JP7308691B2 - 活性エネルギ照射ユニット及び活性エネルギ照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、活性エネルギ照射ユニット及び活性エネルギ照射装置に関する。

媒体の表面に被膜を形成する装置として、特許文献１は、活性エネルギ線照射装置を開示する。活性エネルギ線照射装置は、媒体に塗布された材料に活性エネルギ線を照射する。この活性エネルギ線の照射によって、媒体に塗布された材料は硬化する。その結果、媒体の表面に被膜が形成される。

特開２０１２―１６６５３９号公報

特許文献１にも記載があるとおり、活性エネルギ線を受けて硬化する被膜材料は、当該材料の周囲に存在する酸素によって硬化作用を阻害されることが知られている。従って、活性エネルギ線が照射される領域の近傍において、酸素濃度が不均一であると、酸素濃度に応じた光処理結果が得られてしまう。つまり、酸素濃度が低い領域では、所望の処理結果が得られるものの、酸素濃度が高い領域では、所望の処理結果が得られない場合がある。

本発明は、所望の処理結果が得られる領域を拡大できる活性エネルギ照射ユニット及び活性エネルギ照射装置を提供する。

本発明の一形態である活性エネルギ照射ユニットは、第１の方向に延びる活性エネルギ照射領域に配置された対象物に活性エネルギ線を照射する活性エネルギ照射部と、第１の方向に延び、第１の方向と交差する第２の方向において活性エネルギ照射部に隣接するように配置されて、活性エネルギ照射領域を含む不活性領域を対象物と活性エネルギ照射部との間に形成するための不活性ガスを噴出する主ガス供給機構と、を備える。主ガス供給機構は、不活性ガスを受ける受入部と、搬送方向において受入部と光源との間であって、受入部よりも対象物に近い位置に設けられた第１噴出口と、搬送方向において受入部と第１噴出口との間に設けられた第２噴出口と、を含む。

この活性エネルギ照射ユニットは、活性エネルギ照射部に隣接して配置された主ガス供給機構を有する。主ガス供給機構の第１噴出口から不活性ガスが噴出されると、不活性ガスは、第１の流れとなって下流側に流れて活性エネルギ照射領域の周囲に酸素濃度の低い不活性領域を形成する。さらに、主ガス供給機構は、第２噴出口から不活性ガスを噴出する。第２噴出口は、第１噴出口よりも搬送方向における上流側に配置されている。第２噴出口からは、対象物に向かって鉛直下向きの第２の流れが生じる。ここで、第１の流れは、前述したように、活性エネルギ照射領域の周囲に酸素濃度の低い不活性領域を形成する。この第１の流れは、活性エネルギ照射領域に向かう空気の流れを誘起する。つまり、活性エネルギ照射領域に向かって酸素を含む空気が供給されてしまう。この点において、第２の流れは、対象物に向かって鉛直下向きに流れるので、活性エネルギ照射領域に向かう空気の流れを遮断することが可能である。従って、この活性エネルギ照射ユニットは、活性エネルギ照射領域に不活性ガスを供給することによって活性エネルギ照射領域の周囲に不活性領域を形成できると共に、活性エネルギ照射領域への空気の供給を遮断できる。その結果、活性エネルギ照射領域の近傍において、酸素濃度が低く保たれた領域が拡大されるので、所望の処理結果が得られる領域を拡大できる。

一形態において、活性エネルギ照射ユニットは、第２の方向に延び、第１の方向において活性エネルギ照射領域を挟むように配置されて、不活性ガスを噴出する副ガス供給機構をさらに備えてもよい。活性エネルギ照射領域への空気の流れは、活性エネルギ照射領域の側部側からも提供される。副ガス供給機構によれば、活性エネルギ照射領域の側部側から活性エネルギ照射領域に向かう空気の流れを遮断することが可能である。その結果、所望の処理結果が得られる領域をさらに拡大できる。

一形態において、第２の方向に沿う副ガス供給機構の一端は、主ガス供給機構に連結され、第２の方向に沿う副ガス供給機構の一端と副ガス供給機構の他端との間には、活性エネルギ照射部が配置されてもよい。この構成によれば、活性エネルギ照射部は、主ガス供給機構と副ガス供給機構とによって囲まれた領域に配置される。従って、活性エネルギ照射領域を含む不活性領域を確実に形成することができる。

一形態において、主ガス供給機構は、圧縮された不活性ガスを供給するガス管が接続される導入部と、導入部から不活性ガスを受ける第１流路部と、第１流路部から不活性ガスを受けて受入部に不活性ガスを提供する第２流路部と、をさらに有し、第１流路部の流路面積は、導入部及び第２流路部の流路面積より大きく、第１流路部は、導入部の軸線に対して交差するように配置されて、導入部から受け入れた不活性ガスの流れを妨げる整流斜面によって形成されてもよい。この構成によれば、導入部から受け入れられた不活性ガスの流れは、不活性ガスの流れを妨げる整流面の作用によって、所定方向へ広がる。その結果、第１噴出口から噴出される不活性ガスの所定方向に沿った流量の分布が均一化される。従って、不活性領域を形成するために要する不活性ガスの流量を低減することができる。

一形態において、整流面は、導入部の軸線に対して傾いた斜面であってもよい。この構成によれば、不活性ガスの流れを滑らかに変化させることが可能になる。

本発明の別の形態である活性エネルギ照射装置は、上記の活性エネルギ照射ユニットと、活性エネルギ照射領域に対する対象物の相対的な移動を生じさせる搬送部と、を備える。この活性エネルギ照射装置は、上記の活性エネルギ照射ユニットを備える。従って、活性エネルギ照射ユニットと同様に、活性エネルギ照射領域の近傍において、酸素濃度が低く保たれた領域が拡大される。その結果、所望の処理結果が得られる領域を拡大できる。

