(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-18
(45)【発行日】2023-12-26
(54)【発明の名称】紫外線硬化樹脂用硬化装置
(51)【国際特許分類】
B29C 35/08 20060101AFI20231219BHJP
H01J 61/34 20060101ALI20231219BHJP
H01J 61/16 20060101ALI20231219BHJP
B05C 9/12 20060101ALI20231219BHJP
【ＦＩ】
B29C35/08
H01J61/34 F
H01J61/16 N
B05C9/12
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2019196892
(22)【出願日】2019-10-30
(65)【公開番号】P2021070179
(43)【公開日】2021-05-06
【審査請求日】2022-10-27
(73)【特許権者】
【識別番号】590001717
【氏名又は名称】ニッカ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100091306
【弁理士】
【氏名又は名称】村上 友一
(74)【代理人】
【識別番号】100174609
【弁理士】
【氏名又は名称】関 博
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 淳一
【審査官】田代 吉成
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－１８６９８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１２１６６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５５－１２１８３４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２９Ｃ ３５／０８
Ｈ０１Ｊ ６１／３４
Ｈ０１Ｊ ６１／１６
Ｂ０５Ｃ ９／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
紫外線硬化樹脂を硬化させる紫外線を照射する中圧ランプと、前記中圧ランプのケーシングと、
ウェブを間に挟んで前記中圧ランプと対向するように前記ケーシングに設置して搬送中の前記ウェブを前記中圧ランプ側に押し付けて従動するシリンダと、
を有し、
前記中圧ランプは、内部にキセノンが充填された放電管と、前記放電管を覆い内部に窒素が充填されたジャケットを有する二重構造であることを特徴とする紫外線硬化樹脂用硬化装置。
【請求項2】
請求項１に記載された紫外線照射装置であって、前記シリンダは、内部に流体を充填するスペースと、軸心に沿って前記スペースに流入及び排出する配管を有し、シリンダ表面を冷却することを特徴とする紫外線硬化樹脂用硬化装置。
【請求項3】
請求項１又は請求項２に記載された紫外線照射装置であって、前記ケーシングは、前記シリンダを前記中圧ランプに接近又は離間させる進退移動手段を有することを特徴とする紫外線硬化樹脂用硬化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して硬化させる紫外線硬化樹脂用硬化装置に関する。
【背景技術】
【0002】
紫外線硬化樹脂は、紫外線照射により短時間で硬化する性質を備え、取り扱いが容易であることから、印刷用インキ、接着剤、コーティング材などに幅広く利用されている。
従来、紫外線硬化樹脂の硬化には、特許文献１のような高圧水銀ランプが用いられている。高圧水銀ランプは、３６５ｎｍを主波長とする紫外線を照射可能である。
しかしながら高圧放電ランプを用いた場合、消費電力が高く、ランプが点灯するまでの時間がかかるなどの問題がある。
消費電力が高くなると発熱するため、冷却手段が必要になる。
また一度点灯していたランプを消灯した後、再度点灯する場合も時間がかかる。このため、高圧ランプの照射面に開閉シャッターを設けなければならない。
従来、紫外線硬化樹脂の硬化には、特許文献１のような高圧水銀ランプが用いられている。高圧水銀ランプは、３６５ｎｍを主波長とする紫外線を照射可能である。
しかしながら高圧放電ランプを用いた場合、消費電力が高く、ランプが点灯するまでの時間がかかるなどの問題がある。
消費電力が高くなると発熱するため、冷却手段が必要になる。
また一度点灯していたランプを消灯した後、再度点灯する場合も時間がかかる。このため、高圧ランプの照射面に開閉シャッターを設けなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００１－１２１０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点に鑑み、短時間で点灯し、低電力で発熱の少ない紫外線硬化樹脂用硬化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、上記課題を解決するための第１の手段として、紫外線硬化樹脂を硬化させる紫外線を照射する中圧ランプと、
