(57)【要約】【課題】小型でかつ不活性ガスの使用量が少なく、電子線照射処理のサイクルタイムが短く、かつ電子線照射の均一性が高い電子線照射装置および電子線照射方法を提供すること。【解決手段】電子線を放射する電子線照射管２２を有する電子線放射部２０と、放射された電子線を被照射物１に照射する電子線照射部３０と、電子線放射部３０に被照射物１を搬送する搬送機構５０と、電子線を照射する際に被照射物１を自転させる回転機構７６と、電子線を照射する際に被照射物１と電子線照射管２２との間に、電子線照射管２２が被照射物１の直上を通るような相対的な直線移動を生じさせる直動機構７８とを具備し、直動機構７８は、電子線照射管２２が被照射物１の端部から中心に向いその電子線放射部位２２ａの中心が被照射物の中心に達する前に折り返すような相対的な直線移動を生じさせる。【選択図】  図１
2006208104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線を放射する電子線照射管を有する電子線放射部と、
電子線放射部から放射された電子線を被照射物に照射する電子線照射部と、
前記被照射物を前記電子線照射部に搬送する搬送機構と、
前記被照射物に電子線を照射する際に、前記被照射物を自転させる回転機構と、
前記被照射物に電子線を照射する際に、前記被照射物と前記電子線照射管との間に、前記電子線照射管が前記被照射物の直上を通るような相対的な直線移動を生じさせる直動機構と
を具備し、
前記被照射物が前記搬送機構により前記電子線照射部に搬送された際に、前記回転機構により前記被照射物を自転させ、かつ前記直動機構により前記被照射物と前記電子線照射管との間に相対的な直線移動を生じさせながら前記電子線照射管から前記被照射物に電子線を照射することを特徴とする電子線照射装置。
【請求項２】
前記直動機構は、前記電子線照射管の電子線放射部位の中心が前記被照射物の中心を通らないように前記相対移動を生じさせることを特徴とする請求項１に記載の電子線照射装置。
【請求項３】
電子線を放射する電子線照射管を有する電子線放射部と、
電子線放射部から放射された電子線を被照射物に照射する電子線照射部と、
前記被照射物を前記電子線照射部に搬送する搬送機構と、
前記被照射物に電子線を照射する際に、前記被照射物を自転させる回転機構と、
前記被照射物に電子線を照射する際に、前記被照射物と前記電子線照射管との間に、前記電子線照射管が前記被照射物の直上を通るような相対的な直線移動を生じさせる直動機構と
を具備し、
前記被照射物が前記搬送機構により前記電子線照射部に搬送された際に、前記回転機構により前記被照射物を自転させ、かつ前記直動機構により前記被照射物と前記電子線照射管との間に相対的な直線移動を生じさせながら前記電子線照射管から前記被照射物に電子線を照射し、
その際に、前記直動機構は、前記電子線照射管が前記被照射物の端部から中心に向いその電子線放射部位の中心が前記照射物の中心に達する前に折り返すような相対的な直線移動を生じさせることを特徴とする電子線照射装置。
【請求項４】
前記電子線照射管の照射線量がその中心が最も強くなるような正規分布をしている場合に、その半値幅をＷＨとし、前記直動機構の相対的な直線移動の際の前記折り返し位置の中心からの距離をｄとしたとき、ｄ／ＷＨは０．２５〜０．７９の範囲の位置であることを特徴とする請求項３に記載の電子線照射装置。
【請求項５】
前記直動機構の相対的な直線移動の際の前記折り返し位置は、中心から５．８〜１８．２ｍｍの位置であることを特徴とする請求項４に記載の電子線照射装置。
【請求項６】
前記直動機構における折り返し位置での前記相対移動の停止がない場合に、相対的な直線移動の際の前記折り返し位置は、中心からＷＨ／２の位置であることを特徴とする請求項５に記載の電子線照射装置。
【請求項７】
Ｘ線遮蔽可能かつ気密保持可能に形成され、その中で被照射物が回動されて搬送される搬送容器と、
搬送容器内で被照射物を回動させて搬送する搬送機構と、
前記搬送容器内に形成され、前記被照射物に電子線を照射する電子線照射部と、
前記搬送容器内に被照射物の入れ替え可能に形成された入替室と、
電子線を放射する電子線照射管を有し、前記電子線照射部にて被照射物に電子線を放射する電子線放射部と、
前記入替室において、被処理物の入れ替えを行う入替機構と、
前記被照射物に電子線を照射する際に、前記被照射物を自転させる回転機構と、
前記被照射物に電子線を照射する際に、前記被照射物と前記電子線照射管との間に、前記電子線照射管が前記被照射物の直上を通るような相対的な直線移動を生じさせる直動機構と
を具備し、
前記被照射物が前記搬送機構により前記回動搬送容器の前記電子線照射部に搬送された際に、前記回転機構により前記被照射物を自転させ、かつ前記直動機構により前記被照射物と前記電子線照射管との間に相対的な直線移動を生じさせながら前記電子線照射管から前記被照射物に電子線を照射することを特徴とする電子線照射装置。
【請求項８】
前記直動機構は、前記電子線照射管の電子線放射部位の中心が前記被照射物の中心を通らないように前記相対移動を生じさせることを特徴とする請求項７に記載の電子線照射装置。
【請求項９】
Ｘ線遮蔽可能かつ気密保持可能に形成され、その中で被照射物が回動されて搬送される搬送容器と、
搬送容器内で被照射物を回動させて搬送する搬送機構と、
前記搬送容器内に形成され、前記被照射物に電子線を照射する電子線照射部と、
前記搬送容器内に被照射物の入れ替え可能に形成された入替室と、
電子線を放射する電子線照射管を有し、前記電子線照射部にて被照射物に電子線を放射する電子線放射部と、
前記入替室において、被処理物の入れ替えを行う入替機構と、
前記被照射物に電子線を照射する際に、前記被照射物を自転させる回転機構と、
前記被照射物に電子線を照射する際に、前記被照射物と前記電子線照射管との間に、前記電子線照射管が前記被照射物の直上を通るような相対的な直線移動を生じさせる直動機構と
を具備し、
前記被照射物が前記搬送機構により前記回動搬送容器の前記電子線照射部に搬送された際に、前記回転機構により前記被照射物を自転させ、かつ前記直動機構により前記被照射物と前記電子線照射管との間に相対的な直線移動を生じさせながら前記電子線照射管から前記被照射物に電子線を照射し、
その際に、前記直動機構は、前記電子線照射管が前記被照射物の端部から中心に向いその電子線放射部位の中心が前記照射物の中心に達する前に折り返すような相対的な直線移動を生じさせることを特徴とする電子線照射装置。
【請求項１０】
前記電子線照射管の照射線量がその中心が最も強くなるような正規分布をしている場合に、その半値幅をＷＨとし、前記直動機構の相対的な直線移動の際の前記折り返し位置の中心からの距離をｄとしたとき、ｄ／ＷＨは０．２５〜０．７９の範囲の位置であることを特徴とする請求項９に記載の電子線照射装置。
【請求項１１】
前記直動機構の相対的な直線移動の際の前記折り返し位置は、中心から５．８〜１８．２ｍｍの位置であることを特徴とする請求項１０に記載の電子線照射装置。
【請求項１２】
前記直動機構における折り返し位置での前記相対移動の停止がない場合に、相対的な直線移動の際の前記折り返し位置は、中心からＷＨ／２の位置であることを特徴とする請求項１１に記載の電子線照射装置。
【請求項１３】
前記搬送機構は、被照射物を支持する被照射物支持部材を有する支持トレイを備え、被照射物を前記支持トレイ内で支持部材に支持させた状態で被照射物を回動させることを特徴とする請求項７から請求項１２のいずれか１項に記載の電子線照射装置。
【請求項１４】
前記入替機構は、被照射物を保持する被照射物保持トレイと、前記被照射物保持トレイを前記搬送容器の前記入替室が形成される部分と前記搬送容器の外部との間で搬送させる外部搬送機構とを有し、前記被照射物保持トレイは、前記搬送容器の外部で保持した被照射物を保持したままの状態で前記入替室の一部となり、前記入替室に位置する支持トレイと協同して前記入替室をＸ線遮蔽状態かつ気密状態に形成し、その状態で前記被照射物保持トレイから当該支持トレイに対し被照射物が受け渡されることを特徴とする請求項７から請求項１３のいずれか１項に記載の電子線照射装置。
【請求項１５】
