紫外線照射装置
【課題】シャッター機能に紫外線の遮光率を調整機能を持たせて部分的な照度調整を実現する。
【解決手段】紫外線を発光させる例えば高圧水銀ランプによる複数の紫外線ランプ10と被照射部との間にランプ10からの紫外線を遮光させるシャッター22を備えた。シャッター22は、支軸231,232を中心に、紫外線の照射方向に対し、平行な状態のときに紫外線が被照射部に対し照射される開となる第1の位置と垂直な状態のときに被照射部に対し紫外線が遮光される第2の位置をとるように回動することで照射と遮光の切り換えができる。第1の位置と第2の位置間は任意の開状態を保持可能とした。これにより。被照射物に対する紫外光をカットさせる状態からランプから直接照射される紫外光と反射板で反射させた紫外光のほぼ全てを照射できる状態に任意に調整することができ、個々のシャッターの開閉を調整することにより、被照射物に対する均斉度の向上を図ることができる。
【解決手段】紫外線を発光させる例えば高圧水銀ランプによる複数の紫外線ランプ10と被照射部との間にランプ10からの紫外線を遮光させるシャッター22を備えた。シャッター22は、支軸231,232を中心に、紫外線の照射方向に対し、平行な状態のときに紫外線が被照射部に対し照射される開となる第1の位置と垂直な状態のときに被照射部に対し紫外線が遮光される第2の位置をとるように回動することで照射と遮光の切り換えができる。第1の位置と第2の位置間は任意の開状態を保持可能とした。これにより。被照射物に対する紫外光をカットさせる状態からランプから直接照射される紫外光と反射板で反射させた紫外光のほぼ全てを照射できる状態に任意に調整することができ、個々のシャッターの開閉を調整することにより、被照射物に対する均斉度の向上を図ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、紫外線を発光させ、印刷関連におけるインク乾燥、半導体関連の微細露光、液晶関連の接着剤硬化等の用途に用いられる紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の紫外線照射装置は、被照射面の拡大に伴い、複数本のランプを平行配置して照射エリアの長尺化を図ることが行われている。また、被照射物の交換や紫外光の積算管理を行うために、被照射面への露光・非露光の切り替えを機械式シャッターで行われている。(例えば、特許文献1)
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平9−82673号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記した特許文献1の技術は、複数のランプを配置していることから照射面での照度の均斉度を保つために、ランプ毎に紫外光をモニターし、各ランプへの入力電圧を可変するフィードバック制御が行われている。この場合、制御系統が増えることから高コストや制御を複雑化する要因となっていた。
【0005】
しかしながら、ランプ入力電力を可変させる制御方法ではランプの温度条件が変化してくるため、発光スペクトルや照度維持率など他のパフォーマンスに影響を与える恐れがあることから、単純に均斉度向上のためにランプ入力電力を可変できず、均斉度を向上させるには問題があった。
【0006】
この発明の目的は、簡単な構造で照度の部分調整を行い均斉度の向上を図ることが可能な紫外線照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記した課題を解決するために、この発明の紫外線照射装置の請求項1では、紫外線を発光させる複数の紫外線ランプと被照射部との間に前記ランプからの紫外線を遮光させるシャッターを備えた紫外線照射装置において、前記シャッターは回動動作により前記紫外線の照射を遮光可能であるとともに、前記ランプに対し少なくとも1枚を配置したことを特徴とする。
【0008】
請求項3では、前記シャッターは、前記紫外線の照射方向に対し、平行な状態のときに紫外線が被照射部に対し照射される開となる第1の位置と、垂直な状態のときに被照射部に対し紫外線が遮光される第2の位置をとり、前記第1の位置と第2の位置間は任意の開状態を保持可能としたことを特徴とする。
【0009】
請求項5では、前記シャッターは、支軸を中心に異なる方向に回動する第1の遮光板と、該第1の遮光板の両端にそれぞれ取り付けられた可動軸を中心に前記第1の遮光板にそれぞれ近づく方向に可動する第2および第3の遮光板とを備えたことを特徴とする。
【0010】
請求項6では、前記シャッターは、前記ランプの照射部に紫外線センサーを配置し、該センサーの結果に基づき、予め記憶された配光分布に対し所定量のずれがあるかどうかを判定し、該判定結果に基づき前記シャッターの遮光率を制御するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
この発明によれば、シャッター機能に紫外線の遮光率を調整できるルーバー機能を併せ持たせたことで、簡単な構造で照度の部分調整が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】この発明の紫外線照射装置に関する第1の実施形態について説明するためのシャッターで遮光された状態の側面図である。
【図2】図1のI−I’線断面図である。
【図3】図1のシャッターが開放された状態の側面図である。
【図4】図3のII−II’線断面図である。
【図5】図1に用いる紫外線ランプについて説明するための構成図である。
【図6】この発明のシャッターの構造例による開閉動作状態について説明するための説明図である。
【図7】図6(a)の状態のランプとシャッターとを含めた斜視図である。
【図8】図6(c)の状態のランプとシャッターとを含めた斜視図である。
