JP6768505B2 - Ｕｖ放射源のための熱−光分離 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の一般的部分に従う放射装置を目的とする。

ＵＶ硬化可能なラッカーは、多数の様々な領域で使用されている。硬化は、実質的に、ポリマー鎖の架橋として理解されるべきものである。ＵＶ硬化ラッカーにおいて、架橋はＵＶ放射によって導入される。

通常、これらのラッカーは、ワークピースに適用する際に、硬化に先立って除去されなければならない溶剤を含む。この除去は、雰囲気の温度よりも温度を上昇させることによって加速されうる。温度がより高くなれば、溶剤はより急速に除去される。それによって、それでもなお、ラッカーに応じた特定の温度（ガラス転移温度、化学的分解温度）を超過すべきでない。同様に、ワークピースの材料の変形温度も超過すべきでない。

非常に強いＵＶ放射源は、所望するＵＶ放射とともに、強い可視光（ＶＩＳ）及び赤外線（ＩＲ）を放出する気体放電ランプに基づくものである。ＶＩＳ及びＩＲは、ラッカーの硬化において実質的な温度の追加的上昇に寄与する。それによって、硬化工程の間に、温度がラッカーのガラス転移温度よりも上昇することを避けなければならない。このＶＩＳ及びＩＲ寄与をできる限り抑制し、それによってできる限りＵＶ放射を失わないようにすることが望ましい。

典型的なＵＶ放射源は、気体放電ランプ及び、ワークピースから離れる方向に放射されたＵＶ放射を集光し、適用領域の方向へ反射する反射体素子からなる。そのため、適用領域の方へ伝搬するＵＶ放射は、直接放射及び反射された放射からなる。実質的に線形の光源の場合、ランプは実質的に管状である。ランプはまた、直列の、一列に配列された単一の実質的なパンクチュアルランプからなるものであってもよい。

適用領域に入射するランプの放出された放射の、望ましくないＶＩＳ及びＩＲ成分を減衰するために、反射体素子は、ＶＩＳ及びＩＲ放射を可能な限り反射するコーティングを有して設けられてもよい。これは、吸収層によって実現されてもよいが、好適には、一方ではＵＶ成分を高度に反射し、ＶＩＳ及びＩＲを透過し、適用領域からそらすことを意味するダイクロイック薄膜コーティングとして実現される。この目的のために調整されたＵＶ光源は、反射素子（典型的には円筒形状の楕円形素子）に応じて、適用領域のＶＩＳ及びＩＲ放射を２から５分の１だけ低減する。

この場合、それでもなお、直接放射のＶＩＳ及び／またはＩＲ成分の減衰は発生しない。さらに、反射体のコーティングによって透過されたＶＩＳ及びＩＲ放射の実質的に残りの部分は、適用領域に入射し、適用領域の部分は高温になる。

ＶＩＳ及びＩＲ放射のさらなる減衰は、直接放射の光学経路内の追加的な偏向ミラーによって実現されうる。そのような偏向ミラーは、ＵＶ放射を可能な限り反射すべきであり、ＶＩＳ及びＩＲ放射の反射をできる限り最小程度にすべきである。そのような偏向ミラーは、平坦なミラーとして実現される。ＵＶ光源の主ビームに対して４５°の角度に配置された、ダイクロイック薄膜フィルターコーティングを有するガラス板を使用することが最も多い。適用領域は、偏向ミラーによって反射されたＵＶ放射の光学経路の下流に配置される。