気密保持された前記入替室を減圧する減圧機構と、減圧した後または減圧しながら前記入替室に不活性ガスを導入して前記入替室を不活性ガスで置換するガス機構をさらに具備し、被照射物を入替する際には前記入替室内を大気開放し、被照射物を搬入した後は、前記入替室を不活性ガス雰囲気とすることを特徴とする請求項１４に記載の電子線照射装置。
【請求項１６】
前記搬送機構は、被照射物を支持する被照射物支持部材を有する複数の支持トレイを備え、一つの支持トレイが前記電子線照射部に位置するとき、他の少なくとも一つの支持トレイが前記入替室に位置し、その状態で前記電子線照射部において一つの被照射物に電子線照射しながら、前記入替室において他の被照射物の入れ替えを行うことが可能であることを特徴とする請求項７から請求項１２、および、請求項１４、請求項１５のいずれか１項に記載の電子線照射装置。
【請求項１７】
前記搬送機構を上下動させる上下動機構をさらに具備し、前記被照射物支持部材が前記支持トレイ内で被照射物を支持した状態で前記支持トレイが前記入替室に位置決めされた際に、前記上下動機構により前記搬送機構が上昇されて前記入替室がＸ線遮蔽状態および気密状態とされることを特徴とする請求項１３から請求項１６のいずれか１項に記載の電子線照射装置。
【請求項１８】
前記直動機構は、前記被照射支持部材を直動させて前記電子線照射管と被照射物との間の相対的な直線移動を実現することを特徴とする請求項１３から請求項１７に記載の電子線照射装置。
【請求項１９】
前記回転機構は、前記被照射物支持部材に回転駆動力を伝達する動力伝達部材と動力伝達部材に取り付けられた回転軸と、前記回転軸を回転させる回転駆動部とを有し、前記直動機構は、前記動力伝達部材および前記回転軸を水平に移動させて前記被照射物支持部材に直線駆動力を伝達する直線駆動部とを有し、前記動力伝達部材が前記被照射物支持部材に対して接離可能に設けられていることを特徴とする請求項１３から請求項１７のいずれか１項に記載の電子線照射装置。
【請求項２０】
前記電子線照射部は、単一の電子線照射管を有することを特徴とする請求項１から請求項１９のいずれか１項に記載の電子線照射装置。
【請求項２１】
前記電子線照射管は真空管型であることを特徴とする請求項１から請求項２０のいずれか１項に記載の電子線照射装置。
【請求項２２】
前記電子線照射管から取り出される電子線の加速電圧は８０ｋＶ以下であることを特徴とする請求項２１に記載の電子線照射装置。
【請求項２３】
電子線照射管から放射された電子線を被照射物に照射する電子線照射方法であって、
前記被照射物を自転させ、かつ前記被照射物と前記電子線照射管との間に、前記電子線照射管が前記被照射物の直上を移動するような相対的な直線移動を生じさせながら、前記電子線照射管から前記被照射物に電子線を照射することを特徴とする電子線照射方法。
【請求項２４】
前記電子線照射管の電子線放射部位の中心が前記被照射物の中心を通らないように前記相対移動を生じさせることを特徴とする請求項２３に記載の電子線照射方法。
【請求項２５】
電子線照射管から放射された電子線を被照射物に照射する電子線照射方法であって、
前記被照射物を自転させ、かつ前記被照射物と前記電子線照射管との間に、前記電子線照射管が前記被照射物の直上を移動するような相対的な直線移動を生じさせながら、前記電子線照射管から前記被照射物に電子線を照射し、
その際に、前記電子線照射管が前記被照射物の端部から中心に向いその電子線放射部位の中心が前記照射物の中心に達する前に折り返すような相対的な直線移動を生じさせることを特徴とする電子線照射方法。
【請求項２６】
前記電子線照射管の照射線量がその中心が最も強くなるような正規分布をしている場合に、その半値幅をＷＨとし、前記相対的な直線移動の際の前記折り返し位置の中心からの距離をｄとしたとき、ｄ／ＷＨは０．２５〜０．７９の範囲の位置であることを特徴とする請求項２５に記載の電子線照射方法。
【請求項２７】
前記相対的な直線移動の際の前記折り返し位置は、中心から５．８〜１８．２ｍｍの位置であることを特徴とする請求項２６に記載の電子線照射方法。
【請求項２８】
前記折り返し位置での前記相対移動の停止がない場合に、相対的な直線移動の際の前記折り返し位置は、中心からＷＨ／２の位置であることを特徴とする請求項２７に記載の電子線照射方法。
【請求項２９】
電子線は単一の電子線照射管から照射されることを特徴とする請求項２３から請求項２８のいずれか１項に記載の電子線照射方法。
【請求項３０】
被照射物を直動させることにより前記電子線照射管と被照射物との間の相対的な直線移動を実現することを特徴とする請求項２３から請求項２９のいずれか１項に記載の電子線照射方法。
【請求項３１】
前記電子線照射管は真空管型であることを特徴とする請求項２３から請求項３０のいずれか１項に記載の電子線照射方法。
【請求項３２】
前記電子線照射管から取り出される電子線の加速電圧は８０ｋＶ以下であることを特徴とする請求項３１に記載の電子線照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、表示装置、光ディスク、メガネレンズ、ＩＤカード等の被照射物に電子線を照射してその上に形成された印刷インキ、塗料、接着剤、粘着剤、硬質保護膜等の被覆物の架橋・硬化、または、被照射物の殺菌や改質等の処理のために電子線を照射する電子線照射技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
基材に施された塗料、接着剤、粘着剤、硬質保護膜等の架橋、硬化、または改質等の手段として電子線照射によるものが、これまでに多くの提案されている（特許文献１等）。この技術は、真空中で電子を加速電圧により加速し、この加速された電子を真空中、もしくは不活性ガス雰囲気下に置かれた被照射物に照射して処理するものである。
【０００３】
この電子線照射による処理技術は、被照射物の加熱が極端に少ない、有機溶剤を使う必要がない、硬化開始剤を必要としない等の数多くの利点がある反面、大きなドラム型の照射管が必要であり加速電圧が高いので厳重なＸ線遮蔽が必要であり、酸素阻害を防止するために被照射物の雰囲気を低酸素化すべく大量の窒素ガスなどの不活性ガスを流す必要があるという技術的課題があった。
【０００４】
このような技術的課題が存在するため、従来広く用いられていた電子線照射装置では装置自体が極めて大型で、重量も大きいものとならざるを得なかった。
【０００５】
これに対し、被照射物の搬送系を工夫してこのような不都合を極力軽減しようとする技術が提案されている（特許文献２）。しかしながら、この技術では、ロードロック室を備えた装置全体をさらに鉛製の遮蔽室に収容する必要があり、小型化の要請に応えられるものではない。
【０００６】
また、電子線照射部自体を小型化、低加速電圧化する技術も提案されている（特許文献３）。この技術は、電子線照射窓の材質を工夫して低加速電圧でも電子線の高い透過率を実現することで、Ｘ線の発生量は少なくなり、電子線照射部自体が小型化され、Ｘ線遮蔽もドラム型のものよりも簡略化することができ、電子線照射装置の一定の小型化は実現可能である。この技術を用いて比較的広い面積を有する被照射物に電子線を照射する場合、十分な線量を確保しつつサイクルタイムを短縮するために、照射管を多数配置することが行われているが、この場合には装置はその分大型化してしまい、電子線照射部の小型化のメリットを十分に活かすことができない。また、電子線照射窓を冷却するための不活性ガスの消費量が多くランニングコストも高くなってしまう。さらに、被照射物に必ずしも所望の均一性をもって電子線が照射されるとは限らず、電子線照射の均一性も求められていた。
【特許文献１】特開平２−２０８３２５号公報
【特許文献２】特開平９−１０１４００号公報
