(57)【要約】【課題】従来の紫外線照射装置では、フィルタ保持具が放射される紫外線の陰影となり均一な紫外線分布が得られなかったり、温度変化に追従させることが難しく、フィルタを所定の位置に保持することが困難であったが、これをフィルタ保持具を弾性体にて管壁に保持させることで、紫外線分布特性を改善し、フィルタを所定の位置に保持することを可能として紫外線照射装置を提供する。【解決手段】フィルタ２２を保持するフィルタ保持具２３に弾性体２８を係合させ、この弾性体２８を内外管１３，１７の管壁と弾性的に押圧させて、フィルタ保持具２３を内外管１３，１７の間隙部１８内に位置決め固定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線を放射する紫外線ランプと、
この紫外線ランプの外周に配置される紫外線透過型の筒状の内管と、
この内管の開口端に装着され前記紫外線ランプを保持するランプホルダーと、
前記内管の外周に隙間を設けて同軸的に配置される紫外線透過型の筒状の外管と、
この外管と前記内管とで形成される間隙部に配置され前記紫外線ランプからの熱線を吸収もしくは反射させるフィルタと、
このフィルタを前記間隙部内の所定の位置に保持する環状のフィルタ保持具と、
このフィルタ保持具の側面と係合し前記内管もしくは外管面と弾性的に接触する複数の弾性体と、
前記内管及び外管の間隙部に注入される冷却液とを具備し、
前記弾性体にて前記フィルタ保持具を前記間隙部の所定の位置に固定保持することを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記弾性体は、その一部分がフィルタ保持具に固定され、その端部を前記管壁に線もしくは面接触状態で当接するようにしたことを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筐体等に印刷されたインクの乾燥や、半導体素子に付着した不純物等を炭化除去させるため等に使用される紫外線照射装置に係り、特にそのフィルタを保持する保持構造を改良した紫外線照射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、牛乳パックの外周面には、インクを用いて各種の印刷が施されているが、これらパックの材質には紙もしくは柔軟なプラスチック材が採用されており、これらの材質の中には加熱に弱い物質も使用されていることから、インクを乾燥させる際には熱エネルギーの発生を極力抑制した紫外線照射装置が一般に使用されている。また、熱に対して弱い半導体素子の製造ラインでも、半導体素子に付着した不純物を炭化除去させるためにも、これらの紫外線照射装置が使用されている。
【０００３】
このように多方面にわたり各種用途に使用されている紫外線照射装置は、図５に示すように構成されている。即ち、両端に電極５１を有する紫外線を放射するための紫外線ランプ５２は、その外周に配置された紫外線透過型のガラスによって形成した円筒形の内管５３内に配置されている。この内管５３の開口端には、ランプホルダー５４が装着され、このランプホルダー５４には、端子ピン５５を有するソケット５６が配設されている。このソケット５６に紫外線ランプ５２の電極５１を嵌合することで、内管５３内に紫外線ランプ５２を中空状態に保持し、このソケット５６の端子ピン５５を介して外部電源（図示せず）から駆動電力が供給される構成となっている。
【０００４】
この内管５３の外周には、この内管５３と同様に円筒状に形成され紫外線透過型のガラスにて構成された外管５７が同軸的に配置されている。この外管５７は内管５３よりも径大に形成されており、内外管５３，５７の間には間隙部５８が形成されるように、内外管５３，５７の両端に配置された固定具５９に固定されている。この固定具５９は、間隙部５８と連通する冷却液導入口６０及び冷却液排出口６１を有しており、冷却液導入口６０から水等の冷却液を導入し、間隙部５８を冷却液の流通路として機能させ、冷却液排出口６１から冷却液を排出させることで、紫外線ランプ５２の冷却及び紫外線ランプ５２から放射される熱エネルギー成分の除熱を行っている。この固定具５９には、更にランプホルダー５４も着脱自在に螺子止め固定されている。
