。
【０００３】
従来の紫外線照射装置としては、例えば図４に示すように、紫外線照射装置１に装着してなる直管形紫外線ランプ２からの直射光を反射する楕円形状コールドミラー３と、直管形紫外線ランプ２からの直射光の一部と楕円形状コールドミラーの反射光を反射する平板状コールドミラー４と、直管形紫外線ランプからの直射光と平板状コールドミラーの反射光を透過するコールドフィルタ５で形成される。直管形紫外線ランプ２からの直射光の一部は楕円形状コールドミラー３により反射し、平板状コールドミラー４で反射後、図５に示す特性を有するコールドフィルタ５に入射し、被処理体通過位置で集光し、被処理体には紫外光と可視光の一部および、赤外光の一部が照射される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の紫外線照射装置は、直管形紫外線ランプからの直射光を楕円形状コールドミラーで反射し、平板状コールドミラーで反射させた後、被処理体の通過位置で集光させていた。直管形紫外線ランプから平板状コールドミラーに入射した直射光は平板状コールドミラーで反射した後、コールドフィルタに入射し、照射窓から出射していた。平板状コールドミラーで反射した場合、直管形紫外線ランプと楕円形状コールドミラーおよび平板状コールドミラーとの位置関係が相違すると、平板状コールドミラーの反射光の反射角に影響し、照射窓から出射する照度の効率が低下していた。
【０００５】
また従来は、直管形紫外線ランプからの直射光を楕円形状コールドミラーで反射し、平板状コールドミラーで反射させた後、被処理体通過位置で集光させると、両方のミラーがコールドミラーで構成されていても被処理体の温度が上昇する傾向にあった。また直管形紫外線ランプと照射窓の位置が近く、直管形紫外線ランプからの直射光が、照射窓から出射する割合が比較的多く、熱による変形等の変化を起こし易い被処理体の温度が上昇する要因となっていた。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑み発明したものであって、被処理体に紫外線が効率よく照射され、被処理体の温度上昇を防止し、熱による変形等の変化を起こすことがない紫外線照射装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決するために次の構成としてある。請求項１に記載の発明は、照射窓を有する照射装置本体の内部に装着してなる楕円形状コールドミラーと、楕円形状コールドミラーの第１焦点に配置してなる直管形紫外線ランプと、直管形紫外線ランプの直射光と楕円形状コールドミラーの反射光が入射する凹面状コールドミラーとを有して構成してある。
そして、凹面状コールドミラーからの反射光が被処理体に効率よく照射されるように構成してある。
【０００８】
請求項１に記載の発明によると、可視光線と赤外線は、楕円形状コールドミラーと凹面状コールドミラーを透過し、紫外線は反射するので、被処理体に紫外線が効率よく照射され、また被処理体の通過位置で紫外線は集光してないので、被処理体の温度上昇を防止し、被処理体が熱による変形等の悪影響を受けることがない。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１における楕円形状コールドミラーは、反射光が凹面状コールドミラーの手前で集光するように構成し、被処理体に効率よく照射されるように構成してある。
【００１０】
請求項２に記載の発明によると、紫外線は被処理体に効率よく照射されるので、効果的に被処理体を硬化することができ、さらに熱により被処理体が変形することがない。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の楕円形状コールドミラーは、第二焦点が（図２の二点鎖線）凹面状コールドミラーの外側に位置するように構成し、被処理体に効率よく照射されるように構成してある。
【００１２】
請求項３に記載の発明によると、請求項２と同程度の照射効率であり、紫外線が凹面状コールドミラーに広い範囲で入射し、照射窓に広い範囲で反射され、被処理体に対してより広い範囲で平均化した紫外線が投射される。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、照射装置本体の照射窓に、紫外線を透過し、可視光を反射し、波長８５０ｎｍまでの赤外線を反射し、波長８５１ｎｍ以上を透過するコールドフィルタを配置して構成してある。
