(57)【要約】【課題】  小型で簡素かつ不活性ガスの使用量が少なく、被照射物処理のサイクルタイムが短い電子線照射装置を提供する。【解決手段】  チャンバ５１の内部で公転アーム部５４にて搬送移動され、各々が被照射物４０を支持した複数の内部搬送回動トレイ５５を収容し、この内部搬送回動トレイ５５の搬送経路に入替室部５２および電子線照射部１０を配置する。入替室部５２は、チャンバ５１の天板部の開口部５２ａに着脱する内部搬送回動トレイ５５および外部の被照射物搬送装置６０の外部搬送回動トレイ６２で構成され、これらはチャンバ５１内の不活性ガス雰囲気を維持するロードロック機能およびＸ線遮蔽機能を兼ねる。入替室部５２での入替と並行して、電子線照射部１０では内部搬送回動トレイ５５が電子線照射室１０ａの一部を構成し、自転駆動機構３０にて内部搬送回動トレイ５５内で自転する被照射物４０に電子線を照射する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被照射物を搬送する回動搬送機構と、
前記回動搬送機構が収容される回動搬送室と、
前記回動搬送室の一部に設けられ、前記被照射物を回転させながら電子線を照射する電子線照射部と、
前記回動搬送室の一部に設けられ、前記被照射物を回動搬送室の内外へ出し入れする入替室と、
前記回動搬送室の外部側に位置して前記入替室の一部を構成し、Ｘ線遮蔽機構と気密保持機構と被照射物保持機構とを有する外部被照射物保持台と、
前記回動搬送室の内部側に位置して前記入替室の一部を構成し、Ｘ線遮蔽機構と気密保持機構と被照射物保持機構とを有し、前記回動搬送機構に支持された内部被照射物保持台と、
前記回動搬送機構を回動させる回動機構および上下動させる上下動機構と、
前記電子線照射部に設けられ、前記被照射物を回転させる回転機構と、
を具備したことを特徴とする電子線照射装置。
【請求項２】
前記内部被照射物保持台は複数からなり、一つの内部被照射物保持台が前記入替室に位置するとき、他の少なくとも一つの前記内部被照射物保持台が前記電子線照射部の照射部位に位置するように構成されてい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】
前記内部被照射物保持台は、前記回動搬送機構の回動機構により前記電子線照射部に位置決めされ、前記上下動機構により前記電子線照射部に密着することで前記被照射物が密閉状態に収容される電子線照射室を構成し、前記電子線照射部と内部被照射物保持台との間には、前記電子線照射室からのＸ線の漏洩を防止するＸ線遮蔽機構を有したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子線照射装置。
【請求項４】
気密保持された前記入替室を減圧した後、もしくは減圧しながら、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減圧置換機構を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電子線照射装置。
【請求項５】
前記電子線照射部は複数の真空管型照射管を有し、照射中に前記回転機構にて回転される前記被照射物の周速度に対応させて、前記被照射物の吸収線量を均一にする線量調整機構を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電子線照射装置。
【請求項６】
前記線量調整機構は、複数の前記真空管型照射管の各々の電流を前記回転機構の周速度に対応させてそれぞれ調整する調整機能を備えた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】
前記線量調整機構は、前記内部被照射物保持台と前記電子線照射部の照射窓との距離を前記回転機構の周速度に対応させて調整する調整機能を備えた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８】
前記線量調整機構は、前記電子線照射部の照射窓と被照射物との間に設けられ、前記回転機構の周速度に対応させて開口度が異なるようにしたマスクを備えた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９】
前記回動搬送機構の上下動機構の上下移動距離を前記電子線照射部の前記照射窓から照射される電子線の飛程より大きく設定したことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電子線照射装置。
【請求項１０】
前記照射窓と前記被照射物との間に介在し前記照射窓から出射する電子線を遮るシャッタ部材と、前記シャッタ部材を移動させることにより、前記照射窓から前記被照射物への前記電子線の照射の有無を制御するシャッタ駆動機構とを備えたことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電子線照射装置。
【請求項１１】
前記電子線照射室内に不活性ガスを供給する第１不活性ガス導入口と、不活性ガス排出口とをさらに備えた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１２】
前記照射窓の近傍に設けられた温度センサと、前記温度センサによる測定温度に基づいて前記第１不活性ガス導入口から供給される前記不活性ガスの流量を調整することで前記照射窓の温度を制御する温度制御機構とをさらに備えた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１３】