ＵＶ放射は、そのような偏向ミラーによって９０°偏向され、その一方ＶＩＳ及びＩＲ放射は透過され、そのため適用領域に到達しない。

反射体素子及び偏向ミラーに応じて、ＶＩＳ及びＩＲ放射の減衰を１０から２０分の１にすることが実現される。偏向ミラーがなければ、上述のように、２から５分の１の減衰しか得られない。その一方、ランプの反射体素子によって、典型的には８０％を超えるＵＶ放射が集められてもよいが、それでもなお、追加的な偏向ミラーを有し、その実施形態及び幾何学的構成に応じて、典型的にはＵＶ放射の３０から５０％が、適用領域までに失われる。これから、ＵＶ／（ＶＩＳ及びＩＲ）の光出力の相対的な成分の比は、典型的に使用される水銀中圧気体放電ランプでは、１０：１の範囲を超える。一方で、偏向ミラーを有しない場合、この比は典型的には２：１から４：１に過ぎない。偏向ミラーを有する、この低減されたＵＶ放射は、利用可能な場合には、ＶＩＳ及びＩＲ放射成分をこれ以上に増加させないより強力なＵＶランプで補償することができる。それでもなお、強いＵＶ光源について、避けることができないランプの冷却は、出力の向上に技術的及び経済的な制限を課す。これらは、実際には、ＵＶ光源までの距離を増加させることにつながる可能性があり、これは再び適用領域における所望のＵＶ放射強度を低下させることとなる。

それでもなお、ダイクロイック偏向ミラーの使用はＵＶ光源と適用領域との間の光の経路の長さを、典型的には偏向ミラーの長さの約７０％だけ長くすることにつながる。

それぞれの状態は、反射体放射について図１に、直接放射について図２に示されている。図において、ＵＶ放射は点線で示され、その一方ＶＩＳ及びＩＲの放射は破線で示されている。全放射は実線で示されている。

これにより、反射されたＵＶ放射の大部分が、図においてハッチングを施された適用領域に伝搬しないことが、図２から分かる。

そのため、光学経路を長くすることは、特に直接放射に関して、放射が放出される開口角のために、単位表面あたりのＵＶ放射の強度（表面強度）も、特に適用領域において低下するという結果になる。ラッカー層を硬化するために、特定の照射量が必要になり、これは放射強度と露光時間の積（より正確には強度の時間積分）で与えられる。上述のように、表面強度の低下は、必要な照射量に到達するために露光時間を長くすることによってしか補償できない可能性がある。これは、処理時間が長くなることにつながり、そのため工程コストの増大につながる。

上述のような表面強度の低下は、それでもなお、さらなる重大な欠点を有し得る。通常のＵＶ硬化ラッカーは、表面強度に対して非線形硬化特性を有する。これは、硬化の程度が、露光照射量に単に比例するのではなく、表面強度の低下に対して特定の閾値以下ではアンバランスに小さくなることを意味する。表面強度が小さすぎる場合には、完全な硬化を得ることができない。

表面強度の低下は、反射体素子の構成がそのように選択されること、光が近似的にコリメートされ、または部分的に集束されさえすることによって、適用領域に導かれることによって、部分的には補償されうる。傾斜した側面または凹部を有する平坦でないワークピースの場合には、これは、これらの領域が実質的に少ないＵＶ光で照射されるという欠点につながる。露光の増加によって、結果的に引き起こされる平坦な領域の露光超過が欠点につながらず、それでも最小限必要とされる強度が達成されうるのであれば、必要な露光照射量が達成される可能性がある。このような場合でなければ、ワークピースのＵＶ光源に対する相対運動の間、ワークピースを回転させる可能性が存在する。それでもなお、この追加的な運動は、ワークピースの支持及び移動の促進のための顕著な追加的費用、硬化装置におけるワークピースの配置密度の減少という欠点及び露光時間の実質的な延長につながる。

偏向ミラーの使用と結びついたこれらの欠点は、やはり高出力のＵＶ光源によって回避されうる。より強いＵＶ光源についてよりコストが高くなるだけでなく、除去しなければならない廃熱も考慮しなければならない。電気製品の製造において使用されるような高出力のＵＶ放射を使用する場合、システムの温度上昇は、一方では工程の誤差につながり、他方では、装置及び設備の経時的な損傷を加速させることにつながる。これらは通常、追加的な冷却手段の助けを借りて低減される可能性があり、または除外さえされる可能性があり、それでもなお、これは、追加的な投資及び稼働コストと結び付けられる。

発明者は、上述の欠点が、実質的に凹面形状を有する偏向ミラーによって強力に低減されうることを発見した。これによって、及び曲率とともに、延長された光学部分が容易に補償されうるだけでなく、追加的に、少なくとも平面内において、反射されたＵＶ放射の部分的な集束が達成される可能性があり、これは、表面強度の増加につながる。これにより、曲面偏向ミラーの形状は適用領域の正確な位置及び配向に依存する。

