JPS63197566A - 感光性被覆層の硬化装置およびその硬化方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、感光性被覆層を硬化させる装置及び方法、
特に、光ビームを生起するのに高強度の光源を用いる装
置及び方法に関するものであり、光ビームは反射されて
集束され、濾光されてその方向が変えられ光源から放射
された紫外線を、移動する基板上の感光性被覆層に当て
硬化させ、一方光源からの好ましくない熱に起因して基
板を損傷しないようにする装置及び方法に関する。

［従来の技術］ 感光性被覆層が紫外線により硬化するメカニズムは、よ
く知られまた理解されている。紫外線を生起するのに最
もよく用いられる放射体は、中圧の水銀蒸気ランプであ
り、２５０〜４００ｎｍの範囲で。

幅広いバンドの出力を与える。このランプには、ある周
波数で比較的高いスペクトル出力を与えるために、ある
金属のハロゲン化物または他の物被がドープされる。今
日市販されているその様なランプの多くは、その出力が
２．５４ｃｍ（ｆｉｎｃｈ）あたり１００乃至３００ワ
ット（ｗａｔｔ）の範囲にある。中圧のランプでは、単
位長さあたりのランプのワット数は、スペクトル出力が
高い波長により移動する傾向にあるが、全放射エネルギ
出力に対する紫外線の全割合が増加することが知られて
いる。この現象により、ランプ出力を選択する際には注
意しなければならず、より大きく硬化速度に影響するラ
ンプ出力を増加することと、短い波長を犠牲にすること
の取捨について考慮する必要があり、ある場合には、頂
部表面の硬化が限定される事もある。紫外線により感光
性被覆層を硬化させる方法および程度は、使用される特
定のホトイニシエータ（ｐｈｏｔｏｉｎｉｔｉａｔｏｒ
）及び特定の波長におけるその減衰係数を含む幾つかの
ファクタの関数である。

感光性被覆層を硬化させる工程における基板の加熱に関
連する非紫外線放射及び／または熱エネルギの除去、そ
してこれに関連した問題は、多くの異なった方法で研究
されまた解決されてきている。

ロバート　ダブリュ　プレイ（Ｒｏｂｅｒｔ　Ｗ、　Ｐ
ｒａｙ）らの米国特許第３，９５０，６５０号、そして
エイチデー　シェフ７　（Ｈ，Ｄ、　５ｃｈｅｆｆｅｒ
）らの米国特許第４．５６３．５８９号には、紫外線硬
化ランプ装置に対し空気冷却を用いることが開示されて
いる。

ケイ　ユンギンガ（Ｋ、　Ｊｕｎｇｉｎｇｅｒ）らの米
国特許第３，７６６．３７７号には、白熱ランプと、リ
フレクタディスクと、熱フィルタと、光源の開口をシー
ルするカバープレートと、光線を屈折させ平行光線を形
成するフレネルレンズと非爆発性の加圧ガスを用いた冷
却装置とを具える白熱スポットライトシステムが開示さ
れている。

基板から光をはずすようランプアセンブリを回転させ、
また基板が加熱するのを避けるため、ある条件のもとて
ランプと基板との間にシャッタ装置を介装するなどの様
々な構成が提案されまた用いられてきた。この様な構成
は、アール、　ナイト（Ｒ，にｎｉｇｈｔ）の米国特許
第３．８３１．２８９号に、アール　ダブリュ　プレイ
（Ｒ，Ｗ、　Ｐｒａｙ）らの米国特許第３，８９４，３
４３号に、またニス　シルバーマン（Ｓ、　Ｓｉｌｖｅ
ｒｍａｎ）の米国特許第４，２２０，８６５号に示され
ている。

同様に、放射エネルギを適用するために、装置を液冷す
る様々の装置が提案され、また使われてきた。例えば、
イー　ダブリュ　ボース　ト　ラ（Ｅ、Ｗ、　Ｂｏｅｒ
ｓｔｌｅｒ）の米国特許第２，３８０，６８２号は、白
熱ランプの周りに水冷装置を使い、また長波の赤外線を
濾光することを目的に液体フィルタと固体フィルタとの
両方を使うことを開示する。シー　エイチ　ケラ−（Ｃ
、Ｉ＋　、にｅｌｌｅｒ）の米国特許第４．０００，４
０７号、モしてアール　エム　メイソン（Ｒ，Ｍ、　Ｍ
ａｓｏｎ）の米国特許第４，２２１，１７７号はそれぞ
れ、濾光及び冷却のために水銀蒸気ランプに関連した水
システムを開示する。

関連する低温の紫外線を基板に送る別の装置が、エイチ
　ェイチ　ドロウ（Ｈ，Ｈ，Ｔｒｏｕｅ）の米国特許第
４，０４８，４９０号に示されている。この特許では、
高強度の光源装置における好ましくない赤外線を吸収し
比較的に低温の紫外線を硬化させるべき被覆層を有する
基板に指向させるため二色のフィルタが使われている。

プリントされたシートを乾燥させるために強度の放射エ
ネルギを用いた他の装置がエイチ　シーアーリ（Ｈ，Ｃ
，Ｅａｒｌｙ）らの米国特許第３．１５９，４６４号に
開示されており、そこでは高圧の水銀蒸気ランプまたは
カーボンアークが放射エネルギ源として用いられている
。その放射エネルギは、特定の範囲内で支配的な波長を
持った高強度なものであり、放射エネルギは、例えば、
プリントされた表面で約６．４５ｃｎ＋’　（１ｉｎｃ
ｈ２）当り１キロワットを越えることになる。

［発明が解決しようとする問題点］ 市販または工業的利用に関してみれば、上述した特許明
細書に魅力的に記載されているにも拘らず、感光性被覆
層を硬化させるための高強度の光源に関する問題に対処
すべく提案された解決の方法は、どれも成功していない
。それら方法は、ある種の機械に実際に装着されず、ま
た、紫外線ランプによる加熱の影響に関連して損傷を受
けること無く、被覆基板を超時間に亘り高出力にさらす
ことに関する問題が解決されていない。特に、ある基板
に多重被覆層を設けることに関連しては、過熱に関連し
た問題が最終製品の好ましくないパーセンテージによる
拒否の理由となる。明らかに、拒否の割合により、プリ
ントされまた被覆された種々の市販品のコストが引き上
げられることになる。さらに紫外線の光源を空冷するあ
る装置では、多量のオゾンが形成され“ることとなる。