別の形態において、搬送部は、対象物を搬送し、第２の方向は、対象物の搬送方向であってもよい。この構成によっても、所望の処理結果が得られる領域を拡大という効果を好適に得ることができる。

本発明によれば、所望の処理結果が得られる領域を拡大できる活性エネルギ照射ユニット及び活性エネルギ照射装置が提供される。

図１は、実施形態の活性エネルギ照射装置を示す斜視図である。 図２は、活性エネルギ照射領域とパージ領域とを示す図である。 図３は、活性エネルギ照射ユニットの内部構造を示す斜視図である。 図４は、主ガス供給機構を示す断面図である。 図５は、副ガス供給機構を示す斜視図である。 図６は、比較例の活性エネルギ照射ユニットの効果を説明するための図である。 図７は、実施形態の主ガス供給機構の効果を説明するための図である。 図８は、実施形態の副ガス供給機構の効果を説明するための図である。 図９は、比較例のパージ機構におけるガスの流れを解析した結果を示す斜視図である。 図１０は、比較例のパージ部におけるガスの流れを解析した結果を示す側面図である。 図１１は、比較例のパージ部におけるガスの流れを解析した結果を示す底面図である。 図１２は、実施例のパージ部におけるガスの流れを解析した結果を示す斜視図である。 図１３は、実施例のパージ部におけるガスの流れを解析した結果を示す側面図である。 図１４は、実施例のパージ部におけるガスの流れを解析した結果を示す底面図である。 図１５は、変形例の活性エネルギ照射ユニットが備える主ガス供給機構を示す断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、活性エネルギ照射装置１００を示す。活性エネルギ照射装置１００は、移動する対象物３００に対して活性エネルギ線を照射する。この対象物３００には、樹脂材料が塗布されている。活性エネルギ線として、例えば、紫外線及び電子ビームが例示される。このような活性エネルギ照射装置１００の用途は、印刷及び包装などが例示される。例えば、紫外線を照射する活性エネルギ照射装置１００は、光硬化性樹脂の処理に用いられる。光硬化性樹脂として、例えば、紫外線の光エネルギによって硬化するＵＶ硬化樹脂が挙げられる。また、エネルギを得て硬化する樹脂には、電子線からエネルギを得て硬化するものもある。そこで電子線を照射する活性エネルギ照射装置１００は、電子線硬化性樹脂の処理に用いることもできる。以下の説明では、ＵＶ硬化樹脂の処理に用いる活性エネルギ照射装置１００を例示する。

ＵＶ硬化樹脂の乾燥速度は、酸素の影響を受ける。具体的には、酸素は、ＵＶ硬化樹脂の硬化を阻害する。そこで、ＵＶ硬化樹脂の硬化処理を行う領域、換言すると、ＵＶ硬化樹脂に対して紫外線を照射する領域は、酸素の濃度を下げる。例えば、紫外線の照射領域を含む領域に対して、不活性ガスが支配的な領域を形成する。このような不活性領域は、パージ領域と呼ぶ。不活性ガスとして、窒素が挙げられる。

つまり、活性エネルギ照射装置１００は、パージ領域を形成すると共に、当該パージ領域において紫外線をＵＶ硬化樹脂に照射する。より詳細には、活性エネルギ照射装置１００は、対象物３００の表面に塗布されたＵＶ硬化樹脂に対して紫外線を照射する。この場合には、活性エネルギ照射装置１００は、図示しない構造物に固定されており、移動しない。一方、対象物３００は、搬送装置５０によって搬送方向Ｘ（第２の方向）に沿って連続的に移動する。対象物３００は、例えば、紙、フィルム、シートなどが挙げられる。

活性エネルギ照射装置１００は、主要な構成要素として、活性エネルギ照射ユニット１と、搬送装置５０（搬送部）と、を備える。

搬送装置５０は、後述する活性エネルギ照射領域に対する対象物３００の相対的な移動を生じさせる。

活性エネルギ照射ユニット１は、主要な構成要素として、光照射部１０と、パージ部２０と、を有する。

図２に示すように、光照射部１０は、活性エネルギ照射領域Ｓ１０に対して紫外線（活性エネルギ線）を照射する。対象物３００は、活性エネルギ照射領域Ｓ１０を通るように搬送装置５０によって搬送される。従って、対象物３００は、搬送方向Ｘに搬送されながら、紫外線を受ける。パージ部２０は、パージ領域Ｓ２０を形成する。パージ領域Ｓ２０は、酸素濃度が空気よりも低減されている。パージ部２０は、不活性ガスを噴出することによって、パージ領域Ｓ２０を形成する。

パージ領域Ｓ２０は、少なくとも活性エネルギ照射領域Ｓ１０を含む。パージ領域Ｓ２０は、搬送方向Ｘにおいて、活性エネルギ照射領域Ｓ１０の上流側の領域と、活性エネルギ照射領域Ｓ１０の下流側の領域と、を含んでもよい。さらに、パージ領域Ｓ２０は、搬送方向Ｘと交差する方向（幅方向Ｙ：第１の方向）において活性エネルギ照射領域Ｓ１０を挟む領域を含んでもよい。

図３に示すように、光照射部１０は、照射筐体１１と、光源１２（活性エネルギ照射部）と、を有する。照射筐体１１は、光照射部１０の基体を構成する。照射筐体１１の形状は、例えば、直方体である。照射筐体１１は、対象物３００に対面する照射主面１１ａと、搬送方向Ｘにおいて上流側の照射前面１１ｂと、搬送方向Ｘにおける下流側の照射背面１１ｃと、一対の照射側面１１ｄと、を有する。照射筐体１１は、光源１２を含む光照射部１０を構成する各種の部品を収容する。例えば、照射筐体１１は、光源１２に電力を供給する電源基板や光源１２のための制御基板を収容してよい。