【特許文献３】米国特許第５，４１４，２６７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、小型でかつ不活性ガスの使用量が少なく、電子線照射処理のサイクルタイムが短い電子線照射装置および電子線照射方法を提供することを目的とする。また、以上に加えて、さらに電子線照射の均一性、すなわち被照射物の吸収線量の均一性が高い電子線照射装置および電子線照射方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、電子線を放射する電子線照射管を有する電子線放射部と、電子線放射部から放射された電子線を被照射物に照射する電子線照射部と、前記被照射物を前記電子線照射部に搬送する搬送機構と、前記被照射物に電子線を照射する際に、前記被照射物を自転させる回転機構と、前記被照射物に電子線を照射する際に、前記被照射物と前記電子線照射管との間に、前記電子線照射管が前記被照射物の直上を通るような相対的な直線移動を生じさせる直動機構とを具備し、前記被照射物が前記搬送機構により前記電子線照射部に搬送された際に、前記回転機構により前記被照射物を自転させ、かつ前記直動機構により前記被照射物と前記電子線照射管との間に相対的な直線移動を生じさせながら前記電子線照射管から前記被照射物に電子線を照射することを特徴とする電子線照射装置を提供する。
【０００９】
本発明の第２の観点では、電子線を放射する電子線照射管を有する電子線放射部と、電子線放射部から放射された電子線を被照射物に照射する電子線照射部と、前記被照射物を前記電子線照射部に搬送する搬送機構と、前記被照射物に電子線を照射する際に、前記被照射物を自転させる回転機構と、前記被照射物に電子線を照射する際に、前記被照射物と前記電子線照射管との間に、前記電子線照射管が前記被照射物の直上を通るような相対的な直線移動を生じさせる直動機構とを具備し、前記被照射物が前記搬送機構により前記電子線照射部に搬送された際に、前記回転機構により前記被照射物を自転させ、かつ前記直動機構により前記被照射物と前記電子線照射管との間に相対的な直線移動を生じさせながら前記電子線照射管から前記被照射物に電子線を照射し、その際に、前記直動機構は、前記電子線照射管が前記被照射物の端部から中心に向いその電子線放射部位の中心が前記照射物の中心に達する前に折り返すような相対的な直線移動を生じさせることを特徴とする電子線照射装置を提供する。
【００１０】
本発明の第３の観点では、Ｘ線遮蔽可能かつ気密保持可能に形成され、その中で被照射物が回動されて搬送される搬送容器と、搬送容器内で被照射物を回動させて搬送する搬送機構と、前記搬送容器内に形成され、前記被照射物に電子線を照射する電子線照射部と、前記搬送容器内に被照射物の入れ替え可能に形成された入替室と、電子線を放射する電子線照射管を有し、前記電子線照射部にて被照射物に電子線を放射する電子線放射部と、前記入替室において、被処理物の入れ替えを行う入替機構と、前記被照射物に電子線を照射する際に、前記被照射物を自転させる回転機構と、前記被照射物に電子線を照射する際に、前記被照射物と前記電子線照射管との間に、前記電子線照射管が前記被照射物の直上を通るような相対的な直線移動を生じさせる直動機構とを具備し、前記被照射物が前記搬送機構により前記回動搬送容器の前記電子線照射部に搬送された際に、前記回転機構により前記被照射物を自転させ、かつ前記直動機構により前記被照射物と前記電子線照射管との間に相対的な直線移動を生じさせながら前記電子線照射管から前記被照射物に電子線を照射することを特徴とする電子線照射装置を提供する。
【００１１】
本発明の第４の観点では、Ｘ線遮蔽可能かつ気密保持可能に形成され、その中で被照射物が回動されて搬送される搬送容器と、搬送容器内で被照射物を回動させて搬送する搬送機構と、前記搬送容器内に形成され、前記被照射物に電子線を照射する電子線照射部と、前記搬送容器内に被照射物の入れ替え可能に形成された入替室と、電子線を放射する電子線照射管を有し、前記電子線照射部にて被照射物に電子線を放射する電子線放射部と、前記入替室において、被処理物の入れ替えを行う入替機構と、前記被照射物に電子線を照射する際に、前記被照射物を自転させる回転機構と、前記被照射物に電子線を照射する際に、前記被照射物と前記電子線照射管との間に、前記電子線照射管が前記被照射物の直上を通るような相対的な直線移動を生じさせる直動機構とを具備し、前記被照射物が前記搬送機構により前記回動搬送容器の前記電子線照射部に搬送された際に、前記回転機構により前記被照射物を自転させ、かつ前記直動機構により前記被照射物と前記電子線照射管との間に相対的な直線移動を生じさせながら前記電子線照射管から前記被照射物に電子線を照射し、その際に、前記直動機構は、前記電子線照射管が前記被照射物の端部から中心に向いその電子線放射部位の中心が前記照射物の中心に達する前に折り返すような相対的な直線移動を生じさせることを特徴とする電子線照射装置を提供する。
【００１２】
本発明の第５の観点では、電子線照射管から放射された電子線を被照射物に照射する電子線照射方法であって、前記被照射物を自転させ、かつ前記被照射物と前記電子線照射管との間に、前記電子線照射管が前記被照射物の直上を移動するような相対的な直線移動を生じさせながら、前記電子線照射管から前記被照射物に電子線を照射することを特徴とする電子線照射方法を提供する。
【００１３】
本発明の第６の観点では、電子線照射管から放射された電子線を被照射物に照射する電子線照射方法であって、前記被照射物を自転させ、かつ前記被照射物と前記電子線照射管との間に、前記電子線照射管が前記被照射物の直上を移動するような相対的な直線移動を生じさせながら、前記電子線照射管から前記被照射物に電子線を照射し、その際に、前記電子線照射管が前記被照射物の端部から中心に向いその電子線放射部位の中心が前記照射物の中心に達する前に折り返すような相対的な直線移動を生じさせることを特徴とする電子線照射方法を提供する。
【００１４】
本発明の第１、第３、第５の観点によれば、回転機構により被照射物を自転させ、かつ直動機構により被照射物と電子線照射管との間に相対的な直線移動を生じさせながら電子線照射管から被照射物に電子線を照射するので、電子線照射管は１本で十分であり、その分装置を小型化することができ、被照射物に対する酸素阻害を防止するために用いられる不活性ガスの使用量も少なくてよい。また、被照射物を自転させながら被照射物と電子線照射管との間に相対的な直線移動を生じさせることにより、電子線照射管が１本であっても短時間で被照射物の全面を照射することができ、かつ装置自体が小型であることから装置内に不活性ガスを導入する時間も短く、したがって被照射物の電子線照射処理のサイクルタイムを短くすることができる。
【００１５】
本発明の第２、第４、第６の観点によれば、上記効果に加えて、被照射物と電子線照射管との間に、電子線照射管が被照射物の端部から中心に向いその電子線放射部位の中心が前記照射物の中心に達する前に折り返すような相対的な直線移動を生じさせるので、電子線照射による吸収線量が多くなりやすい被照射物の中心部分の吸収線量を適度に抑制することができ、電子線照射の均一性、すなわち被照射物の吸収線量の均一性を高めることができる。
【００１６】
上記本発明の第１、第３、第５の観点において、前記電子線照射管の電子線放射部位の中心が前記被照射物の中心を通らないように前記相対移動を生じさせることが好ましい。これにより、前記相対移動において、電子線照射管が被照射物の中心位置まで達する場合や、被照射物を通り抜ける場合に、照射線量が多くなりやすい被照射物の中心部分の照射線量を抑制することができ、電子線照射の均一性を高めることができる。
【００１７】
上記本発明の第２、第４、第６の観点において、前記電子線照射管の照射線量がその中心が最も強くなるような正規分布をしている場合に、その半値幅をＷＨとし、前記直動機構の相対的な直線移動の際の前記折り返し位置の中心からの距離をｄとしたとき、ｄ／ＷＨは０．２５〜０．７９の範囲の位置である場合に、電子線照射の均一性を高くすることができる。また、上記相対的な直線移動の際の前記折り返し位置は、中心から５．８〜１８．２ｍの位置とすることにより、電子線照射の均一性を高くすることができる。特に、折り返し位置での前記相対移動の停止がない場合には、相対的な直線移動の際の前記折り返し位置は、中心からＷＨ／２の位置とすることにより、電子線照射の均一性を高くすることができる。
【００１８】
