JPH04223039A

JPH04223039A - 照射装置

Info

Publication number: JPH04223039A
Application number: JP3066391A
Authority: JP
Inventors: Bernd Gellert; ベルント　ゲラート
Original assignee: ABB Asea Brown Boveri Ltd; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB Asea Brown Boveri Ltd; ABB AB
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1991-03-29
Publication date: 1992-08-12
Also published as: EP0449018A3; EP0449018A2; DE4010190A1; US5136170A

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、塗料、ラッカー、およ
び類似の被覆物を乾燥および／または硬化させるための
照射装置に関する。この照射装置には、少なくとも１つ
の紫外線ー高出力放射器と、充填ガスで満たされた放電
室とが設けられており、前記充填ガスは無音放電によっ
てビームを放射するようにし、さらに前記放電室は複数
個の壁により区切られており、該複数個の壁のうち少な
くとも１つの壁は、誘電材料から成りかつ前記放電室内
で生じたビームを透過させるようにし、さらに前記照射
装置には、前記放電室外に設けられた一対の電極と、前
記放電室の複数個の壁のうちの１つに直接隣り合う処理
室と、放電を起こさせるために前記一対の電極の両方に
接続された交流電流源とが設けられている。

【０００２】なお本発明は、公開番号０２５４１１１を
有する１９８７年７月６日出願のヨーロッパ特許第８７
１０９６７４．９号、または同一出願人による１９８８
年１月１５日の特許出願第１５２／８８―７号に関連す
るものである。

【０００３】

【従来技術】冒頭で述べた形式の紫外線および真空紫外
線高出力放射器は、１９８７年１１月１８日〜２０日に
ヴュルツブルクで開かれた　Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ
　Ｄｅｕｔｓｃｈｅｒ　Ｃｈｅｍｉｋｅｒ　Ｆａｃｈｇ
ｒｕｐｐｅ　Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉ　の第１０回講演集
会において、Ｕ．Ｋｏｇｅｌｓｃｈａｔｚ　の講演　”
Ｎｅｕｅ　Ｕｖ−　ｕｎｄ　ＶＵＶ−Ｅｘｃｉｍｅｒｓ
ｔｒａｈｌｅｒ”　　によって初めて発表された。この
新しい形式の放射器のさらに詳細な記載は、雑誌　Ａｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｂ．４６，　２９９　−　３０３（１
９８８）　　中の、Ｂ．Ｅｌｉａｓｓｏｎ　と　Ｕ．Ｋ
ｏｇｅｌｃｈａｔｚ　　による論文　、”ＵＶ　Ｅｘｃ
ｉｍｅｒ　Ｒａｄｉａｔｉｏｎｆｒｏｍ　Ｄｉｅｌｅｃ
ｔｒｉｃ−Ｂａｒｒｉｅｒ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅｓ”　
　に示されている。

【０００４】この高出力放射器は、大きな電力密度およ
び高い効率で作動させることができる。さらにこの放射
器の幾何学的形状は、投入されるプロセスに広範囲にわ
たって適合させることができる。つまり大きな平面の平
坦な放射器に加えて、内側に向かってまたは外側に向か
って放射するシリンダ状の放射器も実現可能である。こ
の場合、高い圧力（０．１〜１０バール）でも放電を起
こさせることができる。この構成により１〜５０ＫＷ／
ｍ２の電気出力密度を実現することができる。放電中の
電子エネルギーを十分に最適化することができるので、
適切な原子の共鳴線を励起した場合にも、この種の放射
器の効率は非常に高い。ビームの波長は、充填ガスの種
類によって設定調整することができる。例えば水銀（１
８５ｎｍ，２４５ｎｍ）、窒素（３３７ｎｍ〜４１５ｎ
ｍ）、セレン（１９６ｎｍ，２０４ｎｍ，２０６ｎｍ）
、砒素（１８９ｎｍ，１９３ｎｍ）、ヨウ素（１８３ｎ
ｍ）、キセノン（１１９ｎｍ，１３０ｎｍ，１４７ｎｍ
）、クリプトン（１２４ｎｍ）。他のガス放電の場合の
ように、異なる種類のガスの混合物も推奨される。

【０００５】このようにスペクトル線を放射する原子線
放射器のほかに、例えば、エキサイマービームが生じる
ガスないしガス混合物による放射器も重要である。実例
として希ガスおよび希ガスとハロゲンの混合物を挙げて
おく。

