(57)【要約】【課題】照射対象のワークのサイズ、及び形状の自由度を向上させ、且つ、ワークの照射部位に不活性ガスの雰囲気を迅速に形成する。【解決手段】紫外線照射装置１０は、ワークＷに向けて窒素ガス（不活性ガス）を吹き出すガス吹出部２１を備える。このガス吹出部２１は、ワークＷに対向するとともに照射器１１からワークＷに向かう紫外線が透過する対向面２１Ａと、この対向面２１Ａに設けられ、ワークＷに向けて窒素ガス（図１中、符号ＧＳで示す）を吹き出す複数の吹出口とを有する。【選択図】図１
2019013860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに向けて紫外線を照射する照射器と、
前記ワークに対向するとともに前記ワークに向かう前記紫外線が透過する対向面と、前記対向面に設けられ、前記ワークに向けて不活性ガスを吹き出す複数の吹出口とを有するガス吹出部と、
を備えることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記対向面は、前記ワークの表面に沿った面とされ、前記面に沿って前記複数の吹出口が間隔を空けて設けられていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
前記対向面は、前記ワークの表面に沿うように変形自在であることを特徴とする請求項１又は２に記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
前記ガス吹出部は、前記不活性ガスが供給される複数の透光性配管が横並びの状態で、変形自在な連結部材で連結され、各透光性配管における前記ワークに対向する面に、前記吹出口を有する構成であることを特徴とする請求項３に記載の紫外線照射装置。
【請求項５】
前記対向面を、前記ワークの表面に沿うように変形させる駆動部を備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに向けて紫外線を照射する紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線照射装置には、窒素ガスが満たされたパージボックスを備え、パージボックス内でワークに紫外線を照射することで、ワークに塗布された紫外線硬化樹脂を、酸素阻害を避けて硬化させる構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１２３９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の装置構成では、ワークが大型であったり、小型のパージボックスに収容できない立体形状であったりした場合、パージボックスを大型化する必要があった。
しかし、パージボックスが大型化すると、装置全体が大型化するだけでなく、パージボックス内を窒素ガス等の不活性ガスで満たすまでの時間（いわゆるパージ時間）が長くなってしまう問題が生じる。
【０００５】
そこで、本発明は、照射対象のワークのサイズ、及び形状の自由度を向上させ、且つ、ワークの照射部位に不活性ガスの雰囲気を迅速に形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の紫外線照射装置は、ワークに向けて紫外線を照射する照射器と、前記ワークに対向するとともに前記ワークに向かう前記紫外線が透過する対向面と、前記対向面に設けられ、前記ワークに向けて不活性ガスを吹き出す複数の吹出口とを有するガス吹出部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、上記紫外線照射装置において、前記対向面は、前記ワークの表面に沿った面とされ、前記面に沿って前記複数の吹出口が間隔を空けて設けられていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、上記紫外線照射装置において、前記対向面は、前記ワークの表面に沿うように変形自在であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、上記紫外線照射装置において、前記ガス吹出部は、前