光源１２は、活性エネルギ照射領域Ｓ１０に照射される光を出射する。活性エネルギ照射領域Ｓ１０は、照射筐体１１の下方に設定される。活性エネルギ照射領域Ｓ１０は、平面視して矩形形状を呈し、搬送方向Ｘと直交する幅方向Ｙに延びる。光源１２は、この活性エネルギ照射領域Ｓ１０に光を照射する。光源１２は、搬送方向Ｘと直交する幅方向Ｙに延びる。一例として、光源１２の幅は、照射筐体１１の幅よりも長い。なお、光源１２の幅は、照射筐体１１の幅とほぼ同じであってもよい。光源１２が出射する光は、紫外線である。光源１２は、照射筐体１１の照射主面１１ａに取り付けられている。また、光源１２は、照射前面１１ｂから所定距離だけ搬送方向Ｘにおける下流側に配置されている。例えば、搬送方向Ｘにおける照射前面１１ｂから光源１２までの距離は、光源１２から照射背面１１ｃまでの距離よりも短くてもよい。

パージ部２０は、主ガス供給機構３０と、副ガス供給機構４０と、を有する。主ガス供給機構３０及び副ガス供給機構４０は、パージ筐体２１によって一体化された部品である。

＜主ガス供給機構＞
図４に示すように、主ガス供給機構３０は、第１噴出口３０ｈを有し、パージ領域Ｓ２０を形成するための窒素ガスを当該第１噴出口３０ｈから噴出する。また、主ガス供給機構３０は、第２噴出口３５ｈを有し、対象物３００と活性エネルギ照射ユニット１との間の隙間に入り込もうとする空気の流れ（矢印ＲＸ参照）を遮蔽するための窒素ガスを当該第２噴出口３５ｈから噴出する。より詳細には、対象物３００の搬送方向Ｘへの移動に伴って、活性エネルギ照射ユニット１の上流側から空気が入り込もうとする。換言すると、対象物３００の移動に伴って、照射筐体１１と対象物３００との間から空気が入り込もうとする。主ガス供給機構３０は、この上流側からの空気の流れを妨げるための窒素ガスを排出する。

主ガス供給機構３０は、照射筐体１１の照射前面１１ｂに取り付けられている。つまり、主ガス供給機構３０は、搬送方向Ｘにおいて光源１２よりも上流側に配置されている。また、主ガス供給機構３０は、幅方向Ｙに沿って延びている。例えば、主ガス供給機構３０の幅は、照射筐体１１の幅と同じ、または、照射筐体１１の幅より大きくてもよい。つまり、主ガス供給機構３０は、一対の照射側面１１ｄから他方の照射側面１１ｄに亘って延びている。

主ガス供給機構３０の更に詳細な構成について説明する。主ガス供給機構３０は、ソケット３１（導入部）と、整流板３２と、を有する。

ソケット３１には、図示しないプラグが差し込まれる。このプラグは、圧縮された窒素ガスを提供する配管の先端である。つまり、ソケット３１は、圧縮された窒素ガスを受け入れる。ソケット３１は、パージ筐体２１のパージ上面２１ａに設けられている。複数のソケット３１は、幅方向Ｙにおいて所定の間隔を設けて互いに離間して配置されている（図１参照）。ソケット３１同士の間隔は、例えば、等間隔であってもよい。また、ソケット３１の軸線Ａ１は、パージ上面２１ａと直交するように配置されている。この構成によれば、窒素ガスは、パージ上面２１ａから下向き（負の高さ方向Ｚ）に受け入れられる。

パージ筐体２１及び整流板３２は、ソケット３１から受け入れた窒素ガスが通る流路を形成する。さらに、パージ筐体２１及び整流板３２は、窒素ガスを噴出する第１噴出口３０ｈを形成する。

主ガス供給機構３０は、第１流路部３０ａと、第２流路部３０ｂと、第３流路部３０ｃと、を含む。ソケット３１から受け入れられた窒素ガスは、第１流路部３０ａ、第２流路部３０ｂ及び第３流路部３０ｃをこの順に通過し、第１噴出口３０ｈから噴出される。また、ソケット３１から受け入れられた窒素ガスは、第１流路部３０ａ及び第２流路部３０ｂを通過し、第３流路部３０ｃの途中に設けられている第２噴出口３５ｈからも噴出される。

第１流路部３０ａは、ソケット３１から窒素ガスを受け入れて、第２流路部３０ｂへ窒素ガスを提供する。第１流路部３０ａは、パージ上面２１ａと、パージ前面２１ｂと、整流背面３２ｄと、上整流斜面３２ａ（整流面）と、に囲まれた領域である。第１流路部３０ａは、窒素ガスが流れる方向に沿って流路面積が減少する部分を含む。具体的には、第１流路部３０ａは、パージ前面２１ｂと整流背面３２ｄとの間の部分と、パージ前面２１ｂと上整流斜面３２ａとの間の部分と、を含む。パージ前面２１ｂから整流背面３２ｄまでの間隔は、一定である。従って、流路面積は、一定である。一方、上整流斜面３２ａは、高さ方向Ｚに対して傾いている。換言すると、上整流斜面３２ａの下辺３２ａ１は、上整流斜面３２ａの上辺３２ａ２よりも搬送方向Ｘにおける上流側に位置する。この構成によれば、流路面積は、第２流路部３０ｂに近づくにしたがって次第に減少する。