【０００６】この種の放射器の利点は、高い効率で大き
なビーム出力の平面的な放射を行なうことができる点に
ある。ほとんど全てのビームは、１つまたはいくつかの
波長領域に集束される。

【０００７】このような紫外線―高出力放射器の最も重
要な用途は、フォトイニシエータを含み紙またはプラス
チックから成る帯状または薄膜状の担体上の、あるいは
家具のようにもっと複雑に形成された他の加工品上のラ
ッカー、塗料、および類似の被覆物を乾燥および／また
は硬化させることである。

【０００８】このような乾燥装置ないし硬化装置の場合
、担体ないし加工物は一種の処理室内において広い平面
の紫外線放射器の前を所定の距離をおいて導かれる。紫外線ビームの作用持続時間は、この種の装置の生産性
に決定的な影響を与えるので、作用時間の短い効率のよ
い放射器に対する要求が生ずる。

【０００９】

【発明の解決すべき課題】したがって本発明の課題は、
著しく短い作用時間を可能にし、さらに簡単かつ経済的
な構成を可能にした紫外線または真空紫外線放射器を備
えた照射装置を実現することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、一対の電極のうち少なくとも一方の電極を、該電極
と直接隣り合う誘電体とは距離をおいて配置し、この場
合、前記一方の電極から放電室内への電気エネルギーの
結合が、実質的に容量的に行なわれるようにし、これに
より、紫外線ないし真空紫外線を発生させるために必要
な本来の放電室内の放電に加えて、外側の空間内でも放
電が形成され、該放電は、前記放電室内で発生するビー
ムに加えて前記被覆物に対して付加的に触媒作用を及ぼ
すようにしたことによって解決される。

【００１１】

【発明の利点および効果】例えば塗料およびラッカーを
乾燥および硬化させる際、通常の周囲空気で満たされた
処理室の場合、この処理室内で形成される”外部放電”
による反応生成物―主としてオゾンおよび酸化窒素―は
、乾燥プロセスないし硬化プロセスに対して予期できな
いほどの促進作用を及ぼす。この場合、前提条件は、“
外部放電”の反応生成物は紫外線をほとんどないし全く
吸収しないということだけである。さらに同様にいっそ
う驚くべき点は、放射器を比較的低い周波数の給電電圧
（≦２０〜３０ｋＨｚ）で駆動することができ、したが
って僅かな（紫外線ビームの）出力オーダーしか消費し
ない。これに対して必要とされる交流電圧は、代表的な
放射器の形状の場合、いっそう高くなり（≧３ｋＶｏｌ
ｔ）、これにより“外部放電”を確実に生じさせること
ができ、かつ反応生成物を十分に発生させることができ
る。

【００１２】例えば本発明の利点は、放電室内で生成さ
れるビームをほとんど完全に利用することができ、かつ
外側に向かって紫外線が現われないようにした、コンパ
クトな照射装置を形成することができる点にある。

【００１３】次に本発明の実施例ならびにそれにより達
成される利点を、図面に基づき詳細に説明する。

【００１４】

【実施例】図１による照射装置は実質的に、誘電材料例
えば石英ガラスから成り互いに距離をおいて配置された
板１，２により構成されており、これらの板によって放
電室３が区切られている。さらにこれらの板１，２とは
距離をおいて、２つの処理室６，７内に電極４，５が配
置されており、これらの処理室は壁８，９により外側と
は区切られている。前記電極は、例えば網目の大きさが
約１０ｘ１０ｍｍ２である比較的目の粗い金網により構
成されている。導線４，５と板１，２との平均間隔は導
線直径Ｄの半分よりも大きくなるようにし、代表的には
１ｍｍよりも小さく、あるいはそれよりも僅かに大きく
なるようにする。誘電体１ないし２の上に設けられ板の
周縁部に張設された金網は、例えば次の条件を満たすも
のである。即ち、この金網は周縁部において張設されて
いるため、局所的に誘電体の上に載置されているだけで
ある。この場合、これにより生じる“外部放電”の不均
一性は処理工程にとって無視できるものである。

【００１５】電極４および５は、それぞれ上下に平行に
接続されており―金網が１つの場合には、この条件は自
ずと得られる―さらに電極４，５は、出力電圧の周波数
および振幅を設定調整可能な交流電流源１０の（＋）（
−）の極とそれぞれ接続されている。この交流電流源１
０は原則的に、オゾン発生器の給電に用いられるものに
相応する。代表的にはこの交流電流源１０は、電極の形
状、放電室内の圧力、および充填ガスの合成成分に依存
して、周波数がＭＨｚの範囲までの数Ｋボルトの、有利
には１０Ｋボルト以上のオーダーの可調整の交流電圧を
供給する。

