JPH04110153A

JPH04110153A - 紫外線照射装置

Info

Publication number: JPH04110153A
Application number: JP2228470A
Authority: JP
Inventors: Kenji Araki; 建次荒木; Hiromoto Sasaki; 博基佐々木; Akihiro Yonezawa; 米沢　昭弘
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1990-08-31
Filing date: 1990-08-31
Publication date: 1992-04-10

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は、例えば印刷インキの乾燥等に使用される紫外
線照射装置に関する。

（従来の技術）紫外線光源を用いた紫外線照射装置は、例えば印刷装置
に組み込まれ、紫外線を受けることにより乾燥する紫外
線硬化形インキの乾燥手段として使用されている。

このような紫外線乾燥式印刷装置は、有機溶剤を使用し
た従来の熱硬化形インキを用いる場合に比べて乾燥がき
わめて速く、しかも環境汚染がないなどの利点もあり、
その普及が著しく拡大しつつある。

このような紫外線乾燥式印刷装置は、さらに印刷速度の
高速化が要求されており、このため紫外線照射装置の大
出力化か進められている。

紫外線出力を高める手段としては一般に光源に対する電
気入力を増加し、つまり入力密度を高める方法がとられ
る。すなわち、紫外線光源としては、管形バルブの両端
に電極を封装するとともにこのバルブ内に紫外線を発す
る発光金属、例えば水銀と希ガスを封入してなる紫外線
発生用放電灯が用いられ、水銀蒸気を放電させて水銀の
共鳴線１８５ｎｗおよび２５４　ｒ＋ｍを始めとする短
波長紫外線領域の光を効率よく放射するようになってい
る。

したがって、紫外線出力を高める手段としては、この放
電灯の入力密度を高める方法か採用されるか、このよう
にすると光源の発熱が増し、この光源およびこれを取り
巻く部品の温度か高くなり、これらの冷却が必要になる
。

従来においては、例えば特開昭６３−７２００５号公報に記載されている
ように、紫外線発生用放電灯およびこれを取り巻く部品
を強制冷却する装置か採用されている。

つまり、長尺な管形放電灯を略樋形の反射体に収容して
あり、二のランプから放射される光の一部を直接反射体
の下面開口部から下方に向けて照射し、また残りの光を
反射体で反射しこの反射光を一下面開口部から下方を照
射するようにしてあり、これら紫外線の直射光および反
射光により下方に搬送されてきた印刷物を照射してイン
キを乾燥するようになっている。

また、上記反射体の背部には、例えば軸方向に連続する
スリット形状の空気吸出口を形成してあり、この空気吸
出口はチャンバを介して排風ダクトに連結し、この排風
ダクトにファンを装備しである。ファンの運転により放
電灯の回りの空気が反射体背部の空気吸出口からチャン
バを介して排風ダクトに強制的に吸引され、この排風ダ
クトから排出される。

したかって、放電灯および反射体を取り巻く空気が強制
排気されるから、所謂強制換気かなされ、放電灯および
反射体を冷却することができる。

（発明が解決しようとする課題）このような強制排風装置を備えた紫外線照射装置の場合
、発熱量は放電灯の電気入力に依存するものであるから
ファンによる排気量は上記放電灯の電気入力容量に応じ
て設定している。

しかしながら、従来の場合、以下のような不具合がみら
れた。

すなわち、発光長さしが１００　ｃｍ、バルブ径２４　
ａｍ、電気人力１２ＫＷの水銀蒸気放電灯を光源とした
紫外線照射装置において、１分間当りの排気量を９〜１
０ｍ’／分で運転した場合、始動時の立上り時間が市場
ニーズで要求される１０分間を越えてしまい、その約２
倍の時間がかかる場合がある。このように立上り時間が
長いと、待ち時間として無効時間が増加するばかりでな
く、ランプの電気特性や紫外線出力が不安定となり、印
刷インキの乾燥にばらつきを生じる不具合もある。

また、排気量を７〜８ｍ３／分とした場合、点灯数１０
０時間後にランプの中央部付近に曲りや変形を生じるも
のがみられ、希であるが破損に至るものかある。

すなわち、従来の強制排風装置を備えた紫外線照射装置
の場合、排気量の適性範囲の選択幅が極めて狭く、実用
的でないことか判った。

この問題について追究したところ、ファンを運転して強
制排気する場合に排気の流れが反射体の両端開口部から
外気を導入して中央部に集まり、この空気かチャンバを
介して排風ダクトに強制的に吸引されるようになってい
ることか判明し、上記反射体の両端開口部から導入され
た外気かランプの両端部から中央部に向けて流れ、この
ためランプの両端部に冷たい空気が触れて中央部との間
で大きな温度差を発生させることが原因であると考えら
れる。