【０００５】
また、この間隙部５８内には、可視光や赤外線を吸収あるいは反射させるためのガラス板に干渉膜を多層印刷することによって形成されたフィルタ６２が、複数のフィルタ保持具６３によって内管５３の長手方向に沿って保持されている。このフィルタ６２は、複数の短冊状のフィルタ素子をフィルタ保持具６３によって円筒状となるように保持する構成が採用されている。このフィルタ保持具６３は、内管５３の長手方向の複数箇所に配置され、例えば図示の場合には、紫外線ランプ５２の両端付近と中央部付近に夫々配置されている。
【０００６】
このフィルタ保持具６３は、図６に示すように、内管５３の外径と略同じ内径を有し、且つ外管５７の内径よりも小さい円環状に形成された所定幅の保持具本体６４と、この保持具本体６４の両側面に形成した環状の溝部６５と、この保持具本体６４の外周面から中心方向に貫通形成した複数の螺子孔６６とを有する構成となっている。但し、紫外線ランプ５２の両端側に配置されるフィルタ保持具６３には、両側面のいずれか一方の側面に溝部６５を有する構成で差支えない。
【０００７】
このフィルタ保持具６３の溝部６５には、フィルタ６２の一端が夫々挿入され、フィルタ６２を装着した状態でフィルタ保持具６３を内管５３の外壁面に当接させて、間隙部５８を利用して螺子孔６６に固定用の螺子６７を螺合させることで、フィルタ保持具６３を所定の位置に固定している。
【０００８】
あるいはまた、図７に示すように、フィルタ保持具本体６４の内径を内管５３の外径よりも大きく形成し、フィルタ保持具本体６４を内管５３外壁面に当接させることなく、固定用の螺子６７を保持具本体６４に螺合貫通させて、この螺子６７先端のみを内管５３の外壁面と当接させることにより、フィルタ保持具６４を中空の状態で保持固定する構成も採られている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように、フィルタ保持具６３を用いることによって、フィルタ６２を内外管５３，５７の中間部分に中空の状態で保持することが可能となるが、保持具本体６４を直接内管５３の外壁面と接触させて固定する構成では、保持具本体６４が内管５３と直に接触するので、内管５３との接触面積が大きくなってしまうために、紫外線ランプ５２から放射される光に対して保持具本体６４が遮蔽物となってしまう。このために、この保持具本体６４部分が陰影となって均一な紫外線分布が得られなくなるという問題があり、更に、フィルタ保持具６３が配置された近傍とフィルタ保持具６３から離れた部位との温度差が発生し易いという問題点がある。
【００１０】
また、保持具本体６４を内管５３の外壁面から離間させて、螺子６７のみを内管５３外壁面と当接させる構成の場合には、上述したような問題点は多少なりとも改善されてはいるものの、フィルタ保持具６３を固定するためには、螺子６７を内管５３外壁面に当接するように締付ていく必要がある。このことは、螺子６７の先端と内管５３外壁面との僅かな接触面積でフィルタ保持具６３を保持しなければならないことになる。従って、螺子６７の締付時の過大な締付力によって内管５３を破損しないように細心の注意を払いながら固定させる必要があるので、固定作業効率が悪く、また、使用時に紫外線ランプ５２からの熱線によって周囲温度が上昇されてくると、個々の構成部材に熱膨張が発生し、その形状変化に追従して一定の保持力を確保することが困難となる問題点がある。
【００１１】
このような問題点を改善するために、螺子６７が当接する内管５３の外壁面に別体の緩衝材（図示せず）を介在させるように工夫することも考えられるが、このような構成を採用すれば、内管５３外壁面に加わる応力を分散させることが可能となるが、反対に、この緩衝材が内管５３外壁面と直接接触するために、紫外線ランプ５２から放射される光が緩衝材によって妨げられることになるために、陰影となる比率が変化してしまう問題点が新たに生じてしまうものである。
