(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの赤外線放射器と、１つの別の放射器とを有する、被覆体またはピグメントまたは色素による印刷物を乾燥させるための放射装置であって、互いに結合された、長手方向に延びる少なくとも２つのスリーブ管が設けられており、該スリーブ管は光および赤外線のために透光性であって、かつ周辺雰囲気に対して密閉されており、該スリーブ管のうち少なくとも第１のスリーブ管が螺旋状白熱体を有しており、該螺旋状白熱体が、シールされた管端部と外側の接続端子とを介して外部のエネルギ供給部に電気的に接続されている形式のものにおいて、
放射バンド（１０，１０′）を有する第２のスリーブ管（３）が設けられており、該放射バンド（１０，１０′）が同様に、シールされた端部（１５，１６）と外側の接続端子（１７，１８）とを介して、外部のエネルギ供給部に電気的に接続されていることを特徴とする、放射装置。
【請求項２】
放射バンド（１０）として、長手方向に延びるカーボンバンドが使用されている、請求項１記載の放射装置。
【請求項３】
放射バンド（１０′）が、長手方向に延びる螺旋体として形成されている、請求項１または２記載の放射装置。
【請求項４】
光および紫外線のために透光性で長手方向に延びる少なくとも１つの付加的なスリーブ管（１９）が、前記２つの管（２，３）に結合されており、該付加的なスリーブ管（１９）が電気的な放電領域を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の放射装置。
【請求項５】
放電領域を有する付加的な管（１９）が、互いに向かい合って位置する電極（２１，２２）を有しており、該電極（２１，２２）がそれぞれ、導電部と接続端子（２６，２７）とを有する、シールされた管端部を介して、外部のエネルギ供給部に接続可能である、請求項４記載の放射装置。
【請求項６】
付加的な管（１９）内で放電を励起するために、電磁的なエネルギが外側から管内側部分に入力結合されるようになっている、請求項４記載の放射装置。
【請求項７】
電磁的なエネルギが、管内側部分の外部に位置する電極に入力結合されるようになっている、請求項６記載の放射装置。
【請求項８】
前記電極が、放電領域を運転するために外側の接続端子を介してエネルギ供給部に接続されている、請求項４から７までのいずれか１項記載の放射装置。
【請求項９】
前記外側の接続端子がそれぞれ、共通のエネルギ供給部の接続部に接続されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の放射装置。
【請求項１０】
前記管のうち少なくとも１つの管が反射層を有している、請求項１から９までのいずれか１項記載の放射装置。
【請求項１１】
複数の前記管（２，３）からの放射方向が少なくともほぼ平行に方向付けられている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の放射装置。
【請求項１２】
放射方向が、放射したい共通の区分に方向付けられている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の放射装置。
【請求項１３】
少なくとも２つの放射器が電気的に直列接続可能である、請求項１から１２までのいずれか１項記載の放射装置。
【請求項１４】
螺旋状白熱体（５）を有するスリーブ管を、赤外線源として近赤外線領域（ＩＲ−Ｂ）および中赤外線領域において使用することを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか１項記載の放射装置の使用法。
【請求項１５】
放電室を設けた付加的なスリーブ管を紫外線源として使用することを特徴とする、請求項４から１３までのいずれか１項記載の放射装置の使用法。
【請求項１６】
互いに結合された、長手方向に延びる少なくとも２つのスリーブ管が設けられており、該スリーブ管は光および赤外線のために透光性であって、かつ周辺雰囲気に対して密閉されており、該スリーブ管のうち少なくとも第１のスリーブ管が螺旋状白熱体を有しており、該螺旋状白熱体が、シールされた管端部と外側の接続端子とを介して外部のエネルギ供給部に電気的に接続されている形式の、１つの赤外線放射器と、１つの別の放射器とを有する放射装置を用いて、予め規定された期間の間、表面を少なくとも１つの赤外線源から照射し、該赤外線の放射によって、表面特に基板上に積層された表面を処理するもしくは乾燥の目的で支持体上の溶かされた色素ピグメントを処理するための方法において、