また、上記第３、第４の観点のように、Ｘ線遮蔽可能かつ気密保持可能に形成され、その中で被照射物が回動されて搬送される搬送容器と、搬送容器内で被照射物を回動させて搬送する搬送機構と、前記搬送容器内に形成され、被照射物に電子線を照射する電子線照射部と、前記搬送容器内に被照射物の入れ替え可能に形成された入替室とを有する構造の場合には、搬送系全体が被照射物の回動スペースを有すればよく、装置全体をより小型化することができる。
【００１９】
この場合に、前記入替機構が、被照射物を保持する被照射物保持トレイと、前記被照射物保持トレイを前記搬送容器の前記入替室が形成される部分と前記搬送容器の外部との間で搬送させる外部搬送機構とを有し、前記被照射物保持トレイは、前記搬送容器の外部で保持した被照射物を保持したままの状態で前記入替室の一部となり、前記入替室に位置する支持トレイと協同して前記入替室をＸ線遮蔽状態かつ気密状態に形成し、その状態で前記被照射物保持トレイから当該支持トレイに対し被照射物が受け渡されるように構成されることにより、被照射物保持部材および支持部材がロードロック扉として機能し、かつ支持部材は被照射物の搬送台としても機能するので、装置全体が極めてコンパクトなものとなり、搬送室に充填される不活性ガスの使用量もより削減され、不活性ガス置換のための時間もその分短縮され、サイクルタイムの短縮を実現することができる。
【００２０】
また、気密保持された前記入替室を減圧する減圧機構と、減圧した後または減圧しながら前記入替室に不活性ガスを導入して前記入替室を不活性ガスで置換するガス機構をさらに具備し、被照射物を入替する際には前記入替室内を大気開放し、被照射物を搬入した後は、前記入替室を不活性ガス雰囲気とすることにより、入替室のロードロック機能を有効に発揮させることができる。
【００２１】
さらに、前記搬送機構が、被照射物を支持する被照射物支持部材を有する複数の支持トレイを備え、一つの支持トレイが前記電子線照射部に位置するとき、他の少なくとも一つの支持トレイが前記入替室に位置し、その状態で前記電子線照射部において一つの被照射物に電子線照射しながら、前記入替室において他の被照射物の入れ替えを行うことが可能とすることにより、被照射物の入替と並行して電子線照射処理を行うことができるのでサイクルタイムを一層短縮することができる。
【００２２】
さらにまた、前記搬送機構を上下動させる上下動機構をさらに具備し、前記被照射物支持部材が前記支持トレイ内で被照射物を支持した状態で前記支持トレイが前記入替室に位置決めされた際に、前記上下動機構により前記搬送機構が上昇されて前記入替室がＸ線遮蔽状態および気密状態とされるようにすることにより、極めて簡単に入替室を形成することができる。
【００２３】
さらにまた、前記回転機構は、前記被照射物支持部材に回転駆動力を伝達する動力伝達部材と動力伝達部材に取り付けられた回転軸と、前記回転軸を回転させる回転駆動部とを有し、前記直動機構は、前記動力伝達部材をおよび前記回転軸を水平に移動させて前記被照射物支持部材に直線駆動力を伝達する直線駆動部とを有し、前記動力伝達部材が前記被照射物支持部材に対して接離可能に設けられている構成とすることができる。
【００２４】
上記いずれの観点においても、前記電子線照射管を真空管型のものとすることにより、８０ｋＶ以下という低加速電圧でも電子線の透過力の低下が小さく、有効に電子線を取り出すことができ、電子線照射装置のさらなる小型化を実現することができる。また、このように加速電圧が低いことにより、被照射物に対し低深度で効率的に電子線を作用させることが可能となり、基材への悪影響および２次Ｘ線の発生量を低下させることができるようになり、Ｘ線遮蔽のための材料として有害な鉛の代わりにステンレススチール等の使用が可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、電子線照射管を１本とすることができるので、その分装置を小型化することができ、不活性ガスの使用量も少なくてよく、ランニングコストが低い。また、電子線照射管が１本であっても短時間で被照射物の全面を照射することができ、かつ装置内に不活性ガスを導入する時間も短く、電子線照射処理のサイクルタイムを短くすることができる。さらにまた、吸収線量が多くなりやすい被照射物の中心部分の吸収線量を適度に抑制することができ、電子線照射の均一性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る電子線照射装置を示す垂直断面図であり、図２はその水平断面図である。
【００２７】
本実施の形態の電子線照射装置１００は、Ｘ線遮蔽可能かつ気密保持可能な搬送容器であるチャンバ１０と、このチャンバ１０の天壁部に設けられた電子線放射部２０を有している。また、チャンバ１０内には、被照射物１に電子線を照射する電子線照射部３０および被照射物１を入れ替えるための入替室４０が形成される。また、電子線照射装置１００は、チャンバ１０内で被照射体を回動させて搬送する搬送機構５０と、入替室４０において被照射物を入れ替える入替機構６０と、電子線照射部３０にて被照射物を回転させ、かつ直動させる回転・直動部７０とを有している。
【００２８】
搬送機構５０は、被照射物１を支持する２つの支持トレイ５１と、それぞれの支持トレイ５１を直線的にスライド可能な状態で支持するとともに、これら支持トレイ５１を回動（公転）させる回動アーム５３とを有しており、この回動アーム５３は、チャンバ１０の中央に設けられた回動軸５４を回動中心として回動するようになっている。なお、本明細書において、「回動」とは、回転のように一方向（またはその反対方向）に連続的に被照射物が回るのではなく、一方向またはその反対方向に所定量だけ回りそこで停止するようにして、その停止位置を変えるように回ることを意味する。
【００２９】
回動アーム５３は、回動軸５４を挟んで直線的に設けられており、２つの支持トレイ５１は互いに１８０°離隔している。回動軸５４は、チャンバ１０の下方に設けられた回転モータ５５により回転され、これにより回動アーム５３がチャンバ１０内を回動する。また、回動軸５４はシリンダ５６により上下動可能となっており、これにより回動アーム５３および支持トレイ５１が上下動される。
【００３０】
回動アーム５３は板状をなしており、その上には、各支持トレイ５１に対応した２対のリニアガイドレール５７が設けられている。各リニアガイドレール５７にはその上をスライド可能にスライダー５８が設けられ、このスライダー５８に支持トレイ５１が取り付けられており、これにより支持トレイ５１がスライド可能となっている。支持トレイ５１は有底で上部に開口を有する円筒状をなしており、その中央部には、被照射物１を着脱自在に支持するための被照射物支持部材５９が回転可能に設けられている。なお、後述するように、支持トレイ５１内で被照射物１を支持する被照射物支持部材５９を回転させる回転軸８１が下方に延びるように設けられており、回動アーム５３には回転軸８１が移動可能な長孔５３ａが設けられている。
【００３１】
被照射物１は、たとえば、表面に印刷インキ、塗料、接着剤、保護膜剤等の樹脂層がスピンコートや塗布やスプレー等の方法により被覆された板状物からなる。
【００３２】
チャンバ１０の壁面には、不活性ガス導入管１１、ガス排出管１２、および酸素濃度センサ１３が接続されており、図示しないガス制御部により、酸素濃度センサ１３で測定されるチャンバ１０内の酸素濃度が所定の値以下となるように、窒素ガス等の不活性ガスの流量が制御されるようになっている。
【００３３】
電子線放射部２０は、チャンバ１０に対して気密に接続され、Ｘ線を遮蔽するシールドボックス２１と、このシールドボックス２１内に収容された１本の電子線照射管２２と、電子線照射管２２から被照射物１に対する電子線の照射の有無を制御するシャッタ機構２３とを具備している。シャッタ機構２３は、図３に詳細に示すように、シャッタ２４と、シャッタ２４を揺動可能に支持する揺動軸２５と、シャッタ２４を揺動軸２５を中心として揺動させ、シャッタ２４を開閉させる揺動機構２６とを備えている。電子線照射管２２はシールドボックス２１の下端の開口部に電子線射出部を下向きにして配置される。なお、照射を開始する際に被照射物１を電子線が照射されない位置に位置させることができればシャッタ２４は必ずしも必要がない。また、電子線照射管２２は、照射処理の間、常時電子線を放射しているが電子線照射管２２の電子線放射をオン・オフするようにしてもよい。