環境的な観点から見れば、どんな作業性環境にあっても
大量のオゾンの発生は認められるものではない。そして
、空冷装置は、しばしば様々な要素に蒸気を付着させる
ので、作業効率が低下することにもなる。

上述したまたその他の問題は、リフレクタおよび冷却剤
濾光装置（ｃｏｏｌａｎｔｆｉｌｔｅｒ）と組み合わさ
れ、通常の放射エネルギ出力より相対的に高い光源を用
い、現在使われている紫外線硬化装置に比べて物理的に
小さなパッケッジ内にそれら全てが装着されるこの発明
装置により解決される。より重要なことは、この発明の
方法および装置によれば、現在使われている紫外線硬化
装置に比べてターゲットの温度勾配がかなり低いことで
あり、またその装置は、現在の装置に比べて一段と経済
的である。

この発明に関するある一つのはっきりした違いは、ラン
プから放射された放射エネルギがすべてターゲット区域
に向かうことである。ランプにより生起されたすべての
放射エネルギは、ターゲットにより吸収される加熱作用
を生じることとなる。この作用により、赤外線、可視光
線そして紫外線を含む幅広い異なったバンド幅による加
熱作用間での違いがなくなる。ターゲットまたは被覆層
での加熱による相対的な効果は、特定の波長により決ま
るのでなく、むしろターゲットの材料の相対的な吸収特
性より決まるものである。よって、ある濾光装置は、そ
れが作用する吸収バンド幅および効率に依存してターゲ
ットの加熱を有効に低めることができるだけであり、濾
光装置は、光源から放射された有効でないすべてのエネ
ルギのパーセントとして有効でないエネルギを吸収する
のである。この発明の理論は、光源からの直接そして間
接的な放射エネルギを同様な方法でターゲットに当たる
ようにすることである。

それゆえこの発明の一つの目的は、高強度の光源からの
光ビームを反射させて集束させ、濾光して方向を変え、
移動している基板上にあり光源からの直接的な光線から
ほぼシールドされている感光性被覆層に当て、熱により
基板にねじりまたは損傷を与えることなくその被覆層を
硬化させる方法を提供することである。

この発明の他の目的は、高強度の光源からの光を反射さ
せて集束させ、濾光して方向を変え、移動している基板
上にあり光源からの直接的な光線からほぼシールドされ
ている感光性被覆層に当て、熱により基板にねじりまた
は損傷を与えることなくその被覆層を硬化させる装置を
提供することである。

この発明の他の目的は、商業的に入手し得るプリントま
たは被覆装置内に締結配置するのに適したコンパクトな
モジュラ形状をした装置を提供することである。

この発明の他の目的は、任意の幅の基板上の被覆層を硬
化させることができるよう複数のモジールを並列に組み
立てることができるコンパクトな形状をした装置を提供
することである。

この発明の最後の目的は、オゾンの発生を最小とし、装
置の種々の要素に蒸気が付着するのを阻止し、そしてメ
インテナンスが容易であって作業効率の良い装置を提供
することである。

［発明の概要］ 移動する基板上の感光性被覆層を硬化させる方法である
。この方法は、移動する基板上の感光性被覆層を高強度
の光源により生起されたビームに当てる工程を具える。

その基板は、光源からの直接的な光線からほぼシールさ
れており、そのビームは、始め基板にほぼ平行に°離間
する軌跡に反射されて集束され、濾光されて光ビームを
ほぼ反射してその方向を変える反射面に当たり感光性被
覆層のバンドにあたり、移動している基板により運ばれ
ているときにその感光性被覆層を硬化させる。

移動する基板上の感光性被覆層を硬化させる装置は、基
板被覆層に光線が直接に当たらないようほぼシールされ
た高強度の光源と：その光源の一部を囲みそこからの光
の一部を集束し移動する基板に始めにほぼ平行なビーム
とする弓状をした第！のリフレクタと；弓状をしたリフ
レクタに対し光源の反対側に位置し光源からの光ビーム
を濾光する透明な冷却剤濾光手段と；光源に対し濾光手
段の反対側に位置し集束され濾光された光ビームを受け
である角度に方向を変え感光性被覆層の広いバンドに当
たって、移動している基板上で装置の下を通過する感光
性被覆層を硬化させる通常は平坦な第２のリフレクタと
を具える。さらに、光源と、弓形の第１のリフレクタと
、透明な濾光手段と、一般に平坦な第２のリフレクタと
を囲むハウジングを具える。そのハウジングは、移動す
る基板に隣接するが離間している。そして、濾光された
光ビームが通過する底部開口と窓とを有し、そのビーム
は平坦な第２のリフレクタに当たって方向を変え、バン
ド状をなし移動している基板上の感光性被覆層に当たる
。

［実施例］ 以下図面を参照しながら本発明の実施例について詳述す
る。

第１乃至第３図は、例えばインク等の感光性被膜を硬化
または乾燥させるための装置１を示しており、そのイン
キは、装置１の下側を距離ｄだけ離間して矢印で示す方
向に移動するベルト４上に配置された基板３上に印刷ま
たはコーティングすることにより設けられるものである
。

装置１は、通常は直方体形をしたハウジング１０を具備
しており、これはハウジングｌＯの下側を通過するベル
ト４に交差して延在する。ハウジング１０は、バックプ
レート１１、ヒンジ１３によりバックプレート１１に締
結されたトッププレート１２）傾斜させたフロントプレ
ート１４、サイドプレート１５および１６、そしてベル
ト４に通常は平行なボトムプレート１７とを具える。フ
ロントプレート１４の下端に隣接するボトムプレート１
７には、横方向に延在させた開口１８が設けられている
。開口１８は、巾がＷで、長さがＬである。ボトムプレ
ート１７から上方に延在するブラケット１９は、開口１
８に平行に離間する。フロントプレート１４の内側でボ
トムプレート１７に隣接して支持アングル２０がある。