前記回動搬送室を不活性ガスで充満させるための第２不活性ガス導入口を備えたことを特徴とする請求項１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】
前記回動搬送室内に設けられた酸素濃度センサと、前記酸素濃度センサによる酸素濃度に基づいて、第２不活性ガス導入口から供給される前記不活性ガスの流量を調整することで前記回動搬送室内の酸素濃度を調整する酸素濃度制御機構とをさらに備えたことを特徴とする請求項１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】
被照射物を回転させながら不活性ガス雰囲気中で電子線を照射する電子線照射方法であって、
各々が、Ｘ線遮蔽機構と気密保持機構と被照射物保持機構とを具備した内部被照射物保持台および外部被照射物保持台で構成される入替室にて前記被照射物を回動搬送室に搬入出し、前記被照射物を保持した前記内部被照射物保持台を前記回動搬送室内で電子線照射部まで回動搬送し、前記内部被照射物保持台内の前記被照射物を回転機構により回転しながら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１６】
前記回動搬送室内には複数の内部被照射物保持台が設けられ、前記回動搬送室のうち、一つの前記内部被照射物保持台が前記入替室で前記被照射物を入れ替えている間に、他の少なくとも一つの内部被照射物保持台に載置された被照射物は前記電子線照射部で前記回転機構により回転させながら電子線を照射させることを特徴とする請求項１５に記載の電子線照射方法。
【請求項１７】
前記内部被照射物保持台は、前記回動搬送室内において搬送方向における回動移動および昇降移動が可能にされ、前記入替室および前記電子線照射部の位置では上昇動作によって前記入替室および電子線照射室を構成し、前記被照射物を載置した前記内部被照射物保持台を前記入替室の位置で下降させた後、前記電子線照射部まで回動搬送し、前記電子線照射部で上昇させることにより電子線照射室を構成し、Ｘ線遮蔽された前記電子線照射室で前記被照射物を回転させながら電子線を照射することを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の電子線照射方法。
【請求項１８】
気密保持された前記入替室を減圧した後、もしくは減圧しながら、不活性ガスを導入して、前記入替室を前記不活性ガスで置換することを特徴とする請求項１５から請求項１７のいずれか１項に記載の電子線照射方法。
【請求項１９】
複数の真空管型照射管からなる前記電子線照射部で被照射物を回転させながら電子線を照射し、回転する前記被照射物の周速度に対応して前記電子線の照射量を調整することを特徴とする請求項１５から請求項１８のいずれか１項に記載の電子線照射方法。
【請求項２０】
前記電子線照射部を構成する複数の前記真空管型照射管の各々の管電流を、回転する前記被照射物の周速度に対応させて個別に調整することを特徴とする請求項１９に記載の電子線照射方法。
【請求項２１】
前記電子線照射部を構成する複数の前記真空管型照射管の各々の照射窓と回転する前記被照射物との距離を前記被照射物の周速度に応じて変化させることを特徴とする請求項１９に記載の電子線照射方法。
【請求項２２】
前記電子線照射部の照射窓と前記被照射物との間に、回転する前記被照射物の周速度に対応して開口度の異なるマスクを介在させることで、前記被照射物の全面における吸収線量を調整することを特徴とする請求項１９に記載の電子線照射方法。
【請求項２３】
前記電子線照射部の前記照射窓から照射される電子線の飛程内に入る高さと前記飛程から外れる高さとの間で前記被照射物を昇降させることで電子線の照射の有無を制御することを特徴とする請求項１５から請求項２２のいずれか１項に記載の電子線照射方法。
【請求項２４】
前記照射窓と前記被照射物との間に設けられ、前記照射窓から前記被照射物に至る電子線を遮るシャッタ部材により、前記電子線を透過あるいは遮蔽することで、前記被照射物に対する前記電子線の照射線量を制御することを特徴とする請求項１５から請求項２３のいずれか１項に記載の電子線照射方法。
【請求項２５】
前記回動搬送室を不活性ガスで充満させて残留酸素濃度を低下させた状態で被照射物に電子線を照射させることを特徴とする請求項１５から請求項２４のいずれか１項に記載の電子線照射方法。
【請求項２６】
前記回動搬送室内に設けた酸素濃度センサによる測定酸素濃度に基づいて前記不活性ガスの流量を調整することで前記照射室内の酸素濃度を制御することを特徴とする請求項１５から請求項２５のいずれか１項に記載の電子線照射方法。
【請求項２７】
前記電子線照射部の前記照射窓の近傍に設けた温度センサによる測定温度に基づいて前記照射窓の近傍に供給される不活性ガスの流量を調整することで前記照射窓の温度を制御することを特徴とする請求項１５から請求項２６のいずれか１項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、物体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が成されている（特許文献１等）。この手段は、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方法は、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り、また、基材によっては電子線による黄変等の変質が起こるという技術的課題があった。