前記中圧ランプのケーシングと、
ウェブを間に挟んで前記中圧ランプと対向するように前記ケーシングに設置して搬送中の前記ウェブを前記中圧ランプ側に押し付けて従動するシリンダと、
を有し、
前記中圧ランプは、内部にキセノンが充填された放電管と、前記放電管を覆い内部に窒素が充填されたジャケットを有する二重構造であることを特徴とする紫外線硬化樹脂用硬化装置を提供することにある。
上記第１の手段によれば、短時間で点灯、換言すると紫外線を照射することができる。低電力のため消費電力が少なく、かつ発熱も極めて少なくできる。
前記中圧ランプのケーシングと、
ウェブを間に挟んで前記中圧ランプと対向するように前記ケーシングに設置して搬送中の前記ウェブを前記中圧ランプ側に押し付けて従動するシリンダと、
を有し、
前記中圧ランプは、内部にキセノンが充填された放電管と、前記放電管を覆い内部に窒素が充填されたジャケットを有する二重構造であることを特徴とする紫外線硬化樹脂用硬化装置を提供することにある。
上記第１の手段によれば、短時間で点灯、換言すると紫外線を照射することができる。低電力のため消費電力が少なく、かつ発熱も極めて少なくできる。
【0006】
本発明は、上記課題を解決するための第２の手段として、第１の手段において、前記シリンダは、内部に流体を充填するスペースと、軸心に沿って前記スペースに流入及び排出する配管を有し、シリンダ表面を冷却することを特徴とする紫外線硬化樹脂用硬化装置を提供することにある。
上記第２の手段によれば、搬送するウェブに従動し発熱するシリンダを冷却することができ、ウェブが損傷するおそれがない。
上記第２の手段によれば、搬送するウェブに従動し発熱するシリンダを冷却することができ、ウェブが損傷するおそれがない。
【0007】
本発明は、上記課題を解決するための第３の手段として、第１又は第２の手段において、前記ケーシングは、前記シリンダを前記中圧ランプに接近又は離間する進退移動手段を有することを特徴とする紫外線硬化樹脂用硬化装置を提供することにある。
上記第３の手段によれば、搬送するウェブをランプ側に近づけることにより紫外線の照射効率を高めることができる。またランプから離すことにより、メンテナンス作業が容易となる。
上記第３の手段によれば、搬送するウェブをランプ側に近づけることにより紫外線の照射効率を高めることができる。またランプから離すことにより、メンテナンス作業が容易となる。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、短時間で点灯、換言すると紫外線を照射することができる。低電力のため消費電力が少なく、かつ発熱も極めて少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明の紫外線硬化樹脂用硬化装置の実施形態について、図面を参照しながら、以下詳細に説明する。本発明の紫外線硬化樹脂とは、紫外線硬化インキ、紫外線硬化接着剤、紫外線硬化コーティング材などをいう。
［紫外線硬化樹脂用硬化装置１０］
図１は、紫外線硬化樹脂用硬化装置の構成概略図である。図示のように本発明の紫外線硬化樹脂用硬化装置１０は、紫外線硬化樹脂を硬化させる紫外線を照射する中圧ランプ２０と、中圧ランプ２０のケーシング１２と、ウェブ１１を間に挟んで中圧ランプ２０と対向するようにケーシング１２に設置して搬送中のウェブ１１を中圧ランプ２０側に押し付けて従動するシリンダ３０を有している。
［紫外線硬化樹脂用硬化装置１０］
図１は、紫外線硬化樹脂用硬化装置の構成概略図である。図示のように本発明の紫外線硬化樹脂用硬化装置１０は、紫外線硬化樹脂を硬化させる紫外線を照射する中圧ランプ２０と、中圧ランプ２０のケーシング１２と、ウェブ１１を間に挟んで中圧ランプ２０と対向するようにケーシング１２に設置して搬送中のウェブ１１を中圧ランプ２０側に押し付けて従動するシリンダ３０を有している。
【0011】
（中圧ランプ２０）
図２は中圧ランプの説明図である。中圧ランプ２０は、内部にキセノンが充填された放電管２２と、放電管２２を内包し内部に窒素が充填されたジャケット２４を有する二重構造である。
放電管２２は、筒状の石英ガラス本体の両端に電極を備え、内部にキセノンを充填している。
ジャケット２４は、放電管２２を覆い、換言すると内部に備え、内部に窒素を充填している。またジャケット２４は両端から放電管２２の電極に接続する電極が外部に露出している。