【００１２】
このように従来の構成では、陰影が発生して均一な紫外線分布が得られなかったり、内管５３外周面でフィルタ保持具６３を支持する部位に応力が集中し易く、しかも激しい温度変化に追従していくことが困難となっている。このために、フィルタ６２が所定の位置から大きく移動したり、内管５３外壁面に過大な応力が加わって、内管５３にクラックを生じさせたり破損してしまう恐れがある。仮に、内管５３を破損にまで至らしめると、紫外線照射装置としての機能が損なわれるばかりでなく、内管５３及び外管５７の間隙部５８を流通している冷却液が飛散したり流出したりする事故を招来しかねないという問題がある。
【００１３】
本発明は、このような課題に対処してなされたものであり、紫外線照射機能を損なうことなく、確実にフィルタを所定の位置に保持することを可能とした紫外線照射装置を得ることを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、紫外線を放射する紫外線ランプと、この紫外線ランプの外周に配置される紫外線透過型の筒状の内管と、この内管の開口端に装着され紫外線ランプを保持するランプホルダーと、内管の外周に隙間を設けて同軸的に配置される紫外線透過型の筒状の外管と、この外管と内管とで形成される間隙部に配置され紫外線ランプからの熱線を吸収もしくは反射させるフィルタと、このフィルタを間隙部内の所定の位置に保持する環状のフィルタ保持具と、このフィルタ保持具の側面と係合し内管もしくは外管面と弾性的に接触する複数の弾性体と、内管及び外管の間隙部に注入される冷却液とから紫外線照射装置を構成することで、弾性体にてフィルタ保持具を間隙部の所定の位置に固定保持するようにしたものである。
【００１５】
このように構成することにより、内管もしくは外管の壁面に接触する弾性体部分の面積を小さくして陰影の影響を避けつつも、温度変化に対応してフィルタを所定の位置に確実に保持することを可能とした紫外線照射装置を得ることができる。
【００１６】
また、前記弾性体は、その一部分がフィルタ保持具に固定され、その端部を前記管壁に線もしくは面接触状態で当接するようにした構成も採り得る。
【００１７】
更に、前記弾性体は、その一部分がフィルタ保持具に固定され、その端部両側に前記保持具方向に延在するように折曲形成された舌片を備え、この舌片にて回動を防止するとともに、前記フィルタが短冊状の板材からなるフィルタ素子の集合体で多角形状に構成された際に、舌片の端縁がフィルタ素子の中央近傍にまで延在しないように、端縁部分に所定の角度もしくは湾曲された縁端部を形成した構成も採り得る。
【００１８】
また更に、弾性体をフィルタ保持具に螺子で固定する際に、この弾性体が弾性変形しても螺子の頭部が弾性変形した箇所よりも外方に突出させないような形状とした構成も採り得る。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る紫外線照射装置の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
本発明に係る紫外線照射装置は、図１に示すように、両端に電極１１を有する紫外線を放射するための紫外線ランプ１２は、その外周に配置された紫外線透過型のガラスによって形成した円筒形の内管１３内に配置されている。この内管１３の開口端には、ランプホルダー１４が装着され、このランプホルダー１４には、端子ピン１５を有するソケット１６が配設されている。このソケット１６に紫外線ランプ１２の電極１１を嵌合することで、内管１３内に紫外線ランプ１２を中空状態に保持し、このソケット１６の端子ピン１５を介して外部電源（図示せず）から駆動電力が供給される構成となっている。
【００２１】