これにより、曲面偏向ミラーの基板は、好適にはＶＩＳ及びＩＲ放射に関して透過性である。そのため、基板材料、すなわちガラス及びプラスチック材料が考慮されるので、それによって基板が高温にさらされ、ＵＶ放射を維持することに注意すべきである。それでもなお、基板としてＶＩＳ及びＩＲを効果的に吸収する材料を選択することも可能であるが、これは、吸収された出力によって強く加熱され、別個に冷却されなければならなくなる。

必要とされるような光学特性を実現するためには、凹面状のガラスの曲面が、干渉フィルターでコートされうる。干渉フィルターは、例として、交互配置の薄膜層システムとして形成され、それにより、表面に対してより近い層がＵＶ放射の反射を提供し、交互配置の層システムは、全体として、ＶＩＳ及びＩＲ放射のための反射防止層として働く。ガラス曲面の製造の枠組みにおいて発生する問題は、高い費用の下でしか解決されないことがある。さらに、干渉フィルターの光学的挙動の角度依存性が問題である。一方では、曲面にコーティングをして光学的に関連のある表面全体に沿って均一なコーティングを得る際に問題が生じる。他方では、この手法は、異なる位置に対する依存性のある入射角に対処することができるように、最適な機能化のために、いわゆる勾配フィルタを必要とする。それでもなお、利用可能なコーティング技術は、少なくとも部分的にこれらの問題を解消することができ、そのような解消方法は、多額の費用が掛かり、従ってやはり高コストになる。

曲面ミラーを伴う手法において、いくつかの用途では放射光源から放射に基づく適用領域への距離の問題が生じる。これは、例えば、一方では、平面状に配置されたラッカー層が設けられた大きな基板がＵＶ放射に露光されなければならない場合、及び同じ硬化装置でスピンドル上に配置された小さな基板がＵＶ放射に露光されなければならない場合にも、それにより、またスピンドルによって、基板及びそれゆえ適用領域が偏向ミラーにより近い位置に配置される。最悪の場合には、曲面偏向ミラーを異なる曲率を有する偏向ミラーに置き換える必要が生じる。

そのため、実現が容易であるが効果的であるＵＶ放射のための放射装置であって、それにより、適用領域が十分な表面強度でＵＶ放射に露光されることが達成される必要性が存在する。

本発明によれば、この目的は、帯状の平坦なミラーからなる偏向ミラーが適用され、それによって、帯状の平坦なミラーは、所望の曲率を少なくともある程度模倣するように互いに傾斜された、好適な実施形態によって解決される。少なくとも２つの帯状部が使用され、それでもなお、また好適には２つ以上であり、特に好適には３つの帯状部である。

それによって、曲げ形状の２つの主要な欠点が、単純な方法で回避されうる。帯状ミラーのコーティングは、第１の平坦なガラスがコーティングされるようになされうる。このようにしてコーティングされたガラス平板は、次いで、帯状に分割され、これらの帯状部は保持部材に取り付けられる。この保持部材は、帯状ミラーのそれぞれが、ＵＶ光源の主要な光学経路に対して所定の角度に配向するように作られる。単一の角度は、ほとんどの可能なＵＶ放射が適用領域に入射するように選択される。帯状ミラーが実質的にＶＩＳ及びＩＲ放射を透過するという事実により、この構成要素は、どのような場合でも適用領域において小さい状態を保つ。

各帯状ミラーについて薄膜ミラー層のスペクトル特性の個々の適切な選択について、両方の必要性が、さらに最適化されうる。そのため、各角度に関して、特定のガラス平板が、この特定の角度について最適化された薄膜干渉フィルターでコーティングされる。次いで、本発明に従う偏向ミラーは、異なるコーティングをされたガラス平板の帯状部からなる。

本発明の特に好適な実施形態によれば、帯状ミラーを支持部に固定する固定部が、少なくともある角度範囲で、帯状ミラーの長辺に対して平行な軸に関してねじられうるように作られる。それによって、偏向ミラーの近似した曲げについて調整することが可能になり、それによって、異なる適用平面に関してＵＶ放射出力を最適化することが可能になる。