【図9】この発明の紫外線照射装置に関する第2の実施形態について説明するためのシャッターで遮光された状態の側面図である。
【図10】図9のIII−III’線断面図である。
【図11】図9のシャッターが開放された状態の側面図である。
【図12】図11のIV−IV’線断面図である。
【図13】この発明のシャッターの他の構造例による開閉動作状態について説明するための説明図である。
【図14】この発明のシャッターのもう一つの他の構造例による開閉動作状態について説明するための説明図である。
【図15】配光分布に基づき照度の均斉度の向上を図る制御例について説明するための説明図である。
【図16】配光分布に基づき照度の均斉度の向上を図る制御例について説明するための説明図である。
【図17】配光分布に基づき照度の均斉度の向上を図る制御例について説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0014】
図1〜図5は、この発明の紫外線照射装置に関する第1の実施形態について説明するための概略的な図1はシャッターで遮光された状態の側面図、図2は図1のI−I’線断面図、図3は図1のシャッターが開放された状態の側面図、図4は図3のII−II’線断面図、図5は図1に用いる紫外線ランプについて説明するための構成図である。
【0015】
図1、図2において、10は、紫外線を発生させる高圧水銀ランプである。ランプ10は、図5に示すように、紫外線透過性を有する石英ガラス製で放電空間11を形成する発光管12の長手方向両端の内部には、例えばタングステン材の電極13a,13bが配置される。発光管12は、例えば外径φが27.5mm、肉厚mが1.5mm、発光長Lが1800mm程度の一重管で構成される。
【0016】
電極13a,13bは、それぞれインナーリード14a,14bを介してモリブデン箔15a,15bの一端に溶接される。モリブデン箔15a,15bの他端には、アウターリード16a,16bの一端を溶接する。モリブデン箔15a,15bの部分は発光管12のインナーリード14a,14bからアウターリードの16a,16bの一端までの発光管12を加熱して封止する。
【0017】
モリブデン箔15a,15bは、発光管12を形成する石英ガラスの熱膨張率に近い材料であれば何でもよいが、この条件に適したものとしてモリブデンを使用する。モリブデン箔15a,15bに一端がそれぞれ接続されたアウターリード16a,16bには、例えば図示しないセラミック製のソケットの内部で電気的に接続された給電用のリード線をそれぞれ絶縁封止するとともに電源回路に接続される。
【0018】
放電空間11には、アーク放電を維持させるための希ガスである十分な量の希ガス、水銀、ハロゲンそれに紫外光を発光させるための金属である鉄、スズ、インジウム、ビスマス、タリウム、マンガンのうちの少なくとも1種が封入されている。これにより、300〜400nmの紫外線を放射させることができる。
【0019】
再び図1、図2において、ランプ10は、複数本が水平方向に非接触状態で並設された状態で図示しないランプハウス内に配置される。各ランプ10の長手方向に対向した位置にはそれぞれ、ランプ10から下方方向に紫外線を反射させる反射板211,212が配置される。反射板211,212もランプハウス内に取り付けられる。
【0020】
反射板211,212は、ランプ10に対し2枚一組で配置され、各ランプ10の紫外光とそれぞれの反射板211,212で反射された紫外光は、合成されて照射エリアの長尺化を実現することができる。
【0021】
22は、照射エリアに配置された例えばアルミニウム製の複数の平板で長尺状のシャッターである。シャッター22の長手方向の両側面中央には、支軸231,232が一体的にそれぞれ取り付けられ、さらに支軸231,232にはそれぞれ回動ギア241,242が回動自在に取り付けられる。シャッター22は、支軸231,232を回動させることにより、ルーバーの機能も併せ持っている。
【0022】
回動ギア241,242は、図示しない例えばモータを用いた駆動ギアを回動ギア241,242に噛み合わせて駆動させることにより回動される。これにより、シャッター22は、閉じた図1、図2に示す水平の状態から、開いた図3、図4に示す垂直の状態となるように回動させることができる。また、シャッター22は、図1、図2と図3、図4の途中段階の任意の位置に駆動させることができる。
【0023】
ここで、図6〜図8を参照しながらシャッター22の動作についてさらに説明する。図6(a)〜(c)はシャッター22の構造例による開閉動作状態を示し、図7は、図6(a)の状態の、図8は、図6(c)の状態のランプ10とシャッター22とを含めたそれぞれの斜視図を示している。なお、図6〜図8では4枚のシャッターを例にして示している。
【0024】
図6(a)において、シャッター22は、水平状態に駆動され、隣り合うシャッター22同士はその長尺方向の一部を重ね合わせることで、紫外光の照射がシャッター22を越えて届かないようにされる。
【0025】
この状態は、図7にも示すように、シャッター22は、互いに一部が重なり合うことにより、ランプ10からの紫外光がシャッター22を介して漏れないようになる。
【0026】
図6(b)の状態は、シャッター22を駆動させ、紫外光の一部がシャッター22を避けて被照射物側に照射される調整段階について示している。
【0027】
また、図6(c)の状態は、シャッター22をさらに回動させ、ランプ10から直接照射される紫外光と反射板211,212で反射された紫外光のほぼ全てを被照射物に照射させることができる。
【0028】
この状態は、図8にも示すように、シャッター22が垂直状態となり、ランプ10から照射される紫外光を、シャッター22を介して照射させることができる。