この内管１３の外周には、この内管１３と同様に円筒状に形成され紫外線透過型のガラスにて構成された外管１７が同軸的に配置されている。この外管１７は内管１３よりも径大に形成されており、内外管１３，１７の間には間隙部１８が形成されるように、内外管１３，１７の両端に配置された固定具１９に固定されている。この固定具１９は、間隙部１８と連通する冷却液導入口２０及び冷却液排出口２１を有しており、冷却液導入口２０から水等の冷却液を導入し、間隙部１８を冷却液の流通路として機能させ、冷却液排出口２１から冷却液を排出させることで、紫外線ランプ１２の冷却及び紫外線ランプ１２から放射される熱エネルギー成分の除熱を行っている。この固定具１９には、更にランプホルダー１４も着脱自在に螺子止め固定されている。
【００２２】
また、この間隙部１８内には、可視光や赤外線を吸収あるいは反射させるためのガラス板に干渉膜を多層印刷することによって形成されたダイクロイックミラーからなるフィルタ２２が、複数のフィルタ保持具２３によって内管１３の長手方向に沿って保持されている。このフィルタ２２は、複数の短冊状のフィルタ素子をフィルタ保持具２３によって円筒状となるように保持する構成が採用されている。このフィルタ保持具２３は、内管１３の長手方向の複数箇所に配置され、例えば図示の場合には、紫外線ランプ１２の両端付近と中央部付近に夫々配置されている。
【００２３】
このフィルタ保持具２３は、図２にも示すように、内管１３の外径よりも大きな内径を有し、且つ外管１７の内径よりも小さい外径を有する円環状に形成された所定幅の保持具本体２４と、この保持具本体２４の両側面に形成した環状の溝部２５と、この保持具本体２４の外周面から中心方向に貫通形成した複数の螺子孔２６とを有する構成となっている。この溝部２５には、フィルタ２２の一端が夫々挿入されている。
【００２４】
但し、紫外線ランプ１２の両端側に配置されるフィルタ保持具２３には、両側面のいずれか一方の側面にのみ溝部２５を有する構成のもので差支えないが、両側面に溝部２５を有する中間部分用のフィルタ保持具２３をそのまま利用することも可能である。
【００２５】
このようなフィルタ保持具２３には、フィルタ保持具２３に設けた螺子孔２６に螺合する螺子２７によって弾性体２８がフィルタ保持具２３の内壁面に内側から固定されている。この弾性体２８は、図３に示すように、フィルタ保持具２３の保持具本体２４と略同じ幅を有する短冊状の板体から構成され、且つ、断面が略くの字状に形成されている。この形状は、弾性体２８が押圧変形された際にでも、螺子２７の頭部が内管１３の外壁面と衝突しないようにするための形状として設定されているものである。
【００２６】
更に、その弾性体２８の中央部分に透孔２９が穿設されるとともに、弾性体２８の両端部に位置して、その端部両側縁をほぼ直角に外方向（固定されるフィルタ保持具方向）に折り曲げて形成した互いに対向する舌片３０を備えている。この舌片３０の開放端側の両側には、所定の角度を有する縁端部３１が形成されている。この縁端部３１は、場合によっては曲線状に湾曲した形状に形成することも可能である。この弾性体２８は、透孔２９を介して螺子２７により保持具本体２４の内面に、舌片３０が保持具本体２４の両側に位置するようにして固定されている。
【００２７】
このようなフィルタ保持具２３と弾性体２８は一体化され、弾性体２８が内管１３の外壁面上を弾圧した状態で摺動しながらフィルタ保持具２３を内管１３と外管１７との間隙部１８に所定の位置まで挿入することにより、弾性体２８の両端部が内管１３の外壁面と弾性的に線もしくは面接触状態で当接することによって、フィルタ保持具２３を所定の位置に固定し、フィルタ２２を所定の位置に配置している。このフィルタ保持具２３を挿入する際に、弾性体２８の舌片３０は、保持具本体２４の両側面部分に位置するので、挿入時の回転防止用のストッパーとしての役目を担っている。更に、舌片３０の縁端部３１は、フィルタ２２が短冊状の複数のフィルタ素子の集合体として多角形状に形成された場合に、舌片３０の端縁部分がフィルタ素子の中央部分近傍に位置することを避けるために、その角度を設定しているものである。
【００２８】
このように構成された紫外線照射装置は、例えば次のようにして組立てられる。
【００２９】