表面を、少なくとも一時的に７８０ｎｍ〜１．４μｍの第１の波長領域における赤外線で処理し、かつ少なくとも一時的に２．５μｍ〜５μｍの第２の波長領域における赤外線で処理することを特徴とする、赤外線の放射によって表面を処理するための方法。
【請求項１７】
第１および第２の波長領域の放射を、少なくとも一時的にオーバーラップさせる、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
第１の波長領域の放射を、放射源としての螺旋状白熱体を有する赤外線放射器から行い、かつ第２の波長領域の放射を放射源としてカーボンバンドを有する赤外線放射器から行う、請求項１６または１７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１つの赤外線放射器と、１つの別の放射器とを有する、被覆体またはピグメントまたは色素による印刷物を乾燥させるための放射装置であって、互いに結合された、長手方向に延びる少なくとも２つのスリーブ管が設けられており、該スリーブ管は光および赤外線のために透光性であって、かつ周辺雰囲気に対して密閉されており、該スリーブ管のうち少なくとも第１のスリーブ管が螺旋状白熱体を有しており、該螺旋状白熱体が、シールされた管端部と外側の接続端子とを介して外部のエネルギ供給部に電気的に接続されている形式のものに関する。
【０００２】
また本発明は、このような装置の使用法に関する。
【０００３】
さらに本発明は、互いに結合された、長手方向に延びる少なくとも２つのスリーブ管が設けられており、該スリーブ管は光および赤外線のために透光性であって、かつ周辺雰囲気に対して密閉されており、該スリーブ管のうち少なくとも第１のスリーブ管が螺旋状白熱体を有しており、該螺旋状白熱体が、シールされた管端部と外側の接続端子とを介して外部のエネルギ供給部に電気的に接続されている形式の、１つの赤外線放射器と、１つの別の放射器とを有する放射装置を用いて、予め規定された期間の間、表面を少なくとも１つの赤外線源から照射し、該赤外線の放射によって、表面特に基板上に積層された表面を処理するもしくは乾燥の目的で支持体上の溶かされた色素ピグメントを処理するための方法に関する。
【０００４】
【従来の技術】
英国特許第１５４４５５１号明細書に基づき電気的な熱放射器が公知であり、この熱放射器は互いに平行に配置された螺旋状の２つの加熱体を有しており、これらの螺旋状加熱体は石英ガラス管内にそれぞれ配置されている。しかもこれらの石英ガラス管はその長さにわたって溶融接続によって互いに結合されている。両螺旋状白熱体は直列接続されている。
【０００５】
強度を著しく高めることができる場合にも、短波の赤外線の比較的狭いスペクトル領域しか提供されず、しかも概して同時に色素もしくはピグメントと、これらの溶媒、例えば水とを、担体への印刷のような表面塗布後に迅速に乾燥させることは困難である。
【０００６】
さらに欧州特許出願公開第０４２８８３５号明細書もしくはこれに対応する米国特許第５０９１６３２号明細書に基づき、双管放射器を有する赤外線放射器が公知である。
【０００７】
さらにドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８３９４５７号明細書に基づき公知である。加熱部材として、カーボンバンドを有する赤外線放射器を使用することは公知である。このようなカーボンバンドは特に、１．５〜４．５μｍの中間的な波長領域の赤外線を放出するのに適している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、表面に塗布された被覆体または溶媒中のピグメントまたは色素による印刷物を迅速に乾燥させ、かつ同時にトルエンまたは水のような溶媒を迅速に蒸発させることができるような熱的な放射装置および方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明による構成では、放射バンドを有する第２のスリーブ管が設けられており、該放射バンドが同様に、シールされた端部と外側の接続端子とを介して、外部のエネルギ供給部に電気的に接続されているようにした。