さらに、ソケット３１は、その軸線Ａ１がパージ前面２１ｂと整流背面３２ｄとの間の略中央になるように、パージ上面２１ａに設けられている。つまり、ソケット３１の軸線Ａ１は、上整流斜面３２ａに交差する。換言すると、ソケット３１の軸線Ａ１は、搬送方向Ｘにおいて上整流斜面３２ａの下辺３２ａ１と上辺３２ａ２との間に配置されている。この構成によれば、ソケット３１から受け入れられた窒素ガスの流れは、上整流斜面３２ａに衝突する。そして、窒素ガスは、上整流斜面３２ａに沿って、搬送方向Ｘにおける上流側に向かって流れ、第２流路部３０ｂに至る。

第２流路部３０ｂは、第１流路部３０ａから窒素ガスを受け入れて、第３流路部３０ｃへ窒素ガスを提供する。換言すると、第２流路部３０ｂは、高さ方向Ｚに沿って、窒素ガスを対象物３００側へ導く。第２流路部３０ｂは、パージ前面２１ｂと、整流立面３２ｂと、に囲まれた領域である。パージ前面２１ｂから整流立面３２ｂまでの間隔は、一定である。例えば、パージ前面２１ｂから整流立面３２ｂまでの間隔は、４．５ｍｍ程度である。つまり、第２流路部３０ｂは、流路面積は一定である。第２流路部３０ｂの流路面積は、第１流路部３０ａにおけるパージ前面２１ｂと整流背面３２ｄとの間の流路面積よりも小さい。第２流路部３０ｂの流路面積は、第１流路部３０ａにおけるパージ前面２１ｂと上整流斜面３２ａの下辺３２ａ１との間の流路面積と同じである。

第３流路部３０ｃは、第２流路部３０ｂから窒素ガスを受け入れて、第１噴出口３０ｈ及び第２噴出口３５ｈから窒素ガスを噴出する。つまり、第３流路部３０ｃは、圧縮された窒素ガスを受ける受入部３０ｄを含む。より詳細には、受入部３０ｄは、パージ前面２１ｂの下辺２１ｂ１と整流立面３２ｂの下辺３２ｂ１との間の領域をいう。第３流路部３０ｃは、パージ斜面２１ｄと、下整流斜面３２ｃと、に囲まれた領域である。パージ斜面２１ｄは、パージ前面２１ｂの下辺２１ｂ１から搬送方向Ｘにおける下流側に向かって延びる。つまり、パージ斜面２１ｄの下辺２１ｄ１は、パージ前面２１ｂの下辺２１ｂ１よりも搬送方向Ｘにおける下流側に配置されている。同様に、下整流斜面３２ｃは、整流立面３２ｂの下辺３２ｂ１から搬送方向Ｘにおける下流側に向かって延びる。換言すると、下整流斜面３２ｃの下辺３２ｃ１は、整流立面３２ｂの下辺３２ｂ１よりも搬送方向Ｘにおける下流側に配置されている。

ここで、パージ斜面２１ｄには、第２噴出口３５ｈが設けられている。第２噴出口３５ｈは、幅方向Ｙに延びる長方形状の開口である。第２噴出口３５は、スリットであるとも言える。第２噴出口３５ｈは、高さ方向Ｚから見て下整流斜面３２ｃと重複する領域に設けられている。換言すると、第２噴出口３５ｈは、高さ方向Ｚから見て第２流路部３０ｂとは重複しない。また、パージ前面２１ｂの下辺２１ｂ１から第２噴出口３５ｈまでの距離は、パージ斜面２１ｄの下辺２１ｄ１から第２噴出口３５ｈまでの距離よりも短い。つまり、第２噴出口３５ｈは、パージ前面２１ｂよりに配置されている。

さらに、パージ斜面２１ｄと下整流斜面３２ｃとの間の間隔は、パージ斜面２１ｄ及び下整流斜面３２ｃの延びる方向に沿って、一定であってもよい。従って、第３流路部３０ｃの流路面積は、パージ斜面２１ｄ及び下整流斜面３２ｃの延びる方向に沿って、一定である。

流路面積が一定とは、寸法数字において厳密に一定であることに限定されない。本実施形態でいう流路面積が一定とは、機能的に言えば、第３流路部３０ｃを流れる窒素ガスの状態に有意な変化を生じさせないものを意味する。ベルヌーイの定理によれば、流路面積が変化すると流速及び圧力が変化する。つまり、本実施形態でいう流路面積が一定とは、第３流路部３０ｃの入口（受入部３０ｄ）における流速及び圧力と、第３流路部３０ｃの出口（第１噴出口３０ｈ）における流速及び圧力と、の間に有意な変化が生じないことを意味する。

なお、本実施形態の活性エネルギ照射ユニット１は、第３流路部３０ｃの流路面積が一定であるが、第３流路部３０ｃの流路面積は、必ずしも一定でなくてもよい。つまり、第３流路部３０ｃの流路面積は、次第に拡大してもよい。また、第３流路部３０ｃの流路面積は、次第に縮小してもよい。

第３流路部３０ｃの第１噴出口３０ｈから噴出された窒素ガスは、第１の流れＦ１を形成する。第１の流れＦ１は、第３流路部３０ｃの方向に沿って流れる。つまり、第１の流れＦ１は、搬送方向Ｘにおける下流側に向かって流れて、パージ領域Ｓ２０を形成する。