【０００４】
上記技術的課題のために、従来の電子線照射装置では装置自体が極めて大型化し、重量も大きいものとなり、被照射物の搬送系を工夫した例（特許文献２）でも、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した極めて大きな装置となっている。また、本発明とは照射目的が異なるが、小型化と汚染減少を目的としたイオンビームの真空チャンバの例（特許文献３）では、小型化が図られているもののＸ線遮蔽には言及されてない。
【０００５】
電子線照射部自体を小型化、低加速電圧化した例（特許文献４）では、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、電子線照射部自体は小型になったものの、Ｘ線遮蔽や不活性ガスの使用は必要であり、シートやケーブル等の被照射物を前提とした搬送機構を含む複雑かつ大型の装置構造しか開示されていない。
【０００６】
上述したように、特許文献４に記載されているような電子線照射技術により、電子線照射部が大幅に小型化され、Ｘ線遮蔽も鉛の代わりにステンレススチールなどを使えるようになり、更に基材への悪影響が軽減されたものの、Ｘ線遮蔽と不活性ガスの使用もしくは真空が必要であり、たとえば多数の単体物品を処理する場合においては、従来技術では装置の小型化や簡素化、或いは被照射物を処理するサイクルタイムの観点からは不十分であった。
【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】特開平７−０１９３４０号公報
【特許文献４】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、小型で簡素かつ不活性ガスの使用量が少なく、被照射物処理のサイクルタイムが短い電子線照射装置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】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点では、被照射物を搬送する回動搬送機構と、
前記回動搬送機構が収容される回動搬送室と、
前記回動搬送室の一部に設けられ、前記被照射物を回転させながら電子線を照射する電子線照射部と、
前記回動搬送室の一部に設けられ、前記被照射物を回動搬送室の内外へ出し入れする入替室と、
前記回動搬送室の外部側に位置して前記入替室の一部を構成し、Ｘ線遮蔽機構と気密保持機構と被照射物保持機構とを有する外部被照射物保持台と、
前記回動搬送室の内部側に位置して前記入替室の一部を構成し、Ｘ線遮蔽機構と気密保持機構と被照射物保持機構とを有し、前記回動搬送機構に支持された内部被照射物保持台と、
前記回動搬送機構を回動させる回動機構および上下動させる上下動機構と、
前記電子線照射部に設けられ、前記被照射物を回転させる回転機構と、
を具備したことを特徴とする電子線照射装置を提供する。
【０００９】
また、本発明の第２の観点では、被照射物を回転させながら不活性ガス雰囲気中で電子線を照射する電子線照射方法であって、
各々が、Ｘ線遮蔽機構と気密保持機構と被照射物保持機構とを具備した内部被照射物保持台および外部被照射物保持台で構成される入替室にて前記被照射物を回動搬送室に搬入出し、前記被照射物を保持した前記内部被照射物保持台を前記回動搬送室内で電子線照射部まで回動搬送し、前記内部被照射物保持台内の前記被照射物を回転機構により回転しながら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。
【００１０】
上記した本発明によれば、被照射物の回動搬送室における電子線照射部への受け渡しに際して、入替室を構成する外部被照射物保持台および内部被照射物保持台がロードロック扉となり、回動搬送室におけるＸ線遮蔽機能と気密保持機能を実現し、かつ回動搬送室内における被照射物の搬送台をも兼ねるので、装置全体の小型化が実現されるとともに、被照射物に対する酸素阻害を防止すべく回動搬送室に満たされる不活性ガスの使用量も削減され、不活性ガス置換に伴うサイクルタイムの短縮を実現できる。
【００１１】
また、被照射物の入れ替え操作と並行して被照射物に対する電子線の照射が行われるため、電子線照射処理のサイクルタイムの短縮を実現できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電子線照射部の位置へ被照射物を搬送する被照射物保持台が気密を保持するロードロック機構およびＸ線遮蔽機構を具備しているので、電子線照射装置を単純で軽量に構成できるとともに、被照射物の搬送を含めて電子線照射に係るサイクルタイムを短くでき、窒素ガスなどの不活性ガスの使用量が大幅に削減されるので、電子線照射装置のランニングコストの低減が図れるとともに、被照射物を廉価に提供することが可能である。
【００１３】
また、内部被照射物保持台に被照射物を授受するための外部被照射物保持台がロードロック機構およびＸ線遮蔽機構を具備することで、上記の発明の効果は一層大きなものとなる。
【００１４】
加えて、電子線照射部は真空管型照射管から成り、その加速電圧は８０ｋＶ以下であることで、更なる小型化が可能であるとともに、加速電圧が低いので、Ｘ線遮蔽に有害な鉛を使う必要が無くなるとともに、被照射物の基材の損傷や劣化が少ないという効果がある。