第３図に示すように、角度をつけたフロントプレート１
４は、ねじ付きナツト２１が取り付けられる孔を有する
。ナツト２１を貫通して延在するのは、ヘッド２３を有
するねじ付き調整軸２２である。第２図に明示したよう
に、後述する目的のための孔２５及び孔２６をそれぞれ
有するハウジングサイドプレート１５および１６を有す
る。

第１図および第３図に明示したように、ベースプレート
３０は、ボトムプレート１７に固着するとともに交差さ
せ、サイドプレート１５からサイドプレート１６まで延
在させ、さらに開口１８と離間される。第２図および第
３図に明示したようにボトムプレート１７には、細長い
リフレクタ４ｏが装着され、それは中空の内側部分４１
と前部の非球面状をしたトラフ（ｔｒｏｕｇｌＴ）、す
なわち凹断面の反射面４２と、側部４３および４４とを
有する。側部４３は導入接続部４５を有し、側部４４は
排出接続部４６を有し、それら接続部は導入管４７およ
び排出管４８にそれぞれ接続されており、それらを介し
て、図示しない供給源から液体冷却剤がリフレクタ４０
の中空内側部分４１を介して循環する。

第１図乃至第３図に示したように、細長い中圧の水銀蒸
気ランプ５０、すなわち線光源をベースプレート３０に
装着するとともにそれに交差させて延在させる。当業者
に知られているように、中圧の水銀蒸気ランプは、その
作動温度において２乃至４気圧の間の内部圧力で作動す
るものの一つである。反射面４２の前部中央に離間する
と共に、平行に延在するランプ５０は、放射エネルギを
放射するアーク５２が形成される中央部５１と端部５３
および５４とを有する。アーク５２はランプの中央部５
１内の導線５５と５６との間の空間で形成される。導線
５５と５６とは、ランプ端部をそれぞれ貫通するととも
に、ランプ５０を付勢する図示しない適当な動力源に接
続される。ランプ端部５３と５４とは、それぞれ耐熱性
の絶縁体内に装着され、それぞれベースプレート３０か
ら上方に延在する装着ブラケット５９および６０により
所定位置に保持される。

第２図に最もよく示されているように、空気管６１は、
ハウジング１０のバックプレート１１を貫通し、フレア
加工された開口端部６４および６５をそれぞれ有する分
岐管６２および６３に分けられ、それら端部はランプ端
部５３および５４に隣接してそれぞれ配置される。図示
しない圧力源からの低容量の圧縮空気は、管６１、分岐
管６２．６３を通り、それらの端部からそれぞれ吹き出
され、ランプ端部５３．５４そして絶縁体５７．５８に
指向し、ランプ５０の中央部５１に直接的にその空気が
交差して流れることのないようにしてランプ５０のそれ
ら部分を冷却する。

第１図と第３図に明示したように、ベースプレート３０
の前端部から上方に延在するのが濾光室７゜であり、こ
の濾光室はハウジングｌＯに交差して延在し、ランプ５
０に平行で、かつ離間するとともにリフレクタ４０の反
対側にある。第４図に示すように、濾光室７０は、頂部
７２を有する中空の本体部分７１と前面７３と後面７４
とを有する。開口中央部分７６と、外面７７と、凹部７
９が設けられた内面７８とを有する前部カバーフレーム
７５を、ねじまたはボルトのような適当な方法を用いて
中空の本体部分７１に固着する。中空の本体部分７１の
前面フ３は、前部カバーフレーム７５の内面フ８に隣接
する。間口中央部分８１と、外面８２と、凹部８４が設
けられた内面８３とを有する後部カバーフレーム８０を
、ねじまたはボルトのような適当な方法を用いて中空の
本体部分７１に固着する。中空の本体部分７１は、後部
カバーフレーム８０の内面８３に隣接する。耐熱性の紫
外線を透過する窓板８５を前部フレーム７５の四部７９
に嵌め込み、前部カバーフレーム７５により本体部分前
面７３に強固に保持する。耐熱性の紫外線を透過する窓
板８６を後部カバーフレーム８０の凹部８４に嵌め込み
、後部カバーフレーム８０により本体部分後面７４に強
固に保持する。よって、濾光室７０の中空本体部分７１
は、窓板８５，８６によりその前部７３および７４がそ
れぞれ閉止される。

第２図に明らかなように、濾光室の頂部７２は導入結合
部８７および排出結合部８８に装着される。導入管８９
は、一端が導入結合部８７に連結され、図示しない冷却
濾光剤の供給源に達している。排出管９０は、その一端
が排出結合部８８に連結され、図示しないリザーバに達
しており、そこで冷却濾光剤が処理されて再利用される
。リフレクタ４０に至る冷却濾光剤導入管４０そして濾
光室７０に至る冷却濾光剤導入管８９は、ランプ５０へ
の導線５５に沿ってハウジング１０からサイドプレート
１５の開口２５を貫通する。リフレクタ４０からの冷却
濾光剤導出管４８および濾光室７０からの冷却濾光剤管
９０は、ランプ５０への導線５Ｂに沿ってハウジングｌ
Ｏからサイドプレート１６の開口２６を貫通する。

第１図および第３図に示すように、傾斜リフレクタ１０
０を濾光室７０の前方に傾斜させて配置する。傾斜リフ
レクタ１００は、頂部端縁１０１と底部端縁！０２と通
常は平坦な前部反射面１０３と背面１０４　とを有する
。傾斜リフレクタの背面には、ねじ付きシャフト２２の
下端部に連結されたスイベル１０５があり、リフレクタ
１００に連結される一方、シャフトが自由に回転するの
を許容する。傾斜リフレクタの底部端縁１０２は、フロ
ントプレート１４の内面の支持フランジ２０に載置され
、その周りに回動することができる。第３図に示すよう
に、リフレクタ４０．ランプ５０．濾光室７０．そして
傾斜リフレクタ１００は、通常は、仮想線１２０にて示
す同一の水平面内にある。傾斜リフレクタ１００は、そ
の水平面に対しである角度θ、好ましくは４５度の角度
をなす。傾斜リフレクタ１００の位置は、ねじ付きシャ
フト２２により頂部端Ｈｉｏｔが濾光室７０の頂部に接
近または離間するよう調整することができ、このことに
より傾斜リフレクタ１００と水平面１２０との間の角度
を変化させることができる。