第３流路部３０ｃの第２噴出口３５ｈから噴出された窒素ガスは、第２の流れＦ２を形成する。第２の流れＦ２は、対象物３００に向かって流れる。ここで、第１の流れＦ１も最終的には、対象物３００に沿って流れるので、第１の流れＦ１も、対象物３００に向かって流れるとも言える。しかし、第２の流れＦ２が対象物３００に向かって流れるとは、第２の流れＦ２が第２噴出口３５ｈから対象物３００まで短い距離で移動することをいう。例えば、第２の流れＦ２は、第２噴出口３５ｈから鉛直下向きの方向（負の高さ方向Ｚ）を有する。例えば、第２の流れＦ２は、エアカーテンを形成するものとも言える。換言すると、第２噴出口３５ｈから対象物３００に達するまでの第２の流れＦ２は、搬送方向Ｘにおける下流側に向かう成分を実質的に有さない。対象物３００に達した後の第２の流れＦ２は、主に対象物３００の表面に沿って上流側（負の搬送方向Ｘ）に流れる。なお、対象物３００の表面に達した後の第２の流れＦ２は、表面に沿って下流側（正の搬送方向Ｘ）に流れる部分を含んでもよい。

第１の流れＦ１と第２の流れＦ２とによれば、第１の流れＦ１によってパージ領域Ｓ２０を形成すると共に、第２の流れＦ２によって空気の引き込みを抑制することができる。

第１の流れＦ１を生じさせるためには、第３流路部３０ｃの延びる方向（窒素ガスの流れる方向）と、第３流路部３０ｃの長さＬ１と、第１噴出口３０ｈの開口長さＬ２と、第３流路部３０ｃの投影長さＬ３と、を適宜設定すればよい。第３流路部３０ｃの長さＬ１とは、例えば、整流立面３２ｂの下辺３２ｂ１から下整流斜面３２ｃの下辺３２ｃ１までの長さとしてよい。また、第１噴出口３０ｈの開口長さＬ２は、搬送方向Ｘにおけるパージ斜面２１ｄの下辺２１ｄ１から下整流斜面３２ｃの下辺３２ｃ１までの長さとしてよい。投影長さＬ３は、パージ前面２１ｂの下辺２１ｂ１からパージ斜面２１ｄの下辺２１ｄ１までの搬送方向Ｘに沿った長さとしてよい。投影長さＬ３は、例えば、１５ｍｍが例示できる。また、例えば、搬送方向Ｘに対するパージ斜面２１ｄの角度は、３０度が例示できる。

＜副ガス供給機構＞
図５に示すように、副ガス供給機構４０は、第３噴出口４０ｈを有し、当該第３噴出口４０ｈから対象物３００と活性エネルギ照射ユニット１との間の隙間に入り込もうとする空気の流れを遮蔽するための窒素ガスを当該第３噴出口４０ｈから噴出する。ここで、対象物３００の移動に伴って対象物３００と活性エネルギ照射ユニット１との間の隙間に入り込もうとする空気は、活性エネルギ照射ユニット１の上流側（つまり、照射前面１１ｂの側）からだけではない。空気は、活性エネルギ照射ユニット１の照射側面１１ｄの側からも対象物３００と活性エネルギ照射ユニット１との間の隙間に入り込もうとする。副ガス供給機構４０は、活性エネルギ照射ユニット１の照射側面１１ｄの側からの空気の流れを妨げるための窒素ガスを排出する。

副ガス供給機構４０は、照射筐体１１の一対の照射側面１１ｄにそれぞれ取り付けられている。より詳細には、副ガス供給機構４０は、照射前面１１ｂから照射背面１１ｃに向かって延びている。つまり、副ガス供給機構４０の第３噴出口４０ｈは、照射前面１１ｂから照射背面１１ｃに向かって延びている。副ガス供給機構４０の前端は、照射筐体１１の照射前面１１ｂの近傍に配置される。換言すると、副ガス供給機構４０の前端は、光源１２よりも上流側に配置されている。副ガス供給機構４０の後端は、照射筐体１１の照射前面１１ｂと照射背面１１ｃとの間に配置される。例えば、副ガス供給機構４０の後端は、光源１２よりも下流側に配置されているとしてよい。

このような構成によれば、光源１２は、主ガス供給機構３０及び副ガス供給機構４０に囲まれた領域に配置されているとも言える。また、光源１２は、パージ部２０に囲まれた領域に配置されていると言ってもよい。

副ガス供給機構４０は、整流板３２に設けられた開口３３から窒素ガスを受ける。より詳細には、開口３３は、上整流斜面３２ａに設けられた斜面開口３３ａと、整流立面３２ｂに設けられた立面開口３３ｂと、を含む。斜面開口３３ａは、上整流斜面３２ａの下辺側に設けられている。立面開口３３ｂは、整流立面３２ｂの上辺側に設けられている。幅方向Ｙにおける開口３３の位置は、複数のソケット３１のうち、幅方向Ｙにおける両端に配置されたソケット３１の位置に対応する。また、搬送方向Ｘにおける斜面開口３３ａの位置は、ソケット３１の軸線Ａ１と重複しない。斜面開口３３ａの位置は、ソケット３１の軸線Ａ１よりも搬送方向Ｘにおける上流側である。

この構成によれば、ソケット３１から導入された窒素ガスは、まず、上整流斜面３２ａに衝突する。次に、窒素ガスは、上整流斜面３２ａに沿って下方に移動する。そして、窒素ガスは、斜面開口３３ａから第４流路部４０ａに流入する。この第４流路部４０ａは、パージ筐体２１の内パージ側面２１ｅと、パージ筐体２１の外パージ側面２１ｆと、に囲まれた領域である。なお、第４流路部４０ａを囲む面は、照射筐体１１の照射側面１１ｄを含んでいてもよい。パージ筐体２１の下面側は、壁が設けられておらず、開口を形成する。この開口は、第３噴出口４０ｈである。

