JP4965488B2

JP4965488B2 - 紫外線照射装置

Info

Publication number: JP4965488B2
Application number: JP2008067979A
Authority: JP
Inventors: 俊也鈴木
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2028-03-17
Also published as: JP2009224208A

Description

この発明は、マイクロ波給電式による無電極ランプから紫外光を発生させ、例えば紫外光硬化接着剤によるフィルムの貼り合わせや紫外光硬化インクを用いた印刷等に用いる紫外線照射装置に関する。

従来、マイクロ波放電を利用した無電極放電ランプから紫外光を放射しフィルムの貼り合わせや紫外光硬化インクによる印刷等の高出力紫外光を照射する紫外線照射装置は、筐体内のマイクロ波を発生する部分から、筐体外にＲＦ（Radio Frequency）信号が漏れることを防止するため、筐体を金属で覆う構造となっている。

紫外線照射装置の紫外光を照射する面では、紫外光を極力遮らないようにする必要があり、メッシュ状のＲＦスクリーンと呼ばれる網を配置して紫外光が照射されるようにしている。（例えば、特許文献１）
ＵＳＰ４６３３１４０号公報

上記した特許文献１の技術は、ＲＦスクリーンには、紫外光に含まれる赤外光が直接照射されることにより、ＲＦスクリーン部での温度が上昇し、ＲＦスクリーンを構成するシールド用の網等の寿命に影響を与えることから、一定以上の線径で網を構成する必要がある。紫外光の遮断／照射には、新たにシャッター機構が必要となり、シャッター機構による被照射物への距離が長くなり照度低下を来たす、という問題があった。

この発明の目的は、ＲＦスクリーンへの温度上昇を抑えて長寿命化を実現する紫外線照射装置を提供することにある。

上記した課題を解決するために、この発明の紫外線照射装置は、放電媒体が封入され、光線透過性誘電体からなる管状の無電極ランプ、高周波を発振するマグネトロン、前記ランプに前記マグネトロンから発振されたマイクロ波を伝達する導波管とを少なくとも収容したマイクロ波を遮断する筐体と、前記筐体に形成した前記ランプから照射される紫外光を通過させる照射窓と、前記照射窓に配置し、前記ランプから照射される赤外光をカットするＩＲカットフィルタと、前記ＩＲカットフィルタの外側の前記照射窓に配置させ、前記マイクロ波をシールドするＲＦスクリーンと、を具備したことを特徴とする。

この発明によれば、ＩＲカットフィルタでＲＦスクリーンの温度上昇を抑えることで、ＲＦスクリーンを形成する網目を細くしても、熱的なストレスを抑えてＲＦスクリーンを長寿命化できる。ＲＦスクリーンの網目を細くできることは、紫外光を効率的に通過させることにも寄与する。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１〜図５は、それぞれこの発明の紫外線照射装置に関する第１の実施形態について説明するためのもので、図１は概念的なシステム構成について説明するための斜視図、図２は図１の構成に駆動系等を追加して示した構成図、図３は無電極ランプについて説明するための構成図、図４は要部の斜視図、図５は図４を図１に取り付けた一部分の状態を示す断面図である。

図１、図２において、１１は、例えばステンレス製の四方形状のランプハウスであり、このランプハウス１１内の上方部には、マグネトロン１２を配置する。ランプハウス１１は、マグネトロン１２から発振されるマイクロ波を遮断する構造となっている。マグネトロン１２と対向するランプハウス１１の下方部には、電極を備えない、いわゆる無電極ランプ１３を配置してある。

無電極ランプ１３は、図３に示す構成を備えている。すなわち、１３１は紫外光を透過させる石英ガラス製の長さが２００ｍｍ程度の円筒形状のバルブである。バルブ１３１は、長手方向の中央部１３２をその両端部１３３，１３４よりも細くなるようにテ―パをつけたもので、両端部１３３，１３４の外径は例えば１７ｍｍ程度、中央部１３２の外径は１２ｍｍ程度である。バルブ１３１の発光空間１３５内には、不活性ガスと水銀、それにタリウムとヨウ素を封入する。バルブ１３１の両端にはバルブ１３１を支持する支持部１３６，１３７を、バルブ１３１と一体的に形成する。