【００１４】
請求項に記載の発明によると、熱源となる可視光と赤外線の一部を反射し、紫外線を透過するので、被処理体が熱により悪影響を受けることがない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図１乃至図３について説明する。図１は、本発明の紫外線照射装置の実施例を示す。図１において、１１は箱型の紫外線照射器本体であって、側壁一面の略下半分に照射窓１２を有して構成してある。照射窓１２は例えば縦１１０ｍｍ，横５１０ｍｍ程度の大きさに構成してある。また紫外線照射器本体１１は、側壁適所に空気取入口を設け、同空気取入口から取り入れた冷却風をダクト筒１３から排出する排風冷却構造としてある。
【００１６】
１４は楕円形状コールドミラー、１５は楕円形状コールドミラー１４の反射光が入射するように配置してなる凹面状コールドミラーである。同楕円形状コールドミラー１４と凹面状コールドミラー１５は、可視光線と赤外線を透過し、紫外線を反射する特性を有している。１６は楕円形状コールドミラー１４の第１焦点に配置してなる直管形紫外線ランプであって、例えば８キロワットの紫外線ランプを用いて構成してある。また楕円形状コールドミラー１４は、反射光が凹面状コールドミラー１５の手前で集光するように構成してある。
凹面状コールドミラー１５の手前で集光すると、反射角を狭めることができ、凹面状コールドミラー１５からの反射光が照射窓１２に効率的に入射し、被処理体に効率よく照射され、紫外線による処理効果を上げることができる。
【００１７】
２０は照射窓１２に配置してなるコールドフィルタであって、図３に示すように、照射器本体の照射窓に、紫外線を透過し、可視光を反射し、波長８５０ｎｍまでの赤外線を反射し、波長８５１ｎｍ以上を透過する特性を有して構成してある。
熱源となる可視光はカットし、赤外線を透過するのは、８５１ｎｍ以上であり、熱源の大部分はカットするので被処理体が熱により悪影響を受けることがない。
【００１８】
また図１に示すように、楕円形状コールドミラーは、反射光が凹面状コールドミラーの手前で集光するように構成してある。
このように構成すると、楕円形状コールドミラーからの第二焦点を通過した反射光は、広がりをもって、凹面状コールドミラーに入射し、反射した紫外線が照射窓に平均的に効率よく投射され、被処理体に照射されインキや塗料を効果的に硬化する。
【００１９】
本発明の楕円形状コールドミラーと凹面状コールドミラーを組合せた装置と、従来の楕円形状コールドミラーと平板状コールドミラーを組合せた装置を比較すると、照射窓が１１０ｍｍ×５１０ｍｍの場合に、本発明によると、照射効率は、凹面のＲ２００で９２％、Ｒ３００で１００％であり、従来の平板状コールドミラーでは７５％である。Ｒが３００を越えると逆に効率が悪くなる。
このように本発明の照射効率が高いのは、直管形紫外線ランプから凹面状コールドミラーに直接入った直射光は、照射窓に向けて効率よく反射し、照射窓から効率よく出射されることによるものである。
本発明に対して従来の平板状コールドミラーを配置した構造では、直管形紫外線ランプからの直射光は、平板状コールドミラーから扇状に広がりをもって反射するため、照射窓に入射されないものが多くなり、照射効率は低下する。
【００２０】
また図２に示すように、楕円形状コールドミラーは、第二焦点が凹面状コールドミラーの外側に位置するように構成し、被処理体に効率よく照射するように構成してもよい。
このように構成すると、楕円形状コールドミラーから反射した反射光は、広がりをもって、凹面状コールドミラーに入射し、反射した紫外線が照射窓に平均的に効率よく投射され、被処理体に照射されインキや塗料を効果的に硬化する。
【００２１】
本発明の楕円形状コールドミラーと凹面状コールドミラーを組合せた装置と、従来の楕円形状コールドミラーと平板状コールドミラーを組合せた装置を比較すると、照射窓が１１０ｍｍ×５１０ｍｍの場合に、本発明によると、照射効率は、凹面のＲ２００で８５％、Ｒ３００で９５％であり、従来の平板状コールドミラーを用いた構造では９０％である。
