JPH1055782A

JPH1055782A - 光照射装置

Info

Publication number: JPH1055782A
Application number: JP22612696A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Mori; 和之森; Kenichi Mihashi; 健一三橋
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 1996-08-09
Filing date: 1996-08-09
Publication date: 1998-02-24

Abstract

(57)【要約】【課題】放電ランプの発光管を均一に冷却することがで
き、発光管の管径が小さくても、発光管の単位長さ当た
りの入力電力を大きくすることが可能であり、光照射に
よる効果処理の生産性の高い光照射装置を提供する。【解決手段】両端封止型の有電極放電ランプ１の光を樋
状反射ミラー２で反射して被照射物に照射する光照射装
置において、放電ランプをその管軸を中心にして回転さ
せる手段と、この回転点灯している放電ランプに冷却風
を吹き付ける冷却手段４を備えるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電ランプの光を
被照射物に照射して光化学反応を生起せしめる光照射装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光硬化性の樹脂や塗料、インキ、接着剤
などを硬化させるために、光照射装置が使用される。つ
まり、光照射装置の光源である鉄、ガリウムおよびハロ
ゲンなどを封入したメタルハライドランプや高圧水銀ラ
ンプから放射される紫外線や可視光などの光をこれらの
被照射物に照射し、光化学反応を生起せしめて硬化させ
るが、近年、光照射による硬化処理の生産性を上げるた
めに、照射強度の増大が要求されている。このため、放
電ランプの高出力化が図られ、また、樋状の反射ミラー
を用いて効率よく集光することが行われている。

【０００３】反射ミラーを用いる場合は、放電ランプの
発光管の管径が集光位置での放射照度に影響を与える。
つまり、放電ランプの発光管の管径が大きいと、ミラー
の反射光が発光管の表面で反射する割合が増加し、集光
位置での放射照度を低下させるので、放電ランプの発光
管の管径が小さい方が集光位置において大きな照射強度
を得ることができる。

【０００４】具体例を挙げると、有電極の管径が１４ｍ
ｍのロングアーク型の放電ランプに単位長さ当たり１２
０Ｗ／ｃｍの電力を入力して点灯し、樋状の反射ミラー
で集光した場合、最大放射照度は３４０ｍＷ／ｃｍ²で
あった。一方、管径が８ｍｍの放電ランプに同じ電力を
入力した場合は最大照度が１４００ｍＷ／ｃｍ²であ
り、発光管の管径を小さくすることにより、最大照度を
著しく向上できることが分かる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このため、最近では発
光管の管径が小さな放電ランプに高電力を入力して点灯
させる傾向にある。しかし、例えば管径が８ｍｍの放電
ランプに単位長さ当たり１２０Ｗ／ｃｍ以上の電力を入
力すると発光管が熱変形し、実用に耐えられないことが
分かった。

【０００６】水銀ランプのようなロングアーク型の放電
ランプを点灯すると、発光管の内面は、アーク陽光柱か
らの放射やガスの対流により加熱されるが、特に発光管
の上面は、対流によって強く加熱され、通常の入力電力
で点灯した場合、その表面温度は９００℃〜１０００℃
程度に達する。一方、発光管の下面の温度は、これより
も１００℃程度低い。しかし、発光管の材料である溶融
石英ガラスの軟化点は１１００℃程度であり、発光管の
単位長さ当たりの放電ランプの入力電力を大きくする
と、発光管の温度は容易にこの軟化点以上の温度になっ
てしまい、熱変形を起こす。

【０００７】このため、冷却ファンにて発光管を強制冷
却することが多い。発光管の強制冷却方法は、特開昭６
２−２９４４３９号公報に示されているように、放電ラ
ンプを取り囲む樋状ミラーに冷却風吹き出し口を設け、
この吹き出し口から冷却風を吹き出して冷却している。
しかしながら、この冷却方法では、発光管を均一に冷却
するのが困難であり、入力電力を増加したとき、部分的
に発光管の温度が石英ガラスの軟化点である１１００℃
を容易に越えてしまい、熱変形を起こす問題点がある。