ミラーの区画の角度を調整可能にすることによって、光が大きな角度範囲に渡って集束された状態で適用領域上にビームの一部を入射するように調整され、貫入及び側面を有する３次元ワークピースの異なる表面要素の露光は、実質的により均一になされ、そのため改善されうる。平坦な領域に対して強度がある程度低くなるにもかかわらず、それによって、ワークピースの表面全体にわたって均質な露光が達成される。この実施形態により、放射される光の角度分布及び特別な分布の単純かつ特に柔軟な調整が可能になる。これらのミラーの区画の角度の調整はまた、工程によって制御された異なる形状の要素に露光を最適に実施する可能性をもたらす、外部的に制御可能な駆動部を介して実現されうる。さらなる改善において、ミラーは、用途に応じて調整された駆動部によって、適用領域を通るワークピースの通過移動と同期して移動されうる。

このように、ワークピースの表面形状の露光は、動的に適応され、最適化された方法で行われうる。

これから、本発明を、図面を参照して詳細に説明する。

平面偏向ミラー及び反射体放射の光学経路を有するＵＶ放射装置を示す。 図１に従い、直接放射の光学経路を有する放射装置を示す。 本発明を具現する好適な形態に従う放射装置であって、それにより偏向ミラーが３つの帯状ミラーで具現される、放射装置を示す。 本発明に従う偏向ミラーのための支持部の例を示す。 図４に示された、対応する支持部の上面図を示す。 硬化ユニットを示す。 同様に硬化ユニットを示す。 断面が円弧状である、処理すべきワークピースを示す。 照射量の位置依存プロファイルを示す。 ワークピースの移動と同期した、ＵＶ光源の出力の変動を示す。 それぞれ、図６ａ及び図６ｂに従う構成に関して、仮定されたワークピースの表面上のＵＶ放射の照射量の局所分布の結果を示す。

実際には、基板は、適用領域を通して移動することが多い。いわゆるスピンドル上に適用された場合の、円形経路に沿った例である。これにより、ラッカーの繰り返し露光が達成される。表面が、適用領域から回避される円運動の角度領域の間、冷却されうるので、この運動で、望ましくない温度上昇が追加的に低減される。

以下の、適用領域を通って移動する平坦な基板の蓄積されたＵＶ照射量（＝強度×時間）の量的比較において、照射量＝１００と仮定され、ダイクロイックミラーのない場合に参照される。ダイクロイックミラーは、この仮定された場合において、ＵＶ放射に関して約９３％の反射係数及びＶＩＳ及びＩＲ放射に関して約９２％の透過係数を有する。適用領域のＵＶ照射量に関して、約６５の値、ＶＩＳ及びＩＲ照射量について約２５の値という結果となり、これは、不要な放射が平坦なダイクロイックミラーによって７５％低減され、所望のＵＶ放射は３０％しか低下しなかったことを意味している。

ここで、平坦な偏向ミラーから、２つの相互に傾斜した帯状ミラーに切り替えると、ＵＶ照射量は７９に、（平坦な偏向ミラーに関する６５と比較して）実質的に高い結果となる。それとは反対に、ＶＩＳ及びＩＲ照射量は、（平坦な偏向ミラーに関する２５と比較して）わずか２８にしか増加しない。

偏向ミラーを３つの帯状にさらに分割すると、図３に示すように、適用領域のＵＶ照射量はさらに改善されうる。図２に概略的に示されたこの場合において、ＵＶ照射量は８３となり、すなわち、平坦な偏向ミラーに対して３０％増加し、その一方ＶＩＳ及びＩＲ照射量は約２９にしか増えない。

ミラーの区画の数を増加させると、適用領域へのＵＶ光の案内の効率は、理論的にはさらに改善されうる。それでもなお、損失が発生する帯状部の縁の数も増加する。さらに、そのような多数の区画を有するミラーを製造する費用が増大する。

いくつかの硬化工程について、ＵＶ硬化に対して重要であるＵＶ放射の照射量だけでなく、ＵＶ放射の強度の閾値が、ある時間幅に関して超過されなければならない。取り上げた例に関する平坦な偏向ミラーの場合については、強度の最大値は約４５単位に到達する一方で、偏向ミラーが２つの帯状ミラーからなる場合については、約６０の値に到達し、３つの帯状部を有する図３に示された場合においては、約８０の値に達する。そのため、ダイクロイックミラーの帯状への分割により、このミラーを使用しない手法の場合とほぼ同じ表面強度が達成されうる。