このような構成の中圧ランプ２０は、放電管内にキセノンを充填したことにより紫外線を照射するまでの時間を短くでき、短時間で点灯させることができる。このため、従来構造のような開閉シャッターを用いる必要がない。またジャケット２４内に窒素を充填したことにより放電管２２からの発熱を少なくできる。
中圧ランプ２０はケーシング１２内に設置している。ケーシング１２は紫外線の照射面側に窓を有する筐体であり、中圧ランプ２０の回りに反射板２６と、内部に空気を循環させる送風ファン２８を有し、二重構造の中圧ランプ２０からわずかながら発生する熱を外部へ排熱している。
図２は中圧ランプの説明図である。中圧ランプ２０は、内部にキセノンが充填された放電管２２と、放電管２２を内包し内部に窒素が充填されたジャケット２４を有する二重構造である。
放電管２２は、筒状の石英ガラス本体の両端に電極を備え、内部にキセノンを充填している。
ジャケット２４は、放電管２２を覆い、換言すると内部に備え、内部に窒素を充填している。またジャケット２４は両端から放電管２２の電極に接続する電極が外部に露出している。
このような構成の中圧ランプ２０は、放電管内にキセノンを充填したことにより紫外線を照射するまでの時間を短くでき、短時間で点灯させることができる。このため、従来構造のような開閉シャッターを用いる必要がない。またジャケット２４内に窒素を充填したことにより放電管２２からの発熱を少なくできる。
中圧ランプ２０はケーシング１２内に設置している。ケーシング１２は紫外線の照射面側に窓を有する筐体であり、中圧ランプ２０の回りに反射板２６と、内部に空気を循環させる送風ファン２８を有し、二重構造の中圧ランプ２０からわずかながら発生する熱を外部へ排熱している。
【0012】
（シリンダ３０）
図３はシリンダの説明図である。シリンダ３０は、胴体３２と、軸３４と、胴体３２内部に一回り小さいスペース３３を有している。スペース３３は、胴体３２の中空であり、軸３４に沿ってスペース３３に流入及び排出する配管３６に接続し、冷却用の流体、例えば水、空気を充填できる。また配管３６を介して外部の循環ポンプ又はファンと接続させて冷却用の水又は空気を循環させることもできる。
このような構成のシリンダ３０は、配管３６の一方から給水してスペース３３内に冷却用の流体を充填した後、他方の配管３６から外部へ排出できる。これにより近接する中圧ランプ２０からの発熱によりシリンダ３０表面温度が上昇しても、冷却用の水又は空気によってシリンダ３０表面を冷却できる。従って、水冷又は空冷で発熱によるウェブの損傷などを防止できる。
シリンダ３０は進退移動手段４０により中圧ランプ２０側に接近又は中圧ランプ２０から離れる方向に進退移動できる。
本実施形態の進退移動手段４０は、一例として、スライドレール４２と、スライダ４４と、駆動モータ４６を備えている。スライダ４４はシリンダ３０の軸受けに接続し、進退方向に配置したスライドレール４２上を走行可能に構成している。駆動モータ４６はスライドレール４２に接続してスライダ４４を進退移動できる。このような構成の進退移動手段４０は、紫外線硬化樹脂の硬化工程において、シリンダ３０を中圧ランプ２０側に近接（例えば数ミリ）させて、低電力で微弱な紫外線であっても硬化させることができる（図１中の実線シリンダ３０）。また、メンテナンス、稼働停止中は、シリンダ３０を中圧ランプ２０から所定距離離すことができ（図１中の二点鎖線シリンダ３０）、点検又は交換などのメンテナンス作業を容易に行える。なお進退移動手段４０は、シリンダ３０を中圧ランプ２０に接近又は離間させる移動ができれば良く、この他、油圧シリンダ機構等を適用することもできる。
図３はシリンダの説明図である。シリンダ３０は、胴体３２と、軸３４と、胴体３２内部に一回り小さいスペース３３を有している。スペース３３は、胴体３２の中空であり、軸３４に沿ってスペース３３に流入及び排出する配管３６に接続し、冷却用の流体、例えば水、空気を充填できる。また配管３６を介して外部の循環ポンプ又はファンと接続させて冷却用の水又は空気を循環させることもできる。
このような構成のシリンダ３０は、配管３６の一方から給水してスペース３３内に冷却用の流体を充填した後、他方の配管３６から外部へ排出できる。これにより近接する中圧ランプ２０からの発熱によりシリンダ３０表面温度が上昇しても、冷却用の水又は空気によってシリンダ３０表面を冷却できる。従って、水冷又は空冷で発熱によるウェブの損傷などを防止できる。
シリンダ３０は進退移動手段４０により中圧ランプ２０側に接近又は中圧ランプ２０から離れる方向に進退移動できる。
本実施形態の進退移動手段４０は、一例として、スライドレール４２と、スライダ４４と、駆動モータ４６を備えている。スライダ４４はシリンダ３０の軸受けに接続し、進退方向に配置したスライドレール４２上を走行可能に構成している。駆動モータ４６はスライドレール４２に接続してスライダ４４を進退移動できる。このような構成の進退移動手段４０は、紫外線硬化樹脂の硬化工程において、シリンダ３０を中圧ランプ２０側に近接（例えば数ミリ）させて、低電力で微弱な紫外線であっても硬化させることができる（図１中の実線シリンダ３０）。また、メンテナンス、稼働停止中は、シリンダ３０を中圧ランプ２０から所定距離離すことができ（図１中の二点鎖線シリンダ３０）、点検又は交換などのメンテナンス作業を容易に行える。なお進退移動手段４０は、シリンダ３０を中圧ランプ２０に接近又は離間させる移動ができれば良く、この他、油圧シリンダ機構等を適用することもできる。