＜作用効果＞
この活性エネルギ照射ユニット１及び活性エネルギ照射装置１００は、対象物３００の搬送方向Ｘにおいて、光源１２よりも上流側に配置された主ガス供給機構３０を有する。主ガス供給機構３０の第１噴出口３０ｈから窒素ガスが噴出されると、窒素ガスは第１の流れＦ１となって下流側に流れて活性エネルギ照射領域Ｓ１０の周囲に酸素濃度の低いパージ領域Ｓ２０を形成する。さらに、主ガス供給機構３０は、受入部３０ｄから窒素ガスを受け入れて第２噴出口３５ｈから窒素ガスを噴出する。第２噴出口３５ｈは、第１噴出口３０ｈよりも搬送方向Ｘにおける上流側に配置されている。第２噴出口３５ｈからは、対象物３００に向かって鉛直下向きの第２の流れＦ２が生じる。第１の流れＦ１は、前述したように、活性エネルギ照射領域Ｓ１０の周囲に酸素濃度の低いパージ領域Ｓ２０を形成する。この第１の流れＦ１と対象物３００の移動は、活性エネルギ照射ユニット１の上流側から活性エネルギ照射領域Ｓ１０に向けて空気の流れを誘起する。つまり、活性エネルギ照射領域Ｓ１０に向かって酸素を含む空気が供給されてしまう。この点において、第２の流れＦ２は、対象物３００に向かって鉛直下向きに流れるので、空気の流れを遮断することが可能である。従って、この活性エネルギ照射ユニット１及び活性エネルギ照射装置１００は、活性エネルギ照射領域Ｓ１０に窒素ガスを供給することによって活性エネルギ照射領域Ｓ１０の周囲にパージ領域Ｓ２０を形成できると共に、周囲から活性エネルギ照射領域Ｓ１０への上流側からの空気の供給を遮断できる。その結果、活性エネルギ照射領域Ｓ１０の近傍において、酸素濃度が低く保たれた領域が拡大されるので、所望の光処理結果が得られる領域を拡大できる。

幅方向Ｙにおける第１噴出口３０ｈの長さは、幅方向Ｙにおける光源１２の長さよりも長い。この構成によれば、活性エネルギ照射領域Ｓ１０を包含するパージ領域Ｓ２０を確実に形成できる。さらに、活性エネルギ照射領域Ｓ１０への上流側からの空気の供給を確実に遮断することができる。

図６及び図７を参照しながら、さらにパージ部２０における主ガス供給機構３０の作用効果を説明する。図６は、比較例の活性エネルギ照射ユニットの作用を説明するための図である。比較例の活性エネルギ照射ユニットは、パージ部２２０を備えているが、このパージ部２２０は、窒素ガスにおいて第１の流れＦ１のみを生じさせる。つまり、このパージ部２２０は、第２の流れＦ２を生じさせない。同様に、このパージ部２２０は、副ガス供給機構４０に相当する構成を備えない。図７は、活性エネルギ照射ユニット１において主ガス供給機構３０の作用を説明するための図である。主ガス供給機構３０の作用に注目するために、副ガス供給機構４０については、図示を省略している。

図６に示すように、活性エネルギ照射ユニットは、パージ部２２０から窒素ガスを噴出する。この窒素ガスは、活性エネルギ照射領域Ｓ２１０を含むパージ領域Ｓ２２０を形成する。しかし、このパージ領域Ｓ２２０には、対象物３００の移動に伴って上流側から空気（矢印ＲＸ）が供給される。さらに、活性エネルギ照射ユニットの側部からも空気ＲＹが供給される。その結果、パージ領域Ｓ２２０は、周囲から供給された空気に起因して、酸素濃度が高い領域ＲＨ（窒素濃度が低い領域）と、酸素濃度が低い領域ＲＬ（窒素濃度が高い領域）と、を含む。つまり、パージ領域Ｓ２２０は、酸素濃度が不均一である。パージ領域Ｓ２２０の酸素濃度が不均一であると、活性エネルギ照射領域Ｓ２１０の下流側において、樹脂膜の乾燥の度合いにばらつきが生じる。具体的には、乾燥の度合いが十分である領域Ｓ１５１と、乾燥の度合いが不十分である領域Ｓ１５２と、が不規則に生じる。

これに対して、図７に示す活性エネルギ照射ユニット１は、パージ部２０から窒素ガスの第１の流れＦ１に加えて、さらに、窒素ガスの第２の流れＦ２を生じさせる。この第２の流れＦ２は、活性エネルギ照射ユニット１の上流側からの空気の供給を阻害する（図７の矢印ＲＸａ参照）。その結果、上流側からの供給される空気に起因するパージ領域Ｓ２０の酸素濃度の不均一さが解消される。従って、酸素濃度が低く保たれると共に酸素濃度のばらつきが低減された領域ＲＬが拡大されるので、所望の光処理結果が得られる領域を拡大できる。

活性エネルギ照射ユニット１は、搬送方向Ｘに延びると共に、活性エネルギ照射領域Ｓ１０を挟むように配置されて、窒素ガスを噴出する副ガス供給機構４０をさらに備える。そして、副ガス供給機構４０の一端は、主ガス供給機構３０に連結され、副ガス供給機構４０の他端は、光源１２よりも搬送方向Ｘにおける下流側に配置されている。活性エネルギ照射領域Ｓ１０に向かう空気の流れは、活性エネルギ照射領域Ｓ１０の上流から提供されるものに加えて、活性エネルギ照射領域Ｓ１０の側部側からも提供される。副ガス供給機構４０によれば、活性エネルギ照射領域Ｓ１０の側部側から活性エネルギ照射領域Ｓ１０に向かう空気の流れを遮断することが可能である。その結果、光源１２が主ガス供給機構３０と副ガス供給機構４０とによって囲まれた領域に配置されることになるので、活性エネルギ照射領域Ｓ１０を含むパージ領域Ｓ２０を確実に形成することができる。つまり、所望の光処理結果が得られる領域をさらに拡大できる。