【００１６】電極４，５とケーシング壁８ないし９との
間に、処理すべき物体、例えばラッカー膜ないし塗料膜
１３ないし１４を有するレール状の担体１１ないし１２
が配置される。この担体の膜は、フォトイニシエータを
含み紫外線により硬化する物質を有している。

【００１７】板１と２の間の放電室３は、放電により生
じるビームを送出する充填ガス、例えば水銀、希ガス、
希ガスと金属蒸気との混合物、希ガスとハロゲンの混合
物、で満たされている。また、必要に応じてさらに付加
的な別の希ガス、例えばＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅがバッ
ファガスとして用いられる。

【００１８】この場合、ビームの所望のスペクトル成分
に応じて、以下の表に示された物質／混合物質を用いる
ことができる。

【００１９】充填ガス　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　ビームヘリウム　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６０　
−　１００　ｎｍネオン　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　８０　−　　９
０　ｎｍアルゴン　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　１０７　−　１６５　ｎｍア
ルゴン＋弗素　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　１８０　−　２００　ｎｍアルゴン＋塩素　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１６５　
−　１９０　ｎｍアルゴン＋クリプトン＋塩素　　　　
　　　　　　　１６５　−　１９０　ｎｍ，　２００　
−　２４０　ｎｍキセノン　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　１２０　−　１９０
　ｎｍ窒素　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　３３７　−　４１５　ｎｍ
クリプトン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　１２４　ｎｍ，　１４０　−　１６０　
ｎｍ　クリプトン＋弗素　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　２４０　−　２２５　ｎｍクリプトン＋
塩素　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２０
０　−　２４０　ｎｍ水銀　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１８５　ｎ
ｍ，　２４５　ｎｍ，　２９５　−　３１５　ｎｍ　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　３６５　ｎｍ，　３６６　ｎｍセ
レン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　１９６，　２０４，　２０６　ｎｍ重
水素　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　１５０　−　２５０　ｎｍキセノン＋
弗素　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
３４０　　−　　３６０　　ｎｍ，　　４００　　−５
５０　　ｎｍキセノン＋塩素　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　３００　−　３２０　ｎｍこのほかに多数の別の充填ガスが対象となる。

【００２０】―　　希ガス（Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒ，Ｎｅ、
Ｘｅ）、あるいはＨｇとＦ２、Ｊ２、Ｂｒ２、Ｃｌ２か
ら成るガスないし蒸気、あるいは放電室内で１つまたは
複数個の原子Ｆ、Ｊ、ＢｒまたはＣｌを放出させる化合
物―　　希ガス（Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒ、Ｎｒ、Ｘｅ）、あ
るいはＨｇとＯ２または放電室内で１つまたは複数個の
Ｏ原子を分裂させる化合物 ―　　希ガス（Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒ、Ｎｒ、Ｘｅ）とＨｇ
電極４，５間に電圧を加えると、放電室３内に多数の放
電が形成される。これらの放電において、誘電性の板１
，２の厚さおよびその特性、板１と２の間隔、圧力およ
び／または温度によって、電子エネルギーの分布を最適
に設定調整することができる。この放電により紫外線光
が放射され、この光は透過性の板１，２を通り抜け、直
接隣り合う処理室６，７へ突き抜けて、膜１３，１４に
相互作用を及ぼす。

【００２１】しかしこのような現象に加えて、処理室６
，７内においても電極４と板１との間あるいは電極５と
板２との間の間隙で無音放電が形成される。この“外部
放電”は周囲雰囲気ガスに応じて、空気中では例えばオ
ゾン、酸化窒素のような反応生成物またはイオンを生成
する。これらの反応生成物またはイオンは、放電室３か
らの紫外線とともに膜１３および１４の硬化を著しく加
速させ、いわば触媒のように作用する。

【００２２】放電電圧および／または放電周波数、およ
び／または電極の間隔および／または配分を変更するこ
とにより、多数の副生成物（高電圧時の強い外部放電の
場合）を生成させたり、あるいは無視できるほど僅かな
副生成物を生成させたり、ないしは副生成物を全く生成
させなかったりすることができる。