このため、ランプの中央部付近の温度を適正に保とうと
すると両端部付近では過冷却となり、始動時の立上り時
間が長くなる。また、逆にランプの端部付近の温度を適
正に保とうとすると中央部付近では冷却不足となって過
熱され、バルブの熱変形を発生させる不具合があると推
測される。

したかって、本発明の課題は、強制排気によりランプの
軸方向の温度差が発生する点である。

本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、強制排
気によるランプの軸方向の温度差を低減し、立上り時間
を速くするとともにバルブの熱変形を防止することかで
きる紫外線照射装置を提供しようとするものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は、管形バルブの両端に電極を封装するとともに
このバルブ内に発光金属を封入してなる放電灯を、下面
に照射開口部を備えた略樋状の反射体内に収容し、この
反射体の背部に空気吸出口を形成するとともにこの空気
吸出口を排風装置に連結し、上記反射体の両端部から導
入してこの反射体および放電灯を冷却した空気を上記排
風装置で強制的に排出するようにした紫外線照射装置に
おいて、上記放電灯のバルブは、発光部の両端の径を中
央部の径よりも小さくしたことを特徴とする。

（作　用）本発明によれば、発光部両端の径を小さくしたので表面
積か小さくなり、冷却空気に触れる面積か小さくなるの
で放熱量が少なくなり、したがって端部の温度上昇か促
され、立上り時間を速くすることができる。また中央部
は径か大きいので表面積が大きく、放熱量が多くなって
過度な温度上昇が防止されるので熱変形が防止される。

（実施例）以下本発明について、第１図ないし第７図に示す一実施
例にもとづき説明する。

第２図ないし第６図において１は紫外線照射装置の本体
を構成するハウジングであり、下面が開口した長尺な箱
形をなしている。

ハウジング１の内部には同じく下面が開口した反射体２
が収・容されており、この反射体２は断面が例えば放物
面であり、長さが上記ハウジングｌの長さに対応して全
体が逆樋形をなしている。反射体２の反射面には赤外線
透過紫外線反射膜、すなわちダイクロイック膜が形成さ
れている。

上記ハウジング１の下面開口部には紫外線透過板３が取
り付けられており、この紫外線透過板３は反射体２の下
面開口部も覆っている。この紫外線透過板３は赤外線遮
断紫外線透過フィルタを備えている。

ハウジング１の長手方向両端部には端板４．４が取着さ
れており、これら端板４．４は反射体２の端部を閉じて
いる。但し、これら端板４．４には後述するランプを挿
通するためのスリット５．５を形成しである。

反射体２の背部、つまり頂部には長手方向に沿って例え
ばスリット形状の空気吸出口６が形成されている。この
空気吸出口６はハウジング１の天井板１ｂを貫通して外
部に開口されている。

ハウジング１の上部にはチャンバ７が連結されており、
このチャンバ７の中央部土壁には排風ダクト８が接続さ
れている。排風ダクト８にはファン９が取り付けられて
おり、このファン９が図示しないモータで回転されると
チャンバ７内の空気が排風ダクト８を通じて強制的に排
出されるようになっている。

上記ハウジング１の側壁１ａ、ｌａには外気取入れ口１
０・・・が間隔的に形成されており、かつハウジング１
の天井板１ｂには通気口１１・・・が間隔的に形成され
ている。

上記ファン９が運転されると、上記ハウジング１の側壁
１ａ、１ａに形成した外気取入れ口１０・・・から空気
か導入され、この空気は／＼ウジング１と反射体２との
間の空間を通り、上記ハウジング１の天井板１ｂに設け
た通気口１１・・・からチャンバ７に吸引される。した
がって、ハウジング１と反射体２との間の空間の空気が
強制的に換気され、ハウジング１および反射体２が空冷
されるようになっている。

また、上記ファン９の運転により、ハウジング１の長手
方向両端部に取着した端板４．４に形成したスリット５
．５から外気が導入され、この空気は反射体２の内部を
通じて、反射体２の頂部に長手方向に沿って形成したス
リット形状の空気吸出口６よりチャンバ７に吸引される
。このため、反射体２内部の空気も強制排気されるよう
になっている。

上記反射体２には、紫外線光源として水銀放電灯２０か
内包されている。放電灯２０は第１図に示すように、石
英ガラスよりなる直管形発光管バルブ２１を有し、この
バルブ２１の両端部を圧潰封止しである。

圧潰封止部２２．２２にはモリブデン等からなる金属箔
導体２３．２３が封緘されており、これら金属箔導体２
３．２３には電極２４．２４が接続されている。電極２
４．２４は放電空間に臨んでおり、互いに所定距離離れ
て対向している。なお、電極２４．２４には電子放射物
質が取り付けられている。