底部の紫外線透過窓板１１０は、ボトムプレート１７の
開口！８の底部に交差して延在する。開口同様に、窓板
１１０は、ハウジング１０に交差してサイドプレート１
５からサイドプレート１６まで延在する。

窓板１１０は、開口１８より僅かに大きく、その下側の
所定位置にその開口１Ｂに平行に、かつ離間するブラケ
ット１１１．１１２により強固に保持される。紫外線を
透過し、そのスペクトル外の放射線に対しては不伝導で
ある材料で作られる頂部窓板１１３は、ボトムプレート
の開口１８の頂部を越えて延在し、それと同様にハウジ
ングのサイドプレート１５からハウジングのサイドプレ
ート１６まで延在する。窓板１１３は、開口１８より僅
かに大きく、ブラケット１９とフロントプレート１４の
底部内面との間で所定位置に保持される。なお、それら
両者は、開口１８の横方向端縁に平行に離間する。

第５図の左半分に線図的に示したように、点線で示すラ
ンプ５０の濾光室側から構成される装置は、直接的に濾
光室７０に入る。ランプ５０のリフレクタ側から放射さ
れた、破線で示す光線は、リフレクタ面４２に達し、そ
こで反射されるとともに集束され、間接的に濾光室７０
に達する。間接的または直接的な光線は、光ビームを形
成する。そのようなビームの水平な中心を通る平面は、
水平面１２０に一致する。なお、水平面１２０上には、
リフレクタ４０．ランプ５０．濾光室７０．そして傾斜
リフレクタ１００の水平中心線がある。初期において所
望の紫外線、不所望の熱を付与する不所望の赤外線およ
び可視光線を有する光ビームは、濾光室７０を通過する
。すなわち、光ビームは、後方カバーフレーム８０の間
口中央部分８１．後方の窓板８Ｂ、濾光室本体部分７１
を通り、循環する冷却濾光剤、前部の窓板８５．そして
前部カバーフレーム７５の開口中央部分７６を通過する
。光ビームの光線は、濾光室７０内の冷却濾光剤を通過
す゛ることにより僅かに反射される。不所望の赤外線粒
子の大部分は取り除かれ、可視光線を含む熱の一部は除
去され、所望の紫外線が通過する。

これからの説明を容易にするために、光ビームの光線は
、集合的にそれぞれ個別に作用する複数のビームでなく
、単一のビームとして説明する。

第５図の右半分に示すように、濾光室７０を通過した後
の、ビームの中心においては実線の矢印Ａで、ビームの
最上端においてはＡ′で、ビームの最下端においてはＡ
″で示される光ビームは、傾斜リフレクタ１００の通常
は平坦な前部反射面１０３に当たる。光ビームの中心は
、同一の水平面、すなわち、リフレクタ４０．ランプ５
０．そして濾光室７０のように、仮想の中心線１２０に
関する面内にある。よって、光ビームの中心は、傾斜リ
フレクタ１００に関して角度θ、好ましくは約４５度の
角度で反射面１０３に当たる。光ビームは、反射され、
そして反射面１０３から角度α、好ましくはビーム中心
においてＢ、最左端においてＢ″、最右端においてＢ″
の一点鎖線の矢印で示されるようにその方向が変換され
る。次いで、光ビームの大部分は、ハウジング開口の頂
部の窓板１１３　、ハウジング開口１８．ハウジング開
口の底部窓板１１０　、そしてハウジングの外方に抜け
る。

第５図に示したように、光ビームは、ハウジングｌＯの
ボトムプレート１７と被覆層２の表面との間の距！！ｌ
ｉｄを通過する。ハウジング１０を抜けた光ビームは、
ビームの中心において０１ビームの最左端においてＣ′
、ビームの最右端においてＣ″の破線の矢印で示される
ように、僅かに拡がる。光ビームは、中心線Ｃに対し９
０’の角度Δで示されるように、被覆面２に直角に当た
ることが好ましい。光ビームは、幅Ｗおよび長さしの開
口１８より僅かに広く、また長い幅Ｗ′　と長さＬ′の
バンド状に当たる。このバンド状に当たる部分の寸法は
、ハウジングボトムプレート１７と基板の被覆部分２と
の間の距１１１ｄの関数で表される。被覆部分２の表面
に当たる光ビームは、ハウジング開口１８をＡＡすると
きに被覆部分を硬化させる。

第１図ないし第２図に示したように、本発明装置１の主
要な部分は、ハウジング１０に囲まれている。ハウジン
グｌＯ，ベースプレート３０．　　リフレクタ４０．そ
して濾光室７０は、アルミニウムで造られている。これ
らは、熱を吸収し、また作動中にランプ５０により生起
される熱に対するヒートシンクとして作用する。ベース
プレート３０は、リフレクタ４０．ランプ５０．そして
濾光室７０に対しての支持部を形成し、それらおのおの
は、当業者に既知の方法によりベースプレートに固着さ
れる。同様に重要であるが、ベースプレート４０とハウ
ジング底部１７とは、本発明の好適な実施例では、シー
ルドとして作用し、仮想平面の中心線１２０に平行に移
動するベルト４上の基板３をランプ５０からの全ての直
接的な光線が直接に通過するのを阻止する。

明らかなように、ランプ５０から放射された全ての光が
、濾光室７０を通過するわけではない。漂遊光線は、ハ
ウジング１０のベース３０．サイドプレートＩｓ、１６
　、　またはトッププレート１２に当たり、ハウジング
ｌＯの周りで反射される。同様に、濾光室７０を通過し
た光線または傾斜リフレクタ１００の前面１０３に当た
った光線の全てが開口１８を介して基板上の被覆層２に
当たるわけではない。光ビームの光線の一部は迷走して
ハウジングｌＯの周りで反射される。ハウジング１０の
周りで反射するそのような迷走光線の一部は、第１図お
よび第２図にそれぞれ示したように、ハウジングボトム
の開口１８の幅Ｗと長さしとの関数で表される。ハウジ
ングＩＯの周りで反射される迷走光線は、装置１の作動
温度のための一部となる。