図７に示すように、主ガス供給機構３０における第２の流れＦ２によって、酸素濃度が低く且つ酸素濃度のばらつきが低減された領域ＲＬが形成されていた。図８に示すように、副ガス供給機構４０は、第３の流れＦ３によって、活性エネルギ照射ユニット１の側部側からの空気の供給を阻害する（図８の矢印ＲＹａ参照）。その結果、副ガス供給機構４０によれば、酸素濃度が低く且つ酸素濃度のばらつきが低減された領域ＲＬがさらに拡大される。

主ガス供給機構３０は、圧縮された窒素ガスを供給するガス管が接続されるソケット３１と、ソケット３１から窒素ガスを受ける第１流路部３０ａと、第１流路部３０ａから窒素ガスを受けて受入部３０ｄに窒素ガスを提供する第２流路部３０ｂと、をさらに有する。第１流路部３０ａの流路面積は、ソケット３１及び第２流路部３０ｂの流路面積より大きい。第１流路部３０ａは、ソケット３１の軸線Ａ１に対して交差するように配置されて、ソケット３１から受け入れた窒素ガスの流れを妨げる整流板３２を含む。この構成によれば、ソケット３１から受け入れられた窒素ガスの流れは、ソケット３１から第１流路部３０ａへの移動に伴う流路面積の拡大と、窒素ガスの流れを妨げる整流板３２と、の作用によって、幅方向Ｙへ広がる。その結果、第１噴出口３０ｈ及び第２噴出口３５ｈから噴出される窒素ガスの幅方向Ｙに沿った流量の分布が均一化される。従って、パージ領域Ｓ２０を形成するために要する窒素ガスの流量を低減することができる。

さらに、整流板３２は、窒素ガスの流れを妨げる面として上整流斜面３２ａを有する。つまり、整流板３２は、流路面積が徐々に減少する流路構成を採用する。この流路構成によれば、主ガス供給機構３０の動作音を小さくすることができる。

数値解析によって整流板３２の効果を確認した。解析例１は、比較例として整流板３２を備えないパージ部３２０が発生する流れを解析した。解析例２は、整流板３２を備えるパージ部２０が発生する流れを解析した。解析条件として、ソケット３１から窒素ガスを供給する条件を設定した。そして、これらの条件において、パージ部２２０、２０におけるガスの流れの状態を解析により得た。さらに、主ガス供給機構３０の第１噴出口３０ｈ及び第２噴出口３５ｈと、副ガス供給機構４０の第３噴出口４０ｈと、から噴出され後のガスの流れを解析により得た。

＜解析例１：整流板なし＞
図９、図１０及び図１１は、解析例１の結果を示す図である。それぞれの図では、流れの状態を複数の流線ＳＬにより示した。図９、図１０及び図１１において、流線ＳＬは、実線として図示した。図９及び図１０を参照すると、ソケット３１から噴出されたガスは、パージ斜面２１ｄに到達するまで直線状に流れることがわかった。そして、パージ斜面２１ｄに到達したガスは、幅方向Ｙに広がり、第１噴出口３０ｈ及び第３噴出口４０ｈから噴出されることがわかった。そして、図１１を参照すると、幅方向Ｙにおいては、各流線ＳＬの密度にばらつきがあることがわかった。流線ＳＬの密度のばらつきの存在は、幅方向Ｙにおいてガスの流量にばらつきがあることを示唆している。つまり、整流板３２を備えない場合には、幅方向Ｙにおいて噴出されるガスの流量にばらつきが生じることがわかった。このようなばらつきが存在する場合、ばらつきにおける最低流量がパージ領域Ｓ２０を形成するための最低流量を満たすように、ソケット３１からガスが供給される。つまり、整流板３２を備えない場合には、パージ領域Ｓ２０を形成するために、大量のガスを供給する必要がある可能性があることがわかった。

＜解析例２：整流板あり＞
図１２、図１３及び図１４は、解析例２の結果を示す図である。それぞれの図では、流れの状態を複数の流線ＳＬにより示した。図１２及び図１３を参照すると、ソケット３１から噴出されたガスは、上整流斜面３２ａに到達するまで直線状に流れる。そして、ガスは、上整流斜面３２ａに沿って流れる間に幅方向Ｙに広がる。そして、ガスは、第２流路部３０ｂにおいてさらに幅方向Ｙに広がる。その結果、第３流路部３０ｃを介して第１噴出口３０ｈおよび第２噴出口３５ｈから噴出されるときには、幅方向Ｙにおいて略均一な分布となる。この様子は、図１４を参照すると、より理解できる。図１４によれば、第１噴出口３０ｈから噴出されるガスの流れは、下流側に向かう第１の流れＦ１において幅方向Ｙに略均一であることがわかった。同様に、第２噴出口３５ｈから噴出されて、上流側に向かう第２の流れＦ２においても幅方向に略均一であることがわかった。つまり、整流板３２を備える場合には、幅方向Ｙにおいて噴出されるガスの流量のばらつきが低減されることがわかった。従って、整流板３２を備える構成は、パージ領域Ｓ２０を形成するために要するガスの量を、整流板３２を備えない構成よりも低減できる可能性があることがわかった。

なお、本開示に係る活性エネルギ照射ユニット及び活性エネルギ照射装置は上記実施形態に限定されない。活性エネルギ照射ユニット及び活性エネルギ照射装置は、上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施してよい。