【０００８】そこで本発明は、有電極放電ランプの発光
管を均一に冷却することができ、発光管の管径が小さく
ても、発光管の単位長さ当たりの入力電力を大きくする
ことが可能であり、光照射による効果処理の生産性の高
い光照射装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、両端封止型の有電極放電ランプの光を
樋状ミラーで反射し集光して被照射物に照射する光照射
装置において、放電ランプをその管軸を中心にして回転
させる手段と、この回転点灯している放電ランプに冷却
風を吹き付ける冷却手段を備えるようにする。

【００１０】すなわち、両端封止型の有電極放電ランプ
は、その管軸を中心にして回転している状態で冷却され
るので、放電ランプの発光管は均一に冷却され、温度上
昇が有効に抑制される。従って、発光管の管径が小さく
ても、発光管の単位長さ当たりの入力電力を大きくする
ことが可能となる。

【００１１】放電ランプが垂直に保持される場合は、放
電ランプの管軸方向において部分的に冷却風の風量を調
節可能にし、発光管の上部ほど風量を多くすると、発光
管を均一に冷却することができる。また、カドミウムや
亜鉛が封入された放電ランプを使用する場合は、これら
の金属と発光管が比較的高い温度で部分的に反応し、変
色を生じやすい。管軸を中心として回転している状態で
均一に冷却することにより発光管の部分的な変色を抑制
でき、高入力ランプを実現できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、図面に基づいて本発明の
実施の形態を具体的に説明する。放電ランプ１は、発光
管が棒状をした両端封止型の有電極メタルハライドラン
プや水銀放電ランプであり、発光管の管径は例えば８ｍ
ｍの細いものであり、発光長は例えば１００ｍｍのロン
グアーク型である。そして、水平方向に配置された放電
ランプ１は樋状の反射ミラー２で覆われており、放電ラ
ンプ１から放射する紫外線や可視光が反射ミラー２によ
って被照射台３上に集光され、被照射台３に載置された
樹脂や塗料、インキ、接着剤などの被照射物（図示略）
を照射し、光化学反応を生起せしめる。

【００１３】ここで、放電ランプ１はその管軸を中心に
して回転可能に配置されている。この回転手段を説明す
ると、放電ランプ１の両端はランプホルダ５，５によっ
て保持されているが、ランプホルダ５，５は絶縁材から
なる軸受で回転可能に支持された回転軸６，６に接続さ
れている。一方、回転軸６と平行に配置された１本の駆
動軸１３はベルト１４を介してモータ１５で駆動されて
回転するが、駆動軸１３の両端に取り付けられた歯車１
２，１２と回転軸６，６に取り付けられた歯車１１，１
１がそれぞれ噛合している。従って、モータ１５で駆動
されて駆動軸１３が回転することによって放電ランプ１
が、例えば２００ｒｐｍの回転速度で回転する。このよ
うに、１本の駆動軸１３で放電ランプ１の両端に取り付
けられたランプホルダ５，５を回転させるので、一対の
ランプホルダ５，５は同期して回転し、棒状の放電ラン
プ１にねじれなどの無理な負荷がかかることがない。

【００１４】回転軸６，６には、交流電源１０に電気的
に接続されたカーボン・ブラシ８，８がそれぞれ接触し
ている。従って、交流電源１０の交流電力が回転してい
る放電ランプ１に供給される。ランプ電流は例えば約６
Ａであり、このランプ電流値であれば、回転軸６とカー
ボン・ブラシ８の許容される安全な接触面積は、約１ｃ
ｍ²である。

【００１５】反射ミラー２の頂部には、風量が可変であ
るブローワ（図示略）に接続された冷却手段４が配置さ
れており、図２に示すように、放電ランプ１の長手方向
に沿った冷却手段４のスリット４１から吹き出す冷却風
によって、管軸を中心にして回転している放電ランプ１
が冷却されるようになっている。

【００１６】例えば光ファイバーの被覆樹脂を硬化させ
る場合は、放電ランプ１は垂直に配置されるが、この場
合は、図３に示すように、垂直姿勢の放電ランプ１に対
面する冷却手段４のスリット４１から冷却風が一様に吹
き出すのではなく、発光管の上部ほど冷却風が強く吹き
出すようになっている。