記不活性ガスが供給される複数の透光性配管が横並びの状態で、変形自在な連結部材で連結され、各透光性配管における前記ワークに対向する面に、前記吹出口を有する構成であることを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、上記紫外線照射装置において、前記対向面を、前記ワークの表面に沿うように変形させる駆動部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、照射対象のワークのサイズ、及び形状の自由度を向上させ、且つ、ワークの照射部位に不活性ガスの雰囲気を迅速に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る紫外線照射装置の構成を示す図である。
【図２】ガス吹出部をワーク側から見た図である。
【図３】（Ａ）は連結管を水平方向に沿う直線形状にした場合のガス吹出部を示す図、（Ｂ）は連結管を上方凸に屈曲させた場合のガス吹出部を示す図である。
【図４】（Ａ）はワークの表面が平面の場合のガス吹出部を周辺構成と共に示す図、（Ｂ）はワークの表面が曲面の場合のガス吹出部を周辺構成と共に示す図である。
【図５】第２実施形態の説明に供する図であり、（Ａ）は対向面を水平面に成形した状態の駆動部を周辺構成と共に示す図、（Ｂ）は対向面を上方凸の面に成形した状態の駆動部を周辺構成と共に示す図、（Ｃ）は対向面を下方凸の面に成形した状態の駆動部を周辺構成と共に示す図である。
【図６】紫外線照射装置の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る紫外線照射装置の構成を示す図である。
紫外線照射装置１０は、ワークＷに向けて紫外線を照射する照射器１１と、ワークＷに向けて窒素ガスを吹き出すガス吹出部２１とを備えている。
ワークＷの表面には、例えば耐候性を向上させる紫外線硬化樹脂が塗布され、表面に紫外線が照射されることによって紫外線硬化樹脂が硬化される。
【００１４】
照射器１１は、光源１２と、光源１２からの光を配光制御する反射鏡１３と、光源１２及び反射鏡１３を収容する筐体１４とを有している。
光源１２は、紫外線を出射するランプであり、本構成では直管型の高出力な紫外線ランプが用いられる。この光源１２は、例えばショートアーク光源等の複数の光源を列状（直線状）に並べた構成でもよく、光源１２の種類、及び光源１２の配置は特に限定されない。
【００１５】
反射鏡１３は、光源１２におけるワークＷ側（照射側に相当）を除く領域を包囲し、かつ、光源１２の長軸方向に延びる楕円筒鏡である。この反射鏡１３は、光源１２の光を反射してワークＷ側に照射する。
筐体１４は、ワークＷ側に開口部１４Ａを有し、光源１２からの光を開口部１４Ａを介してワークＷに照射させる。開口部１４Ａは、透光性部材、例えば石英ガラス等からなる部材で閉鎖され、これにより照射窓１４Ｗが形成される。
【００１６】
ガス吹出部２１には、照射器１１から下方に延出する複数（図１では２本）の配管２３が接続される。また、ガス吹出部２１は、配管２３を避けた位置で照射器１１からワークＷ側に延びる複数（例えば４本）の支柱（不図示）に吊り下げられることによって、ワークＷと照射器１１との間に配置される。例えば、複数の支柱は、ガス吹出部２１の角部を各々吊り下げ支持する。このガス吹出部２１は、ワークＷに対向する対向面２１Ａを有するガス吹出本体２２を備え、このガス吹出本体２２に配管２３が接続される。配管２３は、窒素ガスをガス吹出本体２２に供給するガス配管である。
【００１７】
各配管２３は、筐体１４における長手方向（図１中の紙面奥行き方向）中央を通って、図１の左右方向に間隔を空けて下方に延出し、各配管２３の下端がガス吹出本体２２に接続される。また、各配管２３は、筐体１４よりも上方まで延出し、各配管２３の上端にガス導入口２３Ｇが設けられる。各ガス導入口２３Ｇにはガス経路４０が接続され、ガス経路４０を介して各ガス導入口２３Ｇに窒素ガスが供給される。窒素ガスは、図１に窒素ガスの流れを矢印で示すように、各配管２３内を下方に流れてガス吹出本体２２に供給される。