【0029】
この実施形態では、被照射物に対する紫外光をカットさせる状態からランプから直接照射される紫外光と反射板で反射させた紫外光のほぼ全てを照射できる状態に任意に調整することが可能となる。個々のシャッターの開閉を調整することにより、被照射物に対する均斉度の向上を図ることができる。
【0030】
図9〜図12は、この発明の紫外線照射装置に関する第2の実施形態について説明するための概略的な図9はシャッターで遮光された状態の側面図、図10は図9のIII−III’線断面図、図11は図9のシャッターが開放された状態の側面図、図12は図11のIV−IV’線断面図である。なお、上記した実施形態と同一の機能の部分には同一の符号を付しここでの説明は省略する。
【0031】
この実施形態は、シャッター22をランプ10に対して直交する方向に開閉させるようにしたものである。
【0032】
つまり、シャッター22は、長手方向の側面の中央部にそれぞれ一体的に形成された支軸231,232に回動自在にそれぞれ取り付けられた回動ギア241,242を取り付け、回動ギア241,242を図示しない駆動ギアで駆動させることで回動させることができる。
【0033】
この実施形態の場合も、被照射物に対する紫外光をカットさせる状態からランプから直接照射される紫外光と反射板で反射させた紫外光のほぼ全てを照射できる状態に任意に調整することが可能となる。
【0034】
図13(a)〜(b)は、シャッターの他の構造例による開閉動作について説明するための説明図であり、図6(a)〜(c)に相当する。ここでは、2つのシャッターについて示している。
【0035】
図13に示すシャッター221は、支軸231,232を中心に異なる方向に回動可能な長尺状の2枚の遮光板221a,221bから構成される。シャッター221は、図13(a)において、シャッター221の一方の遮光板221bと隣り合うシャッター221の一方の遮光板221aが、それぞれの長手方向の一部で重なり合う状態に配置される。
【0036】
図13(b)では、支軸231,232を図中矢印方向に可動させることにより、遮光板221a,221bが支軸231,232を中心として下方側に開放される。支軸231,232をさらに引き上げると遮光板221a,221bは互いがほぼ平行の状態となり全開放の状態となる。
【0037】
ところで、支軸231,232は、図13(a)〜(c)の逆の動作を行わせることで開放の状態から遮光された状態となる。支軸231,232を所定の位置に調整することにより、シャッター221が紫外光の通過量の調整が可能となる。
【0038】
支軸231,232は、図示しないランプハウス内を摺動可能なガイド部材にガイドされながら可動させることができる。支軸231,232には駆動ギアを取り付け、ガイド部材に形成された直線的な固定ギアを移動させることで途中での保持とスムースな駆動を実現できる。このとき、隣り合うシャッター221の遮光板221aと221bは、ぶつかり合わないように何れか一方が先に動くようにすればよい。
【0039】
このシャッター221の場合は、支軸231,232を通して開閉できる遮光板の数が多いことから、開閉に必要な駆動手段の数を少なくすることが可能となる。
【0040】
図14(a)〜(c)は、シャッターのもう一つの他の構造例による開閉動作について説明するための説明図であり、図6(a)〜(c)に相当する。ここでも、2つのシャッターについて示している。
【0041】
図14に示すシャッター222は、支軸231,232が長尺状の第1の遮光板222aの長手方向側面中央に一体的に形成される。支軸231,232と同一側面の長手方向の両端は、それぞれ可動軸141a,141bを介して第2および第3の遮光板222b,222cが可動自在に取り付けられる。遮光板222aは、支軸231,232を中心にして回動する。シャッター222を構成する遮光板222a〜222cは、支軸231,232それに可動軸141a,141bを回動に伴いルーバーの機能を併せ持っている。
【0042】
さらに、可動軸141aは、支軸231,232の回動に伴い支軸231,232を中心として時計方向に円を描くように回動し、可動軸141bは、支軸231,232の回動に伴い支軸231,232を中心として時計方向に円を描くように回動するようランプハウス内のガイド部材にガイドされながら摺動する構造となっている。
【0043】
シャッター222は、図14(a)において、シャッター222の一方の遮光板222cと隣り合うシャッター222の一方の遮光板222bがそれぞれの長手方向の一部で重なり合うような状態に配置される。支軸231,232を図中時計方向に回動させると、これに伴い遮光板222aは回動する。可動軸141a,141bには、図示しないガイド部材が取り付けられ、このガイド部材に沿って可動軸141aを上方向に、可動軸141bを下方向にそれぞれ可動させるガイド用の固定ギア上を移動させることで実現可能となる。
【0044】
図14(b)では、支軸231,232が矢印a1方向に回動されると、可動軸141aがガイド部材に沿って矢印a2方向に、可動軸141bがガイド部材に沿って矢印a3方向にそれぞれ移動する。この移動に伴い、重なり合った状態にあった一方のシャッター222の遮光板222bと他方のシャッター222の遮光板222cが離れることでシャッター222が漸次開放される。
【0045】
図14(c)では、支軸231,232がさらに回動され、遮光板222a〜222cは折りたたまれた状態となり、ランプ10からの紫外光が被照射物に対し最も多く照射される。
【0046】