上述した本発明の好適な実施例では、ランプ５０は、３
０００ワットの中圧水銀蒸気ランプであり、ランプの電
極間の距離は約５ｃｍ（２ｉｎｃｈ）である。それゆえ
、ランプの出力は、約２．５４ｃｍ（ｆｉｎｃｈ）あた
り１５００ワットとなる。当業者であれば、そのような
ランプは、このような線形的な方法により見積ることが
できる。この発明における約２．５４ｃｍ（１ｉｎｃｈ
）あたり１５００ワットのランプは、感光性材料を硬化
するのに現在用いられている別の水銀蒸気ランプの約２
．Ｓ４ｃ＋ｗ（ｆｉｎｃｈ）あたりのワッ°ト数よりも
十分に大きい。リフレクタ４０は、約１０ｃｍ（４ｉｎ
ｃｈ）の高さとハウジング１０に交差する方向に約１１
．５ｃｍ（４，５ｉｎｃｈ）の長さを有している。前部
カバーフレーム７５の開口中央部分７６と濾光室７０の
後部カバーフレーム８０の開口中央部分は、高ざが約６
．４ｃｍ（２，５ｉｎｃｈ）、ハウジングに交差する方
向に約１４ｃｍ（５，５ｉｎｃｈ）の長さの開口を有し
ている。傾斜リフレクタ１００は、幅が約８．９ｃｍ（
３，５ｉｎｃｈ）、ハウジングｌＯに交差する方向の長
さが約２０ｃｍ（８ｉｎｃｈ）である。ハウジング１０
は、高さが約１２．７ｃｍ（５ｉｎｃｈ）で、幅が約２
０ｃｍ（８ｉｎｃｈ３　％そして長さが約２０（ｍ（８
ｉｎｃｈ）であり、その底部の開口１８は、幅が約５ｃ
■（２ｉｎｃｈ）で、ハウジングに交差する方向の長さ
が約２０ｃ＋５（８ｉｎｃｈ）である。

第６図に、本発明の主要な要素の比較の長さを示す、リ
フレクタ４０は、約１１．５ｃｍ（４，５ｉｎｃｈ）に
等しい長さＬｌを、ランプの中央部分５１は、約５ｃｍ
（２ｉｎｃｈ）に等しい長さＬｌ、すなわちアーク距離
を、濾光室７０の開口フレーム部分は、約１４ｃｍ（５
，５ｉｎｃｈ）　　に等しい長さＬ３を、傾斜リフレク
タ１００は、約２０ｃｒａ　（８ｉｎｃｈ）に等しい長
さＬ４を、そして仮想線で示すハウジングの底部開口！
８も、約２０ｃｍ　（８ｉｎｃｈ）の長さしをしている
。線図的に示したように、ランプの中央部分５１のアー
ク長さＬｌにわたって放射された端の光線は、リフレク
タ４０の反射面４２にその全長に沿ってあたる。それら
光線は反射されてバンド状に集束し、濾光室７０のそれ
ぞれのカバーフレーム８０．７５の長さＬ３を有する開
口中央部分８１．７６を通過する際に拡がる。光ビーム
は、開口１８の長さしに等しい傾斜リフレクタ１００の
横方向長さＬ４に交差してそれに当たる、第７図に示し
たように、光ビームは反射して方向を変え、窓板１１３
　、幅Ｗ長さＬの底部開口１８．そして窓板１１Ｏを通
り、そしてさらに広がって基板３の被覆層２の表面に交
差し、長さＬ′のバンド状に当たる。被Ｎ　ＦＩＪ　２
に当たるバンド状のビームの長さＬ′　は、底部開口１
８の長さＬに少なくとも等しく、大抵の場合には僅かに
大きい。バンドの長さＬ′　は、ハウジングｌＯのボト
ムブレー）−１７と基板３上の被Ｎ、　ＦＪ　２の頂部
表面との間の距＠ｄに関係する。距＠ｄが大きくなれば
なるほど、光のバンドが拡がる機会が増大する。

よって好適な実施例では、傾斜リフレクタ１００の長さ
１，４、すなわち約２０ｃｍ　（８１ｎｃｈ）が、ラン
プの中央部分５１の長さし２）すなわち約５ｃｍ（２ｉ
ｎｃｈ）の４倍の長さを有する。と言うのは、ランプ５
０が３０００ワットの値、すなわち約２．５４ｃｍ（１
ｉｎｃｈ）あたり１５００ワットの値を有しており、約
２０ｃｏ（８ｉｎｃｈ）の長さを有するリフレクタ１０
０に当る放射エネルギは３０００ワット、すなわち約２
．５４ｃｍ（１ｉｎｃｈ）あたり３７５ワットの強度を
有している。リフレクタ１００により方向が変えられた
光ビームは、僅かに拡がって基板３の被覆層２にあたる
が、その強度は若干弱められており、約２．５４ｃｍ（
ｆｉｎｃｈ）あたりおよそ３５０ワットである。

上述したこの発明の好適な実施例では、リフレクタ４０
の反射面４２は、当業者にとってよく知られている強化
材料で被覆されるとともに、高い表面精度に機誠加工さ
れている。表面４２は、楕円形状をし、二つの焦点を有
しており、その一つはランプ５０の中心にあり、他の一
つはリフレクタ１００、すなわち線分１２０と反射面１
０３との交点である。

約ｌθ℃（５０°Ｆ）ないし３８℃（１００’　Ｆ）の
間の温度の液体状の冷却剤がリフレクタの中空の内部を
通り、１分間当たり約２．５２リツトル（０，６６７ガ
ロン）の流量で循環するので、出口温度は、約５４℃（
１３０”　Ｆ）以下の温度に保たれる。ランプ５０は石
英でできていて、その内部表面はハロゲン金属でドープ
処理されており、：＋６６ｎｉの光線の出力を同じトー
タルの周波数のまま２倍にし、被覆層２の表面の硬化を
助けている。ランプ５０は、２ないし４気圧の内圧が作
用しており、その作動温度は約５９３℃（１１００°Ｆ
）である。