例えば、図１５に示すように、活性エネルギ照射ユニット１Ａは、主ガス供給機構３０Ａを有する。主ガス供給機構３０Ａは、整流板３２Ａを有する。この整流板３２Ａは、実施形態に記載の上整流斜面３２ａに代えて、整流平面３２ｅを有する。つまり、ソケット３１から受け入れられた窒素ガスの流れが衝突する面は、窒素ガスの流れの方向に対して斜めに傾いていなくてもよい。つまり、整流平面３２ｅのように、窒素ガスの流れが衝突する面は、ガスの流れの方向に対して直交してもよい。整流板３２Ａは、Ｌ字型のように急激に流路を絞る流路構成を採用している。急激に流路を絞る流路構成を採用する場合には、徐々に流路を絞る流路構成を採用するもの（実施形態の主ガス供給機構３０）よりも第１流路部３０ａの領域を広げるとよい。このような流路構成によっても、ソケット３１から受け入れられた窒素ガスの流れを、ソケット３１から第１流路部３０ａへの移動に伴う流路面積の拡大と、窒素ガスの流れを妨げる整流板３２Ａと、の作用によって、幅方向Ｙへ広げることが可能になる。つまり、第１噴出口３０ｈから噴出される窒素ガスの幅方向Ｙに沿った流量の分布を均一化することによって、パージ領域Ｓ２０を形成するために要する窒素ガスの流量を低減することができる。

上記の実施形態では、活性エネルギ照射ユニット１は、搬送装置５０によって移動する対象物３００に対して活性エネルギ線を照射する構成を例示した。活性エネルギ照射ユニット１から活性エネルギ線を受ける対象物３００は、移動する必要はない。つまり、活性エネルギ照射ユニット１は、静止した対象物３００に対して活性エネルギ線を照射してもよい。この場合には、活性エネルギ照射ユニット１及び対象物３００の両方が静止していてもよい。また、対象物３００のみが静止し、搬送装置５０が活性エネルギ照射ユニット１を対象物３００に対して移動させてもよい。

１，１Ａ…活性エネルギ照射ユニット、１０…光照射部、１１…照射筐体、１１ａ…照射主面、１１ｂ…照射前面、１１ｃ…照射背面、１１ｄ…照射側面、１２…光源（活性エネルギ照射部）、２０…パージ部、２１…パージ筐体、２１ａ…パージ上面、２１ｂ…パージ前面、２１ｄ…パージ斜面、２１ｅ…内パージ側面、２１ｆ…外パージ側面、３０，３０Ａ…主ガス供給機構、３０ａ…第１流路部、３０ｂ…第２流路部、３０ｃ…第３流路部、３０ｄ…受入部、３０ｈ…第１噴出口、３１…ソケット（導入部）、３２，３２Ａ…整流板、３２ａ…上整流斜面（整流面）、３２ｂ…整流立面、３２ｃ…下整流斜面、３２ｄ…整流背面、３２ｅ…整流平面、３３…開口、３３ａ…斜面開口、３３ｂ…立面開口、３５ｈ…第２噴出口、４０…副ガス供給機構、４０ａ…第４流路部、４０ｈ…第３噴出口、５０…搬送装置（搬送部）、１００…活性エネルギ照射装置、３００…対象物、Ｓ１０…活性エネルギ照射領域、Ｓ２０…パージ領域、Ｘ…搬送方向（第２の方向）、Ｙ…幅方向（第１の方向）。

Claims (7)

1. 第１の方向に延びる活性エネルギ照射領域に配置された対象物に活性エネルギ線を照射する活性エネルギ照射部と、
   前記第１の方向に延び、前記第１の方向と交差する第２の方向において前記活性エネルギ照射部に隣接するように配置されて、前記活性エネルギ照射領域を含む不活性領域を前記対象物と前記活性エネルギ照射部との間に形成するための不活性ガスを噴出する主ガス供給機構と、を備え、
   前記主ガス供給機構は、
   前記不活性ガスを受ける受入部と、前記第２の方向において前記受入部と前記活性エネルギ照射部との間であって、前記受入部よりも前記対象物に近い位置に設けられて、前記不活性ガスを前記第２の方向における下流側に向かって流す第１噴出口と、前記第２の方向において前記受入部と前記第１噴出口との間に設けられて、前記不活性ガスを前記第１の方向及び前記第２の方向とそれぞれ交差する第３の方向に流す第２噴出口と、を含む、活性エネルギ照射ユニット。
2. 前記第２の方向に延び、前記第１の方向において前記活性エネルギ照射領域を挟むように配置されて、前記不活性ガスを噴出する副ガス供給機構をさらに備える、請求項１に記載の活性エネルギ照射ユニット。
3. 前記第２の方向に沿う前記副ガス供給機構の一端は、前記主ガス供給機構に連結され、
   前記第２の方向に沿う前記副ガス供給機構の前記一端と前記副ガス供給機構の他端との間には、前記活性エネルギ照射部が配置されている、請求項２に記載の活性エネルギ照射ユニット。
4. 前記主ガス供給機構は、圧縮された前記不活性ガスを供給するガス管が接続される導入部と、前記導入部から前記不活性ガスを受ける第１流路部と、前記第１流路部から前記不活性ガスを受けて前記受入部に前記不活性ガスを提供する第２流路部と、をさらに有し、
   前記第１流路部の流路面積は、前記導入部及び前記第２流路部の流路面積より大きく、
   前記第１流路部は、前記導入部の軸線に対して交差するように配置されて、前記導入部から受け入れた前記不活性ガスの流れを妨げる整流面によって形成される、請求項１～３のいずれか一項に記載の活性エネルギ照射ユニット。
5. 前記整流面は、前記導入部の軸線に対して傾いた斜面である、請求項４に記載の活性エネルギ照射ユニット。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の活性エネルギ照射ユニットと、
   前記活性エネルギ照射領域に対する前記対象物の相対的な移動を生じさせる搬送部と、を備える、活性エネルギ照射装置。
7. 前記搬送部は、前記対象物を搬送し、
   前記第２の方向は、前記対象物の搬送方向である、請求項６に記載の活性エネルギ照射装置。

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