ところで、支軸231,232は、図14(a)〜(c)の逆の動作を行わせることで開放の状態から遮光された状態となる。支軸231,232を所定の位置に調整することにより、シャッター221が紫外光の通過量の調整が可能となる。このとき、隣り合うシャッター221の遮光板222bと222cは、ぶつかり合わないように何れか一方が先に動くようにすればよい。
【0047】
このシャッター222の場合は、支軸231,232を通して開閉できる遮光板の数がさらに多いことから、その分だけ開閉に必要な駆動手段の数を少なくすることが可能となる。
【0048】
図15〜図17は、この紫外線照射装置の第3の実施形態について説明するための、図15〜図17はいずれも配光分布に基づきシャッターの開閉を行い、照度の均斉度向上を図る制御例について説明するための説明図である。
【0049】
図15〜図17において、S1〜S6は、それぞれのランプ10に対向する照射エリアA1〜A6における紫外線の照度を検出するための紫外線センサーである。紫外線センサーS1〜S6の出力は、制御回路30に供給する。制御回路30では、図6で説明したシャッター22の開閉の状況と予め例えばマイクロコンピュータで構成される制御回路30内に内蔵されたメモリに記憶された基準となる配光分布から予め設定された上限の下限の範囲内にあるかを判定することにより、シャッター22の開閉状態を制御するようにするものである。
【0050】
例えば、シャッター22は各ランプ10に対して図中の点線枠で示すように、3枚を一組とし、一組を同時に開閉制御させるようにしている。シャッター22の開閉は、制御回路30から出力される制御信号に基づき、シャッター22を回動させる支軸231,232に取着された回動ギア241,242を駆動する。
【0051】
ところで、全てのシャッター22が閉じられ、紫外線センサーS1〜S6から情報がない場合の制御回路30は、全てのシャッター22が閉じられていることを、シャッター22の角度センサーなどで検出することにより判定するようにしてある。
【0052】
図15の全てのシャッター22が閉じられた場合の照度は、矢印15Aに示すように照射エリアA1〜A6全てにレベルを生じない。
【0053】
図16の全てのシャッター22が全開された場合の照度は、矢印16Aに示すように、照射エリアA3,A4付近では他の照射エリアA1,A2,A5,A6紫外線レベルに比して高い状態となっている。
【0054】
この照射エリアA3,A4が他の照射エリアよりも高いことは、紫外線センサーS1〜S6の出力情報と制御回路30のメモリに予め書き込まれた紫外線の基準の配光分布とを比較することで検出することができる。制御回路30では、基準の配光分布との演算を行い、基準の配光分布から上限あるいは下限内にあるかを判定するとともに、上限あるいは下限を超えた場合、超えた量を算出する。この算出結果に基づき制御回路30は、回動ギア241,242を回動させる量を決定し制御する。
【0055】
図16の配光分布では、照射エリアA3,A4が周辺よりも高いことから、照射エリアA3,A4上にある二組のシャッター22を、図16の全開の状態から半時計方向に回動させる。
【0056】
これにより、照射エリアA3,A4は、図17の矢印17Aに示すように、照射エリアA1〜A6において、均斉度の得られた配光分布を実現することができる。
【0057】
この実施形態では、紫外線を遮光するシャッターをランプに対応させる状態で配置するとともに、照射エリアに設置された紫外線センサーからの紫外線情報に基づいてシャッターの開閉状態を可変することで、紫外線の配光分布の均斉度を図ることができる。
【0058】
この実施形態では、ランプに対向する位置にシャッターとシャッターを介した位置に照度を検出する紫外線センサーとを配置したことで、センサーから検出された紫外線照度が予め設定された配光分布に対する照度の範囲にあるかを判定し、ない場合はシャッターの開閉度を調整することで紫外線の均斉度の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【0059】
10 高圧水銀ランプ
211,212 反射板
22,221,222 シャッター
231,232 支軸
241,242 回動ギア
221a,221b,222a〜222c 遮光板
141a,141b 可動軸
A1〜A6 照射エリア
S1〜S6 紫外線センサー
30 制御回路
【技術分野】
【0001】
この発明は、紫外線を発光させ、印刷関連におけるインク乾燥、半導体関連の微細露光、液晶関連の接着剤硬化等の用途に用いられる紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の紫外線照射装置は、被照射面の拡大に伴い、複数本のランプを平行配置して照射エリアの長尺化を図ることが行われている。また、被照射物の交換や紫外光の積算管理を行うために、被照射面への露光・非露光の切り替えを機械式シャッターで行われている。(例えば、特許文献1)
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平9−82673号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記した特許文献1の技術は、複数のランプを配置していることから照射面での照度の均斉度を保つために、ランプ毎に紫外光をモニターし、各ランプへの入力電圧を可変するフィードバック制御が行われている。この場合、制御系統が増えることから高コストや制御を複雑化する要因となっていた。
【0005】
しかしながら、ランプ入力電力を可変させる制御方法ではランプの温度条件が変化してくるため、発光スペクトルや照度維持率など他のパフォーマンスに影響を与える恐れがあることから、単純に均斉度向上のためにランプ入力電力を可変できず、均斉度を向上させるには問題があった。
【0006】