図示しない供給源からの圧縮空気は空気用配管６１を介
してフレア加工された分岐管端部６４，６５に達し、再
びそれぞれランプ端部５３，５４　、そして絶縁体５７
．５８に指向する。圧縮空気は、ランプ５０の表面を流
れて温度を降下させることなく、また作動中に有害なオ
ゾンを発生することなく、その両端部を低温に保つ。１
分間あたりの流量が２７１ｃｍ’（２立方フイート）の
圧縮空気がハウジングｌＯ内で僅かに正圧を生起し、そ
こからリフレクタ導入管４７、濾光室導入管８９．ラン
プ導線５５の周りのハウジング側方部分２５．またリフ
レクタ導入管４８．濾光室導出管９０．ランプ導線５６
の周りのハウジング側方部分２６における間隙を通り出
て行く。ハウジングｌＯ内の正圧は幾分作動を改善すべ
く作用する。通常は、印刷または被覆操作に関連するイ
ンク、油、ニスがハウジング１０に侵入するのを阻止す
る。紫外線硬化装置の停止時にしばしば起こる、静電気
を帯びた派生粉末がランプ５０に、または装置の表面に
、特には反射面と傾斜リフレクタの前面１０３とに集ま
るのを阻止するとともに、それらの効率が低下するのを
阻止する。

上述の本発明の好適な実施例では、移動するベルト４上
にあり、ハウジングｌＯの下側をあまり離れることなく
通過する基板上の被覆層２の表面に、ランプ５０からの
直接的な放射エネルギが当たらないようにする。第５図
に示すように、リフレクタ４０．ランプ５０．そして濾
光室７０の中心を通過する仮想平面の中心線、すなわち
１２０は、ベルト４０の移動経路に平行である。よって
ランプ５０により生起され、リフレクタ４０により集束
される光ビームは初めに、被覆層２を有する基板３を搬
送するベルト４０に通常は平行に指向し、そのベル゛ト
は初めは、ランプ５０からの直接的な放射エネルギから
、ベースプレート３０およびハウジングのボトムプレー
ト１７によりシールドされる。

ある種の被覆層またはインクを硬化させるときには、最
も効率よく硬化させるためにそのような被覆層を予熱す
ることが好ましい場合がある。この発明の方法および装
置は、第５図に示すように、ベースプレート３０とハウ
ジングプレート１７とを貫通する細い孔３５を設けるこ
とにより、そのような予熱を行うことが出来るようにす
ることも出来る。その底部の孔３５は、被覆層２に付与
するのにランプ５０からの必要とされる直接的な放射エ
ネルギがどの程度であっても、開口１８を通過し、完全
に被覆層２を硬化させるのに必要な予熱の程度がどの程
度あっても許容することができるのに必要な幅と長さを
している。孔３５は省いてもよく、また必要であればラ
ンプ５０からの直接的な光線の２パーセントないしｌＯ
ペパーントの間で予熱被覆層２を通過できる寸法とする
ことができる。

上述したこの発明の実施例では、ランプ５０から放射さ
れ、リフレクタの面４２により反射され、また集束され
る光のビームは、線１２０により示される平面にτ致し
、移動するベルト４の平面に通例は平行な方向に最初は
伝わる。種々の操作のため、またある被覆機械または印
刷機械内にこの発明の装置を収容して配置するためには
、中心線１２０が、可動ベルト４の平面に対して１７０
°ないし１９０°の間の角度となるよう装置１を傾けら
れることが望ましい。このことにより、開口１８を通り
、被覆層２と基板３との表面に当る光ビームの角度が明
らかに変化する。ビームが当る好ましい角度は９０°で
あるのに対し、有効な硬化は８０°ないし　１００°の
間の角度で当ることにより得られる。また装置ｌを、可
動ベルト４の平面に平行な中央線１２０を有する位置に
維持し、傾斜リフレクタ１００を調整することもでき、
その結果角度θが好適な角度４５＠から、ある操作にあ
わせて４０°ないし５０＠の間の角度に変化することに
なる。

上述した実施例を、基板３の形状および被覆層２の特性
ならびに化学的な構成物にあわせて変形させることもで
きる。たとえば、開口１８の長さおよび幅を変え、被覆
層２の表面に当るバンドの寸法を増大させ、または減少
させることもできる。

平坦な基板３に適用された、図面に示した被覆層２を、
湾曲または屈曲した基板に適用することもできる。装置
１を湾曲または屈曲した表面に適用された被覆層の表面
を硬化させるのに用いるときには、装置のある要素の中
心線１２０が、湾曲または屈曲した表面に接するように
引かれた線に対してほぼ平行になる。この装置の光ビー
ムは、初めは接線にほぼ平行に指向し、その結果として
反射されて方向が変わり、該接線に８０°ないし１００
゜の間の角度で、好ましくは約９０°の角度でその表面
の被覆層に当たる。

この装置はまた、ハウジングを変えて頂部開口と光ビー
ムの向きを変化させるべく再配置された傾斜リフレクタ
とを有するようにし、ビームをハウジングの上方を移動
するベルト上の基板の被覆層に当てる。たとえば、箱ま
たは容器のある型式に関するプリントの硬化は、このよ
うにして行われる。窓板の機能、すなわち光ビームから
ある放射エネルギをさらに濾光することが、用いられて
いる特定の被覆層を硬化するのに必要でなければ、底部
開口の窓板１１３を除去することができる。そして、あ
る特定の目的のため、底部開口の底部窓板１１０を除去
することが望ましいことがある。