【００３４】
チャンバ１０の電子線照射部３０におけるシールドボックス２１の装着部には、電子線照射管２２の下端近傍に冷却用の不活性ガス、例えば窒素を流通させるための不活性ガス導入管３２および不活性ガス排出管３３が設けられている。不活性ガス導入管３２には冷却用に供給する不活性ガスの流量を制御する不活性ガス導入制御弁３２ａが設けられており、図示しないガス制御部により電子線照射管２２の下端部領域から温度センサ３４で検出された温度に基づいて不活性ガスの供給の有無や流量を制御することで、必要最小限の量の不活性ガスで効果的に電子線照射管２２を冷却することが可能になっている。なお、このように供給される冷却用の窒素ガス等の不活性ガスによりチャンバ１０内の酸素濃度が十分に低下すれば上記不活性ガス導入管１１からの不活性ガスの導入は不要である。
【００３５】
電子線照射部３０は、電子線放射部２０の直下に位置する。回動アーム５３が搬送機構５０により回動されて支持トレイ５１が電子線照射部３０に位置決めされ、シリンダ５６により回動アーム５３を上昇させた状態で被照射物１に電子線が照射される。
【００３６】
チャンバ１０における電子線照射部３０と反対側の部分には入替室４０が形成される入替室部４１が設けられている。入替室部４１の上部には開口部４１ａが形成されており、チャンバ天壁の開口部４１ａの周囲下部には、支持トレイ５１に対応する位置に遮蔽シール４６が設けられている。回転モータ５５により回動軸５４を回転させて支持トレイ５１を開口部４１ａの直下へ位置決めし、シリンダ５６により支持トレイ５１を上昇させることにより、遮蔽シール４６が支持トレイ５１に押圧され、その密着部分によりその中が気密状態となる。
【００３７】
チャンバ１０の外部の入替室部４１に対応する部分には、被照射物を入れ替えるための入替機構６０が設けられている。この入替機構６０は、入替室部４１とチャンバ１０の外部に位置する被照射物受渡部６６の間を結ぶスパンを有し、上下動可能に設けられた外部搬送アーム６４と、この外部搬送アーム６４の両端部に設けられた２つの被照射物保持トレイ６２とを備えている。
【００３８】
各被照射物保持トレイ６２は、下面に開口を有し上部が閉塞された扁平円筒状をなす本体６２ａと、外部搬送アーム６４の両端部に設けられ、かつ本体６２ａの中央に貫通して本体６２ａを支持するように設けられた保持アーム６２ｂと、保持アーム６２ｂの下面に設けられ、被照射物１を着脱自在に保持する保持部６２ｃを有している。保持部６２ｃは、適宜の吸着機構、例えば真空吸着機構を有している。保持アーム６２ｂの下端は本体６２ａの脱落を防止するフランジ部６２ｄとなっており、保持部６２ｃはフランジ部６２ｄに設けられている。特に図示しないが、被照射物保持トレイ６２の本体６２ａに対する保持アーム６２ｂの挿通部にも、遮蔽シール構造が設けられ、挿通部の気密保持およびＸ線遮蔽が行われる構成となっている。
【００３９】
外部搬送アーム６４の中心部には回動軸６３が設けられており、この回動軸６３を介して図示しない駆動機構により外部搬送アーム６４が回動および上下動される。そして、一方の被照射物保持トレイ６２により被照射物受渡部６６における被照射物を保持し、他方の被照射物保持トレイ６２により入替室部４１の支持トレイ５１の被照射物を保持し、外部搬送アーム６４を回動および上下動させることにより、被照射物受渡部６６と入替室部４１に位置する支持トレイ５１との間で被照射物１の入替動作を行う。
【００４０】
入替室部４１におけるチャンバ天壁の開口部４１ａの周囲上部には、遮蔽シール６５が設けられており、外部搬送アーム６４が下降されることにより被照射物保持トレイ６２を遮蔽シール６５に密着させて気密保持およびＸ線遮蔽が行われるようになっている。すなわち、チャンバ１０の入替室部４１に支持トレイ５１が位置し、その支持トレイ５１が開口部４１ａに対応する位置において遮蔽シール４６に密着された状態で、被照射物保持トレイ６２が開口部４１ａを覆うように装着されることにより、入替室４０が形成される。このとき、被照射物保持トレイ６２は入替室４０の一部を構成することとなる。この入替室４０をロードロック室として機能させることにより、チャンバ１０の内部の不活性ガスの雰囲気を損なうことなく、かつＸ線の漏洩を防止しつつ被照射物１の出し入れを可能にしている。
【００４１】
入替室４０には、入替室４０の内部の排気を行う真空排気路４２と、入替室４０に置換ガスとして窒素ガス等の不活性ガスを供給する置換ガス供給路４３とがチャンバ１０の天壁を介して接続されている。置換ガス供給路４３には置換ガス供給制御弁４３ａが設けられている。
【００４２】
真空排気路４２には真空ポンプ４４が接続されており、その途中に排気制御弁４５が設けられている。また、置換ガス供給路４３には図示しない不活性ガス供給源から不活性ガスが供給され、置換ガス供給路４３の途中には置換ガス供給制御弁４３ａが設けられ、これにより入替室４０に対する不活性ガスの供給を制御可能になっている。
【００４３】
上述のチャンバ１０、支持トレイ５１、被照射物保持トレイ６２は、電子線照射にて発生するＸ線の遮蔽に必要な厚みの金属から構成されている。また、チャンバ１０と支持トレイ５１との間の遮蔽シール４６、チャンバ１０と被照射物保持トレイ６２との間に設けられた遮蔽シール部６５は、僅かな隙間があってもＸ線が直接漏れ出さない（外部に漏れ出すのは反射したＸ線のみとなる）ように図示しない段差を設けてあり、前記のＸ線遮蔽に必要な厚みのある金属と遮蔽シール部４６，６５の段差とで、Ｘ線遮蔽機構を成している。すなわち、一般に遮蔽シール部の形状が、Ｘ線発生源から２回以上反射させた後に放出されるようなものであれば、漏れ出すＸ線量は、通常の生活環境に存在する安全なＸ線レベルにまで極端に減少するので安全である。
【００４４】
回転・直動部７０は、電子線照射部３０の下方に設けられており、支持トレイ５１に動力を伝達する動力伝達部材７１と、動力伝達部材７１の中心に挿通され、水平に配置されてチャンバ１０の外に延びる回転軸７２と、チャンバ１０の中央部において回転軸７２を支持する回転軸支持部材７３と、チャンバ１０の底部に設けられ、回転軸支持部材７３をガイドするリニアガイドレール７４と、リニアガイドレール７４の上をスライド可能に設けられ、回転軸支持部材７３を支持するスライダー７５と、回転軸７２を回転させる回転機構としての回転モータ７６と、回転軸７２にベアリング７７ａを介して嵌め込まれた嵌合部材７７と、チャンバ１０に取り付けられ、回転軸７２および動力伝達部材７１を矢印Ａ方向に沿って直線移動させる直動機構としてのリニアモータ７８とを有している。回転モータ７６は結合部材７９によりリニアモータ７８と結合されている。
【００４５】
支持トレイ５１内で被照射物を支持する被照射物支持部５９は、その底面に鉛直下方に延びる回転軸８１が取り付けられており、回転軸８１の下端部には動力伝達部材８２が固定されている。そして、回転・直動部７０の動力伝達部材７１を動力伝達部材８２に係合させることにより、回転モータ７６による回転駆動、リニアモータ７８による直線駆動が伝達され、被照射物支持部５９に支持された被照射物１を回転させ、かつ矢印Ａ方向へ直動させることが可能となっている。動力伝達部材７１、８２としては、例えば、歯車機構、金属面が接触するタイプのもの、磁力等を用いた非接触タイプのもの等、従来公知の種々のものを用いることができる。
【００４６】
回転モータ７６およびリニアモータ７８の駆動は、駆動制御部９０により制御される。具体的には、駆動制御部９０は、電子線照射部３０の図１に示す位置にある支持トレイ５１内の被照射物１を回転させるように回転モータ７６を制御するとともに、図４の（ａ）〜（ｃ）に示すように、電子線照射管２２が被照射物の直上を通り、かつ電子線照射管２２が被照射物１の端部１ａから中心１ｂに向いその電子線放射部位２２ａの中心２２ｂが被照射物１の中心１ｂに達する前の、位置１ｃに達した際に折り返すような移動が生じるようにリニアモータ７８の駆動を制御する。
【００４７】