【0013】
［作用］
上記構成による本発明の紫外線硬化樹脂用硬化装置１０の作用について以下説明する。
図１の二点鎖線のシリンダ３０に示すメンテナンス位置の状態、シリンダ３０が中圧ランプ２０から離れた状態でウェブ１１をシリンダ３０と中圧ランプ２０の間に通す。
その後、進退移動手段４０でシリンダ３０を中圧ランプ２０側に移動させて硬化位置（図１の実線に示すシリンダ３０）にセットする。このときウェブ１１はシリンダ３０によって中圧ランプ２０側に押し付けられて、ケーシング１２の窓とシリンダ３０の間は数ミリ離れた状態となる。
ケーシング１２内の中圧ランプ２０を点灯させて紫外線硬化樹脂を硬化させる紫外線を照射する。中圧ランプ２０は放電管２２内部にキセノンが充填されているため、短時間で点灯、換言すると紫外線を照射可能な状態となる。またジャケット２４は内部に窒素が充填されているため。放電管２２が発熱しても外部へ熱が伝わり難くなる。
紫外線硬化樹脂を塗布したウェブ１１を搬送させて、シリンダ３０及び中圧ランプ２０の間を通る間に紫外線が照射されて、紫外線硬化樹脂が硬化する。このとき、搬送するウェブ１１に押し当てたシリンダ３０はウェブ１１の搬送方向に沿って従動回転する。そしてシリンダ３０のスペース３３には冷却用の水が充填又は循環している。このため二重構造の中圧ランプ２０からの僅かながらの発熱によって、シリンダ３０表面の温度が上昇しても胴体３２内部の冷却水によって冷却される。従って、発熱によるウェブ１１の損傷・ダメージを防止できる。
なお冷却用に空気をスペース３３に供給し、空冷式シリンダとしても良い。
上記構成による本発明の紫外線硬化樹脂用硬化装置１０の作用について以下説明する。
図１の二点鎖線のシリンダ３０に示すメンテナンス位置の状態、シリンダ３０が中圧ランプ２０から離れた状態でウェブ１１をシリンダ３０と中圧ランプ２０の間に通す。
その後、進退移動手段４０でシリンダ３０を中圧ランプ２０側に移動させて硬化位置（図１の実線に示すシリンダ３０）にセットする。このときウェブ１１はシリンダ３０によって中圧ランプ２０側に押し付けられて、ケーシング１２の窓とシリンダ３０の間は数ミリ離れた状態となる。
ケーシング１２内の中圧ランプ２０を点灯させて紫外線硬化樹脂を硬化させる紫外線を照射する。中圧ランプ２０は放電管２２内部にキセノンが充填されているため、短時間で点灯、換言すると紫外線を照射可能な状態となる。またジャケット２４は内部に窒素が充填されているため。放電管２２が発熱しても外部へ熱が伝わり難くなる。
紫外線硬化樹脂を塗布したウェブ１１を搬送させて、シリンダ３０及び中圧ランプ２０の間を通る間に紫外線が照射されて、紫外線硬化樹脂が硬化する。このとき、搬送するウェブ１１に押し当てたシリンダ３０はウェブ１１の搬送方向に沿って従動回転する。そしてシリンダ３０のスペース３３には冷却用の水が充填又は循環している。このため二重構造の中圧ランプ２０からの僅かながらの発熱によって、シリンダ３０表面の温度が上昇しても胴体３２内部の冷却水によって冷却される。従って、発熱によるウェブ１１の損傷・ダメージを防止できる。
なお冷却用に空気をスペース３３に供給し、空冷式シリンダとしても良い。
【0014】
このような本発明によれば、短時間で点灯、換言すると紫外線を照射することができる。低電力のため消費電力が少なく、かつ発熱も極めて少なくできる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。
また、本発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。
また、本発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。
【符号の説明】
【0015】
１０ 紫外線硬化樹脂用硬化装置
１１ ウェブ
１２ ケーシング
２０ 中圧ランプ
２２ 放電管
２４ ジャケット
２６ 反射板
２８ 送風ファン
３０ シリンダ
３２ 胴体
３３ スペース
３４ 軸
３６ 配管
４０ 進退移動手段
４２ スライドレール
４４ スライダ
４６ 駆動モータ
１１ ウェブ
１２ ケーシング
２０ 中圧ランプ
２２ 放電管
２４ ジャケット
２６ 反射板
２８ 送風ファン
３０ シリンダ
３２ 胴体
３３ スペース
３４ 軸
３６ 配管
４０ 進退移動手段
４２ スライドレール
４４ スライダ
４６ 駆動モータ
【図1】
【図2】
【図3】