第８図では、本発明の３台の装置よりなる主要な要素を
、単一の大きなハウジング１０’　内に並列に組み立て
た様子を示している。３個のリフレクタ４０と、３個の
ランプ５０と、３個の減光室７０とがあることを示して
いる。また、３個の傾斜リフレクタ１００と、ハウジン
グの開口頂部の３個の透明な窓板１１３と、ハウジング
の開口底部の３個の透明な窓板１１０とがあるが、それ
は通常の開口の長さの３倍の長さを有するそれら部品を
造ることが本質的に困難であるからである。各要素の機
能は、底部開口１８がハウジング１０の全長にわたって
−である。それゆえ、３個のモジュール式のハウジング
の下方を通過する被覆層には３個の別個の光ビームが当
たるので、隙間が生じることはない。事実、第５図およ
び第８図に示すように、開口１８を通過する際に、各光
のバンドはやや拡がるので、中央の当たっている光ビー
ムの縁が、他のふたつの当たっている光のバンドと衝合
する縁部にオーバーラツプする部分がある。この発明の
装置は、コンパクトなアセンブリであり、外部環境から
完全に保護され、また紫外線による硬化を目的として現
在使用されている他のユニットに比べてその区域内では
一段と開放されている。ハウジングｌＯ′　内の開放区
域により、ランプ５０は多量の不所望の熱線を比較的大
きな区域内に放射することができる。この特徴は、ハウ
ジング内の加熱により被覆面または同様なターゲット区
域が加熱されないので、熱源の安定に有用である。

上述したこの発明の好適な実施例は、現在利用できる装
置に比べ、好ましくない加熱を行うことなく、同等もし
くはそれ以上の硬化を行うことができる。第１図に示す
装置を用いた実験では、ハウジング１０の約５ｃｍ　（
２ｉｎｃｈ）下に位置するターゲット２において平均で
せいぜい約３．９℃／分（２５”Ｆ／分）の熱勾配を生
じたにすぎない。この実験は、不動の基板を用いて大気
解放条件のもとで行われたもので、対流または冷却装置
によりターゲットの温度を積極的に下げるどんな装置も
使われていない。また、長時間露光させても繊維性材料
が連続最大出力で２０分、つまり熱エネルギとその熱を
散逸させる繊維性基板の能力が等しくなる時間、すなわ
ちターゲットが安定した後でも、その！ａ維性材料の最
高表面温度が約１３２℃（２７０″Ｆ）となることがな
かった。比較的長時間の連続露光でも、試験用基板の温
度が上昇することがなかった。

実験は、３０００ワットすなわち約２．５４ｃｍ（ｆｉ
ｎｃｈ）あたり１５００ワットの出力を持つランプ５ｏ
を用いて行われたが、ここでン主意することは、２．５
４ｃｍ（１ｉｎｃｈ）あたり４００ないし２０００ワッ
トの範囲で放射エネルギを生ずるランプが、この発明装
置および方法に用いるのに適していることである。２．
５４ｃｍ（ｆｉｎｃｈ）あたりのワット数がその範囲に
あることは、被覆面２に当たる光ビームが２．５４ｃｏ
＋　（ｌ　１ｎｃｈ）あたり１００ないし５００ワット
の強度を有することである。

幾つかの要素がこの発明の装置および方法が具合よく作
動することに役立っていると思われる。

ランプ５０からの直接または間接的な光線は、被覆面２
に当たる前に同様に扱われる。すなわち、直接または間
接的な光は、すべて同様にして濾光室７０の冷却濾光剤
を通過し、傾斜リフレクタ１００の前部反射面１０３に
当たり、そこで反射されて方向を変え、被覆面２に当た
る。また、被覆面２に、そして基板３に当たる区域の長
さしは、第７図に明らかなように、ランプ５０の中央部
分５１の長さＬ２の４倍である。というのは、上述した
ように、ランプ５０が２．５４ｃｓ（ｆｉｎｃｈ）あた
り１５００ワットの出力を有するので、照射区域に当た
る光の強度は２．５４ｃｍ（ｆｉｎｃｈ）あたり３５０
ワットとなるからである。