各配管２３からの窒素ガスは、ガス吹出本体２２の対向面２１Ａから吹き出す。これによって、対向面２１ＡとワークＷとの間の空間が、窒素ガス（図１中、符号ＧＳで示す）で満たされ、酸素濃度が低いガス雰囲気となる。なお、窒素ガスは不活性ガスの一種であり、窒素ガス以外の不活性ガスを適用してもよい。例えば、二酸化炭素、ヘリウムガス、ネオンガス、又はアルゴンガス等が挙げられる。
【００１８】
図１に示すように、対向面２１Ａは、ワークＷに近接して配置される。対向面２１ＡとワークＷとの離間距離は、例えば０ｍｍ〜３０ｍｍ程度の距離に設定され、より好ましくは１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内に設定される。
【００１９】
また、光源１２とワークＷとの離間距離は、照射器１１及び反射鏡１３によってワークＷを十分な強度で照射可能な距離に設定され、例えば５０ｍｍ以上の距離に設定される。本構成では、この光源１２とワークＷとの間に空くスペースを利用してガス吹出部２１を配置する。このため、ガス吹出部２１を配置するためのスペースを別途設ける必要がない。
【００２０】
図２は、ガス吹出部２１をワークＷ側から見た図である。
ガス吹出部２１は、直管形状で透光性を有する複数の透光性配管２５と、これら透光性配管２５を横並びの状態で連結する連結管２６とを備える。複数の透光性配管２５は、透明なガラス管で形成され、紫外線が透過する透光性を有する。これら透光性配管２５は、横並びで互いに平行に配置されるとともに、隣接する透光性配管２５間の間に微少な隙間Ｓが形成される。この隙間Ｓにより、複数の透光性配管２５の位置を、後述するように変化させる際に、透光性配管２５同士が接触する事態を抑制できるとともに、透光性配管２５の各々の位置を独立して調整し易くなる。
【００２１】
また、各透光性配管２５には、透光性配管２５の長手方向に間隔を空けて、透光性配管２５内の窒素ガスを吹き出す吹出口２５Ａが設けられる。これら複数の吹出口２５Ａは、ワークＷに対向する対向面２１Ａに相当する領域に設けられる。
【００２２】
図２に示すように、複数の吹出口２５Ａは、隣接する透光性配管２５同士で異なる位置に設けられる。これによって、全体として、複数の吹出口２５Ａがいわゆる千鳥配置とされ、吹出口２５Ａが等間隔で配置される。
また、透光性配管２５をガラス管で形成することによって、紫外線による劣化を避けるとともに、広く流通するガラス管を用いることができ、材料コストを低減し易くなる。なお、透光性配管２５に、ホウケイ酸ガラス等の高耐熱性ガラスを使用することによって、所望の耐熱性、及び硬度を得やすくなる。また、透光性配管２５には、ガラス材に代えて、他の透光性を有する材料を使用してもよい。
【００２３】
連結管２６は、アルミニウム合金等の比較的小さい力で弾性変形可能な金属管で形成され、複数の透光性配管２５の各端部を互いに連結する。連結管２６には、窒素ガスを供給する配管２３が接続され、これら連結管２６を介して各透光性配管２５に窒素ガスが供給され、各吹出口２５Ａから窒素ガスが排出される。
本構成では、横並びに配列された複数の透光性配管２５が、可撓性を有する左右一対の連結管２６で連結されるので、ガス吹出部２１を屈曲可能である。
【００２４】
例えば、図３（Ａ）に示すように、連結管２６を水平方向に沿う直線形状にすることによって、複数の透光性配管２５の高さが揃い、対向面２１Ａを水平にすることができる。また、図３（Ｂ）に示すように、連結管２６を上方凸に屈曲させることによって、対向面２１Ａが上方凸となるように複数の透光性配管２５の位置を変化させることができる。
ガス吹出部２１の対向面２１Ａは、ワークＷの表面に沿う面に調整される。以下、具体例を説明する。
【００２５】
図４（Ａ）はワークＷの表面が平面の場合のガス吹出部２１を周辺構成と共に示す図である。ワークＷの表面が平面の場合、ガス吹出部２１の対向面２１Ａは水平面に調整される。これにより、対向面２１ＡがワークＷの表面に沿い、対向面２１ＡとワークＷとの離間距離が一定に保持され、対向面２１ＡとワークＷとの間の空間の窒素ガス濃度を均等に保つことができる。
【００２６】