即ち、内管１３及び外管１７の一端を固定具１９に固定し、この内管１３の一開放端にランプホルダー１４を挿入して、このランプホルダー１４を固定具１９に螺子３２を用いて固定する。次いで内管１３の他方端開口部から紫外線ランプ１２を内管１３内に挿入して、紫外線ランプ１２の電極１１を一端に固定されているランプホルダー１４のソケット１６に嵌合する。
【００３０】
これに併せて内管１３と外管１７との間隙部１８にフィルタ保持具２３によって固定されたフィルタ２２を挿入し、フィルタ保持具２３に固定されている弾性体２８の弾性力によって所定の位置に固定配置させる。そして内外管１３，１７の他方端部に固定具１９を装着して固定するとともに、内管１３の他方開口部にランプホルダー１４を挿入して紫外線ランプ１２の電極１１をソケット１６に嵌合させ、このランプホルダー１４を固定具１９に螺子３２によって固定する。
【００３１】
このように構成された紫外線照射装置は、ランプホルダー１４の端子ピン１５を介して所定の電力を紫外線ランプ１２に供給することにより紫外線ランプ１２を点灯させる。この点灯に合せて固定具１９の冷却液導入口２０から矢印で示す水等の冷却液３３が内外管１３，１７の間隙部１８に導入され、この間隙部１８を流通しながら他方の固定具１９に設けられた冷却液排出口２１から矢印方向に排出することにより、紫外線ランプ１２の温度上昇を抑制するように冷却を行っている。
【００３２】
従って、紫外線ランプ１２から放射された紫外線は、温度上昇が抑制された状態で内管１３を通過し、更にフィルタ２２によって紫外線ランプ１２から放出される可視光線や赤外線等の熱線が吸収もしくは反射される。このため、紫外線ランプ１２にて発生する熱エネルギー成分は、内外管１３，１７間の間隙部１８を流通する冷却液３３によって除熱されるとともに、不要な熱線はフィルタ２２によって除去されることで、より熱発生要因が減少された紫外線として、外管１７を通して管外に照射することができる。このため加熱を好まない材質によって形成された被射体に対して紫外線を照射しても、何等の影響を与えることなく、所期の目標を達成させることが可能となるものである。
【００３３】
このとき、フィルタ２２を保持するフィルタ保持具２３は、弾性体２８によって内管１３の外壁面から離れた中空の状態に配置され、内管１３の外壁面と当接しているのは、弾性体２８の先端部分のみが線もしくは面接触状態で接触しているのみであり、線もしくは僅少な面接触状態とすることが可能となり、紫外線ランプ１２から照射される紫外線に対して陰影を与えることを僅少にすることができる。
【００３４】
また、フィルタ保持具２３は、弾性体２８によって内管１３外壁面と弾性的に接触保持されるために、装置の使用等によって温度上昇が発生し、構成部材に熱膨張が発生したとしても、この変動分を弾性体２８の弾性力によって吸収することが可能となり、温度変化に追従させることが可能となる。
【００３５】
更に、フィルタ２２を保持したフィルタ保持具２３を内外管１３，１７を組合せた後に、その開放端から間隙部１８に挿入させて所定の位置に固定させることが可能となるので、挿入もしくは交換作業の効率を高めることが可能となるばかりでなく、弾性体２８に設けた舌片３０が保持具本体２４の両側縁と係合することで、フィルタ２２の着脱時に回転しようとする際の回転を防止するためのストッパーとしての役目も担うことができる。
【００３６】
従って、フィルタ２２を内外管１３，１７の間隙部１８内の所定の位置に正確に保持することが可能となり、フィルタ保持具２３の位置決めも確実に行うことができるものである。
【００３７】
なお、フィルタ２２やフィルタ保持具２３、弾性体２８等は、冷却液３３による腐食や変質を起こさない材質によって構成されることは勿論のこと、紫外線や熱線による温度変化に対しても材質の劣化や変質、物性値の変化が極めて少ない材質のものを選択して使用する必要がある。そこで、弾性体２８としてステンレス鋼材を用いて、この弾性体２８を内管外周面を３等分する位置に配置して確認をしたところ、安定した性能を得ることが確認され、また廉価に構成することが可能となった。