上記電子線照射部２０における電子線照射管２２としては、米国特許第５，４１４，２６７号に開示されている真空管型のものを用いることが好ましい。このような真空管型の電子線照射管２２は図５のように構成されている。すなわち、円筒状をなすガラスまたはセラミック製の真空管（チューブ）１０１と、その真空管１０１内に設けられ、陰極から放出された電子を電子線として取り出してこれを加速する電子線発生部１０２と、真空管１０１の端部に設けられ、電子線を射出する電子線射出部１０３と、図示しない給電部より給電するための給電ピン部１０４とを有する。電子線射出部１０３には上述の電子線射出部位２２ａとして機能する薄膜状の照射窓１０５が設けられている。電子線射出部１０３の照射窓１０５は、ガスは透過せずに電子線を透過する機能を有しており、スリット状をなしている。
【００４８】
このような真空管型の電子線照射管２２は、従来のドラム型の電子線照射源とは根本的に異なっている。従来のドラム型電子線照射源は、ドラム内を常に真空引きしながら電子線を照射するタイプのものである。従来のドラム型の電子線発生源は大型であり、上述したように搬送ラインに組み込んで用いることも、上述のようにして電子電流、加速電圧、距離等を調整することも困難であるが、このような構成の照射管を有する電子線発生源は小型であり、容易にインライン化することができるとともに、８０ｋＶ以下という低加速電圧でも有効に電子線を取り出すことができ、制御性も良好であるから、上述した調整を容易に行うことができる。また、電子線照射する目的の層の下地への悪影響が小さい。また、加速電圧が小さいためＸ線等の放射線の発生量が小さく、放射線を遮蔽するためのシールド装置を小型化または低減することができるようになる。
【００４９】
通常、電子線照射は、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気に置換して行われるが、このような真空管型の電子線照射源の場合には、雰囲気置換の程度が高くなくてよく、条件によっては、空気に近い雰囲気になるような不活性ガス含有量の雰囲気下で照射することも可能である。
【００５０】
次に、以上のように構成された電子線照射装置１００の動作について説明する。
後述のように本実施形態では被照射物１の入れ替えと電子線の照射を連続的に反復するが、便宜上、図１の状態から順次説明する。
【００５１】
図１では、チャンバ１０の内部は、不活性ガス導入管１１から導入されガス排出管１２を介して流出する不活性ガスにて満たされ、酸素濃度センサ１３にて検出される酸素濃度が所定の値以下となるように制御されている。
【００５２】
そして、入替室部４１においては、外部搬送アーム６４が下降されていることにより、被照射物保持トレイ６２がその外周部を遮蔽シール６５を介してチャンバ１０の天壁上部の開口部４１ａの外周部に気密に密着し、また、回動アーム５３が上昇されていることにより、一方の支持トレイ５１がその外周部を遮蔽シール４６を介してチャンバ１０の天壁下部の開口部４１ａの外周部に気密に密着し、密閉状態の入替室４０が形成されている。一方、電子線照射部３０には、他方の支持トレイ５１が位置している。
【００５３】
この状態から、入替機構６０の一方の被照射物保持トレイ６２の保持部６２ｃにより支持トレイ５１内の被照射物１を吸着保持し、それと同時に、チャンバ１０の外部では、被照射物受渡部６６に位置する未照射の被照射物１を他方の被照射物保持トレイ６２の保持部６２ｃで吸着保持する。そして、図６に示すように、外部搬送アーム６４を上昇させ、さらに外部搬送アーム６４の回動軸６３を１８０°回動させることにより、電子線が照射済の被照射物１と未照射の被照射物１の位置を入れ換える。
【００５４】
その後、図７に示すように外部搬送アーム６４を降下させ、未照射の被照射物１を支持トレイ５１に受け渡すとともに、照射済の被照射物１を被照射物受渡部６６に受け渡す。この際に、図１と同様、密閉状態の入替室４０が形成される。そして、置換ガス供給制御弁４３ａを閉じた状態で、真空ポンプ４４により入替室４０の内部を真空排気した後に排気制御弁４５を閉じ、置換ガス供給制御弁４３ａを開くことにより、真空排気された状態の入替室４０の内部に短時間に不活性ガス、例えば窒素ガスを導入する。これにより、短時間に、かつ比較的少量の不活性ガスにて、入替室４０の内部を完全に置換することができる。
【００５５】
このような被照射物の入替動作と同時に、図７に示すように、電子線照射部３０において支持トレイ５１内に位置している被照射物１に電子線を照射する。具体的には、図７に示すように、図３に示すシャッタ機構２３のシャッタ２４を開にし、回転・直動部７０により被照射物１を回転させ、かつ矢印Ａ方向に直動させながら、電子線照射管２２から被照射物１に電子線を照射する。この際に、不活性ガス導入管３２からは、電子線照射管２２を冷却するための不活性ガス、例えば窒素ガスがチャンバ１０内へ導入される。
【００５６】
このとき、駆動制御部９０により回転・直動機構７０を制御して、被照射物１を回転させながら、被照射物１側から見て、図４に示すような、電子線照射管２２が被照射物の直上を通り、かつ電子線照射管２２が被照射物１の端部１ａから中心１ｂに向いその電子線放射部位２２ａの中心が被照射物１の中心１ｂに達する前の位置１ｃに達した際に折り返すような移動が生じるようにする。
【００５７】
その後、図８に示すように、シリンダ５６により回動アーム５３を降下させ、入替室４０側の支持トレイ５１の密着状態を解除した後、入れ替えた被照射物１を支持する支持トレイ５１が電子線照射部３０の所定の位置に位置決めされるように、回動アーム５３を回動させる。このとき、照射済の被照射物１を支持する支持トレイ５１が入替室部４１へ搬送され位置決めされる。
【００５８】
この状態から、シリンダ５６により回動アーム５３を上昇させて、入替室部４１において支持トレイ５１を遮蔽シール６５に密着させ、図１の状態とする。そして、さらに上述の操作により、入替室４０を形成して入替室４０の被照射物１を受渡部６６の被照射物１と入れ替え、それと同時に上述のようにして電子線照射部３０において被照射物１に電子線を照射する。以上のような動作を繰り返すことにより、複数の被照射物１に対して連続的に効率よく電子線を照射することができる。
【００５９】
次に、被照射物に対する電子線照射についてさらに詳細に説明する。
上述したように、本実施形態では、被照射物１を回転させながら、被照射物１側から見て、図４に示すような、電子線照射管２２が被照射物の直上を通り、かつ電子線照射管２２が被照射物１の端部１ａから中心１ｂに向いその電子線放射部位２２ａの中心が被照射物１の中心１ｂに達する前の、中心から距離ｄの位置１ｃに達した際に折り返すような移動が生じるようにし、電子線照射線量を均一化する。
【００６０】
つまり、被照射物を同一速度で回転させながら電子線照射管と被照射物との相対的な直線移動を生じさせる場合、電子線照射管２２の電子線放射部位の中心が被照射体の中心に達してからもしくは中心を過ぎてから電子線照射管を折り返す、または中心を超えて他端まで移動するようにすると、周速が大きい被照射物の端部よりも周速の小さい中心部のほうが原理的に電子線照射線量が大きくなってしまい、吸収線量は不均一なものとなってしまう。これを回避する方法としては、相対的な直線移動の速度または被照射物の回転速度を変化させることが考えられるが、これのみで電子線照射線量を均一にするには制御が困難である。つまり、上記相対的な直線移動と被照射物の回転によって均一な吸収線量を得たい場合には、被照射物の回転中心部では相対的な直線移動の速度を高くする必要があり、被照射物の中心部では極端に大きな速度が要求される。搬送制御する観点からは、相対的な直線移動の最大速度、最大加速度、ならびに被照射物の回転数が設計上重要なパラメータとなり、このように極端に大きな速度を実現可能にするために性能を向上させることは装置の大型化とコストアップを招くこととなる。
【００６１】
そこで、本実施形態では、上述したように、電子線照射管２２の電子線放射部位２２ａの中心が被照射物１の中心に達する前に電子線照射管２２が折り返すような電子線照射管２２と被照射物１との相対的な直線移動を生じさせる。これにより、電子線吸収線量が最も大きくなる被照射物の中心付近の吸収線量を減少させて電子線吸収線量の均一化を図ることができる。