硬化と照射量の非線形的な関係において、この表面強度に関する閾値への到達が依然として確実になされうる。

本発明により、不要なＶＩＳ及びＩＲ放射強度の顕著な増加を受け入れる必要なく、適用領域の所望のＵＶ放射強度の顕著な増加が達成される。結果として、ＵＶ感受性ラッカーの硬化段階は、より短い時間で行われ、そのため、製造時間率は増加し、単位時間当たりより多くのワークピースを、硬化しうる。代替的に、より弱いＵＶ光源で同等の結果を達成することができ、より弱いＵＶ光源の取得価格はより低く、動作コストもより低いという利点を有する。さらに、適用領域へのＵＶ光の案内の効率がより高いと、装置及び、特に、温度感受性のラッカーを有する基板が存在する適用領域の必要な冷却が、一方では、より小さく、より費用も低くなり、他方では、より少ないエネルギー消費量で動作させうるという利点を有する。製造の技術的設備において、硬化工程の全廃熱は、適用領域の温度上昇を低く維持するために、強力な空冷で除去されなければならない。そのような空気の流動において、強いフィルタリングによって、塵埃粒子が流動内に入り、そして、依然として粘性がある状態にある初期においてラッカー表面に付着し、貼りつくことを防がなければならない。望ましくない放射の低減及びＵＶ光の案内の効率の向上に必要な空気の流動のいかなる低減も、本発明に示されるように、この必要な空気の流動の可能な低減につながる。

３つの帯状ミラーから作られる偏向ミラーの例に関して、図４には帯状ミラーの支持部が示されている。図において、断面の帯状ミラーは、点線で示されるのみである。支持部は、帯状部に、短辺に沿って設けられ、例えばそれにクランプされた、固定要素３、７、９及び１１を含む。これによって、帯状部の固定要素３は、接続部１５によってリンクされたウェブ１３、１７を介して隣接する帯状部の固定要素７にリンクされる。それによって、中央の帯状部の固定要素９は、接続部２１によってリンクされた、ウェブ１９、２３を介して他の隣接する帯状部の固定要素１１にリンクされる。偏向ミラーの最も外側の帯状部は、追加的な固定要素２５及び２９を有する。これらの固定要素は、円弧２７、３１に固定される。これらは、これらの円弧に沿ってシフトされ、そして固定されうる。円弧２７は理論的な円に属し、その中心は接続部１５にある。円弧３１は理論的な円に属し、その中心は接続部２１にある。

好適には、このように配置された帯状ミラーの両方の側部へのそのような取り付けが設けられる。図５において、それぞれの上面図が示される。この支持部により、帯状ミラーの傾斜が、簡単な方法で調整され、調節されうる。

本発明のさらなる態様は、ＵＶ感受性表面ラッカーの硬化のためのＵＶ光へのワークピースの制御可能な露光のための装置及び工程に対応する。特に、この態様は、均質な露光または３次元的なワークピースの所定のプロファイルに従うラッカー表面の露光に焦点を合わせた、表面上のＵＶ感受性ラッカー層を硬化するためのＵＶ露光装置に対応する。

表面ラッカーは、機械的、化学的保護層として表面テンパリングの様々な機能のために適用されるが、色、光の反射または光の散乱の特殊な装飾的特性の機能のためにも適用される。使用されるラッカーは、コートされるワークピース上のスプレー、浸漬または塗布工程によって膜として適用され、続いて、硬化工程によって、所望の特性を有する最終状態にされる。硬化段階において、エネルギーがラッカー膜に適用され、硬化工程を加速する。従来のラッカーについて、赤外放射の形態で、または加熱された気体（空気）によって、熱エネルギーが適用される。適切なオーブンまたは赤外放射器によって、ラッカー層は、複雑な表面幾何形状でも、比較的単純な方法で均一に硬化されうる。（典型的には１０から１００分の）比較的長い時間幅は、この硬化工程の欠点であり、特に一連の製造工程において、これは、ロジスティクスを複雑にし、手順の乱れの影響を受けやすくする可能性がある。ＵＶ光の追加で硬化する代替的な種類のラッカーでは、これらの問題は幅広く排除されうる。硬化は、ラッカー膜を高い強度のＵＶ光源に露光することによって実施される。これによって、硬化段階は、実質的に時間が短くなる可能性があり、１から１０分の露光継続時間が典型的である。それでもなお、ラッカーフィルムのＵＶ光への均一な露光は、特に複雑な表面及び形状に関しては困難である。２次元的表面に関して、１次元の均一な露光は、棒状の、線形光源の使用によって達成され、他の次元の均一性は、ＵＶ光源に対するワークピースの相対的な移動によって達成されうる。より複雑な表面幾何形状については、ワークピースは、ＵＶ光源に対して追加的に回転され、及び／または傾斜されなければならず、これは、固定装置内のワークピースの支持の機構に関して特別な困難性を示す。これは、硬化された膜の特性及び品質的な特徴の達成可能な均一性及び均質性を本質的に制限し、または取り扱われうる表面形状を制限する。