また、図４（Ｂ）は、ワークＷの表面が曲面の場合のガス吹出部２１を周辺構成と共に示す図である。ワークＷの表面が曲面の場合、ガス吹出部２１の対向面２１Ａは、ワークＷの表面と同様に屈曲する曲面に調整される。これにより、対向面２１ＡがワークＷの表面に沿い、対向面２１ＡとワークＷとの離間距離が一定に保持され、対向面２１ＡとワークＷとの間の空間の窒素ガス濃度を均等に保つことができる。
【００２７】
図４（Ａ）、及び図４（Ｂ）に示すように、照射器１１からの紫外線Ｌ１は、ガス吹出部２１の透光性配管２５を通ってワークＷに照射される。この場合、照射器１１からの紫外線Ｌ１は、対向面２１ＡとワークＷとの間の窒素ガスの空間の中央を通ってワークＷに照射される。
これにより、ワークＷの照射部位の窒素ガス濃度を十分に高め、酸素阻害を回避して紫外線硬化樹脂を硬化させることができる。
【００２８】
このように、本構成では、窒素ガスが満たされるパージボックスを使用することなく、ガス吹出部２１によってワークＷの照射部位に窒素ガスの雰囲気を形成することができる。したがって、パージボックスを有する従来構造と比べて、紫外線照射装置１０を小型化し易くなり、かつ、ワークＷのサイズ、及び形状の自由度が向上する。
しかも、ガス吹出部２１に形状のフレキシブル性を持たせているので、ワークＷの形状の自由度が向上する。これらにより、ワークＷが大型であっても、又は、複雑な立体形状であっても、ワークＷの照射部位を、対向面２１Ａに対向させた際に十分な窒素ガス濃度を達成でき、酸素阻害を回避して紫外線硬化樹脂を硬化させることができる。
【００２９】
また、ワークＷに対向する対向面２１Ａから窒素ガスを吹き出して、ワークＷの照射部位に窒素ガスの雰囲気を形成するので、パージボックス内に窒素ガスを満たす場合と比べて、紫外線の照射部位に窒素ガスの雰囲気を迅速に形成することができる。したがって、紫外線照射が可能になるまでの待ち時間を低減できる。
【００３０】
以上説明したように、本実施の形態の紫外線照射装置１０は、ワークＷに向けて窒素ガスを吹き出すガス吹出部２１を備える。このガス吹出部２１は、ワークＷに対向するとともに照射器１１からワークＷに向かう紫外線が透過する対向面２１Ａと、この対向面２１Ａに設けられ、ワークＷに向けて窒素ガス（不活性ガス）を吹き出す複数の吹出口２５Ａとを有する。この構成によれば、照射対象のワークＷのサイズ、及び形状の自由度を向上させ、且つ、ワークＷの照射部位に不活性ガスの雰囲気を迅速に形成することができる。
【００３１】
例えば、大型かつ曲面を有するワークＷを、自動車のリヤウィンドウとした場合に、このリヤウィンドウの表面に、耐候性の向上を目的とした紫外線硬化樹脂を塗布し、この紫外線硬化樹脂を硬化させる際に、本実施形態の紫外線照射装置１０が好適である。
【００３２】
また、対向面２１Ａは、ワークＷの表面に沿った面とされ、この面に沿って複数の吹出口２５Ａが間隔を空けて設けられている。この構成によれば、対向面２１ＡとワークＷとの間の空間を均等な窒素ガス濃度にし易くなり、酸素濃度を適切に低減し易くなる。
また、対向面２１Ａは、ワークＷの表面に沿うように変形自在であるので、様々な形状のワークＷの表面に沿わせることができる。
【００３３】
また、ガス吹出部２１は、窒素ガスが供給される複数の透光性配管２５が横並びの状態で、柔軟性を有する連結部材として機能する連結管２６で連結され、各透光性配管２５におけるワークＷに対向する面に吹出口２５Ａを有する構成である。この構成によれば、ガス吹出部２１を簡易に構成できる。
しかも、透光性配管２５にガラス管を使用するので、紫外線が通過する部位の劣化を回避できるとともにコスト低減に有利となる。
【００３４】
（第２実施形態）
第２実施形態は、ガス吹出部２１の対向面２１Ａを変形させる駆動部３１を備える点が第１実施形態と異なる。
図５（Ａ）は、対向面２１Ａを水平面に成形した状態の駆動部３１を周辺構成と共に示す図である。また、図５（Ｂ）は、対向面２１Ａを上方凸の面に成形した状態の駆動部３１を周辺構成と共に示す図であり、図５（Ｃ）は、対向面２１Ａを下方凸の面に成形した状態の駆動部３１を周辺構成と共に示す図である。