【００１０】
さらに前記課題を解決するために本発明による方法では、表面を、少なくとも一時的に７８０ｎｍ〜１．４μｍの第１の波長領域における赤外線で処理し、かつ少なくとも一時的に２．５μｍ〜５μｍの第２の波長領域における赤外線で処理するようにした。
【００１１】
【発明の効果】
第２のスリーブ管は同様に赤外線を放射するために、特に中赤外線領域において赤外線を放射するために設けられている。その際に当然この放射バンドの代わりに、中赤外線領域の放射を送出する他の種類の温度放射器も使用することができる。この装置が、特に７８０ｎｍ〜１．４μｍの領域の波長を有する、可視であるスペクトル領域並びに近赤外線領域においても、特に２．５μｍ〜５μｍの領域の波長を有する中赤外線領域においても比較的高い放射率を有していると有利である。
【００１２】
装置の有利な構成では、放射バンドとして、長手方向に延びるカーボンバンドが使用されており、このカーボンバンドは別の有利な形では長手方向に延びるスパイラルとしても形成されている。一方ではこのスパイラルは中赤外線スペクトル領域における放射を送出し、他方では螺旋状白熱放射器が短波の赤外線（近赤外線）もしくは可視の光も放射する。
【００１３】
特に、共通の放射装置において種々異なる温度（Δλｍａｘ＞４００ｎｍ）を有する光源の組合せによって、通常の短波の赤外線放射源と比べて、熱処理するためのプロセス効率を上げることができるので有利である。例えば色素乾燥プロセスの効率が改良される。
【００１４】
放射装置は種々異なるプランク分布のオーバラップによって、規定された波長領域における１つの温度だけを有する従来の光源よりも百分率的に多い赤外線放射率を有する。
【００１５】
別の有利な構成では、熱的な放射源の他に、光および紫外線用の透光性の長手方向に延びる少なくとも１つの付加的な管を設けることができる。この管は電気的な放電範囲を有しており、特に色素乾燥に適した、０．１５〜３８０ｎｍの波長領域における付加的な紫外線を放射する。
【００１６】
赤外線もしくは放射装置の有利な構成は請求項１〜１３に示してある。
【００１７】
単個放射器と比べて所要スペースが減少しているので特に有利である。しかも種々異なる波長を有する光源の選択的な運転によって、それぞれの適用領域のために最適な放射条件に調整することができる。
【００１８】
さらに本発明による方法の改良方式は請求項１７および１８に記載されている。
【００１９】
本発明による有利な実施例では、第１の波長領域の表面放射と第２の波長領域の表面放射とが少なくとも一時的にオーバラップし、この場合第１の赤外線は光源として螺旋状白熱体を有する放射器から、かつ第２の赤外線は光源としてカーボンバンドを有する放射器から放射される。特に有利な実施例として、第１の波長領域と第２の波長領域とのオーバーラップの際に、７８０ｎｍ〜３．１μｍの波長領域における比較的高い放射率でのスペクトル放射分布が得られる。
【００２０】
著しい利点は実施例に応じて、放射装置の個々の放射率を論理和に接続するか、または共通の種類の回路で運転することができる。さらにプロセスの変わる機械の運転において、放射器交換の必要がないという利点が得られる。使用者はもはや種々異なる個々の光源と必要としないので、スペアストックの減少が達成される。さらに使用されるカーボン放射器を、短波の放射器（螺旋状白熱体）用の始動電流リミッタとして使用することができる。
【００２１】
別の構成では、紫外線放射率も赤外線スペクトラムにオーバーラップさせることができる。ここではまた分離された共通の運転形式が組合せ可能である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１ａに基づき、放射装置は双管放射器１を有しており、該双管放射器は少なくとも互いにほぼ平行に配置された２つのスリーブ管２，３を有している。これらのスリーブ管２，３は赤外線および可視光線のために透光性の材料、有利には石英ガラスからなっている。両スリーブ管２，３は同様に石英ガラスから成る中間ウェブ４を介して機械的に堅固に互いに結合されている。第１のスリーブ管２は螺旋状白熱体５が設けられた、短波の赤外線放射器を有している。この赤外線放射器の高い放射強度は、後で示す図２（曲線ＩＩ）から分かるように、７８０ｎｍ〜約１．２μｍ（近赤外線／ＩＲ−Ａ）の波長領域にある。波長領域の定義はＤＩＮ規格（ドイツ工業規格）５０３０、第２部から得られる。