【００３８】
なお、上記の実施の形態では、弾性体２８をフィルタ保持具２３の内側から螺子２７によって固定した場合について説明しているが、図４に示すように、フィルタ保持具２３の保持具本体２４に螺子孔２６を穿設するとともに、この螺子孔２６に対応する保持具本体２４の内側に透孔を穿設していない弾性体２８をあてがい、保持具本体２４の外側から螺子２７を螺子孔２６中に螺合させ、螺合された螺子２７の先端で弾性体２８の外側面を押圧し、弾性体２８を強制的に変形させることで弾性力を得て、内管１３の外壁面に弾性体２３を当接させるように構成することも可能である。このような構成としても同様な効果を得ることができる。
【００３９】
なお、上記実施の形態での説明では、一方のランプホルダーを固定具に固定した後に紫外線ランプを内管中に挿入して装着する場合について説明しているが、予め紫外線ランプの両端にランプホルダーを嵌合させてから、紫外線ランプを内管中に挿入して、両側のランプホルダーを固定具に固定するようにしても差支えない。
【００４０】
更に、弾性体は、断面略くの字状に折曲形成されたものについて説明しているが、弾性体をフィルタ保持具に螺子等によって固定される構成の場合には、一端を螺子でフィルタ保持具に固定し、他端を内管外壁面と当接させるように構成することも可能で、この場合には弾性体の材料の節減に寄与する。
【００４１】
また、弾性体は、フィルタ保持具の内側ではなく外側、換言すれば、弾性体が外管内壁面と当接するように構成することも可能で、この場合には弾性体によって発生する陰影を殆ど無視できる程度に減少させることができる利点も併せ持たせることが可能となる。
【００４２】
また、弾性体の管壁と当接する部分を湾曲させておけば、フィルタ保持具を間隙部に弾性体を管壁に摺動させながら挿入する際に、管壁を損傷するおそれも少なくすることができる等、その他種々の応用や変形が可能なことは言うまでもないことである。
【００４３】
【発明の効果】
本発明に係る紫外線照射装置によれば、被射体に対して悪影響を与える熱エネルギー成分や可視光線、赤外線等の熱線成分を抑制した紫外線を照射することが可能となるばかりでなく、フィルタを保持するフィルタ保持具を弾性体によって内外管間の間隙部に配置させるようにしているので、内外管を組立てた後でもフィルタを内外管の間隙部内の所定の位置に挿入保持させることも可能となり、作業効率の改善を図ることが可能となるばかりでなく、フィルタ保持具の位置決めも容易に行うことができる。
【００４４】
更に、内外管の壁面と接触する部分は弾性体の先端部分のみとすることができるので、線もしくは僅少な面接触状態とすることが可能となり、紫外線ランプから照射される紫外線に対して陰影を与えるおそれを低減させることが可能で、良好な紫外線分布特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る紫外線照射装置の構成を説明するための説明図。
【図２】同じく紫外線照射装置を構成する弾性体を固定したフィルタ保持具の一例を示す説明図。
【図３】同じく弾性体を示す構成図。
【図４】同じく弾性体を固定したフィルタ保持具の他の例を示す説明図。
【図５】従来の紫外線照射装置の構成を説明するための説明図。
【図６】同じくフィルタ保持具の取付け状態の一例を示す断面図。
【図７】同じくフィルタ保持具の取付け状態の他の例を示す断面図。
【符号の説明】
１２：紫外線ランプ
１３：内管
１４：ランプホルダー
１７：外管
１８：間隙部
２２：フィルタ
２３：フィルタ保持具
２８：弾性体
３０：舌片
３３：冷却液
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004181273.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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