この発明の目的は、簡単な構造で照度の部分調整を行い均斉度の向上を図ることが可能な紫外線照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記した課題を解決するために、この発明の紫外線照射装置の請求項1では、紫外線を発光させる複数の紫外線ランプと被照射部との間に前記ランプからの紫外線を遮光させるシャッターを備えた紫外線照射装置において、前記シャッターは回動動作により前記紫外線の照射を遮光可能であるとともに、前記ランプに対し少なくとも1枚を配置したことを特徴とする。
【0008】
請求項3では、前記シャッターは、前記紫外線の照射方向に対し、平行な状態のときに紫外線が被照射部に対し照射される開となる第1の位置と、垂直な状態のときに被照射部に対し紫外線が遮光される第2の位置をとり、前記第1の位置と第2の位置間は任意の開状態を保持可能としたことを特徴とする。
【0009】
請求項5では、前記シャッターは、支軸を中心に異なる方向に回動する第1の遮光板と、該第1の遮光板の両端にそれぞれ取り付けられた可動軸を中心に前記第1の遮光板にそれぞれ近づく方向に可動する第2および第3の遮光板とを備えたことを特徴とする。
【0010】
請求項6では、前記シャッターは、前記ランプの照射部に紫外線センサーを配置し、該センサーの結果に基づき、予め記憶された配光分布に対し所定量のずれがあるかどうかを判定し、該判定結果に基づき前記シャッターの遮光率を制御するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
この発明によれば、シャッター機能に紫外線の遮光率を調整できるルーバー機能を併せ持たせたことで、簡単な構造で照度の部分調整が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】この発明の紫外線照射装置に関する第1の実施形態について説明するためのシャッターで遮光された状態の側面図である。
【図2】図1のI−I’線断面図である。
【図3】図1のシャッターが開放された状態の側面図である。
【図4】図3のII−II’線断面図である。
【図5】図1に用いる紫外線ランプについて説明するための構成図である。
【図6】この発明のシャッターの構造例による開閉動作状態について説明するための説明図である。
【図7】図6(a)の状態のランプとシャッターとを含めた斜視図である。
【図8】図6(c)の状態のランプとシャッターとを含めた斜視図である。
【図9】この発明の紫外線照射装置に関する第2の実施形態について説明するためのシャッターで遮光された状態の側面図である。
【図10】図9のIII−III’線断面図である。
【図11】図9のシャッターが開放された状態の側面図である。
【図12】図11のIV−IV’線断面図である。
【図13】この発明のシャッターの他の構造例による開閉動作状態について説明するための説明図である。
【図14】この発明のシャッターのもう一つの他の構造例による開閉動作状態について説明するための説明図である。
【図15】配光分布に基づき照度の均斉度の向上を図る制御例について説明するための説明図である。
【図16】配光分布に基づき照度の均斉度の向上を図る制御例について説明するための説明図である。
【図17】配光分布に基づき照度の均斉度の向上を図る制御例について説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0014】
図1〜図5は、この発明の紫外線照射装置に関する第1の実施形態について説明するための概略的な図1はシャッターで遮光された状態の側面図、図2は図1のI−I’線断面図、図3は図1のシャッターが開放された状態の側面図、図4は図3のII−II’線断面図、図5は図1に用いる紫外線ランプについて説明するための構成図である。
【0015】
図1、図2において、10は、紫外線を発生させる高圧水銀ランプである。ランプ10は、図5に示すように、紫外線透過性を有する石英ガラス製で放電空間11を形成する発光管12の長手方向両端の内部には、例えばタングステン材の電極13a,13bが配置される。発光管12は、例えば外径φが27.5mm、肉厚mが1.5mm、発光長Lが1800mm程度の一重管で構成される。
【0016】
電極13a,13bは、それぞれインナーリード14a,14bを介してモリブデン箔15a,15bの一端に溶接される。モリブデン箔15a,15bの他端には、アウターリード16a,16bの一端を溶接する。モリブデン箔15a,15bの部分は発光管12のインナーリード14a,14bからアウターリードの16a,16bの一端までの発光管12を加熱して封止する。
【0017】
モリブデン箔15a,15bは、発光管12を形成する石英ガラスの熱膨張率に近い材料であれば何でもよいが、この条件に適したものとしてモリブデンを使用する。モリブデン箔15a,15bに一端がそれぞれ接続されたアウターリード16a,16bには、例えば図示しないセラミック製のソケットの内部で電気的に接続された給電用のリード線をそれぞれ絶縁封止するとともに電源回路に接続される。
【0018】
放電空間11には、アーク放電を維持させるための希ガスである十分な量の希ガス、水銀、ハロゲンそれに紫外光を発光させるための金属である鉄、スズ、インジウム、ビスマス、タリウム、マンガンのうちの少なくとも1種が封入されている。これにより、300〜400nmの紫外線を放射させることができる。
【0019】
再び図1、図2において、ランプ10は、複数本が水平方向に非接触状態で並設された状態で図示しないランプハウス内に配置される。各ランプ10の長手方向に対向した位置にはそれぞれ、ランプ10から下方方向に紫外線を反射させる反射板211,212が配置される。反射板211,212もランプハウス内に取り付けられる。
【0020】