図１、図２において、マグネトロン１２と無電極ランプ１３との間には、マグネトロン１２で発生したマイクロ波を送出させるアンテナ１４から、無電極ランプ１３に伝達させる導波管１５を配置する。また、導波管１５と無電極ランプ１３との間には、無電極ランプ１３から照射される波長２００〜４００ｎｍの紫外光をランプハウス１１の下方側に反射させ、反射させた紫外光を拡散もしくは集光させるための反射鏡１６が配置されている。反射鏡１６はマイクロ波を通過させる例えば耐熱性の樹脂等で形成される。

ランプハウス１１の底部１１１に形成された照射窓１１２の全面には、スクリーン１７が配置される。スクリーン１７は、図４に示すように赤外線をカットするＩＲカットフィルタ１７１、それに金属線をメッシュ状に編み込んだり、金属板にパンチング加工したりすることにより形成することで、マグネトロン１２の例えば２．４５ＧＨｚの発振周波数によるマイクロ波が漏洩しない程度に、且つ紫外光を十分通過させることが可能な程度の大きさの目を持つＲＦスクリーン１７２から構成する。

スクリーン１７は、照射窓１１２の全面を覆う格好でランプハウス１１の底部１１１に固定具２０を用いてネジ等の固定手段で固定されている。このとき、ＲＦスクリーン１７２は、照射窓１１２からマイクロ波がランプハウス１１外に漏れないようにするシールドの役目も兼ねている。

図２において、反射鏡１６の前面に位置するランプハウス１１の側面には、無電極ランプ１３から発光する紫外光を受光する受光素子２１と、受光素子２１が受光した光の量を検出する光量検出器２２と、予め光の量が設定され、光量検出器２２により検出された光の量が、設定された光の量に等しくなるように電源２４を制御する電源制御部２３を備える。受光素子２１は、紫外光照射の妨げにならないように、反射鏡１６とスクリーン１７を結ぶ直線上を避けて設けられている。

紫外線照射装置での冷却を空冷式とした場合は、図２に示すように、ランプハウス１１の上面に開けた吸気口１１３には、吸気用ダクト２５の一端を取り付ける。吸気用ダクト２５の他端には外気を取り込むための吸気用ファン２６を配置する。また、ランプハウス１１の側面に開けた排気口１１４には排気用ダクト２７の一端を取り付ける。排気用ダクト２７の他端は、ランプハウス１１内の高温のガス等を排気するための排気用ファン２８を配置する。

吸気用ファン２６と排気用ファン２８を駆動することにより、ランプハウス１１内の温度を所定値に制御させることが可能となる。

ところで、吸引口１１３と排出口１１４には、マイクロ波をランプハウス１１外に放射させないようにするために、マイクロ波を遮断させるＲＦスクリーン２８，２９がそれぞれ取り付けられている。

このような構成により、マグネトロン１２で発生したマイクロ波が無電極ランプ１３に伝達されると、無電極ランプ１３では波長２００〜４００ｎｍの紫外光を発生させ、スクリーン１７を介して照射させることができる。

スクリーン１７では、抱き合わせた格好のＩＲカットフィルタ１７１により赤外線をカットしてから紫外光をＲＦスクリーン１７２に通過させている。このため、ＲＦスクリーン１７２では赤外線による熱の影響を軽減でき、熱のストレスが原因によるＲＦスクリーン１７２の破損等の不良発生を抑えて長寿命化に寄与する。

この実施形態では、抱き合わせた格好のスクリーンで先ず赤外線を遮断し、次いでマイクロ波を遮断したことから、ＲＦスクリーンに掛る熱的なストレスを抑えることで、スクリーンの長寿命化を図ることができる。ＲＦスクリーンへの熱的なストレス改善は、ＲＦスクリーンの網目を細することができることから、紫外光を効率的に通過させることが可能となる。

さらに、ＩＲカットフィルタとＲＦスクリーンは重ね合わせた状態でスクリーンが構成されたものであることから、無電極ランプからスクリーンを介した被照射物までの距離を長くとる必要がない。また、スクリーンの取付作業の簡素化や取付場所の省スペース化にも寄与する。

図６、図７は、この発明の紫外線照射装置に関する第２の実施形態について説明するための、図６は図４に相当する斜視図、図７は図６を図１に取り付けた一部分を示した状態の断面図である。上記した実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付してここでは異なる部分について説明する。