このように構成すると、Ｒが３００になると照射効率は９５％で、従来の平板状コールドミラーを用いた構造より向上する。
このように本発明の楕円形状コールドミラーと凹面状コールドミラーを組合せた装置によると、直管形紫外線ランプからの直射光は効率よく比較的平均的に照射窓に向けて反射し、照射窓から効率よく出射される。
本発明に対して従来の平板状コールドミラーを配置した構造では、前述のごとく平板状コールドミラーから扇状に広がりをもって反射するため、照射窓に入射されないものが多くなり、照射効率は低下する。
【００２２】
また直管形紫外線ランプの直射光の一部は、図１と図２に示すように、楕円形状コールドミラーと凹面状コールドミラーに入射せず、照射窓から直接被処理体に効率よく照射するように構成してある。
照射窓の周辺は紫外線の強度が中央付近より弱くなり易いが、下端付近を補光することができる。
【００２３】
また照射器本体の照射窓に、紫外線を透過し、可視光を反射し、波長８５０ｎｍまでの赤外線を反射し、波長８５１ｎｍ以上を透過するコールドフィルタを配置して構成してある。
このように直管形紫外線ランプの直射光の一部が、コールドフィルタを通過しても、直射光は一部であり、コールドフィルタを通過しており、実験の結果熱による影響は極めて小さいことが確認されている。
このように両者に温度差が小さいのは、直管形紫外線ランプの直射光がコールドフィルタに直接に投射されるのは直射光の一部であることと、コールドフィルタにより、可視光の熱と赤外線の熱の大部分がカットされることによるものである。
【００２４】
【発明の効果】
上記した請求項１に記載の発明によると、可視光線と赤外線は、楕円形状コールドミラーと凹面状コールドミラーを透過し、紫外線のみが反射するので、被処理体に紫外線が効率よく照射され、さらに被処理体の温度上昇を防止し、被処理体が熱による変形等の悪影響を受けることがない特別な効果がある。
【００２５】
上記した請求項２に記載の発明によると、紫外線は被処理体に効率よく照射されるので、被処理体のインキや塗料の処理を促進することができる特別な効果がある。
【００２６】
上記した請求項３に記載の発明によると、請求項２に記載の発明と同程度の照射効率を得ることができる特別な効果がある。
【００２７】
請求項４に記載の発明によると、熱源となる可視光と赤外線の一部が反射し、紫外線が透過するので、被処理体の熱的影響は減少する特別な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る紫外線照射装置の側面からの断面図。
【図２】本発明に係る他の紫外線照射装置の側面からの断面図。
【図３】図１と図２に示すコールドフィルタの分光透過率の一例を示す図。
【図４】従来の紫外線照射装置の側面からの断面図。
【図５】図４に示すコールドフィルタの分光透過率の一例を示す図。
【符号の説明】
１１紫外線照射器本体
１２照射窓
１３ダクト筒
１４楕円形状コールドミラー
１５凹面状コールドミラー
１６直管形紫外線ランプ
２０コールドフィルタ

Claims

照射窓を有する照射装置本体の内部に装着してなる楕円形状コールドミラーと、楕円形状コールドミラーの第１焦点に配置してなる直管形紫外線ランプと、直管形紫外線ランプの直射光と楕円形状コールドミラーの反射光が入射する凹面状コールドミラーとを有し、凹面状コールドミラーからの反射光が被処理体に効率よく照射されるように構成したことを特徴とする紫外線照射装置。
楕円形状コールドミラーは、第二焦点が凹面状コールドミラーの手前に位置するように構成し、被処理体に効率よく照射されるように構成したことを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。
楕円形状コールドミラーは、第二焦点が凹面状コールドミラーの外側に位置するように構成し、被処理体に効率よく照射されるように構成したことを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。
照射装置本体の照射窓に、紫外線を透過し、可視光を反射し、波長８５０ｎｍまでの赤外線を反射し、波長８５１ｎｍ以上を透過するコールドフィルタを配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の紫外線照射装置。