【００２３】
類似の放射器は例えば冒頭に記載の欧州特許出願公開第０４２８８３５号明細書もしくはこれに相応する米国特許第５０９１６３２号明細書に基づき公知である。このような短波の赤外線放射器では図１ａに基づき、スリーブ管２の螺旋状白熱体５が、モリブデンから成るシート状の導電部６，７を介してスリーブ管２の管端部８′，９′の各プレス封止領域において、各１つの外部接続端子８，９に電気的かつ機械的に接続されており、該外部接続端子８，９は外側のエネルギ供給部と電気的に接続するために働く。これに対してスリーブ管３は放射バンド１０としてのカーボンバンドを備えた赤外線放射器を有しており、この放射バンド１０には接続端子１１，１２と、管端部１５，１６の各プレス封止領域におけるモリブデンから成るシート状の導電部１３，１４とを介して、外部接続端子１７，１８が、エネルギ供給部と接続するために設けられている。
【００２４】
カーボンバンド１１の端部と導電部１３，１４との間の接続は有利には、ドイツ連邦共和国特許第４４１９２８５号明細書もしくはこれに相応する米国特許第５５６７９５１号明細書に基づき公知であるような石墨紙によって行われる。このような形式でカーボンバンドの、長手方向で際だつ導電性は導電部とのコンタクト形成の際に補償したい。さらに冷却器の改良も得られる。
【００２５】
図１ｂに基づく正面図は双管放射器１の、相並んで位置する両スリーブ管２，３を示している。これらのスリーブ管２，３は石英ガラスからなる中間ウェブ４を介して互いに結合されている。長手方向に延びる平坦な放射バンド１０がしめされた図１ａに対して、図１ｂに基づく放射バンド１０′はカーボン放射器内に挿入する前に螺旋状に巻かれている、つまり螺旋体が放射バンド１０′として働く。この螺旋状の放射バンド１０′は、ステファン・ボルツマンの法則から得られるように、図２の曲線Ｉで示した１．６〜３．８μｍ（近赤外線／ＩＲ−Ｂ〜中赤外線／ＩＲ−Ｃ）の波長領域における比較的大きな放射率を放射することができるので特に有利である。この波長領域の定義はＤＩＮ規格５０３０、第２部から得られる。
【００２６】
すでに図１ａで記載したスリーブ管２，３は中間ウェブ４を介して機械的に互いに結合されている。接続端子８，９，１７′，１７″，１８′，１８″は機能的に図１ａによる接触端子１７，１８に相応している。それぞれ別個に導出された接続端子に基づき、各ランプの個々の作動制御が可能であり、したがってこれらのランプを例えば同時にまたは時間的に択一的にも運転させることができる。
【００２７】
図１ｃに示した、組み合わされた放射器の正面図は前記した双管装置の他に付加的に、放電ランプとして接続された放射装置を有している。この場合、付加的に中間ウェブ４′（石英ガラス）を介して接続された、放電ランプのスリーブ管１９（石英ガラス）によって紫外線の放射が可能である。放電ランプ２０は中間ウェブ４′を介して双管放射装置１′に結合されているので、ここでは三身管光線放射装置と呼ぶこともできる。したがって、可視光と赤外線とによって色素ピグメントを処理し、かつ同時にもしくは択一的に放電ランプ２０からの紫外線によって光開始剤を処理することもできる。放電ランプ２０の充填物は有利には水銀と、場合によっては金属ハロゲン化物の混入物とからなっている。これらの電極２１，２２は有利にはウォルフラムからなっている。放電ランプ２０のエネルギ供給は導電部２３，２４を介して行われ、有利にはこれらの導電部はモリブデンシートから形成されている。放電ランプ２０の付加的なスリーブ管１９は中間ウェブ４，４′と同様に石英ガラスから成っており、したがって紫外線にとって最適な透光性が得られる。放電ランプ２０の接続端子２６，２７は同様に別個に導出されているので、この放電ランプ２０を他の両赤外線放射器とは関係無く点火させて運転することができる。
【００２８】
したがって、一方ではスペースを節約してストックでき、他方では多数の異なった機能において使用できるような、コンパクトで全般的に使用可能な放射器を得ることができる。
【００２９】