反射板211,212は、ランプ10に対し2枚一組で配置され、各ランプ10の紫外光とそれぞれの反射板211,212で反射された紫外光は、合成されて照射エリアの長尺化を実現することができる。
【0021】
22は、照射エリアに配置された例えばアルミニウム製の複数の平板で長尺状のシャッターである。シャッター22の長手方向の両側面中央には、支軸231,232が一体的にそれぞれ取り付けられ、さらに支軸231,232にはそれぞれ回動ギア241,242が回動自在に取り付けられる。シャッター22は、支軸231,232を回動させることにより、ルーバーの機能も併せ持っている。
【0022】
回動ギア241,242は、図示しない例えばモータを用いた駆動ギアを回動ギア241,242に噛み合わせて駆動させることにより回動される。これにより、シャッター22は、閉じた図1、図2に示す水平の状態から、開いた図3、図4に示す垂直の状態となるように回動させることができる。また、シャッター22は、図1、図2と図3、図4の途中段階の任意の位置に駆動させることができる。
【0023】
ここで、図6〜図8を参照しながらシャッター22の動作についてさらに説明する。図6(a)〜(c)はシャッター22の構造例による開閉動作状態を示し、図7は、図6(a)の状態の、図8は、図6(c)の状態のランプ10とシャッター22とを含めたそれぞれの斜視図を示している。なお、図6〜図8では4枚のシャッターを例にして示している。
【0024】
図6(a)において、シャッター22は、水平状態に駆動され、隣り合うシャッター22同士はその長尺方向の一部を重ね合わせることで、紫外光の照射がシャッター22を越えて届かないようにされる。
【0025】
この状態は、図7にも示すように、シャッター22は、互いに一部が重なり合うことにより、ランプ10からの紫外光がシャッター22を介して漏れないようになる。
【0026】
図6(b)の状態は、シャッター22を駆動させ、紫外光の一部がシャッター22を避けて被照射物側に照射される調整段階について示している。
【0027】
また、図6(c)の状態は、シャッター22をさらに回動させ、ランプ10から直接照射される紫外光と反射板211,212で反射された紫外光のほぼ全てを被照射物に照射させることができる。
【0028】
この状態は、図8にも示すように、シャッター22が垂直状態となり、ランプ10から照射される紫外光を、シャッター22を介して照射させることができる。
【0029】
この実施形態では、被照射物に対する紫外光をカットさせる状態からランプから直接照射される紫外光と反射板で反射させた紫外光のほぼ全てを照射できる状態に任意に調整することが可能となる。個々のシャッターの開閉を調整することにより、被照射物に対する均斉度の向上を図ることができる。
【0030】
図9〜図12は、この発明の紫外線照射装置に関する第2の実施形態について説明するための概略的な図9はシャッターで遮光された状態の側面図、図10は図9のIII−III’線断面図、図11は図9のシャッターが開放された状態の側面図、図12は図11のIV−IV’線断面図である。なお、上記した実施形態と同一の機能の部分には同一の符号を付しここでの説明は省略する。
【0031】
この実施形態は、シャッター22をランプ10に対して直交する方向に開閉させるようにしたものである。
【0032】
つまり、シャッター22は、長手方向の側面の中央部にそれぞれ一体的に形成された支軸231,232に回動自在にそれぞれ取り付けられた回動ギア241,242を取り付け、回動ギア241,242を図示しない駆動ギアで駆動させることで回動させることができる。
【0033】
この実施形態の場合も、被照射物に対する紫外光をカットさせる状態からランプから直接照射される紫外光と反射板で反射させた紫外光のほぼ全てを照射できる状態に任意に調整することが可能となる。
【0034】
図13(a)〜(b)は、シャッターの他の構造例による開閉動作について説明するための説明図であり、図6(a)〜(c)に相当する。ここでは、2つのシャッターについて示している。
【0035】
図13に示すシャッター221は、支軸231,232を中心に異なる方向に回動可能な長尺状の2枚の遮光板221a,221bから構成される。シャッター221は、図13(a)において、シャッター221の一方の遮光板221bと隣り合うシャッター221の一方の遮光板221aが、それぞれの長手方向の一部で重なり合う状態に配置される。
【0036】
図13(b)では、支軸231,232を図中矢印方向に可動させることにより、遮光板221a,221bが支軸231,232を中心として下方側に開放される。支軸231,232をさらに引き上げると遮光板221a,221bは互いがほぼ平行の状態となり全開放の状態となる。
【0037】
ところで、支軸231,232は、図13(a)〜(c)の逆の動作を行わせることで開放の状態から遮光された状態となる。支軸231,232を所定の位置に調整することにより、シャッター221が紫外光の通過量の調整が可能となる。
【0038】
支軸231,232は、図示しないランプハウス内を摺動可能なガイド部材にガイドされながら可動させることができる。支軸231,232には駆動ギアを取り付け、ガイド部材に形成された直線的な固定ギアを移動させることで途中での保持とスムースな駆動を実現できる。このとき、隣り合うシャッター221の遮光板221aと221bは、ぶつかり合わないように何れか一方が先に動くようにすればよい。
【0039】
このシャッター221の場合は、支軸231,232を通して開閉できる遮光板の数が多いことから、開閉に必要な駆動手段の数を少なくすることが可能となる。
【0040】
図14(a)〜(c)は、シャッターのもう一つの他の構造例による開閉動作について説明するための説明図であり、図6(a)〜(c)に相当する。ここでも、2つのシャッターについて示している。