圧潰封止部２２．２２にはセラミック製の口金２５．２
５が被着されており、これら口金２５．２５からは、上
記金属箔導体２３．２３に対して外部リード線（図示し
ない）を介して接続された給電線２６．２６が導き出さ
れている。

なお、発光管バルブ２１内には、水銀とアルゴンガスな
どに希ガスが封入されている。

上記ランプ２０の両端に被着したセラミック製口金２５
．２５はソケット２７．２７に支持されるようになって
おり、これらソケット２７．２７はランプ支持板２８．
２８に取り付けられている。

ランプ支持板２８．２８はチャンバ７に取り付けられて
いる。

この場合、一方のソケット２７はランプ軸方向に移動可
能となっており、このソケット２７の移動によりランプ
２０を脱着することができる。

このようなソケット２７．２７に支持されたランプ２０
は、端部の圧潰封止部２２．２２かハウジング１の長手
方向両端部に設けた端板４．４のスリット５．５を挿通
されている。ランプ２０の圧潰封止部２２．２２と端板
４．４のスリット５．５０間に隙間が形成され、この隙
間から外気が反射体２に吸引されるようになっている。

上記ランプ２０は、第１図に詳しく示す通り、発光部の
端部で径が細くなっており、これに比べて中央部で径が
太くなっている。

本実施例の場合、端部に形成された小径部３゜は、所定
長さｇに亘って路間等な大きさとなっており、中央部の
大径部３１との間で段差を有している。

発光部の全長をＬとした場合、小径部３ｏの長さｇは、Ｎ　−（１／８〜〕、／４）Ｌ　　　　・・・（１）と
されており、また端部小径部３ｏの外径をｄ１中央大径
部３１の外径をＤと下場合、ｄ−（０，７５〜０．９５）Ｄ　　・・（２）とされて
いる。

具体的述べると、１２ＫＷ形水銀放電灯においては、発
光長りが１００　ｃｔａ、両端部の小径部３゜の長ｇは
、それぞれ２０ｃｍ、小径部３ｏの外径ｄが２０１１Ｉ
ＩＩ１１中央大径部３１外径りは２４ｍｆｆ１となって
いる。

このような構成の紫外線照射装置の作用を説明する。

ランプ２０に通電して点灯させると放電により水銀生体
の蒸気が励起され、主として水銀の共鳴線１８５　ｎｍ
および２５４ｎｍを始めとする紫外線領域の光を放射す
る。

このような紫外線は、１部か直接ハウジング１の下面開
口部に設けた紫外線透過板３を透過して下方を照射し、
また残りは反射体２のダイクロイック膜で反射されて紫
外線透過板３を透過して下方を照射する。

したかって、紫外線照射装置の下方に搬送されてきた印
刷物をこれら紫外線の直射光および反射光で照射し、印
刷インキを乾燥する。

このようなランプの点灯中、ファン９を運転すると、チ
ャンバ７内の空気か排風ダクト８を通じて強制的に排出
される。このためハウジング１の側壁１ａ、ｌａに形成
した外気取入れ口１ｏ・・・がら空気が導入され、この
空気はハウジング１と反射体２との間の空間を通り、上
記ハウジング１の天井板１ｂに設けた通気口１１・・・
がらチャンバ７に吸引される。したがって、ハウジング
１と反射体２との間の空気が強制的に換気され、ハウジ
ング１および反射体２が空冷される。

また、上記ファン９の運転により、ハウジング１の長手
方向両端部に取着した端板４．４に形成したスリット５
．５から外気が導入され、この空気は反射体２の内部を
通じて、反射体２の頂部に長平方向に沿って形成したス
リット形状の空気吸出口６よりチャンバ７に吸引される
。このため、反射体２内部の空気も強制排気され、ラン
プ２０および反射体２の内面か空冷される。

このようなことから、ランプ２０の熱負荷を軽減するこ
とができ、電気入力を高めて紫外線放出量を増大するこ
とができる。

この場合、反射体２の内部においては、第３図で矢印Ａ
、Ａで示す冷却風の流れが発生する。つまり、外気はハ
ウジング１の長手方向両端部に取着した端板４．４のス
リット５．５から導入され、この空気は反射体２の内部
を通じて、反射体２の頂部に形成したスリット形状の空
気吸出口６よりチャンバ７に吸引される。