【００１５】
さらに、被照射物を回転させる回転機構やシャッターマスクを設けることで、吸収線量の均一化を計れるとともに、真空管型照射管の使用本数を削減できるので、電子線照射装置のコストや照射管寿命に起因するランニングコストの低減が図れる。
【００１６】
従って、本発明によれば、小型で簡素かつ不活性ガスの使用量が少なく、被照射物処理のサイクルタイムが短い電子線照射装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
図１、図２、図３、図４、および図５は、本発明の一実施の形態である電子線照射方法を実施する電子線照射装置の構成および作用の一例を示す略断面図であり、図６は、その一部を取り出して例示する斜視図、図７は、本実施の形態の電子線照射装置の略平面図である。
【００１８】
本実施の形態の電子線照射装置５０は、チャンバ５１と、このチャンバ５１の天板部に設けられた、電子線照射部１０および入替室部５２を備えている。チャンバ５１の内部には、その各々が被照射物４０を支持する複数の内部搬送回動トレイ５５と、この内部搬送回動トレイ５５を支持する公転アーム部５４が設けられている。個々の内部搬送回動トレイ５５は、開口部を上向きにした凹形状を呈しており、その中央部には、被照射物４０を着脱自在に支持するための被照射物支持部５６が設けられている。図７に例示されるように、本実施の形態の場合、内部搬送回動トレイ５５は二つ設けられ、配置間隔は、周方向を２等分するように配置されている。
なお、内部搬送回動トレイ５５を三つ設け、これらを、公転アーム部５４による公転軌道を周方向に３等分する位置に配置してもよい。
【００１９】
被照射物４０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。
チャンバ５１の中央部には、被照射物４０を支持した複数の内部搬送回動トレイ５５を、公転アーム部５４を介してチャンバ５１内で電子線照射部１０および入替室部５２を通るように回動（公転）させる公転軸５３が設けられている。
【００２０】
この公転軸５３は、図示しない上下動機構により、上下動も可能にされており、公転アーム部５４を介して支持された複数の内部搬送回動トレイ５５を、チャンバ５１の内部において上下動させることが可能になっている。
【００２１】
チャンバ５１の壁面には、不活性ガス導入口５８およびガス排出口５８ａ、酸素濃度センサ５８ｂが設けられており、酸素濃度センサ５８ｂで測定されるチャンバ５１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が流通されている。
【００２２】
チャンバ５１における入替室部５２の開口部５２ａには、凹形状の内部搬送回動トレイ５５の周辺部に対応する位置に遮蔽シール部５５ａが設けられており、公転軸５３の回動動作による開口部５２ａの直下への位置決めおよび上昇による密着動作にて、当該開口部５２ａに密着する内部搬送回動トレイ５５の密着部位の気密性および後述のようにして発生するＸ線に対する遮蔽性を実現する構成となっている。
【００２３】
チャンバ５１の外部には、被照射物搬送装置６０および被照射物受け渡し部７０が設けられている。この被照射物搬送装置６０は、入替室部５２と被照射物受け渡し部７０の間を結ぶスパンを有する外部搬送アーム６４と、この外部搬送アーム６４の両端部に垂直方向に設けられた保持アーム６４ａに下向きに開口する姿勢で、当該保持アーム６４ａに対して相対的に上下動自在に支持された凹型の複数の外部搬送回動トレイ６２と、外部搬送アーム６４を回動および上下動させる外部搬送回動軸６３を備えている。特に図示しないが、外部搬送回動トレイ６２に対する保持アーム６４ａ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。
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。
【００２４】
個々の外部搬送回動トレイ６２の中央部を貫通する保持アーム６４ａの下端部には、外部搬送回動トレイ６２の脱落を防止するフランジ部６４ｂと被照射物４０を着脱自在に保持する保持部６１が設けられており、被照射物４０を保持して、被照射物受け渡し部７０と、入替室部５２に位置する内部搬送回動トレイ５５との間で被照射物４０の入替動作を行う。
保持部６１としては、チャック、真空吸着等の手段が用いられる。
【００２５】
入替室部５２における開口部５２ａの周囲には、遮蔽シール部６２ａが設けられており、外部搬送アーム６４による昇降動作にて密着する外部搬送回動トレイ６２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。
【００２６】
すなわち、入替室部５２は、チャンバ５１の内部の内部搬送回動トレイ５５と、チャンバ５１の外部の外部搬送回動トレイ６２が、開口部５２ａに密着することによって構成され、ロードロック室として機能することにより、チャンバ５１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４０の出し入れを可能にしている。
【００２７】
入替室部５２の開口部５２ａには、真空ポンプ５９に接続され、入替室部５２の内部の排気を行う真空排気管５９ｄと、図示しない不活性ガス供給源に接続され、入替室部５２の内部に窒素ガス等の不活性ガスを供給する置換ガス供給管５９ｅが設けられている。