【0041】
図14に示すシャッター222は、支軸231,232が長尺状の第1の遮光板222aの長手方向側面中央に一体的に形成される。支軸231,232と同一側面の長手方向の両端は、それぞれ可動軸141a,141bを介して第2および第3の遮光板222b,222cが可動自在に取り付けられる。遮光板222aは、支軸231,232を中心にして回動する。シャッター222を構成する遮光板222a〜222cは、支軸231,232それに可動軸141a,141bを回動に伴いルーバーの機能を併せ持っている。
【0042】
さらに、可動軸141aは、支軸231,232の回動に伴い支軸231,232を中心として時計方向に円を描くように回動し、可動軸141bは、支軸231,232の回動に伴い支軸231,232を中心として時計方向に円を描くように回動するようランプハウス内のガイド部材にガイドされながら摺動する構造となっている。
【0043】
シャッター222は、図14(a)において、シャッター222の一方の遮光板222cと隣り合うシャッター222の一方の遮光板222bがそれぞれの長手方向の一部で重なり合うような状態に配置される。支軸231,232を図中時計方向に回動させると、これに伴い遮光板222aは回動する。可動軸141a,141bには、図示しないガイド部材が取り付けられ、このガイド部材に沿って可動軸141aを上方向に、可動軸141bを下方向にそれぞれ可動させるガイド用の固定ギア上を移動させることで実現可能となる。
【0044】
図14(b)では、支軸231,232が矢印a1方向に回動されると、可動軸141aがガイド部材に沿って矢印a2方向に、可動軸141bがガイド部材に沿って矢印a3方向にそれぞれ移動する。この移動に伴い、重なり合った状態にあった一方のシャッター222の遮光板222bと他方のシャッター222の遮光板222cが離れることでシャッター222が漸次開放される。
【0045】
図14(c)では、支軸231,232がさらに回動され、遮光板222a〜222cは折りたたまれた状態となり、ランプ10からの紫外光が被照射物に対し最も多く照射される。
【0046】
ところで、支軸231,232は、図14(a)〜(c)の逆の動作を行わせることで開放の状態から遮光された状態となる。支軸231,232を所定の位置に調整することにより、シャッター221が紫外光の通過量の調整が可能となる。このとき、隣り合うシャッター221の遮光板222bと222cは、ぶつかり合わないように何れか一方が先に動くようにすればよい。
【0047】
このシャッター222の場合は、支軸231,232を通して開閉できる遮光板の数がさらに多いことから、その分だけ開閉に必要な駆動手段の数を少なくすることが可能となる。
【0048】
図15〜図17は、この紫外線照射装置の第3の実施形態について説明するための、図15〜図17はいずれも配光分布に基づきシャッターの開閉を行い、照度の均斉度向上を図る制御例について説明するための説明図である。
【0049】
図15〜図17において、S1〜S6は、それぞれのランプ10に対向する照射エリアA1〜A6における紫外線の照度を検出するための紫外線センサーである。紫外線センサーS1〜S6の出力は、制御回路30に供給する。制御回路30では、図6で説明したシャッター22の開閉の状況と予め例えばマイクロコンピュータで構成される制御回路30内に内蔵されたメモリに記憶された基準となる配光分布から予め設定された上限の下限の範囲内にあるかを判定することにより、シャッター22の開閉状態を制御するようにするものである。
【0050】
例えば、シャッター22は各ランプ10に対して図中の点線枠で示すように、3枚を一組とし、一組を同時に開閉制御させるようにしている。シャッター22の開閉は、制御回路30から出力される制御信号に基づき、シャッター22を回動させる支軸231,232に取着された回動ギア241,242を駆動する。
【0051】
ところで、全てのシャッター22が閉じられ、紫外線センサーS1〜S6から情報がない場合の制御回路30は、全てのシャッター22が閉じられていることを、シャッター22の角度センサーなどで検出することにより判定するようにしてある。
【0052】
図15の全てのシャッター22が閉じられた場合の照度は、矢印15Aに示すように照射エリアA1〜A6全てにレベルを生じない。
【0053】
図16の全てのシャッター22が全開された場合の照度は、矢印16Aに示すように、照射エリアA3,A4付近では他の照射エリアA1,A2,A5,A6紫外線レベルに比して高い状態となっている。
【0054】
この照射エリアA3,A4が他の照射エリアよりも高いことは、紫外線センサーS1〜S6の出力情報と制御回路30のメモリに予め書き込まれた紫外線の基準の配光分布とを比較することで検出することができる。制御回路30では、基準の配光分布との演算を行い、基準の配光分布から上限あるいは下限内にあるかを判定するとともに、上限あるいは下限を超えた場合、超えた量を算出する。この算出結果に基づき制御回路30は、回動ギア241,242を回動させる量を決定し制御する。
【0055】
図16の配光分布では、照射エリアA3,A4が周辺よりも高いことから、照射エリアA3,A4上にある二組のシャッター22を、図16の全開の状態から半時計方向に回動させる。
【0056】
これにより、照射エリアA3,A4は、図17の矢印17Aに示すように、照射エリアA1〜A6において、均斉度の得られた配光分布を実現することができる。
【0057】
この実施形態では、紫外線を遮光するシャッターをランプに対応させる状態で配置するとともに、照射エリアに設置された紫外線センサーからの紫外線情報に基づいてシャッターの開閉状態を可変することで、紫外線の配光分布の均斉度を図ることができる。