この駆動部３１は、複数の透光性配管２５のいずれかを昇降させる機構であり、より具体的には、複数の透光性配管２５の中央に位置する透光性配管２５をワイヤー３２及びプーリー３３を介して吊り下げ、プーリー３３を不図示のモーターによって回転させることによって中央に位置する透光性配管２５を昇降させる構成である。
【００３５】
例えば、ユーザーが操作する操作装置等からの指示に応じて、駆動部３１が動作する。図５（Ａ）の状態から、駆動部３１が中央の透光性配管２５を上昇させることによって、図５（Ｂ）に示すように、連結管２６が上方凸に屈曲して対向面２１Ａが上方凸の面に変形する。透光性配管２５の上昇量の調整によって上方凸の屈曲度合いを調整可能である。
また、図５（Ａ）又は図５（Ｂ）の状態から、駆動部３１が中央の透光性配管２５を下降させることによって、図５（Ｃ）に示すように、連結管２６が下方凸に屈曲して対向面２１Ａが下方凸の面に変形する。この場合も、透光性配管２５の下降量の調整によって下方凸の屈曲度合いを調整可能である。
【００３６】
このように、ガス吹出部２１の対向面２１Ａを、ワークＷの表面に沿うように変形させる駆動部３１を備えるので、対向面２１ＡをワークＷの表面に沿う面に容易に変更することができる。
なお、駆動部３１は、ユーザーが手動で制御してもよいし、紫外線照射装置１０が有する不図示の制御装置が自動的に制御してもよい。例えば、ワークＷの表面の形状を計測する計測装置を設け、制御装置が、対向面２１Ａが計測装置が計測した形状となるように駆動部３１を制御してもよい。
【００３７】
また、駆動部３１は上記構成に限定されない。例えば、中央の透光性配管２５を昇降させる構成に限定されず、他の透光性配管２５を昇降させてもよい。また、透光性配管２５の位置、及び／又は連結管２６の形状を変更する他の機構を適用してもよい。
【００３８】
上述した各実施形態は、あくまでも本発明の一態様の例示であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において任意に変形、及び応用が可能である。
例えば、上述した各実施形態において、ガス吹出部２１を構成する透光性配管２５、連結管２６の本数、及び形状は適宜に変更してもよい。また、対向面２１Ａに形成される複数の吹出口２５Ａの配置は、千鳥配置に限定されず、紫外線の照射範囲に適切に窒素ガスを供給可能な範囲で適宜に変更してもよい。
【００３９】
また、連結管２６は、金属管に限定されず、変形可能な材質の連結部材を広く使用可能である。例えば、連結管２６に紫外線が照射されない場合、連結管２６にゴムチューブを使用してもよい。
また、ガス吹出部２１を、金属網等の網状部材で形成し、金属網等自体に設けた細孔を吹出口２５Ａとして、窒素ガス等の不活性ガスを吹き出すように構成してもよい。この場合、紫外線は網状部材を透過せず、編み目を透過する。配管２５は必ずしも透光性でなくてもよい。網状部材を構成する金属等は、内部をガスが流通可能なように中空で細管状に形成されている。前記細孔は、網状部材のワークＷに対向する対向面２１Ａに相当する領域に設けられる。
【００４０】
また、ガス吹出部２１の位置を変更してもよい。例えば、図６に示すように、照射器１１の筐体１４が有する開口部１４Ａに、ガス吹出部２１を設けるようにしてもよい。この構成によれば、ガス吹出部２１を、筐体１４の開口部１４Ａを閉鎖する照射窓１４Ｗに兼用することができる。換言すると、照射窓１４Ｗをガス吹出部２１にしてもよい。
【００４１】
また、本発明の紫外線照射装置は、立体物等の表面に印刷されたＵＶインキを硬化させる印刷機に組み込まれるものであってもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０  紫外線照射装置
１１  照射器
１２  光源
１３  反射鏡
１４  筐体
２１  ガス吹出部
２１Ａ  対向面
２５  透光性配管
２５Ａ  吹出口
２６  連結管（連結部材）
Ｗ  ワーク
Ｓ  隙間
【図１】
2019013860.tif 000003
【図２】
2019013860.tif 000004
【図３】
2019013860.tif 000005
【図４】
2019013860.tif 000006
【図５】
2019013860.tif 000007
【図６】
2019013860.tif 000008