【００２８】
真空排気管５９ｄは、真空ポンプ５９に接続される枝管と、大気に開放される枝管に分岐しており、それぞれに排気制御弁５９ａおよび大気開放弁５９ｃが設けられている。また、置換ガス供給管５９ｅには、置換ガス供給制御弁５９ｂが設けられ、入替室部５２に対する不活性ガスの供給を制御可能になっている。
【００２９】
上述のチャンバ５１、内部搬送回動トレイ５５、外部搬送回動トレイ６２は、後述の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５１と内部搬送回動トレイ５５（外部搬送回動トレイ６２）の密着部位に設けられた遮蔽シール部５５ａ（遮蔽シール部６２ａ）では、僅かな隙間があってもＸ線が直接漏れ出さないように図示しない段差を設けてあり、反射したＸ線しか外部に漏れ出すことはないので、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５５ａ（遮蔽シール部６２ａ）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５５ａ（遮蔽シール部６２ａ）の形状として、Ｘ線発生源から２回以上反射させれば、通常の生活環境に存在する安全なＸ線レベルにまで、漏れ出すＸ線量は極端に減少するので安全である。
【００３０】
一方、本実施の形態の電子線照射部１０は、チャンバ５１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１１と、このシールドボックス１１内に収容された複数の真空管型照射管２０からなる電子線照射源と、真空管型照射管２０から被照射物４０に対する電子線の照射の有無を制御するシャッタ１３と、このシャッタ１３を回動自在に支持するシャッタ揺動軸１３ａと、このシャッタ揺動軸１３ａを中心として、揺動させるシャッタ揺動機構１３ｂと、内部搬送回動トレイ５５が密着して電子線照射室１０ａを構成するための遮蔽シール部５５ｂを備えている。遮蔽シール部５５ｂでは、上述の遮蔽シール部５５ａと同様に、僅かな隙間があってもＸ線が直接漏れ出さないように図示しない段差を設けてあり、反射したＸ線しか外部に漏れ出すことはないので、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５５ｂの段差とで、Ｘ線遮蔽機構を成している。
【００３１】
本実施の形態の場合、図７に例示されるように、電子線照射部１０の位置は、入替室部５２と、公転軸５３を挟んで対称な位置に設定されている。これにより、被照射物４０に対する電子線の照射は、内部搬送回動トレイ５５に搭載された当該被照射物４０が、別の被照射物４０の入替のために入替室部５２に停止している間に並行して実行される。
【００３２】
すなわち、チャンバ５１を挟んで電子線照射部１０に対向する位置には、自転駆動機構３０にて駆動される自転駆動軸３１が設けられている。この自転駆動軸３１は、チャンバ５１および公転アーム部５４、内部搬送回動トレイ５５を貫通して上下動することが可能になっており、公転アーム部５４が回動する搬送動作時には、チャンバ５１の底部に当該公転アーム部５４と干渉しない位置まで降下して待機し、被照射物４０の入替のための公転アーム部５４の停止時には、上昇して被照射物支持部５６の下部に結合して、被照射物４０を内部搬送回動トレイ５５から所定の高さに浮上させて自転させる動作を行う。
【００３３】
本実施の形態の場合、図７および図８に例示されるように、電子線照射部１０において自転する被照射物４０の中心から偏った位置に、半径方向に複数の前記真空管型照射管２０およびマスク１２の開口部１２ａが設けられている。
【００３４】
シャッタ１３は略半円形を呈しており、シャッタ揺動軸１３ａを中心として、真空管型照射管２０から被照射物４０に照射される電子線を遮断する遮蔽位置（マスク１２の開口部１２ａを覆う位置）と、前記遮蔽位置から１８０度回動した開放位置との間で揺動されることにより、被照射物４０に対する電子線の照射の有無を制御する動作を行う。
【００３５】
チャンバ５１におけるシールドボックス１１の装着部には、真空管型照射管２０の下端に冷却用の不活性ガスを流通させるための不活性ガス導入管５７および不活性ガス排出管５７ｂが設けられている。不活性ガス導入管５７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５７ａが設けられており、真空管型照射管２０の下端部領域から温度センサ５７ｃ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な真空管型照射管２０の冷却を行うことが可能になっている。
【００３６】
電子線照射部１０における電子線照射源としては、上述した米国特許第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源では、電子線発生部としての真空管型照射管２０が図６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）２１と、その真空管２１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２２と、真空管２１の端部に設けられ、電子線を射出する電子線射出部２３と、図示しない給電部より給電するための給電ピン部２４とを有する。電子線射出部２３には薄膜状の照射窓２５が設けられている。電子線射出部２３の照射窓２５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。