【0058】
この実施形態では、ランプに対向する位置にシャッターとシャッターを介した位置に照度を検出する紫外線センサーとを配置したことで、センサーから検出された紫外線照度が予め設定された配光分布に対する照度の範囲にあるかを判定し、ない場合はシャッターの開閉度を調整することで紫外線の均斉度の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【0059】
10 高圧水銀ランプ
211,212 反射板
22,221,222 シャッター
231,232 支軸
241,242 回動ギア
221a,221b,222a〜222c 遮光板
141a,141b 可動軸
A1〜A6 照射エリア
S1〜S6 紫外線センサー
30 制御回路
【特許請求の範囲】
【請求項1】
紫外線を発光させる複数の紫外線ランプと被照射部との間に前記ランプからの紫外線を遮光させるシャッターを備えた紫外線照射装置において、
前記シャッターは回動動作により前記紫外線の照射を遮光可能であるとともに、前記ランプに対し少なくとも1枚を配置したことを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項2】
前記シャッターは、前記ランプに対応して複数枚配置したことを特徴する請求項1記載の紫外線照射装置。
【請求項3】
前記シャッターは、前記紫外線の照射方向に対し、平行な状態のときに紫外線が被照射部に対し照射される開となる第1の位置と、垂直な状態のときに被照射部に対し紫外線が遮光される第2の位置をとり、前記第1の位置と第2の位置間は任意の開状態を保持可能としたことを特徴とする請求項1または2記載の紫外線照射装置。
【請求項4】
前記シャッターは、支軸を中心に互いに近づく方向に回動可能に支持された遮光板で構成されたことを特徴する請求項1〜3のいずれかに記載の紫外線照射装置。
【請求項5】
前記シャッターは、支軸を中心に異なる方向に回動する第1の遮光板と、該第1の遮光板の両端にそれぞれ取り付けられた可動軸を中心に前記第1の遮光板にそれぞれ近づく方向に可動する第2および第3の遮光板とを備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の紫外線照射装置。
【請求項6】
前記シャッターは、前記ランプの照射部に紫外線センサーを配置し、該センサーの結果に基づき、予め記憶された配光分布に対し所定量のずれがあるかどうかを判定し、該判定結果に基づき前記シャッターの遮光率を制御するようにしたことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の紫外線照射装置。
【請求項1】
紫外線を発光させる複数の紫外線ランプと被照射部との間に前記ランプからの紫外線を遮光させるシャッターを備えた紫外線照射装置において、
前記シャッターは回動動作により前記紫外線の照射を遮光可能であるとともに、前記ランプに対し少なくとも1枚を配置したことを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項2】
前記シャッターは、前記ランプに対応して複数枚配置したことを特徴する請求項1記載の紫外線照射装置。
【請求項3】
前記シャッターは、前記紫外線の照射方向に対し、平行な状態のときに紫外線が被照射部に対し照射される開となる第1の位置と、垂直な状態のときに被照射部に対し紫外線が遮光される第2の位置をとり、前記第1の位置と第2の位置間は任意の開状態を保持可能としたことを特徴とする請求項1または2記載の紫外線照射装置。
【請求項4】
前記シャッターは、支軸を中心に互いに近づく方向に回動可能に支持された遮光板で構成されたことを特徴する請求項1〜3のいずれかに記載の紫外線照射装置。
【請求項5】
前記シャッターは、支軸を中心に異なる方向に回動する第1の遮光板と、該第1の遮光板の両端にそれぞれ取り付けられた可動軸を中心に前記第1の遮光板にそれぞれ近づく方向に可動する第2および第3の遮光板とを備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の紫外線照射装置。
【請求項6】
前記シャッターは、前記ランプの照射部に紫外線センサーを配置し、該センサーの結果に基づき、予め記憶された配光分布に対し所定量のずれがあるかどうかを判定し、該判定結果に基づき前記シャッターの遮光率を制御するようにしたことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の紫外線照射装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【公開番号】特開2011−181264(P2011−181264A)
【公開日】平成23年9月15日(2011.9.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−42923(P2010−42923)
【出願日】平成22年2月26日(2010.2.26)
【出願人】(000111672)ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【公開日】平成23年9月15日(2011.9.15)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年2月26日(2010.2.26)
【出願人】(000111672)ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
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