【００６２】
次に、電子線照射管の折り返し位置を変化させた場合の吸収線量均一性について説明する。
電子線を照射した際の被照射物の吸収線量の線量が不足すると硬化不良が生じやすくなり、また吸収線量が多すぎると基材ダメージが大きくなったり、発熱による変質が生じたりする。したがって、被照射物の全面に亘ってこのような不都合が生じない吸収線量の均一性が必要であり被照射物中心において、平均吸収線量の−３０％〜＋５０％の範囲にあることが好ましい。
【００６３】
このことを以下の（１）、（２）の実験結果に基づいて説明する。
（１）ウレタン系電子線硬化型ハードコート剤をスピンコーターにてアクリル板上に膜厚が約２μｍとなる条件で塗布し、中心吸収線量を７０ｋＧｙとして表１に示す相対値の吸収線量でハードコート層を硬化させた。その後、＃００００スチールウールを荷重２５０ｇで２０往復させ、傷の本数で耐擦傷性を評価した。その結果を表１に示す。その結果−３０％より小さい吸収線量では耐擦傷性に問題が発生することが確認された。
【００６４】
（２）チオウレタン系プラスチックレンズ（ＭＰ−８、屈折率１．６０）に、上記（１）で用いたのと同様のハードコート剤を同じ条件で塗布硬化後、レンズの黄変の程度（ＹＩ値）を積分球式分光光度計「ＣＭＳ−３５ＳＰ」（村上色彩技術研究所）にて測定した。その結果を表１に示す。ＹＩ値は３．０以下が実用範囲であるが、＋５０％より大きな吸収線量とすることによりＹＩ値が３を超え、基材へのダメージが問題となることが確認された。
【００６５】
以上から、被照射物中心において、平均吸収線量の−３０％〜＋５０％の範囲の均一性を有することが好ましいことが確認された。
【００６６】
【表１】
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【００６７】
一方、自転する被照射物へ電子線を照射する場合、周速度が遅いほど照射時間を短くする必要があるので、周速度が遅いほど照射管と被照射物との相対速度を大きくする必要がある。したがって、折り返し位置では相対速度が大きい必要がある。しかし、搬送機構を小型かつ安価にする要請からは、加速度性能をある程度下げる必要があるため、折り返し位置で若干の停止時間または低速での搬送時間を見込む必要がある。この場合には、折り返し位置において線量が増加することになる。
【００６８】
そこで、折り返し位置において停止時間がない場合とある場合について、折り返し位置を変化させて吸収線量のシミュレーションを行い、吸収線量の均一性を確認した。ここでは、被照射物としてディスクを用い、その回転数を６００ｒｐｍ、相対的な直線移動の速度を被照射物の外周部で０ｍｍ／ｓとし、外周から中心に向かって移動する際に最高１９２ｍｍ／ｓとしてそれぞれ最適化を行った。電子線照射管から射出される電子線の照射線量は、通常、図９に示すように正規分布する。したがって、ここでは電子線照射管からの電子線照射線量は正規分布をなしているものとした。また、折り返し位置の影響は、図９に示す電子線照射管の半値幅ＷＨに影響を受けるので、ここでは折り返し位置の中心からの距離ｄを半値幅ＷＨで割った値、すなわちｄ／ＷＨを用いた。なお、図９では、電子線照射線量の正規分布の半値幅ＷＨが１７ｍｍ、２２ｍｍ、２７ｍｍの場合を示す。
【００６９】
図１０は、折り返し位置での停止時間がない場合のディスク状の被照射物の径方向の吸収線量分布を示す（中心吸収線量７０ｋＧｙ）。ここでは、ｄ／ＷＨを０、０．４８、０．８３と変化させている。この図から、ｄ／ＷＨが０．４８の場合、つまり、折り返し位置の中心からの距離ｄが半値幅ＷＨの約１／２において吸収線量均一性が最も良いことがわかる。ｄ／ＷＨが０、つまり照射管中心と被照射物中心とが重なり合う位置で折り返す場合は、被照射物の中心での吸収線量は平均線量の２倍以上になり、逆にｄ／ＷＨが０．８３の場合は、平均線量の１／４以下になってしまう。
【００７０】
図１１は、折り返し位置での加速度性能を考慮した場合の吸収線量分布を示し、具体的には折り返し位置で照射時間全体の約５％に相当する時間相対速度が０、つまり停止した場合を示す（中心吸収線量７０ｋＧｙ）。ここでは、ｄ／ＷＨを０、０．７２、０．８３と変化させている。この場合は図１０と異なり、停止時間の分だけ線量は増加してしまう。したがって、図１１の場合には、ｄ／ＷＨが０、つまり照射管中心と被照射物中心とが重なり合う位置で折り返す場合は、被照射物の中心での吸収線量は平均線量の４倍以上にもなってしまう。また、折り返し位置での停止がない図１０の場合には、最もよいｄ／ＷＨの値はｄがＷＨの約半分であったが、このように停止時間が存在する場合には、ｄ／ＷＨが０．７程度が最も良い。ｄ／ＷＨが０．８３の場合も図１０よりも被照射物の中心部の線量は増加しているが、平均線量の−４０％程度なので線量不足の状況にある。この場合には、停止時間をさらに長くすることにより中心部の吸収線量を上げることも可能であるが、逆に折り返し位置（停止位置、図１１では約２０ｍｍの部分）の線量が増加してしまう。
【００７１】
図１２は停止時間が０（ＴＷ＝０ｓ）の場合と、停止時間が全照射時間の５％相当の時間の場合（ＴＷ＝５ｓ）について、折り返し位置を変えた場合の被照射物の中心の吸収線量を平均値（７０ｋＧｙ）からの増減で示したものである。この図に示すように、吸収線量を好ましい範囲である−３０％〜＋５０％の範囲に入れるためには、停止時間がない場合にはｄ／ＷＨの値は０．２５〜０．５８の範囲であることが必要であり、停止時間が全照射時間の５％の場合にはｄ／ＷＨの値は０．５６〜０．７９の範囲であることが必要である。すなわち、これら両方からｄ／ＷＨの許容範囲は０．２５〜０．７９であり、折り返し位置での加速度性能に合わせてｄ／ＷＨの値を設定すれば、良好な線量均一性が得られる。
【００７２】
以上のことから、ｄ／ＷＨの許容範囲は０．２５〜０．７９の範囲内であることが好ましい。また、上記シミュレーション結果は、半値幅ＷＨ＝２３ｍｍで行った結果であり、ｄ／ＷＨ＝０．２５の場合にはｄ＝５．８となり、ｄ／ＷＨ＝０．７９の場合にはｄ＝１８．２となる。したがって、ｄの範囲は５．８〜１８．２ｍｍ程度が好ましい。また、折り返し位置で停止時間を設けない場合には、ｄ／ＷＨが約０．５、すなわち、折り返し位置が中心から約ＷＨ／２の位置であることが好ましい。
【００７３】
また、直線移動の時間（被照射物が移動を開始してから戻るまでの時間）、つまり照射時間（秒）と回転数（ｒｐｍ）との積の値が３００（秒・ｒｐｍ）以上であることが好ましい。この値が３００（秒・ｒｐｍ）より低くなると、照射線量のムラが大きくなる。また、この値が大きすぎると高速回転が必要となり、装置上実用的でなくなる。この点を考慮すると１６００（秒・ｒｐｍ）以下が好ましい。より好ましい範囲は、４００〜１６００（秒・ｒｐｍ）である。
【００７４】
電子線照射管２２と被照射物１との相対的な直線移動の速度は、電子線の照射線量の均一性を考慮して制御することが好ましい。具体的には被照射物の中心に向かうほど相対移動の速度を速くすることが好ましい。例えば、直線移動の時間、つまり被照射物が移動開始してから戻るまでの時間が２秒の例においては、被照射物１の端部付近では０〜２０ｍｍ／ｓ、中心付近では６０〜１８０ｍｍ／ｓであることが好ましい。
【００７５】
また、このように被照射物１を回転させながら、電子線照射管２２の電子線放射部位２２ａの中心が被照射物１の中心に達する前に電子線照射管２２が折り返すような電子線照射管２２と被照射物１との相対的な直線移動を生じさせることにより、冷却のために不活性ガス導入管３２を介して導入される不活性ガスのガス流を被照射物の表面で常に一定にすることができ、平坦度の高い安定した塗膜を得ることができる。
【００７６】
すなわち、不活性ガスは、不活性ガス導入管３２の先端部の周壁に設けられた吐出孔３２ｂを介して、不活性ガス導入管３２が延びる方向に垂直に吐出されるから、被照射物１を回転させながら電子線照射管２２が被照射物１の中心を超えるような相対的な直線移動を生じさせる場合には、図１３の（ａ），（ｂ）に示すように、吐出孔３２ｂが被照射物１の中心を超えることとなり、中心の前後で不活性ガスの吹き出し方向と被照射物の回転方向との関係が逆になり、未硬化の塗膜は風圧で波打ってしまう場合があり、硬化後の塗膜平坦度を損ねるが、本実施形態のように電子線照射管２２の電子線放射部位２２ａの中心が被照射物１の中心に達する前に電子線照射管２２が折り返すような相対的な直線移動を生じさせるため、不活性ガスの吹き出し方向と被照射物の回転方向との関係が逆になることはなく、平坦度の高い安定した塗膜を得ることができるのである。