【００３７】
そして、シールドボックス１１の下端の開口部に、電子線射出部２３を下向きにして真空管型照射管２０を配列し、電子線照射部１０を通過する被照射物に照射窓２５から射出された電子線が照射される。
【００３８】
ここで、本実施の形態のように、被照射物４０を自転させることで、半径方向に配列された複数の真空管型照射管２０から電子線を照射する場合、被照射物４０の中心部分と外周側では通過の際の周速度が異なるため、単に半径方向に均一な線量で照射したのでは、中心側（外周側）のドーズ量（照射線量）が過剰（不足）となる。そこで、図９に例示されるように、被照射物４０の半径方向に横断するように配列された複数の真空管型照射管２０において、その配列位置が被照射物４０の中心側から外側へと照射線量が漸増するように、照射線量の分布を制御することで、自転する被照射物４０における電子線の照射量が全面において均一になるようにする。
【００３９】
上述の真空管型照射管２０ような電子線照射源は、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、このような構成の真空管型照射管２０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、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、電子線を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。さらに真空管型電子線照射源は、真空管型照射管２０を個別に独立に制御することができるため、後述のような傾斜、勾配または調整が容易となる。
【００４０】
通常、電子線照射は、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気で行われる。これに対してこのような真空管型の電子線照射源の場合には、条件によっては、空気また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してもよい。
【００４１】
以下、本実施の形態の作用の一例について説明する。後述のように本実施の形態の電子線照射装置は被照射物４０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の状態から説明する。
【００４２】
チャンバ５１の内部は、不活性ガス導入口５８から導入されガス排出口５８ａ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５８ｂ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。
【００４３】
まず、被照射物搬送装置６０では、外部搬送回動トレイ６２は、その外周部を遮蔽シール部６２ａを介して開口部５２ａの外周部に密着している。そして、チャンバ５１において、公転軸５３の回動による一つの内部搬送回動トレイ５５の入替室部５２の開口部５２ａに対する位置決めおよび上昇動作により、照射済の被照射物４０が載置された当該内部搬送回動トレイ５５は、遮蔽シール部５５ａを介して開口部５２ａに密着する。これにより、密閉状態の入替室部５２が構成される。
【００４４】
また、この時、電子線照射部１０では、未処理の被照射物４０が載置された別の内部搬送回動トレイ５５が、入替室部５２の側におけるのと同時に位置決めされ、遮蔽シール部５５ｂに密着することで、電子線照射室１０ａを構成し、この時、シャッタ１３は図８のように閉じられ、シールドボックス１１内の真空管型照射管２０からの電子線は遮断されている（図１）。
【００４５】
次に、大気開放弁５９ｃを開いて入替室部５２を大気に連通させた後、被照射物搬送装置６０の外部搬送アーム６４の保持アーム６４ａを降下させ、入替室部５２の内部の被照射物４０を吸着保持すると同時に、チャンバ５１の外部では、被照射物受け渡し部７０に位置する未照射の被照射物４０を他方の外部搬送アーム６４の保持アーム６４ａの保持部６１で吸着保持する。
【００４６】
このような入替室部５２における入替操作の開始と並行して、電子線照射部１０では、自転駆動軸３１を上昇させて、被照射物４０を支持した被照射物支持部５６に結合して所定の高さに浮上させ、自転駆動機構３０にて被照射物４０の自転を開始させるとともに、シャッタ１３を開いて真空管型照射管２０からの電子線の照射を開始する（図２）。
【００４７】
次に保持アーム６４ａ上昇させ、更に外部搬送アーム６４の全体を上昇させ（図３）、外部搬送回動軸６３を１８０度回動させることにより、照射済の被照射物４０と未照射の被照射物４０の位置を入れ換え、その後、外部搬送アーム６４に支持された外部搬送回動トレイ６２を降下させ、未照射の被照射物４０を内部搬送回動トレイ５５に受け渡すとともに、照射済の被照射物４０は、被照射物受け渡し部７０に受け渡される。これにより、内部搬送回動トレイ５５と外部搬送回動トレイ６２で構成される入替室部５２は密閉状態となる。
【００４８】
そして、置換ガス供給制御弁５９ｂおよび大気開放弁５９ｃを閉じた状態で、排気制御弁５９ａを開き、真空ポンプ５９により入替室部５２の内部を真空排気した後に排気制御弁５９ａを閉じ、置換ガス供給制御弁５９ｂを開くことにより、真空排気された状態の入替室部５２の内部に短時間に不活性ガスを導入する。これにより、短時間に、かつ比較的少量の不活性ガスにて、入替室部５２の内部を完全に置換できる。