このような空気の流れは、ランプ２０の両端部から中央
部に向けて流れ、このためランプ２０の両端部に冷たい
空気が触れて中央部との間で大きな温度差を発生させる
。

そこで、本実施例では、ランプ２ｏの構造を第１図に示
す通り、発光部の端部３０で径を細くし、これに比べて
中央部３１で径か大きくしている。

このようにすれば、発光部の両端部３０て径を小さくし
たので表面積が小さくなり、冷却空気に触れる面積が小
さくなるので放熱か少なくなる。

したかって始動時に、端部の熱が奪われ難くなるので、
端部の温度上昇か促され、立上り時間を速くすることか
できる。また、安定点灯時には、端部３０の温度か低く
なり、これに比べて中央部３１は径が大きいので表面積
が大きく、放熱量が多くなり、過度な温度上昇が防止さ
れ、つまりバルブ２１の軸方向の温度差が小さくなる。

このため、中央部３１に熱応力が集中して発生すること
が防止され、熱変形や、破損が防止される。

上記構成の紫外線照射装置を印刷装置に組み込んで１分
当りの排気量を調べたところ、９〜１２ｍ’／分の範囲
で始動時の立上りは８分以内となり、市場ニーズに応え
ることができることを確認した。

また、バルブの変形や破損等の発生率と、排気量の関係
を調べたところ、第７図に示す実線の通り、本実施例の
ランプであれば９ｍ３／分以上の広い範囲の排気量域で
対応できるが、従来のストレート形状のランプでは破線
で示す通り８〜９ｍ３／分の範囲に制約されるものであ
る。

なお、ランプ２０の発光部の全長をＬとした場合、小径
部３０の長さｐは、ｌ＝（１／８〜１／４）Ｌ　　　　・・・（１）がよい
。Ｄ　＜　（１／８）Ｌの場合は、小径部３゜の長さｇ
が短すぎ、冷却風により空冷が利き過ぎる。逆に（１／
４）Ｌ＜Ｎの場合は、小径部３゜の長さｇが大きくな・
り過ぎ、大径部３１が短くて温度上昇が大きくなる。

また、端部小径部３０の外径をｄ１中央大径部３１の外
径をＤと下場合、ｄ−（０，７５〜０．９５）Ｄ　　・・・（２）とする
とよい　ｄ＜０．７’５Ｄの場合、表面積が小さくなり
過ぎて過冷却を招く。またＯ１９５Ｄ＜ｄの場合は、端
部を小径に形成する初期の目的を達成することができな
い。

さらにまた、１分間当りの排気量は、ランプに対する単
位入力当り０．５〜１ｍ３／ＫＷ・分が望ましい。

なお、本発明は上記実施例に制約されるものではない。

すなわち、上記実施例では、バルブ端部の小径部３０と
中央の大径部３１との間に段差を設けたが、本発明は第
８図に他の実施例として示すように、端部の小径部３０
と中央の大径部３１とをテーパ形状により連続的に径が
変化するような形状にしてもよい。

［発明の効果〕以上説明したように本発明によると、発光部両端の径を
小さくしたので表面積が小さ（なり、強制排気によるラ
ンプの軸方向の温度差が低減される。このため、始動時
には発光部両端の冷却空気に触れる面積が小さくなるの
で放熱量が少なくなリ、したかって端部の温度上昇か促
され、立上り時間を速くすることかできる。また中央部
は径が大きいので表面積か大きく、放熱量が多くなって
過度な温度上昇か防止され、熱変形が防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す水銀放電灯の側面図、
第２図はその紫外線照射装置の平面図、第３図は第２図
中ｍ−■線の断面図、第４図は第３図中■−ＩＶ線の矢
視図、第５図は第３図中ｖ−ｖ線の断面図、第６図はそ
の斜視図、第７図は特性図、第８図は本発明の他の実施
例を示す水銀放電灯の側面図ある。１・・・ハウジング、２・・・反射体、３・・・紫外線
透過板、４・・・端板、５・・・スリット、７・・チャ
ンバ８・・・排風ダクト、９・・・ファン、２０・・・
ランプ、２１・・バルブ、２２・・封止部、２４・・・
電極、３０・・・小径部、３１・・大径部。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims

【特許請求の範囲】

（１）管形バルブの両端に電極を封装するとともにこの
バルブ内に発光金属を封入してなる放電灯を、下面に照
射開口部を備た略樋状の反射体内に収容し、この反射体
の背部に空気吸出口を形成するとともにこの空気吸出口
を排風装置に連結し、上記反射体の両端部から導入して
この反射体および放電灯を冷却した空気を上記排風装置
で強制的に排出するようにした紫外線照射装置において
、上記放電灯のバルブは、発光部の両端の径を中央部の径
よりも小さくしたことを特徴とする紫外線照射装置。
（２）上記放電灯の発光部端部の小径部分は所定長さｌ
に亘り略同等径をなしており、この小径部の径をｄ、中
央部の大径部の径をＤ、発光部の全長をＬとした場合、ｌ＝（１／８〜１／４）Ｌｄ＝（０．７５〜０．９５）Ｄとしたことを特徴とする第１の請求項に記載の紫外線照
射装置。