硬化されたラッカー膜の顕著な膜特性は、ＵＶ光の最小照射量を必要とし、過露光を伴う変動はこれらの特性に対して小さいものでありうる。そのため、ワークピースの表面上のいくつかの領域においてＵＶ光が足りないことは、露光継続時間を長くすることによって補正されうるものであり、それによってその他の領域は過露光になる。照射量に非常に依存する特性について、均一性が欠如する結果となる。

均一な露光は、ワークピースの支持部を複数回回転させることによって達成されうる。そのため、そのような支持部及び設備は、取得が高額になり、取り扱いが苛酷であり、応用において通常柔軟性がない。ワークピースを有する工場設備の所定の最大ローディング表面の追加的な開発性は低い。

そのため、実際の先行技術の課題は、過露光及び特性が均一でないこと、例えば、過露光領域内、機械的に硬化が不完全な領域の脆化、膜特性のロード可能性が低いことでありうる。ワークピースのための支持部を複数回回転することは、ワークピース特有の支持部の製造、準備、取扱い及び在庫保持における顕著に追加的な費用につながる。

まず、ラッカー膜を有して提供されるワークピースが、どのように、ＵＶ光源からのＵＶ光が案内される適用領域を通して移動されるかを明らかにしなければならない。移動方向に対して垂直な次元における均一な露光は、照射幾何形状のやや長い形状（棒状のＵＶランプ）によって具現される。ワークピースの移動の曲率形状について、ここで、本発明に従う続いて対処される方法を限定することなく、円筒上の線形または円形運動を仮定する。図６ａは、ＵＶ光源を有する硬化ユニットの配置を概略的に示す。ＵＶランプのＵＶ光は、反射体を介して集光され、ワークピース上のラッカー膜が露光され、そのため硬化される適用領域に導かれる。ＵＶ光源の全ての光放射がこの空間的領域内の大きな範囲に吸収されるため、適用領域内のワークピースは加熱される。しかしながら、ラッカー膜は温度感受性があり、温度は最大値を超過することを許されない。この問題は、適用領域を通るワークピースの周期的運動によって低減され、ワークピースは、これらが適用領域内に配置されていない時間幅の間に冷却されうる。限定された範囲を有するワークピースについて、この周期的運動は、好適にはワークピース領域がドラム上に取り付けられ、このドラムがその軸の周りを移動する円形経路に沿って確立される。

硬化ユニットの具現化の改善された形状を図６ｂに示す。ＵＶランプのＶＩＳ光及びＩＲ放射に対して透明であるが、ＵＶに対して高度に反射性であるダイクロイックミラーによって、不要なＶＩＳ及びＩＲ放射は適用領域から離れる方向に導かれ、そのため硬化工程における温度上昇はさらに限定されうる。

以下において、より複雑な表面幾何形状を有し、ＵＶ感受性ラッカー層を有して提供されるワークピースの均一な露光の本発明に係る以下の方法が示されている。例として、円筒形のワークピースの、円形区画（図７）を示す断面が示されている。

ドラム上のこのワークピースが適用領域を通って円形運動で搬送される場合、それぞれ図６ａ及び６ｂに従う硬化ユニットに関して、ＵＶ光による露光の照射量（＝強度×時間）、図８に示されるような位置依存プロファイルについての結果が存在する。