【００４９】
また、入替室部５２における上述の入れ替え操作の間に、電子線照射部１０では、所定の時間だけ電子線の照射を行った後、シャッタ１３を閉じて電子線の照射を停止するとともに、自転駆動軸３１による自転も停止され、自転駆動軸３１は降下して、公転アーム部５４に干渉しない位置に退避する（図４）。
【００５０】
その後、内部搬送回動トレイ５５を支持する公転軸５３を降下させ、入替室部５２および電子線照射部１０における内部搬送回動トレイ５５の密着状態を解除した後、照射済の被照射物４０を保持した別の内部搬送回動トレイ５５が入替室部５２の位置に位置決めされるように、また、入れ替えた未処理の被照射物４０を保持した内部搬送回動トレイ５５が電子線照射部１０に位置決めされるように、公転アーム部５４を回動させる（図５）。
【００５１】
そして、照射済の被照射物４０を保持した内部搬送回動トレイ５５が、開口部５２ａの直下に位置決めされた状態で、および未処理の被照射物４０を保持した内部搬送回動トレイ５５を電子線照射部１０に位置決めした状態で、公転軸５３を上昇させることで、当該内部搬送回動トレイ５５を遮蔽シール部５５ａおよび遮蔽シール部５５ｂに密着させることで、密閉状態の入替室部５２および電子線照射部１０の電子線照射室１０ａが構成される（図１）。
【００５２】
このように、本実施の形態の場合には、チャンバ５１の内部に設けられた内部搬送回動トレイ５５と、外部に設けられた被照射物搬送装置６０の外部搬送回動トレイ６２とで、ロードロック作用をなす入替室部５２を構成して、チャンバ５１の内部の不活性ガスの雰囲気を損なうことなく、また、電子線照射部１０から発生するＸ線の漏洩等を生じることなく、被照射物４０の入れ替え操作が可能であり、チャンバ５１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できる。また、特別なロードロック室や鉛製の大がかりな遮蔽室等を別個に設ける必要がなく、装置の小型化が可能となる。
【００５３】
電子線照射部１０における真空管型照射管２０の冷却のための不活性ガスは、温度センサ５７ｃにて検出される真空管型照射管２０の照射窓２５の温度の計測結果によるフィードバック制御にて流量が制御されるので、使用量を必要最小限にとどめることが可能になり、不活性ガスの使用量をより一層削減できる。
【００５４】
また、電子線照射部１０は、内部搬送回動トレイ５５の停止位置に配置され、電子線照射部１０における被照射物４０に対する電子線の照射は、被照射物４０の入替動作と並行して行われるので、被照射物４０の入替操作と電子線の照射時間および回動搬送時間等からなるサイクルタイムの短縮を実現することが可能になる。
【００５５】
また、電子線照射部１０においては、シャッタ１３により、被照射物４０に対する電子線の照射の有無を確実に制御でき、複数の被照射物４０間でのドーズ量の均一化も実現できる。
【００５６】
なお、被照射物４０に対する電子線の照射の有無を制御する方法としては、シャッタ１３を用いて遮蔽する方法に限らず、電子線照射部１０における真空管型照射管２０に対する被照射物４０の高さを制御する方法でもよい。すなわち、真空管型照射管２０の照射窓２５から出射する電子線の飛程は当該照射窓２５の近傍に限られているため、遮蔽シール部５５ｂに密着して電子線照射室１０ａを構成する内部搬送回動トレイ５５に保持された状態の被照射物４０の高さは、前記飛程外に位置する値とし、自転のために自転駆動軸３１にて被照射物支持部５６を介して被照射物４０を内部搬送回動トレイ５５から浮上させた時に、被照射物４０の表面が電子線の飛程内に入って照射を受けるように自転時の浮上高さを設定する。
【００５７】
これにより、たとえば、真空管型照射管２０を連続的に動作させたままで、電子線照射室１０ａにおける被照射物４０の高さを制御するだけで、シャッタ１３や後述のマスク等の遮蔽物を用いることなく、被照射物４０に対する電子線の照射の有無を制御可能となる。すなわち、真空管型照射管２０を連続的に動作させて、シャッタ１３や後述のマスク等の遮蔽物を用いて電子線の照射の有無を制御する場合には、構造が複雑になるばかりでなく、これらの遮蔽物が遮蔽時に常時電子線の照射を受けて発熱し、放熱対策が必要となるが、電子線の飛程に対する被照射物４０の高さ制御によれば、遮蔽物を用いることによる上述の不都合を回避できる。
【００５８】
また、電子線照射部１０において、内部搬送回動トレイ５５内で自転する被照射物４０の半径部分を横断して配列された複数の真空管型照射管２０において、図９に例示されるように、通過領域４０ａの内側から外側に向かって、個々の真空管型照射管２０からの照射線量を漸増させるようにしたので、自転することによる、被照射物４０の中心部と外周部の通過速度の違いによるドーズ量の偏りが相殺され、被照射物４０の全面において均一なドーズ量とすることが可能となる。
【００５９】
なお、被照射物４０の各部の電子線照射部１０に対する通過速度の違いによるドーズ量の偏りを調整する方法としては、図１０のような方法も考えられる。すなわち、真空管型照射管２０の照射窓２５から照射される電子線の強度は被照射物４０までの距離ｄに反比例するので、電子線の照射量を小さくしたい被照射物４０の中心部分側の領域では、距離ｄを大きくし、外周側では距離ｄが小さくなるように、中心側から外周側へと距離ｄが漸減するように、個々の真空管型照射管２０の内部搬送回動トレイ５５に対する設置高さを設定する。