【００２３】図１で示したような両側で放射する放射器
の代わりに、片側だけで放射を行なう紫外線放射器を備
え、それに応じてただ１つの処理室だけを有する照射装
置を実現することもできる。この実施形態は、例えば図
２に概略的に示されている。この場合、一方の側の放電
室は、誘電性の板１と、板状の電極５′とにより区切ら
れている。この装置の作用は、全ての実質的な点におい
て図１による装置に相応する。

【００２４】本発明はもちろん、平面的な放射器に限定
されるものではない。例えば図３および図４に示されて
いるように、本発明の枠からはずれることなくシリンダ
状の照射装置を実現することもできる。

【００２５】外部放射器を備えた照射装置の場合、紫外
線放射器の電極を形成する金属管１５が、誘電性の材料
から成る１つの管によって同心状に取り囲まれている。さらに管１６は、例えば管状に折り曲げられた金網から
成る電極１７によって、間隔Ｄだけ離されて取り囲まれ
ている。この場合、電極１７とは距離をおいて配置され
た外部管１８により外部とは密閉されている。この種の
照射装置は、例えば中空のシリンダ状の物体の内側に設
けられた、紫外線により硬化する膜を処理するのに適し
ている。この場合、物体は処理室６内に差し込まれる。

【００２６】図４の実施形態は、内部放射器を備えた照
射装置に関するものである。紫外線放射器の電極を形成
する金属管１９の内部には、石英管１６が配置されてい
る。管１６と１９との間の空間は放電室３を形成してい
る。石英管１６の内部には、この管とは距離をおいて別
の電極１７′が配置されており、この電極１７′は、図
３の場合と同じように管状の金網により構成することが
できる。処理すべき物体は、例えば導電材として電気的
な機械および装置の巻線に利用されるような、紫外線に
より硬化するラッカー膜２０の設けられた銅線２１であ
る。

【００２７】図３と図４による装置の作用は、全ての実
質的な点において図１ないし図２の装置に相応する。

【００２８】なお、内部と外部とに向かって放射する紫
外線放射器を備えたシリンダ状の照射装置も実現可能で
あることを付言しておく。このような装置は、平坦な板
ないし電極を管状に変形したものと考えれば、実質的に
図１に示された形式の装置に相応する。図５によれば、
放電室３は２つの同軸の石英管１ｒ、２ｒにより形成さ
れている。電極４ｒおよび５ｒは、管１ｒないし２ｒの
外側ないし内側に設けられており、図１による装置と同
じようにそれらの管とは距離をおいて配置されている。この場合、管８ｒにより外部とは密閉されている。管１
ｒと８ｒとの間の環状空間により一方の（外側の）処理
室６が形成され、管２ｒの内部空間により他方の（内側
の）処理室７ｒが形成される。

【００２９】前述の照射装置は多数の用途に適している
。即ち、保護および装飾を目的としており紫外線により
硬化するラッカーおよび塗料、紙またはプラスチックの
担体上の接着膜、家具産業および梱包産業における板ま
たは薄膜の被覆物、ポリエステル薄膜、例えばキーボー
ドのための保護薄膜、紫外線―シール用コンパウンド、
紫外線―透明ラッカー、および例えばコンパクトディス
クのようなデータ担体のための染色されたラッカー、さ
らに紙の膜のための紫外線―ラッカーを、乾燥および／
または硬化させる用途に適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施例を示す図であって、
内側および外側に向かって放射する平面的な放射器を備
えた照射装置の横断面図である。