照射量が、中央からワークピースの辺縁部に向かって、円形の円筒区画上で約３０％減少する。本発明によれば、ＵＶ光源の出力は、ワークピースの移動と同期的に変化しない。これによって、出力は、時間経過に渡って所定の曲線形状に従うように設定される。原理を説明するため、及び利便化のために、サイン曲線形状を選択し、それによって位相が、ドラムの回転運動に関して一定に保持される（図９）。

ＵＶ光出力のこの変調の周波数は、ドラム上のワークピースの配置によって与えられ、それによって、ドラムの辺縁部上のワークピース間の間隔が、高密度なローディングを提供するという意味で小さいという事実から始める。そのため、変調は、適用領域を順に通過するワークピースのそれぞれにおいて連続して行われる。

図１０において、それぞれ図６ａ及び図６ｂの構成について、仮定されるワークピースの表面上のＵＶ放射照射量の局所的な分布の結果が示されている。この図から示されるように、中央から境界部への照射量の経路は事実上排除されることとなる。この結果は、一定値に対して約３５％のＵＶ光出力の変調強度を有するこの場合に達成される。ワークピースがＵＶ光源からの最小距離、すなわちＵＶ光分布の軸に通常平行であると仮定する場合に、変調出力が最小であるように、変調曲線形状の位相が選択される。

ワークピースの移動を有する光出力のこの同期変調の原理は、本発明に従い、本明細書において例示される形状よりも実質的に複雑な形状にも適用されてもよい。そのようにすることで、基板の移動に対して画定された位相関係性にある、実質的に任意の周期的曲線形状が使用されうる。位相とともに強度がそれぞれ、適用領域上のワークピースの移動周期に従う、またはこの周期の整数倍である周期の制約のもとで変調されうる。曲線形状は、この場合、ワークピースの移動と同期を維持するために、所定の固定された位相をそれぞれ有するより高い調和成分を含む。

回転するドラムの上に配置されたワークピース表面上のラッカーフィルムへのＵＶ照射量の制御に関する、同期ＵＶ光出力変調の原理もまた、ドラムの外周に沿った照射量の不均一な分布に関して補正するために使用されうる。そのような不均一性は、機械的な精度不足、微調整におけるエラー、方向エラーなどから引き起こされうる。さらに、同心性からの逸脱（すなわち、回転角速度が一定でない）は、外周に沿った照射量の不均一な分布につながりうる。

ドラムの回転運動に同期してＵＶ光出力を変調することによって、ドラム上のワークピースへのＵＶ照射量は、特に、ワークピースの幅方向の延長方向に沿ってより均一な照射量分布となるように影響を受け得る。同心性がない場合には、変調の位相は、ドラムの軸に剛体的に接続された回転角度センサの電流値から決定されなければならない。

ＵＶ光出力の同期変調によって、ワークピースの幅方向の延長方向に沿ってＵＶ照射量に影響を与えることは、ＵＶ照射量の不均一性を排除するうえで制限とならないが、特に、ワークピースの表面上のＵＶ照射量またはＵＶ強度を介して影響されうる硬化したラッカー膜の所望の特性を強化しまたは低減するように、ワークピースに沿って所定の必要な照射量分布を重畳するためにも使用されうる。もっとも単純な場合には、変調の基本周波数が、ワークピースによるドラムの占有状態によって、またはドラムの回転速度によって予め決定されると仮定すると、これは、変調強度及び変調位相を介して設定されうる。変調位相とともに変調強度は、それ自体同期的に変調されうるものであり、それによって基本周波数は、適用領域を通してワークピースの移動周波数と調和しなければならない。

この原理により、各ワークピースに対して最適化されたＵＶ照射量分布でドラム上に異なるワークピースを提供することさえ可能になり、ドラムの異なる回転角度に対して異なる変調曲線形状が適用される。それによって、応用性に関して実質的に柔軟性の増大が達成されうる。

この同期変調の更なる利点は、最も異なるワークピースが露光されることとなる製造環境において、各ワークピースに適応された異なる支持部がほとんど必要にならない可能性があるという事実に存在しうる。工程のレシピにおいて変調曲線形状を適応することにより、同一の支持部上に搭載された異なるワークピースの照射量の方向が等しくされうる。