【００６０】
これにより、被照射物４０の各部の電子線照射部１０に対する通過速度の違いによるドーズ量の偏りが相殺され、被照射物４０の全面において均一なドーズ量とすることが可能となる。
【００６１】
さらに、別の方法として、図８に例示されるように、シャッタ１３と被照射物４０の間に、マスク１２を配置し、このマスク１２の真空管型照射管２０の配列領域に対応した開口部１２ａの形状を、被照射物４０の中心部から外側へと開口幅が漸増するように構成して、中心部と外周部との間における照射量の調整を行ってもよい。これにより、電子線照射部１０で自転する被照射物４０は、周速度の小さい中心部領域が周速度の大きな外周領域よりも、真空管型照射管２０から照射される電子線に暴露される時間が短くなるため、被照射物４０の全面にて電子線のドーズ量が均一になる。
【００６２】
電子線照射部１０におけるシャッタの変形例を図１１および図１２に示す。この変形例の場合、シールドボックス１１内の真空管型照射管２０とマスク１２との間に介在するシャッタ１４は、シャッタスライドアーム１４ａを介してシャッタスライド機構１４ｂに支持された構成となっており、シャッタスライド機構１４ｂにて往復動されることにより、マスク１２の開口部１２ａを閉止して真空管型照射管２０から被照射物４０への電子線を遮断する位置と、開口部１２ａを開放して、真空管型照射管２０から被照射物４０へ電子線を照射させる位置とで移動する構成となっている。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
なお、本発明は上記実施の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、上述の実施の形態では真空管型照射管を例にあげて説明したが、従来のドラム型の照射管を使うこともできるし、電子線照射時に天板と被照射物載置台が嵌合した状態でのみ電子線照射部の加速電圧を印加するように構成すれば、周辺の機構を簡素化することも可能である。この場合はサイクルタイムが遅くなるので、目的に応じて選択すればよい。
【００６４】
さらに、上記実施の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く、また、電子線を照射して樹脂を架橋・硬化させるのみでなく、殺菌などにも利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施の形態である電子線照射方法を実施する電子線照射装置の構成および作用の一例を示す略断面図。
【図２】本発明の一実施の形態である電子線照射方法を実施する電子線照射装置の構成および作用の一例を示す略断面図。
【図３】本発明の一実施の形態である電子線照射方法を実施する電子線照射装置の構成および作用の一例を示す略断面図。
【図４】本発明の一実施の形態である電子線照射方法を実施する電子線照射装置の構成および作用の一例を示す略断面図。
【図５】本発明の一実施の形態である電子線照射方法を実施する電子線照射装置の構成および作用の一例を示す略断面図。
【図６】本発明の一実施の形態である電子線照射方法を実施する電子線照射装置の一部を取り出して例示する斜視図。
【図７】本発明の一実施の形態である電子線照射装置の略平面図。
【図８】本発明の一実施の形態である電子線照射方法を実施する電子線照射装置の一部を取り出して例示する略平面図。
【図９】本発明の一実施の形態である電子線照射装置の作用の一例を示す線図。
【図１０】本発明の一実施の形態である電子線照射装置の変形例を示す略断面図。
【図１１】本発明の一実施の形態である電子線照射装置の変形例を示す略平面図。
【図１２】本発明の一実施の形態である電子線照射装置の変形例を示す略断面図。
【符号の説明】
【００６６】
１０…電子線照射部
１０ａ…電子線照射室
１１…シールドボックス
１２…マスク
１２ａ…開口部
１３…シャッタ
１３ａ…シャッタ揺動軸
１３ｂ…シャッタ揺動機構
１４…シャッタ
１４ａ…シャッタスライドアーム
１４ｂ…シャッタスライド機構
２０…真空管型照射管
２１…真空管
２２…電子線発生部
２３…電子線射出部
２４…給電ピン部
２５…照射窓
３０…自転駆動機構
３１…自転駆動軸
４０…被照射物
４０ａ…通過領域
５０…電子線照射装置
５１…チャンバ
５２…入替室部
５２ａ…開口部
５３…公転軸
５４…公転アーム部
５５…内部搬送回動トレイ
５５ａ…遮蔽シール部
５５ｂ…遮蔽シール部
５６…被照射物支持部
５７…不活性ガス導入管
５７ａ…不活性ガス導入制御弁
５７ｂ…不活性ガス排出管
５７ｃ…温度センサ
５８…不活性ガス導入口
５８ａ…ガス排出口
５８ｂ…酸素濃度センサ
５９…真空ポンプ
５９ａ…排気制御弁
５９ｂ…置換ガス供給制御弁
５９ｃ…大気開放弁
５９ｄ…真空排気管
５９ｅ…置換ガス供給管
６０…被照射物搬送装置
６１…保持部
６２…外部搬送回動トレイ
６２ａ…遮蔽シール部
６３…外部搬送回動軸
６４…外部搬送アーム
６４ａ…保持アーム
６４ｂ…フランジ部
７０…被照射物受け渡し部
【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】
2005195469.tif 000011
【図１０】
2005195469.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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