【００１７】このように、放電ランプ１は管軸を中心に
して回転している状態で冷却風にて冷却されるので、発
光管は上面と下面の区別がなくなって一様に冷却され、
発光管の温度上昇が抑制される。従って、管径が小さい
場合でも、発光管の単位長さ当たりの入力電力をそれだ
け大きくすることが可能になり、放電ランプ１の出力を
増大できるが、発光管の管径が小さな放電ランプが使用
可能になることと相俟って、集光位置における照射強度
が著しく増大し、効果処理の生産性を向上することがで
きる。

【００１８】また、放電ランプ１が垂直に配置される場
合は、発光管内の対流のために、下部電極側に比べて上
部電極側の温度が高くなるが、管軸を中心にして回転し
ている発光管の上部ほど冷却風が強く吹き出すようにす
るので、発光管が一様に冷却され、入力電力を増大する
ことができる。

【００１９】次に、発光管の単位長さ当たりの入力電力
と発光管の表面温度の関係を調査した結果を図４に示
す。使用した放電ランプは、発光管の管径が８ｍｍ、発
光長が１００ｍｍのロングアーク型の高圧水銀ランプで
ある。そして、放電ランプの回転数が２００ｒｐｍ、冷
却風の風量が２ｍ³/ｍｉｎである。そして、発光管の温
度測定は、放射温度計にて、冷却風の吹き出し方向と直
角方向より測定した。また、同じ放電ランプを従来どお
り回転しないで冷却したものを比較例として示した。

【００２０】図４から分かるように、放電ランプを回転
しないで冷却する従来例では、発光管の単位長さ当たり
の入力電力を１２０Ｗ／ｃｍまで上げると、発光管は石
英ガラスの軟化温度に到達し、熱変形を起こしたが、放
電ランプを回転しながら冷却する実施例では、発光管の
単位長さ当たりの入力電力を１６０Ｗ／ｃｍまで上げる
ことができた。つまり、本発明によれば、入力電力を
１．３倍以上にすることができた。

【００２１】また、例えば波長が２５０ｎｍより短い紫
外線を発生させるために、発光管と反応しやすいカドミ
ウムや亜鉛などを封入することがあるが、かかる放電ラ
ンプにおいては、放電ランプを回転しないで冷却する従
来例では、発光管の単位長さ当たりの入力電力を１００
Ｗ／ｃｍまで上げると、冷却風の吹き付け状態によって
発光管にまだら状の変色が発生したが、放電ランプを回
転しながら冷却すると、発光管の単位長さ当たりの入力
電力を１６０Ｗ／ｃｍまで上げても、発光管にまだら状
の変色は発生しなかった。このように、発光管と反応し
やすいカドミウムや亜鉛などを封入した放電ランプにお
いても、高電力を入力することが可能となり、優れた効
果が得られることが分かった。更には、冷却風の風量を
４．９ｍ³/ｍｉｎに増加させると、管径が８ｍｍの放電
ランプに２００Ｗ／ｃｍの高入力の達成まで確認され
た。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、両端封
止型の有電極放電ランプの光を樋状ミラーで反射して被
照射物に照射する光照射装置において、放電ランプをそ
の管軸を中心にして回転させる手段と、この回転点灯し
ている放電ランプに冷却風を吹き付ける冷却手段を備え
るよにしたので、高電力を入力することが可能となり、
光照射による効果処理の生産性の高い光照射装置とする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の正面図である。

【図２】冷却風の吹き出し状況の説明図である。

【図３】放電ランプが垂直姿勢の場合の説明図である。

【図４】発光管温度と入力電力の関係図である。

【符号の説明】１放電ランプ２反射ミラー３基台４冷却手段４１スリット５ランプホルダ６回転軸８カーボン・ブラシ１０交流電源１３駆動軸１５モータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両端封止型の有電極放電ランプの光を樋
状ミラーで反射し集光して被照射物に照射する光照射装
置において、前記放電ランプをその管軸を中心にして回転させる手段
と、この回転点灯している放電ランプに冷却風を吹き付
ける冷却手段を備えたことを特徴とする光照射装置。
【請求項２】前記放電ランプは垂直に保持され、前記
冷却手段は放電ランプの管軸方向において部分的に冷却
風の風量を調節可能であることを特徴とする請求項１記
載の光照射装置。
【請求項３】前記放電ランプは、カドミウム、亜鉛、
鉄、ガリウム、水銀の内の１種または２種以上とハロゲ
ンガスが封入されたことを特徴とする請求項１または請
求項２記載の光照射装置。