この実施形態は、スクリーン１７のＩＲカットフィルタ１７１の両面を、ＲＦスクリーン１７２，１７３でサンドイッチする状態に挟み込んだものである。

つまり、無電極ランプ１３から発生させた紫外光を、スクリーン１７のＲＦスクリーン１７３、ＩＲカットフィルタ１７１、ＲＦスクリーン１７２をそれぞれ介して照射するようにしている。

この場合は、ＲＦスクリーン１７３が無電極ランプ１３から発生させた光に含まれる赤外線で発熱され、ＲＦスクリーン１７３に熱的なストレスが掛り、ＲＦスクリーン１７３が破れて寿命が短くなる。しかし、ＲＦスクリーン１７２は長寿命であり、全体としては長寿命を確保することができる。

また、スクリーン１７を固定具２０によりランプハウス１１の底部１１１に固定するときに、ＲＦスクリーン１７２，１７３がクッション的な役割をしてＩＲカットフィルタ１７１の割れ防止の働きを果たす。

さらに、ＲＦスクリーン１７２，１７３を２重の状態としてことで、ＲＦスクリーン１７２，１７３のメッシュ線径を細くすることが可能となり、メッシュによる紫外光の照射効率低下を低減できる。

図８、図９は、この発明の紫外線照射装置に関する第３の実施形態について説明するためのもので、図８は図４に相当する斜視図、図９は図６を図１に取り付けた一部分を示した状態の断面図である。上記した実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付して説明する。

この実施形態は、ＩＲカットフィルタ１７１全体を袋状のＲＦスクリーン１７４に収納したものである。従って、ＲＦスクリーン１７４は、ＩＲカットフィルタ１７１の無電極ランプ１３側のＲＦスクリーン１７４ａと紫外線放射側のＲＦスクリーン１７４ｂ、それにＩＲカットフィルタ１７１の側面全体に位置するＲＦスクリーン１７４ｃから構成される。

この場合、上記した第２の実施形態に基づくＲＦスクリーンの長寿命化とＲＦスクリーンの割れ防止の効果に加え、ＩＲカットフィルタ１７１の側面全体にもＲＦスクリーン１７４ｃが配置されたことから、マイクロ波の漏れ防止をより確実にすることが可能となる。

この発明の紫外線照射装置に関する第１の実施形態について説明するための概略的な構成の斜視図。図１のより詳しい構成図。無電極ランプについて説明するための構成図。図１要部の斜視図。図４を図１に取り付けた状態の一部を示す断面図。この発明の紫外線照射装置に関する第２の実施形態について説明するための図４に相当する斜視図。図６を図１に取り付けた状態の一部を示す断面図。この発明の紫外線照射装置に関する第３の実施形態について説明するための図４に相当する斜視図。図８を図１に取り付けた状態の一部を示す断面図。

符号の説明

１１ランプハウス
１１１底部
１１２照射窓
１１３吸込口
１１４排出口
１２マグネトロン
１３無電極ランプ
１４アンテナ
１５導波管
１６反射鏡
１７スクリーン
１７１ＩＲカットフィルタ
１７２，１７３，１７４，２８，２９ＲＦスクリーン
２０固定具
２５ファン
２６吸引用ダクト
２７排出用ダクト

Claims

放電媒体が封入され、光線透過性誘電体からなる管状の無電極ランプ、高周波を発振するマグネトロン、前記ランプに前記マグネトロンから発振されたマイクロ波を伝達する導波管とを少なくとも収容したマイクロ波を遮断する筐体と、
前記筐体に形成した前記ランプから照射される紫外光を通過させる照射窓と、
前記照射窓に配置し、前記ランプから照射される赤外光をカットするＩＲカットフィルタと、
前記ＩＲカットフィルタの外側の前記照射窓に配置させ、前記マイクロ波をシールドするＲＦスクリーンと、を具備したことを特徴とする紫外線照射装置。
前記ＩＲカットフィルタは、該フィルタの両面に前記ＲＦスクリーンを配置したことを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。
前記ＩＲカットフィルタは、該フィルタの前面を前記ＲＦスクリーンで覆ったことを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。
前記マグネトロンが発熱を空冷式で放熱させる場合は、放熱のために前記筐体に形成した吸込口および排出口に、マイクロ波をシールドするＲＦスクリーンを配置したことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の紫外線照射装置。