この強度は、現在市販されている紫外線の線状光源によ
り生起されるそれよりも十分に高い。

幾つかの実施例に基づいてこの発明に関して説明したが
、本発明の概念内で種々の変更が可能であることはいう
までもない。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、熱に
より基板にねじりまたは損傷を与えることなくその被ｒ
ｆ１層を硬化させることがない感光性被覆層の硬化装置
およびその硬化方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の装置を一部破断して示す斜視図、 第２図は第１図に示す装置の一部を破断して示す平面図
、 第３図は第２図の線３−３に沿う横断面図、第４図は第
２図に示す装置の一部を拡大して示す線４−４に沿う横
断面図、 第５図ばこの発明装置により反射され集束され濾光され
、そして反射されて方向が変えられる紫外線のビームの
軌跡を線図的に示す、第３図の一部の配置を線図的に示
す図、 第６図はこの発明の装置の主要な要素の相対長さと、装
置を通過する光ビームが拡がる様子を示す図、 第７図はこの発明の装置の一部により反射された紫外線
のバンドが感光性被覆層および基板に当たる様子を示し
た第５図の線７−７に沿う断面図、 第８図はこの発明による幾つかのモジュールの主要な要
素の組み立ての様子を示す線図である。 ３・・・基板、 ４・・・ベルト、 １０・・・ハウジング、 １８・・・開口、 ３０・・・ベースプレート、 ４０・・・リフレクタ、 ５０・・・水蒸気ランプ、 ６１・・・空気用配管、 ７０・・・濾光室、 ７１・・・本体部分、 ８５．８６．１！０．１１３・・・窓板、１００・・・
傾斜リフレクタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）移動する基板の感光性被覆層を硬化させる装置であ
   つて、 （Ａ）前記感光性被覆層を硬化可能な放射エネルギを放
   射し得る高強度の光源と、 （Ｂ）前記放射エネルギの一部を第１の方向における光
   ビームに集束させる第１の反射手段と、 （Ｃ）前記光ビームからの赤外線を濾光する濾光手段と
   、 （Ｄ）前記濾光された光ビームを受けその大部分を第２
   の方向に反射し、感光性被覆層に当てて硬化させる第２
   の反射手段と を具えてなることを特徴とする感光性被覆層の硬化装置
   。 ２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記感
   光性被覆層と前記光源との間にそれに隣接させて板手段
   を介装し、前記被覆層を、前記光源から放射された放射
   エネルギからシールドすることを特徴とする感光性被覆
   層の硬化装置。 ３）特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記濾
   光手段の前方の前記光ビームは、前記光源からの直接お
   よび間接の光線を含むことを特徴とする感光性被覆層の
   硬化装置。４）特許請求の範囲第１項記載の装置におい
   て前記光ビームは、前記移動する基板の平面に１７０°
   乃至１９０°の角度で第１の方向に集束することを特徴
   とする感光性被覆層の硬化装置。 ５）特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記光
   ビームは、前記移動する基板の平面に約１８０°の角度
   で第１の方向に集束することを特徴とする感光性被覆層
   の硬化装置。 ６）特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記光
   ビームは、前記感光性被覆層に８０°乃至１００°の角
   度であたることを特徴とする感光性被覆層の硬化装置。 ７）特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記光
   ビームは、前記感光性被覆層に約９０°の角度であたる
   ことを特徴とする感光性被覆層の硬化装置。 ８）基板上の感光性被覆層を硬化させる装置であって、 （Ａ）前記感光性被覆層を硬化し得る放射エネルギを生
   起するランプ手段と、 （Ｂ）前記ランプ手段に隣接し前記放射エネルギの一部
   を前記被覆層の表面にほぼ平行な第１の方向に反射して
   集束させる第１のリフレクタ手段と、 （Ｃ）前記第１のリフレクタ手段の反対側で前記ランプ
   手段に隣接し光ビームからの赤外線を濾光する濾光手段
   と、 （Ｄ）前記ランプ手段の反対側で前記濾光手段に隣接し
   前記光ビームを受けてその大部分を前記感光性被覆層に
   当てて硬化させる第２の方向に反射させる第２のリフレ
   クタ手段とを具えてなることを特徴とする感光性被覆層
   の硬化装置。 ９）特許請求の範囲第７項記載の装置において、前記光
   源と前記感光性被覆層との間に介装され、前記被覆層を
   、前記光源から放射された直接的な放射エネルギからシ
   ールドする板手段を具えることを特徴とする感光性被覆
   層の硬化装置。 １０）特許請求の範囲第７項記載の装置において、前記
   光源と、第１のリフレクタ手段と、濾光手段と、第２の
   リフレクタ手段とがハウジング内に配置され、 （Ａ）前記光源と前記感光性被覆層との間に介装され、
   前記被覆層を、前記光源から放射された直接的な放射エ
   ネルギからシールドし、また （１）前記第２のリフレクタ手段に隣接し、前記光ビー
   ムがそこで反射されて前記感光被覆層に当たり硬化させ
   るようその大部分を通過させる開口を有する板手段を具
   えることを特徴とする感光性被覆層の硬化装置。 １１）特許請求の範囲第８項記載の装置において、前記
   ランプ手段と、第１のリフレクタ手段と、濾光手段と、
   第２のリフレクタ手段とがハウジング内に配置され、 （Ａ）前記感光性被覆層を、前記ランプ手段から放射さ
   れた直接的な放射エネルギからシールドし、また （１）前記第２のリフレクタ手段に隣接し、そこから反
   射される前記光ビームが前記感光被覆層に当たり硬化さ
   せるようその大部分を通過させる開口を有する板手段を
   具えることを特徴とする感光性被覆層の硬化装置。 １２）特許請求の範囲第１１項記載の装置において、第
   １の透明な窓板を前記開口に交差させて延在させ、前記
   開口をシールすると共に前記ハウジングに塵が侵入する
   のを阻止したことを特徴とする感光性被覆層の硬化装置
   。 １３）特許請求の範囲第１２項記載の装置において、前
   記開口に交差させて延在させた第２の透明な窓板を有す
   ることを特徴とする感光性被覆層の硬化装置。 １４）特許請求の範囲第８項記載の装置において、前記
   ランプ手段は、２．５４ｃｍ（１ｉｎｃｈ）当たり４０
   ０乃至２０００ワットの出力を有する中圧水銀蒸気ラン
   プであることを特徴とする感光性被覆層の硬化装置。 １５）特許請求の範囲第８項記載の装置において、前記
   感光性被覆層に当たる前記光ビームは、２．５４ｃｍ（
   １ｉｎｃｈ）当たり１００乃至４００ワットの強度を有
   することを特徴とする感光性被覆層の硬化装置。 １６）特許請求の範囲第８項記載の装置において、前記
   感光性被覆層に当たる前記光ビームのバンドは、前記ラ
   ンプ手段の中央部分の長さの１乃至８倍の長さを有する
   ことを特徴とする感光性被覆層の硬化装置。 １７）移動する基板の感光性被覆層を硬化させるに際し （Ａ）前記感光性被覆層を硬化させ得る放射エネルギを
   生起する工程と、 （Ｂ）前記放射エネルギの一部を第１の方向の光ビーム
   に集束させる工程と、 （Ｃ）前記光ビームから赤外線を濾光する工程と、 （Ｄ）前記濾光された光ビームを反射手段に当たるよう
   指向させる工程とを具え、前記光ビームを第２の方向に
   反射させその一部を前記感光性被覆層に当てて硬化させ
   ることを特徴とする感光性被覆層の硬化方法。 １８）特許請求の範囲第１７項記載の方法において、前
   記感光性被覆層を直接的な放射エネルギからシールドす
   ることを特徴とする感光性被覆層の硬化方法。 １９）特許請求の範囲第１８項記載の方法において、前
   記光ビームは、前記感光性被覆層の表面に対して１９０
   °乃至１８０°の間で第１の方向に指向することを特徴
   とする感光性被覆層の硬化方法。 ２０）特許請求の範囲第１８項記載の方法において、前
   記光ビームを第２の方向に反射させ、その一部を前記感
   光性被覆層に４０°乃至５０°の間の角度で当てること
   を特徴とする感光性被覆層の硬化方法。 ２１）特許請求の範囲第１７項記載の方法において、第
   ２の方向に反射された前記光ビームを、前記感光性被覆
   層に当る前にさらに濾光することを特徴とする感光性被
   覆層の硬化方法。