図２に示したダイヤグラムから分かるように、カーボン放射器の最大相対強度は９５０℃の温度（曲線Ｉ）では１．６〜３．８μｍの領域にある。放射器として螺旋状白熱体５（曲線ＩＩ）とカーボンバンド１０，１０′とを同時に運転した場合には、両放射器の組合せによって熱的な放射源が形成される。この放射源は曲線ＩＩＩに基づき７８０ｎｍ〜３．５μｍの領域における高い全放射率を有している（近赤外線〜中赤外線の始め）。色素ピグメントを乾燥させ、かつ蒸発によって色素もしくはエナメルから、例えばトルエンまたは水のような所属の溶媒を取り除くプロセスの効率は、このような組合せによって上昇する。したがって本発明による双管放射器によって短い反応時間と、短波の赤外線放射源の高い出力密度とが得られる。１２００℃までカーボンバンド１０，１０′の温度が上昇すると、すでに図２に記載した分布に類似の、強度のスペクトル放射分布を得ることができる。
【００３０】
図３にはダイヤグラム図に基づき水のスペクトル吸収が示されている。例えば塗布される層の、１０μｍ（曲線Ｉ）の比較的大きな層厚さにとっても、２μｍ（曲線ＩＩ）の比較的小さな層厚さにとっても、約３μｍの波長領域においてＡ１，Ａ１′で示した第１の最大スペクトル吸収が生じ、他方、約４０％〜９０％の吸収度を有する、しかし第１よりは小さい第２の最大スペクトル吸収はＡ２，Ａ２′で示した約６μｍのスペクトル領域にある。この際、２μｍしかない層厚さは曲線ＩＩの吸収点Ａ１′もしくはＡ２′において、それぞれ９０％もしくは４０％の、よりわずかな吸収率を有していることがわかる。
【００３１】
図３から、水またはその他の溶媒を蒸発させるために必要な放射の最大値はよりいっそう中赤外線領域（ドイツ工業規格５０３０、第２部に基づいたＩＲ−Ｃ／中赤外線（ＭＩＲ））にあり、他方、図２に基づき色素ピグメントの乾燥は７８０ｎｍ〜約１．２μｍの短波領域（ドイツ工業規格５０３０、第２部に基づいた近赤外線／ＩＲ−Ａ）において効果的に実施されることがわかる。
【００３２】
図４に基づき、厚さ１０μｍの層のための水乾燥効率は機能的に温度に関連している。１５００〜１２００Ｋの領域における温度では効率は３０〜４０％の領域にあり、他方で３０００Ｋ以上の領域では効率が１０％以下にまで降下する。したがって水乾燥の最適な効率は１０００〜１５００Ｋの領域において得られることがわかる。
【００３３】
したがって図２〜図４から、螺旋状白熱体による短波の赤外線を、カーボンバンドによる中赤外線と協働して同時に作用させることに基づき、塗布された層もしくは印刷物の乾燥および蒸発に対する多種多様な要求を満たし、このような形式の組合せによって相乗作用が生ぜしめられる。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】本発明による双管放射器を概略的に示した斜視図である。
【図１ｂ】螺旋状のカーボン放射器を有する双管放射器の正面図である。
【図１ｃ】赤外線の他にＵＶ線も発生させられる、付加的に管状の放電ランプを有する装置の正面図である。
【図２】２６００℃の運転温度における短波長の赤外線放射器（ＮＩＲ／ＩＲ−Ａ）と約９５０℃の運転温度におけるカーボン放射器との、波長λ〔μｍ〕で示したスペクトル放射分布の相対強度を、ＫＷ／ｍ２で正規化されたプランクにより示したダイヤグラム図である。
【図３】種々異なる層厚さ（２μｍ；１０μｍ）のための水のスペクトル吸収を０〜１００％の範囲で、波長λ〔μｍ〕に関して示したダイヤグラム図である。
【図４】１０μｍの層厚さのための水乾燥の効率を示したダイヤグラム図であり、Ｘ軸に沿って温度（ケルビン）をかつＹ軸に沿って効率を示した。
【符号の説明】
１  双管放射器、  ２，３  スリーブ管、  ４，４′  中間ウェブ、  ５  螺旋状白熱体、  ６，７  導電部、  ８，９  接続端子、  ８′，９′  管端部、１０，１０′  放射バンド、  １１，１２  接続端子、  １３，１４  導電部、  １５，１６  管端部、  １７，１７′，１７″，１８，１８′，１８″  接続端子、  １９  スリーブ管、  ２０  放電ランプ、  ２１，２２  電極、  ２３，２４  導電部、  ２６，２７  接続端子
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003650741.tif 000007