【００７７】
本実施形態では、このように電子線照射の均一性を高めることができる他、被照射物１を自転させ、かつ被照射物１と電子線照射管２２との間に相対的な直線移動を生じさせながら１本の電子線照射管２２から被照射物１に電子線を照射するので、装置を小型化することができ、被照射物１に対する酸素阻害を防止するために用いられる不活性ガスの使用量も少なくてよく、ランニングコストが低い。また、被照射物１を自転させながら被照射物と電子線照射管との間に相対的な直線移動を生じさせることにより、１本の電子照射管２２により短時間で被照射物１の全面を照射することができ、かつ装置自体が小型であることから装置内に不活性ガスを装入する時間も短く、したがって被照射物１の電子線照射処理のサイクルタイムを短くすることができる。
【００７８】
また、Ｘ線遮蔽可能かつ気密保持可能であり搬送容器として機能するチャンバ１０と、チャンバ１０内で被照射物１を回動させて搬送する搬送機構５０と、被照射物１に電子線を照射する電子線照射部３０と、被照射物１を入れ替えるための入替室４０とを有する構造であるため、搬送系全体が被照射物１の回動スペースを有すればよく、装置全体をより小型化することができる。
【００７９】
さらに、チャンバ１０の内部に設けられた被照射物１を支持する支持トレイ５１と、入替機構６０の被照射物保持トレイ６２とで、ロードロック作用をなす入替室４０を構成して、チャンバ１０の内部の不活性ガスの雰囲気を損なうことなく、また、電子線放射部２０から発生するＸ線の漏洩等を生じることなく被照射物１の入れ替え操作が可能であり、また、チャンバ１０の内部を低酸素濃度に維持するための不活性ガスの使用量を削減することができる。さらに、特別なロードロック室を設ける必要がなく、また鉛製の大がかりな遮蔽室等を別個に設ける必要がないので、これによっても装置の小型化が促進される。
【００８０】
電子線放射部２０における真空管型照射管２２の冷却のための不活性ガスは、温度センサ３４にて検出される真空管型照射管２２の電子線射出部位２２ａ（照射窓１０５）の温度に基づくフィードバック制御にてその流量が制御されるので、不活性ガスの使用量をより一層削減することができる。
【００８１】
なお、以上の実施形態において、７０ｋＧｙの吸収線量で説明しているが、吸収線量としては２０〜１５０ｋＧｙの範囲を用いることができ、好ましくは４０〜１００ｋＧｙである。
【００８２】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図１４は本発明の他の実施形態における被照射物と電子線照射管との間の相対的な直線移動を説明するための図である。本実施形態では、図１４に示すように、電子線照射管２２の電子線放射部位２２ａの中心２２ｂが被照射物１の中心１ｂから図に示すｄ′だけずれた位置を通る。この場合に、前記実施形態とは異なり、被照射物１の移動による相対的直線移動において、電子線照射管２２の中心位置が被照射物１の中心位置まで達しても、電子線照射管２２が被照射物１を通り抜けてもよい。すなわち、電子線照射管２２の中心が被照射物１の中心からずれた位置を通るので、電子線照射管２２の中心位置が被照射物１の中心位置に達する場合でも被照射物１の中心部分の吸収線量を抑制することができ、電子線照射の均一性を高めることができる。なお、前記実施形態の場合には、電子線照射管２２の中心が被照射物１の中心に達する前に折り返すので、相対的な直線移動の際に電子線照射管２２の中心が被照射物１の中心からずれている必要はない。
【００８３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上述の実施形態では電子線照射管として真空管型のものを例にあげて説明したが、従来のドラム型のものを使うこともできる。
【００８４】
また、上記実施形態では被照射物としてディスク状のものを例として説明したが、これに限定されるものでない。また、電子線を照射して樹脂を架橋・硬化させる場合のみでなく、殺菌など他の用途にも利用することができる。
【００８５】
さらに、上記実施形態では、被照射物を移動させて電子線照射管との間の相対的な直線移動を生じさせたが、電子線照射管を移動させてもよいし、これら両方を移動させてもよい。上記実施形態では、被照射物を支持する支持トレイを２つ設けた場合について示したが、３つ以上であっても構わない。さらにまた、上記実施形態では電子線照射管が１本の場合について説明したが、これに限るものではない。ただし、本発明では電子線照射管が１本で十分であり、装置の小型化の面でも１本であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子線照射装置を示す垂直断面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る電子線照射装置を示す水平断面図。
【図３】本発明の一実施形態に係る電子線照射装置に用いられるシャッタ機構を示す概略構成図。
【図４】本発明の一実施形態における被照射物と電子線照射管との相対的な直線移動を説明するための図。
【図５】本発明の一実施形態に係る電子線照射装置に用いられる電子線照射管を示す斜視図。
【図６】本発明の一実施形態に係る電子線照射装置の動作を説明するための当該電子線照射装置の垂直断面図。
【図７】本発明の一実施形態に係る電子線照射装置の動作を説明するための当該電子線照射装置の垂直断面図。
【図８】本発明の一実施形態に係る電子線照射装置の動作を説明するための当該電子線照射装置の垂直断面図。
【図９】電子線照射管が照射する電子線の線量分布を示す図。
【図１０】折り返し位置での停止時間がない場合のディスク状の被照射物の径方向の吸収線量分布をｄ／ＷＨを変化させて示す図。
【図１１】折り返し位置での停止時間が全照射時間の５％相当の時間の場合のディスク状の被照射物の径方向の吸収線量分布をｄ／ＷＨを変化させて示す図。
【図１２】停止時間が０の場合と、停止時間が全照射時間の５％相当の時間の場合について、折り返し位置を変えた場合の被照射物の中心の吸収線量を平均値からの増減で示した図。
【図１３】被照射物と電子線照射管との間に被照射物の中央近傍で折り返さない相対的な直線移動をする際の不活性ガス供給方向と被照射物の回転方向の関係を説明するための図。
【図１４】本発明の他の実施形態における被照射物と電子線照射管との相対的な直線移動を説明するための図。
【符号の説明】
【００８７】
１…被照射物
１０…チャンバ
２０…電子線放射部
２２…電子線照射管
２２ａ…電子線放射部位
３０…電子線照射部
４０…入替室
４１…入替室部
４６，６５…遮蔽シール
５０…搬送機構
５１…支持トレイ
５３…回動アーム
５４…回動軸
５５…回転モータ
５６…シリンダ
５７…リニアガイドレール
５９…被照射物支持部材
６０…入替機構
６２…被照射物保持トレイ
６４…外部搬送アーム
６６…被照射室受渡部
７０…回転・直動部
７１，８２…動力伝達部材
７２…回転軸
７３…回転軸支持部材
７４…リニアガイドレール
７６…回転モータ
７７…嵌合部材
７８…リニアモータ
９０…駆動制御部
１００…電子線照射装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2006208104.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
2006208104.tif 000014
【図１２】
2006208104.tif 000015
【図１３】
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【図１４】
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