【図２】一方の側だけに放射する平面的な放射器を備え
た照射装置の横断面図である。

【図３】外側に処理室を有するシリンダ状の照射装置の
実施例の断面図である。

【図４】例えば導線状の物体を処理するのに適しており
、内側に処理室を有するシリンダ状の照射装置の実施例
の断面図である。

【図５】内側と外側へ放射する紫外線放射器を備えかつ
内側と外側に処理室を有する、図３と図４による照射装
置を組み合わせた装置を示す図である。

【符号の説明】

１　　板、　　２　　板、　　３　　放電室、　　４　
　導線、　　５　　導線、　　６　　処理室、７処理室
、　　８　　ケーシング壁、　　１０　　交流電流源、
　　１１　　担体、　　１２　　担体、　　１３　　ラ
ッカーまたは塗料の膜、　　１４　　ラッカーまたは塗
料の膜、　　１５　　金属管、　　１６　　管、　　１
７　　電極、　　１８　　外部管、　　１９　　金属管
、　　２０　　ラッカー膜、　　２１　　銅線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　塗料、ラッカー、および類似の被覆物
（１３，１４；２０）を乾燥および／または硬化させる
ための照射装置であって、該照射装置には、少なくとも
１つの紫外線ー高出力放射器と、充填ガスで満たされた
放電室（３）とが設けられており、この場合、前記充填
ガスは無音放電の作用の下にビームを放射するようにし
、さらに前記放電室（３）は複数個の壁（１，２）によ
り区画されており、該複数個の壁（１，２）のうち少な
くとも１つの壁は、誘電材料から成りかつ前記放電室（
３）内で生じたビームを透過させるようにし、さらに前
記照射装置には、前記放電室（３）外側に設けられた一
対の電極（４，５）と、前記放電室の複数個の壁（１，
２）のうちの１つに直接隣り合う処理室（６，７）と、
放電に給電するために前記一対の電極（４，５）の両方
に接続された交流電流源（１０）とが設けられている、
塗料、ラッカー、および類似の被覆物を乾燥および／ま
たは硬化させるための照射装置において、一対の電極（
４，５）のうち少なくとも一方の電極は、該電極と直接
隣り合う誘電体（１，２；１６）とは距離をおいて配置
されており、この場合、前記一方の電極から放電室（３
）内への電気エネルギーの入力結合が、実質的に容量的
に行なわれるようにし、これにより、紫外線ないし真空
紫外線を発生させるための本来の放電室（３）内の放電
に加えて、外側の空間（６，７）内でも放電が形成され
、該放電は、前記放電室（３）内で発生するビームに加
えて、前記被覆物（１３，１４；２０）に対して付加的
に触媒として作用するにしたことを特徴とする照射装置
。
【請求項２】　　放電室（３）が複数個の板（１，２）
または複数個の管（１ｒ，２ｒ；１５，１６；１６，１
９）により区画されており、前記複数個の板または管の
うちの少なくとも１つの板ないし管が誘電材料から成り
、さらに充填ガスが水銀、窒素、セレン、重水素、ある
いはこれらの物質だけから成る混合物または前記物質と
希ガスとから成る混合物であるようにした請求項１記載
の照射装置。
【請求項３】　　前記充填ガスが硫黄、亜鉛、砒素、セ
レン、カドミウム、ヨウ素、あるいは水銀の添加物を含
むようにした請求項２記載の照射装置。
【請求項４】　　放電室が複数個の板（１，２）または
複数個の管（１ｒ，２ｒ；１５，１６；１６，１９）に
より区切られており、前記複数個の板または管のうちの
少なくとも１つの板ないし管が誘電材料から成り、さら
に前記充填ガスは放電作用によってエクサイマビームを
放射するようにし、この場合、前記充填ガスは、例えば
希ガス、希ガス混合物、または希ガス―ハロゲン混合物
であるようにした請求項１記載の照射装置。
【請求項５】　　少なくとも２つの処理室（６，７）が
設けられており、該処理室（６，７）は、それらの間に
設けられた放電室（３）と直接隣り合っており、この場
合、複数個の電極（４，５；４ｒ，５ｒ）が、それぞれ
放電室（３）の壁とは距離をおいて前記処理室（６，７
；６ｒ，７ｒ）内に配置されている請求項１から４まで
のいずれか１項記載の照射装置。
【請求項６】　　１つの放電室（３）と処理室（６）と
が設けられており、この場合、前記放電室は、第１の電
極（５′；１９）と、誘電材料から成る１つの板（１）
または１つの管（１６）とにより区切られており、さら
に第２の電極（４，１７）は、誘電材料から成る板ない
し管とは距離をおいて前記処理室（６）内に配置されて
いる請求項１から４のいずれか１項記載の照射装置。
【請求項７】　　処理されるべき膜（１３，１４；２０
）を有する物体（１１，２１）が、放電室（３；３ｒ）
から見て、紫外線を透過させる複数個の電極（４，５；
４ｒ，５ｒ；１７）の後方に配置されており、かつ被膜
体側が前記複数個の電極に対向して処理室（６，７；６
ｒ，７ｒ）内に配置されている請求項１から６までのい
ずれか１項記載の照射装置。
【請求項８】　　複数個の電極（４，５；４ｒ，５ｒ；
１７）が導線または金網により構成されている請求項１
から７までのいずれか１項記載の照射装置。
【請求項９】　　導線と誘電体（１，２）との平均間隔
（ｄ）が導線直径（Ｄ）の半分よりも大きくなるように
した請求項８記載の照射装置。