ワークピースのより複雑な表面形状に関して、水平面においても十分に高い露光照射量を実現するために、ドラム上のワークピースを有する支持部が、その軸の周りにそれ自体回転することが必要でありうる。ＵＶ光出力の同期変調により、水平面が急激に上下しない場合には、回転しない支持部でもこれらの水平面上の照射量の増加を実現することができ、これは、一方では工場設備の必要な顕著な単純化（回転機構を必要としない）につながり、他方では、回転支持部を有する結果となる、不可避のスループットの低下が排除される。回転支持部の場合には、通常、実質的により多くの部分が保持されうるが、照射時間は同程度まで長くなる。それでもなお、支持部の回転のためのこれらの追加的な機械的設備によって、スループットにおいて対処される損失につながる適用空間内の利用可能な表面の一部は失われる。

ここまでの記載において、出願人は、ワークピースが支持部によって取り付けられるドラムから始め、このドラムについて、軸の周りの回転運動を仮定した。上で対処されるすべての説明は、ＵＶ露光の適用領域を通る支持部上のワークピースの再現しない移動または円筒状の移動の場合においても適用されうるものであり、インライン設備の場合もカバーしうる。

先行技術と比較して得られる改善、または、それぞれ、具体的な利点は、本発明を適用することに起因する。

特性の均一性が改善され、そのためワークピース上のラッカー膜の品質も改善される。

新規な、または多くの側面を有するワークピース幾何形状に関する柔軟性が実質的に増加し、それによって、異なるワークピースについて製造時により急速な変更につながる。

類似するワークピースの露光に関して、異なるワークピースについて必要な支持部の低減が、同じ支持部で変調を調整することによってなされうる。

具体的により単純なワークピース（勾配が急峻過ぎない平面）に関して、回転支持部の使用を低減する可能性があり、これは一方ではより単純かつよりコストの低い支持部を得る結果となり、他方では、回転支持部に起因するスループットの損失を排除する。

３、７、９、１１、２５、２９ 固定要素
１５、２１ 接続部
１３、１７、１９、２３ ウェブ
２７、３１ 円弧

Claims (4)

1. 適用領域内で、基板をＵＶ放射に露光するための装置であって、
   前記装置が、
   ある空間角度で可視光及び赤外放射とともにＵＶ放射を放出する放射光源と、
   ＵＶ放射のほとんどを反射し、ＶＩＳ及びＩＲ放射のほとんどを透過する放射選択性偏向ミラーと、を含み、
   前記偏向ミラーが、互いに対して傾斜した少なくとも３つの平坦な帯状ミラーを含み、前記適用領域に向かう方向に、前記放射光源から発散する直接放射を反射し、それによって前記発散を少なくとも低減し、それによって、前記適用領域内の表面強度の増加をもたらし、
   前記装置が、前記帯状ミラーの配向を調整するための手段を含むことを特徴とする、装置。
2. 請求項１に記載の装置を製造するための方法であって、
   ある空間角度で可視光及び赤外放射とともにＵＶ放射を放出することが可能な放射光源を設ける段階と、
   ほとんどのＵＶ放射を反射することができ、ほとんどのＶＩＳ及びＩＲ放射を透過させることができる偏向ミラーを提供する段階と、を含み、
   前記偏向ミラーを設ける段階に関して、少なくとも１つの平坦なガラス平板が、薄膜層システムに基づく干渉フィルターでコーティングされ、
   それによって、所定の入射角度に関して、前記干渉フィルターが、ＵＶ放射を実質的に反射し、ＶＩＳ及びＩＲ放射を実質的に透過し、前記少なくとも１つのガラス平板が、前記コーティング後に帯状に切断され、少なくとも２つの帯状部が、互いに対して傾斜するように、支持部に取り付けられ、
   前記適用領域に向かう方向に、前記放射光源から発散する直接放射を反射し、それによって前記発散を少なくとも低減し、それによって、前記適用領域内の表面強度の増加をもたらすことを特徴とする、方法。
3. 前記偏向ミラーを組み立てる段階に関して、異なる干渉フィルターでコーティングされたガラス平板から得られた帯状部が使用されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記偏向ミラーが、３つの帯状部を含むことを特徴とする、請求項２または３に記載の方法。

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